படிய வைத்தல்-2. பி.வி.டி. Deposition -2. PVD

இதற்கு முன், சிலிக்கன் சில்லு தயாரிப்பதில், படிய வைக்கும் முறைகளில் ஒன்றான பி.வி.டி. யைப் பற்றி பார்த்தோம். இந்த பதிவில், பி.வி.டி.யை வைத்து மின் கடத்தாப் பொருளை படிய வைக்கும் வழிமுறையைப் பார்க்கலாம்.

மின்கடத்தாப் பொருளில் எதிர்மறை மின்னழுத்தம் ( negative voltage) கொடுப்பது முடியாது எடுத்துக்காட்டாக, நாம் அலுமினியத்திற்கு பதிலாக, கண்ணாடியை படிய வைக்க நினைக்கலாம். கீழிருக்கும் வரைபடத்தில் இருப்பது போல், நெகடிவ் தகடை ஒட்டி கண்ணாடியை வைத்தால் ஆர்கான் அயனி வந்து கண்ணாடியை ‘தாக்கும்’. சில கண்ணாடி அணுக்கள் தெறித்து சிதறி வேஃபரில் படியும். இவ்வாறு ஆர்கான் அயனி தாக்கும் பொழுது, கண்ணாடியிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை எடுத்துக் கொள்ளும். இதனால், ஆர்கான் அயனி, ஆர்கான் அணுவாக நியூட்ரல் (neutral) ஆகி விடும். கண்ணாடி, அந்தப் பக்கத்தில் பாஸிடிவ் (positive) ஆகிவிடும்.


ஆனால், ஆர்கான் அயனி மேலும் மேலும் தாக்கினால், கண்ணாடியில், பாஸிடிவ் சார்ஜ் (charge) அதிகமாகிவிடும். அதன் பிறகு, ஆர்கான் அயனிகள் கண்ணாடியை நெருங்க முடியாது. ஏனென்றால், கண்ணாடி, ஆர்கான் இரண்டும் பாஸிடிவ் ஆக இருக்கின்றன.

அலுமினியம் அல்லது டங்க்ஸ்டன் போன்ற மின் கடத்திகளில் இந்த பிரச்சனை இல்லை. அவற்றில் மின்சாரம் பாய்வதால், நெகடிவ் மின் தகட்டில் இருந்து எலக்ட்ரான் அலுமினியத் தகட்டின் பின் பக்கத்திலிருந்து முன் பக்கத்திற்கு வந்து, நியூட்ரல் ஆகிவிடும். கண்ணாடி மின்சாரத்தை கடத்தாததால், நியூட்ரல் செய்ய முடியாது.

இந்த நிலையைத் தவிர்க்க, நெகடிவ் மின் தகடு (electrode) மேல் மாறு திசை மின்னோட்டத்தை (alternating current அல்லது AC ) கொடுத்தால், கண்ணாடி அருகில் இருக்கும் மின் தகடு கொஞ்ச நேரம் பாஸிடிவ் ஆகவும் மற்ற நேரங்களில் நெகடிவாகவும் இருக்கும். அதைப் போலவே, வேபர் அருகில் இருக்கும் மின் தகடு, முக்கால்வாசி நேரம் பாசிடிவ் ஆகவும், கொஞ்ச நேரம் நெகடிவ் ஆகவும் இருக்கும்.




(இங்கு ‘முக்கால்வாசி’ என்பது தோராயமாக சொல்வது. சரியாக எவ்வளவு நேரம் பாஸிடிவ் ஆக இருக்கும் என்பதை DC வோல்டேஜ் மற்றும் AC வோல்டாஜின் அளவை பொறுத்து இருக்கும்). அப்போது பிளாஸ்மா(plasma)விலிருந்து மின்னணு (எலக்ட்ரான்) வந்து கண்ணாடி மேல் சேர்ந்து பாஸிடிவ் சார்ஜை நியூட்ரல் செய்து விடும். அதாவது, கண்ணாடிக்கு நாம் பின்புறம் மின் தகடை வைத்து எலக்ட்ரானை கொடுக்க முடியாததால், கண்ணாடியின் முன்புறம் பிளாஸ்மாவிலிருந்து எலக்ட்ரான் கொடுக்க வழி செய்ய வேண்டும். மொத்தத்தில், டார்கெட்டை நேர்மறை மின்னூட்டம் (positive charge)இல்லாமல் நியூட்ரலாக வைத்திருக்க வேண்டும்.




எலக்ட்ரான் நிறை மிகக் குறைவு என்பதால் அது வேபரையோ கண்ணாடியையோ தாக்கினால் எந்த சேதாரமும் இருக்காது. எந்த அணுவும் எலக்ட்ரான் தாக்குதலால் வெளியே வராது.

இவ்வாறு AC மின்சாரத்தை சேர்த்து, ”டார்கெட்”டை பாஸிடிவ் ஆக்கும்பொழுது, வேஃபர் நெகடிவாக இருக்குமே, அங்கே என்ன நடக்கும்? ஆர்கான் அயனி வந்து வேஃபரை சென்று தாக்குமா? ஏற்கனவே படிந்த பொருள் வெளியே வருமா?

ஆர்கான் அயனி வேஃபரை தாக்க வாய்ப்பு உண்டு. ஆனால் நிறைய பாதிப்பு இருக்காது. AC வோல்டேஜை கொடுக்கும் பொழுது டார்கெட் மற்றும் வேபர் பாஸிடிவாகவும், நெகடிவாகவும் அடிக்கடி மாறிக்கொண்டு இருக்கும். DC வோல்டேஜையும் AC வோல்டேஜையும் சேர்த்து வைத்தால், டார்கெட் முக்கால்வாசி நேரம் நெகடிவாகவும், கால்வாசி நேரம் மட்டும் பாஸிடிவாகவும் இருக்கும். அதேபோல, வேஃபர் முக்கால்வாசி நேரம் பாஸிடிவாகவும், கால்வாசி நெகடிவாகவும் இருக்கும்.

இதில் எலக்ட்ரானின் நிறை (mass) குறைவு. ஆர்கானின் நிறை அதிகம். அதனால், கால்வாசி நேரம் டார்கெட் பாஸிடிவாக இருந்தாலும், அந்தக் குறைந்த நேரத்திற்குள் எலக்ட்ரான் விரைவாக வந்து டார்கெட்டைச் சேரும். ஆனால், அந்த நேரத்திற்குள் எடை அதிகமான ஆர்கான் அயனி பெரும்பாலும் வந்து வேஃபரைத் தாக்க முடியாது. தப்பித்தவறி வேஃபரை ஒரு சில ஆர்கான் அயனிகள் தாக்கலாம். அப்படி நடந்தாலும், ஏற்கனவே படிந்த பொருள் கொஞ்சம் சிதறினாலும், மொத்தத்தில் அதிக இழப்பு இருக்காது.



ஆர்கான் அயனி வேபரை வந்து தாக்குவதற்குள், வேபர் அருகில் இருக்கும் மின் தகடு பாசிடிவ் ஆக வேண்டும். இதை நிர்ணயிப்பது, AC மின்சாரம் எவ்வளவு விரைவில் மாறும் என்பதே. நமது வீடுகளில் ஒரு நொடிக்கு 50 முறை மாறும் மின்சாரம் வருகிறது. இதை 50 Hz (50 ஹெர்ட்ஸ்) என்ற அதிர்வெண் (frequency) மூலம் குறிப்பிடலாம்.

இங்கே பி.வி.டி.யில் உபயோகப்படுத்தும் AC வோல்டேஜ் ரேடியோ அதிர்வெண் (radio freqeuncy) என்ற அதிர்வெண்ணில் இருப்பதால்தான் Radio Frequency PVD அல்லது RF PVD (ஆர்-எஃப் பி.வி.டி) என்று பெயர்.

கடந்த சில ஆண்டுகளில் பி.வி.டி.கருவிகளில் இன்னும் சில முன்னேற்றங்கள் செய்யப்பட்டு, கோலிமேடட் பி.வி.டி (collimated PVD), அயனைஸ்டு மெட்டல் பிளாஸ்மா பி.வி.டி. என்ற இம்ப்- பி.வி.டி (ionized metal plamsa PVD or IMP PVD) போன்ற முறைகள் உபயோகத்தில் உள்ளன. இவற்றின் விவரங்களை இணைய தளத்தில் தேடிக் காணலாம்.

அடுத்து சி.வி.டி. முறை பற்றியும், படிய வைத்தலில் நான்காவது உள் பிரிவில், மின் வேதி சேர்க்கை முறை பற்றியும் பார்க்கலாம்.