Die Herstellung eines Plasmas beim Sputtern umfasst mehrere wichtige Schritte. Hier finden Sie eine detaillierte Aufschlüsselung, die Ihnen hilft, den Prozess besser zu verstehen.
11 Schritte zum Verständnis des Prozesses der Plasmaerzeugung beim Sputtern
Schritt 1: Einrichten der Vakuumkammer
Der Sputtering-Prozess beginnt mit einer Vakuumkammer. In dieser Kammer befinden sich das Targetmaterial, das Substrat und die HF-Elektroden.
Schritt 2: Einleiten des Sputtergases
Ein inertes Gas wie Argon oder Xenon wird in die Kammer eingeleitet. Diese Gase werden gewählt, weil sie nicht mit dem Targetmaterial oder anderen Prozessgasen reagieren.
Schritt 3: Anlegen der Hochspannung
Zwischen der Kathode und der Anode wird eine Hochspannung angelegt. Die Kathode befindet sich direkt hinter dem Sputtertarget, und die Anode ist mit der Kammer als elektrische Masse verbunden.
Schritt 4: Beschleunigung der Elektronen
Die im Sputtergas vorhandenen Elektronen werden von der Kathode weg beschleunigt. Dadurch kommt es zu Zusammenstößen mit nahe gelegenen Atomen des Sputtergases.
Schritt 5: Ionisierung durch Kollisionen
Diese Kollisionen führen zu einer elektrostatischen Abstoßung. Dadurch werden Elektronen aus den Atomen des Sputtergases herausgeschlagen, was zur Ionisierung führt.
Schritt 6: Beschleunigung der positiven Ionen
Die positiven Sputtergas-Ionen werden dann auf die negativ geladene Kathode beschleunigt. Dies führt zu hochenergetischen Kollisionen mit der Oberfläche des Targets.
Schritt 7: Ausstoßen von Target-Atomen
Jeder Zusammenstoß kann dazu führen, dass Atome an der Oberfläche des Targets in die Vakuumumgebung geschleudert werden. Diese Atome haben genug kinetische Energie, um die Oberfläche des Substrats zu erreichen.
Schritt 8: Abscheidung des Films
Die ausgestoßenen Target-Atome wandern und lagern sich als Film auf dem Substrat ab. So entsteht die gewünschte Beschichtung.
Schritt 9: Erhöhung der Abscheiderate
Um die Abscheideraten zu erhöhen, werden in der Regel hochmolekulare Gase wie Argon oder Xenon als Sputtergas verwendet. Beim reaktiven Sputtern können Gase wie Sauerstoff oder Stickstoff während des Schichtwachstums zugeführt werden.
Schritt 10: Erzeugung des Plasmas bei hohem Druck
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.
Schritt 11: Variieren von Targetform und -material
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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