ปฏิกิริยาสปัตเตอร์คืออะไร?

ปฏิกิริยาสปัตเตอร์เป็นรูปแบบของกระบวนการสปัตเตอร์พลาสมาที่ใช้ในการเก็บฟิล์มบาง ๆ ลงบนวัสดุพื้นผิว ในกระบวนการนี้วัสดุเป้าหมายเช่นอลูมิเนียมหรือทองถูกปล่อยสู่ห้องที่มีบรรยากาศที่ทำจากก๊าซปฏิกิริยาที่มีประจุบวก ก๊าซนี้ก่อให้เกิดพันธะทางเคมีกับวัสดุเป้าหมายและถูกวางลงบนวัสดุพื้นผิวเป็นสารประกอบ

ในขณะที่พลาสมาสปัตเตอร์ทั่วไปเกิดขึ้นในห้องสุญญากาศที่ถูกทำให้เป็นโมฆะของบรรยากาศสปัตเตอร์ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในห้องสูญญากาศที่มีบรรยากาศความดันต่ำซึ่งประกอบด้วยก๊าซปฏิกิริยา เครื่องสูบพิเศษบนเครื่องลบบรรยากาศปกติซึ่งทำจากคาร์บอนออกซิเจนและไนโตรเจนท่ามกลางธาตุอื่น ๆ และเติมแก๊สด้วยอาร์กอนออกซิเจนหรือไนโตรเจน ก๊าซปฏิกิริยาในกระบวนการสปัตเตอร์ปฏิกิริยามีประจุเป็นบวก

วัสดุเป้าหมายเช่นไทเทเนียมหรืออลูมิเนียมจะถูกปล่อยออกสู่ห้องรวมถึงในรูปของก๊าซและสัมผัสกับสนามแม่เหล็กความเข้มสูง ฟิลด์นี้เปลี่ยนวัสดุเป้าหมายให้เป็นไอออนลบ วัสดุเป้าหมายที่มีประจุลบจะถูกดึงดูดไปยังวัสดุปฏิกิริยาที่มีประจุบวกและพันธะองค์ประกอบทั้งสองก่อนที่จะตกลงบนพื้นผิว ด้วยวิธีนี้ฟิล์มบางสามารถทำจากสารประกอบเช่น Titanium-Nitride (TiN) หรือ Aluminium-Oxide (Al2O3)

ปฏิกิริยาสปัตเตอริ่งช่วยเพิ่มอัตราที่ฟิล์มบาง ๆ สามารถทำจากสารประกอบได้ ในขณะที่การสปัตเตอร์พลาสมาแบบดั้งเดิมนั้นเหมาะสมเมื่อสร้างแผ่นฟิล์มบาง ๆ ออกมาจากชิ้นส่วนเดียว การบังคับให้สารเคมียึดติดเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการฟิล์มบาง ๆ จะช่วยเพิ่มอัตราการเกาะติดกับวัสดุพิมพ์

ความดันภายในห้องพ่นสารปฏิกิริยาต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อเพิ่มการเติบโตของฟิล์มบาง เมื่อความดันต่ำฟิล์มใช้เวลานานในการก่อตัว ที่ความดันสูงก๊าซปฏิกิริยาสามารถ“ พิษ” ที่ผิวเป้าหมายซึ่งคือเมื่อวัสดุเป้าหมายได้รับประจุลบ สิ่งนี้ไม่เพียงลดอัตราการเติบโตของฟิล์มบางบนพื้นผิวด้านล่าง แต่ยังเพิ่มอัตราการเป็นพิษอีกด้วย ยิ่งมีอนุภาคติดลบน้อยลงเท่าใดพันธะเคมีที่น้อยลงก็สามารถเกิดเป็นก๊าซปฏิกิริยาที่มีประจุบวกและทำให้มีปฏิกิริยามากขึ้นที่จะทำให้พิษที่ผิวเป้าหมาย การตรวจสอบและปรับความดันในระบบจะช่วยป้องกันพิษนี้และช่วยให้ฟิล์มบางเติบโตอย่างรวดเร็ว