Das Plasma wird beim Sputtern durch einen Prozess namens Gasionisierung gebildet, bei dem in einer Vakuumkammer eine Niederdruckgasumgebung geschaffen und ein Gas wie Argon eingeleitet wird. Anschließend wird eine Hochspannung an das Gas angelegt, wodurch die Atome ionisiert werden und ein Plasma entsteht.
Ausführliche Erläuterung:
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Vakuumkammer und Gas Einleitung:
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Das Verfahren beginnt mit dem Evakuieren einer Kammer, um ein Vakuum zu erzeugen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da so die Anzahl der Luftmoleküle und anderer Verunreinigungen, die den Sputterprozess stören könnten, reduziert wird. Sobald das gewünschte Vakuum erreicht ist, wird ein Edelgas, in der Regel Argon, in die Kammer eingeleitet. Der Druck des Gases wird auf einem Niveau gehalten, das die Ionisierung unterstützt, in der Regel nicht über 0,1 Torr.Gas-Ionisierung:
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Nachdem das Argongas eingeleitet wurde, wird eine Hochspannung, entweder Gleichstrom oder Hochfrequenz, an das Gas angelegt. Diese Spannung reicht aus, um die Argonatome zu ionisieren, wobei Elektronen abgeschlagen werden und positiv geladene Argon-Ionen und freie Elektronen entstehen. Das Ionisierungspotenzial von Argon beträgt etwa 15,8 Elektronenvolt (eV), d. h. die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen. Das Anlegen einer Spannung in Gegenwart des Gases erleichtert die Bildung eines Plasmas, eines Materiezustands, in dem den Atomen Elektronen entzogen wurden.
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Bildung eines Plasmas:
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Das ionisierte Gas, jetzt ein Plasma, enthält eine Mischung aus neutralen Gasatomen, Ionen, Elektronen und Photonen. Dieses Plasma befindet sich aufgrund der dynamischen Wechselwirkungen zwischen diesen Teilchen in einem nahezu gleichgewichtigen Zustand. Das Plasma wird durch das kontinuierliche Anlegen einer Spannung aufrechterhalten, die den Ionisierungsprozess aufrechterhält und das Plasma aktiv hält.Wechselwirkung mit dem Zielmaterial:
Das Plasma wird in der Nähe eines Zielmaterials positioniert, bei dem es sich in der Regel um ein Metall oder eine Keramik handelt. Die hochenergetischen Argon-Ionen im Plasma werden durch das elektrische Feld in Richtung des Zielmaterials beschleunigt. Wenn diese Ionen mit dem Target zusammenstoßen, übertragen sie ihre Energie, wodurch Atome aus dem Target in die Gasphase geschleudert oder "gesputtert" werden. Diese ausgestoßenen Teilchen wandern dann weiter und lagern sich auf einem Substrat ab und bilden einen dünnen Film.
Kontrolle und Verstärkung des Plasmas:
