Das Plasma wird beim RF-Sputtern durch die Anwendung eines hochfrequenten elektrischen Wechselfeldes in einer Vakuumumgebung erzeugt.
Diese Methode ist besonders effektiv für isolierende Zielmaterialien, da sie Ladungsansammlungen verhindert, die zu Problemen bei der Qualitätskontrolle führen könnten.
Wie wird das Plasma beim RF-Sputtern erzeugt? Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Anwendung von RF-Leistung
Beim RF-Sputtern wird eine Hochfrequenz-Spannungsquelle (normalerweise 13,56 MHz) verwendet.
Diese Hochfrequenzspannung wird in Reihe mit einem Kondensator und dem Plasma geschaltet.
Der Kondensator spielt eine entscheidende Rolle bei der Abtrennung der Gleichstromkomponente und der Aufrechterhaltung der elektrischen Neutralität des Plasmas.
2. Bildung des Plasmas
Das von der HF-Stromquelle erzeugte Wechselfeld beschleunigt sowohl Ionen als auch Elektronen abwechselnd in beide Richtungen.
Bei Frequenzen oberhalb von etwa 50 kHz können die Ionen dem sich schnell ändernden Feld nicht mehr folgen, da ihr Verhältnis von Ladung zu Masse kleiner ist als das der Elektronen.
Dadurch können die Elektronen im Plasmabereich freier schwingen, was zu häufigen Zusammenstößen mit Argonatomen (oder anderen verwendeten Inertgasen) führt.
Durch diese Zusammenstöße wird das Gas ionisiert, wodurch ein dichtes Plasma entsteht.
3. Erhöhte Plasmadichte und Druckkontrolle
Die hohe Plasmadichte, die beim RF-Sputtern erreicht wird, ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Betriebsdrucks (bis zu 10^-1 - 10^-2 Pa).
Diese niedrigere Druckumgebung kann zur Bildung von dünnen Schichten mit anderen Mikrostrukturen führen als bei höheren Drücken.
4. Verhinderung von Ladungsansammlungen
Das wechselnde elektrische Potenzial beim HF-Sputtern "reinigt" die Oberfläche des Targets bei jedem Zyklus wirksam von Ladungsansammlungen.
Während der positiven Hälfte des Zyklus werden die Elektronen vom Target angezogen, wodurch es eine negative Vorspannung erhält.
Während des negativen Zyklus wird der Ionenbeschuss des Targets fortgesetzt, was eine kontinuierliche Zerstäubung gewährleistet.
5. Vorteile des RF-Sputterns
Im Vergleich zum DC-Sputtern, bei dem sich das Plasma um die Kathode herum konzentriert, verteilen sich die HF-Plasmen gleichmäßiger in der gesamten Kammer.
Diese gleichmäßige Verteilung kann zu gleichmäßigeren Beschichtungseigenschaften auf dem Substrat führen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beim HF-Sputtern ein Plasma erzeugt wird, indem ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld zur Ionisierung eines Gases in einem Vakuum verwendet wird.
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sich auf isolierenden Targets keine Ladungen ansammeln und dass sie bei niedrigeren Drücken arbeiten kann, was zur Bildung hochwertiger dünner Schichten mit kontrollierten Mikrostrukturen führt.
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