CN117660887A - 用于蒸发系统的自上而下的升华装置及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于蒸发系统的自上而下的升华装置及其用途。该自上而下的升华装置至少包括：至少一个可加热的自上而下的升华坩埚，该升华坩埚具有至少一个侧壁，该升华坩埚可填充蒸发材料，且该升华坩埚布置在待涂覆基材的上方；以及至少一个可加热的盖子，该至少一个可加热的盖子包括多个孔穴，其中，该至少一个可加热的盖子形成该至少一个升华坩埚的底部。

Description

用于蒸发系统的自上而下的升华装置及其用途

技术领域

本发明涉及一种用于蒸发系统的自上而下的升华装置及其用途。

背景技术

蒸发系统用于沉积材料，例如在真空条件下通过升华或蒸发将材料沉积到基材上。蒸发系统广泛应用于光电器件的制造中，如薄膜太阳能电池器件、发光射器件、显示器等。这种蒸发系统包括间歇和连续蒸发系统。通常，这些系统至少包括至少一个升华室和沉积室，用于容纳和/或运输基材的装置，用于加热和/或冷却上述室和/或基材的装置，至少一个适合蒸发或升华其所含蒸发材料的蒸发源，用于加热至少一个蒸发源的装置以及用于抽气和/或通风的装置。术语“蒸发”通常被用作描述物质表面发生的物质经所有热激活相变到气体状态的通用术语。也就是说，蒸发通常意味着汽化(即物质从液态到蒸汽的相变)或升华(即物质不经过液态而直接从固态到气态的相变)。升华通常在近空间升华(CSS)系统中进行。蒸发系统可分为自下而上和自上而下的系统。

自下而上的真空蒸发系统通常包括蒸发装置，其中蒸发源放置于待涂覆基材的下方。这类系统可见于，例如，WO2010/035130A2。自下而上的真空蒸发系统包括蒸发源，用于将蒸发源顶部的蒸发材料向上蒸发至待涂覆基材的下侧。在自下而上的系统中，基材的保持和运输都很困难，可能会造成基材或沉积材料层的损坏。

自上而下的真空蒸发系统通常包括蒸发装置，其中蒸发源放置于待涂覆基材的上方。这类系统可见于，例如，KR1020150017849A和US2013/0115372A1。自上而下的真空蒸发系统包括蒸发源，用于将蒸发源顶部的蒸发材料蒸发并将其向下转移至待涂覆基材的上侧。

此外，还存在其他已知的系统，其中蒸发源被放置在基材旁边，而不是在下面或上面。这类系统也包括蒸发源，用于将蒸发源顶部的蒸发材料蒸发后通过气体流将其引导到待涂覆基材的上侧，此类系统可见于，例如，WO2020/082282A1。原则上，此类系统也适用于自下而上的沉积，即将被蒸发的材料沉积在基材的底面。

发明内容

本发明的目的是为蒸发系统提供一种替代的自上而下的升华装置，其中蒸发材料直接被蒸发至待涂覆基材上。

上述目的通过本发明独立权利要求的一种自上而下的升华装置实现。从属权利要求中给出了具体实施方案。

根据本发明，用于蒸发系统的自上而下的升华装置至少包括：

-至少一个可加热的自上而下的升华坩埚，该升华坩埚具有至少一个侧壁，该升华坩埚可填充蒸发材料，且该升华坩埚布置在待涂覆基材的上方；

-至少一个可加热的盖子，该至少一个可加热的盖子包括多个孔穴；

其特征在于，该至少一个可加热的盖子构成了该至少一个可加热的自上而下的升华坩埚的底部。

有利的是，这样的升华装置能够使被升华的蒸发材料在坩埚的下侧向下蒸发。“向下”是指与重力方向一致的垂直方向。坩埚的下侧或下端是指坩埚的底部，其朝向重力和待涂覆基材。此外，无需将被升华的蒸发材料转移至布置在坩埚下方的待涂覆基材上。

根据本发明，自上而下的升华装置是指适用于将固体蒸发材料转变成气相以涂覆基材并适用于布置在蒸发系统的升华室中的装置。在实施方案中，自上而下的升华装置是指自上而下的真空升华装置。"真空"意味着升华室内低于正常压力的任何压力，其中在一些实施方案中，升华室内的压力范围为1帕至0.1帕(1毫巴至10^-6毫巴)。根据本发明的蒸发材料是指任何适合涂覆在基材上并在一定条件(例如，压力和温度)下升华的材料。

根据本发明的自上而下的升华装置适用于固定的或连续的沉积过程，优选连续的沉积过程。根据本发明的自上而下的升华装置适用于布置在蒸发系统的升华室中，其中蒸发系统至少包括至少一个升华室、用于对该至少一个升华室进行抽气和/或通风的装置、用于容纳和/或运输待涂覆基材的装置、用于加热和/或冷却该至少一个升华室和/或该基材的装置、适合蒸发或升华其中所含蒸发材料的至少一个蒸发源以及用于加热该至少一个蒸发源的装置。在一些实施方案中，根据本发明的自上而下的升华装置形成至少一个蒸发源。此外，这样的蒸发系统可以作为固定沉积过程中的间歇蒸发系统，即提供至少一个填充有蒸发材料的可加热的自上而下的升华坩埚，将材料蒸发，并且在当规定数量的材料蒸发后、在沉积过程中断的情况下，更换坩埚或重新填充坩埚。然而，根据本发明的自上而下的升华装置特别适合用作连续沉积过程中的永久系统，在不中断沉积过程的情况下可向坩埚中重新填充蒸发材料。这一点将在后面解释。

本发明的可加热的自上而下的升华坩埚，是指一种可填充蒸发材料的蒸发源，其适用于将所含的蒸发材料加热到其升华温度以上，以使得蒸发材料在坩埚底部向下升华。该至少一个自上而下的升华坩埚包括至少一个侧壁。该侧壁限制蒸发材料储存空间并决定坩埚的壳体表面，从而确立了可加热的自上而下的升华坩埚的外部形式。此外，只要坩埚有一个开放的上端，一个下端或底部，以及至少一个侧壁，坩埚的外部形式就不受限制。也就是说，坩埚的外部形式可以是，例如，直圆柱或斜圆柱，其在上端和/或下端具有圆形或椭圆形区域，或任何类型的直棱柱或斜棱柱(例如立方体)，或任何其他类型的形状。优选地，坩埚为在其上、下端具有四边形区域的棱柱。更优选地，坩埚为在其上、下端具有矩形区域的棱柱。在进一步的实施方案中，坩埚包括四个侧壁，每个侧壁都与坩埚下端的四边形区域(优选矩形区域)的一个面相连。在一些实施方案中，自上而下的升华坩埚可由一个部件或几个部件形成。几个部件是指至少一个侧壁和至少一个可加热的盖子，通过布置形成自上而下的升华坩埚。

升华坩埚的加热可通过已知的加热装置实现，例如通过加热灯、射频线圈或电阻式加热器。这些加热装置可放置在坩埚的外部或与坩埚保持一定距离，甚至可被放置在坩埚内，例如置于坩埚的该至少一个侧壁和/或底部中。此类加热装置可以与坩埚物理上分离，而热能通过辐射或对流远距离传递。有利的是，该自上而下的升华坩埚是可加热的，从而形成沿坩埚高度的温度梯度，其中坩埚底部的温度最高。坩埚的高度是指坩埚沿重力垂直方向的延伸。在一些实施方案中，根据蒸发材料的类型及该材料的具体升华温度，坩埚底部的最高温度在700℃至1000℃之间。在进一步的实施方案中，温度梯度包括坩埚上端的最低温度，其中该最低温度在100℃至250℃之间。有利的是，该最低温度可以使得在可加热坩埚的较冷的坩埚上端连续重新填充固体蒸发材料，从而实现不间断的连续沉积过程。此外，首先填充到坩埚中的蒸发材料会首先升华(先入-先出)。因此，根据本发明的自上而下的升华装置能够在适度的温度下实现高沉积率，首先使用旧材料和实现连续的掺杂结果。

在一些实施方案中，坩埚上端温度和下端温度之间的温度梯度包括100K至750K的温度范围。这种温度梯度与现有的自下而上和自上而下系统中的坩埚的温度分布相反，而后者的最高温度在坩埚的上端，在坩埚的上侧蒸发待升华的蒸发材料。

根据本发明，由可加热的盖子形成升华坩埚的底部。根据本发明，可加热的盖子是指多边形或圆形的板状部件，其适合于形成坩埚的底部并在坩埚的下端于垂直方向上限制蒸发材料的储存空间，且进一步适合于将被升华的材料向下传送。在一些实施方案中，可加热的盖子的形状和尺寸与由坩埚的该至少一侧壁形成的坩埚下端区域相同。这样的可加热的盖子与蒸发材料直接物理接触，并从坩埚底部向填充在坩埚中的蒸发材料提供热量，将蒸发材料加热到其升华温度以上。在一些实施方案中，对可加热的盖子进行加热，以防止凝华，即防止被蒸发的蒸发材料在至少一个可加热的盖子上沉积。在一些实施方案中，该至少一个可加热的盖子为四边形(优选为矩形)元件，其厚度在3毫米到20毫米之间。

该至少一个可加热的盖子的加热可通过已知的加热装置实现，例如通过加热灯、射频线圈或电阻式加热器。这些加热装置可放置在该至少一个可加热的盖子的外部或与该至少一个可加热的盖子保持一定距离，甚至可放置在该至少一个可加热的盖子内。此外，盖子本身可以是一个加热器，也就是说，该盖子包括电流流过时发热的材料。

在一些实施方案中，可加热的自上而下的升华坩埚和/或可加热的盖子由石墨、陶瓷或多晶体材料(如碳化硅)制成，优选地，由石墨制成。

为了将升华的材料传输至待涂覆基材，该盖子包括多个孔穴。每个孔穴(即开口)具有一个上端(即入口)和一个下端(即出口)，该上端(即入口)布置在盖子的上表面，该下端(即出口)布置在盖子的下表面。盖子的上表面朝向填充到该自上而下的升华坩埚中的蒸发材料，盖子的下表面朝向基材。这些开口形成为使得一个开口的上端与同一开口的下端不在同一垂直线上。

有利的是，这些孔穴使得被蒸发的蒸发材料能够通过，同时防止或至少减少固体蒸发材料的颗粒直接通过这些孔穴朝下转移至位于坩埚下方的基材。其中，多个孔穴确定了在基材上的沉积速率。

在一些实施方案中，多个孔穴中的任一孔穴可以有任何横截面形状，例如圆形或四边形。其中，一些或所有孔穴的横截面形状可以相同，也可以与其他孔穴不同。

在一些实施方案中，多个孔穴中的各单一孔穴的横截面积取决于填充在自上而下的升华坩埚中的固体蒸发材料的颗粒大小。有利的是，孔穴的横截面积小于固体蒸发材料的最小颗粒尺寸，以防止固体颗粒通过孔穴。在进一步的实施方案中，多个孔穴中的单个孔穴的横截面积在0.5平方毫米至10平方毫米之间。

单个孔穴的横截面积和形状以及多个孔穴在该至少一个可加热的盖子内的分布是基于现有技术中通常用于自下而上的升华装置(例如近空间升华装置)的盖子。在一些实施方案中，所述多个孔穴在该至少一个可加热的盖子内以以下方式分布：相比该至少一个可加热的盖子的中心区域，在该至少一个可加热的盖子的环形边缘布置更多的、具有更大截面的孔穴，以补偿相对于坩埚中心而言朝向坩埚侧壁的有所下降的升华速率。

根据一些实施方案，至少一个侧壁的内表面是倾斜的，以形成一个蒸发材料储存空间。该蒸发材料储存空间的横截面积沿朝向坩埚的底部的方向增大。

这可以通过安排各个侧壁相对于垂直方向倾斜或改变侧壁的厚度来实现。朝着坩埚底部的方向增加横截面积是有利的，因为形成了沿坩埚高度的温度梯度。由于温度梯度的最高温度位于坩埚下端和底部，因此坩埚内的蒸发材料在坩埚下端和底部的膨胀程度最高。显然，坩埚内的蒸发材料的膨胀值取决于填充到坩埚内的蒸发材料的类型。

“至少一个侧壁的内表面”是指至少一个侧壁的内表面，该内表面朝向蒸发材料并与填充在坩埚内的蒸发材料直接接触。

在一些实施方案中，该至少一个侧壁的倾斜内表面相对于坩埚底部的垂直方向倾斜的角度为10°或更少，优选5°或更少。然而，在这些实施方案中，该至少一个侧壁的倾斜内表面相对于坩埚底部的垂直方向倾斜的角度高于0(零)。

有利的是，由于将蒸发材料加热到高于其升华温度而引起的蒸发材料膨胀可由坩埚至少一个侧壁的倾斜来补偿。

在一些实施方案中，可加热的盖子是由单个板形成的。在这种情况下，孔穴呈虹吸管状或斜圆柱状，这意味着板内每个孔穴的入口(即上端)和出口(即下端)在板的水平方向上相互移位，并通过一个类似隧道的通道连接。水平方向是指垂直于沿重力方向的垂直方向，并在板状可加热盖子的平面内定向的方向。

在一些实施方案中，该至少一个可加热的盖子包括两个互相排列的可加热板。

有利的是，与仅由单个板形成的盖子的孔穴相比，两块可加热板形成的盖子允许在各个板上有更简单的孔穴形式。两块板上形成的盖子中单个板的孔穴可以形成为直圆柱状，在孔穴的入口和/或出口处具有圆形或椭圆形区域，也可以形成为缝隙状，其中一块板上的同一个孔穴的入口和出口可以沿垂直方向互相排列。然而，一块板上一个孔穴的出口与另一块板上一个孔穴的入口并不重叠。也就是说，第一块板的孔穴和第二块板的孔穴在板的水平方向上相互移位。因此，所产生的孔穴的入口在盖子的上侧，出口在盖子的下侧，即由第一块板上的一个孔穴和第二块板上的一个孔穴组合而成的孔穴，其入口和出口在重力方向上并不直接连接。因此，可以防止固体颗粒直接到达基材。升华的颗粒的通道通过至少在定义区域内的两块板之间的距离实现，该距离为升华的颗粒提供了从第一块板中孔穴的出口到第二块板中孔穴的入口的连接通道。第一块板指的是两块板中更靠近坩埚的那块板，第二块板指的是两块板中更靠近基材的那块板。换句话说，第一块板和第二块板即为被升华的蒸发材料在转移至基材的路径中分别通过的第一块和第二块板。第一块板的上表面朝向坩埚，从而形成了可加热的盖子的上表面。第二块板的下表面朝向基材，从而形成了可加热的盖子的下表面。

在一些实施方案中，两块可加热板彼此上下布置，两者间距在30毫米到300毫米之间。在进一步的实施方案中，两块可加热板彼此上下布置，且两块可加热板直接接触。

在进一步的实施方案中，两块板可以相互电连接。这使得有利于控制两块板的加热。

在一些具体实施方案中，坩埚的至少一个侧壁的高度可达1.5米。

有利的是，沿着坩埚的高度方向可实现适当的温度梯度，使蒸发材料能够从坩埚较冷的上端重新填充。此外，在坩埚的上端的最低温度范围达到100℃到250℃。

在一些具体实施方案中，该自上而下的升华装置还包括一个可加热颗粒收集装置。

有利的是，该颗粒收集装置可以收集固体蒸发材料的颗粒，这些颗粒在某些情况下可以通过该至少一个可加热的盖子的孔穴。

在一些具体实施方案中，可加热颗粒收集装置被加热到高于蒸发材料升华温度的温度。有利的是，可以防止被蒸发材料的凝华。此外，还能使收集到的蒸发材料的固体颗粒升华。

在一些实施方案中，可加热颗粒收集装置与该至少一个可加热的盖子相连，从而形成一个沉积区。

有利的是，可加热颗粒收集装置将被蒸发的蒸发材料导向和/或聚集到基材上，从而使被蒸发的蒸发材料仅通过沉积区转移至待涂覆基材。

在一些实施方案中，该颗粒收集装置至少包括一个形成为倾斜面的第一部分，其倾斜角度在15°至60°之间。在进一步的实施方案中，颗粒收集装置还包括第二部分，该第二部分形成为一个与待涂覆基材和该至少一个可加热的盖子基本平行的平面，并与第一部分的端部相连。有利的是，这种与该至少一个可加热的盖子相连的可加热颗粒收集装置形成了一个漏斗状的料斗，用于将被蒸发的蒸发材料引导和集中至基材。在垂直方向上，该漏斗状的料斗的上方被该至少一个可加热的盖子限制，该漏斗状的料斗的上方被颗粒收集装置的第二部分限制。在平行于基材运输方向的第一水平方向上，该漏斗状的料斗被颗粒收集装置的第一部分和蒸发系统的升华室的壁或布置在升华室内的其他部件限制。在垂直于第一水平方向和垂直方向的第二水平方向上，该漏斗状的料斗被升华室的壁或布置在升华室内的其他部件限制。

在一些实施方案中，颗粒收集装置由石墨、陶瓷或多晶材料(如碳化硅)制成，带有嵌入式或集成式加热装置，例如镍铬合金的屏蔽Kanthal电阻丝或导电材料的直接电阻式加热装置。

在进一步的实施方案中，颗粒收集装置与该至少一个可加热的盖子的下表面相连。在一些实施方案中，颗粒收集装置与该至少一个可加热的盖子的第一边缘相连，其中该第一边缘与待涂覆基材的第一边缘平行。基材的第一边缘确定了一个垂直于连续蒸发系统内基材的运输方向的边缘。

在一些实施方案中，形成了沿第一水平方向横向延伸100mm至2000mm范围的沉积区。在进一步的实施方案中，沉积区沿第二水平方向的横向延伸范围至少等于待涂覆基材的宽度。基材的宽度指的是基材沿垂直于基材传输方向延伸的范围。

在进一步的实施方案中，在颗粒收集装置的第二部分的上表面内形成一个坑或一个凹槽，该上表面朝向盖子。该坑或凹槽用于收集固体颗粒并防止它们从颗粒收集装置的第二部分掉下来。

颗粒收集装置的第一部分和第二部分的尺寸是根据沉积区所需的横向尺寸来选择的，而横向尺寸又取决于所需的沉积速率、基材沿第一水平方向移动的速度以及本领域技术人员已知的其他条件。

在一些实施方案中，该自上而下的升华装置进一步包括颗粒屏蔽装置。

当沉积区由上述颗粒收集装置形成时，该颗粒屏蔽装置尤其有利。可加热的颗粒屏蔽装置可防止固体蒸发材料的颗粒通过沉积区转移至待涂覆基材。然而，其他实施方案中也可布置颗粒屏蔽装置。在这些情况下，颗粒屏蔽的功能可能会降低，但可以执行下面所述的颗粒屏蔽装置的其他功能。

在一些实施方案中，颗粒屏蔽装置适合于向沉积区或向基材上方的区域供应气体，例如，所述气体包含用于将所需材料层涂覆至所述基材的掺杂元素或其他元素。在进一步的实施方案中，颗粒屏蔽装置被安排在沉积区和待涂覆基材的上方，该至少一个可加热的盖子下方。在进一步的实施方案中，颗粒屏蔽装置布置在由该至少一个可加热的盖子、该颗粒收集装置和该自上而下的升华装置所处升华室的壁或其他部件形成的漏斗状的料斗内。在进一步的实施方案中，颗粒屏蔽装置与可加热颗粒收集装置的第二部分的上表面和/或基材的上表面和/或该至少一个可加热的盖子的距离为20毫米至250毫米，其中可加热颗粒收集装置第二部分的上表面或基材的上表面分别朝向该至少一个可加热的盖子。

在进一步的实施方案中，该颗粒屏蔽装置形成为管状半壳，其中管状半壳的一个开口侧朝向基材。

在一些实施方案中，颗粒屏蔽装置由合适的材料制成，如石墨、陶瓷或多晶材料。

在一些实施方案中，颗粒屏蔽装置是可加热的。在一些实施方案中，颗粒屏蔽装置被加热至高于蒸发材料升华温度的温度。有利的是，这种可加热的颗粒屏蔽装置可以防止被蒸发的蒸发材料的凝华，以及有助于固体蒸发材料颗粒的升华。

在一些实施方案中，该自上而下的升华装置进一步包括蒸发材料供应装置。

有利的是，这可以实现蒸发材料的连续再填充，从而实现连续的，即不间断的沉积过程。

蒸发材料供应装置可以是现有技术中已知的任何装置，其适用于从坩埚上端重新填充。

在一些实施方案中，蒸发材料供应装置被安排在该可加热的自上而下的升华坩埚上方。有利的是，这使得能够从坩埚较冷的上端重新装填该自上而下的升华坩埚，避免了自下而上的升华坩埚中出现的蒸发材料飞溅等负面效果。

在一些实施方案中，蒸发材料供应装置形成为一个可旋转的管状半壳，适用于插入自上而下的升华装置所处的升华室。这样一个可旋转的管状半壳可以围绕管轴手动或自动旋转，以接收和释放蒸发材料。这样一个可旋转的管状半壳可以通过本领域技术人员已知的装载锁插入到蒸发系统的升华室中。该可旋转的管状半壳由合适的材料制成，如钢、石墨、陶瓷或多晶体材料。特别是当坩埚呈矩形，其沿管轴方向的延伸长度大于垂直于管轴方向的延伸长度时，插入管状半壳内的蒸发物质的量可能随管状半壳的长度而变化。因此，与坩埚中心相比，坩埚边缘的不同升华速率可以得到补偿。

在一些实施方案中，该自上而下的升华装置进一步包括冷却装置。

有利的是，冷却装置可以调整该自上而下的升华坩埚的温度梯度。

在一些实施方案中，冷却装置布置在该自上而下的升华坩埚的上方。这样就可以调节坩埚上端开口处的温度。在一些实施方案中，冷却装置可被纳入蒸发系统的升华室中，例如被整合到布置在坩埚上方的升华室的壁中，和/或作为独立的冷却装置布置在坩埚上方的升华室内。

在进一步的实施方案中，本发明的两个用于蒸发系统的自上而下的升华装置被组合在蒸发系统的升华室中。有利的是，这使得不同蒸发材料可以共同升华。

在这种情况下，该自上而下的升华装置包括两个如上所述的坩埚和两个如上所述的可加热的盖子，其中每个盖子形成一个坩埚的底部。两个坩埚彼此相邻布置，并向同一沉积区提供沉积材料。上述的一个或多个部件可以只用于其中一个坩埚，也可以同时用于两个坩埚。例如，上述的颗粒收集装置、颗粒屏蔽装置、蒸发材料供应装置和/或冷却装置可以由两个坩埚共享。

在一些实施方案中，本发明的至少两个用于蒸发系统的自上而下的升华装置被组合在蒸发系统的升华室中。这可以有利地实现共沉积以及蒸发材料的原位掺杂。在进一步的实施方案中，上述的一个或多个进一步的部件，例如颗粒收集装置、颗粒屏蔽装置、蒸发材料供应装置和/或冷却装置，可以分配给该至少两个自上而下的升华装置中的至少一个。

本发明进一步涉及上述自上而下的升华装置在蒸发系统或蒸发方法中的用途，其中该自上而下的升华装置至少包括：至少一个可加热的自上而下的升华坩埚，该升华坩埚具有至少一个侧壁，该升华坩埚可填充蒸发材料，且该升华坩埚布置在待涂覆基材的上方；以及至少一个可加热的盖子，该至少一个可加热的盖子包括多个孔穴，该至少一个可加热的盖子形成该至少一个升华坩埚的底部。

为了实现本发明，有利的做法是将上述的实施方案和权利要求的特征结合起来。本发明的上述描述的实施方案是通过举例的方式给出的，但本发明并不限于此。任何修改、变化和等效布置均应包含在本发明的保护范围之内。

尽管在此已说明和描述了具体的实施方案，但本领域普通技术人员知晓，在不偏离本发明范围的情况下，可以用各种替代和/或等效的实施方案来代替所示和所述的具体实施方案。本申请涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何调整或变化。因此，本发明仅受权利要求书及其等效物的限制。

附图说明

示例性实施方案

附图提供对本发明实施例的进一步理解，附图包含在该说明书中并构成该说明书的一部分。附图阐明本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。通过参考下面的详细说明，可以更好地理解本发明的其他实施方案和许多预期的优点。附图的元件不一定按彼此的比例绘制。相似的附图标记指代对应的相似部分。

图1显示了本发明自上而下升华装置的一个示例性实施方案的侧视图。

图2显示了本发明自上而下升华装置的另一个示例性实施方案的侧视图，该上而下升华装置包括两个坩埚。

具体实施方式

图1显示了一个自上而下的升华装置1的示例性实施方案的侧视图，该装置适合布置在蒸发系统的升华室中。该自上而下的升华装置1至少包括一个可加热的自上而下的升华坩埚10。该升华坩埚10可填充蒸发材料11，且放置于待涂覆基材12上方(基材运输方向由箭头标出)。该坩埚10的底部由至少一个可加热的盖子13形成。该至少一个可加热的盖子13内的圆圈表示加热装置。该自上而下的升华坩埚10包括侧壁14，所述侧壁14用于限制可填充蒸发材料11(例如CdTe)的蒸发材料存储空间。侧壁14各自有不同的厚度。因此，侧壁的内表面141是倾斜的，使得所形成的蒸发材料储存空间的横截面积沿朝向升华坩埚10的底部方向增大。对侧壁14和可加热的盖子13进行加热后，坩埚10底部的温度可达到700℃左右。该至少一个可加热的盖子13由单个板形成，并包括多个孔穴131(如图中细节所示)，以使得被蒸发的蒸发材料11能够通过。孔穴131呈虹吸管状，从盖子13的上表面132延伸到盖子13的下表面133，其中孔穴131的入口134形成于盖子13的上表面132，孔穴131的出口135形成于盖子13的下表面133。孔穴131的入口134和出口135相对于垂直线在水平方向上移位，以便它们沿垂直方向不在彼此上方。

该自上而下的升华装置1还包括一个可加热颗粒收集装置15，该可加热颗粒收集装置15与可加热的盖子13的下表面相接。可加热颗粒收集装置15内的圆圈表示加热装置。该可加热颗粒收集装置15包括第一部分15.1和第二部分15.2，该第一部分15.1形成为倾斜面，该第二部分15.2形成为基本水平的平面并与第一部分15.1连接。该可加热颗粒收集装置15与蒸发系统的升华室的壁(未显示)一起形成一个漏斗状的料斗，用于将被蒸发的蒸发材料11引导和集中至基材12。被蒸发的蒸发材料11通过沉积区16，移动至基材12。该上而下的升华装置1还包括一个蒸发材料供应装置17，该蒸发材料供应装置17布置在升华坩埚10的冷上端上方。该蒸发材料供应装置17形成为一个可旋转的管状半壳，适用于插入自上而下的升华装置1所处的升华室。该自上而下的升华装置1还包括一个颗粒屏蔽装置18，该颗粒屏蔽装置18布置在基材12上方的沉积区16上方和坩埚10底部的下方。该颗粒屏蔽装置18形成为管状半壳，其中管状半壳的一个开口侧朝向基材12。坩埚10上方布置有冷却装置19，用于将坩埚10顶部的温度调节到100℃至150℃的范围内。

图2显示了自上而下的升华装置100的另一个示例性实施方案的侧视图，该自上而下的升华装置100适合布置在蒸发系统的升华室中。图2中所示的自上而下的升华装置100可以实现不同蒸发材料的共同升华。该自上而下的升华布置100包括两个可加热的自上而下的升华坩埚10，所述两个升华坩埚10可分别填充蒸发材料11a和11b，并分别布置在待涂覆基材12上方(基材输送方向由箭头标出)。蒸发材料11a和11b可以是不同的，例如CdTe和CdSe。该自上而下的升华装置100进一步包括两个可加热的盖子13，其中每个可加热的盖子13形成一个升华坩埚10的底部。可加热的盖子13内的圆圈表示加热装置。该自上而下的升华坩埚10包括侧壁14，所述侧壁14用于限制可填充蒸发材料11的各蒸发材料存储空间。侧壁14的厚度各不相同，所形成的蒸发材料储存空间的横截面积沿朝向坩埚10的底部方向增大。每个可加热的盖子13包括多个孔穴(未显示)，以使得被蒸发的蒸发材料11能够通过。该自上而下的升华装置100进一步包括两个可加热颗粒收集装置15，分别连接到两个可加热的盖子13的下表面，其中每个可加热颗粒收集装置15被分配到两个坩埚10中的一个，并按照图1所示进行布置。可加热颗粒收集装置15内的圆圈表示加热装置。各可加热颗粒收集装置15包括第一部分15.1和第二部分15.2，该第一部分15.1形成为倾斜面，该第二部分15.2形成为平面并与第一部分15.1连接。各可加热颗粒收集装置15与蒸发系统的升华室的壁(未显示)一起形成一个漏斗状的料斗，用于将被蒸发的蒸发材料11引导和集中至基材12。被蒸发的蒸发材料11通过沉积区16，移动至基材12。该自上而下的升华装置100进一步包括两个蒸发材料供应装置17，每个蒸发材料供应装置17分配至其中一个坩埚10，并布置在其对应坩埚的冷上端上方。各蒸发材料供应装置17形成为一个可旋转的管状半壳，适用于插入自上而下的升华装置100所处的升华室。该自上而下的升华装置100还包括一个颗粒屏蔽装置18，该颗粒屏蔽装置18布置在基材12上方的沉积区16上方和坩埚10底部的下方。该颗粒屏蔽装置18形成为管状半壳，其中管状半壳的一个开口侧朝向基材12。

附图标记表

1,100 自上而下的升华装置

10 可加热的自上而下的升华坩埚

11,11a,11b 蒸发材料

12 基材

13 至少一个可加热的盖子

131 孔穴

132 盖子上表面

133 盖子下表面

134 孔穴入口

135 孔穴出口

14 坩埚侧壁

141 坩埚侧壁内表面

15 可加热颗粒收集装置

15.1 可加热颗粒收集装置的第一部分

15.2 可加热颗粒收集装置的第二部分

16 沉积区

17 蒸发材料供应装置

18 颗粒屏蔽装置

19 冷却装置

Claims (12)

1.用于蒸发系统的自上而下的升华装置，至少包括：

至少一个可加热的自上而下的升华坩埚，所述升华坩埚具有至少一个侧壁，所述升华坩埚可填充蒸发材料，且所述升华坩埚布置在待涂覆基材的上方；

至少一个可加热的盖子，所述至少一个可加热的盖子包括多个孔穴；其中，

所述至少一个可加热的盖子构成所述至少一个可加热的自上而下的升华坩埚的底部。

2.根据权利要求1所述的自上而下的升华装置，其中，所述至少一个侧壁的内表面是倾斜的，以形成蒸发材料储存空间，所述蒸发材料储存空间的横截面积沿朝向所述升华坩埚的底部的方向增大。

3.根据权利要求2所述的自上而下的升华装置，其中，所述至少一个侧壁的内表面相对于所述升华坩埚底部的垂直方向倾斜的角度为10°或更少，优选5°或更少。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述至少一个可加热的盖子由单个板形成。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述至少一个可加热的盖子包括两个互相排列的可加热板。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述升华坩埚的所述至少一个侧壁的高度达1.5米。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述自上而下的升华装置还包括可加热颗粒收集装置。

8.根据权利要求7所述的自上而下的升华装置，其中，所述可加热颗粒收集装置与所述至少一个可加热的盖子相连，从而形成一个沉积区。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述自上而下的升华装置还包括颗粒屏蔽装置。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述自上而下的升华装置还包括蒸发材料供应装置。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的自上而下的升华装置，其中，所述自上而下的升华装置还包括冷却装置。

12.一种自上而下的升华装置在蒸发系统或蒸发方法中的用途，其中，所述自上而下的升华装置至少包括：

至少一个可加热的自上而下的升华坩埚，所述升华坩埚具有至少一个侧壁，所述升华坩埚可填充蒸发材料，且所述升华坩埚布置在待涂覆基材的上方；

至少一个可加热的盖子，所述至少一个可加热的盖子包括多个孔穴；其中，

所述至少一个可加热的盖子构成所述至少一个可加热的自上而下的升华坩埚的底部。