A principal diferença entre a pulverização catódica por RF (radiofrequência) e por DC (corrente contínua) reside na fonte de energia e no método de ionização do gás e de pulverização catódica do material alvo. A pulverização por RF utiliza uma fonte de energia CA (corrente alternada) que alterna a polaridade, o que é benéfico para a pulverização de materiais não condutores sem causar acumulação de carga no alvo. Em contrapartida, a pulverização catódica em corrente contínua utiliza uma fonte de alimentação em corrente contínua, que é mais adequada para materiais condutores, mas pode provocar a acumulação de carga em alvos não condutores, dificultando o processo de pulverização catódica.
1. Fonte de energia e requisitos de pressão:
- Sputtering DC: Utiliza uma fonte de energia de corrente contínua que requer normalmente 2.000-5.000 volts. Funciona a pressões de câmara mais elevadas, cerca de 100 mTorr, o que pode levar a mais colisões entre partículas de plasma carregadas e o material alvo.
- Sputtering RF: Utiliza uma fonte de energia CA com uma frequência de 13,56 MHz, exigindo 1.012 volts ou mais. Pode manter o plasma de gás a uma pressão significativamente mais baixa, inferior a 15 mTorr, reduzindo o número de colisões e proporcionando uma via mais direta para a pulverização catódica.
2. Adequação do material-alvo:
- Sputtering DC: Ideal para materiais condutores, uma vez que ioniza diretamente o plasma de gás utilizando o bombardeamento de electrões. No entanto, pode provocar a acumulação de cargas em alvos não condutores, o que repele o bombardeamento de iões e pode interromper o processo de pulverização catódica.
- Sputtering RF: Eficaz tanto para materiais condutores como não condutores. A corrente alternada evita a acumulação de carga no alvo, neutralizando os iões positivos recolhidos na superfície do alvo durante o meio-ciclo positivo e pulverizando os átomos do alvo durante o meio-ciclo negativo.
3. Mecanismo de pulverização catódica:
- Sputtering DC: Envolve o bombardeamento direto do alvo com iões por electrões energéticos, o que pode levar à formação de arcos voltaicos e à interrupção do processo de pulverização catódica se o alvo não for condutor.
- Sputtering RF: Utiliza energia cinética para remover os electrões dos átomos de gás, criando um plasma que pode pulverizar eficazmente alvos condutores e não condutores sem o risco de acumulação de carga.
4. Frequência e descarga:
- Sputtering RF: Requer uma frequência de 1 MHz ou superior para descarregar eficazmente o alvo durante a pulverização catódica, o que é crucial para manter o processo de pulverização catódica em materiais não condutores.
- Sputtering DC: Não requer altas frequências para a descarga, tornando-a mais simples em termos de requisitos de alimentação, mas menos versátil para diferentes materiais alvo.
Em resumo, a pulverização catódica por radiofrequência é mais versátil e pode lidar com uma gama mais vasta de materiais, incluindo os não condutores, devido à sua capacidade de evitar a acumulação de carga e de funcionar a pressões mais baixas. A pulverização catódica DC, embora mais simples e mais económica para materiais condutores, é limitada na sua aplicação a alvos não condutores.
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