Magnetron sputtering
-
Upload
sebas-garcia-de-laguna -
Category
Documents
-
view
139 -
download
8
description
Transcript of Magnetron sputtering
Construcción del sistema para deposición de materiales Magnetrón sputtering
9HQWDQDGH&XDU] R ( QWUDGD6DOLGD
GHVXEVWUDWRV
) XHQWH&' SXOVDGD
) XHQWH&$ ELSRODUSXOVDGD
5 HDFWRU
0 DJQHWUyQ
6SXWWHULQJ
6RQGD GH$ OWR 9ROWDMH
6HQVRU GHSUHVLyQ
%RP ED 7XUERP ROHFXODU
&RQWURODGRU GHSUHVLyQ
9i OYXOD
9i OYXOD
9i OYXOD
Exterior Interior
Cátodo
Imanes
3ODVP D 6HQVRUGH
3UHVLyQ
&RQWURODGRU
ÈQRGR
/ HQWHV
6XEVWUDWR
,P DQHV
%ODQFRWDUJHW
&i WRGR
( VSHFWUyP HWUR
6RQGDGH ) LEUDÏ SWLFD
' LVWDQFLD $ MXVWDEOH
) XHQWH&$ ELSRODUSXOVDGD
%RP ED 0 HFi QLFD
%RP ED 7XUERP ROHFXODU
5 HDFWRU0 DJQHWUyQ 6SXWWHULQJ
4 4
9 ' 9 ' vd
id
& 9
/ 7
$U
2
0 HFDQLVP RSDUD GHVSOD] DUHOi QRGR
9HQWDQD GHFXDU] R
/ tQHDVHVSHFWUDOHV
Diagrama a bloques del sistema Magnetrón sputtering en modo reactivo
Tipos de fuentes para magnetrón sputtering
$ U
$ U
$ U
$ U
$ U
9
9-
H- H-
H-
H-
H-
%ODQFRWDUJHW %ODQFRWDUJHW
6SXWWHULQJ 1 RUP DO
/ LP SLH] D GHFDUJDV
) XHQWH&' SXOVDGD
Fuente CD bipolar pulsadaFuente CA bipolar pulsada (Safi y Colaboradores)
Magnetrón sputtering de alto impulsoHIPIMS o HPPMS
Fuente AC Bipolar Pulsada
Desarrolladas en esta investigación
DC bipolar pulsa
9R
OWDM
HN9
-
-
7LHP SR V
- -
-
-
7LHP SR V
9R
OWD
MHN
9
-
-
-
- -
Fuente CA bipolar pulsada para Magnetrón Sputtering
Características Físicas;•Pocos elementos
•Tamaño compacto•Ligero
Eléctricas;Modo boost (pulsos)
Voltaje :100 V– 8 kVppFrecuencia :50-60 kHzModo cuasiresonante
SenoidalVoltaje :100 V– 4 kVppFrecuencia :130 kHz
Alta eficiencia
Ventajas en Sputtering•Ignición a presión baja
0.8-1.0 Pa con una distancia entre electrodos
de 40 a 50 mm
Desventajas•Requiere de otras fuentes
•Requiere enfriamiento
Circuito esquemático
V I
9R
OWD
MH9
-
-
7LHP SR V
-
-
&R
UULH
QWH
P$
9R
OWDM
H9
-
-
-
V I
7LHP SR V
-
-
-
&R
UULH
QWH
P$
-
Formas de onda
Fuente CD bipolar pulsada para Magnetrón Sputtering
Características:
Eléctricas;Voltaje variable:0-400 +VCD y 0-1000 -VCDFrecuencia :5-80 kHzCiclo de trabajo: 5 -95 %
Ventajas Sputtering•Se pueden variar el ancho del pulso lo que ayuda a la ignición•Los electrodos se calientan ligeramente en el proceso (20-30 min)
Desventajas•Ignición a presión mediana 2.0-3.0 Pa con una distancia entre electrodos de 30 a 40 mm•Requiere de otra fuente y dos pilas de 9v
9R
OWD
MHN
9
-
-
7LHP SR V
- -
-
-
Diagrama a bloques
Forma de onda9
ROW
DMH
9
-
-
-
-
7LHP SR V - -
&R
UULH
QWH
P$
-
-
-
-
Aplicaciones de la fuente bipolar pulsada en plasma no térmicos de baja potencia
Descargas luminosas en soluciones salinas
Descargas luminosas en Magnetrón Sputtering Descarga luminosa en un reactor
de Barrera dielectrica
Descarga luminosa en líquidos
Eficiencia 89%
&R
UULH
QWH
P$
V I
-
-
-
-
- - -
-
-
-
-
9R
OWD
MHN
9
7LHP SR V
Eficiencia 85%
Depósitos obtenidos con sistema magnetrón sputtering
Aleación en modo reactivo
Metálico
Dieléctrico
TiposCapas dispositivo
Aluminio Aluminio/cobre
Zinc
Depósitos de Zinc, oxido de zinc y zinc/aluminio en substratos flexibles
Depósitos obtenidos de Zinc, Oxido de zinc y zinc/aluminio en modo reactivo
Condiciones de deposición:Gas: Argón/oxigenoPresión trabajo: 0.6 – 1.0 Pa (4 mTorr)Blanco: zinc /aluminioDistancia entre los electrodos: 50 mm.Frecuencia: 50 kHzTiempo pre ionización: 5- 10 minutosTiempo deposición: 5- 10 minutos
Ï [ LGRGH=LQF
=LQF
&i WRGR
%ODQFR
=LQF-$OXP LQLR
$OXP LQLR
Medición de resistividad
Electrodo conductivo transparente obtenido con AC pulsada.
Elemento Línea Espectro %Elemento %AtómicoO K ED 66,9970691 88,66345Al K ED 1,40424222 1,101919Zn K ED 31,5986902 10,23463
Tabla de porcentaje de elementos
Condiciones de deposición:Gases: flujo argón 420 sccm flujo oxigeno 10 sccmPresión trabajo: 0.6 – 1.0 Pa (4 mTorr)Blanco: zinc /aluminioDistancia entre los electrodos: 50 mm.Frecuencia: 50 kHzTiempo pre ionización: 10 minutosTiempo deposición: 5 minutos
Resistividad de 500 mΩcm
Espectro ESD
Micrografía de la estructura del electrodo
Espectros luminosos obtenidos en modo reactivo con espectrómetro USB 4000
Flujo de argón :520 sccm y oxigeno: 20 sccm
Flujo de oxigeno: 300sccm y Argon 20 sccm
Espectro luminoso Ar/02
Espectro luminoso 02
,QWH
QV
LGD
G$
8
/ RQJLWXGGHRQGDQP
$ U
$ U
=Q
$ U
$ U
$ U
$ U
=Q $ O
2
$ U
,QWH
QV
LGD
GD
X
/ RQJLWXGGHRQGDQP
2
2 2
$ O $ O $ U =Q
Elemento Longitud de
onda ( nm)
Niveles de
Energía (Ei- EK)
Argón I 750.39 13.48-11.83
Argón I 751.47 13.27-11.62
Argón I 763.51 13.17-11.55
Argón I 772.38 13.15-11.55
Oxigeno 777.19 10.74-9.15
Oxigeno 777.42 10.74-9.15
Aluminio 394.40 3.14-0.0000
Zinc 481.0. 3.2 -0.0000
Elementos analizados
Belkind y colaboradores utilizaron líneas espectrales sputtering con depósitos de aluminio y titanio en mezcla de argón y oxígeno [Be-
2005].
Elemento Longitud de
onda ( nm)
Niveles de
Energía (Ei- EK)
Argón I 620 13.48-11.83
Aluminio 520 3.14-0.0000
Aluminio 600 3.14-0.0000
Oxigeno 777.42 10.74-9.15
Oxigeno 849.4 10.74-9.15
Zinc 631..0. 3.2 -0.0000