Was ist DC-Sputtern? Was ist HF-Sputtern?
Unterschied zwischen DC-Sputtern und HF-Sputtern?
Einführung
Sputtern ist der Mechanismus, der verwendet wird, um dünne Schichten aus Zielmaterial auf einem Substrat abzuscheiden. Dieser Prozess beinhaltet das Ausstoßen gasförmiger Ionen in das Ausgangsmaterial, wodurch Gasatome, Ionen und Moleküle aus der Targetoberfläche gesputtert werden. Diese emittierten Partikel enthalten eine bestimmte kinetische Energie, die es Metallionen ermöglicht, die Oberflächenmobilität zu erhöhen.
Dieser Leitfaden unten bietet einen umfassenden Überblick über DC-Sputtern, HF-Sputtern, Unterschied zwischen DC-Sputtern und HF-Sputtern; Wie dieses Sputtern funktioniert etc...
Was ist DC-Sputtern?
DC-Sputtern (oder Gleichstrom-Sputtern) ist eine physikalische Dampfabscheidungs-Dünnschicht-Beschichtungstechnik, die einen Gleichstrom als Stromquelle verwendet. DC-Sputtern bietet zahlreiche Vorteile für die Metallabscheidung. Es ist in vielen Herstellungsprozessen beliebt, z. B. bei der Herstellung von metallisierten Verpackungskunststoffen und Metallbeschichtungen auf Uhren und Schmuck.
DC- oder Gleichstrom-Sputtern ist eine Dünnschicht-PVD-Beschichtungstechnik, bei der ein als Beschichtung zu verwendendes Zielmaterial mit ionisierten Gasmolekülen bombardiert wird, wodurch Atome in das Plasma „abgesputtert“ werden. Diese verdampften Atome werden dann abgeschieden, wenn sie als dünner Film auf dem zu beschichtenden Substrat kondensieren.
Gleichstromsputtern (DC) ist eine Dünnschichtabscheidungstechnik, die ionisierte Gasmoleküle verwendet, um Moleküle vom Zielmaterial in Plasma zu verdampfen (zerstäuben). DC-Sputtern ist die bevorzugte Technik für elektrisch leitfähige Targetmaterialien aufgrund seiner niedrigen Kosten und seines weltweit hohen Kontrollniveaus.
Was ist Gleichstrom-Sputtern
Der DC-Magnetron-Sputterprozess beinhaltet eine Vakuumkammer, die das Targetmaterial parallel zum Targetsubstrat enthält. Die Vakuumkammer enthält ein hochreines Inertgas wie Argon, das sich auflädt, wenn es einem gepulsten Gleichstrom ausgesetzt wird.
Das metallische Targetmaterial fungiert als negativer Knoten (Kathode), während das Substrat als positiver Pol (Anode) fungiert. Durch das System fließt ein Gleichstrom, der das Argongas ionisiert und zu einer heftigen Kollision der Ionen mit dem negativ geladenen Quellenmetall führt.
Diese Kollisionen schlagen Metallionen von der Oberfläche des Targets in das Plasma (eine Mischung aus ionisierten Gasionen und Elektronen). Das positiv geladene Substrat zieht das negativ geladene Plasma an, das auf der Oberfläche des Substrats kondensiert und eine dünne Filmbeschichtung der neutralen Quelle bildet.
Während DC-Sputtern ein gängiges Verfahren für leitfähige Metalle ist, funktioniert es nicht so gut für dielektrische Zielmaterialien. Diese Zielatome können eine Ladung annehmen, was zu Lichtbögen und anderen Störungen der Elektronendichte führt, was zu einer ungleichmäßigen Abscheidungsrate führt. Die Ansammlung dieser positiven Ionen kann sogar dazu führen, dass der gesamte Sputterweg nicht mehr funktioniert, was dazu führt, dass ein Reset erforderlich ist.
DC-Sputterprozess
DC-Sputtern ist die grundlegendste und kostengünstigste Art des Sputterns für die PVD-Metallabscheidung und elektrisch leitfähige Zielbeschichtungsmaterialien. Zwei Hauptvorteile von Gleichstrom als Stromquelle für diesen Prozess sind, dass er einfach zu steuern und eine kostengünstige Option ist, wenn Sie Metallabscheidungen zum Beschichten durchführen.
DC-Sputtern wird in großem Umfang in der Halbleiterindustrie eingesetzt, um Mikrochip-Schaltkreise auf molekularer Ebene herzustellen. Es wird für Goldsputterbeschichtungen von Schmuck, Uhren und anderen dekorativen Oberflächen, für nicht reflektierende Beschichtungen auf Glas und optischen Komponenten sowie für metallisierte Verpackungskunststoffe verwendet.
Die Grundkonfiguration eines DC-Sputter-Beschichtungssystems besteht darin, dass das als Beschichtung zu verwendende Targetmaterial in einer Vakuumkammer parallel zu dem zu beschichtenden Substrat platziert wird.
Die Vakuumkammer wird auf einen Basisdruck evakuiert, um H2O, Luft, H2, Ar zu entfernen, und dann mit einem hochreinen inerten Prozessgas aufgefüllt – normalerweise Argon aufgrund seiner relativen Masse und Fähigkeit, kinetische Energie beim Aufprall während hochenergetischer molekularer Kollisionen zu übertragen Plasma, das die Gasionen erzeugt, die die primäre treibende Kraft der Sputter-Dünnschichtabscheidung sind. Typische Sputterdrücke reichen von 0,5 mTorr bis 100 mTorr.
Dann wird ein elektrischer Gleichstrom an das Zielbeschichtungsmaterial angelegt, das die Kathode oder der Punkt ist, an dem Elektronen in das System eintreten, was als negative Vorspannung bekannt ist. Eine positive Ladung wird auch auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht, das zur Anode wird.
Die elektrisch neutralen Argon-Gasatome werden zunächst durch den heftigen Aufprall dieser Gasatome auf die Oberfläche des negativ geladenen Targets ionisiert, wodurch Atome in das Plasma geschleudert werden – ein heißer gasähnlicher Zustand, der ungefähr zur Hälfte aus Gasionen besteht Elektronen, die das sichtbare Plasmaglühen aussenden.
Die ionisierten Argongasatome werden dann zu dem Substrat getrieben, das die Anode oder positiv geladene Vorspannung ist, die ionisierte Gasionen, Elektronen und die verdampften Targetbeschichtungsatome anzieht, die kondensieren und eine dünne Filmbeschichtung auf dem zu beschichtenden Substrat bilden. Beim Gleichstrom-Magnetron-Sputtern werden Magnete hinter der negativen Kathode verwendet, um Elektronen über dem negativ geladenen Zielmaterial einzufangen, damit sie das Substrat nicht bombardieren können, was schnellere Abscheidungsraten als zuvor ermöglicht.
Das Magnetfeld bildet einen „Grenztunnel“, der Elektronen nahe der Oberfläche des Targets einfängt, was die Effizienz der Gasionenbildung verbessert. DC-Magnetron-Sputtern ermöglicht einen höheren Strom bei niedrigerem Gasdruck, wodurch eine noch höhere Dünnschicht-Abscheidungsrate erreicht wird.
Während DC-Sputtern die wirtschaftliche Lösung der Wahl für viele Arten von Metallbeschichtungen ist, besteht seine Hauptbeschränkung darin, dass nichtleitende dielektrische Isoliermaterialien im Laufe der Zeit eine Ladung annehmen, was zu Qualitätsproblemen wie Lichtbögen oder der Vergiftung des Zielmaterials führen kann eine Ladung, die zum vollständigen Aufhören des Sputterns führen kann.
Um diese Einschränkungen des DC-Sputterns zu überwinden, wurden mehrere kompliziertere Technologien entwickelt, wie z. B. HF- oder Hochfrequenz-Sputtern und HIPIMS oder Hochleistungs-Impuls-Magnetron-Sputtern. HF-Sputtern wechselt die elektrische Ladung bei Hochfrequenz, um einen Ladungsaufbau auf dem Target oder Beschichtungsmaterial zu verhindern. HIPIMS verwendet einen Energiestoß mit sehr hoher Spannung und kurzer Dauer, der auf das Zielbeschichtungsmaterial fokussiert wird, um ein hochdichtes Plasma zu erzeugen, das zu einem hohen Grad an Ionisierung des Beschichtungsmaterials im Plasma führt.
Trotz der relativen Einfachheit des DC-Sputterns weist es im Vergleich zu komplizierteren HIPIMS normalerweise niedrige Abscheidungsraten auf, was auf niedrigere Plasmadichten und höhere Gasdichten zurückzuführen ist.
Die relative Einfachheit der DC-Stromquelle im Vergleich zu HF- oder HIPMIS-Stromquellen, die eine viel kompliziertere Konfiguration, Verkabelung und höhere Energiekosten erfordern, macht das DC-Sputtern jedoch weiterhin zur kostengünstigen Lösung für viele Arten der Vakuummetallabscheidung wie Goldsputtern und andere elektrisch leitfähige Beschichtungen.
Wie funktioniert DC-Sputtern?
Wie jede Art von Sputter-Abscheidungseffekt erfordert DC-Magnetron-Sputtern eine Vakuumkammer. Es erfordert auch Gleichstrom, positiv geladene Sputtergasatome, ein Targetmaterial und ein Substrat.
Dies ist der Prozess, mit dem DC-Magnetron-Sputtersysteme metallische Beschichtungsmaterialien auf Substrate aufbringen:
1. Das als dünner Film zu verwendende Target oder Beschichtungsmaterial wird in eine Vakuumkammer gegeben.
2, Die Vakuumkammer wird parallel zum gewünschten Substrat positioniert.
3. Die Vakuumkammer entfernt Wasser, Luft, Wasserstoff und Argon mit einem Kammerdruck zwischen 1 und 100 mTorr.
4. Die Kammer füllt sich dann mit inerten Prozessgasionen, beispielsweise Argonionen.
5, Das System legt eine Gleichspannung an die Zieloberfläche an.
6, Das Zielbeschichtungsmaterial wird zur Kathode, und das Substrat wird zur Anode.
7, Die neutralen Argonatome werden ionisiert, wenn sie mit dem negativ geladenen Target kollidieren und dann in ein hochdichtes Plasma ausgestoßen werden, das durch Neutralisation erzeugt wird.
8. Die nun ionisierten Gasionen verbleiben im Vakuum und brechen die Zielatome aus.
9, Die ionisierten Gasmoleküle dringen in das Substrat ein.
10, Die positiven Ionen kondensieren und bilden dünne Filme auf dem Substrat.
Das Magnetfeld fängt Elektronen über den Sputtertargets ein, wodurch ein Ionenbeschuss verhindert und die Abscheidungsrate erhöht wird.
Insgesamt ist DC-Magnetron-Sputtern eine relativ einfache Technik mit einer hohen Abscheidungsrate, die es Herstellern ermöglicht, große Mengen an Oberflächenmaterialien schnell, wirtschaftlich und effektiv auf Substrate abzuscheiden. Dieses Verfahren ist für eine Reihe von kommerziellen Anwendungen, wie z. B. das Abscheiden von Filmen aus ZnO auf Glassubstraten, von wesentlicher Bedeutung.
Was ist HF-Sputtern
HF- oder Hochfrequenz-Sputtern ist die Technik, bei der das elektrische Potenzial des Stroms in der Vakuumumgebung mit Hochfrequenzen geändert wird, um zu vermeiden, dass sich auf bestimmten Arten von Sputter-Targetmaterialien eine Ladung aufbaut, die im Laufe der Zeit zu Lichtbögen in das austretende Plasma führen kann Tröpfchen verursachen Qualitätskontrollprobleme auf den dünnen Schichten – und können sogar dazu führen, dass das Sputtern von Atomen den Prozess beendet.
Herkömmliches DC-Sputtern ist eine kostengünstige Methode zum Aufbringen von Metalltargetbeschichtungen, die elektrische Leiter wie Gold sind. Das DC-Sputtern ist jedoch begrenzt, wenn es um dielektrische Targetmaterialien geht – Beschichtungen, bei denen es sich um nichtleitende Isoliermaterialien handelt, die eine polarisierte Ladung annehmen können. Beispiele für übliche dielektrische Beschichtungsmaterialien, die in der Halbleiterindustrie verwendet werden, umfassen Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Tantaloxid.
Beim HF-Magnetron-Sputtern werden Magnete hinter der negativen Kathode verwendet, um Elektronen über dem negativ geladenen Zielmaterial einzufangen, damit sie das Substrat nicht bombardieren können, was schnellere Abscheidungsraten ermöglicht.
Im Laufe der Zeit werden positive Ionen erzeugt, die sich auf der Oberfläche der Zielfläche ansammeln und ihr eine positive Ladung verleihen. Ab einem bestimmten Punkt kann sich diese Ladung aufbauen und zu einer vollständigen Ablösung von Sputteratomen führen, die zur Beschichtung entladen werden.
Durch den Wechsel des elektrischen Potentials beim HF-Sputtern kann die Oberfläche des Targetmaterials mit jedem Zyklus von einer Aufladung „gereinigt“ werden. Im positiven Zyklus werden Elektronen vom Targetmaterial oder der Kathode angezogen, wodurch eine negative Vorspannung entsteht. Auf dem negativen Teil des Zyklus – der bei der Radiofrequenz von 13,56 MHz auftritt, die international für HF-Stromversorgungsgeräte verwendet wird – wird der Ionenbeschuss des zu zerstäubenden Targets fortgesetzt.
HF-Sputtern bietet abhängig von Ihrer spezifischen Anwendung mehrere Vorteile. HF-Plasmen neigen dazu, sich in der gesamten Kammer zu entschärfen, anstatt sich wie beim DC-Sputtern um die Kathode oder das Targetmaterial zu konzentrieren.
HF-Sputtern kann bei einem niedrigeren Druck (1–15 mTorr) ein Plasma in der gesamten Kammer aufrechterhalten. Das Ergebnis sind weniger Kollisionen mit ionisiertem Gas, was einer effizienteren Line-of-Site-Abscheidung des Beschichtungsmaterials entspricht.
Da beim HF-Sputtern das Zielmaterial mit jedem Zyklus vom Ladungsaufbau „gereinigt“ wird, hilft es, die Lichtbogenbildung zu reduzieren. Lichtbögen entstehen, wenn eine stark fokussierte und lokalisierte Entladung vom Targetmaterial oder der Kathode in das Plasma ausgeht, die Tröpfchen und Probleme mit ungleichmäßiger Filmabscheidung erzeugt. HF-Sputtern reduziert stark den Aufbau einer Ladung an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche des Zielmaterials, die zu den Funken führt, die den Lichtbogen erzeugen, der zahlreiche Probleme bei der Qualitätskontrolle verursacht.
HF-Sputtern reduziert auch die Entstehung von „Rennstreckenerosion“ auf der Oberfläche des Zielmaterials. Beim Magnetron-Sputtern wird ein kreisförmiges Muster in die Oberfläche des Targetmaterials geätzt, da das kreisförmige Magnetfeld des Magnetrons die geladenen Plasmateilchen nahe an der Oberfläche des Sputtertargets fokussiert. Der Durchmesser des kreisförmigen Musters ergibt sich aus dem Magnetfeld.
Beim HF-Sputtern ist die Breite und Tiefe der Rennstrecke aufgrund der Wechselstromnatur der HF-Entladung mit Elektronen, die weniger durch das Magnetfeld eingeschränkt sind, viel geringer. Das Plasma breitet sich weiter aus und erzeugt eine größere, breitere und flachere Rennstrecke. Dies ermöglicht eine bessere, gleichmäßigere und effizientere Ausnutzung der Zielbeschichtungsmaterialien ohne das tiefe Ätzen der „Rennstreckenerosion“.
Ein weiterer Vorteil des HF-Sputterns besteht darin, dass kein verschwindender Anodeneffekt auftritt, wenn das zu beschichtende Substrat isoliert wird und sich auflädt wie beim DC-Sputtern. Alle Oberflächen entwickeln in einem Plasma eine Ladung, da sich Elektronen aufgrund ihrer geringeren Größe und kinetischen Energie viel schneller bewegen als Ionen.
Durch die AC-Modulation der Leistung bei Hochfrequenzen baut sich das beim HF-Sputtern zu beschichtende Material jedoch nicht so stark auf, da es jede Halbwelle entladen und isoliert wird – was mit der Zeit schließlich dazu führen kann zu einem Abbruch der Dünnschichtabscheidung. Beim HF-Magnetron-Sputtern bildet das Magnetfeld einen „Grenztunnel“, der Elektronen nahe der Oberfläche des Targets einfängt, wodurch die Effizienz der Gasionenbildung verbessert und die Entladung des Plasmas eingeschränkt wird. Auf diese Weise ermöglicht das HF-Magnetron-Sputtern einen höheren Strom bei niedrigerem Gasdruck, wodurch eine noch höhere Abscheidungsrate erreicht wird.
Was ist Hochfrequenz-Sputtern
Während das HF-Sputtern je nach Art des zu beschichtenden Materials viele sehr attraktive Vorteile bietet, müssen einige wichtige Kosten berücksichtigt werden. Da beim HF-Sputtern Funkwellen anstelle von Gleichstrom verwendet werden, sind die Abscheidungsraten beim HF-Sputtern erheblich langsamer und erfordern erheblich höhere Spannungen.
Radiowellen erfordern eine viel höhere Spannung, um die gleichen Abscheidungsergebnisse wie mit Gleichstrom zu erzielen, und daher wird Überhitzung zu einem Problem. Das Anlegen von HF-Leistung ist kompliziert und erfordert teure Hochspannungsversorgungen. Es sind fortschrittliche Schaltkreise erforderlich, die zusätzliche Überhitzungsprobleme verursachen können.
Ein weiteres Problem ist, dass die HF-Ströme auf der „Haut“ oder Oberfläche von Leitern fließen und nicht durch sie hindurch. Dies bedeutet, dass spezielle Kabel / Stecker kritisch sind.
Eine weitere wichtige Überlegung, die bei HF-Sputterraten berücksichtigt werden muss, ist die Abnahme der Abscheidungsraten aufgrund des Fehlens von Sekundärelektronen, die über dem Target eingefangen werden, wie beim herkömmlichen Magnetron-Sputtern für die Gasionisation. Bei allen Arten des Sputterns wird das Plasma durch den Abbau und die Ionisierung eines Inertgases wie Argon aufrechterhalten – das aufgrund seiner größeren Masse im Vergleich zu den anderen Inertgasen Helium und Neon am häufigsten verwendet wird.
Durch Wechseln des Stroms bei einer hohen Hochfrequenz kann ein Plasma aufgrund der kinetischen Energie, die sich aus der Beschleunigung und Umkehrung der Elektronen über eine ausreichende Distanz im Plasma ergibt, mit viel geringerem Druck aufrechterhalten werden. Der Unterschied in der Masse zwischen den ionisierten Gasteilchen und den Elektronen ermöglicht es, ein Plasma aufrechtzuerhalten, ohne abhängig vom Einfangen von Sekundärionen über dem Zielmaterial wie beim herkömmlichen Magnetron-Sputtern.
Dies führt jedoch auch zu einer langsameren Abscheidungsrate im Vergleich zum DC-Sputtern aufgrund der fehlenden Sekundärelektronen über dem Target. Da die Abscheidungsraten des HF-Sputterns langsamer als die DC-Sputterraten sind und viel höhere Energiekosten verursachen, bedeutet dies auf praktischer Ebene, dass das HF-Sputtern normalerweise auf kleineren zu beschichtenden Substraten verwendet wird.
Während HF-Sputtern für die meisten Arten von Dünnfilmabscheidungsbeschichtungen verwendet werden kann, ist es zur Dünnfilmabscheidungstechnik der Wahl für viele Arten von dielektrischen Beschichtungen geworden – isolierende Beschichtungen, die nicht leitend sind und eine polarisierte Ladung annehmen können. HF-Sputtern ist das Herzstück der Halbleiterindustrie und produziert hochisolierende Oxidfilme zwischen den Dünnfilmschichten von Mikrochipschaltkreisen, einschließlich Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Tantaloxid.
Wie wir jetzt sehen können, kann die Sputter-Abscheidung von Isoliermaterialien nicht mit Gleichstrom durchgeführt werden. Materialien wie Oxide, Nitride und Keramiken haben eine sehr große DC-Impedanz und erfordern untragbar hohe Spannungen, um ein Plasma zu zünden und aufrechtzuerhalten. Glücklicherweise ändert sich die Impedanz dieser Materialien mit der Frequenz der angelegten Leistung. Unter Verwendung von Leistung, die bei Hochfrequenzen (RF) und einem automatischen Impedanzanpassungsnetzwerk geliefert wird, kann die Gesamtimpedanz der Schaltung auf 50 Ω geregelt werden, was für die Plasmazündung in typischen Sputterumgebungen geeignet ist.
Der Hochfrequenz(HF)-Sputterprozess ist eine Weiterentwicklung des DC-Sputterns, das darauf abzielt, den unerwünschten Ladungsaufbau zu bekämpfen, der bei einigen Sputter-Target-Materialien auftritt. Dieser Ladungsaufbau kann sehr störend sein und zu Bedenken hinsichtlich der Qualitätskontrolle während der Filmbildung führen.
HF-Sputtern ändert das Potential des Stroms in der Vakuumumgebung unter Verwendung einer Hochspannungs-HF-Quelle. Dieser Wechselstrom vermeidet den Aufbau geladener Plasmateilchen und Gasionisation, indem er den Ladungsaufbau im Wesentlichen nach jedem Zyklus „beseitigt“. Wenn der erste Zyklus ein negativ geladenes Targetmaterial verwendet, verbleiben die ionisierten Gasionen am Ende des Zyklus an der Anode.
Der nächste Zyklus verwendet eine umgekehrte Polarisierung, um die Ladung auf dem Target und dem Substrat zu ändern, was zu positiv geladenen Sputtergasatomen führt, die sich in Richtung des negativ geladenen Substrats bewegen.
Der Hauptnachteil des HF-Sputterns im Vergleich zum gepulsten DC-Sputtern ist eine deutlich niedrigere Abscheidungsrate und ein viel höherer Leistungsbedarf. Die Abscheidungsrate kann mit einem starken Magnetfeld entlang der Stromquelle verbessert werden, um die geladene Plasmaentladung näher an der metallischen Targetoberfläche zu halten. Die Technik verbraucht auch viel Strom, weshalb die meisten HF-Netzteile bis zu 1.000 V liefern können, um das richtige Signal zu erzeugen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass jede HF-Sputterquelle ein Impedanzanpassungsnetzwerk zwischen der Vakuumkammer und der HF-Leistungsversorgungseinrichtung benötigt. Dieses Netzwerk verhindert Interferenzen durch die HF-Entladung, die die Gesamtsputterrate verringern können.
DC vs. HF-Sputtern
Gleichstromsputtern ist eines von mehreren Magnetron-Sputterverfahren. Ein anderes ist Hochfrequenz-Sputtern oder HF-Sputtern.
Der primäre Unterschied zwischen diesen beiden Verfahren liegt in ihren Anwendungen. DC-Sputtern eignet sich für leitfähige Materialien und magnetische Materialien. HF-Sputtern kann jedoch leitfähige und nicht leitfähige Materialien, wie etwa Oxidfilme, abscheiden.
Die Gleichstromleistung unterscheidet sich auch von der HF-Leistung und wirkt sich auf die Spannung hinter den gesputterten Atomen aus. Während beim DC-Sputtern eine direkte Ladespannung verwendet wird, wechselt beim RF-Sputtern die Ladung, was einen komplexeren und teureren Herstellungsprozess erfordert.
Obwohl DC- und HF-Sputtern beide Sputter-Abscheidungstechniken sind, beeinflussen diese Prozesse die Materialmorphologie ihrer Sputter-Targets unterschiedlich.
Einer der Hauptunterschiede zwischen DC- und HF-Sputtern sind ihre Energiequellen. Wie der Name schon sagt, wird beim DC-Sputtern ein Gleichstrom als Stromquelle verwendet. Währenddessen wechselt beim HF-Sputtern seine elektrische Ladung, um zu verhindern, dass sich die Ladung auf dem Targetmaterial aufbaut.
HF-Sputtern wird manchmal wegen des Wechselstroms in HF-Stromversorgungen als AC-Sputtern bezeichnet.
DC-Sputtern hat auch eine höhere Abscheidungsrate als RF-Sputtern. Während DC-Sputtern für die Abscheidung großer Mengen auf großen Substraten geeignet ist, ist RF bei kleineren Substraten effektiver.
DC- und HF-Sputtern können verschiedene Arten von Zielmaterialien abscheiden. Während DC-Sputtern elektrisch leitfähige Targetmaterialien abscheiden kann, ist ein HF-Sputterverfahren für verschiedene Sputtertargets geeignet, einschließlich leitfähiger und nicht leitfähiger Materialien.
Schließlich unterscheiden sich DC- und HF-Sputtern in ihrer Komplexität und ihren Preispunkten. DC-Sputtern ist insgesamt kostengünstiger, da es weniger spezialisierte Prozesse verwendet. HF-Sputtern beinhaltet einen komplexeren Prozess, aber seine Vielseitigkeit und ausgezeichnete Kampagnenlänge machen seinen hohen Preis wieder wett.
Überprüfung des DC-Sputterns
• Die Stromquelle ist vom Typ Gleichstrom (DC).
• Der Kammerdruck beträgt normalerweise 1 bis 100 mTorr.
• Gleichstrom wird normalerweise für elektrisch leitfähige Zielmaterialien bevorzugt, da er effektiv und wirtschaftlich ist. Wie Reinmetall-Sputtertargets, Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Nickel (Ni).
• Es ist eine einfache Technik bei der Verarbeitung großer Mengen großer Substrate.
• Die Abscheidungsrate ist bei einigen Sputtertargets aus reinem Metall hoch.
• Beim DC-Sputtern wird das positiv geladene Sputtergas auf das Target zu beschleunigt und die herausgeschleuderten Atome auf Substraten abgeschieden.
HF-Sputtern RBewertung
• Die Stromquelle ist AC (Wechselstrom). Die Stromversorgung ist eine Hochspannungs-HF-Quelle, die oft auf 13,56 MHz festgelegt ist.
• Die HF-Spitze-zu-Spitze-Spannung beträgt 1000 V und der Kammerdruck liegt zwischen 0,5 und 10 mTorr.
• HF-Sputtern hat ein breiteres Anwendungsspektrum und eignet sich für alle Materialien für leitfähige und nicht leitfähige Materialien. Es wird jedoch am häufigsten zum Abscheiden von dielektrischen Sputtertargetmaterialien verwendet.
• Die Abscheidungsrate ist geringer im Vergleich zum DC-Sputtern.
• Aufgrund der hohen Kosten wird es für kleinere Substratgrößen verwendet.
• Das HF-Sputtern beinhaltet zwei Prozesse. Im ersten Zyklus wird das Targetmaterial negativ aufgeladen. Dies führt zu einer Polarisation der Atome, und die Sputtergasatome werden von der Quelle angezogen, wo sie Atome auslagern.
Aufgrund der Polarisation verbleiben die Quellatome und ionisierten Gasionen auf der Zieloberfläche.
• Im zweiten Zyklus wird das Target positiv geladen. Aufgrund der umgekehrten Polarisierung verursacht dies den Ausstoß von Gasionen und Quellatomen. Diese Ionen und Atome wurden zum Substrat hin beschleunigt, um eine Abscheidung zu bilden.
