Was ist Magnetron-Sputtern?

Magnetron-Sputtern ist eine Art physikalisches Aufdampfen, ein Prozess, bei dem ein Targetmaterial verdampft und auf einem Substrat abgeschieden wird, um einen dünnen Film zu erzeugen. Da zur Ladungsstabilisierung Magnete verwendet werden, kann das Magnetron-Sputtern bei niedrigeren Drücken durchgeführt werden. Zusätzlich kann dieser Sputterprozess genaue und gleichmäßig verteilte Dünnfilme erzeugen und ermöglicht eine größere Vielfalt des Zielmaterials. Magnetron-Sputtern wird häufig zur Bildung dünner Metallfilme auf verschiedenen Materialien wie Plastiktüten, CDs und DVDs verwendet und ist auch in der Halbleiterindustrie weit verbreitet.

Im Allgemeinen beginnt ein herkömmlicher Sputterprozess in einer Vakuumkammer mit dem Targetmaterial. Argon oder ein anderes Inertgas wird langsam eingeleitet, wodurch die Kammer ihren niedrigen Druck aufrechterhalten kann. Als nächstes wird ein Strom durch die Energiequelle der Maschine eingeführt, der Elektronen in die Kammer bringt, die beginnen, die Argonatome zu bombardieren und die Elektronen in ihren äußeren Elektronenschalen abzustoßen. Infolgedessen bilden die Argonatome positiv geladene Kationen, die das Targetmaterial zu bombardieren beginnen und kleine Moleküle davon in einem Spray freisetzen, das sich auf dem Substrat ansammelt.

Während dieses Verfahren im Allgemeinen zur Erzeugung dünner Filme effektiv ist, bombardieren die freien Elektronen in der Kammer nicht nur die Argonatome, sondern auch die Oberfläche des Targetmaterials. Dies kann zu einer starken Schädigung des Zielmaterials führen, einschließlich einer unebenen Oberflächenstruktur und einer Überhitzung. Darüber hinaus kann das herkömmliche Sputtern von Dioden viel Zeit in Anspruch nehmen, was noch mehr Möglichkeiten für Elektronenschäden am Targetmaterial eröffnet.

Magnetron-Sputtern bietet höhere Ionisationsraten und weniger Elektronenschäden am Targetmaterial als herkömmliche Sputter-Abscheidungstechniken. Bei diesem Prozess wird ein Magnet hinter die Stromquelle eingeführt, um die freien Elektronen zu stabilisieren, das Targetmaterial vor Elektronenkontakt zu schützen und auch die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Elektronen die Argonatome ionisieren. Der Magnet erzeugt ein Feld, das die Elektronen zurückhält und über dem Targetmaterial einfängt, wo sie es nicht beschädigen können. Da die Magnetfeldlinien gekrümmt sind, wird der Weg der Elektronen in der Kammer durch den Argonstrom verlängert, wodurch die Ionisationsraten verbessert und die Zeit bis zur Vervollständigung des Dünnfilms verkürzt werden. Auf diese Weise kann das Magnetron-Sputtern den anfänglichen Problemen von Zeit- und Targetmaterialschäden entgegenwirken, die beim herkömmlichen Diodensputtern aufgetreten waren.