A pulverização catódica é um processo em que as películas finas são depositadas num substrato através da ejeção de partículas de um material alvo. A faixa de pressão para esse processo é crucial e normalmente fica entre 0,1-1 mTorr para pulverização de corrente contínua (DC) e pode ser tão baixa quanto 15 mTorr para pulverização de radiofreqüência (RF).
Compreender a gama de pressões para a pulverização catódica
1. Pressão de pulverização catódica DC
Na pulverização catódica DC, a pressão é geralmente definida entre 0,1-1 mTorr. Esta gama é necessária para manter um ambiente adequado para o processo de pulverização catódica. Os iões de gás podem colidir eficazmente com o material alvo para ejetar partículas que depois se depositam no substrato. A estas pressões, a densidade do gás é suficiente para manter um plasma, mas não demasiado elevada para causar uma dispersão excessiva das partículas ejectadas. Isto assegura a manutenção da eficiência do processo de deposição.
2. Pressão de pulverização catódica RF
A pulverização catódica por radiofrequência, utilizada para materiais alvo isolantes, funciona a pressões ainda mais baixas, normalmente inferiores a 15 mTorr. A pressão mais baixa na pulverização por RF deve-se ao método de alimentação, que utiliza ondas de rádio em vez de corrente contínua. Este método permite menos colisões entre as partículas do material alvo e os iões de gás, facilitando um caminho mais direto para as partículas atingirem o substrato. Isto é particularmente benéfico para materiais que não são condutores, uma vez que o método RF pode ionizar o gás e o material alvo eficazmente sem a necessidade de contacto elétrico direto.
3. Influência da pressão no processo de pulverização catódica
A pressão na câmara de pulverização catódica afecta significativamente a dinâmica do processo de pulverização catódica. A pressões mais baixas, há menos colisões entre os átomos do gás de pulverização e as partículas alvo ejectadas, o que conduz a uma deposição mais direcional e energética. Isto pode resultar em películas de maior qualidade, com melhor aderência e menos defeitos. Inversamente, a pressões mais elevadas, o maior número de colisões pode levar a uma deposição mais difusa, afectando potencialmente a uniformidade e a integridade estrutural das películas depositadas.
4. Papel do gás de pulverização
A escolha do gás de pulverização catódica também depende das condições de pressão. Os gases inertes, como o árgon, são normalmente utilizados, e o seu peso atómico deve ser semelhante ao do material alvo para uma transferência de momento eficiente. Para elementos mais leves, pode ser preferido o néon, enquanto que para elementos mais pesados, pode ser utilizado o crípton ou o xénon. As definições de pressão devem ser optimizadas para garantir que o gás é ionizado eficazmente para bombardear o alvo, mas não tão denso que interfira com o processo de deposição.
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