Il plasma viene creato nel processo di sputtering principalmente attraverso la ionizzazione del gas.
Questo metodo prevede diverse fasi e condizioni chiave.
Ecco una descrizione dettagliata:
1. Introduzione del gas e controllo della pressione
Il processo inizia con l'introduzione di un gas nobile, in genere argon, in una camera a vuoto.
La pressione all'interno della camera è attentamente controllata e di solito raggiunge un massimo di 0,1 Torr.
Questo ambiente a bassa pressione è fondamentale per il successivo processo di ionizzazione.
2. Applicazione dell'alta tensione
Una volta raggiunta la pressione desiderata, al gas viene applicata un'alta tensione.
Questa tensione può essere in corrente continua (DC) o in radiofrequenza (RF).
È necessaria per ionizzare gli atomi di argon.
Il potenziale di ionizzazione dell'argon è di circa 15,8 elettronvolt (eV).
La tensione applicata deve superare questo valore per avviare la ionizzazione.
3. Formazione del plasma
La tensione applicata fa sì che gli atomi di argon perdano elettroni, trasformandosi in ioni con carica positiva.
Questo processo di ionizzazione crea un plasma.
Un plasma è uno stato della materia in cui gli elettroni sono dissociati dai loro nuclei.
Il plasma così formato contiene una miscela di ioni di argon, elettroni e alcuni atomi neutri.
4. Interazione con il materiale bersaglio
Il plasma viene generato in prossimità di un materiale bersaglio, in genere un metallo o una ceramica, che deve essere sottoposto a sputtering.
Il bersaglio è posizionato vicino a un gruppo magnetico.
Quando il plasma è attivo, gli ioni di argon vengono accelerati verso il target grazie al campo elettrico.
Questi ioni ad alta energia si scontrano con la superficie del bersaglio, staccando gli atomi dal bersaglio.
Sputtering e rivestimento
Gli atomi staccati dal bersaglio vengono espulsi nella fase gassosa e possono quindi depositarsi su un substrato vicino, formando un film sottile.
Questo processo è noto come sputtering.
La velocità di sputtering dipende da diversi fattori, tra cui la resa di sputtering, il peso molare del target, la densità del materiale e la densità di corrente ionica.
Tecniche di miglioramento
Per migliorare il processo di sputtering, si possono utilizzare tecniche come lo sputtering a tre poli.
Questo metodo utilizza una scarica ad arco a filo caldo per potenziare la scarica a bagliore.
Tuttavia, questi metodi possono essere difficili da implementare per ottenere un rivestimento uniforme su grandi aree e non sono comunemente utilizzati nell'industria.
In sintesi, il plasma nello sputtering viene creato ionizzando un gas nobile come l'argon in condizioni controllate di bassa pressione, utilizzando un'alta tensione.
Questo plasma interagisce quindi con un materiale bersaglio per espellere atomi che possono essere depositati come film sottile su un substrato.
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