一种新型热蒸发镀膜器及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镀膜方法，尤其涉及一种通过限制分子飞行方向的热蒸发镀膜方法。
【背景技术】
[0002]通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。蒸发物质如金属、化合物等置于通有电流的钨舟作为蒸发源，即待镀物质。等系统抽至高真空后，施加电流使钨舟中的待镀物质受热蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。所镀薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间，并与源和基片的距离有关。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。
[0003]实验室常采用热蒸发镀膜方法制备薄膜，在蒸发过程中，如图1所示，发现蒸发源的原子或分子在整个仓体内扩散，大量附着在仓体内壁及其它零件上，这不仅造成蒸发物质的浪费，使得热蒸发效率很低，而且给后续清洗也带来困难。
[0004]现有的热蒸发改进技术中，有在热蒸发源与样品输送机构之间设置连续垂直狭缝装置的方法，使蒸发原子或分子流朝向样品基材。该技术虽然限制了原子或分子的运动路径，但是未经过狭缝的蒸发原子或分子会附着在仓体内部其他位置，未能得到利用，这对蒸发源物质仍然是一种浪费，并且污染仓体。倘若可以减少那些附着的蒸发原子或分子，将会为仪器的清洗减轻负担，也节约大量资源。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:在热蒸发镀膜过程中，为了增加蒸发源的利用率，减少蒸发分子或原子的浪费及其扩散对仪器的污染，提出了一种圆台式垂直筒结构限制蒸气分子或原子运动轨迹的镀膜方法。
[0006]本发明的技术方案是:一种新型热蒸发镀膜器，圆台式垂直筒下端连接支架，放置于镀膜器底盘上，圆台式垂直筒下口直径大于挡板直径及钨舟的长度。
[0007]圆台式垂直筒由左右两部分半筒组成，通过四个螺栓固定组装成密封筒。
[0008]圆台式垂直筒的高度为挡板到基片距离。
[0009]—种新型热蒸发镀膜器的使用方法，包含以下步骤:
(1)清洗仓体、基片、托盘、钨舟及蒸发源；
(2)将夹了基片的托盘插入样品架上的托盘槽内，把准备好的蒸发源放入钨舟里，钨舟两端用螺栓夹在垂直电极的末端固定；
(3)按下挡板阀，使圆形挡板移动到圆台式垂直筒的正下方，即钨舟的正上方位置，开始抽真空；
(4)待达到目标真空度后，开蒸发电源按钮，达到目标电流值后，移开挡板，开启膜厚监测仪，开始镀膜； (5)达到目标膜厚时，关闭蒸发电源，镀膜结束。
[0010]本发明的有益效果:通过对现有的热蒸发镀膜器进行改进，增加圆台式垂直筒，一是可以增大蒸发源的利用率和沉积速度；二是减少仓体污染，减轻实验人员清仓时工作量，为使用热蒸发进行研究性实验的学者提供便利；三是该垂直筒结构简单，使用方便，不用对现有仪器做任何修改即可达到目的。
【附图说明】
[0011]图1为现有技术热蒸发进行镀膜的工艺状态示意图；
图2为本发明的圆台式垂直筒结构示意图；
图3为本发明的圆台式垂直筒结构分解示意图；
图4为采用本发明圆台式垂直筒热蒸发镀膜的工艺状态示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0013]图1是现有技术热蒸发进行镀膜的工艺状态示意图，101是托盘架，衬底102放在托盘架101上，对钨舟104内的蒸发源103加热蒸发，蒸发过程中，蒸发源如图中路径四处扩散，不仅浪费蒸发源，而且污染仓体，增加实验人员的清洗负担。
[0014]通过加热底部钨舟307，将钨舟内的蒸发源306蒸镀到正上方的基片303上，钨舟307用螺栓夹在电极308上，在钨舟307与基片303机构之间增加了上小下大的圆台式垂直筒304，基片被固定在托盘302上，托盘302置于托盘架301上，筒下端有四个支架309，可以放置在底盘上。圆台式垂直筒下口直径大于挡板305直径及钨舟307长度。蒸发时，大量蒸发原子或分子将进入筒内，向上运动沉积在基片303上，完成镀膜。
[0015]蒸发过程中，由于筒下端口径较大，蒸发原子或分子将大量进入筒内向上扩散，集中在圆台式垂直筒内并向上流动，垂直地沉积到安装在基片303上。当然那些原子或分子也会附着在筒内壁，但只需取出筒拆开就能很容易清洗干净。筒下端口径之所以设计较大是因为大口径能收拢大量的原子或分子，避免其在上升的过程中四处扩散造成污染。筒上方的口径设置略大于托盘302尺寸，因为在少量镀膜中，只需镀在一个托盘302即可，以免造成对其它不用托盘的污染。而且，大量蒸发原子或分子聚集在筒内能更快速均匀沉积在基片303上，增加沉积速率，提高薄膜质量。
[0016]需要说明的是，该发明主要是在使用热蒸发少量镀膜的情况下提出的改进。
[0017]筒的长度由挡板305到基片303的距离决定，筒的上口径约为7厘米，筒的下口径约为12厘米，如图2所示。
[0018]圆台式垂直筒材质可以为又薄又轻且耐高温的金属材料制成，由左右两部分半筒组成201，如图3。左右部分通过四个螺栓202可固定组装成密封筒。圆台式垂直筒之所以由两部分组成，主要是为了可以拆开，更方便清洗内侧附着的蒸发原子或分子。
[0019]圆台式垂直筒的主要作用是限定蒸发原子或分子的运动路径，减少污染仓体，方便清洗。该筒可以聚集大量原子或分子，增加蒸发原子或分子的密度和沉积速率，提高蒸发源的利用率。
[0020]圆台式垂直筒的下端有四个宽度约为0.5厘米、长约10厘米的斜支架203，垂直高度约8厘米，每个支架末端水平弯曲长约0.5厘米、宽约0.5厘米方形片202，可以更稳定放置筒，如图2所示。
[0021]—种新型热蒸发镀膜器的使用方法，具体如下:
1.清洗仓体、基片、托盘、钨舟及蒸发源。
[0022]2.将夹了基片的托盘插入样品架上的托盘槽内，把准备好的蒸发源放入钨舟里，钨舟两端用螺栓夹在垂直电极的末端固定。
[0023]3.按下挡板阀，使圆形挡板移动到圆台式垂直筒的正下方，即钨舟的正上方位置，开始抽真空。
[0024]4.待达到目标真空度后，开蒸发电源按钮，达到目标电流值后，移开挡板，开启膜厚监测仪，开始镀膜。
[0025]5.达到目标膜厚时，关闭蒸发电源，镀膜结束。
[0026]本发明的重点是在热蒸发时增加了一个可以限定分子或原子飞行方向的圆台式垂直筒，上述垂直筒上端口的直径为约7厘米，下端口径约12厘米。下端有四个长约10厘米倾斜支架203，垂直高度约8厘米，略高于挡板高度，结构如图2所示。
[0027]圆台式垂直筒应是较轻的材质制作，便于移动，放置在钨舟307正上方，下端接近挡板305。当挡板305移开时，大量蒸发原子或分子就会进入筒内，向上运动沉积在基片303上，基片303放在托盘302上，托盘302固定在托盘架301上，如图4所示。另外，制作筒的材质应该是耐高温的高熔点材质，因为蒸发原子或分子蒸发的过程中必定带有大部分热量，具有较高的温度。
[0028]上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种圆台式垂直筒热蒸发镀膜方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种新型热蒸发镀膜器，其特征在于:圆台式垂直筒(304)下端连接支架(309)，放置于镀膜器底盘上，圆台式垂直筒(304)下口直径大于挡板(305)直径及钨舟(307)的长度。2.根据权利要求1所述的一种新型热蒸发镀膜器，其特征在于:圆台式垂直筒(304)由左右两部分半筒组成，通过四个螺栓(202 )固定组装成密封筒。3.根据权利要求1所述的一种新型热蒸发镀膜器，其特征在于:圆台式垂直筒(304)的高度为挡板(305 )到基片(303 )距离。4.如权利要求1-3之一所述的一种新型热蒸发镀膜器的使用方法，其特征在于:包含以下步骤: (1)清洗仓体、基片、托盘、钨舟及蒸发源； (2)将夹了基片的托盘插入样品架上的托盘槽内，把准备好的蒸发源放入钨舟里，钨舟两端用螺栓夹在垂直电极的末端固定； (3)按下挡板阀，使圆形挡板移动到圆台式垂直筒的正下方，即钨舟的正上方位置，开始抽真空； (4)待达到目标真空度后，开蒸发电源按钮，达到目标电流值后，移开挡板，开启膜厚监测仪，开始镀膜； (5)达到目标膜厚时，关闭蒸发电源，镀膜结束。
【专利摘要】本发明公开了一种新型热蒸发镀膜器，其特征在于：圆台式垂直筒（304）下端连接支架（309），放置于镀膜器底盘上，圆台式垂直筒（304）下口直径大于挡板（305）直径及钨舟（307）的长度。通过对现有的热蒸发镀膜器进行改进，增加圆台式垂直筒，一是可以增大蒸发源的利用率和沉积速度；二是减少仓体污染，减轻实验人员清仓时工作量，为使用热蒸发进行研究性实验的学者提供便利；三是该垂直筒结构简单，使用方便，不用对现有仪器做任何修改即可达到目的。
【IPC分类】C23C14/24
【公开号】CN105349948
【申请号】CN201510877405
【发明人】谢泉, 吴宏仙, 张晋敏, 廖杨芳, 房迪, 王善兰, 刘小军, 梁枫, 肖清泉, 陈茜
【申请人】贵州大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月4日