什么叫真空(kong)鍍膜

真空鍍膜就是置待鍍材料和被鍍基板于真空室內，采用一定方法加熱待鍍材料，使之蒸發或升華，并飛行濺射到被鍍基板表面凝聚成膜的工藝。

一(yi)、鍍膜的方法及(ji)分類

在真空條件下成膜(mo)(mo)(mo)有(you)很(hen)多(duo)優點(dian)：可減少蒸發材料(liao)的(de)(de)原子(zi)(zi)、分(fen)(fen)子(zi)(zi)在飛(fei)向基(ji)板過(guo)程中于(yu)分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)碰(peng)撞，減少氣體中的(de)(de)活性分(fen)(fen)子(zi)(zi)和蒸發源材料(liao)間的(de)(de)化(hua)學反(fan)應（如(ru)氧化(hua)等），以及減少成膜(mo)(mo)(mo)過(guo)程中氣體分(fen)(fen)子(zi)(zi)進入薄(bo)膜(mo)(mo)(mo)中成為雜質的(de)(de)量(liang)，從而提(ti)供膜(mo)(mo)(mo)層的(de)(de)致密度(du)、純度(du)、沉積速率和與基(ji)板的(de)(de)附著力(li)(li)。通(tong)常真空蒸鍍要求成膜(mo)(mo)(mo)室(shi)內壓(ya)力(li)(li)等于(yu)或低于(yu)10-2Pa，對于(yu)蒸發源與基(ji)板距離較(jiao)遠(yuan)和薄(bo)膜(mo)(mo)(mo)質量(liang)要求很(hen)高的(de)(de)場(chang)合，則要求壓(ya)力(li)(li)更低。

主(zhu)要分為一(yi)下幾類：

蒸(zheng)發鍍膜、濺射鍍膜和離(li)子(zi)鍍。

蒸(zheng)發鍍膜(mo)：通(tong)過加熱蒸(zheng)發某(mou)種物質使其沉積在固體表面，稱為蒸(zheng)發鍍膜(mo)。這種方法最(zui)早(zao)由M.法拉第于1857年提出(chu)，現代已成為常用鍍膜(mo)技(ji)術之一。

蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)物(wu)質(zhi)如(ru)金屬(shu)、化合物(wu)等(deng)置于(yu)(yu)(yu)坩(gan)堝(guo)內或掛在熱(re)絲(si)上作為蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)源(yuan)，待鍍(du)工件，如(ru)金屬(shu)、陶瓷、塑料(liao)等(deng)基片置于(yu)(yu)(yu)坩(gan)堝(guo)前方。待系統(tong)抽至高真(zhen)空后，加熱(re)坩(gan)堝(guo)使其(qi)中的物(wu)質(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)。蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)物(wu)質(zhi)的原子或分子以(yi)冷(leng)凝方式沉積(ji)在基片表面。薄膜(mo)厚(hou)(hou)度(du)可(ke)由數(shu)百埃至數(shu)微(wei)米。膜(mo)厚(hou)(hou)決定(ding)于(yu)(yu)(yu)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)源(yuan)的蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)速(su)率和時間（或決定(ding)于(yu)(yu)(yu)裝料(liao)量），并(bing)與源(yuan)和基片的距離(li)有關。對(dui)于(yu)(yu)(yu)大面積(ji)鍍(du)膜(mo)，常采(cai)用旋轉基片或多蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)源(yuan)的方式以(yi)保證膜(mo)層厚(hou)(hou)度(du)的均(jun)勻性(xing)。從蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)源(yuan)到基片的距離(li)應(ying)小于(yu)(yu)(yu)蒸(zheng)(zheng)氣分子在殘余氣體中的平(ping)(ping)均(jun)自由程，以(yi)免蒸(zheng)(zheng)氣分子與殘氣分子碰撞引(yin)起化學作用。蒸(zheng)(zheng)氣分子平(ping)(ping)均(jun)動能約為0.1～0.2電(dian)子伏。

蒸發(fa)(fa)源有(you)三種(zhong)類型。①電(dian)阻(zu)加(jia)(jia)熱源：用(yong)(yong)難熔金屬如鎢、鉭制成舟箔或絲狀(zhuang),通以電(dian)流,加(jia)(jia)熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發(fa)(fa)物質(zhi)。電(dian)阻(zu)加(jia)(jia)熱源主要用(yong)(yong)于蒸發(fa)(fa)Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。②高頻感應(ying)加(jia)(jia)熱源：用(yong)(yong)高頻感應(ying)電(dian)流加(jia)(jia)熱坩堝和(he)蒸發(fa)(fa)物質(zhi)。③電(dian)子(zi)束加(jia)(jia)熱源：適用(yong)(yong)于蒸發(fa)(fa)溫度較高（不低于2000[618-1]）的材料，即(ji)用(yong)(yong)電(dian)子(zi)束轟擊(ji)材料使其(qi)蒸發(fa)(fa)。

蒸(zheng)發鍍膜與(yu)其他真空(kong)鍍膜方法相比，具(ju)有較高的(de)沉積速(su)率，可鍍制單質和不易(yi)熱分(fen)解的(de)化合物膜。

為(wei)沉(chen)積(ji)高純單晶(jing)(jing)(jing)膜(mo)層(ceng)，可采用(yong)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)束(shu)外(wai)(wai)延(yan)方法(fa)。生長(chang)摻雜的(de)GaAlAs單晶(jing)(jing)(jing)層(ceng)的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)束(shu)外(wai)(wai)延(yan)裝置。噴射爐中(zhong)裝有(you)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)束(shu)源，在超高真空下(xia)當它(ta)被(bei)加熱(re)(re)到一(yi)(yi)定溫度(du)時，爐中(zhong)元(yuan)素以(yi)束(shu)狀(zhuang)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)流射向基(ji)片(pian)。基(ji)片(pian)被(bei)加熱(re)(re)到一(yi)(yi)定溫度(du)，沉(chen)積(ji)在基(ji)片(pian)上(shang)的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)可以(yi)徙動，按基(ji)片(pian)晶(jing)(jing)(jing)格(ge)(ge)次序(xu)生長(chang)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)用(yong)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)束(shu)外(wai)(wai)延(yan)法(fa)可獲得所需(xu)(xu)化(hua)學計量比的(de)高純化(hua)合(he)物(wu)單晶(jing)(jing)(jing)膜(mo)，薄膜(mo)最慢(man)生長(chang)速度(du)可控制(zhi)在1單層(ceng)／秒。通(tong)過控制(zhi)擋板,可精確地做(zuo)出(chu)所需(xu)(xu)成分(fen)(fen)和結(jie)構的(de)單晶(jing)(jing)(jing)薄膜(mo)。分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)束(shu)外(wai)(wai)延(yan)法(fa)廣泛用(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)各種光集成器件和各種超晶(jing)(jing)(jing)格(ge)(ge)結(jie)構薄膜(mo)。

濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)鍍(du)(du)膜(mo)(mo)(mo)：用(yong)高(gao)(gao)能(neng)(neng)粒(li)子(zi)(zi)(zi)轟擊固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)時(shi)能(neng)(neng)使固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)的(de)粒(li)子(zi)(zi)(zi)獲得能(neng)(neng)量(liang)并逸出表(biao)面(mian)，沉(chen)(chen)積在(zai)(zai)(zai)(zai)基(ji)片上(shang)。濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)現象于(yu)1870年開始用(yong)于(yu)鍍(du)(du)膜(mo)(mo)(mo)技術，1930年以(yi)后由(you)于(yu)提高(gao)(gao)了沉(chen)(chen)積速(su)率而逐漸用(yong)于(yu)工(gong)業(ye)生產。通(tong)常將欲沉(chen)(chen)積的(de)材料制成(cheng)板材——靶(ba)(ba)(ba)(ba),固(gu)定在(zai)(zai)(zai)(zai)陰極(ji)上(shang)。基(ji)片置于(yu)正(zheng)對靶(ba)(ba)(ba)(ba)面(mian)的(de)陽(yang)極(ji)上(shang),距靶(ba)(ba)(ba)(ba)幾厘(li)米。系統抽至高(gao)(gao)真空后充入 10-1帕的(de)氣(qi)體(ti)（通(tong)常為氬氣(qi)），在(zai)(zai)(zai)(zai)陰極(ji)和(he)(he)陽(yang)極(ji)間加幾千伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓，兩極(ji)間即(ji)產生輝光(guang)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)產生的(de)正(zheng)離(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場作用(yong)下飛向陰極(ji)，與靶(ba)(ba)(ba)(ba)表(biao)面(mian)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)碰撞，受碰撞從(cong)靶(ba)(ba)(ba)(ba)面(mian)逸出的(de)靶(ba)(ba)(ba)(ba)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)稱(cheng)為濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)原(yuan)子(zi)(zi)(zi),其能(neng)(neng)量(liang)在(zai)(zai)(zai)(zai)1至幾十電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)伏范圍。濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)(zai)基(ji)片表(biao)面(mian)沉(chen)(chen)積成(cheng)膜(mo)(mo)(mo)。與蒸發(fa)鍍(du)(du)膜(mo)(mo)(mo)不(bu)同，濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)鍍(du)(du)膜(mo)(mo)(mo)不(bu)受膜(mo)(mo)(mo)材熔點的(de)限制,可(ke)濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)W、Ta、C、Mo、WC、TiC等(deng)難熔物(wu)(wu)質。濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)化(hua)合物(wu)(wu)膜(mo)(mo)(mo)可(ke)用(yong)反應(ying)(ying)濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)法，即(ji)將反應(ying)(ying)氣(qi)體(ti) (O、N、HS、CH等(deng))加入Ar氣(qi)中,反應(ying)(ying)氣(qi)體(ti)及其離(li)子(zi)(zi)(zi)與靶(ba)(ba)(ba)(ba)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)或(huo)濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)發(fa)生反應(ying)(ying)生成(cheng)化(hua)合物(wu)(wu)（如氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)、氮化(hua)物(wu)(wu)等(deng)）而沉(chen)(chen)積在(zai)(zai)(zai)(zai)基(ji)片上(shang)。沉(chen)(chen)積絕(jue)緣(yuan)(yuan)膜(mo)(mo)(mo)可(ke)采用(yong)高(gao)(gao)頻濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)法。基(ji)片裝在(zai)(zai)(zai)(zai)接(jie)地的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)上(shang)，絕(jue)緣(yuan)(yuan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)裝在(zai)(zai)(zai)(zai)對面(mian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)上(shang)。高(gao)(gao)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)一端(duan)接(jie)地，一端(duan)通(tong)過匹配網(wang)絡和(he)(he)隔直流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容接(jie)到(dao)裝有絕(jue)緣(yuan)(yuan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)上(shang)。接(jie)通(tong)高(gao)(gao)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)后，高(gao)(gao)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓不(bu)斷改變(bian)極(ji)性。等(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)體(ti)中的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)和(he)(he)正(zheng)離(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓的(de)正(zheng)半周和(he)(he)負半周分(fen)別打到(dao)絕(jue)緣(yuan)(yuan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)上(shang)。由(you)于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)遷移率高(gao)(gao)于(yu)正(zheng)離(li)子(zi)(zi)(zi)，絕(jue)緣(yuan)(yuan)靶(ba)(ba)(ba)(ba)表(biao)面(mian)帶負電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，在(zai)(zai)(zai)(zai)達(da)到(dao)動(dong)態平衡時(shi)，靶(ba)(ba)(ba)(ba)處于(yu)負的(de)偏置電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位，從(cong)而使正(zheng)離(li)子(zi)(zi)(zi)對靶(ba)(ba)(ba)(ba)的(de)濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)持續(xu)進行。采用(yong)磁控(kong)濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)可(ke)使沉(chen)(chen)積速(su)率比非磁控(kong)濺(jian)(jian)(jian)(jian)射(she)(she)(she)提高(gao)(gao)近(jin)一個(ge)數量(liang)級。

離(li)(li)(li)子(zi)(zi)鍍(du)：蒸(zheng)發(fa)物質的(de)分(fen)子(zi)(zi)被電(dian)(dian)子(zi)(zi)碰撞電(dian)(dian)離(li)(li)(li)后以離(li)(li)(li)子(zi)(zi)沉積在(zai)固體(ti)表(biao)面(mian)，稱為離(li)(li)(li)子(zi)(zi)鍍(du)。這種技術(shu)(shu)是(shi)D.麥托克斯于1963年(nian)提(ti)出的(de)。離(li)(li)(li)子(zi)(zi)鍍(du)是(shi)真(zhen)空蒸(zheng)發(fa)與陰極(ji)(ji)濺射(she)技術(shu)(shu)的(de)結合。一種離(li)(li)(li)子(zi)(zi)鍍(du)系統如(ru)圖(tu)4[離(li)(li)(li)子(zi)(zi)鍍(du)系統示(shi)意(yi)圖(tu)],將基(ji)(ji)片(pian)臺作為陰極(ji)(ji)，外(wai)殼作陽極(ji)(ji)，充(chong)入惰(duo)性氣體(ti)（如(ru)氬）以產生輝光放電(dian)(dian)。從蒸(zheng)發(fa)源蒸(zheng)發(fa)的(de)分(fen)子(zi)(zi)通(tong)過等離(li)(li)(li)子(zi)(zi)區時發(fa)生電(dian)(dian)離(li)(li)(li)。正(zheng)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)被基(ji)(ji)片(pian)臺負電(dian)(dian)壓(ya)加速(su)打到基(ji)(ji)片(pian)表(biao)面(mian)。未電(dian)(dian)離(li)(li)(li)的(de)中性原(yuan)子(zi)(zi)（約占蒸(zheng)發(fa)料的(de)95％）也沉積在(zai)基(ji)(ji)片(pian)或真(zhen)空室壁(bi)表(biao)面(mian)。電(dian)(dian)場對離(li)(li)(li)化的(de)蒸(zheng)氣分(fen)子(zi)(zi)的(de)加速(su)作用(yong)（離(li)(li)(li)子(zi)(zi)能量約幾(ji)百(bai)～幾(ji)千電(dian)(dian)子(zi)(zi)伏(fu)）和(he)氬離(li)(li)(li)子(zi)(zi)對基(ji)(ji)片(pian)的(de)濺射(she)清洗作用(yong)，使膜層附(fu)著(zhu)強度大(da)大(da)提(ti)高(gao)。離(li)(li)(li)子(zi)(zi)鍍(du)工藝綜合了蒸(zheng)發(fa)（高(gao)沉積速(su)率）與濺射(she)（良好的(de)膜層附(fu)著(zhu)力）工藝的(de)特點，并有很好的(de)繞射(she)性，可(ke)為形狀復(fu)雜的(de)工件鍍(du)膜。

二(er)、薄(bo)膜厚度(du)的測量

隨著科技的(de)(de)進步和(he)精密儀器(qi)的(de)(de)應(ying)用，薄膜厚(hou)度測量方法有很多，按照測量的(de)(de)方式分可以分為兩類：直接(jie)測量和(he)間接(jie)測量。直接(jie)測量指(zhi)應(ying)用測量儀器(qi)，通過接(jie)觸(chu)（或光(guang)接(jie)觸(chu)）直接(jie)感應(ying)出薄膜的(de)(de)厚(hou)度。

常見的直(zhi)接法測(ce)量有：螺旋(xuan)測(ce)微(wei)(wei)法、精密輪廓掃描法（臺階法）、掃描電子(zi)顯微(wei)(wei)法（SEM）；

間接測量(liang)指(zhi)根據一定(ding)對應的物理關(guan)系，將(jiang)相關(guan)的物理量(liang)經過計算轉化為薄膜的厚度(du)，從而達到測量(liang)薄膜厚度(du)的目的。

常(chang)見的間接(jie)法(fa)(fa)(fa)測(ce)量有：稱量法(fa)(fa)(fa)、電容法(fa)(fa)(fa)、電阻(zu)法(fa)(fa)(fa)、等(deng)厚干(gan)涉(she)(she)法(fa)(fa)(fa)、變(bian)角(jiao)干(gan)涉(she)(she)法(fa)(fa)(fa)、橢圓偏振法(fa)(fa)(fa)。按照測(ce)量的原理可分(fen)為三類：稱量法(fa)(fa)(fa)、電學(xue)法(fa)(fa)(fa)、光學(xue)法(fa)(fa)(fa)。

常(chang)見的稱量法有(you)：天平(ping)法、石英法、原(yuan)子數測定(ding)法；

常(chang)見的電學(xue)法(fa)(fa)(fa)有：電阻法(fa)(fa)(fa)、電容法(fa)(fa)(fa)、渦流(liu)法(fa)(fa)(fa)；

常見的(de)光學方法有：等厚干涉法、變角干涉法、光吸(xi)收法、橢圓偏(pian)振法。

下(xia)面簡單介紹三種(zhong)：

1. 干涉顯微(wei)(wei)鏡(jing)法

干涉條(tiao)紋間(jian)距Δ0，條(tiao)紋移動Δ，臺階(jie)高為t=(Δ/Δ0 )*0.5λ，測(ce)出Δ0 和(he)Δ，即可，其中λ為單色光波(bo)長，如(ru)用白光，λ取 530nm。

2. 稱(cheng)重法(fa)

如(ru)果(guo)薄膜面積A，密(mi)度ρ和質(zhi)量m可以被精確測(ce)定的(de)話，膜厚(hou)t就可以計算(suan)出來(lai)：

d=m/Aρ。

3 石英晶體振蕩器法

廣泛應用(yong)(yong)于薄膜淀積過程中厚度(du)(du)的(de)實時測量，主要應用(yong)(yong)于淀積速度(du)(du)，厚度(du)(du)的(de)監測，還(huan)可以反過來(lai)（與電子(zi)技術(shu)結(jie)合(he)）控制物質蒸(zheng)發或濺(jian)射的(de)速率，從而實現對于淀積過程的(de)自動控制。

對(dui)于薄膜(mo)制造商而言(yan)，產品的(de)(de)厚度均勻(yun)性是最重要(yao)的(de)(de)指(zhi)標(biao)之一，想要(yao)有效地控制材(cai)料厚度，厚度測試設(she)備(bei)(bei)是必不可少的(de)(de)，但是具(ju)體要(yao)選擇哪(na)一類測厚設(she)備(bei)(bei)還需根據(ju)軟(ruan)包材(cai)的(de)(de)種類、廠商對(dui)厚度均勻(yun)性的(de)(de)要(yao)求、以及設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)測試范圍等因素而定。

三(san)、真空鍍膜機保(bao)養知(zhi)識：

1. 關閉泵加熱系統，然后分(fen)離(li)蒸(zheng)鍍室（主要(yao)清潔(jie)灰塵(chen)，于蒸(zheng)鍍殘渣）

2. 關閉電源或(huo)程序打入維護(hu)狀態

3. 清(qing)潔(jie)卷繞(rao)系(xi)統(tong)（幾(ji)個(ge)滾(gun)軸，方阻探(tan)頭，光密度測量器）

4. 清(qing)潔中(zhong)罩室（面板(ban)四(si)周）

5. 泵(beng)系(xi)統冷卻后打開清潔（注意(yi)千萬不能掉入雜物(wu)，檢查(cha)泵(beng)油(you)使用(yong)時間與量計做出更換或添加處理）

6. 檢查重冷與(yu)電(dian)氣柜(ju)設(she)備(bei)