蒸发镀膜仪的使用细节与操作规范

　　蒸发镀膜仪是一种通过物理气相沉积(PVD)技术在基底表面沉积薄膜的设备，广泛应用于半导体、光学、材料科学等领域。其核心原理是通过加热蒸发源材料(如金属、氧化物等)，使其气化后在基底表面冷凝成膜。为确保镀膜质量、设备稳定性及操作安全性，需严格遵循以下使用细节与规范。

　　一、设备组成与工作原理

　　蒸发镀膜仪主要由以下部分组成：

　　1. 真空系统：包括机械泵、分子泵及真空腔体，用于创造高真空环境(通常达10⁻³~10⁻⁵ Pa)，避免气体分子干扰镀膜过程。

　　2. 蒸发源：采用钨丝、钼舟或电子束加热，将镀料(如金、银、铝等)气化。

　　3. 衬底加热器：可调节基底温度，控制薄膜结晶形态。

　　4. 控制模块：集成真空度、温度、蒸发电流等参数的实时监控与调节。

　　5. 冷却系统：保护分子泵并维持腔体温度稳定。

　　二、操作前准备

　　1. 清洁腔体：

　　- 用无水乙醇擦拭真空腔内壁，去除残留油脂或杂质。

　　- 检查密封橡胶圈是否老化，必要时更换。

　　2. 安装样品与镀料：

　　- 基底需超声清洗(如丙酮、乙醇各10分钟)，干燥后放入衬底架，确保表面无指纹或污渍。

　　- 镀料需切割成小块(约1~5 mm)，均匀放置于钨舟或钼舟中，避免堆叠。

　　3. 检查气路与电路：

　　- 确认机械泵油位正常(通常为油窗1/2~2/3处)，分子泵轴承润滑良好。

　　- 检查电气连接是否牢固，紧急停止按钮功能正常。

　　三、操作步骤与参数控制

　　1. 抽真空：

　　- 关闭腔体阀门，启动机械泵预抽至低真空(<10 Pa)，随后开启分子泵。

　　- 当真空度达到10⁻³ Pa以下时，可开始加热蒸发源。

　　- 注意：若真空度上升异常，需检查密封性或重启分子泵。

　　2. 预热与参数设置：

　　- 设定衬底温度(通常为室温至300℃)，预热10~15分钟以稳定热场。

　　- 调节蒸发电流：从低电流(如10~20 A)逐步增加，避免瞬间过热导致镀料飞溅。

　　3. 蒸发镀膜：

　　- 缓慢升高电流至镀料熔化(如铝需约80~100 A)，保持恒定蒸发速率。

　　- 通过石英晶体振荡器或光学监控(如反射率变化)实时观测膜厚，典型沉积速率为0.1~1 nm/s。

　　- 关键点：蒸发源与基底的距离需根据材料特性调整(通常5~10 cm)，过近易造成薄膜应力过大，过远则效率低。

　　4. 冷却与取样：

　　- 镀膜完成后，先关闭蒸发电源，待腔体冷却至100℃以下时关闭分子泵。

　　- 缓慢充入惰性气体(如氩气)至常压，取出样品并转移至干燥器中保存。

　　四、注意事项与常见问题

　　1. 防止污染：

　　- 严禁用手直接接触基底或镀料，需佩戴无尘手套操作。

　　- 腔体内禁止使用油性工具，避免交叉污染。

　　2. 参数敏感性：

　　- 真空度不足会导致薄膜氧化或掺气，需定期更换真空泵油。

　　- 蒸发电流过高可能使镀料喷溅，形成“颗粒缺陷”；过低则沉积速率慢，易引入杂质。

　　3. 薄膜均匀性控制：

　　- 基底需自转或公转以实现均匀沉积，转速通常为10~60 rpm。

　　- 多源蒸发时需调整源位置与功率，避免厚度梯度差异。

　　4. 安全风险：

　　- 高温部件(如钨舟)可能引发烫伤，操作时需使用隔热钳。

　　- 突然断电时，立即关闭分子泵电源，防止反灌损坏。

　　五、设备维护与故障处理

　　1. 日常维护：

　　- 每次使用后清理腔体，涂抹适量抗氧化剂(如凡士林)保护金属部件。

　　- 每月检查分子泵运转噪音与振动，必要时更换轴承。

　　2. 典型故障排除：

　　- 真空度不达标：检查密封圈、更换扩散泵冷阱内的吸附剂。

　　- 薄膜剥落：基底温度过低或清洁度不足，需提高预热温度或延长超声清洗时间。

　　- 厚度不均：调整蒸发源角度或增加基底旋转速度。