Was ist DC-Magnetron-Sputtern?
DC-Magnetron-Sputtern ist eine von mehreren Arten des Sputterns, bei dem es sich um ein Verfahren zum physikalischen Aufdampfen von Dünnfilmen eines Materials auf ein anderes Material handelt. Die 2011 gebräuchlichsten Sputter-Abscheidungsverfahren sind Ionenstrahl-Sputtern, Diodensputtern und DC-Magnetron-Sputtern. Das Sputtern hat eine Vielzahl wissenschaftlicher und industrieller Anwendungen und ist eines der am schnellsten wachsenden Produktionsverfahren in der modernen Fertigung.
Sehr einfach erfolgt das Sputtern in einer Vakuumkammer, in der eine Substanz mit ionisierten Gasmolekülen beschossen wird, die Atome aus der Substanz verdrängen. Diese Atome fliegen ab und treffen auf ein als Substrat bezeichnetes Targetmaterial und verbinden sich auf atomarer Ebene mit diesem, wodurch ein sehr dünner Film entsteht. Diese Zerstäubungsabscheidung erfolgt auf atomarer Ebene, so dass der Film und das Substrat eine praktisch unzerbrechliche Bindung aufweisen und der Prozess einen Film erzeugt, der gleichmäßig, extrem dünn und kostengünstig ist.
Magnetrons werden beim Sputtern verwendet, um den Weg der verdrängten Atome zu kontrollieren, die zufällig um die Vakuumkammer fliegen. Die Kammer ist mit einem Niederdruckgas, häufig Argon, gefüllt, und mehrere Hochspannungsmagnetronkathoden sind hinter dem Beschichtungsmaterialtarget angeordnet. Hochspannung fließt von den Magnetrons über das Gas und erzeugt ein hochenergetisches Plasma, das auf das Beschichtungsmaterialziel trifft. Die durch diese Plasmaionenschläge erzeugte Kraft bewirkt, dass Atome aus dem Beschichtungsmaterial ausgestoßen werden und sich mit dem Substrat verbinden.
Die Atome, die beim Sputtern ausgestoßen werden, fliegen normalerweise in zufälligen Mustern durch die Kammer. Magnetrons erzeugen hochenergetische Magnetfelder, die positioniert und manipuliert werden können, um das erzeugte Plasma um das Substrat herum zu sammeln und zu enthalten. Dies zwingt die ausgestoßenen Atome, vorhersagbare Wege zum Substrat zu gehen. Durch Steuern des Weges der Atome können auch die Filmabscheidungsrate und -dicke vorhergesagt und gesteuert werden.
Mithilfe des DC-Magnetron-Sputterns können Ingenieure und Wissenschaftler die Zeiten und Prozesse berechnen, die zur Herstellung bestimmter Filmqualitäten erforderlich sind. Dies wird als Prozesssteuerung bezeichnet und ermöglicht es der Industrie, diese Technologie in Massenfertigungsprozessen einzusetzen. Beispielsweise werden durch Sputtern Beschichtungen für optische Linsen erzeugt, die in Gegenständen wie Ferngläsern, Teleskopen sowie Infrarot- und Nachtsichtgeräten verwendet werden. Die Computerindustrie verwendet CDs und DVDs, die im Splutterverfahren hergestellt wurden, und die Halbleiterindustrie verwendet das Sputtern, um viele Arten von Chips und Wafern zu beschichten.
Moderne hocheffiziente Isolierfenster verwenden Glas, das durch Sputtern beschichtet wurde. Viele Beschläge, Spielzeug- und Dekorationsgegenstände werden nach diesem Verfahren hergestellt. Andere Industrien, die das Sputtern verwenden, umfassen die Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Automobilindustrie, die Medizin-, Energie-, Beleuchtungs- und Glasindustrie und viele andere. Trotz ihrer bereits breiten Anwendung findet die Industrie weiterhin neue Anwendungen für das DC-Magnetron-Sputtern.