La tensione di sputtering di un magnetron è tipicamente intorno a -300 V.
Questa tensione viene applicata al bersaglio in un sistema di sputtering magnetronico.
Il magnetron sputtering è un tipo di tecnica di deposizione fisica da vapore utilizzata per depositare film sottili da un materiale solido di destinazione su un substrato.
Qual è la tensione di sputtering di un magnetron? (5 punti chiave spiegati)
1. Applicazione della tensione
Quando si alimenta il magnetron, al bersaglio viene applicata una tensione negativa, in genere di circa -300 V. Questa tensione è negativa rispetto all'ambiente circostante.
Questa tensione è negativa rispetto all'ambiente di plasma circostante, che viene mantenuto a un potenziale positivo più elevato.
2. Attrazione degli ioni
La tensione negativa sul bersaglio attrae ioni positivi dal plasma.
Questi ioni sono tipicamente ioni di argon in un sistema di sputtering, generati dalla ionizzazione del gas argon all'interno della camera a vuoto.
3. Trasferimento di energia e sputtering
Quando questi ioni positivi si scontrano con la superficie del bersaglio, trasferiscono energia.
Se l'energia trasferita è superiore a circa tre volte l'energia di legame superficiale del materiale bersaglio (approssimativamente pari al calore di sublimazione), gli atomi dalla superficie del bersaglio vengono espulsi, un processo noto come sputtering.
4. Stabilità ed efficienza del plasma
Gli elettroni nel plasma percorrono una distanza maggiore grazie al campo magnetico, aumentando la probabilità di ionizzare un maggior numero di atomi di argon e mantenendo un plasma stabile con un'alta densità di ioni.
Questa ionizzazione efficiente consente al processo di sputtering di operare a pressioni più basse (circa 100 Pa) e tensioni più basse (circa -500 V) rispetto allo sputtering convenzionale, che potrebbe richiedere tensioni più elevate (tra -2 kV e 3 kV) e pressioni più basse (circa 10 Pa).
5. Vantaggi del funzionamento a bassa tensione
Il funzionamento a basse tensioni (inferiori a 1000 V) e ad alte correnti nel magnetron sputtering è più efficiente rispetto al diodo sputtering in corrente continua.
Questa efficienza è dovuta al ruolo del campo magnetico nel confinare gli elettroni vicino al bersaglio, aumentando la ionizzazione e quindi il tasso di deposizione.
Le tensioni più basse rendono inoltre gli archi meno violenti e più facili da gestire, il che è fondamentale per mantenere l'integrità del processo di deposizione e la qualità dei film depositati.
In sintesi, la tensione di sputtering in un setup di magnetron è cruciale per l'avvio e il mantenimento del processo di sputtering, con valori tipici intorno a -300 V.
Questa configurazione di tensione facilita l'espulsione efficiente degli atomi del materiale target, portando alla deposizione di film sottili con proprietà controllate.
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