Il plasma nello sputtering viene creato attraverso un processo chiamato ionizzazione del gas, che prevede l'introduzione di un gas inerte a bassa pressione, in genere argon, in una camera a vuoto. Al gas viene quindi applicata un'alta tensione, che ionizza gli atomi e crea un plasma. La tensione necessaria dipende dal gas utilizzato e dalla sua pressione: l'argon richiede in genere circa 15,8 elettronvolt (eV) per la ionizzazione.
La generazione del plasma è fondamentale per il processo di sputtering, in quanto consente di bombardare il materiale bersaglio con ioni gassosi. Quando il plasma viene generato in prossimità del materiale bersaglio, gli ioni di gas si scontrano con la superficie del bersaglio, staccando gli atomi dalla superficie ed espellendoli nella fase gassosa. Questi atomi espulsi viaggiano poi attraverso il gas di sputtering a bassa pressione per raggiungere il substrato, dove si condensano e formano un film sottile.
L'efficienza del processo di sputtering, caratterizzata dal numero di atomi bersaglio espulsi per ogni ione incidente, è influenzata da diversi fattori, tra cui la massa degli ioni, l'angolo di incidenza, gli atomi bersaglio e l'energia dello ione incidente. La resa di sputtering, che varia a seconda delle condizioni di sputtering e dei materiali target, è un parametro chiave che determina l'efficacia del processo.
Nello sputtering magnetronico, un tipo specifico di deposizione di vapore al plasma (PVD), viene creato un plasma e gli ioni caricati positivamente dal plasma vengono accelerati da un campo elettrico verso un elettrodo o "bersaglio" caricato negativamente. Gli ioni positivi, accelerati da potenziali che vanno da qualche centinaio a qualche migliaio di elettronvolt, colpiscono il bersaglio con una forza sufficiente a dislocare ed espellere gli atomi. Questi atomi vengono espulsi in una distribuzione coseno-lineare dalla faccia del bersaglio e si condensano sulle superfici poste in prossimità del catodo di sputtering magnetronico.
La velocità di sputtering, ovvero il numero di monostrati al secondo spruzzati dalla superficie di un bersaglio, è determinata dalla resa di sputtering, dal peso molare del bersaglio, dalla densità del materiale e dalla densità di corrente ionica. Questa velocità può essere controllata regolando varie condizioni di sputtering, come la potenza/tensione applicata, la pressione del gas di sputtering e la distanza tra il substrato e il target, influenzando così le proprietà del film sottile depositato, tra cui la composizione e lo spessore.
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