Die Lebensdauer eines Sputtertargets kann in Abhängigkeit von mehreren Faktoren erheblich variieren. Dazu gehören das Material des Targets, die angewandte Leistung, der Arbeitszyklus und die Kühleffizienz. Im Allgemeinen ist das Target so ausgelegt, dass es eine bestimmte Energiemenge aushalten kann, bevor es ersetzt werden muss.
Wie lange hält ein Sputtertarget? 4 zu berücksichtigende Schlüsselfaktoren
1. Material und Leistungsanwendung
Die Art des für das Sputtertarget verwendeten Materials spielt eine entscheidende Rolle für seine Langlebigkeit. Molybdän-Targets zum Beispiel werden für die Herstellung leitfähiger dünner Schichten verwendet und unterliegen bestimmten Leistungseinstellungen.
Die dem Target zugeführte Energie ist gepulst. Das bedeutet, dass auf Stöße von Hochspannungsenergie (~100 µs, kW-cm-2) Perioden mit geringerer oder gar keiner Leistung folgen, die so genannte "off duty"-Zeit.
Durch dieses Pulsieren kann das Target abkühlen und die durchschnittliche Leistung wird auf 1-10 kW reduziert, wodurch die Prozessstabilität erhalten bleibt.
2. Kühleffizienz
Eine wirksame Kühlung ist entscheidend für die Verlängerung der Lebensdauer des Sputtertargets. Herkömmliche Konstruktionen haben mehrere thermische Schnittstellen zwischen dem Target und dem Kühlsystem, was die Wärmeübertragung behindern kann.
Neuere Konstruktionen ermöglichen jedoch eine direkte Verbindung mit der Kühlwanne, wodurch die Anzahl der Wärmeübertragungsschnittstellen auf eine reduziert wird. Dies kann durch wärmeleitendes Vakuumfett noch verbessert werden.
Diese direkte Kühlmethode ermöglicht höhere Abscheideraten und eine längere Lebensdauer des Targets.
3. Energieverteilung
Beim Sputtern wird nur etwa 1 % der einfallenden Ionenenergie zum Ausstoßen des Targetmaterials verwendet. Der Rest verteilt sich wie folgt: 75 % heizen das Target auf und die restlichen 24 % werden durch Sekundärelektronen abgeleitet.
Diese Energieverteilung macht deutlich, wie wichtig eine effiziente Kühlung ist, um zu verhindern, dass das Target kritische Temperaturen erreicht, die seine Leistung beeinträchtigen oder Schäden verursachen könnten.
4. Größe und Form
Die Größe und Form des Sputtertargets kann sich ebenfalls auf seine Lebensdauer auswirken. Größere Targets erfordern möglicherweise eine segmentierte Bauweise, um Kühlung und Handhabung zu erleichtern.
Dies könnte sich auf die Lebensdauer der einzelnen Segmente im Betrieb auswirken.
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