عملية الاخرق هي طريقة مستخدمة على نطاق واسع لترسيب الأغشية الرقيقة على الركائز، وتستخدم عادة في صناعات مثل تصنيع أشباه الموصلات والبصريات الدقيقة وتشطيب الأسطح.وهي تنطوي على إنشاء بلازما عن طريق تأيين غاز خامل، عادةً الأرجون، داخل غرفة تفريغ.يتم تسريع الأيونات الموجبة الشحنة من البلازما نحو مادة مستهدفة سالبة الشحنة، مما يتسبب في طرد الذرات أو الجزيئات من سطح الهدف.ثم تنتقل هذه الجسيمات المقذوفة عبر الحجرة وتترسب على الركيزة لتشكل طبقة رقيقة وموحدة ومتماسكة.تتطلب هذه العملية تحكماً دقيقاً في ظروف التفريغ وضغط الغاز ونقل الطاقة لضمان طلاء عالي الجودة.
شرح النقاط الرئيسية:
-
التأين بالغاز الخامل:
- تبدأ عملية الاخرق بإدخال غاز خامل، مثل الأرجون، في غرفة تفريغ.يتم تأين الغاز باستخدام جهد عالي أو إثارة كهرومغناطيسية عالية، مما يخلق بلازما تتكون من أيونات موجبة الشحنة (على سبيل المثال، Ar+).
- ويعتمد اختيار الغاز على المادة المستهدفة.بالنسبة للعناصر الخفيفة، يفضل النيون بينما تستخدم العناصر الأثقل مثل الكريبتون أو الزينون للأهداف الأثقل لضمان كفاءة نقل الزخم.
-
بيئة الفراغ:
- يتم تنفيذ العملية في ظروف تفريغ الهواء للتخلص من الملوثات وضمان بيئة ترسيب نظيفة.يتم عادةً تخفيض ضغط الحجرة إلى حوالي 1 باسكال (0.0000145 رطل لكل بوصة مربعة) قبل إدخال غاز الرش.
- يتم الحفاظ على ضغوط منخفضة في البداية لإزالة الرطوبة والشوائب، تليها ضغوط أعلى (10^-1 إلى 10^-3 ملي بار) لعملية الاخرق الفعلية.
-
نقل الطاقة وطرد الذرات المستهدفة:
- يتم تسريع الأيونات موجبة الشحنة من البلازما نحو المادة المستهدفة سالبة الشحنة (المهبط) بسبب الجهد العالي المطبق (3-5 كيلو فولت).
- وعند التصادم، تنقل الأيونات طاقتها الحركية إلى ذرات الهدف، مما يؤدي إلى طردها من السطح.هذه الجسيمات المقذوفة هي ذرات أو عناقيد أو جزيئات متعادلة.
-
ترسيب الغشاء الرقيق:
- تنتقل الذرات المستهدفة المقذوفة في خطوط مستقيمة عبر غرفة التفريغ وتترسب على الركيزة، مكونة طبقة رقيقة.
- ويتميز الفيلم الناتج بالتجانس والكثافة والالتصاق الممتاز، مما يجعله مناسبًا لمختلف التطبيقات.
-
حصر المجال المغناطيسي:
- غالباً ما يُستخدم المجال المغناطيسي لحصر البلازما حول الهدف، مما يزيد من كفاءة القصف الأيوني ويضمن عملية ترسيب أكثر تحكماً.
- يتم إنشاء هذا المجال المغناطيسي عن طريق وضع مغناطيس كهربائي بالقرب من الهدف، مما يساعد أيضًا في الحفاظ على استقرار البلازما.
-
التحكم في درجة الحرارة:
- قد يتم تسخين الحجرة إلى درجات حرارة تتراوح بين 150 درجة مئوية إلى 750 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت إلى 1382 درجة فهرنهايت)، اعتمادًا على المادة التي يتم ترسيبها.وتعزز خطوة التسخين هذه من جودة الغشاء الرقيق والتصاقه.
-
تطبيقات الاخرق:
- يُستخدم الرش الرذاذ على نطاق واسع في صناعات مثل معالجة أشباه الموصلات والبصريات الدقيقة والتشطيب السطحي نظرًا لقدرته على إنتاج أغشية رقيقة عالية الجودة مع التحكم الدقيق في السماكة والتركيب.
وباتباع هذه الخطوات، تحقق عملية الاخرق طريقة عالية التحكم والفعالية لترسيب الأغشية الرقيقة، مما يجعلها لا غنى عنها في التصنيع الحديث وعلوم المواد.
جدول ملخص:
| الجانب الرئيسي | التفاصيل |
|---|---|
| تأين الغاز الخامل | تأين الأرغون أو غيره من الغازات الخاملة الأخرى لتكوين بلازما من أجل الاخرق. |
| بيئة تفريغ الهواء | خفض ضغط الغرفة إلى ~ 1 باسكال للترسيب النظيف الخالي من الملوثات. |
| نقل الطاقة | تسريع الأيونات عند 3-5 كيلو فولت لقذف الذرات المستهدفة لتشكيل الأغشية الرقيقة. |
| حصر المجال المغناطيسي | يعزز التحكم في البلازما وكفاءة القصف الأيوني. |
| التحكم في درجة الحرارة | يتم تسخين الغرفة بين 150 درجة مئوية إلى 750 درجة مئوية لتحسين جودة الفيلم والالتصاق. |
| التطبيقات | يُستخدم في أشباه الموصلات والبصريات الدقيقة وصناعات تشطيب الأسطح. |
اكتشف كيف يمكن أن يؤدي الاخرق إلى رفع مستوى عملية التصنيع لديك- اتصل بخبرائنا اليوم !
