Sputteryield-Amplification. Ein lange bekannter, doch bisher kaum genutzter Effekt zur Ratenerhöhung von Sputterprozessen

Die Erhöhung der Sputterrate durch den Sputteryield-Amplification-Effekt zeigt Potential auf, um die Energieeffizienz von Sputterprozessen deutlich zu steigern. Seit der Entdeckung dieses Effekts in den 1990er Jahren wurden vornehmlich metallische Prozesse untersucht. Rechnungen und erste Experimente zeigen jedoch gerade für das Sputtern von keramischen Targets interessante möglichkeiten zur Ratensteigerung. Nachfolgend werden der Stand der Technik und die zu erwartenden Ergebnisse als Übersicht zusammengestellt.

Sputter processes suffer from poor energy efficiency due to the small sputter yield. Increasing the sputteryield would be of high relevance to improve the overall efficiency of sputter processes. The well known sputteryield amplification effects opens a pathway for doing so. The main idea is to introduce heavy atoms as alloying elements in the target material. This allows for a reflection of the collision cascade in the near surface region and thus, dissipation of the kinetic energy does not occur deep in the target but in the near surface region which increases the probability for sputtering. The method is particular useful for cylindrical targets when the alloying element is introduced from a 2nd linear cathode behind the rotating target. Rate enhancements up to 30 % have been reported for metallic processes in the 1990s using the serial co-sputtering arrangement, but even more significant improvements can be expected for oxide processes from ceramic target materials.