Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...

Metallschichten oder andere dichte anorganische Schichten als Barriereschichten auf
Polymerfolien einzusetzen. Im Folgenden soll daher auf die Problematik und die
Herstellung dünner Metallfilme auf Polymerfolien eingegangen werden.
45 Vakuum________________________________________Seite im Substraten von Beschichtung 2.4
2.4.1 Grundlegendes zur Vakuumbeschichtung
Um ein Metall oder andere anorganische Substanzen als qualitativ hochwertigen,
wenige zehn bis hundert Nanometer dicken Film auf ein Substrat abzuscheiden, existiert
eine Vielzahl von Methoden. Bei der Auswahl des geeigneten Abscheideprozesses muss
jedoch die geringe thermische Belastbarkeit des verwendeten Polymersubstrats beachtet
werden. Somit scheiden alle Prozesse aus, die Substrattemperaturen über der
Schmelztemperatur des Polymers zur Schichtbildung benötigen.
Allgemein unterscheidet man zwischen chemischen und physikalischen
Abscheidemethoden, den sogenannten CVD- ("chemical vapour deposition") und PVD-
("physical vapour deposition") Prozessen. Bei der erstgenannten Technik kommt es
durch chemische Gasphasenreaktionen von gasförmigen Precursorn, die die
Ausgangstoffe des abzuscheidenden Materials enthalten, zu einer Schichtbildung auf
der Substratoberfläche. Dabei wird zwischen Heiß- und Kaltwandreaktoren
unterschieden [100]. Typisches Anwendungsgebiet von CVD-Prozessen ist die
Halbleiterindustrie. Bei der Folienveredelung finden diese Techniken dagegen nur in
geringem Maß Einsatz. Daher soll hier nicht näher auf chemische Abscheidevorgänge
eingegangen werden.
Im Gegensatz dazu stellen PVD-Verfahren, wie das Elektronenstrahlverdampfen und
vor allem das thermische Verdampfen aus Schiffchen Standardverfahren zur Herstellung
von dünnen anorganischen Schichten auf Polymerfolien dar. Zunächst wird durch
Aufheizen des zu verdampfenden Materials über den Schmelzpunkt ein ausreichend
hoher Dampfdruck erzeugt. Die resultierende Dampfwolke breitet sich dann im Raum
aus und kondensiert dann an den Prozesskammerwänden und auf dem Substrat. Die
Dampfwolke ist jedoch nur schwach gerichtet [101], daher wird nur ein Bruchteil des
verdampften Materials auf dem Substrat abgeschieden. Durch geeignete Anordnung und
Form der Verdampferquellen kann dieser Anteil aber deutlich erhöht werden. So lassen
sich heute bereits mehr als 50% des verdampften Aluminiums auf die Folie übertragen
[102].
Das Elektronenstrahlverdampfen und das thermische Verdampfen aus Schiffchen
unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch die Art des Energieeintrags in das zu
verdampfende Material. Beim thermischen Verdampfen aus Tiegeln wird ein mit dem
abzuscheidenden Material gefülltes Schiffchen durch resistive Heizung über die
Verdampfungstemperatur erwärmt, so dass ein ausreichend hoher Dampfdruck entsteht.
Es stellt ein vergleichsweise kostengünstiges Verfahren zur Massenherstellung von
Aufdampfschichten aus Materialien mit relativ niedrigem Schmelzpunkt wie etwa