CN107299322A - 一种立式低温蒸发束源炉 - Google Patents
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Abstract
一种立式低温蒸发束源炉，它主要由用于盛放蒸发材料的坩埚和用于导引蒸发材料并垂直安装在坩埚上面与坩埚内部相通的喷管组成，所述的坩埚底部设置有用于给坩埚加热的坩埚加热器，喷管上、从上到下分别设置有3‑50个用于调节喷管不同位置蒸发量的喷口；所述的坩埚内部或侧壁上设置有用于测量坩埚温度的坩埚热电偶；喷管上端部加料口上配制有密封盖；所述喷管内配置有用于喷管加热的喷管加热器，并在喷管内部还安装有用于喷管内温度测量的喷管热电偶，在所述喷管的喷口上配置有用于控制蒸发范围和使喷口处于同一直线的喷座；所述坩埚的外围还配置有用于屏蔽外部环境干扰坩埚内部温度的水冷屏蔽装置；它具有结构简单，使用方便可靠特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种立式低温蒸发炉，尤其是一种立式低温蒸发束源炉，属于镀膜设备技术领域。
背景技术
在真空环境中，将材料加热并镀到基片上称为真空蒸镀,蒸镀法的加热方式有电流加热、电子束加热、辐射加热等，当蒸发源达到蒸发温度后，会以分子、原子或团簇等自由程较大的状态出现，这些粒子遇到温度较低的基底时就会就会沉积形成薄膜，蒸镀法有纯度高洁净好的优点，常用于金属镀膜、非金属镀膜和有机物镀膜。
容纳并加热蒸发加热材料的设备是热蒸发源，束源炉是热蒸发源的一种，其包括坩埚和喷射口两部分构成，传统束源炉采用卧式蒸发的空间结构，大大降低了该技术在工业生产上的应用和推广，并且大多数束源炉在蒸发低温材料或是对温度比较敏感的材料时不能很好的进行控制。常见有单个喷嘴束源炉和多个喷嘴的卧式束源炉，单个喷嘴在衬底上沉积均匀性差；卧式束源炉不能在竖直方向上均匀镀膜，且低温蒸发时，响应时间长，温控效果差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单，使用方便可靠，响应时间短，温控效果好，且外界对系统内部影响小的立式低温蒸发束源炉。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种立式低温蒸发束源炉，它主要由用于盛放蒸发材料的坩埚和用于导引蒸发材料并垂直安装在坩埚上面与坩埚内部相通的喷管组成，所述的坩埚底部设置有用于给坩埚加热的坩埚加热器，所述的喷管上、从上到下分别设置有3-50个用于调节喷管不同位置蒸发量的喷口；所述的坩埚内部或侧壁上设置有用于测量坩埚温度的坩埚热电偶。
作为优选：所述的喷管上端部加料口上配制有密封盖；所述喷管内配置有用于喷管加热的喷管加热器，并在喷管内部还安装有用于喷管内温度测量的喷管热电偶，在所述喷管的喷口上配置有用于控制蒸发范围和使喷口处于同一直线的喷座；所述坩埚的外围还配置有用于屏蔽外部环境干扰坩埚内部温度的水冷屏蔽装置；所述的坩埚加热器和喷管加热器均为盘管加热器。
作为优选：所述喷管与坩埚通过无缝焊连；所述喷管上安装的喷口为圆孔，孔径为非均匀分布；所述喷管加热器至少有两个并分别安装在喷管的上下两端，喷管加热器的安装位置在喷管侧面均匀或对称分布，并与喷管紧密接触；所述坩埚加热器的安装位置在坩埚侧面均匀或对称分布，并与坩埚紧密接触；所述的水冷屏蔽装置采用水箱式样或水管盘状结构包围在坩埚的周围。
作为优选：所述喷管加热器和坩埚加热器均选用铠装加热器或棒状陶瓷加热器或柔性加热丝构成的盘管加热器；其中所述棒状加热器采用内串联法进行连接和电极引出。
本发明具有结构简单，使用方便可靠，响应时间短，温控效果好，且外界对系统内部影响小等特点。
附图说明
图1是本发明所述立式低温蒸发束源炉的整体结构示意图。
图2是图1的另一侧结构示意图。
具体实施情况
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1、2所示，本发明所述的一种立式低温蒸发束源炉，它主要由用于盛放蒸发材料1的坩埚2和用于导引蒸发材料1并垂直安装在坩埚2上面与坩埚内部相通的喷管6组成，所述的坩埚2底部设置有用于给坩埚加热的坩埚加热器3，所述的喷管6上、从上到下分别设置有3-50个用于调节喷管不同位置蒸发量的喷口9；所述的坩埚2内部或侧壁上设置有用于测量坩埚温度的坩埚热电偶4。
图中所示，所述的喷管6上端部加料口上配制有密封盖11；所述喷管6内配置有用于喷管加热的喷管加热器7，并在喷管6内部或侧壁上还安装有用于喷管内温度测量的喷管热电偶8，在所述喷管6的喷口9上配置有用于控制蒸发范围和使喷口处于同一直线的喷座10；所述坩埚2的外围还配置有用于屏蔽外部环境干扰坩埚内部温度的水冷屏蔽装置5；所述的水冷屏蔽装置上还连接有水冷屏进出水端14；所述的坩埚加热器3和喷管加热器7均为盘管加热器。
本发明所述喷管6与坩埚2通过无缝焊连；所述喷管6上安装的喷口9为圆孔，孔径为非均匀分布；所述喷管加热器7至少有两个并分别安装在喷管6的上下两端，喷管加热器7的安装位置在喷管侧面均匀或对称分布，并与喷管6紧密接触；所述坩埚加热器3的安装位置在坩埚2侧面均匀或对称分布，并与坩埚2紧密接触；所述的水冷屏蔽装置5采用水箱式样或水管盘状结构包围在坩埚2的周围。
所述喷管加热器7和坩埚加热器3选用铠装加热器或棒状陶瓷加热器；所述棒状加热器采用内串联法进行连接和电极引出12、13。
实施例：图1、2所示，本发明包括用于盛放蒸发材料1的坩埚2，用于给坩埚2加热、并和坩埚2整合在一起有良好接触的坩埚加热器3；固定在坩埚2内部、用于测量坩埚温度的坩埚热电偶4；用于屏蔽外部环境干扰坩埚2内部温度的屏蔽装置5；用于导引蒸发材料1、并和坩埚2焊接为一体的喷管6；用于给喷管6加热、并且和喷管6整合在一起有良好接触的喷管加热器7；放置于喷管6内部用于测量喷管6温度的喷管热电偶8；用于调节喷管不同位置蒸发量的喷口9，用于控制蒸发范围和使喷口处于同一直线的喷座10；用于密封喷管加料口的密封盖11。
本发明所述的蒸发材料1包括但不限于硒、硫、磷等非金属，也包括其他可以在500℃以下进行蒸镀的金属和无机物等。
所述的坩埚2可以是圆形或是方形的盒装结构，以便于均匀加热，坩埚2的材料可使用不锈钢、钼、陶瓷等；
所述的坩埚2和喷管6与各自的加热器3、7分别绑定整合在一起，可以用内嵌法或牵绕绑定法等，这主要取决与加热器件本身的结构特性，目的在于加热器3、7能与坩埚2或喷管6有良好接触；
所述的坩埚2和喷管6的热电偶固定点处于坩埚2和喷管6内部，温度测量的响应时间短，利于温控，并且能够更真实的反映坩埚2和喷管6内部的温度情况；坩埚2和喷管6采用焊接等方式将连接缝密封，以防止蒸发料从该位置溢出，影响其他器件；坩埚2的水冷屏5有水冷屏和不锈钢或钼等材料屏蔽组成，水冷屏可采用圆筒形水箱、盘绕水冷管等方法实现；
本发明还包括：喷口9在竖直方向上在同一条直线上间隔分布，且距离衬底的距离是相等的，喷口9的位置以中心点为对称点成中心对称排列，中心喷口的距离比边缘喷口的距离大，喷口的开口面积大小是非均匀的；
在其中一个实施案例中，衬底距离喷口的距离为40cm,喷口数量为9个，呈非均匀且中心对称分布,喷口间距比例从上到下为：4.0:3.7:3.4:2.9:2.9:3.4:3.7:4.0。
在其中一个实施案例中，衬底距离喷口距离为40cm,喷口数量为9个，孔为圆孔，呈中心对称分布，喷口由上到下的孔径比例为：2.1:2:1.8:1.3:1.3:1.6:1.7:1.7:1.7;
在实施案例中，镀膜用的材料为Se/S/有机聚合物等；镀膜均匀性可以达到±5%以内；
本发明中加热器件和坩埚或喷过部分整合在一起，通过热传导，提高热量在真空中的传输效率，使能耗降低，器件加热速度和响应时间变短，非常利于温度的有效控制。
本发明中，热电偶的位置位于坩埚和喷管内部，距离加热器距离适当，响应迅速，使温控更加简单有效。
本发明中坩埚和喷管无缝连接，使蒸发料在原子状态也不易冲该位置溢出，使材料利用率提高，并减小由该部分溢出的高温蒸发料对其他器件的影响。
Claims (4)
1.一种立式低温蒸发束源炉，它主要由用于盛放蒸发材料的坩埚和用于导引蒸发材料并垂直安装在坩埚上面与坩埚内部相通的喷管组成，其特征在于所述的坩埚底部设置有用于给坩埚加热的坩埚加热器，所述的喷管上、从上到下分别设置有3-50个用于调节喷管不同位置蒸发量的喷口；所述的坩埚内部或侧壁上设置有用于测量坩埚温度的坩埚热电偶。
2.根据权利要求1所述的立式低温蒸发束源炉，其特征在于所述的喷管上端部加料口上配制有密封盖；所述喷管内配置有用于喷管加热的喷管加热器，并在喷管内部还安装有用于喷管内温度测量的喷管热电偶，在所述喷管的喷口上配置有用于控制蒸发范围和使喷口处于同一直线的喷座；所述坩埚的外围还配置有用于屏蔽外部环境干扰坩埚内部温度的水冷屏蔽装置；所述的坩埚加热器和喷管加热器均为盘管加热器。
3.根据权利要求2所述的立式低温蒸发束源炉，其特征在于所述喷管与坩埚通过无缝焊连；所述喷管上安装的喷口为圆孔，孔径为非均匀分布；所述喷管加热器至少有两个并分别安装在喷管的上下两端，喷管加热器的安装位置在喷管侧面均匀或对称分布，并与喷管紧密接触；所述坩埚加热器的安装位置在坩埚侧面均匀或对称分布，并与坩埚紧密接触；所述的水冷屏蔽装置采用水箱式样或水管盘状结构包围在坩埚的周围。
4.根据权利要求3所述的立式低温蒸发束源炉，其特征在于所述喷管加热器和坩埚加热器均选用铠装加热器或棒状陶瓷加热器或柔性加热丝构成的盘管加热器；其中所述棒状加热器采用内串联法进行连接和电极引出。
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