Sputtering-Anlagen sind spezielle Werkzeuge, die im Herstellungsprozess der Dünnschichtabscheidung eingesetzt werden, vor allem in Branchen wie Halbleiter, Festplatten, CDs und optische Geräte. Bei diesen Anlagen werden Atome aus einem Zielmaterial durch den Beschuss mit hochenergetischen Teilchen auf ein Substrat geschleudert.
Zusammenfassung der Sputtering-Ausrüstung:
Sputtering-Anlagen dienen der Herstellung dünner Schichten durch ein Verfahren, bei dem Atome durch den Beschuss mit hochenergetischen Teilchen aus einem Zielmaterial herausgeschleudert werden. Dieser Prozess findet in einer Vakuumumgebung statt, in der ein Zielmaterial und ein Substrat angeordnet sind. Mit dem Gerät wird eine geringe Menge Inertgas, in der Regel Argon, in die Vakuumkammer eingeleitet. Zwischen dem Target und dem Substrat wird eine Spannung angelegt, wodurch das Argongas ionisiert wird und ein Plasma bildet. Die ionisierten Argonteilchen stoßen dann mit dem Targetmaterial zusammen, wodurch Atome herausgeschleudert werden und sich auf dem Substrat ablagern.
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Ausführliche Erläuterung:Vakuumumgebung:
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Das Sputtering-Verfahren erfordert eine Vakuumumgebung, um das Vorhandensein anderer Gase, die den Abscheidungsprozess stören könnten, zu minimieren. Das Vakuum in einer Sputteranlage ist in der Regel höher als bei anderen Abscheidungsmethoden wie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), so dass ein hocheffizientes Vakuumsystem erforderlich ist.Einführung von Inertgas:
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Eine geringe Menge Inertgas, in der Regel Argon, wird in die Vakuumkammer eingeleitet. Argon wird gewählt, weil es inert ist und nicht mit dem Targetmaterial oder dem Substrat reagiert, wodurch sichergestellt wird, dass die Abscheidung rein und unverschmutzt erfolgt.Platzierung des Targets und des Substrats:
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Das Targetmaterial, die Quelle der abzuscheidenden Atome, und das Substrat, auf dem die Abscheidung erfolgen soll, werden in der Kammer platziert. Sie werden in der Regel gegenüberliegend angeordnet, wobei das Targetmaterial eine negative Ladung erhält und als Kathode dient.Anlegen der Spannung:
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Zwischen dem Target und dem Substrat wird eine Spannung angelegt, die in Form von Gleichstrom (DC), Hochfrequenz (RF) oder Mittelfrequenz erfolgen kann. Diese Spannung ionisiert das Argongas und erzeugt Argonionen und freie Elektronen.Ionisierung und Sputtering:
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Die freien Elektronen stoßen mit den Argonatomen zusammen, ionisieren sie und erzeugen ein Plasma. Die positiv geladenen Argon-Ionen werden dann aufgrund des elektrischen Feldes auf das negativ geladene Zielmaterial beschleunigt. Wenn diese Ionen mit dem Target zusammenstoßen, übertragen sie ihre Energie, wodurch Atome aus dem Target herausgeschleudert werden.Abscheidung auf dem Substrat:
Die herausgeschleuderten Atome wandern durch das Vakuum und lagern sich auf dem Substrat ab, wo sie einen dünnen Film bilden. Dieser Prozess kann so gesteuert werden, dass Schichten aus verschiedenen Materialien entstehen, einschließlich solcher mit hohen Schmelzpunkten und Legierungen, die sich mit anderen Methoden nur schwer abscheiden lassen.Überprüfung und Berichtigung:
