CN113817989A - 加热装置及其适用的蒸镀设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种加热装置及其适用的蒸镀设备。加热装置包括坩埚、导热元件以及加热元件。坩埚包括底面、开口与该底面相对以及容置空间用以容纳待蒸镀材料。导热元件设置在坩埚的容置空间内，且导热元件设置在底面上并朝向开口延伸，而加热元件邻近坩埚设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热装置及其适用的蒸镀设备，特别是涉及一种包括导热元件的加热装置及其适用的蒸镀设备。
背景技术
蒸镀(evaporation)工艺是一种广泛应用的镀膜技术。在现有的技术中，常见的作法是使用蒸镀机，在热蒸镀腔室(thermal evaporation chamber)中对欲蒸镀的材料进行加热，使材料蒸发并在腔室内分散开来，进而附着或至待蒸镀的待镀物上，以在待镀物的表面形成镀膜。
然而，在对材料进行加热时，材料当中邻近加热源的部分较易受热而蒸发，相对远离加热源的部分则较不易受热，使得材料可能因受热不均匀而造成蒸发的状态不稳定，进而影响蒸镀速率，导致镀膜的品质不佳。此情况在导热性差的材料中更为明显，导热性差的材料较难将热由邻近加热源处传导至远离加热源处，使得蒸发状态、蒸镀速率更加难以控制，对蒸镀工艺的准确性及稳定性所造成的影响更甚。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种加热装置及其适用的蒸镀设备，其中加热装置包括导热元件，可改善材料在加热时受热不均匀的问题，使得蒸镀速率较为稳定，进而提升镀膜的品质。
为达上述目的，本发明提供一种加热装置，适用于蒸镀设备，加热装置包括坩埚、导热元件以及加热元件。坩埚包括底面、开口与该底面相对以及容置空间用以容纳待蒸镀材料。导热元件设置在坩埚的容置空间内，且设置在底面上并朝向开口延伸，而加热元件邻近坩埚设置。
为达上述目的，本发明提供一种蒸镀设备，包括腔室、至少一加热装置以及至少一膜厚计。加热装置设置在该腔室内，且各加热装置包括坩埚、导热元件以及加热元件。坩埚包括底面、开口与底面相对以及容置空间用以容纳待蒸镀材料。导热元件设置在坩埚的容置空间内，且设置在底面上并朝向开口延伸，而加热元件邻近坩埚设置。膜厚计设置在腔室内且对应于加热装置。
根据本发明的具有导热元件的加热装置及其适用的蒸镀设备，通过将导热元件设置在坩埚内，使待蒸镀材料可均匀地受热蒸发，可使得蒸镀速率较为稳定，进而提升蒸镀的准确性、稳定性及镀膜品质。并且，对于导热性差的待蒸镀材料，通过导热元件的设置，使得待蒸镀材料由位在靠近坩埚的侧壁的部分到位在坩埚的中心的部分皆可均匀受热，藉此以增加蒸镀速率的稳定性。
附图说明
图1为本发明一实施例的加热装置的剖面示意图。
图2为本发明一实施例的加热装置加热待蒸镀材料的示意图。
图3为本发明一实施例的蒸镀设备的部分剖面示意图。
图4A为蒸镀设备的加热装置中不具有导热元件的蒸镀速率示意图。
图4B为蒸镀设备的加热装置中具有导热元件的蒸镀速率示意图。
附图标记：
100：加热装置
110：壳体
120：坩埚
122：底面
124：开口
126：容置空间
128：侧壁
130：导热元件
132：基部
134：延伸部
140：加热元件
150：待蒸镀材料
200：蒸镀设备
210：腔室
220：膜厚计
d：间距
D1：第一方向
D2：第二方向
具体实施方式
通过参考以下的详细描述并同时结合图式可以理解本发明，须注意的是，为了使读者能容易了解及图式的简洁，本发明的图式只绘出加热装置的至少一部分或蒸镀设备的至少一部分，且图式中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图式中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本发明的范围。
本发明通篇说明书与所附的申请专利范围中会使用某些术语来指称特定元件。本领域技术人员应理解，蒸镀设备制造商或业界可能会以不同的名称来指称相同的元件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的元件。在下文说明书与申请专利范围中，「含有」与「包括」等词为开放式词语，因此其应被解释为「含有但不限定为…」之意。当在本说明书中使用术语「包含」、「包括」及/或「具有」时，其指定了所述特征、区域、步骤、操作和/或元件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、区域、步骤、操作、元件及/或其组合的存在或增加。
当元件或膜层被称为在另一个元件或膜层「上」或「连接到」另一个元件或膜层时，它可以直接在此另一元件或膜层上或直接连接到此另一元件或膜层，或者两者之间存在有插入的元件或膜层。相反地，当元件被称为「直接」在另一个元件或膜层「上」或「直接连接到」另一个元件或膜层时，两者之间不存在有插入的元件或膜层。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本发明的精神下，将数个不同实施例中的技术特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。
请参考图1与图2。图1为本发明一实施例的加热装置的剖面示意图。图2为本发明一实施例的加热装置加热待蒸镀材料的示意图。如图1与图2所示，本发明一实施例的加热装置100可适用于蒸镀设备，例如但不限于热蒸镀机，而加热装置100可例如为作为蒸镀源的加热器单元(heater cell)，但不限于此。加热装置100包括坩埚120、导热元件130以及加热元件140，其中坩埚120、导热元件130及加热元件140设置在一壳体110内。壳体110可包含于加热装置100中，并可例如为圆柱状壳体，其轴向可为沿着垂直方向的第一方向D1，径向可为沿着水平方向的第二方向D2，但不以此为限。坩埚120包括底面122、开口124以及容置空间126，其中开口124与底面122相对，容置空间126用以容纳待蒸镀材料150。导热元件130设置在坩埚120的容置空间126内，且导热元件130设置在坩埚120的底面122上并朝向坩埚120的开口124延伸，举例而言，导热元件130可大致上沿第一方向D1由坩埚120的底面122向坩埚120的开口124延伸，但不限于此。
加热元件140邻近坩埚120设置，加热元件140可例如为环绕在坩埚120外的加热线圈，但不以此为限。加热元件140可用以对坩埚120进行加热，使容纳在坩埚120的容置空间126内的待蒸镀材料150在受热之后，由坩埚120的开口124蒸发而出，藉此以由加热装置100蒸发并散布至蒸镀设备的腔室中。其中，待蒸镀材料150可以扇形的蒸镀散射角(evaporative scattering angle)或不规则形状的蒸镀散射角由加热装置100蒸发散布至蒸镀设备的腔室中，如图2所示，但不限于此。
导热元件130可包括金属材料或合金材料，例如包括铜、铝、钢、不锈钢或其他合适的金属或合金，或者导热元件130还可包括其他导热性佳的材料，但不限于此。在一些实施例中，导热元件130可包括基部132及延伸部134。基部132设置在坩埚120的底面122上，延伸部134自基部132延伸而出，且沿第一方向D1向坩埚120的开口124延伸，其中延伸部134可例如呈棒状、条状、网状或其他合适的形状。
待蒸镀材料150可例如包括甲基碘化铵(methylammonium iodide,MAI)、甲脒氢碘酸(formamidinium iodide,FAI)或苯乙基碘化铵(phenethylammonium iodide,PEAI)。由于此些材料的导热性较差，通过设置在坩埚120内的导热元件130，可提升热传导效果，使待蒸镀材料150之中除了靠近加热元件140的部分可受热外，相对远离加热元件140的部分也可受热而蒸发，即蒸镀材料150可整体均匀地受热蒸发，使蒸镀速率可较为稳定，进而提升蒸镀的准确性、稳定性及镀膜品质。
坩埚120还可包括侧壁128环绕于导热元件130，其中侧壁128、底面122与开口124共同定义出容置空间126。并且，导热元件130与坩埚120的侧壁128之间具有至少一间距d，举例而言，间距d为由导热元件130的表面至坩埚120的侧壁128之间沿第二方向D2的距离。在一些实施例中，导热元件130可设置在坩埚120的中心，例如，导热元件130可设置在坩埚120的底面122的中心上，或者导热元件130的延伸部134的中心轴可通过坩埚120的底面122的正中心，但不以此为限。此外，在一些实施例中，导热元件130的各部分与坩埚120的侧壁128之间可维持相等的间距d，即导热元件130的各部分的表面至坩埚120的侧壁128之间沿第二方向D2的距离为相等。通过导热元件130的位置配置，使得待蒸镀材料150由位在靠近坩埚120的侧壁128的部分到位在坩埚128的中心的部分皆可均匀受热，藉此以增加蒸镀速率的稳定性。
在元件配置的设计上，导热元件130的尺寸大小可随着坩埚120的尺寸大小而改变，例如导热元件130的直径小于坩埚120的直径。在一些实施例中，导热元件130的高度低于或等于坩埚120的高度，也就是说，导热元件130沿第一方向D1延伸所到达的高度低于或等于坩埚120的开口所在位置的高度。
此外，在一些实施例中，加热元件140可环绕坩埚120设置，例如为环绕在坩埚120外的加热线圈，且导热元件130的高度低于或等于加热元件140的高度。也就是说，导热元件130沿第一方向D1延伸所到达的高度低于或等于加热元件140环绕于坩埚120外所到达的高度。通过上述配置，使导热元件130的高度低于或等于加热元件140的高度，导热元件130可较佳地吸收加热元件140所提供的热，以实现较佳的吸热与导热效果。
请参考图3并配合图1与图2，图3为本发明一实施例的蒸镀设备的部分剖面示意图，其中为了简要说明仅示出蒸镀设备中的一部分元件，并省略另一部分元件，例如承载被镀物的承载装置等。如图1、图2与图3所示，本发明一实施例的蒸镀设备200包括腔室210、至少一加热装置100以及至少一膜厚计(crystal sensor)220，其中蒸镀设备200可例如(但不限于)为热蒸镀机，加热装置100可例如为热蒸镀机中的加热器单元，但不限于此。在图3中，蒸镀设备200包括多个加热装置100设置在腔室210内，例如位于腔室210的底部。各加热装置100可包括壳体110、坩埚120、导热元件130以及加热元件140，其中坩埚120、导热元件130及加热元件140设置在壳体110内。坩埚120包括底面122、开口124以及容置空间126，其中开口124与底面122相对，容置空间126用以容纳待蒸镀材料150。导热元件130设置在坩埚120的容置空间126内，且导热元件130设置在坩埚120的底面122上并朝向坩埚120的开口124延伸。加热元件140邻近坩埚120设置，且加热元件140可例如为环绕在坩埚120外的加热线圈。膜厚计220设置在腔室210内且对应于加热装置100，膜厚计220位在加热装置100的上方，用以感测蒸镀速率，例如每秒钟所镀原子数(atom/second，A/s)。在一些实施例中，膜厚计220为一对一地对应于加热装置100设置，即膜厚计220的数量与加热装置100的数量相等，以分别感测各加热装置100的蒸镀速率，但不以此为限。本发明蒸镀设备200的加热装置100所包含的细部元件、结构、尺寸及材料等在前述实施例中已详细说明，故于此不再赘述。
请参考图4A与图4B。图4A为蒸镀设备的加热装置中不具有导热元件的蒸镀速率示意图。图4B为蒸镀设备的加热装置中具有导热元件的蒸镀速率示意图。如图4A所示，在加热装置中不具有导热元件的情况下，膜厚计所感测到的蒸镀速率波动幅度较大且较不稳定，使得镀膜品质不佳。而如图4B所示，在本发明加热装置中具有导热元件的情况下，由于导热元件的设置使蒸镀材料可均匀地受热蒸发，膜厚计所感测到的蒸镀速率波动幅度小且较为稳定，藉此可获得较佳的镀膜品质。
综上所述，本发明的具有导热元件的加热装置及其适用的蒸镀设备是通过将导热元件设置在坩埚内，使待蒸镀材料可均匀地受热蒸发，以使得蒸镀速率较为稳定，进而提升蒸镀的准确性、稳定性及镀膜品质。并且，对于导热性差的待蒸镀材料，通过导热元件的设置，使待蒸镀材料由位在靠近坩埚的侧壁的部分到位在坩埚的中心的部分皆可均匀受热，藉此以增加蒸镀速率的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种加热装置，其特征在于，适用于一蒸镀设备，包括：
一坩埚，包括：
一底面；
一开口，与所述底面相对；以及
一容置空间，用以容纳一待蒸镀材料；
一导热元件，设置在所述坩埚的所述容置空间内，且设置在所述底面上并朝向所述开口延伸；以及
一加热元件，邻近所述坩埚设置。
2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述导热元件包括金属材料或合金材料。
3.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述待蒸镀材料包括甲基碘化铵、甲脒氢碘酸或苯乙基碘化铵。
4.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述坩埚包括一侧壁环绕于所述导热元件，且所述导热元件与所述坩埚的所述侧壁之间具有至少一间距。
5.如权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述导热元件设置在所述坩埚的中心，且所述导热元件的各部分与所述坩埚的所述侧壁之间维持相等的间距。
6.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述导热元件的高度低于或等于所述坩埚的高度。
7.如权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述加热元件环绕所述坩埚设置，且所述导热元件的高度等于或低于所述加热元件的高度。
8.一种蒸镀设备，其特征在于，包括：
一腔室；
至少一加热装置，设置在所述腔室内，各所述加热装置包括：
一坩埚，包括一底面、一开口与所述底面相对以及一容置空间用以容纳一待蒸镀材料；
一导热元件，设置在所述坩埚的所述容置空间内，且设置在所述底面上并朝向所述开口延伸；以及
一加热元件，邻近所述坩埚设置；以及
至少一膜厚计，设置在所述腔室内且对应于多个所述加热装置。
9.如权利要求8所述的蒸镀设备，其特征在于，所述导热元件包括金属材料或合金材料，所述待蒸镀材料包括甲基碘化铵、苯乙基碘化铵或甲脒氢碘酸。
10.如权利要求8所述的蒸镀设备，其特征在于，所述导热元件设置在所述坩埚的中心。
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