Bei der thermischen Verdampfung von PVD wird das Ausgangsmaterial durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur in einer Vakuumumgebung verdampft.
Das verdampfte Material wandert dann auf einem geraden Weg (Sichtlinie) zum Substrat, wo es zu einem dünnen Film kondensiert.
Dieser Prozess zeichnet sich durch minimale Störungen und Verunreinigungen aus, da die Vakuumumgebung das Vorhandensein von gasförmigen Verunreinigungen reduziert.
Wie erfolgt die Verdampfung der Quelle bei der thermischen PVD-Verdampfung? Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erhitzen des Ausgangsmaterials
Das Ausgangsmaterial wird auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, in der Regel mit einer Wolframdrahtspule oder einem hochenergetischen Elektronenstrahl.
Dadurch wird das Material verdampft und ein Dampffluss erzeugt.
2. Vakuumumgebung
Das Verfahren wird in einer Hochvakuumumgebung mit einem Gasdruck von 0,0013 Pa bis 1,3 × 10^-9 Pa durchgeführt.
Dadurch wird sichergestellt, dass die verdampften Atome im Wesentlichen kollisionsfrei von der Quelle zum Substrat transportiert werden, wodurch Verunreinigungen und Störungen minimiert werden.
3. Dampftransport und Kondensation
Das verdampfte Material bewegt sich auf einem geraden Weg (Sichtlinie) zum Substrat, wo es kondensiert und einen dünnen Film bildet.
Die Vakuumumgebung spielt eine entscheidende Rolle bei der Vermeidung von Verunreinigungen der gebildeten Schicht.
4. Abscheiderate
Die Geschwindigkeit des Massenentzugs aus dem Ausgangsmaterial durch Verdampfung steigt mit dem Dampfdruck, der wiederum mit der zugeführten Wärme zunimmt.
Ein Dampfdruck von mehr als 1,5 Pa ist erforderlich, um ausreichend hohe Abscheidungsraten für Fertigungszwecke zu erreichen.
Insgesamt ist die thermische Verdampfung eine schonende PVD-Methode mit geringem Energiebedarf, die verdampfte Teilchenenergien von etwa 0,12 eV (1500 K) erzeugt.
Im Vergleich zu anderen PVD-Verfahren wie der Sputter- oder Lichtbogenabscheidung ist es ein relativ einfacher Prozess.
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