Il rivestimento sputter è un processo in cui la pressione varia tipicamente da 10^-2 Pa a 10 Pa.
Questa pressione relativamente elevata svolge un ruolo significativo nel processo di sputtering.
Influisce su vari aspetti, tra cui il percorso libero medio delle molecole del gas di processo, l'angolo con cui gli adatomi arrivano al substrato e il potenziale di assorbimento del gas nel film in crescita.
Questo può portare a difetti microstrutturali.
Qual è la pressione del rivestimento sputter? (5 fattori chiave spiegati)
1. Intervallo di pressione e impatto sul percorso libero medio
Nel rivestimento sputter, la pressione di lavoro è generalmente compresa tra 10^-2 Pa e 10 Pa.
Questo intervallo di pressione è molto più elevato rispetto a quello dei sistemi di evaporazione termica o a fascio elettronico, che operano a pressioni di circa 10^-8 Torr (circa 10^-10 Pa).
A queste pressioni più elevate nello sputtering, il percorso libero medio (la distanza media percorsa da una particella tra le collisioni) è molto più breve.
Ad esempio, nel magnetron sputtering a corrente diretta (dcMS) a 10^-3 Torr (circa 10^-5 Pa), il percorso libero medio è di soli 5 centimetri.
Rispetto ai 100 metri dei sistemi che operano a 10^-8 Torr.
2. Effetto sugli angoli di arrivo degli adatomi
A causa dell'alta densità del gas di processo e dei brevi percorsi liberi medi, gli adatomi nei processi di sputtering tendono ad arrivare sul substrato con angoli casuali.
Ciò è diverso dai metodi di evaporazione, in cui gli adatomi si avvicinano al substrato con un angolo normale.
Gli angoli casuali nello sputtering sono il risultato di numerose collisioni che si verificano durante il viaggio degli adatomi dal bersaglio al substrato.
3. Assorbimento di gas e difetti microstrutturali
L'abbondanza di gas di processo vicino all'interfaccia substrato/film può portare all'assorbimento di parte di questo gas nel film in crescita.
Questo assorbimento può introdurre difetti microstrutturali che possono influenzare le proprietà e le prestazioni del film.
4. Gestione della pressione nello sputtering reattivo
Nello sputtering reattivo, la gestione della pressione è fondamentale per evitare l'"avvelenamento" della superficie del bersaglio.
Questo può ostacolare la crescita del film sottile.
A basse pressioni, la formazione del film è lenta, mentre ad alte pressioni il gas reattivo può avere un impatto negativo sulla superficie del target.
Ciò riduce la velocità di crescita del film e aumenta il tasso di avvelenamento del bersaglio.
5. Requisiti del sistema da vuoto
Il sistema di vuoto per lo sputtering richiede una pressione di base nell'intervallo di alto vuoto (in genere 10^-6 mbar o superiore) per garantire superfici pulite ed evitare la contaminazione.
Durante il processo di sputtering, la pressione viene regolata nell'intervallo mTorr (da 10^-3 a 10^-2 mbar) introducendo il gas di sputtering.
Questo viene controllato da un regolatore di flusso.
Anche lo spessore del film depositato viene monitorato e controllato durante questo processo.
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