Magnetron Sputtering

TÉCNICA DE MAGNETRÓN SPUTTERING Y SU APLICACIÓN EN LA FABRICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS MoST (MoS2/METAL)

Trabajo final del diplomado “Síntesis y caracterización fisicoquímica de materiales inorgánicos de interés tecnológico”

Elaborado por:
WILLIAM GUILLERMO CERPA PEÑATES

Asesorado por:
Dr. MARIO BARRERA VARGAS

MSc. CECILIA CABALLERO CARMONA

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

FACULTAD DECIENCIAS BÁSICAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

MONTERÍA

2012
CONTENIDO

Pág.

RESUMEN 4

INTRODUCCIÓN 5

1. FUNDAMENTOS DEL SPUTTERING 6
1.1 DESCARGAS ELÉCTRICAS EN GASES 6
1.1.1 Fundamentos del plasma 7
1.1.2Generación del plasma 8
1.2 PROCESO DE SPUTTERING 8
1.3 INTERACCIONES EN EL BLANCO 10
1.4 CRECIMIENTO DE PELÍCULAS DELGADAS 12
1.4.1 El crecimiento mediante islas 12
1.4.2 El crecimiento por capas 12
1.4.3 El crecimiento por islas mas capas 13
1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SPUTTERING 13

2. TIPOS DE SPUTTERING 15
2.1 SPUTTERING DC 15
2.2 SPUTTERING RF 17
2.3 SPUTTERINGREACTIVO Y NO REACTIVO 18
2.4 MAGNETRÓN SPUTTERING 18

3. MAGNETRÓN SPUTTERING BALANCEADO 20
4. MAGNETRÓN SPUTTERING DESBALANCEADO 22

5. MAGNETRÓN SPUTTERING DESBALANCEADO DE CAMPO CERRADO (CFUBMS) 25

6. FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE MAGNETRÓN SPUTTERING 29
6.1 ENCENDIDO DEL SISTEMA Y DE LA BOMBA DE DIFUSIÓN DE ACEITE (DP) 30
6.2 CARGA DEL BLANCO Y DEL SUSTRATO 336.3 CREACIÓN DE VACÍO 34
6.4 AJUSTE DE LA PRESIÓN DE DEPOSICIÓN 35
6.5 SPUTTERING 36
6.6 EXTRACCIÓN DEL SUSTRATO 38
6.7 CIERRE DEL SISTEMA 39

7. RECUBRIMIENTOS MoST (MoS2/METAL) 40
7.1 PROCESO DE DEPOSICIÓN 41
7.2 PROPIEDADES 42
7.3 APLICACIONES INDUTRIALES 43

CONCLUSIONES 45

BIBLIOGRAFÍA 46

RESUMEN

La técnica de sputtering se ha convertido en el proceso deelección para el depósito de una amplia gama de recubrimientos de importancia industrial, algunos ejemplos son recubrimientos duros y resistentes al desgaste, recubrimientos de baja fricción, recubrimientos decorativos y recubrimientos con propiedades ópticas o eléctricas específicas. Aunque el proceso de sputtering básico ha sido conocido y utilizado durante muchos años, es el desarrollo delmagnetrón desbalanceado y su incorporación a sistemas de múltiples fuentes de campo cerrado lo que han sido responsables del aumento de la importancia de esta técnica. El magnetrón sputtering desbalanceado de campo cerrado (CFUBMS) es una técnica excepcionalmente versátil para la deposición de películas de alta calidad y bien adheridas. Los fundamentos del sputtering, los principales tipos demagnetrón sputtering, el funcionamiento de los equipos de sputtering y la aplicación del CFUBMS en la obtención de recubrimientos MoST que poseen aplicaciones tribológicas y en la industria del mecanizado se discuten en este documento.

INTRODUCCIÓN

La técnica de magnetrón sputtering se ha desarrollado rápidamente durante la última década, hasta establecerse como el proceso elegido para el depósitode una amplia gama de recubrimientos de importancia industrial.  La fuerza impulsora detrás de este desarrollo ha sido la creciente demanda de películas de alta calidad funcional en muchos sectores del mercado.  En muchos casos, se han depositado películas que ahora superan a las películas depositadas por otros procesos de deposición física de vapor (PVD), y pueden ofrecer la mismafuncionalidad que las películas más gruesas producidas por otras técnicas de recubrimiento de superficie. En consecuencia, el magnetrón sputtering ahora tiene un impacto significativo en áreas de aplicación como recubrimientos duros y resistentes al desgaste, recubrimientos de baja fricción, recubrimientos decorativos y recubrimientos con propiedades ópticas o eléctricas específicas [1].
El proceso de...