Der Hauptunterschied zwischen dem thermischen Verdampfer und dem E-Beam-Verdampfer liegt in der Methode, die zum Verdampfen des Materials verwendet wird. Beim thermischen Verdampfen wird der Tiegel durch elektrischen Strom erhitzt, wodurch das Ausgangsmaterial schmilzt und verdampft, während beim E-Beam-Verdampfen ein Strahl hochenergetischer Elektronen zur direkten Erhitzung des Materials eingesetzt wird.
Thermische Verdampfung:
Bei der thermischen Verdampfung wird ein elektrischer Widerstandsheizer verwendet, um das Material zu schmelzen und seinen Dampfdruck auf einen brauchbaren Bereich zu erhöhen. Dieser Prozess wird in einem Hochvakuum durchgeführt, um Reaktionen oder Streuung des Dampfes mit anderen Atomen der Gasphase zu verhindern und die Einbindung von Verunreinigungen aus dem Restgas in der Vakuumkammer zu minimieren. Die thermische Verdampfung eignet sich für Materialien mit niedrigeren Schmelztemperaturen, wie Metalle und Nichtmetalle. Es kann jedoch zu weniger dichten Dünnschichten führen und birgt ein größeres Risiko von Verunreinigungen, da der Tiegel erhitzt wird.E-Strahl-Verdampfung:
- Bei der E-Beam-Verdampfung hingegen wird ein fokussierter Strahl hochenergetischer Elektronen verwendet, um das Verdampfungsmittel direkt zu erhitzen. Der Verdampfer befindet sich in einem schweren, wassergekühlten Kupferherd, und ein Elektronenstrahl wird von einer Glühwendel ausgesandt, durch ein Extraktionsgitter beschleunigt und dann um 270° gebogen, bevor er auf die Schmelze trifft. Dieses Verfahren ermöglicht eine sehr punktuelle Erwärmung und ist nicht durch den Schmelzpunkt eines Heizelements begrenzt, so dass es sich für Hochtemperaturmaterialien wie hochschmelzende Metalle eignet. Die Elektronenstrahlverdampfung bietet eine höhere Abscheidungsrate und eine bessere Kontrolle über den Prozess, erfordert jedoch eine komplexere und kostspieligere Ausrüstung.Vergleich:
- Heizverfahren: Bei der thermischen Verdampfung wird der Tiegel mit elektrischem Strom erhitzt, während bei der E-Beam-Verdampfung ein Strahl hochenergetischer Elektronen zur direkten Erhitzung des Materials verwendet wird.
- Eignung: Die thermische Verdampfung eignet sich besser für Materialien mit niedrigerem Schmelzpunkt, während die E-Beam-Verdampfung für Materialien mit höheren Temperaturen geeignet ist.
- Abscheiderate und Reinheit: Die E-Beam-Verdampfung hat in der Regel eine höhere Abscheidungsrate und kann Schichten mit besserer Reinheit erzeugen, da die Erhitzung des Tiegels, die Verunreinigungen einbringen kann, vermieden wird.
Ausrüstung und Skalierbarkeit:
Die E-Beam-Verdampfung erfordert anspruchsvollere und teurere Anlagen und ist nicht so leicht skalierbar wie die thermische Verdampfung, die für viele Anwendungen einfacher und kostengünstiger ist.
