Zur Herstellung von Plasma beim Sputtern sind die folgenden Schritte erforderlich:
1. Der Sputterprozess beginnt mit einer Vakuumkammer, die das Targetmaterial, das Substrat und die HF-Elektroden enthält.
2. Ein Sputtergas, normalerweise ein Inertgas wie Argon oder Xenon, wird in die Kammer geleitet. Diese Gase werden gewählt, weil sie nicht mit dem Targetmaterial oder anderen Prozessgasen reagieren.
3. Zwischen der Kathode, die sich direkt hinter dem Sputtertarget befindet, und der Anode, die mit der Kammer als elektrische Masse verbunden ist, wird eine Hochspannung angelegt.
4. Die im Sputtergas vorhandenen Elektronen werden von der Kathode weg beschleunigt, was zu Zusammenstößen mit nahe gelegenen Atomen des Sputtergases führt.
5. Diese Zusammenstöße führen zu einer elektrostatischen Abstoßung, durch die Elektronen aus den Sputtergasatomen herausgeschlagen werden, was zur Ionisierung führt.
6. Die positiven Sputtergas-Ionen werden dann in Richtung der negativ geladenen Kathode beschleunigt, was zu hochenergetischen Zusammenstößen mit der Oberfläche des Targets führt.
7. Jeder Zusammenstoß kann dazu führen, dass Atome an der Oberfläche des Targets mit genügend kinetischer Energie in die Vakuumumgebung geschleudert werden, um die Oberfläche des Substrats zu erreichen.
8. Die ausgestoßenen Target-Atome wandern und lagern sich als Film auf dem Substrat ab und bilden die gewünschte Beschichtung.
9. Um die Abscheideraten zu erhöhen, werden in der Regel Gase mit hohem Molekulargewicht wie Argon oder Xenon als Sputtergas verwendet. Wird ein reaktiver Sputterprozess gewünscht, können Gase wie Sauerstoff oder Stickstoff während des Schichtwachstums in die Kammer eingeleitet werden.
10. Das Plasma wird bei relativ hohem Druck (10-1 bis 10-3 mbar) erzeugt. Es ist wichtig, vor der Einführung von Argon mit einem niedrigeren Druck zu beginnen, um eine Verunreinigung durch Restgase zu vermeiden.
11. Die Form und das Material des Sputtertargets können variiert werden, um verschiedene Arten von dünnen Schichten und Legierungen in einem einzigen Durchgang zu erzeugen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Plasma beim Sputtern durch die Ionisierung eines Sputtergases, in der Regel ein Inertgas wie Argon, durch Kollisionen mit hochenergetischen Elektronen erzeugt wird. Diese Ionen beschießen dann das Zielmaterial, wodurch Atome herausgeschleudert werden und sich als dünner Film auf dem Substrat ablagern.
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