2.真空蒸发镀膜
在高真空中加热使金属、合金或化合物镀料，使其蒸发为气相，然后凝聚在基体表面上的方法称为真空蒸发镀膜，简称真空蒸镀。与液体一样，固体在任何温度下都有汽化（升华），形成该物质的蒸气。在真空中，将镀料加热到高温，相应温度下的饱和蒸气向上散发，蒸发原子在各个方向的通量并不相等。基片设在蒸气源的上方阻挡蒸气流并形成凝固膜。为了弥补凝固的蒸气，蒸发源要以一定的速度供给蒸气。
图9-19 真空蒸镀装置
1—高真空器 2—基板 3—加热器 4—膜面 5—蒸气流 6—蒸发器
（1）真空蒸镀设备
真空蒸镀装置如图9-19所示。
1）被沉积的材料（如TiC）置于装有加热系统的坩埚中，被镀基体置于蒸发源前面。当真空度达到0.13Pa时，加热坩埚使材料蒸发，所产生的蒸气凝集沉积在物体上形成涂层。
2）基板入槽前要进行充分的清洗，在蒸镀时，一般在基板背面设置一个加热器，使基板保持适当温度，使镀层和基板之间形成薄的扩散层，以增大结合力。
（2）蒸镀的加热方式
蒸发用热源主要分为三类：电阻加热源、电子束加热源、高频感应加热源。最近还采用了激光蒸镀法、离子蒸镀法。利用电子束加热源可以使钨（熔点为3380℃）、钼（熔点为2610℃）和钽（熔点为3100℃）等高熔点金属熔化。
蒸镀可以镀制纯金属，也可以镀制合金和化合物。在进行合金膜镀制时要求在整个基片表面和膜层厚度范围内得到均匀的合金组分。为达到此要求一般采用两种基本方式：多电子束蒸发源蒸镀和单电子束蒸发源蒸镀，如图9-20所示。
图9-20 合金膜蒸镀示意图
a）多电子束蒸发源蒸镀 b）单电子束蒸发源蒸镀
1—合金棒 2—棒料坩埚 3—熔池 4—电子束 5—蒸气流 6—膜层 7—基片(https://www.daowen.com)
多电子束蒸发源由隔开的几个坩埚组成，坩埚数量按合金元素的多少来确定，蒸发后几种组元同时凝聚成膜。单电子束蒸发源沉积合金时会遇到分馏问题。例如，Ni-Cr二元合金常用于制造电阻薄膜和耐蚀层，蒸镀的合金膜中镍和铬的质量分数分别为80%和20%，蒸发温度约为2000K，而铬在2000K的蒸气压强比镍高100倍，如果镀料一次加热，则因铬原子消耗较快，而使镀层逐渐贫铬。解决的方法是连续加料，熔池的温度和体积保持恒定是镀膜工艺成功的关键。如果合金组元蒸气压差别过大，则沉积合金的工艺会受到限制。
（3）蒸镀工艺过程
1）首先对真空装置及被镀模具进行处理，去掉污物、灰尘、油渍等。
2）把清洗过的模具装在镀槽的支架上，并补足蒸发物质。
3）抽真空，先用回转泵抽至13.3Pa，再用扩散泵抽至133×10-6 Pa。
4）在高真空下对模具加热，加热的目的是去除水分（150～200℃）和提高结合力（300～400℃）。
5）对蒸镀材料通电加热，达到厚度后停电。
6）停镀后，需在真空条件下放置15～30min，使之冷却至100℃左右。
7）关闭真空阀，导入空气，取出模具。
大多数化合物在热蒸发时会全部或部分分解，所以，用简单的蒸镀技术无法由化合物镀料镀制出相同化学成分的镀层。但有一些化合物，如氯化物、硫化物、硒化物和少数氧化物如B2 O3、SnO，可以采用蒸镀。因为它们很少分解或者当其凝固时，各种组元又重新化合。然而不仅有材料本身的原因，也有与坩埚材料发生反应从而改变膜层成分的问题，这些都是化合物蒸镀的限制因素。
镀制化合物的另一途径是采用反应镀，例如，镀制TiC是在蒸镀Ti的同时，向真空室通乙炔气，于是基片上发生如下反应而得到镀层：
2Ti+C2H2→2TiC+H2
真空蒸镀只用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，例如，用作电极的导电膜、光学镜头用的增透膜等。蒸镀用于镀制合金膜时，在保证合金成分方面，要比溅射困难得多，但在镀制纯金属时，蒸镀可以表现出镀膜速率快的优势。蒸镀的纯金属膜中，90%以上为铝膜。