Sistem dc Magnetron Sputtering

2.5. Proses Sputtering dan Sistem dc Magnetron Sputtering 2.5.1. Fenomena Sputterring Sputtering pertama kali diamati dalam sebuah tabung lucutan gas DC oleh Grove pada tahun 1852. Grove menemukan bahwa katode tabung lucutan tersputter oleh ion-ion dalam lucutan gas, dan material katode terdeposit pada dinding dalam tabung lucutan. Pada waktu itu sputtering dipandang sebagai suatu fenomena yang tidak dikehendaki karena katode dan grid dalam tabung lucutan gas menjadi rusak Suryadi, 2003 Permukaan bahan padat target ketika ditumbuk oleh partikel atom atau ion berenergi tinggi, atom-atom permukaan target tersebut memperoleh energi untuk melepaskan diri dan terhambur dari permukaan target. Fenomena terhamburnya atom-atom dari permukaan target akibat tumbukan dengan partikel atom, molekul atau ion penumbuk disebut dengan sputtering Konuma, 1992. Proses sputtering terjadi karena tumbukan terjadi secara terus menerus antara ion-ion penumbuk dengan atom-atom permukaan target. Atom-atom target yang terhambur berpindah ke permukaan substrat. Perpindahan atom-atom permukaan target pada permukaan substrat menjadi isotropik sehingga terbentuk film tipis pada permukaan substrat Wasa Hayakawa, 1992.

2.5.2. Sistem dc Magnetron Sputtering

Teknik paling sederhana yang digunakan untuk penumbuhan film tipis adalah teknik dc magnetron sputtering. Sistem sputtering DC terdiri dari sepasang elektroda planar. Salah satu dari elektroda tersebut adalah katoda dingin dan lainnya adalah sebuah anoda. Pada bagian katoda dipasang suatu bahan target dan pada bagian belakangnya didinginkan dengan air pendingin, sedangkan substrat dipasang sebagai anode. Substrat tersebut dapat dipanaskan menggunakan suatu sistem pemanas. Apabila tabung sputter diisi dengan gas Ar argon dan pada elektrode dipasang beda potensial, maka antara elektrode terjadi lucutan pijar glow discharge. Atom-atom permukaan target yang tertumbuk keluar akan menempel pada permukaan substrat sehingga terbentuk film tipis. Untuk mencegah terjadi resputering dan meningkatkan derajat ionisasi pada film tipis yang terbentuk, maka di bawah target dipasang magnet permanen dengan tujuan membuat perangkap elektron dari medan magnet yang dihasilkan. Jumlah elektron yang menuju anoda berkurang karena elektron banyak terperangkap medan magnet, sehingga effisiensi ionisasi gas argon meningkat. Proses sputtering menghasilkan panas pada daerah target, untuk menjaga kekuatan magnet agar tidak hilang karena panas maka daerah target dialiri dengan air pendingin. Untuk lebih jelasnya sistem reaktor dc magnetron sputtering ditunjukkan pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4.

2.5.3. Hasil Sputtering