sputtering_alfan_m0207025_tugas_fabrikasi

8/8/2019 Sputtering_Alfan_M0207025_Tugas_Fabrikasi

1/5

SPUTTERING

Ini merupakan sputtering yang ada di lab pusat FMIPA UNS. sputtering yang kita tahu

ada dua macam yaitu Sputtering DC dan Sputtering RF dan yang ada di Lab pusat MIPA UNSini bisa untuk dua Sputtering tersebut. Dan sputtering juga berprinsip sistem vakum maka ada

rotaripumpnya dan juga ada cambernya sperti pada evaporator. Target yang akan kita kenaisputtering kita letakkan di atas deangan kita klem. Bisa dalam bentuk pelet maupun cair. Pelet

merupakan bentuk powder yang kita press sehingga menjadi padat.

Prinsipnya yang pertama kita lakukan dengan sputtering adalah kita pompa vakum

terlebih dahulu . jika sering dipakai bisa 1 atau 2 jam kita rotari pump tetapi jika tidak seringdipakai maka bisa sampai 4 jam sampai 5 jam. kemudian yang membedakan dengan evaporator

disini dalam sputtering kita membutuhkan ion sputtering yang berasal dari gas mulia, setelah dari

sekian tahun mulai dari 50an di teliti ternyata yang paling efesiensinya tinggi memakai gas mulia

argon (Ar). Setelah tadi sudah vakum baru gas kita masukkan dengan tekanan sesuai yang kita

inginkan dengan mengaturnya dengan flowmeter kemudian tegangannya kita naikkan disinisusahnya adalah bagaimana kita mengendalikan semuanya mulai dari tekanan sampai tegangan,

karena tidak ada setternya kalau ada setternya tinggal kita jalannkan timer kita tekan setternya.Tinggal kita tunggu. Dalam pembuatan camber relatif mudah tetapi yang paling susah adalah

membuat sil karet yang benar benar tidak bocor.

Nama : Alfan Muttaqin

NIM : M0207025

1

2

3

4

1. Sensor tekanan2. Sil karet3. Camber4.

Indikator Tekanan


2/5

Alat ini merupakan bagian dari SEM, maka ketika kita ingin melakuakn SEM maka kita

tidak bisa langsung bahan kita SEM karena untuk SEM harus ada permukaan yang halus

sehingga bisa kita gerus. Baru bisa kita lakuakan SEM.

Fenomena Sputtering

Permukaan bahan padat ketika ditembaki oleh partikel-partikel berenergi tinggi, maka

atom-atom permukaan bahan padat akan memperoleh energi yang cukup tinggi untuk

melepaskan diri dan terhambur dari permukaannya (Konuma,1992). Ketika ion-ion berenergimendekati permukaan zat padat yang biasa disebut target, maka terjadi semburan dari elektron

atom-atom atau molekul permukaan target akibat perpindahan momentum yang berasal dari

tembakan oleh partikel plasma berenergi tinggi (seperti ion), yang disebut elektron sekunder. Ion

tersebut mungkin terpendam dalam target yang disebut implantasi ion. Ion lain mungkindipantulkan dan akan dinetralkan. Tumbukan ion dapat berperan untuk penyusunan kembali

struktur dalam material target. Tumbukan tersebut dapat membentuk deret tumbukan antar atom

dalam target, yang mengakibatkan penyemburan atom-atom target. Proses penyemburan inidikenal sebagai sputtering (Chirag ,2003).

Keunggulan metode spputering dibanding dengan metode yang lain

1. Proses lebih cepat.2. Bersih, karena proses dilakukan di ruang vakum.3. Dapat menghasilkan lapisan tipis dari bahan yang mempunyai titik leleh tinggi.4. Hampir semua bahan padat, seperti semikonduktor, logam, logam paduan dan keramik

dapat ditumbuhkan.

5. Mempunyai daya lekat yang lebih kuat, sehingga dapat memperpanjang umur pemakaiankomponen yang dibuat.

6. Ketebalan lapisan dapat dikontrol dengan tepat.


3/5

Proses sputtering mulai terjadi ketika dihasilkan lucutan listrik dan gas argon secara

listrik menjadi konduktif karena mengalami ionisasi. Lucutan listrik bertekanan rendah dikenalsebagai lucutan pijar. Gas yang terionisasi menghasilkan ion-ion bermuatan positif dan ion-ion

bermuatan negatif yang mempunyai jumlah muatan seimbang yang disebut plasma.

Terbentuknya plasma dalam lucutan pijar disebabkan oleh adanya beda tegangan antara anoda

dan katoda yang menyebabkan timbulnya medan listrik. Gas argon yang terionisasi akandipercepat oleh medan listrik dan bertumbukan dengan atom-atom gas argon lainnya yang belum

terionisasi, sehingga menghasilkan ion-ion bermuatan positif, ion-ion bermuatan negatif(elektron) dan molekul-molekul gas tereksitasi. Elektron-elektron memperoleh energi dari medan

lisrik dan bertumbukan dengan atom-atom gas argon. Tumbukan elektron-elektron dengan atom-

atom menyebabkan ionisasi kembali terjadi pada atom-atom gas argon yang menghasilkan ion-ion bermuatan positif, elektron-elektron dan molekul-molekul gas tereksitasi. Tumbukan yang

terjadi di antara partikel-partikel ini berlangsung terus menerus dan pada kondisi tertentu ion-ion

bermuatan positif dan ion-ion bermuatan negatif memiliki jumlah muatan yang seimbang

(Konuma,1992).

Ion-ion argon secara mikroskopik menumbuk target, karena target dihubungkan dengan

terminal negatif, maka target akan menarik ion-ion argon bermuatan positif (Ar+) yang

dihasilkan dalam lucutan pijar dan dipercepat pada daerah jatuh katoda (Cathode fall). Energi

ion-ion bermuatan positif sangat tinggi pada saat menumbuk target, sehingga menyebabkan

atom-atom permukaan target terlepas dari ikatan atomnya dan terpercik ke segala arah. Atom-atom permukaan target yang terpercik akan masuk dan melewati daerah lucutan hingga akhirnya

terdeposit pada substrat untuk membentuk lapisan tipis. Energi atom-atom yang terpercik saat

menumbuk permukaan substrat sangat besar, yaitu sekitar 2 hingga 30 eV (Purwaningsih, 2003)

Sistem DC Magnetron Sputtering

Teknik deposisi lapisan tipis paling sederhana adalah dengan metode dc magnetron

sputtering. Metode ini menggunakan catu daya searah (dc) tegangan tinggi yang menghasilkanmedan listrik antara katoda dan anoda. Gas argon sering digunakan sebagai bahan pembentuk

plasma, karena gas argon mempunyai massa lebih berat dan mudah terionisasi dari pada gas-gas

mulia lain seperti neon (Ne), helium (He), xenon (Xe) dan kripton (Kr) (Purwaningsih, 2003).Gas argon dan nitrogen yang melalui ruang antara elektroda dipecah oleh medan listrik tinggi

menjadi plasma yang mengandung elektron (e-), ion Ar, ion N dan atom N. Ion-ion positif Ar

dan N dipercepat oleh medan listrik menuju elektroda negatif (katoda), sehingga ion-ion positifmenumbuk atom-atom permukaan target yang dipasang di atas anoda. Ion-ion penumbuk

memiliki energi sangat besar sehingga atom-atom permukaan target terlepas dari permukaan

target terhambur ke segala arah. Atom-atom target yang terpental menempel pada permukaan

substrat sehingga membentuk film tipis.

Untuk meningkatkan derajat ionisasi dan mencegah terjadi resputtering oleh elektronpada permukaan film tipis yang terbentuk, maka di bawah target dipasang magnet permanen

untuk membuat perangkap elektron dengan medan magnet yang dihasilkan (Joshi, 2003). Untuk

menguji keadaan elektron, anggap medan magnet B sejajar dengan permukaan target dan medanlistrik E tegak lurus terhadap permukaan target. Elektron-elektron dalam plasma dipercepat oleh

medan listrik pada arah tegak lurus terhadap permukaan target. Jika medan magnet cukup kuat

untuk membelokan elektron, maka elektron akan terhenti pada permukaan target. Jumlah


4/5

elektron yang menuju anoda berkurang karena elektron banyak terperangkap dan bergerak di

daerah dekat target oleh interaksi medan magnet dengan medan listrik. Proses sputteringmenghasilkan panas pada daerah target akibat dari tumbukan antara ion-ion penumbuk dengan

atom-atom permukaan target dan pengaruh pemanasan substrat dengan pemanas (heater). Sistem

magnet harus dialiri air pendingin untuk menjaga kekuatan magnet agar tidak hilang karena

pengaruh panas selama proses deposisi film tipis. Kekuatan medan magnet ditentukan sesuaidengan jarak antara katoda dan anoda. Jika medan magnet terlalu besar, radius garis gaya

magnet mencapai permukaan substrat yang dapat merusak permukaan film yang terbentuk. Jikamedan magnet terlalu kecil radius garis gaya magnet hanya melingkupi permukaan target.

Keunggulan deposisi film tipis dengan metode plasma sputtering ialah sebagai berikut (Sujitno,

2003):

1. Proses lebih cepat sehingga dapat menghemat waktu.2. Bersih karena proses dilakukan di ruang vakum.3. Dapat menghasilkan film tipis dari bahan yang mempunyai titik leleh tinggi.4. Hampir semua bahan padatan seperti semikonduktor, logam, logam paduan dan

keramik dapat ditumbuhkan dengan metode ini.

5. Memiliki daya lekat kuat sehingga rangkaian mempunyai masa pakai lama6. Ketebalan lapisan dapat dikontrol dengan baik.7. Metode ini relatif lebih murah dan sederhana dari metode sputtering yang lain.Kelemahan metode dc magnetron sputtering secara umum ialah lapisan film tipis yang

dihasilkan memiliki kualitas kurang baik dari metode lain.

RF Sputtering

Dalam representasi paling sederhana, fenomena sputtering terdiri dari erosi bahan dari

target pada skala atom, dan pembentukan lapisan tipis bahan diekstraksi pada substrat yangcocok. Proses ini dimulai dengan glow discharge yang dihasilkan dalam ruang vakum di bawah

aliran gas dengan tekanan yang dikendalikan. Target erosi terjadi karena penembakan partikel

energik oleh salah satu ion reaktif atau non-reaktif yang diproduksi.

Skema dari deposition chamber dan teknik RF magnetron off-axis sputtering


5/5

Frekuensi radio teknik off-axis magnetron sputtering, skematisnya ditunjukkan di atas,

terdiri dari target, yaitu sebuah pelat dari campuran stoikiometri dari bahan untuk penumbuhandan dengan substrat ditempatkan pada pemegang sampel ground berada 90 dari target. glow

discharge dimulai dengan memberikan kekuatan untuk target dalam suasana gas dikontrol, dan

tersusun dari gas terionisasi sebagian ion, elektron dan netral. Bahan dikeluarkan berdifusi

hingga mencapai nukleasi dari substrat. Lamanya proses mengontrol ketebalan lapisan tipis,penumbuhan kristal film tipis pada substrat kristal tunggal, dengan orientasi yang baik, dengan

mendefinisikan epitaksi.

Penggunaan frekuensi radio (RF) generator adalah penting untuk menjaga stabil dan

untuk menghindari biaya membengkak maka harus mempelajari bahan isolasi sputtering.Kehadiran jaringan pencocokan antara generator RF dan target yang diperlukan untuk

mengoptimalkan disipasi daya pada cairan tersebut. Magnet digunakan untuk meningkatkan

tingkat sputtering, dengan meningkatkan efek ionisasi elektron magnetis terjebak di sekitar target

(magnetron sputtering). Penggunaannya memberikan keuntungan sebagai perangkap elektron,sehingga mereka tidak memukul substrat sehingga kualitas film tetap terjaga.

DAFTAR PUSTAKA

Chirag, J.2003. Characterization and Corrosion of BBC-Tantalum Coating Deposited on Aluminium and

Steel Substrate by DC Magnetron Sputtering.Thesis. New Jersey: New Jersey Institut of

Technology Press. 18-20.

Joshi, C. 2003. Characterization and Corrosion of BCC-Tantalum Coating Deposited On

Aluminium And Steel Substrat By Dc Magnetron Sputtering. New Jersey: New Jersey

Institute of Technology Press (Tesis):18-20.Konuma, M. 1992. Film Deposition by Plasma Technique. New York: Springer Verlag. 2-12.

Purwaningsih, Y. S. 2003. Pembuatan Lapisan Tipis ZnO : Al Pada Substrat Kaca dengan Metode dc

Magnetron Sputtering dan Karakterisasi Sifat Fisisnya. Thesis.Yogyakarta: FISIKA

FMIPA UGM: 1-10.

RF Sputtering Copyright 2010 PHASIS, Switzerland. Thin Films for High-Technology Applications.

http://www.phasis.ch/index.php?option=com_content&view=article&id=57&Itemid=65

di akses tanggal 30 November 2010.

Sujitno, T. A. B. 2003. Aplikasi Plasma Dan Teknologi Sputtering Untuk Surface Treatment.

Workshop: Sputtering Untuk Rekayasa Permukaan Bahan. Yogyakarta: PuslitbangTeknologi Maju BATAN: 3.

sputtering_alfan_m0207025_tugas_fabrikasi

Documents