CN1814854A - 蒸发源和采用该蒸发源的蒸镀装置 - Google Patents
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Abstract
一种蒸发源和蒸镀装置，该蒸发源将坩埚和加热部以及喷嘴部配置在一个划分空间，缩小其尺寸；所述蒸镀装置利用所述蒸发源将蒸镀物质蒸镀在基板上。所述蒸发源包括：壳体(110)；内设于所述壳体(110)内的坩埚(120)；内设于所述壳体(110)中，用于加热坩埚(120)而设于其周边的加热部；喷嘴部，经由喷射嘴(140)将从所述坩埚(120)蒸发的蒸镀物质喷射到位于壳体(110)外部的基板(220)上。
Description
技术领域
本发明涉及蒸发源和采用该蒸发源的蒸镀装置，更详细地说，涉及将坩埚和喷嘴部内设于一个壳体内的蒸发源和安装有该蒸发源的蒸镀装置。
背景技术
一般地，蒸发装置用于各种电子零件的薄膜蒸镀，特别是主要使用在半导体、LCD、有机电场显示装置等电子装置及显示装置的薄膜形成中。
所述有机电场发光显示装置分别从电子注入电极、空穴注入电极向发光层内部分别注入电子和空穴，在结合有被注入的电子和空穴的激子(Exiton)从激发状态回落至基础状态时发光。
在此，为了提高有机电场发光显示装置的发光效率，必须通过发光层顺畅地输送空穴和电子，为此能够在阴极和有机发光层之间配置电子输送层，在阳极和有机发光层之间配置空穴输送层。另外，能够在阳极和空穴输送层之间配置空穴注入层，在阴极和电子输送层之间配置电子注入层。
并且，作为在基板上形成薄膜的一般方法，具有真空蒸镀法、镀离子(Ion-plation)法以及溅射法等物理蒸镀法(PVD)和利用气体反应的化学气相蒸镀法(CVD)等。其中，在有机电场发光元件的金属膜等的薄膜形成中主要利用真空蒸镀法。
作为该真空蒸镀法所使用的蒸发源，使用有间接加热方式(或感应加热方式)的蒸发源，该间接加热方式需要以规定温度(例如Al时为1200℃)加热收容在坩埚中的蒸镀物质的装置，该装置具有用于加热所述坩埚的加热器和用于向基板喷射从被加热的坩埚放出的蒸镀物质的喷嘴部。另外，为了防止由所述加热部产生的高温热向蒸发源的外部放出的现象，遍及蒸发源整体设置多个隔热材料。
但是，根据这样的蒸发源的结构，通常在一个划分的空间内配置坩埚和要加热该坩埚的加热部，在另一个划分的空间内配置喷嘴部，该喷嘴部与坩埚连通，所述坩埚和喷嘴部设有用于遮断热的隔热材料，当然坩埚和喷嘴部的连结部位也同样地设有用于遮断热的隔热材料。
因此，必须增大蒸镀源的体积，设置到这样的大蒸镀源上的隔热材料的安装费用增加，另外，用于移动该蒸镀源的转移装置也要求具有高功率。
作为记载有现有的真空蒸镀装置及其方法的技术的文献，具有下述的专利文献1，其公开了利用在有机物和无机物的蒸镀中容易使用的线形蒸镀和间接加热的真空蒸镀装置及其方法。
专利文献1：韩国专利公开第2003-0024338号说明书
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而研发的，其目的是提供将坩埚和加热部以及喷嘴部配置在一个划分的空间内而缩小其尺寸的蒸发源，和利用该蒸发源将蒸镀物质蒸镀在基板上的蒸镀装置。
为实现上述目的，本发明的蒸发源包括：壳体；内设于所述壳体中的坩埚；内设于所述壳体中，并用于加热坩埚而设置在其周边的加热部；经由喷射嘴将从所述坩埚蒸发的蒸镀物质喷射到位于壳体外部的基板上的喷嘴部。
另外，所述加热部至少具有大于或等于一个的板状加热器以加热坩埚，所述板状加热器具有一定的单位宽幅并且左右交替地曲折而构成板状。
另外，所述壳体是具有冷却水路的冷却套，其可以将一个连续的管子弯曲而均匀配置在冷却套的整体部位，并且能够将多个管子分别配置在冷却套的不同部位。
另外，本发明的蒸发源还包括在所述加热部和壳体之间为隔断热而设置的隔热部。
所述隔热部具有单独一个或以多个重叠配置的隔热材料，其可适用石墨毛毡(グラフアイトフエルト)材质，所述隔热部还具有覆盖喷射嘴而配置的喷嘴隔热材料。
所述隔热部还包括隔热板，其设置在喷射孔的内周面，用于遮断经由喷射嘴放射的热。
所述喷射嘴为确保基板内成膜的均匀度而以任意间隔设置，其直径大小是5～15mm，相对所述基板的长度而配置1～20个。
所述隔热板还包括：第一隔热板，其覆盖喷射孔的内周面及喷射孔周边的一部分壳体的外周面；第二隔热板，其在壳体的外周面上突出形成以包含所述第一隔热板进行划分。
采用具有这样结构的蒸发源的蒸镀装置，包括所述蒸发源和转移所述蒸发源而设置的转移部。
所述转移部通过由电机的动力旋转的滚珠丝杠使蒸发源沿导向部件移动。
排列所述多个蒸发源，使从停止状态的各蒸发源喷射的蒸镀物质集中在基板的一定范围内，倾斜地配置各蒸发源的喷射嘴以使蒸镀物质集中在所述基板上。
另外，所述蒸发源包括：壳体；内设于所述壳体内的坩埚；内设于所述壳体内，为加热坩埚而设置在其周边的加热部；通过喷射嘴将从所述坩埚蒸发的蒸镀物质喷射到位于壳体外部的基板上的喷嘴部。
根据以上说明的本发明，通过在一个划分空间内设置坩埚和加热部以及喷嘴部，与在各自不同的空间配置坩埚和喷嘴部的现有的蒸发源相比，小型且轻量，限定喷射嘴的直径和个数从而最大限度地遮断从蒸发源放出的放射热，均匀地蒸镀蒸镀物质。
另外，具有如下效果，即，还可以降低用于移动蒸发源的转移部的功率，排列多个蒸发源来集中地喷射蒸镀物质，提高产品的品质。
附图说明
图1是概略地表示本发明最佳实施方式的蒸发源的立体图；
图2是沿图1的A-A线的剖面图；
图3是单独地表示图2所示的坩埚的立体图；
图4是表示图2所示的板状加热器的立体图；
图5是表示本发明的另一实施方式的蒸发源的壳体及隔热部的剖面图；
图6是表示本发明的另一实施方式的蒸发源的隔热结构的剖面图；
图7是概略地表示采用了图1的蒸发源的蒸镀装置的概略图；
图8是概略地表示图7的一实施方式的立体图；
图9是概略地表示图7的另一实施方式的立体图；
图10是概略地表示对图8及图9所示的蒸发源和从蒸发源喷射的蒸镀物质的喷射范围的一实施方式的侧面图；
图11是概略地表示对图8及图9所示的蒸发源和从蒸发源喷射的蒸镀物质的喷射范围的另一实施方式的侧面图；
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的蒸发源及采用该蒸发源的蒸镀装置。
图1是概略地表示本发明理想的实施方式的蒸发源的立体图；图2是沿图1的A-A线的剖面图。参照附图，本发明的蒸发源100包括设于壳体110内部的坩埚120、具有用于加热该坩埚120的加热器130的加热部、具有覆盖该加热部的多个隔热材料的隔热部以及与所述坩埚120连通并且具有用于向外部喷射蒸镀物质的喷射嘴140的喷嘴部。
所述坩埚120收容有蒸镀物质，为了加热该坩埚120，在其周边配置加热器130，在加热器130的周边设有用于遮断由该加热器130产生的高温热的反射器(reflector；162)。
所述加热器130根据需要能够在坩埚120的整个面上设置，也能够设置在已选择的大于或等于一个的面上。另外，在用于喷射从坩埚120蒸发的蒸镀物质的喷射嘴140的前端，设置用于遮断蒸镀物质的热量的第一隔热板180，在该第一隔热板180的上部及下部，在壳体110的外周面上突出设置用于防止蒸镀物质扩散和放射热量扩散的第二隔热板190。另外，在蒸发源100的一侧设置测定经由所述喷射嘴140喷射的蒸镀物质的蒸镀厚度的厚度测量器142。
图3是单独表示图2所示的坩埚的立体图。
如图3所示，所述坩埚120内设于壳体110中，理想的是具有适当的收容空间的大致矩形，安装在该坩埚120上的喷嘴140为了确保基板内成膜的均一度理想的是以任意的间隔进行配置。此时，为了最大程度地遮断经由喷射嘴140从坩埚120放出的放射热量，重要的是将喷射嘴140的面积最小化。
因此，喷射嘴140的直径最理想的是5～15mm，这是因为喷射嘴140的大小若小于5mm，则不能够将喷射到基板上的蒸镀物质充分地进行传递，不能够均匀地蒸镀。并且，若喷射嘴140的直径是15mm以上，则经由喷射嘴140放出规定以上的放射热量，由此使基板的温度上升。另外，所述喷嘴部理想的是材质为石墨，所述喷射嘴140理想的是相对于所述基板的长度1m配置1～20个。这是因为，经由喷射嘴140充分地向基板上传递由蒸发源100加热而蒸发的蒸镀物质，并且从该喷射嘴140传递最小限的放射热。
图4是表示图2所示的板状加热器的立体图。
如图4所示，表示有为了加热矩形的坩埚120而使用的板状加热器130，该板状加热器130整体上具有一定的宽幅和高度以及长度，以至少能够覆盖坩埚120一侧面的大小制作，以根据需要将坩埚120收容于内部。
另外，由图示可知，板状加热器130具有规定的宽幅，左右交替地曲折而形成。这样的形状是考虑到热传导及电阻等能够在同一面积产生最大限的热。另一方面，理想的是，为了向所述板状加热器130通电而设有与加热器130接触的电线以及向该电线供给电源的电源供给部，为了安全地供给电源而设置框体114以包围所述电源供给部的轮廓。
所述壳体110是冷却套，在其主体上形成冷却水路112，该冷却水路112可配置管子而形成，此时，能够将一根管子连续地弯曲并且在冷却套即壳体100的整体部位均等地配置，或者能够区别壳体100的上面和侧面等而分别配置管子。
当然，虽然没有图示，但显然必须设置冷却水罐和泵等，以能够使冷却水出入所述冷却水路112。在所述壳体110的内面配置有隔热材料160。所述隔热材料160是隔热部的局部构成要素，是用于遮断从坩埚120及加热器130产生的热量的部件。此时，所述隔热材料160包围所述壳体110整个面配置，用石墨毛毡(Graphite felt)进行制作为好。
另外，在所述喷射嘴140的前端部设置喷嘴隔热材料170，所述喷嘴隔热材料170覆盖设于坩埚120的喷射嘴140而配置，即可以与隔热材料160同时配置在喷射嘴140的周边部，，也可以遍及壳体120一面的整体进行配置。所述喷嘴隔热材料170用于防止喷嘴的凝结，理想的是用石墨毛毡进行制作。
另外，在所述喷射嘴140的喷射孔上设置用于遮断蒸镀物质的热的第一隔热板180，在壳体110的外周面突出设置第二隔热板190，以包含该第一隔热板180并进行划分。该第一、第二隔热板180、190当然要使蒸镀物质集中喷射，还用于防止与蒸镀物质一同放出的放射热的扩散。
在此，所述喷射嘴140的终端配置直至喷嘴隔热材料170的接触面，为了避免从该喷射嘴140喷射的蒸镀物质及热与所述隔热材料160和壳体110接触，设置第一隔热板180。该第一隔热板180为中空圆锥状，其终端部向外弯曲安装甚至直至壳体110的一部分外面以遮断与热的接触。
另外，为了支承设于所述坩埚120周边的加热器130而设置多个加热器支承槽132。所述加热器支承槽132为支承加热器130并绝缘而设置，因此，理想的是由陶瓷材质构成，也可以由氮化硼(BN)和氧化铝(Al2O3)材质构成。
本发明中，所述加热器130和反射器(reflector；162)以坩埚120为中心上下对称配置，在上下部加热坩埚120。另外，在所述壳体110的后面设置用于控制温度的热电偶116。
另一方面，本发明构成所述隔热部及隔热结构时不限于上述一实施方式。即，附图5是表示本发明另一实施方式的蒸发源的壳体及隔热部的剖面图；图6是表示本发明另一实施方式的蒸发源的隔热结构的剖面图。本发明的隔热部可以由第一隔热材料350及第二隔热材料360构成。
此时，所述第一隔热材料350紧密接触壳体310的内面配置，第二隔热材料360紧密接触第一隔热材料350的内侧面配置。此时，所述第一隔热材料350理想的是以氧化铝(Al2O3)或莫来石(mullite)制作，第二隔热材料360理想的是以石墨毛毡制作。
另外，所述壳体310是冷却套，在冷却套主体上形成冷却水路312。所述冷却水路312可配置管子而构成，当然，必须设置冷却水罐和泵等以使冷却水在所述冷却水路312出入。
另外，为了避免从所述喷射嘴喷射的蒸镀物质及热量与第一隔热材料350和壳体310接触而设置第一隔热部380，该第一隔热部380为中空圆筒形状，可与形成于第一隔热材料350和壳体310的喷射孔372连通，如图所示，其终端部是向外弯折的形状并且安装至壳体310的一部分外面，以遮断与热的接触。
另一方面，以下参照附图详细说明安装有具有上述结构的蒸发源的蒸镀装置。
图7是概略地表示采用有图1的蒸发源的蒸镀装置的概略图。
参照图7，本发明的蒸镀装置200朝向竖立配置于真空腔210中的基板220设置蒸发源100，该蒸发源100通过转移部一边上下往复移动一边喷射蒸镀物质而蒸镀在基板20上。
所述转移部用于移动蒸发源100，故利用由电机230旋转的滚珠丝杠232，蒸发源100沿导向部件234移动。并且，在基板220的整个面上设置决定蒸镀物质的蒸镀形状的掩模240。
图8及图9是概略地表示图7的实施方式的立体图。如图8所示，可将两个蒸发源100水平排列上下移动地设置；如图9所示，可将两个蒸发源100垂直排列左右移动地设置。在此，所述蒸发源可以大于或等于三个，根据需要设置多个。另外，蒸发源100的垂直或水平具体意味着喷射嘴140的排列位置。
图10是概略地表示对图8及图9所示的蒸发源和从蒸发源喷射的蒸镀物质的喷射范围的一实施方式的侧面图；图11是概略地表示对图8及图9所示的蒸发源和从蒸发源喷射的蒸镀物质的喷射范围的另一实施方式的侧面图。
如图10及图11所示，将从大于或等于二个的多个蒸发源100喷射的蒸镀物质蒸镀到基板20上并且具有一定的重叠范围。为了形成这样的重叠范围，如图10所示，可倾斜地配置设于坩埚120上的喷射嘴140，如图11所示倾斜地配置蒸发源100。
以上参照附图说明了本发明最佳实施例，但所述方面仅仅说明本发明，并不限定意思和权利范围所记载的本发明的范围。因此，根据上述说明本领域从业人员能够在不脱离本发明技术思想的范围内进行各种变更及修正。
Claims (25)
1.一种蒸发源，其特制在于，包括：壳体；内设于所述壳体内的坩埚；内设于所述壳体中，并为加热坩埚而设于周边的加热部；喷嘴部，经由喷射嘴将从所述坩埚蒸发的蒸镀物质喷射到位于壳体外部的基板上。
2.如权利要求1所述的蒸发源，其特征在于，所述加热部至少具有大于或等于一个的用于加热坩埚而设置的加热器。
3.如权利要求2所述的蒸发源，其特征在于，所述加热器是板状的加热器。
4.如权利要求3所述的蒸发源，其特征在于，所述板状加热器具有一定的单位宽幅，并且左右交替曲折而构成板状。
5.如权利要求1所述的蒸发源，其特征在于，所述壳体是具有冷却水路的冷却套。
6.如权利要求5所述的蒸发源，其特征在于，所述冷却水路将一个连续的管子弯曲而均匀地配置在冷却套的整体部位。
7.如权利要求5所述的蒸发源，其特征在于，所述冷却水路将多个管子分别配置在冷却套的不同部位。
8.如权利要求1所述的蒸发源，其特征在于，还包括用于隔热而配置在所述加热部和壳体之间的隔热部。
9.如权利要求8所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热部包含一个和多个重叠配置的隔热材料。
10.如权利要求9所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热材料是石墨毛毡材质。
11.如权利要求8所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热部还包括覆盖喷射嘴而配置的喷嘴隔热材料。
12.如权利要求8所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热部还包括隔热板，其设置在喷射孔的内周面，遮断经由喷射嘴放射的热。
13.如权利要求8所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热部还包括设于加热器周边的反射器。
14.如权利要求1所述的蒸发源，其特征在于，所述喷嘴部的材质是石墨。
15.如权利要求1所述的蒸发源，其特征在于，所述喷射嘴的直径大小为5～15mm。
16.如权利要求1所述的蒸发源，其特征在于，所述喷射嘴相对于所述基板的长度1m配置1～20个。
17.如权利要求12所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热板具有覆盖喷射孔的内周面及喷射孔周边的一部分壳体外周面而配置的第一隔热板。
18.如权利要求17所述的蒸发源，其特征在于，所述隔热板还具有在壳体的外周面突出形成以包含第一隔热部并进行划分的第二隔热板。
19.如权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，包括所述蒸发源和转移所述蒸发源而设置的转移部。
20.如权利要求19所述的蒸镀装置，其特征在于，所述转移部通过由电机的动力旋转的滚珠丝杠沿导向部件移动蒸发源。
21.如权利要求19所述的蒸镀装置，其特征在于，排列所述多个蒸发源，使从停止状态的各蒸发源喷射的蒸镀物质集中在基板的一定范围内。
22.如权利要求21所述的蒸镀装置，其特征在于，倾斜配置各蒸发源的喷射嘴，使蒸镀物质向所述基板集中。
23.如权利要求21所述的蒸镀装置，其特征在于，倾斜配置各蒸发源，使蒸镀物质向所述基板集中。
24.如权利要求19所述的蒸镀装置，其特征在于，所述蒸发源包括：壳体；内设于所述壳体中的坩埚；内设于所述壳体中，并用于加热坩埚而设置在其周边对加热部；经由喷射嘴将从所述坩埚蒸发的蒸镀物质向位于壳体的外部的基板喷射而设置的喷嘴部。
25.如权利要求24所述的蒸镀装置，其特征在于，所述加热部至少具有大于或等于一个的用于加热坩埚而设置的加热器。
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