Che cos'è la deposizione fisica di vapore?
La deposizione fisica in fase di vapore (PVD) è un processo utilizzato per creare film sottili trasferendo un materiale bersaglio su un substrato. Il trasferimento avviene attraverso mezzi puramente fisici a differenza della deposizione chimica da vapore, che utilizza reazioni chimiche per creare i film sottili. Semiconduttori, chip di computer, compact disc (CD) e dischi video digitali (DVD) vengono generalmente creati da questo processo.
Esistono tre tipi principali di deposizione fisica di vapore: evaporazione, sputtering e colata. Le tecniche di evaporazione iniziano posizionando il materiale target in una camera a vuoto, che riduce la pressione e aumenta la velocità di evaporazione. Il materiale viene quindi riscaldato fino a ebollizione e le particelle gassose del materiale bersaglio si condensano sulle superfici della camera, incluso sul substrato.
I due principali metodi di riscaldamento per la deposizione fisica di vapore per evaporazione sono il riscaldamento a fascio di elettroni e il riscaldamento resistivo. Durante il riscaldamento del fascio di elettroni, un fascio di elettroni viene diretto verso un'area specifica sul materiale target, causando il riscaldamento e l'evaporazione di tale area. Questo metodo è utile per controllare le aree specifiche del target che devono essere evaporate. Durante il riscaldamento resistivo, il materiale target viene collocato in un contenitore, solitamente in tungsteno, e il contenitore viene riscaldato con un'elevata corrente elettrica. Il metodo di riscaldamento utilizzato durante la deposizione fisica in fase di evaporazione del vapore varia a seconda della natura del materiale target.
Anche i processi di sputtering iniziano con il materiale target in una camera a vuoto, ma il target viene suddiviso dagli ioni plasma di gas anziché dall'evaporazione o dall'ebollizione. Durante il processo, una corrente viene fatta passare attraverso un plasma gassoso, causando la formazione di cationi positivi. Questi cationi bombardano il materiale bersaglio e eliminano le piccole particelle che viaggiano attraverso la camera e si depositano sul substrato.
Come l'evaporazione, le tecniche di sputtering variano in base al materiale target. Alcuni useranno fonti di alimentazione a corrente continua (CC), mentre altri useranno fonti di alimentazione a radiofrequenza (RF). Alcuni sistemi di sputtering impiegano anche magneti per dirigere il movimento degli ioni, mentre altri avranno un meccanismo per ruotare il materiale bersaglio.
Il casting è un altro metodo principale di deposizione fisica da vapore ed è più comunemente usato per materiali target polimerici e per fotolitografia. Durante questo processo, il materiale target viene sciolto in un solvente per formare un liquido che viene spruzzato o fatto ruotare sul substrato. La filatura comporta la diffusione del liquido sul substrato piatto, che viene quindi centrifugato fino a formare uno strato uniforme. Una volta che il solvente evapora, il film sottile è completo.