在真空中把金屬、合金或化合物進行蒸發(fā)(或濺射),使其沉積在被涂覆的物體(稱基片、基板或基體)上的方法稱為真空鍍膜法。真空蒸鍍簡稱蒸鍍,是在真空條件下,用一定的方法加熱鍛膜材料(簡稱膜料)使之氣化,并沉積在工件表面形成固態(tài)薄膜。以動量傳遞的方法,用荷能粒子轟擊材料表面,使其表面原子獲得足夠的能量而飛逸出來的過程稱為濺射。離子鍍膜技術(shù)簡稱離子鍍,離子鍍是在真空條件下,利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電離,在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時把蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在基片上。電阻加熱蒸鍍是用絲狀或片狀的鎢、鉬、鉭高熔點金屬做成適當(dāng)形狀的蒸發(fā)源,將膜料放在其中,接通電源,電阻直接加熱膜料而使其蒸發(fā)。真空蒸發(fā)鍍膜是在真空室中,加熱蒸發(fā)容器待形成薄膜的原材料,使原子或者分子從表面氣化逸出,形成蒸汽流。南京真空鍍膜工藝

單片反應(yīng)器是一種新型的LPCVD反應(yīng)器,它由一個單片放置的石英盤和一個輻射加熱系統(tǒng)組成,可以實現(xiàn)更高的沉積精度和更好的沉積性能,適用于高級產(chǎn)品。氣路系統(tǒng):氣路系統(tǒng)是用于向LPCVD反應(yīng)器內(nèi)送入氣相前驅(qū)體和稀釋氣體的設(shè)備,它由氣瓶、閥門、流量計、壓力計、過濾器等組成。氣路系統(tǒng)需要保證氣體的純度、流量、比例和穩(wěn)定性,以控制沉積反應(yīng)的動力學(xué)和動態(tài)。真空系統(tǒng):真空系統(tǒng)是用于將LPCVD反應(yīng)器內(nèi)的壓力降低到所需的工作壓力的設(shè)備,它由真空泵、真空計、閥門等組成。真空系統(tǒng)需要保證反應(yīng)器內(nèi)的壓力范圍、穩(wěn)定性和均勻性,以影響沉積速率和均勻性??刂葡到y(tǒng):控制系統(tǒng)是用于監(jiān)測和控制LPCVD制程中各個參數(shù)的設(shè)備,它由傳感器、控制器、顯示器等組成。控制系統(tǒng)需要保證反應(yīng)器內(nèi)的壓力、溫度、氣體組成等參數(shù)的準(zhǔn)確測量和實時調(diào)節(jié),以保證沉積質(zhì)量和性能。蚌埠真空鍍膜涂料鍍膜層厚度可通過調(diào)整參數(shù)精確控制。

LPCVD設(shè)備中除了工藝參數(shù)外,還有一些其他因素會影響薄膜材料的質(zhì)量和性能。例如:(1)設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)、材料、清潔、校準(zhǔn)等因素,會影響設(shè)備的穩(wěn)定性、精確性、可靠性等指標(biāo);(2)環(huán)境條件如溫度、濕度、氣壓、灰塵等因素,會影響設(shè)備的工作狀態(tài)、氣體的性質(zhì)、反應(yīng)的平衡等因素;(3)操作人員的技能、經(jīng)驗、操作規(guī)范等因素,會影響設(shè)備的使用效率、安全性、一致性等指標(biāo)。因此,為了保證薄膜材料的質(zhì)量和性能,需要對設(shè)備進行定期的檢查、維護、修理等工作,同時需要對環(huán)境條件進行監(jiān)測和控制,以及對操作人員進行培訓(xùn)和考核等工作。
在真空狀態(tài)下,加熱蒸發(fā)容器中的靶材,使其原子或分子逸出,沉積在目標(biāo)物體表面,形成固態(tài)薄膜。依蒸鍍材料、基板的種類可分為:抵抗加熱、電子束、高周波誘導(dǎo)、雷射等加熱方式。蒸鍍材料有鋁、亞鉛、金、銀、白金、鎳等金屬材料與可產(chǎn)生光學(xué)特性薄膜的材料,主要有使用SiO2、TiO2、ZrO2、MgF2等氧化物與氟化物。電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞,電離出大量的氬離子和電子。氬離子在電場作用下加速轟擊靶材,濺射出大量的靶原子,靶原子沉積在基片表面形成膜。二次電子受到磁場影響,被束縛在靶面的等離子體區(qū)域,二次電子在磁場作用下繞靶面做圓周運動,在運動過程中不斷和氬原子發(fā)生撞擊,電離出大量氬離子轟擊靶材。真空鍍膜技術(shù)保證了零件的耐腐蝕性。

電子束真空鍍膜的物理過程:物理的氣相沉積技術(shù)的基本原理可分為三個工藝步驟:(1)電子束激發(fā)鍍膜材料金屬顆粒的氣化:即鍍膜材料的蒸發(fā)、升華從而形成氣化源,(2)鍍膜材料粒子((原子、分子或離子)的遷移:由氣化源供出原子、分子或離子(原子團、分子團或離子團)經(jīng)過碰撞,產(chǎn)生多種反應(yīng)。(3)鍍膜材料粒子在基片表面的沉積。LPCVD反應(yīng)的能量源是熱能,通常其溫度在500℃-1000℃之間,壓力在0.1Torr-2Torr以內(nèi),影響其沉積反應(yīng)的主要參數(shù)是溫度、壓力和氣體流量,它的主要特征是因為在低壓環(huán)境下,反應(yīng)氣體的平均自由程及擴散系數(shù)變大,膜厚均勻性好、臺階覆蓋性好。目前采用LPCVD工藝制作的主要材料有:多晶硅、單晶硅、非晶硅、氮化硅等。電子束蒸發(fā):將蒸發(fā)材料置于水冷坩堝中,利用電子束直接加熱使蒸發(fā)材料汽化并在襯底上凝結(jié)形成薄膜。河南叉指電極真空鍍膜
真空鍍膜在太陽能領(lǐng)域有普遍應(yīng)用。南京真空鍍膜工藝
反應(yīng)濺射是在濺射鍍膜中,引入某些活性反應(yīng)氣體與濺射成不同于靶材的化合物薄膜。反應(yīng)氣體有O2、N2、CH4等。反應(yīng)濺射的靶材可以是純金屬,也可以是化合物,反應(yīng)濺射也可采用磁控濺射。如氮化鋁薄膜可以采用磁控濺射鋁靶材,氣體通入一比一的氬氣和氮氣,反應(yīng)濺射的優(yōu)點是比直接濺射氮化鋁靶材時間更快。磁控濺射可改變工作氣體與氬氣比例從而進行反應(yīng)濺射,例如使用Si靶材,通入一定比例的N2,氬氣作為工作氣體,而氮氣作為反應(yīng)氣體,能得到SiNx薄膜。通入氧氣與氮氣從而獲得各種材料的氧化物與氮化物薄膜,通過改變反應(yīng)氣體與工作氣體的比例也能對濺射速率進行調(diào)整,薄膜內(nèi)組分也能相應(yīng)調(diào)整。但反應(yīng)氣體過量時可能會造成靶中毒。南京真空鍍膜工藝