Wat is een sputtersysteem?

Sputteren is een proces van dunne filmafzetting waarbij een vast doelmateriaal op het oppervlak van een substraat wordt uitgestoten om een ​​dunne coating te vormen. Een sputtersysteem is een machine waarin een sputterproces plaatsvindt. Het bevat het hele proces en stelt een gebruiker in staat om de materialen voor temperatuur, vermogen, druk, doel en substraat aan te passen.

Sputteren staat bekend als fysische dampafzetting, omdat de dunne film wordt gevormd door fysieke middelen, in plaats van door chemische reacties. In een sputtersysteem bevat een vacuümkamer het doelmateriaal, een krachtbron en een gasplasma. Het gas, meestal een edelgas zoals argon, wordt met een zeer lage druk in de kamer gebracht om het proces te starten.

De krachtbron genereert elektronen die het gasplasma bombarderen, en deze elektronen schoppen andere in het gas aanwezige elektronen weg. Dit veroorzaakt dat het gas ioniseert en positieve ionen vormt, bekend als kationen. Deze kationen bombarderen op hun beurt het doelmateriaal en slaan kleine stukjes ervan weg die zich door de kamer verplaatsen en zich op het substraat afzetten. Het proces wordt gemakkelijk in de kamer van het sputtersysteem voortgezet, omdat tijdens de ionisatie van het gasplasma extra elektronen vrijkomen.

Sputteringsystemen variëren qua structuur, stroombron, grootte en prijs. De oriëntatie van het doelmateriaal en substraat is specifiek voor elke machine. Sommige systemen zullen het doelmateriaal evenwijdig aan het oppervlak van het substraat onder ogen zien, terwijl anderen elk oppervlak zullen kantelen om een ​​ander afzettingspatroon te vormen. Confocaal sputteren bijvoorbeeld oriënteert meerdere eenheden doelmateriaal in een cirkel die naar een brandpunt wijst. Het substraat in dit type systeem kan vervolgens worden geroteerd voor een meer gelijkmatige afzetting.

De stroombron varieert ook, omdat bepaalde systemen gelijkstroom (DC) gebruiken, terwijl andere systemen radiofrequentie (RF) gebruiken. Eén type sputtersysteem, bekend als magnetronsputteren, omvat ook magneten om de vrije elektronen te stabiliseren en zelfs de dunne filmafzetting te egaliseren. Deze methoden geven het sputtersysteem verschillende kwaliteiten met betrekking tot temperatuur en afzettingssnelheid.

Sputteringsystemen variëren in grootte van desktopsystemen tot grote machines die groter zijn dan een koelkast. De binnenkamer varieert ook in grootte, maar is over het algemeen veel kleiner dan de machine zelf; de meeste kamers hebben een diameter kleiner dan 1 meter (ongeveer 1 meter). De kosten van een sputteringsysteem variëren van minder dan $ 20.000 US Dollars (USD) die worden gebruikt tot $ 650.000 USD voor een nieuw of op maat ontworpen systeem.