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Abscheidung optisch, elektrisch und akustisch wirksamer Schichten mit dem Doppel-Ring-Magnetron

Optical, electrical and acoustic films deposited by the double ring magnetron
 
: Bartzsch, H.; Frach, P.; Goedicke, K.

:

Vakuum in Forschung und Praxis 15 (2003), No.3, pp.122-126
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
German
Journal Article
Fraunhofer FEP ()
Doppel-Ring-Magnetron

Abstract
Für zahlreiche Anwendungen in Optik, Elektronik und Sensorik werden dünne dielektrischen Schichten eingesetzt. Üblicherweise werden diese durch Bedampfung, aktivierte Bedampfung, HF-Sputtern oder CVD-Techniken hergestellt. In vorliegender Veröffentlichung wird die Abscheidung solcher Schichten durch das reaktive Puls-Magnetron-Sputtern dargestellt. Dieses Verfahren ermöglicht nicht nur die Schichtabscheidung mit einer zehnfachen höheren Rate im Vergleich zu den konventionellen Verfahren, sondern bietet wichtige neue Möglichkeiten zur Beeinflussung des Schichtwachstums. So kann die Zusammensetzung der Schicht während des Abscheideprozesses verändert und ein komplettes optisches Schichtsystem ohne Unterbrechung des Plasmaprozesses erzielt werden. Auch lässt sich der Beschuss des Substrates mit energiereichen Teilchen in weiten Grenzen durch die Pulsparameter steuern, um beispielsweise durch starken Teilchenbeschuss besonders dichte Schichten zu erzielen oder Schichten bei geringem Beschuss auf temperaturempfindlichen Substraten abzuscheiden.
Anhand von Beispielen aus der Abscheidung laseroptischer Schichten, elektrischer Isolationsschichten und funktionellen Schichten für Oberflächenwellenbauelemente wird gezeigt, wie diese neuen technologischen Möglichkeiten vorteilhaft für die Herstellung innovativer Schichtsysteme eingesetzt werden. Das zur Schichtabscheidung eingesetzte Doppel-Ring-Magnetron ermöglicht es dabei aufgrund der Überlagerung der Schichtdickenverteilungen zweier konzentrischer Entladungen, stationär Schichten mit einer Homogenität besser als 1% auf 8''-Substraten abzuscheiden.

 

Numerous applications in optics, electronics and sensor technology require thin dielectric films. Conventionally they are deposited by evaporation, activated evaporation, rf-sputtering or CVD-techniques. This paper describes the deposition of such films using reactive Pulse Magnetron Sputtering. This technology not only enables a tenfold deposition rate compared to the conventional techniques but also offers new possibilities for influencing film growth. For example it is possible to alter film composition during deposition and hence to deposit complete optical systems without interruption of the plasma process. Furthermore the energetic bombardment of the growing film can be controlled in a wide range by the pulse mode and the pulse parameters. This can be used to either deposit very dense films by strong energetic bombardment or to deposit films at low thermal load onto temperature sensitive substrates.
Examples of film deposition for laser optics, electrical insulation applications and surface acoustic wave devices show how these new technological possibilities advantageously can be used for creating innovative layer systems. Film deposition is carried out in stationary mode using a Double Ring Magnetron. This type of magnetron ensures film thickness uniformity better than ± 1 % on 8" substrates by the superposition of the thickness distributions of two concentric discharges.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/B-85574.html