Wat is fysische dampafzetting?
Fysieke dampafzetting (PVD) is een proces dat wordt gebruikt om dunne films te maken door een doelmateriaal op een substraat over te brengen. De overdracht wordt bereikt door puur fysische middelen in tegenstelling tot chemische dampafzetting, die chemische reacties gebruikt om de dunne films te maken. Halfgeleiders, computerchips, compact discs (cd's) en digitale videoschijven (dvd's) worden meestal door dit proces gemaakt.
Er zijn drie hoofdtypen fysieke dampafzetting: verdamping, sputteren en gieten. Verdampingstechnieken beginnen door het doelmateriaal in een vacuümkamer te plaatsen, wat de druk vermindert en de verdampingssnelheid verhoogt. Het materiaal wordt vervolgens verwarmd tot koken en de gasvormige deeltjes van het doelmateriaal condenseren op de oppervlakken van de kamer, inclusief op het substraat.
De twee belangrijkste verwarmingsmethoden voor fysische dampafzetting door verdamping zijn elektronenstraalverwarming en resistieve verwarming. Tijdens elektronenstraalverwarming wordt een elektronenstraal op een specifiek gebied op het doelmateriaal gericht, waardoor dat gebied wordt verhit en verdampt. Deze methode is goed voor het regelen van de specifieke gebieden van het doel die moeten worden verdampt. Tijdens resistieve verwarming wordt het doelmateriaal in een houder geplaatst, meestal gemaakt van wolfraam, en de houder wordt verwarmd met een hoge elektrische stroom. De verwarmingsmethode die wordt gebruikt tijdens de verdamping, hangt af van de aard van het doelmateriaal.
Sputterprocessen beginnen ook met het doelmateriaal in een vacuümkamer, maar het doel wordt verbroken door gasplasma-ionen in plaats van door verdamping of koken. Tijdens het proces wordt een stroom door een gasplasma geleid, waardoor positieve kationen worden gevormd. Deze kationen bombarderen het doelmateriaal en slaan kleine deeltjes weg die door de kamer reizen en zich op het substraat afzetten.
Net als verdamping variëren sputtertechnieken afhankelijk van het doelmateriaal. Sommigen gebruiken gelijkstroom (DC) stroombronnen, terwijl anderen radiofrequentie (RF) stroombronnen gebruiken. Sommige sputtersystemen maken ook gebruik van magneten om de beweging van de ionen te sturen, terwijl anderen een mechanisme hebben om het doelmateriaal te roteren.
Gieten is een andere belangrijke methode voor fysische dampafzetting en wordt het meest gebruikt voor polymere doelmaterialen en voor fotolithografie. Tijdens dit proces wordt het doelmateriaal opgelost in een oplosmiddel om een vloeistof te vormen die op het substraat wordt gesproeid of gesponnen. Spinnen omvat het verspreiden van de vloeistof op het vlakke substraat, dat vervolgens wordt gesponnen totdat een gelijkmatige laag wordt gevormd. Zodra het oplosmiddel is verdampt, is de dunne film voltooid.