Definieren Sie den Begriff PVD
Dünnschichttechnologien
Mithilfe physikalischer Verfahren wird Ausgangsmaterial in die Gasphase überführt
Zum zu beschichtenden Substrat transportiert
Kondensiert und die Schicht bildet.
Schritte
Bedampfen
Sputtern (Kathodenzerstäubung)
Ionenplattieren
Schichdicke (1 nm – 10 µm)
Worin unterscheiden sich CVD und PVD?
PVD
Prozess basiert auf physikalischen Mechanismen
Dünnere Beschichtungen im Vergleich zu CVD, aber gute Haftung auf der Oberfläche
CVD
Prozess basiert auf chemischen Reaktionen in der Gasphase.
Geeignet für die Beschichtung von komplexen Formen und tiefen Strukturen
Von welchen Parametern sind die Wachstumsbedingungen von PVD Schichten abhängig? Nennen Sie die Parameter und deren Wirkungsweise.
Prozessgas:
Wirkungsweise: Das Prozessgas kann die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften der Beschichtung beeinflussen.
Vakuumniveau
Wirkungsweise: Ein höheres Vakuum ermöglicht eine bessere Kontrolle der Prozessatmosphäre und reduziert die Kontaminatio
Target Substrat Abstand
Wirkungsweise: Der Abstand zwischen Target und Substrat beeinflusst die Flugbahn der abgeschiedenen Atome/Ionen un
Was versteht man unter der Line-off-Sight Charakteristik von PVD-Prozessen und zu welchen Problemen führt diese?
Schattenbildung: Durch die geradlinige Bewegung der Atome können bestimmte Bereiche des Substrats von der Beschichtung abgeschirmt werden
Unhomogenität: Die Beschichtungsdicke kann über die Oberfläche des Substrats ungleichmäßig sein, da die Atome oder Ionen bevorzugt diejenigen Bereiche treffen, die direkt in der Sichtlinie zum Target liegen.
Lösungsmöglichkeiten
Rotation des Substrats oder Targets, um eine gleichmäßigere Abdeckung zu erzielen.
Verwendung von Schattierungsmasken oder Schattenmasken, um die Beschichtung in bestimmten Bereichen zu blockieren oder gezielt zu lenken.
Einführung von reaktiven Gase in den Prozess, um chemische Reaktionen zu fördern und so eine verbesserte Beschichtungsqualität zu erzielen (Reactive PVD).
Was versteht man unter einem reaktiven PVD-Prozess und wozu wird dieser verwendet?
Es werden reaktive Gase in den Beschichtungsprozess eingeführt werden.
Abgeschiedenen Atome oder Ionen des Beschichtungsmaterials reagieren mit den reaktiven Gasen in der Prozesskammer um neue Verbindungen oder Legierungen zu bilden
Vorteile
Verbesserte Schichteigenschaften
Steuerbare Schichtzusammensetzung
Erhöhte Haftung:
Bsp
Hartstoffbeschichtungen wie Titannitrid (TiN), Titancarbid (TiC),
Wie sieht die Prozesskette für PVD-Beschichtung aus?
1.Vorbehandlung Substrat
Schleifen, Läppen, Polieren
2.Zielmaterial und Targetvorbereitung
3.Vakuum
4.PVD-Deposition:
5.Dickenkontrolle
6.Abschluuss und Entgasung
7.Nachbehandlung
Skizzieren Sie drei grundlegenden Varianten der PVD-Verfahren und beschreiben Sie deren Funktionsprinzip.
Sputterdeposition (DC-Sputtern):
Die abgeschiedenen Atome oder Ionen bewegen sich durch die Vakuumkammer und setzen sich auf dem Substrat ab, um eine Beschichtung zu bilden.
Thermisches Verdampfen
Das Target wird durch eine Heizquelle erhitzt, bis es verdampft und in einer Dampfphase übergeht.
Die Dampfmoleküle bewegen sich durch die Vakuumkammer und setzen sich auf dem Substrat ab, um eine Beschichtung zu bilden.
Ionenstrahlsputtern (Ion Beam Sputtering):
Ein hochenergetischer Ionenstrahl, oft aus einem Edelgas wie Argon, wird erzeugt und auf das Target gerichtet.
Die Ionen des Ionenstrahls treffen auf das Target und sputtern Atome oder Ionen von dessen Oberfläche
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