Vad är sputtering?

Sputtering är en metod för att avsätta mycket tunna lager av ett material på en yta genom att bombardera ett källmaterial i en förseglad kammare med elektroner eller andra energiska partiklar för att mata ut källens atomer som en form av aerosol som sedan sätter sig på alla ytor i kammaren . Processen kan avsätta extremt fina lager av film ner till atomskalan, men tenderar också att vara långsam och används bäst för små ytytor. Tillämpningar inkluderar beläggning av biologiska prover för avbildning i avsökning av elektronmikroskop (SEM), tunnfilmsavsättning i halvledarindustrin och avsättning av beläggningar för miniatyriserad elektronik. Den nanotekniska industrin inom medicin, datavetenskap och materialvetenskaplig forskning förlitar sig ofta på avsprutande avsättning för att designa nya kompositer och enheter på nanometern, eller en miljard miljard meter.

Flera olika typer av förstoftningsmetoder är vanligt förekommande, inklusive gasflöde, reaktiv och magnetronsprutning. Jonstråle och jonassisterad förstoftning används också ofta på grund av de många kemikalier som kan förekomma i ett joniskt tillstånd. Magnetrons förstoftning delas ytterligare upp i likström (DC), växelström (AC) och radiofrekvens (RF) applikationer.

Magnetrons förstoftning fungerar genom att placera ett magnetfält runt källmaterialet som kommer att användas för avsättning av lager på målet. Kammaren fylls sedan med en inert gas, såsom argon. Eftersom källmaterialet är elektriskt laddat med antingen växelström eller likström, fångas ut utsprutade elektroner i magnetfältet och samverkar så småningom med argongasen i kammaren för att skapa energiska joner bestående av både argon och källmaterialet. Dessa joner undviker sedan magnetfältet och påverkar målmaterialet och avsätter långsamt ett fint lager källmaterial på dess yta. RF-förstoftning används i detta fall för att avsätta flera olika typer av oxidfilmer på isoleringsmål genom att variera den elektriska förspänningen mellan målet och källan i en snabb hastighet.

Sputtering av jonstrålar fungerar utan att källan behöver magnetfält. Joner som matas ut från källmaterialet interagerar med elektroner från en sekundär källa så att de bombarderade målet med neutrala atomer. Detta gör att ett jonsputteringssystem kan belägga både ledande och isolerande målmaterial och delar, såsom tunna filmhuvuden för datorhårddiskar.

Reaktiva förstoftningsmaskiner förlitar sig på kemiska reaktioner mellan målmaterialet och gaser som pumpas in i ett kammarvakuum. Direkt kontroll av deponeringsskikten görs genom att förändra trycket och mängderna gaser i kammaren. Filmer som används i optiska komponenter och solceller tillverkas ofta i reaktiv förstoftning, eftersom stökiometri eller kemiska reaktionshastigheter kan kontrolleras exakt.