Bei einem Sputtertarget wird ein festes Material verwendet, das so genannte Sputtertarget. Dieses Target wird durch gasförmige Ionen in einer Vakuumkammer in winzige Partikel zerlegt. Diese Partikel bilden dann einen Sprühnebel, der ein Substrat beschichtet und einen dünnen Film erzeugt. Diese Technik, die als Sputterdeposition oder Dünnfilmdeposition bekannt ist, wird häufig bei der Herstellung von Halbleitern und Computerchips eingesetzt.
7 Schlüsselschritte im Sputter-Target-Prozess
1. Einrichtung der Vakuumkammer
Der Prozess beginnt in einer Vakuumkammer, in der der Basisdruck extrem niedrig ist, in der Regel etwa 10 bis -6 Millibar. Das ist etwa ein Milliardstel des normalen Atmosphärendrucks. Diese Vakuumumgebung ist entscheidend für die Vermeidung jeglicher Verunreinigung der Dünnschicht.
2. Einleitung von Inertgas
Ein kontrolliertes Gas, normalerweise Argon, das chemisch inert ist, wird in die Kammer eingeleitet. Die Gasatome werden durch den Verlust von Elektronen innerhalb des Plasmas zu positiv geladenen Ionen.
3. Erzeugung eines Plasmas
Ein elektrischer Strom wird an eine Kathode angelegt, die das Sputtertargetmaterial enthält. Dadurch wird ein selbsterhaltendes Plasma erzeugt. Das Zielmaterial, das metallisch, keramisch oder sogar aus Kunststoff sein kann, wird diesem Plasma ausgesetzt.
4. Sputtering-Prozess
Die positiv geladenen Argon-Ionen werden mit hoher kinetischer Energie auf das Targetmaterial beschleunigt. Wenn sie auf das Target treffen, versetzen sie Atome oder Moleküle aus dem Targetmaterial und erzeugen einen Dampfstrom aus diesen Teilchen.
5. Abscheidung auf dem Substrat
Das gesputterte Material, das nun in Dampfform vorliegt, durchläuft die Kammer und trifft auf das Substrat, wo es anhaftet und einen dünnen Film oder eine Beschichtung bildet. Dieses Substrat ist in der Regel der Ort, an dem die dünne Schicht benötigt wird, z. B. auf Halbleitern oder Computerchips.
6. Kühlung und Kontrolle
Während des Prozesses kann eine Magnetanordnung im Inneren des Targets zur Steuerung des Plasmas verwendet werden, und im Inneren des Target-Zylinders wird Kühlwasser zirkuliert, um die erzeugte Wärme abzuführen.
7. Herstellung von Sputtertargets
Das Herstellungsverfahren für Sputtertargets hängt vom Material und seinem Verwendungszweck ab. Zum Einsatz kommen Techniken wie klassisches und Vakuum-Heißpressen, Kaltpressen und Sintern sowie Vakuumschmelzen und -gießen. Jedes Produktionslos durchläuft strenge Analyseverfahren, um eine hohe Qualität zu gewährleisten.
Dieser detaillierte Prozess gewährleistet die Abscheidung hochwertiger dünner Schichten, die für verschiedene technologische Anwendungen, insbesondere in der Elektronikindustrie, unerlässlich sind.
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