Ein Vakuumsystem, wie es beim Sputtern verwendet wird, ist ein wesentlicher Bestandteil einer Sputterbeschichtungsanlage.
Dieses System wird verwendet, um dünne Schichten aus elektrisch leitenden Materialien auf Mikroschaltungen oder andere Substrate aufzubringen.
Das Vakuumsystem sorgt dafür, dass der Prozess in einer kontrollierten Umgebung mit minimaler Beeinträchtigung durch Verunreinigungen abläuft.
4 Schlüsselkomponenten, die Sie kennen sollten
1. Vakuumkammer
Das Vakuumsystem besteht aus einer Vakuumkammer, die auf einen Basisdruck evakuiert wird, um alle restlichen Gasmoleküle zu entfernen.
Zu diesen Molekülen gehören H2O, Luft, H2 und Ar.
Der Grunddruck liegt in der Regel im Hochvakuumbereich, etwa 10-6 mbar oder höher, um saubere Oberflächen zu gewährleisten und Verunreinigungen zu vermeiden.
2. Hochreines inertes Prozessgas
Sobald die Kammer evakuiert ist, wird ein hochreines inertes Prozessgas, in der Regel Argon, in die Kammer eingeleitet.
Dieses Gas dient als Sputtergas und spielt eine entscheidende Rolle im Sputterprozess.
Es überträgt die kinetische Energie beim Aufprall während der hochenergetischen Molekülkollisionen im Plasma.
Diese Zusammenstöße erzeugen die Gasionen, die die Hauptantriebskraft der Sputter-Dünnschichtabscheidung sind.
Der Druck bei der Sputterabscheidung liegt typischerweise im mTorr-Bereich und reicht von 10-3 bis etwa 10-2 mbar.
3. Sputter-Prozess
Beim Sputterverfahren selbst wird ein elektrischer Gleichstrom an das Beschichtungsmaterial angelegt.
Dieses Material dient als Kathode oder als negativer Vorspannungspunkt, an dem die Elektronen in das System eintreten.
Das zu beschichtende Substrat erhält ebenfalls eine positive Ladung und wird zur Anode.
Der elektrische Gleichstrom liegt normalerweise im Bereich von -2 bis -5 kV.
Das Sputtertarget, d. h. das Material, das für die Beschichtung verwendet werden soll, wird in der Vakuumkammer parallel zum Substrat angeordnet.
Wenn die Sputterpartikel, die eine hohe kinetische Energie haben, auf die Oberfläche des Targets treffen, werden Atome aus dem Target "herausgeschleudert" und fliegen zum Substrat.
Diese Atome bilden einen Film auf dem Substrat.
Die Partikel aus dem Target bedecken das Substrat gleichmäßig und schnell.
Die niedrige Temperatur der gesputterten Partikel ermöglicht es, selbst wärmeempfindliche Substrate wie Kunststoffe mit Keramik oder Metallen zu beschichten.
4. Inertgas-Kontrolle
In einigen Fällen, wenn das Substrat sehr empfindlich ist, kann die Vakuumkammer bis zu einem gewissen Grad mit einem Inertgas gefüllt werden.
Dies ermöglicht die Kontrolle der kinetischen Energie der vom Target kommenden Teilchen.
Diese Teilchen können Kollisionen erleiden und einen Teil ihrer Geschwindigkeit verlieren, bevor sie sich auf dem Substrat ablagern.
Insgesamt ist das Vakuumsystem beim Sputtern entscheidend für die Schaffung einer kontrollierten Umgebung und die Abscheidung sauberer, gleichmäßiger und hochwertiger dünner Schichten auf Substraten.
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