蒸发台坩埚结构设计对薄膜沉积均匀性的影响

蒸发台坩埚的结构设计是影响薄膜沉积均匀性的核心因素，直接关系半导体芯片、OLED 屏幕、光伏电池等精密器件的性能一致性。在真空蒸镀工艺中，坩埚的形状、导流设计及材料选择共同构建蒸发环境，本文从工程实践角度解析其对薄膜质量的影响。

蒸发台坩埚的型腔轮廓是基础设计要素。以半导体晶圆镀膜为例，坩埚的锥角大小决定蒸发分子的扩散方向：较小锥角（如浅口设计）可集中分子束方向，适合小面积高精度镀膜；较大锥角（如深腔设计）扩大分子散射范围，适用于大面积均匀沉积。导流结构的作用是优化气流路径，例如在坩埚内壁设置螺旋槽或导流板，可减少蒸发材料的边缘聚集，使薄膜厚度分布更均匀。

蒸发台坩埚的材料选择与加热方式影响温度场均匀性。石英坩埚导热性低，适合对温度敏感的材料（如 OLED 发光层）；石墨坩埚导热快，适用于金属薄膜的快速蒸发。加热配置方面，底部均匀加热设计可减少坩埚内部温差，避免局部过热导致的材料分解或蒸发速率波动。某显示面板企业通过优化坩埚加热区布局，使发光层材料蒸镀的膜厚一致性提升约 20%。

流体力学优化是提升均匀性的关键。坩埚内部的气流状态（层流或湍流）影响分子输运路径，通过调整坩埚高度与直径比例（Aspect 比），可控制气流稳定性。例如，较矮的宽口坩埚（Aspect 比接近 1）利于形成稳定层流，减少分子碰撞引起的沉积偏差。对于易团聚材料，坩埚出气口的微孔筛板设计可引导分子定向运动，改善边缘区域的薄膜均匀性。

蒸发台坩埚的维护与适配性设计同样重要。清洁工艺（如等离子清洗）减少残留杂质，避免薄膜缺陷。针对不同材料特性（如高蒸气压或低熔点），定制化坩埚结构（如可拆卸式导流组件）提升工艺灵活性。某光伏企业通过更换模块化导流装置，实现不同电池材料的快速切换，沉积均匀性保持在 90% 以上。