Karakterisering van het ionenstroomprofiel tijdens magnetron sputteren

Groep: DRAFT

Contactpersonen: Roeland Schelfhout, Koen Strijckmans, Prof. Diederik Depla

Reactieve Magnetron Sputterdepositie
In de hedendaagse wereld zijn dunne deklagen of coatings onmisbaar geworden. Ze leveren een belangrijke bijdrage aan de technologische vooruitgang in allerhande vakgebieden. De voornaamste reden hiervoor is het belang van het oppervlak bij de interactie tussen een materiaal en zijn omgeving. Er bestaan verschillende depositietechnieken voor het aanbrengen van zulke deklagen met elk hun voor- en nadelen. Eén van die technieken is magnetron sputterdepositie. Deze techniek is gebaseerd op een magnetisch geassisteerde gasontlading. De gevormde ionen in het plasma bombarderen de kathode of target waardoor atomen uit de target worden losgeslagen. Deze ‘gesputterde’ atomen propageren vervolgens naar het substraat en condenseren tot een deklaag. Bij reactief sputteren worden ook niet-inert gassen zoals zuurstof of stikstof aan de gasontlading toegevoegd. Hierdoor kunnen ook oxiden en nitriden als deklaag met aangepaste stoichiometrie gevormd worden.

Schematische voorstelling van het magnetron sputterproces.
Schematische voorstelling van het magnetron sputterproces.

Probleemstelling
Door het plaatsen van magneten achter de kathode wordt een magnetron bekomen. Hierbij worden de elektronen, de hoogenergetische deeltjes die de gasontlading onder-houden, door het magneetveld nabij de kathode gebonden. De elektronen kunnen daardoor pas de anode bereiken wanneer ze het merendeel van hun energie hebben verloren. De benodigde gasdruk om de ontlading te onderhouden is dan, in tegenstelling tot een diode-ontlading, substantieel lager. Dit bevordert de groei van deklagen op het substraat.
Het magneetveld heeft echter nog een ander effect, het induceert een niet-uniforme verdeling van de invallende ionen op de kathode. Dit resulteert in de vorming van de zogenaamde racetrack, een gebied met ongelijkmatige erosie van de target. De vorm van de racetrack is eenvoudig te meten, maar deze is niet noodzakelijk gelijk aan het niet-uniforme ionenstroomprofiel. De noodzaak van een directe bepaling van dit stroomprofiel dringt zich daarom op.

Doelstelling
Deze thesis behandelt de experimentele bepaling van het ionenstroomprofiel. Hiervoor zal de student(e) een bestaande opstelling aanpassen om vervolgens de invloeden van verschillende procesparameters op het stroomprofiel te onderzoeken. Met het bekomen profiel is het mogelijk om fundamentele vraagstukken binnen het reactief sputterproces verder te bestuderen. Uitbreidingen met specifieke simulaties en/of bijkomende experimenten zullen hierbij leiden tot vernieuwende antwoorden.

Samengevat: We zoeken een enthousiaste student met zin voor het experimentele onderzoekswerk. We geven jou, naast een plaats en een bureau, fijne collega's en een leuke omgeving om te werken omringd door verschillende onderzoekers. Samen met je promotoren en begeleiders werk je toe naar een vernieuwend en volwaardig werkstuk.