一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发镀膜设备及应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备及应用，属于 蒸发锻膜装置技术领域。
【背景技术】
[0002] 蒸发法沉积是目前最常见的薄膜生长方式之一。热蒸发和电子束蒸发作为通用 的、低成本薄膜衬底设备，被方泛的应用于工厂企业和科研单位的薄膜沉积工艺中。蒸发法 的原理是将蒸发源升溫气化产生蒸气，蒸气在样品表面凝结沉积形成薄膜。热蒸发是指使 用电阻加热的方式使蒸发源整体受热，而电子束蒸发是指蒸发源被高能电子轰击后升溫变 热。不论热蒸发还是电子束蒸发，都要求蒸发源至少达到其气化溫度。气化溫度与蒸发源的 种类、饱和蒸气压有关，通常可达数百到数千摄氏度。例如，金的蒸发往往需要达到2000°C。 此时，蒸发源作为一个溫度非常高的热源，可W在短时间内使样品溫度升高。如果样品本身 或者其上的材料不能承受运样的高溫烘烤，就会造成损坏。图1为蒸发前娃样品上的PMMA掩 膜的图形，图2是电子束蒸发50皿金后的PMMA掩膜图形。可W看到，图2中的PMMA已经融化变 形，原因就是蒸发金时蒸发源的高溫烘烤使得PMMA超过了其玻璃化溫度（125°C)，出现了软 化变形的现象。
[0003] 中国专利文献CN203754797U公开了一种真空蒸发锻膜装置，包括真空室，所述真 空室内设有蒸发源和基片，所述基片的被锻一面在蒸发源之上，其中，所述基片固定在可水 平往复运动的金属板上;所述真空室的顶部开设有冷却气氛入口，所述冷却气氛入口的一 侧通过调节阀与冷却气体气源相连接，另一侧伸入真空室并设置有导气装置。该实用新型 提供的真空蒸发锻膜装置，将基片固定在可水平往复运动的金属板上;通过在真空室的顶 部开设冷却气氛入口，采用气体冷却的方式，进一步简化真空室内机械结构并能实时监测 基片背后的金属板的溫度即基片的表面溫度。但是，该专利向真空室内充入气体的方式会 降低真空室内真空度，影响蒸发成膜质量；同时运种利用热传导冷却的方法并不能快速有 效地降低那些导热性不佳的衬底或者衬底上的材料的溫度。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸 发锻膜设备；
[0005] 本发明还提供了一种上述蒸发锻膜设备的应用；
[0006] 术语解释
[0007] 光刻胶，本文中提及的光刻胶是指由树脂型聚合物、溶剂等组成的，具有光、电子 敏感化学作用的高分子聚合物材料。包括正型、负型，紫外光刻胶和电子束光刻胶。
[000引本发明的技术方案为：
[0009] -种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，包括蒸发腔室、蒸发源、 样品架，所述样品架上设置衬底，所述蒸发腔室内横向设置有遮光板，所述遮光板位于所述 蒸发源与所述样品架之间，所述遮光板上设有通孔，所述蒸发源通过所述通孔在所述样品 架上的投影覆盖所述衬底，所述遮光板的材质为不透明的金属或非金属。
[0010]在蒸发腔室的真空环境中，蒸发源通过热福射的方式对衬底或其上的材料进行加 热，通过观察和研究，我们发现衬底接收到的热福射中的近一半是由蒸发腔室侧壁将蒸发 源发出的热福射反射到衬底上的。在蒸发腔室内横向设置有遮光板，遮光板上设有通孔，遮 光板阻止蒸发腔室侧壁将热福射反射到衬底或其上的材料上，从而减少衬底或其上的材料 升溫，防止衬底或其上的材料因不能承受高溫烘烤而损坏。
[ocm]根据本发明优选的，所述通孔为圆形、多边形、闭合曲线中的任一种。
[0012] 根据本发明优选的，所述遮光板的材质为铁、侣、铜、儀、锡、铅、锋、不诱钢、钢中任 一种或其中几种的合金。
[0013] 根据本发明优选的，所述遮光板的材质为陶瓷、石墨、聚酷亚胺、特氣龙中的任一 种。
[0014] 根据本发明优选的，所述蒸发源设置在所述蒸发腔室内的下部，衬底设置在与所 述蒸发源位置相对的所述蒸发腔室内的上部，所述遮光板到所述蒸发腔室内的上部的距离 X满足：S ，d为所述通孔上距离最大的两个点之间的距离，h为所述蒸发源到所述衬 底的距离，1为所述蒸发源到所述蒸发腔室内壁的最短距离。
[0015] 根据本发明优选的，所述材料是指光刻胶、有机半导体、低烙点无机物、低沸点无 机物中的任一种，所述低烙点或低沸点是指是指烙点或沸点低于200°C。
[0016] -种上述蒸发锻膜设备在蒸发锻膜中的应用，具体步骤包括：
[0017] (1)将所述遮光板横向设置在蒸发腔室内，所述通孔不遮挡所述蒸发源上任意一 点到所述衬底上任意一点的连线；
[0018] (2)关闭所述蒸发腔室腔口，抽真空，加热所述蒸发源，开始蒸发，蒸发过程中所述 衬底受到所述遮光板的保护，经由所述蒸发腔室内壁反射的热福射受到所述遮光板的阻挡 无法到达所述衬底；
[0019] (3)蒸发完成后给所述蒸发腔室充气，取出所述衬底和遮光板。
[0020] 本发明的有益效果为：
[0021 ]本发明通过在蒸发腔室内横向设置有遮光板，阻止蒸发腔室侧壁将蒸发源发出的 福射热反射到衬底上，从而减少衬底升溫，防止衬底本身或者其上的材料因不能承受高溫 烘烤而造成损坏。
【附图说明】
[0022] 图1为蒸发前娃样品上的PMMA掩膜的图形示意图；
[0023] 图2为电子束蒸发50nm金后的PMMA掩膜图形示意图；
[0024] 图3为本发明所述遮光板的结构示意图；
[0025] 图4为本发明所述蒸发锻膜设备应用示意图；
[0026] 图5为实施例2中不使用遮光板蒸发后图形效果图；
[0027] 图6为实施例2中使用遮光板蒸发后图形效果图；
[002引其中，1、蒸发腔室，2、蒸发源，3、样品架，4、遮光板，5、通孔。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
[0030] 实施例1
[0031] -种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，包括蒸发腔室1、蒸发源 2、样品架3,所述蒸发源2设置在所述蒸发腔室1内的下部，所述样品架3设置在与所述蒸发 源2位置相对的所述蒸发腔室1内的上部，所述样品架3上设有衬底，所述蒸发腔室1内横向 设置有遮光板4,所述遮光板4上设有通孔5,所述蒸发源2通过所述通孔5在所述样品架3上 的投影覆盖所述衬底，所述遮光板4为不诱钢。如图3所示。
[0032] 所述衬底为表面涂覆PMMA电子束胶的娃片；
[0033] 在蒸发腔室1的真空环境中，蒸发源2通过热福射的方式对衬底进行加热，通过观 察和研究，我们发现衬底接收到的热福射中的近一半是由蒸发腔室1侧壁将蒸发源2发出的 热福射反射到衬底上的。在蒸发腔室2内横向设置有遮光板4,遮光板4上设有通孔5,遮光板 4阻止蒸发腔室1侧壁将热福射反射到衬底上，从而减少衬底升溫，防止衬底因不能承受高 溫烘烤而损坏。
[0034] 所述通孔5为圆形。
[0035] 所述通孔5的直径d = 4cm，所述蒸发源2到所述衬底的距离h = 35cm，所述蒸发源2 到所述蒸发腔室1内壁的最短距离1 = 12cm，所述遮光板4到所述蒸发腔室1内的上部的距离 x = 8cm〇
[0036] 实施例2
[0037] 实施例1所述的蒸发锻膜设备在蒸发锻膜中的应用，具体步骤包括：
[0038] (1)将所述遮光板4横向设置在蒸发腔室1内，所述通孔5不遮挡所述蒸发源2上任 意一点到所述衬底上任意一点的连线；
[0039] (2)关闭所述蒸发腔室腔1Π ，抽真空，加热所述蒸发源2,开始蒸发，蒸发过程中所 述衬底受到所述遮光板4的保护，经由所述蒸发腔室1内壁反射的热福射受到所述遮光板4 的阻挡无法到达所述衬底；
[0040] (3)蒸发完成后给所述蒸发腔室1充气，取出所述衬底和遮光板4。如图4所示。
[0041] 图5为不使用遮光板4蒸发后图形效果图，图6为使用遮光板4蒸发后图形效果图， 对比发现，图5中，衬底表面涂覆PMMA电子束胶受蒸发源2高溫烘烤影响，出现软化变形，图6 中，衬底表面涂覆PMMA电子束胶受蒸发源2高溫烘烤影响较小，图形完好。
【主权项】
1. 一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，其特征在于，包括蒸发腔 室、蒸发源、样品架，所述样品架上设置衬底，所述蒸发腔室内横向设置有遮光板，所述遮光 板位于所述蒸发源与所述样品架之间，所述遮光板上设有通孔，所述蒸发源通过所述通孔 在所述样品架上的投影覆盖所述衬底，所述遮光板的材质为不透明的金属或非金属。2. 根据权利要求1所述的一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，其 特征在于，所述通孔为圆形、多边形、闭合曲线中的任一种。3. 根据权利要求1所述的一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，其 特征在于，所述遮光板的材质为铁、侣、铜、儀、锡、铅、锋、不诱钢、钢中任一种或其中几种的 乂全 口 W. 〇4. 根据权利要求1所述的一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，其 特征在于，所述遮光板的材质为陶瓷、石墨、聚酷亚胺、特氣龙中的任一种。5. 根据权利要求1所述的一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，其 特征在于，所述蒸发源设置在所述蒸发腔室内的下部，衬底设置在与所述蒸发源位置相对 的所述蒸发腔室内的上部，所述遮光板到所述蒸发腔室内的上部的距离X满足：S ，d 为所述通孔上距离最大的两个点之间的距离，h为所述蒸发源到所述衬底的距离，1为所述 蒸发源到所述蒸发腔室内壁的最短距离。6. 根据权利要求1所述的一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备，其 特征在于，所述材料是指光刻胶、有机半导体、低烙点无机物、低沸点无机物中的任一种，所 述低烙点或低沸点是指是指烙点或沸点低于200°C。7. 权利要求1-6任一所述的一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发锻膜设备在 蒸发锻膜中的应用，其特征在于，具体步骤包括： (1) 将所述遮光板横向设置在蒸发腔室内，所述通孔不遮挡所述蒸发源上任意一点到 所述衬底上任意一点的连线； (2) 关闭所述蒸发腔室腔口，抽真空，加热所述蒸发源，开始蒸发，蒸发过程中所述衬底 受到所述遮光板的保护，经由所述蒸发腔室内壁反射的热福射受到所述遮光板的阻挡无法 到达所述衬底； (3) 蒸发完成后给所述蒸发腔室充气，取出所述衬底和遮光板。
【专利摘要】本发明涉及一种避免衬底或其上的材料受烘烤损坏的蒸发镀膜设备及应用，包括蒸发腔室、蒸发源、样品架，样品架上设置衬底，蒸发腔室内横向设置有遮光板，遮光板位于蒸发源与样品架之间，遮光板上设有通孔，蒸发源通过通孔在样品架上的投影覆盖衬底，遮光板的材质为不透明的金属或非金属。本发明通过在蒸发腔室内横向设置有遮光板，阻止蒸发腔室侧壁将蒸发源发出的辐射热反射到衬底上，从而减少衬底升温，防止衬底本身或者其上的材料因不能承受高温烘烤而造成损坏。
【IPC分类】C23C14/24
【公开号】CN105543782
【申请号】CN201511028619
【发明人】王汉斌, 宋爱民, 王卿璞
【申请人】山东大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月30日