Die beim Sputtering-Verfahren verwendete HF-Frequenz beträgt normalerweise 13,56 MHz.Diese Frequenz wird gewählt, weil sie in die ISM-Funkbänder (Industrial, Scientific, and Medical) fällt, die international für Nicht-Kommunikationszwecke anerkannt sind.Beim HF-Sputterverfahren wird in einer Vakuumkammer mit einem Inertgas wie Argon ein Plasma erzeugt.Die HF-Stromquelle ionisiert die Gasatome, die dann auf das Zielmaterial treffen, wodurch es zerstäubt wird und sich ein dünner Film auf dem Substrat abscheidet.Das Verfahren umfasst positive und negative Zyklen, um Ionenansammlungen auf isolierenden Targets zu verhindern und einen gleichmäßigen und effizienten Sputterprozess zu gewährleisten.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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RF-Frequenz beim Sputtern:
- Die beim Sputtern verwendete HF-Frequenz beträgt normalerweise 13,56 MHz.Diese Frequenz ist Teil des ISM-Bandes, das für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen reserviert ist.Die Wahl dieser Frequenz gewährleistet minimale Interferenzen mit Kommunikationssystemen und ermöglicht eine effiziente Ionisierung des Gases in der Sputterkammer.
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Die Rolle von Argon beim Sputtern:
- Argon ist aufgrund seiner Inertheit und seiner relativ geringen Kosten das am häufigsten verwendete Gas im Sputtering-Prozess.Wenn Argonatome in die Vakuumkammer eingeleitet werden, werden sie durch die HF-Stromquelle ionisiert, wodurch ein Plasma entsteht.Diese Ionen beschießen dann das Zielmaterial, wodurch es zerstäubt wird und sich auf dem Substrat ablagert.
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RF-Sputterverfahren:
- Der RF-Sputterprozess beginnt mit der Platzierung des Zielmaterials, des Substrats und der RF-Elektroden in einer Vakuumkammer.Ein inertes Gas, z. B. Argon, wird eingeleitet, und die HF-Stromquelle wird aktiviert.Die HF-Wellen ionisieren die Gasatome, die dann auf das Zielmaterial treffen und es in kleine Stücke brechen, die auf das Substrat gelangen und einen dünnen Film bilden.
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Positiv- und Negativ-Zyklen:
- Der RF-Sputterprozess umfasst zwei Zyklen: einen positiven und einen negativen.Im positiven Zyklus werden die Elektronen von der Kathode angezogen, wodurch eine negative Vorspannung entsteht.Im negativen Zyklus wird der Ionenbeschuss fortgesetzt.Dieser alternierende Zyklus verhindert Ionenansammlungen auf isolierenden Targets, indem eine konstante negative Spannung an der Kathode vermieden wird, was einen stabilen und effizienten Sputterprozess gewährleistet.
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Magnetronzerstäubung und Targetausnutzung:
- Beim Magnetron-Sputtern zwingt ein ringförmiges Magnetfeld die Sekundärelektronen, sich um es herum zu bewegen, wodurch ein Bereich mit der höchsten Plasmadichte entsteht.Dieser Bereich leuchtet während des Sputterns stark hellblau und bildet einen Halo.Das Target wird in diesem Bereich stark von Ionen beschossen, was zur Bildung einer ringförmigen Rille führt.Sobald diese Rille das Target durchdringt, wird das gesamte Target verschrottet, was zu niedrigen Targetnutzungsraten führt, die in der Regel unter 40 % liegen.
Wenn man diese Schlüsselpunkte versteht, kann man die Komplexität und Präzision des RF-Sputterprozesses nachvollziehen, insbesondere bei der Auswahl der RF-Frequenz und der Rolle von Argon bei der Erzeugung eines stabilen Plasmas für eine effiziente Dünnschichtabscheidung.
Zusammenfassende Tabelle:
| Hauptaspekt | Einzelheiten |
|---|---|
| RF-Frequenz | 13,56 MHz, Teil des ISM-Bandes für minimale Störungen und effiziente Ionisierung. |
| Die Rolle von Argon | Inertes Gas, das zur Erzeugung eines Plasmas verwendet wird, das durch RF-Leistung für den Beschuss des Ziels ionisiert wird. |
| RF-Sputterverfahren | Beinhaltet eine Vakuumkammer, RF-Elektroden und abwechselnde positive/negative Zyklen. |
| Ausnutzung des Targets | Magnetronsputtern führt zu niedrigen Auslastungsraten, in der Regel unter 40 %. |
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