Il plasma viene creato nello sputtering RF attraverso l'applicazione di un campo elettrico alternato ad alta frequenza in un ambiente sotto vuoto. Questo metodo è particolarmente efficace per i materiali target isolanti, in quanto impedisce l'accumulo di cariche che potrebbe portare a problemi di controllo della qualità.
Spiegazione dettagliata:
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Applicazione della potenza RF: Nello sputtering a radiofrequenza si utilizza una sorgente di tensione a radiofrequenza (in genere 13,56 MHz). Questa tensione ad alta frequenza è collegata in serie a un condensatore e al plasma. Il condensatore svolge un ruolo fondamentale nel separare la componente CC e nel mantenere la neutralità elettrica del plasma.
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Formazione del plasma: Il campo alternato generato dalla sorgente di alimentazione RF accelera alternativamente ioni ed elettroni in entrambe le direzioni. A frequenze superiori a circa 50 kHz, gli ioni non possono più seguire la rapida variazione del campo a causa del loro minore rapporto carica/massa rispetto agli elettroni. Ciò consente agli elettroni di oscillare più liberamente all'interno della regione del plasma, provocando frequenti collisioni con atomi di argon (o altri gas inerti utilizzati). Queste collisioni ionizzano il gas, creando un plasma denso.
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Controllo della densità e della pressione del plasma: L'elevata densità del plasma ottenuta con lo sputtering a radiofrequenza consente una riduzione significativa della pressione operativa (fino a 10^-1 - 10^-2 Pa). Questo ambiente a bassa pressione può portare alla formazione di film sottili con microstrutture diverse rispetto a quelle prodotte a pressioni più elevate.
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Prevenzione dell'accumulo di carica: Il potenziale elettrico alternato nello sputtering a radiofrequenza "pulisce" efficacemente la superficie del bersaglio da qualsiasi accumulo di carica a ogni ciclo. Durante la metà positiva del ciclo, gli elettroni sono attratti dal bersaglio, dandogli una polarizzazione negativa. Durante il ciclo negativo, il bombardamento ionico del bersaglio continua, assicurando uno sputtering continuo.
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Vantaggi dello sputtering RF: I plasmi RF tendono a diffondersi in modo più uniforme nell'intera camera rispetto allo sputtering DC, dove il plasma tende a concentrarsi intorno al catodo. Questa distribuzione uniforme può portare a proprietà di rivestimento più coerenti sul substrato.
In sintesi, lo sputtering RF crea il plasma utilizzando un campo elettrico alternato ad alta frequenza per ionizzare un gas nel vuoto. Questo metodo è vantaggioso per la sua capacità di prevenire l'accumulo di carica su bersagli isolanti e per la sua capacità di operare a pressioni inferiori, portando alla formazione di film sottili di alta qualità con microstrutture controllate.
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