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蒸發鍍膜儀是一種通過物理氣相沉積(PVD)技術在基底表面沉積薄膜的設備，廣泛應用于半導體、光學、材料科學等領域。其核心原理是通過加熱蒸發源材料(如金屬、氧化物等)，使其氣化后在基底表面冷凝成膜。為確保鍍膜質量、設備穩定性及操作安全性，需嚴格遵循以下使用細節與規范。
一、設備組成與工作原理
蒸發鍍膜儀主要由以下部分組成：
1. 真空系統：包括機械泵、分子泵及真空腔體，用于創造高真空環境(通常達10?³~10?? Pa)，避免氣體分子干擾鍍膜過程。
2. 蒸發源：采用鎢絲、鉬舟或電子束加熱，將鍍料(如金、銀、鋁等)氣化。
3. 襯底加熱器：可調節基底溫度，控制薄膜結晶形態。
4. 控制模塊：集成真空度、溫度、蒸發電流等參數的實時監控與調節。
5. 冷卻系統：保護分子泵并維持腔體溫度穩定。
二、操作前準備
1. 清潔腔體：
- 用無水乙醇擦拭真空腔內壁，去除殘留油脂或雜質。
- 檢查密封橡膠圈是否老化，必要時更換。
2. 安裝樣品與鍍料：
- 基底需超聲清洗(如丙酮、乙醇各10分鐘)，干燥后放入襯底架，確保表面無指紋或污漬。
- 鍍料需切割成小塊(約1~5 mm)，均勻放置于鎢舟或鉬舟中，避免堆疊。
3. 檢查氣路與電路：
- 確認機械泵油位正常(通常為油窗1/2~2/3處)，分子泵軸承潤滑良好。
- 檢查電氣連接是否牢固，緊急停止按鈕功能正常。
三、操作步驟與參數控制
1. 抽真空：
- 關閉腔體閥門，啟動機械泵預抽至低真空(<10 Pa)，隨后開啟分子泵。
- 當真空度達到10?³ Pa以下時，可開始加熱蒸發源。
- 注意：若真空度上升異常，需檢查密封性或重啟分子泵。
2. 預熱與參數設置：
- 設定襯底溫度(通常為室溫至300℃)，預熱10~15分鐘以穩定熱場。
- 調節蒸發電流：從低電流(如10~20 A)逐步增加，避免瞬間過熱導致鍍料飛濺。
3. 蒸發鍍膜：
- 緩慢升高電流至鍍料熔化(如鋁需約80~100 A)，保持恒定蒸發速率。
- 通過石英晶體振蕩器或光學監控(如反射率變化)實時觀測膜厚，典型沉積速率為0.1~1 nm/s。
- 關鍵點：蒸發源與基底的距離需根據材料特性調整(通常5~10 cm)，過近易造成薄膜應力過大，過遠則效率低。
4. 冷卻與取樣：
- 鍍膜完成后，先關閉蒸發電源，待腔體冷卻至100℃以下時關閉分子泵。
- 緩慢充入惰性氣體(如氬氣)至常壓，取出樣品并轉移至干燥器中保存。
四、注意事項與常見問題
1. 防止污染：
- 嚴禁用手直接接觸基底或鍍料，需佩戴無塵手套操作。
- 腔體內禁止使用油性工具，避免交叉污染。
2. 參數敏感性：
- 真空度不足會導致薄膜氧化或摻氣，需定期更換真空泵油。
- 蒸發電流過高可能使鍍料噴濺，形成“顆粒缺陷”；過低則沉積速率慢，易引入雜質。
3. 薄膜均勻性控制：
- 基底需自轉或公轉以實現均勻沉積，轉速通常為10~60 rpm。
- 多源蒸發時需調整源位置與功率，避免厚度梯度差異。
4. 安全風險：
- 高溫部件(如鎢舟)可能引發燙傷，操作時需使用隔熱鉗。
- 突然斷電時，立即關閉分子泵電源，防止反灌損壞。
五、設備維護與故障處理
1. 日常維護：
- 每次使用后清理腔體，涂抹適量抗氧化劑(如凡士林)保護金屬部件。
- 每月檢查分子泵運轉噪音與振動，必要時更換軸承。
2. 典型故障排除：
- 真空度不達標：檢查密封圈、更換擴散泵冷阱內的吸附劑。
- 薄膜剝落：基底溫度過低或清潔度不足，需提高預熱溫度或延長超聲清洗時間。
- 厚度不均：調整蒸發源角度或增加基底旋轉速度。
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