عملية رش المغنطرون لأفلام TiN

تتضمن عملية رش أفلام TiN بالمغنطرون عدة خطوات، تتطلب كل منها تحكمًا وتشغيلًا دقيقين. وفيما يلي تدفق العملية التفصيلية:

1. إعداد الركيزة

تنظيف:

• التنظيف بالموجات فوق الصوتية: تخضع الركيزة عادةً للتنظيف بالموجات فوق الصوتية لإزالة الملوثات السطحية مثل الزيت والغبار والشوائب الأخرى. يمكن استخدام مذيبات التنظيف مثل الإيثانول أو الأسيتون أو المذيبات المناسبة الأخرى.

• شطف الماء منزوع الأيونات: بعد التنظيف، يتم شطف الركيزة بالماء منزوع الأيونات لإزالة أي محلول تنظيف متبقي.

• تجفيف: يتم تجفيف الركيزة، إما عن طريق الخبز أو باستخدام غاز النيتروجين، لضمان عدم بقاء الرطوبة على السطح.

المعالجة السطحية:

• تلميع: بالنسبة للركائز التي تتطلب مستوى عاليًا من النعومة، يمكن إجراء تلميع ميكانيكي أو كيميائي.

• علاج التنشيط: إذا لزم الأمر، يمكن استخدام تنظيف البلازما لتنشيط سطح الركيزة.

2. تحميل الركيزة

تحميل الركيزة:

• يتم تحميل الركيزة التي تم تنظيفها على حامل الركيزة الخاص بمعدات الطلاء. من الضروري التأكد من تثبيت الركيزة بشكل آمن وتوزيعها بالتساوي لضمان طلاء موحد.

3. إخلاء الغرفة بالفراغ

الفراغ الأساسي:

• يتم تشغيل مضخة التفريغ (مثل المضخة الميكانيكية) لإخلاء حجرة التفريغ إلى حالة التفريغ الأولية (عادةً حوالي 10^-2 تور).

فراغ عالي:

• يتم بعد ذلك تنشيط مضخة التفريغ العالي (مثل المضخة الجزيئية أو المضخة الجزيئية التوربينية) لإخلاء الغرفة بشكل أكبر إلى حالة فراغ عالية (عادةً في نطاق 10^-5 إلى 10^-7 تور).

4. إدخال الغاز وتنظيف الرش

مقدمة من الغاز الاخرق:

• يتم إدخال الغاز الخامل (مثل الأرجون، Ar) إلى غرفة التفريغ، مع ضغط تشغيل يتراوح عادةً بين 1-10 mTorr.

تنظيف الركيزة بالرش:

• يتم تطبيق انحياز سلبي على الركيزة، مما يتسبب في تنظيف سطح الركيزة بالرش لإزالة أي طبقات أكسيد وملوثات متبقية.

5. الاخرق المغنطروني لفيلم TiN

مقدمة من الغاز التفاعلي:

• على أساس غاز الأرجون، يتم إدخال غاز النيتروجين (N2) كغاز تفاعلي. يتم التحكم في نسبة تدفق الغازات لتحقيق قياس العناصر الكيميائية المطلوب.

بدء قوة الاخرق:

• يتم تنشيط مصدر طاقة الرش المغنطروني، حيث يتم تطبيق طاقة التيار المستمر أو التردد اللاسلكي على هدف Ti لتوليد البلازما.

ترسب الترسبات من TiN:

• تتناثر ذرات التيتانيوم من السطح المستهدف بواسطة أيونات الأرجون وتتفاعل مع غاز النيتروجين، لتشكل طبقة TiN على سطح الركيزة. يتم ضبط قوة الاخرق، وتدفق الغاز، ودرجة حرارة الركيزة للتحكم في معدل الترسيب وجودة الفيلم.

6. علاج ما بعد الترسيب

تبريد:

• بعد اكتمال الترسيب، يتم إيقاف تشغيل قوة الاخرق وتدفق الغاز، مما يسمح للركيزة بالتبريد إلى درجة حرارة الغرفة في الفراغ.

7. تفريغ الركيزة

العودة إلى الضغط الجوي:

• يتم إدخال الغاز الخامل (مثل النيتروجين) ببطء لإعادة الحجرة إلى الضغط الجوي.

تفريغ الركيزة:

• يتم فتح الحجرة، وتتم إزالة الركيزة المغلفة.

8. فحص الجودة

قياس سماكة الفيلم:

• يتم قياس سمك الفيلم باستخدام مقياس سمك أو معدات قياس أخرى.

اختبار الالتصاق:

• يتم اختبار التصاق الفيلم باستخدام طرق مثل اختبار الخدش.

مورفولوجيا السطح وتحليل التركيب:

• يتم تحليل مورفولوجيا سطح الفيلم وتكوينه باستخدام الفحص المجهري، أو التحليل الطيفي الضوئي للأشعة السينية (XPS)، أو غيرها من المعدات التحليلية.

باتباع هذه الخطوات، يمكن إيداع فيلم TiN عالي الجودة بنجاح على سطح الركيزة. يعد التحكم الدقيق والتحسين في كل خطوة أمرًا ضروريًا لضمان جودة الفيلم وأدائه.