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Die Oberflächentechnik ist eine Schlüsseltechnologie in nahezu zu allen industriellen Branchen. Mit Ausnahme der mechanischen Stabilität, die das Substrat bereitstellt, werden verschiedenartigste Funktionen materialsparend, zum Teil hochintegriert mit maßgeschneiderten Schichtdesigns unter Ausnutzung von Nano- und Quanteneffekten auf Oberflächen appliziert. Ein Großteil der Fertigungskosten in der Mikro- und Nanotechnik wird durch Reinräume und die Umsetzung ausgeklügelter Reinigungsstrategien zur Vermeidung von Restverschmutzungen und partikulären Belegungen
verursacht, da diese unweigerlich zum Bauteilversagen führen. Die Validierung des Reinigungszustandes ist somit von zentraler Bedeutung für die Schichtqualität und Produktfunktionalität. Dies gilt in Abhängigkeit von der Applikation und den vertikalen Schicht- bzw. lateralen Strukturdimensionen sowohl für Fertigungsprozesse im Reinraum als auch für solche in robuster Umgebung. In der Praxis kommt es häufig vor, dass man mikroskopisch scheinbar saubere Substrate erst durch die Beschichtung „enttarnt" und dann Defekte oft mit bloßem Auge sichtbar werden. Noch problematischer ist der Einbau von Verunreinigungen während der Schichtabscheidung, die zunächst nicht sichtbar sind, dann aber zum Bauteilversagen führen.
Coatings deposited by magnetron co-sputtering from a single RF magnetron with a ceramic SnO2 target with iron inset in argon plasma were studied. The mass spectra of the process identified Sn+ and SnO+ species as the dominant species sputtered from the target, but no SnO2+ species were detected. The dominant positive ions in argon plasma are Ar+ species. The only detected negative ions were O-. Sputtered neutral tin related species were not detected. Iron related species were also not detected because their concentration is below the detection limit.
The concentration of iron dopant in the tin oxide coatings was controlled by the RF bias applied on the substrate holder while the discharge pressure also has some influence. The iron concentration was in the range from 0.9 at.% up to 19 at.% increasing with the substrate bias while the sheet resistivity decreases. The stoichiometry ratio of O/(Sn + Fe) in the coatings increased from 1.7 up to 2 in dependence on the substrate bias from floating bias (- 5 V) up to - 120 V of RF self-bias, respectively. The tin in the coatings was mainly bonded in Sn4 + state and iron was mainly in Fe2 + state when other tin bonding states were detected only in a small amounts. Iron bonding states in contrary to elemental compositions of the coatings were not influenced by the RF bias applied on the substrate.
The coatings showed high transparency in the visible spectral range. However, an increased metallic behavior could be detected by using a higher RF bias for the deposition. The X-ray diffraction patterns and electron microscopy pictures made on the coatings confirmed the presence of an amorphous phase.