Vakuumabscheidung

Vakuumabscheidung ist ein Oberbegriff für Verfahren, bei denen dünne Filme aus einer Dampfphase auf ein Substrat abgeschieden werden, während der Arbeitsraum in einem Vakuum oder sehr niedrigem Druck gehalten wird. Das Vakuum erhöht die mittlere Freifläche der Teilchen, reduziert unerwünschte Reaktionen mit Luft und ermöglicht eine bessere Kontrolle von Adhäsion, Mikrostruktur und Reinheit der Beschichtung.

Zu den Hauptkategorien gehören die Physikalische Vaporabscheidung (PVD) und die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). PVD-Verfahren erzeugen den Dampf durch Verdampfung oder durch Beschuss mit Ionen (Sputtern); CVD nutzt chemische Reaktionen in der Gasphase oder an der Oberfläche, um Schichten zu bilden, oft bei niedrigem Restdruck.

Wichtige Verfahrensparameter sind Substrattemperatur, Abscheidegeschwindigkeit, Druck im Reaktor und Gaszusammensetzung. Durch Variation dieser Größen lassen sich Dichte, Mikrostruktur, Haftung sowie optische oder mechanische Eigenschaften der Schicht gezielt steuern. In der Praxis kommen sowohl reaktive PVD- als auch CVD-Verfahren zum Einsatz.

Vakuumabscheidungen finden in Elektronik, Optik, Werkzeugtechnik und Energietechnik Anwendung. Typische Materialien sind Metalle, Halbleiter, Oxide, Nitride und diamantähnliche Kohlenstoffe. Häufige Beschichtungen umfassen TiN, Aluminium, SiO2, Cr und ZrO2 sowie Schutz- und Funktionsschichten für MEMS, Glas- und Linsenbauteile.

Vorteile der Vakuumabscheidung sind hohe Reinheit, gute Haftung und die Fähigkeit, dünne, glatte oder funktionsorientierte Schichten zu erzeugen. Zu den Nachteilen gehören oft begrenzte Konformität bei komplexen Geometrien, moderate Wachstumsraten und die Kosten der Vakuum-Ausrüstung und Prozesskontrolle.