Beim Kathodenzerstäubungsprozess werden mit Hilfe eines Plasmas Atome aus einem Zielmaterial herausgeschleudert, die sich dann als dünner Film oder Beschichtung auf einem Substrat ablagern. Dazu wird ein kontrolliertes Gas, in der Regel Argon, in eine Vakuumkammer eingeleitet und eine Kathode zur Erzeugung eines Plasmas elektrisch erregt. Die Gasatome werden im Plasma in positiv geladene Ionen umgewandelt und in Richtung des Ziels beschleunigt, wobei Atome oder Moleküle aus dem Zielmaterial herausgelöst werden. Dieses gesputterte Material bildet einen Dampfstrom, der sich auf dem Substrat ablagert.
Detaillierte Erläuterung:
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Aufbau der Vakuumkammer:
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Der Prozess beginnt in einer Vakuumkammer, in der der Druck auf ein sehr niedriges Niveau reduziert wird, in der Regel auf etwa 10^-6 Torr. Dadurch wird eine Umgebung geschaffen, in der der Sputterprozess ohne Störungen durch atmosphärische Gase ablaufen kann.Einleiten des Sputtergases:
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In die Vakuumkammer wird ein inertes Gas, z. B. Argon, eingeleitet. Argon wird aufgrund seiner chemischen Inertheit und seiner Fähigkeit, unter den beim Sputtern verwendeten Bedingungen ein Plasma zu bilden, ausgewählt.
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Erzeugung des Plasmas:
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Zwischen zwei Elektroden in der Kammer, von denen eine die Kathode (Target) aus dem zu beschichtenden Material ist, wird eine Spannung angelegt. Diese Spannung erzeugt eine Glimmentladung, eine Art Plasma, bei der freie Elektronen mit Argonatomen kollidieren, diese ionisieren und positiv geladene Argon-Ionen erzeugen.Ionenbeschleunigung und Target-Erosion:
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Die positiv geladenen Argon-Ionen werden aufgrund des elektrischen Feldes in Richtung der negativ geladenen Kathode beschleunigt. Wenn diese Ionen mit dem Target zusammenstoßen, übertragen sie ihre kinetische Energie auf das Targetmaterial, wodurch Atome oder Moleküle von der Oberfläche des Targets herausgeschleudert werden.
Abscheidung auf dem Substrat:
