CN1478918A - 加热坩埚和采用此加热坩埚的沉积装置 - Google Patents

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Abstract

一种沉积装置，包括真空腔和加热坩埚。其上将形成沉积膜的衬底安装在真空腔内。加热坩埚安装成与衬底相对以使有机化合物汽化。加热坩埚包括主体和内板。主体包括可容纳有机化合物的空间和通过其可排放汽化的有机化合物的喷嘴。内板安装在主体内，包括形成于朝向喷嘴的区域边缘周围的一个或多个开口，以便传送此汽化的有机化合物。

Description

加热坩埚和采用此加热坩埚的沉积装置
技术领域
本申请要求享有于2002年7月23日向韩国知识产权部提交的韩国专利申请No.2002-43272的权益，此专利通过引用结合于本文中。
本发明涉及一种加热坩埚和采用此加热坩埚的真空沉积装置，更具体地涉及一种采用了可防止可汽化材料扩散的改进加热坩埚的真空沉积装置。
背景技术
场致发光(EL)器件是一种自发发射的显示面板，它被认为是下一代的显示面板。EL器件提供了较宽的视角、优良的对比度和快速响应的特性。根据形成发射层的材料，EL器件可分成无机EL器件和有机EL器件。与无机EL器件相比，有机EL器件提供了高亮度、优良的驱动电压和快速的响应速度，并具有多色性。
一般来说，在有机EL器件中，在衬底上形成预定图案的阳极层。然后在阳极层上顺序地形成空穴迁移层、发射层和电子迁移层。在电子迁移层上形成阴极层，并使阴极与阳极层垂直。空穴迁移层、发射层和电子迁移层是由有机化合物制成的有机薄膜。
为了制造具有这种结构的有机EL器件，可采用沉积装置来形成有机薄膜，例如空穴迁移层、发射层和电子迁移层等。沉积装置包括：真空腔，其内部压力控制在10-6到10-7托之间；加热坩埚，其安装成在真空腔内并与衬底相对以容纳有机化合物；以及加热器，其安装在加热坩埚处，对有机化合物进行加热并使其汽化。
虽然最好在沉积操作期间使有机化合物汽化成分子，然而在加热过程中在有机化合物中可能会产生突然的汽化，使得有机化合物汽化成团块。
由这种团块状汽化所引起的一些问题如下所述。在沉积操作期间，沉积团块可能会粘附在沉积掩膜的开口上。因此，在所需区域中无法沉积材料。除非更换沉积掩膜，否则这一问题会持续地发生，因此就妨碍了大批量生产。另外，沉积材料团块可能会粘附在衬底上，这会降低沉积膜的均匀性。这样，衬底上沉积有沉积材料团块的部分在进行图像显示时呈现为黑色。此外，在一部分有机化合物团块粘附在喷嘴上时，有机化合物团块会持续地沉积并在喷嘴内生长，因此就堵塞了沉积装置的喷嘴。
为了解决上述问题，韩国专利出版物No.2000-54211公开了一种用于真空沉积装置的加热坩埚，其具有安装在开口上的网型帘，被加热且汽化的有机化合物可通过此开口而排放出。然而，安装在加热坩埚的开口上的网型帘阻碍了来自加热器的平稳的热传导，使得首先从加热坩埚中汽化出、然后沉积在网型帘上的外来材料无法平稳地汽化。另外，将网型帘安装在加热坩埚内是很困难的。
日本专利出版物No.hei 10-195639公开了一种具有汽化坩埚的汽化源，汽化坩埚含有有机汽化材料。在汽化坩埚内安装了喷口，其可控制有机材料的汽化量。由于有机化合物被安装在所公开的加热坩埚的外周表面上的加热器所加热，因此有机化合物无法被均匀地加热。另外，有机化合物无法从坩埚的整个部分中均匀地汽化。
日本专利出版物No.2000-160328公开了一种用于使有机化合物汽化的加热坩埚，其包括含有有机化合物的主体、安装在加热坩埚的外周表面上的加热器，以及安装在加热器的外周表面上的隔热层。日本专利出版物No.2000-68055公开了一种用于有机EL器件的沉积源。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种加热坩埚和采用了此加热坩埚的沉积装置，其中虽然有机化合物在有机化合物的汽化期间可能不会汽化成分子，然而也可以防止因有机化合物以团块的形式沉积在沉积掩膜和衬底上而引起的有机化合物在衬底上的不适当沉积。
本发明的另一方面是提供一种加热坩埚和采用了此加热坩埚的沉积装置，此加热坩埚可防止因显示衬底上的沉积膜的发射失效而引起的黑图像形成。
本发明的另外一个方面是提供一种加热坩埚和采用了此加热坩埚的沉积装置，此加热坩埚可降低因由有机化合物的突然汽化而引起的扩散的有机化合物团块所带来的不适当沉积。
本发明的另外一个方面是提供一种加热坩埚和采用了此加热坩埚的沉积装置，此加热坩埚可防止因在汽化的有机化合物分子中的剧烈碰撞而引起的能量降低。
本发明的其它方面和/或优点的一部分将在下述说明中提出，一部分可从说明中清楚，或者是通过本发明的实施而得到。
为了实现本发明的上述和/或其它方面，提供了一种加热坩埚，其包括主体和内部件。主体包括可容纳有机化合物的空间和通过其可排放汽化的有机化合物的喷嘴。内部件安装在主体内，包括形成于朝向喷嘴的区域边缘周围的一个或多个开口，以便传送此汽化的有机化合物。
内部件可具有与主体空间的截面基本上相同的截面，上述开口可沿内部件的边缘连续地或间断地形成。内部件的开口面积之和可等于或大于喷嘴的面积。喷嘴与内部件之间的距离可以是从喷嘴半径到喷嘴与主体内底面之间的距离的十分之九。
主体可包括其上形成有喷嘴的盖罩以及其中形成了所述空间的主体部分。
加热坩埚还可包括设置在主体和/或喷嘴上的加热器。
为了实现本发明的上述和/或其它方面，提供了一种用于在衬底上形成沉积膜的沉积装置，其包括可容纳衬底的真空腔以及安装成与衬底相对并可使其中的有机化合物汽化的加热坩埚。加热坩埚包括：主体，其具有可容纳有机化合物的空间和通过其可排放汽化的有机化合物的喷嘴；以及安装在主体内的内部件，其具有形成于朝向喷嘴的区域边缘周围的一个或多个开口，以便传送此汽化的有机化合物。
在本发明中，具有待沉积图案的掩膜可紧密地粘附在朝向加热坩埚的衬底上。
附图说明
从实施例的下述介绍中并结合附图，可以更加清楚并更容易理解本发明的这些和/或其它方面和优点，在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的真空沉积装置的示意性剖视图；
图2是根据本发明一个实施例的加热坩埚的分解透视图；
图3是图2所示加热坩埚的剖视图；和
图4是根据本发明的沉积装置的内板的一个实施例的透视图。
具体实施方式
下面将详细地介绍本发明的现有优选实施例，其例子显示于附图中，在图中采用相似的标号表示相似的元件。下面将通过参考附图来介绍这些实施例，以便说明本发明。
图1显示了根据本发明的一个实施例的真空沉积装置。真空沉积装置包括真空腔11、安装在腔11内以支撑沉积衬底100的衬底支撑12、与衬底100紧密地相连并例如具有狭缝图案的沉积掩膜13，以及加热坩埚20，其安装成与衬底100相对以将沉积掩膜13定位在加热坩埚20和衬底100之间。
衬底支撑12支撑了衬底100的边缘，从而使将进行沉积的衬底表面朝向加热坩埚20。然而，本发明并不限于上述结构。例如，衬底支撑12还可包括可防止衬底100因其自重而弯曲的装置，以及将沉积掩膜13紧密地粘附在衬底100上的装置。
加热坩埚20使设于其中的有机化合物汽化，从而将有机化合物以分子而非团块的形式沉积在衬底100或沉积掩膜13上。
图2和3显示了加热坩埚20的一个实施例。加热坩埚20包括其中含有有机化合物200的空间21、具有通过其可排放出汽化的有机化合物200的喷嘴22的主体23，以及安装在主体23内并具有至少一个开口31的内板30。如图2所示，开口31形成于朝向喷嘴22的区域边缘的周围，以便传送汽化的有机化合物200。
加热坩埚20的主体23包括具有形成于其中心的喷嘴22的盖罩23a，以及与盖罩23a相连并具有空间21的主体部分23b。主体部分23b可具有罐形，并可包括设于主体部分23b的底面上的温度感应装置(未示出)。温度感应装置可以是能测量汽化的有机化合物200的温度的热电偶。在主体部分23b周围安装了加热器27。可以理解，加热器27可独立于主体部分23b而安装。喷嘴22安装于盖罩23a的中心，在盖罩23a的围绕喷嘴22的部分上安装了辅助加热器(未示出)，以便防止有机化合物200沉积在喷嘴22上。
安装在主体23的空间21内的内板30包括：隔板32，在隔板上与喷嘴22相对应的区域边缘的周围形成了至少一个开口31；以及至少一个固定部分33，其从隔板32上向上延伸以支撑隔板32。例如，图4显示了开口31沿隔板32的边缘连在一起，固定部分33从隔板32的底面上向下延伸出。在开口31在隔板32的边缘上以预定的间隔形成时，这种间隔可以是相等的。
内板30即隔板32可与喷嘴22一样宽或比喷嘴22更宽。隔板32可以比空间21的截面更窄，可以控制开口31的面积，以便防止在空间21中的由隔板32形成的上、下空间S1和S2之间产生较大的压力差(见图3)。
参见图3，喷嘴22和内板30之间的距离(L)为从喷嘴22的半径(D/2)到喷嘴22与主体23的内底面之间的距离(T)的十分之九。
下面将介绍具有上述结构的加热坩埚20以及采用了此加热坩埚20的沉积装置的操作。例如，将用于形成沉积薄膜(即电子迁移层、发射层或空穴迁移层)的作为有机场致发光显示装置的有机膜的有机化合物200注射到加热坩埚20的空间21内。在这种状态下，在加热器27和辅助加热器(未示出)上施加预定的电压以对主体23进行加热，从而使有机化合物200汽化。
在有机化合物200的汽化期间，当在主体23的空间21内产生了有机化合物200的突然汽化时，有机化合物200汽化成分子团块。然而，安装在空间21内的内板30阻止了汽化成团块的形式的有机化合物200经喷嘴22沉积在衬底100或沉积掩膜13上。也就是说，虽然汽化的有机化合物团块被引导而经开口31排放到喷嘴22处，然而安装成朝向喷嘴22的隔板32可阻止汽化的有机化合物团块。因此，汽化的有机化合物团块不能穿过喷嘴22。即使有机化合物团块通过了开口31，由于喷嘴22的垂直轴线与开口31的垂直轴线不对齐，有机化合物团块会与由主体部分23b和盖罩23a所形成的空间21的内壁发生碰撞。因此，有机化合物团块无法通过喷嘴22。
由于形成于隔板32的朝向喷嘴22的边缘周围的开口31的面积之和大于喷嘴22的面积，因此可以避免经喷嘴22排出的有机化合物200的压力下降。在开口31的面积之和小于喷嘴22的面积的情况下，汽化的有机化合物相互碰撞，无法从下方空间S2运动到上方空间S1中，并且下方空间S2中的压力增大。在下方空间S2中的压力增大的情况下，有机化合物200的汽化温度升高。当有机化合物200的汽化温度等于或大于分解温度时，有机化合物200发生分解。有机化合物200的分解对沉积膜有不利的影响，并且是缩短有机场致发光显示装置的耐用性的一个重要因素。
由于影响了有机化合物的排出量以及有机化合物汽化分子的传导，因此内板20在空间21中的位置是一个重要因素。在内板30安装得太低(相对于主体部分23b的底面而言)的情况下，有机化合物的排出量下降，影响了工艺的有效性。在内板30安装得太高的情况下，上方空间S1的体积降低，因此汽化的有机化合物的汽化分子的传导降低。另外，分子碰撞变得剧烈，使得分子的动能下降。由于动能的下降，有机化合物分子无法自由地运动，并隐藏和粘附在温度较低的周边位置或粘附在喷嘴22的周边区域。因此，喷嘴22和内板30之间的距离(L)应为从喷嘴22的半径(D/2)到喷嘴22与主体23的内底面之间的距离的十分之九。这样就可以防止喷嘴22被有机化合物22堵塞。
根据本发明的发明人的实验，在有机材料以1埃/秒的速率沉积在衬底上，并且将喷嘴22和内板30之间的距离(L)除以喷嘴22的半径所得到的值为0.40和0.67时，喷嘴22在2小时内和12小时内被有机材料堵塞。另外，在将内板30的安装高度除以喷嘴22的半径所得到的值等于或大于1.0时，喷嘴22不会被堵塞。
如上所述，采用了根据本发明的加热坩埚的沉积装置可以防止有机化合物团块的汽化无法经喷嘴排出。这样就防止了因有机化合物团块沉积在衬底上而引起的黑图像的显示。此外，还可以防止因有机化合物团块沉积在沉积掩膜上而引起的在衬底上形成质量较差的沉积图案。
虽然上面已经显示和介绍了本发明的一些实施例，然而本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和精神的前提下可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由所附权利要求及其等效物来限定。

Claims (28)

1.一种用于沉积装置的加热坩埚，包括：
主体，其具有可容纳有机化合物的空间和喷嘴，通过所述喷嘴可排放汽化的所述有机化合物；和
安装在所述主体内的内部件，其具有形成于朝向所述喷嘴的区域边缘周围的一个或多个开口，以便传送所述汽化的有机化合物。
2.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，
所述内部件还包括形成于朝向所述喷嘴的区域上的隔板；和
所述开口形成于所述隔板边缘的周围。
3.根据权利要求2所述的加热坩埚，其特征在于，所述内部件还包括至少一个固定部分，其从所述隔板向上延伸并支撑了所述隔板。
4.根据权利要求2所述的加热坩埚，其特征在于，所述内部件还包括至少一个固定部分，其从所述隔板向下延伸并支撑了所述隔板。
5.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述开口沿所述内部件的边缘连续地或间断地形成。
6.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述开口在所述内部件的边缘周围以规则的间隔形成。
7.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述内部件的开口的面积之和等于或大于所述喷嘴的面积。
8.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述喷嘴与所述内部件之间的距离为从所述喷嘴的半径到所述喷嘴与所述主体的内底面之间的距离的十分之九。
9.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述主体包括其上形成有所述喷嘴的盖罩以及其中形成了所述空间的主体部分。
10.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述加热坩埚还包括设置在所述主体和/或喷嘴上的加热器。
11.一种用于在衬底上形成沉积膜的沉积装置，包括：
可容纳所述衬底的真空腔；和
安装成与所述衬底相对并可使其中的有机化合物汽化的加热坩埚，其中所述加热坩埚包括：
主体，其具有可容纳所述有机化合物的空间和喷嘴，通过所述喷嘴可排放汽化的所述有机化合物；以及
安装在所述主体内的内部件，其具有形成于朝向所述喷嘴的区域边缘周围的一个或多个开口，以便传送所述汽化的有机化合物。
12.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，
所述内部件还包括形成于朝向所述喷嘴的区域上的隔板；和
所述开口形成于所述隔板边缘的周围。
13.根据权利要求12所述的沉积装置，其特征在于，所述内部件还包括至少一个固定部分，其从所述隔板向上延伸并支撑了所述隔板。
14.根据权利要求12所述的沉积装置，其特征在于，所述内部件还包括至少一个固定部分，其从所述隔板向下延伸并支撑了所述隔板。
15.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，所述开口在所述内部件的边缘周围以规则的间隔形成。
16.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，所述内部件的开口的面积之和等于或大于所述喷嘴的面积。
17.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，所述喷嘴与所述内部件之间的距离为从所述喷嘴的半径到所述喷嘴与所述主体的内底面之间的距离的十分之九。
18.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，所述主体包括其上形成有所述喷嘴的盖罩以及其中形成了所述空间的主体部分。
19.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，所述加热坩埚还包括设置在所述主体和/或喷嘴上的加热器。
20.根据权利要求11所述的沉积装置，其特征在于，所述内部件是具有形成于其区域边缘周围的一个连续开口的内板和具有以预定间隔形成于其区域边缘周围的多个开口的内板中的一个。
21.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述加热坩埚还包括可检测所述有机化合物的温度的温度感应装置。
22.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，
所述内部件还包括形成于朝向所述喷嘴的区域上的隔板；和
所述隔板比所述空间的截面更窄。
23.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述开口具有预定的面积，以便防止在低于所述内部件的空间和高于所述内部件的空间之间产生压力差。
24.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述喷嘴具有与所述开口的垂直轴线不重合的垂直轴线，从而可以防止预定形式的有机化合物通过所述喷嘴而传送出。
25.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，
所述内部件还包括形成于朝向所述喷嘴的区域上的隔板；和
所述隔板可以阻止团块形式的有机化合物通过所述喷嘴而传送出。
26.根据权利要求1所述的加热坩埚，其特征在于，所述内部件的截面与所述主体的空间的截面基本上相同。
27.一种用于生产具有有机化合物的场致发光(EL)器件的方法，所述方法包括：
得到EL器件的衬底；和
采用沉积装置在所述衬底上沉积所述有机化合物层，所述沉积装置具有加热坩埚，其包括可容纳所述有机化合物的主体，设置在所述主体上的喷嘴，以及具有至少一个开口的内部件，其安装在所述主体内并朝向所述喷嘴，并可传送具有预定形式的所述有机化合物。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述内部件可阻止团块形式的所述有机化合物沉积在所述衬底上。
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