真空镀膜技术基础张以忱）课件.ppt

《真空技术》 一. 真空技术概况 （巴德纯） 二. 真空工程理论基础 （张世伟） 三. 干式真空泵原理与技术基础 （巴德纯） 四. 真空系统组成与设计基础 （刘坤） 五. 真空获得设备原理与技术基础 （张以忱） 六. 真空测量技术基础 （刘玉岱） 七.真空镀膜技术基础 （张以忱） 八. 质谱原理与真空检漏 （刘玉岱） 九. 真空冶金技术基础 （王晓冬） 十. 真空与低温技术及设备 （徐成海） 主要内容 1. 真空镀膜概论 2. 真空蒸发镀膜 3. 真空溅射镀膜 4. 真空离子镀膜和离子束沉积 技术 1. 真空镀膜概论 1.1 真空镀膜技术 真空镀膜 在真空条件下利用某种方法，在固体表面上镀一层与基体材料不同的薄膜材料，也可以利用固体本身生成一层与基体不同的薄膜材料，即真空镀膜技术。 1.2 真空镀膜特点 在真空条件下镀膜，膜不易受污染，可获得纯度高、致密性好、厚度均匀的膜层。 膜材和基体材料有广泛的选择性，可以制备各种不同的功能性薄膜。 薄膜与基体附着强度好，膜层牢固。 对环境无污染。 1.3 真空镀膜技术分类 物理气相沉积（PVD） 如：热蒸发沉积、溅射沉积、离子镀和分子束外延 化学气相沉积（ CVD） 如：热化学气相沉积、光化学气相沉积、等离子体化学气相沉积 物理-化学气相沉积（PCVD） 1.4 真空镀膜的应用 薄膜的应用非常广泛，它可以应用于电子、机械、光学、能源、轻工、食品、建筑、装饰等工业方面以及传感器、变换器等。此外，塑料表面金属薄膜以及金属表面的塑料薄膜广泛应用于日常生活各方面。 2. 真空蒸发镀膜 2.1 真空蒸发镀膜原理 将膜材置于真空中，通过蒸发源对其加热使其蒸发，蒸发的原子或分子从蒸发源表面逸出。由于高真空气氛，真空室中气体分子的平均自由程大于真空室的线性尺寸，故此蒸汽分子很少与其它分子相碰撞，以直线方式达到基片表面，通过物理吸附和化学吸附凝结在基片表面，形成薄膜。这就是真空蒸发镀膜的基本原理。 真空蒸发镀膜原理图 蒸发镀膜成膜条件 真空条件 蒸发条件 清洗条件 真空条件 蒸镀室内真空度应高于10-2Pa 室内残余气体的分子到达基片表面上的几率膜材的蒸发速率 蒸发条件 蒸发速率应足够大以达到工艺要求的沉积速率（kg/m2s） 清洗条件 基片应进行镀前处理（粗糙度小，表面上无污染物，无氧化化层等） 2.2 蒸发源 电阻加热式 电子束加热式 感应加热式 空心阴极等离子体电阻式加热式 激光束加热式 电子束加热式蒸发源 电子束加热式蒸发源 ——e型枪工作原理示意图 电子束加热式蒸发源 ——e型枪电子束偏转角 空心阴极等离子体电阻式加热式蒸发源 空心阴极等离子体电阻式加热式蒸发源 ——HCD枪特性 点蒸发源 及点源对平面的蒸发 小平面蒸发源 及小平面源对平行平面的蒸发 环形蒸发源 ——环形线蒸发源 环形蒸发源 ——环形平面蒸发源 环形蒸发源 ——环形柱面蒸发源 环形蒸发源 ——环形锥面蒸发源 基片与蒸发源的相对位置 2.3 真空蒸发镀膜机 间歇式真空蒸发镀膜机 立式真空蒸发镀膜机 卧式真空蒸发镀膜机 半连续式真空蒸发镀膜机 间歇式真空蒸发镀膜机 半连续式真空蒸发镀膜机 半连续式真空蒸发镀膜机 半连续式真空蒸发镀膜机 半连续式真空蒸发镀膜机 半连续式真空蒸发镀膜机 2.4 特殊蒸发技术 闪蒸蒸镀法 多蒸发源蒸镀法 反应蒸镀法 三温度蒸镀法 蒸发镀膜工艺中应考虑的问题 膜厚的均匀性问题 点源、小平面源、蒸距等对薄膜的影响 基片架的运动方式 工艺参数的选择问题 蒸发温度、蒸发速率、基片温度、蒸距、蒸发压力等 减小膜基界面上的应力提高膜的附着强度（附着力）的问题热应力、淀积内应力、附加内应力应尽量小 基片镀前处理与成膜时对基片加热（烘烤、离子轰击等） 沉积速率的选择与控制 镀前对基片打底膜 3. 真空溅射镀膜 3.1 溅射镀膜 溅射： 所谓“溅射”，就是用荷能粒子（通常用气体正离子）轰击物体，引起物体表面原子从母体中逸出的现象。 溅射镀膜： 在真空条件下，利用低压等离子体气体放电中的溅射现象制备薄膜，即真空溅射镀膜。 与溅射率有