蒸发源的蒸发特性及膜厚分布

★ 实际蒸发源的发射特性
实际蒸发源的发射特性可根据熔融后的形态，选取
不同的膜厚蒸发公式进行理论分析和近似计算。（p33）
★ 蒸发源与基板的相对位 置配置
点源与基板相对位置 为获得均匀的膜厚，电源
必须配置在基板围成的球面中 心。
m 1 t 2 4 r
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 小平面源与基板相对位置 当小平面源为球形工作架
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
★ 点蒸发源 能够从各个方向 蒸发等量材料的微小 球状蒸发源称为点蒸
发源（点源）。
m dm d 4 m cos 2 dS 2 4 r
dS1 dS2 cos dS1 r 2 d d dS2 cos dS2 cos 2 2 r h x2
的一部分时，在内球体表面上 的膜厚分布是均匀的。
当 r 2 R cos 时，
m cos cos m t 2 r 4 R 2
厚度与 角无关，对于一定半 径 R的球形工作架，其内表面膜厚 取决于材料性质、 R 的大小及蒸发 量。
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
os2 d m dm dS 2 2 (h x ) l
x l/2
dσ(x,y)
m cos2 dS m h2 dS dt 2 lr l x S 2 a 2


2
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
基板公转加自转 多点源或小平面蒸发源
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 均匀膜层厚度是薄膜技术中的关键问题。取决于如下因素： 蒸发源的蒸发特性 基板与蒸发源的几何形状 基板与蒸发源的相对位置
蒸发物质的蒸发量
基本假设：
1.
2. 3.
蒸发原子或分子与残余气体分子之间不发生碰撞；
蒸发源附近的原子或分子之间不发生碰撞； 淀积到基片上的原子不发生再蒸发现象。



3
2
dφ R
dS1
h
0 φ x N A dS2 y
t0
mh
1 (h 2 R 2 ) 2
2
t (h R ) (h A R ) 3 2 2 t0 h ( A R) 2 h 2 ( A R) 2
2 2 2 2 2 2



3
2
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
t 1 32 2 t0 1 ( x h)
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
★ 小平面蒸发源
这种蒸发源的发射 特性具有方向性，使得 在 角方向蒸发的材料 质量和 cos 成正比。
dm
m
m cos cos dS 2 r2

cos d
m cos cos mh2 t 2 2 2 2 r (h x )
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
★ 细长平面蒸发源
cos h , r 2 ( x S ) 2 a 2 , a 2 h 2 y 2 r
m dm dS l
z
H
dm dt d
dS
S r θ 0 θ h
a
-l/2



在原点处， x 0, a h ，则膜厚为
m h2 l 1 1 lh t0 tg 2 2 2 l 2la 2 l h h h2 4 4
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
★ 环状蒸发源
m h2 2h 2 ( A R ) 2 ( A R ) 2 t 2 h 2 ( A R) 2 3 2 h 2 ( A R) 2
Evaporation Scheme to achieve Uniform Deposition
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 小面积基板时蒸发源的位置配置
如果被蒸镀的面积比较 小，可以将蒸发源直接配置 于基板的中心线上，源-基距 H取1~1.5D。
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
大面积基板和蒸发源的配置
积分后
m h2 t l
x S
l 2 l 2
dS
2
a
2 2

2 2 l 2 l a x 2 4 mh 1 1 la tg 2 4 2 2 l l l 2la 2 2 a 2 2 2 2 2 a x a x a x 4 16 4
dm t dS2
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
m cos mh mh t 2 3 2 2 32 4 r 4 r 4 (h x )
当 dS 2 在点源正上方，即 0 时，膜层厚度 t 0 为：
m t0 2 4 h
在基板平面内薄膜厚度分布：
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布 当 dS 2 在点源正上方，即 0, 0 时，膜层厚度 t 0 为：
m t0 2 h
在基板平面内薄膜厚度分布：
t 1 2 2 t0 1 ( x h)
蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
点源：
m t0 2 4 h
小平面源：
m t0 h 2