【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此，可以說(shuō)目前通常的蒸發(fā)裝置一般都能滿足上述條件。 常用的蒸發(fā)源 蒸發(fā)源的種類(lèi)繁多，如點(diǎn)蒸發(fā)源、小平面蒸發(fā)源、條狀蒸發(fā)源、環(huán)狀蒸發(fā)源等。下面介紹兩種最常用的蒸發(fā)源。 1)點(diǎn)蒸發(fā)源 通常指能夠從各個(gè)方向蒸發(fā)等量材料的微小球狀蒸發(fā)源。簡(jiǎn)稱(chēng)點(diǎn)源。 2)小平面蒸發(fā)源 對(duì)于一個(gè)小平面蒸發(fā)源，其蒸發(fā)發(fā)射特性具有方向性。即在與平面蒸發(fā)源的法線成 ?角方向上的蒸發(fā)量與 cos?成正比 （ ?亦 為平面蒸發(fā)源的法線與蒸發(fā)源和 dS之間的連線所構(gòu)成的角度） 。 (或發(fā)射 )特性 點(diǎn)蒸發(fā)源：一個(gè)很小的球 (點(diǎn)源 )，向各個(gè)方向的蒸發(fā)量相等。 點(diǎn)蒸發(fā)源時(shí)，接收平面 dS2與蒸發(fā)源的相對(duì)位置如圖所示，圖中 r： 接收平面 dS2到蒸發(fā)源的距離； ? ： dS2的法線與蒸發(fā)源和 dS2之間的連線所構(gòu)成的角度。 一、理論分布 圖 23 假設(shè)一個(gè)點(diǎn)蒸發(fā)源 ,以每秒 m克的相同蒸發(fā)速率 向各個(gè)方向蒸發(fā)，則在單位時(shí)間內(nèi)，蒸發(fā)到一小的接收平面 (面積為 ds2)上的膜材量 dm為： dm=C1?m?cos? ? dS/r2 …… (式 3) 式中 r： 接收平面 dS到蒸發(fā)源的距離； ? ： dS的法線與蒸發(fā)源和 dS之間的連線所構(gòu)成的角度； C1： 比例常數(shù)，它可以通過(guò)在整個(gè)接收面上的積分求出，其值為 1/4?（整個(gè)球面的空間立體角為 4? ） 。 于是 ， dm=m?cos? ? dS/(4?r2) …… (式 4) (或發(fā)射 )特性 對(duì)于一個(gè)小平面蒸發(fā)源，其蒸發(fā)發(fā)射特性具有方向性。 小平面蒸發(fā)源時(shí)，接收平面 dS2與蒸發(fā)源的相對(duì)位置如圖所示，圖中 ?： 平面蒸發(fā)源的法線與蒸發(fā)源和 dS之間的連線所構(gòu)成的角度 。 r： 接收平面 dS上被觀察膜厚點(diǎn)到蒸發(fā)源的距離； ? ： dS的法線與蒸發(fā)源和 dS之間的連線所構(gòu)成的角度。 圖 24 對(duì)于一個(gè)小平面蒸發(fā)源，其蒸發(fā)發(fā)射特性具有方向性。 當(dāng) 平面蒸發(fā)源的法線與蒸發(fā)源和 dS之間的連線所構(gòu)成的角度為 ? 時(shí)，在 ?角方向上蒸發(fā)的量與 cos?成正比。即 遵從所謂余弦角度分布規(guī)律。 因此， (式 3)應(yīng)改為： dm=C2?m?cos? ? cos? ? dS/r2 …… (式 5) 對(duì)平面蒸發(fā)源 ， 蒸發(fā)僅限于蒸發(fā)源平面正面的半球面內(nèi) 。 積分 (式 5) ， 即可得 C2=1／ ?，于是有： dm=m?cos? ? cos? ? dS/ (?r2) …… (式 6) 假設(shè)沉積薄膜的密度為 ?，則膜厚 t的表示式為： 點(diǎn)蒸發(fā)源： t=m?cos?/ (4??r2) …… (式 7) 小平面蒸發(fā)源： t= m?cos? ? cos?/ (??r2) …… (式 8) 假設(shè) t0表示蒸發(fā)源法線方向上的膜厚 (即 ?=0， cos?=1) ，顯然 t0是基板平面內(nèi)所得到的 最大 蒸發(fā)膜厚： 點(diǎn)蒸發(fā)源： t0=m/ (4??r2) …… (式 9) 小平面蒸發(fā)源 (當(dāng) dS在小平面源正上方時(shí) ?=0,?=0)： t0= m/ (??r2) …… (式 10) 假設(shè) t0表示蒸發(fā)源法線方向上的膜厚，則垂直于法線的平面上膜厚分布 t/ t0如圖 25所示。 （圖 25） 注意： 1. t0是剛好在蒸發(fā)源下面的厚度 2. 接收表面是一個(gè)平面 上圖中比較了點(diǎn)蒸發(fā)源與小平面蒸發(fā)源兩者的相對(duì)厚度分布曲線。 另外，比較式 (式 9)和 (式 10)可以看出，兩種源在基片上所淀積的膜層厚度，雖然很近似，但是由于蒸發(fā)源不同，在給定蒸發(fā)材料、蒸發(fā)源和源 基距的情況下，平面蒸發(fā)源的最大厚度可為點(diǎn)蒸發(fā)源的四倍左右。 二、獲得均勻膜厚的方法 蒸發(fā)源與基板的相對(duì)位置配置 （ 1） 點(diǎn)源與基板相對(duì)位置的配置 為了在被鍍工件表面得到厚度均勻的薄膜 ， 當(dāng)蒸發(fā)源能視作為點(diǎn)蒸發(fā)源時(shí) ， 被鍍膜的面必須安排在和蒸發(fā)源同心的球體面上 。 如圖 26。 圖 26 點(diǎn)蒸發(fā)源的等膜厚面 1——基片 2——球面工件架 3——點(diǎn)蒸發(fā)源 此時(shí)，膜厚 t=m/(4???r2) 此時(shí)，膜厚 t=m/(4???r2) 在這種情況下，膜厚僅與蒸發(fā)材料的性質(zhì)（材料密度 ?）、球體半徑 r 值的大小以及蒸發(fā)源所蒸發(fā)出來(lái)的質(zhì)量（ m 為材料蒸發(fā)速率： g/s） 有關(guān)。這種球面布置在理論上保證了膜厚的均勻性。 (2)小平面源與基板相對(duì)位置的配置 當(dāng)小平面蒸發(fā)源為球形工件架的一部分時(shí) ， 該小平面蒸發(fā)源蒸發(fā)時(shí) ，在內(nèi)球體表面上的膜厚分布是均勻的 。 如圖 27。 由式 8： t= m?cos? ? cos?/ (??r2) 當(dāng) ? =? 時(shí)，從圖 27可知 r=2Rcos?，將其代入式 8，則得 t=m/(4???R2) 圖 27 小平面蒸發(fā)源的等膜厚面 1——基片 2——球面工件架 3——小平面蒸發(fā)源 t= m?cos? ? cos?/ (??r2) 當(dāng) ? =? 時(shí)， r=2Rcos? t=m/(4???R2) 此時(shí) ， 膜厚 t=m/(4???R2) 在 這 種情況下 ， 膜 厚 t的分布與?角無(wú)關(guān) 。 所以 對(duì)應(yīng) 于一定 半徑 R的球形工件架 (此時(shí)源基距為 r=2Rcos?)來(lái)說(shuō) ，其內(nèi)表面的膜 厚 只取決于蒸 發(fā)材料的性 質(zhì) ? 、 R值 的大小及蒸 發(fā) 源所 蒸 發(fā) 出來(lái)的 材料的質(zhì)量 m的 多少 。 （ 3）小面積基板時(shí)蒸發(fā)源的位量配 置 如果被蒸鍍的面積比較小，這時(shí)可將蒸發(fā)源直接配置于基板的中心線上，基板距蒸發(fā)源高度H可取為 H＝ (1～)D， 如右圖所示。D為基板直徑尺寸。 圖 28 小面積蒸鍍時(shí)蒸發(fā)源的配置 （ 4）大面積基板和蒸發(fā)源的配置 為了在較大平板形基板上獲得均勻的膜厚，除可采用使基板公轉(zhuǎn)加自轉(zhuǎn)的 “ 行星 ’’方式外，采用多個(gè)分離的點(diǎn)源來(lái)代替單一點(diǎn)源或小平面蒸發(fā)源是一種最簡(jiǎn)便的方法。這時(shí)蒸發(fā)膜厚的分布表達(dá)式如下： ?=(tmaxtmin)/t0 式中 ， ?為 x ≦ ∣ 177。 1/2 ∣ 范圍內(nèi)的膜厚最大相對(duì)偏差， x是基板尺寸； tmax和 tmin分別為 x ≦ ∣ 177。 1/2 ∣ 范圍內(nèi)的最大和最小膜厚； t0為 x=0（ 原點(diǎn)）處的膜厚。 使用 4個(gè)蒸發(fā)源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：分別改變 4個(gè)源之間的間隔和蒸發(fā)速率 ， 發(fā)現(xiàn)在基片上 x方向膜厚的均勻