基于平板夹具的电子束蒸发沉积薄膜中的挖坑效应分析

电阻加热具有比较好的加热均匀性，可以认为对于非升华性材料，具有比较理想的平面源发射特性n=1。而电子束加热时，通常n=2～3，甚至可以为6，发射特性参数的范围大，没有取值指导理论或规律，具有很大的不确定性，这对分析薄膜均匀性非常不利。采用细分蒸发源为无数个小的面蒸发源的思想，建立了镀膜材料出现挖坑效应时薄膜厚度均匀性的分析模型。分析结果表明电子束蒸发方法很难获得理想的平面蒸发源，不同程度的挖坑效应将使得n值不同程度地偏离n=1，挖坑效应越明显，n值越大。可以从镀膜机结构设计及薄膜沉积工艺选取两方面着手，降低挖坑效应带来的影响。该研究对认识蒸发源材料发射特性的物理含义具有重要意义，对实验工作同样具有指导性意义。

电子束蒸发挖坑效应膜厚均匀性的计算新方法

环形锥面蒸发源模型对沉积膜厚均匀性计算有局限性。针对电子束蒸发镀膜挖坑效应设计一种新的小圆锥体蒸发模型,提出一种新的公式计算沉积膜厚均匀性。采用相同工艺条件,不同时间蒸镀二氧化硅薄膜,验证了小圆锥体模型计算电子束蒸发挖坑膜厚均匀性准确可靠,并成功解释了随着蒸发时间的延长,均匀性变差的原因。该方法可以用于实验教学,真空镀膜工艺以及真空镀膜设备生产领域。

挖坑效应对球形夹具下电子束蒸发沉积薄膜厚度均匀性的影响

厚度均匀性是薄膜制备过程中不可忽视的薄膜特性,厚度不均匀会导致薄膜成品率降低。熔融性比较差的镀膜材料在蒸发过程中以直接气化为主,挖坑效应比较明显。此时,在分析薄膜厚度均匀性时,蒸发源发射特性不随时间变化的假设不再合理。细分蒸发源为无数个小的薄板蒸发源,建立了镀膜材料出现挖坑效应时薄膜厚度均匀性的分析模型。结果表明,在所选镀膜机结构参数下,挖坑效应对薄膜厚度均匀性影响明显;但挖坑效应并不总导致薄膜厚度均匀性变差,设计合适的镀膜室结构以及薄膜制备工艺参数,可借助挖坑效应在一定程度上改善薄膜厚度均匀性。采用易于出现挖坑效应的材料作为镀膜材料时,该研究对设计薄膜沉积工艺参数具有指导性意义。

不同类型蒸发源对平面夹具薄膜均匀性的影响

分析了几种可能的实际蒸发源与薄膜均匀性的关系,其中包括扩展的平面蒸发源和曲面蒸发源。通过实验论证了薄膜均匀性对蒸发源尺寸和蒸发特性的依赖关系。得到的分析结果表明:当蒸发源半径和夹具高度的比值小于1/17时,蒸发源可以被视为一个点面源;大于1/10时,应当把蒸发源视为面面源进行考虑。当挖坑深度和蒸发源半径的比值介于0和0.5之间时,挖坑对薄膜均匀性造成的影响基本可以忽略;大于0.6时,挖坑效应明显影响薄膜的均匀性。