CN107794500B - 坩埚及蒸镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坩埚及蒸镀装置，属于蒸镀技术领域。所述坩埚包括：坩埚本体和坩埚盖，坩埚本体上设置有出口，坩埚盖覆盖出口；坩埚盖包括：弹性圈，弹性圈上的中空部分连通出口，中空部分靠近坩埚本体一端的开口面积大于远离坩埚本体一端的开口面积。本发明解决了在沉积物会堵塞蒸发孔而导致基板上形成厚度不均匀的膜层，从而容易影响膜层品质的问题。本发明用于蒸镀膜层。

Description

坩埚及蒸镀装置

技术领域

本发明涉及蒸镀技术领域，特别涉及一种坩埚及蒸镀装置。

背景技术

随着科技的发展，蒸镀装置在各个产业中均得到了广泛的应用，例如，蒸镀装置广泛应用于光伏、显示以及包装等产业。

蒸镀装置通常包括坩埚本体以及坩埚盖，其中，坩埚盖覆盖坩埚本体的出口，且坩埚盖上设置有蒸发孔。在使用蒸镀装置在基板上形成膜层时，可以将基板放置在蒸镀装置的正上方。然后，可以在坩埚本体中装入蒸镀材料，并对坩埚本体进行加热，使得蒸镀材料通过蒸发孔蒸发至基板。需要说明的是，由于蒸镀材料中通常存在较大的颗粒，且蒸镀材料在温度控制不当时易形成结块，因此，在蒸镀材料通过蒸发孔时，较大颗粒的蒸镀材料和结块的蒸镀材料通常会沉积在坩埚盖中蒸发孔的内壁，进而在蒸发孔内壁形成沉积物。

由于沉积物会堵塞蒸发孔，因此，蒸发孔的开口面积和蒸镀材料的蒸发速率会变小，使得蒸镀材料在基板上的凝聚速率及凝聚面积均变小，从而导致基板上形成厚度不均匀的膜层，容易影响膜层品质。

发明内容

本发明提供了一种坩埚及蒸镀装置，可以解决相关技术中由于沉积物会堵塞蒸发孔而导致基板上形成厚度不均匀的膜层，容易影响膜层品质的问题，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种坩埚，所述坩埚包括：坩埚本体和坩埚盖，所述坩埚本体上设置有出口，所述坩埚盖覆盖所述出口；

所述坩埚盖包括：弹性圈，所述弹性圈上的中空部分连通所述出口，所述中空部分靠近所述坩埚本体一端的开口面积大于远离所述坩埚本体一端的开口面积。

可选的，所述坩埚盖还包括：n个内衬片，n≥3，

所述n个内衬片均贴附在所述弹性圈的内壁，且每个所述内衬片远离所述内壁的表面为目标表面，所述目标表面的摩擦系数小于所述弹性圈的内壁的摩擦系数。

可选的，所述坩埚盖还包括：盖体，

所述盖体和所述弹性圈均为环形结构，且所述弹性圈套接在所述盖体内。

可选的，所述中空部分呈圆台状。

可选的，所述弹性圈的轴线与所述中空部分的轴线共线。

可选的，所述出口呈圆形，且所述出口的圆心位于所述中空部分的轴线上。

可选的，所述n个内衬片均匀的贴附在所述弹性圈的内壁。

可选的，所述内衬片的材质为金属。

可选的，所述弹性圈的材质为硼硅橡胶。

另一方面，提供了一种蒸镀装置，所述蒸镀装置包括上述坩埚。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：在本发明实施例提供的坩埚中，由于中空部分靠近坩埚本体一端的开口面积大于其另一端的面积，因此通孔内壁为靠近坩埚本体的斜壁。在使用该坩埚的过程中，弹性圈的内壁一侧形成有沉积物时，坩埚本体内的压强会增大，在该压强的作用下弹性圈的内壁会受到向外扩张的力，使得弹性圈向外扩张。并且在弹性圈向外扩张过程中，沉积物会随着弹性圈的运动，脱离弹性圈并跌落至坩埚本体内，从而避免了因沉积物堵塞中空部分而导致基板上形成的膜层品质较低。

另外，在弹性圈的内壁一侧形成的沉积物完全堵塞中空部分时，坩埚本体内压强会持续增大，在持续增大的压强的作用下，弹性圈的内壁会受到持续增大的向外扩张的力，使得弹性圈向外扩张的程持续增大。在弹性圈的扩张程度持续增大时，弹性圈对其内壁一侧的沉积物的支撑力会逐渐减小，在该支撑力减小到一定程度时，沉积物会跌落至坩埚内，从而避免了因持续增大的压强导致沉积物爆出坩埚，进而避免了膜层的浪费和装置的损坏。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种相关技术提供的一种蒸镀装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种坩埚的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种坩埚的俯视图；

图4为本发明实施例提供的一种受力情况示意图；

图5为本发明实施例提供的一种被堵塞的坩埚的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种被堵塞的坩埚的结构示意图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。

蒸镀装置在各个产业中均得到了广泛的应用，且通常会使用蒸镀装置来镀膜。示例的，请参考图1，蒸镀装置通常包括装置外壳101、多个加热线圈102、坩埚本体103以及坩埚盖105，其中，加热线圈102、坩埚本体103和坩埚盖105均设置在装置外壳内，且坩埚盖105覆盖坩埚本体103的出口，坩埚盖105上设置有蒸发孔105A。在使用蒸镀装置10在基板11上形成膜层12时，通常需要在坩埚本体103内装入蒸镀材料104，并将基板11放置在蒸镀装置10的正上方。然后，采用加热线圈102对坩埚本体103内的蒸镀材料104进行加热，以使得蒸镀材料104通过蒸发孔105A蒸发至基板11，从而在基板11上形成膜层12。但是，在使用蒸镀装置10往基板11上形成膜层12时，通常会在坩埚盖105的内壁上形成沉积物106。

由于沉积物106会堵塞蒸发孔105A，会使得蒸镀材料在基板上的凝聚速率及凝聚面积均变小，从而导致基板上形成厚度不均匀的膜层，容易影响膜层品质。另外，在沉积物106过多而导致蒸发孔105A被完全堵塞时，坩埚本体103内的压强会持续增大，在压强上升都一定程度时会使得沉积物106爆出蒸发孔105A，从而导致膜层30和蒸镀装置10的损坏，容易造成浪费以及影响蒸镀装置10的使用寿命。

为了解决沉积物堵塞蒸发孔的问题，相关技术存在三种解决手段：第一种手段是通过提高蒸镀温度使得被蒸发的蒸镀材料增多，从而增大坩埚本体内的压强，进而使得蒸镀材料爆出蒸发孔并冲散沉积物，但该种手段的控制难度较大且容易造成蒸镀材料的浪费。第二种手段是对坩埚内蒸发孔进行定点加热，使得沉积物二次挥发掉，但该种手段难以保证蒸镀材料稳定的蒸镀速率。第三种手段是在沉积物堵塞蒸发孔时，暂停蒸镀进程并清理沉积物，但该种手段容易影响镀膜工艺的进程。

本发明实施例提供了一种坩埚，能够解决沉积物堵塞蒸发孔的问题，且不会出现上述三种手段中出现的问题。

图2为本发明实施例提供的一种坩埚的结构示意图，图3为本发明实施例提供的一种坩埚的俯视图，请结合图2和图3，该坩埚20可以包括：坩埚本体201和坩埚盖202，坩埚本体201上设置有出口201A，且坩埚盖202覆盖出口201A。坩埚盖202可以包括：弹性圈202A，弹性圈202A上的中空部分202A1连通出口201A，中空部分202A1靠近坩埚本体201一端的开口面积大于远离坩埚本体201一端的开口面积。

综上所述，在本发明实施例提供的坩埚中，由于中空部分靠近坩埚本体一端的开口面积大于其另一端的面积，因此通孔内壁为靠近坩埚本体的斜壁。在使用该坩埚的过程中，弹性圈的内壁一侧形成有沉积物时，坩埚本体内的压强会增大，在该压强的作用下弹性圈的内壁会受到向外扩张的力，使得弹性圈向外扩张。并且在弹性圈向外扩张过程中，沉积物会随着弹性圈的运动，脱离弹性圈并跌落至坩埚本体内，从而避免了因沉积物堵塞中空部分而导致基板上形成的膜层品质较低。

中空部分202A1远离坩埚本体201一端的开口面积可以与相关技术中坩埚盖的开口面积相同，实际应用中，该中空部分202A1远离坩埚本体201一端的开口面积也可以与相关技术中的开口面积不同，本发明实施例对此不作限定。

可选的，弹性圈202A的材质可以为硼硅橡胶。硼硅橡胶在较高温度下仍可保持较好的弹性，因此在使用坩埚时，弹性圈202A可以较快的向外扩张，有利于弹性圈202A上沉积物的脱落。实际应用中，弹性圈202A的材质还可以为其他弹性材质，如甲基乙烯基硅橡胶，本发明实施例对此不作限定。

请继续结合图2和图3，坩埚盖202还可以包括：n个内衬片202B，n≥3。其中，n个内衬片202B均贴附在弹性圈202A的内壁C，且每个内衬片202B远离内壁C的表面为目标表面D，目标表面D的摩擦系数小于弹性圈202A的内壁C的摩擦系数，也即是目标表面D的光滑程度大于弹性圈202A的内壁C的光滑程度。可选的，目标表面D和内壁C平行。

由于内衬片的目标表面D比弹性圈202A的内壁C光滑，因此弹性圈202A的内壁不容易聚集沉积物，且在清洗坩埚盖202时，由于内衬片202B的目标表面D较光滑，因此坩埚盖202较容易清洗。可选的，n个内衬片202B可以均匀的贴附在弹性圈202A的内壁C上。在n个内衬片202B均匀的分布在内壁C上时，沉积物会聚集在内壁C上各个位置的内衬片202B上，以使得坩埚盖202上较不容易聚集沉积物的区域较多，坩埚盖202更加容易清洗。可选的，该n个内衬片中，任意两个相邻的内衬片202B互不接触。

可选的，内衬片202B的材质可以为表面较光滑的金属。实际应用中，内衬片202B的材质还可以为其他表面光滑的材质，如陶瓷或石墨，本发明实施例对此不作限定。

需要说明的是，本发明实施例中以坩埚盖202包括8个内衬片202B为例，实际应用中，内衬片202B的个数还可以为大于或等于三的其他数值(如内衬片202B的个数为6个)，本发明实施例对此不作限定。

请继续结合图2和图3，坩埚202还可以包括：盖体202C，盖体202C和弹性圈202A均可以为环形结构，且弹性圈202A可以套接在盖体202C内。示例的，弹性圈202A的截面图形为可以为倒三角形，实际应用中，弹性圈202A的截面图形还可以为其他形状(如倒梯形)，本发明实施例对此不作限定。

可选的，中空部分202A1可以呈圆台状。实际应用中，中空部分202A1还可以呈其他形状(如棱台状)，本发明实施例对此不作限定。

可选的，弹性圈202A的轴线与中空部分202A1的轴线共线。当弹性圈202A的轴线与中空部分202A1的轴线共线时，若弹性圈202A的内壁受到压力，则弹性圈202A可以均匀的扩张。

可选的，坩埚本体201上的出口201A可以呈圆形，且该出口201A的圆心位于中空部分202A1的轴线上。在出口201A的圆心位于中空部分202A1的轴线上时，由于中空部分202A1正对出口201A，因此在蒸镀过程中，蒸镀材料可以更加均匀的通过中空部分202A1。

另外，在使用本发明实施例提供的坩埚的过程中，若在坩埚本体内压强的作用下弹性圈向外扩张时，弹性圈的横向形变量与坩埚本体内的压强大小的关系可以用预设公式表示。示例的，该预设公式可以为：其中，△d为弹性圈的横向变形量，其中横向为内衬片到其在弹性圈上的贴附位置的方向，P为坩埚本体内压强，S为某一内衬片的目标表面的面积，α为内衬片的目标表面与水平面的夹角，k为弹性圈在发生横向变形时的弹性变形系数。

示例的，图4为本发明实施例提供的一种受力情况示意图，图4示出了一个内衬片202B上的受力情况，以及该内衬片202B在弹性圈202A内壁上的设置位置的受力情况。如图4所示，目标表面D与水平方向之间的夹角可以为α，在坩埚本体(图4中未示出)内的压强的作用下，目标表面D会受到压力F，该压力F的方向竖直向上，且F＝P×S。根据正交分解法，可以将F分解为互相垂直的F1和F2，其中F1与目标表面D以及内壁C均垂直，F2与目标表面D平行且与F1位于同一个平面内，根据勾股定理，F1＝F×Cosα。继续将F1分解为互相垂直的F11和F12，其中F11的方向为该内衬片202B朝向其在弹性圈202A上的设置位置，F12的方向竖直向上，且F11垂直于F12。同理，F11＝F1×Sinα＝P×S×Cosα×Sinα＝0.5×P×S×Sin2α。根据胡克定律，弹性圈202A的横向变形量

可选的，夹角α可以为45°。实际应用中，夹角α还可以为大于0°且小于90°的其他角度(如夹角α＝60°)，本发明实施例对此不作限定。

在使用本发明实施例提供的坩埚时，坩埚盖上形成沉积物会使得中空部分的局部区域被堵塞或其全部区域被堵塞。

示例的，图5为本发明实施例提供的一种被堵塞的坩埚的结构示意图，如图5所示，在坩埚盖202上形成有一圈沉积物40，且中空部分202A1的局部区域被该一圈沉积物40堵塞，在加热坩埚本体的过程中，坩埚本体201内的压强增大。在该压强的作用下，目标表面D受到的力会增大，使得弹性圈202A会向外扩张。在弹性圈202A向外扩张的过程中，沉积物40会随着内衬片202B运动并跌落至坩埚本体201内，并与坩埚本体201内的蒸镀材料60混合。

示例的，图6为本发明实施例提供的另一种被堵塞的坩埚的结构示意图，如图6所示，在坩埚盖202上形成有一整块沉积物50，且中空部分(图6中未示出)的全部区域被该一整块沉积物50堵塞，在加热坩埚本体的过程中，坩埚本体201内的压强持续增大。在该持续增大的压强的作用下，目标表面D受到的力会持续增大，使得弹性圈202A持续向外扩张，从而使得弹性圈202A对沉积物50的支撑力逐渐减小，在该支撑力减小到一定程度时，沉积物50会跌落至坩埚本体201内，并与坩埚本体201内的蒸镀材料60混合。

另外，本发明实施例提供的坩埚可以适用于温度在300摄氏度以下的蒸镀环境。

综上所述，在本发明实施例提供的坩埚中，由于中空部分靠近坩埚本体一端的开口面积大于其另一端的面积，因此通孔内壁为靠近坩埚本体的斜壁。在使用该坩埚的过程中，弹性圈的内壁一侧形成有沉积物时，坩埚本体内的压强会增大，在该压强的作用下弹性圈的斜壁会受到向外扩张的力，使得弹性圈向外扩张。并且在弹性圈向外扩张过程中，沉积物会随着弹性圈的运动，脱离弹性圈并跌落至坩埚本体内，从而避免了因沉积物堵塞中空部分而导致基板上形成的膜层品质较低。

另外，在弹性圈的内壁一侧形成的沉积物完全堵塞中空部分时，坩埚本体内压强会持续增大，在持续增大的压强的作用下，弹性圈的内壁会受到持续增大的向外扩张的力，使得弹性圈向外扩张的程持续增大。在弹性圈的扩张程度持续增大时，弹性圈对其内壁一侧的沉积物的支撑力会逐渐减小，在该支撑力减小到一定程度时，沉积物会跌落至坩埚内，从而避免了因持续增大的压强导致沉积物爆出坩埚，进而避免了膜层的浪费和装置的损坏。

本发明实施例提供了一种蒸镀装置，该蒸镀装置可以包括图2和图3任一所示的坩埚。

可选的，该蒸镀装置还可以包括装置外壳和加热线圈，且加热线圈和坩埚均设置在装置外壳内。

综上所述，在本发明实施例提供的蒸镀装置中，由于中空部分靠近坩埚本体一端的开口面积大于其另一端的面积，因此通孔内壁为靠近坩埚本体的斜壁。在使用该坩埚的过程中，弹性圈的内壁形成有沉积物时，坩埚本体内的压强会增大，在该压强的作用下弹性圈的斜壁会受到向外扩张的力，使得弹性圈向外扩张。并且在弹性圈向外扩张过程中，沉积物会随着弹性圈的运动，脱离弹性圈并跌落至坩埚本体内，从而避免了因沉积物堵塞通孔而导致衬底基板上形成的膜层品质较低。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种坩埚，其特征在于，所述坩埚包括：坩埚本体和坩埚盖，所述坩埚本体上设置有出口，所述坩埚盖覆盖所述出口；

所述坩埚盖包括：弹性圈，所述弹性圈上的中空部分连通所述出口，所述中空部分靠近所述坩埚本体一端的开口面积大于远离所述坩埚本体一端的开口面积。

2.根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚盖还包括：n个内衬片，n≥3，

所述n个内衬片均贴附在所述弹性圈的内壁，且每个所述内衬片远离所述内壁的表面为目标表面，所述目标表面的摩擦系数小于所述弹性圈的内壁的摩擦系数。

3.根据权利要求1或2所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚盖还包括：盖体，

所述盖体和所述弹性圈均为环形结构，且所述弹性圈套接在所述盖体内。

4.根据权利要求3所述的坩埚，其特征在于，所述中空部分呈圆台状。

5.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于，所述弹性圈的轴线与所述中空部分的轴线共线。

6.根据权利要求4所述的坩埚，其特征在于，所述出口呈圆形，且所述出口的圆心位于所述中空部分的轴线上。

7.根据权利要求2所述的坩埚，其特征在于，所述n个内衬片均匀的贴附在所述弹性圈的内壁。

8.根据权利要求2所述的坩埚，其特征在于，所述内衬片的材质为金属。

9.根据权利要求1或2所述的坩埚，其特征在于，

所述弹性圈的材质为硼硅橡胶。

10.一种蒸镀装置，其特征在于，所述蒸镀装置包括权利要求1至9任一所述的坩埚。