title: Development of a modular cylindrical magnetron system and design of a DC magnetron sputtering device for coating inner surfaces of narrow tubes
Creators: name: Giparakis, Miriam
Publisher: name: TU Wien
Year: 2018
Subjects: subject: Kathodenzerstäubung
subject: Magnetron
subject: Magnetsystem
subject: Sputtering
subject: Magnetron
subject: Magnet System

description: Magnetronsputtern ist eine weit verbreitete Beschichtungstechnik um hochqualitative funktionale dünne Schichten auf industriell relevanten Gegenständen zu erzeugen. Eine Magnetkon guration verändert die Plasmaausbildung für die gewünschte Anwendung auf günstige Weise. Dies passiert oft indem die Plasmaentladung auf bestimmte Targetächen konzentriert wird. Bei Verwendung gleicher Parameter führt Magnetronsputtern zu grsserer Ezienz im Vergleich zu herkömmlichem Sputtern. Für manche Anwendungen ermöglichen Magnetrons sogar erst die Anwendung dieses physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses (PVD). Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich damit, ein schon existierendes zylindrisches Magnetron zu modizieren. Dies geschah in zwei Schritten: Als erstes wurde das Magnetron in modulare Elemente segmentiert. Folge dieser Modularität in der Länge ist eine Flexibilit ät in der Gröÿe des Targets und des Substrates. Zusätzlich wurden die individuellen Segmente gegeneinander verdrehbar konstruiert. Anschlieÿend wurden die Eekte dieser Änderungen auf die Performance des Magnetrons untersucht. In einem zweiten Schritt wurde das gleiche schon existierende zylindrische Magnetron nochmals modiziert, diesmal um für Innenbeschichtungen von Rohren mit geringem Durchmesser geeignet zu sein. Dies führte zum Hauptteil dieser Arbeit, nämlich der Konstruktion einer DC Magnetronsputter- Anlage für die Innenbeschichtung von Rohren mit geringem Durchmesser. Im Folgenden wurde die Performance dieses Aufbaues mit unterschiedlichen Target Materialien für leitende und isolierende Substratrohre getestet. Für letztere wurde eine spezielle Anode konstruiert. Beide Substratrohr-Typen mit einem minimalen Durchmesser von 8mm für isolierende Rohre, konnten mit nicht-magnetischen und sogar mit magnetischen Materialien beschichtet werden.
description: Magnetron sputter deposition is a widely used tool for the deposition of high-quality functional thin lms on industrially relevant objects. A magnetic conguration modies the plasma-formation in a favorable way for the desired application. Often this happens by the concentration of the plasma-discharge at specic target-areas. This leads to higher ecffiency compared to conventional sputtering using the same parameters. For some applications, magnetrons are the key to enable the applicability of this Physical Vapor Deposition (PVD) process. The rst part of this thesis consisted of the modication of an existing cylindrical magnetron. This happened in two steps: First the magnetron was segmented into modular units. With this modularity in size, a exibility in target and substrate size arose. In addition, these individual segments were made twistable relative to each other. The eects on the performance of the magnetron with those changes were investigated. In a second step, the same existing cylindrical magnetron was modied again, this time to be suitable for supporting the coating process of inner surfaces of narrow tubes. This led to the main part of this thesis, namely the construction of a DC-magnetron sputtering device for coating inner surfaces of narrow tubes. In the following, the performance of this setup was tested with different target materials on conducting but also on insulating substrate-tubes. For the latter, a special supporting anode was designed. On both substrate types non-magnetic and even magnetic materials could be deposited in tubes with diameters as low as 8mm for insulating tubes.