Was ist Dünnschichtsputtern?
Dünnfilmsputtern ist ein Prozess, bei dem ein Dünnfilm auf eine Oberfläche aufgebracht wird, indem Partikel von einer separaten Targetquelle abgestoßen werden. Der Prozess findet im Allgemeinen in einer Niederdruckkammer statt, in die gasförmiges Plasma gepumpt wird. Positiv geladene Ionen in diesem Plasma klopfen Partikel frei von der Zielquelle in einem Prozess, der als Sputtern bekannt ist. Diese Partikel wandern dann zur Empfängeroberfläche, die als Substrat bezeichnet wird, und lagern sich dort in Form eines dünnen Films ab.
Die beiden wichtigsten Dünnschicht-Sputterverfahren sind Gleichstrom- (DC) und Hochfrequenz-Sputterverfahren (RF). Beim DC-Sputtern lädt ein Gleichstrom das Plasma positiv auf, während beim RF-Sputtern Radiowellen zum Laden verwendet werden. Das positiv geladene Plasma beschleunigt zu einem negativ geladenen Target und setzt Partikel des Targetmaterials frei, die sich auf dem Substrat ablagern. Das Gleichstromsputtern ist auf leitende Materialien beschränkt, die einen elektrischen Strom halten können, wohingegen das HF-Sputtern auch für isolierende Materialien geeignet ist.
Während sie aus dem Zielmaterial ausgestoßen werden, bewegen sich die Partikel in einer geraden Linie, bis sie mit etwas in Kontakt kommen. Einige dieser Partikel setzen sich auf der zu beschichtenden Oberfläche ab. Partikel, die sich in andere Richtungen bewegen, können stattdessen an den Kammerwänden oder anderen Oberflächen innerhalb der Kammer abgelagert werden.
Argongas ist typischerweise das Plasmamaterial, das verwendet wird, um Partikel von dem Zielmaterial freizusetzen, aber manchmal werden andere Inertgase wie Neon oder Krypton verwendet. Beschleunigtes Plasma kann Partikel in Form einzelner Atome, Atomgruppen oder als Moleküle von diesem Targetmaterial befreien. Zahlreiche Arten von Sputtermaterialien stehen für eine Vielzahl von Anwendungen zur Verfügung. Dünnfilm-Sputtern kann verwendet werden, um entweder metallische oder nichtmetallische Filme auf Substraten aus Metall, Glas oder anderen Materialien abzuscheiden.
Gängige Anwendungen, die Dünnfilm-Sputtern verwenden, umfassen die Beschichtung von optischen Instrumenten wie Teleskopspiegeln und die Beschichtung von Konsumgütern wie Compact Discs und digitalen Videoplatten. Mit dieser Technologie werden auch elektronische Halbleiterbauelemente und Photovoltaik-Module hergestellt. Die Verwendung von Dünnfilm-Sputtern hat sich sogar auf die Herstellung von Arzneimitteln ausgeweitet, die dem Patienten in Form eines Dünnfilms verabreicht werden.
Diese Methode bietet eine Reihe von Vorteilen. Dünnfilm-Sputtern ist im Vergleich zu anderen ähnlichen Verfahren relativ schnell. Dies ermöglicht auch eine gute Kontrolle der Dicke des abgeschiedenen Films. Darüber hinaus müssen Zielmaterialien nicht wie bei Verdampfungsprozessen erwärmt werden, sodass sie bei Bedarf auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden können.