CN102732842A - 用于形成薄膜的沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种用于形成薄膜的沉积设备，所述设备包括：源容器，待沉积于衬底上的源材料以固态或液态容纳于所述源容器中；蒸发室，所述蒸发室在所述源容器上方耦接所述源容器并与所述源容器相通，且从所述源容器蒸发的源材料穿过所述蒸发室；喷孔，所述喷孔形成于所述蒸发室的顶部上且向上喷射穿过所述蒸发室的所述蒸发源材料；第一加热器，所述第一加热器提供于所述蒸发室或所述源容器内部的所述源材料上方且向所述源材料供应热量以蒸发容纳于所述源容器中的所述源材料；以及阻挡板，所述阻挡板提供于所述蒸发室内部的所述第一加热器上方，且在所述第一加热器向所述源材料供应热量时防止容纳于所述源容器中的所述源材料或外来杂质飞溅和附着到所述喷孔。
Description
相关申请案的交叉引用
本申请案主张于2011年4月13日向韩国知识产权局(Korean IntellectualProperty Office)申请的韩国专利申请案第10-2011-0034338号的优先权和权利，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于形成薄膜的沉积设备，且更特定地说，涉及一种用于形成薄膜的沉积设备，其中有机物质可蒸发并以薄膜的形式沉积于衬底上。
背景技术
有机发光装置为自身可发光的下一代显示装置，这种显示装置与液晶显示(LCD)装置相比在视角、对比度、响应速度、功耗等方面是极佳的。
有机发光装置包括有机发光二极管，所述有机发光二极管依照矩阵类型连接于扫描线和数据线之间且形成像素。有机发光二极管包括阳极、阴极和有机薄膜层，所述有机薄膜层形成于阳极和阴极之间且具有空穴传送层、有机发光层和电子传送层。当施加预定电压于阳极与阴极之间时，从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子在基于能量差发光的同时于发光层中重新组合。
用于有机薄膜层的沉积过程中以制造有机发光装置的有机物质不需要高蒸汽压，且与无机物质相反，所述有机物质在高温下容易分解和变性。归因于这样的材料特性，由钨材料制成的源容器中装满有机物质且经加热以蒸发有机物质，借此在衬底上沉积常见有机薄膜。
图1展示用于形成薄膜的常见沉积设备的实例。
参看图1，用于形成薄膜的常见沉积设备经设置以沉积源材料到支撑于垂直方向上的衬底10。此外，常见沉积设备包括：源容器20，所述源容器20的形状像圆柱管一样且在内部划分成下侧处的贮存空间21和上侧处的蒸发空间22，所述贮存空间21将装满源材料，源材料在蒸发空间22蒸发；加热器30，用于加热源容器20中的源材料；以及冷却器40，用于冷却源材料，从而可防止贮存空间21中装的源材料变性。
另外，用于形成薄膜的常见沉积设备包括：柱状头51，用于举起源材料；传送单元50，用于传送柱状头51；连接管60，用于将蒸发源材料引导到注入器70；以及喷孔71，用于在水平方向上喷射蒸发源材料。
然而，源容器能够贮存的沉积源的量是有限的，因而产生以下问题：必须频繁地重新装满用于沉积的源材料，且在所有这种情况下，用于形成薄膜的沉积设备应关闭。
同时，已提出向上注入源材料的方法，但所述方法的问题在于源材料附着到喷孔并堵塞喷孔，因此源材料并非朝衬底喷射，从而产生次品。在这种情况下，必须在生产暂停时用新的喷孔替换上面聚积有源材料的喷孔或清洗喷孔，且随后可重新开始生产。因此，难免会出现因停产导致的产量降低问题。
另外，如果蒸发材料聚积在喷孔或内部部件或操作单元上，则可能不仅对部件和单元的性能有影响，而且在严重的情况下会损坏部件和单元。特别是，使用的源材料越多，这种现象会越严重。
发明内容
因此，构思本发明以解决前述问题，且本发明的一个方面为提供一种用于形成薄膜的沉积设备，其中阻挡板提供于蒸发室内部以使源材料可稳定地且不断地蒸发，所述阻挡板用于防止从源容器飞溅的源材料或外来杂质附着到喷孔；源材料通过直接的温度控制而稳定地蒸发以使得均匀沉积和大面积沉积成为可能；且在不暂停生产的情况下，长时间的持续生产是可能的。
根据本发明的示范性实施例，提供一种用于形成薄膜的沉积设备，所述设备包括：源容器，待沉积于衬底上的源材料以固态或液态容纳于所述源容器中；蒸发室，所述蒸发室在源容器上方耦接源容器并与源容器相通，且来自源容器的蒸发源材料穿过所述蒸发室；喷孔，所述喷孔形成于蒸发室的顶部上且向上喷射穿过蒸发室的蒸发源材料；第一加热器，所述第一加热器提供于蒸发室或源容器内部的源材料上方，且向源材料供应热量以蒸发容纳于源容器中的源材料；以及阻挡板，所述阻挡板提供于蒸发室内部的第一加热器上方，且在第一加热器向源材料供应热量时防止容纳于源容器中的源材料或外来杂质飞溅和附着到喷孔。
阻挡板的形状可像平板一样，且与蒸发室的内壁以预定距离间隔开。
所述设备可进一步包括第二加热器，所述第二加热器提供于蒸发室的顶部或侧面上，且向蒸发室供应热量以防止穿过蒸发室的蒸发源材料相变成液态或固态。
源容器可用可拆卸的方式耦接到蒸发室。
所述设备可进一步包括传送单元，所述传送单元用于在靠近第一加热器或远离第一加热器的方向上传送源材料。
所述设备可进一步包括传感器，所述传感器提供于蒸发室中且感应穿过蒸发室的蒸发源材料的量。
所述设备可进一步包括：传送单元，所述传送单元在靠近第一加热器或远离第一加热器的方向上传送源材料；传感器，所述传感器提供于蒸发室中且感应穿过蒸发室的蒸发源材料的量；以及控制器，所述控制器从传感器得到关于蒸发源材料的量的反馈，且如果蒸发源材料的量小于预先设置的参考量，所述控制器则发射信号到传送单元以使源材料可在靠近第一加热器的方向上传送或发射用于提高第一加热器的温度的信号，且如果蒸发源材料的量大于预先设置的参考量，所述控制器则发射信号到传送单元以使源材料可在远离第一加热器的方向上传送或发送用于降低第一加热器的温度的信号。
如上所述，根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备防止从源容器溅起的源材料或外来杂质附着到喷孔，且使得在不暂停生产的情况下长时间持续生产成为可能。
另外，在根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备中，源容器中的源材料的温度反应可通过第一加热器的温度控制快速实现；源容器中的源材料的理想目标温度可恒定地维持而无大变化；且源材料可稳定地蒸发以借此实现均匀沉积和大面积沉积。
此外，根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备可防止穿过蒸发室的蒸发源材料相变成液态或固态，且防止未沉积于衬底上而保留的蒸发源材料附着到喷孔并堵塞喷孔。
此外，在根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备中，通过调整源材料与第一加热器之间的距离或第一加热器的温度而控制从源容器蒸发的源材料的量，借此稳定地维持蒸发源材料的量。
附图说明
通过以下对示范性实施例的说明连同附随图式，本发明的上述方面和/或其他方面将变得显而易见且更加容易理解，其中：
图1展示用于形成薄膜的常见沉积设备的实例；
图2为根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备的示意图；
图3为展示在远离第一加热器的方向上传送源材料的视图，所述第一加热器处于图2的用于形成薄膜的沉积设备中；
图4为展示图2的用于形成薄膜的沉积设备的替代实例的示意图；以及
图5为展示图2的用于形成薄膜的沉积设备的另一替代实例的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参看附随图式而描述根据本发明用于形成薄膜的沉积设备的示范性实施例。
图2为根据示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备的示意图，图3为展示在远离第一加热器的方向上传送源材料的视图，所述第一加热器处于图2的用于形成薄膜的沉积设备中。
参看图2和图3，在此示范性实施例中用于形成薄膜的沉积设备包括源容器110、冷却器120、蒸发室130、喷孔140、第一加热器150、阻挡板160、第二加热器170、传送单元180、传感器190和控制器192，所述沉积设备为能够蒸发有机物质并将有机物质以薄膜形式沉积于衬底上的设备。
本发明提供一种用于制造有机发光装置(OLED)的设备，其中举例来说，用于示范性实施例中的源材料可为有机物质。
源容器110的形状像是一个侧面处开口的圆筒，待沉积于衬底10上的源材料1以固态或液态容纳在源容器110中。通常，源容器110由钨材料制成且装满作为待沉积于衬底10上的源材料1的有机物质。
此时，源容器110可与真空管线(未展示)连接以在执行沉积过程时将源容器110的内部保持在真空压力条件下。源材料1在源容器110中的高温和高压下会变性。为了防止源材料1变性，必须保持源容器110中的低温和低压。另外，源材料1的蒸发点受真空度影响很大。由于蒸发点易于随真空度降低而降低，源容器110中保持的低真空度在防止源材料变性方面更加有效。
冷却器120冷却容纳在源容器110中的源材料1，以便防止容纳在源材料110中的源材料1由于来自第一加热器150(将在下文中描述)的热量而变性。冷却器120经设置以包围源容器110的外壁。
冷却器120可以能够冷却装满源材料1的源容器110的内部的各种形式获得。在此示范性实施例中，冷却套管用作实例。冷却器120通过用冷却通道包围源容器110的外圆周而设置，冷却液在冷却通道中流动。
蒸发室130在源容器110的上侧处耦接到源容器110并与源容器110相通，所述蒸发室130提供空间，来自源容器110的蒸发源材料1穿过所述空间。以固态或液态容纳在源容器110中的源材料1由将在下文中描述的第一加热器150加热，且加热源材料1向上气化并汽化。将蒸发源材料1引入到布置于源容器110上方的蒸发室130，且随后穿过蒸发室130，从而使蒸发材料1可经过喷孔140(将在下文中描述)朝衬底10喷射。
蒸发室130的体积很大，足以容纳大量的蒸发源材料1。由于来自源容器110的蒸发源材料1充分地容纳于蒸发室130中，可稳定地维持经过喷孔140朝衬底10喷射的源材料的量。蒸发室130经形成以具有充足的内部空间，且因此充当一种储集器。
蒸发室130可拆卸地耦接到源容器110。当源材料1(即，待沉积于衬底10上的有机物质)装满源容器110时，沉积过程暂停且源容器110与蒸发室130分离。其后，如果源材料1完全装满源容器110，源容器110则再次耦接到蒸发室130且沉积过程重新开始。
在各种有机薄膜依序堆叠的情况下，分别提供多个源容器110以对应多种有机物质，且选择在每一个沉积过程中待使用的容纳有机物质的源容器110并将所述源容器110安装到蒸发室130。
喷孔140形成于蒸发室的顶部上，所述喷孔140为用于向上(即，朝向衬底10)喷射穿过蒸发室130的蒸发源材料1的开口。喷孔140在衬底10的宽度方向上对齐且朝向衬底10。
喷孔140可制造成喷嘴形式的独立部件且耦接到蒸发室130，且喷孔140可整体地形成为蒸发室130上壁上的通孔。
第一加热器150安装于蒸发室130内部或源容器110内部的源材料1上方，所述第一加热器150向源材料1供应热量从而蒸发容纳于源容器110中的源材料1。
第一加热器150可具有各种形状，只要可供应用于蒸发源材料1的热能即可。例如，可采用核心加热器、灯泡加热器等。在此示范性实施例中，核心加热器用作第一加热器150。第一加热器150是通过将电阻热丝缠绕在蒸发室130内部的板周围而获得的。此时，电阻热丝可含有Ta、W、Mo或以上各者的合金。
照惯例，用于向容纳于源容器中的源材料供应热量的加热器通常安装于源容器的外壁中。然而，在此示范性实施例中，第一加热器150安装在与用于源材料1的空间相同的空间中，从而使来自第一加热器150的热量无需介质就能直接传送到源材料1。因此，源材料1的温度反应可通过第一加热器150的温度控制快速实现，且用于源材料1的理想目标温度可恒定地维持而无大变化。
当第一加热器150向源容器1供应热量时，阻挡板160防止容纳于源容器110中的源材料1或外来杂质飞溅和附着到喷孔140。
当源材料1由第一加热器150加热时，气化源材料1一般从液体源材料1的表面汽化。然而，液体源材料可能突然溅起或混合于源材料1中的外来杂质可能突然溅洒。
如果飞溅的源材料1或外来杂质附着到喷孔140，会产生堵塞喷孔140的问题。如果喷孔140堵塞，必须暂停过程，用新的喷孔替换喷孔140或清洗喷孔140，且随后重新开始过程。在这种情况下，设备的产量降低。
因此，阻挡板160阻挡未蒸发但飞溅并附着到喷孔140的源材料1或外来杂质，并使长时间的连续生产成为可能，从而提高设备的产量。
同时，来自阻挡板顶部的热量可通过连通的路径传送到源材料1。在这种情况下，源材料1的蒸发量可根据无法预料的外界因素而改变，对源材料1的蒸发量的控制是基于第一加热器150与源材料1之间的距离或第一加热器150的温度。源材料1的蒸发量的改变会直接影响有机发光二极管的厚度并产生次品。
因此，阻挡板160用以完全阻止从外部向源材料1传送的热量，从而消除可能影响源材料1的蒸发量的外部因素。
阻挡板160的形状像是平板一样且安装于蒸发室130内部，布置于第一加热器150上方。另外，阻挡板160与蒸发室130的内壁以预定距离间隔开，从而使蒸发源材料可穿过阻挡板160与蒸发室130的内壁之间的空间并朝喷孔140移动。
第二加热器170安装于蒸发室130的顶部和侧面，所述第二加热器170向蒸发室130供应热量以便阻止穿过蒸发室130的蒸发源材料1相变成液态或固态。
同样，第二加热器170可采用核心加热器、灯泡加热器等，此时使用的电阻热丝可含有Ta、W、Mo或以上各者的合金。
第二加热器170可防止发生蒸发源材料1未沉积于衬底10上但附着到喷孔140并堵塞喷孔140的现象。残留在蒸发室中的蒸发源材料1聚积在喷孔140的侧面，因此导致由于相变成固态而堵塞喷孔140。因此，第二加热器170提高喷孔140周围的温度，使喷孔140周围的源材料可一直维持在气化状态。
传送单元180使源材料1在靠近第一加热器150或远离第一加热器150的方向上往复运动。传送单元180用以调整源材料1与第一加热器150之间的距离，从而控制待蒸发的源材料1的量。
例如，如果源材料1的蒸发量小于预先设置的参考量，源材料1则在靠近第一加热器150的方向上传送以使充足的热量可从第一加热器150供应到源材料1，从而提高源材料1的蒸发量。另一方面，如果源材料1的蒸发量大于预先设置的参考量，源材料1则在远离第一加热器150的方向上传送以使从第一加热器150供应到源材料1的热量可降低，从而降低源材料1的蒸发量。
传送单元180可用各种形式设置，只要能线性往复运动即可。例如，可采用气缸、线性电动机、回转电动机与滚珠螺杆的组合以及为本领域技术人员熟知的类似结构，且因此将省略以上各者的详细描述。
传感器190安装于蒸发室130中且感应穿过蒸发室130的蒸发源材料1的量。根据由传感器190感应的蒸发源材料1的量，控制第一加热器150的温度和传送单元180的操作方向或传送速度，借此调节蒸发源材料1的量。
控制器192从传感器190得到关于蒸发源材料1的量的反馈并控制第一加热器150或传送单元180。
例如，如果源材料1的蒸发量小于参考量，控制器192则向传送单元180发射信号以使源材料1可在靠近第一加热器150的方向上传送，或发射用于提高第一加热器150的温度的信号，借此提高源材料1的蒸发量。
另一方面，如果源材料1的蒸发量大于参考量，控制器192则向传送单元180发射信号以使源材料1可在远离第一加热器150的方向上传送，或发射用于降低第一加热器150的温度的信号，借此降低源材料1的蒸发量。
如上所述，根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备防止从源容器溅起的源材料或外来杂质附着到喷孔，且使得在不暂停生产的情况下长时间持续生产成为可能。
另外，在根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备中，热量直接从第一加热器传送到源材料而无需介质，从而使源材料的温度反应可通过第一加热器的温度控制快速实现；用于源材料的理想目标温度可恒定地维持而无大变化；且源材料可稳定地蒸发以借此实现均匀沉积和大面积沉积。
此外，根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备包括第二加热器，所述第二加热器安装于蒸发室的顶部和侧面中且向蒸发室供应热量，从而可防止穿过蒸发室的蒸发源材料相变成液态或固态，且可防止未沉积于衬底上的残留蒸发源材料附着到喷孔并堵塞喷孔。
此外，在根据本发明的示范性实施例用于形成薄膜的沉积设备中，通过调整源材料与第一加热器之间的距离或第一加热器的温度而控制从源容器蒸发的源材料的量，借此稳定地维持蒸发源材料的量。
图4为展示图2的用于形成薄膜的沉积设备的替代实例的示意图。
参看图4，用于形成薄膜的沉积设备100′包括源容器110内部的附加坩埚111。就液态源材料而言，液态源材料可能会在由传送单元传送的同时向下泄漏。因此，提供独立坩埚以容纳源材料，借此防止源材料泄漏并污染传送单元。
在图4中，元件具有与图2和图3中所示的相同的数字引用的元件相同的结构和功能，因此将省略对所述元件的详细描述。
图5为展示图2的用于形成薄膜的沉积设备的另一替代实例的示意图。
参看图5，用于形成薄膜的沉积设备100″包括多个喷孔140，借此稳定地且均匀地将源材料沉积于大面积衬底10上。在图5中，元件具有与图2和图3中所示的相同数字引用的元件相同的结构和功能，因此将省略对所述元件的详细描述。
尽管已展示和描述本发明的一些示范性实施例，但本领域技术人员应了解，在不脱离本发明的原则和精神的前提下可在这些实施例中作出修改，本发明的范畴在所附权利要求书和权利要求书的等效内容中加以界定。
Claims (7)
1.一种用于形成薄膜的沉积设备，所述设备包括：
源容器，待沉积于衬底上的源材料以固态或液态容纳在所述源容器中；
蒸发室，所述蒸发室在所述源容器上方耦接所述源容器并与所述源容器相通，且来自所述源容器的蒸发源材料穿过所述蒸发室；
喷孔，所述喷孔形成于所述蒸发室的顶部上且向上喷射穿过所述蒸发室的所述蒸发源材料；
第一加热器，所述第一加热器提供于所述蒸发室或所述源容器内部的所述源材料上方且向所述源材料供应热量以蒸发容纳于所述源容器中的所述源材料；以及
阻挡板，所述阻挡板提供于所述蒸发室内部的所述第一加热器上方且在所述第一加热器向所述源材料供应热量时防止容纳于所述源容器中的所述源材料或外来杂质飞溅和附着到所述喷孔。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述阻挡板的形状像是平板一样，且与所述蒸发室的内壁以预定距离间隔开。
3.如权利要求1所述的设备，进一步包括第二加热器，所述第二加热器提供于所述蒸发室的顶部或侧面上且向所述蒸发室供应热量以防止穿过所述蒸发室的所述蒸发源材料相变成液态或固态。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述源容器用拆卸的方式耦接到所述蒸发室。
5.如权利要求1所述的设备，进一步包括传送单元，所述传送单元用于在靠近所述第一加热器或远离所述第一加热器的方向上传送所述源材料。
6.如权利要求1所述的设备，进一步包括传感器，所述传感器提供于所述蒸发室中且感应穿过所述蒸发室的蒸发源材料的量。
7.如权利要求1所述的设备，进一步包括：
传送单元，所述传送单元在靠近所述第一加热器或远离所述第一加热器的方向上传送所述源材料；
传感器，所述传感器提供于所述蒸发室中且感应穿过所述蒸发室的蒸发源材料的量；以及
控制器，所述控制器从所述传感器得到关于蒸发源材料的所述量的反馈，且如果蒸发源材料的所述量小于预先设置的参考量，所述控制器则向所述传送单元发射信号以使所述源材料可在靠近所述第一加热器的方向上传送或发射用于提高所述第一加热器的温度的信号，且如果蒸发源材料的所述量大于所述预先设置的参考量，所述控制器则向所述传送单元发射信号以使所述源材料可在远离所述第一加热器的方向上传送或发射用于降低所述第一加热器的温度的信号。
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