CN102877031A

CN102877031A - 一种大面积共蒸发源的阵列设计

Info

Publication number: CN102877031A
Application number: CN2012104151073A
Authority: CN
Inventors: 冯良桓; 曾广根; 黎兵
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明“一种大面积共蒸发源的阵列设计”属于采用热蒸发制备大面积固体薄膜及半导体薄膜时所用源的发明。采用热蒸发制备多组份薄膜时，为避免成份的偏离，实验室常采用共蒸发的方法加以避免，通过增加单个源的数量进行环状或呈一定角度排布，可以较大程度的保证沉积薄膜的厚度均匀性。这种排布方式在大生产中将面临无法进行在线换源，无法保证源排布的平整和均匀，尤其在源与衬底间距较小的情况下，增加源在运动中进行蒸发沉积的难度。鉴于以上情况，本申请发明提出了一种新的大面积共蒸发源的阵列设计，该阵列可以作为一个整体进行运动，在既可保证沉积薄膜厚度均匀性的同时，可实现静态或动态蒸发沉积薄膜，更能实现源的在线更换。

Description

一种大面积共蒸发源的阵列设计

技术领域

本发明属于采用热蒸发制备大面积固体薄膜及半导体薄膜时所用源的设计。

背景技术

真空热蒸发镀膜在陶瓷薄膜、半导体薄膜、以及相应薄膜器件的产业化中应用非常广泛，其基本原理是利用加热的手段使源受热蒸发，由固相/液相变成气相，然后气体分子或原子在蒸发源与基板（衬底）之间输运，最后蒸发的分子或原子在基板（衬底）上沉积。目前采用真空热蒸发可以制备单组份或多组份的薄膜，对于多组份薄膜制备，为避免组份中各元素饱和蒸汽压不同，造成分解和分馏，引起成份的偏离，实验室常采用共蒸发的方法加以避免。对于较小面积的衬底，常用的源放置放入如图1、2所示。

通过增加单个源的数量进行环状或呈一定角度排布，可以较大程度的保证沉积薄膜的厚度均匀性。此类源的排布设计能够满足实验室沉积较大样品的需要，可以获得厚度较均匀的薄膜。在实际大生产中，如果仍采用以上源的排布方式进行热蒸发沉积，将面临一次装料只能够沉积有限的薄膜数量，无法在使用过程中进行在线更换，且对于面积较大的衬底，如具有较大面积的薄膜器件，无法保证源排布的平整和均匀，增加源在运动中进行蒸发沉积的难度。为保证蒸发顺利进行，沉积薄膜的均匀，真空蒸发设备中，源与衬底的间距往往比较大，所以源在放置时，其本身的平整和各个源之间的平整往往要求不严格，但在动态蒸发沉积时，尤其在源与衬底间距较小的情况下，源以及源之间的平整度要求就非常严格，这就造成原有的源设计方案可行性变差。

鉴于以上情况，本申请发明提出了一种新的大面积共蒸发源的阵列设计，该阵列可以作为一个整体进行运动，在既可保证沉积薄膜厚度均匀性的同时，可实现动态蒸发沉积薄膜，更能实现源的在线更换。

发明内容

本发明关于源的设计如图3所示。其具体要点如下：

1．如图3所示的源阵列，每个源独立放置，具有相同的外形尺寸，源厚度一致，在沉积薄膜热蒸发前，在每个放源的舟中装载不同组份的源，按照拟蒸发薄膜的组份，有规律的间隔放置；

2.如图3所示的衬底2，可以做成不同的面积，并可在源上做相对运动，或直线，或旋转；

3.如图3所示的源阵列，可以是处于同一基底上，如不锈钢板、石英板、陶瓷板、石墨板等，在该基底上形成如图4、图5、图6、图7所示的分布情况，按照所沉积薄膜组份和厚度，单个承载源的舟尺寸可以变化，单位面积上舟的个数可以变化；

4.如图3所示的大面积共蒸发源阵列设计方案，在源固定的时候，衬底可在源上运动，或直线，或旋转；同时可在衬底固定时，源可在衬底下方运动，或直线，或旋转，或上下。

与现有热蒸发源设计方案相比，本发明具有以下特点：

1．源可以自由组合，确保沉积薄膜的多样性；

2. 源可以位于同一基底上，确保源具有很高的平整性，并可以一个整体进行移动；

3. 源和衬底之间可以形成相对运动，既确保沉积薄膜的均匀性，也适合大工业生产；

4. 源单独运动，可以实现沉积过程中的在线更换源，非常适合流水线生产。

附图说明

附图为本发明的大面积共蒸发源设计图：

图1为一般共蒸发点或线源排布方式图：其中1-1，1-2.1-3.1-4为呈环形(左图)或呈一定角度（右图）分布的源，这样分布的源可以较大程度确保沉积薄膜的厚度均匀性；2为衬底；

图2为一般共蒸发小面积源排布方式图：其中1-1，1-2.1-3.1-4为呈环形(左图)或呈一定角度（右图）分布的源，这样分布的源可以较大程度确保沉积薄膜的厚度均匀性；2为衬底；

图3为本发明所述的大面积共蒸发源设计整体布局：其中1为源组，成阵列分布；2为衬底，可以在源上运动；

图4为具有两种组份的共蒸发阵列源设计排布情况：图中给出了最小单元排列，可以根据实际情况设计成可重复的多单元排列；

图5为具有三种组份的共蒸发阵列源设计排布情况：图中给出了最小单元排列，可以根据实际情况设计成可重复的多单元排列；

图6为具有四种组份的共蒸发阵列源设计排布情况：图中给出了最小单元排列，可以根据实际情况设计成可重复的多单元排列；

图7为具有五种组份的共蒸发阵列源设计排布情况：图中给出了最小单元排列，可以根据实际情况设计成可重复的多单元排列。

具体实施方式

根据附图所示的大面积共蒸发源设计，可以按如下方式实施本发明：

根据所沉积薄膜的组份，视其不同组份之间分馏情况，选择相应单元组份，可以为单元素源，也可为化合物源。按照图4、图5、图6、图7所示的组份装载方式进行源放置，根据衬底面积要求，可以增加源最小单元的重复，以确保沉积薄膜的均匀性，各个源可以单独加温。

实施例一：

当所沉积薄膜由两种组份蒸发沉积时，按照图4所示方式排列源，所采用的源可以是固体，也可是粉末、厚膜，也可是液体，根据沉积衬底的面积，可以增加图4所示最小单元的重复数量，以达到薄膜厚度与组份的均匀性。在实际沉积过程中，源可以与衬底保持静止状态，也可使衬底在源上面直线或者旋转运动，也可使所有排列的呈阵列分布的源作为一个整体在衬底下方直线或者旋转运动。当源消耗殆尽，可以通过源的运动，实现在线换源。

实施例二：

当所沉积薄膜可由两种以上组份蒸发沉积时，可以按照图5、6、7所示方式排列源，当然视衬底运动方式不同，也可有其他等间隔组合方式，所采用的源可以是固体，也可是粉末、厚膜，也可是液体，根据沉积衬底的面积，可以增加图5、6、7所示最小单元的重复数量，以达到薄膜厚度与组份的均匀性。在实际沉积过程中，源可以与衬底保持静止状态，也可使衬底在源上面直线或者旋转运动，也可使所有排列的呈阵列分布的源作为一个整体在衬底下方直线或者旋转运动。当源消耗殆尽，可以通过源的运动，实现在线换源。

Claims

1.一种大面积共蒸发源阵列设计，其特征是利用拼接的方式实现各组份源有规律，有间隔的阵列排布，其中各组份源可以单独加热，所用源可以是块体，粉末，厚膜，液体；源和衬底可以呈静止状态，也可使衬底在源上直线或旋转运动，也可使源在衬底下方直线或旋转运动，实现在线更换源的功能。

2.如权利要求1所述的源，其特征是源呈点阵、等间隔周期分布。

3.如权利要求1所述的源，根据衬底尺寸要求，单个源可以是小面积源，可以是长条形源，也可是较大面积的矩形源；单个源可以实现独立加热控温。

4.如权利要求1所述的源，单个源可以是由块体、粉末装载而成，也可以是预先沉积的厚膜，也可以是液体的源直接装盛；作为共蒸发的阵列源，根据需要，也可以是由上述不同形态的源组合而成。

5.如权利要求1所示的源，源可以在位于衬底下方，与衬底保持静止的状态进行蒸发；由于阵列源表面平整，可以确保衬底在阵列源上方直线或者旋转运动。

6.如权利要求1所示的源，阵列源作为一个整体，可以在衬底下方直线或者旋转运动；当源消耗殆尽时，通过阵列源的整体运动，可以实现在线换源。