PVD 3

Bei dem Arc-PVD-Verfahren entstehen Droplets durch den Prozess der Lichtbogenentladung zwischen dem Target und der Anode

Während des Verdampfungsprozesses einige kleine Tröpfchen (Droplets) des Targetmaterials freigesetzt. Diese Tröpfchen können sich in der Vakuumkammer bewegen und auf dem Substrat ablagern, um Makrodefekte in der Beschichtung zu verursachen. — Shichtqualität wird negativ beeinfluss

Lösung:

• Targetmaterial

• Magnetron Unterstützung

• Filter und Abscheiden

• Distanz target zum Substrat vergrößern meistens

• Inertgasatmosphäre (Ar, ca. 5 Pa)

• Substrat an negativem Potential, vorgeheizt

• Zündung einer Glimmentladung

• Reinigung des Substrats durch InertgasIonenbeschuss per Sputtern (soft etch)

• Start der Verdampfung mittels thermischer Bogenentladung (Arc) zwischen Kammer und Target (Kathode)

• Energie, mit der die teilweise (bis zu 90%) ionisierten Teilchen auf das Substrat treffen, ist erheblich größer (20 … 200 eV) als beim Bedampfen und größer als beim Sputtern:

• → hohe Haftfestigkeiten

• → dichte Schichtstrukturen

• → Depositionsraten bis zu 25 µm/Min.

• nur elektrisch leitende Targetmaterialien!

• Rückstreuung zur Dampfquelle oder Streuung zur Rezipientenwand

• Energieaufnahme durch Kollision in der Gasentladung

• teilweise Ionisation durch Elektronenstoß

• Beschleunigung der Dampfionen zum Substrat

• Eindringen von Dampfionen in das Substrat

• Vermischung der kondensierten Dampfteilchen mit abgestäubten, rückgestreuten und wieder angelagerten Substratatomen, die auch ionisiert sein können

• abstäuben kondensierter Teilchen

  
  

• Rate der kondensierten Dampfteilchen muss größer sein als die der wieder abgestäubten Teilchen!

• auf die Schichtstruktur:

  • porös (Zone 1): ji < 1 mA cm−2, p ≈ 1 Pa

  • feinkörnig, kolumnar (Zone 2)

  • dicht,

    
    

• auf das Interface:

  • Vermischung von Materialien

  • Keimbildung

    
    

• auf die Substratoberfläche:

  • Zerstäubung

  • Störung der Kristallstruktur

  • Temperaturerhöhung

  • Änderung der Oberflächentopografie

  • Änderung der Stöchiometrie

  • Implantation von Gasionen

    
    

• zur Bildung von Karbiden, Oxiden, Nitriden

  • C2H2, CH4

  • O2

  • N2

das Vorhandensein in der abgelagerten Schicht von kleinsten Tröpfchen des Materials verstanden, das sich nach seiner Verdampfung nicht in atomarer Form aggregiert hat und somit das geformt hat, was vielleicht als einziger Nachteil dieser Technologie gelten kann.

• verändertes Schichtwachstum am Grund des Pinholes

• pinholes

• großer Kratzer auf der Oberfläche

• kein Zuwachsen

  
  

Vermeidung partikelinduzierter Wachstumsdefekte

Nachteil: starke Abnahme der Abscheiderate

• Leerstellen

• Einlagerung von Reaktivgasatomen auf zusätzlichen Gitterplätzen (interstitielle Atome)

• Substitution von regulären Gitteratomen durch Metall-, Nichtmetall-, Reaktivgasatome

→ Überstöchiometrie, Eigenspannungen, Einbau von Sputtergas

Belegung der Korngrenzen

• Erniedrigung der Wachstumsraten entlang bevorzugter Orientierungen

• zunehmend globulares Gefüge

• monoayer

• gradierte

• multilayer

Schichten Testen:Indentation

→Schichthaftung (Rockwelleindruck -> Grad der Abplatzung)

Ritztest (Scratch Test)

→Schichthaftung (Länge bis zumSchichtabplatzen)

Tribometer -> Verschleißverhalten untersuchen

Praxistest