RF-Sputtern ist eine Technik, die bei der Abscheidung dünner Schichten, insbesondere von Isoliermaterialien, eingesetzt wird, indem eine Hochfrequenz (RF) auf ein Zielmaterial in einer Vakuumumgebung angewendet wird. Diese Methode hilft, den Aufbau von Ladungen auf dem Targetmaterial zu verhindern, der zu Lichtbogenbildung und anderen Problemen bei der Qualitätskontrolle im Sputterprozess führen kann.
Mechanismus des RF-Sputterns:
Beim RF-Sputtern wird Energie im Hochfrequenzbereich (typischerweise 13,56 MHz) zusammen mit einem Anpassungsnetzwerk zugeführt. Das wechselnde elektrische Potenzial der Hochfrequenz trägt dazu bei, die Oberfläche des Zielmaterials von Ladungsansammlungen zu "reinigen". Während des positiven Zyklus des RF werden Elektronen zum Target angezogen, wodurch es eine negative Vorspannung erhält. Im negativen Zyklus wird der Ionenbeschuss des Targets fortgesetzt, was den Sputtering-Prozess erleichtert.
- Vorteile des RF-Sputterns:Reduzierung des Ladungsaufbaus:
- Durch den Einsatz von RF wird die Ansammlung von Ladungen auf der Oberfläche des Targetmaterials erheblich reduziert, was für die Aufrechterhaltung der Integrität des Sputterprozesses entscheidend ist.Minimierung der "Rennstrecken-Erosion":
Das RF-Sputtern trägt auch dazu bei, die Bildung von "Rennspur-Erosion" auf der Oberfläche des Targetmaterials zu verringern, ein häufiges Problem bei anderen Sputtertechniken.Technische Details:
Beim RF-Sputtern wird ein hochfrequentes Wechselfeld anstelle eines elektrischen Gleichfeldes angelegt. Dieses Feld ist mit einem Kondensator und dem Plasma in Reihe geschaltet, wobei der Kondensator dazu dient, die Gleichstromkomponente zu trennen und die Neutralität des Plasmas aufrechtzuerhalten. Das Wechselfeld beschleunigt sowohl Ionen als auch Elektronen in beide Richtungen. Bei Frequenzen oberhalb von etwa 50 kHz können die Ionen aufgrund ihres geringeren Ladungs-Masse-Verhältnisses dem Wechselfeld nicht mehr folgen, was zu einer höheren Plasmadichte und niedrigeren Betriebsdrücken (etwa 10^-1 bis 10^-2 Pa) führt, die die Mikrostruktur der abgeschiedenen dünnen Schichten verändern können.
Prozess-Übersicht:
