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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Sputtering-Ausrüstung sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 5 Hersteller von Sputtering-Ausrüstung und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Sputteranlagen werden verwendet, um sehr dünne Schichten gleichmäßig auf die Oberfläche eines Objekts aufzusputtern.
Sputtern ist eine Methode der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), ähnlich wie Vakuumverdampfung und Ionenplattierung. Es wird hauptsächlich in verschiedenen Bereichen eingesetzt, u. a. bei der Abscheidung von Halbleitern und Flüssigkristallen. Es wird auch zur Reinigung der Oberfläche von Gegenständen verwendet.
Sputteranlagen werden zur Herstellung dünner Schichten für Halbleiter, Flüssigkristalle und Plasmabildschirme verwendet. Im Vergleich zu anderen PVD-Verdampfungssystemen zeichnen sich Sputteranlagen durch ein breites Anwendungsspektrum aus, da sie in der Lage sind, Metalle und Legierungen mit hohen Schmelzpunkten abzuscheiden.
In jüngster Zeit werden Metalle auf der Oberfläche von Kunststoffen, Glas und Folien abgeschieden, um sie leitfähig zu machen und als transparente Elektroden und Drähte für Touch-Panels zu verwenden, wodurch sich das Anwendungsspektrum der Sputteranlagen weiter erweitert.
Weitere Produkte auf dem Markt sind medizinische Geräte und andere Waren, die mit photokatalytischem Titandioxid beschichtet wurden, um ihnen antibakterielle Eigenschaften zu verleihen. Es wird auch in analytischen Anwendungen wie der Probenvorbereitung für die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) eingesetzt.
Die Sputteranlage besteht hauptsächlich aus:
Die Vakuumkammer enthält einen Probentisch zur Aufnahme des Substrats und ein Sputtertarget für die Zufuhr des Sputtermaterials, und die Vakuumpumpe und das Gasversorgungssystem sind an die Kammer angeschlossen.
Die Funktionsweise der Sputteranlage besteht darin, dass eine Hochspannung unter Vakuum angelegt wird, um die Atome des Filmmaterials abzustoßen und einen Film auf der Oberfläche des Objekts zu bilden. Zunächst wird die Kammer durch eine Pumpe ausreichend drucklos gemacht, und dann werden Inertgase wie Argon mit konstantem Druck in die Anlage gefüllt.
Wenn eine hohe negative Spannung an das Target, das Material für den dünnen Film, angelegt und eine Glimmentladung erzeugt wird, wird das zuvor eingefüllte Argon zu Plasma und stößt mit dem Target auf der Kathode zusammen, wodurch die Atome und Moleküle auf dem Target herausgeschleudert werden. Die Target-Atome werden dann auf der Oberfläche des Objekts, an das die positive Spannung angelegt wird, abgeschieden, wodurch ein dünner Film entsteht.
Es gibt verschiedene Arten von Sputteranlagen.
Bei dieser Methode wird eine Gleichspannung zwischen den Elektroden angelegt. Sie hat verschiedene Vorteile, wie z. B. einen einfachen Aufbau, aber auch Nachteile, wie z. B. die Möglichkeit, dass die Probe durch das Hochtemperaturplasma beschädigt wird, und wenn das Sputtertarget ein Isolator ist, kann die Filmbildung nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden.
Bei dieser Methode wird eine Hochfrequenz-Wechselspannung zwischen Elektroden angelegt und es können Schichten auf Materialien wie Keramik, Siliziumdioxid und anderen Oxiden, Metalloxiden und Nitriden gebildet werden, die mit der Gleichstrommethode nicht gebildet werden können.
Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe eines Magneten ein Magnetfeld auf der Targetseite erzeugt, um das Plasma in der Nähe des Targets zu halten. Dies verringert nicht nur die durch das Plasma verursachte Beschädigung der Probe, sondern erhöht auch die Geschwindigkeit der Plasmaerzeugung, was zu einer schnelleren Filmbildung führt. Es stehen verschiedene Stromversorgungsmethoden zur Verfügung, darunter Gleichstrom, Wechselstrom und Hochfrequenzwechselstrom. Andererseits wird das Target ungleichmäßig reduziert und der Nutzungsgrad ist tendenziell gering.
Bei dieser Methode werden Ionen an einem vom Target oder der Probe getrennten Ort erzeugt und auf das Target beschleunigt. Da bei dieser Methode die Ionen nicht in der Kammer entladen werden, werden nicht nur die Auswirkungen auf die Probe minimiert, sondern es müssen auch keine Rücksicht auf die Anhaftung von Verunreinigungen und die Leitfähigkeit des Targets genommen werden.
Darüber hinaus stehen verschiedene andere Arten von Sputtering-Ausrüstungen zur Verfügung, wie z. B. Elektronenzyklotrone (ECR), die je nach Anwendung und Budget entsprechend ausgewählt werden sollten.
Durch Sputteranlagen kann eine gleichmäßige Schichtdicke erreicht werden, und da die elektrischen Eigenschaften genutzt werden, kann die Festigkeit der Schicht erhöht werden. Es können Schichten aus hochschmelzenden Metallen und Legierungen hergestellt werden, die mit anderen PVD-Verfahren nur schwer zu erzeugen sind. Eine andere Methode besteht darin, die Schicht mit Sauerstoff anstelle von Inertgasen wie Argon zu füllen, um Oxidschichten abzuscheiden.
Demgegenüber stehen Nachteile wie die im Vergleich zu anderen PVD-Methoden längere Abscheidungszeit und das Risiko einer Beschädigung des Sputtertargets durch das erzeugte Plasma.
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