真空PVD的优点：
真空是压强小于101.325kPa(1个大气压)的气体状态。PVD需要的 真空条件应能够保证：气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件 之间的距离；被镀膜层材料容易蒸发(高真空条件下，膜料蒸发温度 大幅下降)；容易获得高纯膜，膜层坚硬，成膜速度快。
真空的定义：
真空是压力低于一个大气压的任何气态空间。一般采用真 空度来表示真空的高低。
真空获得—真空泵
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名 的马德堡半球试验。 原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
真空泵的分类
气体传输泵: 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外 以达到抽气目的的真空泵，例如旋片 机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
气体捕集泵: 是一种使气体分子短期或永久吸附、凝 结在泵内表面的真空泵，例如分子筛 吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温 泵和吸气剂泵。
真空镀膜技术
二、真空系统的基本知识
热蒸发工艺过程：
加热使膜料汽化蒸发后，喷涂在放置在工件架上 的零件表面。
大气PVD存在的问题：
常温常压下，空气分子的密度为1.28E-3g/cm3，每克气体分子含分 子个数是2.08E+22个，气体分子间的距离是3.34E-6mm，气体分子的 空间密度为2.68E+16个／mm3，因而，空气中活性气体分子与膜层、 膜料、蒸发器反应，空气分子进入膜层成为杂质。常压时，气体分子 密度太高，蒸发膜料大多因碰撞而无法直线到达被镀件。
P Q T m V
温差电偶真空计的测量范围为0.1-100Pa。
2.热阴极电离真空计
具有足够能量的电子在运动中与气体分子碰撞，可能引起分 子的电离，产生正离子及电子。而电子在一定的“飞行”路程中与
分 子的碰撞次数，又正比于分子的密度，一定温度下也正比于气体 压强，故产生的正离子数也正比于压强。由此可见，电离现象是 与压强有关的现象，可作为一种真空测定原理的依据。
真空蒸发：在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其 淀积在适当的表面上。
离子镀： 真空热蒸发和溅射两种技术结合而发展起来的 一种新工艺。
真空系统
蒸发系统
活动挡板 蒸发电极
工作架 轰击电极
烘烤电极
工作原理：
真空蒸发镀膜法就 是在1.3E-2~1.3E-3 Pa 的真空中加热镀膜材料， 使它在极短时间内蒸发， 蒸发了的镀膜材料分子 沉积在基材表面上，由 于基材表面温度较低， 便凝结其上而形成薄膜。
旋片机械泵
吸附泵
105 102 pa
扩散泵 105 102 pa
涡轮分子1泵00 105 pa
溅射离子泵 101 108 pa
低温泵
100 1010pa
101 1011pa
几种常用真空泵的工排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
主要参量是： 抽速 和极限压强。
真空度的单位：
真空度以压强为单位来度量，压强高表示真空度低。压强 低标识真空度高。
真空度的国际单位是帕斯卡简称帕（Pa）。 毫米汞柱（mmHg）：1mmHg＝133.3Pa 托（Torr）：1Torr＝1/760atm=133.3Pa 巴（Bar）：1Bar＝105Pa
平均自由程
气体分子之间相邻两次碰撞的距离，其统计平均值为平均自 由程。 l=1/(√2πς2n)=kT /(√2πς2P）
电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子最 终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流：
I+ = kIep = cp 其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子电流、单位压强下的 离子流。
测量范围：1.33E-1 ～1.33E-5 Pa
电离规管
电离计线路图
三、真空镀膜
真空溅射：当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体表 面时，与表面的原子、分子交换能量，从而使这 些原子、分子飞溅出来。
真空泵的主要参数
抽气速率: 定义为在泵的进气口任意给定压强下， 单位时间内流入泵内的气体体积
或表示为：
V S
t P P1
SQ P
其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。 泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
极最限高压工强作压p u强(极限真空)
工作压强范围（p m ） 泵能正常工作的压强范围
几种常用真空泵的pu工作pm压强范围
由于极限压强较高， 常用做前级泵(预抽 泵)。
旋片式机械泵
2. 油扩散泵
油蒸发—喷射—凝结， 重复循环
由于射流具有工作过程 高流速(约200米/秒)、 高密度、高分子量 (300—500)，故能有效 地带走气体分子。
扩散泵不能单独使用， 一般采用机械泵为前级 泵，以满足出口压强 (最大40Pa)，如果出口 压强高于规定值，抽气 作用就会停止。
电阻蒸发系统采用单相调功器对电阻蒸发源的功率进行调 节控制，蒸发源在两组以上时，通过选择开关选择。
工作原理：
电子束蒸发是利用 在一定真空条件下，加 高压产生电子束，通过 特定磁场的作用，按照 一定的路线，轰击蒸发 物质，产生蒸发。
1. 水冷套； 2. 喷油嘴； 3. 导流管； 2. 4. 泵壳； 5. 加热器
真空的测量—真空计
1.热电偶真空计
热电偶真空计是通过热电偶中热丝的温度 与压强的关系确定真空度。
由于在低压下，气体的热传导系数与压强成 正比，所以在通过热丝的电流一定的条件下，热 丝的温度随着规管内真空度的提高而升高，温差 电偶电动势也就随之而增大。因此，通过测量温 差电偶电动势，就可确定出被测系统的真空度。
PVD所需真空度的基本确定原则是“气体分子的平均自由程大 于蒸发源到被镀件之间的距离”。
d=25cm,P<=2.7×E-3Pa d=50cm,P<=1.3×E-3Pa d=90cm,P<=7.4×E-4Pa 可见对于大的真空室，真空度的要求更高。
真空区域的划分
目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 150 130 p(7 a6 10 T 0o ) rr 低真空 130 1 10 p(1 a 0 1 30 To ) rr 高真空 1 10 1 60 p(1 a 30 1 8T 0 o ) rr 超高真空 1 60 1 10 0 p(1 a 80 1 10 T 2 o ) rr 极高真空 11 00p(a 11 0T 2 o)rr