Das Magnetronsputtern ist ein Verfahren zur Abscheidung von Dünnschichten, bei dem ein Magnetfeld eingesetzt wird, um die Effizienz der Plasmaerzeugung in der Nähe der Zieloberfläche zu erhöhen und so die Abscheidung von Materialien auf einem Substrat zu erleichtern. Diese Methode wurde in den 1970er Jahren entwickelt und zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit, geringe Schäden und niedrige Temperaturen aus.
Verstärkung der Plasmaerzeugung:
Die wichtigste Neuerung beim Magnetronsputtern ist die Hinzufügung eines geschlossenen Magnetfeldes über der Oberfläche des Targets. Dieses Magnetfeld fängt die Elektronen in der Nähe des Targets ein, so dass sie spiralförmig entlang der magnetischen Flusslinien wandern, anstatt sofort vom Substrat angezogen zu werden. Dieses Einfangen erhöht die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen zwischen Elektronen und Argonatomen (oder anderen im Prozess verwendeten Inertgasatomen), was wiederum die Erzeugung von Plasma fördert. Die erhöhte Plasmadichte in der Nähe der Zieloberfläche führt zu einer effizienteren Zerstäubung des Zielmaterials.Mechanismus des Sputterns:
Beim Magnetronsputtern werden hochenergetische Ionen durch ein elektrisches Feld auf ein Targetmaterial beschleunigt. Diese Ionen stoßen mit dem Target zusammen und übertragen dabei kinetische Energie auf die Atome des Targets. Wenn die übertragene Energie ausreicht, um die Bindungsenergie der Targetatome zu überwinden, werden diese Atome in einem als Sputtern bezeichneten Prozess von der Oberfläche abgestoßen. Das herausgeschleuderte Material lagert sich dann auf einem nahe gelegenen Substrat ab und bildet einen dünnen Film.
Vorteile und Anwendungen:
Der Einsatz eines Magnetfelds beim Magnetronsputtern ermöglicht einen kontrollierteren und effizienteren Abscheidungsprozess als bei herkömmlichen Sputterverfahren. Diese Effizienz führt zu höheren Abscheideraten und besserer Schichtqualität. Die Anwendungen des Magnetronsputterns sind vielfältig und reichen von der Beschichtung von Mikroelektronik über die Veränderung von Materialeigenschaften bis hin zum Aufbringen dekorativer Schichten auf Produkte.
