O plasma é formado na pulverização catódica por RF através da ionização de um gás de pulverização catódica, normalmente um gás inerte como o árgon, dentro de uma câmara de vácuo, utilizando energia de radiofrequência (RF). Aqui está uma explicação detalhada:
Formação do Plasma:
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Configuração da câmara de vácuo: O processo começa numa câmara de vácuo onde são colocados o material alvo, o substrato e os eléctrodos de RF. O ambiente de vácuo é crucial para controlar a pressão e a pureza do processo de pulverização catódica.
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Injeção de gás inerte: Um gás inerte, normalmente árgon, é introduzido na câmara. A escolha do árgon deve-se à sua inércia química e ao seu elevado peso molecular, o que aumenta as taxas de pulverização e deposição. O gás é injetado até a câmara atingir uma pressão específica, normalmente até 0,1 Torr.
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Aplicação da potência de RF: Uma fonte de energia de RF é então activada, enviando ondas de rádio de alta frequência para a câmara. Estas ondas ionizam os átomos do gás árgon, criando um plasma. Na pulverização por RF, é utilizado um campo alternado de alta frequência em vez de um campo elétrico de corrente contínua. Este campo é ligado em série com um condensador que ajuda a separar o componente DC e a manter a neutralidade eléctrica do plasma.
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Ionização e geração de plasma: O campo de RF acelera os electrões e os iões alternadamente em ambas as direcções. A frequências superiores a cerca de 50 kHz, os iões não conseguem seguir o campo em rápida mudança devido à sua maior massa em comparação com os electrões. Isto faz com que os electrões oscilem dentro do plasma, levando a numerosas colisões com átomos de árgon, o que aumenta o processo de ionização e sustenta o plasma.
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Estabilidade e controlo do plasma: A utilização de uma fonte de alimentação RF não só gera o plasma como também ajuda a manter a sua estabilidade. A frequência da fonte de alimentação, que normalmente varia entre vários kHz e dezenas de kHz, pode ser ajustada para controlar as propriedades do material pulverizado.
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Papel do campo magnético: Adicionalmente, um campo magnético produzido por um conjunto de ímanes dentro da câmara desempenha um papel significativo. Este campo faz com que os iões de gás espiralem ao longo das linhas de campo, aumentando a sua interação com a superfície do alvo. Isto não só aumenta a taxa de pulverização, como também assegura uma deposição mais uniforme do material pulverizado no substrato.
Conclusão:
A formação de plasma na pulverização por RF é um processo dinâmico que envolve a ionização de um gás de pulverização sob condições de vácuo controladas e a aplicação de potência de RF. A interação dos campos eléctricos e magnéticos, juntamente com as propriedades específicas do gás inerte e a frequência da potência de RF, são cruciais para a criação e manutenção de um plasma que pulveriza eficazmente o material do alvo para o substrato.
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