Bei der Verdampfung während der Abscheidung werden die Ausgangsmaterialien auf hohe Temperaturen erhitzt. Dadurch schmelzen sie und verdampfen oder sublimieren in einen Dampf. Die verdampften Atome kondensieren dann auf Oberflächen und bilden eine dünne Schicht des Materials. Dieser Prozess findet normalerweise in einer Hochvakuumkammer statt, um Gaszusammenstöße und unerwünschte Reaktionen zu minimieren.
Wie wird das Ausgangsmaterial bei der Abscheidung verdampft? Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erhitzen des Ausgangsmaterials
Das Ausgangsmaterial wird bis zu einem Punkt erhitzt, an dem es schmilzt und dann verdampft oder sublimiert. Dies geschieht mit Hilfe verschiedener Energiequellen wie Verdampferschiffchen, Effusionszellen und Tiegeln. Verdampfungsboote aus Wolfram oder Molybdän beispielsweise verwenden ein Heizelement oder einen Elektronenstrahl, um feste Materialien zu verdampfen.
2. Verdampfung und Abscheidung
Sobald die Atome in Dampfform vorliegen, bewegen sie sich und lagern sich auf Oberflächen innerhalb der Sichtlinie in der Beschichtungskammer ab. Die Abscheidung erfolgt gerichtet, d. h. das Material wird hauptsächlich aus einer Richtung abgeschieden. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Abscheidung führen, wenn die Substratoberfläche rau ist, ein Phänomen, das als "Schattenbildung" oder "Stufenbedeckung" bekannt ist.
3. Hochvakuum-Umgebung
Das Verfahren wird in einem Hochvakuum (~10^-6 m.bar) durchgeführt, um eine Oxidation des Ausgangsmaterials zu verhindern. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass die verdampften Atome nicht mit anderen Gasen zusammenstoßen, was zu unerwünschten Reaktionen führen oder die Gleichmäßigkeit und Dicke der abgeschiedenen Schicht beeinträchtigen könnte.
4. Kontrolle und Präzision
Die Dicke und die Zusammensetzung der abgeschiedenen Schicht lassen sich durch Einstellung des Dampfdrucks des Ausgangsmaterials und der Temperatur des Substrats genau steuern. Diese Präzision ist entscheidend für Anwendungen, die bestimmte Eigenschaften wie Leitfähigkeit oder Verschleißfestigkeit erfordern.
5. Herausforderungen und Überlegungen
Wenn die Verdampfung unter schlechten Vakuumbedingungen oder nahe dem Atmosphärendruck erfolgt, kann die Abscheidung ungleichmäßig sein und unscharf erscheinen. Außerdem können verdampfte Atome, die mit Fremdpartikeln zusammenstoßen, mit diesen reagieren und so die Reinheit und die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht beeinträchtigen.
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