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

Gasgehalt in der Substratfolien zum Ausgasen der Folie. Da die Folienrolle eine sehr
große Oberfläche hat, würde der Druckanstieg sehr schnell so groß werden, dass der
Beschichtungsprozess zusammenbrechen würde. Um die Anforderungen an das
Pumpsystem etwas zu reduzieren, werden auch zweigeteilte Bedampfungsanlagen
eingesetzt, bei denen sich die Folienauf- und -abwicklung im Vorvakuum befindet und
nur der eigentliche Verdampfungsprozess im Hochvakuumbereich erfolgt. Trotzdem
sind auch hier äußerst leistungsstarke Pumpensysteme aus Vor- und Turbomolekularbzw.
Diffusionspumpen sowie Kühlfallen zum Ausfrieren von Wasserdampf für
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qualitativ hochwertige Schichten notwendig. Anlagen, bei denen sich sowohl die Aufwie
auch die Abwicklung außerhalb des Vakuumkammer befinden und damit ein
kontinuierlicher Bedampfungsprozess möglich ist, sind hingegen aufgrund des großen
Konstruktionsaufwands für die notwendigen Druckschleusen sehr teuer und spielen so
keine bedeutende Rolle.
2.4.2 Wachstum und Mikrostruktur der Aufdampfschichten
Das Wachstum der kondensierten Atome zu einer Schicht und die sich ausbildende
Mikrostruktur wird durch verschiedene Parameter beeinflusst. So spielen die Art des
Substrats und dessen Orientierung, dessen Temperatur, die Abscheiderate, die
Schichtdicke, der Winkel unter dem die kondensierenden Atome auf das Substrat
treffen, die Energie der kondensierenden Teilchen und schließlich auch die Art und der
Druck des vorhandenen Restgas eine wesentliche Rolle. Da die Barriereeigenschaften
wesentlich von der chemischen Zusammensetzung, der Mikrostruktur und der
Homogenität der abgeschiedenen Schicht abhängt, soll im Folgenden näher auf diese
Zusammenhänge eingegangen werden.
Bereits die Bildung der ersten Keime von kondensierten Atomen prägt den weiteren
Schichtaufbau. Die auftreffenden Atome können vom Substrat abprallen oder sie
verlieren beim Aufprall auf dem Substrat genügend kinetische Energie und können so
zunächst als Adatome lose an der Oberfläche gebunden werden. Die Adatome lagern
sich dann direkt an bereits vorhandenen Materialcluster (kleine, aus wenigen Atomen
bestehende Strukturen) oder andere energetisch günstige Plätze wie Stufen, Kanten oder
Vertiefungen an oder diffundieren - falls ihre Restenergie ausreichend groß ist - noch auf
der Substratoberfläche. Durch diese Beweglichkeit können einzelne Adatome
agglomerieren und weitere stabile bzw. metastabile Cluster bilden oder nach einer
gewissen Verweilzeit wieder von der Oberfläche desorbieren [113,114]. Des Weiteren
kann es auch zur Volumendiffusion in das Substrat kommen.
Die Keimbildung aus der Gasphase kann in der Regel analog zur "klassischen"
heterogenen Keimbildung betrachtet werden. Ausgangspunkt ist der thermodynamische
Ansatz von Volmer und Weber [115]. Dieser beschreibt das zwei- oder dreidimensionale
Wachstum von Clustern auf idealen glatten Oberflächen. Es wird dabei davon
ausgegangen, dass die freie Energie ∆G eines Aggregats aus n Adatomen eine Funktion