Il plasma si forma nello sputtering attraverso un processo chiamato ionizzazione del gas, che prevede la creazione di un ambiente gassoso a bassa pressione all'interno di una camera a vuoto e l'introduzione di un gas come l'argon. Al gas viene quindi applicata un'alta tensione, che ionizza gli atomi e crea un plasma.
Spiegazione dettagliata:
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Camera a vuoto e introduzione del gas:
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Il processo inizia con l'evacuazione di una camera per creare il vuoto. Questa operazione è fondamentale perché riduce il numero di molecole d'aria e di altri contaminanti che potrebbero interferire con il processo di sputtering. Una volta raggiunto il livello di vuoto desiderato, viene introdotto nella camera un gas nobile, in genere argon. La pressione del gas viene mantenuta a un livello tale da supportare la ionizzazione, di solito non superiore a 0,1 Torr.Ionizzazione del gas:
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Dopo l'introduzione del gas argon, al gas viene applicata un'alta tensione, in corrente continua o in radiofrequenza. Questa tensione è sufficiente a ionizzare gli atomi di argon, eliminando gli elettroni e creando ioni di argon con carica positiva ed elettroni liberi. Il potenziale di ionizzazione dell'argon è di circa 15,8 elettronvolt (eV), ovvero l'energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo. L'applicazione di tensione in presenza del gas facilita la formazione di un plasma, uno stato della materia in cui gli elettroni sono stati rimossi dagli atomi.
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Formazione del plasma:
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Il gas ionizzato, ora un plasma, contiene una miscela di atomi di gas neutri, ioni, elettroni e fotoni. Questo plasma si trova in uno stato di quasi equilibrio grazie alle interazioni dinamiche tra queste particelle. Il plasma è sostenuto dall'applicazione continua di tensione, che mantiene il processo di ionizzazione e mantiene il plasma attivo.Interazione con il materiale bersaglio:
Il plasma viene posizionato vicino a un materiale bersaglio, in genere un metallo o una ceramica. Gli ioni di argon ad alta energia nel plasma vengono accelerati verso il materiale bersaglio grazie al campo elettrico. Quando questi ioni entrano in collisione con il bersaglio, trasferiscono la loro energia, facendo sì che gli atomi del bersaglio vengano espulsi o "sputati" nella fase gassosa. Queste particelle espulse viaggiano e si depositano su un substrato, formando un film sottile.
Controllo e potenziamento del plasma:
