¿Qué es un Equipo de Pulverización Catódica?
Los equipos de pulverización catódica se utilizan para pulverizar uniformemente películas muy finas sobre la superficie de un objeto.
El sputtering es un método de deposición física en fase vapor (PVD), como la evaporación en vacío y el metalizado iónico. Se utiliza principalmente en diversos campos, como la deposición de semiconductores y cristales líquidos. También se utiliza para limpiar la superficie de objetos.
Aplicaciones de los Equipos de Pulverización Catódica
Los equipos de pulverización catódica se utilizan para producir películas finas para semiconductores, cristales líquidos y pantallas de plasma. En comparación con otros sistemas de evaporación PVD, los equipos de sputtering se caracterizan por una amplia gama de aplicaciones, ya que son capaces de depositar metales y aleaciones con altos puntos de fusión.
Recientemente, se han depositado metales en la superficie de plástico, vidrio y películas para hacerlos conductores y utilizarlos como electrodos transparentes y cableado para paneles táctiles, lo que amplía aún más la gama de aplicaciones de los equipos de pulverización catódica.
Otros productos del mercado son los dispositivos médicos y artículos diversos recubiertos con dióxido de titanio fotocatalítico para conferirles propiedades antibacterianas. También se utiliza en aplicaciones analíticas como la preparación de muestras para microscopía electrónica de barrido (SEM).
Estructura de los Equipos de Pulverización Catódica
Los equipos de pulverización catódica se componen principalmente de:
- Cámara de Vacío
- Mesa de Muestras
- Blanco Para Sputtering
- Sistema de Escape (por Ejemplo, Bomba Rotativa)
- Sistema de Nuministro de Gas
- Fuente de Alimentación (por ejemplo, fuente de alimentación de alta frecuencia y alto voltaje)
La cámara de vacío contiene una mesa de muestras para sostener el sustrato y un blanco de equipos de pulverización catódica para suministrar el material de sputtering, y la bomba de vacío y el sistema de suministro de gas están conectados a la cámara.
Principios de los Equipos de Pulverización Catódica
Los principios de los equipos de pulverización catódica es que se aplica un alto voltaje bajo vacío para repeler los átomos del material de la película y formar una película sobre la superficie del objeto. En primer lugar, la cámara se despresuriza lo suficiente mediante una bomba y, a continuación, se introducen en el equipo gases inertes, como el argón, a una presión constante.
Cuando se aplica un alto voltaje negativo al objetivo, que es el material para la película fina, y se genera una descarga luminosa, el argón llenado previamente se convierte en plasma y choca con el objetivo en el cátodo, provocando la expulsión de los átomos y moléculas del objetivo. Los átomos del blanco se depositan entonces sobre la superficie del objeto al que se aplica la tensión positiva, produciendo una película fina.
Tipos de Equipos de Pulverización Catódica
Existen varios tipos de sistemas de pulverización catódica:
1. Método DC
Este método aplica una tensión continua entre los electrodos. Presenta varias ventajas, como una estructura sencilla, pero tiene desventajas como la posibilidad de que la muestra resulte dañada por el plasma a alta temperatura y, si el blanco de sputtering es un aislante, la formación de la película no puede llevarse a cabo correctamente.
2. Método RF
Este método aplica un voltaje de CA de alta frecuencia entre electrodos y puede formar películas sobre materiales como cerámica, sílice y otros óxidos, óxidos metálicos y nitruros, que no pueden formarse por el método de CC.
3. Método del Magnetrón
Este método utiliza un imán para crear un campo magnético en el lado del blanco para mantener el plasma cerca del blanco. Esto no sólo reduce el daño a la muestra causado por el plasma, sino que también aumenta la velocidad de generación de plasma, lo que resulta en una formación de película más rápida. Existen varios métodos de suministro de energía, incluyendo DC, AC y AC de alta frecuencia. Por otro lado, el blanco se reduce de forma desigual y la eficiencia de utilización tiende a ser baja.
4. Método de Haz de Iones
Este método produce iones en un lugar separado del blanco o de la muestra y los acelera hacia el blanco. Como este método no descarga iones en la cámara, no sólo minimiza el impacto sobre la muestra, sino que también elimina la necesidad de tener en cuenta la adhesión de impurezas y la conductividad del blanco.
Además de los anteriores, existen otros tipos de equipos de pulverización catódica, como los ciclotrones de electrones (ECR), que deben seleccionarse adecuadamente en función de la aplicación y el presupuesto.
Más Información sobre los Equipos de Pulverización Catódica
Características de los Equipos de Pulverización Catódica
La deposición de películas mediante los equipos de pulverización catódica puede lograr un espesor uniforme de la película y, al utilizar propiedades eléctricas, puede aumentar la resistencia de la película. Se pueden producir películas de metales de alto punto de fusión y materiales de aleación, que son difíciles de producir utilizando otros métodos de PVD. Otro método consiste en llenar la película con oxígeno en lugar de gases inertes como el argón para depositar películas de óxido.
Por otro lado, existen desventajas como el mayor tiempo de deposición en comparación con otros métodos de PVD y el riesgo de dañar el blanco de sputtering por el plasma generado.