Die Vakuumabscheidung, insbesondere die thermische Verdampfung oder die thermische Vakuumverdampfung (VTE), ist ein Verfahren, das in der Fertigung und in der Forschung eingesetzt wird, um dünne Materialschichten auf ein Substrat aufzubringen. Bei diesem Verfahren wird ein Material in einer Vakuumkammer erhitzt, bis es verdampft und dann auf einem Substrat kondensiert.
Das Verfahren:
Der Prozess der thermischen Verdampfung beginnt mit einer Vakuumkammer, die in der Regel aus rostfreiem Stahl besteht und in der sich ein Tiegel oder ein Schiffchen aus feuerfesten Materialien wie Wolfram oder Molybdän befindet. Das abzuscheidende Material, das so genannte Verdampfungsmittel, wird in diesem Tiegel oder Schiffchen platziert. Die Vakuumumgebung ist von entscheidender Bedeutung, da sie verhindert, dass das verdampfte Material mit Gasmolekülen zusammenstößt, was einen sauberen Abscheidungsprozess gewährleistet. Der Vakuumdruck reicht von 10^-5 bis 10^-9 Torr, je nach gewünschtem Verschmutzungsgrad der abgeschiedenen Schicht. Für eine effektive Abscheidung muss der Dampfdruck des Materials mindestens 10 mTorr erreichen.Methoden der Verdampfung:
- Die thermische Verdampfung kann durch zwei Hauptmethoden erreicht werden:
- Elektrische Erwärmung: Hierbei wird das Material mit elektrisch beheizten Drähten oder in Tiegeln aus Materialien mit höherem Schmelzpunkt erhitzt. Diese Methode ist für Materialien geeignet, die keinen extrem hohen Schmelzpunkt haben.
Elektronenstrahl-Erwärmung: Bei Materialien mit höherem Schmelzpunkt kann ein Elektronenstrahl zum Erhitzen und Verdampfen des Materials verwendet werden. Diese Methode ermöglicht eine präzise Steuerung des Erhitzungsprozesses und eignet sich für eine größere Anzahl von Materialien.
Vakuumbedingungen:
Der erforderliche Basisdruck in der Beschichtungsanlage liegt in der Regel zwischen 10^-7 und 10^-5 mbar, je nach der Qualität der gewünschten Schicht. Diese Hochvakuumumgebung ist für die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) unerlässlich, da sie gewährleistet, dass sich das Material ohne Störung durch Gasmoleküle auf dem Substrat ablagert.
Anwendungen:
