Das Gleichstromsputtern ist zwar wirtschaftlich und effizient für viele Metallbeschichtungen, stößt jedoch auf einige Einschränkungen, insbesondere bei nichtleitenden Materialien und in Bezug auf die Targetnutzung und Plasmastabilität.
Einschränkungen bei nichtleitenden Werkstoffen:
Das DC-Sputtern hat Probleme mit nicht leitenden oder dielektrischen Materialien, da diese Materialien mit der Zeit Ladungen ansammeln können. Diese Ladungsanhäufung kann zu Qualitätsproblemen wie Lichtbogenbildung oder Vergiftung des Targetmaterials führen. Lichtbögen können den Sputterprozess unterbrechen und sogar die Stromversorgung beschädigen, während die Vergiftung des Targets zum Abbruch des Sputterns führen kann. Dieses Problem entsteht, weil das Gleichstromsputtern auf einem Gleichstrom beruht, der nicht durch nichtleitende Materialien fließen kann, ohne eine Ladungsansammlung zu verursachen.Target-Nutzung:
Beim Magnetronsputtern führt die Verwendung eines ringförmigen Magnetfelds zum Einfangen der Elektronen zu einer hohen Plasmadichte in bestimmten Bereichen, was zu einem ungleichmäßigen Erosionsmuster auf dem Target führt. Dieses Muster bildet eine ringförmige Rille, die, wenn sie das Target durchdringt, das gesamte Target unbrauchbar macht. Infolgedessen liegt die Nutzungsrate des Targets oft unter 40 %, was auf einen erheblichen Materialverlust hindeutet.
Plasmainstabilität und Temperaturbeschränkungen:
Das Magnetronsputtern leidet auch unter der Instabilität des Plasmas, was die Konsistenz und Qualität der abgeschiedenen Schichten beeinträchtigen kann. Darüber hinaus ist es bei stark magnetischen Materialien schwierig, eine hohe Sputtergeschwindigkeit bei niedrigen Temperaturen zu erreichen. Der magnetische Fluss kann oft nicht durch das Target fließen, so dass kein externes, verstärkendes Magnetfeld in der Nähe der Target-Oberfläche erzeugt werden kann.Abscheiderate für Dielektrika:
Beim DC-Sputtern ist die Abscheiderate für Dielektrika gering und liegt typischerweise zwischen 1-10 Å/s. Diese langsame Rate kann ein erheblicher Nachteil sein, wenn es um Materialien geht, die eine hohe Abscheidungsrate erfordern.
Systemkosten und -komplexität:
