میگنیٹران سپٹرنگ ٹیکنالوجیایک اہم تکنیک ہے جو بڑے پیمانے پر مواد کی سطح میں ترمیم اور پتلی فلم کے جمع کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس ٹیکنالوجی کے بنیادی جزو کے طور پر، میگنیٹران سپٹرنگ اہداف کا معیار اور کارکردگی تیار کی گئی پتلی فلموں کے معیار اور خصوصیات کا براہ راست تعین کرتی ہے۔ یہ مضمون میگنیٹران سپٹرنگ اہداف کا ایک جامع اور گہرائی سے تعارف فراہم کرے گا۔
میگنیٹران سپٹرنگ اہداف کے تقاضے روایتی مواد کی صنعت سے زیادہ ہیں، جن میں عام طور پر سائز، چپٹا پن، پاکیزگی، ناپاک مواد، کثافت، N/O/C/S تناسب، اناج کا سائز، اور خرابی کا کنٹرول شامل ہیں۔ اعلی یا خصوصی تقاضے: سطح کی کھردری، مزاحمتی قدر، اناج کے سائز کی یکسانیت، ساخت اور ساخت کی یکسانیت، غیر ملکی مادوں کا مواد اور سائز (آکسائیڈز)، مقناطیسی پارگمیتا، انتہائی اعلی کثافت اور انتہائی باریک اناج وغیرہ۔
میگنیٹران سپٹرنگ ٹارگٹ سے مراد وہ مواد ہے جو میگنیٹران سپٹرنگ کے عمل کے دوران اعلی توانائی والے ذرات کے ذریعے ایٹموں یا مالیکیولز کے ساتھ پھٹا جاتا ہے، اور پھر ایک پتلی فلم بنانے کے لیے سبسٹریٹ پر جمع کیا جاتا ہے۔ یہ عام طور پر مخصوص کیمیائی مرکبات اور کرسٹل ڈھانچے والے مادوں پر مشتمل ہوتا ہے، جیسے دھاتیں، مرکبات، مرکبات وغیرہ۔
میگنیٹران سپٹرنگ کا اصول
الیکٹرک فیلڈ E کے عمل کے تحت، الیکٹران سبسٹریٹ کی طرف اپنی پرواز کے دوران آرگن ایٹموں سے ٹکرا جاتے ہیں، آئنائزنگ کرتے ہیں اور Ar مثبت آئنوں اور نئے الیکٹران پیدا کرتے ہیں۔ نئے الیکٹران سبسٹریٹ کی طرف اڑتے ہیں، اور Ar آئن برقی میدان کے عمل کے تحت کیتھوڈ ہدف کی طرف تیز ہو جاتے ہیں، ہدف کی سطح پر زیادہ توانائی کے ساتھ بمباری کرتے ہیں، جس سے ہدف کے مواد میں پھوٹ پڑتی ہے۔
پھٹے ہوئے ذرات میں، غیر جانبدار ہدف والے ایٹم یا مالیکیول ایک پتلی فلم بنانے کے لیے سبسٹریٹ پر جمع ہوتے ہیں، اور پیدا ہونے والے ثانوی الیکٹران برقی اور مقناطیسی شعبوں کا نشانہ بنتے ہیں، جس کے نتیجے میں E (الیکٹرک فیلڈ) × B (مقناطیسی فیلڈ) کا دشاتمک بہاؤ ہوتا ہے۔ E × B بڑھے کے طور پر مختصر کیا جاتا ہے، جس کی حرکت کی رفتار ایک سائکلائیڈ کے قریب ہوتی ہے۔ اگر یہ ایک سرکلر مقناطیسی میدان ہے تو، الیکٹران ایک اندازاً سائکلائیڈ شکل میں ہدف کی سطح پر ایک سرکلر حرکت میں حرکت کریں گے۔ ان کی حرکت کا راستہ نہ صرف لمبا ہے، بلکہ ہدف کی سطح کے قریب پلازما کے علاقے میں بھی محدود ہے، اور ہدف کے مواد پر بمباری کرنے کے لیے اس خطے میں آر کی ایک بڑی مقدار کو آئنائز کیا جاتا ہے، اس طرح جمع ہونے کی اعلی شرح حاصل ہوتی ہے۔
جیسے جیسے تصادم کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، ثانوی الیکٹرانوں کی توانائی ختم ہو جاتی ہے، دھیرے دھیرے ہدف کی سطح سے دور ہوتی جاتی ہے اور بالآخر الیکٹرون فیلڈ E کے عمل کے تحت سبسٹریٹ پر جمع ہو جاتی ہے۔ الیکٹران کی کم توانائی کی وجہ سے، توانائی منتقل ہو جاتی ہے۔ سبسٹریٹ بہت چھوٹا ہے، جس کے نتیجے میں سبسٹریٹ کا درجہ حرارت کم ہو جاتا ہے۔
Magnetron sputtering واقعہ کے ذرات اور ہدف کے درمیان تصادم کا عمل ہے۔ واقعہ ذرہ ہدف میں ایک پیچیدہ بکھرنے کے عمل سے گزرتا ہے، ہدف کے ایٹم سے ٹکراتا ہے، اور کچھ رفتار کو ہدف کے ایٹم میں منتقل کرتا ہے۔ یہ ٹارگٹ ایٹم پھر دوسرے ٹارگٹ ایٹموں سے ٹکراتا ہے، جس سے جھرن والا عمل بنتا ہے۔ اس جھرن کے عمل میں، سطح کے قریب مخصوص ہدف والے ایٹم باہر کی طرف جانے کے لیے کافی رفتار حاصل کرتے ہیں اور ہدف سے باہر نکل جاتے ہیں۔
میگنیٹران سپٹرنگ کو عام طور پر دو اقسام میں تقسیم کیا جاتا ہے: براہ راست کرنٹ سپٹرنگ اور ریڈیو فریکوئنسی سپٹرنگ۔ ان میں سے، براہ راست کرنٹ سپٹرنگ آلات میں ایک سادہ اصول اور تیز رفتار ہوتی ہے جب دھاتوں کو پھوٹا جاتا ہے۔ ریڈیو فریکوئنسی سپٹرنگ کی درخواست کی حد زیادہ وسیع ہے۔ ترسیلی مواد کو پھوڑنے کے علاوہ، نان کنڈکٹیو مواد کو بھی پھوٹا جا سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، ری ایکٹو سپٹرنگ کا استعمال مرکب مواد جیسے آکسائیڈز، نائٹرائڈز اور کاربائیڈز کی تیاری کے لیے بھی کیا جاتا ہے۔ اگر ریڈیو فریکوئنسی کی فریکوئنسی میں اضافہ کیا جائے تو یہ مائیکرو ویو پلازما سپٹرنگ بن جاتا ہے، جسے عام طور پر الیکٹران سائکلوٹرون ریزوننس (ECR) مائکروویو پلازما سپٹرنگ کہا جاتا ہے۔
میگنیٹران سپٹرنگ ٹارگٹ میٹریلز کی درجہ بندی
میٹل سپٹرنگ کوٹنگ ٹارگٹ، الائے سپٹرنگ کوٹنگ ٹارگٹ، سیرامک سپٹرنگ کوٹنگ ٹارگٹ، بورائیڈ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، کاربائیڈ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، فلورائیڈ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، نائٹرائڈ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، آکسائیڈ سیرامک ٹارگٹ، سیلینائیڈ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، ٹیلورائیڈ سیرامک سپٹرنگ ٹارگٹ، دیگر سیرامک ٹارگٹس، کرومیم ڈوپڈ سلکان آکسائیڈ سیرامک ٹارگٹ (Cr SiO)، انڈیم فاسفائیڈ ٹارگٹ (InP)، لیڈ آرسنائیڈ ٹارگٹ (PbAs)، انڈیم آرسنائیڈ ٹارگٹ (InAs)۔
دھاتی ہدف والے مواد میں اچھی چالکتا اور تھرمل چالکتا ہوتا ہے، اور اسے اعلیٰ پاکیزگی اور یکساں دھاتی پتلی فلمیں تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو الیکٹرانکس اور سیمی کنڈکٹرز جیسے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ میں، تانبے کے اہداف کو کنڈکٹو لائنوں کی تیاری کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جس سے سرکٹس کی کارکردگی اور انضمام کو بہتر بنایا جاتا ہے۔
الائے ٹارگٹ میٹریل متعدد دھاتوں کی خصوصیات کو یکجا کرتے ہیں اور مخصوص خصوصیات کے ساتھ پتلی فلمیں حاصل کرنے کے لیے مختلف ضروریات کے مطابق ساخت کے تناسب کو ایڈجسٹ کر سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، نکل کرومیم الائے ٹارگٹ میٹریل عام طور پر مزاحمتی پتلی فلموں کی تیاری کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، جو مزاحمتی اقدار کے لیے الیکٹرانک اجزاء کی درست ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔
سیرامک ٹارگٹ میٹریل آپٹیکل کوٹنگز، حفاظتی کوٹنگز اور دیگر شعبوں میں ان کی بہترین موصلیت، لباس مزاحمت اور نظری خصوصیات کی وجہ سے اہم ایپلی کیشنز رکھتا ہے۔ مثال کے طور پر، ٹائٹینیم آکسائیڈ سیرامک اہداف کو اینٹی ریفلیکشن اور خود صفائی کے افعال کے ساتھ پتلی فلموں کی تیاری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
1. دھاتی ہدف کا مواد: بشمول خالص دھاتی ٹارگٹ میٹریل (جیسے تانبا، ایلومینیم، نکل وغیرہ) اور الائے ٹارگٹ میٹریل (جیسے سٹینلیس سٹیل، ایلومینیم کھوٹ وغیرہ)۔
2. مرکب ہدف مواد: جیسے آکسائیڈ ٹارگٹ میٹریل (جیسے سیلیکون ڈائی آکسائیڈ، ایلومینیم آکسائیڈ وغیرہ)، نائٹرائڈ ٹارگٹ میٹریل (جیسے سیلیکون نائٹرائڈ، ایلومینیم نائٹرائڈ، وغیرہ)، کاربائیڈ ٹارگٹ میٹریل (جیسے سلکان کاربائیڈ، ٹنگسٹن کاربائیڈ، وغیرہ) وغیرہ
3. سیمی کنڈکٹر ٹارگٹ میٹریل: جیسے سلیکون ٹارگٹ میٹریل، جرمینیم ٹارگٹ میٹریل وغیرہ۔
ہدف کے مواد کی ساخت کے لحاظ سے درجہ بندی:
1. فلیٹ ٹارگٹ میٹریل: اس کا سادہ پلانر ڈھانچہ ہے اور عام طور پر روایتی میگنیٹران سپٹرنگ آلات میں استعمال ہوتا ہے۔
2. گھومنے والا ہدف مواد: یہ مسلسل گردش کو حاصل کر سکتا ہے، ہدف کے مواد کے استعمال کی شرح اور جمع شدہ فلم کی یکسانیت کو بہتر بنا سکتا ہے۔
میگنیٹران سپٹرنگ اہداف کے لیے کارکردگی کے تقاضے:
1. پاکیزگی: اعلی طہارت کا ہدف مواد جمع شدہ پتلی فلموں کی پاکیزگی اور کارکردگی کو یقینی بنا سکتا ہے۔ عام طور پر، ٹارگٹ میٹریل کی پاکیزگی 99.9% سے زیادہ ہونی چاہیے۔
2. کثافت: زیادہ کثافت کا ہدف مواد پھٹنے کے دوران ذرات کی آلودگی کو کم کر سکتا ہے اور پتلی فلموں کے معیار اور یکسانیت کو بہتر بنا سکتا ہے۔
3. کیمیائی ساخت میں یکسانیت: ٹارگٹ میٹریل کی کیمیائی ساخت کو یکساں طور پر تقسیم کیا جانا چاہیے تاکہ جمع شدہ فلم کے استحکام کو یقینی بنایا جا سکے۔
4. کرسٹل ڈھانچہ: ایک مناسب کرسٹل ڈھانچہ ہدف کے مواد کی پھٹنے کی کارکردگی اور پتلی فلم کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے۔
5. سائز اور شکل کی درستگی: ٹارگٹ میٹریل کا سائز اور شکل سازوسامان کی ضروریات کو پورا کرے تاکہ اچھی تنصیب اور پھٹنے والے اثر کو یقینی بنایا جا سکے۔
6. تھرمل استحکام: پھٹنے کے عمل کے دوران، ہدف والے مواد کو زیادہ درجہ حرارت اور زیادہ توانائی والے ذرات کا نشانہ بنایا جاتا ہے، اس لیے اسے اچھی تھرمل استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔
7. سنکنرن مزاحمت: ہدف کے مواد میں اپنی سروس کی زندگی کو بڑھانے کے لیے سنکنرن مزاحمت کی ایک خاص ڈگری ہونی چاہیے۔
جمع کرنے کی شرح یا فلم کی تشکیل کی شرح میگنیٹران سپٹرنگ مشینوں کی کارکردگی کی پیمائش کے لیے ایک اہم پیرامیٹر ہے۔
بہت سے عوامل ہیں جو تلچھٹ کی شرح کو متاثر کرتے ہیں، بشمول کام کرنے والی گیس کی قسم، کام کرنے والی گیس کا دباؤ، پھٹنے والے ہدف کا درجہ حرارت، اور مقناطیسی میدان کی طاقت۔ لیکن آج ہم تین اہم عوامل کے بارے میں بات کریں گے جو میگنیٹران سپٹرنگ ٹارگٹ کوٹنگز کے جمع ہونے کی شرح کو متاثر کرتے ہیں: سپٹرنگ وولٹیج، کرنٹ اور پاور۔
سپٹرنگ وولٹیج (V)
فلم کی تشکیل کی شرح پر سپٹرنگ وولٹیج کا اثر ایک پیٹرن کی پیروی کرتا ہے: وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، اسپٹرنگ کی شرح اتنی ہی تیز ہوگی، اور یہ اثر ہلکا اور بتدریج ہوتا ہے جو کہ تھوکنے کے جمع کرنے کے لیے درکار توانائی کی حد کے اندر ہوتا ہے۔ اسپٹرنگ گتانک کو متاثر کرنے والے عوامل میں سے، ٹارگٹ میٹریل کو پھوڑنے اور گیس کے پھٹنے کے بعد ڈسچارج وولٹیج واقعی اہم ہے۔ عام طور پر، ایک عام میگنیٹران سپٹرنگ کے عمل میں، ڈسچارج وولٹیج جتنا زیادہ ہوگا، اسپٹرنگ گتانک اتنا ہی زیادہ ہوگا، جس کا مطلب ہے کہ واقعہ آئنوں میں زیادہ توانائی ہوتی ہے۔ لہذا، ٹھوس ہدف والے مواد میں ایٹم زیادہ آسانی سے پھٹ جاتے ہیں اور ایک پتلی فلم بنانے کے لیے سبسٹریٹ پر جمع ہو جاتے ہیں۔
پھٹنے والا کرنٹ (I)
ایک میگنیٹرون ہدف کا سپٹرنگ کرنٹ سپٹرنگ ٹارگٹ میٹریل کی سطح پر آئن کرنٹ کے براہ راست متناسب ہے، اور اس وجہ سے یہ ایک اہم عنصر ہے جو پھٹنے کی شرح کو متاثر کرتا ہے۔ Magnetron sputtering کا ایک عالمگیر اصول ہے کہ جمع ہونے کی شرح زیادہ سے زیادہ دباؤ پر سب سے تیز ہوتی ہے (مختلف سپٹرنگ اہداف اور سپٹرنگ پروجیکٹس پر منحصر ہے)۔ لہٰذا، فلم کے معیار کو متاثر کیے بغیر اور گاہک کی ضروریات کو پورا کیے بغیر پھٹنے والی پیداوار کے نقطہ نظر سے گیس پریشر کی زیادہ سے زیادہ قیمت پر غور کرنا مناسب ہے۔ سپٹرنگ کرنٹ کو تبدیل کرنے کے دو طریقے ہیں: ورکنگ وولٹیج کو تبدیل کرنا یا ورکنگ گیس پریشر کو تبدیل کرنا۔
پھٹنے کی طاقت (P)
جمع کرنے کی شرح پر سپٹرنگ پاور کا اثر سپٹرنگ وولٹیج کی طرح ہے۔ عام طور پر، میگنیٹرون اہداف کی پھٹنے کی طاقت میں اضافہ فلم کی تشکیل کی شرح کو بہتر بنا سکتا ہے۔ تاہم، یہ ایک عالمگیر اصول نہیں ہے۔ کم اسپٹرنگ وولٹیج کی صورت میں (جیسے تقریباً 200 وولٹ) اور میگنیٹران اہداف کے زیادہ پھٹنے والے کرنٹ کی صورت میں، اگرچہ اوسطا پھٹنے کی طاقت کم نہیں ہے، آئنوں کو پھوٹا یا جمع نہیں کیا جا سکتا۔ شرط یہ ہے کہ میگنیٹران ٹارگٹ میٹریل پر لگائی جانے والی سپٹرنگ وولٹیج اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کافی زیادہ ہے کہ کیتھوڈ اور اینوڈ کے درمیان برقی میدان میں کام کرنے والے گیس آئنوں کی توانائی ہدف والے مواد کی "سپٹرنگ انرجی تھریشولڈ" سے کافی زیادہ ہے۔
اعلی معیار کے میگنیٹران سپٹرنگ اہداف کے لیے اعلی پاکیزگی، اعلی کثافت، یکساں مائیکرو اسٹرکچر اور اچھی تھرمل استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔ تیاری کے عمل کے دوران خام مال کی پاکیزگی، پروسیسنگ تکنیک، اور معیار کی جانچ کو سختی سے کنٹرول کرنا بہت ضروری ہے۔ اعلی درجے کی پیداواری ٹیکنالوجیز جیسےپاؤڈر دھات کاریاورویکیوم پگھلنامؤثر طریقے سے ہدف مواد کی کارکردگی کو بہتر کر سکتے ہیں.
