Le revêtement par pulvérisation cathodique est un processus dans lequel la pression varie généralement entre 10^-2 Pa et 10 Pa.
Cette pression relativement élevée joue un rôle important dans le processus de pulvérisation.
Elle affecte divers aspects, notamment le libre parcours moyen des molécules de gaz de traitement, l'angle d'arrivée des atomes sur le substrat et le potentiel d'absorption du gaz dans le film en cours de croissance.
Cela peut entraîner des défauts de microstructure.
Quelle est la pression du revêtement par pulvérisation cathodique ? (5 facteurs clés expliqués)
1. Gamme de pression et son impact sur le trajet libre moyen
Dans le revêtement par pulvérisation cathodique, la pression de travail est généralement comprise entre 10^-2 Pa et 10 Pa.
Cette plage de pression est beaucoup plus élevée que celle des systèmes d'évaporation thermique ou par faisceau d'électrons, qui fonctionnent à des pressions de l'ordre de 10^-8 Torr (environ 10^-10 Pa).
À ces pressions plus élevées dans la pulvérisation, le libre parcours moyen (la distance moyenne parcourue par une particule entre deux collisions) est beaucoup plus court.
Par exemple, dans la pulvérisation magnétron à courant continu (dcMS) à 10^-3 Torr (environ 10^-5 Pa), le libre parcours moyen n'est que d'environ 5 centimètres.
Ce chiffre est à comparer aux 100 mètres des systèmes fonctionnant à 10^-8 Torr.
2. Effet sur les angles d'arrivée des adatomes
En raison de la densité élevée du gaz de traitement et de la brièveté du libre parcours moyen, les adatomes dans les procédés de pulvérisation ont tendance à arriver sur le substrat à des angles aléatoires.
Cela diffère des méthodes d'évaporation où les atomes s'approchent généralement du substrat selon un angle normal.
Les angles aléatoires dans la pulvérisation cathodique sont le résultat des nombreuses collisions qui se produisent lorsque les atomes se déplacent de la cible au substrat.
3. Absorption de gaz et défauts microstructuraux
L'abondance du gaz de traitement à proximité de l'interface substrat/film peut entraîner l'absorption d'une partie de ce gaz dans le film en cours de croissance.
Cette absorption peut introduire des défauts microstructuraux qui peuvent affecter les propriétés et les performances du film.
4. Gestion de la pression dans la pulvérisation réactive
Dans la pulvérisation réactive, la gestion de la pression est cruciale pour éviter l'"empoisonnement" de la surface de la cible.
Cela peut entraver la croissance du film mince.
À basse pression, la formation du film est lente, tandis qu'à haute pression, le gaz réactif peut avoir un impact négatif sur la surface de la cible.
Cela réduit le taux de croissance du film et augmente le taux d'empoisonnement de la cible.
5. Exigences du système de vide
Le système de vide pour la pulvérisation nécessite une pression de base dans la gamme du vide poussé (typiquement 10^-6 mbar ou mieux) pour garantir la propreté des surfaces et éviter la contamination.
Pendant le processus de pulvérisation, la pression est ajustée dans la plage mTorr (10^-3 à 10^-2 mbar) en introduisant le gaz de pulvérisation.
Cette opération est contrôlée par un régulateur de débit.
L'épaisseur du film déposé est également surveillée et contrôlée au cours de ce processus.
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