Das Gleichstrom-Magnetron-Sputtern ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten aus einem Material auf ein anderes.
Das Verfahren beginnt damit, dass das Zielmaterial, das die Beschichtung sein wird, in eine Vakuumkammer eingebracht wird.
Diese Kammer wird parallel zu dem zu beschichtenden Substrat positioniert.
Die Vakuumkammer wird dann evakuiert, um Gase wie H2O, Luft, H2 und Ar zu entfernen.
Nach dem Evakuieren wird die Kammer wieder mit einem hochreinen Inertgas, in der Regel Argon, gefüllt.
Argon wird aufgrund seiner Masse und seiner Fähigkeit, kinetische Energie bei hochenergetischen Molekülkollisionen im Plasma zu übertragen, ausgewählt.
Ein elektrischer Gleichstrom, in der Regel zwischen -2 und -5 kV, wird an das Zielmaterial angelegt, das als Kathode fungiert.
Diese negative Vorspannung zieht positiv geladene Ionen aus dem Plasma an.
Gleichzeitig wird eine positive Ladung an das Substrat angelegt, das damit als Anode fungiert.
Das durch diese Anordnung erzeugte elektrische Feld beschleunigt das Plasma, so dass es genügend Kraft aufbringt, um die Kathode zu beschießen.
Dieser Beschuss bewirkt, dass Atome aus dem Zielmaterial herausgeschleudert werden und auf der Oberfläche des Substrats kondensieren und einen dünnen Film bilden.
Der Hauptunterschied zwischen dem Magnetronsputtern und anderen Sputterverfahren wie dem Diodensputtern ist das Vorhandensein eines starken Magnetfelds in der Nähe des Zielbereichs.
Dieses Magnetfeld veranlasst die Elektronen, entlang der magnetischen Flusslinien in der Nähe des Targets zu wandern.
Dadurch wird das Plasma in der Nähe des Targets gehalten und eine Beschädigung der auf dem Substrat entstehenden dünnen Schicht verhindert.
Diese Anordnung ermöglicht eine höhere Abscheidungsrate und ist besonders nützlich für die Abscheidung von reinen Metallen wie Eisen, Kupfer und Nickel.
Insgesamt ist das DC-Magnetron-Sputtern ein vielseitiges und effizientes Verfahren für die Abscheidung dünner Schichten, das eine einfache Steuerung und niedrige Betriebskosten bietet, insbesondere bei großen Substraten.
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