Sputtern ist in der Tat eine Form der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). Bei dieser Technik werden Atome oder Moleküle durch den Beschuss mit hochenergetischen Teilchen aus einem Zielmaterial herausgeschleudert, so dass sich die herausgeschleuderten Teilchen als dünner Film auf einem Substrat niederschlagen.
Erläuterung:
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Mechanismus des Sputterns:
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Das Sputtern erfolgt in einer Vakuumumgebung, in der ein Inertgas, in der Regel Argon, zur Erzeugung eines Plasmas ionisiert wird. Es wird eine Hochspannung angelegt, die eine Glimmentladung hervorruft, die Ionen in Richtung eines Zielmaterials beschleunigt. Beim Aufprall lösen diese Ionen Atome von der Oberfläche des Targets, ein Prozess, der als Sputtern bezeichnet wird. Das herausgeschleuderte Material bildet eine Dampfwolke, die zu einem Substrat wandert und dort kondensiert und eine Beschichtung bildet.
- Arten des Sputterns:Konventionelles Sputtern:
- Wie beschrieben, handelt es sich um den grundlegenden Prozess des Ionenbeschusses, bei dem Material aus einem Target ausgestoßen wird.Reaktives Sputtern:
- Hierbei werden zusätzliche reaktive Gase wie Stickstoff oder Acetylen verwendet, die mit dem ausgestoßenen Material reagieren und Verbindungen wie Oxide oder Nitride bilden.Magnetron-Sputtern:
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Bei dieser Variante werden Magnetfelder eingesetzt, um das Plasma einzuschließen und zu verstärken, wodurch die Effizienz des Sputterprozesses erhöht wird. Es eignet sich besonders für die Abscheidung von metallischen und isolierenden Schichten.Anwendungen und Vorteile:
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Die Sputtertechnologie wird in großem Umfang für die Abscheidung glatter, harter Schichten auf verschiedenen Substraten eingesetzt und ist damit ideal für dekorative und tribologische Anwendungen. Dank der präzisen Kontrolle der Schichtdicke eignet sich das Verfahren auch für optische Beschichtungen. Außerdem ist die niedrige Temperatur des Verfahrens für temperaturempfindliche Produkte von Vorteil.
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Prozesskontrolle beim PVD-Sputtern:
Um die Qualität der abgeschiedenen Dünnschicht zu gewährleisten, müssen mehrere Parameter kontrolliert werden, darunter die Art des verwendeten Gases, die angewandte Leistung und der Abstand zwischen Target und Substrat. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es durch den Einsatz von HF- oder MF-Leistung eine breite Palette von Materialien verarbeiten kann, einschließlich nichtleitender Materialien.
Beschränkungen:
