CN108474103A - 用于高速涂覆的真空沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高速涂覆的真空沉积装置，该装置包括：真空腔室，内部设有容纳空间；蒸发坩埚，配置在所述容纳空间中，用于蒸发涂覆物质；以及旋风过滤器，配置在所述容纳空间中，所述旋风过滤器分离蒸发所述涂覆物质时产生的蒸汽和粗大粒子。因此，所述用于高速涂覆的真空沉积装置可去除高速涂覆过程中产生的粗大粒子，同时通过在旋风过滤器出口与蒸汽喷射口之间插入导流体来防止蒸汽的旋转，从而能够获得涂覆均匀性优异的涂层。

Description

用于高速涂覆的真空沉积装置

技术领域

本发明涉及一种用于高速涂覆的真空沉积装置。更详细地，涉及一种去除高速涂覆时产生的粗大粒子的用于高速涂覆的真空沉积装置。

背景技术

真空沉积是在真空氛围下通过多种方法将固体涂覆物质加热蒸发成蒸汽，并将蒸汽喷射到待涂覆件上以形成薄膜的技术，而涂覆方法主要根据加热方法来分类。

具有代表性的真空沉积方法有热沉积法(thermal evaporation)、电子束沉积法(electron beam evaporation)及电磁悬浮沉积法(electro-magnetic levitationevaporation)。

热沉积法是将固体状态的涂覆物质装入由金属、陶瓷或石墨材料制成的细丝、舟皿或坩埚中后，通过电阻加热对涂覆物质进行加热蒸发，并涂覆在基板上的方法。这种方法由于通过电阻加热对涂覆物质进行加热方面存在局限性，因此几乎无法实现钛、铬等高熔点材料的涂覆。因此，上述方法广泛应用于锌、镁等低熔点材料的涂覆。

电子束沉积法是将固体涂覆物质装入水冷式铜或陶瓷坩埚中，然后通过电子束对涂覆物质进行局部加热，因此可以实现高熔点材料的蒸发。但是，由于蒸发物质与坩埚之间的接触引起的热损失而能效低。

电磁悬浮沉积法是在真空氛围下通过电磁力对存在于电磁线圈内部的导电材料，特别是金属进行悬浮加热来产生涂覆蒸汽，并通过陶瓷管和加热的蒸汽箱向连续移动的基板喷射涂覆蒸汽的技术。这种方法应用于将锌、镁等低熔点金属涂覆在带钢(strip)上，具有能效高的优点。

在所述真空沉积方法中，决定涂覆速度的是涂覆物质的蒸汽压力和加热温度。

蒸汽压力是物质的固有特性，无法任意控制，因此，为了增加涂覆速度需要提高涂覆物质的加热温度。

为了提高涂覆物质的加热温度，需要提高电阻加热器、电子束或电磁线圈的功率。但是，通过提高功率使得涂覆物质的温度过度升高时，发生蒸发的同时产生沸腾现象，从而粗大粒子从涂覆物质块中释放出来，最终涂覆在试片上，导致质量下降。

即，为了高速涂覆需要提高涂覆物质的加热功率，但是由于产生降低涂覆质量的粗大粒子，因此，在高速涂覆方面存在局限性。

用于去除这种真空沉积中产生的粗大粒子的技术，大致可分为防止涂覆物质沸腾的技术、防止在蒸汽喷射口处因绝热膨胀而引起冷凝的技术以及插入阻断粗大粒子的构件的技术。

对于防止涂覆物质沸腾的技术而言，除了在真空沉积用坩埚外部安装加热器之外还在内部的涂覆物质上部安装加热器来进行加热，并使炭块(carbon block)漂浮在涂覆物质表面，从而通过涂覆物质表面的温度上升来防止沸腾，抑制粗大粒子的产生。

虽然能够利用这种技术防止粗大粒子的产生，但是还没有达到能够应用在高速涂覆中的去除粗大粒子的技术水平。

即，为了高速涂覆需要提高涂覆物质的加热功率，但是在高速涂覆中利用防止涂覆物质沸腾的技术将涂覆物质表面温度维持高水平的同时内部温度保持在沸点以下在现实中存在局限性。

有关防止在蒸汽喷射口处因绝热膨胀引起冷凝的技术，有韩国授权专利第10-0598717号(2006年07月03日)的“包括不均匀配置的加热装置的有机电致发光器件的沉积源”。

虽然包括不均匀配置的加热装置的有机电致发光器件的沉积源的技术手段不同，但是其目的在于通过在蒸汽喷射口进一步安装加热装置或者集中配置加热装置，防止在蒸汽喷射口处的蒸汽冷凝，以去除粗大粒子。

但是，存在无法去除因涂覆物质沸腾而产生的粗大粒子的问题。尤其，对于高速涂覆而言，大部分的粗大粒子是通过涂覆物质的沸腾而产生的，因此上述技术在应用于高速涂覆方面存在局限性。

对于插入阻断粗大粒子的构件的技术而言，由于利用阻断构件，因此虽然能够整体上执行阻断蒸汽的作用，但是存在涂覆速度急剧降低的问题。

而且，所述阻断部件具有产生粗大粒子的新的介质的作用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种用于高速涂覆的真空沉积装置，该装置为了去除真空沉积过程中产生的粗大粒子而利用旋风过滤器，从而在高速涂覆时也能够防止涂覆粗大粒子。

本发明的实施例所要解决的技术问题并不局限于上述问题，对于在此未提及的其他技术问题，本领域的技术人员可通过下面的记载内容明确理解。

(二)技术方案

实施例可通过用于高速涂覆的真空沉积装置实现，所述装置包括：真空腔室，内部设有容纳空间；蒸发坩埚，配置在所述容纳空间中，用于蒸发涂覆物质；旋风过滤器，配置在所述容纳空间中；连接部，配置在所述蒸发坩埚与所述旋风过滤器之间；以及蒸汽引导部，引导通过所述旋风过滤器分离的蒸汽被喷射到待涂覆件上，所述旋风过滤器分离蒸发所述涂覆物质时产生的蒸汽和粗大粒子。

优选地，所述用于高速涂覆的真空沉积装置还可包括导流体，所述导流体防止通过所述旋风过滤器排出的蒸汽的旋转。

其中，所述导流体可包括：多个水平板，相互隔开配置；以及多个垂直板，垂直于所述水平板且相互隔开配置，所述水平板和所述垂直板可一体形成。

并且，所述导流体可由多个板形成，所述多个板以虚拟线C为基准沿着圆周方向相互隔开配置。

另外，所述旋风过滤器可包括旋风过滤器本体和配置在所述旋风过滤器本体下部的收集部，所述旋风过滤器本体的侧面形成有入口，所述旋风过滤器的上部形成有出口。

其中，所述收集部可形成为上宽下窄的锥形。

并且，由蒸发涂覆物质的蒸发坩埚产生的蒸汽和粗大粒子可通过所述入口向所述旋风过滤器内部移动，所述蒸汽通过旋风方式向所述出口排出，所述粗大粒子被收集部收集。

其中，所述旋风过滤器本体的内部直径D1为1时，所述出口的直径D2可形成为0.2～0.8，所述收集部的底部直径D3可形成为0.1～0.8。

并且，所述旋风过滤器本体的高度H1可形成为0.3～5，所述收集部的高度H2可形成为0.3～10，所述入口的高度H3可形成0.2～1，所述入口的宽幅W可形成为0.1～0.5。

另外，所述用于高速涂覆的真空沉积装置还可包括加热装置，所述加热装置对所述容纳空间进行加热，并加热至预定的温度。

并且，所述涂覆物质可包括锌、镁、铝中的至少一种。

(三)有益效果

根据本发明的实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置可通过在蒸汽蒸发部与蒸汽喷射口之间插入旋风过滤器来去除高速涂覆时产生的粗大粒子。

此外，可通过在旋风过滤器出口与蒸汽喷射口之间插入导流体来防止蒸汽的旋转，从而获得涂覆均匀性优异的涂层。

附图说明

图1是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的图。

图2是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的旋风过滤器的立体图。

图3是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的旋风过滤器的垂直剖面图。

图4是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的旋风过滤器的水平剖面图。

图5的(a)是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的旋风过滤器内部中的粒子直径为1μm的计算机模拟结果的图。

图5的(b)是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的旋风过滤器内部中的粒子直径为5μm的计算机模拟结果的图。

图6是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的导流体的一个实施例的图。

图7是表示根据实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的导流体的另一个实施例的图。

具体实施方式

本发明可实施多种变更，且可具有多种实施例，下面将在附图中例示特定实施例并对其进行说明。但是，这并不是用于将本发明限定为特定实施例形态，应理解为包括本发明的思想和技术范围内的所有变更、等同物及替代物。

第一、第二等包括序数词的术语可用于说明多种组件，但是所述组件并不限定于上述术语。上述术语仅用于区分一个组件和其他组件。例如，在不脱离本发明的权利范围内，第二组件可命名为第一组件，相应地第一组件可命名为第二组件。术语“和/或”包括多个相关记载项目的组合或者多个相关记载项目中的某一个项目。

当提及某一个组件与其他组件“连接”或“联接”时，应理解为该组件与其他组件可直接连接或联接，或者两者之间设置有其他组件。相反，当提及某一个组件与其他组件“直接连接”或“直接联接”时，应理解为两者之间不存在其他组件。

在对实施例的说明中，记载有某一组件形成在其他组件的“上(顶)部或下(底)部(on or under)”时，“上(顶)部或下(底)部”包括两个组件直接(directly)接触或者一个以上的其他组件配置(indirectly)形成在上述两个组件之间。并且，表示为“上(顶)部或下(底)部”时，还可包括以一个组件为基准的上侧方向及下侧方向。

本发明中使用的术语只是为了说明特定实施例，并不是用于限定本发明。在上下文中没有明确表示其他含义时，单数的表示包括复数的表示。在本发明中，应理解为“包括”或“具备”是为了指定说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或者其组合的存在，并不是为了预先排除一个或两个以上的其他特征或数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或者附加可能性。

除非另有定义，否则在此使用的包括技术或科学术语的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。诸如在常用字典中定义的术语，应解释为与相关技术的上下文中的含义相同的含义，除非在本发明中明确定义，否则不应被解释为理想或过度形式的含义。

下面，将参照附图对实施例进行详细地说明，在附图中，相同或相应的组件标注相同的附图标记，并且将省略对此的重复说明。

本发明的实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置1可通过向待涂覆件2喷射蒸汽来获得涂覆均匀性优异的涂层。其中，蒸汽可以是通过加热并蒸发涂覆物质而产生的蒸汽。

参照图1至图7，本发明的实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置1可包括：真空腔室100；蒸发坩埚200，配置在真空腔室100内部，用于蒸发涂覆物质；旋风过滤器300，分离蒸汽和粗大粒子；连接部400，连接蒸发坩埚200和旋风过滤器300；导流体500、500a(baffle)，连接在旋风过滤器300的一侧，防止蒸汽的旋转；以及蒸汽引导部600，引导通过导流体500、500a的蒸汽被喷射到待涂覆件2上。例如，待涂覆件2可使用基板，但并不限定于基板。

真空腔室100形成所述用于高速涂覆的真空沉积装置1的外形，并且可包括内部形成的容纳空间S。

如图1所示，所述容纳空间S中可配置有蒸发坩埚200、旋风过滤器300、连接部400、导流体500、500a及蒸汽引导部600。

蒸发坩埚200可蒸发涂覆物质来产生蒸汽。所述蒸汽的蒸发方式可以采用电阻加热、电磁悬浮加热等方式。

并且，所述涂覆物质可以使用锌、镁、铝等金属。

利用蒸发坩埚200来加热涂覆物质时，在产生蒸汽的同时会产生粗大粒子。

并且，所述蒸汽和粗大粒子可通过连接部400被移送至旋风过滤器300。

如图1所示，虽然例举了利用连接部400来连接蒸发坩埚200和旋风过滤器300的例子，但并不限定于此。

例如，还可以省略连接部400，而将蒸发坩埚200的一侧连接到旋风过滤器300的入口311。由此，在蒸发坩埚200中产生的所述蒸汽和粗大粒子可被移送到旋风过滤器300的入口311。

旋风过滤器300可通过旋风方式分离蒸汽和粗大粒子。

参照图2至图4，旋风过滤器300可包括圆筒形状的旋风过滤器本体310和配置在旋风过滤器本体310下部的收集部320。其中，旋风过滤器本体310可包括形成在侧面的入口311和形成在上部的出口312。并且，收集部320可形成为上宽下窄的锥形。

入口311可以配置成与连接部400连通。并且，如图2所示，入口311可配置在旋风过滤器本体310的侧面。并且，入口311可形成为用于形成入口311的一侧面与旋风过滤器本体310相切。

通过入口311流入旋风过滤器300内部的所述蒸汽和粗大粒子沿着旋风过滤器300的内表面旋转。此时，如图3所示，旋风过滤器本体310内部还可形成内侧部313，所述内侧部313形成出口312的同时向下侧延伸。

因此，通过入口311流入旋风过滤器300内部的所述蒸汽和粗大粒子沿着旋风过滤器300内表面和内侧部313的外表面旋转。其中，内侧部313可形成为具有预定直径D2的圆筒状。

并且，所述蒸汽和粗大粒子旋转时，因阻力和离心力之差，质量小的蒸汽通过出口312排出，质量大的粗大粒子移动至收集部320侧以被收集。

因此，只有分离的蒸汽通过出口312移动至导流体500、500a侧。

参照图3和图4，旋风过滤器本体310的内部直径D1为1时，出口312的直径D2可形成为0.2～0.8，收集部320的底部直径D3可形成为0.1～0.8。并且，旋风过滤器本体310的高度H1可形成为0.3～5，收集部320的高度H2可形成为0.3～10。并且，入口311的高度H3可形成为0.2～1，宽幅W可形成为0.1～0.5。

因此，通过入口311流入的蒸汽和粗大粒子沿着旋风过滤器300的内表面旋转时，如图5的(a)所示，粒子直径为1μm的蒸汽会通过出口312排出，如图5的(b)所示，粒子直径为5μm的粗大粒子会被分离到收集部320。

因此，可确认到，在所述用于高速涂覆的真空沉积装置1中，粒子直径为1μm的蒸汽通过出口312排出后，通过喷射口610喷射到待涂覆件2上。并且，可确认到，粒子直径为5μm的粗大粒子会在旋风过滤器300中被去除。

图5中示出的计算机模拟结果为一个例子，根据旋风的设计方式，能够被去除的粗大粒子的大小也可以不同。

为了优化待涂覆件2的涂覆均匀性，导流体500、500a可配置成与旋风过滤器300的出口312连接，从而能够防止蒸汽的旋转。

图6是表示根据本发明实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的导流体的一个实施例的图。

参照图6，导流体500可包括：多个水平板510，其以预定间隔相互隔开配置；以及多个垂直板520，其以预定间隔相互隔开配置。

如图6所示，水平板510可以以预定间隔相互隔开配置有多个，并且以水平板510为基准，在垂直方向上可相互隔开配置有多个垂直板520。其中，水平板510与垂直板520可一体形成。

因此，导流体500可形成为在所述导流体500的内侧形成多个栅格状，并且以栅格为基准向外侧形成多个凸起。

图7是表示根据本发明实施例的用于高速涂覆的真空沉积装置的导流体的另一实施例的图。

参照图7，导流体500a可包括多个板530。

板530可以以虚拟线C为基准沿圆周方向相互隔开配置有多个。

蒸汽引导部600可引导因导流体500、500a而防止旋转的蒸汽通过喷射口610喷射到待涂覆件2上。

在此，例举了通过喷射口610喷射蒸汽的例子，但并不限定于此，也可以在喷射口610配置喷嘴(未示出)以均匀喷射。

另外，蒸发坩埚200中产生的蒸汽在到达待涂覆件2期间，温度可能会降低。由于所述蒸汽不能附着在旋风过滤器300、连接部400、导流体500、500a、蒸汽引导部600等的内壁上，或者所述蒸汽不能冷凝在一起，因此旋风过滤器300、连接部400、导流体500、500a、蒸汽引导部600等需要被加热至蒸汽不会冷凝的温度以上。

因此，如图1所示，所述用于高速涂覆的真空沉积装置1的加热装置700可以将真空腔室100的容纳空间S加热至蒸汽无法冷凝的温度以上，以防止蒸汽冷凝。

对于加热装置700例举了将真空腔室100的容纳空间S加热至预定温度的例子，但并不限定于此，加热装置还可以设置成对旋风过滤器300、连接部400、导流体500、500a、蒸汽引导部600等进行加热。

以上，参照本发明的实施例进行了说明，但本领域的普通技术人员能够理解，在不脱离权利要求书中记载的本发明的思想及领域的范围内，能够对本发明进行各种修改和变更。并且，应解释为，有关这种修改和变更的差异也包括在权利要求书中规定的本发明的范围内。

附图说明标记

1：用于高速涂覆的真空沉积装置 2：待涂覆件

100：真空腔室 200：蒸发坩埚

300：旋风过滤器 400：连接部

500、500a：导流体 600：蒸汽引导部

700：加热装置

Claims (11)

1.一种用于高速涂覆的真空沉积装置，包括：

真空腔室，内部设有容纳空间；

蒸发坩埚，配置在所述容纳空间中，用于蒸发涂覆物质；以及

旋风过滤器，配置在所述容纳空间中，

所述旋风过滤器分离蒸发所述涂覆物质时产生的蒸汽和粗大粒子。

2.根据权利要求1所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，还包括导流体，所述导流体防止通过所述旋风过滤器排出的蒸汽的旋转。

3.根据权利要求2所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，其中，

所述导流体包括：多个水平板，相互隔开配置；以及多个垂直板，垂直于所述水平板且相互隔开配置，

所述水平板和所述垂直板一体形成。

4.根据权利要求2所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，其中，

所述导流体由多个板形成，所述多个板以虚拟线(C)为基准沿着圆周方向相互隔开配置。

5.根据权利要求1所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，还包括连接部，所述连接部配置在所述蒸发坩埚与所述旋风过滤器之间。

6.根据权利要求1所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，还包括蒸汽引导部，所述蒸汽引导部引导通过所述旋风过滤器分离的蒸汽被喷射到待涂覆件上。

7.根据权利要求1所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，其中，

所述旋风过滤器包括旋风过滤器本体和配置在所述旋风过滤器本体下部的收集部，所述旋风过滤器本体的侧面形成有入口，所述旋风过滤器的上部形成有出口。

8.根据权利要求7所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，其中，

由蒸发涂覆物质的蒸发坩埚产生的蒸汽和粗大粒子通过所述入口向所述旋风过滤器内部移动，所述蒸汽通过旋风方式向所述出口排出，所述粗大粒子被收集部收集。

9.根据权利要求7所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，其中，

所述旋风过滤器本体的内部直径(D1)为1时，所述出口的直径(D2)形成为0.2～0.8，所述收集部的底部直径(D3)形成为0.1～0.8。

10.根据权利要求9所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，其中，

所述旋风过滤器本体的高度(H1)形成为0.3～5，所述收集部的高度(H2)形成为0.3～10，所述入口的高度(H3)形成为0.2～1，所述入口的宽幅(W)形成为0.1～0.5。

11.根据权利要求1所述的用于高速涂覆的真空沉积装置，还包括加热装置，所述加热装置对所述容纳空间进行加热，并加热至预定的温度。