PVD: Magnetronsputtering

Die Bezeichnung PVD (Physical Vapor Deposition – physikalische Gasphasenabscheidung) steht für eine große und immer noch wachsende Reihe an Methoden für die Dünnschichtabscheidung, bei denen die Atome bzw. Moleküle des abzuscheidenden Stoffs ohne chemische Umwandlungen von der Quelle über Vakuum zum Substrat übertragen werden. Die älteste und vom Prinzip her die einfachste dieser Methoden, thermische Verdampfung im Vakuum, findet immer noch breite Anwendung, wird jedoch allmählich durch verschiedene plasmaunterstützte Technologien zurückgedrängt.

Im IGB wird PVD in erster Linie zur Ergänzung von (plasma-) chemischen Oberflächentechnologien eingesetzt. Als Anwendungsbeispiel kann die Haftungsverbesserung von dünnen Metallschichten durch Plasmapolymerabscheidung genannt werden. Zur Zeit verfügen wir im Hause über Magnetronsputtering; andere PVD-Methoden können durch Kooperationen, insbesondere im Fraunhofer POLO-Verbund, angeboten werden.

Über Sputtering
Beim Sputtering wird in einer Argon-Atmosphäre bei niedrigem Druck eine Glimmentladung erzeugt, wobei die Stoffquelle - das Target - die Katode ist. Die Ar-Ionen (magenta auf der Animation links) werden durchs elektrische Feld Richtung Target beschleunigt und schlagen Atome aus dem Target heraus, die sich auf dem gegenüberliegenden Substrat abscheiden.

Durch Anlegen eines magnetischen Feldes im Target-Bereich wird die Effizienz des Prozesses drastisch verbessert.

Durch Magnetronsputtering (auch Magnetron-Zerstäubung genannt) können vor allem nichtmagnetische Metalle und Legierungen aufgesputtert werden. Sputtering ist auch von den meisten anderen anorganischen Materialien möglich, wenn auch mit erhöhtem Aufwand.

Die Dicke der Beschichtung ist dem Entladungsstrom und der Abscheidungszeit proportional und kann von einigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern betragen.

Zu den Vorteilen dieser Methode, neben einfacher Steuerung und Reproduzierbarkeit des Abscheidungsprozesses, gehört auch die genaue Übertragung der chemischen Zusammensetzung von der Stoffquelle (dem Target) auf die abgeschiedene Schicht.

• zwei Magnetrons (für sequentielle Abscheidung bei Mehrschichtsystemen)
• Targetdurchmesser 90 mm
• zur Zeit DC-Sputtering; für elektrisch nicht-leitende Substrate kann auch RF-Sputtering implementiert werden
• max. Probengröße ca. 100x100 mm
• zusätzliche Station für Plasmabehandlung

Die Anlage ist ein Eigenbau und kann je nach Bedarf umkonfiguriert bzw. erweitert werden.