电子束蒸发镀膜膜厚均匀性研究

薄膜物理2-2蒸发源的蒸发特性及膜厚分布

蒸发源的种类繁多，下面分别介绍几种最常用的蒸发源。
一、点蒸发源
通常将能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源称为点蒸发源(简称点源)。一个很小的球dS，以每秒m克的相同蒸发速率向各个方向蒸发，则在单位时间内，在任何方向上．通过如图 2-4所示立体角dω的蒸发材料总量为dm，则有:
dm m d 4
(2-40)
显然，在dS1)2
（2-41）
故膜厚从O点至距O点为A处的变化率为
t
( h 2 R 2 )2 ( h 2 A 2 R 2 )
t0 ( h 2 A 2 R 2 2 A R ) 3 /2 ( h 2 A 2 R 2 2 A R ) 3 /2 (2-42)
环状平面蒸发源的膜厚分布如图2—11所示。选择适当的R与h比时，在蒸发平面上相当大范围内膜厚分布是均匀的。如在R／h＝0.7一0.8时，膜厚分布就比小平面蒸发源(曲线S)要均匀得多。对于一定的R，可由式(2—40)计算出源—基距为h平面上的膜厚分布。
环状平面蒸发源的膜厚分布如图2—11所示。选择适当的R与h比时，在蒸发平面上相当大范围内膜厚分布是均匀的。如在R／h＝0.7一0.8时，膜厚分布就比小平面蒸发源(曲线S)要均匀得多。对于一定的R，可由式(2—40)计算出源—基距为h平面上的膜厚分布。
dmcos2d mdS (h2 x2) l
(2-34)
如果蒸发物质的密度为ρ，在某一时间内淀积到dσ的膜厚为dt，则dm＝ρdtdσ。由此可得出
d tm c o s 2 l r2 d S m lh 2[(xS d )S a2]2
(2-35)
积分后得出
tmla2
1 2
d
1 2[(xS)2a2]2

薄膜均匀性的研究分析

差别一般不大，大约在零点几个纳米
左右，故 Hr 的值与 Hmin 的值很接近。计算得到膜厚分布的曲线为：
Hr = −0.0002506*10−7 *r2 +1.1002506*10−7 （５）将不同的ｒ值代入式（４）、式（５），结果如
图１基片上膜厚分布曲线
图２基片上膜厚分布曲线图３根据数据得出的掩模板形状
的膜厚遮挡掉，来提高膜厚均匀性是一种新的发展思路［５］。本文主要是在真空蒸发镀的条件下，对薄膜厚度均匀性进行了讨论，以及为达到膜厚均匀设计了适合的修正板。
１修正板公式推导
通过列举一些实际的数据，可以得到
掩模板的外形轮廓。选择基片半径
Ｒ＝２０ｃｍ；基片旋转中心的偏心距 e =0 ；最小膜厚 Hmin = 1 ｎｍ；膜厚分布服从二次函数 Hr = a*r2 +b ；在ｒ＝１ｃｍ处， Hr =1 ｎｍ；膜厚分布的曲线过（２０ｃｍ，１ｎｍ）点。由于蒸发镀
随着真空镀膜技术的广泛应用，对薄膜均匀性的要求也越来越高。任何一种有实际应用价值的薄膜都对膜厚分布有特定的要求，除了少数特殊场合外，绝大多数情况下都要求薄膜厚度尽可能均匀一致［１，２］。薄膜均匀性是指待镀基片上所镀的膜厚随着基片在真空室内位置的变化而
真空室中基板温度的分布往往是不均匀的，这与真空室内加热源的位置、能量大小等因素有关。通常夹具上中间部分与边缘部分的温度差可达几十摄氏度。这样由于凝聚系数的差异，温度高的地方膜厚势必比温度低的地方薄。所以要通过一系列温控手段来合理地改变真空室中温度场的分布。２．３基板与蒸发源相对位置的影响

EI-5Z电子束镀膜机膜厚控制的改善

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
EI-5Z 电子束镀膜机膜厚控制的改善
分析了E
在半导体生产中，蒸发是一道重要的工序，膜厚控制的准确与否是衡量
蒸发效果的关键指标, 直接影响到后续的生产工艺及最终产品的性能。

在批量生产中，一方面强调准确测量薄膜厚度, 另一方面对膜厚均匀性即膜厚随基片表面的变化以及片架上不同位置基片之间的膜厚变化也有很高的要求。

本文以ULVAC 生产的E
在真空条件镀制薄膜的方法中，蒸发是最古老的一种技术。

随着时间推移，在很多应用中,它已经逐渐被其他方法所代替, 比如SPUTERR 蒸发的技术原理很简单，待蒸发的物质(蒸发源) 放在即将进行蒸发作业的特定腔体的特定容器(坩埚)中，在真空条件下加热到一定温度。

将被蒸发物质加热的方法有两种, 通过感应磁场激励的电子束, 或者是电阻丝加热。

蒸发腔体内没有被快门(shutter)保护的部分，被蒸发的物质都会在其表面沉积，形成薄膜。

4、E
4.1、晶体位置
如根据膜厚分布理论,可以通过在蒸发腔体中增加调整板来改善基片之间的膜厚均匀性, 提高成品率，满足批量生产的要求。

在调整板的设计过程中,忽略材料蒸发时的角向误差，薄膜厚度T 仅和蒸发角度θ 有关，通过增加调整板来改变因为蒸发角不同而导致的薄膜分布的差异。

调整板的最终确定通过实际生产数据进行修正并最终确定。

(1)生产条件。

电子束蒸发镀膜

电子束蒸发镀膜
1、电子束蒸发镀膜：
电子束蒸发镀膜（EB PVD）是一项化学上优质、性能卓越的金属镀膜方法，它
利用电子束技术使金属材料蒸发，然后以无定形溅射的方式将浓度均匀的金属材
料形成镀膜在次底面上。

电子束蒸发镀膜使用的主要金属包括黄铜、锌、锡、铬、铝及不锈钢等。

2、适用范围：
电子束蒸发镀膜适用于精密机械、工具、航空航天、集装箱和运输设备、生物医学设备、精密光学仪器、特种电子元件及不同行业中所需要的高性能件。

3、优势：
电子束蒸发镀膜技术比其他镀膜技术具有更高的表面性能，如光泽度、耐蚀性、耐磨性等等，同时也可以产生较厚的镀层，此外，这种镀膜技术对金属蒸发源的
要求低，可以使用少量金属材料，并能够产生良好的附着力和均匀性。

4、操作方式：
电子束蒸发镀膜需要一台蒸发源，采用放电的方式加热蒸发源，使金属材料汽化，然后以精确的电子束缩短端部，使金属以无定形溅射的方式投射到次底面上，通过调整放电情况及电子束形成状态，使投射金属材料以薄层沉积在基体上，建立起人为制造的金属镀膜。

5、应用场景：
电子束蒸发镀膜的应用场景比较广泛，可以用于汽车用品、交通设施及装备的防腐防护；用于摩托车、船舶及飞机等运输工具的防腐涂层；用于电子器件、保险
丝及其他电子精密件的钝化防腐涂层；在厨具行业、医疗器械行业和汽车制造等行业也有着广泛应用。

薄膜均匀性的研究分析

图２基片上膜厚分布曲线
挡的时间长短不一样，在整个镀膜期间则
基片上不同地方的镀膜时间也不一样。考虑第二种情况：离旋转中，距离在ｂ０
＼
一
为ｒ每一点，来每时每刻都沉积薄膜，的原
即在旋转路径２ｒ长度上均有沉积。的加长度为Ｌ挡板后，点的沉积路径长度的每
随着真空镀膜技术的广泛应用，薄变化的情况，是衡量薄膜质量和镀膜装的膜厚遮挡掉，对它来提高膜厚均匀性是一种本膜均匀性的要求也越来越高任何一种有置性能的一项重要指标。于仅改变镀膜新的发展思路。文主要是在真空蒸发对所只镀的条件下，薄膜厚度均匀性进行了讨对实际应用价值的薄膜都对膜厚分布有特状态，镀出来的膜厚均匀性还是欠佳；论，及为达到膜厚均匀设计了适合的修以不定的要求，了少数特殊场合外，大多除绝靠改变不同类型的蒸发源、同的基片以
垫！
Ｑ：
ＳｃｉｅｎｃｅｅｎＴａＣｈｄｎｏｌｏｇｙｎｌｎｏｖａｉＨｅｒｌｔｏｎａｄ
研究报告
薄膜均匀性的研究分析 ①
刘兴悦戴佳鑫（合肥工业大学真空技术与装备系安徽合肥２００）３０９

厚度对电子束蒸发制备IMO薄膜性能的影响

ＡｂｔａｔＯｐｉａｎｌｃｒｃｌｒｐｒｉｓｆｌｂｅｕｄｐｄｉｄｕｘｄＩ２：ｏＩＯ）ｆｌｒｐｒｄｂｌｃｓｒｃｔｌｄｅｅｔａｏｅｔｍｏｙｄｎｍｏｅｉｍｏｉｅ（ｎ０３Ｍ — ｃａｉｐｅｏｎＭｉｍｓｅａｅｙｅｅ — ｐ
ＦｌｅｉｓｎｅｈｏｏｙａｄＴａｊｅｂｒｔｒｆｈｔ－ｌｔｏｉＴｉｉＤｅｉｅｎｅｈｏｏｙａｄＫｅｂｒｔｒｆｉＤｖｃｄＴｃｎｌｇｎｉｉＫｙｌｏａｏｙｏｏｏｅｅｒｎｃｈｎＦｌｍｅａｎｎａＰｃｍｖｃｓｄＴｃｎｌｇｎｙｌｏａｙｏａａｏＯｔ—ｌｔｎｃｎｏａｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｒｉｉｒｆｄｃｔｎｐｏｅｅｒｉＩｆｒｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｆｎｓｏＥｕａｉ，Ｎａｋｉｉｅｓｙｉｎｉ００１ｈｎｃｏｍｏｏＭｔｙｏｎａＵｎｖｒｉ，Ｔａｊ３０７，Ｃｉａ）ｔｎ
ＨＡＮｎｇｇｎ２ＣＨＥＮｎｌａｇ，ＹＡＮＧｉｘａ，ＺＨＡＯｎＤｏ — ａｇＸｉ～ｉｎＲｕ — ｉＹｉｇ
【．ＳｈｏｏＩｆｒｔｎｎｉｅｒｇ１ｃｏｌｆｎｏｍａｉＥｇｎｅｉ，ＨｅｅＵｉｅｓｙｏＴｃｎｌｇ，Ｔａｊ０４１ｈｎ；２ｎｔｕｅｆｈｔ—ｌｃｒｎｃｈｎｏｎｂｉｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙｉｎｉ３００，Ｃｉａ．ＩｓｉｔｏＰｏｏｅｔｉＴｉｔｎｔｅｏ
ｔａｈｅｆｌｓａｏｒｈｏｈｔｔｍｗａｍｐｕｓｗｈｅｔＭＯｌｈｉｋｓａｍ，ｗｈｉｈｈａｏｐｉａｏｒｉｓｂｄｅｅｔｉａｉｎＩｈｅｉｆｍｔｃｎｅｓｗｓ３５ｎｃｓｇｏｄｏｔｃｌｐｒｐｅｔｅｕｔｂａｌｃｒｃｌｏｅ．Ｗｉｈｈｉｋｎｓｎｒａｉｇ，ｂｔｈｅｃｙｓａｔｕｔｅａｈｅｅｅｔｉａｌｏｒｉｓｂｅａｅｂｅｔｒｔｉｕｎｓｔｔｅｔｃｅｓｉｃｅｓｎｈｏｈｔｒｔｌｓｒｃｕｒｎｄｔｌｃｒｃｐｅｔｅｃｍｔｅ，ｈｅｍｎｍｍｐｒｒｓｓｉｔｆ２． × １ｆｃｗａｂｔｉｅｔｔｉｌｔｃｅｓｏｆ１０ｎ．Ｈｏｅｅｈｐｉａｐｏｐｒｉｓｄｅａｅｅｉｔｙｏｖｉ１０ｌｍｓｏａｎｄａｈｅｆｍｈｉｋｎｓ５ｍｗｖｒｔｅｏｔｃｌｒｅｅｐｒｖｄ，Ｔｈｅｔｉｍｐｒｐｒｄａｋｎｓ０ｎｈａｉｈｒｑａｌｙ．ｆｌｅａｅｔｔｃｅｓｏｆ１ｍｓｈｇｅｕｉｈｉ１ｔ

电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南

电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南薄膜制备技术在当今科技领域发展迅猛，其中电子束蒸发技术因其独特的优势，逐渐成为研究领域的热点。

本文将就电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南进行探讨，以期为相关研究工作者提供一定的参考。

1. 电子束蒸发技术的基本原理电子束蒸发技术是一种通过控制蒸发材料的电子束进行材料的薄膜制备技术。

其基本原理是利用高能电子束对靶材进行加热，使其蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。

在这一过程中，控制电子束的束流密度和能量分布不仅能够精确控制薄膜的厚度和结构，还能够有效提高薄膜的成分均匀性。

2. 电子束蒸发技术的应用领域电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用领域广泛，涵盖了光电子器件、光学镀膜、功能材料等诸多领域。

其中，光电子器件是电子束蒸发技术的重要应用领域之一。

通过电子束蒸发技术制备的光电子器件具有高效率、高分辨率和低漏电流等优点，适用于光通信、光储存等领域。

此外，电子束蒸发技术还可用于光学镀膜，制备高反射率的金属镜片和抗反射膜，提高光学元件的性能。

在功能材料领域，通过电子束蒸发技术可以制备具有特殊磁性、光学性能的材料，用于磁性存储材料和光学传感器等方面。

3. 电子束蒸发技术的优势和挑战电子束蒸发技术相较于其他薄膜制备技术具有诸多优势。

首先，电子束蒸发技术可以实现高温沉积，利于构建高结晶度和致密性的薄膜。

其次，通过控制电子束的能量和束流密度，可以实现对薄膜厚度和成分的精确控制，有助于制备符合要求的薄膜。

此外，电子束蒸发技术还具有高成本效益和直接蒸发能力的特点，适用于大规模制备和复杂结构的薄膜。

然而，电子束蒸发技术在实践应用中仍然面临一些挑战。

首先，高能电子束对靶材的加热容易造成材料的变形和脆化，影响薄膜质量。

其次，电子束蒸发过程中，电子束与靶材之间通常存在静电相互作用，造成部分蒸发物质在沉积过程中发生偏移或粘附不均匀，进而影响薄膜的性能。

4. 提高电子束蒸发技术制备薄膜的质量与性能为了提高电子束蒸发技术制备薄膜的质量与性能，有几个方面需要重点关注。

电子束蒸发——精选推荐

电子束蒸发与磁控溅射镀铝的性能分析研究随着科学技术的不断发展，半导体器件的种类不断增多。

原始点接触晶体管、合金晶体管、合金扩散晶体管、台面晶体管、硅平面晶体管、TTL集成电路和N沟硅栅平面MOS集成电路等，其制造工艺及工艺之间的各道工序也有所差别。

在硅平面晶体管工艺过程中，电极材料的制备技术是一项关键工艺，典型的制备技术主要有两类：一类是电子束蒸发镀膜技术，另一类是磁控溅射镀膜方法。

长期以来，在生产实践中由于电了束蒸发与磁控溅射这两种方法制备晶体管微电极各具优势，而且各自采用的设备和工艺不同，因而其产品质量孰优孰次一直存在争论。

本文就这一问题展开研究，详细分析了常用电极材料Al通过这两种方法制备成薄膜电极的膜厚控制、附着力、致密性、电导率和折射率等重要性能指标，测试结果分析表明磁控溅射铝膜的综合性能优于电子束蒸发。

1 实验设备及优化工艺参数1.1电子束蒸发设备及优化工艺参数选用CHA-600型电子束蒸发台。

它主要由真空镀膜室、真空系统和真空测量仪器的一部分构成。

真空镀膜室主要由钟罩、球面行星转动基片架、基片烘烤装置、磁偏转电子枪、蒸发档板及加热装置等构件所组成；真空系统主要由机械泵的冷凝泵组成，选用冷凝泵可以更容易地抽到高真空状态，避免了油扩散泵返油而产生污染真空室的现象；用离子规来测量真空度。

坩埚选用石墨坩埚，避免了坩埚与Al反应生成化合物而污染Al膜，坩埚的位置处在行星架的球心位置，从而保证成膜厚度的均匀性。

蒸镀过程中膜厚的测量选用石英晶体膜厚监控仪。

电子束蒸发镀Al的典型工艺参数为：真空度：2.6 ×10-4Pa；蒸发速率：20—25 A/s；基片温度：120°C；蒸距：45cm；蒸发时间：25min；电子枪电压：9Kv；电子枪电流：0.2A。

1.2溅射设备及优化工艺参数选用ILC-1012MARK Ⅱ 1012溅射装置；操作简单，并能保证产品质量的均一性。

此溅射台主要由片盒卸室SL，片盒交换室TL，清洗室CL和溅射成膜室SP组成。

本文对电子束蒸发系统进行了详细的...

摘要本文对电子束蒸发系统进行了详细的研究，并对影响电子束蒸发的五个主要因素包括铝源、坩埚、烘烤温度、高压供给和真空进行了全面的分析，在理论分析的基础上，分别对其作了关键性的对比实验，并对实验数据应用MSO EXCEL 进行了分析与绘图，从直观的角度分析对比，得出了最优方案。

本文采用递进优化的实验方法，即先对其中之一的因素作对比实验，得出较好的条件后将其用于第二个因素实验的先决条件，依此类推，从而优化设备硬件及工艺条件。

通过研究与实验，得出了适合本车间最优的设备硬件与工艺条件：即采用进口铝源作为蒸发源；用Telemark 258 Electron Bean Gun 258型的坩埚作为蒸发源载体；烘烤温度满足在200℃左右；高压方面应用-10KV的高压供给，在达到这四个条件后，最重要的条件真空度再达到7.0×10-7TORR以上时，铝层质量包括致密性（腐蚀速率）、一致性（方块电阻）达到最好效果。

关键词：电子束，铝源，坩埚，烘烤温度，高压IABSTRACTI made a detailed study about electron beam evaporation system in this graduation thesis, and made a comprehensive analysis on impact of electron beam evaporation and the five major factors include aluminum source crucible, baking temperature, high voltage supply and vacuum. Based on analyzing the basic theories, respectively to make pivotal contrastive experiments. Application of the experimental data analysis and graphics MSO EXCEL obtained after drawing from the visual point of view of comparing the optimal plan.The result of the experimental method used to optimize. Firstly I made experiments on one of the factor, that make comparative experiments had good conditions for the second factor will be the prerequisite for the experiment, and so on, thus obtained for the workshop the best equipment hardware and process conditions. And the conclusion is that we must use imported aluminum source as evaporation source; with Telemark 258 Electron Bean Gun 258-type evaporation source crucible as a carrier; baking℃-10KV high voltage application of the temperature is about to meet in the 200 ;high-voltage supply, in achieving these four conditions, the most important conditions for the vacuum and then to 7.0 × 10-7TORR above, the aluminum layer of quality, including density (corrosion time), consistency (sheet resistance) to achieve the best results.Keywords：electron beam evaporation， aluminum source，crucible, baking temperature, high voltage supplyII目录第一章引言 (1)1.1 电子束蒸发的发展 (1)1.2 电子束蒸铝的分类 (1)1.2.1 电子束蒸发源蒸镀法 (1)1.2.2 高频感应蒸发源蒸镀法 (1)1.2.3 电阻蒸发源蒸镀法 (1)1.2.4 激光束蒸发源蒸镀法 (2)1.2.5 磁控溅射在表面改性技术中的应用 (2)1.2.6 等离子增强磁控溅射沉积技术（PMD） (2)1.2.7 反应磁控溅射技术 (3)1.2.8 离子镀 (3)1.3 本文所做的工作 (3)第二章电子束蒸铝的影响因素 (4)2.1设备总体概括 (4)2.2铝源 (5)2.3坩锅 (5)2.4蒸发速率 (5)2.5烘烤 (6)2.6高压电子束的供给系统 (6)2.7真空 (6)2.7.1真空的概念 (6)2.7.2真空的分类 (6)2.7.3真空在电子束蒸发中的重要性 (7)第三章研究对象的研究及规格统一 (8)III3.1 铝源的研究与规格比较 (8)3.2 坩埚的研究与规格确定 (9)3.3蒸发速率的研究 (12)3.4烘烤温度方面 (14)3.5 高压供给系统的研究 (15)3.5.1环形枪 (15)3.5.2偏转式电子枪 (17)3.6真空 (18)3.6.1 机械泵的研究 (19)3.6.2 罗茨泵的研究 (21)3.6.3 低温泵的研究 (23)3.6.4 各台设备真空值的校准与统一 (24)第四章单台设备进行的工艺实验 (26)4.1设备的确定 (26)4.2 工艺参数与实验方法的确定 (26)4.3实验及数据 (28)4.3.1 第一实验：铝源选用 (28)4.3.2 第二实验：坩埚实验 (31)4.3.3 烘烤实验 (35)4.3.4 电压电流实验 (43)4.3.5 真空实验 (47)第五章结论 (56)致谢 (57)参考文献 (58)IV第一章引言1.1 电子束蒸发的发展电子束蒸发镀膜技术最初起源于上个世纪30年代，直到70年代后期才得到了较大发展，此技术在整个工业生产中具有十分重要的地位，国内外无论是半导体制造厂抑或是精密光学厂商在此领域都有所研究，广泛应用在耐酸、耐蚀、耐热、表面硬化、装饰、润滑、光电通讯、电子集成、能源等领域。

电子束蒸发挖坑效应膜厚均匀性的计算新方法

镀膜挖坑效应设计一种新的小圆锥体蒸发模型，提出一种新的公式计算沉积膜厚
均匀性。采用相同工艺条件，不同时间蒸镀二氧化硅薄膜，验证了小圆锥体模型计
算电子柬蒸发挖坑膜厚均匀性准确可靠，并成功解释了随着蒸发时间的延长，均匀
兰
＝！！！
ＣＮ３Ｉ— ｌ７０７／Ｔ
宫脸宝研亩匀拓杰
ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮｌＮＬＡＢ０ＲＡＴ０ＲＹ
第３７卷第３期２０１８年３月
ＶＯ１．３７Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０１８
电子束蒸发挖坑效应膜厚均匀性的计算新方法
Ｏ引言
电子束蒸发镀膜设备是一种常见的真空镀膜装置，常用于微纳米加＿Ｉ及器件生产过程中蒸镀金属电极或光学薄膜。由于蒸发源材料和采用坩锅特性的不同，像金、银、铜等导热比较好的金属，采用石墨坩ｇＭｅｔｈｏｄｆｏｒＤｉｇｇｉｎｇＥｆｅｃｔｏｎＴｈｉｃｋｎｅｓｓＵＯｒｍｉｔｙＯｆｍＳ
ＦＵＸｕｅｃｈｅｎｇ’
，
ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｂｏ，ＱＵＡＮＸｕｅｌｉｎｇ，ＷＡＮＧＦｅｎｇｄａｎ，ＬＩＪｉｎｘｉ
（１．ＡｄｖａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；

薄膜物理蒸发源的特性及膜厚分布

蒸发源的热流密度
01
热流密度是影响膜厚分布的重要因素之一。随着热流密度的增加，蒸发速率加快，导致膜厚减小。
02
在高热流密度区域，膜厚较小；而在低热流密度区域，膜厚较大。因此，热流密度的空间分布决定了膜厚的分布。
03
热流密度的影响还与蒸发源的几何形状有关。在某些形状下，高热流密度区域可能导致局部过热，进而影响膜厚分布。
和反射镜。
抗反射涂层
通过使用薄膜技术，可以为光学器件提供抗反射涂层，以减少光
的反射损失。
保护层
薄膜可以作为光学器件的保护层，防止划伤和磨损。
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数值模拟方法与软件
数值模拟方法是通过计算机软件对物理过程进行数值计算和模拟的方法，它可以模拟薄膜的生长过程、流场分布、温度分布等。
常用的数值模拟软件包括ANSYS、FLUENT、 COMSOL等，这些软件能够通过求解偏微分方程或有限元方程来获得物理过程的数值解。
数值模拟方法能够预测薄膜的厚度分布、流场分布和温度分布等，为实验研究和工业应用提供重要的参考依据。
05 膜厚分布的控制方法
优化蒸发源的设计
优化蒸发源的结构设计
通过改变蒸发源的结构，如增加加热元件的长度、调整加热元件的间距等，来控制膜厚分布。
优化蒸发源的材料选择
选择具有合适热导率、热膨胀系数和稳定性的材料，以实现均匀的热传导和稳定的蒸发过程。
控制蒸发工艺参数
控制加热温度
通过调整加热温度，影响蒸发速率和蒸汽流动，从而控制膜厚分布。
基材的物理性质
基材的物理性质对膜厚分布也有一定影响。例如，基材的导热系数、比热容和热膨胀系数等都会影响其与蒸发源的热交换。

电子束蒸发与磁控溅射制备AI／PI复合薄膜的性能研究

发镀Ａ的工艺参数为：真空度为２６ｌ－Ｐ；蒸１．ｘＯ４ａ发速率为０１ｎＪ，基片温度为２．ｍｓ５℃。
薄膜的蒸镀。磁控溅射主要是利用辉光放电将Ａｒ
收稿日期：２０ — ３２０８０— ５
基金项目：国防基础科研项目（０２０１３）Ｂ９０６３７，济南市科技攻关项目（６０２０５１）作者简介：余凤斌，男，１８９２年生，硕士，山东天诺光电材料有限公司研发部，山东济南２００，电话：０５— ３８４１５１１１８６１１２
样也严重影响Ａ膜的电学性能。根据工艺参数，ｌ所制备的一批试样经测试，溅射Ａ薄膜的平均厚ｌ度是０１ ± ．０ｍ，蒸发镀Ａ薄膜的平均厚度．８０１ｍ００ｌ是００８００３ｍ．１ ± ．ｍ，由此可见溅射铝膜的厚度均匀０
维普资讯
２２溅射镀膜及工艺参数－
采用自制的溅射设备，该设备主要由溅射室和卷绕室组成，所有操作过程都是在这两个室中
完成的，避免了空气和杂质的污染，能够获得高质量的膜层。磁控溅射镀Ａ的典型工艺参数为：本底ｌ
也一直存在争议。本实验针对这一问题进行研究，
分别采用电子束蒸发镀膜及磁控溅射镀膜两种方法在Ｐ膜基材上制备了Ａ反射膜材料，分别记为样Ｉ１品１、样品２，并对其表面形貌、膜厚、附着力、反射率、电导率等重要性能指标进行表征。

薄膜均匀性的研究分析

刘兴悦戴佳鑫( 合肥工业大学真空技术与装备系安徽合肥230009)摘要: 薄膜技术在现代科学技术中的重要性与日俱增。

薄膜均匀性是衡量薄膜质量和镀膜装置性能的一项重要指标, 它在光学、光电等器件的加工工艺中发挥着重要作用。

本文介绍了在真空蒸发镀膜中改善薄膜均匀性的方法,着重分析了影响薄膜均匀性的各种因素以及改进措施。

针对旋转基片的镀膜室,设计了精确的修正挡板形状,从而改善了膜厚的均匀性。

关键词:薄膜均匀性蒸发镀挡板中图分类号 :t b 43 文献标识码 :A 文章编号 :1674-098X(2010)03(c)-0002-02随着真空镀膜技术的广泛应用 , 对薄膜均匀性的要求也越来越高。

任何一种有实际应用价值的薄膜都对膜厚分布有特定的要求 , 除了少数特殊场合外 , 绝大多数情况下都要求薄膜厚度尽可能均匀一致 [1,2] 。

薄膜均匀性是指待镀基片上所镀的膜厚随着基片在真空室内位置的变化而变化的情况 , 它是衡量薄膜质量和镀膜装置性能的一项重要指标。

对于仅改变镀膜状态 , 所镀出来的膜厚均匀性还是欠佳 ; 只靠改变不同类型的蒸发源、不同的基片以及基片的运动方式 , 也不能在很大程度上提高膜厚均匀性 [3,4] 。

目前在镀膜过程中采用一块修正板对基片进行遮挡 , 把不均匀的膜厚遮挡掉 , 来提高膜厚均匀性是一种新的发展思路 [5] 。

本文主要是在真空蒸发镀的条件下 , 对薄膜厚度均匀性进行了讨论 , 以及为达到膜厚均匀设计了适合的修正板。

1 修正板公式推导假设基片绕固定轴做匀速旋转运动 , 蒸发源在旋转中心轴线上。

在镀膜过程中 , 距离基片旋转中心相等的任意点的膜厚应该是均匀分布的。

在基片上设置一块修正板 , 实现间歇性遮挡的目的。

图 1 表示了基片上膜厚分布曲线 , 假设其符合二次函数的形式。

基片中心处膜厚最大为 H m ax , 基片边缘处膜厚最小为 H m i n 。

3.6m大口径镀膜机膜厚均匀性分析

ｃｒｅｐｎｉｇｍｉｉｆｔｉｋｅｓｎｎｎｆｒｔｒ．２ａｄ５５％，ｅｐｃｉｅｙＦｒｔｒｅｓｕｃｓｎｔｅｓｍｅｏｒｓｏｄｎｎｍａｏｃｈｎｓｏｕｉｍｉｗｅｅ７６％ｎ．８ｏｙｒｓｅｔｌ．ｏｈｅｏｅ，ｉｈａｖｒｗａ，ｔｅｃｒｅｐｎｉｇｍｉｉｆｔｉｋｅｓｎｎｎｆｒｔｒ５７％ａｄ３４％，ｒｓｅｔｅｙｔｉｏｎａｙｈｏｓｏｄｎｎｍａｏｈｃｎｓｏｕｉｍｉｗｅｅ．９ｏｙｎ．８ｅｐｃｉｌ．ＩｓｆｕｄｔｔｖｈｃｍｐｒｄｗｉｏｓｕｃｓｔｒｅｓｕｃｓｃｎｉｒｖｅｔｉｋｅｓｄｓｉｕｉｎｔｒａｘｅｔＭｏｅｖｒｔｅｔｉｋｅｓｏａｅｔｔｏｅ，ｈｅｏｒｅａｈｗｒｍｐｏｅｔｃｎｓｉｔｂｔａｇｅｔｔｎ．ｒｏｅ，ｈｃｎｓｈｈｒｏｏｅｈｄｓｒｂｔｏｂａｎｄｗｉｅｒｔｔｇｓｈｒｃｌｘｕｅｃｎｇｒｔｎｐｒｏｍｓｗｅｌｓａｗｈｌ．ｉｔｕｉｎｏｔｉｅｔｔｏａｉｐｅｉａｔｒｏｆｕａｉｅｆｒｌａｏｅｉｈｈｎｉｆｉｏ
３Ｉ口径镀膜机膜厚均匀性分析．１大６Ｔ
艾万君１，熊胜明，２
（．中国科学院光电技术研究所，成都６００；１１２９

电子束蒸发镀膜

电子束蒸发镀膜
电子束蒸发镀膜是一种利用电子束技术进行表面调节的新型技术。

主要包括电子束沉积技术、电子的自由集束技术、固体分子束蒸发技术和蒸发镀技术等。

其最常见的应用是将金属材料蒸发后镀在特定表面，例如制造硬件零部件、半导体芯片、内部壁板绝缘子护套等。

电子束蒸发镀膜使用一种类似于电子枪的装置对材料进行蒸发，通过电子束的蒸发加热，调整表面的结构和表面物性，使其更加符合要求。

电子束蒸发镀膜技术的蒸发可以调节的参数比传统的蒸发镀技术要多，能产生覆盖更加均匀的薄膜。

其蒸发速率可以从千分之一米到千分之一米之间调整，并且可以控制密度和厚度，甚至可以获得不同部位具有不同厚度的带型折叠膜。

电子束蒸发镀膜技术可以应用于塑料表面、陶瓷表面、金属表面、玻璃表面等，也可以与聚合物表面相结合，以已有的表面调节技术来获得更高的耐磨性、耐腐蚀性和高荷重痛定力。

具有比其他技术更低的成本和更高的效率，因此受到广泛应用于汽车行业、家具配件行业和电子产品行业等。

电子束蒸发镀膜技术可以将金属蒸发膜覆盖在表面，具有抗腐蚀、耐磨、耐油污、坚韧度高、光滑度好等优点，有助于提高工件的使用年限。

此外，电子束蒸发镀膜技术的表面形貌精密，可以在膜层不太厚的情况下达到较高的耐磨强度，从而满足表面质量要求。

真空镀膜稳定性与均匀性研究

真空镀膜稳定性与均匀性研究作者：刘海勇刘丽娜高鹏来源：《中国新技术新产品》2015年第07期摘要：真空镀膜的质量受多种因素的影响，镀膜工艺参数等诸多要素直接影响到真空镀膜的稳定性与均匀性。

本文以真空蒸发镀膜和PECVD法为例，详细分析了影响镀膜稳定性与均匀性的工艺问题，希望对于实际真空镀膜工作质量的提供有所启发和帮助。

关键词：真空镀膜；蒸发镀；PECVD；稳定性；均匀性中图分类号：TB43 文献标识码：A随着真空镀膜技术的发展与应用，对于镀膜质量的要求越来越高。

如何有效保证镀膜稳定性与均匀性，成为工程师们需要考虑的重点问题。

然而在实际镀膜工作中，由于真空镀膜质量受到许多内外因素的影响，很难准确了解各因素对于镀膜质量的影响，这对于提高镀膜质量造成很大的困难。

一、蒸发镀膜稳定性与均匀性的控制1 蒸镀工艺方式的选择热电阻蒸镀与电子束蒸镀是最为常见的蒸发镀膜方式，其中热电阻蒸镀的原理是通过电流加热蒸发蒸发舟上的原料，而电子束蒸镀的原理是通过电子束加热蒸发水冷坩埚上的原料。

热电阻蒸镀的优点在于设备简单、价格低、可靠性较高，对原料预热充分，不容易导致化合物原料分解，其缺点在于能达到的温度不高，加热器使用寿命不长。

而电子束蒸镀的优点在于能达到的温度更高，蒸发速度快，但缺点是难以有效控制电流，容易导致低熔点材料快速蒸发，且电子束能量多被水冷系统带走，热效率低，电子束轰击还容易造成化合物原料的分解，坩埚存在污染原料的可能性，另外会产生对人体有害的X射线。

因此在具体的真空镀膜生产工作中，我们可以根据以上分析来选择适宜的蒸发镀设备和工艺方式，例如MgF2的熔点只有1261℃，考虑到熔点低如选用电子束蒸镀很难控制预蒸镀时间和电流，容易蒸镀不均匀且产生残留原料，原料也易受坩埚的污染。

因而更适合使用热电阻蒸镀的方式，可以调节电流来充分预蒸镀，先消除原料中的杂质，避免直接蒸镀原料受热不均导致的喷溅，进而能够保证蒸镀的稳定性和均匀性。

挖坑效应对球形夹具下电子束蒸发沉积薄膜厚度均匀性的影响_夏志林

Influence of Digging Effect on Films Thickness Uniformity for Electron Beam Evaporating onto Sphere Jig
XIA Zhilin1 , X UE Yiyu1 , G UO Peitao1 , W U Shigang 2
0 2π
D dα /
TH ∫
0
2π
0 dα。
2 结果与分析
考虑基片架的旋转 , 并假设基片架旋转 1 周所需时间与薄膜沉积总时间相比甚小。将坩埚置于旋转夹具球心位置 , 坩埚轴线与夹具旋转轴共线。这样可以分析具有挖坑效应蒸发源的蒸汽发射特性。改变坩埚偏心距( 坩埚轴线与夹具旋转轴线距离) 以及夹具高度( 夹具中心与坩埚表面距离) , 分析挖坑效应作用时薄膜的厚度均匀性。图 2 图 6 为挖坑效应作用下镀膜机结构参数和沉积工艺参数对薄膜厚度均匀性影响的理论分析结果。基片夹具口径为 0 . 8m , 使具球面半径为 2m , 蒸发源各蒸发小平板的蒸发特性值 n =1 。图 2 中曲线 A -C 分别为无挖坑现象时蒸发特性值 n = 图1 挖坑效应下薄膜均匀性分析原理图 Fig . 1 Principle sketch of films uniformity considering digging effect 由此 , 可以得到不同位置处参考点所能感知到的蒸发坑 1、无挖坑现象时蒸发特性值 n = 2 、有挖坑现象时蒸发源的蒸汽发射特性( 夹具高度 H =2m , 蒸发坑半径 R =0 . 005m , 蒸发坑深度 d =0 . 01m , 坩埚偏心距 L =0m ) 。由图 2 可以看出 , 在所选参数下 , 考虑挖坑效应后蒸发源的蒸发特性值明显偏离 n =1 , 大于 n = 2 。随参考点远离夹具旋转轴心 , 可接

真空蒸发镀膜厚均匀性分析-论文

2）运算符丰富。由于MATLAB是用C语言编写的，MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变得极为简短。
电阻加热蒸发镀可用来制备Al、Ag、Cd、C0、Ni膜和多种光电膜。
电阻加热蒸发源有点状，线状，面状等形状的蒸发源。我设计的蒸发源，底部有一个陶瓷加热板加热，四周有钨丝加热丝加热。顶部有一个蒸发源盖，
图2-1 单孔蒸发源结构示意图
蒸发源盖上有多个孔，如图2-1,2-2所示。蒸镀材料被加热后由蒸发源孔射出，每个蒸发源孔可以看做一个点状蒸发源，整个蒸发孔可看做一个多孔蒸发源。通过调整每个孔的大小和孔间距可以提高膜厚均匀性。它的优点如下
5)坩埚温度较低，坩埚材料对膜导污染较少。
激光加热式蒸发源：激光束加热蒸发的原理是利用激光源发射的光子束的光能作为加热膜材的热源，使膜材吸热汽化蒸发，激光加热蒸发技术是真空蒸发镀膜工艺中的一项新技术。
电弧加热蒸发源：电弧加热蒸发源是在高真空下通过两导电材料制成的电极之间产生电弧放电，利用电弧高温使电极材料蒸发。
但是在真空镀膜技术和设备上国内和国外还存在很大的差距。我们国内的镀膜设备研发的创新意识还不够，国内真空镀膜设备的生产厂家，主要考虑的是国内的中、低端市场，常常受用户给出的低价格所迫，以牺牲设备的性能和可靠性来赢得市场，而生产厂家也缺乏对设备研制的能付诸于实施的中长期规划。这样就使得对新技术、新工艺的应用迫切性降低，而给国外厂家创造了进入中国市场的大好机会。目前国内的生产厂商以中、小规模居多，规模小，综合实力低。由于国内的整体配套更新较慢，加工设备较差，加工手段不先进，造成产品的一致性差，，产品质量在许多方面低于国外同类产品的水平。
电子束加热原理：电子束加热蒸发源是利用热阴极发射电子在电场作用下成为高能量密度的电子束直接轰击至镀料上。电子束的动能转化为热能，使镀料加热汽化，完成蒸发镀膜。

在EBPVD中采用双源蒸发工艺制备厚度均匀的合金薄板的可行性

在EBPVD中采用双源蒸发工艺制备厚度均匀的合金薄板的可行性摘要：物理气相沉积（PVD）技术由于其独特的优点，已开始逐步取代传统的镀膜工艺。

电子束物理气相沉积（EBPVD）技术是PVD技术中的一种，由于其特性而常被用于制备大尺寸高温合金薄板。

蒸发源的位置不同将会对薄膜厚度的均匀性以及蒸发效率产生严重的影响。

靶基距与有效蒸发效率成反比关系，而坩埚位置不同，薄膜厚度分布也不同。

为了获得厚度均匀性较好的薄膜且得到一个较高的蒸发效率，本文探讨了双源蒸发技术的可行性。

双源蒸发是利用两个坩埚控制不同蒸发速率以进行同时蒸发。

最后所得实验结果与理论值符合较好，证明了双源蒸发切实可行。

关键词：电子束物理气相沉积双源蒸发合金薄板蒸发效率厚度均匀性1 引言物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD），指在真空条件下，采用物理方法，将材料源从——固体或液体表面气化成气体原子、分子或部分电离成离子，并通过抵押气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有特殊功能薄膜的技术。

其过程主要可分为3个步骤，首先是从原材料发射粒子，这一步骤主要包含真发、升华、溅射和分解等过程。

其次是粒子在真空中运输到基片的过程，这一过程中粒子会碰撞，产生诸如离化、复合、反应等一系列的相互作用，从而导致能量的交换和运动方向的变化。

最后则是粒子在基片上凝结、成核、长大以及最终成膜。

多年以来，PVD技术被认为是替代传统镀膜工艺的最具有潜力的技术之一，尤其是电镀及其他液相沉积技术。

这一技术具有着多方面的优点。

首先PVD技术是一种干燥且清洁的涂层技术，不会带来严重的环境问题。

同时这一技术能够控制薄膜的化学成分和产品的特性。

它能够使得产品具有高耐磨性，高生物相容性和高光泽等特点[1-5]。

然而，这一技术的潜力目前仍然受制于经济和技术原因而导致其没有被充分认识到。

经济限制主要是指真空设备的高成本以及由于泵运作、加热冷却循环和慢沉积速率所带来的高运营耗费。