1. Die Verdunstungsrate beeinflusst die Eigenschaften der aufgedampften Beschichtung.
Die Verdampfungsrate hat einen großen Einfluss auf den abgeschiedenen Film. Da die bei niedriger Verdampfungsrate entstehende Beschichtungsstruktur locker ist und leicht zu Ablagerungen großer Partikel führt, ist es ratsam, eine höhere Verdampfungsrate zu wählen, um eine kompakte Beschichtungsstruktur zu gewährleisten. Bei konstantem Restgasdruck in der Vakuumkammer ist die Beschussrate des Substrats konstant. Daher ist der Restgasanteil im abgeschiedenen Film nach Wahl einer höheren Verdampfungsrate geringer, wodurch die chemische Reaktion zwischen den Restgasmolekülen und den Partikeln des verdampften Films reduziert wird. Dadurch kann die Reinheit des abgeschiedenen Films verbessert werden. Es ist zu beachten, dass eine zu hohe Verdampfungsrate die inneren Spannungen im Film erhöhen, die Anzahl der Defekte im Film steigern und sogar zum Aufreißen des Films führen kann. Insbesondere beim reaktiven Verdampfen kann eine niedrigere Verdampfungsrate gewählt werden, um eine vollständige Reaktion des Reaktionsgases mit den Partikeln des Verdampfungsmaterials zu gewährleisten. Selbstverständlich sind für verschiedene Materialien unterschiedliche Verdampfungsraten erforderlich. Ein praktisches Beispiel: die Abscheidung eines reflektierenden Films. Beträgt die Filmdicke 600 × 10⁻⁸ cm und die Verdunstungszeit 3 s, so liegt der Reflexionsgrad bei 93 %. Wird die Verdunstungsrate bei gleicher Filmdicke verlangsamt, dauert die Abscheidung 10 Minuten. Die Filmdicke bleibt dabei gleich, der Reflexionsgrad sinkt jedoch auf 68 %.
2. Die Substrattemperatur beeinflusst die Verdampfungsbeschichtung.
Die Substrattemperatur hat einen großen Einfluss auf die Aufdampfbeschichtung. Restgasmoleküle, die bei hohen Substrattemperaturen an der Substratoberfläche adsorbiert sind, lassen sich leicht entfernen. Besonders wichtig ist die Entfernung von Wasserdampfmolekülen. Darüber hinaus wird bei höheren Temperaturen nicht nur die Umwandlung von physikalischer zu chemischer Adsorption begünstigt, wodurch die Bindungskräfte zwischen den Partikeln erhöht werden, sondern auch die Differenz zwischen der Rekristallisationstemperatur der Dampfmoleküle und der Substrattemperatur verringert. Dadurch werden innere Spannungen an der Grenzfläche des Films reduziert oder beseitigt. Da die Substrattemperatur mit dem Kristallinitätsgrad des Films zusammenhängt, bilden sich bei niedrigen Substrattemperaturen oder fehlender Erwärmung häufig amorphe oder mikrokristalline Beschichtungen. Im Gegensatz dazu bildet sich bei hohen Temperaturen leichter eine kristalline Beschichtung. Eine Erhöhung der Substrattemperatur trägt außerdem zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Beschichtung bei. Selbstverständlich sollte die Substrattemperatur nicht zu hoch sein, um ein Verdampfen der Beschichtung zu verhindern.
3. Der Restgasdruck in der Vakuumkammer beeinflusst die Filmeigenschaften.
Der Restgasdruck in der Vakuumkammer hat einen großen Einfluss auf die Membranleistung. Restgasmoleküle mit zu hohem Druck kollidieren leicht mit den verdampfenden Partikeln, wodurch deren kinetische Energie auf dem Substrat reduziert und die Haftung des Films beeinträchtigt wird. Darüber hinaus beeinträchtigt ein zu hoher Restgasdruck die Reinheit des Films und mindert die Beschichtungseigenschaften.
4. Einfluss der Verdampfungstemperatur auf die Verdampfungsbeschichtung
Der Einfluss der Verdampfungstemperatur auf die Membranleistung zeigt sich in der Änderung der Verdampfungsrate mit der Temperatur. Bei hohen Verdampfungstemperaturen sinkt die Verdampfungswärme. Wird das Membranmaterial oberhalb der Verdampfungstemperatur verdampft, kann bereits eine geringe Temperaturänderung einen sprunghaften Anstieg der Verdampfungsrate bewirken. Daher ist es entscheidend, die Verdampfungstemperatur während der Filmbeschichtung präzise zu steuern, um große Temperaturgradienten beim Erhitzen der Verdampfungsquelle zu vermeiden. Bei sublimationsanfälligen Filmmaterialien ist es zudem wichtig, das Material selbst als Heizelement für die Verdampfung zu nutzen und weitere geeignete Maßnahmen zu ergreifen.
5. Der Reinigungszustand des Substrats und der Beschichtungskammer beeinflusst die Beschichtungsleistung.
Der Einfluss der Sauberkeit des Substrats und der Beschichtungskammer auf die Beschichtungsleistung ist nicht zu vernachlässigen. Sie beeinträchtigt nicht nur die Reinheit des abgeschiedenen Films erheblich, sondern reduziert auch dessen Haftung. Daher sind die Reinigung des Substrats, die Reinigung der Vakuumbeschichtungskammer und ihrer Komponenten (wie z. B. des Substratrahmens) sowie die Oberflächenentgasung unerlässliche Schritte im Vakuumbeschichtungsprozess.
Veröffentlichungsdatum: 28. Februar 2023