Sputtern

Zusammenfassung

Es ist ein bekanntes Phänomen, daß nach einer gewissen Zeit sich die Wände einer Gasentladungsröhre mit dem Kathodenmaterial bedecken. Dieser Belag wird irgendwann milchig; am dicksten ist die Schicht an der Kathode, die selbst deutlich kleiner wird. Dieses wurde erstmals von Grove (1852) beobachtet und bereits 1877 von Wright zur Spiegelbeschichtung benutzt. In den dreißiger Jahren führte es Western Electric in der Schallplattenherstellung zur Metallisierung der Wachsmatrizen ein (Wehner und Anderson 1970, S. 7). Dieser Effekt heißt heute Sputtern und wird durch Ionen verursacht, die Atome durch Stoß aus der Kathode, dem Target, herausschlagen. Obwohl Stark in zwei Artikeln 1908 und 1909 Sputtern bereits als einen derartigen Impulsaustausch beschrieb, wurde lange Zeit an der Theorie festgehalten, daß Sputtern irgendetwas mit Verdampfen zu tun habe. Diese Meinung wurde hauptsächlich mit einer Arbeit von Seeliger und Sommermeyer (1935) begründet, die eine Cosinus-Verteilung des gesputterten Materials beobachteten, wie sie für Verdampfungsprozesse typisch ist. Nicht im Einklang mit einem Sublimationsprozeß war dagegen ein Versuch Wehners, der 1955 mit Hg⁺-Ionen von einem Wolfram-Einkristall Material abstäubte und einen bevorzugten Abtrag in bestimmten kristallographischen Richtungen beobachtete, wobei bei niedrigen Energien deutlich weniger Material normal zur Oberfläche emittiert wurde, als nach einem Cosinus-Gesetz erwartet wurde, das erst bei höheren Energien erreicht wurde (Wehner und Anderson 1970, S. 24). Damit stand fest, daß Sputtern das Ergebnis eines Impulstransfers sein muß.