Optische und elektrische Untersuchungen an einer Lorentz-Drift-Sputterquelle

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit optischen und elektrischen Untersuchungen an einer koaxial aufgebauten Lorentz-Drift-Geometrie. So wurden Messungen an der Lorentz-Drift-Sputterquelle bezüglich der Durchbruchspannung durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass das Verhalten der Durchbruchspannung in Abhängigkeit vom Druck trotz der koaxialen Elektrodengeometrie vergleichbar mit der Paschenkurve fur eine planparallele Anordnung ist. Zur Untersuchung des Sputterverhaltens wurden zunächst einige Kurzzeitaufnahmen mit einer Belichtungszeit im Mikrosekundenbereich durchgefuhrt, um so die Ausbreitung der Plasmawolke zu betrachten. Bei einem Durchbruch führt der Stromfluss zu einem Magnetfeld, sodass ein Lorentz-Drift entsteht. Durch die resultierende Kraft wird das Plasma beschleunigt. Es zeigt sich, dass sich die Plasmawolke mit zunehmender Zeit bzw. zunehmendem Abstand von den Elektroden homogener im Rezipient verteilt. Da durch die Ausbreitung der Plasmafront auch ausgelöstes Elektrodenmaterial zu einem entsprechend platzierten Substrat beschleunigt wird, lagert sich dort eine dünne Schicht an. Die Ablagerungen am Substrat wurden bei verschiedenen Drucken und verschiedenen Abständen zu den Elektroden betrachtet. Erste Messungen zeigen, dass die Schichten mit größerem Abstand homogener werden und besser am Substrat haften bleiben, jedoch die Schichtdicke geringer wird. Bei geringem Abstand lagern sich vergleichsweise dicke Schichten an, die jedoch sehr inhomogen und instabil sind. Durch Optimierung sollte es aber möglich sein, einen gewünschten Kompromiss aus Schichtdicke, Stabilität und Homogenität zu finden. Bei niedrigeren Drucken und somit hohen Durchbruchspannungen kommt es aufgrund der höheren Stromdichte zu stärkeren Lorentz-Drifts, sodass die Teilchenenergien im Plasma steigen und es zu dickeren Ablagerungen kommt. Die Schlussfolgerung dieser Arbeit ist, dass die Beschichtung durch eine Lorentz-Drift-Geometrie prinzipiell möglich ist. Es konnten bisher qualitative Messungen durchgeführt werden, die jedoch noch quantitativ verifiziert werden sollten