Die Temperatur des Sputterplasmas im Magnetron kann je nach den spezifischen Prozessbedingungen und dem Targetmaterial variieren.
Bei reaktiven Sputterprozessen mit begrenzter Kühlmöglichkeit für das Target kann die Temperatur zwischen 720 und 1210 °C liegen.
Dieser Temperaturbereich wird durch die Erzeugung von Plasmapulsen mit Frequenzen von 0,5 bis 1 Hz erreicht.
5 Wichtige Punkte erklärt
1. Magnetron-Sputter-Prozess
Beim Magnetronsputtern wird eine negative Spannung von typischerweise -300 V oder mehr an das Target angelegt.
Diese negative Spannung zieht positive Ionen mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Targets.
Wenn ein positives Ion mit Atomen an der Oberfläche des Targets zusammenstößt, kommt es zu einer Energieübertragung.
Wenn die auf eine Gitterstelle übertragene Energie größer ist als die Bindungsenergie, können primäre Rückstoßatome erzeugt werden.
Diese primären Rückstoßatome können mit anderen Atomen zusammenstoßen und ihre Energie über Kollisionskaskaden verteilen.
Ein Oberflächenatom wird gesputtert, wenn die auf es senkrecht zur Oberfläche übertragene Energie größer ist als das Dreifache der Oberflächenbindungsenergie.
2. Die Rolle des Magnetfeldes
Die Verwendung eines Magnetfelds beim Magnetronsputtern, bekannt als Trapping-Effekt, ermöglicht eine höhere Ionisierungs- und Beschichtungsrate bei niedrigeren Temperaturen.
Das Magnetfeld steuert den Übertragungsweg des Plasmas, und die gebildeten magnetischen Linien leiten das Plasma von einem Ende des Targets zum anderen.
Dieser auf dem Magnetfeld basierende Übertragungsweg erhöht die Plasmamenge, was zu einer verbesserten Effizienz im Produktionsprozess führt.
Diese Methode wird manchmal als balanciertes Magnetronsputtern bezeichnet.
3. Temperaturkontrolle
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Temperatur des Sputterplasmas im Magnetron je nach den spezifischen Prozessbedingungen und -anforderungen gesteuert und angepasst werden kann.
Die Verwendung einer negativen Spannung und eines Magnetfelds beim Magnetronsputtern ermöglicht eine effiziente Ionisierung und Zerstäubung der Zielatome.
Dies führt zur Abscheidung von dünnen Schichten auf Substraten.
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