Vakuum- und Dünnschichttechnik Lukas Hofstädter
Allgemeines Dünnschicht = „thin film“ Dicke <1µm Veränderung der Oberflächeneigenschaften Unterschiedlichste Substratmaterialien Metalle Legierungen Keramik Glas etc. Schichtmaterialien Halbleiter Polymere
Beschichtungsverfahren Vakuumverfahren PVD (physical vapor deposition) Thermisches Aufdampfen Kathodenzerstäubung (Sputtering) Nichtvakuum-Verfahren Chemische Verfahren Spin Coating etc.
Vakuumverfahren Benötigt HV Vielfalt an Substratmaterialien Öl - Diffusionspumpen Turbomolekularpumpen Inkl. Vorpumpe (z.B. Drehschieberpumpe) Vielfalt an Substratmaterialien Hohe Schichtgleichmäßigkeit Gute Reproduzierbarkeoit
PVD – Verfahren - Thermisches Aufdampfen p=10-6 Pa Heizwiderstand T= bis 1800 ° Schichtdickenmessung: Quarz monitor Optische Absorption Stylus profiler Blende
PVD – Verfahren - Sputtering Argon wird benötigt Substrathalter = Anode Sputter-Element = Kathode Hochspannung (~2-5 kV) Ionisation von Ar -> Ar + Ar + schlägt Atome aus Kathode Atome kondensieren an Substrat
Verwendete Vakuumpumpen Feinvakuum bis 10-1 Pa: Membranpumpe Drehschieberpunpe Hochvakuum bis bis 10-5 Pa: Öl-Diffusionspumpe Turbomolekularpumpe Kryopumpe
NV-Verfahren – chem. Gasphasenabscheidung Verwendung: Herstellung von Mikroelektronik Bauteilen Erhitzte Oberfläche des Substrates Chemische Reaktion Voraussetzungen: Flüchtige Verbindungen der Schichtkomponenten Bestimmte Reationstemperatur Meist unter reduziertem Druck (1 – 1000 Pa) Beschichtung von komplexen 3D-Formen (z.B. Hohlkörper)
NV-Verfahren – Spin Coating Substrat auf Spinner Chuck Schichtlösung auf Substrat Rotation 200-7000 rpm Komplexer Ablauf der Schichtbildung Morphologie des Substrates Viskosität, Oberflächenspannung, Dampfdruck, Konzentration der Lösung Verwendung: Belackung von Wafern in der Mikroelektronik
NV-Verfahren - Dip Coating Substrat eingetaucht Für größere Substrate Nachteil: langsam Empfindlich gengeüber: Luftturbulenzen Vibrationen und Stöße Abnehmende Konzentration der Lösung
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