蒸镀机课件
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第三章-真空蒸镀
磁力充气阀
高真 空阀
扩 散 泵
A C
低真空磁力阀
低真空磁力阀
B
机 械 泵
图：真空系统简化示意图
真空蒸发的特点
真空蒸发（除电子束蒸发外）与化学气相沉积、溅射镀膜 等成膜方法相比较，有如下的特点： （1）设备简单、操作容易；
（2）制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可以较准确控制；
（3）成膜速率快、效率高，用掩膜可以获得清晰的图形； （4）薄膜的生长机理单纯。 缺点是： 不容易获得结晶结构的薄膜，所形成的薄膜在基板上的附 着力小，工艺重复性不够好。
加 热 丝 加 热 舟 盒 状 源
坩 埚
1、电阻式蒸发源
Question:
采用电阻式蒸发源对蒸发源材 料有哪些要求？
对电阻式蒸发源的五点要求:
蒸发源材料的自身熔点要高;
饱和蒸汽压要低;
化学性能要稳定，且具有良好的耐热性，热源
变化时，功率密度变化较小；
成本低;
蒸发源对膜材料的“湿润性”好。
优点:
1) 它是面蒸发，蒸发速率大，可以比电阻蒸发源 大10倍左右； 2) 蒸发源的温度均匀稳定，不易产生飞溅现象； 3) 蒸发源一次装料，无需送料机构，温度控制较 容易，操作比较简单。
缺点:
1) 因为接触易造成污染； 2) 只能蒸发导电的膜料； 3) 设备必须屏蔽，且需要复杂和昂贵的高频 发生器。
真空蒸发镀膜法
本章的基本要求
理解饱和蒸汽压、蒸发温度等基本概念； 掌握真空蒸发的原理、设备要求、不同类型蒸发源的蒸发特
点、各种蒸发材料的特点、基本的蒸发镀膜操作过程；
理解并掌握真空蒸发镀膜时真空室内起始压强的确定方法； 了解真空蒸发镀膜法的应用情况。
《真空蒸镀概述》课件
真空度：确保蒸镀过程中无空气干扰，提高薄膜质量 温度：控制蒸镀材料的蒸发温度，保证薄膜厚度均匀 压力：控制蒸镀腔内的压力，防止薄膜破裂 速度：控制蒸镀材料的蒸发速度，保证薄膜厚度均匀 角度：控制蒸镀材料的蒸发角度，保证薄膜厚度均匀 时间：控制蒸镀过程的时间，保证薄膜厚度均匀
均匀性：蒸镀过程中，材料在真空环境下均匀分布，保证涂层质量 精确性：蒸镀技术可以精确控制涂层厚度和成分，提高产品质量 环保性：蒸镀过程中无有害气体排放，符合环保要求 适用性：蒸镀技术适用于多种材料和基材，应用广泛
珠宝首饰：真空蒸镀 技术可以应用于珠宝 首饰的表面处理，如 镀金、镀银等，使首 饰更加美观、耐用。
家居装饰：真空蒸镀 技术可以用于家居装 饰品的表面处理，如 镀金、镀银等，使装 饰品更加美观、耐用。
汽车装饰：真空蒸镀 技术可以用于汽车装 饰品的表面处理，如 镀金、镀银等，使装 饰品更加美观、耐用 。
汇报人：
添加 标题
其他表面处理技术：包括电镀、化学镀、喷涂 等，各有优缺点。
添加 标题
比较：真空蒸镀技术具有更好的薄膜质量、更均匀 的薄膜厚度、更好的附着力等优点，但也存在成本 高、设备复杂等缺点。
添加 标题
结合：真空蒸镀技术与其他表面处理技术可以结合使用， 以实现更好的表面处理效果。例如，真空蒸镀技术可以用 于制备薄膜，而其他表面处理技术可以用于改善薄膜的性 能或外观。
在基材上
离子镀法：利 化学气相沉积
用离子轰击材 法：利用化学
料，使其在真 反应生成蒸汽， 空中形成蒸汽， 然后在真空中 然后沉积在基 沉积在基材上
材上
激光蒸镀法： 利用激光加热 材料，使其在 真空中形成蒸 汽，然后沉积
在基材上
半导体制造：用于 制造集成电路、太 阳能电池等
(PVD)(蒸镀)
pT p1 p2 pi
（2）拉乌尔定律
某成分i单独存在时，其在某温度 T下的饱和蒸汽压为piT,
若该成分在混合物中所占摩尔数为Ni，则混合物状态下该 成分的饱和蒸汽压为
pi Ni piT
实际混合物或多或少偏离以上理想状态，所以拉乌尔定律 通常还要加一个矫正系数。
此节解决一个问题： “在利用蒸发法制备化合物或合金薄膜 时，为何常需要考虑薄膜成分偏离蒸发源成分”
2）以原子团的形式蒸发进入气相：
如Cr、Ti、Mo、Fe、Si等物质，在低于熔点的 温度下，元素的饱和蒸气压已经相对较高。这种 情况下，可以直接利用由固态物质的升华现象， 实现元素的气相沉积。
❖混合物的热蒸发
两种或两种以上物质组成的均匀混合物，在蒸发时遵循两个 规律： （1）分压定律
混合物的总蒸汽压等于各组元蒸汽压之和
（1）薄膜沉积的方向性对薄膜厚度均匀性的影响
物质的蒸发源可分为：点蒸发源和面蒸发源，可以求出两种情况下，衬 底上沉积的物质的质量密度分别为：
点蒸发源： 面蒸发源
dM s dAs
M e cos 4r 2
dM s M e cos cos
dAs
ห้องสมุดไป่ตู้r 2
式中，Ms为衬底面积As上沉积的物质的质量；Me为蒸发出来的 物质总量；θ 是衬底表面法线与空间角方向间的偏离角度；r是 蒸发源与衬底之间的距离；Φ是面蒸发源平面法线与空间角方向 间的偏离角度。显然，薄膜沉积速率将与距离r的平方成反比， 并与θ、 Φ有关。
A CA pA (0) M B B CB pB (0) M A
CA、CB是元素的克分子数。对于初始成分确定的蒸发源来说，由上式确 定的组元蒸发速率之比将随着时间而发生变化。因为易于蒸发的组元优 先蒸发造成该组元不断贫化，进而造成该组元蒸发速率的不断下降。
（2）拉乌尔定律
某成分i单独存在时，其在某温度 T下的饱和蒸汽压为piT,
若该成分在混合物中所占摩尔数为Ni，则混合物状态下该 成分的饱和蒸汽压为
pi Ni piT
实际混合物或多或少偏离以上理想状态，所以拉乌尔定律 通常还要加一个矫正系数。
此节解决一个问题： “在利用蒸发法制备化合物或合金薄膜 时，为何常需要考虑薄膜成分偏离蒸发源成分”
2）以原子团的形式蒸发进入气相：
如Cr、Ti、Mo、Fe、Si等物质，在低于熔点的 温度下，元素的饱和蒸气压已经相对较高。这种 情况下，可以直接利用由固态物质的升华现象， 实现元素的气相沉积。
❖混合物的热蒸发
两种或两种以上物质组成的均匀混合物，在蒸发时遵循两个 规律： （1）分压定律
混合物的总蒸汽压等于各组元蒸汽压之和
（1）薄膜沉积的方向性对薄膜厚度均匀性的影响
物质的蒸发源可分为：点蒸发源和面蒸发源，可以求出两种情况下，衬 底上沉积的物质的质量密度分别为：
点蒸发源： 面蒸发源
dM s dAs
M e cos 4r 2
dM s M e cos cos
dAs
ห้องสมุดไป่ตู้r 2
式中，Ms为衬底面积As上沉积的物质的质量；Me为蒸发出来的 物质总量；θ 是衬底表面法线与空间角方向间的偏离角度；r是 蒸发源与衬底之间的距离；Φ是面蒸发源平面法线与空间角方向 间的偏离角度。显然，薄膜沉积速率将与距离r的平方成反比， 并与θ、 Φ有关。
A CA pA (0) M B B CB pB (0) M A
CA、CB是元素的克分子数。对于初始成分确定的蒸发源来说，由上式确 定的组元蒸发速率之比将随着时间而发生变化。因为易于蒸发的组元优 先蒸发造成该组元不断贫化，进而造成该组元蒸发速率的不断下降。
蒸镀机原理教案(中文)
Part 2. 蒸镀工程过程
5. 蒸镀机内部工程
(1) 前处理工程
① - 放电(GLOW DISCHARGE) + B/COAT’G [HMDSO] ② 功能 - 产品表面附着极性 游离基 - 产品表面活性化 - 除水分
[그림 – 1] 전처리 공정
전극 제품표면 수분분해
전자
이온 UV 에너지
제품
- Ar和铝板撞击，使 Al得以击出，附着到产品表面
② 功能 - 反射膜形成
[그림 – 1] 스퍼터링(Sputtering) 공정
•电源(DC) : 90kw
•真空度 : 1~5E-5 torr
•工程气体 : Ar
Part 2.蒸镀工程过程
(3) T/COAT’G(Plasma polymerization) 工程 ① - HMDSO气体(硅油)注入到仓体内部 - 硅油和和游离化的电子冲突 - 极性游离基状态下的硅油 进行架桥 - T/COAT’G膜形成 ② 功能
- 耐腐蚀的膜形成
[그림 – 1] T/COAT’G 공정
•电源(AC) : 5~10kw(MF) 3kw(RF) •真空度: 2~5E-2 torr •工程气体 : : 5~10kw •真空度 : 2~5E-2torr •工程气体 GLOW : O2, Ar
파워스플라이 플라즈마(글루우방전)
N2, O2
B / C : HMDSO
제품표면활성화
극성 라디칼의 부착
Part 2.蒸镀工程过程
(2) Sputtering镀铝工程
①
- CATHODE(-)通过铝板使电子放出 - 通过仓体内部进入的工程气体（Ar）冲突，使之离子化（Ar+ + e） - 离子化的 Ar向铝板加速
5. 蒸镀机内部工程
(1) 前处理工程
① - 放电(GLOW DISCHARGE) + B/COAT’G [HMDSO] ② 功能 - 产品表面附着极性 游离基 - 产品表面活性化 - 除水分
[그림 – 1] 전처리 공정
전극 제품표면 수분분해
전자
이온 UV 에너지
제품
- Ar和铝板撞击，使 Al得以击出，附着到产品表面
② 功能 - 反射膜形成
[그림 – 1] 스퍼터링(Sputtering) 공정
•电源(DC) : 90kw
•真空度 : 1~5E-5 torr
•工程气体 : Ar
Part 2.蒸镀工程过程
(3) T/COAT’G(Plasma polymerization) 工程 ① - HMDSO气体(硅油)注入到仓体内部 - 硅油和和游离化的电子冲突 - 极性游离基状态下的硅油 进行架桥 - T/COAT’G膜形成 ② 功能
- 耐腐蚀的膜形成
[그림 – 1] T/COAT’G 공정
•电源(AC) : 5~10kw(MF) 3kw(RF) •真空度: 2~5E-2 torr •工程气体 : : 5~10kw •真空度 : 2~5E-2torr •工程气体 GLOW : O2, Ar
파워스플라이 플라즈마(글루우방전)
N2, O2
B / C : HMDSO
제품표면활성화
극성 라디칼의 부착
Part 2.蒸镀工程过程
(2) Sputtering镀铝工程
①
- CATHODE(-)通过铝板使电子放出 - 通过仓体内部进入的工程气体（Ar）冲突，使之离子化（Ar+ + e） - 离子化的 Ar向铝板加速
真空蒸镀讲义
真空蒸镀讲义真空蒸镀真空蒸镀法（简称真空蒸镀）是在真空室中，加热蒸发器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到基体表面，凝结形成固态薄膜的方法。
由于真空蒸镀法主要物理过程是通过加热蒸发材料而产生，所以又称热蒸发法。
采用这种方法制造薄膜，已有几十年的历史，用途十分广泛。
介绍蒸发原理、蒸发源的发射特性、膜厚测量与有关蒸发的工艺技术。
§1―1真空蒸发原理真空蒸镀的特点、原理与过程真空蒸镀设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、效率高，用掩模可以获得清晰图形；薄膜的生长机理比较单纯。
主要缺点是，不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基板上的附着力较小，工艺重复性不够好等。
图1-1为真空蒸镀原理示意图。
主要部分有：（1）真空室，为蒸发过程提供必要的真空环境；（2）蒸发源或蒸发加热器，放置蒸发材料并对其进行加热；（3）基板，用于接收蒸发物质并在其表面形成固态蒸发薄膜；（4）基板图1-1 真空蒸发镀膜原理示意图加热器及测温器等。
真空蒸镀包括以下三个基本过程：（1）加热蒸发过程。
包括由凝聚相转变为气相的相变过程。
每种蒸发物质在不同温度时有不相同的饱和蒸气压；蒸发化合物时，其组分之间发生反应，其中有些组分以气态或蒸气进入蒸发空间。
（2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输支，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程。
（3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。
上述过程都必须在空气非常稀薄的真空环境中进行。
否则，蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层受到严重污染，甚至形成氧化物；或者蒸发源被加热氧化烧毁；或者由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄膜。
§1-2 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布在真空蒸镀过程中，能否在基板上获得均匀膜厚，是制膜的关键问题。
基板上不同蒸发位置的膜厚，取决于蒸发源的蒸发特性、基板与蒸发源的几何形状、相对位置以及蒸发物质的蒸发量。
ITO蒸镀机
坩埚示意图电子枪示意图膜厚计原理膜厚计一般采用crystal去量测蒸镀时每秒的速率与控制egun电子束强度的大小以达到每秒的蒸镀速率在crystal上下方加上一组5mhz的电源由膜厚机所提供当下电极沉积一些金属后由于压电效应的缘故造成输出信号的改变利用变化量去计算当前的镀率
ITO蒸镀机
目录
设备基本构造 设备原理 ITO蒸镀原理 设备运行流程 基本操作流程 辅助设备使用坩埚示意图源自电子枪示意图膜厚计原理
膜厚计一般采用crystal去量测蒸镀时每秒 的速率与控制E-GUN电子束强度的大小， 以达到每秒的蒸镀速率，在crystal上下方 加上一组5MHz的电源，由膜厚机所提供， 当下电极沉积一些金属后，由于压电效应的 缘故，造成输出信号的改变，利用变化量去 计算当前的镀率。（如图）
设备原理——电子枪原理
我公司现有的ITO蒸镀机均采用电子束蒸发。 电子束蒸镀相较于热蒸发有几点优势： 一、可聚焦电子束，能局部加热元素源，而不加热其他部分，避免 污染。 二、高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温，以产生适量的蒸 气压。 电子枪原理：一组可变直流电源供应给灯丝，当灯丝启动后，在真 空下的游离热电子便因为电场的吸引而加速射出来，我们只需 要改变加速电场的大小就可以改变电子束轰击到坩埚的位置。 假设电子束的平行方向为X方向，如果在交叉电子束的方向加 装一组磁场，我们便能控制电子束的左右方向，以此称为Y轴。 以电场和磁场控制，我们便能控制电子束扫描的区域和面积的大小。 下图为蒸镀机的坩埚和电子枪示意图：
膜厚计原理图
ITO蒸镀原理
设备运行流程
一、粗抽：是指用油封机械泵将腔室内的大量气体基本抽出，达到一定的真空 度，约10-2torr。 二、主阀：是指当腔室真空达到一定数值后，冷冻泵的主阀打开，开始对腔室 进行抽高真空。 三、加热：是指当腔室达到一定的真空度后（约10-5torr），加热灯打开， 开始对腔室进行加热。 四、高真空：是指冷冻泵一直对腔室抽气，直到10-6torr，达到制程真空。 五、O2：是指腔室达到制程真空后，开始通O2，使整个腔室均与分布一定量 的O2。 六、镀膜：是指腔室内分布均匀的O2后，电子枪打开，电子束开始轰击靶材， 膜厚计开始记录数据。 七、冷却：是指镀膜完成后，电子枪关闭，加热灯停止加热，整个腔室开始降 温。 八、破真空：是指腔室的温度降到一定的数值后，开始对腔室通N2，使其达 到大气状态。 九、结束：整个镀膜过程完成。
第6章 真空蒸镀PPT课件
缺点： 费用高
最新课件
24
蒸发源的蒸发特性
镀料熔化后，若有沿蒸发源上扩展的倾向时，两者是浸润的。 反之，若在蒸发源上有凝聚而接近于形成球形的倾向时，是 不浸润的。
浸润－面蒸发源 不浸润－点蒸发源
最新课件
25
蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
最新课件
26
蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
最新课件
19
蒸发源
➢电子束蒸发源：结构型式
• e 型枪优点：
1）电子束偏转270度，避免了正离子对膜的影响。 2）吸收极使二次电子对基板的轰击减少。 3）结构上采用了内藏式阴极，既防止极间放电，又避免
了灯丝污染。 4）可通过调节磁场改变电子束的轰击位置。
• e 型枪缺点：设备成本高
最新课件
20
蒸发源
➢高频感应蒸发源
• 其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层，且能够精确控制 膜厚、组分和掺杂。
• 适于制作微波、光电和多层结构器件。
最新课件
35
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延 分子束外延设备
最新课件
36
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
最新课件
37
化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
特点： • MBE可以严格控制薄膜生长过程和生长速率。 • MBE是一个超高真空的物理淀积过程，利用快门可对生长和中
最新课件
38
习题
1. 简述真空蒸镀制备薄膜的过程。 2. 点电阻蒸发源的材料要求有哪些？常用的电
阻蒸发源材料有哪几种？ 3. 何为分子束外延？请简述分子束外延的特点。
最新课件
39
➢反应蒸发法
许多化合物在高温蒸发过程中 会产生分解，例如直接蒸发 A12O3、TiO2等都会产生失氧， 为此宜采用反应蒸发。
最新课件
24
蒸发源的蒸发特性
镀料熔化后，若有沿蒸发源上扩展的倾向时，两者是浸润的。 反之，若在蒸发源上有凝聚而接近于形成球形的倾向时，是 不浸润的。
浸润－面蒸发源 不浸润－点蒸发源
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25
蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
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蒸发源的蒸发特性
点蒸发源与面蒸发源
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19
蒸发源
➢电子束蒸发源：结构型式
• e 型枪优点：
1）电子束偏转270度，避免了正离子对膜的影响。 2）吸收极使二次电子对基板的轰击减少。 3）结构上采用了内藏式阴极，既防止极间放电，又避免
了灯丝污染。 4）可通过调节磁场改变电子束的轰击位置。
• e 型枪缺点：设备成本高
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蒸发源
➢高频感应蒸发源
• 其突出的优点是能生长极薄的单晶膜层，且能够精确控制 膜厚、组分和掺杂。
• 适于制作微波、光电和多层结构器件。
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化合物膜的蒸镀
➢分子束外延 分子束外延设备
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化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
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化合物膜的蒸镀
➢分子束外延
特点： • MBE可以严格控制薄膜生长过程和生长速率。 • MBE是一个超高真空的物理淀积过程，利用快门可对生长和中
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习题
1. 简述真空蒸镀制备薄膜的过程。 2. 点电阻蒸发源的材料要求有哪些？常用的电
阻蒸发源材料有哪几种？ 3. 何为分子束外延？请简述分子束外延的特点。
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➢反应蒸发法
许多化合物在高温蒸发过程中 会产生分解，例如直接蒸发 A12O3、TiO2等都会产生失氧， 为此宜采用反应蒸发。
蒸镀机操作手册
戴好防护眼镜 保护眼睛
按下停机按钮 切断电源
穿戴防护服 预防化学物质伤害
保持设备清洁 减少事故发生
● 06
第6章 蒸镀机操作手册总结
操作技巧总结
熟练掌握蒸镀机操作技巧可以提高工作效率、 延长设备寿命。正确的操作方式能够有效避免 设备故障，保持生产效率稳定。在操作过程中 要注意细节，确保每一个步骤都按照标准流程 进行。
准备工作
在操作蒸镀机前，需要进行系统开机检查，确 保所有设备正常工作；同时要对真空泵进行抽 空，以确保腔体内的真空度符合要求；最后需 要装载材料到蒸镀机内部，确保准备工作齐全。
操作步骤
设定蒸发功率
开始蒸发
调整蒸镀机的功率，以满足 蒸发材料的需求
启动蒸镀机，让材料开始蒸 发并沉积在目标表面上
调节腔体压力
蒸镀机工作原理
加热材料 将材料加热至蒸发温度
真空蒸发 通过真空系统将蒸发的物质沉 积到基材表面
蒸镀机特点
高效性能
01 快速蒸镀过程
广泛应用
02 适用于多种材料
稳定性强
03 镀膜均匀稳定
蒸镀机与其他镀膜设备对比
蒸镀机 工作原理简单 操作便捷
溅射镀膜设备 膜层均匀度高 成本较低
离子镀膜设备 膜层致密度高 生产效率高
操作技巧总结
注意细节
延长寿命
每个步骤都要按标准流程进 行
熟练掌握技巧有助设备长久 使用
保持稳定 正确操作可维持生产效率
提高效率 有效操作可提高工作效率
操作经验分享
多年的操作经验积累，有助于准确识别故障、 快速处理问题。通过分享经验，可以帮助新手 更快速上手，提高整体团队的操作水平。在操 作过程中要注意观察，及时处理异常情况，确 保设备稳定运行。
按下停机按钮 切断电源
穿戴防护服 预防化学物质伤害
保持设备清洁 减少事故发生
● 06
第6章 蒸镀机操作手册总结
操作技巧总结
熟练掌握蒸镀机操作技巧可以提高工作效率、 延长设备寿命。正确的操作方式能够有效避免 设备故障，保持生产效率稳定。在操作过程中 要注意细节，确保每一个步骤都按照标准流程 进行。
准备工作
在操作蒸镀机前，需要进行系统开机检查，确 保所有设备正常工作；同时要对真空泵进行抽 空，以确保腔体内的真空度符合要求；最后需 要装载材料到蒸镀机内部，确保准备工作齐全。
操作步骤
设定蒸发功率
开始蒸发
调整蒸镀机的功率，以满足 蒸发材料的需求
启动蒸镀机，让材料开始蒸 发并沉积在目标表面上
调节腔体压力
蒸镀机工作原理
加热材料 将材料加热至蒸发温度
真空蒸发 通过真空系统将蒸发的物质沉 积到基材表面
蒸镀机特点
高效性能
01 快速蒸镀过程
广泛应用
02 适用于多种材料
稳定性强
03 镀膜均匀稳定
蒸镀机与其他镀膜设备对比
蒸镀机 工作原理简单 操作便捷
溅射镀膜设备 膜层均匀度高 成本较低
离子镀膜设备 膜层致密度高 生产效率高
操作技巧总结
注意细节
延长寿命
每个步骤都要按标准流程进 行
熟练掌握技巧有助设备长久 使用
保持稳定 正确操作可维持生产效率
提高效率 有效操作可提高工作效率
操作经验分享
多年的操作经验积累，有助于准确识别故障、 快速处理问题。通过分享经验，可以帮助新手 更快速上手，提高整体团队的操作水平。在操 作过程中要注意观察，及时处理异常情况，确 保设备稳定运行。
第五章蒸镀
• 感应加热蒸镀
• 用RF能量加热源也能够实现高速蒸镀，（如图 所示）， RF感应线圈环绕装有蒸镀源的坩锅。 由于BN能够不受熔化的Al侵蚀，抗热冲击， 容易加工，所以通常用于制作坩锅。
• 感应加热主要优点 1）基片不会受到电离辐射的损伤 2）蒸发源温度均匀稳定，蒸发速率大 两个缺点是： 1）必须使用坩锅； 2）RF设备复杂。 •
5.2 蒸发工艺
• 在高真空环境下加热的源材料，其原子 或分子会很容易被蒸发出来，而不与其 它的气体分子发生碰撞，直接撞击在硅 片表面，形成一薄层镀膜。 • 蒸发过程中，金属原子的平均自由程远 大于蒸发源到基片的距离。为此高真空 是必要的条件。 • 蒸发过程受表面洁净度、平整度、衬底 温度等因素的影响。
四氯化硅氢还原法
方程式：SiCl4+2H2 Si↓+4HCl↑ 上述反应是可逆的，可以认为在外延的起 始阶段首先在衬底表面形成众多的晶核， 然后是晶核的不断长大，最后邻近的晶 核相连而形成晶面。如下图所示。 还有一个与上述反应竞争的反应： SiCl4+ Si（固） → 2SiCl2 当SiCl4浓度较高时就可能发生硅的腐蚀。
5.3.5 应用
• 预清洗：氩气等离子体溅射去除表面污 染 • 铝的蒸发和溅射 • PVD导电金属薄膜钛、氮化钛 • 铜种层的淀积 • 硅化物： • 衬垫层（中间层）
钛的作用
• 在金属化工艺中钛（Ti）是经常用到的材料，如 64KSRAM工艺中的一次铝是： 40nm Ti+70nm TiN+600nmAL-Si+40nmTiN 二次铝是： 60nm Ti+1000nmAL-Si+40nmTiN • 钛（Ti）可以清除氧（O），防止在孔区生成高阻的 氧化物（Al2O3 、WO4 ），提高金属和硅的连接的可 靠性，起到焊接层的作用。 • 和TiN一起作为扩散阻挡层，防止W扩散进入衬底。 • Ti和Si可以生成硅化物，减少电阻。 • 钛（Ti）还可以起到平坦化和湿润的作用
蒸镀机操作手册
添加标题
添加标题
检查：定期检查设备的各项功能是 否正常
记录：对设备的维护保养情况进行 记录，方便追踪管理
定期保养
清洁机器表面，保持干燥整洁
检查电线、插头和开关是否正 常
定期更换滤网和密封圈
按照制造商的推荐使用润滑油 和清洁剂
常见故障排除
蒸镀机无法启动： 检查电源是否正 常，检查电机是 否损坏
蒸镀机运行不稳 定：检查气路是 否畅通，检查加 热元件是否正常
定期对蒸镀机进行全面检查和维护， 确保设备稳定可靠。
蒸镀机安全操作规 范
安全操作规程
操作前检查：确认蒸镀机是否正常，周围环境是否安全 操作中注意事项：避免触碰高温部位，按照规定时间进行操作 操作后维护：定期检查设备，保持清洁 异常处理：发现异常情况立即停机，联系专业人员进行检查维修
安全防护措施
放置待蒸镀材料，调整位置
打开电源，启动蒸镀机
打开加热装置，设定温度和 时间
打开气体供应，调整流量和 压力
关机操作流程
关闭电源开关 关闭水源 关闭气源 清理机器表面及周围环境
蒸镀机维护保养
日常保养
清洁：定期清洁蒸镀机表面，保持 设备整洁
润滑：定期对设备进行润滑，保证 设备运行顺畅
添加标 保持对蒸镀机最 新技术和安全规 定的了解。
操作记录与报告
操作前检查：确认设备正 常，准备好所需材料
操作过程：按照手册步骤 进行操作，注意安全
操作后检查：确认设备正 常，清理现场
异常处理：遇到问题及时 报告，按照手册处理
蒸镀机性能参数与 规格
主要性能参数
蒸镀机型号：具 体型号
THANK YOU
汇报人：
湿度：相对湿度 应保持在50%70%之间
电子束蒸发原理(共11张PPT)
利用电子束加热到达熔化温度，使其蒸发 ，达到并附着在基底表面的一种技术。
3.溅射技术
• 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E 的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发 在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜 。
(E-Gun Evaporation) 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。
电子束蒸发原理
蒸镀机照片
一.金属蒸镀的分类
• 一.热蒸镀 • 二.电子束蒸镀 • 三,溅射蒸镀
1.热蒸镀
• Thermal Evaporation 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料，
利用电阻加热到达熔化温度，使其蒸发， 达到并附着在基底表面的一种技术。
2.电子束蒸镀
• (E-Gun Evaporation) 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料，
生碰撞，使其电离产生出Ar和新的电子； 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 (E-Gun Evaporation)
新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料，利用电阻加热到达熔化温度，使其蒸发，达到并附着在基底表面的一种技术。
• 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子 束扫描的区域及面积的大小。
E-GUN的结构示意图
可聚焦的电子束，能局部加温元素源，因不加热其它部分而避免污染。 (E-Gun Evaporation) (E-Gun Evaporation) 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 (E-Gun Evaporation) 可聚焦的电子束，能局部加温元素源，因不加热其它部分而避免污染。 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar和新的电子； 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜 。 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高子束蒸镀
3.溅射技术
• 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E 的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发 在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜 。
(E-Gun Evaporation) 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。
电子束蒸发原理
蒸镀机照片
一.金属蒸镀的分类
• 一.热蒸镀 • 二.电子束蒸镀 • 三,溅射蒸镀
1.热蒸镀
• Thermal Evaporation 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料，
利用电阻加热到达熔化温度，使其蒸发， 达到并附着在基底表面的一种技术。
2.电子束蒸镀
• (E-Gun Evaporation) 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料，
生碰撞，使其电离产生出Ar和新的电子； 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 (E-Gun Evaporation)
新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞 就是在高真空下，将所要蒸镀的材料，利用电阻加热到达熔化温度，使其蒸发，达到并附着在基底表面的一种技术。
• 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子 束扫描的区域及面积的大小。
E-GUN的结构示意图
可聚焦的电子束，能局部加温元素源，因不加热其它部分而避免污染。 (E-Gun Evaporation) (E-Gun Evaporation) 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 (E-Gun Evaporation) 可聚焦的电子束，能局部加温元素源，因不加热其它部分而避免污染。 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar和新的电子； 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 高能量电子束能使高熔点元素达到足够高温以产生适量的蒸气压。 在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜 。 以电场和磁场的控制，我们便能控制电子束扫描的区域及面积的大小。 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。 新电子飞向基片，Ar 在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高子束蒸镀
蒸镀机课件
FV RP CP
Off Off ON
系统及排气流程图
• 抽真空
RP SRV RV 压 力 上 升 测 试 ON
ON
Off ON
时间设置：设置细抽真空时间
H 3.5*10－1Torr
PIG
L 3*10－1Torr
当Chamber真空度降到3*10－1Torr时，如果 在3秒钟内Chamber内压力没有上升到3.5*10 －1Torr以上时，进行下一步动作。
理论基础
• 饱和蒸气压：在一定温度、压力下，设纯液体与其蒸气平衡共存， 即两相的量长时间保持不变，通常称此时平衡蒸气的压力为该液 体在此温度下的饱和蒸气压。 • 沸腾：当液体饱和蒸气压与外压相等时，液体不仅可以从表面气 化，它的内部也可气化形成气泡而不断冒出，这种现象叫做沸腾。 沸腾时的温度，即液体的蒸气压等于外压时的温度叫做沸点。 • 同一液体在不同外压下，有不同的沸点。如增大外压，则其蒸气 压等于外压所须的温度（即沸点）必升高；如降低外压，则沸点 降低。
系统及排气流程图
• CRYO PUMP暖机流程
RP FV 压 力 上 升 测 试 ON ON
H 5*10－1Torr 当CRYO PUMP真空度降到2*10－1Torr时， 如果在5min内CRYO PUMP内压力没有上升 到5*10－1Torr以上时，进行下一步动作。
PIG
L 2*10－1Torr
压缩机
作用： 压缩机在冷冻帮浦中所担负的任务是将在膨胀 室内已完成膨胀吸热的高纯度氦气再压缩冷却， 而压缩过程自然会产生压缩热，这些热先经润 滑油冷却，再由机体外围缠绕的冷却水管的冷 却水带走。这些经过压缩冷却程序的高压低温 氦气再导入冷冻帮浦的膨胀室，形成一个完整 的氦气循环体系。 由于冷冻帮浦的冷凝效果与氦气纯度有极密切 的关系，而氦气再压缩过程中不可避免的会受 到压缩机内油气的污染，为维持氦气的纯度， 在高压氦气进入膨胀室之前，要经过过滤。现 有的冷冻帮浦有两道过滤程序，一，油分离过 滤器，分离油和氦气；二，吸附过滤器，利用 活性炭将残余的油气分子完全清除。
真空蒸镀概述-PPT精选文档
但其它金属也可通过蒸发沉积。
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真空蒸镀原理
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真空蒸发镀膜的三种基本过程： (1)热蒸发过程 (2)气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这 些粒子在环境气氛中的飞行过程。 (3)蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即是蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。 真空蒸镀的优缺点： 优点：是设备比较简单、操作容易；制成的薄膜纯 度高、质 量好，厚度可较准确控制；成膜速率快、效率高；薄膜的 生长机理比较单纯。 缺点：不容易获得结晶结构的薄膜，所形成薄膜在基 板上的附 着力较小，工艺重复性不够好等。
如果，积分堆积量(质量)为m，蒸镀膜的密度为 ρ ，基片上的蒸镀面积为A，则膜厚可由下式确定
m t A
(2) 电学方法 (a) 电阻法
原理：电阻值与电阻体的形状有关 由于金属导电膜的阻值随膜厚的增加而下降，所以用电 阻法可对金属膜的淀积厚度进行监控，以制备性能符合要 求的金属薄膜。
t
R
2、膜厚的测量方法
介绍以下几种方法 (1)称重法：微量天平法、石英晶体振荡法 (2)电学方法：电阻法、电容法、电离式监控 计法 (3)光学方法：光吸收法、光干涉法、等厚干 涉条纹法 (4)触针法：差动变压器法、阻抗放大法、压 电元件法
称重法:微量天平法 原理：是将微量天平设置在真空室内，把蒸镀的基片 吊在天平横梁的一端，测出随薄膜的淀积而产生的天 平倾斜，进而求出薄膜的积分堆积量，然后换算为膜 厚。
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真空蒸发镀膜时保证真空条件的必要性： 三个过程都必须在空气非常稀薄的真空环境中进行， 否则将发生以下情况： 1.蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层 受到严重污染，甚至形成氧化物； 2. 蒸发源被加热氧化烧毁； 3.由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄 膜。
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构造：
压缩机式冷冻帮浦，包括有压缩机和膨胀室两部 分。它是利用高纯度的氦气（99.999％）作为冷 媒，由压缩机压缩，经冷冻管路送到膨胀室，利 用气体膨胀吸热方式降低温度，压缩产生的热能 则由冷却水带走。 基本参数： 启动压力：低于10*-1Pa 终极压力：10*-8Pa
E-Beam机台及附属设备
E-Beam机台及附属设备
CRTM9000膜厚计
CRTM9000膜厚计：设置蒸镀程式，及镀膜全过程的实时监视。膜厚计算方法： 利用石英振荡器上薄膜重量变化引起的振荡频率变化来计算膜厚。
Tooling值修改：
film thickness on substrate TOOLING=100X film thickness on quartz crystal plate
S.R.V ATM Auto leak.V
S.V.V
CP
MV FV
V.V
MBP
Vb
MFC
Vf
DC24V 电磁阀
RP
N2 OUT N2 IN
ATM
O2 IN
系统及排气流程图
• • • • • • • • • • • • • PIG：初度真空计 ION：高度真空计 ATM：大气确认器（确认Chamber气压回到大气压） VV：粗破阀 SVV：细破阀 MFC：气体流量计 RV：粗抽阀 SRV：细抽阀 MV：主阀 FV:前端阀 CP：冷冻帮浦 RP：机械帮浦 MBP：鲁式帮浦
注意作业人员维修前 请先关闭电源，避免夹手
注意高压电危险，作业人员注意安全 (存在场所：高压电极导入部分与AC 220V部分)
人机操作界面简介
• 安全标示说明
注意界些危险，请将手远离机械装置
注意保持通风顺畅
注意高压电，维修前先关闭电源
各机台功用
• 机台功用及蒸镀金属一览表
机台名称 E-Beam
蒸镀金属 Au、AuGe、Ni
鲁式帮浦：
它的特性是在中度真空时有很好的抽 气速率，相对的在接近大气压的低真 空领域则抽气速率不佳，因此鲁式真 空帮浦常用在串连油封式机械帮浦或 其它干式真空帮浦，以加大真空系统 在中度真空的抽气速率。因此鲁式帮 浦又被称为机械式助力帮浦。
E-Beam机台及附属设备
冷冻帮浦
基本原理： 冷冻帮浦抽气是利用超低温方式将气体冷冻成固 体，使得真空腔体内各类气体分子冻结，以达到 极高的真空度。它是使用沸点最低的液态氦 (4.2K)作为冷媒，在这个工作温度下，除氦气分 子以外所有的气体都凝结为固态，且蒸气压大部 分都低于10*-8Pa以下，不过对于氦、氩、氖三 种气体而言仍有相当的蒸气压。
FV RP CP
Off Off ON
系统及排气流程图
• 抽真空
RP SRV RV 压 力 上 升 测 试 ON
ON
Off ON
时间设置：设置细抽真空时间
H 3.5*10－1Torr
PIG
L 3*10－1Torr
当Chamber真空度降到3*10－1Torr时，如果 在3秒钟内Chamber内压力没有上升到3.5*10 －1Torr以上时，进行下一步动作。
系统及排气流程图
• CRYO PUMP暖机流程
RP FV 压 力 上 升 测 试 ON ON
H 5*10－1Torr 当CRYO PUMP真空度降到2*10－1Torr时， 如果在5min内CRYO PUMP内压力没有上升 到5*10－1Torr以上时，进行下一步动作。
PIG
L 2*10－1Torr
RV RP CP
ION
Off Off ON
系统及排气流程图
• 破真空
MV SVV ON
ION
Off
ON Off 时间设置：设置细破真空时间
VV
ON
ATM
ON
VV
Off
系统及排气流程图
• CRYO PUMP再生
CP N2 IN ON ON
ATM
ON
N2 Out
ON 时间设置：设置再生时间（至少120min）
压缩机
作用： 压缩机在冷冻帮浦中所担负的任务是将在膨胀 室内已完成膨胀吸热的高纯度氦气再压缩冷却， 而压缩过程自然会产生压缩热，这些热先经润 滑油冷却，再由机体外围缠绕的冷却水管的冷 却水带走。这些经过压缩冷却程序的高压低温 氦气再导入冷冻帮浦的膨胀室，形成一个完整 的氦气循环体系。 由于冷冻帮浦的冷凝效果与氦气纯度有极密切 的关系，而氦气再压缩过程中不可避免的会受 到压缩机内油气的污染，为维持氦气的纯度， 在高压氦气进入膨胀室之前，要经过过滤。现 有的冷冻帮浦有两道过滤程序，一，油分离过 滤器，分离油和氦气；二，吸附过滤器，利用 活性炭将残余的油气分子完全清除。
• 自动镀膜（六）
人机操作界面简介
• 冷冻帮浦
人机操作界面简介
• 手动模式
人机操作界面简介
• 遮板
人机操作界面简介
• 镀膜参数组
人机操作界面简介
• 系统值设定
人机操作界面简介
• 镀膜记录表
人机操作界面简介
• 密码设定
人机操作界面简介
• 警报讯息
人机操作界面简介
• 安全标示说明
标 示 说 注意高温请勿触摸 明
VALUE
10% KEEP 20% KEEP 5.000Å /S 5.000Å /S 0.00% 0.00%
EVENT
PORT02LH 00:01 00:50 00:03 00:50 00:01 3.000KÅ 00:01 00:00
系统及排气流程图
PIG PIG ION R.V ATM
Chamber
理论基础
• 饱和蒸气压：在一定温度、压力下，设纯液体与其蒸气平衡共存， 即两相的量长时间保持不变，通常称此时平衡蒸气的压力为该液 体在此温度下的饱和蒸气压。 • 沸腾：当液体饱和蒸气压与外压相等时，液体不仅可以从表面气 化，它的内部也可气化形成气泡而不断冒出，这种现象叫做沸腾。 沸腾时的温度，即液体的蒸气压等于外压时的温度叫做沸点。 • 同一液体在不同外压下，有不同的沸点。如增大外压，则其蒸气 压等于外压所须的温度（即沸点）必升高；如降低外压，则沸点 降低。
E-Beam机台及附属设备
• 镀膜程式范例:
NO
1 2 3 4 5 6 7 8 9
FUNCTION
READY POWER RAMP 01 POWER CONSTANT 01 POWER RAMP 02 POWER CONSTANT 02 RATE RAMP 01 RATE CONSTANT 01 POWER RAMP 03 POWER CONSTANT 03
N2 IN/Out
Off
人机操作界面简介
• 主画面
人机操作界面简介
• 半自动模式
人机操作界面简介
• 坩锅选择
人机操作界面简介
• 自动镀膜（一）
人机操作界面简介
• 自动镀膜（二）
人机操作界面简介
• 自动镀膜（三）
人机操作界面简介
• 自动镀膜（四）
人机操作界面简介
• 自动镀膜（五）
人机操作界面简介
E-Beam机台及附属设备
CRTM9000膜厚控 制器 蒸镀腔体 触摸式LCD显示屏
真空计
E-Gun控制面板
加热控制器和JIG 调速器
电子束控制器
机台主体外观
E-Beam机台及附属设备
蒸镀腔体内部
E-Beam机台及附属设备
坩锅及挡板
电子枪
E-Beam机台及附属设备
机械帮浦和鲁式帮浦
油封式机械帮浦：
E-Beam蒸镀系统简介
E-Beam蒸镀系统简介
1. 2. 3. 4. 5. 工作原理 理论基础 机台附属设备 系统及排气流程 人机操作界面
工作原理
电子束蒸镀法是利用电子枪所射出的电子束轰击待镀材料， 将高能电子射束的动能转化为熔化待镀材料的热能，使其局部 熔化。因在高真空下（ 4×10-6 torr）金属源的熔点与沸点接近， 容易使其蒸发，而产生的金属蒸气流遇到晶片时即沉积在上面。
加热方式 E-Gun
E-Beam&R/H
E-Beam(氧化物）
Au、 Al 、Ti
AuBe SiO2、ITO NhomakorabeaE-Gun
Thermal E-Gun
操作步骤
启动机台
启动冷冻帮浦
上晶片
抽真空
编写蒸镀程式
开启E-Beam电源
执行自动镀膜命令
破真空
取出晶片
是借帮浦腔体内的转子(rotor)和静子 (stator)连续接触进行进气、压缩、和 排气的行程，因为转子和静子在运动 过程中为连续接触，因此必须采取润 滑的措施，以减少磨损及排除摩擦热。 油封式机械帮浦操作的压力范围宽 (1atm~10*-3torr)，且可以得到不错的 压缩比，设计较为简单，其终极真空 度可达到10*-4torr。