Vakuum bezieht sich auf einen Gaszustand in einem bestimmten Raum, der unter einem Atmosphärendruck liegt. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass die überwiegende Mehrheit der Gasmoleküle aus einem Behälter extrahiert wird, was zu einem Druck führt, der viel niedriger ist als der äußere Atmosphärendruck.
Aus mikroskopischer Sicht bedeutet Vakuum nicht die völlige Abwesenheit von Materie. Im Vakuum können sich noch geringe Mengen an Gasmolekülen, Ionen, Photonen usw. befinden. Allerdings ist die Menge dieser Stoffe sehr gering, was der Vakuumumgebung einige besondere Eigenschaften verleiht, wie z. B. niedrigen Druck, hohe Isolierung, geringe Wärmeübertragung usw.
Vakuum lässt sich grundsätzlich in folgende Stufen einteilen:
Niedriges Vakuum: Der Druckbereich liegt normalerweise zwischen 101325 Pa (eine Standardatmosphäre) und 1333 Pa. Innerhalb dieses Bereichs gibt es immer noch eine ganze Reihe von Gasmolekülen, die hauptsächlich für einige raue Vakuumanwendungen wie Vakuumtrocknung, Vakuumformung usw. verwendet werden.
Mittleres Vakuum: Der Druckbereich liegt bei etwa 1333 Pa bis 1,33 × 10 ⁻¹ Pa. In einer Umgebung mit mittlerem Vakuum wird die Anzahl der Gasmoleküle weiter reduziert, was in einigen Vorstufen der Vakuummetallurgie und Vakuumbeschichtung genutzt werden kann.
Hochvakuum: Druckbereich von 1,33 × 10 ⁻¹ Pa bis 1,33 × 10 ⁻⁶ Pa. Unter Hochvakuumbedingungen sind Gasmoleküle sehr selten und eignen sich für hochpräzise Vakuumbeschichtung, Elektronenstrahlschweißen,Vakuumwärmebehandlung, usw.
Ultrahochvakuum: Druck unter 1,33 × 10 ⁻⁶ Pa. In Ultrahochvakuumumgebungen sind fast keine Gasmoleküle vorhanden, die hauptsächlich in einigen hochmodernen wissenschaftlichen Forschungsbereichen wie der Oberflächenforschung und bestimmten Schlüsselprozessen verwendet werdenHalbleiterfertigung, usw.
Die Rolle der Vakuumtechnologie bei der Sputterbeschichtung
Ausschluss von Verunreinigungen: In einer Vakuumumgebung wird die Anzahl der Gasmoleküle stark reduziert, wodurch Verunreinigungen in der Luft wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf usw. wirksam beseitigt werden können. Diese Verunreinigungen reagieren mit dem Zielmaterial und dem Substrat und wirken sich negativ auf das Zielmaterial und das Substrat aus die Qualität und Leistung des Films. Durch die Vakuumtechnologie kann eine hochreine Umgebung geschaffen werden, um die Reinheit und Stabilität der Folie zu gewährleisten.
Verbessern Sie die Sputtereffizienz: In einer Vakuumumgebung ist die Bewegung der Ionen freier und wird nicht durch Faktoren wie den Luftwiderstand beeinflusst. Dadurch können Ionen mit höherer Geschwindigkeit und Energie mit dem Targetmaterial kollidieren, wodurch die Sputtereffizienz verbessert wird. Darüber hinaus kann Vakuum die Streuung und Kollision von Ionen reduzieren und die Effizienz der Ionennutzung verbessern.
Beschichtungsparameter steuern: Mit der Vakuumtechnologie können Parameter wie Luftdruck, Temperatur und Leistung während des Beschichtungsprozesses genau gesteuert werden. Durch die Anpassung dieser Parameter kann eine Kontrolle über die Dicke, Zusammensetzung, Struktur und andere Aspekte des Films erreicht werden. Durch Veränderung des Luftdrucks können beispielsweise die Energie und Dichte von Ionen reguliert und so die Wachstumsrate und Qualität dünner Filme beeinflusst werden.
Verbesserung der Filmqualität: Unter Vakuumbedingungen hergestellte dünne Filme weisen eine höhere Reinheit, eine bessere Gleichmäßigkeit und eine geringere Defektdichte auf. Dies liegt daran, dass Vakuum Verunreinigungen beseitigen und Beschichtungsparameter steuern kann, wodurch Defekte und Verunreinigungen im Film reduziert werden. Darüber hinaus kann Vakuum die Oxidation und Verunreinigung dünner Filme reduzieren und deren Stabilität und Haltbarkeit verbessern.
