Che cos'è un sistema sputtering?
Lo sputtering è un processo di deposizione di film sottile in cui un materiale bersaglio solido viene espulso sulla superficie di un substrato per formare un rivestimento sottile. Un sistema di sputtering è una macchina in cui si verifica un processo di sputtering. Contiene l'intero processo e consente all'utente di regolare temperatura, potenza, pressione, target e materiali del substrato.
Lo sputtering è noto come deposizione fisica da vapore, perché il film sottile è formato da mezzi fisici, piuttosto che attraverso reazioni chimiche. In un sistema di sputtering, una camera a vuoto contiene il materiale target, una fonte di alimentazione e un plasma a gas. Il gas, che di solito è un gas nobile come l'argon, viene portato nella camera a una pressione molto bassa per avviare il processo.
La fonte di energia genera elettroni che bombardano il plasma gassoso e questi elettroni espellono altri elettroni presenti nel gas. Ciò provoca la ionizzazione del gas e la formazione di ioni positivi noti come cationi. Questi cationi a loro volta bombardano il materiale bersaglio, eliminandone piccoli pezzi che attraversano la camera e si depositano sul substrato. Il processo viene facilmente perpetuato nella camera del sistema di sputtering, poiché durante la ionizzazione del plasma gassoso vengono liberati elettroni extra.
I sistemi di sputtering variano in termini di struttura, fonte di alimentazione, dimensioni e prezzo. L'orientamento del materiale target e del substrato sono specifici per ogni macchina. Alcuni sistemi affronteranno il materiale target parallelamente alla superficie del substrato, mentre altri inclineranno entrambe le superfici per formare un diverso modello di deposizione. Lo sputtering confocale, ad esempio, orienta più unità di materiale target in un cerchio che punta verso un punto focale. Il substrato in questo tipo di sistema può quindi essere ruotato per una deposizione più uniforme.
Anche la fonte di alimentazione varia, poiché alcuni sistemi utilizzano l'alimentazione a corrente continua (CC), mentre altri utilizzano l'alimentazione a radiofrequenza (RF). Un tipo di sistema di sputtering, noto come sputtering con magnetron, include anche magneti per stabilizzare gli elettroni liberi e uniformare la deposizione del film sottile. Questi metodi conferiscono al sistema sputtering qualità diverse in termini di temperatura e velocità di deposizione.
I sistemi di sputtering variano in dimensioni da sistemi desktop a macchine di grandi dimensioni che sono più grandi di un frigorifero. Anche la camera interna varia di dimensioni, ma è generalmente molto più piccola della macchina stessa; la maggior parte delle camere ha un diametro inferiore a 1 metro (circa 1 metro). Il costo di un sistema di sputtering varia da meno di $ 20.000 dollari USA (USD) utilizzati, fino a $ 650.000 USD per un sistema nuovo o personalizzato.