Was ist Magnetronsputtern?

Magnetronsputtern ist eine Art physikalische Gasphasenabscheidung, ein Prozess, bei dem ein Targetmaterial verdampft und auf einem Substrat abgeschieden wird, um einen dünnen Film zu erzeugen. Da Magnetronsputtern zur Ladungsstabilisierung eingesetzt werden, kann das Magnetronsputtern bei niedrigeren Drücken durchgeführt werden. Darüber hinaus kann dieser Sputterprozess präzise und gleichmäßig verteilte dünne Filme erzeugen und ermöglicht eine größere Vielfalt beim Targetmaterial. Magnetronsputtern wird häufig zur Bildung dünner Metallfilme auf verschiedenen Materialien wie Plastiktüten, CDs (CDs) und digitalen Video-Discs (DVDs) eingesetzt und wird auch häufig in der Halbleiterindustrie eingesetzt.

Typischerweise beginnt ein herkömmlicher Sputterprozess in einer Vakuumkammer mit dem Targetmaterial. Argon oder ein anderes Inertgas wird langsam eingeleitet, damit die Kammer ihren niedrigen Druck aufrechterhalten kann. Als nächstes wird ein Strom durch die Stromquelle der Maschine geleitet, der Elektronen in die Kammer bringt, die beginnen, die Argonatome zu bombardieren und die Elektronen in ihren äußeren Elektronenhüllen zu entfernen. Dadurch bilden die Argonatome positiv geladene Kationen, die beginnen, das Zielmaterial zu bombardieren und kleine Moleküle davon in einem Aerosol freizusetzen, das sich auf dem Substrat sammelt.

Während diese Methode im Allgemeinen zur Herstellung dünner Filme effektiv ist, bombardieren die freien Elektronen in der Kammer nicht nur die Argonatome, sondern auch die Oberfläche des Targetmaterials. Dies kann zu erheblichen Schäden am Zielmaterial führen, einschließlich ungleichmäßiger Oberflächenstruktur und Überhitzung. Darüber hinaus kann das herkömmliche Diodensputtern lange dauern, was den Elektronen noch mehr Möglichkeiten eröffnet, das Targetmaterial zu beschädigen.

Magnetronsputtern bietet höhere Ionisierungsraten und weniger Elektronenschäden am Targetmaterial als herkömmliche Sputter-Abscheidungstechniken. Bei diesem Verfahren wird hinter der Stromquelle ein Magnet eingefügt, um die freien Elektronen zu stabilisieren, das Targetmaterial vor Elektronenkontakt zu schützen und außerdem die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Elektronen die Argonatome ionisieren. Der Magnet erzeugt ein Feld, das die Elektronen festhält und auf dem Zielmaterial festhält, wo sie es nicht beschädigen können. Da die magnetischen Feldlinien gekrümmt sind, wird der Weg der Elektronen in der Kammer durch den Argonstrom verlängert, was die Ionisierungsraten verbessert und die Zeit bis zur Fertigstellung des Dünnfilms verkürzt. Auf diese Weise ist das Magnetronsputtern in der Lage, anfängliche Zeitprobleme und Targetmaterialschäden zu überwinden, die beim herkömmlichen Diodensputtern aufgetreten sind.

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