Das Prinzip des DC-Sputterns beruht auf der Verwendung einer Gleichstromquelle zur Erzeugung eines Plasmas in einer Niederdruckumgebung, in der positiv geladene Ionen auf ein Zielmaterial beschleunigt werden. Diese Ionen stoßen mit dem Target zusammen, wodurch Atome in das Plasma geschleudert oder "gesputtert" werden. Diese gesputterten Atome lagern sich dann als dünner Film auf einem Substrat ab und bilden eine gleichmäßige und glatte Beschichtung.
Ausführliche Erläuterung:
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Erzeugung eines Vakuums:
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Der Prozess beginnt mit der Erzeugung eines Vakuums in der Sputterkammer. Dies ist aus mehreren Gründen entscheidend: Es sorgt nicht nur für Sauberkeit, sondern verbessert auch die Prozesskontrolle. In einer Umgebung mit niedrigem Druck erhöht sich die mittlere freie Weglänge der Teilchen, d. h. die Teilchen können längere Strecken zurücklegen, ohne mit anderen zusammenzustoßen. Dadurch können sich die gesputterten Atome ohne nennenswerte Störungen vom Target zum Substrat bewegen, was zu einer gleichmäßigeren Abscheidung führt.DC-Stromquelle:
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Beim Gleichstromsputtern wird eine Gleichstromquelle verwendet, die in der Regel mit einem Kammerdruck von 1 bis 100 mTorr arbeitet. Die Gleichstromquelle ionisiert das Gas in der Kammer und erzeugt ein Plasma. Dieses Plasma besteht aus positiv geladenen Ionen und Elektronen.
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Ionenbombardement:
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Die positiv geladenen Ionen im Plasma werden von dem negativ geladenen Target angezogen (das mit dem Minuspol der Gleichstromquelle verbunden ist). Diese Ionen werden mit hoher Geschwindigkeit auf das Target beschleunigt und verursachen Kollisionen, durch die Atome von der Oberfläche des Targets ausgestoßen werden.Abscheidung von Dünnschichten:
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Die aus dem Targetmaterial herausgeschleuderten Atome wandern durch das Plasma und lagern sich schließlich auf dem Substrat ab, das in der Regel auf einem anderen elektrischen Potential liegt oder geerdet ist. Dieser Abscheidungsprozess führt zur Bildung einer dünnen Schicht auf dem Substrat.
Vorteile und Anwendungen:
Die Gleichstromzerstäubung wird wegen ihrer Einfachheit, leichten Steuerbarkeit und geringen Kosten bevorzugt, insbesondere für die Abscheidung von Metallen. Es ist in der Halbleiterindustrie weit verbreitet, wo es zur Herstellung von Mikrochip-Schaltkreisen beiträgt, sowie bei dekorativen Anwendungen wie Goldbeschichtungen für Schmuck und Uhren. Es wird auch für nichtreflektierende Beschichtungen auf Glas und optischen Komponenten sowie für die Metallisierung von Verpackungskunststoffen verwendet.
