TW201641730A - 材料源裝置之噴嘴、真空沉積之材料源裝置、真空沉積系統及沉積材料的方法 - Google Patents

材料源裝置之噴嘴、真空沉積之材料源裝置、真空沉積系統及沉積材料的方法 Download PDF

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Abstract

提供一種噴嘴(400)，連接至一擴散管(106; 106a; 106b)，用以導引蒸發材料由一材料源(102a; 102b)進入一真空腔室(110)。此噴嘴包括用以接收蒸發材料的一噴嘴入口(401)，用以釋放蒸發材料至真空腔室(110)的一噴嘴出口(403)，以及一噴嘴通道(402)，此噴嘴通道沿著該噴嘴(400)的一長度方向(460)介於噴嘴入口(401)以及噴嘴出口(403)之間。噴嘴通道(402)具有一環繞一通道路徑(405)的通道壁(404)。噴嘴(400)更包括至少二個延伸至通道路徑(405)的鰭片(406)。此外，提供一種具有如此噴嘴的材料源裝置、一種具有材料源裝置的真空沉積系統以及一種沉積蒸發材料的方法。

Description

材料源裝置之噴嘴、真空沉積之材料源裝置、真空沉積系統及沉積材料的方法
本揭露的實施例是有關於一種材料源裝置之噴嘴、材料源裝置、真空沉積系統以及沉積材料在基板上的方法，且本揭露的實施例特別是有關於一種導引蒸發材料至真空腔室的噴嘴、包括真空腔室的材料源裝置以及在真空腔室中沉積材料在基板上的方法。
有機蒸發器是用於有機發光二極體(organic light-emitting diode, OLED)的生產的工具。OLED是發光二極體的一種特殊類型，其中發射層包括某些有機化合物的薄膜。 OLED用在電視螢幕、電腦顯示器、行動電話、其他手持裝置等等的製造，以顯示資訊。OLED也能夠用於一般的空間照明。由於OLED畫素直接發出光且不需要背光源，OLED顯示器可達成的顏色範圍、亮度及視角大於傳統LCD顯示器的顏色範圍、亮度及視角。因此，OLED顯示器的耗能大幅低於傳統LCD顯示器的耗能。此外，OLED能夠被製造至可撓性基板上的事實帶來了另外的應用。舉例來說，OLED顯示器可包含有機材料的層，這些層位於二個皆沉積在基板上的電極之間，以這種方式形成具有可獨立供能的畫素的矩陣顯示器面板。OLED可配置在二個玻璃板之間，並且玻璃板的邊緣被密封以將OLED封裝於其中。
在這類顯示器裝置的製造中遇到了很多挑戰。OLED顯示器或OLED照明應用包括數個例如在真空蒸發的有機材料的堆疊。有機材料經由遮罩依序沉積。為了讓OLED堆疊的製造具有高效率，例如是基質及摻雜物的兩個或更多材料的共同沉積或共同蒸鍍將有助於混合/摻雜的層。此外，對於非常敏感的有機材料的蒸鍍有數個製程條件可以做出考量。
對於沉積材料在基板上來說，係加熱此材料至蒸發為止。導管導引蒸發材料經由出口或噴嘴至基板。在過去數年中，沉積製程的精確度已增加，例如為了能提供越來越小的畫素尺寸。在某些製程，當蒸發材料通過遮罩開口時，遮罩用來定義畫素。然而，遮罩的陰影效應、蒸發材料的擴散等等使得要進一步增加蒸鍍製程的精確度及可預測性變得複雜。
有鑑於上述，本文所述的實施例在於提供噴嘴、材料源裝置，真空沉積系統以及沉積材料在基板上的方法，以克服本技術領域的至少一些問題。
有鑑於上述，根據獨立項提出用以蒸發材料的噴嘴、材料源裝置、真空沉積系統以及沉積材料在基板上的方法。
根據本揭露之一實施例，提出用以連接擴散管的噴嘴，以導引蒸發材料由材料源進入真空腔室中。此噴嘴包括接收蒸發材料的噴嘴入口、釋放蒸發材料至真空腔室的噴嘴出口、以及介於噴嘴入口與噴嘴出口之間沿著噴嘴的長度方向的噴嘴通道。噴嘴通道具有環繞於通道路徑周圍的通道壁。噴嘴更包括至少二個延伸至通道路徑的鰭片。
根據本揭露之另一實施例，提出在真空沉積腔室中沉積材料在基板上的材料源裝置。此材料源裝置包括一擴散管，其設置成與一材料源流通(fluid communication)，此材料源提供材料至擴散管。此材料源裝置更包括根據本文所述之實施例的噴嘴。
根據本揭露之另一實施例，提出真空沉積系統。此真空沉積系統包括一真空沉積腔室以及根據本文所述之實施例的在真空腔室中的材料源裝置。此真空沉積腔室更包括在沉積期間支撐基板的基板支撐件。
根據本揭露之另一實施例，提出在真空沉積腔室中沉積材料在基板上的方法。此方法包括：蒸發坩堝中預沉積的材料；提供此蒸發材料至與坩堝流通的擴散管；以及導引蒸發材料通過噴嘴至真空沉積腔室，此噴嘴具有在噴嘴入口與噴嘴出口之間環繞於通道路徑周圍的通道壁。導引蒸發材料通過噴嘴包括導引蒸發材料通過至少二延伸至通道路徑的鰭片。
實施例係亦指可實行揭露方法的裝置以及包括用以執行揭露方法之各特徵的裝置部分。這些方法特徵可以藉由硬體元件、具適當軟體的電腦程式、結合前述兩種方式或是任何一種其他方式而執行。再者，實施例亦指可操作所述裝置之方法，實施例包括用以執行裝置之每一功能的方法特徵。
現在將對各種實施例進行詳細說明，實施例的一個或多個例子係繪示於圖中。在以下對於圖式的敘述中，係使用相同的元件符號來指示相同的元件。一般來說，只會對於各個實施例的不同處進行敘述。各個例子的提供只是用以解釋，而非欲用以限制。另外，作為一個實施例的一部分而被繪示或敘述的特徵，可用於其他實施例或與其他實施例結合，以產生又一實施例。所述內容包含這樣的調整及變化。
在此處使用的用語「流通」(fluid communication)，可以理解為流通的兩元件可經由一連接交換流體，允許流體在兩元件之間流動。在一例子中，流通之元件可包括中空結構，流體經由中空結構可以流動。根據一些實施例，流通之多個元件中之至少一個可以是管狀元件。
再者，在下列描述中，材料沉積裝置或材料源裝置(兩個用語在本文中可為同義詞)可以理解為提供待沉積在基板上的材料的裝置。特別是，材料源裝置可設置成在真空腔室中提供待沉積在基板上的材料，真空腔室例如是真空沉積腔室或系統。根據一些實施例，此材料源裝置可藉由蒸發待沉積的材料的設置，以提供待沉積在基板上的材料。例如，材料沉積裝置可包括蒸發待沉積在基板上的材料的蒸發器或坩堝，以及特別是釋放蒸發材料朝向基板的方向的擴散管，例如是經由出口或噴嘴。坩堝可以理解為提供或容納待沉積的材料的裝置或容器。此坩堝可被加熱而蒸發待沉積在基板上的材料。坩堝可設置成與擴散管流通，被坩堝蒸發的材料可被傳送至擴散管。
根據本文所述之一些實施例，擴散管可以理解為導引及擴散蒸發材料的管。特別是，擴散管可導引在擴散管中的蒸發材料由蒸發器至出口(例如噴嘴或開口)。線性擴散管可以理解為在第一方向(特別是縱向)上延伸的管。在一些實施例中，線性擴散管包括形狀為柱的管，此柱可具有圓形底形狀或其他合適的底形狀。擴散管的例子詳述如下。
本文所述之噴嘴可以理解為導引流體的裝置，特別是用以控制流體的方向或特性，例如由噴嘴噴出的流體的流量、流速、形狀及/或壓力。根據本文所述之一些實施例，噴嘴可為用來導引或指引蒸氣的裝置，例如待沉積在基板上的蒸發材料的蒸氣。噴嘴可以具有接收流體的入口、導引流體通過噴嘴的通道(例如鑽孔或開口)以及釋放流體的出口。通道可包括環繞於通道路徑(passage channel)周圍的通道壁，其中蒸發材料可經由通道路徑流動。根據本文所述之實施例，噴嘴的通道可包括定義的幾何形狀，用以提供給流過噴嘴的流體具有預定方向或特性。根據一些實施例，噴嘴可為擴散管之一部分或可連接的或連接至提供蒸發材料的擴散管並且可接收來自擴散管的蒸發材料。
根據本文所述之實施例，提供連接至擴散管的噴嘴。在一些實施例中，噴嘴例如藉由提供螺紋而可交換地可連接至擴散管。噴嘴可配置成導引蒸發材料由材料源到真空腔室。此噴嘴包括接收蒸發材料的噴嘴入口(例如從擴散管)、釋放蒸發材料到真空腔室的噴嘴出口、以及位於噴嘴入口與噴嘴出口之間沿著噴嘴的長度方向的噴嘴通道。噴嘴通道具有環繞於通道路徑(可理解為噴嘴的中空部分)周圍的通道壁。噴嘴更包括至少二延伸至通道路徑的鰭片。
第1a至1c圖繪示根據本文所述之實施例的噴嘴的例子。噴嘴400的所有例子顯示出一噴嘴入口401、噴嘴出口403、以及位於噴嘴入口401及噴嘴出口403之間的通道402。根據一些實施例，來自材料源(例如坩堝)的蒸發材料被導引至擴散管並經由噴嘴入口401進入噴嘴中。蒸發材料然後通過噴嘴通道402並由噴嘴出口403出去。蒸發材料的流向可以描述為由噴嘴入口流動到噴嘴出口。噴嘴400更提供沿著噴嘴的長度的長度方向460。
根據本文所述之實施例，噴嘴通道402包括環繞於通道路徑405周圍的通道壁404(如第1b圖所示，僅為了更佳的概觀)。環繞通道路徑405的通道壁404可理解為至少部分環繞路徑的壁，例如環繞整個路徑的圓周表面。通道壁終止(leave)於通道兩端的通道開口(亦即噴嘴入口與噴嘴出口)。根據本文所述之實施例，噴嘴包括至少二延伸至噴嘴的通道路徑405的鰭片。
「鰭片」在此處可理解為表面可提供給粒子反彈的可能性的元件。例如，鰭片可形成以提供排列於在噴嘴內有利的主要流動的方向上(例如在噴嘴的長度方向上的流動)的表面。在一例子中，鰭片可理解為具有允許粒子在實質上平行於噴嘴的長度方向上反彈的表面的元件，或允許粒子在噴嘴的長度方向上約20度至30度的角度範圍內反彈的表面的元件。鰭片表面可提供相對於噴嘴的長度方向約75度至約105度的角度。根據一些實施例，鰭片可提供實質上垂直噴嘴的長度方向的表面(例如朝向噴嘴出口的表面)。
在某些例子中，鰭片典型地可由通道壁延伸於鰭片延伸平面上，鰭片延伸平面相對於噴嘴的長度方向的角度約75度至105度，更典型地約80度至約100度，甚至更典型地約90度。鰭片延伸平面可定義為包含鰭片中心點與尖端的平面(如第5a至5f圖所示)。根據一些實施例，鰭片延伸平面可理解為包括鰭片表面(如第5c圖所示之平面)。在一些實施例中，鰭片面向噴嘴出口的表面可提供實質上相對於噴嘴的長度方向90度的角度。鰭片幾何的細節將如下解釋，也請參照面向噴嘴出口的鰭片的表面。
如第1c圖所示，鰭片406可由環繞噴嘴的周圍表面的環狀結構所提供。鰭片可不限制為環狀結構，而且也可提供延伸至通道路徑的單鰭片，或被中斷的環狀結構。此外，鰭片可適配噴嘴的通道路徑的形狀。例如，當通道路徑(從垂直於噴嘴的長度方向來看)具有不是圓形的形狀(例如橢圓形、長孔型、實質上矩形、實質上方形、三角形、或任何導引蒸發材料通過噴嘴的適合形狀)，鰭片可提供如同或相似於噴嘴形狀的結構。
在此處的用詞「實質上」可意指標示以「實質上」的有某些特性可以具有某種程度的偏差。標示以「實質上」的特性的尺寸或形狀有可能可具有約15%的偏差。例如，「實質上圓形」一詞意指與完全的圓形存在有某些差異的形狀，例如在一個方向的延伸上約有1%至15%或10%的偏差，如果合適的話。在一些實施例中，數值可以伴隨著「實質上」來描述。伴隨著「實質上」描述的數值可相對於所陳述的數值有約1%至約10%或15%的偏差。例如，「實質上垂直」可以包括75度至105度的角度。
根據本文所述之一些實施例，噴嘴中鰭片的數量可以至少二個。噴嘴可包括大於兩個的鰭片，典型地大於10個鰭片，更典型地大於15個鰭片，甚至更典型地大於20個鰭片。在一些實施例中，噴嘴區段(nozzle stage)的整個長度可配置鰭片。例如，鰭片可以配置成彼此相距典型地小於2mm的距離，更可以彼此相距1.5mm的距離，甚至更典型地彼此相距少於1mm的距離。在一例子中，鰭片間在噴嘴長度方向上的距離約0.7mm。
根據本文所述之實施例的具有鰭片的噴嘴設計，能改善蒸發材料到基板的材料流的聚焦。本文所述之噴嘴可用以在真空腔室內將來自蒸發器源之氣相的蒸發材料聚焦至基板，例如產生OLED主動層於基板上。在一些實施例中，噴嘴適合小於1sccm的質量流率。例如，根據本文所述之實施例的噴嘴內的質量流率典型地可為1sccm的分數值(fractional amount)，更典型地小於0.5sccm。在一例子中，根據本文所述之實施例的噴嘴內的質量流可以小於0.1sccm，例如0.05或0.03sccm。
如上文所簡要描述者，噴嘴的設計包括鰭片，或具有鰭片或環狀結構的至少一區段，相對於其他具有垂直於流體方向的壁的表面配向(surface orientation)的管區段(tube stage)，鰭片或環狀結構具有沿著流體的方向的表面配向(亦即鰭片的表面沿著噴嘴入口往噴嘴出口的方向上)。尤其是在分子或分子/轉換壓力架構(regime)的低壓，本文所述之實施例的在流體方向上的表面配向將聚焦更多壁擴散反射(去附)粒子在流體的有利方向上，相對於流體理想中心線偏差更小的角度。根據一些實施例，粒子流體的理想線或有利的流體方向可以是實質上平行噴嘴長度方向的方向。
蒸發材料的粒子可在噴嘴長度方向上沿著有利的流體方向(主流體方向)於噴嘴入口處進入噴嘴。由於粒子-粒子相互作用、通道壁404反彈效果以及粒子進入噴嘴的流動的不完全指向性，數個粒子偏離有利的流體方向而發散。發散的粒子可接觸通道壁，或在本文所述之實施例中接觸通道壁上的鰭片。根據本文所述之實施例的噴嘴內與鰭片進行接觸的粒子，係由朝向噴嘴出口的鰭片表面反彈(或者，至少由鰭片的尖端反彈，此尖端為最靠近噴嘴通道的長度方向上的中心線的鰭片的點)。由於鰭片表面在流體方向上的定位，粒子以實質上直的方向被反彈，例如實質上平行於噴嘴的長度方向，且再次進入主流體，特別是在定義的角度範圍內。在一例子中，實質上平行方向可包括相對於噴嘴的長度方向的精確平行方向約10度至30度的偏差。有些粒子可能不會撞擊鰭片的尖端，而是相當靠近通道壁404，使得這些粒子將不會重新進入主要流體，而會在鰭片之間反彈直到粒子到達尖端為止。相較於有利的流體方向(例如平行於噴嘴長度方向)具有偏差的粒子將會被本文所述之實施例的鰭片重新導向。在根據本文所述之實施例的噴嘴中，可能在另一噴嘴中會發散蒸發材料流體的角度的粒子，現在係重新被指引且有助於增加蒸發粒子流體的密度，以於基板上產生有利的撞擊點。
示出在本文所述之實施例的例子的圖式更繪示具有不同尺寸區段的通道的噴嘴。例如，第1a圖顯示具有第一區段410以及第二區段420的噴嘴400。噴嘴400的第一區段410提供第一區段尺寸411以及第一區段長度412。噴嘴400的第二區段420提供第二區段尺寸421以及第二區段長度422。根據本文所述之實施例，第二區段尺寸典型地可以大於第一區段尺寸2至10倍之間，更典型地大於2至8倍之間，甚至更典型地大於3至7倍之間。在一例子中，第二區段尺寸可以大於第一區段尺寸4倍。
根據本文所述之一些實施例，噴嘴的區段尺寸可以理解為噴嘴通道(或開口)的區段的尺寸。在一實施例中，區段尺寸可理解為區段的一個不是區段長度的尺寸。根據一些實施例，區段尺寸可以是噴嘴區段的剖面的最小尺寸。例如，圓形噴嘴區段具有為區段的直徑的一尺寸。根據本文所述之一些實施例，噴嘴的區段的區段長度可理解為沿著噴嘴的長度方向的區段的尺寸，或沿著噴嘴中蒸發材料的主要流體方向的尺寸。
在一些實施例中，其可以與本文所述之其他實施例結合，噴嘴的第一區段可包括噴嘴入口。在一些實施例中，其可以與本文所述之其他實施例結合，噴嘴的第二區段可包括噴嘴出口。根據一些實施例，第一區段的尺寸典型地可以介於1.5mm到約8mm之間，更典型地介於約2mm到約6mm之間，甚至更典型地介於約2mm到約4mm之間。根據一些實施例，第二區段的尺寸可介於3mm到約20mm之間，更典型地介於約4mm到約15mm之間，甚至更典型地介於約4mm到約10mm之間。根據一些實施例，其可以與本文所述之其他實施例結合，本文所述的噴嘴區段的長度典型地可介於2mm到約20mm之間，更典型地介於約2mm到約15mm之間，甚至更典型地介於約2mm到約10mm之間。在一實施例中，噴嘴區段中之一個區段的長度可以約5mm到約10mm。
根據一些實施例，鰭片的效果(例如降低粒子打在基板上之點的面積)可以在噴嘴內隨著不同尺寸的區段被強調。根據本文所述之實施例，第二區段(在一些實施例中被安排鄰近於第一區段)可用以增加蒸發材料的指向性。例如，當蒸發材料由尺寸小於第二區段的第一區段離開時，由第一區段流往第二區段的蒸發材料將發散。第二區段可捕捉由第一區段發散的蒸發材料並指引蒸發材料至基板。當比較根據本文所述之實施例中來自材料沉積裝置的蒸發材料之羽狀物(plume)與其他系統中的蒸發材料之羽狀物，蒸發材料之羽狀物可更精確地被指引至基板或至遮罩(亦即畫素遮罩)，其將於下文中參照第6a、6b及7圖更詳細解釋。
描述於本文之實施例的鰭片也可使用於不具有不同尺寸的區段的噴嘴。
第2圖繪示具有三個區段的噴嘴及位於其中一區段上的多個鰭片的一實施例。第2圖的噴嘴400包括具有第一區段尺寸411的第一區段410、具有第二區段尺寸421的第二區段420以及具有第三區段尺寸431的第三區段430。在第2圖所示的實施例中，第三區段尺寸431大於第二區段尺寸421，第二區段尺寸421大於第一區段尺寸411。例如，第三區段尺寸431與第二區段尺寸421的比值及/或第二區段尺寸與第一區段尺寸的比值典型地可介於約1.5至約10之間，更典型地介於約1.5至8之間，甚至更典型地介於約2至6之間。
在第2圖所示的實施例中，第三區段430包括噴嘴出口403。如第2圖之範例所示，第一區段410包括噴嘴入口。根據一些實施例，第一區段410可表示為第一擴大區段，第二區段420可表示為第二擴大區段，第三區段可表示為第三擴大區段。噴嘴400包括位於第二擴大區段420的多個鰭片406。在一些實施例中，包括這些鰭片的噴嘴的部分可表示為各別區段的分子聚焦部分(molecular focus part)。
根據一些實施例，這些鰭片406包圍一尺寸461，其例如為在垂直噴嘴的長度方向上的剖面的最小尺寸。由這些鰭片406所環繞的尺寸461可描述為在實質上垂直噴嘴的長度方向460上被量測的兩個相對鰭片之間的空間。在一些實施例中，這些鰭片406包圍的尺寸461可以大於具有這些鰭片的區段的前一個區段的尺寸。例如，如第2圖所示，由這些鰭片406包圍的尺寸461大於第一區段尺寸411。在第2圖所示的範例中，由這些鰭片406包圍的尺寸461小於第二區段尺寸421且小於第三區段尺寸431。
根據一些實施例，根據本文所述之實施例的噴嘴不限定為圖式所示中的兩個或三個區段。根據本文所述之實施例的噴嘴可包括其他的區段，例如n個相鄰排列的區段。從噴嘴入口到噴嘴出口的方向前進來看，n個區段的每一個可提供比前一個區段更大的尺寸，。在一範例中，典型地n大於2，更典型地大於3。n個區段中的至少一個區段可以包括延伸至噴嘴的通道路徑405的多個鰭片。根據一些實施例，所有噴嘴區段中具有最大尺寸的區段可包含這些鰭片。在一範例中，所有噴嘴區段中提供最小壓力的區段可包含這些鰭片。
根據本文所述之一些實施例，噴嘴(特別是不同的噴嘴區段)可提供隨著到噴嘴入口的距離增加而增加的傳導值(conductance value)。例如，每一區段可提供至少一個傳導值，其中較接近噴嘴入口的區段的傳導值較大。做為一範例(不限定特定的實施例)，第2圖的第二區段420比第一區段410可具有較大傳導值，其中第一區段在噴嘴入口到噴嘴出口的方向上位於第二區段420前面。根據一些實施例，相較於從噴嘴入口到噴嘴出口的方向看時的前一個區段，隨著區段到噴嘴出口的距離減少，每個區段提供較少的壓力值。根據一些實施例，傳導值可以1/s來測量。在一範例中，噴嘴內的流量小於1sccm(每分鐘通過一立方公分)可以表述為小於1/60毫巴1/s。在一些實施例中，區段尺寸可選擇以提供隨著各個區段到噴嘴出口的距離減少而增加的傳導值。根據本文所述之一些實施例，從噴嘴入口到噴嘴出口的方向上，區段可提供較大或實質上等於前一個區段的傳導值。
根據本文所述之一些實施例，位於較接近噴嘴出口的一個或多個區段(或包括噴嘴出口的區段)比位於較接近噴嘴入口的一個或多個區段(或包括噴嘴入口的區段)可以具有較大尺寸。例如，位在噴嘴的長度方向上(參見第1a及2圖的軸460)的噴嘴的中心點可以做為較接近噴嘴入口或噴嘴出口的區段的參考。
第3圖繪示包括三個區段之噴嘴的實施例，此三個區段為第一區段410、第二區段420以及第三區段430。多個鰭片406延伸至通道路徑中且位於第二區段420與第三區段430之間或位於第三區段內。如第3圖所示之範例中，被鰭片406包圍的尺寸大約對應於第二區段420的尺寸421。第2圖繪示的一實施例，其中鰭片包圍比具有鰭片的區段的前一個區段的尺寸更大的尺寸。例如，在第2圖中，被鰭片406包圍的尺寸461比區段410(其為第2圖中區段420之前的區段)具有更大尺寸。被鰭片包圍的尺寸大於前一個區段的尺寸可對噴嘴中的鰭片具有更佳衝擊的效果。在一些實施例中，噴嘴包括鰭片406的部分也可表示為第二擴大區段420的分子聚焦部分。
根據一些實施例，第一區段可設置成可以增加從擴散管被引導到噴嘴的蒸發材料的均勻性，特別是藉由使第一區段比第二區段具有更小尺寸，或藉由使第一區段410比擴散管的直徑具有更小尺寸。根據一些實施例，擴散管的直徑(噴嘴可連接至此擴散管，或為噴嘴可以為擴散管的部分)可典型地介於約70mm到約120mm之間，更典型地介於約80mm到約120mm之間，甚至更典型地介於約90mm到約100mm之間。在本文所述之一些實施例中(例如於下文中參照第10a及10b圖詳細解釋之具有實質上三角形形狀的擴散管的情況)，上述對直徑的描述值可為擴散管的液壓直徑(hydraulic diameter)。根據一些實施例，相對窄的第一區段可迫使蒸發材料的粒子以更為均勻的方式排列。使第一區段中的蒸發材料更為均勻可以例如包括使蒸發材料的密度、單粒子(single particle)的速度及/或蒸發材料的壓力更為均勻。更為均勻的流動造成較少的粒子擴散及較小的擴散角度。存在於噴嘴中的區段更可進一步增強所達到的效果。
根據本文所述之實施例的材料沉積裝置，例如用以沉積有機材料的材料沉積裝置，在擴散管及噴嘴(或噴嘴的部分)中流動的蒸發材料可視為克努森流體(Knudsen flow)。特別是，基於在擴散管及噴嘴中用以導引在真空腔室中的蒸發材料的流量與壓力條件，蒸發材料可視為克努森流體，其將詳述於下文。根據本文所述之一些實施例，在噴嘴的一部分中(例如是接近或鄰近噴嘴出口或包括噴嘴出口的一部分)的流體可以是分子流體(molecular flow)。例如，根據本文所述之實施例，噴嘴的第二區段420可提供克努森流體與分子流體之間的轉變。在一範例中，在真空腔室內及噴嘴外部的流體可為分子流體。根據一些實施例，擴散管中的流體可視為是黏性流體或克努森流體。在一些實施例中，噴嘴可表述為提供由克努森流體或黏性流體至分子流體的轉變。
在噴嘴出口之前的最後一個區段或包括噴嘴出口的區段可提供噴嘴內的最小壓力。如上所述，位在接近噴嘴出口處(或包括噴嘴出口)的區段可提供分子流體或接近蒸發材料的分子流體架構(regime)的流體。根據一些實施例，噴嘴內的鰭片可位在噴嘴中具有最小壓力的區段內，及/或提供分子流體或接近分子流體狀態的流體的區段上。例如，鰭片可被提供在噴嘴出口之前的最後一個區段上及/或包括噴嘴出口的噴嘴的區段上(例如，在第3圖中的區段430或第1b圖中的區段420)。
根據本文所述之實施例，可以增加噴嘴進一步的特徵，以進一步在基板上更提升更聚焦的沉積的效果。例如，如第1b圖所示之實施例中，噴嘴400可包括邊緣區段(fringe stage)440，例如位在噴嘴出口403。根據一些實施例，邊緣區段440可具有沿著噴嘴的長度方向上不同的邊緣區段尺寸。例如，邊緣區段尺寸在邊緣區段接近於另一區段(例如第二區段420)處的第一端可以小於邊緣區段440在噴嘴出口403處的第二端。在第1b圖之示意圖中，邊緣區段440提供錐形壁。在一實施例中，邊緣區段440的形狀可以表述為漏斗狀或蓋子狀。根據一些實施例，邊緣區段440的長度可以等於或小於第一及/或第二區段420的長度。在一範例中，邊緣區段的長度可以介於第一及/或第二區段長度的1/6至2/3之間。
根據本文所述之實施例中用於材料沉積裝置的其他實施例的噴嘴，可配備如第1b圖所示例地繪示的邊緣區段。
在另一範例中，可使用全吸收、部分吸收或不吸收的另一個或最後一個區段。第4a圖繪示噴嘴400的一範例，其可以是之前第1至3圖中所述的噴嘴。在噴嘴出口處提供一吸收器區段(adsorber stage)470。吸收器區段470可提供在噴嘴出口的前方，在噴嘴出口與基板或遮罩之間。在一些實施例中，吸收器區段可以具有實質上圓形或圓柱狀的外形，並提供使蒸發材料經由噴嘴出口離開噴嘴的開孔471。根據一些實施例，吸收器區段或吸收器區段的開口可設置成使得大多數具有擴散角大於30度的材料被吸收器區段的壁吸收。最後產生的在基板上的材料分布在+/-20度或至少+/-30度之內甚至更加改善，並具有突顯的聚焦(bright focus)。
在一範例中，其可與本文所述之其他實施例結合，吸收器區段470的開孔471可以比噴嘴出口具有較大尺寸。在一範例中(由噴嘴開口的尺寸決定)，吸收器區段的開孔471典型地介於約15mm到約30mm之間，更典型地介於約15mm到約25mm之間，且甚至更典型地約20mm。根據一些實施例，在一列上提供超過一個噴嘴使該噴嘴之間的距離(例如20mm)在定義吸收器區段的尺寸時可以被考慮。吸收器區段的長度(例如噴嘴長度方向上所量測的)典型地可介於約25mm到約50mm之間，更典型地介於約30mm到約45mm之間，且甚至更典型地介於約30mm到約40mm之間。
根據一些實施例，吸收器區段470可以附加在噴嘴400上，例如藉由與噴嘴接觸或藉由夾持或固定裝置等來附加。吸收器區段470可以經由加熱而自噴嘴400上分離(例如，噴嘴可以被加熱，但吸收器區段不被加熱)。在一範例中，噴嘴與吸收器區段之間沒有接觸或是鬆弛地接觸(loose contact)以避免超過設定量的熱能交換於噴嘴與吸收器區段之間。不被加熱且溫度小於噴嘴的吸收器區段可擷取和吸收擴散角大於30度的粒子，特別是基於蒸發材料在(較冷的)吸收器區段的壁上的凝結。
因為幾乎蒸發材料的所有粒子都落在基板上或吸收器區段上，吸收器區段也可以幫助減少腔室的汙染。此外，藉由避免材料以角度大於30度的方式從一個噴嘴流出(這會而撞擊鄰近的噴嘴內的分子而可能擾亂鄰近的噴嘴的流體)，吸收器區段的使用減少(及改善)了一列的數個噴嘴之間的交互作用。基板上在噴嘴列的方向上的材料分布，特別是噴嘴列的端部處，係獲得改善。
為了減少在吸收器區段上之材料沉積，可使用清除/阻擋氣體。示例的氣體例如是氬氣。可選擇此氣體以避免與OLED材料(例如Alq3)產生化學作用，且此氣體具有相當高的分子量以能夠對重的OLED分子(Amass 400到800)產生物理作用。阻擋氣體入口可由多個位於吸收器區段的圓柱形壁的很多小洞提供。非常有效的做法是藉由具有數千個孔洞及通道的燒結金屬(例如AMPOR不鏽鋼)建立吸收器區段並從外面提供具有阻擋氣體的燒結壁。阻擋氣體可以被使用的數量是有限的，因為在處理腔室中殘留的阻擋氣體壓力將使OLED分子在從噴嘴到基板的路途中被散射。根據一些實施例，阻擋氣體與加速壁溫度組合可用來定義一部分吸收器區段。根據一些實施例，吸收器區段也可由金屬製成。假使區段在OLED材料凝結溫度或在OLED材料凝結溫度之上，如同噴嘴的其餘部分，此區段為非吸收型。對於吸收型或部分吸收型噴嘴區段來說，吸收表面或吸收器區段與吸收的材料一起的快速交換能使蒸發系統大部分為連續的操作。快速交換可以例如藉由可作為一分離的部分而被立刻交換之可移動的插件或一列連接的主要圓柱形部件來達成。被移除的插件可在分離的腔室內進行清洗，例如是在來源準備的腔室內或來源待料的腔室中。
在一範例中，噴嘴可以附加地或交替地配備有吸收器區段470，如第4b圖示例的方式。吸收器區段470可以被提供在噴嘴的前方，在噴嘴開口與基板或遮罩之間。吸收器區段470可包括一開孔(opening)471，或當一個吸收器區段使用於多個相鄰排列的噴嘴時，吸收器區段具有多個開孔。在一些實施例中，假使多個開孔被提供用於多個相鄰排列的噴嘴時，可提供隔牆以分隔開孔板之針對各個噴嘴的多個開孔，以避免相鄰噴嘴的擴散材料的交互作用。根據一些實施例，吸收器區段或吸收器區段的開孔可被設置以使得大多數發散角大於30度的材料，在吸收器區段的屏蔽的壁上被吸收。所產生的在基板上的材料分布甚至更進一步的改善，並具有介於+/-20度或至少+/-30度之內的明顯聚焦(bright focus)而有更加明顯聚焦的改善。
第5a至5f圖為噴嘴內鰭片的形狀。第5a圖為根據本文所述之實施例的噴嘴400。噴嘴400包括一具有環繞於通道路徑405周圍的通道壁404的噴嘴通道402。多個鰭片406由通道壁404延伸至通道路徑405中，例如是在噴嘴400的中心軸的方向或長度方向460上。第5b至5f圖為第5a圖中所述之噴嘴的三個鰭片及通道壁之部分的細部480。
第5b至5f圖顯示不同的實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合。特別是，在第5b至5f圖中所示的實施例不限定為第5a圖中的噴嘴設計。第5b至5f圖為鰭片在包含噴嘴的長度方向的平面上被切割的剖面。根據一些實施例，本文所述之鰭片可與通道壁一體成形，或者可以是在一體成形之後進行後處理，可以部分與通道壁一體成形，或可以在形成額外部分後才固定在通道壁上。例如，鰭片可以被切割入到通道壁404內(例如螺紋)、磨入到通道壁內、藉由旋轉或可以藉由黏膠、固定件或其他之類固定在通道壁上。
第5b圖繪示一範例，其中鰭片具有實質上為矩形的剖面，特別是在噴嘴的長度方向的平面上進行剖面。鰭片406具有一鰭片尖端501或位於鰭片接近噴嘴長軸460的位置的鰭片尖端區域、一鰭片末端502或位於接近通道壁404的位置的鰭片末端區域、為鰭片朝向噴嘴出口的表面的一頂部表面503、以及為朝向噴嘴入口的表面的一底部表面504。在第5b圖所示的實施例中，頂部表面503及底部表面504的方向實質上為垂直於噴嘴的長度方向。頂部表面503與底部表面504係沿著流體方向排列。碰撞例如是頂部表面503的粒子可被導引到順著實質上平行噴嘴的長度方向460的有利的流向(beneficial flow direction)。特別是，如上解釋的，撞擊鰭片的尖端501區域的粒子可被引導至通道路徑405中的主流粒子中。於鰭片的尖端501後方的區域撞擊鰭片的粒子可以藉由鄰近鰭片被反彈，直到粒子到達鰭片的尖端501區域而無法形成進入到主流體中的擴散角為止。
第5c圖繪示鰭片406的範例，其中當噴嘴406的長度方向的平面進行剖面時，鰭片406具有實質上為三角形的剖面。在第5c圖的實施例中，三角形剖面係形成，使得鰭片朝向噴嘴出口的頂部表面503實質上垂直地沿著噴嘴的長度方向406排列。例如，頂部表面503典型地在噴嘴的長度方向460上以約75度至約105度的角度排列，更典型地約80度至約100度的角度排列，甚至更典型地約85度及約95度之間。在一範例中，鰭片的頂部表面相對噴嘴的長度方向460以約90度的角度排列。底部表面504傾斜於頂部表面503，且尖端區域501比末端區域502在噴嘴的長度方向460上具有較小延伸。根據一些實施例，第5c圖所示的形狀可以藉由切出一螺紋至噴嘴的通道壁404而形成，並進行頂部表面的後續處理。在一些實施例中，第5c圖所示的形狀可以表述為瓣狀(lamella-like)。
第5d圖的範例為當鰭片406在噴嘴的長度方向460的平面上進行剖面時，鰭片406具有三角形的剖面。在第5d圖的實施例中，鰭片的頂部表面503與底部表面504相對於噴嘴的長度方向460的垂直方向傾斜。頂部表面非完全地位在通道路徑405中粒子的有利的流向，撞擊鰭片的尖端501的粒子仍可以被反彈至有利的方向區域(例如相對於有利的流向的角度小於30度或小於20度)。此外，反彈的角度由鰭片表面的角度決定，使得相當平的表面的角度(例如約5度至約25度的角度)可以有重新導向擴散粒子的效果。根據一些實施例，三角形的鰭片可以藉由切出一螺紋至通道壁404而形成。
第5e圖的範例為鰭片的三角形的剖面延伸而有一平尖端(flat tip)501。例如，具有第5e圖所示剖面的鰭片可以藉由切出一螺紋至通道壁404並進行鰭片的尖端501的後續處理而形成。撞擊鰭片尖端501之粒子可被引導至在噴嘴的長度方向460上的有利的流向中。
第5f圖的範例為鰭片具有三角形的剖面，其中頂部表面503與尖端501實質上垂直噴嘴的長度方向460。所示的範例例如可以藉由提供鰭片406的底部表面504，並接著將頂部表面503(具有選定的長度)固定在底部表面上。鰭片的形狀不限定為第5b至5f圖所示的範例，鰭片可以具有任一種適合的形狀(包括圓形、橢圓形或類似形狀)。
根據一些實施例，其可與本文所述之其他實施例結合，被鰭片包圍的尺寸(亦即，一鰭片尖端至一相對的鰭片尖端之間的尺寸，或在鰭片延伸平面上由鰭片提供的開孔)可以介於第一切面尺寸及第二切面尺寸之間，或可以等於第二切面尺寸。在一實施例中，被鰭片包圍的尺寸可大於包括鰭片的前一個切面之切面的切面尺寸。在一些實施例中，被鰭片包圍的尺寸典型地可介於約2mm到約20mm之間，更典型地介於3mm到約15mm之間，甚至更典型地介於4mm到約10mm之間。在一範例中，被鰭片包圍的尺寸可以約為5mm。在一些實施例中，鰭片由鰭片尖端501到鰭片末端502的寬度典型地可介於0.5mm到4mm，更典型地介於1mm到約3mm之間，甚至更典型地介於1mm到約2.5mm之間。在一例子中，鰭片從鰭片尖端501到鰭片末端502的寬度可以約為1.5mm。
根據一些實施例，噴嘴與鰭片可以一起被加熱，例如是為了避免蒸發材料凝結在噴嘴中。例如，噴嘴(或噴嘴的部分，或與噴嘴連接之擴散管)可以被維持在比沉積在基板上的材料的蒸發溫度更高的溫度，典型地約1度到約30度的溫度，更典型地約5度到約25度的溫度，甚至更典型地約10度到約15度的溫度。在一些實施例中，鰭片可與噴嘴分開被加熱。在一些實施例中，噴嘴可包括用以加熱鰭片及/或噴嘴通道壁404的加熱裝置。
請參照第6a及6b圖，可以看出根據本文所述之實施例的噴嘴在材料源裝置中的效果，並與材料源系統中的另一噴嘴(例如不具鰭片)相較。根據本文所述之實施例，當蒸發材料從材料源裝置的噴嘴中被釋放時，蒸發材料的分布的測試資料顯示在第6a圖中。曲線800顯示蒸發材料從具有通道路徑中之鰭片及具有第一區段與第二區段之噴嘴中被釋放的實驗結果的示意圖。第6a圖的範例為蒸發材料的分布按照接近類似cos10 的形狀。根據一些實施例，材料沉積裝置的材料分布可以具有對應接近類似cos12 的形狀或甚至接近類似cos14 的形狀。詳細地說，根據本文所述之實施例，從材料沉積裝置的噴嘴中被釋放的蒸發材料的分布可以對應上述所稱呼的cos形狀的上部部分。例如，所示的曲線沒有超越零位線，如同cosine曲線所做的。此曲線可為如同下文中所描述的克勞辛公式(Clausing formula)。
顯示於第6b圖之與另一材料沉積裝置之比較結果顯示了傳統材料沉積裝置的分布對應至如曲線801所示的cos1 的形狀。根據一些實施例，另一沉積系統的噴嘴的曲線也可以達到類似cos5 或cos6 的形狀。根據本文所述之實施例的材料源裝置中的噴嘴所產生的曲線800與其他系統的曲線801的差異實質上在於蒸發材料的羽狀物的寬度以及蒸發材料在羽狀物中的集中分布。例如，假如在基板上使用沉積材料的遮罩，例如在OLED產品系統中，遮罩也可以是具有畫素開孔為約50µm x 50µm的尺寸或更低的畫素遮罩，例如具有約30µm或更小，或約20µm的剖面尺寸(例如剖面之最小尺寸)的畫素開孔。在一範例中，畫素遮罩可以具有約40µm的厚度。考量遮罩的厚度以及畫素開孔的尺寸，遮蔽效應可能出現，其中遮罩中的畫素開孔的壁遮蔽畫素開孔。根據本文所述之實施例，具有鰭片的噴嘴可幫助減少遮蔽效應。
根據本文所述之實施例，材料沉積裝置的氣體流體模擬顯示了本文所述的噴嘴設計可集中沉積在基板上的材料在+/-30度(或+/-20度)的小區域上(沿著材料(氣體)流向基板的方向從噴嘴往外看)。在用於OLED製造的例如是Alq3的沉積的特別情況下，小區域可視為在顯示器上形成高畫素密度(dpi)的一個因素。
根據本文所述之實施例，可藉由在一材料源裝置中使用噴嘴來達成的高方向性進一步的可達到使蒸發材料有效地被利用，這是由於更多的蒸發材料能確實地到達基板(例如，而且不是到達基板上方及下方的區域)。
第7圖為根據本文所述之實施例的噴嘴與另一噴嘴比較的材料分布的示意圖。第7圖顯示被提供以來自噴嘴的蒸發材料的流體的基板121。材料流標記了在基板上的沉積點，例如沉積點802和804。沉積點802和804指示了撞擊基板的材料，並提供塗佈在基板上。沉積點804以不具有鰭片的另一噴嘴提供，而沉積點802由本文所述之實施例的噴嘴提供。材料源以標號806示例地表示，並先以不具有鰭片的另一噴嘴來操作以獲得沉積點804，接著以根據本文所述之實施例的噴嘴來操作以獲得沉積點802。如第7圖所示，被沉積點804所包圍的角度807大於被沉積點802所包圍的角度808。例如，角度808典型地小於30度，更典型地小於25度，甚至更典型地約20度。其他系統的角度807可以約40度或更高。第7圖顯示利用根據本文所述之實施例的噴嘴所達到的較小角度的沉積點，且在沉積點802和804的中央也分別具有較高的材料沉積密度。顏色越黑，沉積點的密度越高。沉積點802的中心803和周圍比沉積點804的中心805和周圍更黑。根據一些實施例，當沉積率相同時，沉積點802較小的角度尺寸造成較高的材料密度。具有根據本文所述之實施例的噴嘴的材料源裝置的實驗結果，顯示了比其他系統有35%到40%更多的材料在沉積點的中心，而較少材料在+/-20度及+/-30度的限制線上。相較其他系統的改善是非常有效的，且此改善無法對簡單的圓柱狀噴嘴所做的通常的設計改變就能達成的。較小的點尺寸以及較高的密度(特別是在20度到30度的角度範圍內)，如上所述，允許使用較小的畫素遮罩，避免遮罩的遮蔽效應以及改善終端產品的準確性和品質。
根據一些實施例，描述了在真空沉積腔室中，用於沉積材料在基板上的材料源裝置。材料源裝置可包括與材料源(例如是蒸發器或坩堝)流通的擴散管，材料源用以提供材料至擴散管。材料源裝置更可包括根據上述所述(例如與第1至5圖相關)之實施例的至少一噴嘴。
第8圖為根據本文所述之實施例的材料沉積裝置的範例。材料源裝置包括兩個蒸發器102a和102b，且兩個擴散管106a和106b保持與此些蒸發器102a和102b相流通。
材料沉積裝置更包括位於擴散管106a和106b中的多個噴嘴712。此些噴嘴712可以是如上所述與第1至5圖相關的噴嘴。第一擴散管的噴嘴712具有可與第1a圖中示例的噴嘴的軸460相對應的縱軸方向211。根據一些實施例，此些噴嘴712可具有彼此間相距的距離。在一些實施例中，噴嘴712之間的距離可量測為此些噴嘴的縱軸方向211之間的距離。根據一些實施例，奇可與本文所述之其他實施例相結合，噴嘴間的距離典型地可介於約10mm到約50mm之間，更典型地介於約10mm到約40mm之間，甚至更典型地介於約10mm到約30mm之間。根據本文所述之實施例，上述所述的噴嘴間的距離對於通過畫素遮罩來沉積有機材料是有用處的，畫素遮罩例如為具有50µm x 50µm或更少的開孔尺寸的遮罩，例如畫素開孔具有約30µm或更少，或約20µm的剖面尺寸(例如最小剖面尺寸)。在一些實施例中，噴嘴的第二區段尺寸可由噴嘴間的距離來決定。例如，當噴嘴間的距離為20mm，噴嘴的第二區段尺寸(或包括噴嘴出口的區段的區段尺寸，或在噴嘴中具有最大區段尺寸的該區段)可以達到15mm或更小。根據一些實施例，噴嘴間的距離可用來決定第二區段尺寸與第一區段尺寸的比值。
根據一些實施例，提供了一真空沉積系統。此真空沉積系統包括根據上述之實施例例示性描述的真空腔室以及材料源裝置。此真空沉積系統更包括在沉積期間支撐基板的基板支撐件。下文將描述一個根據本文所述的實施例的真空沉積系統的例子。
第9圖為根據本文所述之實施例的真空沉積系統300，其使用的噴嘴以及材料源裝置。沉積系統300包括在真空腔室110內的一位置的材料源裝置(或材料沉積裝置)100。根據一些實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，材料源裝置用於轉移並繞著一轉軸旋轉。此材料沉積裝置100具有一個或多個蒸發坩堝104以及一個或多個擴散管106。第9圖中繪示兩個蒸發坩堝以及兩個擴散管。兩個基板121被提供在真空腔室110內。用以遮蔽在基板上的層沉積的遮罩132可被提供在基板與材料沉積裝置100之間。有機材料由擴散管106蒸發出來。根據一些實施例，材料沉積裝置可包括如第1圖至第5圖的噴嘴。在一例子中，擴散管的壓力可介於約10-2 毫巴至約10-5 毫巴，或介於約10-2 毫巴至約10-3 毫巴。根據一些實施例，真空腔室可提供介於約10-5 毫巴至約10-7 毫巴的壓力。
根據本文所述之實施例，基板以實質垂直之位置被塗佈有機材料。第9圖所示的視圖為包括材料沉積裝置100的系統的上視圖。擴散管為蒸氣擴散噴頭(showerhead)，特別是直線蒸氣擴散噴頭。擴散管提供實質上垂直延伸的線源(line source)。根據本文所述之實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，實質上垂直可特別理解是當提及基板方位時，允許偏移垂直方向20度或更小，例如10度或以下。偏移例如是因為基板支撐件相對於垂直方位具有某些偏斜時可能得到更穩定的基板位置。但是，在有機材料沉積過程中，基板方位視為實質上垂直，其與水平基板方位不同。基板的表面可被線源塗佈，此線源相對於一個基板維度的一個方向延伸且沿著對應於其他基板維度的其他方向來平移移動。根據其他實施例，此沉積系統可為沉積材料在實質水平方位基板上的沉積系統。例如，在沉積系統中，基板的塗佈可以向上或向下的方向進行。
第9圖為沉積有機材料在真空腔室110內的沉積系統的實施例。材料沉積裝置100在真空腔室110內可移動，例如藉由旋轉或平移的移動。第9圖的範例中的材料源排列在軌道上，例如迴路軌道或線性導軌320。軌道或線性導軌320用於材料沉積裝置100的轉移。根據不同實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，在真空腔室110內，材料沉積裝置100中可提供用於平移移動或旋轉移動的驅動器或其結合。第9圖繪示閥門205，例如是閘門。此閥門205允許對鄰近的真空腔室(第9圖中未繪示)的真空密封。此閥門可以被打開，以傳輸基板121或遮罩132而進入真空腔室110內或離開真空腔室110。
根據一些實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，另一個真空腔室，例如是維護真空腔室210被提供鄰接在真空腔室110。真空腔室110與維護真空腔室210可以閥門207連接。此閥門207用於打開或關閉真空腔室110及維護真空腔室210之間的真空密封。當閥門207在開啟狀態時，材料沉積裝置100可以被傳輸至維護真空腔室210。之後，閥門207關閉以提供真空腔室110及維護真空腔室210之間的真空密封。假使閥門207被關閉，維護真空腔室210可通氣並打開來以進行材料沉積裝置100的維護，而不須破壞真空腔室110內的真空。
在第9圖所示的實施例中，兩個基板121被支撐在真空腔室110內的各別傳輸軌道上。此外，用以提供遮罩132的兩個在其上的軌道係被提供。多個基板121可以各別的遮罩132遮蔽而進行塗佈。根據實施例，多個遮罩132，亦即對應於第一基板121的第一遮罩132以及對應於第二基板121的第二遮罩132，被提供至遮罩框架131以固定遮罩132在預定位置上。第一遮罩以及第二遮罩可為畫素遮罩。
所述的材料沉積裝置可以在不同應用上使用，包括用於OLED裝置的製造的應用，包括處理方法，其中兩個或多個材料同時被蒸發。據此，針對第9圖所示的例子，兩個或多個擴散管及相對應的蒸發坩堝可彼此相鄰地被提供。
雖然第9圖所示的實施例提供具有可移動源的沉積系統，但上述實施例也可應用在基板在處理過程中被移動的沉積系統。例如，待塗佈的基板可以被引導並沿著固定的材料沉積裝置被驅動。
本文所述的實施例特別與有機材料的沉積有關，例如是製造在大面積基板上的OLED顯示器。根據一些實施例，支撐一個或多個基板的大面積基板或載體可以具有至少0.174m2 的尺寸。例如，沉積系統可以適用於處理大面積基板，例如是對應至約為1.4 m2 基板(1.1m x 1.3m)的第5代基板，對應至約為4.29 m2 基板(1.95m x 2.2m)的第7.5代基板，對應至約為5.7 m2 基板(2.2m x 2.5m)的第8.5代基板，或對應至約為8.7 m2 基板(2.85m x 3.05m)的第10代基板。甚至更高世代例如第11代及第12代及對應的基板面積同樣可被實施。根據實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，基板厚度可以從0.1到1.8mm且基板支撐裝置可適用於如此的基板厚度。特別是，基板厚度可以約0.9mm或更低，例如0.5mm或0.3mm，且支撐裝置可適用於如此的基板厚度。基板可由任何適合材料沉積的材質製成。例如，基板可選自於由玻璃(例如是鈉鈣玻璃或硼矽酸鹽玻璃等)、金屬、聚合物、陶瓷、化合物材料、碳纖維材料或其他材料或可以於沉積製程中被塗佈的材料的組合所組成的群組的材質製成。
根據一些實施例，其可與本文所述的其他實施例相結合，本文所述的材料源、蒸發器或坩堝可用於容置待蒸發的有機材料並將有機材料蒸發。根據一些實施例，待蒸發的材料可包括ITO、NPD、Alq3 、喹吖啶酮、Mg/AG、星暴(starburst)材料及類似材料之至少之一。根據一些實施例，根據本文所述之實施例的噴嘴可用於導引蒸發的有機材料至真空腔室。例如，噴嘴的材料可為適用於具有溫度約為100° C到約600° C的蒸發的有機材料。在一些實施例中，噴嘴可包括熱傳導率大於21W/mK的材料及/或對蒸發的有機材料化學惰性的材料。根據一些實施例，噴嘴可包括銅、鉭、鈦、鈮、DLC、及石墨中至少之一或可包括具有上述材料中之一的通道壁404的一塗層。
根據一些實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，根據本文所述之實施例的材料源裝置的擴散管可具有一實質上三角形的剖面。第10a圖示出擴散管106的剖面的一個例子。擴散管106具有多個壁322、326、324，環繞內部中空空間710。壁322提供至具有一個噴嘴712或多個噴嘴的材料源之出口側。噴嘴可為第1圖至第5圖所述的噴嘴。另外，不受第10a圖所示的實施例的限制，噴嘴可以是可連接(例如是可螺合)至擴散管或可與擴散管一體成形。擴散管的剖面可以被描述為實質上三角形，也就是擴散管的主要區段對應至三角形的一部分，及/或擴散管的剖面可以是具有圓角及/或去角的三角形。如第10a圖所示，例如三角形的角在出口側被削去。
擴散管出口側的寬度，即第10a圖的剖面中以箭頭352標示處的壁322的尺寸。此外，擴散管剖面的其他尺寸以箭頭354和355標示。根據本文所述之實施例，擴散管出口側的寬度為剖面最大尺寸的30%或更少，亦即以箭頭354和355標示的尺寸中的較大尺寸的30%。基於擴散管的尺寸，和形狀鄰近擴散管106的噴嘴712可以較小距離被提供。此較小距離有助於彼此相鄰被蒸發的有機材料的混合。
第10b圖為提供兩個彼此相近的擴散管的實施例。據此，如第10b圖所示，具有兩個擴散管的材料沉積裝置可蒸發兩個彼此相近的有機材料。如第10b圖所示，擴散管的剖面形狀允許放置相互靠近的鄰近擴散管的噴嘴。根據一些實施例，其可與本文所述之其他實施例相結合，第一擴散管的第一噴嘴與第二擴散管的第二噴嘴的距離可為30mm或更低，例如5mm到25mm。更特別的是，第一出口或噴嘴到第二出口或噴嘴的距離可為10mm或更低。
根據一些實施例，提供一種沉積材料在基板上的方法。流程圖根據本文所述之實施例描述一方法。利用方法500，將材料沉積在真空沉積腔室內的基板上。根據一些實施例，真空沉積腔室可以是上述實施例中的真空沉積腔室，例如與第9圖有關。在方塊510中，此方法500包括蒸發坩堝內之待沉積的材料。例如，待沉積的材料可以是形成OLED裝置的有機材料。坩堝可根據材料的蒸發溫度來加熱。在某些例子中，材料被加熱至600° C，例如加熱至達到約100° C到600° C之間的溫度。根據一些實施例，坩堝維持在與擴散管流通。在方塊520中，蒸發材料被提供至與坩堝流通的擴散管(例如是線性擴散管)。在一些實施例中，擴散管處在第一壓力位準，其中第一壓力位準典型地例如可以介於約10-2 毫巴到10-5 毫巴，更典型地介於約10-2 毫巴到10-3 毫巴。根據一些實施例，真空腔室提供第二壓力位準，例如可以介於約10-5 到10-7 毫巴。
在一些實施例中，材料沉積裝置經由使用真空中蒸發材料的蒸氣壓來使蒸發材料移動，例如藉由蒸氣壓力(例如藉由材料的蒸發所引發的壓力)驅動蒸發材料至擴散管(及/或經由擴散管)。例如，不須使用另外裝置(例如是風扇、泵或其他)來驅動蒸發材料至擴散管或通過擴散管。擴散管可包括多個噴嘴，用以導引蒸發材料至發生沉積的真空腔室，或材料沉積裝置在操作時所放置的地方。
根據一些實施例，此方法包括導引蒸發材料經由噴嘴到真空沉積腔室的方塊530。噴嘴可以提供通道壁404以及被通道壁404環繞的通道路徑405。根據一些實施例，經由噴嘴導引蒸發材料包括導引蒸發材料通過延伸至通道路徑405的至少兩個鰭片。在一些實施例中，導引更包括導引蒸發材料通過具有第一區段長度以及第一區段尺寸的噴嘴的第一區段410，並導引蒸發材料通過具有第二區段長度以及第二區段尺寸的第二區段，其中第二區段尺寸與第一區段尺寸的比值介於2到10之間。在一例子中，第二區段尺寸與第一區段尺寸的比值約為4。根據一些實施例，噴嘴可以是上述實施例所述之噴嘴，例如是在第1至5圖中所揭示之實施例。
根據一些實施例，此方法更可包括影響蒸發材料在噴嘴的第一區段中的均勻性，並藉由噴嘴的第二區段影響釋放至真空腔室中蒸發材料的方向性。區段尺寸的比例可幫助增加蒸發材料的均勻性以及蒸發材料的方向性。例如，蒸發材料首先通過第一區段之較小尺寸，可迫使蒸發材料達到增強的均勻性，例如在材料密度、材料速度、及/或材料壓力方面上。根據本文所述之一些實施例，第二區段可藉由擷取當由第一區段離開，由截面較小的第一區段擴散的蒸發材料來增加方向性。此外，流體的方向性可藉由噴嘴中提供的鰭片獲得改善，如上文所詳細解釋者。蒸發材料可以小發散角到達基板或畫素遮罩。
根據一些實施例，根據本文所述之實施例的材料沉積裝置中所描述的噴嘴設計，提供噴嘴通道中的鰭片，特別是進一步包括不同尺寸的噴嘴區段。根據本文所述之實施例的具有延伸至噴嘴路徑的鰭片的噴嘴，可將蒸發材料的材料流聚焦在基板上。根據本文所述之實施例的噴嘴可被用以將來自蒸發源的蒸發材料於氣態下在真空腔室中聚焦到基板，例如用以產生OLED主動層在基板上。
根據一些實施例，相對於噴嘴的沉積點的中心上沉積峰值可以相較於其他以單管設計、無鰭片且無不同尺寸的區段的噴嘴高出45%。吸收元件，例如吸收器區段或開孔，更允許將向外+/- 30°角的材料流幾乎完全切除。此效果係為一改良，這是其他噴嘴所無法達到的。在其他系統中，噴嘴與基板之間的距離會被增加，以達到類似的效果。但增加距離會導致腔室的汙染以及增加材料的消耗。在其他系統中，使用開孔板來限制蒸氣羽狀物離開噴嘴的發散角度，但這也會因為發散材料落在開孔板上而造成增加的材料消耗。
根據一些實施例，提供本文所述之材料源裝置的使用，及/或本文所述之蒸發沉積系統的使用。
綜上所述，雖然本揭露已以一些實施例揭露如上，但在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
400‧‧‧噴嘴
401‧‧‧噴嘴入口
402‧‧‧通道
403‧‧‧噴嘴出口
404‧‧‧通道壁
405‧‧‧通道路徑
406‧‧‧鰭片
410‧‧‧第一區段
411‧‧‧第一區段尺寸
412‧‧‧第一區段長度
420‧‧‧第二區段
421‧‧‧第二區段尺寸
422‧‧‧第二區段長度
430‧‧‧第三區段
431‧‧‧第三區段尺寸
440‧‧‧邊緣區段
460‧‧‧長度方向
461‧‧‧尺寸
470‧‧‧吸收器區段
471‧‧‧開孔
501‧‧‧鰭片尖端
502‧‧‧鰭片末端
503‧‧‧頂部表面
504‧‧‧底部表面
800、801‧‧‧曲線
802、804‧‧‧沉積點
806‧‧‧標號
807、808‧‧‧角度
803、805‧‧‧中心
121‧‧‧基板
102a、102b‧‧‧蒸發器
104‧‧‧坩堝
106、106a、106b‧‧‧擴散管
132‧‧‧遮罩
205、207‧‧‧閥門
210‧‧‧維護真空腔室
211‧‧‧縱軸方向
300‧‧‧真空沉積系統
320‧‧‧線性導軌
322、326、324‧‧‧壁
352、354、355‧‧‧箭頭
500‧‧‧方法
510、520、530‧‧‧方塊
710‧‧‧中空空間
712‧‧‧噴嘴
為了能夠理解本揭露的上述特徵的細節，可參照某些實施例，以得到對於簡單總括於上之本揭露內容中的實施例的更詳細的敘述。所附之圖式是關於本揭露的實施例，並敘述如下： 第1a圖示出根據本文所述之實施例的噴嘴的示意圖。 第1b圖示出根據本文所述之另一實施例的噴嘴的示意圖。 第1c圖示出繪示於第1b圖中的噴嘴的正視示意圖。 第2圖示出根據本文所述之實施例的具有三區段的噴嘴的示意圖。 第3圖示出根據本文所述之實施例的具有三區段的噴嘴的示意圖。 第4a圖示出根據本文所述之實施例的具有附加的吸收器區段的噴嘴的示意圖。 第4b圖示出根據本文所述之實施例的具有附加的吸收器板的噴嘴的示意圖。 第5a至5f圖示出根據本文所述之實施例的噴嘴及噴嘴的細節的示意圖。 第6a圖示出根據本文所述之實施例的具有材料沉積裝置的材料分布的圖。 第6b圖示出另一系統的沉積裝置的材料分布的圖。 第7圖示出根據本文所述之實施例的噴嘴及另一系統的蒸發材料在基板上的分布的比較的示意圖。 第8圖示出根據本文所述之實施例的材料源裝置的側面示意圖。 第9圖示出根據本文所述之實施例的真空沉積系統的示意圖。 第10a及10b圖示出根據本文所述之實施例的材料源裝置的噴嘴及擴散管的示意圖。 第11圖示出根據本文所述之實施例的沉積材料在基板上的方法的流程圖。
400‧‧‧噴嘴
404‧‧‧通道壁
405‧‧‧通道路徑
406‧‧‧鰭片
410‧‧‧第一區段
420‧‧‧第二區段
440‧‧‧邊緣區段

Claims (20)

  1. 一種噴嘴(400)，連接至一擴散管(106; 106a; 106b)，用以導引蒸發材料由一材料源(102a; 102b)進入一真空腔室(110)，該噴嘴包括： 用以接收該蒸發材料的一噴嘴入口(401)，用以釋放該蒸發材料至該真空腔室(110)的一噴嘴出口(403)，以及一噴嘴通道(402)，該噴嘴通道沿著該噴嘴(400)的一長度方向(460)介於該噴嘴入口(401)以及該噴嘴出口(403)之間， 其中該噴嘴通道(402)具有環繞一通道路徑(405)的一通道壁(404)；以及 其中該噴嘴(400)更包括至少二個延伸至該通道路徑(405)的鰭片(406)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之噴嘴，其中該至少二個鰭片(406)由該通道壁(404)延伸至該通道路徑(405)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之噴嘴，其中該些鰭片(406)在該噴嘴通道(402)的該通道壁(404)以一環狀結構被提供。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之噴嘴，其中該些鰭片(406)各自在一鰭片延伸平面上延伸，該鰭片延伸平面相對於該噴嘴的該長度方向具有75度至105度的一角度。
  5. 如申請專利範圍第2至4項其中之一所述之噴嘴，其中該些鰭片(406)各自在一鰭片延伸平面上延伸，該鰭片延伸平面相對於該噴嘴的該長度方向具有75度至105度的一角度。
  6. 如申請專利範圍第1至4項其中之一所述之噴嘴，其中該些鰭片(406)至少部分地具有沿著該噴嘴(400)的該長度方向(460)的一形狀，該形狀選自由三角形、矩形、螺旋狀以及瓣狀組成的群組其中之一。
  7. 如申請專利範圍第1至4項其中之一所述之噴嘴，其中該噴嘴通道(402)包括n個區段(410; 420; 430)，每一區段具有垂直於該噴嘴(400)的該長度方向(460)的一尺寸(411; 421; 431)，該尺寸大於在該噴嘴入口(401)到該噴嘴出口(403)的一方向上的前一個區段的尺寸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之噴嘴，其中各區段(410; 420; 430)提供相等大或大於在該噴嘴入口(401)到該噴嘴出口(403)的一方向上的前一個區段的傳導值。
  9. 如申請專利範圍第1至4項所述之噴嘴，其中該噴嘴(400)具有一第一區段(410)以及一第二區段(420)，該第一區段具有垂直於該噴嘴的該長度方向(460)上的一第一尺寸(411)，該第二區段具有垂直於該噴嘴的該長度方向(460)上的一第二尺寸(421)，其中該第二尺寸(421)大於該第一尺寸(411)；以及 其中該些鰭片(406)被提供在該第二區段(420)中或在該噴嘴(400)的該第一區段(410)與該第二區段(420)之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之噴嘴，其中該些鰭片(406)包圍一垂直該噴嘴(400)的該長度方向(460)的第三尺寸，該第三尺寸大於該第一尺寸。
  11. 如申請專利範圍第1至4項其中之一所述之噴嘴，其中該噴嘴(400)用以導引具有溫度在100°C到600°C之間的蒸發的有機材料至該真空腔室(100)。
  12. 如申請專利範圍第1至4項其中之一所述之噴嘴，其中該噴嘴(400)用於質量流率小於1sccm，及/或其中該噴嘴通道(402)具有小於15mm的一最小尺寸。
  13. 如申請專利範圍第1至4項其中之一所述之噴嘴，其中該至少二個鰭片(406)與該通道壁(404)一體成形、與該通道壁(404)部分一體成形、或以一外部件形成後固定在該通道壁上。
  14. 一種材料源裝置(100)，用以沉積一材料在一真空沉積腔室(110)內的一基板(121)上，該材料源裝置包括： 一擴散管(106; 106a; 106b)，用以與一材料源(102a; 102b)相流通，該材料源以提供該材料至該擴散管(106; 106a; 106b)；以及 根據申請專利範圍第1至4項其中之一的至少一噴嘴(400)。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之材料源裝置，其中該材料源(102a; 102b)為用以蒸發材料的一坩堝，且其中該擴散管(106; 106a; 106b)為一線性擴散管。
  16. 一種真空沉積系統(300)，包括： 一真空沉積腔室(110)； 根據申請專利範圍第14至15項其中之一的材料源裝置(100)，位於該真空沉積腔室(110)中；以及 一基板支撐件，用以在沉積過程中用以支撐基板(121)。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之真空沉積系統，其中該真空沉積系統(300)更包括一畫素遮罩(132)，位於該基板支撐件與該材料源裝置(102a; 102b)之間。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之真空沉積系統，其中該真空沉積系統(300)適於同時放置待塗佈的兩個基板(121)在該真空沉積腔室(110)內的兩個基板支撐件上； 其中該材料源裝置(100)可移動地設置在該真空沉積腔室(110)內的該兩個基板支撐件之間，該材料源裝置的該材料源(102a; 102b)為一用以蒸發有機材料的坩堝；以及 其中該畫素遮罩(132)包括小於50μm的多個開口。
  19. 一種沉積一材料在一真空沉積腔室(110)內的一基板(121)上的方法，包括： 蒸發放置在一坩堝(102a; 102b)內的一材料； 提供該蒸發材料至一擴散管(106; 106a; 106b)，該擴散管與該坩堝(102a; 102b)相流通；以及 導引該蒸發材料通過一噴嘴(400)至該真空沉積腔室(110)，該噴嘴具有一環繞一通道路徑(405)的通道壁(404)，該通道路徑在一噴嘴入口(401)與一噴嘴出口(403)之間； 其中導引該蒸發材料通過該噴嘴(400)包括導引該蒸發材料通過延伸至該通道路徑(405)的至少兩個鰭片(406)。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中導引該蒸發材料通過該至少兩個鰭片(406)包括導引該蒸發材料通過由該通道壁(404)延伸至該通道路徑(405)的該至少兩個鰭片(406)。
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