Der Druck beim Sputterprozess liegt normalerweise zwischen 10^-2 und 10^-3 Torr.
Dies ist wesentlich höher als der in der Kammer erreichbare Basisvakuumdruck.
Dieser erhöhte Druck ist notwendig, um das für den Sputterprozess erforderliche Plasma aufrechtzuerhalten.
Bei diesem Prozess werden Ionen aus einem Prozessgas wie Argon erzeugt, um Material vom Target abzulösen.
Zusammenfassung der Antwort:
Der Druck beim Sputterprozess wird zwischen 10^-2 und 10^-3 Torr gehalten.
Dieser Druck ist höher als der Grundvakuumdruck in der Kammer.
Er ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Plasmas und die Gewährleistung des richtigen Energieniveaus der Ionen, die das Targetmaterial beschießen.
Ausführliche Erläuterung:
1. Die Rolle des Drucks beim Sputtern:
Im Gegensatz zur thermischen oder E-Beam-Verdampfung, die bei extrem niedrigem Druck (10^-8 Torr) betrieben werden kann, wird beim Sputtern ein Prozessgas benötigt, um die für den Sputterprozess erforderlichen Ionen zu erzeugen.
Dieses Gas, in der Regel Argon, wird in die Kammer eingeleitet, nachdem diese auf ein Hochvakuum evakuiert wurde, um die Hintergrundgase zu minimieren.
Der Druck dieses Gases wird dann so geregelt, dass er im Bereich von 10^-2 bis 10^-3 Torr liegt, was zur Zündung und Aufrechterhaltung eines Plasmas ausreicht.
2. Einfluss des Drucks auf die mittlere freie Weglänge:
Bei diesen Drücken ist die mittlere freie Weglänge (die durchschnittliche Entfernung, die ein Teilchen zwischen den Kollisionen zurücklegt) im Vergleich zu Verdampfungsprozessen deutlich kürzer.
Beim Gleichstrom-Magnetron-Sputtern (dcMS) bei 10^-3 Torr beträgt die mittlere freie Weglänge beispielsweise etwa 5 Zentimeter.
Das ist viel kürzer als die 100 Meter, die bei 10^-8 Torr in Verdampfungssystemen beobachtet werden.
Diese kurze mittlere freie Weglänge wirkt sich auf den Winkel aus, in dem die gesputterten Atome auf dem Substrat ankommen, und führt oft zu einer eher zufälligen Verteilung im Vergleich zum normalen Einfall, wie er bei der Verdampfung üblich ist.
3. Kontrolle und Regulierung des Drucks:
Der Druck des Sputtergases wird mit Hilfe eines Druckregelungssystems sorgfältig kontrolliert.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Energie der auf das Zielmaterial auftreffenden Ionen für den gewünschten Abscheidungsprozess geeignet ist.
Die ordnungsgemäße Steuerung dieses Drucks ist für eine gleichmäßige Dünnschichtabscheidung und zur Vermeidung einer Verunreinigung der Schicht durch Luft oder andere Gase unerlässlich.
4. Auswirkungen des hohen Drucks auf die Schichteigenschaften:
Der hohe Druck und die daraus resultierenden kurzen mittleren freien Weglängen können dazu führen, dass Prozessgasmoleküle in die wachsende Schicht eingeschlossen werden, was zu mikrostrukturellen Defekten führen kann.
Dies unterstreicht die Bedeutung einer präzisen Druckkontrolle für die Erzielung hochwertiger Dünnschichten bei Sputterprozessen.
Schlussfolgerung:
Der Druck des Sputterprozesses ist ein kritischer Parameter, der die Effizienz der Plasmaerzeugung, die Verteilung der gesputterten Atome und die Qualität der abgeschiedenen Dünnschichten direkt beeinflusst.
Die Aufrechterhaltung des Drucks innerhalb des spezifizierten Bereichs ist für einen erfolgreichen Sputterprozess unerlässlich.
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