CN115279935A - 蒸发源、具有蒸发源的沉积设备及其方法 - Google Patents

Abstract

在本公开内容中，提供一种用于在处理腔室(510)中在基板(S)上沉积材料的蒸发源(100)。该蒸发源(100)包括壁(110)，将内部区域(101)与外部区域(102)分离；蒸发管(120)，自壁(110)延伸至内部区域(101)中，该蒸发管(120)具有多个开口(122)；内管(160)，延伸经过壁(110)至蒸发管(120)中，该内管环绕加热元件(140)；和可密封外壳(130)，自壁(110)延伸至外部区域(102)中，其中可密封外壳(130)和内管(160)形成与内部区域(101)隔离的维护腔室(150)。其他多个方面包括一种具有所述蒸发源(100)的沉积设备(500)、一种用于替换所述蒸发源(100)中的加热元件(140)的方法、一种用于填充所述蒸发源(100)的方法，和一种用于停用所述蒸发源(100)的方法。

Description

蒸发源、具有蒸发源的沉积设备及其方法

技术领域

本公开内容的多个实施方式涉及蒸发源，尤其涉及用于金属或金属合金的蒸发源，和用于在基板、尤其是柔性基板上沉积一个或多个层的沉积设备。具体地，本公开内容的多个实施方式涉及用于用一个或多个层来涂布基板的设备，以(例如)用于薄膜太阳能电池生产、柔性显示器生产或薄膜电池生产。更具体地，本公开内容的多个实施方式涉及用于以辊对辊(roll-to-roll,R2R)工艺来涂布柔性基板的设备和方法。具体地，本公开内容的多个实施方式涉及具有易于维护和操作的蒸发源的沉积设备。另外，本公开内容的多个实施方式涉及操作具有蒸发源的沉积设备的方法，尤其是用于维护蒸发源并在故障状态下操作蒸发源。

背景技术

在柔性基板上沉积薄层对于许多应用而言是生产工艺。在柔性基板涂布设备的一个或多个腔室中涂布柔性基板。诸如由塑料或预涂纸制成的箔的柔性基板在辊或滚筒上被导引，并以此方式通过沉积材料的源。被涂布的基板的可能应用的范围是自为包装行业提供涂布箔至为柔性电子和先进技术应用(诸如，智能电话、平板电视和太阳能面板)沉积薄膜。

旨在最大化具有蒸发源的沉积设备(尤其是柔性基板涂布设备)的正常运行时间。然而，停机可能由于需要重新填充或维护蒸发源或在出现故障状态且必须停用或修复蒸发源的情况下发生。因此，需要可最大化沉积设备的正常运行时间的改良的蒸发源和操作。

对蒸发源执行维护时要面临的一个特定挑战是处理腔室的环境。在许多应用中，处理腔室可以是真空腔室，或可能含有具有处理气体的气氛。在重新填充、维护或修复蒸发源时的一个目标是在不破坏处理腔室内的环境的情况下进行。要面临的另一个挑战在于，蒸发源与同一处理腔室中的其他蒸发源的相互作用。若要最大化正常运行时间，则旨在避免对附近蒸发源的沉积的任何影响。另一个挑战涉及蒸发源的可靠性，尤其是设置在蒸发源中的加热元件的可靠性。加热元件的电连接可能会由于沉积污染物、由于在处理气体中操作或由于在其他不合适环境中操作而被损坏。

鉴于以上内容，为了改良重新填充、维护、修复和故障状态处置，寻求蒸发源的改良，以便最大化具有所述蒸发源的沉积设备的正常运行时间。

发明内容

鉴于以上内容，提供一种蒸发源、一种沉积系统和一种用于操作蒸发源的方法。

根据本公开内容的方面，提供一种用于在处理腔室中在基板上沉积材料的蒸发源。该蒸发源包括壁，壁将内部区域与外部区域分离，其中该内部区域在处理腔室内部且该外部区域在处理腔室外部；蒸发管，蒸发管自该壁延伸至内部区域中，该蒸发管具有多个开口；内管，内管延伸穿过该壁至蒸发管中，该内管环绕加热元件；和可密封外壳，可密封外壳自该壁延伸至外部区域中，其中可密封外壳和内管形成与内部区域隔离的维护腔室。

根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于将蒸发材料沉积至基板上的沉积设备。该沉积设备包括将处理环境封闭的处理腔室，和安装至处理腔室的根据本公开内容的多个方面的至少一个蒸发源。

根据本公开内容的又一个方面，提供一种用于替换根据本公开内容的多个方面的蒸发源中的加热元件的方法。该方法包括将维护腔室排气，打开可密封外壳，替换加热元件，关闭可密封外壳和抽空维护腔室。

根据本公开内容的又一个方面，提供一种用于填充根据本公开内容的多个方面的蒸发源的方法。该方法包括将维护腔室排气，打开可密封外壳和填充口，经由填充口用材料填充蒸发管，关闭填充口和可密封外壳，和抽空维护腔室。

根据本公开内容的又一个方面，提供一种用于停用根据本公开内容的多个方面的蒸发源的方法。该方法包括将蒸发器盖自第一位置移动至第二位置，用保护性气体来净化蒸发器盖，和停用蒸发源。

本公开内容的多个方面提供一种具有改进的维护容易性和提高的重新填充容易性的蒸发源。本公开内容的其他多个方面提供一种可在不影响处理环境或附近源在处理腔室中的沉积的情况下维护、重新填充和停用的蒸发源。本公开内容的蒸发源亦表现出提高的可靠性，尤其是加热元件的可靠性，以及加热元件的提高的替换容易性，以便最大化正常运行时间。

附图说明

因此，可详细地理解本公开内容的上述特征结构的方式，可通过参考多个实施方式来获得以上简要概述的本公开内容的更特定描述。附图涉及本公开内容的多个实施方式且在以下进行描述：

图1示出根据本文所述的多个实施方式的蒸发源的示意性俯视图；

图2示出根据本文所述的多个实施方式的蒸发源的沿截面A-A的截面侧视图；

图3示出根据本文所述的多个实施方式的蒸发源的沿截面B-B的截面端视图；

图4示出根据本文所述的多个实施方式的蒸发源的示意性端视图；

图5示出根据本文所述的多个实施方式的具有蒸发器盖的蒸发源的示意性俯视图；和

图6示出根据本文所述的多个实施方式的沉积设备的示意性侧视图。

具体实施方式

现将详细参考各种实施方式，在每一个图中绘示实施方式的一个或多个实例。借助于解释来提供每一个实例，且并不旨在作为限制。举例而言，作为一个实施方式的一部分所绘示或描述的特征结构可用在任何其他实施方式上或与任何其他实施方式结合使用，以产生又一个实施方式。预期本公开内容包括这些修改和变化。

在图式的以下描述内，相同附图标记代表相同或类似的部件。一般而言，仅描述关于个别实施方式的差别。除非另外指定，否则对一个实施方式中的部分或方面的描述亦可应用于另一个实施方式中的对应部分或方面。

本公开内容的多个方面涉及用于在基板上沉积蒸发材料的蒸发源。首先参考图1，图1示出根据本公开内容的多个方面的蒸发源的示意性俯视图，蒸发源100可被安装至处理腔室510的壁上，且包括延伸至处理腔室510中的蒸发管120。蒸发管120进一步包括可沿蒸发管120的长度布置的多个开口122。加热蒸发管120内的材料以使得该材料蒸发且被排出开口122，例如，朝向要涂布的基板。蒸发管120可至少延伸至被涂布基板的宽度，以使得可通过单个蒸发源100在基板的整个宽度上涂布该基板。

将图1中例示性示出的蒸发源100定向，以使得蒸发管水平地延伸至处理腔室510中。开口122因此以线性布置定向，使得蒸发材料的线性图案自蒸发源100排出。然而，水平定向并非蒸发源的仅有可能定向，且本公开内容并不限于此。举例而言，蒸发管120可在垂直方向上延伸，例如，自处理腔室510的顶盖部分向下延伸。另外，开口122的布置并不限于线性布置。举例而言，可以用围绕蒸发管120的圆周的布置来设置开口122，或可以用喷头布置将开口122设置在蒸发管120的末端部分中。

蒸发源100构造为用于在处理腔室510中在基板上沉积蒸发材料。处理腔室510可包括容纳整个沉积系统的处理腔室，或可以是可容纳沉积系统的一部分的较小子腔室。举例而言，处理腔室510可进一步包括阀或锁，这些阀或锁被设计用于将基板移动至要进行沉积的处理腔室中或移出要进行沉积的处理腔室。例示性地将蒸发源100示为安装至处理腔室510的侧壁，然而，本公开内容并不限于此。举例而言，可将蒸发源100安装至处理腔室510的顶盖部分，或安装至处理腔室510的底板部分。大体上，将蒸发源100安装至处理腔室510以便提供对蒸发源100的后部的进出，而同时蒸发管120延伸至处理腔室510中。

提供处理腔室510以封闭在处理腔室510中发生基板沉积的处理环境。处理环境可包括处理气体，处理气体可被提供而作为沉积工艺中的反应物，或可被提供而作为沉积工艺中的非反应物。可在与处理腔室外部的周围压力相同的压力下提供处理气体，或可在与处理腔室外部的周围压力不同的压力下提供处理气体。在一些工艺中，处理环境可以是完全真空或部分真空。

现将参考图3，图3示出沿图1中所示的截面B-B截取的蒸发源100的截面端视图。图3的截面图是沿蒸发源100的蒸发管120截取的。蒸发管120设置有下部部分，该下部部分填充有将蒸发并沉积在基板上的材料200。另外在蒸发管120内设置内管160，该内管160将蒸发管120的区域与发生材料蒸发的区域分离开。在内管160内部设置加热元件140。加热元件140的操作增大了蒸发管120的内部区域的温度，继而导致材料200被加热。材料200接着相变成蒸汽(vapor)201，该蒸汽201接着自开口122喷出以产生蒸汽流202。蒸汽流202可朝向基板导向，以便将来自蒸汽流202的材料沉积至基板的表面上。沉积在基板上的蒸汽流202接着冷却并固化，从而在基板的表面上形成材料的涂层。

图3中将蒸发管120和内管160例示性地示为具有圆形截面。然而，本公开内容并不限于此，蒸发管120和内管160中的任一个可具有不同的截面，例如，三角形截面或正方形截面。

将蒸发并沉积在基板上的材料200可包括通常用于典型蒸发源中的任何材料。可使用的典型材料的非详尽清单可包括铝、镉、钴、铜、镓、锗、金、铟、锂、镁、镍、铂、硅、银、钠、锡、钨、锌或锆，和它们的合金。本公开内容的蒸发源100的优选应用是用于沉积锂和锂合金，然而，本公开内容并不限于此。

在蒸发源的典型设计中，即使在如本公开内容的蒸发源100中那样将加热元件设置在内管内部的情形下，也面临关于加热元件的可靠性的挑战。在典型设计中，加热元件的部分可能经受蒸发材料的沉积，或可能经受处理环境中的处理气体。具体地，若允许将蒸发材料沉积在加热元件上，则可能会降低将电源线和控制线附接至加热元件的连接器的可靠性。另外，若加热元件在处理环境中操作，则通常用于加热元件中碳材料的寿命会缩短，而当在环境空气中操作时，碳材料的寿命亦可能缩短。

由于处理腔室内部存在处理环境，因此会出现关于典型蒸发源的维护和填充的另外挑战。为了重新填充蒸发源，必须提供对蒸发管的内部区域的进出，以使得可重新填充材料。然而，在某些沉积工艺中，处理环境可处在比环境压力更高或更低的压力下，且提供对蒸发管的进出以重新填充材料导致处理环境自处理腔室逸出。另外，一些沉积工艺使用反应物气体作为处理气体，反应物气体若在重新填充期间存在，则可能不安全。

现将参考图2，图2示出沿图1中所示的截面A-A截取的蒸发源100的截面侧视图。根据本公开内容的方面，提供用于在处理腔室510中在基板上沉积材料的蒸发源100。蒸发源100包括壁110，该壁110将内部区域101与外部区域102分离开；蒸发管120，该蒸发管120自壁110延伸至内部区域101中，该蒸发管120具有多个开口122；内管160，该内管160延伸穿过壁110至蒸发管120中，该内管160环绕加热元件140；和可密封外壳130，该可密封外壳130自壁130延伸至外部区域102中，其中可密封外壳130和内管160形成与内部区域101隔离的维护腔室150。

设置壁110以界定两个区域，其中内部区域101是在壁110的内侧上的区域，且外部区域102是在壁110的外侧上的区域。通常，将蒸发源100安装至处理腔室500的壁上，使得内部区域101可对应于在处理腔室510内部的区域，且外部区域102可对应于在处理腔室510外部的区域。具体地，内部区域101可以是其中存在处理环境(例如，包括处理气体的处理环境)的区域，而外部区域102可以是与处理环境隔离的区域，例如，与处理环境隔离的周围环境。

蒸发源100可进一步包括安装凸缘，该安装凸缘提供与处理腔室510的壁的对应安装表面接口连接(interface)的安装表面。安装凸缘可进一步包括密封构件，以使得处理腔室510的壁中的安装孔被安装凸缘覆盖并密封。如图2中例示性地示出，将壁110设置在大致对应于处理腔室510的壁的位置处，以使得壁110亦被设置而作为安装凸缘。然而，本公开内容并不限于此，且可将壁110设置在偏离处理腔室510的壁的位置处，且安装凸缘可以是与壁110分离的元件。举例而言，可将安装凸缘设置在蒸发管120的一部分上，或在可密封外壳130上。

蒸发管120被布置成自壁110延伸至内部区域101中。换言之，蒸发管120自壁110延伸至处理腔室510中。蒸发管120可包括一定长度的管或管道，管或管道具有使得在蒸发管120内提供蒸发区域的横截面。蒸发管120的第一末端附接至壁110，以使得壁110将蒸发管120的第一末端关闭。举例而言，可将蒸发管120接合或焊接至壁110。通过(例如)端板121将蒸发管120的第二末端关闭。将端板121示为接合或焊接至蒸发管120的第二末端的平板。然而，端板121可替代地包括圆顶形、杯形或盒形，且可以用非焊接的方式(例如，使用螺纹连接)附接至蒸发管120的第二末端。

在蒸发管120的内部区域的底部部分中，提供材料200。举例而言，在蒸发管120的底部中设置熔融材料200的池。在蒸发管120的上表面中设置多个开口122，以使得被加热以产生蒸汽201的材料200作为蒸汽流202被排出，以便涂布在基板上。

蒸发源100被设置有延伸穿过壁110至蒸发管120中的内管160。换言之，设置壁110中的开口，内管160通过该开口，使得内管160延伸至内部区域101中，而同时允许内管160的内部区域与外部区域102流体连通。内管160的第一末端对外部区域102打开，而同时内管160的第二末端对内部区域101关闭。如例示性地示出，内管160延伸至内部区域101中和蒸发管120中直达蒸发管120的末端(亦即，端板121)，使得蒸发管120的末端将内管160的第二末端关闭。然而，本公开内容并不限于此，且内管160的第二末端可能不延伸至蒸发管120的末端，且反而可通过单独的端板关闭。内管160构造为与外部区域102流体连通，但与内部区域101和蒸发管120的内部区域流体隔离。

提供内管160用于容纳加热元件140。提供加热元件140以用于加热材料200，以使得材料200蒸发成蒸汽201。加热元件140可以是提供足够的热以蒸发材料200的任何加热元件。具体地，加热元件140可以是碳加热元件。

通过在内管160内部提供加热元件140，保护加热元件140免于材料沉积于加热元件140上，而同时亦允许加热元件140所产生的热加热内管160，并因而加热蒸发管120和材料200。如上所述，将内管160布置成与内部区域101流体隔离，换言之，内管160与处理环境和存在于处理环境中的任何处理气体流体隔离。因此，保护了加热元件140免于遭受处理气体，这防止了腐蚀并提高了加热元件140的寿命。另外，内管160对外部区域102打开，此允许将电力和控制信号提供至加热元件140的连接器141和配线142亦受保护而免受材料沉积和处理气体影响。本公开内容的蒸发源100因此通过向加热元件提供保护以免受材料沉积和处理气体影响而提高了加热元件的可靠性。

蒸发源100进一步包括自壁110延伸至外部区域102中的可密封外壳130。可密封外壳130和内管160形成了与内部区域101隔离的维护腔室150。可密封外壳130可包括形成腔室的多个壁，使得内管160的开口端与所述腔室流体连通。举例而言，可密封外壳130可包括自壁110突出的环绕内管160的开口端的多个壁，和靠近该多个壁以使得封闭于多个壁中的空间被密封与环绕该空间的环境阻隔开的另一个壁。

可密封外壳130和内管160所形成的空间形成了与内部区域101隔离的维护腔室150。维护腔室150可封闭与处理腔室510内部的处理环境不同且亦与周围环境不同的环境。本公开内容的优选实施方式提供封闭真空的维护腔室150。设置在维护腔室150中的加热元件140以及连接至该加热元件140的连接器141和配线142接着被设置在真空环境中。当被定位而在真空中操作时，加热元件140、尤其是碳加热元件由于不存在可能导致腐蚀加热元件140的气体或空气而具有提高的寿命。因此，根据本公开内容的蒸发源100的可靠性会提高，且蒸发源100的正常运行时间可最大化。

根据可与本文所述的多个其他实施方式组合的实施方式，可密封外壳130可进一步包括构造为用于抽空维护腔室150的抽空口132。可设置抽空口132以使得可附接真空泵，使得可维持维护腔室150内部的真空环境。抽空口132可以是双向口，经由该双向口将维护腔室150抽空并排气。或者，可密封外壳130可进一步包括单独的排气口。通过提供抽空口132和可选的排气口，可将维护腔室150抽空以产生加热元件140可在其中操作的真空环境，且可将维护腔室150排气以产生类似于可密封外壳130可在其中打开的周围环境的环境，从而允许进出维护腔室150，以便进行维护任务。

当引用术语“可密封外壳”时，外壳被视为环绕可被密封和解封的空间的封闭物。“可密封外壳”可包括至少一个开口，其中该开口可通过可按要求移除和安装的另一个元件来密封。在本公开内容的上下文中，“可密封外壳”提供对被“可密封外壳”封闭的空间的进出(例如，用于维护)，而同时亦允许当不再要求进出时解封被封闭的该空间。

根据可与本文所述的多个其他实施方式组合的实施方式，可密封外壳130可包括可打开的门131。如图2中例示性地示出，设置可打开的门131作为可密封外壳130的壁，然而，可打开的门131可被设置为密封地覆盖设置在可密封外壳130的壁中的开口。可打开的门131可具备固定构件(例如，多个螺纹螺栓和夹紧构件)，该固定构件允许将可打开的门131安装至可密封外壳130和自可密封外壳130移除可打开的门131。本公开内容并不限于门，且可打开的门131可以可选地是用于提供对维护腔室150的进出的任何构件，例如，螺纹帽、螺纹插塞等。设置可打开的门131以允许对维护腔室150的进出，以使得可在维护腔室150中执行维护任务。可限制可打开的门131仅当维护腔室150内部的环境先前已被排气时可打开。

现将参考图4，图4示出根据本文所述的多个实施方式的例示性蒸发源100的端视图。图4示出可密封外壳，可打开的门131已被移除以便提供对维护腔室150的进出。可见内管160的开口端，内管160中设置有加热元件140。为了使可打开的门131提供对维护腔室150的可密封进出，同时亦允许维护腔室150含有真空环境，可密封外壳130可进一步包括与可打开的门131形成密封的密封构件133，例如，具有O形环的槽。

根据可与本文所述的多个其他实施方式组合的实施方式，壁110可进一步包括隔热特征结构115以使蒸发管120与壁110热隔离。将蒸发管120加热至高温，以使得材料200被蒸发。可设置隔热特征结构115以便提供自蒸发管120至壁110的有利的温度梯度，使得壁110和附接至壁110的其他部件经受减小的热效应，诸如，热膨胀和收缩。通过最小化壁110和其他部件上的热效应，可防止设置在部件之间(例如，在蒸发源100与处理腔室510之间)的各种密封件和关闭件受热损害。

如图2和图4中所示，隔热特征结构115可包括多个同心突起，多个同心突起环绕蒸发管120附接至壁110的部分。可在壁110上在面向内部区域101的表面和面向外部区域102的表面中的至少一个表面上设置隔热特征结构115。例示性地示出设置在蒸发管120外部、在蒸发管120内部和在壁110的两个侧上的同心突起。然而，可设置任何数目的特征结构。另外，本公开内容并不限于此，且隔热特征结构115可替代地包括同心槽、交替的同心槽和突起，或允许控制温度梯度的任何其他特征结构。

根据可与本文所述的多个其他实施方式组合的实施方式，壁110可进一步包括填充口170，该填充口170将蒸发管120连接至维护腔室150。填充口170可构造为可密封的。图2和图4中可见填充口170，且该填充口170允许自维护腔室150进出蒸发管120的内部区域。

在获得了对维护腔室150的进出之后，填充口170可打开，以提供对蒸发管120的内部区域的进出，以便允许补给材料200。填充口170因此允许经由蒸发管120中的开口122在内部区域101与外部区域102之间流体连通。填充端口170可包括密封元件，密封元件允许打开和重新密封填充口170。举例而言，可设置螺纹插塞以密封填充口170。或者，可设置具有高温密封材料的口盖以密封填充口170。然而，本公开内容并不限于此，且可使用任何合适的高温密封构件。

取决于要执行的沉积工艺，可移除填充口170并重新填充材料，而同时仍通过其他蒸发源来执行沉积。举例而言，对于其中处理环境处于与周围环境相同的压力下的沉积工艺而言，可打开填充口170以便允许以最小的处理气体损失来填充。另外，对于其中处理环境处于比周围环境高的压力下的沉积工艺而言，可允许在执行重新填充的同时发生一些处理气体的损失，而处理环境不会受到周围空气的不利影响。在诸如这些的沉积工艺中，在补给一个蒸发源的材料的同时，来自其他蒸发源的沉积可继续，这导致增加了正常运行时间。

然而，对于其中处理环境处于比周围环境高得多的压力或低得多的压力下的沉积工艺而言，可能无法在不会影响处理环境(例如，不会防止处理气体的损失或处理环境中的处理气体的损害)的情况下打开填充口170以补给材料200。根据可与本文所述的多个其他实施方式组合的多个实施方式，为了将蒸发源100与处理环境隔离，蒸发源100可进一步包括蒸发器盖300，该蒸发器盖300可自其中蒸发源100不与处理腔室510的处理环境隔离的第一位置移动至其中蒸发源100与处理腔室510的处理环境隔离的第二位置。

图5中例示性地示出蒸发器盖300。将蒸发器盖300示为可沿轴线移动的圆柱形盖。举例而言，蒸发器盖300可以是高顶礼帽形状，然而，本公开内容并不限于此。

将蒸发器盖300示为处于第一位置，在该第一位置处，蒸发源100不与处理环境隔离，且蒸发源100自由地用于沉积蒸发材料。蒸发器盖300接着可沿轴线移动至第二位置，使得蒸发器盖300覆盖蒸发源100。在此第二位置处，蒸发源100与处理环境隔离。蒸发器盖300可具备支撑导轨，蒸发器盖300可在该支撑导轨上沿轴线滑动以便自第一位置移动至第二位置。可将此支撑导轨安装至处理腔室，或安装至蒸发源100。

通过将蒸发源100与处理环境隔离，可打开蒸发源100的填充口170以使得可补给材料200，而不会允许处理环境中的处理气体受损害或损失。

蒸发器盖300表现出进一步的有利效果，该有利效果导致正常运行时间和维护容易性方面的进一步改进。举例而言，在其中多个蒸发源100中的一个蒸发源100进入蒸发源100不正确地起作用的故障模式的情形下，可通过使蒸发器盖300自第一位置移动至第二位置将发生故障的蒸发源100与沉积工艺隔离开，从而允许沉积工艺继续进行。蒸发器盖300亦允许在不会影响附近蒸发源的情况下安全地停用蒸发源100。

根据可与本文所述多个实施方式组合的实施方式，蒸发器盖300可包括净化口340，该净化口340构造为用于净化蒸发器盖300或抽空蒸发器盖300。净化口340可附接至气源。举例而言，处理气源与处理腔室510中的处理气体相同，或净化气体与处理腔室510中的处理气体不同。或者，净化口340可附接至真空泵，以使得蒸发器盖300的内部可被抽空。

具体地，净化端口340可构造为用于将非反应性净化气体提供至蒸发器盖300中以替换反应性处理气体。在其中蒸发源100被停用或发生故障但仍在蒸发源100中含有一定量的材料的情形下，将有利的是用非反应性净化气体替换反应性处理气体，以防止材料200的进一步反应。蒸发器盖300允许针对被停用或发生故障的蒸发源100用非反应性净化气体替换反应性处理气体，而同时亦允许维持处理腔室510中的处理环境。这允许使用其他蒸发源继续执行沉积工艺，而同时被停用或发生故障的蒸发源具备安全的、非反应性的环境，从而进一步增加了正常运行时间。

根据可与本文所述的多个其他实施方式组合的实施方式，蒸发器盖300可进一步包括第一密封表面320，该第一密封表面320构造为与第二密封表面330接口连接。具体地，第二密封表面330可以是处理腔室510的表面。或者，第二密封表面330可以是蒸发源100的表面。第一密封表面320和第二密封表面330构造为彼此接口连接且在蒸发器盖300处于第二位置时形成密封，其中蒸发源100与处理环境隔离。第一密封表面320和第二密封表面330可包括(例如)O形环密封件或垫片密封件，O形环密封件或垫片密封件允许第一密封表面320与第二密封表面330之间的气密密封形成气密密封件。

在其中第二密封表面330是处理腔室510的表面的情形下，蒸发器盖300提供蒸发源100位于其中的区域与处理环境的区域之间的气密隔离。在此状态下，可自处理腔室510拆卸并完全移除蒸发源100，而同时维持处理腔室510内的处理环境。这允许在沉积工艺仍进行的同时对有缺陷的蒸发源100的完全原位替换。

现参考图6，根据本公开内容的另一个方面，提供用于在基板S上沉积蒸发材料的沉积设备500。沉积设备500包括将处理环境封闭的处理腔室510，和安装至处理腔室510的根据本公开内容的多个实施方式的至少一个蒸发源。

根据本文所述实施方式，沉积设备500可构造为用于处理柔性基板S，其中沉积设备500包括卷对卷的基板输送设备。卷对卷的基板输送设备包括馈入卷盘520和卷取卷盘530。经过至少一个蒸发源100a、100b、100c将柔性基板S自馈入卷盘520输送至卷取卷盘530。在图6中所示的实例中，沉积设备500包括三个蒸发源100a、100b、100c，然而，可提供任何数目的蒸发源100。

图6中所示的沉积设备构造为用于处理柔性基板，然而，本公开内容并不限于此。本公开内容的沉积设备500可选地可构造为用于处理诸如刚性基板或晶片的其他基板，其中基板在处理腔室510中固定不动，或被输送经过蒸发源100。

根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于替换根据本公开内容的多个实施方式的蒸发源100中的加热元件140的方法。该方法包括将维护腔室150排气，打开可密封外壳130，替换加热元件140，关闭可密封外壳130，和抽空维护腔室150。尽管本公开内容的蒸发源100提供了对加热元件140的可靠性的提高，但加热元件140的寿命有限。然而，本公开内容的蒸发源100允许在加热元件出故障的事件中容易地替换加热元件。由于维护腔室150与处理腔室内部的处理环境隔离，因此可以在不停止沉积工艺的情况下执行用于替换加热元件140的方法，亦即，通过允许在替换加热元件140的同时继续进行来自其他蒸发源100的沉积。

根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于填充根据本公开内容的多个实施方式的蒸发源100的方法。该方法包括将维护腔室150排气，打开可密封外壳130和填充口170，通过填充口170用材料填充蒸发管120，关闭填充口170和可密封外壳130，和抽空维护腔室150。如上所述，对于其中处理环境处于与周围压力类似的压力下的沉积工艺，或对于其中处理环境处于比周围压力高的压力下的沉积工艺，可打开填充口170以补给材料200，而不会损害处理腔室510中所含的处理环境。

在其中处理环境处于比周围压力低的压力下或处于远高于周围压力的压力下或其中处理环境是真空的沉积工艺的情形下，可通过操作蒸发器盖300来改良以上方法。根据可与本文所述的其他多个实施方式组合的实施方式，用于填充蒸发源100的方法可进一步包括在打开填充口170之前将蒸发器盖300自第一位置移动至第二位置，和在关闭填充口170之后将蒸发器盖自第二位置移动至第一位置。通过在打开填充口170之前操作蒸发器盖300，围绕蒸发源100的区域与处理环境隔离开，从而允许在不损害处理环境内的处理气体的情况下打开填充口170。

可通过在将蒸发器盖300自第一位置移动至第二位置之后用保护性气体净化蒸发器盖300来进一步改良用于填充蒸发源100的方法。该保护性气体可与处理气体不同，尤其是该保护性气体可以是与反应性处理气体不同的非反应性气体。在填充口170再次关闭之后，该方法可进一步包括用处理气体(尤其是与处理腔室510中相同的处理气体)来净化蒸发器盖300。这种改良方法允许在其中材料200将不会与处理气体反应的环境中安全地补给材料200。

根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于停用根据本公开内容的多个实施方式的蒸发源100的方法。该方法包括将蒸发器盖300自第一位置移动至第二位置，用保护性气体来净化蒸发器盖300，和停用蒸发源100。此方法可在其中特定蒸发源100(特定蒸发源100可以是处理腔室510中的多个蒸发源100中的一个)发生故障或有缺陷的情况下使用。具体地，将停用的蒸发源100可能含有尚未蒸发的一定量的材料200。蒸发器盖300允许将特定蒸发源100与处理环境隔离，且因此防止其影响处理环境或其他蒸发源在处理腔室510的沉积。通过用保护性气体来净化蒸发器盖300，防止了保留在蒸发源100中的该一定量的材料200进一步反应，从而允许安全地维护蒸发源100。

虽然前文针对本公开内容的多个实施方式，但可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的多个其他和另外的实施方式，且本公开内容的范围由所附权利要求范围确定。

特定言之，本书面描述使用多个实例来公开本公开内容，包括最佳模式，且亦使得本领域技术人员能够实践所述目标，包括制作和使用任何设备或系统和执行任何并入的方法。虽然前文已公开了各种特定实施方式，但上述实施方式的互斥特征结构可彼此组合。可授予专利的范围由权利要求限定，且若权利要求具有与权利要求的字面语言无不同的结构性元素，或若权利要求包括具有与权利要求的字面语言的非实质性差别的等效结构性元素，则意欲其他实例在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于在处理腔室(510)中在基板(S)上沉积材料的蒸发源(100)，包括：

壁(110)，将内部区域(101)与外部区域(102)分离；

蒸发管(120)，自所述壁(110)延伸至所述内部区域(101)中，所述蒸发管(120)具有多个开口(122)；

内管(160)，延伸穿过所述壁(110)至所述蒸发管(120)中，所述内管(160)环绕加热元件(140)；和

可密封外壳(130)，自所述壁(110)延伸至所述外部区域(102)中，

其中所述可密封外壳(130)和所述内管(160)形成与所述内部区域(101)隔离的维护腔室(150)。

2.如权利要求1所述的蒸发源(100)，其中所述可密封外壳(130)包括构造为用于抽空所述维护腔室(150)的至少一个抽空口(132)。

3.如权利要求1或2所述的蒸发源(100)，其中所述可密封外壳(130)包括可打开的门(131)。

4.如权利要求3所述的蒸发源(100)，其中所述壁(110)进一步包括将所述蒸发管(120)连接至所述维护腔室(150)的填充口(170)，其中所述填充口(170)构造为可密封的。

5.如权利要求1至4任一项所述的蒸发源(100)，进一步包括蒸发器盖(300)，可自其中所述蒸发源(100)不与所述处理腔室(510)的处理环境隔离的第一位置移动至其中所述蒸发源(100)与所述处理腔室(510)的所述处理环境隔离的第二位置。

6.如权利要求5所述的蒸发源(100)，其中所述蒸发器盖(300)包括构造为用于净化所述蒸发器盖(300)或抽空所述蒸发器盖(300)的净化口(340)。

7.如权利要求5或6所述的蒸发源(100)，其中所述蒸发器盖(300)包括第一密封表面(320)，构造为与第二密封表面(330)接口连接，特别地其中所述第二密封表面(330)是所述处理腔室(510)的表面。

8.如权利要求1至7任一项所述的蒸发源(100)，其中所述壁(110)进一步包括用于将所述蒸发管(120)与所述壁(110)热隔离的隔热特征结构(115)。

9.如权利要求8所述的蒸发源(100)，其中所述隔热特征结构(115)包括多个同心槽或突起，所述多个同心槽或突起被设置在面向所述内部区域(101)的表面和面向所述外部区域(102)的表面的至少一个表面上，其中所述多个同心槽或突起环绕其中所述蒸发管(120)联结所述壁(110)的所述部分。

10.一种用于将蒸发材料沉积至基板(S)上的沉积设备(500)，包括：

处理腔室(510)，封闭处理环境；和

如权利要求1至权利要求9中任一项所述的安装至所述处理腔室(510)的至少一个蒸发源(100,100a-100c)。

11.如权利要求10所述的沉积设备(500)，其中所述基板(S)是柔性基板，且所述沉积设备包括卷对卷的基板输送设备。

12.一种用于替换如权利要求1至权利要求9中任一项所述的蒸发源(100)中的加热元件(140)的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述维护腔室(150)排气；

打开所述可密封外壳(130)；

替换所述加热元件(140)；

关闭所述可密封外壳(130)；和

抽空所述维护腔室(150)。

13.一种用于填充如权利要求5至权利要求7中任一项所述的蒸发源(100)的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述维护腔室(150)排气；

打开所述可密封外壳(130)和所述填充口(170)；

通过所述填充口(170)用材料填充所述蒸发管(120)；

关闭所述填充口(170)和所述可密封外壳(130)；和

抽空所述维护腔室(150)。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

在打开所述填充口(170)之前，将所述蒸发器盖(300)自所述第一位置移动至所述第二位置；和

在关闭所述填充口(170)之后，将所述蒸发器盖(300)自所述第二位置移动至所述第一位置。

15.一种用于停用如权利要求5至权利要求7中任一项所述的处理腔室(510)中的蒸发源(100)的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述蒸发器盖(300)自所述第一位置移动至所述第二位置；

用保护性气体来净化所述蒸发器盖(300)；和

停用所述蒸发源(100)。

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