蒸發(fā)臺(tái)坩堝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)薄膜沉積均勻性的影響

蒸發(fā)臺(tái)坩堝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響薄膜沉積均勻性的核心因素，直接關(guān)系半導(dǎo)體芯片、OLED 屏幕、光伏電池等精密器件的性能一致性。在真空蒸鍍工藝中，坩堝的形狀、導(dǎo)流設(shè)計(jì)及材料選擇共同構(gòu)建蒸發(fā)環(huán)境，本文從工程實(shí)踐角度解析其對(duì)薄膜質(zhì)量的影響。

蒸發(fā)臺(tái)坩堝的型腔輪廓是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要素。以半導(dǎo)體晶圓鍍膜為例，坩堝的錐角大小決定蒸發(fā)分子的擴(kuò)散方向：較小錐角（如淺口設(shè)計(jì)）可集中分子束方向，適合小面積高精度鍍膜；較大錐角（如深腔設(shè)計(jì)）擴(kuò)大分子散射范圍，適用于大面積均勻沉積。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的作用是優(yōu)化氣流路徑，例如在坩堝內(nèi)壁設(shè)置螺旋槽或?qū)Я靼?，可減少蒸發(fā)材料的邊緣聚集，使薄膜厚度分布更均勻。

蒸發(fā)臺(tái)坩堝的材料選擇與加熱方式影響溫度場(chǎng)均勻性。石英坩堝導(dǎo)熱性低，適合對(duì)溫度敏感的材料（如 OLED 發(fā)光層）；石墨坩堝導(dǎo)熱快，適用于金屬薄膜的快速蒸發(fā)。加熱配置方面，底部均勻加熱設(shè)計(jì)可減少坩堝內(nèi)部溫差，避免局部過(guò)熱導(dǎo)致的材料分解或蒸發(fā)速率波動(dòng)。某顯示面板企業(yè)通過(guò)優(yōu)化坩堝加熱區(qū)布局，使發(fā)光層材料蒸鍍的膜厚一致性提升約 20%。

流體力學(xué)優(yōu)化是提升均勻性的關(guān)鍵。坩堝內(nèi)部的氣流狀態(tài)（層流或湍流）影響分子輸運(yùn)路徑，通過(guò)調(diào)整坩堝高度與直徑比例（Aspect 比），可控制氣流穩(wěn)定性。例如，較矮的寬口坩堝（Aspect 比接近 1）利于形成穩(wěn)定層流，減少分子碰撞引起的沉積偏差。對(duì)于易團(tuán)聚材料，坩堝出氣口的微孔篩板設(shè)計(jì)可引導(dǎo)分子定向運(yùn)動(dòng)，改善邊緣區(qū)域的薄膜均勻性。

蒸發(fā)臺(tái)坩堝的維護(hù)與適配性設(shè)計(jì)同樣重要。清潔工藝（如等離子清洗）減少殘留雜質(zhì)，避免薄膜缺陷。針對(duì)不同材料特性（如高蒸氣壓或低熔點(diǎn)），定制化坩堝結(jié)構(gòu)（如可拆卸式導(dǎo)流組件）提升工藝靈活性。某光伏企業(yè)通過(guò)更換模塊化導(dǎo)流裝置，實(shí)現(xiàn)不同電池材料的快速切換，沉積均勻性保持在 90% 以上。