info@kosartech.com
مولف: علی کوثری مهر
اگر بخواهیم به صورت ساده‌سازی شده روند غالب در فرآیند کندوپاش (اسپاترینگ) را تشریح کنیم، می‌توانیم این فرآیند را به چند مرحله تقسیم کنیم:
الف) ابتدا محفظه‌ی انباشت تحت خلا قرار می‌گیرد (نوعا تا فشاری از مرتبه‌ی 10-6 torr).
ب) سپس گاز کندوپاش وارد محفظه می‌شود (به عنوان مثال گازهای نجیب آرگون یا زنون)
ج) در این محفظه مابین دو الکترود اختلاف پتانسیل لازم برای شکل گیری پلاسمای تخلیه‌ی تابان اعمال می‌گردد.
د) در تخلیه‌ی تابان شکل گرفته، الکترون‌های آزاد با اتم‌های گاز کندوپاش برخورد می‌کنند و موجب کنده شدن الکترون از آن‌ها می‌شوند که باعث شکل‌گیری یون‌های مثبت از گاز کندوپاش می‌شود.
ه) یون‌های مثبت گاز کندوپاش به دلیل اختلاف پتانسیل اعمالی به سمت کاتد (الکترود منفی) کشیده می‌شوند.
و) در نهایت در اثر برخورد یون‌های گاز کندوپاش با کاتد، اتم‌های تشکیل دهنده‌ی سطح کاتد از آن جدا می‌شوند و بر روی زیرلایه انباشت می‌شوند (بنابراین ماده‌ای که قرار است انباشت گردد به عنوان کاتد استفاده می‌شود).
اقدامات متعددی برای بهبود فرآیند کندوپاش صورت گرفته است. نسخه‌های اولیه‌ی فرآیند کندوپاش از یک تارگت کاتدی و یک دیواره و نگهدارندهی زیرلایه‌ی آندی تشکیل شده بودند که در آن‌ها نرخ انباشت بسیار پایین و اختلاف پتانسیل مورد نیاز برای برقراری تخلیه‌ی تابان بالا بود. همچنین قرار گرفتن زیرلایه بر روی نگهدارندهی آندی باعث می‌شد تا لایه نازک در حال رشد تحت بمباران شدید قرار بگیرد.
یکی از اولین اقدامات برای بهبود فرآیند کندوپاش بگارگیری میدان مغناطیسی در منطقه‌ی کاتدی بود. بکارگیری یک میدان مغناطیسی طولی موجب حرکت چرخشی الکترون های جفت شده پیرامون خطوط میدان مغناطیسی می‌شود و در نتیجه تعداد الکترون‌هایی که در منطقه‌ی تخلیه از دست می‌روند را کاهش می‌دهد. بنابراین کاهش از دست رفتن این الکترون‌ها باعث افزایش احتمال برخورد الکترون‌های آزاد با مولکول‌های گاز کندوپاش، افزایش چگالی جریان تخلیه، افزایش نرخ انباشت، کاهش فشار مورد نیاز برای کندوپاش و کاهش تعداد ذرات بارداری که به زیرلایه اصابت می‌کنند، می‌شود. همچنین اقدام مهم دیگر در جهت بهبود این فرآیند، اختراع دستگاهی به نام تفنگ کندوپاش در سال 1971 میلادی بود. در این دستگاه، کاتد، آند و مگنت‌ها (یا حتی سیم‌پیچ) در خود تفنگ کندوپاش ادغام می‌شوند. در نتیجه به دلیل اینکه دیگر زیرلایه بر روی نگهدارندهی زیرلایه‌ی آندی قرار نمی‌گیرد از بمباران شدید آن جلوگیری می‌شود. شایان ذکر است تفنگ کندوپاش با انواع منابع تغذیه مانند فرکانس رادیویی (RF) و جریان مستقیم پالسی و انواع پیکربندی میدان مغناطیسی مانند حالت متعادل، حالت نامتعادل و حالات میانی سازگار است. همچنین می‌توان در محفظه‌ی انباشت از دو یا چند تفنگ کندوپاش استفاده کرد که به منابع تغذیه‌ی مختلف متصل هستند. به این فرآیند کندوپاش همزمان (کواسپاترینگ) می‌گویند که انباشت مواد چند عنصری با ترکیبات پیچیده را میسر میکند.
در انتها ذکر یک مورد ضروری است: در فرآیند کندوپاش می‌توان در کنار گازهای نجیب از گازهای برهمکنشی مانند اکسیژن و نیتروژن نیز استفاده کرد. یون‌های شکل گرفته‌ی این گازها فعال هستند و امکان انباشت لایه‌های نازک اکسیدها، نیترایدها، اکسینیترایدها و ... را فراهم می‌کنند.
