Sputtern ist ein Phänomen, bei dem energiereiche Teilchen (in der Regel positive Ionen von Gasen) auf die Oberfläche eines Festkörpers (im Folgenden als Zielmaterial bezeichnet) treffen und dadurch Atome (oder Moleküle) von der Oberfläche des Zielmaterials freisetzen.
Dieses Phänomen wurde 1842 von Grove entdeckt, als sich Kathodenmaterial während eines Experiments zur Untersuchung kathodischer Korrosion an die Wand einer Vakuumröhre ablagerte. Die Sputterdeposition dünner Schichten auf Substraten wurde 1877 entdeckt. Aufgrund der geringen Sputterrate, der langsamen Schichtgeschwindigkeit und der Notwendigkeit, Hochdruckanlagen zu verwenden und ein Schutzgas einzuleiten, verlief die Entwicklung dieses Verfahrens sehr langsam und kam beinahe zum Erliegen. Es fand nur wenige Anwendungen bei chemisch reaktiven Edelmetallen, hochschmelzenden Metallen, Dielektrika und chemischen Verbindungen. Erst mit dem Aufkommen der Magnetron-Sputtertechnologie in den 1970er Jahren erlebte die Sputterbeschichtung eine rasante Entwicklung und einen Aufschwung. Dies liegt daran, dass beim Magnetron-Sputtern die Elektronen durch ein orthogonales elektromagnetisches Feld eingeschränkt werden können, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen Elektronen und Gasmolekülen erhöht wird. Dies reduziert nicht nur die an die Kathode angelegte Spannung und verbessert die Sputterrate positiver Ionen an der Zielkathode, sondern verringert auch die Wahrscheinlichkeit des Elektronenbeschusses des Substrats und damit dessen Temperatur. Das Verfahren zeichnet sich durch die beiden Hauptmerkmale „hohe Geschwindigkeit und niedrige Temperatur“ aus.
Obwohl die Technologie erst seit etwa einem Dutzend Jahren existierte, hat sie sich bis in die 1980er Jahre vom Labor in die industrielle Massenproduktion entwickelt. Mit dem weiteren Fortschritt von Wissenschaft und Technik wurden in den letzten Jahren im Bereich der Sputterbeschichtung neue Verfahren eingeführt, darunter die ionenstrahlverstärkte Sputterung. Dabei wird ein breiter Strahl starker Ionenquellen mit Magnetfeldmodulation kombiniert, und mit der konventionellen Dipol-Sputterung entsteht ein neuer Sputtermodus. Hinzu kommt die Einführung einer Wechselstromversorgung mittlerer Frequenz für die Magnetron-Sputtertargetquelle. Diese sogenannte Doppeltarget-Sputtertechnologie eliminiert nicht nur den „Verschwindeeffekt“ der Anode, sondern löst auch das Problem der „Vergiftung“ der Kathode. Dies verbessert die Stabilität des Magnetron-Sputterns erheblich und bildet eine solide Grundlage für die industrielle Herstellung von Verbunddünnschichten. In den letzten Jahren hat sich die Sputterbeschichtung zu einer vielversprechenden neuen Technologie zur Dünnschichtherstellung entwickelt, die vor allem im Bereich der Vakuumbeschichtungstechnik Anwendung findet.
–Dieser Artikel wurde veröffentlicht vonHersteller von VakuumbeschichtungsmaschinenGuangdong Zhenhua
Veröffentlichungsdatum: 05.12.2023