[發明專利]一種異形噴嘴的蒸發源及應用

在審

• 申請號: 202110447225.1
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113308670A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 曹路;宋鳳麒;劉翊;張同慶
• 申請（專利權）人: 江蘇集創原子團簇科技研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/30
• 分類號: C23C14/30;C23C14/54
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

一種蒸發源，包括：容器，其內裝有蒸發材料；加熱器，用于在所述容器中加熱所述蒸發材料：設置在其上的噴嘴；所述容器上具有孔，所述加熱的蒸發材料的蒸氣通過所述孔噴射到基板上，其中，所述孔具有圓錐形的發散部分，所述圓錐形的發散部分的截面在朝著所述基板的方向上逐漸增大，其中，所述孔的所述收斂部分指所述加熱的蒸發材料之間具有一個收斂部分，其橫截面在朝著所述發散部分的方向上逐漸減小，并且其中所述孔還包括一個直徑基本恒定的圓柱形部分，其連接所述發散和收斂即會聚部分。

技術領域

本發明總體上涉及一種蒸發源及應用，該蒸發源例如用于薄膜或薄膜的蒸發設備，尤其涉及提高蒸發源的蒸發效率的方法。本發明還涉及執行簇離子束蒸發的方法，并且特別地涉及通過控制簇離子的能量對薄膜進行熔合的方法。

背景技術

因此，傳統的簇離子束蒸發方法的特征在于，簇離子是一價離子，并且由原子數約10²至10³的原子組成。此外，簇離子的電荷質量比為很小。因此，可以以相對低的電流密度傳送大量的蒸發材料，使得該材料幾乎不受空間電荷的影響，從而可以以高的蒸發速度形成薄膜。為了更有效地利用該優點，必須盡可能增加構成每個簇的原子數，即簇的大小。

然而，在常規的薄膜形成方法中，簇的尺寸幾乎不取決于圓柱形噴嘴的尺寸，而是取決于蒸發材料的蒸氣壓。即，僅在蒸氣壓處于極其有限的范圍內的條件下，才能獲得大的團簇尺寸。因此，如果要增加從噴嘴噴出的蒸發材料的量，從而在使蒸氣壓高于最佳值的條件下使蒸發速度更高，則簇尺寸變小并且總的數量減少。團簇增加，因此團簇離子也相應增加。因此，有時由于空間電荷的影響而使簇束發散，從而無法到達足夠量的簇離子。

另外，有時即使在幾乎不受空間電荷影響的條件下，為了使蒸發材料的蒸氣壓變化而使蒸發速度變化的情況下，由于團簇離子的能量也發生變化，因此特性會發生變化。改變在基板上形成的薄膜的膜厚。即，在常規的薄膜形成方法中，由于不能根據簇的大小而改變簇離子的能量，因此存在不能將簇離子的能量控制為期望值的缺點。與蒸發材料的蒸氣壓有關。

如上所述，在通過常規方法形成薄膜的裝置中，用于加熱坩堝的熱離子也照射團簇束，從而可以在蒸發源中形成團簇離子和團簇的數量。不能由電離裝置獨立地控制。因為在蒸發源中形成的離子傾向于集中在基板的中心，所以存在這樣的缺點，即基板上的離子電流密度變得不均勻，從而降低了基板的均勻性。

另一方面，如果防止電子轟擊坩堝的蓋部以防止在蒸發源中形成簇離子，則蓋部，特別是噴嘴附近的蓋部沒有被充分加熱，因此溫度降低了。因此，蒸氣在噴嘴附近凝結以產生蒸發材料的液滴，從而減少了用于形成團簇的蒸氣的量或液滴的散布，從而損壞了形成在膜片上的薄膜。

在傳統方法中，當要改變形成在基板上的薄膜的膜厚分布時，改變噴嘴的直徑而不改變蓋的厚度，即，改變噴嘴的長度，以便保持恒定，坩堝蓋的加熱狀態保持恒定。相應地，隨著噴嘴直徑的變化，蒸發速度也發生變化。換句話說，在保持恒定蒸發速度的情況下，膜厚度分布無法改變。

發明內容

本發明目的是，為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種蒸鍍源，其蒸鍍薄膜的均勻厚度的擴大范圍，且蒸鍍效率高。本發明的另一個目的是提供一種薄膜形成方法，其中可以控制簇離子的能量，從而通過控制簇的大小使蒸發材料的原子具有期望的能量，其中簇離子可以防止在蒸發源中形成膜，從而可以抑制蒸發材料的液滴的產生，并且可以在保持蒸發速度恒定的情況下改變薄的厚度分布。

布置本發明的蒸發源，使得噴嘴具有朝著基板散布的擴大或發散部分。

根據本發明的噴嘴被布置成使得蒸發材料的噴射蒸氣的方向性較高，以在簇群集的整個范圍上均勻地引導簇群集束，同時防止簇群集束散布。

在根據本發明的薄膜形成方法中，使在形成蒸發材料簇的步驟中使用的噴嘴具有角度像展開的風扇一樣朝向基板散布的擴大或發散部分，以及該擴大部分使“角形”具有設定為提供預定簇尺寸的值的角度，從而控制簇尺寸。