Was ist ein Sputtersystem?
Sputtern ist ein Prozess der Dünnfilmabscheidung, bei dem ein festes Targetmaterial auf die Oberfläche eines Substrats ausgestoßen wird, um eine dünne Beschichtung zu bilden. Ein Sputtersystem ist eine Maschine, in der ein Sputterprozess stattfindet. Es enthält den gesamten Prozess und ermöglicht dem Benutzer die Einstellung von Temperatur, Leistung, Druck, Target und Substratmaterialien.
Sputtern ist als physikalische Dampfabscheidung bekannt, da der Dünnfilm eher durch physikalische Mittel als durch chemische Reaktionen gebildet wird. In einem Sputtersystem enthält eine Vakuumkammer das Targetmaterial, eine Energiequelle und ein Gasplasma. Das Gas, das normalerweise ein Edelgas wie Argon ist, wird mit einem sehr niedrigen Druck in die Kammer gebracht, um den Prozess zu starten.
Die Energiequelle erzeugt Elektronen, die das Gasplasma bombardieren, und diese Elektronen werfen andere im Gas vorhandene Elektronen weg. Dies bewirkt, dass das Gas ionisiert und positive Ionen bildet, die als Kationen bekannt sind. Diese Kationen bombardieren ihrerseits das Targetmaterial und schlagen kleine Stücke davon weg, die durch die Kammer wandern und sich auf dem Substrat ablagern. Der Prozess wird in der Kammer des Zerstäubungssystems leicht fortgesetzt, da zusätzliche Elektronen während der Ionisierung des Gasplasmas freigesetzt werden.
Sputtersysteme variieren in Bezug auf Struktur, Stromquelle, Größe und Preis. Die Ausrichtung des Zielmaterials und des Substrats ist für jede Maschine spezifisch. Einige Systeme liegen dem Targetmaterial parallel zur Oberfläche des Substrats gegenüber, während andere beide Oberflächen kippen, um ein anderes Abscheidungsmuster zu bilden. Durch konfokales Sputtern werden beispielsweise mehrere Einheiten des Zielmaterials in einem Kreis ausgerichtet, der auf einen Brennpunkt zeigt. Das Substrat in dieser Art von System kann dann für eine gleichmäßigere Abscheidung gedreht werden.
Die Stromquelle variiert auch, da bestimmte Systeme Gleichstrom (DC) und andere Hochfrequenz (RF) verwenden. Eine Art von Sputtersystem, bekannt als Magnetron-Sputtern, enthält auch Magnete, um die freien Elektronen zu stabilisieren und die Dünnfilmabscheidung auszugleichen. Diese Verfahren verleihen dem Sputtersystem unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Temperatur und Abscheidungsgeschwindigkeit.
Die Größe der Sputter-Systeme reicht von Desktop-Systemen bis zu großen Maschinen, die größer als ein Kühlschrank sind. Die innere Kammer variiert ebenfalls in der Größe, ist jedoch im Allgemeinen viel kleiner als die Maschine selbst; Die meisten Kammern haben einen Durchmesser von weniger als einem Meter. Die Kosten für ein Sputtersystem reichen von weniger als 20.000 US-Dollar (USD) bis hin zu mehr als 650.000 US-Dollar für ein neues oder kundenspezifisches System.