薄膜制备技术 part 3 真空蒸镀 I 基本方法
真空蒸镀工艺流程
真空蒸镀工艺流程真空蒸镀工艺流程是一种常用于制备薄膜材料的技术，它能够通过在真空环境下对目标物进行蒸发和沉积，使得薄膜能够均匀地附着在材料表面上。
下面将详细介绍真空蒸镀工艺的流程。
首先，真空蒸镀工艺需要一个真空腔室来提供低压环境。
在准备工作之前，我们需要检查真空腔室是否干净，并确保没有任何杂物残留在内部。
接下来，我们需要将目标物放置在真空腔室内，通常目标物是一个基底材料，如玻璃、金属或者塑料。
在目标物放置好之后，我们需要将真空腔室抽空。
抽空的目的是为了排除空气中的氧气和水分，以减少薄膜制备过程中的氧气和水分对材料的干扰。
通常，真空腔室中会有一个真空泵来实现抽空的过程。
当真空腔室抽空到一定的压力范围之后，我们需要启动蒸发源。
蒸发源是一个装有目标材料的小容器，它会被加热以使目标材料蒸发。
蒸发源中的目标材料会通过热蒸发的方式转化为气体，并从蒸发源中扩散出来。
蒸发源产生的目标材料气体会在真空腔室中形成薄膜。
为了实现薄膜的均匀沉积，通常会在真空腔室中设置一个旋转的基底夹具。
基底夹具可以通过旋转使得目标材料气体均匀地沉积在基底材料表面上，从而形成均匀的膜层。
当需要薄膜达到一定的厚度时，我们需要关闭蒸发源，并停止加热。
在薄膜制备过程中，我们可以通过监测蒸发源中的目标材料质量来控制薄膜的厚度。
通常，我们可以使用石英晶体振荡器或者石英探针来实现目标材料的监测。
最后，我们可以打开真空腔室，取出制备好的薄膜材料。
在取出薄膜之前，我们需要确保真空腔室的压力已经恢复到大气压。
为了保护薄膜的质量，我们需要小心地处理薄膜，以避免刮伤或者其他损伤。
根据需要，我们还可以对薄膜进行后续的处理，如退火或者表面涂覆。
总结起来，真空蒸镀工艺流程包括真空腔室的准备、抽空、启动蒸发源、薄膜沉积、监测和控制薄膜厚度、薄膜取出和后续处理等步骤。
通过控制这些步骤和参数，我们可以制备出具有良好质量和均匀厚度的薄膜材料。
真空蒸镀工艺广泛应用于电子器件、光学器件和触摸屏等领域，为这些领域的发展提供了重要的技术支持。
真空蒸镀工艺流程
真空蒸镀工艺流程
真空蒸镀工艺流程
真空蒸镀工艺一般包括基片表面清洁、镀膜前的准备、蒸镀、取件、镀后处理、检测、成品等步骤。
(1)基片表面清洁。
真空室内壁、基片架等表面的油污、锈迹、残余镀料等在真空中易蒸发，直接影响膜层的纯度和结合力。
镀前必须清沽干净。
(2)镀前准备。
镀膜室抽真空到合适的真空度，对基片和镀膜材料进行预处理。
加热基片，其目的是去除水分和增强膜基结合力。
在高真空下加热基片，能够使基片的表面吸附的气体脱附。
然后经真空泵抽气排出真空室，有利于提高镀膜室真空度、膜层纯度和膜基结合力。
然后达到一定真空度后．先对蒸发源通以较低功率的电，进行膜料的预热或者预熔，为防止蒸发到基板上，用挡板遮盖住蒸发源及源物质，然后输入较大功率的电，将镀膜材料迅速加热到蒸发温度，蒸镀时再移开挡板。
(3)蒸镀。
在蒸镀阶段要选择合适的基片温度、镀料蒸发温度外，沉积气压是一个很重要的参数。
沉积气压即镀膜室的真空度高低，决定了蒸镀空间气体分子运动的平均自由程和一定蒸发距离下的蒸气与残余气体原子及蒸气原子之间的碰撞次数。
(4)取件。
膜层厚度达到要求以后，用挡板盖住蒸发源并停止加热，但不要马上导入空气。
(工艺技术)真空蒸镀金属薄膜工艺
真空蒸镀金属薄膜工艺一、概述真空蒸镀金属薄膜是在真空条件下，将金属蒸镀在薄膜基材的表面而形成复合薄膜的一种新工艺。
被镀金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其中用的最多的是铝。
在塑料薄膜或纸张表面（单面或双面）镀上一层极薄的金属铝即成为镀铝薄膜，它广泛地用来代替铝箔复合材料如铝箔/塑料、铝箔/纸等使用。
镀铝薄膜与铝箔复合材料相比具有以下特点：（1）大大减少了用铝量，节省了能源和材料，降低了成本，复合用铝箔厚度多为7～8pm，而镀铝薄膜的铝层厚度约为0.05nm左右，其耗铝量约为铝箔的1/140～1/180，且生产速度可高达450m/min。
（2）具有优良的耐折性和良好的韧性，很少出现针孔和裂口，无揉曲龟裂现象，因此对气体、水蒸汽、气味、光线等的阻隔性提高。
（3）具有极佳的金属光泽，光反射率可达97%；且可以通过涂料处理形成彩色膜，其装潢效果是铝箔所不及的。
（4）可采用屏蔽式进行部分镀铝，以获得任意图案或透明窗口，能看到内装物。
（5）镀铝层导电性能好，能消除静电效应；其封口性能好，尤其包装粉末状产品时，不会污染封口部分，保证了包装的密封性能。
（6）对印刷、复合等后加工具有良好的适应性。
由于以上特点，使镀铝薄膜成为一种性能优良、经济美观的新型复合薄膜，在许多方面已取代了铝箔复合材料。
主要用于风味食品、农产品的真空包装，以及药品、化妆品、香烟的包装。
另外，镀铝薄膜也大量用作印刷中的烫金材料和商标标签材料等。
二、镀膜基材镀铝薄膜的基材主要是塑料薄膜和纸张。
真空蒸镀工艺对被镀基材有以下几点要求：（1）耐热性好，基材必须能耐受蒸发源的辐射热和蒸发物的冷凝潜热。
（2）从薄膜基材上产生的挥发性物质要少；对吸湿性大的基材，在镀膜前理。
（3）基材应具有一定的强度和表面平滑度。
（4）对蒸镀层的粘接性良好；对于PP、PE等非极性材料，蒸镀前应进行表面处理、以提高与镀层的粘接性。
常用的薄膜基材有：BOPET、BONY、BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和纸张类。
薄膜制备方法
薄膜制备方法1.物理气相沉积法（PVD）：真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜2.化学气相沉积法（CVD)：热CVD、等离子CVD、有机金属CVD、金属CVD。
一、真空蒸镀即真空蒸发镀膜，是制备薄膜最一般的方法。
这种方法是把装有基片的真空室抽成真空，使气体压强达到10ˉ2Pa以下，然后加热镀料，使其原子或者分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到温度较低的基片表面，凝结形成固态薄膜。
其设备主要由真空镀膜室和真空抽气系统两大部分组成。
保证真空环境的原因有✍防止在高温下因空气分子和蒸发源发生反应，生成化合物而使蒸发源劣化。
✍防止因蒸发物质的分子在镀膜室内与空气分子碰撞而阻碍蒸发分子直接到达基片表面，以及在途中生成化合物或由于蒸发分子间的相互碰撞而在到达基片前就凝聚等✍在基片上形成薄膜的过程中，防止空气分子作为杂质混入膜内或者在薄膜中形成化合物。
蒸发镀根据蒸发源的类别有几种:⑴、电阻加热蒸发源。
通常适用于熔点低于1500℃的镀料。
对于蒸发源的要求为a、熔点高b、饱和蒸气压低c、化学性质稳定，在高温下不与蒸发材料发生化学反应d、具有良好的耐热性，功率密度变化小。
⑵、电子束蒸发源。
热电子由灯丝发射后，被电场加速，获得动能轰击处于阳极的蒸发材料上，使蒸发材料加热气化，而实现蒸发镀膜。
特别适合制作高熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。
优点有a、电子束轰击热源的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能量密度，可以使高熔点（可高达3000℃以上）的材料蒸发，并且有较高的蒸发速率。
b、镀料置于冷水铜坩埚内，避免容器材料的蒸发，以及容器材料与镀料之间的反应，这对于提高镀膜的纯度极为重要。
c、热量可直接加到蒸发材料的表面，减少热量损失。
⑶、高频感应蒸发源。
将装有蒸发材料的坩埚放在高频螺旋线圈的中央，使蒸发材料在高频电磁场的感应下产生强大的涡流损失和磁滞损失（铁磁体），从而将镀料金属加热蒸发。
常用于大量蒸发高纯度金属。
分子束外延技术（molecular beam epitaxy,MBE)。
真空蒸镀法
真空蒸镀法真空蒸镀法是一种广泛应用于表面处理领域的技术。
它是利用真空环境下的热蒸发、电子轰击等物理过程，将金属、合金等材料蒸发成气态，沉积在基材表面形成一层薄膜的过程。
这种技术可用于制备金属、合金、氧化物、硅、钻石等材料的薄膜，具有广泛的应用前景。
一、真空蒸镀法的工艺流程真空蒸镀法的工艺流程主要包括以下几个步骤：1、基材处理。
在进行蒸镀前，需要对基材进行表面处理，以保证薄膜的附着力和均匀性。
表面处理通常包括机械抛光、化学处理等。
2、真空系统抽真空。
在进行蒸镀过程前，需要将真空腔体内的气体抽出，以保证真空度能够满足蒸镀要求。
真空度的大小对蒸镀薄膜的质量和均匀性有着重要的影响。
3、材料蒸发。
在真空腔体内加热材料，使其蒸发成气态，然后通过控制蒸发速率和蒸发时间，将其沉积在基材表面。
4、薄膜成型。
蒸镀过程中，材料沉积在基材表面形成一层薄膜。
薄膜的厚度、成分和结构等可以通过调节蒸发速率、蒸发角度、沉积时间等参数来控制。
5、退火处理。
薄膜沉积后需要进行退火处理，以提高薄膜的致密性和结晶度，从而提高其物理性能和化学稳定性。
二、真空蒸镀法的应用真空蒸镀法在现代工业中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1、光学薄膜。
真空蒸镀法可用于制备光学薄膜，如反射镜、滤光片、透镜等，具有优异的光学性能。
2、电子器件。
真空蒸镀法可用于制备电子器件，如集成电路、显示器件等，其中金属、合金薄膜可用作电极、导体等。
3、防腐蚀涂层。
真空蒸镀法可用于制备防腐蚀涂层，如金属氧化物薄膜、合金薄膜等，具有优异的耐腐蚀性。
4、装饰涂层。
真空蒸镀法可用于制备装饰涂层，如金属薄膜、合金薄膜等，具有良好的装饰效果和耐久性。
5、生物医学材料。
真空蒸镀法可用于制备生物医学材料，如人工关节、牙科材料等，其中金属、合金薄膜可用作植入物表面涂层，具有良好的生物相容性。
三、真空蒸镀法的优缺点真空蒸镀法作为一种表面处理技术，具有以下优缺点：1、优点：（1）可制备高质量、高纯度的薄膜。
薄膜制备方法
薄膜造备要领之阳早格格创做1.物理气相重积法（PVD）：真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜2.化教气相重积法（CVD)：热CVD、等离子CVD、有机金属CVD、金属CVD.一、真空蒸镀即真空挥收镀膜，是造备薄膜最普遍的要领.那种要领是把拆有基片的真空室抽成真空，使气体压强达到10¯²Pa以下，而后加热镀料，使其本子大概者分子从表面气化劳出，产死蒸汽流，进射到温度较矮的基片表面，凝结产死固态薄膜.其设备主要由真空镀膜室战真空抽气系统二大部分组成.包管真空环境的本果有预防正在下温下果气氛分子战挥收源爆收反应，死成化合物而使挥收源劣化.预防果挥收物量的分子正在镀膜室内与气氛分子碰碰而阻拦挥收分子间接到达基片表面，以及正在途中死成化合物大概由于挥收分子间的相互碰碰而正在到达基片前便凝结等正在基片上产死薄膜的历程中，预防气氛分子动做杂量混进膜内大概者正在薄膜中产死化合物.挥收镀根据挥收源的类型有几种:⑴、电阻加热挥收源.常常适用于熔面矮于1500℃的镀料.对付于挥收源的央供为a、熔面下b、鼓战蒸气压矮c、化教本量宁静，正在下温下没有与挥收资料爆收化教反应d、具备良佳的耐热性，功率稀度变更小.⑵、电子束挥收源.热电子由灯丝收射后，被电场加速，赢得动能轰打处于阳极的挥收资料上，使挥收资料加热气化，而真止挥收镀膜.特天符合创造下熔面薄膜资料战下杂薄膜资料.便宜有a、电子束轰打热源的束流稀度下，能赢得近比电阻加热源更大的能量稀度，不妨使下熔面（可下达3000℃以上）的资料挥收，而且有较下的挥收速率.b、镀料置于热火铜坩埚内，预防容器资料的挥收，以及容器资料与镀料之间的反应，那对付于普及镀膜的杂度极为要害.c、热量可间接加到挥收资料的表面，缩小热量益坏.⑶、下频感触挥收源.将拆有挥收资料的坩埚搁正在下频螺旋线圈的中央，使挥收资料正在下频电磁场的感触下爆收强盛的涡流益坏战磁滞益坏（铁磁体），从而将镀料金属加热挥收.时常使用于洪量挥收下杂度金属.分子束中延技能（molecular beam epitaxy,MBE).中延是一种造备单晶薄膜的新技能，它是正在符合的衬底与符合条件下，沿衬底资料晶轴目标逐层死少新单晶薄膜的要领.中延薄膜战衬底属于共一物量的称“共量中延”，二者分歧的称为“同量中延”.MBE是正在810—Pa的超真空条件下，将薄膜诸组分元素的分子束流，正在庄重监控之下，间接喷射到衬底表面.其中已被基片捕获的分子，即时被真空系统抽走，包管到达衬底表面的经常新分子束.那样，到达衬底的各元素分子没有受环境气氛的效率，仅由挥收系统的几许形状战挥收源温度决断.二、离子镀是正在真空条件下，利用气体搁电使气体大概被挥收物量离化，正在气体离子大概被挥收物量离子轰打效率的共时，把挥收物大概其反应物蒸镀正在基片上.时常使用的几种离子镀：（1）曲流搁电离子镀.挥收源：采与电阻加热大概电子束加热；充进气体：充进Ar大概充进少量反应气体；离化办法：被镀基体为阳极，利用下电压曲流辉光搁电离子加速办法：正在数百伏至数千伏的电压下加速，离化战离子加速所有举止.（2）空心阳极搁电离子镀（HCD，hollow cathode discharge ）.等离子束动做挥收源，可充进Ar、其余惰性气体大概反应气体；利用矮压大电流的电子束碰碰离化， 0至数百伏的加速电压.离化战离子加速独力支配.（3）射频搁电离子镀.电阻加热大概电子束加热，真空，Ar，其余惰性气体大概反应气体；利用射频等离子体搁电离化， 0至数千伏的加速电压，离化战离子加速独力支配.（4）矮压等离子体离子镀.电子束加热，惰性气体，反应气体. 等离子体离化， DC大概AC 50V离子镀是一个格中搀杂历程，普遍去道末究包罗镀料金属的挥收，气化，电离，离子加速，离子之间的反应，中战以及正在基体上成膜等历程，其兼具真空蒸镀战真空溅射的特性.三、溅射镀膜是正在真空室中，利用荷能粒子轰打靶表面，使被轰打出的粒子正在基片上重积的技能.用戴有几十电子伏特以上动能的粒子大概粒子束映照固体表面，靠拢固体表面的本子会赢得进射粒子所戴能量的一部分从而背真空中劳出，那种局里称为溅射.应用于当前工业死产的主要溅射镀膜办法：（1）射频溅射是利用射频搁电等离子体中的正离子轰打靶材、溅射出靶材本子从而重积正在接天的基板表面的技能.由于接流电源的正背性爆收周期接替，当溅射靶处于正半周时，电子流背靶里，中战其表面散集的正电荷，而且散集电子，使其表面浮现背偏偏压，引导正在射频电压的背半周期时吸引正离子轰打靶材，从而真止溅射.由于离子比电子品量大，迁移率小，没有像电子那样很快天背靶表面集结，所以靶表面的面位降下缓缓，由于正在靶上会产死背偏偏压，所以射频溅射拆置也不妨溅射导体靶.射频溅射拆置的安排中，最要害的是靶战匹配回路.靶要火热，共时要加下频下压.（2）磁控溅射（下速矮温溅射）.其重积速率快、基片温度矮，对付膜层的益伤小、支配压力矮.磁控溅射具备的二个条件是：磁场战电场笔曲；磁场目标与阳极（靶）表面仄止，并组成环形磁场.电子正在电场E的效率下，正在飞背基片历程中与氩本子爆收碰碰，使其电离爆收出Ar 战新的电子；新电子飞背基片，Ar 正在电场效率下加速飞背阳极靶，并以下能量轰打靶表面，使靶材爆收溅射.正在溅射粒子中，中性的靶本子大概分子重积正在基片上产死薄膜，而爆收的二次电子会受到电场战磁场效率，爆收E（电场）×B（磁场）所指的目标漂移，简称E×B漂移，其疏通轨迹近似于一条晃线.若为环形磁场，则电子便以近似晃线形式正在靶表面干圆周疏通，它们的疏通路径没有但是很少，而且被束缚正在靠拢靶表面的等离子体天区内，而且正在该天区中电离出洪量的Ar 去轰打靶材，从而真止了下的重积速率.随着碰碰次数的减少，二次电子的能量消耗殆尽，渐渐近离靶表面，并正在电场E的效率下最后重积正在基片上.由于该电子的能量很矮，传播给基片的能量很小，以致基片温降较矮.（3）反应溅射.反应溅射是指正在存留反应气体的情况下，溅射靶材时，靶材会与反应气体反应产死化合物(如氮化物大概氧化物)，正在惰性气体溅射化合物靶材时由于化教没有宁静性往往引导薄膜较靶材少一个大概更多组分，此时如果加上反应气体不妨补偿所缺少的组分，那种溅射也不妨视为反应溅射.化教气相重积chemical vapor deposition（CVD)一、热CVD指把含有形成薄膜元素的气态反应剂大概液态反应剂的蒸气及反应所需其余气体引进反应室，正在衬底表面爆收化教反应死成薄膜的历程.本理：利用挥收性的金属卤化物战金属的有机化合物等，正在下温下爆收气相化教反应，包罗热领会、氢还本（可造备下杂度金属膜）、氧化战置换反应等，正在基板上重积所需要的氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、下熔面金属、金属、半导体等薄膜.造备条件：1）正在重积温度下，反应物具备脚够的蒸气压，并能以符合的速度被引进反应室；2）反应产品除了产死固态薄膜物量中，皆必须是挥收性的；3）重积薄膜战基体资料必须具备脚够矮的蒸气压.二、等离子体CVD（plasma chemical vapor deposition）是正在下频大概曲流电场效率下，将本料气体电离产死等离子体，利用矮温等离子体动做能量源，通进适量的反应气体，利用等离子体搁电，使反应气体激活并真止化教气相重积的技能.正在脆持一定压力的本料气体中，输进曲流、下频大概微波功率，爆收气体搁电，产死等离子体.正在气体搁电等离子体中，由于矮速电子与气体本子碰碰，故除爆收正、背离子中，还会爆收洪量的活性基（激励本子、分子等），从而可大大巩固反映气体的活性.那样便不妨正在较矮的温度下，爆收反应，爆收薄膜.PCVD不妨正在更矮的温度下成膜.可缩小热益伤，减矮膜层与衬底资料间的相互扩集及反应多用于太阳能电池及液晶隐现器等.三、有机金属CVD（MOCVD）是将反应气体战睦化的有机物通过反应室，通过热领会重积正在加热的衬底上产死薄膜.它是利用运载气携戴金属有机物的蒸气加进反应室，受热领会后重积到加热的衬底上产死薄膜.其特性是：1.较矮的衬底温度； 2.较下的死少速率，可死少极薄的薄膜； 3.透彻的组分统造可举止多元混晶的身分统造，可真止多层结构及超晶格结构； 4.易赢得大里积匀称薄膜；其缺陷是：1.残留杂量含量下 2.反应气体及尾气普遍为易焚、易爆及毒性很强的气体.。
真空蒸镀工艺流程
真空蒸镀工艺流程
1. 选择基材：选择合适的基材，通常为各种金属或非金属材料，如玻璃、陶瓷等。
2. 处理基材表面：对基材表面进行清洗、抛光等处理，以去除氧化物、污垢等杂质，使其表面光洁、平整。
3. 准备镀膜材料：将需要镀膜的材料进行预处理，制成镀膜材料，通常为金属、合金等。
4. 加热基材：将基材加热至一定温度，以提高镀膜的结合力和附着力。
5. 真空泵抽气：将蒸镀设备内的气体和水分抽除，建立真空环境，通常需要抽至10-4～10-6Pa的真空度。
6. 蒸镀：将预处理好的镀膜材料进行蒸发或溅射，将镀膜材料蒸发成气体，沉积到基材表面上形成薄膜。
薄膜厚度控制通常需要根据需求进行调整。
7. 冷却：冷却待镀膜材料，使其形成固态结构，并控制其平整度和拉伸应力等性能。
8. 空气进入：终止真空状态，打开设备，通入适量的空气，结束真空蒸镀工艺流程。
9. 检测：进行薄膜表面的性能检测和质量检查，保证镀膜的质量达到要求。
真空蒸镀讲义
图1-1 真空蒸发镀膜原理示意图 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。
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第三章：真空蒸镀
第三章：真空蒸镀
真空蒸镀
薄膜沉积中的共性问题：超净室
镀膜中的气泡是影响膜的特性和附着强度的最大障碍
之一，灰尘是产生气泡的主要原因。
超净室＋超净真空室
超净真空室：除尘，抽气时防止产生湍流。
薄膜沉积中的共性问题：超净室超净室，不能产生灰尘：
1、油封机械泵所排出的气体要接到室外；
2、用无皮带的直连泵或将泵装在室外；
3、用塑料纸张或使用不产生灰尘的纸；
4、不能用铅笔；
人体污染：呼出气体中颗粒的污染距离0.6-
1m ，打喷嚏的污染距离4~5m 。
主要是含有
矿物质和盐如钠，钙，铁，镁，氯，铝，
硫，钾，磷。
百级超净室：测试一立方英尺/分钟，0.5
微米的尘小于100
个
大气中的尘埃粒子及其大小范围
芯片特征尺寸和沾污控制
物理气相沉积
定义：
物理气相沉积(Physical vapor deposition）是利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。
物理气相沉积
特点（与CVD相比）
(1) 需要使用固态的或者熔融态的物质作为蒸发源；
(2) 源物质经过物理过程而进入气相；
(3) 需要相对较低的气体压力环境；
a) 其它气体分子对于气相分子的散射作用较小，
b) 气相分子的运动路径近似为一条直线；
c) 气相分子在衬底上的沉积几率接近100％。
(4) 在气相中及在衬底表面大多不发生化学反应。
真空蒸发原理
定义：
真空蒸发镀膜法（简称真空蒸镀）是在真空室中，加热蒸发容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，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜的方法。
真空蒸发原理
主要组成：
(1) 真空室；
(2) 蒸镀材料；
(3) 激活源；
(4) 衬底；
(5) 其它：加热
器、测温器等。
P≤10-6Torr薄膜形成
“s-g-s”
蒸发的基本过程
（1）蒸发过程：通过能量转移，凝聚相→气相
该阶段的主要作用因素：饱和蒸气压
（2）输运过程：蒸气流在蒸发源与基片之间的飞行该阶段的主要作用因素：分子平均自由程（3）淀积过程：在衬底表面，凝聚→成核→核生长→连续薄膜。
蒸发的特点
(1) 优点：
成膜速度快0.1～50 μm/min;设备比较简单，操作容易；薄膜生长机理较单纯；
制得薄膜纯度高；
膜厚可控性好；
用掩模可以获得清晰的图形。
(2) 缺点：
薄膜附着力小；
结晶度低；
台阶覆盖性差；工艺重复性不够好;
薄膜质量不高。
饱和蒸气压
气体与蒸气
对于每一种气体都有一个特定的温度，高于此温度
时，气体不能通过等温压缩而液化，这个温度称为该气体的临界温度。
温度高于临界温度的气态物质称为气体，低于临界
温度的气态物质称为蒸气。
通常以室温为标准来区分气体和蒸气。
蒸气不是理想气体
各种物质的临界温度
临界温度不是沸点
饱和蒸气压
定义：
在一定温度下，气、固或气、液两相平衡时，蒸气的压力称为该物质的饱和蒸气压。
仅仅是温度的函数。
饱和蒸气压的理论推导
饱和蒸气压的理论推导
应用范围：蒸气压小于1 Torr；
饱和蒸气压
蒸发温度
定义：饱和蒸气压为10-2Torr左右的温度。
蒸发材料分为两种：
（1）蒸发：蒸发温度大于熔点，
大多数金属(Au、Ag、Al、Ga)（2）升华：加热温度小于熔点
Ti、Cr、Mo等
P ＜10-2Torr
蒸发温度
蒸发速率
来自任何角度单位时间碰撞于单位面积的
：饱和蒸气压
蒸发速率
，得到最大净蒸发流量，即最大蒸发速率：
v P kT
m π2
蒸发速度的影响因素
蒸发速度的影响因素-蒸发源形状
上述公式是对于蒸发面来说的，仅适用于自由蒸发源
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
影响膜厚分布的因素：
（1）蒸发源的特性；
（2）基板与蒸发源的几何形状，相对位置。
假设：
（1）蒸发原子或分子之间，或者它们与残余气体分子之间不发生碰撞；
（2）蒸发源的发射特性不随时间而变化；
（3）蒸发原子到达基板上后不发生再蒸发现象。
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
点蒸发源
可推导空间任一意的膜厚
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布方向，蒸发的材料质量与cosθ
可推导空间任一意的膜厚
1
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
小平面蒸发源
点源与小平面蒸发源相比，厚度的均匀性要好一些但淀积速率要低得多，单位质量的原料所得膜厚1/4
220])/(1[1h x t t +=2
/320])/(1[1h x t t +=
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
克努曾蒸发源
饱和蒸气压
真空；小面积，蒸发速率低、方向性好
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
克努曾蒸发源
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
细长平面蒸发源
相当于热丝，由许多小平面蒸发源构成
由dS蒸发到dσ上的质量
x=0,正下方膜厚
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
环状平面蒸发源
为了在宽广面积上得到较好的膜厚
均匀性可以采用环状蒸发源。
实际
蒸发中，当基板处于旋转状态。
d S
相当于小平面源
1
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
环状平面蒸发源
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
实际蒸发源的发射特点
（1）点源：电子束蒸发源
（2）小平面蒸发源：蒸发舟，不浸润
（3）平面蒸发源；克努曾槽（λ>>2r），坩埚（4）柱状蒸发源：螺旋丝状蒸发源
（5）磁控靶源：可视为大面积（平面或柱面）蒸发源。
如何提高膜厚的均匀性？
1) 采用若干分离的小面积
蒸发源，最佳的数量,合
理的布局和蒸发速；
如何提高膜厚的均匀性？
如何提高膜厚的均匀性？
2)使基片平面旋转
旋转方式:
(a) 基片在圆顶上，绕轴旋转;
(b) 基片在鼓面上，源位于中
轴线，鼓面绕中轴线旋转；
(c) 行星式旋转
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
蒸发源与基板的相对位置配置
蒸发源放在球心，基板放在球面上，
可得到均匀薄膜。
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
蒸发源与基板的相对位置配置
蒸发源、基板放在同一球面上，
可得到均匀薄膜。
蒸发源的类型
最常用的加热方式：（1）电阻法
（2）电子束法（3）高频感应（4）激光
电阻蒸发源
蒸发源材料的要求
(1) 熔点要高，熔点要高于被蒸发物质的蒸发温度
（多在1000~2000℃）；
(2) 饱和蒸气压低，减少蒸发源材料蒸气的污染。
(4) 耐热性好。
(3) 化学性能稳定，不与镀料反应。
(5) 经济耐用。
电阻蒸发源
电阻蒸发源蒸发源材料的选择
高温下，蒸发源材料与蒸镀材料之间会产生反应和扩散→形成
化合物和合金，特别是低共熔点合金，影响大；
钽和金，铝、铁、镍、钴与钨、钼、钽等蒸发源材料形成合金→低共熔合金熔点显著下降→蒸发源烧断；
B2O3与W、Mo、Ta反应；
W与水汽或氧→挥发性氧化物WO、WO2或WO3；
Mo与水汽或氧→挥发性MoO3；
作为改进方法可采用：氮化硼（BN50%-TiB250%）导电陶瓷坩锅、氧化锆（ZrO2）、氧化钍（ThO2）、氧化铍（BeO）、氧化镁（MgO）、氧化铝（Al2O3）坩锅以及石墨坩锅。
电阻蒸发源
镀料与蒸发源的浸润性
镀料熔化后，若有沿蒸发源扩展的倾向时，两者是浸润的。
反之，是不浸润的。
浸润时，为面蒸发源，蒸发状态稳定。
不侵润时，为点蒸发源，若用丝式蒸发源时镀料易脱落。
电阻蒸发源各种形状的电阻蒸发源
（1）丝式
●a)、b)要求浸润性，镀料为丝
状。
但浸润好意味着有轻微合
金化，只能用1次。
●c)不要求浸润性，镀料可丝状、
块状
●蒸发加热丝的直径：0.5-
1mm，特殊1.5mm, 多股丝
电阻蒸发源
各种形状的电阻蒸发源
●用金属箔制成，箔厚0.05-0.15 mm ，可蒸发块状、丝状、粉状镀料;
●注意避免局部过热，发生飞溅
（2）蒸发舟
电阻蒸发源各种形状的电阻蒸发源
（3）外热坩埚。