El efecto de la presión de sputtering sobre las características de las películas finas es significativo.
Influye en el proceso de deposición, las propiedades de la película y la eficacia general del proceso de sputtering.
El sputtering requiere una presión más elevada que la evaporación térmica o por haz electrónico.
Esto se debe a la necesidad de un gas de proceso que facilite la generación de iones para el bombardeo del blanco.
Esta mayor presión afecta a la trayectoria libre media de las partículas, al ángulo y la energía de deposición y a la incorporación del gas de proceso a la película.
Estos factores pueden provocar defectos microestructurales.
4 factores clave que debe conocer sobre la presión de sputtering
1. Presión y camino libre medio
En el sputtering, la presión se mantiene normalmente a un nivel en el que el camino libre medio de las partículas es mucho más corto que en sistemas como la evaporación térmica o por haz electrónico.
A presiones en torno a 10^-3 Torr, el camino libre medio es de sólo unos 5 centímetros.
Esto es significativamente más corto que los 100 metros observados a 10^-8 Torr en los sistemas de evaporación al vacío.
Este corto recorrido libre medio provoca múltiples colisiones de las partículas pulverizadas antes de que lleguen al sustrato.
Esto afecta a su ángulo y energía finales de deposición.
2. Ángulo y energía de deposición
Debido a la alta densidad del gas de proceso y a las colisiones resultantes, los átomos pulverizados llegan al sustrato con distintos ángulos.
No sólo llegan normales a la superficie.
Esta incidencia no normal puede mejorar la cobertura de las paredes laterales.
Esto hace que el sputtering sea ventajoso para los revestimientos conformados, pero menos adecuado para los procesos de despegue.
La energía de los átomos depositados también se ve influida por la presión del gas y la tensión del blanco.
Esto contribuye al calentamiento del sustrato durante la deposición.
3. Incorporación de gas de proceso y defectos microestructurales
La presencia de abundante gas de proceso cerca del sustrato puede provocar su absorción en la película en crecimiento.
Esto puede causar defectos microestructurales.
Este efecto es especialmente relevante en el sputtering reactivo.
En este caso, la gestión de la presión es crucial para evitar el "envenenamiento" de la superficie del blanco por los gases reactivos.
Esto puede dificultar el crecimiento de la película y aumentar los defectos.
4. Ajuste de las propiedades de la película
La presión en los sistemas de sputtering puede ajustarse para ajustar la tensión y la química de la película.
Manipulando la potencia del plasma y los ajustes de presión, e introduciendo gases reactivos durante la deposición, es posible adaptar las propiedades de las películas finas para satisfacer requisitos específicos.
En resumen, la presión en los sistemas de sputtering desempeña un papel fundamental a la hora de determinar la eficacia y la calidad de la deposición de películas finas.
Afecta al recorrido libre medio de las partículas, al ángulo y la energía de deposición, a la incorporación del gas de proceso en la película y a la capacidad de ajustar las propiedades de la película.
La gestión adecuada de la presión de sputtering es esencial para conseguir las características deseadas de la película y optimizar el proceso de sputtering.
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