一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍍膜設(shè)備及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備及應(yīng)用，屬于 蒸發(fā)鍛膜裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 蒸發(fā)法沉積是目前最常見(jiàn)的薄膜生長(zhǎng)方式之一。熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)作為通用 的、低成本薄膜襯底設(shè)備，被方泛的應(yīng)用于工廠企業(yè)和科研單位的薄膜沉積工藝中。蒸發(fā)法 的原理是將蒸發(fā)源升溫氣化產(chǎn)生蒸氣，蒸氣在樣品表面凝結(jié)沉積形成薄膜。熱蒸發(fā)是指使 用電阻加熱的方式使蒸發(fā)源整體受熱，而電子束蒸發(fā)是指蒸發(fā)源被高能電子轟擊后升溫變 熱。不論熱蒸發(fā)還是電子束蒸發(fā)，都要求蒸發(fā)源至少達(dá)到其氣化溫度。氣化溫度與蒸發(fā)源的 種類、飽和蒸氣壓有關(guān)，通?？蛇_(dá)數(shù)百到數(shù)千攝氏度。例如，金的蒸發(fā)往往需要達(dá)到2000°C。 此時(shí)，蒸發(fā)源作為一個(gè)溫度非常高的熱源，可W在短時(shí)間內(nèi)使樣品溫度升高。如果樣品本身 或者其上的材料不能承受運(yùn)樣的高溫烘烤，就會(huì)造成損壞。圖1為蒸發(fā)前娃樣品上的PMMA掩 膜的圖形，圖2是電子束蒸發(fā)50皿金后的PMMA掩膜圖形?？蒞看到，圖2中的PMMA已經(jīng)融化變 形，原因就是蒸發(fā)金時(shí)蒸發(fā)源的高溫烘烤使得PMMA超過(guò)了其玻璃化溫度（125°C)，出現(xiàn)了軟 化變形的現(xiàn)象。
[0003] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN203754797U公開(kāi)了一種真空蒸發(fā)鍛膜裝置，包括真空室，所述真 空室內(nèi)設(shè)有蒸發(fā)源和基片，所述基片的被鍛一面在蒸發(fā)源之上，其中，所述基片固定在可水 平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的金屬板上;所述真空室的頂部開(kāi)設(shè)有冷卻氣氛入口，所述冷卻氣氛入口的一 側(cè)通過(guò)調(diào)節(jié)閥與冷卻氣體氣源相連接，另一側(cè)伸入真空室并設(shè)置有導(dǎo)氣裝置。該實(shí)用新型 提供的真空蒸發(fā)鍛膜裝置，將基片固定在可水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)的金屬板上;通過(guò)在真空室的頂 部開(kāi)設(shè)冷卻氣氛入口，采用氣體冷卻的方式，進(jìn)一步簡(jiǎn)化真空室內(nèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 基片背后的金屬板的溫度即基片的表面溫度。但是，該專利向真空室內(nèi)充入氣體的方式會(huì) 降低真空室內(nèi)真空度，影響蒸發(fā)成膜質(zhì)量；同時(shí)運(yùn)種利用熱傳導(dǎo)冷卻的方法并不能快速有 效地降低那些導(dǎo)熱性不佳的襯底或者襯底上的材料的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸 發(fā)鍛膜設(shè)備；
[0005] 本發(fā)明還提供了一種上述蒸發(fā)鍛膜設(shè)備的應(yīng)用；
[0006] 術(shù)語(yǔ)解釋
[0007] 光刻膠，本文中提及的光刻膠是指由樹(shù)脂型聚合物、溶劑等組成的，具有光、電子 敏感化學(xué)作用的高分子聚合物材料。包括正型、負(fù)型，紫外光刻膠和電子束光刻膠。
[000引本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] -種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，包括蒸發(fā)腔室、蒸發(fā)源、 樣品架，所述樣品架上設(shè)置襯底，所述蒸發(fā)腔室內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板，所述遮光板位于所述 蒸發(fā)源與所述樣品架之間，所述遮光板上設(shè)有通孔，所述蒸發(fā)源通過(guò)所述通孔在所述樣品 架上的投影覆蓋所述襯底，所述遮光板的材質(zhì)為不透明的金屬或非金屬。
[0010]在蒸發(fā)腔室的真空環(huán)境中，蒸發(fā)源通過(guò)熱福射的方式對(duì)襯底或其上的材料進(jìn)行加 熱，通過(guò)觀察和研究，我們發(fā)現(xiàn)襯底接收到的熱福射中的近一半是由蒸發(fā)腔室側(cè)壁將蒸發(fā) 源發(fā)出的熱福射反射到襯底上的。在蒸發(fā)腔室內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板，遮光板上設(shè)有通孔，遮 光板阻止蒸發(fā)腔室側(cè)壁將熱福射反射到襯底或其上的材料上，從而減少襯底或其上的材料 升溫，防止襯底或其上的材料因不能承受高溫烘烤而損壞。
[ocm]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述通孔為圓形、多邊形、閉合曲線中的任一種。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述遮光板的材質(zhì)為鐵、侶、銅、儀、錫、鉛、鋒、不誘鋼、鋼中任 一種或其中幾種的合金。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述遮光板的材質(zhì)為陶瓷、石墨、聚酷亞胺、特氣龍中的任一 種。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述蒸發(fā)源設(shè)置在所述蒸發(fā)腔室內(nèi)的下部，襯底設(shè)置在與所 述蒸發(fā)源位置相對(duì)的所述蒸發(fā)腔室內(nèi)的上部，所述遮光板到所述蒸發(fā)腔室內(nèi)的上部的距離 X滿足：S ，d為所述通孔上距離最大的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離，h為所述蒸發(fā)源到所述襯 底的距離，1為所述蒸發(fā)源到所述蒸發(fā)腔室內(nèi)壁的最短距離。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述材料是指光刻膠、有機(jī)半導(dǎo)體、低烙點(diǎn)無(wú)機(jī)物、低沸點(diǎn)無(wú) 機(jī)物中的任一種，所述低烙點(diǎn)或低沸點(diǎn)是指是指烙點(diǎn)或沸點(diǎn)低于200°C。
[0016] -種上述蒸發(fā)鍛膜設(shè)備在蒸發(fā)鍛膜中的應(yīng)用，具體步驟包括：
[0017] (1)將所述遮光板橫向設(shè)置在蒸發(fā)腔室內(nèi)，所述通孔不遮擋所述蒸發(fā)源上任意一 點(diǎn)到所述襯底上任意一點(diǎn)的連線；
[0018] (2)關(guān)閉所述蒸發(fā)腔室腔口，抽真空，加熱所述蒸發(fā)源，開(kāi)始蒸發(fā)，蒸發(fā)過(guò)程中所述 襯底受到所述遮光板的保護(hù)，經(jīng)由所述蒸發(fā)腔室內(nèi)壁反射的熱福射受到所述遮光板的阻擋 無(wú)法到達(dá)所述襯底；
[0019] (3)蒸發(fā)完成后給所述蒸發(fā)腔室充氣，取出所述襯底和遮光板。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：
[0021 ]本發(fā)明通過(guò)在蒸發(fā)腔室內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板，阻止蒸發(fā)腔室側(cè)壁將蒸發(fā)源發(fā)出的 福射熱反射到襯底上，從而減少襯底升溫，防止襯底本身或者其上的材料因不能承受高溫 烘烤而造成損壞。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為蒸發(fā)前娃樣品上的PMMA掩膜的圖形示意圖；
[0023] 圖2為電子束蒸發(fā)50nm金后的PMMA掩膜圖形示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明所述遮光板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明所述蒸發(fā)鍛膜設(shè)備應(yīng)用示意圖；
[0026] 圖5為實(shí)施例2中不使用遮光板蒸發(fā)后圖形效果圖；
[0027] 圖6為實(shí)施例2中使用遮光板蒸發(fā)后圖形效果圖；
[002引其中，1、蒸發(fā)腔室，2、蒸發(fā)源，3、樣品架，4、遮光板，5、通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步限定，但不限于此。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] -種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，包括蒸發(fā)腔室1、蒸發(fā)源 2、樣品架3,所述蒸發(fā)源2設(shè)置在所述蒸發(fā)腔室1內(nèi)的下部，所述樣品架3設(shè)置在與所述蒸發(fā) 源2位置相對(duì)的所述蒸發(fā)腔室1內(nèi)的上部，所述樣品架3上設(shè)有襯底，所述蒸發(fā)腔室1內(nèi)橫向 設(shè)置有遮光板4,所述遮光板4上設(shè)有通孔5,所述蒸發(fā)源2通過(guò)所述通孔5在所述樣品架3上 的投影覆蓋所述襯底，所述遮光板4為不誘鋼。如圖3所示。
[0032] 所述襯底為表面涂覆PMMA電子束膠的娃片；
[0033] 在蒸發(fā)腔室1的真空環(huán)境中，蒸發(fā)源2通過(guò)熱福射的方式對(duì)襯底進(jìn)行加熱，通過(guò)觀 察和研究，我們發(fā)現(xiàn)襯底接收到的熱福射中的近一半是由蒸發(fā)腔室1側(cè)壁將蒸發(fā)源2發(fā)出的 熱福射反射到襯底上的。在蒸發(fā)腔室2內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板4,遮光板4上設(shè)有通孔5,遮光板 4阻止蒸發(fā)腔室1側(cè)壁將熱福射反射到襯底上，從而減少襯底升溫，防止襯底因不能承受高 溫烘烤而損壞。
[0034] 所述通孔5為圓形。
[0035] 所述通孔5的直徑d = 4cm，所述蒸發(fā)源2到所述襯底的距離h = 35cm，所述蒸發(fā)源2 到所述蒸發(fā)腔室1內(nèi)壁的最短距離1 = 12cm，所述遮光板4到所述蒸發(fā)腔室1內(nèi)的上部的距離 x = 8cm〇
[0036] 實(shí)施例2
[0037] 實(shí)施例1所述的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備在蒸發(fā)鍛膜中的應(yīng)用，具體步驟包括：
[0038] (1)將所述遮光板4橫向設(shè)置在蒸發(fā)腔室1內(nèi)，所述通孔5不遮擋所述蒸發(fā)源2上任 意一點(diǎn)到所述襯底上任意一點(diǎn)的連線；
[0039] (2)關(guān)閉所述蒸發(fā)腔室腔1Π ，抽真空，加熱所述蒸發(fā)源2,開(kāi)始蒸發(fā)，蒸發(fā)過(guò)程中所 述襯底受到所述遮光板4的保護(hù)，經(jīng)由所述蒸發(fā)腔室1內(nèi)壁反射的熱福射受到所述遮光板4 的阻擋無(wú)法到達(dá)所述襯底；
[0040] (3)蒸發(fā)完成后給所述蒸發(fā)腔室1充氣，取出所述襯底和遮光板4。如圖4所示。
[0041] 圖5為不使用遮光板4蒸發(fā)后圖形效果圖，圖6為使用遮光板4蒸發(fā)后圖形效果圖， 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，圖5中，襯底表面涂覆PMMA電子束膠受蒸發(fā)源2高溫烘烤影響，出現(xiàn)軟化變形，圖6 中，襯底表面涂覆PMMA電子束膠受蒸發(fā)源2高溫烘烤影響較小，圖形完好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，其特征在于，包括蒸發(fā)腔 室、蒸發(fā)源、樣品架，所述樣品架上設(shè)置襯底，所述蒸發(fā)腔室內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板，所述遮光 板位于所述蒸發(fā)源與所述樣品架之間，所述遮光板上設(shè)有通孔，所述蒸發(fā)源通過(guò)所述通孔 在所述樣品架上的投影覆蓋所述襯底，所述遮光板的材質(zhì)為不透明的金屬或非金屬。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，其 特征在于，所述通孔為圓形、多邊形、閉合曲線中的任一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，其 特征在于，所述遮光板的材質(zhì)為鐵、侶、銅、儀、錫、鉛、鋒、不誘鋼、鋼中任一種或其中幾種的 乂全 口 W. 〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，其 特征在于，所述遮光板的材質(zhì)為陶瓷、石墨、聚酷亞胺、特氣龍中的任一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，其 特征在于，所述蒸發(fā)源設(shè)置在所述蒸發(fā)腔室內(nèi)的下部，襯底設(shè)置在與所述蒸發(fā)源位置相對(duì) 的所述蒸發(fā)腔室內(nèi)的上部，所述遮光板到所述蒸發(fā)腔室內(nèi)的上部的距離X滿足：S ，d 為所述通孔上距離最大的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離，h為所述蒸發(fā)源到所述襯底的距離，1為所述 蒸發(fā)源到所述蒸發(fā)腔室內(nèi)壁的最短距離。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備，其 特征在于，所述材料是指光刻膠、有機(jī)半導(dǎo)體、低烙點(diǎn)無(wú)機(jī)物、低沸點(diǎn)無(wú)機(jī)物中的任一種，所 述低烙點(diǎn)或低沸點(diǎn)是指是指烙點(diǎn)或沸點(diǎn)低于200°C。7. 權(quán)利要求1-6任一所述的一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍛膜設(shè)備在 蒸發(fā)鍛膜中的應(yīng)用，其特征在于，具體步驟包括： (1) 將所述遮光板橫向設(shè)置在蒸發(fā)腔室內(nèi)，所述通孔不遮擋所述蒸發(fā)源上任意一點(diǎn)到 所述襯底上任意一點(diǎn)的連線； (2) 關(guān)閉所述蒸發(fā)腔室腔口，抽真空，加熱所述蒸發(fā)源，開(kāi)始蒸發(fā)，蒸發(fā)過(guò)程中所述襯底 受到所述遮光板的保護(hù)，經(jīng)由所述蒸發(fā)腔室內(nèi)壁反射的熱福射受到所述遮光板的阻擋無(wú)法 到達(dá)所述襯底； (3) 蒸發(fā)完成后給所述蒸發(fā)腔室充氣，取出所述襯底和遮光板。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種避免襯底或其上的材料受烘烤損壞的蒸發(fā)鍍膜設(shè)備及應(yīng)用，包括蒸發(fā)腔室、蒸發(fā)源、樣品架，樣品架上設(shè)置襯底，蒸發(fā)腔室內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板，遮光板位于蒸發(fā)源與樣品架之間，遮光板上設(shè)有通孔，蒸發(fā)源通過(guò)通孔在樣品架上的投影覆蓋襯底，遮光板的材質(zhì)為不透明的金屬或非金屬。本發(fā)明通過(guò)在蒸發(fā)腔室內(nèi)橫向設(shè)置有遮光板，阻止蒸發(fā)腔室側(cè)壁將蒸發(fā)源發(fā)出的輻射熱反射到襯底上，從而減少襯底升溫，防止襯底本身或者其上的材料因不能承受高溫烘烤而造成損壞。
【IPC分類】C23C14/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105543782
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511028619
【發(fā)明人】王漢斌, 宋愛(ài)民, 王卿璞
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日