用于真空蒸发室的蒸发单元及相关蒸发方法技术

本发明专利技术涉及一种用于真空蒸发室的蒸发单元(1)，蒸发单元(1)包括：适于接收待升华或蒸发的固体或液体材料的坩埚(5)，用于加热坩埚中的材料的加热装置(3)，放置于坩埚(5)的开口端的喷嘴(6)，以及放置在喷嘴(6)上的罩帽(7)，喷嘴(6)包括截锥部分(61)，截锥部分(61)具有适于供蒸发或升华的材料流朝真空蒸发室通过的开口(60)，罩帽(7)具有围绕喷嘴(6)的截锥部分(61)设置的开口(70)。根据本发明专利技术，罩帽(7)具有围绕喷嘴(6)的截锥部分(61)设置的至少一个截锥部分(71,72,73)，罩帽(7)在坩埚(5)和真空蒸发室之间形成热屏障。蒸发室之间形成热屏障。蒸发室之间形成热屏障。

【技术实现步骤摘要】
用于真空蒸发室的蒸发单元及相关蒸发方法


[0001]本专利技术总体上涉及薄膜材料真空沉积设备的领域。
[0002]更具体地，本专利技术涉及在衬底上气相沉积材料的方法和装置。
[0003]更具体地，本专利技术适用于由金属卤化物、金属氧化物和/或金属硫族化合物形成的无机或有机材料的薄膜沉积。

技术介绍

[0004]现有技术文献US 2007/074654和US 5104695公开了在衬底上气相沉积材料的方法和装置。通常，在包括加热装置、真空泵和泻流(effusion)单元(也称为蒸发单元)的真空室中进行材料沉积，待蒸发的原材料被放置在泻流单元中。待蒸发的原材料在泻流单元内在高于150℃的温度下被加热并蒸发。在实践中，泻流单元具有用于供气相材料朝衬底通过的至少一个开口。因此，在与衬底接触时，气相材料凝结而沉积形成固体材料的薄膜。这样，可以沉积一层材料或相继叠加若干厚度的材料薄层。
[0005]用于在衬底上沉积材料膜的蒸发方法中涉及的泻流单元包括若干元件，包括坩埚和加热装置。加热装置通常围绕坩埚布置。坩埚通常具有上部开口端和下部封闭底部，原材料被放置在坩埚中。坩埚的上部开口端允许气相蒸发材料朝向衬底通过。通常，具有预定尺寸的开口的插入件被放置在坩埚的上部开口端上。该插入件的主要功能是控制蒸发材料流在泻流单元的出口处的扩散。该插入件还使得例如可以限制在原材料蒸发期间产生的固体和/或液体材料投射物通过而投射到衬底上。这些材料投射物会在沉积材料膜中产生不均匀或缺陷。插入件还允许在衬底上形成层期间提高层厚度的可再现性。
[0006]然而，插入件上存在开口会导致坩埚上端处的大量热损失。有时，可在插入件上观察到凝结现象，这会导致插入件开口的堵塞。插入件开口的堵塞可能使材料沉积流在向衬底沉积材料的过程期间不稳定。当原材料的升华或蒸发温度低时，特别是对于低于或等于600℃的温度，这种在插入件上的材料凝结现象更加加速。该现象取决于蒸发材料的性质。
[0007]在有机发光二极管(OLED)显示屏的制造中，使用了不同的材料，尤其是金属卤化物、金属氧化物和/或金属硫族化合物。
[0008]在例如用于制造大尺寸的OLED显示屏的氟化锂沉积的情况下，坩埚的温度大约在800℃到900℃之间。氟化锂的蒸发速度非常低，约为1到50g/h。氟化锂的沉积方法可能非常长，若干小时，甚至几十个小时。在插入件罩帽上观察到部分氟化锂的凝结。随着时间推移，插入件开口处的凝结会改变气体材料流向衬底的扩散，并可能导致插入件开口堵塞。这种围绕插入件开口的材料凝结使得在沉积过程中或从一个衬底上的沉积到另一衬底上的沉积很难保持恒定的沉积速度，并且不利于沉积层的均匀性。该现象使得有机发光二极管(OLED)显示屏的制造方法非常不可预测。
[0009]因此，有必要开发蒸发装置和方法，以避免插入件开口堵塞的问题，尤其是用于金属卤化物、金属氧化物和/或金属硫族化合物的沉积，特别是用于氟化锂的沉积。
[0010]本专利技术的一个目的是，在700℃至1000℃之间的温度下，沉积选自金属卤化物、金
属氧化物和/或金属硫族化合物的材料的薄层，该材料的蒸气压力在10-3
mbar至1mbar之间。

技术实现思路

[0011]为此，本专利技术提出一种用于真空蒸发室的蒸发单元，蒸发单元包括：适于接收待升华或蒸发的固体或液体材料的坩埚，用于加热坩埚中的材料的加热装置，放置于坩埚的开口端的喷嘴，以及放置在喷嘴上的罩帽，喷嘴包括截锥部分，截锥部分具有适于供蒸发或升华的材料流通过而流向真空蒸发室的开口，罩帽具有围绕喷嘴的截锥部分设置的开口。
[0012]根据本专利技术，罩帽具有至少一个围绕喷嘴的截锥部分设置的截锥部分，罩帽在坩埚和真空蒸发室之间形成热屏障。
[0013]根据一特定且有利的方面，喷嘴的截锥部分和罩帽的截锥部分具有相同顶角和相同轴线，并且设置成彼此相距的距离在十分之几毫米到几毫米之间。
[0014]根据一个实施例，罩帽的至少一个截锥部分包括多个具有相同顶角和相同轴线的截锥锥体，所述截锥锥体围绕喷嘴的截锥部分配合在彼此中。
[0015]有利地，所述截锥锥体中的两个相邻锥体的接触表面积小于或等于其各自表面积的5％。
[0016]根据一个实施例，罩帽由金属板形成。
[0017]有利地，罩帽覆盖坩埚的开口端。
[0018]根据一特定且有利的实施例，喷嘴包括圆柱形壁和两个底板，圆柱形壁将两个底板连接至喷嘴的截锥部分，圆柱形壁包括径向朝向的开口，两个底板中的每个均包括至少一个开口，两个底板中的所述至少一个开口呈交错布置。
[0019]根据一特定且有利的方面，加热装置包括围绕坩埚的下部设置的第一加热区域和围绕喷嘴设置的第二加热区域。
[0020]在示例性实施例中，待升华或蒸发的材料选自金属卤化物、金属氧化物和金属硫族化合物。
[0021]本专利技术还涉及一种氟化锂蒸发方法，包括以下步骤：在给定压力下并在高于氟化锂的蒸发温度的温度下加热坩埚中的氟化锂，以形成气态氟化锂流；通过喷嘴过滤并引导气态氟化锂流流向真空蒸发室，喷嘴设置在坩埚的口部处，喷嘴具有截锥部分和开口；以及通过罩帽将喷嘴与蒸发室热隔离，罩帽围绕喷嘴的开口设置，罩帽具有围绕喷嘴的截锥部分设置的至少一个截锥部分。
[0022]当然，本专利技术的不同特征、变型和实施例可以根据各种组合相互关联，只要它们不是互不兼容或独有的。
附图说明
[0023]此外，本专利技术的其他各种特征来自参考附图所作的下述说明，这些附图图示了本专利技术的非限制性实施例，其中：
[0024]图1是根据一个实施例的蒸发单元的分解图，
[0025]图2是根据特定实施例的过滤喷嘴的剖视图，
[0026]图3是根据一个实施例的罩帽的剖视图，
[0027]图4是根据一个实施例的蒸发单元的示意性局部剖视图。
[0028]值得注意的是，在这些图中，不同变型共有的结构和/或功能元件可能具有相同的标记。
具体实施方式
[0029]泻流单元(或蒸发单元，在本文件中也称为蒸发源)用作真空室中薄膜沉积的材料源。
[0030]图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的蒸发源1的分解图。蒸发源1包括炉子2、坩埚5、喷嘴6、罩帽7和可能的垫圈4，炉子2包括至少一个加热元件3。
[0031]炉子提供被放入坩埚中的材料蒸发所需的作为热量的能量。炉子2通常是圆柱形的。炉子2可由钽、钼、钨、石墨、氮化硼、氧化铝和/或不锈钢中选择的材料制成。在所示的示例中，炉子2在其下端开口以便电线通过，并在其上端开口以便插入和取出坩埚5。
[0032]垫圈4是可选元件，用于将坩埚5置于炉子2的中心。
[0033]坩埚5通常是圆柱形的。坩埚5包括开口端和封闭底部。工作时，坩埚5的开口端朝上，底部置于蒸发源1的底部。原材料，也称为填料，放置在坩埚5的底部。填料通常以固体或液体形式沉积在坩埚5中。在加热之后，根据材料和加热温度，填料升华本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于真空蒸发室的蒸发单元(1)，蒸发单元(1)包括：适于接收待升华或蒸发的固体或液体材料的坩埚(5)，用于加热坩埚中的材料的加热装置(3)，放置于坩埚(5)的开口端的喷嘴(6)，以及放置在喷嘴(6)上的罩帽(7)，喷嘴(6)包括截锥部分(61)，截锥部分(61)具有适于供蒸发或升华的材料流通过而流向真空蒸发室的开口(60)，罩帽(7)具有围绕喷嘴(6)的截锥部分(61)设置的开口(70)，其特征在于，罩帽(7)具有围绕喷嘴(6)的截锥部分(61)设置的至少一个截锥部分(71,72,73)，罩帽(7)在坩埚(5)和真空蒸发室之间形成热屏障。2.根据权利要求1的蒸发单元(1)，其中，罩帽的截锥部分(71)和喷嘴的截锥部分(61)具有相同的顶角(A)和相同的轴线(100)，并且布置成彼此相距的距离在十分之几毫米到几毫米之间。3.根据权利要求1或2的蒸发单元(1)，其中，罩帽的所述至少一个截锥部分(71,72,73)包括具有相同顶角(B)和相同轴线(100)的多个截锥锥体(71,72,73)，所述截锥锥体(71,72,73)围绕喷嘴(6)的截锥部分(61)配合在彼此中。4.根据权利要求3的蒸发单元(1)，其中，所述截锥锥体(71,72,73)当中的两个相邻锥体的接触表面积小于或等于它们各自表面积的5％。5.根据权利要求1或2的蒸发单元(1)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL，
申请(专利权)人：瑞必尔，
类型：发明
国别省市：