El plasma se forma en el sputtering mediante un proceso denominado ionización gaseosa.
Para ello, se crea un entorno gaseoso a baja presión dentro de una cámara de vacío.
Un gas como el argón se introduce en la cámara.
A continuación, se aplica un alto voltaje al gas.
Esto ioniza los átomos y crea un plasma.
Explicación de los 5 pasos clave: Cómo se forma el plasma en el sputtering
1. 1. Cámara de vacío e introducción del gas
El proceso comienza evacuando una cámara para crear el vacío.
Esto es crucial, ya que reduce el número de moléculas de aire y otros contaminantes.
Una vez alcanzado el nivel de vacío deseado, se introduce en la cámara un gas noble, normalmente argón.
La presión del gas se mantiene a un nivel que favorezca la ionización, normalmente no superior a 0,1 Torr.
2. Ionización del gas
Una vez introducido el gas argón, se aplica al gas un alto voltaje, ya sea de CC o de RF.
Este voltaje es suficiente para ionizar los átomos de argón.
Elimina electrones y crea iones de argón cargados positivamente y electrones libres.
El potencial de ionización del argón es de unos 15,8 electronvoltios (eV).
Esta es la energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo.
La aplicación de voltaje en presencia del gas facilita la formación de un plasma.
3. Formación del plasma
El gas ionizado, ahora un plasma, contiene una mezcla de átomos de gas neutro, iones, electrones y fotones.
Este plasma se encuentra en un estado cercano al equilibrio debido a las interacciones dinámicas entre estas partículas.
El plasma se mantiene mediante la aplicación continua de voltaje.
Esto mantiene el proceso de ionización y mantiene el plasma activo.
4. Interacción con el Material Blanco
El plasma se coloca cerca de un material objetivo, que es típicamente un metal o cerámica.
Los iones de argón de alta energía en el plasma son acelerados hacia el material objetivo debido al campo eléctrico.
Cuando estos iones chocan con el objetivo, transfieren su energía.
Esto hace que los átomos del objetivo sean expulsados o "pulverizados" en la fase gaseosa.
A continuación, estas partículas expulsadas se desplazan y depositan sobre un sustrato, formando una fina película.
5. Control y mejora del plasma
La calidad y la velocidad del sputtering pueden controlarse ajustando parámetros como la presión del gas, el voltaje y la posición del sustrato.
Técnicas como la descarga luminiscente y el uso de electrones secundarios pueden mejorar la ionización del plasma.
Esto conduce a tasas de sputtering más eficientes.
En resumen, el plasma en el sputtering se forma ionizando un gas como el argón en una cámara de vacío utilizando un alto voltaje.
Esto crea un plasma que interactúa con un material objetivo para expulsar y depositar partículas sobre un sustrato.
Este proceso es fundamental para la deposición de películas finas en diversas aplicaciones industriales.
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