Kathodenzerstäuben (Sputtern)

Positive Ionen eines Prozessgases (meist Argon) werden auf ein negativ gepoltes Target beschleunigt und zerstäuben dieses. Man geht davon aus, dass nur elektrisch neutrale Atome die hohe Potentialdifferenz vor dem Target überwinden können und sich mit Energien von wenigen Elektronenvolt auf die Substrate zubewegen. Man unterscheidet folgende Varianten:

● Sputtern mit Gleichspannung:

beim DC-Sputtern wird an die Substrate eine zusätzliche negative Biasspannung angelegt, wodurch Ionen des Prozessgases in Richtung der Werkstücke beschleunigt werden.

● Sputtern mit Hochfrequenz:

ein Verfahren, das sich besonders zur Abscheidung isolierender Keramikschichten eignet. In der einfachsten Anordnung mit parallelen Platten wird das Substrat mit einer Frequenz von 13,56 MHz moduliert. Aufgrund der unterschiedlichen Beweglichkeit von leichten Elektronen und schweren Ionen sammeln sich die negativ geladenen Teilionen in der positiven Halbwelle vor dem Substrat und bilden dort eine negative Raumladung.

● Magnetron-Sputtern:

Dieses Verfahren hat die Steigerung der Zerstäubungsausbeute zum Ziel. Ein hinter dem Target fixierter Magnet hält die Plasmaelektronen auf Spiralbahnen über der Zerstäubungsquelle. Durch diese Anordnung wird zusätzlich die Temperaturbelastung der Substrate verringert. Das Sputtern wird angewendet beim Beschichten planarer Bauteile in der Elektronik oder im dekorativen Bereich.

 

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