Was ist Dünnschichtabscheidung durch thermische Verdampfung?

Eine der gängigen Methoden der physikalischen Dampfabscheidung (PVD) ist die thermische Verdampfung. Dies ist eine Form der Dünnschichtabscheidung, einer Vakuumtechnologie zum Aufbringen von Beschichtungen Lieferanten von Verdampfungs-Vakuumbeschichtungsmaschinen von reinen Materialien auf die Oberfläche verschiedener Objekte. Die Beschichtungen, auch Filme genannt, haben normalerweise eine Dicke im Bereich von Angström bis Mikrometer und können aus einem einzigen Material oder aus mehreren Materialien in einer Schichtstruktur bestehen.
Die Materialien, die mit thermischen Verdampfungstechniken aufgebracht werden sollen, können reine atomare Elemente sein, einschließlich sowohl Metalle als auch Nichtmetalle, oder können Moleküle wie Oxide und Nitride sein. Das zu beschichtende Objekt wird als Substrat bezeichnet und kann eine Vielzahl von Dingen sein, wie z. B.: Halbleiterwafer, Solarzellen, optische Komponenten oder viele andere Möglichkeiten.

Bei der thermischen Verdampfung wird ein festes Material in einer Hochvakuumkammer erhitzt und auf eine Temperatur gebracht, die einen gewissen Dampfdruck erzeugt. Innerhalb des Vakuums reicht bereits ein relativ niedriger Dampfdruck aus, um eine Dampfwolke in der Kammer aufzusteigen. Dieses verdampfte Material bildet nun einen Dampfstrom, der die Kammer durchquert und auf das Substrat auftrifft, wobei es als Beschichtung oder Film darauf haftet.
Da das Material in den meisten Fällen von thermischen Verdampfungsprozessen bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt wird und flüssig ist, befindet es sich normalerweise am Boden der Kammer, oft in einer Art aufrechtem Tiegel. Der Dampf steigt dann über diese untere Quelle und die Substrate werden umgekehrt in geeigneten Halterungen oben in der Kammer gehalten. Die zu beschichtenden Oberflächen sind somit nach unten in Richtung des erhitzten Quellenmaterials gerichtet, um ihre Beschichtung zu erhalten.
Gegebenenfalls müssen Schritte unternommen werden, um die Filmhaftung zu gewährleisten sowie verschiedene Filmeigenschaften nach Wunsch zu steuern. Glücklicherweise können das Design und die Methoden des thermischen Verdampfungssystems die Anpassung einer Reihe von Parametern ermöglichen, um Verfahrensingenieuren die Möglichkeit zu geben, die gewünschten Ergebnisse für solche Variablen wie Dicke, Gleichmäßigkeit, Haftfestigkeit, Spannung, Kornstruktur, optische oder elektrische Eigenschaften usw. zu erzielen .
Es gibt zwei Hauptmittel zum Erhitzen des Ausgangsmaterials. Ein Verfahren, das oft als Filamentverdampfung bezeichnet wird, ist ein einfaches elektrisches Widerstandsheizelement oder Filament. Es gibt zahlreiche unterschiedliche physikalische Konfigurationen dieser Widerstandsverdampfungsfäden, einschließlich vieler bekannter als "Schiffe" - im Wesentlichen dünne Metallblechstücke aus geeigneten Hochtemperaturmetallen (wie Wolfram) mit geformten Vertiefungen oder Mulden, in die das Material eingebracht wird. Die Filamentquelle bietet die Sicherheit einer niedrigen Spannung, obwohl ein sehr hoher Strom erforderlich ist, normalerweise mehrere hundert Ampere.