真空蒸发镀膜与设备使用维护
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
工作方式 处理方法 离子运动能量 等离子体 高真空 电阻加热蒸发 真空 等离子熔射 蒸发 薄膜沉积 镀膜 (表面厚 PVD 度 放电方式: 增加) 真空 直流、交流、高频 溅射 镀膜 2 极、3 极、4 极 10~100ev 电极数目: 离子束溅射镀膜 分子束外延 0.1~1ev 辉光放电分解 真空感应蒸发 真空电弧蒸发 电子束蒸发
四、设备的使用维护 四、设备的使用维护
设备的操作和维护人员必须意识到与设备有关的危险, 必须知道 怎样辨认危险和潜在危险, 并且知道怎样避免它们。 对设备不熟练的、 错误的、或粗心的操作将会造成严重后果,所以设备必须由经过培训 的人员来操作和维护。
1. 真空系统操作过程中应注意的一些问题
(1) 在对设备进行使用前必须注意设备说明书上对于环境温度、 湿度、酸碱度等指标的要求;必须严格满足说明书上对冷却水温度、 压力、流量及对工作气体纯度、压力所提出的要求;所有电器部件必 须严格按照说明书良好接地。 (2)在设备开动时应依次开启水源、总气源、总电源。 (3)扩散泵必须在水流畅通的状态下才能加热。真空系统正常 工作时,高真空阀与充气阀应互锁,以免扩散泵油氧化。 (4)工作时如果突然断电,应立刻切断真空测量仪器,并迅速 关闭机械泵与扩散泵间前级管道的阀门,如果电源不能迅速修复,则 应将高真空阀关闭,等待通电后,先使机械泵运转 2~3 分钟后再打 开机械泵与扩散泵之间的阀门,使系统恢复正常运转。 (5)真空室关闭后,必须预先将真空室抽到 6.67Pa 以后再打 开高真空阀门,以免扩散泵油氧化。 (6)镀膜结束后,应首先切除高真空测量,然后再关闭高真空 阀门和充气阀,以免烧坏电离真空计的规管,充气完成后应将充气阀 关闭。 (7)镀膜工作进行 2~3 次后,必须对真空室内壁及各构件进 行清洗, 避免蒸发材料大量进入真空系统而损坏真空系统的元件和抽 气性能。 (8)应保持真空镀膜机良好的工作环境,及时检查水路系统是 否畅通,机械泵所排废气必须通过管道送出厂房。 (9)每次工作或维护结束“关机” ,都应关闭真空室并抽气,让压 力降到约 100Pa 的低真空状态储存。 (10) 当一天工作完毕或设备长期不用时应:关上蒸发室抽真空; 停止对扩散泵加热,此时机械泵应继续对扩散泵抽气,并接通快速冷 却水阀门,对扩散泵进行快速冷却;当扩散泵冷却后,关闭扩散泵冷 却水;停止机械泵;对扩散泵和蒸发室都应进行真空储存。最后依次 关总电源、总水源、总气源。
反应溅射、磁控溅 射、对向靶溅射 直流二极型 多阴极型 真空 ARE 型、增强 ARE 离子 数 10~5000ev LPPD 型 镀膜 HCD 型 高频型 低压等离子化学 化学反应 CVD 热扩散 相沉积(PCVD) (LPVCD) 等离子增强化学气 气相沉积 集团离子束镀膜 单一离子束镀膜
注:PVD-物理气相沉积(Physical Vapor Deposition) CVD-化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition) PCVD-等离子体增强化学气相沉积(Plasma Chemical Vapor Deposition) LPCVD-低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)
270°电子枪 (3)空心热阴极等离子电子束蒸发源
180° 180°电子枪
空心热阴极等离子电子束蒸发源简称 HCD 枪(Hollow Cathod Dischaige) 。其工作原理是把空心钽管作阳极,把膜材作阴极,并将 其置于真空室中。当真空室抽到高真空后,钽管中通入少量的氩气, 使真空室保持 1~10-2Pa 的真空度。 这时在阴阳极之间加上引弧电 源,点燃氩气。当电压达到点燃电压时,氩气被电离。这样在中空阴 极内产生低压等离子体,直流放电电压约为 100~150V,电流只有 几个安培。但是一旦氩气被电离,则等离子体中的正离子就会不断轰 击阴极钽管,当钽管上有一段受热达到工作温度 2300~2400K 时即 可出现热电子发射, 使放电转变到稳定的状态, 电压下降到 30~50V。 同时等离子电子束流增大到一定值。 此值由外界的电路及采用的阴极 所能负载的电流大小来决定。 这时由空心阴极内引出的高密度等离子 电子束在电场的作用下射向膜材,膜材被加热到蒸发温度后,开始蒸 发而沉积到基片上成膜。
二、真空蒸发镀膜
真空蒸发镀膜是真空镀膜技术中发展最早、应用最广泛的一种, 特别是电阻加热式蒸发镀膜至今已有百年历史。 近年来由于电子轰击 蒸发, 高频感应蒸发以及激光蒸发等技术在蒸发镀膜技术中的广泛应 用,使这一技术更趋完善。因此,目前真空蒸发镀膜技术在镀膜技术 中处于相当重要的地位。
1. 真空蒸发镀膜原理
(3)清除膜材上的污物
膜材上如存在污物,会使蒸发速率降低,特别是氧化物。当然, 如果氧化物较膜材易于蒸发(如 Si,SiO 等)或氧化物加热时可以分 解或膜材蒸发时可通过氧化物迅速扩散, 则氧化物将不会影响膜材的 蒸发。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5. 蒸发源
为了使膜材气化,在真空条件下大多 数 膜材 都 必须在 1000 ~ 2000℃的蒸发温度下进行蒸发。因此必须采用各种加热方法将膜材 加热到蒸发温度。 通常把蒸发镀膜设备中对膜材进行加热的装置称为 蒸发源。目前,蒸发源的种类较多,现分述如下:
各种真空镀膜技术的比较
镀膜方法 真空蒸镀 溅射镀 离子镀 金属、合金、 金属及某些化 可镀物质 金属 合物 高分子物质 膜材蒸发方式 基体加温 30~200 范围℃ 沉积速率 2500~75000 10~100 2500~50000 远大于 PVD 150~500 150~800 300~1100 真空蒸镀 真空溅射 蒸镀、溅射 化学反应 化合物、 陶瓷、 陶瓷、化合物 金属、合金、 化学反应镀
真空容器内蒸汽分子的平均自由程大于蒸发源与基片之间的距 离时, 就会获得充分的真空条件。 因此, 增加残余气体的平均自由程, 借以减少蒸汽分子与残余气体分子的碰撞几率, 把真空室内抽成高真 空是非常必要的。 但是真空镀膜过程中对真空度的要求并不是越高越 好,因为在真空室内真空度超过 10-6Pa 时,必须经过对真空系统 的烘烤去气才能达到。由于烘烤去气会造成对基片的污染,因此在不 经过烘烤去气即可达到的 10-5Pa 的高真空下去制膜,其膜的质量 不一定比超高真空下所制备的膜的质量差。
真空蒸发镀膜原理及设备的使用维护
一、真空镀膜技术概述
真空镀膜技术是真空应用技术的一个重要领域。 这一技术目前之 所以得到了飞速的发展是因为它不仅仅是单一的真空应用技术, 而是 以真空技术为基础,利用物理或化学的方法,并且吸收了电子束、分 子束、离子束、等离子体、射频、磁控等一系列新的技术,从而为科 学研究与生产提供了膜层涂覆的新工艺、新技术的特点。 真空镀膜技术 在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发(或溅射) ,使其在被 涂覆的物体(称基片、基板或基体)上的方法称为真空镀膜法。 真空镀膜技术的分类 真空镀膜技术的分类 目前真空镀膜技术中所采用的镀膜方法主要有真空蒸发镀、 真空 溅射镀、真空离子镀、束流沉积镀以及分子束外延和化学汽相沉积等 多种。其具体内容见下表:
(1)电阻加热式蒸发源
电阻加热式蒸发源实际上就是一个电阻加热器, 它是利用发热体 通电后,产生电阻热而获得高温以此来 熔融膜材使其达到蒸发的目 的。由于这种源结构简单,操作方便,成本低廉,材料易于获得,因 此在镀膜技术中得到广泛的应用。其中主要有丝状源与箔状源、铝蒸 发用坩埚加热器、氮化硼合成导电加热器等。
3. 制膜过程中的蒸发条件
膜材加热到一定温度时就会发生气化现象, 即由固相或液相进入 到气相中,由于真空条件下物质蒸发比在常压下容易得多,因此所需 要的蒸发温度将大幅下降,熔化蒸发过程将大大地缩短,蒸发效率将 明显地提高。
某些常用材料在蒸汽压相当于 1Pa 时的蒸发温度见下表: 材料 熔化温度℃ 蒸发温度℃ 材料 熔化温度℃ 蒸发温度℃ 铝 铁 金 铟 镉 硅 钛 钨 铜 660 1535 1063 157 321 1410 1667 3373 1084 1272 1477 1397 952 217 1343 1737 3227 1257 锡 银 铬 锌 镍 钯 Al2O3 SiO3 232 961 1900 420 1452 1550 2050 1610 1189 1027 1397 408 1527 1462 1781 1725
nm/min 界面附着强度 一般 取决于膜材及 膜的纯度 膜材支撑舟或 坩埚的纯度 较好 取决于靶材的 纯度和溅射气 体的纯度 高密度、针孔 高密度、较均 膜的性质 膜层不太均匀 少、膜层较均 匀、针孔少 匀 绕射性好,能 对复杂表面的 镀敷能力 只镀基片的直 射表面 只镀基片的直 镀所有表面, 射表面 膜均匀 表面平滑 的表面,沉积 可镀复杂形状 性好 纯度高、致密 好 取决于膜材、 取决于反应气 坩埚及反应气 体 体的纯度 好
将膜材置于由金属或玻璃制成的真空室内, 通过蒸发源加热使其 蒸发,当蒸发分子的平均自由程大于真空室的线性尺寸以后,蒸汽的 原子和分子从蒸发源表面逸出后, 很少受到其它分子或原子的冲击与 阻碍,可直接到达被镀的基片表面上,由于基片温度较低,蒸汽原子 和分子便凝结在其上而形成膜。其原理图如下图所示:
2. 蒸发过程中的真空条件
(2)精确控制蒸发温度
在蒸发过程中当蒸发温度升高时,气化热将减少。如果膜材在蒸 发温度以上进行蒸发时, 温度的微小变化即可引起蒸发速率的迅速变 化。因此在制膜过程中,精确控制蒸发温度,加热时应尽量避免产生 过大的温度梯度。 对于升华的膜才还应采用以蒸发膜材为加热器而进 行蒸镀。此外,由于膜材加热时往往会放出本生所含有的气体,使蒸 发时产生飞溅现象,因此在蒸发前对膜材进行 适当的去气也是必要 的,其去气温度可与蒸发温度相同。
(4)感应加热式蒸发源
其原理是将装有膜材的坩埚 放在螺旋线圈的中央(不接触) , 在线圈中通以高频电流,膜材在 高频电磁场感应下产生强大的涡 流,使膜材升温,直至蒸发。膜 材体积越小,感应频率越高。
三、间歇式真空蒸发镀膜机
间 歇 式真空 镀膜机中,真空 室内制膜过程的 工 作情况是间歇 的。左图是 我国 某公司生产的间 歇 式 ZZS800- 1/D 型箱式真空 镀膜机的镀膜室 结 构图。该 室主 要由箱体、 球形 工件架、基片烘 烤装置、 粒子源、 电子枪、电阻蒸 发装置、蒸发挡板等构件组成。 真空室的直径为 800 毫米,由不锈钢焊接而成。箱体壁上焊有 水管, 冷却箱体。 系统还配有基片烘烤装置, 烘烤温度可在 0~350℃ 范围内进行调节。 电阻蒸发电流可稳定工作在 350A 以上。电子枪采用 e 型 270° (电)磁偏转式电子枪 ,蒸发束流 0~750mA 可调。 蒸发挡板是保证膜质量的又一措施, 它位于电阻蒸发组件及电子 枪的上方。挡板传动轴采用气缸驱动,并用威尔逊或磁流体密封形式 引入,使挡板与外界隔绝。
(2)电子束加热式蒸发源
利用电子束加热使膜材汽化蒸发后凝结在基片表面上成膜是真 空蒸发镀膜技术中一种重要的加热方法。 其原理是使电子在电场的作 用下,获得动能打到膜材上,使膜材加热汽化,而实现蒸发镀膜。其 优点在于能获得比电阻热源更大的能量密度,可将膜材表面加热到 3000~6000℃。而且被蒸镀材料使放在水冷坩埚内,因而可以避免 容器材料的蒸发以及容器材料与膜材之间的反应,提高膜的纯度。其 缺点在于电子枪结构复杂, 而且加速电压高, 产生的 X 射线对人体有 害。此外,由于电子轰击,对多数化合物容易产生分解作用,因此不 宜蒸镀化合物薄膜。
4. 加快沉积薄膜的成膜过程,提高膜材蒸发速率的措施 (1)真空室内的压强应足够低 )真空室内的压强应足够低
如果源面积不超过几平方厘米,而且饱和蒸汽压约小于 1Pa 时, 在真空室气压很低的条件下, 则蒸发分子迁移时即可很少受到残余分 子的碰撞,这时蒸发分子可立即离开蒸发表面,因此可使纯蒸发速率 达到最高值。
四、设备的使用维护 四、设备的使用维护
设备的操作和维护人员必须意识到与设备有关的危险, 必须知道 怎样辨认危险和潜在危险, 并且知道怎样避免它们。 对设备不熟练的、 错误的、或粗心的操作将会造成严重后果,所以设备必须由经过培训 的人员来操作和维护。
1. 真空系统操作过程中应注意的一些问题
(1) 在对设备进行使用前必须注意设备说明书上对于环境温度、 湿度、酸碱度等指标的要求;必须严格满足说明书上对冷却水温度、 压力、流量及对工作气体纯度、压力所提出的要求;所有电器部件必 须严格按照说明书良好接地。 (2)在设备开动时应依次开启水源、总气源、总电源。 (3)扩散泵必须在水流畅通的状态下才能加热。真空系统正常 工作时,高真空阀与充气阀应互锁,以免扩散泵油氧化。 (4)工作时如果突然断电,应立刻切断真空测量仪器,并迅速 关闭机械泵与扩散泵间前级管道的阀门,如果电源不能迅速修复,则 应将高真空阀关闭,等待通电后,先使机械泵运转 2~3 分钟后再打 开机械泵与扩散泵之间的阀门,使系统恢复正常运转。 (5)真空室关闭后,必须预先将真空室抽到 6.67Pa 以后再打 开高真空阀门,以免扩散泵油氧化。 (6)镀膜结束后,应首先切除高真空测量,然后再关闭高真空 阀门和充气阀,以免烧坏电离真空计的规管,充气完成后应将充气阀 关闭。 (7)镀膜工作进行 2~3 次后,必须对真空室内壁及各构件进 行清洗, 避免蒸发材料大量进入真空系统而损坏真空系统的元件和抽 气性能。 (8)应保持真空镀膜机良好的工作环境,及时检查水路系统是 否畅通,机械泵所排废气必须通过管道送出厂房。 (9)每次工作或维护结束“关机” ,都应关闭真空室并抽气,让压 力降到约 100Pa 的低真空状态储存。 (10) 当一天工作完毕或设备长期不用时应:关上蒸发室抽真空; 停止对扩散泵加热,此时机械泵应继续对扩散泵抽气,并接通快速冷 却水阀门,对扩散泵进行快速冷却;当扩散泵冷却后,关闭扩散泵冷 却水;停止机械泵;对扩散泵和蒸发室都应进行真空储存。最后依次 关总电源、总水源、总气源。
反应溅射、磁控溅 射、对向靶溅射 直流二极型 多阴极型 真空 ARE 型、增强 ARE 离子 数 10~5000ev LPPD 型 镀膜 HCD 型 高频型 低压等离子化学 化学反应 CVD 热扩散 相沉积(PCVD) (LPVCD) 等离子增强化学气 气相沉积 集团离子束镀膜 单一离子束镀膜
注:PVD-物理气相沉积(Physical Vapor Deposition) CVD-化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition) PCVD-等离子体增强化学气相沉积(Plasma Chemical Vapor Deposition) LPCVD-低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)
270°电子枪 (3)空心热阴极等离子电子束蒸发源
180° 180°电子枪
空心热阴极等离子电子束蒸发源简称 HCD 枪(Hollow Cathod Dischaige) 。其工作原理是把空心钽管作阳极,把膜材作阴极,并将 其置于真空室中。当真空室抽到高真空后,钽管中通入少量的氩气, 使真空室保持 1~10-2Pa 的真空度。 这时在阴阳极之间加上引弧电 源,点燃氩气。当电压达到点燃电压时,氩气被电离。这样在中空阴 极内产生低压等离子体,直流放电电压约为 100~150V,电流只有 几个安培。但是一旦氩气被电离,则等离子体中的正离子就会不断轰 击阴极钽管,当钽管上有一段受热达到工作温度 2300~2400K 时即 可出现热电子发射, 使放电转变到稳定的状态, 电压下降到 30~50V。 同时等离子电子束流增大到一定值。 此值由外界的电路及采用的阴极 所能负载的电流大小来决定。 这时由空心阴极内引出的高密度等离子 电子束在电场的作用下射向膜材,膜材被加热到蒸发温度后,开始蒸 发而沉积到基片上成膜。
二、真空蒸发镀膜
真空蒸发镀膜是真空镀膜技术中发展最早、应用最广泛的一种, 特别是电阻加热式蒸发镀膜至今已有百年历史。 近年来由于电子轰击 蒸发, 高频感应蒸发以及激光蒸发等技术在蒸发镀膜技术中的广泛应 用,使这一技术更趋完善。因此,目前真空蒸发镀膜技术在镀膜技术 中处于相当重要的地位。
1. 真空蒸发镀膜原理
(3)清除膜材上的污物
膜材上如存在污物,会使蒸发速率降低,特别是氧化物。当然, 如果氧化物较膜材易于蒸发(如 Si,SiO 等)或氧化物加热时可以分 解或膜材蒸发时可通过氧化物迅速扩散, 则氧化物将不会影响膜材的 蒸发。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5. 蒸发源
为了使膜材气化,在真空条件下大多 数 膜材 都 必须在 1000 ~ 2000℃的蒸发温度下进行蒸发。因此必须采用各种加热方法将膜材 加热到蒸发温度。 通常把蒸发镀膜设备中对膜材进行加热的装置称为 蒸发源。目前,蒸发源的种类较多,现分述如下:
各种真空镀膜技术的比较
镀膜方法 真空蒸镀 溅射镀 离子镀 金属、合金、 金属及某些化 可镀物质 金属 合物 高分子物质 膜材蒸发方式 基体加温 30~200 范围℃ 沉积速率 2500~75000 10~100 2500~50000 远大于 PVD 150~500 150~800 300~1100 真空蒸镀 真空溅射 蒸镀、溅射 化学反应 化合物、 陶瓷、 陶瓷、化合物 金属、合金、 化学反应镀
真空容器内蒸汽分子的平均自由程大于蒸发源与基片之间的距 离时, 就会获得充分的真空条件。 因此, 增加残余气体的平均自由程, 借以减少蒸汽分子与残余气体分子的碰撞几率, 把真空室内抽成高真 空是非常必要的。 但是真空镀膜过程中对真空度的要求并不是越高越 好,因为在真空室内真空度超过 10-6Pa 时,必须经过对真空系统 的烘烤去气才能达到。由于烘烤去气会造成对基片的污染,因此在不 经过烘烤去气即可达到的 10-5Pa 的高真空下去制膜,其膜的质量 不一定比超高真空下所制备的膜的质量差。
真空蒸发镀膜原理及设备的使用维护
一、真空镀膜技术概述
真空镀膜技术是真空应用技术的一个重要领域。 这一技术目前之 所以得到了飞速的发展是因为它不仅仅是单一的真空应用技术, 而是 以真空技术为基础,利用物理或化学的方法,并且吸收了电子束、分 子束、离子束、等离子体、射频、磁控等一系列新的技术,从而为科 学研究与生产提供了膜层涂覆的新工艺、新技术的特点。 真空镀膜技术 在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发(或溅射) ,使其在被 涂覆的物体(称基片、基板或基体)上的方法称为真空镀膜法。 真空镀膜技术的分类 真空镀膜技术的分类 目前真空镀膜技术中所采用的镀膜方法主要有真空蒸发镀、 真空 溅射镀、真空离子镀、束流沉积镀以及分子束外延和化学汽相沉积等 多种。其具体内容见下表:
(1)电阻加热式蒸发源
电阻加热式蒸发源实际上就是一个电阻加热器, 它是利用发热体 通电后,产生电阻热而获得高温以此来 熔融膜材使其达到蒸发的目 的。由于这种源结构简单,操作方便,成本低廉,材料易于获得,因 此在镀膜技术中得到广泛的应用。其中主要有丝状源与箔状源、铝蒸 发用坩埚加热器、氮化硼合成导电加热器等。
3. 制膜过程中的蒸发条件
膜材加热到一定温度时就会发生气化现象, 即由固相或液相进入 到气相中,由于真空条件下物质蒸发比在常压下容易得多,因此所需 要的蒸发温度将大幅下降,熔化蒸发过程将大大地缩短,蒸发效率将 明显地提高。
某些常用材料在蒸汽压相当于 1Pa 时的蒸发温度见下表: 材料 熔化温度℃ 蒸发温度℃ 材料 熔化温度℃ 蒸发温度℃ 铝 铁 金 铟 镉 硅 钛 钨 铜 660 1535 1063 157 321 1410 1667 3373 1084 1272 1477 1397 952 217 1343 1737 3227 1257 锡 银 铬 锌 镍 钯 Al2O3 SiO3 232 961 1900 420 1452 1550 2050 1610 1189 1027 1397 408 1527 1462 1781 1725
nm/min 界面附着强度 一般 取决于膜材及 膜的纯度 膜材支撑舟或 坩埚的纯度 较好 取决于靶材的 纯度和溅射气 体的纯度 高密度、针孔 高密度、较均 膜的性质 膜层不太均匀 少、膜层较均 匀、针孔少 匀 绕射性好,能 对复杂表面的 镀敷能力 只镀基片的直 射表面 只镀基片的直 镀所有表面, 射表面 膜均匀 表面平滑 的表面,沉积 可镀复杂形状 性好 纯度高、致密 好 取决于膜材、 取决于反应气 坩埚及反应气 体 体的纯度 好
将膜材置于由金属或玻璃制成的真空室内, 通过蒸发源加热使其 蒸发,当蒸发分子的平均自由程大于真空室的线性尺寸以后,蒸汽的 原子和分子从蒸发源表面逸出后, 很少受到其它分子或原子的冲击与 阻碍,可直接到达被镀的基片表面上,由于基片温度较低,蒸汽原子 和分子便凝结在其上而形成膜。其原理图如下图所示:
2. 蒸发过程中的真空条件
(2)精确控制蒸发温度
在蒸发过程中当蒸发温度升高时,气化热将减少。如果膜材在蒸 发温度以上进行蒸发时, 温度的微小变化即可引起蒸发速率的迅速变 化。因此在制膜过程中,精确控制蒸发温度,加热时应尽量避免产生 过大的温度梯度。 对于升华的膜才还应采用以蒸发膜材为加热器而进 行蒸镀。此外,由于膜材加热时往往会放出本生所含有的气体,使蒸 发时产生飞溅现象,因此在蒸发前对膜材进行 适当的去气也是必要 的,其去气温度可与蒸发温度相同。
(4)感应加热式蒸发源
其原理是将装有膜材的坩埚 放在螺旋线圈的中央(不接触) , 在线圈中通以高频电流,膜材在 高频电磁场感应下产生强大的涡 流,使膜材升温,直至蒸发。膜 材体积越小,感应频率越高。
三、间歇式真空蒸发镀膜机
间 歇 式真空 镀膜机中,真空 室内制膜过程的 工 作情况是间歇 的。左图是 我国 某公司生产的间 歇 式 ZZS800- 1/D 型箱式真空 镀膜机的镀膜室 结 构图。该 室主 要由箱体、 球形 工件架、基片烘 烤装置、 粒子源、 电子枪、电阻蒸 发装置、蒸发挡板等构件组成。 真空室的直径为 800 毫米,由不锈钢焊接而成。箱体壁上焊有 水管, 冷却箱体。 系统还配有基片烘烤装置, 烘烤温度可在 0~350℃ 范围内进行调节。 电阻蒸发电流可稳定工作在 350A 以上。电子枪采用 e 型 270° (电)磁偏转式电子枪 ,蒸发束流 0~750mA 可调。 蒸发挡板是保证膜质量的又一措施, 它位于电阻蒸发组件及电子 枪的上方。挡板传动轴采用气缸驱动,并用威尔逊或磁流体密封形式 引入,使挡板与外界隔绝。
(2)电子束加热式蒸发源
利用电子束加热使膜材汽化蒸发后凝结在基片表面上成膜是真 空蒸发镀膜技术中一种重要的加热方法。 其原理是使电子在电场的作 用下,获得动能打到膜材上,使膜材加热汽化,而实现蒸发镀膜。其 优点在于能获得比电阻热源更大的能量密度,可将膜材表面加热到 3000~6000℃。而且被蒸镀材料使放在水冷坩埚内,因而可以避免 容器材料的蒸发以及容器材料与膜材之间的反应,提高膜的纯度。其 缺点在于电子枪结构复杂, 而且加速电压高, 产生的 X 射线对人体有 害。此外,由于电子轰击,对多数化合物容易产生分解作用,因此不 宜蒸镀化合物薄膜。
4. 加快沉积薄膜的成膜过程,提高膜材蒸发速率的措施 (1)真空室内的压强应足够低 )真空室内的压强应足够低
如果源面积不超过几平方厘米,而且饱和蒸汽压约小于 1Pa 时, 在真空室气压很低的条件下, 则蒸发分子迁移时即可很少受到残余分 子的碰撞,这时蒸发分子可立即离开蒸发表面,因此可使纯蒸发速率 达到最高值。