I materiali in pellicola di deposizione di vapore-a pressione normale non formano pellicole sottili ideali. Infatti, se la pressione non è sufficientemente bassa (o il vuoto non è sufficientemente elevato), non si otterranno nemmeno buoni risultati. Ad esempio, quando si deposita l'alluminio-a vapore a 10 2 Torr, la pellicola risultante non solo è opaca, ma può anche apparire grigia o nera. La sua resistenza meccanica è estremamente scarsa e una leggera spazzolatura con una spazzola in pelo di scoiattolo-può danneggiare lo strato di alluminio.
La deposizione di vapore deve essere eseguita in determinate condizioni di vuoto per i seguenti motivi:
1. Un vuoto spinto garantisce che il percorso libero medio delle molecole vaporizzate sia maggiore della distanza dalla fonte di evaporazione al substrato. A causa del movimento termico delle molecole di gas, le collisioni tra loro sono estremamente frequenti. Pertanto, nonostante l'elevata velocità delle molecole di gas (fino a diverse centinaia di metri al secondo), mentre avanzano si scontrano più volte con altre molecole. La distanza percorsa da una molecola tra due collisioni consecutive è detta cammino libero, e la media statistica dei cammini liberi di un gran numero di molecole è detta cammino libero medio.
Poiché la pressione del gas è proporzionale al numero di molecole per unità di volume, anche il percorso libero medio è proporzionale alla pressione del gas. Durante la deposizione di film sottile sotto vuoto, quando la distanza di deposizione è maggiore del percorso libero medio delle molecole, si parla di deposizione a basso vuoto, mentre quando la distanza di deposizione è inferiore al percorso libero medio delle molecole, si parla di deposizione ad alto vuoto. Durante la deposizione ad alto vuoto, le collisioni tra atomi (o molecole) evaporati e molecole di gas residuo sono trascurabili, quindi gli atomi vaporizzati volano in linea retta verso il substrato. Ciò consente agli atomi vaporizzati, che raggiungono il substrato con elevata energia cinetica, di condensarsi sul substrato per formare uno strato di pellicola relativamente resistente. Durante la deposizione a basso vuoto, le collisioni possono far sì che gli atomi vaporizzati cambino velocità e direzione, formando potenzialmente anche un insieme di atomi di vapore nello spazio-simile alla formazione di nebbia da parte del vapore acqueo nell'atmosfera.
2. Un livello di vuoto più elevato può ridurre la contaminazione del gas residuo. A livelli di vuoto inferiori, la camera a vuoto contiene numerose molecole di gas residuo (come ossigeno, azoto, acqua e idrocarburi), che possono rappresentare una minaccia significativa per la deposizione del film sottile-. Questi gas entrano in collisione con le molecole del film vaporizzato, accorciando il loro percorso libero medio; entrano in collisione e reagiscono con la superficie del film in formazione; si depositano all'interno della pellicola già formata, erodendola progressivamente; reagiscono con la fonte di evaporazione ad alte temperature, riducendone la durata; e formano uno strato di ossido sulla superficie del film evaporato, interrompendo il processo di deposizione.
Pertanto, ilmacchina per rivestimento ad evaporazione sotto vuotodeve essere in uno stato di vuoto per rivestire lo strato di pellicola, in modo che lo strato di pellicola sia solido e privo di sostanze inquinanti.
