Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Folienschichten

Die mechanischen Eigenschaften der Membranschicht werden durch Adhäsion, Spannung, Aggregationsdichte usw. beeinflusst. Aus dem Zusammenhang zwischen Membranschichtmaterial und Prozessfaktoren lässt sich ableiten, dass zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Membranschicht die folgenden Prozessparameter im Fokus stehen sollten:

(1) Vakuumniveau. Der Einfluss des Vakuums auf die Filmeigenschaften ist deutlich erkennbar. Die meisten Leistungsindikatoren der Filmschicht hängen stark vom Vakuumniveau ab. Im Allgemeinen erhöht sich mit steigendem Vakuumgrad die Aggregatdichte des Films, seine Festigkeit steigt, die Filmstruktur verbessert sich und die chemische Zusammensetzung wird reiner, gleichzeitig nimmt jedoch auch die Spannung zu.

(2) Abscheidungsrate. Eine Verbesserung der Abscheidungsrate kann nicht nur durch Erhöhung der Verdampfungsrate (d. h. durch Annäherung an die Temperatur der Verdampfungsquelle) oder durch Vergrößerung der Verdampfungsquellenfläche erreicht werden. Die Erhöhung der Temperatur der Verdampfungsquelle birgt jedoch Nachteile: Die Membranschichtspannung kann zu hoch werden, und das filmbildende Gas kann sich leicht zersetzen. Daher ist die Vergrößerung der Verdampfungsquellenfläche manchmal vorteilhafter als die Erhöhung der Temperatur der Verdampfungsquelle.

(3) Substrattemperatur. Eine Erhöhung der Substrattemperatur begünstigt die Adsorption verbleibender Gasmoleküle an der Substratoberfläche und erhöht die Bindungskräfte zwischen den abgeschiedenen Molekülen. Gleichzeitig wird die Umwandlung von physikalischer in chemische Adsorption gefördert, die Wechselwirkung zwischen den Molekülen verstärkt und somit eine dichtere Membranschichtstruktur erreicht. Beispielsweise kann bei einer Mg-Membran durch Erhitzen des Substrats auf 250–300 °C die innere Spannung reduziert, die Aggregationsdichte erhöht und die Härte der Membranschicht gesteigert werden. Bei einer Substrattemperatur von 120–150 °C wurde eine mehrlagige ZrO₃-SiO₂-Membran mit deutlich erhöhter mechanischer Festigkeit hergestellt. Eine zu hohe Substrattemperatur führt jedoch zur Beschädigung der Membranschicht.

(4) Ionenbeschuss. Der Ionenbeschuss beeinflusst die Bildung hochkohäsiver Oberflächen, die Oberflächenrauheit, die Oxidation und die Aggregationsdichte. Der Beschuss vor der Beschichtung reinigt die Oberfläche und erhöht die Haftung; der Beschuss nach der Beschichtung verbessert die Aggregationsdichte der Filmschicht usw. und erhöht somit die mechanische Festigkeit und Härte.

(5) Substratreinigung. Eine ungeeignete oder ungenügende Substratreinigung führt zu Verunreinigungen oder Rückständen von Reinigungsmitteln auf dem Substrat, was wiederum neue Verschmutzungen, veränderte Kohäsions- und Haftungsbedingungen der Beschichtung und somit Auswirkungen auf die strukturellen Eigenschaften und die optische Dicke der ersten Schicht hat. Zudem kann sich die Filmschicht leichter vom Substrat ablösen, wodurch sich die Eigenschaften der Filmschicht verändern.

–Dieser Artikel wurde veröffentlicht vonHersteller von VakuumbeschichtungsmaschinenGuangdong Zhenhua