Un sistema de vacío, como el utilizado en sputtering, es un componente esencial de un sistema de recubrimiento por sputtering. Este sistema se utiliza para depositar películas finas de materiales conductores de la electricidad sobre microcircuitos u otros sustratos. El sistema de vacío garantiza que el proceso tenga lugar en un entorno controlado con una interferencia mínima de contaminantes.
El sistema de vacío consiste en una cámara de vacío, que se evacua a una presión base para eliminar cualquier molécula de gas residual, como H2O, aire, H2 y Ar. Esta presión de base suele estar en el rango de alto vacío, en torno a 10-6 mbar o mejor, para garantizar la limpieza de las superficies y evitar la contaminación.
Una vez evacuada la cámara, se introduce en ella un gas de proceso inerte de gran pureza, normalmente argón. Este gas sirve como gas de pulverización catódica y desempeña un papel crucial en el proceso de pulverización catódica. Transmite energía cinética al impactar durante las colisiones moleculares de alta energía en el plasma, lo que crea los iones gaseosos que son la principal fuerza motriz de la deposición por pulverización catódica de películas finas. La presión durante la deposición por pulverización catódica suele estar en el rango de mTorr, que oscila entre 10-3 y unos 10-2 mbar.
El proceso de pulverización catódica consiste en aplicar una corriente eléctrica continua al material de revestimiento, que sirve de cátodo o punto de polarización negativa por el que los electrones entran en el sistema. El sustrato que se va a recubrir también recibe una carga positiva y se convierte en el ánodo. La corriente eléctrica continua suele oscilar entre -2 y -5 kV.
El blanco de pulverización catódica, que es el material que se va a utilizar como revestimiento, se coloca en la cámara de vacío en paralelo al sustrato. Cuando las partículas de pulverización catódica, que tienen una gran energía cinética, chocan contra la superficie del blanco, los átomos del blanco son "expulsados" y vuelan hacia el sustrato, donde forman una película. Las partículas del blanco cubren el sustrato de manera uniforme y rápida. La baja temperatura de las partículas pulverizadas permite recubrir incluso sustratos sensibles al calor, como los plásticos, con cerámica o metales.
En algunos casos, si el sustrato es muy sensible, la cámara de vacío puede llenarse hasta cierto punto con un gas inerte. Esto permite controlar la energía cinética de las partículas procedentes del blanco, ya que pueden sufrir colisiones y perder parte de su velocidad antes de depositarse en el sustrato.
En general, el sistema de vacío en el sputtering es crucial para crear un entorno controlado y garantizar la deposición de películas finas limpias, uniformes y de alta calidad sobre sustratos.
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