Das Plasma wird beim Sputtern durch einen Prozess namens Gasionisierung erzeugt. Dazu wird in einer Vakuumkammer eine Niederdruck-Gasumgebung geschaffen und ein Gas, in der Regel ein Inertgas wie Argon, eingeleitet. Anschließend wird eine Hochspannung an das Gas angelegt, wodurch die Atome ionisiert werden und ein Plasma entsteht. Die für die Gasionisierung erforderliche Spannung hängt von dem verwendeten Gas und dem Gasdruck ab. Bei Argon, einem beim Sputtern häufig verwendeten Gas, liegt das Ionisierungspotenzial bei etwa 15,8 Elektronenvolt (eV).
Die Erzeugung eines Plasmas beim Sputtern ist von entscheidender Bedeutung, da es die Wechselwirkung zwischen dem Sputtergas und dem Targetmaterial erleichtert. Wenn das Plasma erzeugt wird, stoßen die Gasionen mit der Oberfläche des Targets zusammen. Diese Zusammenstöße sind energiereich genug, um Atome von der Oberfläche des Targets abzulösen und sie in die Gasphase zu schleudern. Dieser Prozess ist grundlegend für den Sputtering-Mechanismus, bei dem die ausgestoßenen Atome wandern und sich auf einem Substrat ablagern und einen dünnen Film bilden.
Die Wahl von Inertgasen wie Argon oder Xenon als Sputtergas ist von strategischer Bedeutung. Diese Gase reagieren nicht mit dem Targetmaterial und verbinden sich auch nicht mit Prozessgasen, und ihr hohes Molekulargewicht trägt zu höheren Sputter- und Abscheidungsraten bei. Die Inertheit dieser Gase gewährleistet, dass die Integrität des Targetmaterials während des gesamten Sputterprozesses erhalten bleibt, was für das Erreichen der gewünschten Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht von entscheidender Bedeutung ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Plasma beim Sputtern durch Ionisierung eines Sputtergases, in der Regel eines Inertgases, in einer Vakuumkammer mit Hilfe einer Hochspannung erzeugt wird. Durch diese Ionisierung wird eine Plasmaumgebung geschaffen, in der Gasionen effektiv mit dem Zielmaterial interagieren können, was zum Ausstoß und zur Abscheidung von Zielatomen auf einem Substrat führt. Dieser Prozess wird durch Faktoren wie Gasdruck, Spannung und die Positionierung des Substrats gesteuert und optimiert, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten.
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