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
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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。