Sputterbeschichtungstechnologie

1、Merkmale der Sputterbeschichtung
Im Vergleich zur herkömmlichen Vakuumverdampfungsbeschichtung weist die Sputterbeschichtung die folgenden Merkmale auf:
(1) Jede Substanz kann zerstäubt werden, insbesondere Elemente und Verbindungen mit hohem Schmelzpunkt und niedrigem Dampfdruck.Solange es sich um einen Feststoff handelt, sei es ein Metall, ein Halbleiter, ein Isolator, eine Verbindung oder Mischung usw., sei es ein Block, kann körniges Material als Zielmaterial verwendet werden.Da beim Sputtern von Isoliermaterialien und Legierungen wie Oxiden nur eine geringe Zersetzung und Fraktionierung auftritt, können damit dünne Filme und Legierungsfilme mit einheitlichen Komponenten ähnlich denen des Targetmaterials und sogar supraleitende Filme mit komplexer Zusammensetzung hergestellt werden. Mit der Methode des reaktiven Sputterns können auch Filme aus Verbindungen hergestellt werden, die sich vom Targetmaterial völlig unterscheiden, beispielsweise Oxide, Nitride, Karbide und Silizide.
(2) Gute Haftung zwischen dem gesputterten Film und dem Substrat.Da die Energie gesputterter Atome um ein bis zwei Größenordnungen höher ist als die der verdampften Atome, erzeugt die Energieumwandlung hochenergetischer Partikel, die auf dem Substrat abgeschieden werden, eine höhere thermische Energie, was die Haftung der gesputterten Atome am Substrat verbessert.Ein Teil der hochenergetischen gesputterten Atome wird in unterschiedlichem Ausmaß injiziert und bildet eine sogenannte Pseudodiffusionsschicht auf dem Substrat, in der die gesputterten Atome und die Atome des Substratmaterials miteinander „mischbar“ sind.Darüber hinaus wird beim Beschuss der Sputterpartikel das Substrat stets in der Plasmazone gereinigt und aktiviert, wodurch die schlecht anhaftenden Niederschlagsatome entfernt, die Substratoberfläche gereinigt und aktiviert wird.Dadurch wird die Haftung der gesputterten Filmschicht am Substrat deutlich verbessert.
(3) Hohe Dichte der Sputterbeschichtung, weniger Nadellöcher und höhere Reinheit der Filmschicht, da es keine Tiegelkontamination gibt, die bei der Vakuumaufdampfung während des Sputterbeschichtungsprozesses unvermeidbar ist.
(4) Gute Kontrollierbarkeit und Wiederholbarkeit der Filmdicke.Da der Entladungsstrom und der Targetstrom während der Sputterbeschichtung separat gesteuert werden können, kann die Filmdicke durch Steuerung des Targetstroms gesteuert werden, sodass die Steuerbarkeit der Filmdicke und die Reproduzierbarkeit der Filmdicke durch mehrfaches Sputtern der Sputterbeschichtung gut sind , und der Film mit vorgegebener Dicke kann effektiv beschichtet werden.Darüber hinaus kann durch die Sputterbeschichtung eine gleichmäßige Filmdicke über eine große Fläche erzielt werden.Für die allgemeine Sputterbeschichtungstechnologie (hauptsächlich Dipolsputtern) ist die Ausrüstung jedoch kompliziert und erfordert ein Hochdruckgerät;die Filmbildungsgeschwindigkeit der Sputterabscheidung ist niedrig, die Vakuumverdampfungsabscheidungsrate beträgt 0,1–5 nm/min, während die Sputterrate 0,01–0,5 nm/min beträgt;Der Temperaturanstieg des Substrats ist hoch und anfällig für Verunreinigungsgase usw. Aufgrund der Entwicklung der HF-Sputter- und Magnetron-Sputtertechnologie wurden jedoch große Fortschritte bei der Erzielung einer schnellen Sputterabscheidung und der Reduzierung der Substrattemperatur erzielt.Darüber hinaus werden in den letzten Jahren neue Sputterbeschichtungsverfahren untersucht – basierend auf planarem Magnetronsputtern –, um den Sputterluftdruck bis zum Nulldrucksputtern zu minimieren, bei dem der Druck des Einlassgases beim Sputtern Null ist.