一、真空蒸镀的设备及物理原理

真空蒸镀设备主要由真空室和抽真空系统组成，真空室内有蒸发源(即蒸发加热器)、基片及基片架、基片加热器、排气系统等。

将镀膜材料置于真空室内的蒸发源中，在高真空条件下，通过蒸发源加热使其蒸发，当蒸气分子的平均自由程大于真空室的线性尺寸以后，膜材蒸气的原子和分子从蒸发源表面逸出后，很少受到其他分子或原子的碰撞与阻碍，可直接到达被镀的基片表面上，由于基片温度较低，膜材蒸气粒子凝结其上而成膜。

为了提高蒸发分子与基片的附着力，可以对基片进行适当的加热或离子清洗使其活化。真空蒸发镀膜从物料蒸发、运输到沉积成膜，经历的物理过程如下:

(1)利用各种方式将其他形式的能量转换成热能，加热膜材使之蒸发或升华，成为具有一定能量(0.1~0.3eV)的气态粒子(原子、分子或原子团):

(2)气态粒子离开膜材表面，以相当的运动速度基本上无碰撞的直线输运到基片表面;

(3)到达基片表面的气态粒子凝聚形核后生长成固相薄膜;

(4)组成薄膜的原子重组排列或产生化学键合。

二、蒸发加热方式

（1）.电阻加热蒸发

电阻加热蒸发电阻加热蒸发方式是最简单也最常用加热方法，一般适用于熔点低于℃的镀膜材料，通常将线状或片状的高熔点金属(W、Mo、Ti、Ta、氨化硼等)做成适当形状的蒸发源，装上蒸镀材料，通过电流的焦耳热使镀料熔化、蒸发或者升华，蒸发源的形状主要有多股线螺旋形、U形、正弦波形、薄板形、舟形、圆锥筐形等。同时，该方法要求蒸发源材料具有熔点高:饱和蒸气压低:化学性能稳定，在高温下不应与镀膜材料发生化学反应:具有良好的耐热性，功率密度变化小等特点，采用大电流通过蒸发源使之发热，对膜材直接加热蒸发,或把膜材放入石墨及某些耐高温的金属氧化物(如A，BO)等材料制成的坩埚中进行间接加热蒸发。

电阻加热蒸发镀膜具有局限性:难熔金属具有低的蒸气压，难以制成薄膜:有此元素容易和加热丝形成合金:不易得到成分均匀的合金膜。由于电阻加热蒸发方式结构简单、价格低廉、易于操作，因而是一种应用很普遍的蒸发方式。

（2）电子束蒸发

电子束蒸发是将镀膜材料放入水冷铜坩埚中，用高能密度的电子束轰击镀膜材料而使其蒸发的一种方法。蒸发源由电子发射源、电子加速电源、坩埚(通常是铜坩埚)磁场线圈、冷却水套等组成。在该装置中，被加热的物质放置于水冷的坩埚中，电子束只轰击其中很少的一部分物质，其余的大部分物质在坩埚的冷却作用下一直处于很低的温度，可以看作被击部分的坩埚。因此，电子束加热蒸发的方法可以避免镀膜材料和蒸发源材料之间的污染。

电子束蒸发源的结构形式可以分为直式枪(布尔斯枪)、环形枪(电偏转)和e形枪(磁偏转)3种。在一个蒸发装置内可以安置一个或者多个坩埚，这可以同时或者分别蒸发沉积多种不同物质。电子束蒸发源有下述优点:

1、电子束轰击蒸发源的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能量密度，可以蒸发高熔点材料，如w，Mo，A等:

2、镀膜材料置于水冷铜坩埚中，可以避免发源材料的蒸发，以及两者之间的反应;

3、热量可以直接加到镀膜材料的表面，使得热效率高，热传导和热辐射的损失少.电子束加热蒸发方式的缺点是电子枪发出的一次电子和镀膜材料表面发出的二次电子会使蒸发原子和残余气体分子电离，这有时候会影响膜层质量。

（3）高频感应加热蒸发

高频感应加热蒸发是将装有镀膜材料的坩埚放置在高频螺旋线圈的中央，使镀膜材料在高频电磁场的感应下产生强大的涡流电流和磁滞效应，致使膜层升温，直至气化蒸发。蒸发源一般有水冷高频线圈和石墨或者陶瓷(氧化镁、氧化铝、氧化硼等)坩埚组成。高频电源采用的频率为1万至几十万赫兹，输入功率为几至几百千瓦，膜材体积越小，感应频率越高。感应线圈频率通常用水冷铜管制造。高频感应加热蒸发方法的缺点是不易对输入功率进行微调，它有下述优点:

1、蒸发速率大:

2、蒸发源温度均匀稳定，不易产生镀料液滴飞溅的现象，也可以避免沉积在薄膜上产生针孔现象:

3、蒸发源一次装料，温度控制比较容易，操作简单。

来源：振华真空

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