Für das Sputtern gibt es zwei Hauptmethoden: RF (Radio Frequency) und DC (Direct Current) Sputtering.
Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Methoden liegt in der Stromquelle und in der Art und Weise, wie sie das Gas ionisieren und das Zielmaterial sputtern.
1. Stromquelle und Druckanforderungen
DC-Zerstäubung
Beim DC-Sputtern wird eine Gleichstromquelle verwendet.
Diese Stromquelle benötigt normalerweise 2.000-5.000 Volt.
Sie arbeitet mit höheren Kammerdrücken, etwa 100 mTorr.
Dies kann zu mehr Kollisionen zwischen geladenen Plasmateilchen und dem Zielmaterial führen.
RF-Sputtern
Beim RF-Sputtern wird eine AC-Stromquelle verwendet.
Diese Stromquelle hat eine Frequenz von 13,56 MHz und benötigt eine Spannung von 1.012 Volt oder mehr.
Sie kann das Gasplasma bei einem deutlich niedrigeren Druck von unter 15 mTorr halten.
Dadurch wird die Anzahl der Kollisionen reduziert und ein direkterer Weg für das Sputtern geschaffen.
2. Eignung des Zielmaterials
DC-Sputtern
DC-Sputtern ist ideal für leitfähige Materialien.
Dabei wird das Gasplasma durch Elektronenbeschuss direkt ionisiert.
Allerdings kann es auf nicht leitenden Targets zu Ladungsanhäufungen kommen.
Diese Ladungsanhäufung stößt weiteren Ionenbeschuss ab und kann den Sputterprozess zum Stillstand bringen.
RF-Sputtern
Das HF-Sputtern ist sowohl für leitende als auch für nichtleitende Materialien geeignet.
Der Wechselstrom verhindert den Aufbau von Ladungen auf dem Target.
Er neutralisiert die positiven Ionen, die sich während des positiven Halbzyklus auf der Oberfläche des Targets sammeln.
Während des negativen Halbzyklus werden Zielatome gesputtert.
3. Mechanismus des Sputterns
DC-Sputtern
Bei der Gleichstromzerstäubung wird das Target direkt mit energiereichen Elektronen beschossen.
Dies kann zu Lichtbogenbildung und zum Abbruch des Sputterprozesses führen, wenn das Target nicht leitend ist.
RF-Zerstäubung
Beim HF-Sputtern wird kinetische Energie eingesetzt, um Elektronen aus den Gasatomen zu entfernen.
Auf diese Weise wird ein Plasma erzeugt, das sowohl leitende als auch nichtleitende Targets effektiv sputtern kann, ohne dass die Gefahr einer Ladungsbildung besteht.
4. Frequenz und Entladung
RF-Zerstäubung
Das RF-Sputtern erfordert eine Frequenz von 1 MHz oder höher.
Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Sputterprozesses auf nichtleitenden Materialien.
DC-Zerstäubung
Beim DC-Sputtern sind keine hohen Frequenzen für die Entladung erforderlich.
Das macht es einfacher in Bezug auf den Stromversorgungsbedarf, aber weniger vielseitig für verschiedene Zielmaterialien.
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