El proceso de pulverización catódica de películas de TiN con magnetrón

El proceso de pulverización catódica con magnetrón de películas de TiN implica varios pasos, cada uno de los cuales requiere un control y operación precisos. A continuación se muestra un flujo de proceso detallado:

1. Preparación del sustrato

Limpieza:

• Limpieza ultrasónica: Normalmente, el sustrato se somete a limpieza ultrasónica para eliminar contaminantes de la superficie como aceite, polvo y otras impurezas. Se pueden utilizar disolventes de limpieza como etanol, acetona u otros disolventes adecuados.

• Enjuague con agua desionizada: Después de la limpieza, el sustrato se enjuaga con agua desionizada para eliminar cualquier solución de limpieza residual.

• El secado: El sustrato se seca, ya sea horneándolo o usando gas nitrógeno, para garantizar que no quede humedad en la superficie.

Tratamiento superficial:

• Pulido: Para sustratos que requieran un alto nivel de suavidad, se puede realizar un pulido mecánico o químico.

• Tratamiento de Activación: Si es necesario, se puede utilizar limpieza con plasma para activar la superficie del sustrato.

2. Carga de sustrato

Cargando el sustrato:

• El sustrato limpio se carga en el soporte de sustrato del equipo de recubrimiento. Es fundamental asegurarse de que el sustrato esté fijado de forma segura y distribuido uniformemente para garantizar un recubrimiento uniforme.

3. Evacuación de la cámara de vacío

Vacío primario:

• La bomba de vacío (tal como una bomba mecánica) se pone en marcha para evacuar la cámara de vacío a un estado de vacío primario (normalmente alrededor de 10^-2 Torr).

Alto vacío:

• Luego se activa la bomba de alto vacío (como una bomba molecular o una bomba turbomolecular) para evacuar aún más la cámara a un estado de alto vacío (generalmente en el rango de 10^-5 a 10^-7 Torr).

4. Introducción de gas y limpieza por pulverización catódica

Introducción de gas de pulverización catódica:

• Se introduce gas inerte (como argón, Ar) en la cámara de vacío, con una presión de trabajo típicamente en el rango de 1 a 10 mTorr.

Limpieza por pulverización del sustrato:

• Se aplica una polarización negativa al sustrato, lo que provoca una limpieza por pulverización catódica de la superficie del sustrato para eliminar las capas de óxido y los contaminantes residuales.

5. pulverización catódica con magnetrón de película de TiN

Introducción de gas reactivo:

• A partir del gas argón se introduce gas nitrógeno (N2) como gas reactivo. La relación de flujo de los gases se controla para lograr la estequiometría deseada.

Comience a chisporrotear el poder:

• La fuente de alimentación de pulverización catódica del magnetrón se activa, aplicando energía de CC o RF al objetivo de Ti para generar plasma.

Deposición por pulverización catódica de TiN:

• Los átomos de titanio son expulsados ​​de la superficie objetivo por iones de argón y reaccionan con gas nitrógeno, formando una película de TiN en la superficie del sustrato. La potencia de pulverización, el flujo de gas y la temperatura del sustrato se ajustan para controlar la tasa de deposición y la calidad de la película.

6. Tratamiento posterior a la deposición

Enfriamiento:

• Una vez completada la deposición, se apagan la potencia de pulverización y el flujo de gas, lo que permite que el sustrato se enfríe a temperatura ambiente en el vacío.

7. Descarga de sustrato

Regresar a la presión atmosférica:

• Se introduce lentamente gas inerte (como nitrógeno) para que la cámara vuelva a la presión atmosférica.

Descarga del sustrato:

• Se abre la cámara y se retira el sustrato recubierto.

8. Inspección de calidad

Medición del espesor de la película:

• El espesor de la película se mide utilizando un medidor de espesor u otro equipo de medición.

Pruebas de adherencia:

• La adherencia de la película se prueba utilizando métodos como la prueba de rayado.

Análisis de composición y morfología de superficies:

• La morfología y composición de la superficie de la película se analizan mediante microscopía, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) u otro equipo analítico.

Siguiendo estos pasos, se puede depositar con éxito una película de TiN de alta calidad sobre la superficie del sustrato. El control preciso y la optimización de cada paso son cruciales para garantizar la calidad y el rendimiento de la película.