CN114641590A - 蒸发方法、蒸发设备和蒸发源 - Google Patents

蒸发方法、蒸发设备和蒸发源 Download PDF

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普拉萨德·V.S.S.R.V.·玛达瓦博特拉
迈克尔·朗
苏迪尔·萨德拉
斯里尼瓦斯·撒鲁谷
娜迦·迪皮卡·贝瓦拉
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Abstract

一种蒸发方法，包括：在坩埚中提供要蒸发的源材料；在所述坩埚中产生第一温度分布，来蒸发布置在所述坩埚的第一子容积中的所述源材料的第一部分；以及在所述坩埚中产生与所述第一温度分布不同的至少第二温度分布，来蒸发布置在所述坩埚的第二子容积中的所述源材料的第二部分。这可扩展到所述坩埚的多个可选择性加热的子容积，在这些子容积之间有或没有物理屏障。

Description

蒸发方法、蒸发设备和蒸发源
技术领域
本公开内容涉及用于材料蒸发(例如，有机材料的蒸发)的设备、源和方法。本公开内容的实施方式特别地涉及用于蒸发材料(特别是用于在真空沉积系统中产生有机发光二极管(OLED)的有机材料)的方法、源和设备。特别地，本公开内容的实施方式涉及一种蒸发方法、一种蒸发设备和一种蒸发源。
背景技术
用于在基板上沉积层的技术包括在蒸发源中蒸发材料。例如，蒸发源是用于生产有机发光二极管(OLED)和其他电子或光学器件的工具，其包括沉积材料的堆叠。OLED是其中发射层包括某些有机化合物薄膜的特殊类型的发光二极管。有机发光二极管(OLED)用于制造电视机屏幕、计算机监视器、移动电话和其他手持式装置等以用于显示信息。OLED也可用于一般空间照明。OLED显示器的可用色彩、亮度和视角的范围比传统的LCD显示器的可用色彩、亮度和视角的可能范围大，因为OLED像素直接地发射光而不涉及背光。因此，OLED显示器的能量消耗远低于传统的LCD显示器的能量消耗。另外，OLED可被制造到柔性基板上的这一事实产生进一步应用。蒸发源也可用于将其他材料层(例如，金属层)沉积在基板上(例如，在玻璃基板上或在半导体晶片上)。
蒸发源典型地包括蒸发设备，该蒸发设备被配置为通过将源材料加热到处于或高于源材料的蒸发温度的温度来蒸发源材料。蒸发的源材料可传播到蒸气分配管道中，该蒸气分配管道被配置为用于将蒸发的源材料引导到基板上。
在处理期间，基板可被支撑在载体上，该载体被配置为将基板与掩模对准。来自蒸发源的蒸气穿过掩模被引导朝向基板以在基板上形成图案化膜。可通过一个或多个掩模将一种或多种材料沉积到基板上，以产生可单独地寻址的小像素来产生功能装置(诸如全色彩显示器)。
典型地，蒸发设备的内容积被加热来蒸发源材料。源材料可以固体形式布置在蒸发设备内部，例如作为粉末或作为颗粒。然而，在延长时间内确保源材料的预定蒸发速率是有挑战性的。另外，典型的源材料是温度敏感的，使得如果源材料在延长时间内暴露于蒸发设备内部的高温，则在蒸发设备中存在材料分解的风险。OLED材料分解引起OLED器件发光效率和寿命降低。
鉴于以上内容，特别是对于OLED器件的制造来说，提供确保蒸发的材料的高品质沉积的改善的蒸发方法和改善的蒸发设备将是有益的。具体地，应当降低材料分解的风险，同时确保在延长时间内确保预定蒸发速率。
发明内容
鉴于以上内容，提供了一种蒸发方法、一种蒸发设备和一种蒸发源。
根据本公开内容的一个方面，提供了一种蒸发方法。蒸发方法包括：在坩埚中提供要蒸发的源材料；在坩埚中产生第一温度分布来选择性地蒸发布置在坩埚的第一子容积中的源材料的第一部分；以及在坩埚中产生与第一温度分布不同的第二温度分布来选择性地蒸发布置在坩埚的第二子容积中的源材料的第二部分。
特别地，为了产生第一温度分布，可激活靠近第一子容积布置的第一加热器来加热和蒸发布置在第一子容积中的源材料的第一部分。同时，可停用靠近第二子容积布置的第二加热器或将其设定为低加热水平，使得布置在第二子容积中的源材料的第二部分不蒸发。在源材料的第一部分的蒸发期间，可减少或避免源材料的第二部分的降解。为了在坩埚中产生第二温度分布，可激活靠近第二子容积布置的第二加热器，使得布置在第二子容积中的源材料的第二部分蒸发。
根据本文描述的一些实施方式，这可扩展到坩埚的多个可选择性地加热的子容积，这些子容积之间有或没有物理屏障。可依次地加热可选择性地加热的子容积，以提供要沉积在基板上的蒸发的源材料。在一些实施方式中，加热器被控制以维持基本上恒定的蒸发速率，即使当在坩埚中的相应的温度分布之间切换时也是如此。
根据本公开内容的另外方面，提供了一种蒸发设备。蒸发源包括：坩埚，该坩埚用于接收要蒸发的源材料；多个加热器，该多个加热器用于加热和蒸发源材料；以及控制器，该控制器被配置为单独地控制多个加热器来在坩埚中依次地产生不同的温度分布。布置在坩埚的不同的子容积中的源材料的不同部分可一个接一个地被选择性地加热和蒸发。
特别地，控制器可被配置为随后地将坩埚的不同的子容积加热到处于或高于源材料的蒸发温度的温度。因此，控制器被配置为首先在坩埚中产生第一温度分布来选择性地将坩埚的第一子容积加热到处于或高于蒸发温度的温度，同时将坩埚的第二子容积维持在低于蒸发温度的温度。控制器被进一步配置为随后地在坩埚中产生第二温度分布来选择性地将坩埚的第二子容积加热到处于或高于蒸发温度的温度。
根据另外方面，提供了一种蒸发源。蒸发源包括：坩埚，该坩埚用于接收要蒸发的源材料；多个加热器，该多个加热器用于加热和蒸发源材料；控制器，该控制器被配置为单独地控制多个加热器来在坩埚中依次地产生不同的温度分布；以及分配管道，该分配管道与坩埚流体连通，该分配管道包括用于将蒸发的源材料朝向基板引导的多个蒸气喷嘴。
根据本文描述的蒸发方法，源材料被提供在坩埚的第一子容积和第二子容积中。在第一加热阶段，将第一子容积选择性地加热到处于或高于源材料的蒸发温度的温度，而将第二子容积维持在低于蒸发温度的温度。在随后的第二加热阶段中，将坩埚的第二子容积选择性地加热到处于或高于源材料的蒸发温度的温度。
实施方式还涉及用于执行所公开的方法的组件并且包括用于执行每个描述的方法方面的组件部分。这些方法方面可借助于硬件部件、由适当软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其他方式执行。另外，根据本公开内容的实施方式还涉及用于操作所描述的组件的方法和制造所描述的组件的方法。用于操作所描述的组件的方法包括用于执行该组件的每一功能的方法方面。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征，可参考实施方式来得到以上简要地概述的本公开内容的更特别的描述。附图涉及本公开内容的实施方式并且描述如下：
图1示出了根据本文描述的实施方式的蒸发设备的示意性截面图；
图2示意性地示出了根据本文描述的实施方式的蒸发设备的三个随后控制阶段来示出蒸发方法；
图3示出了根据本文描述的实施方式的蒸发设备的示意性截面图；
图4示出了根据本文描述的实施方式的蒸发源的示意性截面图；并且
图5示出了根据本文描述的实施方式的蒸发方法的流程图。
具体实施方式
现将详细地参考本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例示出于各图中。在以下对附图的描述中，相同的附图标记是指相同的部件。仅描述了相对于单独的实施方式的差异。每个示例被提供为对本公开内容进行解释，并且不意指对本公开内容的限制。另外，被示出或描述为一个实施方式的一部分的特征可在其他实施方式上使用或结合任何其他实施方式使用，以产生又一个实施方式。说明书旨在包括此类修改和变化。
本文描述的实施方式涉及蒸发设备，该蒸发设备用于蒸发源材料并用于将蒸发的源材料引导朝向基板以将蒸发的源材料沉积在基板上。蒸发设备包括具有用于容纳要蒸发的源材料的内容积的坩埚。坩埚被配置为在内容积中接收将要蒸发的源材料。坩埚的内容积可被加热来蒸发容纳在坩埚中的源材料。源材料可以是有机材料或另一种材料，例如金属。有机材料可放置在坩埚的内容积中，并且坩埚被加热到处于或高于源材料的蒸发温度的温度。蒸发的源材料被引导通过蒸气分配组件并经由一个或多个蒸气出口被引导朝向基板。
如本文所使用的“蒸发设备”可被理解为被配置为用于通过将源材料加热到处于或高于源材料的蒸发温度的温度来蒸发源材料的设备。“蒸发温度”可被理解为源材料被蒸发、即转变为气相的温度。在一些实施方式中，蒸发温度是在200℃与400℃之间、特别是在250℃与350℃之间的范围内的温度。
源材料可以以固体形式提供在蒸发设备的坩埚中，例如作为粉末或作为颗粒。源材料可以是有机材料、特别是用于制造OLED器件的有机材料。典型的有机材料具有在200℃与400℃之间的范围内的蒸发温度。换句话说，在真空条件下，典型的有机材料在200℃与400℃之间的蒸发温度下蒸发。
许多源材料，特别是有机源材料和其他材料组合物是温度敏感的，使得当将源材料在延长时间内暴露于高温时，可能发生材料分解。尤其是对于有机材料来说，分解温度可能接近材料的蒸发温度，使得在坩埚内部的有机材料存在相当大的材料分解风险。例如，当坩埚内部的温度升高了数度时，材料分解的风险可能已经大大地增加，特别是当源材料在延长时间内暴露于高温时。因此，提供降低材料分解风险并提高沉积材料品质的蒸发设备和蒸发方法将是有益的。
根据本文描述的实施方式，提供了一种蒸发方法。该方法包括提供要在坩埚中蒸发的源材料。在坩埚中产生第一温度分布，来选择性地蒸发布置在坩埚的第一子容积中的源材料的第一部分。此后，在坩埚中产生与第一温度分布不同的第二温度分布，来选择性地蒸发布置在坩埚的第二子容积中的源材料的第二部分。
蒸发设备可包括用于加热和蒸发容纳在坩埚中的源材料的多个加热器。另外，蒸发设备可包括控制器，该控制器用于单独地控制多个加热器来在坩埚中依次地产生不同的温度分布，包括第一温度分布和第二温度分布。通过在坩埚内依次地产生不同的温度分布，可一个接一个选择性地蒸发布置在坩埚的不同的子容积中的源材料。
在坩埚中产生第一温度分布期间，坩埚的第一子容积可设置在处于或高于源材料的蒸发温度，而坩埚的第二子容积可设置在处于低于源材料的蒸发温度的温度。因此，源材料的第一部分被蒸发，而源材料的第二部分可维持在低于蒸发温度(例如，低于蒸发温度30℃或更多)的温度。因此，在源材料的第一部分的蒸发期间，可减少或避免源材料的第二部分的分解。在坩埚中产生第二温度分布期间，坩埚的第二子容积可设置在处于或高于源材料的蒸发温度。因此，源材料的第二部分可相对于材料的第一部分被随后蒸发。
在一些实施方式中，子容积的尺寸可基本上设定为使得了类似量的源材料可被容纳在子容积中的每一者中。例如，在充满的坩埚中，容纳在子容积中的每一者中的源材料的体积可相差20％或更小。
多个加热器可包括专门地被布置为加热坩埚的第一子容积的第一加热器和专门地被布置为加热坩埚的第二子容积的第二加热器。在一些实施方式中，第一加热器和/或第二加热器可分别包括若干加热元件。控制器被配置为以预定加热顺序控制第一加热器和第二加热器。例如，为了产生第一温度分布，可激活第一加热器(而不是第二加热器)以蒸发(仅)源材料的第一部分。例如，为了产生第二温度分布，可激活第二加热器(作为第一加热器的补充或代替)以选择性地蒸发源材料的第二部分。
在坩埚中产生第一温度分布导致来自坩埚的蒸发的源材料的第一蒸发速率，并且在坩埚中产生第二温度分布导致来自坩埚的蒸发的源材料的第二蒸发速率。在一些实施方式中，第一蒸发速率和第二蒸发速率相差20％或更小、特别是10％或更小、更特别是1％或更小。第一蒸发速率和第二蒸发速率可基本上相同。特别地，蒸发速率，即来自坩埚的蒸发的源材料的流速，可在从第一温度分布到第二温度分布的转变之前和之后保持基本上恒定。因此，即使通过以不同方式控制多个加热器来改变坩埚中的温度分布，在基板上的沉积速率也可保持基本上恒定。
在一些实施方式中，当预定量的源材料的第一部分的已经被蒸发时，例如当第一部分的90％或更多已经被蒸发时，控制器可从第一温度分布切换到第二温度分布。在一些实施方式中，当材料的第一部分已经蒸发并且因此坩埚的第一子容积基本上是空的时，控制器可从第一温度分布切换到第二温度分布。
例如，在一些实施方式中，产生第一温度分布，直到布置在坩埚的第一子容积中的源材料的第一部分的90％或更多已经被蒸发，由此可产生第二温度分布。在一些实施方式中，产生第二温度分布，直到布置在坩埚的第二子容积中的源材料的第二部分的90％或更多已经被蒸发。
在一些实施方式中，之后产生与第一温度分布和第二温度分布不同的第三温度分布，例如，以选择性地蒸发布置在坩埚的第三子容积中的源材料的第三部分。第三温度分布可通过用控制器激活第三加热器(例如作为第一加热器和第二加热器的补充或代替)来产生。在产生第一温度分布和第二温度分布期间，可停用第三加热器或可将第三加热器设定为低加热水平，使得第三子容积可维持在低于蒸发温度的温度。在源材料的第一部分和第二部分的蒸发期间，可减少或避免源材料的第三部分的降解。
图1示出了根据本文描述的实施方式的用于蒸发要蒸发的源材料160的蒸发设备100的示意图。蒸发设备100包括坩埚110，坩埚110用于在其内容积中接收源材料160接收。蒸发设备100进一步包括用于加热坩埚的内容积的多个加热器，使得源材料可被加热和蒸发。多个加热器可由控制器150单独地控制。控制器150被配置为控制多个加热器，使得在坩埚110中产生不同的温度分布来随后地且选择性地蒸发布置在坩埚110的不同的子容积中的源材料的不同部分。
例如，坩埚的内容积可分成多个子容积，包括第一子容积132、第二子容积134和可选的第三子容积136。可选地，可提供另外的子容积。子容积可以可选地至少部分地被分隔壁分开。在图1的实施方式中，子容积是内坩埚容积的假想子区域，假想子区域之间没有分隔壁。每个子容积具有与其相关联的相应的加热器，使得可选择性地加热每个子容积。具体地，第一加热器120可与第一子容积132相关联，第二加热器122可与第二子容积相关联，并且第三加热器124可与第三子容积136相关联。每个加热器可包括一个或多个加热单元或加热元件(在图1中由用圆圈填充的方框示例性地描绘)，例如至少部分地包围相应的子容积的电流导体。
当仅激活第一加热器120时，第一子容积132被直接地加热，而其他子容积仅通过来自第一子容积132的热传递而被间接地加热，并可维持在低于蒸发温度的温度。因此，通过激活第一加热器120并停用其他加热器或将其他加热器设定为低加热水平，可选择性地蒸发布置在第一子容积132中的源材料的第一部分。类似地，通过激活第二加热器122，可选择性地蒸发布置在第二子容积134中的源材料的第二部分。类似地，通过激活第三加热器124，可选择性地蒸发布置在第三子容积136中的源材料的第三部分。
控制器150被配置为单独地控制多个加热器，来在坩埚中依次地产生不同的温度分布或热分布。第一加热器120靠近第一子容积132布置(例如，包围第一子容积)，并且第二加热器122靠近第二子容积134布置(例如，包围第一子容积)。第三加热器124可靠近第三子容积136布置。特别地，多个加热器可包括靠近坩埚的第一子容积132布置来加热第一子容积132的第一加热器120、靠近坩埚的第二子容积134布置来加热第二子容积134的第二加热器122以及可选地靠近坩埚的第三子容积136布置来加热第三子容积136的第三加热器124。
在一些实施方式中，第二子容积134布置在第一子容积132下方。在一些实施方式中，第三子容积136布置在第二子容积134下方。在一些实施方式中，可一个叠一个地提供多于三个子容积。例如，坩埚的内容积被细分为堆叠地布置的多个子容积，这些子容积可被一个接一个(特别是从顶部到底部)选择性地加热，特别是，如果可在坩埚的上端处布置蒸气排出端口的话。如果蒸气排出端口布置在坩埚的另一侧处，则可随后地以从靠近蒸气排出端口的第一子容积到远离蒸气排出端口的第二子容积的顺序加热子容积。
例如，在对应于产生第一温度分布的第一加热阶段中，仅有被定义为坩埚中的上部区域的第一子容积132被加热，直到第一子容积中的源材料的第一部分132已经被蒸发。例如，仅第一加热器120被激活，而其他加热器被停用。此后，在对应于产生第二温度分布的第二加热阶段中，被定义为坩埚中位于上部空间下方的中间区域的第二子容积134被加热，直到第二子容积134中的源材料的第二部分已经被蒸发。此时，坩埚中位于中间区域下方的仍填充有源材料的下部区域尚未被加热。例如，第二加热器122被激活，而第三加热器124被停用。此后，在对应于产生第三温度分布的第三加热阶段中，被定义为坩埚中位于中间区域下方的下部区域的第三子容积136被加热，直到布置在第三子容积136中的源材料的第三部分已经被蒸发。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，多个加热器包括电阻式加热器、特别是包围坩埚的相应的子容积并可被选择性地激活的电流导体。例如，第一电阻式加热器包围第一子容积，并且第二电阻式加热器包围第二子容积。替代地或另外地，多个加热器包括电感式加热器，这些电感式加热器可被配置感应地加热设置在坩埚内部的元件，例如网格(mesh)。在一些实施方式中，多个加热器包括温度分布元件，这些温度分布元件可突出到坩埚的内容积中来将热分布在坩埚的相应的子容积中。温度分布元件可以是突出到坩埚内容积中的导热元件，例如板或鳍片。例如，与第一电阻式加热器热接触的第一温度分布元件突出到坩埚的第一子容积中，并且/或者与第二电阻式加热器热接触的第二温度分布元件突出到坩埚的第二子容积中。热可通过温度分布元件而被更均匀地分布在坩埚的各个子容积中，并且可降低最高加热温度，从而避免坩埚中的材料降解。
图2示意性地示出了根据本文描述的实施方式的蒸发设备100的三个后续控制阶段A、B、C来示出蒸发方法。随后地在坩埚110的内容积中产生三种不同的热分布。例如，第一加热器120、第二加热器122和第三加热器124被控制以随后地在坩埚110中产生不同的温度分布。
在阶段A中，激活第一加热器120以将第一子容积132加热到高于蒸发温度的温度，使得上部材料层蒸发。其他加热器(在该示例性图中为第二加热器122和第三加热器124)关闭或维持在低加热水平。因此，坩埚中的温度从第一子容积到第二子容积降低，并且第一温度分布提供了其中温度从顶到底在空间上降低的温度梯度。
在阶段B中，激活第二加热器122以将第二子容积134加热到处于或高于蒸发温度的温度，使得源材料的第二部分蒸发。第三加热器124仍然关闭或维持在低加热水平。可激活第一加热器120(如图2所示，阶段B)以避免在第一子容积中蒸发的源材料冷凝。因此，坩埚中的温度从第二子容积134到第三子容积136降低，并且第二温度分布提供其中温度朝向底部在空间上降低的温度梯度。
在阶段C中，激活第三加热器124以将第三子容积136加热到处于或高于蒸发温度的温度，使得源材料的第三部分蒸发。可激活第一加热器120和第二加热器122(如图2所示，阶段C)以避免在第一子容积和第二子容积中蒸发的源材料冷凝。因此，坩埚中的容积的下部部分被选择性地加热，使得容纳在坩埚的下部区域中的源材料蒸发。第三温度分布可以是基本上均匀的热坩埚温度。换句话说，可激活所有加热器。
因此，蒸发设备的控制器被配置为不仅在坩埚的内容积中提供空间温度梯度，而且在坩埚的内容积中提供随时间变化的温度分布。通过在坩埚中产生随时间和空间变化的温度，可将材料降解维持在低水平或完全避免材料降解，并且可提供预定蒸发速率。具体地，可选择性地加热坩埚的、为获得预定蒸发速率而应当发生蒸发的(多个)子容积，并且可将材料的其他部分维持在较低温度以减少材料分解并避免将源材料长时间暴露在高温下。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，坩埚的第一子容积和坩埚的第二子容积可指坩埚的彼此靠近的部分容积。第一子容积和第二子容积可指坩埚的彼此靠近和/或共享共同虚拟边界的部分容积。或者，第一子容积和第二子容积可由分隔壁分开。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，可产生第一温度分布，直到布置在第一子容积中的源材料的第一部分基本上已经被蒸发。之后，可产生第二温度分布，直到布置在第二子容积中的源材料的第二部分基本上已经被蒸发。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，产生第一温度分布可包括控制靠近第一子容积布置的第一加热器，以提供高于第一子容积中的源材料的蒸发温度的第一温度。可控制靠近第二子容积布置的第二加热器以提供低于第二子容积中的源材料的蒸发温度的第二温度。
如本文所使用的“加热器”可指靠近坩埚的特定子容积布置的一个或多个加热元件，该一个或多个加热元件可由控制器控制以在特定子容积中实现预定温度。“加热器”可指被配置为用作用于坩埚的一个子容积的加热器的多个加热元件。
控制多个加热器可指被配置为选择性地控制多个加热器以在坩埚的子容积中产生温度梯度(称为“温度分布”)的控制器。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，产生第二温度分布可包括控制多个加热器以提供高于至少在第二子容积中的源材料的蒸发温度的温度。第三子容积(如果提供的话)可维持在低于蒸发温度的温度。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，第二子容积可布置在第一子容积下方。“在……下方”可指重力方向(即，竖直方向)。因此，坩埚可“从顶部到底部”加热，即在第一加热阶段仅加热上部子容积，而在后续加热阶段中，加热在上部子容积下方的其他子容积。替代地或另外地，至少一个子容积可在水平方向上与另一个子容积相邻地布置。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，该方法可包括产生与坩埚中的第一温度分布和第二温度分布不同的至少一个另外的温度分布。该至少一个另外的温度分布可蒸发布置在坩埚的至少一个另外的子容积中的源材料的至少一个另外的部分。至少一个另外的子容积可布置在第一子容积和第二子容积下方。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，该方法包括单独地控制多个加热器以在坩埚中依次地产生不同的温度分布。在坩埚中依次地产生不同的温度分布可导致随后地蒸发布置在坩埚的不同的子容积中的源材料的不同部分。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，坩埚可包括由分隔壁分开的多个隔室。多个隔室中的第一隔室可界定第一子容积。多个隔室中的第二隔室可界定第二子容积。另外地或替代地，多个隔室中的第三隔室可界定第三子容积。
图3示出了根据本文描述的实施方式的蒸发设备100的示例性实施方式，该蒸发设备包括多个隔室。蒸发设备100包括用于接收要蒸发的源材料的坩埚110，以及用于加热和蒸发源材料的多个加热器。另外，提供控制器来单独地控制多个加热器来在坩埚中依次地产生不同的温度分布，以用于随后地蒸发布置在坩埚的不同的子容积中的源材料。
在图3示出的实施方式中，坩埚包括多个由分隔壁分开的隔室。多个隔室中的第一隔室332界定第一子容积132，多个隔室中的第二隔室334界定第二子容积134，并且多个隔室中的(可选的)第三隔室336界定(可选的)第三子容积136。在图4的示例性实施方式中，第一分隔壁380将第一隔室与第二隔室分开，并且第二分隔壁382将第二隔室与第三隔室分开。可提供另外的分隔壁来将另外的隔室彼此分开，并且/或者至少一个分隔壁可将三个或更多个隔室彼此分开。
在一些实施方式中，坩埚110可包括三个隔室。在其他实施方式中，坩埚110可包括两个隔室，或四个或更多个隔室。每个隔室可具有相关联加热器，以用于独立于其他隔室而选择性地加热相应的隔室。
在一些实施方式中，隔室在水平方向上靠近彼此布置。每个隔室可具有出口开口，蒸发的源材料可通过该出口开口朝向蒸气分配组件离开隔室。坩埚110可具有可连接到蒸气分配组件的一个共同蒸气排出端口111，多个隔室中的每个隔室的出口开口通向坩埚的共同蒸气排出端口111。
多个加热器包括靠近第一隔室332布置来选择性地加热第一隔室的第一加热器120、靠近第二隔室334布置来选择性地加热第二隔室的第二加热器122和/或靠近第三隔室336布置来选择性地加热第三隔室的第三加热器124。
最初，要蒸发的源材料可填充在多个隔室中的每个隔室中。为了在坩埚中产生第一温度分布，可激活第一加热器并且可停用第二加热器和第三加热器或将该第二加热器和第三加热器设定为低加热水平。因此，可选择性地蒸发布置在第一隔室中的源材料的第一部分。为了随后地在坩埚中产生第二温度分布，可激活第二加热器并且可停用第三加热器(并且可选地也停用第一加热器)。因此，可选择性地蒸发布置在第二隔室中的源材料的第二部分。为了随后地在坩埚中产生第三温度分布，可激活第三加热器(并且可激活或停用第一加热器和/或第二加热器)。因此，可选择性地蒸发布置在第三隔室中的源材料的第三部分。在一些实施方式中，可维持第一温度分布，直到第一隔室基本上是空的，例如，直到源材料的第一部分的90％或更多已经被蒸发。在一些实施方式中，可维持第二温度分布，直到第二隔室基本上是空的，例如，直到源材料的第二部分的90％或更多已经被蒸发。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，第一隔室332可利用在坩埚110的外壁处靠近第一隔室布置的外加热器来加热。例如，第一加热器120可集成在坩埚的外壁中，或者可至少部分地包围坩埚的外壁。替代地或另外地，第一加热器可包括至少部分地突出到第一隔室中的温度分布元件，例如板或鳍片。
在图3的实施方式中，第一加热器120和第三加热器124包括分别在坩埚的外壁处靠近相应的隔室布置的外加热器。在图3的实施方式中，第二加热器122包括在坩埚的底壁处靠近第二隔室布置的外加热器。另外，第二加热器122可包括突出到第二隔室334中的温度分布元件。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，至少一个加热器包括布置在分隔壁中的一者处或集成在分隔壁中的一者中的内加热器。特别地，多个隔室中的至少一个隔室可用布置在将相应的隔室与另一个隔室分开的分隔壁处或集成在该分隔壁中的内加热器加热。例如，在图3的实施方式中，第二加热器122包括集成在第一分隔壁380中的第一内加热器328和集成在第二分隔壁382中的第二内加热器329。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，在两个隔室之间的分隔壁包括用于将分隔壁的第一侧与分隔壁的与第一侧相对的第二侧热隔离的隔热材料。因此，可减少两个相邻的隔室之间通过分隔壁的热传递，并且可减少通过来自相邻的隔室的热对隔室的间接加热。例如，在坩埚中产生第一温度分布期间，可减少通过第一分隔壁380从第一隔室332到第二隔室334的热传递，因为第一分隔壁380包括(例如，在第一内加热器328的一侧上的)绝热材料331。例如，在坩埚中产生第二温度分布期间，可减少通过第二分隔壁382从第二隔室334到第三隔室336的热传递，因为第二分隔壁382包括(例如，在第二内加热器329的一侧上的)绝热材料331。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，在两个隔室之间的分隔壁包括用于将至少一个隔室的热反射回该隔室中的热反射器。例如，第一分隔壁380可包括用于将来自第一隔室332的热反射回第一隔室中和/或用于将来自第二隔室334的热反射回第二隔室中的热反射器。因此，可减少两个相邻的隔室之间通过分隔壁的热传递，并且可减少通过来自相邻的隔室的热传递对隔室的间接加热。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些施方式中，至少一个分隔壁可包括布置在至少一个分隔壁处或集成在至少一个分隔壁中的内加热器。热反射器可布置在内加热器的一侧上，以便确保由内加热器产生的热的大部分被引导到相关联的隔室中(图3中的第二隔室334)。内加热器可以是第一加热器、第二加热器或第三加热器的一部分。替代地或另外地，中心子容积(这里是第二子容积134)可用用于加热中心子容积的中心加热器326来加热。可选地，中心加热器326可突出到中心子容积中。中心加热器326(例如结合布置在分隔壁处的内加热器)可将第二子容积134加热到高于源材料的蒸发温度的温度。
在一些实施方式中，第一隔室和第三隔室用在坩埚的外壁处靠近第一隔室和第三隔室布置的外加热器来加热。第二隔室可用布置在分隔壁处或集成在分隔壁中且靠近第二隔室的内加热器、用于加热第二隔室的中心加热器和设置在坩埚的底壁处的外加热器中的至少一者来加热。第二隔室可在水平方向上布置在第一隔室与第二隔室之间。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，多个加热器包括电阻式加热器。另外地或替代地，多个加热器包括电感式加热器。另外地或替代地，多个加热器包括突出到坩埚的内容积中的温度分布元件(例如，鳍片)。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，温度分布鳍片可至少部分地突出到坩埚的内容积中。
根据本文描述的另一方面，提供了一种用于在真空腔室中将材料层沉积在基板上的蒸发源。
图4示出了根据本文描述的实施方式的蒸发源400的示意性截面图。蒸发源400包括根据本文描述的实施方式中的任一者的蒸发设备100，以及与蒸发设备100的坩埚110流体连通的蒸气分配组件410。蒸气分配组件410包括用于将蒸发的源材料朝向基板10引导的多个蒸气喷嘴412。
蒸气分配组件410可连接到坩埚的蒸气释放端口，使得来自坩埚的子容积中的每一者的蒸发的源材料161可传播到蒸气分配组件中。
“蒸气分配组件”可被理解为被配置为用于将蒸发的材料(特别是蒸发的材料的一个或多个羽流)朝向基板10引导的组件。例如，蒸气分配组件可包括可以是细长管的分配管道。例如，分配管道可提供具有多个蒸气喷嘴的线源，该多个蒸气喷嘴沿该管道的长度被布置为至少一条线。
在一些实施方式中，蒸气分配组件可以是线性分布喷头。线性分布喷头可在基本上竖直的方向上延伸，使得基本上竖直地取向的基板可由蒸发源涂覆。线性分布喷头可具有中空空间或管，可在该中空空间或管中引导蒸发的材料，例如从蒸发设备引导到多个蒸气喷嘴。可提供加热元件来将蒸气分布组件的内容积加热到高于蒸发温度的温度，以便避免蒸发的源材料在蒸气分布组件中的冷凝。
如本文所使用的术语“基板”应当特别地涵盖基本上非柔性基板，例如晶片、透明晶体(诸如蓝宝石等)的切片或玻璃板。在一些实施方式中，基板可以是半导体晶片。然而，本公开内容不限于此，并且术语“基板”还可涵盖柔性基板(诸如卷材或箔)。
如本文所使用的术语“基板”涵盖大面积基板。例如，“大面积基板”可具有面积为0.5m2或更大、特别是1m2或更大的主表面。在一些实施方式中，大面积基板可以是第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8.5代(其对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m))，或者甚至第10代(其对应于约8.7m2基板(2.85m×3.05m))。可类似地实施甚至更高的世代(诸如第11代和第12代)和对应的基板面积。
在本公开内容中，“真空沉积系统”将被理解为被配置为用于真空沉积的真空腔室，其中如本文所描述的一个或多个蒸发源可布置在真空腔室中。如本文所使用的术语“真空”可在理解为具有小于例如10毫巴的真空压力的技术真空的意义。典型地，在如本文所描述的真空腔室中的压力可以是在10-5毫巴与约10-8毫巴之间、更典型是在10-5毫巴与10-7毫巴之间，以及甚至更典型是在约10-6毫巴与约10-7毫巴之间。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，蒸发源的坩埚的多个子容积可各自与分布组件410流体连通来将蒸发的源材料161引导到多个蒸气喷嘴412。
图5示出了蒸发方法的示意性流程图。该方法包括，在框510中，提供要在坩埚中蒸发的源材料。在框520中，在坩埚中产生第一温度分布来选择性地蒸发布置在坩埚中的第一子容积中的源材料的第一部分。在框530中，在坩埚中产生与第一温度分布不同的第二温度分布来选择性地蒸发布置在坩埚的第二子容积中的源材料的第二部分。“选择性地蒸发第一部分”可意指蒸发源材料的第一部分，但不蒸发第二部分。
不同的温度分布可由多个加热器产生，该多个加热器可由控制器单独地控制。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，该多个加热器可包括：第一加热器，该第一加热器用于选择性地加热和蒸发布置在坩埚的第一子容积中的源材料的第一部分；以及第二加热器，该第二加热器用于选择性地加热和蒸发布置在坩埚的第二子容积中的源材料的第二部分。
虽然前述内容针对的是本公开内容的实施方式，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设想本公开内容的其他和进一步实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书的范围确定。
特别地，本书面描述使用示例来公开本公开内容，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实践所描述的主题，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何所并入的方法。尽管前述内容中已经公开了各种具体的实施方式，但是以上描述的实施方式的不互斥特征可彼此组合。可专利化的保护范围由权利要求书限定，并且预期的是，只要其他示例具有与权利要求的字面语言无不同的结构要素，或者只要其他示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，可则这些其他示例落入权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种蒸发方法，包括：
要在坩埚中提供要蒸发的源材料；
在所述坩埚中产生第一温度分布，来蒸发布置在所述坩埚的第一子容积中的所述源材料的第一部分；以及
在所述坩埚中产生与所述第一温度分布不同的至少第二温度分布，来蒸发布置在所述坩埚的第二子容积中的所述源材料的第二部分。
2.根据权利要求1所述的蒸发方法，其中产生所述第一温度分布，直到布置在所述第一子容积中的所述源材料的所述第一部分基本上已经被蒸发，此后，产生所述至少第二温度分布，直到布置在所述第二子容积中的所述源材料的所述第二部分基本上已经被蒸发。
3.根据权利要求1或2所述的蒸发方法，其中产生所述第一温度分布包括：控制靠近所述第一子容积布置的第一加热器以提供第一温度，所述第一温度处于或高于所述第一子容积中的所述源材料的蒸发温度；以及控制靠近所述第二子容积布置的第二加热器以提供第二温度，所述第二温度低于所述第二子容积中的所述源材料的所述蒸发温度。
4.根据权利要求3所述的蒸发方法，其中产生所述至少第二温度分布包括：控制所述第二加热器以提供处于或高于所述第二子容积中的所述源材料的所述蒸发温度的温度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸发方法，其中产生所述第一温度分布导致来自所述坩埚的蒸发的源材料的第一蒸发速率，并且产生所述第二温度分布导致来自所述坩埚的蒸发的源材料的第二蒸发速率，所述第一蒸发速率和所述第二蒸发速率相差20％或更小、特别是1％或更小。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蒸发方法，其中所述第二子容积布置在所述第一子容积下方。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蒸发方法，进一步包括：在所述坩埚中产生与所述第一温度分布和所述第二温度分布不同的至少一个另外的温度分布，来蒸发布置在所述坩埚的至少一个另外的子容积中的所述源材料的至少一个另外部分，特别地，其中所述至少一个另外的子容积布置在所述第一子容积和所述第二子容积下方。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的蒸发方法，其中所述蒸发方法包括：单独地控制多个加热器，来在所述坩埚中依次产生不同的温度分布，以用于随后地蒸发布置在所述坩埚的不同的子容积中的所述源材料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的蒸发方法，其中所述坩埚包括由分隔壁分开的多个隔室，所述多个隔室中的第一隔室界定所述第一子容积，并且所述多个隔室中的第二隔室界定所述第二子容积，并且可选地，所述多个隔室中的第三隔室界定第三子容积。
10.根据权利要求9所述的蒸发方法，其中利用在所述坩埚的外壁处靠近所述第一隔室布置的外加热器加热所述第一隔室，并且利用内加热器和中心加热器中的至少一者加热所述第二隔室，所述内加热器布置在靠近所述第二隔室的所述分隔壁处或集成在靠近所述第二隔室的所述分隔壁中。
11.一种蒸发设备，包括：
坩埚，所述坩埚用于接收要蒸发的源材料；
多个加热器，所述多个加热器用于加热和蒸发所述源材料；以及
控制器，所述控制器被配置为单独地控制所述多个加热器来在所述坩埚中依次产生不同的温度分布。
12.根据权利要求11所述的蒸发设备，其中所述多个加热器包括靠近所述坩埚的第一子容积布置来选择性地加热所述第一子容积的第一加热器、靠近所述坩埚的在所述第一子容积下方的第二子容积布置来选择性地加热所述第二子容积的第二加热器，以及可选地靠近所述坩埚的在所述第二子容积下方的第三子容积布置来选择性地加热所述第三子容积的第三加热器。
13.根据权利要求11或12所述的蒸发设备，其中所述坩埚包括由分隔壁分开的多个隔室，每个隔室界定所述坩埚的相应的子容积。
14.根据权利要求13所述的蒸发设备，其中所述分隔壁包括以下项中的至少一者：
内加热器，所述内加热器布置在所述分隔壁处或集成在所述分隔壁中；
热反射器，所述热反射器用于反向反射热；以及
隔热材料，所述隔热材料用于将所述分隔壁的第一侧与所述分隔壁的第二侧热隔离。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的蒸发设备，其中所述多个加热器包括以下项中的至少一者或多者：
外加热器，所述外加热器布置在所述坩埚的外壁处；
内加热器，所述内加热器布置在所述坩埚的两个隔室之间的分隔壁处或集成在所述分隔壁中；以及
中心加热器，所述中心加热器用于加热所述坩埚的内容积。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的蒸发设备，其中所述多个加热器包括以下项中的至少一者或多者：
电阻式加热器；
辐射式加热器；
电感式加热器；以及
温度分布鳍片，所述温度分布鳍片突出到所述坩埚的内容积中。
17.一种蒸发源，包括：
坩埚，所述坩埚用于接收要蒸发的源材料；
多个加热器，所述多个加热器用于加热和蒸发所述源材料；
控制器，所述控制器被配置为单独地控制所述多个加热器来在所述坩埚中依次产生不同的温度分布；以及
蒸气分配组件，所述蒸气分配组件与所述坩埚流体连通，所述蒸气分配组件包括用于将蒸发的源材料朝向基板引导的多个蒸气喷嘴。
18.根据权利要求17所述的蒸发源，其中所述坩埚的多个子容积中的每一者与所述分配管道流体连通，来将所述蒸发的源材料引导到所述多个蒸气喷嘴。
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