El plasma en el sputtering se crea mediante un proceso denominado ionización gaseosa, que implica la introducción de un gas inerte a baja presión, normalmente argón, en una cámara de vacío. A continuación, se aplica un alto voltaje al gas, ionizando los átomos y creando un plasma. El voltaje necesario depende del gas utilizado y de la presión del gas; el argón suele requerir unos 15,8 electronvoltios (eV) para la ionización.
La generación de plasma es crucial para el proceso de sputtering, ya que permite el bombardeo del material objetivo con iones de gas. Cuando el plasma se genera cerca del material objetivo, los iones de gas colisionan con la superficie del objetivo, desprendiendo átomos de la superficie y haciendo que sean expulsados a la fase gaseosa. A continuación, estos átomos expulsados viajan a través del gas de sputtering a baja presión hasta alcanzar el sustrato, donde se condensan y forman una fina película.
La eficacia del proceso de sputtering, caracterizada por el número de átomos expulsados por cada ion incidente, depende de varios factores, como la masa de los iones, el ángulo de incidencia, los átomos objetivo y la energía del ion incidente. El rendimiento del sputtering, que varía en función de las condiciones de sputtering y de los materiales objetivo, es un parámetro clave que determina la eficacia del proceso.
En el sputtering por magnetrón, un tipo específico de deposición de vapor por plasma (PVD), se crea un plasma y los iones cargados positivamente del plasma son acelerados por un campo eléctrico hacia un electrodo o "blanco" cargado negativamente. Los iones positivos, acelerados por potenciales que oscilan entre unos cientos y unos miles de electronvoltios, golpean el blanco con fuerza suficiente para desalojar y expulsar átomos. Estos átomos se expulsan en una distribución cosenoidal en línea de visión desde la cara del blanco y se condensan en las superficies situadas en las proximidades del cátodo de pulverización catódica por magnetrón.
La velocidad de pulverización catódica, que es el número de monocapas por segundo pulverizadas desde la superficie de un blanco, viene determinada por el rendimiento de pulverización catódica, el peso molar del blanco, la densidad del material y la densidad de la corriente de iones. Esta tasa puede controlarse regulando diversas condiciones de sputtering, como la potencia/tensión aplicada, la presión del gas de sputtering y la distancia entre el sustrato y el blanco, lo que influye en las propiedades de la película fina depositada, incluida su composición y espesor.
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