Grundlagen des Sputterns

Prinzip des Sputterns

Zu den Technologien zur Bildung dünner Schichten auf der Oberfläche von Folien- und Glassubstraten gehören Beschichtung, Drucken, Plattieren und Aufdampfen. Sputtern ist eine Technologie, mit der dünne Schichten auf Nanoebene aus Metallen und Keramiken mit hoher Reinheit und exakter Zusammensetzung gebildet werden.

Eine dünne Schicht wird gebildet, indem man "einen Stein in das Wasser (Target) in einem Becken wirft und einen Spritzer macht, damit das Wasser (Target) am Substrat haftet.

Beim eigentlichen Sputtern ist der "Stein" ein Inertgas wie Argon (Ar), das in einen Vakuumbehälter (Vakuumkammer) gefüllt wird. Die "Pfütze" in der obigen Abbildung ist das Material, das den dünnen Film bildet, das als "Zielmaterial" bezeichnet wird, z. B. Metall oder Keramik. Beim Sputtern wird Argongas in ein Vakuum eingebracht und eine negative Spannung an das Zielmaterial angelegt, um eine Glimmentladung zu erzeugen, die auch in Leuchtstofflampen verwendet wird. Argon-Ionen, die zu Plasma mit einer positiven Ladung werden, kollidieren mit ultrahoher Geschwindigkeit (ca. 3,2 km pro Sekunde) mit der Oberfläche des Zielmaterials und prallen heftig von Teilchen (Atomen und Molekülen) im Zielmaterial ab. Die abgeprallten Partikel haften kräftig an der Oberfläche des Zielmaterials, und wenn sie abgeschieden werden, bildet sich eine dünne Schicht. Das ist das Prinzip des Sputterns.

Sputtern ist in der Elektronikindustrie weit verbreitet.

Im Vergleich zu anderen Technologien weist die Dünnschichtabscheidung durch Sputtern folgende herausragende Eigenschaften auf. -Es können dichte und harte Schichten abgelagert werden. -Die Zusammensetzung kann genau angepasst werden. Hochpräzise Kontrolle der Schichtdicke Unter Ausnutzung dieser Eigenschaften wird die Technologie für elektronische Produkte und Materialien wie Metallschichten, transparente leitfähige Schichten, optische Folien und optische Discs eingesetzt. Es wird auch bei der Herstellung von Autospiegeln und Zubehör eingesetzt, die das Licht schön reflektieren, da es durch die Bildung dünner Metallschichten eine Vielzahl von optischen Eigenschaften erreichen kann. (Als Beispiel stellen wir ein Verfahren zur Herstellung von Antireflexfolien mittels Sputtertechnologie vor. Weitere Informationen finden Sie im Artikel "Antireflexfolie mit Rolle-zu-Rolle-Sputtertechnologie.")

Was ist das Ziel Sputtern?

Ein Sputtertarget ist ein Schüttgut, das als „Zutat“ für dünne Schichten dient, die auf einem Substrat gebildet werden. Je nach Art der dünnen Schicht werden verschiedene Metalle und Keramiken verwendet, und je nach Form des Targetsubstrats werden kreisförmige oder rechteckige Targets verwendet.

Kommerzielle Sputtertargets werden durch Löten mit Trägerplatten aus Kupfer, Molybdän, Aluminium usw. verbunden, um die Installation in Sputtergeräten zu erleichtern.

Kreisförmige Targets, wie in der Abbildung links unten dargestellt, werden für die Beschichtung kreisförmiger Produkte wie Halbleiterwafer und optische Datenträger verwendet. Rechteckige Targets eignen sich für die Beschichtung großflächiger Substrate wie Glas und Folie. Sie werden üblicherweise für die kontinuierliche Beschichtung von Glas und Folie verwendet, die sich über das Target bewegen, wie in der Abbildung rechts unten dargestellt.

Die folgende Abbildung zeigt einen Querschnitt durch das Innere eines Produktionssystems für optische Discs. Das Zielmaterial wird oben in der Kammer platziert, und die zu deponierende optische Disc wird auf einen Drehteller gelegt, wo das Sputtern durchgeführt wird. Das Gerät verfügt über einen "Load-Lock-Mechanismus", so dass die Scheibe ausgetauscht werden kann, während ein Vakuum in der Kammer aufrechterhalten wird.

Sputtertechnologie als Antwort auf vielfältige Anforderungen

Die Stärke des Sputtertargets von Dexerials liegt darin, „dass wir eine große Vielfalt an Elementen mischen können, um für jeden Zweck die optimale Zusammensetzung zu erzielen. Bis heute haben wir etwa 200 Targettypen für Prototypen und etwa 30 Typen für die Massenproduktion bereitgestellt.“

Wir haben 42 verschiedene Elemente für Sputtertargets zur Verfügung. Wir stellen nur das "Zielmaterial" für das Sputtern zur Verfügung. Auf der anderen Seite liegt unsere größte Expertise in der Technologie, mehrere Metalle, Metalloxide und andere keramische Werkstoffe in optimalen Verhältnissen für das Sputtern zu mischen.

Unser Hauptprodukt, Entspiegelung, verwendet beispielsweise Silizium (Si), Nioboxid (NbOx), Titanoxid (TiOx) und andere Targetmaterialien zur Bildung einer Entspiegelung. Diese dünnen Schichten weisen unterschiedliche Lichtbrechungsindizes auf, und ihre Entspiegelung wird durch die Laminierung in optimalen Kombinationen erreicht. Zur Steigerung der Produktivität bieten wir außerdem Targets aus sauerstoffarmen Niob- und Titanmetalloxiden an. Darüber hinaus entwickeln wir Targets wie Magnesiumoxid (MgO), Magnesiumfluorid (MgF2) und Wolframoxid (WO) für Forschung und Prototypen. Auch spezielle Targets entwickeln wir gemeinsam. (Weitere Informationen finden Sie im Artikel „Arten und Anwendungen von Targets für Sputtern“)

Angesichts der steigenden Nachfrage nach Entspiegelung wird unsere Sputtertechnik voraussichtlich in zahlreichen Branchen zum Einsatz kommen. (Weitere Informationen finden Sie im Artikel „Grundwissen der Entspiegelung mit optischen Dünnschichten“).

Wir werden diese Technologie auch weiterhin nutzen, um Dünnschichtbildungsverfahren bereitzustellen, die den Anforderungen unserer Kunden entsprechen.