蒸镀-电子束蒸镀原理及透明导电膜沉积介绍
蒸镀-电子束蒸镀原理及透明导电膜沉积介绍
课题：
第一节：蒸发原理介绍 第二节：ITO透明导电膜介绍
第一节：蒸发原理介绍
电子束蒸发分类
• 按用途分：功能镀膜（导电膜，液晶薄膜，薄膜电容和切削刀具镀 膜）、装饰镀膜（卫浴、五金、各类产品外壳）和包装镀膜（包装材 料） • 按设备类型分：电子束蒸镀机(EVAPROTATON)、溅镀机(Sputter)以及 离子镀机(Ion plating)、乌舟镀膜机 • 按反应类型分：化学镀膜和物理镀膜 • 真空镀膜技术就是在真空环境下，通过化学、物理方式将反应物或者 靶材沉积到基板上的薄膜气象沉积技术。
问题：
1、镀膜用于在生活中哪些方面？
2、目前我公司使用的镀膜机台有哪些？
电子束原理介绍： 利用高压电使钨丝线圈产生电子后，利用加速 电极将电子引出，再透过磁偏转线圈，将电子束弯 曲270o，引导打到坩埚内的金属源上，使其局部熔 融。因在高真空下(4×10-6torr)金属源之熔点与 沸点接近，容易使其蒸发，而产生金属的蒸气流， 遇到芯片时即沉积在上面。在坩埚四周仍需有良好 的冷却系统，将电子束产生的热量带走，避免坩埚 过热融化，形成污染源。
ITO蒸镀机 可置2"片 坩埚数
离子蒸镀机 载片方式 作用
金属蒸镀机
电子束蒸发
210pcs
40cc*4
公自转正放式
？
ITO蒸镀机
电子束蒸发 电子束+离子 源蒸发
180pcs
40cc*4
公自转正放式
？
离子蒸镀机
141pcs
40cc*10
公转背方式
？
第二节
ITO透明导电膜介绍
ITO膜定义
ITO膜 (即掺 SnO2的In2O3膜)具有优良的 导电性、较高的可见光区透过率，同时对 衬底具有很好的附着性和稳定性, 且容易 刻蚀形成透明电极图形；目前,ITO 靶是 制造高性能透明导电膜的最好材料，还没 有其他材料可代替。
真空蒸镀工艺
真空蒸镀工艺1. 简介真空蒸镀工艺是一种常用的表面处理技术，用于在物体表面形成一层金属薄膜。
该工艺利用真空环境下的物理气相沉积原理，通过将金属材料加热至其蒸发温度，使其蒸发成气体状态，然后在待处理物体表面冷凝形成金属薄膜。
2. 工艺流程真空蒸镀工艺通常包括以下几个主要步骤：2.1 清洗和预处理在进行真空蒸镀之前，待处理物体需要经过清洗和预处理步骤。
清洗可以去除表面的污染物和氧化层，提高涂层的附着力。
预处理可以增加涂层与基材之间的粘结力，并改善涂层的性能。
2.2 装载和真空抽取待处理物体被装载到真空蒸镀设备中，并进行密封。
然后通过抽取设备内部的气体，建立所需的真空环境。
2.3 加热和金属蒸发将金属材料放置在加热源中，并加热至其蒸发温度。
金属材料会逐渐蒸发成气体，并在真空环境中扩散。
2.4 冷凝和沉积待处理物体表面冷凝的金属蒸汽形成金属薄膜。
冷凝速率和涂层厚度可以通过控制加热源的温度和时间来调节。
2.5 后处理完成真空蒸镀后，可以进行后处理步骤来改善涂层的性能和外观。
例如，可以进行退火、氧化和抛光等处理。
3. 应用领域真空蒸镀工艺广泛应用于各个领域，包括电子、光学、装饰、防护等。
以下是一些常见的应用领域：3.1 电子行业真空蒸镀可以用于制造半导体器件、光刻掩模、显示器件等电子元件。
通过在器件表面形成金属导电层或保护层，提高器件的性能和稳定性。
3.2 光学行业真空蒸镀可以用于制造光学元件，如反射镜、透镜、滤光片等。
通过在元件表面形成金属或非金属薄膜，可以改变光的传输和反射特性，实现特定的光学功能。
3.3 装饰行业真空蒸镀可以用于制造装饰品，如首饰、手表等。
通过在物体表面形成金属薄膜，增加其质感和美观度。
3.4 防护行业真空蒸镀可以用于制造防护涂层，如防反射涂层、耐磨涂层等。
通过在物体表面形成特定的涂层结构，提高其耐久性和使用寿命。
4. 工艺优势真空蒸镀工艺具有以下几个优势：4.1 厚度控制精准通过调节加热源温度和时间，可以精确控制金属薄膜的厚度。
电子束蒸汽镀膜
8、调节调节光斑的位置和镀膜厚度（本实验设置为0.7kÅ，镀膜速度在4~5Å之间），打开挡板。
电子束加热蒸镀的特点是能获得极高的能量密度，最高可达l09w/cm2，加热温度可达3000～6000℃，可以蒸发难熔金属或化合物;被蒸发材料置于水冷的坩埚中，可避免坩埚材料的污染，制备高纯薄膜;另外，由于蒸发物加热面积小，因而热辐射损失减少，热效率高。但结构较复杂，且对较多的化合物，由于电子的轰击有可能分解，故不适合多数化合物的蒸镀。
三、仪器及设备
DZD500A电子束蒸发镀膜机玻璃片靶材橡胶球手套
四、实验操作步骤（括号里的时间为该操作所对应的时间）
1、打开冷水机的电源控制开关（空气开关），检查电源指示灯是否正常发光，如果正常正启动冷水机，注意能否听到水流声；
2、打开空气压缩机，将空气作为放气阀向真空室放气时的气源；该实验所用空气压缩机的最大气压可达0.7MPa，本实验中该空气压缩机提供的气压为，0.54MPa.注意打开空气压缩机后听是否有压缩机运转的声音。
海南大学材料与化工学院
专业实验报告
课程:材料表面工程学院：材料与化工年级/专业：10材料2班日期：2013年5月12日
实验名称
电子束蒸镀
教师签名
成绩
姓名、学号
同组人姓名、学号
实验报告包含以下7项内容：4、实验操作步骤；
1、实验目的；5、实验数据记录；
2、实验基本原理；6、实验结果与讨论
真空蒸镀与真空溅镀工艺介绍
真 空 镀 膜 与 水 电 镀 的 对 比
方
镀层保护 常用压强 镀层材料 镀层光泽 镀层颜色 镀层密度 镀层硬度 镀层厚度 镀层孔隙度 镀层附着性 镀层均匀性 镀层导电性 自动化程度 镀膜方式 工件摆放 工件材质 环 保
相关问题：
1、真空蒸镀和真空溅镀的镀膜的吸附性差异的原因？
蒸镀是附着，溅射是正负电极的强烈吸附，所以溅射的吸附更均匀密度也更大硬度也大，价 格溅射比蒸镀要贵10%——20%。
前处理 装配 清洗处理
真空溅镀
UV照射烘干
UV光油底漆
提高基材待镀层的附着性
UV光油面漆
提高基材已镀层的硬度和配色
UV照射烘干
成品
真空溅镀也可根据基材和靶材的特性直接溅射不用涂底漆，真空溅镀的镀层可通过调 节电流大小和时间来垒加，但不能太厚，太厚了表面原子垒加会出现小小的空洞间隙。 厚度范围0.2~2um。
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粒子碰撞原理：
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粒子碰撞原理：
基材
靶材原子等粒子
Ar+
氣體 靶材
Ar+
氣體 靶材
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真空溅镀气压要求：
真空溅镀要求在真空 状态中充入惰性气体 实现辉光放电，该工 艺要求真空度在 1.3×10-3Pa的分子 流状态。
真空泵实现高真 空状态。
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主要工艺流程：
真空镀膜工艺
产品设计部/ 周赛/ 2014年6月30日
前言
真空镀膜作为一种新兴的镀膜技术，其产品表面有超强的金属质感。被越来越多的应 用在化妆品、手机等电子产品的外壳、汽车标志、汽车车灯等的表面处理，其膜面不 仅亮度高，质感细腻逼真，可做出多种靓丽色彩，同时它还有制作成本较低，有利于 环境保护，较少受到基材材质限制的优点。
《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
真空蒸发镀膜蒸镀
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
2. 残余气体对制膜旳影响
（1）残余气体旳蒸发速率Ng： N g 3.5131022
g Pg
M gTg
(13)
（2）到达基片旳气体分子与蒸气分子之比(面源)：
N g Pg Nd P
MT
r 2
Pg K
M gTg Acos cos P
(14) （ g）
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（2）电子束加热蒸发源 电子束集中轰击膜料旳一部分而进行加热旳措施。
图8.2.5 电子束加热蒸发源
电子束加热蒸发源由： 阴极、加速电极、阳极 （膜料）构成。
还有高频加热蒸发源、 激光蒸发源等。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
优点:
（1）能够直接对蒸发材料加热； （2）装蒸发料旳容器能够是冷旳或者用水冷却，从而 可防止
点e
4 r
cos 2
m cos 4 r 2
（7）
小型平面蒸发源： m cos cos t r 2
令： cos cos h / r h /
h2 x2 ，
在x=0处：cos=cos=1
m
∴ t0 4 h2 (点源) (9)
m
t0 h2
（8） (面源) (10)
(1/cm2·s)
(5)
小型圆平面源：
Nd
AN e
cos r 2
cos
(1/cm2·s)
(6)
β、θ为蒸气入射方向分别与蒸刊 登面和接受表面法向旳夹角 。
图8.2.3 、角旳意义
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
（4）蒸发制膜旳厚度
∵τ时间内，蒸发材料旳总量：m =ANe，密度：
声表面波器件工艺原理-2镀膜工艺原理
二，声表器件真空镀膜工艺原理：真空镀膜是声表面波器件制作的一个关键工序。
由于激发压电体表面波需要一个金属叉指电极换能器，因此必须在基片表面生长一层金属膜，对这层薄膜的要求是薄、均匀、与基片粘附性好且不会与基片生成有害化合物、便于超声或热压键合、薄膜淀积和光刻成型简单。
纯铝是目前常用的金属材料，电子束镀膜和磁控溅射是目前常用的成膜方法。
（一）电子束镀膜：1，电子束镀膜原理：电子束镀膜属真空蒸发技术，必须在高真空条件下进行。
如果在真空室残留大量气体分子，则会：a）残留的水气、油气、空气分子会附着在片子表面，影响膜与片子的粘附。
b）蒸发粒子受气体分子碰撞几率增多，会改变其直线运动方向，使蒸发粒子与基片表面结合的能量减小，影响蒸发速率，影响平整均匀金属薄膜的形成。
c）残余气体分子会与蒸发源、蒸发粒子反应生成化合物，影响蒸发速率，影响薄膜质量。
为了获得良好薄膜，通常要求真空度应大于1.3×10-3Pa，蒸发源与衬底间的距离应保持在分子平均自由程的1/10以下。
（有经验数据，电子束镀膜的源衬距离小于35cm，溅射镀膜的源衬距离小于10cm。
仅供参考。
）电子束镀膜是利用高能聚焦电子束打到铝源表面，使之熔化分解为原子或原子的集合体，蒸发到基片表面，形成薄膜。
目前使用的主要是e型枪（即270°偏转电子枪）电子束蒸发装置，它主要由发射电子的电子枪体和使电子作圆周运动的均匀磁场两部分组成。
电子束在磁场作用下，穿过加速极阳极孔飞入磁场空间。
调节磁场强度，制控电子束偏转半径，准确打到坩埚内的铝源上，将电子的动能转变为热能，使铝熔化并蒸发；而一部分从铝源表面反射出来的电子受磁场作用偏转，被接地阳极吸收，避免了高能电子对基片表面的损伤。
同时，铝原子被高能电子撞击会使其外层电子发生跃迁变成正离子，在磁场作用下，正离子流发生偏转；为避免铝正离子流粘污绝缘子，使高压短路；一般采用240°-270°电子束偏转角。
电子束蒸发制备ZnO_Al透明导电膜及其性能研究_王子健
第35卷第6期 人 工 晶 体 学 报V o.l 35 N o .62006年12月J OURNA L OF SYNTHET IC CRY S TAL S D ece mber ,2006电子束蒸发制备Zn O B A l 透明导电膜及其性能研究王子健,王海燕,郜小勇,吴 芳,李红菊,杨 根,刘绪伟,卢景霄(郑州大学物理工程学院,材料物理教育部重点实验室,郑州450052)摘要:在本实验中我们利用电子束蒸发方法在玻璃衬底上制备了ZnO:A l 透明导电膜,并对所得样品在400e 下进行了退火处理。
利用扫描电子显微镜观察了样品的表面形貌,利用分光光度计分析了样品的光学性质,结果表明所得样品在可见光范围具有较好的透光性。
利用四探针对其进行了电学性质的测量,表明衬底温度为200e 时制备的样品电阻率可达6@10-38#c m 。
关键词:电子束蒸发;ZnO B A l 薄膜;衬底温度中图分类号:O 484文献标识码:A文章编号:1000-985X (2006)06-1355-04R esearch i n E lectrical and Optical Properties of Zn O :A lFil m s Prepared by E lectron Bea m E vaporationWANG Z i -jian,WANG H ai -yan,GAO X iao-yong,W U F ang,LI H ong-ju,YANG G en,LIU X u-w ei ,LU J ing-x iao(Key Laboratory ofM aterial Physics ofM i n istry of Educati on,I n stitute of Phys i cs and E ngi neeri ng ,Zhengz hou Un ivers i ty ,Zh engzhou 450052,Ch i na)(R ecei v e d 28February 2006,acce p t ed 19Ju l y 2006)Abst ract :I n th is paper ZnO :A l fil m s w ere prepared on g lass by e lectron bea m evaporati o n .And thesa mp les w ere annealed at 400e .The properties o f the fil m s w ere i n vestigated by X-ray d iffraction spectro m eter and scanning e lectron m icroscopy.The results sho w that the fil m s have high trans m ittance i n the v isi b le area.The resistiv ity o f the fil m s prepared at 200eis 6@10-38#c m.K ey w ords :electron bea m evaporation ;ZnO:A l fil m s ;substrate te mperature收稿日期:2006-02-28;修订日期:2006-07-19 作者简介:王子健(1982-),男,河南省人,硕士。
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ITO透明导电膜沉积分类
种类 方法 喷射法 化学方法 涂敷法 CVD(化学气相沉积) 热 CVD , 化学气相沉积) 具体方法 等离子 CVD , MOCVD(有机金属
真空蒸镀法 物理方法 A R E 法 ( 活性 反应离子镀) 溅射法
电阻加热蒸发,
EB 蒸发 ( 电子束蒸发) 微波, H CD
R F ( 高频离子镀) , ( 空心阴极离子镀) 高频二极, ( 液相溅射) ,பைடு நூலகம்直流磁控, 对向靶溅射
ITO蒸镀机 可置2"片 坩埚数
离子蒸镀机 载片方式 作用
金属蒸镀机
电子束蒸发
210pcs
40cc*4
公自转正放式
？
ITO蒸镀机
电子束蒸发 电子束+离子 源蒸发
180pcs
40cc*4
公自转正放式
？
离子蒸镀机
141pcs
40cc*10
公转背方式
？
第二节
ITO透明导电膜介绍
ITO膜定义
ITO膜 (即掺 SnO2的In2O3膜)具有优良的 导电性、较高的可见光区透过率，同时对 衬底具有很好的附着性和稳定性, 且容易 刻蚀形成透明电极图形；目前,ITO 靶是 制造高性能透明导电膜的最好材料，还没 有其他材料可代替。
电子束蒸发和离子源实物图和模拟图
电阻加热蒸发原理介绍
电阻加热用难熔的金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热 在它上方或置于坩埚中的蒸发物质电阻加热源，主要用于蒸发 Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料；
目前公司使用的蒸镀设备
金属蒸镀机 机台 腔体大小 ψ 1200 * 1000 mm H ψ 850 * 950 mm H ψ 1200 * 1000 mm H 镀膜方式
ZK120321023 2400A
ITO波谷穿透率/位置 ITO波峰穿透率/位置 ITO电阻
ZK120321022 3200A
ITO波谷穿透率/位置
ITO波峰穿透率/位置 ITO电阻
结论：
通过以上分析的ITO膜光学特性、电学特性，想要得 到高质量的ITO膜，与ITO机台的设定的温度、氧气流 量、蒸发速率及蒸镀功率密切相关；
ITO 膜 的透过率
ITO膜的透过率
电学特性
图显示了ITO膜方块电阻与膜厚的关系；ITO膜的电阻率是通过测定膜的方 块电阻 R F 和 厚度 d , 根据公式 电阻率= R F d 计算出来的.
符合我公司生产要求的ITO镀膜波形图
3200A 合金后
2000A合金后
测量参数 合金前 87．8/516 97．5/421 9.2 83/430 95.4/518 7.2 87．5/516 97．2/420 9.3 83．8/430 96.1/520 7
电子束模拟图
离子源蒸镀原理
蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面， 称为离子源蒸镀；离子镀工艺综合了蒸发（高沉积速率） 与溅射（良好的膜层附着力）,离子源蒸镀是真空电子束 蒸发与离子源技术的结合。离子镀系统，将基片台作为阴 极，外壳作阳极，充入惰性气体（如氩）以产生辉光放电。 从蒸发源蒸发的分子通过等离子区时发生电离。
谢谢！
高频磁控,
ECR
ITO 靶的性能要求
①成分与结构的均匀性好。这是为保证溅射薄膜具有较低的电阻率及较高的均匀性。
②高密度。ITO 靶是用粉末在高温高压条件下制成类似陶瓷材料,相对密度应> 90% ,只有这样的靶才具有较低的电阻率、较高的热导率及优良的弯曲强度,尤 其可在较低基片温度下溅射而获得低电阻率、高光透射率的薄膜, 还能提高溅 射速率（如图2和图3） ③高纯度在制备ITO靶工艺过程中,应保证In2O3 + SnO2是ITO靶的唯一成分,同时保 证 In2O3和SnO2纯度均高于99.99% 。这样在靶材使用寿命期间溅射膜能具有优 良的均匀性和批量产品质量的一致性。因此,要求在靶材加工中绝对不应有黏合 剂和填充剂,在高温条件下不失去 In 2O 3 + SnO 2 中 的氧。 ⑤ITO 靶与铜底盘应具有优良的装配质量，这样才能适应大功率蒸发而不致损坏。
ITO膜蒸发方式
ITO蒸镀机台通过引入氧离子，采用电子 束加热真空蒸镀的方法制备ITO膜, 即利用 高能电子束轰击铟、锡氧化物混合原料表面， 使被蒸发的Sn、In原子离化成正电离子在电 场中加速获得动能，同时氧离子比氧原子有 更高的反应活性，使其升华, 然后沉积到衬 底上形成一层高质量的ITO膜；
3200A 合金后 2400A合金后
合金后 87．9/515 97．7/417 9.5 83．4/426 96/511 7.3 86．2/550 98．4/440.5 27.3 81．1/450 99.4/551 40 86．5/544 98．5/436 23.5 80．9/450 99.2/550 40 86．7/540 98．7/434 24 81．4/445 100/548 40.2
问题：
1、镀膜用于在生活中哪些方面？
2、目前我公司使用的镀膜机台有哪些？
电子束原理介绍： 利用高压电使钨丝线圈产生电子后，利用加速 电极将电子引出，再透过磁偏转线圈，将电子束弯 曲270o，引导打到坩埚内的金属源上，使其局部熔 融。因在高真空下(4×10-6torr)金属源之熔点与 沸点接近，容易使其蒸发，而产生金属的蒸气流， 遇到芯片时即沉积在上面。在坩埚四周仍需有良好 的冷却系统，将电子束产生的热量带走，避免坩埚 过热融化，形成污染源。
蒸镀电子束原理及ITO透明 导电膜介绍
课题：
第一节：蒸发原理介绍 第二节：ITO透明导电膜介绍
第一节：蒸发原理介绍
电子束蒸发分类
• 按用途分：功能镀膜（导电膜，液晶薄膜，薄膜电容和切削刀具镀 膜）、装饰镀膜（卫浴、五金、各类产品外壳）和包装镀膜（包装材 料） • 按设备类型分：电子束蒸镀机(EVAPROTATON)、溅镀机(Sputter)以及 离子镀机(Ion plating)、乌舟镀膜机 • 按反应类型分：化学镀膜和物理镀膜 • 真空镀膜技术就是在真空环境下，通过化学、物理方式将反应物或者 靶材沉积到基板上的薄膜气象沉积技术。
图2 ITO靶材的密度对溅射速度的影响
图3 ITO 靶材密度基板温度 Ts对电阻率r的影响
光学特性 下图是两种厚度的膜分别对应的透过率特性曲线.
可见光范围内平均透过率均超 过90% ,可见膜的透射性能好, 是理想的“窗口”材料. 从图中可以看到较厚的 ITO膜透过率峰的位置相比较薄的膜会向右偏, ITO 膜透过率峰位置是随薄膜厚度 的增加向右移动, 通过这一属性我们可以设计出适合我们要求波段的膜厚；