Sputtern ist ein Verfahren, das bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) eingesetzt wird. Dabei werden Atome aus einem festen Targetmaterial in die Gasphase geschleudert. Dies geschieht durch den Beschuss des Targets mit energiereichen Ionen. Sputtern wird häufig für die Abscheidung von Dünnschichten und für analytische Verfahren eingesetzt.
Was ist ein Sputtering-System? - Die 6 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Aufbau der Vakuumkammer
Das Verfahren beginnt damit, dass das zu beschichtende Substrat in eine Vakuumkammer gelegt wird. Diese Kammer wird dann mit einem Inertgas, in der Regel Argon, gefüllt. Argon reagiert nicht mit den am Prozess beteiligten Materialien.
2. Ionisierung des Gases
Das Target-Material ist negativ geladen und stellt somit eine Kathode dar. Diese negative Ladung bewirkt, dass freie Elektronen aus der Kathode fließen. Diese freien Elektronen stoßen mit den Argongasatomen zusammen, schlagen Elektronen aus den Gasatomen heraus und ionisieren sie.
3. Sputter-Mechanismus
Die ionisierten Gasatome, die nun positiv geladen sind, werden zum negativ geladenen Target (Kathode) hingezogen. Sie werden durch das elektrische Feld beschleunigt. Wenn diese hochenergetischen Ionen mit dem Target zusammenstoßen, lösen sie Atome oder Moleküle von der Oberfläche des Targets. Dieser Vorgang wird als Sputtern bezeichnet.
4. Abscheidung eines Dünnfilms
Die ausgestoßenen Atome des Targetmaterials bilden einen Dampfstrom, der durch die Kammer strömt. Sie lagern sich auf dem Substrat ab und bilden einen dünnen Film auf dem Substrat. Diese Abscheidung erfolgt auf atomarer Ebene.
5. Arten von Sputtering-Systemen
Es gibt mehrere Arten von Sputtersystemen, darunter Ionenstrahlsputtern, Diodensputtern und Magnetronsputtern. Jeder Typ unterscheidet sich darin, wie die Ionen erzeugt und auf das Target gelenkt werden. Der grundlegende Sputtermechanismus bleibt jedoch derselbe.
6. Magnetronzerstäubung
Beim Magnetronsputtern wird eine Hochspannung an ein Niederdruckgas angelegt, um ein Hochenergieplasma zu erzeugen. Dieses Plasma emittiert eine Glimmentladung, die aus Elektronen und Gasionen besteht. Dadurch wird der Sputterprozess durch Erhöhung der Ionisierungsrate des Gases beschleunigt.
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