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蒸发镀膜稳定性与均匀性的控制

2018-07-03

    1、蒸镀工艺方式的选择

  热电阻蒸镀与电子束蒸镀是最为常见的蒸发镀膜方式,其中热电阻蒸镀的原理是通过电流加热蒸发蒸发舟上的原料,而电子束蒸镀的原理是通过电子束加热蒸发水冷坩埚上的原料。

  热电阻蒸镀的优点在于设备简单、价格低、可靠性较高,对原料预热充分,不容易导致化合物原料分解,其缺点在于能达到的温度不高,加热器使用寿命不长。

  电子束蒸镀的优点在于能达到的温度更高,蒸发速度快,但缺点是难以有效控制电流,容易导致低熔点材料快速蒸发,且电子束能量多被水冷系统带走,热效率低,电子束轰击还容易造成化合物原料的分解,坩埚存在污染原料的可能性,另外会产生对人体有害的X射线。

  因此在具体的真空镀膜生产工作中,我们可以根据以上分析来选择适宜的蒸发镀设备和工艺方式,例如MgF2的熔点只有1261℃,考虑到熔点低如选用电子束蒸镀很难控制预蒸镀时间和电流,容易蒸镀不均匀且产生残留原料,原料也易受坩埚的污染。因而更适合使用热电阻蒸镀的方式,可以调节电流来充分预蒸镀,先消除原料中的杂质,避免直接蒸镀原料受热不均导致的喷溅,进而能够保证蒸镀的稳定性和均匀性。

  2、蒸镀时间与温度的控制

  蒸发镀的实际工作经验告诉我们,原料充足情况下镀膜厚度与蒸镀时间呈线性关系,这表明高真空情况下蒸镀速率比较均匀。而基片的温度,通常对镀膜厚度影响不大,其原因在于高真空环境下分子间碰撞很小,蒸发分子遇基片表面迅速凝结。因此如MgF2原料的蒸镀基片温度通常保持60℃即可。

  3、原料状态的影响

  不同的原料状态可能会对蒸镀过程造成较大的影响。实验研究成果表明:

  在蒸镀条件一致的前提下,粉末状的原料状态结构松散,原料内的水与空气较多,实际蒸镀前应充分溶解原料,原料质量损失相对较大,光照度较差;多晶颗粒的原料状态由于生产过程已经除气脱水,结构均匀致密,实际蒸镀前原料质量损失相对较小,光照度较好。

  实际蒸镀中我们发现,单晶原料蒸镀的薄膜组成形式为大分子团,冷却后形成大颗粒柱状结构,薄膜结构疏松,耐磨性差,而多晶原料薄膜为小分子沉积,更适宜于用作蒸镀原料。

  4、蒸发源与基片间距的影响

  蒸发源与基片间距会对薄膜均匀性等造成一定影响,根据实际镀膜经验,蒸发源与基片间距较小的情况下,薄膜厚度相对更大,均匀性也相对更好。因此在实际镀膜生产中,我们需要考虑如何合理调整蒸发源与基片的间距,确保各区域的基片与蒸发源间距最佳。


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