वाष्पीकरण और स्पटरिंग दोनों का संबंध हैभौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी). दोनों धातु को स्रोत सामग्री से नमूने की सतह पर स्थानांतरित करते हैं। हालाँकि, "कोटिंग बनाने में सक्षम होने" का मतलब यह नहीं है कि परिणामी फिल्में समान हैं।
तीन प्रमुख प्रश्नों को संबोधित करके मतभेदों की जांच की जा सकती है: सामग्री स्रोत को कैसे छोड़ती है? कण निर्वात कक्ष में कैसे यात्रा करते हैं? सतह पर पहुंचने के बाद उनकी कितनी ऊर्जा और दिशा संबंधी जानकारी बरकरार रहती है?
01｜गुणों और अवगुणों की तुलना करने में जल्दबाजी न करें - पहले समझें कि धातुएँ कैसे उत्पन्न होती हैं
थर्मल वाष्पीकरण स्रोत सामग्री को गर्म करने के लिए प्रतिरोधक रूप से गर्म नावों, फिलामेंट्स या क्रूसिबल पर निर्भर करता है जब तक कि यह पर्याप्त वाष्प दबाव विकसित न कर ले।
इलेक्ट्रॉन-बीम वाष्पीकरण स्रोत सामग्री के स्थानीय क्षेत्रों पर ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए एक केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करता है, जो इसे उन सामग्रियों के लिए उपयुक्त बनाता है जिनके लिए बहुत अधिक स्रोत तापमान की आवश्यकता होती है।
यद्यपि उनके हीटिंग तंत्र भिन्न होते हैं, बाद की मूलभूत प्रक्रिया समान होती है: स्रोत सामग्री गैस चरण में संक्रमण करती है, कम दबाव कक्ष के माध्यम से कूलर नमूना सतह की ओर यात्रा करती है, जहां यह सोखती है, न्यूक्लियेट करती है, और धीरे-धीरे एक पतली फिल्म परत में एकत्रित होती है।
मैग्नेट्रोन स्पटरिंग लक्ष्य सामग्री को "उबाल" नहीं करता है। कार्यशील गैस प्लाज्मा बनाने के लिए उत्तेजित होती है। आयन लक्ष्य सतह के पास ऊर्जा प्राप्त करते हैं और लक्ष्य पर बमबारी करते हैं। टकराव कैस्केड लक्ष्य परमाणुओं को सतह से बाहर गिरा देते हैं। फिर निकाले गए कण कार्यशील गैस के माध्यम से यात्रा करते हैं और नमूने तक पहुंचते हैं। चुंबकीय क्षेत्र का प्राथमिक कार्य इलेक्ट्रॉनों को लक्ष्य सतह के पास अधिक प्रभावी ढंग से सीमित करना, आयनीकरण और निर्वहन दक्षता को बढ़ावा देना है।
नमूने पर जमा वास्तविक प्रवाह अभी भी लक्ष्य ज्यामिति, चुंबकीय-क्षेत्र वितरण, कामकाजी दबाव, लक्ष्य-से-सब्सट्रेट दूरी, स्थिरता स्थिति और नमूना गति मोड से प्रभावित होता है।
02｜दिशात्मकता एक उपकरण विशिष्टता नहीं है, बल्कि कण परिवहन का परिणाम है
पारंपरिक उच्च-वैक्यूम वाष्पीकरण में, स्रोत और नमूने के बीच गैस-चरण टकराव दुर्लभ होते हैं। कण लगभग सीधी रेखा में चलते हैं। स्रोत के सामने वाले नमूने की सतहें आसानी से कण प्रवाह प्राप्त करती हैं, जबकि चरणों या फोटोरेसिस्ट साइडवॉल द्वारा छायांकित क्षेत्रों में छायांकन प्रभाव का अनुभव हो सकता है। यह प्रसिद्ध "दृष्टि चित्रण की रेखा" है।
हालाँकि, दिशात्मकता केवल "वाष्पीकरण" शब्द से निर्धारित नहीं होती है। स्रोत आयाम, स्रोत-से-नमूना दूरी, नमूना झुकाव कोण, स्थिरता छायांकन, और रोटेशन मोड सभी आने वाले कणों के घटना कोण को बदलते हैं। झुके हुए सब्सट्रेट प्लेसमेंट या ग्रहीय गति के साथ, वही वाष्पीकरण प्रणाली कुछ विशेषताओं के लिए साइड-वॉल कवरेज को सक्रिय रूप से सुधार सकती है।
स्पटरिंग के लिए एक विशिष्ट कार्यशील गैस वातावरण में निरंतर विद्युत निर्वहन की आवश्यकता होती है। लक्ष्य परमाणुओं द्वारा लक्ष्य सतह छोड़ने के बाद, वे गैस परमाणुओं से टकरा सकते हैं और उनके प्रक्षेप पथ पुनर्वितरित हो सकते हैं। इसके अलावा, लक्ष्य स्वयं एक आदर्श बिंदु स्रोत नहीं है। नतीजतन, पारंपरिक स्पटरिंग आम तौर पर मानक वाष्पीकरण की तुलना में नमूने में घटना कणों का व्यापक कोणीय वितरण प्रदान करती है। फिर भी, यह कथन कि "स्पटरिंग की कोई दिशात्मकता नहीं होती" भी उतना ही गलत है। काम के दबाव को कम करना या बढ़ाना, लक्ष्य-से-सब्सट्रेट की दूरी को समायोजित करना, कोलिमेटिंग संरचनाओं को नियोजित करना, और नमूने को फिर से व्यवस्थित करना, ये सभी टकराव की आवृत्ति और घटना-कोण वितरण को संशोधित करते हैं। उच्च दबाव कणों के कोणीय फैलाव को बढ़ा सकता है और आने वाले कणों को अधिक ऊर्जा खोने का कारण भी बन सकता है।
03｜क्यों एक प्रक्रिया लिफ्ट-ऑफ का पक्ष लेती है जबकि दूसरी चरण कवरेज के लिए बेहतर प्रदर्शन करती है
त्रि-आयामी संरचनाओं का सामना करने पर दिशात्मकता में अंतर बढ़ जाता है। लिफ्ट-ऑफ का मूल सिद्धांत पहले फोटोरेसिस्ट परत में पैटर्न खोलना है, पूरे सब्सट्रेट पर फिल्म जमा करना है, और फिर प्रतिरोध के शीर्ष पर फिल्म को एक साथ हटाने के लिए फोटोरेसिस्ट को भंग करना है।
सफल लिफ्ट-ऑफ के लिए, उद्घाटन के अंदर सब्सट्रेट पर लक्ष्य फिल्म को अधिमानतः साइडवॉल के साथ प्रतिरोध के शीर्ष पर फिल्म के साथ निरंतर संबंध नहीं बनाना चाहिए। मजबूत लाइन-ऑफ़-विज़न दिशात्मकता के साथ वाष्पीकरण, प्रतिरोधी साइडवॉल के पास एक मोटाई का टूटना पैदा करता है।
04｜सब्सट्रेट अनुभव "बस एक धातु परत के साथ लेपित होने" से कहीं आगे तक जाता है
वाष्पीकरण को अक्सर "कोमल" के रूप में वर्णित किया जाता है, जबकि स्पटरिंग को "मजबूत बमबारी" के रूप में माना जाता है।
दोनों धारणाओं के तथ्यात्मक आधार हैं, फिर भी कोई भी उपकरण और प्रक्रिया स्थितियों से स्वतंत्र नहीं है।
वाष्पीकरण के दौरान, नमूना अभी भी थर्मल विकिरण, ताप-स्रोत जोखिम और जमाव अवधि के कारण तापमान में वृद्धि का अनुभव कर सकता है।
इलेक्ट्रॉन-बीम प्रणालियों के लिए, इलेक्ट्रॉनों, एक्स-रे, स्रोत-सामग्री के छींटे और कणों जैसे अतिरिक्त कारकों को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।
पॉलिमर, फोटोरेसिस्ट, कम पिघलने वाली बिंदु परतें या विकिरण-संवेदनशील उपकरणों को केवल प्रक्रिया नाम के आधार पर सुरक्षित नहीं माना जाना चाहिए। स्पटरिंग वातावरण में, लक्ष्य परमाणुओं के अलावा, आयनों, इलेक्ट्रॉनों, परावर्तित न्यूट्रल और अशुद्धियों के प्रवाह भी मौजूद हो सकते हैं। सब्सट्रेट पूर्वाग्रह, प्लाज्मा स्थान और कामकाजी दबाव नमूने को दिए गए वास्तविक ऊर्जा इनपुट को बदल देते हैं। मध्यम ऊर्जा सतह के स्थानांतरण और इंटरफेशियल बॉन्डिंग को बढ़ावा दे सकती है, जबकि अत्यधिक ऊर्जा से तापमान में वृद्धि, सतह में संशोधन, पुन: स्पटरिंग या संवेदनशील परतों को नुकसान हो सकता है।
इसलिए, नमूना सहिष्णुता पर चर्चा करते समय, किसी को केवल "क्या तापमान अधिक है" नहीं पूछना चाहिए। यह विचार करना भी आवश्यक है कि नमूना सतह में क्या शामिल है, क्या पतली ऑक्साइड परतें या दो-आयामी सामग्री नीचे हैं, क्या फोटोरेसिस्ट अभी भी मौजूद है, क्या डिवाइस का निर्माण पूरा हो गया है, और क्या पोस्ट-प्रोसेस एनीलिंग या सफाई की अनुमति है।
05｜क्यों "स्पटर फिल्में अधिक सघन होती हैं" केवल एक प्रारंभिक बिंदु कथन है
एक पतली फिल्म धातु के ठोस ब्लॉक के रूप में नहीं उतरती है। इसके बजाय, आने वाले कण द्वीप बनाने के लिए पहले सोखते हैं और न्यूक्लियेट करते हैं। ये द्वीप फिर बढ़ते हैं और एकजुट होते हैं, अंततः एक सतत फिल्म के रूप में विकसित होते हैं। आने वाले कणों की ऊर्जा, सब्सट्रेट तापमान, जमाव दर, घटना कोण, सतह की सफाई और अवशिष्ट गैस सभी कणों की सतह की गतिशीलता को नियंत्रित करते हैं, और अनाज के आकार, सरंध्रता, खुरदरापन, बनावट और अवशिष्ट तनाव को संशोधित करते हैं। ऊर्जावान स्पुतर्ड कण और संबंधित ऊर्जा प्रवाह आम तौर पर बढ़ी हुई सतह गतिशीलता और तुलनात्मक रूप से घनी फिल्मों की उम्मीदों को जन्म देते हैं।
फिर भी, उच्च कामकाजी दबाव, महत्वपूर्ण टकराव ऊर्जा हानि, प्रतिकूल घटना कोण, या अपर्याप्त सतह स्थितियों की स्थितियों के तहत थूक वाली फिल्में छिद्रपूर्ण स्तंभ संरचनाएं, पर्याप्त तनाव या उच्च खुरदरापन भी विकसित कर सकती हैं। न ही वाष्पीकृत फिल्में स्वाभाविक रूप से छिद्रपूर्ण होती हैं। सब्सट्रेट तापमान, जमाव दर, सतह उपचार और सहायक ऊर्जा इनपुट में संशोधन से न्यूक्लिएशन और विकास व्यवहार में भी बदलाव आएगा।
उच्च फिल्म घनत्व स्वचालित रूप से बेहतर प्रदर्शन करने वाले उपकरणों में परिवर्तित नहीं होता है। धात्विक इलेक्ट्रोड संपर्क प्रतिरोध और किनारे की अखंडता को उच्च प्राथमिकता दे सकते हैं; ऑप्टिकल संरचनाएं खुरदरापन और ऑप्टिकल स्थिरांक पर अधिक ध्यान केंद्रित कर सकती हैं; निलंबित संरचनाएं तनाव के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं; प्रसार-अवरोधक परतें निरंतरता और दोष मार्गों पर बारीकी से ध्यान देती हैं। "घना" केवल एक भौतिक विवरण है। अंततः, प्रदर्शन का मूल्यांकन पतली-फिल्म अनुप्रयोग की कार्यात्मक आवश्यकताओं के अनुसार किया जाना चाहिए।
सारांश
वाष्पीकरण और स्पटरिंग दोनों ही धातुओं को जमा कर सकते हैं, फिर भी वे विनिमेय पुश-बटन विकल्प नहीं हैं। वाष्पीकरण हीटिंग के माध्यम से गैस चरण में सामग्रियों को वाष्पीकृत करता है और विशिष्ट परिस्थितियों में मजबूत दृष्टि दिशा दिशा प्रदर्शित करता है। स्पटरिंग आयन बमबारी के माध्यम से लक्ष्य परमाणुओं को मुक्त करता है; कार्यशील गैस और उपकरण ज्यामिति के भीतर टकराव आम तौर पर आगमन कोणों की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न करते हैं।
"वाष्पीकरण बेहतर है" या "स्पटरिंग बेहतर है" जैसे दावे समय से पहले हैं। एक उपयुक्त प्रक्रिया मार्ग को यह बताना चाहिए कि कण सुविधाओं तक कैसे पहुंचते हैं, यह निर्दिष्ट करना चाहिए कि न्यूनतम फिल्म मोटाई के लिए किस स्थान का निरीक्षण किया जाएगा, किस प्रकार की विफलताओं का अनुमान लगाया जाएगा, और यह निर्धारित करने के लिए कि क्या पतली फिल्म परत ने वास्तव में अपना इच्छित कार्य पूरा किया है, अंतिम मानदंड का उपयोग किया जाएगा।
