Die Temperatur des Sputterplasmas im Magnetron kann je nach den spezifischen Prozessbedingungen und dem Zielmaterial 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.
Bei der Magnetronzerstäubung 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 den Atomen auf der Oberfläche des Targets zusammenstößt, findet ein Energietransfer statt. Ist die auf einen Gitterplatz übertragene Energie größer als die Bindungsenergie, können primäre Rückstoßatome entstehen, die mit anderen Atomen zusammenstoßen und ihre Energie über Kollisionskaskaden verteilen können. Ein Oberflächenatom wird gesputtert, wenn die auf es senkrecht zur Oberfläche übertragene Energie größer ist als das Dreifache der Oberflächenbindungsenergie.
Die Verwendung eines Magnetfelds beim Magnetronsputtern, bekannt als Trapping-Effekt, ermöglicht höhere Ionisierungs- und Beschichtungsraten 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 auch als balanciertes Magnetronsputtern bezeichnet.
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, was zur Abscheidung dünner Schichten auf Substraten führt.
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