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Dissertação de Mestrado
Instrumentação e automação de um sistema confocal de deposição de filmes finos por magnetron sputtering

Data do cadastro: 21/07/2021

Publicação/Divulgação: 25/05/2020

Resp. pelo cadastro:

Orientador: A. Mello

Coorientador: -

Segundo Coorientador: -

Aluno: Alexandre Gonçalves Gerk

Status atual: Defendida

Instituição de defesa: CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

Resumo: A partir de 2012 o CBPF foi adquirindo peças para montagem de um sistema confocal de deposição de filmes finos por magnetron sputtering – CONFOCAL MS. Diversos colaboradores participaram da montagem. Faltava concluir a parte de instrumentação e automação, colocar o sistema em operação, e validá-lo. Os objetivos principais deste trabalho foram: concluir a instrumentação; desenvolver um programa para integrar os dispositivos e automatizar o processo de deposição; e validar algumas funcionalidades, produzindo e caracterizando amostras. Uma parte desta dissertação forma o manual de instruções do CONFOCAL MS, outra parte aborda a validação mediante produção e caracterização de amostras de filmes finos. O CONFOCAL MS é um sistema para deposição de filmes finos multicamadas em atmosfera inerte ou reativa. O porta-amostra pode ser polarizado, rotacionado e aquecido, possibilitando outras funcionalidades, como desbaste iônico, reação assistida a plasma e tratamento térmico a vácuo. O processo de deposição de filmes finos multicamadas em atmosfera inerte pode ser feito automaticamente, e os demais processos devem ser feitos manualmente. As funcionalidades validadas foram a deposição monocamada em atmosfera inerte e reativa, o desbaste iônico e a nitretação à plasma. Foram utilizados alvos de Cu, Ni, Ti e TiN. As amostras foram caracterizadas pelas técnicas de Refletividade de Raios X (RRX) e de Difração de Raios X (DRX). O processo de deposição em modo automático mostrou estabilidade no controle do processo e repetibilidade na produção das amostras com desvio padrão relativo de 6,37%. Os resultados obtidos com as amostras de cobre sugerem, para os parâmetros utilizados, um comportamento linear no aumento da espessura da amostra em função do aumento do tempo de deposição e da potência dissipada no alvo, assim como da pressão de trabalho, porém inversamente linear neste caso. Identificou-se que o sputtering produzindo por fonte DC é praticamente o dobro do produzido por fonte RF. Foi encontrada uma taxa de deposição relativa de níquel para o cobre diferente do apontado no manual do magnetron. A espessura das amostras de TiN, depositado com pressão de trabalho entre 2 e 5 mTorr, teve variação inferior a 1%, diferente dos resultados obtidos com o cobre em faixa de pressão similar. Verificou-se que a substituição de parte do argônio por nitrogênio e o aquecimento do porta-amostra reduzem drasticamente a taxa de deposição do TiN. Foi validada a funcionalidade de nitretação assistida a plasma ao verificar a formação de TiN a partir de um filme de Ti. Encontrou-se redução na medida das espessuras das amostras de cobre sujeitas ao desbaste iônico, validando a funcionalidade. Ficou demonstrado que o CONFOCAL MS está em pleno funcionamento, pronto para operação.

Área:

Data da defesa: 25/05/2020

Banca: J.P.Sinnecker; Luiz C. Sampaio; José Brant de Campos; Borghi, F F


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