L'effetto della pressione di sputtering sulle caratteristiche dei film sottili è significativo.
Influenza il processo di deposizione, le proprietà del film e l'efficienza complessiva del processo di sputtering.
Lo sputtering richiede una pressione più elevata rispetto all'evaporazione termica o al fascio elettronico.
Ciò è dovuto alla necessità di un gas di processo per facilitare la generazione di ioni per il bombardamento del bersaglio.
Questa pressione più elevata influenza il percorso libero medio delle particelle, l'angolo e l'energia di deposizione e l'incorporazione del gas di processo nel film.
Questi fattori possono portare a difetti microstrutturali.
4 fattori chiave da conoscere sulla pressione di sputtering
1. Pressione e percorso libero medio
Nello sputtering, la pressione è tipicamente mantenuta a un livello in cui il percorso libero medio delle particelle è molto più breve rispetto a sistemi come l'evaporazione termica o a fascio elettronico.
A pressioni di circa 10^-3 Torr nello sputtering, il percorso libero medio è di soli 5 centimetri.
Si tratta di una lunghezza notevolmente inferiore rispetto ai 100 metri osservati a 10^-8 Torr nei sistemi di evaporazione sotto vuoto.
Questo breve percorso libero medio comporta collisioni multiple delle particelle spruzzate prima che raggiungano il substrato.
Ciò influisce sull'angolo di deposizione finale e sull'energia.
2. Angolo ed energia di deposizione
A causa dell'alta densità del gas di processo e delle collisioni che ne derivano, gli atomi polverizzati arrivano al substrato con diverse angolazioni.
Non arrivano semplicemente normali alla superficie.
Questa incidenza non normale può portare a una migliore copertura delle pareti laterali.
Ciò rende lo sputtering vantaggioso per i rivestimenti conformi, ma meno adatto ai processi liftoff.
L'energia degli atomi depositati è influenzata anche dalla pressione del gas e dalla tensione del bersaglio.
Ciò contribuisce al riscaldamento del substrato durante la deposizione.
3. Incorporazione di gas di processo e difetti microstrutturali
La presenza di gas di processo in abbondanza vicino al substrato può portare al suo assorbimento nel film in crescita.
Questo può potenzialmente causare difetti microstrutturali.
Questo effetto è particolarmente rilevante nello sputtering reattivo.
In questo caso, la gestione della pressione è fondamentale per evitare l'"avvelenamento" della superficie del target da parte dei gas reattivi.
Ciò può ostacolare la crescita del film e aumentare i difetti.
4. Regolazione delle proprietà del film
La pressione nei sistemi di sputtering può essere regolata per regolare lo stress e la chimica del film.
Manipolando le impostazioni di potenza e pressione del plasma e introducendo gas reattivi durante la deposizione, è possibile personalizzare le proprietà dei film sottili per soddisfare requisiti specifici.
In sintesi, la pressione nei sistemi di sputtering gioca un ruolo fondamentale nel determinare l'efficienza e la qualità della deposizione di film sottili.
Essa influisce sul percorso libero medio delle particelle, sull'angolo e sull'energia di deposizione, sull'incorporazione del gas di processo nel film e sulla possibilità di regolare le proprietà del film.
La corretta gestione della pressione di sputtering è essenziale per ottenere le caratteristiche desiderate del film e ottimizzare il processo di sputtering.
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