Il plasma viene creato nello sputtering magnetronico attraverso un processo chiamato ionizzazione del gas. Questo processo prevede diverse fasi e componenti chiave. Vediamo come funziona:
4 passaggi chiave per la creazione del plasma nello sputtering magnetronico
1. Impostazione della camera a vuoto
Il processo inizia in una camera a vuoto. La pressione all'interno della camera viene ridotta per creare un ambiente a bassa pressione. Questo è fondamentale per la generazione efficiente del plasma.
2. Introduzione del gas di sputtering
Nella camera da vuoto viene introdotto un gas inerte, in genere argon o xenon. I gas inerti sono scelti perché non reagiscono con il materiale target o con altri gas di processo. Inoltre, grazie al loro elevato peso molecolare, favoriscono tassi di sputtering e di deposizione più elevati.
3. Applicazione dell'alta tensione
Al gas all'interno della camera viene applicata un'alta tensione. Per l'argon, comunemente utilizzato, il potenziale di ionizzazione è di circa 15,8 elettronvolt (eV). Questa alta tensione ionizza gli atomi del gas, creando un plasma.
4. Ruolo del magnetron nella generazione del plasma
Nel magnetron sputtering, un campo magnetico chiuso viene sovrapposto alla superficie del bersaglio. Questo campo magnetico migliora l'efficienza della generazione del plasma aumentando la probabilità di collisioni tra elettroni e atomi di argon in prossimità della superficie del bersaglio.
Potenziamento della generazione di plasma con il magnetron
Potenziamento del campo magnetico
Il campo magnetico intrappola gli elettroni, facendoli girare a spirale intorno al materiale bersaglio. Questi elettroni entrano in collisione con gli atomi di gas vicini, ionizzandoli e generando il plasma. Questa cascata di collisioni genera elettroni secondari, che aumentano ulteriormente la produzione e la densità del plasma.
Processo di sputtering
Il plasma generato contiene ioni con carica positiva. Questi ioni sono accelerati verso il bersaglio con carica negativa da un campo elettrico. L'impatto di questi ioni ad alta energia sulla superficie del bersaglio disloca gli atomi dal bersaglio stesso.
Deposizione sul substrato
Gli atomi spostati passano dal bersaglio al substrato, dove si condensano e formano un film sottile. Il substrato viene tipicamente posizionato in modo da garantire un rivestimento uniforme, il che può comportare l'uso di un supporto del substrato rotante o traslante.
Conclusione
La creazione del plasma nello sputtering magnetronico è un processo dinamico che prevede la ionizzazione del gas, l'applicazione di un'alta tensione e l'uso strategico di un campo magnetico per aumentare e sostenere il plasma. Questo plasma facilita poi il processo di sputtering, in cui gli atomi del bersaglio vengono espulsi e depositati su un substrato, formando un film sottile.
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