Bei der Plasmatechnologie gibt es zwei gängige Arten: RF-Plasma (Radiofrequenz) und DC-Plasma (Gleichstrom). Diese beiden Arten haben unterschiedliche Betriebseigenschaften und eignen sich für unterschiedliche Materialien.
4 Hauptunterschiede zwischen RF-Plasma und DC-Plasma
1. Betriebsdruck
RF-Plasma arbeitet bei viel niedrigeren Drücken, in der Regel unter 15 mTorr. Dieser niedrigere Druck bedeutet weniger Zusammenstöße zwischen geladenen Plasmateilchen und dem Zielmaterial. Es bietet einen direkteren Weg zum Sputtertarget.
DC-Plasma hingegen erfordert einen höheren Druck von etwa 100 mTorr. Dies kann zu häufigeren Kollisionen und einer möglicherweise weniger effizienten Materialabscheidung führen.
2. Handhabung von Targetmaterialien
RF-Systeme sind vielseitig und können sowohl mit leitenden als auch mit isolierenden Zielmaterialien arbeiten. Das oszillierende elektrische Feld von RF verhindert die Ladungsbildung auf dem Target, was bei DC-Systemen bei isolierenden Materialien ein häufiges Problem ist.
Bei der Gleichstromzerstäubung kann der Ladungsaufbau zu Lichtbögen führen, was für den Prozess schädlich ist. Daher wird das HF-Sputtern bevorzugt, wenn es um nichtleitende Materialien geht.
3. Wartung und betriebliche Vorteile
HF-Systeme, insbesondere solche, die wie die ECR-Plasmabeschichtung (Electron Cyclotron Resonance) ohne Elektroden auskommen, bieten lange Betriebszeiten ohne Wartungspausen. Dies liegt daran, dass im Gegensatz zu Systemen, die mit Gleichstrom arbeiten, keine Elektroden ausgetauscht werden müssen.
Die Verwendung von HF- oder Mikrowellensystemen (die mit 13,56 MHz bzw. 2,45 GHz arbeiten) wird aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und der geringeren Ausfallzeiten bevorzugt.
4. Plasmabildung und -stabilität
Die Bildung und Stabilität des Plasmas in HF-Systemen wird durch Faktoren wie Pulsdauer, Frequenz, Leistung und Druck beeinflusst. Die Betriebsart (Spannung oder Strom) kann sich in Abhängigkeit von diesen Parametern ändern und bietet so einen flexiblen Ansatz für die Plasmaerzeugung und -steuerung.
Diese Flexibilität ist für verschiedene Anwendungen in der Materialwissenschaft und Technik von Vorteil.
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