CN114875365B - 一种真空蒸发源及其控制方法、真空镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空蒸发源及其控制方法、真空镀膜装置，该真空蒸发源包括坩埚、加热部、反射组件、冷却部和驱动器，其中，坩埚用于存储蒸发物质；加热部至少围绕坩埚的侧壁，且用于加热坩埚；反射组件包围加热部，反射组件包括多个子反射板；冷却部包围反射组件；驱动器用于驱动子反射板旋转预设角度，以调整反射组件的反射率。本发明实施例的技术方案通过驱动子反射板旋转预设角度，可以调整反射组件的反射率，解决蒸镀时坩埚温度不均匀和/或蒸镀后降温时间长等问题。

Description

一种真空蒸发源及其控制方法、真空镀膜装置

技术领域

本发明涉及蒸镀技术领域，尤其涉及一种真空蒸发源及其控制方法、真空镀膜装置。

背景技术

气相沉积法是在基板上形成薄膜的常用方法，包括蒸镀法、离子镀法和溅射法等。

其中，蒸镀装置包括蒸发源，蒸发源用于加热蒸发物质使之气化，从而在基板表面形成薄膜。但是，由于真空环境的限制，真空蒸发源存在蒸镀时坩埚温度不均匀和蒸镀后降温时间长等问题，亟待提出解决方案。

发明内容

本发明提供了一种真空蒸发源及其控制方法、真空镀膜装置，以解决蒸镀时坩埚温度不均匀和/或蒸镀后降温时间长等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种真空蒸发源，包括：

坩埚，用于存储蒸发物质；

加热部，至少围绕坩埚的侧壁，且用于加热坩埚；

反射组件，包围加热部，反射组件包括多个子反射板；

冷却部，包围反射组件；

驱动器，用于驱动子反射板旋转预设角度，以调整反射组件的反射率。

可选地，真空蒸发源包括多组反射组件，多组反射组件沿远离坩埚的方向间隔设置。

可选地，沿反射组件中多个子反射板的排列方向，相邻两个反射组件中的子反射板错位设置。

可选地，预设角度θ满足0°＜θ≤180°。

可选地，预设角度θ满足0°＜θ≤90°。

可选地，子反射板包括相对的第一表面和第二表面，第一表面为光滑反射面，第二表面上设置有吸热膜层。

可选地，驱动器通过转轴与子反射板连接，转轴的延伸方向平行于子反射板所在平面，且与第一方向正交或平行；其中，第一方向垂直于坩埚的底面。

可选地，子反射板包括至少一个凸起部，相邻两个子反射板中相对的两个凸起部沿垂直于子反射板所在平面的方向至少部分交叠。

第二方面，本发明实施例提供了一种真空蒸发源的控制方法，采用第一方面提供的真空蒸发源执行，控制方法包括：

在蒸镀过程中和/或蒸镀结束后，控制子反射板旋转预设角度，以调整反射组件的反射率。

第三方面，本发明实施例还提供了一种真空镀膜装置，包括：

蒸镀腔室；

第一方面提供的真空蒸发源，位于蒸镀腔室的内部；

基板支架，与真空蒸发源的出口相对设置。

本发明实施例的技术方案，通过设置真空蒸发源包括驱动器，并设置反射组件包括多个子反射板，可在蒸镀阶段和/或蒸镀结束后，利用驱动器驱动子反射板旋转预设角度，实现反射组件反射率的调整，解决蒸镀时坩埚温度不均匀和/或蒸镀后降温时间长等问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种真空蒸发源的结构示意图；

图2是图1所示真空蒸发源中反射组件的一种放大结构示意图；

图3是图1所示真空蒸发源在蒸镀阶段的一种局部状态示意图；

图4是图1所示真空蒸发源在蒸镀结束后的一种局部状态示意图；

图5是图1所示真空蒸发源在蒸镀阶段的另一种局部状态示意图；

图6是图1所示真空蒸发源在蒸镀结束后的另一种局部状态示意图；

图7是图1所示真空蒸发源中反射组件的另一种放大结构示意图；

图8是图1所示真空蒸发源中反射组件的另一种放大结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种真空蒸发源的控制方法的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的一种真空镀膜装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的一种真空蒸发源的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的真空蒸发源1包括坩埚11、加热部12、反射组件13和冷却部14。其中，坩埚11用于存储蒸发物质；加热部12至少围绕坩埚11的侧壁，且用于加热坩埚11；反射组件13包围加热部12，反射组件13包括多个子反射板(未示出)；冷却部14包围反射组件13。此外，本实施例提供的真空蒸发源1还包括驱动器(未示出)，驱动器用于驱动子反射板旋转预设角度，以调整反射组件13的反射率。

其中，反射组件13通常在蒸镀阶段加热部12加热坩埚11时，起到反射热量的作用，以降低热量损失。冷却部14则主要用于在蒸镀结束后，对坩埚11进行降温。但是，由于反射组件13的存在，阻碍了热量的传递，造成降温速度较慢，对此，本申请通过改进反射组件13的结构，加快降温速度。

具体的，真空蒸发源1可包括至少一组反射组件13，图1仅以真空蒸发源包括三组反射组件13为例进行示意，分别为反射组件13-1、反射组件13-2和反射组件13-3。如图1所示，当真空蒸发源1包括多组反射组件13时，可选多组反射组件13沿远离坩埚11的方向间隔设置，如图1中，反射组件13-1、反射组件13-2和反射组件13-3依次远离坩埚11，如此设置，可以提高反射热量的效果，避免热量损失。

示例性的，坩埚11的内部腔室例如可以是长方体，每组反射组件例如可以包括多个反射组件，各个反射组件13分别位于坩埚11的各个侧面，以包围加热部12。此外，如图1所示，除坩埚11的侧面以外，坩埚11的出口侧也可以设置加热部和反射组件，以提高蒸镀阶段的升温速度，缩短制备时间，本发明实施例对此不作特殊限定，本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。

进一步的，图2是图1所示真空蒸发源中反射组件的一种放大结构示意图，图2忽略了子反射板131沿x方向的厚度。如图2所示，本实施例中，反射组件13包括多个子反射板131，子反射可在驱动器的控制下旋转预设角度，以达到调整反射组件13反射率的目的。

具体的，结合图1和图2，在未旋转时，反射组件13中的多个子反射板131的表面位于同一平面内，且该平面平行于坩埚11的侧面。子反射板131的表面通常会进行抛光处理(以下称之为反射面)，以实现反射热量的效果。通过驱动器驱动子反射板131旋转预设角度后，可使子反射板131的反射面至少不正对加热部12，从而可以降低反射组件13的反射率，提高加热部12与冷却部14之间的辐射系数，加快降温速度。示例性的，子反射板131可以以图2中虚线为旋转轴进行旋转，后续对反射组件13中子反射板131的设置及旋转方式做详细说明，在此不做过多赘述。

此外，除了解决降温时间长的问题以外，本发明实施例通过设置反射组件13包括多个子反射板131，使子反射板131能够在驱动器的驱动下旋转预设角度，还可以解决真空蒸发源1在蒸镀阶段对坩埚11的不同位置加热不均匀的问题。具体的，可以通过驱动器控制温度较高的位置所对应的子反射板131旋转预设角度，使该子反射板131的反射面至少不正对该温度较高的位置，以降低该位置对应的反射组件13的反射率，适当降低该位置处的加热速度，使坩埚11各个位置的温度较为均匀，保证成膜质量。

鉴于上述两种问题的解决方式相同，均为通过控制子反射板131旋转预设角度，实现反射组件反射率的调整，进而解决相应的问题，区别仅在于驱动子反射板131旋转所处的阶段不同，前者处于蒸镀结束后的降温阶段，后者处于蒸镀过程中的加热阶段，因此，后续仅以前者解决降温时间长的问题为例，解释本发明实施例的技术方案。

本发明实施例通过设置真空蒸发源包括驱动器，并设置反射组件包括多个子反射板，可在蒸镀阶段和/或蒸镀结束后，利用驱动器驱动子反射板旋转预设角度，实现反射组件反射率的调整，解决蒸镀时坩埚温度不均匀和/或蒸镀后降温时间长等问题。

在上述实施例的基础上，驱动器可以通过转轴与子反射板131连接。示例性的，转轴可以通过焊接方式与子反射板固定连接。作为一种可行的实施方式，结合图1和图2，可选转轴的延伸方向(如图2中虚线的延伸方向y)平行于子反射板131所在平面，且与第一方向z正交，其中，第一方向z垂直于坩埚11的底面。参照图2，此时，可选多个子反射板131沿第一方向z排列，图2仅示意出反射组件13中两个子反射板131的排列方式，反射组件13可以包括更多数量的子反射板131；此外，可以根据加热部12与冷却部14之间的距离设计子反射板131沿第一方向z的长度，为子反射板131的旋转提供足够的空间。

示例性的，图3是图1所示真空蒸发源在蒸镀阶段的一种局部状态示意图；图4是图1所示真空蒸发源在蒸镀结束后的一种局部状态示意图，图4以子反射板131旋转90°的状态为例进行示意。如图3所示，在蒸镀阶段，子反射板131未旋转，其反射面与加热部12正对，因而可以起到反射热量的作用。如图4所示，在蒸镀结束后，通过将各子反射板131旋转90°，可使热量通过子反射板131之间的空隙直接辐射到冷却部14，从而提高降温速度。

需要说明的是，图4所示旋转角度仅为示意并非限定。本发明实施例中，可选预设角度θ满足0°＜θ≤180°。具体的，θ越接近90°，子反射板131之间的空隙越大，反射组件13的开口率越大，反射率越低，降温速度越快，反之，θ越接近0°或180°，子反射板131之间的空隙越小，反射组件13的开口率越小，反射率越大，降温速度越慢。本领域技术人员可根据实际需求设定预设角度的具体数值，本发明实施例对此不作限定。

在一具体实施例中，可选预设角度θ满足0°＜θ≤90°。鉴于子反射板131旋转角度范围为(0°，90°]与子反射板131的旋转角度范围为[90°，180°)时的效果基本一致，本发明实施例通过控制子反射板131旋转较小的角度，可以在达到提升降温速度目的的同时，避免过多地增加功耗。

图5是图1所示真空蒸发源在蒸镀阶段的另一种局部状态示意图，图6是图1所示真空蒸发源在蒸镀结束后的另一种局部状态示意图，图6以子反射板131旋转180°的状态为例进行示意。如图5和图6所示，子反射板131包括相对的第一表面F1和第二表面F2，可选第一表面F1为光滑反射面，第二表面F2上设置有吸热膜层15。

具体的，子反射板131的第一表面F1可以是经过抛光处理的光滑反射面，如图5所示，在蒸镀阶段，使第一表面F1正对加热部12可有效反射热量，避免热量损失。如图6所示，在蒸镀结束后，通过驱动子反射板131旋转180°，使得吸热膜层15正对加热部12，由于吸热膜层15具有更高的热吸收系数，从而可使热量快速传递至反射组件13，再由反射组件13将热量辐射至冷却部14，实现快速降温。本领域技术人员可以选择任意可知的热吸收系数较高的材料形成吸热膜层15，本发明实施例对此不做限定。

本实施例仅以子反射板131的旋转角度为180°时，设置子反射板131的两个相对表面分别为光滑反射面和设置有吸热膜层15的表面为例进行示意。子反射板131旋转180°时，反射组件13的开口率几乎为零，因此，本实施通过设置吸热膜层15提高反射组件13的吸热能力，降低反射率，以提高降温速度。

需要说明的是，当旋转角度为(0°，180°)中任一角度时，同样可以设置子反射板131的第一表面F1为光滑反射面，第二表面F2上设置有吸热膜层15，本发明实施例对此不作限定。此时，可以通过子反射板131之间的空隙以及吸热膜层15共同作用，实现快速降温。

如上所述，真空蒸发源1可以包括多组反射组件13，在一具体实施例中，如图3所示，沿反射组件13中多个子反射板131的排列方向，可选相邻两个反射组件13中的子反射板131错位设置。如此设置，任一反射组件13中相邻两个子反射板131之间的空隙，可以由与该反射组件13相邻的反射组件13中的子反射板131遮挡，从而可以避免反射组件13中相邻子反射板131的空隙影响反射效果。

示例性的，以图3为例，真空蒸发源1包括三组反射组件13，反射组件13-1中的子反射板131-1沿z方向排列，反射组件13-2中的子反射板131-2沿z方向排列，反射组件13-3中的子反射板131-3沿z方向排列，相应的，子反射板131-1、子反射板131-2和子反射板131-3沿z方向错位设置，从而可以在蒸镀阶段有效地反射热量，避免反射组件13中相邻子反射板131的空隙影响反射效果。

在另一具体实施例中，如图7所示，图7是图1所示真空蒸发源中反射组件的另一种放大结构示意图，可选子反射板131包括至少一个凸起部1311，相邻两个子反射板131中相对的两个凸起部1311沿垂直于子反射板131所在平面的方向(如x方向)至少部分交叠。

示例性的，位于反射组件13两端的子反射板131可包括一个凸起部1311，其余子反射板131可包括两个凸起部1311。如此，通过设置相邻两个子反射板131中相对的两个凸起部1311沿垂直于子反射板131所在平面的方向至少部分交叠，同样可以避免反射组件13中相邻子反射板131的空隙影响反射效果。

需要说明的是，无论真空蒸发源1包括一组反射组件13还是多组反射组件13，均可采取在子反射板131的端部设置凸起部1311的方案，本发明实施例对此不作限定。对于真空蒸发源1包括多组反射组件13而言，设置相邻反射组件13中的子反射板131错位排布的方案，子反射板131的结构简单，因而工艺复杂度更低；而在子反射板131的端部设置凸起部1311的方案，子反射板131可以不用错位设置，因而在旋转空间相同的条件下，将相同尺寸的反射板分割为较少的子反射板131即可得到反射组件。两种方案各有优点，本领域技术人员可以根据自身情况选择合适的方案。

综上，上述实施例以转轴的延伸方向平行于子反射板131所在平面，且与第一方向z正交为例，对反射组件13中子反射板131的设置方式和旋转方式做了详细说明。图8是图1所示真空蒸发源中反射组件的另一种放大结构示意图，结合图1和图8所示，在其他实施例中，可选转轴的延伸方向(如图8中虚线的延伸方向)平行于子反射板131所在平面，且与第一方向z平行，其中，第一方向z垂直于坩埚11的底面。参照图8，此时，可选多个子反射板131沿垂直于转轴的延伸方向且平行于坩埚11侧面的方向(如y方向)排列，图8仅示意出反射组件13中两个子反射板131的排布方式，反射组件13可以包括更多数量的子反射板131；此外，可以根据加热部12与冷却部14之间的距离设计子反射板131沿y方向的长度，为子反射板131的旋转提供足够的空间。另外，对于图8所示实施例，反射组件13中子反射板131的设置方式和旋转方式可参照图3-图7相关实施例，将图示中的z方向替换为y方向进行理解，在此不再过多赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种真空蒸发源的控制方法，该控制方法可采用上述任一实施例提供的真空蒸发源执行。图9是本发明实施例提供的一种真空蒸发源的控制方法的流程示意图，如图9所示，该控制方法包括如下步骤：

S21、在蒸镀过程中，控制子反射板旋转预设角度，以调整反射组件的反射率。

其中，预设角度可以为(0°，180°]中的任一角度，至少预设角度为180°时，设置子反射板131相对的第一表面F1和第二表面F2分别为光滑反射面和设置有吸热膜层15的表面。参照图2和图8，旋转轴可平行于y方向或z方向，本发明实施例对此不作限定。具体的，鉴于在蒸镀阶段坩埚11的不同位置处的温度不均匀，本实施例可通过控制部分子反射板131旋转预设角度，使温度较高的位置所对应的子反射板131的反射面不正对加热部12，以降低该位置对应的反射组件13的反射率，适当降低该位置处的加热速度，使坩埚11各个位置的温度较为均匀，保证成膜质量。

S22、在蒸镀结束后，控制子反射板旋转预设角度，以调整反射组件的反射率。

同理，预设角度可以为(0°，180°]中的任一角度，至少预设角度为180°时，设置子反射板131相对的第一表面F1和第二表面F2分别为光滑反射面和设置有吸热膜层15的表面。参照图2和图8，旋转轴可平行于y方向或z方向，本发明实施例对此不作限定。具体的，在蒸镀结束后，通过控制子反射板131旋转预设角度，可以通过增大反射组件13的开口率和/或通过吸热膜层15增大反射组件13的热吸收系数，以降低反射组件13的反射率，提高降温速度。

需要说明的是，图9仅以在蒸镀阶段和蒸镀结束后均控制子反射板131旋转预设角度为例示意本发明实施例的真空蒸发源的控制方法，在其他实施例中，可以根据实际需求，仅在蒸镀阶段控制子反射板131旋转预设角度，以降低部分反射组件13的反射率，提高坩埚11温度的均匀性，也可以仅在蒸镀结束后，控制子反射板131旋转预设角度，以降低反射组件13的反射率，加快降温速度，本发明实施例对此不做特殊限定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种真空镀膜装置，图10是本发明实施例提供的一种真空镀膜装置的结构示意图，如图10所示，真空镀膜装置10包括蒸镀腔室2，上述任一实施例提供的真空蒸发源1，以及基板支架3；其中，真空蒸发源1和基板支架3均位于蒸镀腔室2的内部，并且，基板支架3与真空蒸发源1的出口相对设置，用于放置基板。在蒸镀阶段，真空蒸发源1将材料蒸发后，可在基板上形成膜层，完成蒸镀工艺。由于本发明实施例提供的真空镀膜装置10包括上述任一实施例提供的真空蒸发源1，因而具有与上述真空蒸发源1相同的有益效果，可保证较高的成膜质量和较快的降温速度，具体可参照上述真空蒸发源的实施例进行理解，在此不再赘述。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种真空蒸发源，其特征在于，包括：

坩埚，用于存储蒸发物质；

加热部，至少围绕所述坩埚的侧壁，且用于加热所述坩埚；

反射组件，包围所述加热部，所述反射组件包括多个子反射板；

冷却部，包围所述反射组件；

驱动器，用于驱动所述子反射板旋转预设角度，以调整所述反射组件的反射率；

在未旋转时，所述反射组件中的多个所述子反射板的表面位于同一平面内，且所述平面平行于所述坩埚的侧壁；

通过所述驱动器驱动所述子反射板旋转预设角度后，可使所述子反射板的反射面至少不正对所述加热部；

根据所述加热部与所述冷却部之间的距离设计所述子反射板沿第一方向的长度，为所述子反射板的旋转提供足够的空间。

2.根据权利要求1所述的真空蒸发源，其特征在于，所述真空蒸发源包括多组所述反射组件，多组所述反射组件沿远离所述坩埚的方向间隔设置。

3.根据权利要求2所述的真空蒸发源，其特征在于，沿所述反射组件中多个所述子反射板的排列方向，相邻两个所述反射组件中的子反射板错位设置。

4.根据权利要求1所述的真空蒸发源，其特征在于，所述预设角度θ满足0°＜θ≤180°。

5.根据权利要求4所述的真空蒸发源，其特征在于，所述预设角度θ满足0°＜θ≤90°。

6.根据权利要求1所述的真空蒸发源，其特征在于，所述驱动器通过转轴与所述子反射板连接，所述转轴的延伸方向平行于所述子反射板所在平面，且与第一方向正交或平行；其中，所述第一方向垂直于所述坩埚的底面。

7.根据权利要求1所述的真空蒸发源，其特征在于，所述子反射板包括至少一个凸起部，相邻两个所述子反射板中相对的两个所述凸起部沿垂直于所述子反射板所在平面的方向至少部分交叠。

8.一种真空蒸发源的控制方法，采用权利要求1-7任一项所述的真空蒸发源执行，其特征在于，所述控制方法包括：

在蒸镀过程中和/或蒸镀结束后，控制所述子反射板旋转预设角度，以调整所述反射组件的反射率。

9.一种真空镀膜装置，其特征在于，包括：

蒸镀腔室；

权利要求1-7任一项所述的真空蒸发源，位于所述蒸镀腔室的内部；

基板支架，与所述真空蒸发源的出口相对设置。