電子束蒸發(fā)（Electron Beam Evaporation）是物理氣相沉積的一種形式，其中待蒸發(fā)材料被來自帶電鎢絲的電子束轟擊，當(dāng)電子束撞擊目標(biāo)材料時(shí)，它的能量轉(zhuǎn)化為熱能，使目標(biāo)材料達(dá)到蒸發(fā)的狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，在高真空室中，這些蒸發(fā)的原子或分子隨后沉積在基板上形成薄膜。

電子束工作原理：

1.首先，通過一個(gè)電子槍生成一個(gè)高能電子束。電子槍一般包括一個(gè)發(fā)射電子的熱陰極（通常是加熱的鎢絲）和一個(gè)加速電子的陽極。電子槍的工作是通過電場和磁場將電子束引導(dǎo)并加速到目標(biāo)材料。

2.電子束撞擊目標(biāo)材料，將其能量轉(zhuǎn)化為熱能，使目標(biāo)材料加熱到蒸發(fā)溫度。

3.蒸發(fā)的材料原子或分子在真空中飛行到基板表面，并在那里冷凝，形成薄膜。因?yàn)檫@個(gè)過程在真空中進(jìn)行，所以蒸發(fā)的原子或分子在飛行過程中基本不會(huì)與其他氣體分子相互作用，這有助于形成高質(zhì)量的薄膜。

4.電子束的能量和焦點(diǎn)可以通過調(diào)整電子槍的電壓和磁場來控制，從而允許對(duì)沉積過程進(jìn)行精細(xì)的控制。例如，可以通過調(diào)整電子束的能量來控制蒸發(fā)的速度，通過調(diào)整電子束的焦點(diǎn)來控制蒸發(fā)區(qū)域的大小。

電子束蒸發(fā)的優(yōu)勢

它通過電子束將能量直接轉(zhuǎn)移到要蒸發(fā)的目標(biāo)材料，使其成為高熔點(diǎn)金屬的理想選擇。電子束蒸發(fā)可以產(chǎn)生顯著更高的沉積速率——從每分鐘 0.1 納米到每分鐘 100 納米——從而產(chǎn)生更高密度的薄膜涂層，增加對(duì)基材的附著力。

與其他低成本的 PVD 工藝相比，電子束蒸發(fā)還具有非常高的材料利用效率。電子束系統(tǒng)僅加熱目標(biāo)源材料，而不是整個(gè)坩堝，從而降低了坩堝的污染程度。通過將能量集中在目標(biāo)而不是整個(gè)真空室上，它有助于減少對(duì)基板造成熱損壞的可能性。

可以使用多坩堝電子束蒸發(fā)器在不破壞真空的情況下應(yīng)用來自不同目標(biāo)材料的幾層不同涂層，使其很容易適應(yīng)各種剝離掩模技術(shù)。

如何控制電子束？

一般有兩種手段：電磁聚焦、電磁對(duì)準(zhǔn)

電磁聚焦是使用磁場來聚集和集中電子束的過程。在電子束蒸發(fā)中，電子槍生成的電子束需要被聚焦到一個(gè)小的區(qū)域（即目標(biāo)材料），以提高其能量密度并實(shí)現(xiàn)高效的蒸發(fā)。這通常通過在電子槍周圍放置一個(gè)磁場來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)磁場會(huì)使電子束沿著特定的路徑（通常是螺旋形）移動(dòng)，從而聚焦到目標(biāo)材料。

電磁對(duì)準(zhǔn)是使用磁場來改變和控制電子束的方向的過程。在電子束蒸發(fā)中，可能需要改變電子束的方向，以確保它準(zhǔn)確地撞擊到目標(biāo)材料。這通常通過調(diào)整電子槍周圍的磁場來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)磁場會(huì)使電子束沿著特定的路徑移動(dòng)，從而改變其方向。

如何實(shí)時(shí)測量膜層厚度？

在蒸鍍過程中，石英晶體控制（Quartz Crystal Control）是一種常用的技術(shù)，用于精確測量和控制薄膜的厚度。它基于石英晶體微平衡器的原理，這是一種高精度的質(zhì)量測量設(shè)備。石英晶體微平衡器的工作原理是基于石英的壓電效應(yīng)：當(dāng)石英晶體受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生電壓；反之，當(dāng)石英晶體受到電場時(shí)，它會(huì)發(fā)生機(jī)械形變。在石英晶體控制系統(tǒng)中，一塊石英晶體被設(shè)置為在特定頻率下振蕩。當(dāng)薄膜在石英晶體表面沉積時(shí)，這將增加石英晶體的質(zhì)量，導(dǎo)致振蕩頻率下降。通過測量這種頻率變化，可以精確地計(jì)算出沉積薄膜的厚度。

電子束蒸發(fā)也有一些缺點(diǎn)。例如，一些材料可能不適合這種方法，因?yàn)樗鼈兛赡茉谡舭l(fā)過程中分解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此外，電子束的定向性可能導(dǎo)致在基板上形成的薄膜的厚度不均勻，且電子束蒸發(fā)的設(shè)備通常比其他PVD技術(shù)更復(fù)雜和昂貴。

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