Istwa nan PVD Penti

Orijin nan tèm Fizik Vapè Deposition la, PVD
Ekspozisyon an tèm vapè fizik, PVD sanble yo te orijinèlman aple pa otè CF Powell, JH Oxley ak JM Blocher Jr nan liv 1966 yo "depo Vapè". Sepandan pwosesis PVD yo te envante anpil pi bonè.

Devlopman nan teknoloji vakyòm, elektrisite ak mayetis ak chimi gaz
Istwa a nan PVD se asosye ak devlopman nan teknoloji vakyòm, dekouvèt la nan elektrisite ak mayetis ak konpreyansyon nan chimi gaz.

Teknoloji vakyòm, ranje ekla ak spuder
Premye ponp ponp vakyòm te envante pa Otto van Guericke pou ponpe dlo soti nan min yo osi lwen tounen tankou 1640. Sepandan premye moun ki sèvi ak yon ponp vakyòm pou kapab fòme yon egzeyat lumière (Plasma) nan yon "tib vakyòm" te M. Faraday nan 1838 ki te itilize elektwòd an kwiv ak yon vakyòm nan apeprè 2 Torr. Nan 1852 WR Grove te premye moun ki etidye sa ki te vin rekonèt kòm "sputtering" byenke lòt moun te obsève efè a pandan y ap etidye ekoulman lumière. Grove te itilize yon pwent fil kòm sous la kouch ak sputtered yon depo sou yon sifas an ajan trè poli ki te fèt fèmen nan fil la nan yon presyon nan apeprè 0.5 Torr. Li te note ke yon kouch sou sifas an ajan lè li te fè anod a ak fil la katod a nan yon sikwi elektrik. An 1858 Professeur AW Wright nan Inivèsite Yale te pibliye yon papye nan Jounal Ameriken Syans ak Arts sou itilizasyon yon "aparèy depo elektrik" ke li itilize pou kreye miwa. Fòm sa a nan depo yo ka te evaporasyon arc ki baze olye ke sputtering kòm Biwo patant US la te site travay li lè defye aplikasyon patant T. Edison a pou ekipman kouch vakyòm depo panno sou lantiy silenn silenn l 'devan galvanis ki vin apre. Edison avèk siksè te diskite ke envansyon l 'te yon arc kontinyèl tandiske pwosesis Wright a te enpulsyonèl arc. Edison te kapab di konsa yo dwe moun nan premye fè komèsyal pou sèvi ak sputtering.

Elektrisite ak mayetis
Nan fen ane 1930 yo Penning devlope yon "pèl elektwonik" pou limite elektwon tou pre yon sifas lè l sèvi avèk yon konbinezon de jaden elektrik ak mayetik. Sa a konbinezon de elektrik ak jaden mayetik ogmante ionizasyon nan plasma a tou pre sifas la e li te rele yon "Egzeyaj Penning" apre envansyon li a. Penning te itilize envansyon li a vole soti nan anndan an nan yon silenn. Sa a se te yon devlopman enpòtan nan istwa a nan sputtering ak se yon mayetik debaz.

Presyon ki pi ba yo, tansyon pi ba yo ak pi gwo pousantaj depo
Tankou yon konbinezon de elektrik ak mayetik jaden pèmèt sputtering dwe fèt nan presyon pi ba ak tansyon pi ba, ak nan pi wo pousantaj depo pase yo te deja posib ak DC sputtering san yo pa leman. Varyasyon nan mayetik Penning a te imedyatman te devlope, eke post mayodron nan pòs envante pa Penfold ak Thornton nan lane 1970 yo ak Mattox, Cuthrell, Peeples ak Dreike nan fen ane 1980 yo.

RF spouting
Itilize nan frekans radyo, RF a materyèl sputter te envestige nan ane 1960 yo. Davidse ak Maiseel te itilize RF sputtering pou pwodwi fim dyelektrik nan yon sib dielectric nan 1966. Nan 1968 Hohenstein co-sputtered vè lè l sèvi avèk RF ak metal (Al, Cu, Ni) ak DC, yo fòme fim rezistè cermet. RF depo dispit pa itilize anpil pou komèsyal PVD pou plizyè rezon. Rezon prensipal yo se li pa ekonomik yo sèvi ak gwo RF pouvwa Pwodwi pou yo akòz gwo pwi yo ak lefèt ke ou entwodui tanperati ki wo, akòz vòltaj nan tèt-viza ki asosye ak pouvwa RF, nan materyèl posibilite.

Pasyan sputtering ak triode sputtering
Nan 1962 Wehner patante pwosesis la nan bonbadman konkouran konkouran "anvan ak pandan" depo spout lè l sèvi avèk yon "dispozisyon spit depo" depo ak iyon mèki amelyore kwasans epitaksiyon nan fim Silisyòm sou substrates germanium. Apre sa, pwosesis sa a te vin konnen kòm patipri sputtering. Triyaj konplo a triyang itilize yon plasma oksilyè pwodwi tou pre kadode a sputtering pa yon electrode emisyon tèrmo elektwo ak yon plasma mayetik fèmen. Sa a te konfigirasyon itilize ogmante nivo nan ionizasyon nan plasma a, men te vin demode ak devlopman nan sputtering magnetron.

"Fèmen bouk" magnetron
Efè jaden mayetik sou trajectoire yo nan elektwon te reyalize menm anvan travay Penning a ak syans kontinye apre Penning pibliye travay li. Premye ranje Penning yo itilize jaden mayetik ki te paralèl ak sifas sib la sputtering. Sous mayetik ki itilize jaden mayetik ki pwezante ak rantre yon sifas nan yon "bouk fèmen" modèl yo ka itilize yo mete restriksyon sou elektwon tou pre sifas la nan yon modèl fèmen ("kousen"). Sa yo elektwon ki limine jenere yon plasma dansite segondè toupre sifas la epi yo te itilize nan devlope "sifas magnetron" konfigirasyon yo sputtering nan ane 1960 yo ak lane 1970.

"S-zam la" ak magnetron planar
An 1968 Clarke te devlope yon sous spitaj lè l sèvi avèk yon tinèl mayetik sou andedan yon sifas silendrik. Sous sa a te vin rekonèt kòm "zam nan vole" oswa "S-zam". Divès konfigirasyon mayetron, ki gen ladan mayetè a planar, yo te patante pa Corbani. Chapin te devlope tou yon sous magnetron plan an 1974 epi li te kredite avèk yo te envanteur nan sous la vapeur magnetron. Pi gwo avantaj nan sous sputtering sa yo se te ke yo te ka bay yon tan ki vivan, gwo pousantaj, gwo-zòn, ki ba-tanperati vapourizasyon sous ki te kapab opere nan pi ba presyon gaz ak yo ofri pi gwo to sputtering pase sous ki pa-magnétique . Avèk sa yo karakteristik siperyè magnetron sputtering te vin pi laj la-gaye teknik kouch PVD.

Sputtering reyaktif
Yo te entwodui vodòl reyaktif nan Veszi nan lane 1953. Reyaktif vapè reyaktif nan nitrid tantal pou rezistè fim mens se te yon aplikasyon bonè. Sepandan li pa t 'jouk mitan lane 1970 yo ki reyaksyon-spit-depoze penti difisil sou zouti yo te kòmanse devlope epi yo te vin Commerce disponib nan ane 1980 yo byen bonè.

Dezekilib magnetron ak "fèmen jaden" aranjman magnetron
Youn nan dezavantaj yo nan sa yo sous magnetron byen bonè te ke plasma a te efektivman bloke tou pre sifas la nan sib la Spuder. Sa a vle di ke gaz yo reyaktif pa t 'kapab izole efektivman tou pre substra a ak bonbadman an ion nan substra a te ba ki kapab lakòz fim bon jan kalite pòv yo. Pwoblèm lan te pasyèlman rezoud nan ajoute sous ionize oksilyè oswa lè l sèvi avèk RF. Envansyon an nan magnetron a dezekilib pa Windows ak Savvides nan 1986 ofri yon solisyon pi bon. Teknoloji a dezekilib pèmèt kèk elektwon yo sove soti nan jaden an E x B confortable ak kreye plasma nan rejyon lwen sifas sib la. Lè yo ka chape jaden mayetik lye nan lòt sous mayetik dezekilib (nò ale nan poto sid), zòn nan jenerasyon plasma ka siyifikativman ogmante.

Kouch estrikti ak mòfoloji
Avèk envansyon nan mikwoskòp la elektwonik optik, SEM nan 1965 ka kwasans lan morphology nan kouch la depoze dwe egzamine. An 1977, Thornton te pibliye yon "modèl zòn estrikti" (SZM) modele apre dyagram nan Movchin ak Demichin pou penti evapore. Dyagram sa a se ke yo rekonèt kòm "Dyagram Thornton" epi montre relasyon ki genyen ant morphologie kouch, tanperati depo ak presyon nan chanm spuder la. Natirèlman presyon an sputtering detèmine flux la ak enèji nan refize enèji yo ki enfliyanse segondè soti nan katwo a sputtering, se konsa dyagram nan reflete degre nan ki materyèl la depo bonbade pa patikil enèjik pandan depo. Nan 1984 Messier, Giri, ak Roy plis rafine modèl la estrikti zòn.