DC-Sputtern ist ein PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), mit dem dünne Materialschichten auf ein Substrat aufgebracht werden. Bei diesem Verfahren wird in einer Kammer ein Vakuum erzeugt, ein Gas wie z. B. Argon eingeleitet und eine Gleichspannung an ein Zielmaterial angelegt. Diese Spannung ionisiert das Gas und bildet ein Plasma, das das Ziel mit Ionen beschießt. Der Aufprall dieser Ionen bewirkt, dass Atome aus dem Target in das Plasma geschleudert oder "gesputtert" werden. Diese Atome wandern dann durch das Vakuum und lagern sich auf dem Substrat ab und bilden einen dünnen Film.
Ein Vakuum erzeugen:
Der erste Schritt beim DC-Sputtern besteht darin, in der Prozesskammer ein Vakuum zu erzeugen. Dies ist aus mehreren Gründen entscheidend. In erster Linie verlängert es die mittlere freie Weglänge der Teilchen, d. h. die durchschnittliche Entfernung, die ein Teilchen zurücklegt, bevor es mit einem anderen zusammenstößt. In einer Niederdruckumgebung können die Teilchen längere Strecken zurücklegen, ohne mit anderen zusammenzustoßen, was eine gleichmäßigere und glattere Abscheidung des Zielmaterials auf dem Substrat ermöglicht.Bildung von Plasma:
Sobald das Vakuum hergestellt ist, wird ein Gas, in der Regel Argon, in die Kammer eingeleitet. Dann wird eine Gleichspannung zwischen dem Target (Kathode) und dem Substrat oder den Kammerwänden (Anode) angelegt. Diese Spannung ionisiert das Argongas und erzeugt ein Plasma aus Argon-Ionen und Elektronen.
Bombardierung und Sputtern:
Die Argon-Ionen im Plasma werden durch das elektrische Feld auf das negativ geladene Target beschleunigt. Wenn diese Ionen mit dem Target kollidieren, übertragen sie ihre kinetische Energie auf die Targetatome, wodurch einige von ihnen von der Oberfläche abgestoßen werden. Dieser Vorgang wird als Sputtern bezeichnet.Abscheidung auf dem Substrat:
Die gesputterten Atome wandern durch das Vakuum und lagern sich auf dem Substrat ab. Da die mittlere freie Weglänge aufgrund des Vakuums lang ist, können die Atome ohne nennenswerte Streuung direkt vom Target zum Substrat wandern, was zu einer hochwertigen, gleichmäßigen Dünnschicht führt.
