Un sistema di vuoto, come quello utilizzato nello sputtering, è un componente essenziale di un sistema di rivestimento sputter. Questo sistema viene utilizzato per depositare film sottili di materiali conduttori di elettricità su microcircuiti o altri substrati. Il sistema a vuoto assicura che il processo avvenga in un ambiente controllato con interferenze minime da parte di contaminanti.
Il sistema da vuoto consiste in una camera da vuoto, che viene evacuata a una pressione di base per rimuovere eventuali molecole di gas residue, come H2O, aria, H2 e Ar. Questa pressione di base è tipicamente nell'intervallo di alto vuoto, circa 10-6 mbar o superiore, per garantire superfici pulite ed evitare la contaminazione.
Una volta che la camera è stata evacuata, viene introdotto nella camera un gas di processo inerte di elevata purezza, solitamente argon. Questo gas serve come gas di sputtering e svolge un ruolo cruciale nel processo di sputtering. Trasporta l'energia cinetica all'impatto durante le collisioni molecolari ad alta energia nel plasma, creando gli ioni gassosi che sono la forza motrice principale della deposizione di film sottili mediante sputtering. La pressione durante la deposizione sputtering è tipicamente nell'intervallo mTorr, da 10-3 a circa 10-2 mbar.
Il processo di sputtering prevede l'applicazione di una corrente elettrica continua al materiale di rivestimento target, che funge da catodo o da punto di polarizzazione negativa in cui gli elettroni entrano nel sistema. Anche il substrato da rivestire riceve una carica positiva e diventa l'anodo. La corrente elettrica continua è solitamente compresa tra -2 e -5 kV.
Il target di sputtering, ovvero il materiale da utilizzare come rivestimento, viene posizionato nella camera a vuoto parallelamente al substrato. Quando le particelle di sputtering, che hanno un'elevata energia cinetica, colpiscono la superficie del bersaglio, gli atomi del bersaglio vengono "cacciati" fuori e volano verso il substrato, dove formano una pellicola. Le particelle del bersaglio coprono il substrato in modo uniforme e rapido. La bassa temperatura delle particelle polverizzate consente di rivestire con ceramiche o metalli anche substrati sensibili al calore, come le materie plastiche.
In alcuni casi, se il substrato è molto sensibile, la camera da vuoto può essere riempita in qualche misura con un gas inerte. Ciò consente di controllare l'energia cinetica delle particelle provenienti dal bersaglio, che possono subire collisioni e perdere parte della loro velocità prima di essere depositate sul substrato.
In generale, il sistema di vuoto nello sputtering è fondamentale per creare un ambiente controllato e garantire la deposizione di film sottili puliti, uniformi e di alta qualità sui substrati.
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