式中M为蒸发材料的摩尔质量,P为蒸发材料的饱和蒸气压,T为蒸发材料温度.材料的饱 和蒸气压随温度的上升而迅速增大,温度变化10%,饱和蒸气压就要变化约一个数量级.由 此可见,蒸发源温度的微小变化可引起蒸发速率的很大变化.因此,在蒸发镀膜过程中, 要想控制蒸发速率,必须精确控制蒸发源的温度 蒸发镀膜最常用的加热方法是电阻大电流加热.采用钨、钼、钽、铂等高熔点化学性 能稳定的金属,做成适当形状的加热源,其上装入待蒸发材料,让电流通过,对蒸发材料 进行直接加热蒸发,或者把待蒸发材料放入氧化铝、氮化硼或石墨等坩埚中进行间接加热 蒸发.例如蒸镀铝膜,铝的熔点为659℃,到110℃时开始迅速蒸发,常选用钨丝作为 加热源,钨的熔化温度为3380℃ 在真空镀膜中,飞抵基片的气化原子或分子,除一部分被反射外,其于的被吸附在基 片的表面上.被吸附的原子或分子在基片表面上进行扩散运动,一部分在运动中因相互碰 撞而结聚成团,另一部分经过一段时间的滞留后,被蒸发而离开基片表面.聚团可能会与 表面扩散原子或分子发生碰撞时捕获原子或分子而增大,也可能因单个原子或分子脱离而 变小.当聚团增大到一定程度时,便会形成稳定的核,核再捕获到飞抵的原子或分子,或 在基片表面进行扩散运动的原子或分子就会生长.在生长过程中核与核合成而形成网络结 构,网络被填实即生成连续的薄膜.显然,基片的表面条件(例如清洁度和不完整性)、基 片的温度以及薄膜的沉积速率都将影响薄膜的质量. 5.干涉法测量膜厚 干涉法测量膜厚的理论基础是光的干涉效应.对于3~2000nm的膜厚,一般可采用干 涉显微镜来测量.干涉显微镜可视为迈克尔逊干涉仪和显微镜的组合,其简化光路如图4 所示.由光源发出的一束光经聚光镜和分光镜后分成强度相同的B、C两束光,分别经反 射镜和样品反射后汇合发生干涉.两条光路光程基本相等,当它们间有一夹角时,就可能 产生明暗相间的干涉条纹(等厚干涉).将薄膜制成台阶状,则光束C中从薄膜反射和从 基片表面反射的光程不同,它们和光束B干涉时,由于光程差而造成同一级次的干涉条纹 平移,如图5所示.由此可求出台阶高度(即薄膜厚度)为 d=2 (4) 式中Δl为同一级次干涉条纹(要认准)的移动距离,Ⅰ为明暗条纹间距,它们由测微目镜 测出,λ为单色光源的波长.由于单色光形成的是亮暗干涉条纹,难以确定条纹移动距离 C 目镜 反 时 射 一X 反射镜 图4干涉显微镜光路图 图5干涉条纹移动式中M为蒸发材料的摩尔质量，Pv为蒸发材料的饱和蒸气压，T为蒸发材料温度．材料的饱 和蒸气压随温度的上升而迅速增大，温度变化 10%，饱和蒸气压就要变化约一个数量级．由 此可见，蒸发源温度的微小变化可引起蒸发速率的很大变化．因此，在蒸发镀膜过程中， 要想控制蒸发速率，必须精确控制蒸发源的温度． 蒸发镀膜最常用的加热方法是电阻大电流加热．采用钨、钼、钽、铂等高熔点化学性 能稳定的金属，做成适当形状的加热源，其上装入待蒸发材料，让电流通过，对蒸发材料 进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放入氧化铝、氮化硼或石墨等坩埚中进行间接加热 蒸发．例如蒸镀铝膜，铝的熔点为 659 ℃，到 1100 ℃时开始迅速蒸发，常选用钨丝作为 加热源，钨的熔化温度为 3380 ℃． 在真空镀膜中，飞抵基片的气化原子或分子，除一部分被反射外，其于的被吸附在基 片的表面上．被吸附的原子或分子在基片表面上进行扩散运动，一部分在运动中因相互碰 撞而结聚成团，另一部分经过一段时间的滞留后，被蒸发而离开基片表面．聚团可能会与 表面扩散原子或分子发生碰撞时捕获原子或分子而增大，也可能因单个原子或分子脱离而 变小．当聚团增大到一定程度时，便会形成稳定的核，核再捕获到飞抵的原子或分子，或 在基片表面进行扩散运动的原子或分子就会生长．在生长过程中核与核合成而形成网络结 构，网络被填实即生成连续的薄膜．显然，基片的表面条件（例如清洁度和不完整性）、基 片的温度以及薄膜的沉积速率都将影响薄膜的质量． 5．干涉法测量膜厚 干涉法测量膜厚的理论基础是光的干涉效应．对于 3～2000 nm 的膜厚，一般可采用干 涉显微镜来测量．干涉显微镜可视为迈克尔逊干涉仪和显微镜的组合，其简化光路如图 4 所示．由光源发出的一束光经聚光镜和分光镜后分成强度相同的 B、C 两束光，分别经反 射镜和样品反射后汇合发生干涉．两条光路光程基本相等，当它们间有一夹角时，就可能 产生明暗相间的干涉条纹（等厚干涉）．将薄膜制成台阶状，则光束 C 中从薄膜反射和从 基片表面反射的光程不同，它们和光束 B 干涉时，由于光程差而造成同一级次的干涉条纹 平移，如图 5 所示．由此可求出台阶高度（即薄膜厚度）为 2 λΔ ⋅= l l d （4） 式中 Δl 为同一级次干涉条纹（要认准）的移动距离，l 为明暗条纹间距，它们由测微目镜 测出，λ 为单色光源的波长．由于单色光形成的是亮暗干涉条纹，难以确定条纹移动距离， - 26 - 图 4 干涉显微镜光路图 图 5 干涉条纹移动