La frequenza utilizzata nello sputtering RF è tipicamente compresa tra 5 e 30 MHz, con 13,56 MHz come frequenza più comune. La scelta di questa frequenza è dovuta alla sua assegnazione agli strumenti industriali, scientifici e medici (ISM) da parte dei regolamenti radio dell'UIT, che garantiscono che non interferisca con i servizi di telecomunicazione. Inoltre, la frequenza di 13,56 MHz è sufficientemente bassa da consentire un tempo sufficiente per il trasferimento della quantità di moto degli ioni di argon al bersaglio, che è fondamentale per il processo di sputtering.
La scelta dei 13,56 MHz è strategica per diversi motivi:
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Assegnazione della banda ISM: L'Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU) ha designato i 13,56 MHz come parte della banda ISM, specificamente per le applicazioni industriali, scientifiche e mediche. Questa designazione aiuta a prevenire le interferenze con altre comunicazioni a radiofrequenza, assicurando che il processo di sputtering possa operare senza disturbare o essere disturbato da altre tecnologie basate su RF.
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Efficienza di trasferimento del momento: A questa frequenza, la scala temporale è favorevole al trasferimento efficiente della quantità di moto dagli ioni argon al materiale bersaglio. Questo aspetto è fondamentale perché se la frequenza fosse più alta, gli ioni non avrebbero abbastanza tempo per trasferire efficacemente la loro quantità di moto, portando potenzialmente a uno sputtering meno efficiente.
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Dinamica degli elettroni: La frequenza di 13,56 MHz è equilibrata anche in termini di dinamica degli elettroni. A frequenze più elevate, gli elettroni diventano più dominanti nel processo di sputtering, il che può alterare le caratteristiche della deposizione, rendendola più simile all'evaporazione a fascio di elettroni. Utilizzando la frequenza di 13,56 MHz, il processo mantiene un equilibrio in cui sia gli ioni che gli elettroni giocano un ruolo significativo, ma gli ioni non sono immobilizzati, garantendo uno sputtering efficace.
In sintesi, la frequenza di 13,56 MHz nello sputtering a radiofrequenza è il risultato sia della conformità alle normative sia di considerazioni pratiche legate alla fisica delle interazioni tra ioni ed elettroni durante il processo di sputtering. Questa frequenza garantisce un funzionamento efficiente e privo di interferenze del sistema di sputtering, rendendolo ideale per la deposizione di film sottili, soprattutto per i materiali non conduttivi.
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