Sistema sputtering

Tipos de Sistemas de Sputtering

Os equipamentos de sputtering são sistemas de deposição usados para fabricar filmes sólidos finos na superfície de substratos selecionados. Existem várias maneiras pelas quais os sistemas de sputtering são categorizados, com base em seu design, processo, fonte de energia ou propósito.

• Método de sputtering: A deposição física de vapor (PVD) é uma categoria ampla com várias técnicas. O sputtering de alvo é uma delas. Outros métodos sob PVD que não estão relacionados ao alvo incluem evaporação térmica, evaporação a vácuo e epitaxia de feixe molecular.
• Processo de transferência de energia: O sputtering geralmente é um evento de transferência de energia induzido por íons. Como resultado, alguns sistemas usam feixes de íons como o principal agente de transferência de energia. Outros empregam feixes neutros ou fluxos de espécies.
• Mecanismo de transferência de momento: Em alguns sistemas, o mecanismo de transferência de momento é uma colisão, enquanto em outros, é uma transferência mediada por esteira.
• Capacidade de armazenamento térmico: Alguns sistemas de sputtering são projetados para ter uma alta capacidade de armazenamento térmico. Outros têm uma baixa capacidade térmica.
• Geometria: A configuração ou geometria do equipamento também foi utilizada para classificar os sistemas de sputtering. Isso geralmente envolve comparar o arranjo de alvo planar com um arranjo rotativo ou cilíndrico.

Esses métodos não são exaustivos e geralmente estão inter-relacionados. Por exemplo, a geometria de um dispositivo de sputtering pode também envolver classificá-lo como um dispositivo de sputtering CC ou RF, um dispositivo magnetron ou não magnetron, e assim por diante.

Classificar um sistema de sputtering ao longo de um ou mais dos critérios acima geralmente descreve melhor seu funcionamento e ajuda os usuários finais a escolher um tipo mais adequado para seus propósitos.

Especificação e Manutenção de Sistemas de Sputtering

Atualizar as principais especificações dos equipamentos de revestimento por sputtering a vácuo é essencial para determinar suas capacidades e compatibilidade com várias aplicações.

• Largura de revestimento: O sistema de sputtering geralmente tem uma especificação de sua largura de revestimento efetiva, que indica a largura máxima do substrato que pode ser acomodada para o revestimento. Por exemplo, um sistema de sputtering pode ter uma largura de revestimento efetiva de 150 mm, o que significa que ele pode revestir substratos de até 150 mm de largura.
• Sistema de controle: Um controlador PID programável multizona é um exemplo de especificação de sistema de controle para uma máquina de sputtering. Esse tipo de sistema de controle permite o controle preciso do processo de revestimento, regulando parâmetros como temperatura, pressão e taxa de revestimento. O recurso programável com várias zonas permite que os usuários definam e personalizem perfis de revestimento com diferentes pontos de ajuste de temperatura/pressão para aplicações específicas de sputtering.
• Fonte de alimentação: A especificação de uma fonte de alimentação para uma máquina de sputtering é normalmente dada em quilowatts (kW) ou quilovolts (kV). Por exemplo, uma fonte de alimentação pode ser classificada em 5 kW e 2 kV, indicando sua saída de potência elétrica e voltagem para o processo de sputtering. Esta fonte de alimentação fornece a energia necessária para impulsionar o processo de sputtering e depositar o material desejado no substrato.
• Bombas: As bombas de vácuo em uma máquina de sputtering possuem tipos e velocidades de bombeamento especificados. Por exemplo, ele pode ter uma bomba de pré-vácuo que é uma bomba de palheta rotativa com uma velocidade de bombeamento de 60 litros por segundo (l/s) e uma turbopomba com uma velocidade de bombeamento de 1000 l/s. A bomba de pré-vácuo de palheta rotativa ajuda a estabelecer e manter o nível inicial de vácuo, enquanto a turbopomba é responsável por atingir e manter altos vácuos usando sua maior velocidade de bombeamento.
• Suporte do substrato: O tipo de suporte e o tamanho máximo do substrato que o suporte pode acomodar também são especificados em um sistema de sputtering. Por exemplo, o suporte do substrato no sistema de sputtering pode ser um suporte rotativo para um substrato quadrado com um tamanho máximo de 100 mm X 100 mm (4” x 4”).

Manutenção

A manutenção regular dos revestidores de sputtering de alvo magnetron é crucial para garantir seu desempenho confiável, estender sua vida útil e minimizar o tempo de inatividade. Os operadores podem seguir algumas dicas e práticas de manutenção de rotina para manter as máquinas de revestimento em excelentes condições.

• Limpe a máquina regularmente: A máquina de revestimento deve ser limpa regularmente para remover poeira, detritos e contaminação. Os usuários devem seguir as diretrizes e recomendações do fabricante para procedimentos de limpeza e usar agentes de limpeza ou ferramentas apropriados para evitar danos ao equipamento.
• Verifique os níveis de vácuo: Os níveis de vácuo das máquinas de revestimento por sputtering devem ser monitorados regularmente para garantir o funcionamento adequado. Os usuários devem verificar e registrar as leituras de vácuo, e se houver alguma queda ou flutuação significativa, eles devem investigar e resolver os problemas prontamente.
• Inspecione componentes críticos: Os componentes principais da máquina de sputtering, como cátodos de alvo, vedações de vácuo, suportes de substrato e alimentadores, devem ser inspecionados periodicamente para verificar se há sinais de desgaste, danos ou vazamentos. Os usuários precisam limpá-los, substituí-los ou repará-los conforme necessário para manter a integridade e o desempenho do sistema de sputtering.
• Calibrar sistemas de controle: Os sistemas de controle das máquinas de sputtering, incluindo sensores de pressão, controladores de temperatura e reguladores de fluxo de gás, devem ser calibrados periodicamente para garantir medições e controle precisos. A calibração adequada ajuda a manter a qualidade e a reprodutibilidade consistentes do revestimento.
• Estabeleça um cronograma de manutenção: Os usuários devem desenvolver um cronograma de manutenção com base nas recomendações do fabricante e na frequência de uso e condições operacionais da máquina de revestimento. As tarefas de manutenção, como limpeza, inspeção, calibração e substituição de consumíveis, devem ser incluídas no cronograma. Siga o cronograma de manutenção regularmente para garantir que a máquina de revestimento esteja em condições ideais.

Cenários de sistemas de sputtering

Os sistemas de sputtering possuem uma ampla gama de cenários de aplicação em vários campos, fornecendo suporte tecnológico essencial e inovação para as indústrias de eletrônica, óptica, materiais, biologia e engenharia de superfície.

• Indústria de semicondutores

  No processo de fabricação de semicondutores, os sistemas de sputtering são usados para processos como deposição de filme metálico, deposição de camada dielétrica e formação de camada de semente. Eles desempenham um papel importante na fabricação de circuitos integrados, transistores, capacitores e outros dispositivos semicondutores, permitindo o controle preciso da espessura e uniformidade do filme.

• Produção de células solares

  Os sistemas de sputtering são utilizados na produção de células solares para revestir camadas condutoras transparentes, eletrodos metálicos e camadas de passivação. Eles contribuem para a eficiência e estabilidade das células solares.

• Revestimento óptico

  Os sistemas de sputtering são empregados no campo de revestimentos ópticos para depositar filmes em componentes ópticos como lentes, espelhos, prismas e filtros. Esses filmes podem conferir propriedades como anti-reflexo, reflexão, transmissão e modulação óptica, aprimorando o desempenho e a qualidade dos dispositivos ópticos.

• Tratamento de superfície

  Os sistemas de sputtering são utilizados para aplicações de tratamento de superfície em várias indústrias. Eles podem depositar revestimentos protetores, filmes decorativos e filmes funcionais em superfícies como metais, plásticos, vidro e cerâmica, aprimorando a resistência à abrasão, resistência à corrosão, estabilidade e outras qualidades das superfícies.

• Biotecnologia

  No campo da biotecnologia, os sistemas de revestimento por sputtering podem ser usados para cultura de células, fabricação de biossensores e outras aplicações. Por exemplo, eles podem depositar filmes bioativos, camadas condutoras e eletrodos em substratos para criar dispositivos funcionais para detecção e análise de amostras biológicas.

• Armazenamento de dados

  Os sistemas de sputtering desempenham um papel crucial no campo de armazenamento de dados, como discos rígidos e unidades de estado sólido. Eles são responsáveis pela deposição de filmes magnéticos, camadas protetoras e filmes de eletrodo, que são integrais ao desempenho e confiabilidade do dispositivo de armazenamento de dados.

Como escolher um sistema de sputtering adequado

Ao escolher um sistema de sputtering adequado para determinadas aplicações, vários fatores precisam ser considerados, como o material do alvo, o requisito de caracterização do filme, a compatibilidade do substrato, o requisito de vácuo e as restrições de orçamento e recursos.

• Material do alvo: Em diferentes aplicações, as pessoas precisam depositar diferentes materiais em um substrato para atingir as propriedades desejadas. Portanto, a resposta ideal deve corresponder ao material do alvo necessário, como metal, liga, óxido, nitreto, etc.
• Caracterização do filme: Alguns usuários podem precisar monitorar o processo de deposição ou a qualidade dos filmes criados pelo sputtering, por isso também é essencial considerar o tipo de caracterização do filme que eles precisam. Por exemplo, eles podem precisar de um sistema integrado de elipsometria, AFM, XPS, etc., então algumas técnicas complexas de caracterização também podem ser empregadas.
• Compatibilidade do substrato: Diferentes amostras têm formas e tamanhos diferentes. Portanto, também é crucial considerar se o sistema de sputtering pode ser compatível com a amostra necessária. Além disso, diferentes amostras também exigirão diferentes tipos de camadas adesivas. Portanto, os usuários também precisam garantir que o sistema de sputtering que eles escolherem possa fornecer o primer necessário.
• Requisitos de vácuo: Diferentes técnicas de sputtering têm diferentes requisitos de vácuo, mas também podem precisar ser compatíveis com outros sistemas de vácuo. Portanto, que tipo de sistema de vácuo escolher também é essencial ao selecionar um sistema de sputtering.
• Restrições de orçamento e recursos: Muitos usuários empresariais geralmente têm um orçamento limitado. Portanto, também é importante considerar as restrições econômicas e de recursos da situação para selecionar um sistema de sputtering apropriado.

sputtering system FAQ

• Q1: Qual a diferença entre magnetron CC e magnetron RF em sistema de sputtering magnetron?

  A1: O magnetron CC sofre do fenômeno de ''envenenamento do alvo'', enquanto o magnetron RF supera essa desvantagem. Assim, os sistemas de sputtering CC são usados principalmente para revestimentos de alvo metálico, enquanto os sistemas de sputtering de magnetron RF são usados para revestimentos de alvo metálico e dielétrico.

• Q2: Quais são as vantagens de um sistema de sputtering magnetron?

  A2: Os filmes sputtering de sistemas de sputtering magnetron geralmente têm alta resistência de ligação ao substrato e boa densidade e uniformidade. O processo de revestimento de sistemas de sputtering magnetron pode ser realizado a uma baixa temperatura do substrato.

• Q3: Existem alternativas aos sistemas de sputtering magnetron?

  A3: Sim. Outros tipos de sistemas de sputtering incluem sputtering de magnetron RF, sputtering de magnetron CC, sputtering de magnetron reativo, sputtering rotativo multi-alvo magnetron e muito mais.