تتشكل البلازما في عملية الاخرق بالترددات الراديوية عن طريق تأيين غاز الاخرق، وهو عادةً غاز خامل مثل الأرجون، داخل غرفة تفريغ باستخدام طاقة الترددات الراديوية (RF). وفيما يلي شرح مفصل:
تكوين البلازما:
-
إعداد غرفة التفريغ: تبدأ العملية في غرفة تفريغ حيث يتم وضع المادة المستهدفة والركيزة وأقطاب التردد اللاسلكي. وتُعد بيئة التفريغ ضرورية للتحكم في ضغط ونقاء عملية الاخرق.
-
حقن الغاز الخامل: يتم إدخال غاز خامل، عادةً الأرجون، في الغرفة. ويرجع اختيار الأرجون إلى خموله الكيميائي ووزنه الجزيئي العالي، مما يعزز معدلات الاخرق والترسيب. يتم حقن الغاز حتى تصل الغرفة إلى ضغط محدد، عادةً ما يصل إلى 0.1 تور.
-
تطبيق طاقة الترددات اللاسلكية: يتم بعد ذلك تنشيط مصدر طاقة الترددات اللاسلكية، وإرسال موجات راديو عالية التردد إلى داخل الحجرة. تقوم هذه الموجات بتأيين ذرات غاز الأرجون، مما يؤدي إلى تكوين بلازما. في عملية الاخرق بالترددات اللاسلكية، يتم استخدام مجال متناوب عالي التردد بدلاً من المجال الكهربائي للتيار المستمر. ويتم توصيل هذا الحقل على التوالي بمكثف يساعد في فصل مكون التيار المستمر والحفاظ على الحياد الكهربائي للبلازما.
-
التأين وتوليد البلازما: يسرّع مجال التردد اللاسلكي الإلكترونات والأيونات بالتناوب في كلا الاتجاهين. وعند الترددات التي تزيد عن 50 كيلوهرتز تقريبًا، لا يمكن للأيونات أن تتبع المجال المتغير بسرعة بسبب كتلتها الأعلى مقارنة بالإلكترونات. ويؤدي ذلك إلى تذبذب الإلكترونات داخل البلازما، مما يؤدي إلى تصادمات عديدة مع ذرات الأرجون، الأمر الذي يعزز عملية التأين ويحافظ على البلازما.
-
استقرار البلازما والتحكم فيها: لا يؤدي استخدام مصدر طاقة التردد اللاسلكي إلى توليد البلازما فحسب، بل يساعد أيضًا في الحفاظ على استقرارها. ويمكن ضبط تردد مزود الطاقة، الذي يتراوح عادةً بين عدة كيلوهرتز وعشرات كيلوهرتز، للتحكم في خصائص المادة المنبثقة.
-
دور المجال المغناطيسي: بالإضافة إلى ذلك، يلعب المجال المغناطيسي الذي تنتجه مجموعة مغناطيسية داخل الغرفة دورًا مهمًا. ويؤدي هذا المجال إلى دوران أيونات الغاز على طول خطوط المجال، مما يزيد من تفاعلها مع سطح الهدف. وهذا لا يعزز معدل الاخرق فحسب، بل يضمن أيضًا ترسيبًا أكثر اتساقًا للمادة المنبثقة على الركيزة.
الخلاصة:
إن تكوين البلازما في عملية الرش بالترددات اللاسلكية هي عملية ديناميكية تنطوي على تأين غاز الرش تحت ظروف تفريغ محكومة وتطبيق طاقة الترددات اللاسلكية. ويُعد التفاعل بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية، إلى جانب الخصائص المحددة للغاز الخامل وتردد طاقة التردد اللاسلكي، أمرًا حاسمًا في تكوين البلازما التي تعمل على رش المواد بكفاءة من الهدف إلى الركيزة والحفاظ عليها.
أطلق العنان لقوة البلازما مع KINTEK!
