薄膜制造技術(shù)PPT課件

1、光學(xué)真空鍍膜機(jī) 1真空系統(tǒng) 2蒸發(fā)系統(tǒng) 3厚度控制系統(tǒng) 第1頁/共28頁真空系統(tǒng) 現(xiàn)代的光學(xué)薄膜制備，無論是PVD(真空鍍膜機(jī))還是CVD都是在真空下獲得的。根據(jù)：RTMmPV P-壓強(qiáng)、V-體積、T-絕對(duì)溫度、M-分子量、m-質(zhì)量、R-氣體普適常數(shù)（8.31x1023/mol)真空度的表示: 1Pa=1N/m2 1Torr=133.3Pa1(atm)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760Torr 1mmHg=1.00000014Torr第2頁/共28頁初真空低真空高真空超高真空真空度Pa103103-10-110-1-10-610-6平均自由程（cm)105氣流特點(diǎn)1.以氣體分子間的碰撞為主2.粘滯流過渡區(qū)域1

2、.以氣體分子與器壁的碰撞為主2.分子流平均吸 附時(shí)間氣體分子以空間飛行為主以吸附停留為主第3頁/共28頁鍍膜機(jī)真空系統(tǒng)第4頁/共28頁泵名 原理工作范圍 Torr 102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 機(jī)械泵 分子泵 羅茨泵機(jī)械里壓縮排除氣體擴(kuò)散泵靠蒸汽射流攜帶排除氣體濺射離子泵 鈦升華泵靠濺射或升華形成吸氣、吸附排除氣體吸附泵 冷凝泵利用低溫表面對(duì) 氣體進(jìn)行物理吸附排氣真空泵抽氣原理及工作范圍第5頁/共28頁 機(jī)械泵原理圖第6頁/共28頁 油擴(kuò)散泵第7頁/共28頁擴(kuò)散泵示意圖第8頁/共28頁注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1 不能在泵內(nèi)氣壓高于1帕?xí)r加熱擴(kuò)散泵；已工

3、作的擴(kuò)散泵停止加熱后，應(yīng)繼續(xù)用機(jī)械泵抽空，直至冷卻，否則泵油易氧化變質(zhì)。2 由于冷卻不可能絕對(duì)完善，總有一些油分子未被冷凝而升向泵頂，進(jìn)入待抽容器，這種現(xiàn)象叫返油。為減少其效果，在擴(kuò)散泵頂部一般都裝有水冷擋油板，它應(yīng)當(dāng)檔去盡量多的油蒸汽而對(duì)抽氣速率的影響盡量小。 3 若泵油的溫度不夠高，則不僅抽速慢，而且因油蒸汽噴出的速度不夠快而會(huì)在到達(dá)泵壁前就因碰撞而升向泵頂，造成嚴(yán)重的返油現(xiàn)象。所以，擴(kuò)散泵的加熱時(shí)間不能太短，一般約需40分鐘左右。第9頁/共28頁真空測(cè)量真空測(cè)量1010-1 Pa氣體熱傳導(dǎo)與氣壓關(guān)系明顯,這是它的測(cè)量范圍10-210-6Pa離子流正比與氣壓，這就是它的測(cè)量范圍第10頁/共

4、28頁 冷陰極電離真空計(jì)第11頁/共28頁蒸發(fā)系統(tǒng)：熱蒸發(fā)濺射離子鍍離子輔助蒸發(fā)第12頁/共28頁鐘罩鍍膜機(jī)示意圖 1加熱 2玻璃 3蒸發(fā)源 4鐘罩第13頁/共28頁熱蒸發(fā)坩堝第14頁/共28頁濺射技術(shù)第15頁/共28頁高頻濺射又稱射頻濺射為濺射介質(zhì)材料而設(shè)計(jì)磁控濺射提高離化率、濺射速率，降低基片溫度第16頁/共28頁離子鍍技術(shù)離子鍍技術(shù)是在熱蒸發(fā)技術(shù)和濺射技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新工藝，1963年首先應(yīng)用于人造衛(wèi)星的金屬滑膜。特點(diǎn)：膜層附著力強(qiáng)密度高均勻性好沉積速度快、應(yīng)用：高硬度刀具耐磨固體潤滑膜第17頁/共28頁電子束蒸發(fā)屬于熱蒸發(fā)的一種形式光學(xué)膜制備的最常用手段常常可以配以其它輔助蒸

5、發(fā)第18頁/共28頁電子槍示意圖第19頁/共28頁APS1104德國Leybold第20頁/共28頁APS1104真空室內(nèi)情況第21頁/共28頁 鏡片懸掛 機(jī)構(gòu)第22頁/共28頁改進(jìn)蒸發(fā)工藝、改善膜層的微觀結(jié)構(gòu)基本的思路：附加一定的能量到被鍍的表面上去，利用這些能量移開弱束縛的粒子，使達(dá)到基板的材料粒子有高的遷移率。由于附加了能量，膜料粒子可以穿透比較遠(yuǎn)的距離，去找到一個(gè)有比較強(qiáng)束縛的位置。從而使膜層的結(jié)構(gòu)得到改善。具體實(shí)施辦法：在膜層沉積的同時(shí)，利用電子、光子、離子將能量附加到基底上去，這不僅有利于清潔被鍍表面，也增加了膜層的致密度。 近十幾年的趨勢(shì)是利用荷能的離子完成基片清潔和改善膜層結(jié)構(gòu)

6、的任務(wù)第23頁/共28頁離子體增強(qiáng)的離子輔助技術(shù) 等離子源采用熱陰極、筒狀陽極及軸向發(fā)散形磁場(chǎng)，在輔助沉積過程中，放電氣體(Ar氣)進(jìn)入APS源，放電產(chǎn)生的等離子體在交叉電磁場(chǎng)的作用下被拔出APS，并在電磁場(chǎng)作用下漂向基板，放電氣體形成的等離子體形成一個(gè)園維體充滿基板下的空間。這時(shí)充入反應(yīng)氣體(O2等)，等離子體電離并激活反應(yīng)氣體及從電子槍蒸發(fā)出的材料分子，并在基板上得到符合化學(xué)計(jì)量比的電介質(zhì)薄膜。 第24頁/共28頁光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)第25頁/共28頁石英晶體法監(jiān)控膜厚，主要是利用了石英晶體的兩個(gè)效應(yīng)，即壓電效應(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)。 石英晶體壓電效應(yīng)的固有頻率不僅取決于其幾何尺寸，切切割類型而且還取決于晶片的厚度。當(dāng)品片上鍍了某種膜層，使品片的厚度增大，則品片的固有頻率會(huì)相應(yīng)的衰減。石英晶體的這個(gè)效應(yīng)是質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)。石英晶體膜厚監(jiān)控儀就是通過測(cè)量頻率或與頻率有關(guān)的量進(jìn)行膜厚測(cè)量的第26