Gli obiettivi di sputtering funzionano utilizzando particelle ad alta energia per espellere fisicamente gli atomi da un materiale solido di destinazione, che poi si depositano su un substrato per formare un film sottile.
Questo processo avviene in un ambiente sotto vuoto per evitare interazioni indesiderate con l'aria o altri gas.
6 fasi chiave spiegate
1. Ambiente sotto vuoto
Il target di sputtering viene collocato all'interno di una camera a vuoto.
Questo ambiente è fondamentale perché impedisce al materiale del target di interagire con l'aria o altri gas che potrebbero interferire con il processo di sputtering.
Il vuoto assicura inoltre che gli atomi espulsi dal target viaggino senza ostacoli verso il substrato.
2. Particelle ad alta energia
Il processo di sputtering prevede il bombardamento del bersaglio con particelle ad alta energia, in genere ioni.
Queste particelle hanno energie cinetiche che vanno dalle decine di elettronvolt (eV) in su.
Una parte di queste particelle viene ionizzata, motivo per cui lo sputtering è considerato un'applicazione al plasma.
3. Espulsione di atomi
Quando le particelle ad alta energia colpiscono la superficie del bersaglio, trasferiscono la loro energia agli atomi del bersaglio.
Questo trasferimento di energia è così significativo che espelle fisicamente (o "butta fuori") gli atomi dal materiale del bersaglio.
Questa espulsione è il meccanismo centrale dello sputtering.
4. Deposizione sul substrato
Gli atomi espulsi dal bersaglio si dirigono verso un substrato, solitamente montato di fronte al bersaglio.
Gli atomi si depositano quindi sul substrato, formando un film sottile.
La deposizione avviene in modo rapido e uniforme, consentendo di rivestire con metalli o ceramiche anche materiali sensibili al calore, come le materie plastiche, senza un riscaldamento significativo.
5. Controllo dell'energia delle particelle
Per i substrati sensibili, la camera del vuoto può essere riempita in una certa misura con un gas inerte.
Questo gas aiuta a controllare l'energia cinetica delle particelle espulse, facendo sì che esse subiscano collisioni e perdano una certa velocità prima di raggiungere il substrato, evitando così di danneggiarlo.
6. Applicazioni
I bersagli sputtering sono ampiamente utilizzati in vari campi come la microelettronica, dove depositano film sottili di materiali come alluminio, rame e titanio su wafer di silicio per creare dispositivi elettronici.
Sono utilizzati anche nella produzione di celle solari a film sottile, nell'optoelettronica e nei rivestimenti decorativi.
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