Blick in das Innere eine Sputteranlage
Sputtern, auch Kathodenzerstäubung genannt, ist ein physikalischer Prozess, bei dem Atome aus einem festen Material (dem Target) durch Beschuss mit energiereichen Ionen (meist Inertgasionen) herausgelöst werden. Diese Atome werden dann für das Wachstum sehr dünner Schichten verwendet.
Bei allen PVD-Verfahren werden die zu beschichtenden Teile in der Vakuumkammer zunächst erhitzt. Danach erfolgt das Ionenätzen durch den Beschuss mit Argonionen. Dies erzeugt eine reine, metallische Oberfläche, frei von atomaren Kontaminationen – eine wichtige Voraussetzung für optimale Schichthaftung.
Beim Magnetron-Sputtern wird dann eine hohe negative elektrische Spannung an die Zerstäubungsquellen mit dem Schichtmaterial gelegt. Die darauf folgende elektrische Gasentladung führt zur Bildung von positiven Argonionen, die in Richtung Beschichtungsmaterial beschleunigt werden und dieses zerstäuben. Die verdampften Metallpartikel reagieren mit einem Gas, das die nichtmetallische Komponente der späteren Hartstoffschicht enthält.
Als Ergebnis von PVD-Sputtering schlägt sich eine kompakte, dünne Schicht mit der gewünschten Struktur und Zusammensetzung nieder.