Ionenstrahlsputtern: Dichte und hochpräzise Beschichtungen für anspruchsvolle Anwendungen

Ionenstrahlsputtern (Ion Beam Sputtering), auch bekannt unter dem Namen Ionenstrahl­abscheidung (Ion Beam Deposition) bzw. Ionenstrahlzerstäubung, ist eine PVD-Technologie, die besonders dichte, gleichmäßige und fehlerfreie dünne Schichten auf einem Substrat erzeugt.

Ein fokussierter breiter Ionenstrahl beschießt das Zielmaterial (Target) mit Edelgas-Ionen, wie beispiels­weise Argon oder Stickstoff. Die Ionen treffen mit hoher kinetischer Energie auf die Oberfläche des Targets, wodurch einzelne Teilchen (Atome oder Moleküle) des Materials herausgeschleudert werden und auf der Substrat­oberfläche kondensieren, um eine dünne Beschichtung zu bilden. Durch die Verwendung verschiedener Targets in einer Prozesskammer können mehrere übereinander­liegende Schichten, so genannte Multilagen, mit hoher Qualität hergestellt werden.

Im Vergleich zu anderen PVD-Technologien wie Magnetronsputtern oder Evaporation bietet das Ionenstrahl­sputtern einige Vorteile. Die gesputterten Teilchen treffen mit hoher Energie auf das Substrat. Dadurch haben sie eine hohe Oberflächen­beweglichkeit und fügen sich leicht zwischen bereits abgeschiedenen Partikeln ein, wodurch besonders dichte und defektfreie Schichten entstehen. Der niedriger Sputterdruck und geringe Prozess­temperaturen ermöglichen ein dichtes Schichtwachstum und hervorragende Schicht­eigenschaften. Darüber hinaus ist die Ionenstrahl-Energie exakt justierbar und ermöglicht so eine bessere Kontrolle über die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht, einschließlich der Dichte, Haftung und Zusammensetzung.

Eine spezielle Form des Ionenstrahlsputterns ist das Duale Ionenstrahlsputtern oder die Duale Ionenstrahlabscheidung. Hierbei wird eine zusätzliche Ionenstrahlquelle eingesetzt, um entweder den wachsenden Schichtfilm auf dem Substrat zu beeinflussen oder das Substrat vorzureinigen.