Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ist ein Verfahren, das verwendet wird, um dünne Filme durch Übertragen eines Zielmaterials auf ein Substrat zu erzeugen. Die Übertragung erfolgt durch rein physikalische Mittel im Gegensatz zur chemischen Gasphasenabscheidung, bei der chemische Reaktionen verwendet werden, um die dünnen Schichten zu erzeugen. Halbleiter, Computerchips, Compact Discs (CDs) und Digital Video Discs (DVDs) werden normalerweise durch diesen Prozess erstellt.
Es gibt drei Hauptarten der physikalischen Gasphasenabscheidung: Aufdampfen, Sputtern und Gießen. Verdampfungstechniken beginnen mit dem Einbringen des Zielmaterials in eine Vakuumkammer, wodurch der Druck verringert und die Verdampfungsrate erhöht wird. Anschließend wird das Material zum Sieden erhitzt und die gasförmigen Partikel des Targetmaterials kondensieren an den Oberflächen der Kammer, auch auf dem Substrat.
Die beiden Hauptheizmethoden für die physikalische Gasphasenabscheidung durch Verdampfung sind die Elektronenstrahlheizung und die Widerstandsheizung. Bei der Elektronenstrahlheizung wird ein Elektronenstrahl auf einen bestimmten Bereich des Targetmaterials gerichtet, wodurch dieser Bereich erhitzt und verdampft wird. Diese Methode ist gut geeignet, um die spezifischen Bereiche des Targets zu kontrollieren, die verdampft werden sollen. Beim Widerstandsheizen wird das Targetmaterial in einen Behälter, meist aus Wolfram, gegeben und der Behälter mit einem hohen elektrischen Strom erhitzt. Das während der physikalischen Dampfabscheidung durch Verdampfung verwendete Erwärmungsverfahren variiert in Abhängigkeit von der Art des Zielmaterials.
Auch Sputterprozesse beginnen mit dem Targetmaterial in einer Vakuumkammer, jedoch wird das Target durch Gasplasmaionen und nicht durch Verdampfen oder Sieden aufgebrochen. Dabei wird ein Strom durch ein Gasplasma geleitet, wodurch positive Kationen entstehen. Diese Kationen bombardieren das Zielmaterial und schlagen kleine Partikel weg, die durch die Kammer wandern und sich auf dem Substrat ablagern.
Wie beim Verdampfen variieren Sputtertechniken je nach Targetmaterial. Einige verwenden Gleichstromquellen (DC), während andere Hochfrequenzquellen (RF) verwenden. Einige Sputtersysteme verwenden auch Magnete, um die Bewegung der Ionen zu lenken, während andere einen Mechanismus haben, um das Targetmaterial zu drehen.
Gießen ist ein weiteres Hauptverfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung und wird am häufigsten verwendet für
Polymer
Targetmaterialien und für die Photolithographie. Dabei wird das Targetmaterial in a . gelöst
Lösungsmittel
um eine Flüssigkeit zu bilden, die entweder auf das Substrat gesprüht oder geschleudert wird. Beim Spinnen wird die Flüssigkeit auf das flache Substrat verteilt, das dann geschleudert wird, bis eine gleichmäßige Schicht gebildet wird. Sobald das Lösungsmittel verdunstet ist, ist der dünne Film fertig.