Die vier Hauptprozesse der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) sind Verdampfung, Transport, Reaktion und Abscheidung.
Verdampfung: Bei diesem Verfahren wird eine hochenergetische Quelle, z. B. ein Elektronen- oder Ionenstrahl, zum Beschuss eines Targets verwendet. Durch diesen Beschuss werden Atome von der Oberfläche des Ziels abgelöst und verdampft". Das verdampfte Material ist dann bereit, auf ein Werkstück oder ein Substrat aufgebracht zu werden. Die Verdampfung kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, darunter die thermische Verdampfung und das Sputtern. Bei der thermischen Verdampfung wird das Material unter Vakuumbedingungen bis zur Gasphase erhitzt, während beim Sputtern die Atome durch den Aufprall gasförmiger Ionen aus einem Target herausgeschleudert werden.
Der Transport: Sobald die Atome verdampft sind, müssen sie vom Target zum zu beschichtenden Substrat oder Werkstück transportiert werden. Diese Bewegung erfolgt in einer Vakuum- oder Niederdruck-Gasumgebung, die sicherstellt, dass die verdampften Atome ohne nennenswerte Störungen oder Kollisionen, die ihren Weg oder ihre Reaktivität verändern könnten, transportiert werden.
Reaktion: Wenn es sich bei dem Zielmaterial um ein Metall handelt, kann es während der Transportphase mit ausgewählten Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff oder Methan reagieren, je nach der gewünschten Beschichtungsart (z. B. Metalloxide, Nitride oder Karbide). Diese Reaktion erfolgt unter kontrollierten Bedingungen, um die Bildung der gewünschten Verbindung auf dem Substrat zu gewährleisten.
Abscheidung: Der letzte Schritt umfasst die Kondensation und Keimbildung der verdampften Atome auf dem Substrat. Dieser Prozess führt zur Bildung eines dünnen Films auf der Oberfläche des Substrats. Der Abscheidungsprozess ist entscheidend für das Erreichen der gewünschten Eigenschaften der Beschichtung, wie Dicke, Gleichmäßigkeit und Haftung auf dem Substrat.
Jeder dieser Schritte ist beim PVD-Verfahren von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die endgültige Beschichtung die erforderlichen Spezifikationen für mechanische, optische, chemische oder elektronische Anwendungen erfüllt. Die präzise Steuerung dieser Schritte ermöglicht die Abscheidung hochwertiger dünner Schichten mit spezifischen Eigenschaften.
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