El revestimiento por pulverización catódica se produce normalmente a presiones en el intervalo de mTorr, concretamente de 0,5 mTorr a 100 mTorr.
Este rango de presión es necesario para facilitar el proceso de pulverización catódica.
En este proceso, un material objetivo es bombardeado por iones procedentes de un plasma, normalmente de argón.
Esto hace que los átomos del objetivo sean expulsados y depositados sobre un sustrato.
¿A qué presión se aplica el recubrimiento por pulverización catódica? (Explicación de 4 factores clave)
1. Presión base e introducción del gas
Antes de que comience el proceso de sputtering, la cámara de vacío se evacua a una presión base.
Esta presión base suele ser del orden de 10^-6 mbar o inferior.
Este entorno de alto vacío garantiza superficies limpias y una contaminación mínima por moléculas de gas residuales.
Una vez alcanzada la presión de base, se introduce en la cámara un gas de pulverización catódica, normalmente argón.
El flujo de gas puede variar significativamente, desde unos pocos sccm en entornos de investigación hasta varios miles de sccm en entornos de producción.
2. Presión de funcionamiento durante el sputtering
La presión durante el proceso de sputtering se controla y se mantiene en el rango de mTorr.
Este rango equivale a 10^-3 a 10^-2 mbar.
Esta presión es crucial, ya que afecta al camino libre medio de las moléculas de gas y a la eficacia del proceso de sputtering.
A estas presiones, el camino libre medio es relativamente corto, de unos 5 centímetros.
Esto influye en el ángulo y la energía con la que los átomos pulverizados alcanzan el sustrato.
3. Influencia de la presión en la deposición
La alta densidad del gas de proceso a estas presiones provoca numerosas colisiones entre los átomos pulverizados y las moléculas de gas.
Esto hace que los átomos lleguen al sustrato en ángulos aleatorios.
Esto contrasta con la evaporación térmica, en la que los átomos suelen acercarse al sustrato en ángulos normales.
La presencia del gas de proceso cerca del sustrato también puede provocar la absorción del gas en la película en crecimiento.
Esto puede causar defectos microestructurales.
4. Condiciones eléctricas
Durante el proceso de sputtering, se aplica una corriente eléctrica continua al material objetivo, que actúa como cátodo.
Esta corriente, normalmente entre -2 y -5 kV, ayuda a ionizar el gas argón y a acelerar los iones hacia el blanco.
Simultáneamente, se aplica una carga positiva al sustrato, que actúa como ánodo.
Esto atrae a los átomos pulverizados y facilita su deposición.
En resumen, la presión durante el recubrimiento por pulverización catódica se controla cuidadosamente para que esté en el rango de mTorr.
Esto optimiza el proceso de sputtering para una deposición eficiente y eficaz de los materiales sobre los sustratos.
Este control de la presión es esencial para gestionar las interacciones entre los átomos pulverizados y el gas de proceso.
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