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

egrenzt ist, kann nur durch eine Erhöhung der Übersättigung - was gleichbedeutend mit
der Vergrößerung des Dampfdrucks der abzuscheidenden Materialien ist - eine
Verschiebung des Wachstums in Richtung Schichtlagenwachstum erzielt werden.
Typische Übersättigungen beim Aufdampfen von Schichten im liegen bei
2.4
[120]. Diese reichen in den meisten Fällen trotzdem nicht aus, um ein Inselwachstum der
aufgedampften Metalle auf dem Polymer bei der Metallisierung zu verhindern.
Experimentell gibt es hierzu für verschiedene Metalle entsprechende Beobachtungen
[121].
51 Vakuum________________________________________Seite im Substraten von Beschichtung
1020
Wie bereits angedeutet, treten die ersten kristallinen Keime an energetisch bevorzugten
Stellen auf. Da es sich hier um einen statistischen Prozess handelt, weisen diese
kristallinen Keime unterschiedliche Orientierungen auf. Während des Inselwachstums
wachsen sie ausgehend von diesen Stellen sowohl lateral als auch in die Höhe, bis sie
sich berühren und schließlich eine geschlossene Schicht entsteht. Es bildet sich somit
eine polykristalline Schicht aus.
2.4.2.1 Modelle zur Schichtstruktur
Der Einfluss der Substrattemperatur und des Restgasdrucks auf die sich ausbildende
Mikrostruktur während der Schichtabscheidung wurde zuerst von Movchan und
Demchishin [122] untersucht und in einem einfachen phänomenologischen Modell
zusammengefasst. Die Autoren fanden bei Variation der Substrattemperatur drei
unterschiedliche Mikrogefügestrukturen. So traten bei kleinen Verhältnissen von
Schichtschmelz- zu Substrattemperatur (Zone I) große kegelförmige Säulenkristallite
auf dem Substrat auf, wobei mit steigender Temperatur die Kristallitgröße zunahm. Die
Topographie war von vielen ausgeprägten kuppenartigen Strukturen geprägt. Dies
wurde auf die geringe Oberflächenmobilität der Adatome und auf nicht ausgleichbare
geometrische Abschattungseffekte durch die bereits vorhandene Schicht zurückgeführt.
Insgesamt war die Schicht porös mit vielen in Schichtwachstumsrichtung ausgebildeten
Hohlräumen. Überschritt die Substrattemperatur circa 26-30% der Schmelztemperatur
des aufzudampfenden Materials (Zone II), so änderte sich die Form in ein deutlich
feineres kolumnares Wachstum mit geringer Oberflächenrauigkeit. Durch die erhöhte
Adatombeweglichkeit wurde das Schichtwachstum erleichtert. Solche Schichten
zeichneten sich durch längliche Kristallite und eine hohe Packungsdichte aus. Auch hier
nahm mit steigender Temperatur der Kristallitdurchmesser zu. Bei Substrattemperaturen
oberhalb ca. 45% der Schmelztemperatur den verdampften Materials (Zone III) wurde
das Schichtwachstum dann durch Volumendiffusion dominiert. Die so gewachsenen
Schichten waren rekristallisiert, kompakt und hatten eine glatte Oberfläche.
Verschiedene Autoren, hier allen voran Thornton [123,124], griffen das Modell von
Movchan und Demchishin auf und verfeinerten es durch die Einbeziehung des Restgasund
Prozessgasdrucks. Dabei fand er eine weitere Übergangszone (Zone T) zwischen
den Zonen I und II. Die Struktur in diesem Bereich war durch ein faserartiges, dichteres