CN105177507B - 蒸镀坩埚及蒸镀设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸镀技术领域，公开了一种蒸镀坩埚及蒸镀设备，以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。蒸镀坩埚包括坩埚本体以及与所述坩埚本体相连通的坩埚口，所述坩埚口的侧壁分布有多个惰性气体通入喷嘴。将该蒸镀坩埚应用于蒸镀设备中，通过多个惰性气体通入喷嘴向坩埚口内通入惰性气体，可以使惰性气体分子与坩埚口内的蒸镀气体分子产生碰撞，从而增加蒸镀气体分子向上方运动的动能，进而使得飞向基板表面并沉积的蒸镀气体分子大大增加。相比现有技术，该方案可以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。

Description

蒸镀坩埚及蒸镀设备

技术领域

本发明涉及蒸镀工艺技术领域，特别是涉及一种蒸镀坩埚及蒸镀设备。

背景技术

OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二级管，简称OLED)显示屏由于具有薄、轻、宽视角、主动发光、发光颜色连续可调、成本低、响应速度快、能耗小、驱动电压低、工作温度范围宽、生产工艺简单、发光效率高及可柔性显示等优点，已被列为极具发展前景的下一代显示技术。

在基板上形成OLED器件通常采用蒸镀工艺，其是指在一定的真空条件下加热蒸镀材料，使蒸镀材料熔化(或升华)成原子、分子或原子团组成的蒸气，然后凝结在基板表面成膜，从而形成OLED器件的功能层。蒸镀工艺按照蒸镀源(蒸镀材料的加热装置)的类型可分为点源蒸镀和线源蒸镀，其中点源蒸镀技术发展较为成熟，已经在生产线实现了量产。

蒸镀材料的价格昂贵并且利用率较低，由于高真空环境中蒸镀气体分子从坩埚内逸出到基板的路径很长，从而导致蒸镀气体分子飞到基板表面并沉积其上的比例不超过5％，绝大部分的蒸镀材料都沉积到腔室内壁上，一方面会对腔室造成污染，另一方面也会对腔室的真空度产生影响。

发明内容

本发明实施例提供了一种蒸镀坩埚及蒸镀设备，以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。

本发明实施例提供的蒸镀坩埚，包括坩埚本体以及与所述坩埚本体相连通的坩埚口，所述坩埚口的侧壁分布有多个惰性气体通入喷嘴。

在本发明实施例的技术方案中，坩埚口的侧壁分布有多个惰性气体通入喷嘴，将该蒸镀坩埚应用于蒸镀设备中，通过多个惰性气体通入喷嘴向坩埚口内通入惰性气体，可以使惰性气体分子与坩埚口内的蒸镀气体分子产生碰撞，从而增加蒸镀气体分子向上方运动的动能，进而使得飞向基板表面并沉积的蒸镀气体分子大大增加。相比现有技术，该方案可以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。

优选的，所述坩埚口呈漏斗状，所述多个惰性气体通入喷嘴斜向上朝向坩埚口的顶部。

坩埚口采用该形状设计，有利于控制蒸镀气体分子的运动方向，提高蒸镀气体分子向基板运动的几率，从而进一步提高蒸镀材料利用率。所述多个惰性气体通入喷嘴斜向上朝向坩埚口的顶部，可以对蒸镀气体分子起到较好的助推作用，从而使更多的蒸镀气体分子快速到达基板表面并沉积，以进一步提高蒸镀效率。

较佳的，所述多个惰性气体通入喷嘴沿高度方向分为至少两层，每层的惰性气体通入喷嘴水平环列分布，较高一层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角，大于较低一层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角。

该方案可以使坩埚口内的蒸镀气体分子受惰性气体气流的作用较为均匀，从而进一步提高蒸镀效率和蒸镀质量。现有技术中，坩埚口内的蒸镀气体分子，越靠近坩埚口顶部速率损失越大，向基板以外的其它方向飘逸的几率也越大；该实施例针对此技术缺陷将惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角设计的自下而上阶梯增大，使得惰性气体气流对蒸镀气体分子的助推力依次增大，从而有效降低了蒸镀气体分子的飘逸损失，进一步提高了蒸镀材料利用率。

具体的，所述多个惰性气体通入喷嘴沿高度方向分为三层，其中，底层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为45度，中间层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为60度，上层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为75度。

优选的，所述坩埚口的底部设置有滤网；和/或，所述坩埚本体的底部设置有蜂窝状导热板。

滤网可以对蒸镀气体进行过滤并防止过冲，有利于控制蒸镀速率的稳定以及防止大块蒸镀材料进入坩埚口并飞向基板表面，从而保证蒸镀质量。蜂窝状导热板可以增加蒸镀材料的受热面积，从而使得蒸镀材料受热较为均匀，采用该方案有利于控制蒸镀速率，提升蒸镀质量。

更佳的，所述蜂窝状导热板与所述坩埚本体的底部为一体结构。采用该方案可以提升蜂窝状导热板与坩埚本体的导热效果，从而使得蒸镀材料受热更加均匀，进一步提升蒸镀质量。

本发明实施例还提供了一种蒸镀设备，包括：蒸镀腔室、位于蒸镀腔室内的如前述任一技术方案所述的蒸镀坩埚，以及位于蒸镀腔室外的惰性气体罐，所述惰性气体罐通过气体管路连通蒸镀坩埚的多个惰性气体通入喷嘴。

该蒸镀设备的惰性气体罐通过多个惰性气体通入喷嘴向坩埚口内通入惰性气体，可以使惰性气体分子与坩埚口内的蒸镀气体分子产生碰撞，从而增加蒸镀气体分子向上方运动的动能，进而使得飞向基板表面并沉积的蒸镀气体分子大大增加。相比现有技术，该方案可以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。

优选的，蒸镀设备还包括位于蒸镀腔室外并串接于气体管路上的以下设备中的至少一种：质量流量控制器、气体增压泵以及气体加热交换器。质量流量控制器可以控制向坩埚口内通入惰性气体的流量，气体增压泵可以控制向坩埚口内通入惰性气体的压强，气体加热交换器可以控制向坩埚口内通入惰性气体的温度。采用该蒸镀设备，可以方便的调节通入坩埚口的惰性气体的状态参数，从而使蒸镀效率和蒸镀质量达到较佳水平。

较佳的，通入坩埚口的惰性气体的流量Q满足：Q＝kQ₀，Q₀为蒸镀材料蒸发流量，k为比例系数，5≤k≤10；

通入坩埚口的惰性气体的温度T满足：T₀-T≤△T，T₀为蒸镀材料蒸发温度，△T为设定温度差，且△T＞0；

通入坩埚口的惰性气体的压强满足：P＞P₀，P₀为蒸镀材料蒸发气体的压强。

通入坩埚口的惰性气体满足上述状态参数范围，可以使蒸镀效率和蒸镀质量达到较佳的水平。

优选的，所述惰性气体罐包括氩气惰性气体罐。氩气的化学性质稳定，不易与蒸镀材料发生反应，并且其容易富集，分子量相对较大，因此，惰性气体罐采用氩气惰性气体罐，将氩气通入蒸镀坩埚的坩埚口内，可以使本发明的上述有益效果更佳。

附图说明

图1为本发明实施例蒸镀坩埚的纵截面示意图；

图2为本发明实施例蒸镀坩埚的坩埚口纵截面示意图；

图3为本发明实施例蒸镀坩埚的坩埚口俯视图；

图4为本发明实施例蒸镀坩埚的坩埚本体俯视图；

图5为本发明实施例蒸镀设备示意图。

附图标记：

100-惰性气体分子

200-蒸镀气体分子

300-蒸镀材料

10-基板

11-蒸镀坩埚

12-坩埚本体

13-坩埚口

14-惰性气体通入喷嘴

15-滤网

16-蜂窝状导热板

17-蒸镀腔室

18-惰性气体罐

19-气体管路

20-质量流量控制器

21-气体增压泵

22-气体加热交换器

具体实施方式

为了提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率，本发明实施例提供了一种蒸镀坩埚及蒸镀设备。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的蒸镀坩埚11，包括坩埚本体12以及与坩埚本体12相连通的坩埚口13，坩埚口13的侧壁分布有多个惰性气体通入喷嘴14。

在本发明实施例的技术方案中，坩埚口13的侧壁分布有多个惰性气体通入喷嘴14，将该蒸镀坩埚11应用于蒸镀设备中，通过多个惰性气体通入喷嘴14向坩埚口13内通入惰性气体，可以使惰性气体分子100与坩埚口13内的蒸镀气体分子200产生碰撞，从而增加蒸镀气体分子200向上方运动的动能，进而使得飞向基板表面并沉积的蒸镀气体分子大大增加。相比现有技术，该方案可以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。

坩埚口13的具体形状不限，在图1所示的优选实施例中，坩埚口13呈漏斗状。坩埚口13采用图示形状设计，有利于控制蒸镀气体分子200的运动方向，提高蒸镀气体分子200向基板运动的几率，从而进一步提高蒸镀材料利用率。

惰性气体通入喷嘴14的具体数量不限，可根据坩埚口13的大小进行具体设计。优选的，多个惰性气体通入喷嘴14斜向上朝向坩埚口13的顶部。采用该方案，通入坩埚口13内的惰性气体气流可以对蒸镀气体分子200起到较好的助推作用，从而使更多的蒸镀气体分子快速到达基板表面并沉积，以进一步提高蒸镀效率。

如图2和图3所示，在本发明的较佳实施例中，多个惰性气体通入喷嘴14沿高度方向分为至少两层，每层的惰性气体通入喷嘴14水平环列分布。这样，可以使坩埚口13内的蒸镀气体分子受惰性气体气流的作用较为均匀，从而进一步提高蒸镀效率和蒸镀质量。

如图2所示，较高一层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角，大于较低一层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角。

现有技术中，坩埚口内的蒸镀气体分子，越靠近坩埚口顶部速率损失越大，向基板以外的其它方向飘逸的几率也越大。该实施例针对此技术缺陷将惰性气体通入喷嘴14与水平方向的夹角设计的自下而上阶梯增大，使得惰性气体气流对蒸镀气体分子的助推力依次增大，从而有效调整蒸镀气体分子的运动方向，降低其飘逸损失，进一步提高了蒸镀材料利用率和蒸镀效率。

具体的，图2所示实施例中，多个惰性气体通入喷嘴14沿高度方向分为三层，其中，底层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为45度，中间层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为60度，上层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为75度。

请参照图1和图2所示，坩埚口13的底部设置有滤网15。滤网15可以对蒸镀气体进行过滤并防止过冲，有利于控制蒸镀速率的稳定以及防止大块蒸镀材料进入坩埚口并飞向基板表面，从而保证蒸镀质量。

此外，如图1和图4所示，该优选实施例中，坩埚本体12的底部设置有蜂窝状导热板16。蜂窝状导热板16可以增加蒸镀材料300的受热面积，从而使得蒸镀材料受热较为均匀，采用该方案有利于控制蒸镀速率稳定，防止蒸镀材料因受热不均而热解，提升蒸镀质量。蜂窝状导热板16可以与坩埚本体12为分体结构，放置于坩埚本体12的底部，但优选的，蜂窝状导热板16与坩埚本体12的底部为一体结构，这样可以提升蜂窝状导热板16与坩埚本体12的导热效果，从而使得蒸镀材料受热更加均匀，进一步提升蒸镀质量。

如图5所示，本发明实施例还提供了一种蒸镀设备，包括：蒸镀腔室17、位于蒸镀腔室17内的如前述任一实施例的蒸镀坩埚11，以及位于蒸镀腔室17外的惰性气体罐18，惰性气体罐18通过气体管路19连通蒸镀坩埚11的多个惰性气体通入喷嘴14。

该蒸镀设备的惰性气体罐18通过多个惰性气体通入喷嘴14向坩埚口13内通入惰性气体，可以使惰性气体分子与坩埚口13内的蒸镀气体分子产生碰撞，从而增加蒸镀气体分子向上方运动的动能，进而使得飞向基板10表面并沉积的蒸镀气体分子大大增加。相比现有技术，该方案可以提高蒸镀材料利用率，提高蒸镀效率。

作为优选方案，蒸镀设备还可以包括位于蒸镀腔室17外并串接于气体管路19上的以下设备中的至少一种：质量流量控制器20、气体增压泵21以及气体加热交换器22。

如图5所示，气体管路19从惰性气体罐18到蒸镀腔室17之间的部分依次串联有质量流量控制器20、气体增压泵21以及气体加热交换器22。气体管路19位于蒸镀腔室17内的末端部分分成若干个支路分别与多个惰性气体通入喷嘴14连通。质量流量控制器20可以控制向坩埚口13内通入惰性气体的流量，气体增压泵21可以控制向坩埚口13内通入惰性气体的压强，气体加热交换器22可以控制向坩埚口13内通入惰性气体的温度。采用该蒸镀设备，可以方便的调节通入坩埚口13的惰性气体的状态参数，从而使蒸镀效率和蒸镀质量达到较佳水平。

在本发明的优选实施例中：

通入坩埚口的惰性气体的流量Q满足：Q＝kQ₀，Q₀为蒸镀材料蒸发流量，k为比例系数，5≤k≤10；将惰性气体流量控制在该范围内可以减小对基板温度的影响，并且使本发明有益效果更加突出。

通入坩埚口的惰性气体的温度T满足：T₀-T≤△T，T₀为蒸镀材料蒸发温度，△T为设定温度差，且△T＞0；惰性气体温度以略低于蒸镀材料蒸发温度为佳，这样可以减少惰性气体分子与蒸镀气体分子碰撞过程中发生的热交换，从而保证蒸镀气体分子的温度符合蒸镀需求。

通入坩埚口的惰性气体的压强满足：P＞P₀，P₀为蒸镀材料蒸发气体的压强。惰性气体的压强大于蒸镀材料蒸发气体的压强，惰性气体分子具有较大的动能，可以对蒸镀气体分子产生较明显的助推力。

综上，通入坩埚口13的惰性气体满足上述状态参数范围，可以使蒸镀效率和蒸镀质量达到较佳的水平。

值得一提的是，在点源蒸镀设备中，为了提高基板蒸镀成膜的均一性，避免基板被加热到过高的温度(蒸镀过程中，基板短时耐受温度可达80摄氏度)，蒸镀坩埚11与基板10之间的间距通常设置的比较大，在蒸镀过程中，基板10通常被控制进行水平匀速转动。

惰性气体罐18的中所储存惰性气体的类型不限，可以为任意一种惰性气体。优选的，惰性气体罐18采用氩气惰性气体罐。氩气的化学性质稳定，不易与蒸镀材料发生反应，并且其容易富集，分子量相对较大，因此，惰性气体罐采用氩气惰性气体罐，将氩气通入蒸镀坩埚的坩埚口内，可以使本发明的上述有益效果更佳。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种蒸镀坩埚，其特征在于：包括坩埚本体以及与坩埚本体相连通的坩埚口，所述坩埚口的侧壁分布有多个惰性气体通入喷嘴；所述坩埚口呈漏斗状，所述多个惰性气体通入喷嘴斜向上朝向坩埚口的顶部；所述多个惰性气体通入喷嘴沿高度方向分为至少两层，每层的惰性气体通入喷嘴水平环列分布，较高一层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角，大于较低一层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角。

2.如权利要求1所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述多个惰性气体通入喷嘴沿高度方向分为三层，其中，底层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为45度，中间层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为60度，上层惰性气体通入喷嘴与水平方向的夹角为75度。

3.如权利要求1所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述坩埚口的底部设置有滤网；和/或，所述坩埚本体的底部设置有蜂窝状导热板。

4.如权利要求3所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述蜂窝状导热板与所述坩埚本体的底部为一体结构。

5.一种蒸镀设备，其特征在于，包括：蒸镀腔室、位于蒸镀腔室内的如权利要求1～4任一项所述的蒸镀坩埚，以及位于蒸镀腔室外的惰性气体罐，所述惰性气体罐通过气体管路连通蒸镀坩埚的多个惰性气体通入喷嘴。

6.如权利要求5所述的蒸镀设备，其特征在于，还包括位于蒸镀腔室外并串接于气体管路上的以下设备中的至少一种：

质量流量控制器、气体增压泵以及气体加热交换器。

7.如权利要求5或6所述的蒸镀设备，其特征在于，

通入坩埚口的惰性气体的流量Q满足：Q＝kQ₀，Q₀为蒸镀材料蒸发流量，k为比例系数，5≤k≤10；

通入坩埚口的惰性气体的温度T满足：T₀-T≤△T，T₀为蒸镀材料蒸发温度，△T为设定温度差，且△T＞0；

通入坩埚口的惰性气体的压强满足：P＞P₀，P₀为蒸镀材料蒸发气体的压强。

8.如权利要求7所述的蒸镀设备，其特征在于，所述惰性气体罐包括氩气惰性气体罐。