PVD-pinnoitetulla historia

Nimen alkuperä fyysisen höyryn laskeuman PVD
Termi fyysinen pinnoittamiseen, PVD näyttäisi tekijöiden CF Powell, JH Oxley ja JM Blocher Jr. 1966 kirjassaan ”höyrypinnoitus” alunperin kutsutaan. Kuitenkin PVD prosessien keksittiin paljon aikaisemmin.

Vacuum-teknologia, sähkö ja magnetismi ja kaasumaisten kemia kehittäminen 
PVD historia liittyy läheisesti tyhjötekniikkaa, sähkö ja magnetismi ja ymmärrystä kaasumaisten kemian kehittyessä.

Vacuum-teknologia hehku päästöt ja sputtering
Ensimmäinen männän tyyppi alipainepumppu keksittiin Otto van Guericke pumpata vettä ulos kaivoksista jo vuonna 1640. Kuitenkin ensimmäinen, joka muodostaa hehku tyhjiöpumpun avulla vastuuvapauden (plasma) ”imuputki” oli M. Faraday 1838, jotka käyttivät messinki elektrodit ja tyhjiö noin 2 Torr. Vuonna 1852 WR Grove oli tutkia, mitä tuli tunnetuksi ”sputtering”, vaikka toiset olivat noudattaneet vaikutus opiskellessaan hehku päästöjä. Grove käyttää kärki lanka pinnoite ja katodipölyynnyksellä takuumaksun erittäin kiillotettu hopea pinnalle piti lähellä lanka paineessa noin 0,5 Torr. Hän totesi pinnoite hopeanvärinen pinta, kun se on tehty anodi ja katodi virtapiirin lanka. Vuonna 1858 Prof A.W. Wright ja Yalen julkaisi American Science-lehdessä ja taiteen käytöstä ”sähkö laskeuman laitteet”, että hän käyttää peilien luomiseen. Tämän lomakkeen laskeuma on ehkä arc haihtuminen perusteella sen sijaan, että sputtering Yhdysvaltain patenttivirasto lainattu hänen työstään, kun haastava T. Edison patenttihakemuksen tyhjiö pinnoite laitteet pinnoittamiseen hänen vaha sylinterin phonographs ennen myöhemmin galvanointikemikaalit. Edison on onnistuneesti väittänyt, että hänen keksintö oli jatkuva kaari, kun taas Wright oli pulssi arc. Edison ollen voidaan sanoa olevan ensimmäinen henkilö tehdä kaupallinen käyttö sputtering.

Sähkö ja magnetismi
1930-luvun lopulla Penning kehitetty ”electron ansa” rajoittaa elektronit lähelle pintaa yhdistämällä sähkö- ja magneettikenttiä. Tämä yhdistelmä sähkö- ja magneettikenttien lisääntynyt plasma lähellä pintaa ionisaatio ja nimettiin ”raha purkaukselta” on keksijä. Raha käytetään hänen keksintö pauke sylinterin sisäpuolelta. Tämä oli merkittävä edistysaskel historian katodipölyynnystä ja perus magnetron.

Matalampi paine, pienemmällä jännitteellä ja korkeampi laskeuman
Yhdistelmä, sähkö-ja magneettikenttien sallittu sputtering matalampi paine ja pienemmällä jännitteellä ja laskeuman korkeammat kuin olivat aiemmin mahdollista DC sputtering ilman magneetteja. Muunnelmia Penning magnetron on sittemmin kehitetty, erityisesti post katodi magnetron keksi Penfold ja Thornton 1970-luvulla ja Mattox, Cuthrell, Peeples ja Dreike 1980-luvun lopulla.

Sputterointi RF
RF pauke materiaali radiotaajuuden käyttöä tutkittiin vuonna 1960. Davidse ja Maiseel käytetään RF sputtering tuottaa eristekalvojen Dielektrinen Target vuonna 1966. Vuonna 1968 Hohenstein yhteistyössä katodipölyynnyksellä lasi RF ja metallien (Al, Cu, Ni) ks lomakkeen cermet vastus elokuvia. RF pauke laskeuman käytetä laajasti kaupallinen PVD useista syistä. Tärkeimmistä syistä ovat, ei ole taloudellinen käyttää suuri RF-virtalähteet, koska korkeat kustannukset ja se, että te ensiesittää korkeisiin lämpötiloihin johtuen korkea itse bias jännite liittyy suurtaajuusteho osaksi eristemateriaaleista.

Bias sputtering ja Triodi sputtering
Vuonna 1962 Wehner patentoitu prosessi tahallinen suostumus pommitukset ”ennen ja aikana” pauke laskeuman käyttäen ”bias pauke laskeuma” järjestely ja mercury ioneja silicon elokuvia germanium alustoille epitaksiaaliseen kasvun lisäämiseksi. Myöhemmin tämä prosessi tuli tunnetuksi bias sputtering. Triodi sputtering kokoonpano käyttää ylimääräiset plasma lähellä sputtering katodi thermoelectron elektrodi ja magneettisesti ahtaissa plasma syntyy. Tämä kokoonpano käytettiin nostaa ionisaatio plasmassa mutta vanhentuneen kehittymistä magnetron sputtering.

”Suljetun piirin” magnetronit
Magneettikenttien vaikutukset elektronit liikeradat oli huomannut jo ennen Penning's työtä ja jälkeen jatkoi opintojaan Penning julkaissut työnsä. Alussa Penning päästöt käyttää magneettikentän, jotka olivat rinnakkain sputtering kohde pintaan. Magnetron lähteistä, jotka käyttävät magneettiset kentät, joka syntyy ja uudestaan pintaan ”suljetun” kuvio voidaan rajoittaa elektronit lähelle pintaa suljettu malli (”racetrack”). Nämä ahtaissa elektronit tuottaa suuri plasma lähellä pintaa ja käytettiin kehittämisessä ”pinta magnetron” sputtering kokoonpanojen 1960 ja 1970.

”S-gun” ja planar magnetronit
Vuonna 1968 Clarke kehitetty sputtering lähdekoodin käyttämällä magneettinen tunnelin sisällä sylinterimäinen pinta. Tämä lähde tuli tunnetuksi ”pauke gun” tai ”S-gun”. Eri magnetron kokoonpanoissa, kuten planar magnetron patentoitaisiin Corbani. Chapin kehitetty planar magnetron lähdekoodin vuonna 1974 ja hyvitetään on keksijä planar magnetron sputtering lähde. Suurimmista eduista nämä magnetron sputtering lähteet olivat, että ne voisivat tarjota pitkäikäisiä, korkean koron, suuri alue, Matalan lämpötilan vapourization lähde, joka voidaan käyttää pienempi kaasunpaine ja tarjosi sputtering ankarammin kuin -Magneettinen sputtering lähteistä. Nämä superior ominaisuudet magnetron sputtering tuli Viimeisin laajaa PVD pinnoite tekniikka.

Reaktiivisen sputtering
Aikavälillä reaktiivinen sputtering otettiin käyttöön Veszi vuonna 1953. Reaktiivinen pauke laskeuman tantaali Tin ohut vastukset oli Aikaisempi soveltaminen. Kuitenkin vasta puolivälissä-1970 että jälkikäteen pauke kova pinnoitusta työkalut alettiin kehittää, ja heistä tuli kaupallisesti saatavilla 1980-luvun alussa.

Epätasapainoinen magnetron ja ”suljettu-kenttään” magnetron järjestely
Näiden varhaisten magnetron lähteiden haittoja oli, että plasmassa oli tehokkaasti loukussa lähellä pintaa sputtering tavoite. Tämä tarkoitti sitä, että reaktiivinen kaasuja ei voida erottaa tehokkaasti lähellä alustan ja ion pommittaminen alustan alhainen johtaa huono laatu elokuvia. Ongelma ratkesi osittain lisäämällä ylimääräisiä ionisaatio lähteistä tai käyttämällä RF. Epätasapainoinen magnetron Windows ja Savvides keksintö vuonna 1986 tarjolla parempi ratkaisu. Epätasapainoinen magnetron avulla jotkut elektronit paeta rajoitutaan E x B field ja luoda plasma alueilla pois tavoite pinnalta. Magneettinen kenttä on linkitetty muut epätasapainoinen magnetron pakenevat tietolähteisiin (Pohjois etelänapa), plasma sukupolven alueella merkittävästi lisää.

Päällysteen rakenne ja morfologia
Skannaaminen elektronimikroskoopilla SEM keksintö vuonna 1965 kasvua morfologia talletettu pinnoite voitaisiin tutkia. Vuonna 1977 Thornton julkaistu ”rakenne vyöhykkeen malli” (SZM) on kuviollinen jälkeen haihtunut pinnoitteet Movchin ja Demichin-kaavio. Tässä kaaviossa on tunnettu ”Thornton kaavio” ja kuvaa suhdetta pinnoite morfologia, laskeuman lämpötila ja paine sputtering salissa. Tietenkin sputtering paine määrittää flux ja energia näkyy paljon energiaa neutraaleja päässä sputtering katodi niin kaavio osoittaa että tallettaa materiaali on pommitettu energinen hiukkasten aikana laskeuman. Vuonna 1984 Messier, Mikko ja Roy hioivat zone rakennemallin.