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Wolfgang Breilmann

• High power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) is a technique for the deposition of thin films. In comparison to dcMS, HiPIMS has an increased degree of ionisation and a reduced deposition rate. ICCD camera measurements revealed the HiPIMS discharge to be inhomogeneous. The so called spokes are zones of high ionisation rate. In this work time and energy resolved mass spectrometry is used to investigate the influence of spokes on the ion energy distribution function. It is found that the spokes feature an electrical potential hump which generates high energetic ions at 20eV. When the discharge is operated at high currents the light emission becomes homogeneous again. This homogeneous regime corresponds to a spoke filling the discharge volume. Charge exchange collisions are found to be the source of 40eV singly charged ions. In reactive HiPIMS it is found that the target poisoning is suppressed due to increased scattering of ions in the discharge.
• High power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) ist eine Technik zur Beschichtung dünner Filme. Im Vergleich zu dcMS weist HiPIMS einen höheren Ionisationsgrad und eine niedrigere Beschichtungsrate auf. ICCD Bilder zeigten, dass die Entladung inhomogen ist. Diese sogenannten Spokes sind Zonen mit hoher Ionisierungsrate. In dieser Arbeit wird energie und zeitaufgelöste Massenspektrometrie benutzt um den Einfluss der Spokes auf die Ionenenergieverteilungsfunktion zu untersuchen. Es wird gezeigt, dass innerhalb der Spokes ein elektrisches Potential existiert welches Ionen mit einer Energie von 20eV erzeugt. Wenn die Entladung bei hohen Strömen betrieben wird, wird die Lichtemission homogen. Dieses homogene Regime entspricht einem Spoke der die gesamte Entladung ausfüllt. Ladungsaustauschstöße werden als Quelle von einfach geladenen 40eV Ionen bestimmt. Im reaktiven HiPIMS wird die Unterdrückung der Targetvergiftung auf eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Ionenstreuung zurückgeführt.