TW202012662A - 用於在真空腔室中蒸發沉積材料的蒸發源、用於蒸發沉積材料的系統以及用於操作蒸發源的方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種用於在真空腔室中蒸發沉積材料的蒸發源。蒸發源包括：一坩鍋組件，具有一坩鍋；一加熱單元，用以加熱坩鍋；一屏蔽配置，以減少坩鍋的熱輻射至真空腔室中；以及一第一冷卻配置，在坩鍋與屏蔽配置之間。

Description

用於在真空腔室中蒸發沉積材料的蒸發源、用於蒸發沉積材料的系統以及用於操作蒸發源的方法

本揭露一般關於蒸發源、源材料(source material)的沉積、以及用於沉積材料之系統、設備與方法，此材料例如是有機材料。特別地，本揭露關於用於有機材料之蒸發之蒸發源，例如用於製造裝置之沉積系統之使用，特別是包括有機材料於裝置中之裝置。

有機蒸發器(organic evaporator)是有機發光二極體(OLED)的生產工具。有機發光二極體是發光二極體的特別類型，此發光二極體的發光層(emissive layer)包括特定有機化合物的一薄膜。有機發光二極體是用於電視螢幕、電腦監視器、行動電話、其他手持裝置等的製造，例如用於顯示資訊。有機發光二極體亦可被用於一般空間照明(space illumination)。由於有機發光二極體畫素直接地發射光且並未包括一背光，有機發光二極體顯示器的顏色、亮度與視角的可能範圍是大於傳統液晶顯示器的顏色、亮度與視角的可能範圍。因此，有機發光二極體顯示器的能量消耗(energy consumption)是相當小於傳統液晶顯示器的能量消耗。再者，有機發光二極體可被製造在可撓性基板上之事實，導致進一步的應用。

有機材料可藉由使用一蒸發源之蒸發進行沉積。舉例而言，一蒸發源可包括坩鍋(crucible)與分配組件(distribution assembly)。待蒸發的材料是填充於坩鍋中。藉由加熱坩鍋，材料係被蒸發。蒸發材料(evaporated material)可被導引於具有一或多個開口或噴嘴之分配組件中。舉例而言，多個噴嘴可被提供，此些噴嘴用於導向蒸發材料至基板。分配組件可被加熱，以避免分配組件中的蒸發材料的凝結。

材料，例如是有機材料，在高溫度蒸發。一蒸發源的部件(component)被加熱至高於蒸發溫度之溫度。為了一沉積系統的維持或服務，蒸發源的溫度下降至例如是室溫。鑒於處理系統之購置成本(cost of ownership, CoO)，產量(throughput)有益地越高越好。因此，包括維持或服務的時間之停工時間(downtime)需要減少。

因此，鑒於以上所述，持續需要一種用於冷卻沉積源之改善的設備、方法以及系統，減少生產的停工時間。

鑒於以上所述，根據一方面，一種用於在真空腔室中蒸發沉積材料之蒸發源係被提供。蒸發源包括：一坩鍋組件(crucible assembly)，具有一坩鍋；一加熱單元(heating unit)，用以加熱坩鍋；一屏蔽配置(shield arrangement)，以減少坩鍋的熱輻射(heat radiation)至真空腔室中；以及一第一冷卻配置，在坩鍋與屏蔽配置之間。

再者，根據一方面，一種用於蒸發沉積材料的系統係被提供。此系統包括：一真空腔室；根據本文所述之實施例之蒸發源；以及一分配組件，以對蒸發沉積材料(evaporated deposition material)進行沉積。

再者，根據一方面，一種操作一蒸發源的方法係被提供。此方法包括：加熱一坩鍋以蒸發一材料以及關閉蒸發源。關閉蒸發源包括：關閉加熱(turning off the heating)以及主動冷卻坩鍋。

本揭露之另一方面、優點與特徵從附屬項、說明書與附圖係顯而易見的。

因此可詳細理解的是上述本揭露之特徵的方式，本揭露之更詳細之描述(如以上概述)可參照實施例。附隨的圖式係關於本揭露之實施例，敘述如下：

可詳細參考本揭露的各種實施例，實施例的一個或多個例子會在圖式中說明。於圖式之以下敘述內，相同的參考符號意指相同的部件。僅敘述有關於個別實施例的差異。每一個例子係提供以作為本揭露之說明，並非用以限定本揭露。再者，說明或描述為實施例之部分的特徵可使用於其他實施例或與任何其他實施例結合，以產生另一實施例。說明書包括此種潤飾與變化。

由於蒸發源的維持(evaporation source maintenance)，本揭露之實施例允許停工時間減少至少3倍(factor)，特別是5倍或更多倍。目前已驚訝地發現，從數百攝氏度(degrees centigrade)的溫度至適用於維持的溫度(例如室溫)的一蒸發源的冷卻，是被坩鍋溫度與分配組件溫度的溫度差異所影響。因此，一共同蒸發源(common evaporation source)的冷卻可能耗費6小時或更長，例如10小時或更長。

本揭露之實施例允許進行一蒸發源的冷卻在2小時或更短的時間內，例如約1小時。因此，維持時間的顯著減少可被提供。根據本揭露之實施例，一冷卻配置係被提供，例如一額外的冷卻配置。

已知冷卻元件(例如水冷式屏蔽(water-cooled shield))是用於蒸發源之中，以減少熱輻射至環繞一蒸發源的區域。用以減少蒸發源的熱輻射的水冷式屏蔽在減少系統的停工時間方面並非有效率的。因此，可與本文所述之其他實施例結合的本揭露之實施例，提供用於主動冷卻一坩鍋的一冷卻配置。本揭露之實施例促使一坩鍋區域(crucible area)的冷卻，例如藉由一坩鍋的一內屏蔽(inner shield)的氣體冷卻(gas cooling)。

第1A圖繪示根據本揭露之實施例之一坩鍋組件100。坩鍋組件100包括一坩鍋105的一內壁110。一加熱單元120係被提供。加熱單元120用以加熱坩鍋，用於進行待沉積材料的蒸發。根據一些實施例，加熱單元120可接觸坩鍋的壁。附加地或是可替代地，加熱單元120可接觸一加熱屏蔽(heating shield)135。根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例，一屏蔽配置140係被提供。屏蔽配置140包括一或多個屏蔽，例如二或更多個屏蔽。屏蔽配置用以減少坩鍋的熱輻射，例如至環繞坩鍋的區域。根據一些實施例，屏蔽配置140可包括多個屏蔽片(shield sheet)。

根據本文所述之實施例，坩鍋組件100包括在坩鍋105與屏蔽配置140之間的一第一冷卻配置130。舉例而言，第一冷卻配置130至少部分環繞加熱單元120。有利地，冷卻(例如坩鍋冷卻)可被加強和/或增加。

第一冷卻配置130可附著於加熱屏蔽135或加熱單元120。舉例而言，第一冷卻配置130可附著於加熱單元120的背側(back side)和/或加熱屏蔽135。第一冷卻配置130可用以散逸(dissipate)來自加熱單元和/或坩鍋的熱。因此，加熱單元和/或坩鍋可被主動冷卻。

加熱單元的「背側」可被理解為面對坩鍋的對側。因此，加熱單元的背側可被理解為背對坩鍋內壁的側面、或理解為面對坩鍋環境(surroundings)的側面。因此，加熱單元的前側(front side)面對坩鍋，例如坩鍋的內壁。加熱單元的前側可被主動加熱。

根據可與本文所述之其他實施例結合的一實施例，坩鍋組件更包括一第二冷卻配置150。第二冷卻配置可至少部分環繞屏蔽配置140。特別地，第二冷卻配置可環繞屏蔽配置以減少坩鍋的熱輻射至坩鍋區域中，例如至真空腔室中。相鄰於環繞坩鍋區域或位於環繞坩鍋區域之元件的熱負載係被減少。

根據一實施例，坩鍋組件是用以提供至少0.1 °C/s的冷卻速率。因此，系統係用以允許加速冷卻(accelerated cooling)。

於本文所述之實施例中，加熱單元120可以例如是一或多個加熱器。加熱單元可至少沿著坩鍋105的內壁110的一部分延伸。或者地，加熱單元可沿著坩鍋105的超過一個內壁110延伸。

根據本文之一些實施方式(implementation)，坩鍋組件可更包括一屏蔽配置140。屏蔽配置140可用以反射熱能，此熱能是被加熱單元120提供回到坩鍋105的內空間(enclosure)。根據本文之實施例，屏蔽配置可在蒸發坩鍋(evaporation crucible) 105的內部空間內支持有機材料的有效加熱，和/或減少環繞坩鍋區域的熱負載。

屏蔽配置140可包括一或多個屏蔽。舉例而言，屏蔽配置可包括兩個屏蔽。根據另一範例，屏蔽配置140可包括三或更多個屏蔽。屏蔽配置和/或屏蔽配置的屏蔽可由反射熱能的材料所組成。舉例而言，此材料反射輻射。

根據本文所述之實施例，加熱單元120可附著於、耦接於和/或整合於加熱屏蔽中，例如於加熱屏蔽的一側。此外，第一冷卻配置可附著於、耦接於和/或整合於加熱屏蔽中。舉例而言，第一冷卻配置可被提供在相對於加熱單元的側面之加熱屏蔽的一側。因此，在操作期間(亦即蒸發)，加熱屏蔽用以接收來自加熱單元120的熱，用以分佈熱於加熱屏蔽，以及用以加熱坩鍋。為了進行維持，在主動冷卻期間，加熱屏蔽用來吸收加熱屏蔽區域的熱，用來散熱至一冷媒(cooling medium)。加熱屏蔽可用作一散熱器(heat sink)，以進行坩鍋的主動冷卻。

第1B圖繪示一坩鍋組件100的另一實施例。因此，加熱單元120凸出至坩鍋105的內部空間中。因此，可達成恆定熱分佈(constant heat distribution)。加熱單元120可從坩鍋的底側(bottom side)引入(introduced)。

根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例，坩鍋組件的加熱單元可排列在坩鍋的內部空間內。舉例而言，加熱單元120可包括一或多個中央加熱元件(central heating element)。第1B圖繪示一中央加熱元件。中央加熱元件與第二中央加熱元件可分別包括一導體(conductor)以提供電力(electrical power)至中央加熱元件。根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例，超過一個中央加熱元件可被提供。舉例而言，二或更多個中央加熱元件可被提供。

第2圖繪示根據本文所述之另一實施例之坩鍋105。坩鍋是分成兩部分(two halves)進行說明，此兩部分相對於對稱平面(plane of symmetry)101是鏡像對稱(mirror symmetrical)。坩鍋105可包括一或多個熱傳元件109，熱傳元件109從壁凸出至坩鍋105的內部空間116中。特別地，一或多個熱傳元件可從一側壁凸出至坩鍋的內部空間中。

第2圖所示的坩鍋105可包括一底壁107與一頂壁108，底壁107與頂壁108通過側壁(內壁110)彼此連接。坩鍋105的內部空間116可分別被底壁107、頂壁108與側壁(內壁110)或一側壁的個別部分所圍繞(enclosed)。坩鍋105可包括一開口104，開口104允許蒸發源材料(evaporated source material)從坩鍋離開並進入一分配組件。特別地，坩鍋的開口可被連接至一分配組件，此分配組件導引(guide)蒸發源材料至一基板。

坩鍋105與分配組件可通過一外形配合的連接(form-fit connection)彼此連接。根據本文所述之實施例，在坩鍋與分配組件之間的連接可附加地或是可替代地包括一凸緣單元(flange unit)。坩鍋105與分配組件可提供為分離單元(separate unit)，此分離單元可被分離，此分離單元可被連接或組合(assembled)在凸緣單元，例如用於蒸發源的操作。

在本揭露中，「沉積源和/或蒸發源」可被理解為用以提供待沉積在一基板上的一材料源(source of material)的一裝置或組件。特別地，一沉積源200可被理解為具有一坩鍋組件100以及一分配組件220 (例如參見第5圖)的一裝置或組件，坩鍋組件100用以蒸發待沉積的材料，分配組件220用以提供蒸發材料至基板10。因此，沉積源可被稱作本文之蒸發源。語句「用以提供蒸發材料至基板的一分配組件」可被理解為，分配組件是用以在沉積方向上導引蒸發的或氣態的源材料(evaporated or gaseous source material)，如第6圖所例示之離開一或多個出口(outlet)225的蒸發材料的羽流(plume)。因此，氣態的源材料(例如用於沉積一有機發光二極體裝置的一薄膜的一材料)是在分配組件內被導引且通過一或多個出口225離開分配組件。

在本揭露中，「坩鍋」可被理解為具有一貯庫(reservoir)的一裝置，用於藉由加熱坩鍋以進行蒸發的材料。因此，「坩鍋」可被理解為一源材料貯庫(source material reservoir)，可藉由源材料的蒸發或昇華之至少一者來加熱此源材料貯庫以蒸發此源材料為一氣體。典型地，坩鍋包括一加熱器，以蒸發在坩鍋中的源材料為一氣態的源材料。舉例而言，待蒸發的初始材料可以是粉末形式。貯庫可具有內部空間以接收待蒸發的源材料，例如一有機材料。舉例而言，坩鍋的體積可以是在100 cm³與3000 cm³之間，特別是700 cm³與1700 cm³之間，更特別是1200 cm³。特別地，坩鍋可包括一加熱單元，用以加熱提供在坩鍋的內部空間中的源材料，加熱至源材料會蒸發的溫度。舉例而言，坩鍋可以是用於蒸發有機材料的一坩鍋，例如具有約100°C至約600°C的蒸發溫度的有機材料。

根據本文之實施例，第2圖所示的坩鍋105可包括排列在坩鍋105的內部空間116內的一或多個熱傳元件109。熱傳元件109用以提供坩鍋的內部空間的間接加熱(indirect heating)。於本文所述之實施例中，來自一或多個熱傳元件109的熱可以直接提供至坩鍋105的內部空間116內的源材料，此源材料可以是粉末、液體和/或顆粒狀(pellet)的形式。於本文所述之實施例中，熱傳元件可用以被動地接收熱，且可以不需要直接連接至例如是一加熱單元和/或電源供應(power supply)。舉例而言，第2圖所示之坩鍋可以是第1A圖所示之坩鍋組件的一部分。

根據本文之實施例，熱傳元件109可以例如是接收來自壁和/或來自坩鍋外部的熱。在有機發光二極體沉積製程期間，來自壁和/或來自坩鍋外部的熱是藉由熱傳元件109分佈在坩鍋的內部空間內，以確保更均勻的加熱以及源材料的後續蒸發。根據本文所述之一些實施例，熱傳元件排列在坩鍋的內部空間內，以使坩鍋的內部空間內的任何特定位置所量測的溫度，相較於預定溫度和/或相較於坩鍋的內部空間內的另一特定位置的溫度，最大溫差是10 °C或更小，例如是5 °C或更小，例如0.5 °C至3 °C。再者，附加地或是可替代地，此最大溫差可以是4%或更小，例如2%或更小，例如0.2%至1.1%。於第2圖所示之實施例中，熱傳元件109從壁凸出至坩鍋105的內部空間116中。熱傳元件可以是杯狀(cup-like shaped)，以容納液體。根據本文之實施例，此液體可以是源材料。

根據本文之一些實施例，一或多個熱傳元件可由包括具有高熱傳導性(thermal conductivity)之金屬或合金的材料所組成。根據所使用的源材料的蒸發溫度，一或多個熱傳元件的材料應是穩定且惰性的(inert)，至少高達源材料的蒸發溫度，此蒸發溫度可以例如是在150°C與650°C或更高之間的任何溫度。

根據本文之實施例，一或多個熱傳元件109的任何一者可在平行於坩鍋105的中心軸102之縱向方向(longitudinal direction)上延伸至坩鍋105的內部空間116的總長度103的約0%至約100%的任何地點。舉例而言，一或多個熱傳元件的任何一者可延伸至坩鍋的內部空間的總長度至少約90%。

第3A圖繪示根據本文所述之實施例之坩鍋組件的示意水平剖面圖。根據可與本文所述之任何其他實施例結合的一些實施例，坩鍋組件100包括一屏蔽配置140。

如第3A圖所例示，屏蔽配置140可包括一屏蔽板堆疊(stack of shield plates)。舉例而言，屏蔽板堆疊可包括二或更多個屏蔽板。特別地，屏蔽配置可包括二或更多個被動輻射屏蔽(passive radiation shield)。特別地，二或多個屏蔽板可用以反射由加熱單元120所提供的熱能回到坩鍋105的內壁110。舉例而言，屏蔽板可具有0.1 mm至3 mm的厚度。再者，屏蔽板的材料可選自至少一材料，選自由鐵質材料(ferrous material)或非鐵質材料所組成的組，例如是選自由不鏽鋼、銅(Cu)、鋁(Al)、銅合金、鋁合金、黃銅、鐵、鈦(Ti)、陶瓷與其他合適材料所組成的組的至少一材料。

根據可與本文所述之任何其他實施例結合的一些實施例，可以一間距S來堆疊二或更多個屏蔽板，0.1 mm ≤ S ≤ 1.0 mm，例如在鄰近的屏蔽板之間的間距可以是0.3 mm。

舉例而言，屏蔽配置140可藉由使用一第二冷卻配置150被冷卻，第二冷卻配置150可接觸屏蔽配置。第二冷卻配置可包括冷卻通道(cooling channel)152。冷卻通道可在實質上垂直平面上和/或在實質上水平平面上定向。

一冷卻流體(cooling fluid)可通過冷卻通道流動。一冷卻流體可以例如是水。來自坩鍋組件至冷卻流體的熱傳遞(heat transfer)係被提供。特別地，由屏蔽配置所散發的熱是被冷卻流體吸收。輻射至坩鍋組件的外部區域之坩鍋組件的熱可藉由熱傳導和/或熱輻射散逸。

舉例而言，第二冷卻配置150可以是一水冷的冷卻配置(water cooled cooling arrangement)。流體可以是，包括水、壓縮空氣(compressed air)、壓縮的乾燥空氣(compressed dry air)、氦、氫、氮、任何其他適合的冷卻部件(cooling component)或前述組合的組的其中一者。特別地，冷卻流體可以是壓縮的乾燥空氣。

因此，當藉由使用第二冷卻配置150來冷卻屏蔽配置140，由於屏蔽配置隔離坩鍋與第二冷卻配置，使用第二冷卻配置的坩鍋的冷卻是無效率的(inefficient)。

根據本文所述之實施例，一第一冷卻配置130係被提供。第一冷卻配置是提供在屏蔽配置140與坩鍋之間。第一冷卻配置130可包括冷卻通道134，冷卻通道134相當於所述之第二冷卻配置。第一冷卻配置的冷卻通道可在實質上水平平面上和/或實質上垂直平面上排列。

本文所使用之「實質上水平」可被理解為水平定向，可從90和/或270度角相對於垂直定向偏離±15度，特別是±10度，更特別是±5度。本文所使用之「實質上垂直」可被理解為垂直定向，可從0和/或180度角相對於水平定向偏離±15度，特別是±10度，更特別是±5度。

第一冷卻配置130可附著於加熱單元120和/或加熱屏蔽。舉例而言，第一冷卻配置是直接接觸於加熱單元和/或加熱屏蔽。加熱屏蔽可被視為加熱單元的一部分。第一冷卻配置可以是直接接觸於加熱單元120的加熱屏蔽135。舉例而言，第一冷卻配置可附著於加熱屏蔽135。

有利地，第一冷卻配置130提供冷卻(cooling)至加熱單元和/或附加的(attached)加熱屏蔽。因此，坩鍋的冷卻可被提供。特別地，坩鍋內壁的冷卻可被提供。更特別地，藉由建立坩鍋與第一冷卻配置之間的熱傳導(heat conduction)和/或輻射來促進從坩鍋到第一冷卻配置的熱傳遞。有利地，熱可藉由冷卻通道被有效散逸。

關於第1B圖之實施例，延伸至坩鍋內部空間中的加熱單元可被冷卻。因此，坩鍋亦可從內部被冷卻。舉例而言，延伸至坩鍋內部空間中的加熱元件可被第一冷卻配置冷卻。因此，來自坩鍋內部空間的熱傳遞可被增強。舉例而言，促進從坩鍋內部空間的散熱(heat dissipation)通過冷卻的加熱單元(cooled heating unit)至第一冷卻配置。

根據本文所述之實施例，第一冷卻配置可使用一流體來進行冷卻。流體可以是包括水、壓縮空氣、壓縮的乾燥空氣、氦、氫、氮、任何其他合適的冷卻部件或前述組合的組之其中一者。特別地，冷卻流體可以是壓縮的乾燥空氣。因此，坩鍋組件內之增加的散熱可進一步增強。

根據關於第3B圖之實施例，繪示具有一第一冷卻配置130的一坩鍋105。第一冷卻配置可被排列在一加熱單元120或加熱單元的一加熱屏蔽。第一冷卻配置可包括一或多個冷卻通道134。舉例而言，關於第3B圖，第一冷卻配置可包括二或更多個冷卻通道134，特別是三或更多個冷卻通道134。冷卻通道134可被連接至一或多個冷卻管(cooling pipe)132。冷卻管132可用來排放(drain)第一冷卻配置130的冷卻流體。

舉例而言，排放的(drained)冷卻流體可通過一熱交換元件(heat exchange element) (未繪示)。因此，冷卻流體帶走坩鍋組件的熱。排放的流體之冷卻並不侷限於熱交換元件的使用。

多個冷卻通道134可以是相異尺寸。冷卻通道134的尺寸可被各種變數影響，例如坩鍋尺寸和/或流動通過冷卻通道134的冷卻流體量。舉例而言，冷卻通道可包括約200 cm的長度與約0.7 cm的內徑(inner diameter)，例如用於將氣體用作一冷卻流體。第一冷卻配置的冷卻通道可由包括銅(Cu)、鈦、不鏽鋼、鋁、鉬(Mo)與鉭(Ta)的組之材料所組成。

因此，本揭露所述之實施例有利地提供，從操作溫度至約100°C的溫度之冷卻一蒸發源之減少的冷卻時間(cooling time)。本揭露之實施例具有生產的停工時間可被減少之優點。特別地，相較於傳統的坩鍋組件，本文所述之實施例有助於提供，1小時或更短的冷卻時間來進行從500°C至600°C的操作溫度下降至約100°C的溫度之冷卻。相較於使用傳統的冷卻方法，從500°C至600°C的操作溫度下降至約100°C的溫度之冷卻時間可以大約是8小時或更長。因此，相較於傳統已知的方法，本文所述之本揭露之實施例提供顯著減少的冷卻時間。

第4圖繪示根據可與其他實施例結合之本文所述之實施例之坩鍋組件100之一種配置。舉例而言，第4圖繪示包括至少三個坩鍋組件100的一蒸發組件(evaporation assembly)400的一部分。根據本文之一些實施例，蒸發組件400可包括任何根據本文所述之實施例之多個坩鍋。舉例而言，蒸發組件可包括二、三、四或更多個坩鍋，此些坩鍋可被連接到至少一或多個分配組件。舉例而言，三個對準的(aligned)坩鍋組件可被連接至第6圖所示之分配組件。根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例，一坩鍋的剖面可具有如第4圖所例示之三角形，或可具有另一形狀，例如圓形(round shape)、橢圓形(oval shape)或另一多邊形(polygon shape)。

蒸發組件可包括一共同外部冷卻配置(common outer cooling arrangement)151。共同外部冷卻配置可沿著個別的蒸發組件的二或更多個坩鍋組件100延伸。因此，一蒸發組件的有效結合冷卻(combined cooling)是可能的。共同外部冷卻配置可取代蒸發組件400的單一坩鍋組件的第二冷卻配置。或者地，共同外部冷卻配置可以是蒸發組件400和/或坩鍋組件100之額外的冷卻源(cooling source)。

第5圖繪示根據本文所述之實施例之沉積源200。沉積源200包括一坩鍋組件100，特別是一蒸發坩鍋。蒸發坩鍋是用於蒸發待沉積於一基板上的一材料。再者，沉積源200包括一分配組件220，分配組件220可以是一細長管(elongated tube)。分配組件可包括一或多個出口225。舉例而言，一或多個出口225可以是噴嘴。典型地，噴嘴是用於導向(direct)蒸發材料之羽流至基板10。分配組件220可以是流體連通於(in fluid communication with)坩鍋組件100。舉例而言，沉積源200可包括一閥，用以控制蒸發材料從坩鍋組件100流動至分配組件220。舉例而言，閥可以是關閉的(closed)，以停止蒸發材料從坩鍋流動至分配組件。

如第5圖所例示，分配組件220可被設計為三角形。在二或更多個分配組件彼此相鄰排列的情況下，三角形分配組件可以是有利的，更詳細地參照第4圖和/或第6圖所例示。特別地，三角形分配組件220能夠使鄰近的分配組件的出口盡可能地接近彼此。如此允許達到來自相異分配組件之相異材料之改善的混合物(mixture)，例如對於二、三或甚至更多相異材料的共蒸發(co-evaporation)之情況。

如第5圖所例示，分配組件220可包括壁，例如側壁221以及一背側壁(back side wall)222，使一內部中空空間(inner hollow space)被提供在分配組件的內部。再者，一加熱單元223可被提供以加熱分配組件。加熱單元可被安裝或附著至分配組件的壁。加熱單元223可以是類似於有關坩鍋組件所述之加熱單元120。

因此，分配組件220可被加熱至有機材料的蒸氣不會凝結在分配組件220的壁的內部(inner portion)的溫度，此蒸氣是藉由蒸發坩鍋所提供。再者，如第5圖所例示，沉積源200可包括一屏蔽裝置(shielding device)224，特別是一整形屏蔽裝置(shaper shielding device)，以定界(delimit)提供至一基板之蒸發材料的分配錐(distribution cone)。特別地，屏蔽裝置可用以減少朝向沉積區的熱輻射。再者，屏蔽裝置可被一第三冷卻配置227冷卻。舉例而言，第三冷卻配置227可被安裝至屏蔽裝置224的背側，且可包括一或多個冷卻通道或用於冷卻流體的一導管。

本揭露中，「分配組件」可被理解為用於提供蒸發材料的一組件，特別是從分配組件至基板之蒸發材料的羽流。舉例而言，分配組件可包括，可以是細長管的一分配組件。舉例而言，本文所述之分配組件可提供具有多個開口和/或噴嘴的一線源(line source)，此些開口和/或噴嘴是沿著分配組件長度之至少一線來排列。舉例而言，分配組件可以由鈦所組成。

因此，分配組件可以是一線性分配噴頭(linear distribution showerhead)，例如具有設置其中的多個開口(或一細長狹縫(elongated slit))。再者，分配組件可典型地具有內空間、中空空間(hollow space)或管，蒸發材料可被提供或導引，例如從蒸發坩鍋至基板。根據可與本文所述之任何其他實施例結合之實施例，分配組件的長度可至少對應待沉積基板的高度。特別地，分配組件的長度可以長於待沉積基板的高度至少10%或甚至20%。舉例而言，分配組件的長度可以是1.3公尺或更長，例如2.5公尺或更長。因此，在基板上端和/或基板下端之均勻沉積可被提供。根據另一配置，分配組件可包括一或多個點源(point source)，此些點源可沿著垂直軸排列。

因此，本文所述之「分配組件」可用以提供實質上垂直延伸的一線源。本揭露中，用語「實質上垂直」是特別理解為，提及基板定向時，允許10°或更小的垂直方向的偏差。此偏差可被提供，因為具有從垂直定向的一些偏差之一基板支撐件(substrate support)可能導致更穩定的基板位置。此外，在有機材料的沉積之期間，基板定向被視為實質上垂直，相異於水平基板定向。因此，可藉由在對應一基板尺寸(substrate dimension)之一方向上延伸之一線源、以及沿著對應其他基板尺寸之其他方向之平移運動(translational movement)，來塗佈基板之表面。

分配組件亦可包括一加熱單元，促進從坩鍋導引至基板之蒸發材料之精確的溫度控制。一或多個熱屏蔽(heat shield)亦可被提供在分配組件附近。一或多個熱屏蔽可減少來自蒸發組件的能源損耗(energy loss)，可減少塗佈/製造程序期間之總能量消耗(overall energy consumption)。

根據可與本文所述之其他實施例結合之實施例，沉積源200可包括用於量測溫度的一溫度感測器226。附加地或是可替代地，溫度感測器可用於量測分配組件和/或坩鍋組件之溫度。

溫度感測器226是連接於控制器229。控制器229可用以決定以及顯示蒸發源的溫度。特別地，溫度可在蒸發源的不同區域進行量測。甚至更特別地，溫度可在分配組件與坩鍋組件進行量測。

控制器229更可允許第一冷卻配置、第二冷卻配置和/或第三冷卻配置之調節(regulation)。舉例而言，一或多個冷卻配置的溫度可被調節(regulate)。每個冷卻配置可個別調節。舉例而言，分配源(distribution source)的第三冷卻配置可被調節為，不同於坩鍋組件之第一冷卻配置與第二冷卻配置之溫度。

根據可與本文之其他實施例結合之實施例，相較於分配組件，蒸發源的溫度可相異於坩鍋組件。舉例而言，分配組件的溫度高於坩鍋組件的溫度。因此，當分配組件與坩鍋組件皆被冷卻，蒸發材料的凝結係被預防。因此，坩鍋的主動冷卻預防分佈管(distribution pipe)的加熱，特別是在降溫時間週期(cooling-down time period)之期間，例如維持之準備之期間。

根據本文所述之實施例，可能發生蒸發源的停止，例如由於真空腔室之維持等。當蒸發源被停止(可藉由關閉加熱單元達成)，坩鍋的內部空間的溫度可維持在高水平(high level)。舉例而言，加熱的材料輻射了可能無法直接被散逸之熱能。因此，關閉加熱單元之後，材料仍然可被蒸發。蒸發材料仍然可上升至(ascend to)分配組件。根據實施例，藉由調節分配組件與坩鍋組件的溫度，蒸發材料的凝結可被預防。

根據實施例，分配組件與坩鍋組件之溫度之調節可取決於彼此來提供。根據實施例，溫度可被控制器調節。此外，溫度的調節可包括至少部分的蒸發源之加熱和/或冷卻，例如是分配組件和/或坩鍋組件之至少部分的蒸發源。

舉例而言，若蒸發源的溫度被冷卻至100°C，分配組件的溫度可在冷卻期間維持高於坩鍋組件的溫度。舉例而言，分配組件的溫度可維持+10°C或更高，特別是+30°C、50°C或更高，例如高於冷卻期間之坩鍋組件之溫度約+20°C。藉由流動通過冷卻通道和/或冷卻管之冷卻流體之溫度，和/或藉由調整相關加熱器之功率位準(power level)，溫度差可被提供。

第6圖繪示根據本文所述之進一步實施例之沉積源之示意水平剖面圖。特別地，第6圖繪示包括一第一分配組件220A、一第二分配組件220B以及一第三分配組件220C之沉積源200之剖面俯視圖。因此，藉由提供三個對應之蒸發坩鍋，一材料沉積配置(material deposition arrangement)可被提供為一蒸發源陣列(evaporation source array)，例如其中多於一種材料可在相同時間被蒸發。

特別地，如第6圖所例示，根據可與本文所述之任何其他實施例結合之實施例，第一分配組件220A、第二分配組件220B以及第三分配組件220C可配置為具有實質上三角形剖面之一分配組件，此實質上三角形剖面垂直於分配組件的長度。具有三個分配組件的一沉積源亦可稱作三源(triple source)。

例示性參考第6圖，三源可提供一冷卻屏蔽件(cooling shield)228。冷卻屏蔽件228可包括側壁228A，使U形冷卻屏蔽件係被提供以減少朝向沉積區(亦即一基板)的熱輻射。舉例而言，冷卻屏蔽件可被提供為具有用於冷卻流體(例如水)之導管之金屬板(metal plate)，此導管附著於金屬板或提供於金屬板之中。附加地或是可替代地，熱電式冷卻裝置(thermoelectric cooling device)或其他冷卻裝置可被提供，以對冷卻的屏蔽進行冷卻。

第6圖中，為了說明之目的，離開分配組件的出口225之蒸發源材料是以箭頭所標示。由於實質上三角形的分配組件，源自於三個分配組件之蒸發錐體(evaporation cone)係彼此接近，使來自相異分配組件之源材料之混合可被改善。特別地，分配組件之剖面形狀允許鄰近的分配組件的出口或噴嘴彼此接近。

如第6圖進一步所示，特別是一整形屏蔽裝置之一屏蔽裝置224可被提供，例如附著於冷卻屏蔽件228或作為冷卻屏蔽件的一部分。藉由提供塑形屏蔽件(shaper shield)，離開分配組件或通過出口的管之蒸氣之方向可被控制，亦即蒸氣排放(vapor emission)的角度可被減小。根據一些實施例，通過出口或噴嘴之至少一部分之蒸發材料是被塑形屏蔽件阻擋。因此，排放角度(emission angle)的寬度可被控制。

例示性參考第7圖，說明根據本揭露之用於蒸發沉積材料之沉積系統300。根據可與本文之任何其他實施例結合之實施例，沉積系統包括一沉積腔室370，特別是一真空沉積腔室。如第7圖所示之沉積系統300之實施例中，沉積系統300包括真空沉積腔室中之根據本文所述之任何實施例之沉積源200(或蒸發源)與用以對蒸發沉積材料進行沉積之分配組件。此外，沉積源可包括一坩鍋組件100與本文所述之實施例之分配組件220。分配組件220可更包括一加熱單元。

根據可與本文之任何其他實施例結合之一些實施例，沉積腔室是「真空沉積腔室」。本揭露中，「真空沉積腔室」可被理解為用於真空沉積的腔室。本文所使用之用語「真空」在技術真空的意義上可被理解為具有小於例如是10毫巴(mbar)的真空壓力。典型地，如本文所述之真空腔室中之壓力可以是在約10^-5 毫巴與約10^-8 毫巴之間，更典型地在約10^-5 毫巴與約10^-7 毫巴之間，甚至更典型地在約10^-6 毫巴與約10^-7 毫巴之間。根據一些實施例，真空腔室中的壓力可被視為真空腔室內的蒸發材料的分壓(partial pressure)或總壓(total pressure) (當只有蒸發材料是作為待沉積在真空腔室中的部件而存在，分壓與總壓可以大約相同)。一些實施例中，真空腔室的總壓可以是從約10^-4 毫巴至約10^-7 毫巴，尤其是在靠近蒸發材料之一第二部件係存在於真空腔室中的情況(例如一氣體或類似物)。

再者，如第7圖所例示，沉積源200可被提供在一軌道或線性導件(linear guide)364上。線性導件364可用於沉積源200的平移運動。再者，用於提供沉積源200的平移運動之驅動(drive)可被提供。特別地，用於材料沉積配置源(material deposition arrangement source)的非接觸傳送之一傳送設備(transportation apparatus)可被提供在真空沉積腔室中。

根據本文所述之實施例，沉積腔室的區域可被保護，免於過熱(overheating)。舉例而言，基板支撐件360、基板和/或遮罩363可被保護，免於可能從蒸發源所散發之熱能。

如第7圖所例示，沉積腔室370可具有閘閥365，真空沉積腔室通過閘閥365可被連接至相鄰的路由模組(routing module)或相鄰的服務模組(service module)。典型地，路由模組是用以傳送基板至再一真空沉積系統以進行進一步處理，服務模組是用於沉積源的維持。特別地，閘閥允許至相鄰的真空腔室之真空密封(vacuum seal)，例如相鄰的路由模組或相鄰的服務模組之真空腔室，閘閥可以開啟與關閉以移動一基板和/或一遮罩進入或離開真空沉積系統。

例示性參考第7圖，根據可與本文所述之任何其他實施例結合之實施例，兩個基板，例如一第一基板10A與一第二基板10B，可被支撐在沉積腔室370內之個別的傳送軌道上。再者，用於提供在兩個軌道上的遮罩363之兩個軌道可被提供。特別地，用於一基板載體和/或一遮罩載體之傳送之軌道可提供用於載體之非接觸傳送之再一傳送設備。

典型地，基板的塗佈可包括藉由個別的遮罩來掩蔽(masking)基板，例如藉由一邊緣排除遮罩(edge exclusion mask)或藉由一陰影遮罩(shadow mask)。根據典型實施例，遮罩，例如對應一第一基板10A的一第一遮罩363A與對應一第二基板10B的一第二遮罩363B，被提供在一遮罩框架(mask frame)362中，以在預定位置上保持個別的遮罩，如第7圖所例示。

如第7圖所示，線性導件364提供沉積源200的平移運動的方向。在沉積源200的兩側上，一遮罩363，例如用於掩蔽一第一基板10A的一第一遮罩363A以及用於掩蔽一第二基板10B的第二遮罩363B，可被提供。多個遮罩可實質上平行延伸至沉積源200的平移運動的方向。再者，在沉積源之相對側之基板亦可實質上平行延伸至平移運動的方向。

例示性參考第7圖，用於沿著線性導件364的沉積源200的平移運動之源支座(source support)361可被提供。典型地，源支座361支撐坩鍋組件100以及提供在坩鍋組件上的一分配組件220，如第7圖所示。因此，產生於蒸發坩鍋的蒸氣可向上移動並離開分配組件的一或多個出口。因此，如本文所述，分配組件是用於提供特別是蒸發的有機材料(evaporated organic material)的羽流之蒸發材料，從分配組件220至基板10。

關於第8圖以及根據本文所述之實施例，說明用於操作一沉積源之方法600。

根據可與本文之任何其他實施例結合之一些實施例，操作一蒸發源之方法包括，加熱一坩鍋以蒸發一材料(方塊610)以及關閉蒸發源(方塊620)。舉例而言，關閉蒸發源包括，關閉加熱(方塊630)。再者，關閉蒸發源可包括，主動冷卻坩鍋(方塊640)。

根據本揭露之實施例，關閉蒸發源可包括，關閉加熱單元120和/或加熱單元223。到坩鍋的熱供應(heat supply)可以是非連接的(disconnected)。根據可與本文之任何其他實施例結合之進一步實施例，關閉蒸發源可包括，主動冷卻坩鍋。主動冷卻坩鍋可包括，開啟第一冷卻配置130。一冷卻流體可通過冷卻通道。冷卻流體可接著提供冷卻。舉例而言，加熱單元可被冷卻。此外，坩鍋和/或坩鍋內壁可被冷卻。再者，蒸發材料可被冷卻。

根據本文所述之實施例，蒸發源可包括一分配組件，此蒸發源可以例如是藉由方法600來操作。分配組件可包括一加熱單元223。分配組件的溫度可通過加熱單元來調節。

根據一些實施例，方法600更包括，調節坩鍋的溫度，以使分配組件的溫度高於坩鍋的溫度。分配組件可包括關於其他實施例所述之加熱單元。此外，坩鍋組件和/或分配組件可包括一冷卻配置。舉例而言，坩鍋組件可包括一第一冷卻配置與一第二冷卻配置，分配組件可包括根據本文之實施例所述之第三冷卻配置。第一冷卻配置和/或第二冷卻配置可提供坩鍋組件。此外，第三冷卻配置可提供分配組件。

根據本文所述之實施例，藉由同步關閉坩鍋的加熱單元120以及關閉分配組件的加熱單元223，調節坩鍋溫度可被提供。附加地或是可替代地，開啟第一冷卻配置、第二冷卻配置和/或第三冷卻配置與關閉加熱可以是同步的。換言之，主動冷卻坩鍋與關閉加熱可以是同步的。再者，開啟第一冷卻配置與第三冷卻配置可以是同步的，使開啟第三冷卻配置晚於第一冷卻配置。

鑒於本文所述之實施例，可以理解的是，本揭露提供用於一沉積源之改善的冷卻方法、用於冷卻一沉積源之改善的腔室以及改善的沉積系統，減少沉積源的冷卻時間可被達成，導致更高的生產力(productivity)。

雖然本發明已以實施例揭露如上，在不脫離本發明之基本範圍內，可設計其他以及進一步之實施例。本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

特別地，說明書之文字敘述使用實施例來揭露本揭露，包括最佳模式，與讓所屬領域中具有通常知識者亦能夠執行所描述之申請標的，包括製造與使用任何裝置或系統、和進行任何結合的方法。雖然各種特定實施例已揭露如上，上述實施例互不排斥的特徵可彼此結合。本發明之保護範圍係由申請專利範圍所界定，如果申請專利範圍具有與申請專利範圍的文字語言(literal language)無差異的結構元件，或申請專利範圍包括與申請專利範圍的文字語言無實質差異之均等的結構元件(equivalent structural element)，其他例子係在申請專利範圍之範圍內。

10:基板 10A:第一基板 10B:第二基板 100:坩鍋組件 101:對稱平面 102:中心軸 103:總長度 104:開口 105:坩鍋 107:底壁 108:頂壁 109:熱傳元件 110:內壁 116:內部空間 120:加熱單元 130:第一冷卻配置 132:冷卻管 134:冷卻通道 135:加熱屏蔽 140:屏蔽配置 150:第二冷卻配置 151:共同外部冷卻配置 152:冷卻通道 200:沉積源 220:分配組件 220A:第一分配組件 220B:第二分配組件 220C:第三分配組件 221:側壁 222:背側壁 223:加熱單元 224:屏蔽裝置 225:出口 226:溫度感測器 227:第三冷卻配置 228:冷卻屏蔽件 228A:側壁 229:控制器 300:沉積系統 360:基板支撐件 361:源支座 362:遮罩框架 363:遮罩 363A:第一遮罩 363B:第二遮罩 364:線性導件 365:閘閥 370:沉積腔室 400:蒸發組件 600:方法 610、620、630、640:方塊

第1A圖繪示根據本文所述之實施例之坩鍋組件之剖面圖。 第1B圖繪示根據本文所述之實施例之坩鍋組件之剖面圖。 第2圖繪示根據本文所述之實施例之坩鍋之示意圖。 第3A圖繪示根據本文所述之實施例之坩鍋組件之示意水平剖面圖。 第3B圖繪示根據本文所述之實施例之第一冷卻配置之示意側視圖。 第4圖繪示根據本文所述之實施例之坩鍋組件之配置之示意俯視圖。 第5圖繪示根據本文所述之實施例之沉積源之示意透視圖。 第6圖繪示根據本文所述之進一步實施例之沉積源之示意水平剖面圖。 第7圖繪示根據本文所述之實施例之用於沉積一層於基板上之沉積系統之示意圖。 第8圖繪示根據本文所述之實施例之用於操作蒸發源之方法之流程圖。

100:坩鍋組件

105:坩鍋

110:內壁

120:加熱單元

130:第一冷卻配置

135:加熱屏蔽

140:屏蔽配置

150:第二冷卻配置

Claims (16)

1. 一種用於在真空腔室中蒸發沉積材料的蒸發源，包括： 一坩鍋組件，具有一坩鍋； 一加熱單元，用以加熱該坩鍋； 一屏蔽配置，以減少該坩鍋的熱輻射至該真空腔室中；以及 一第一冷卻配置，位於該坩鍋與該屏蔽配置之間； 其中，該第一冷卻配置至少部分環繞該加熱單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發源，其中該蒸發源更包括一第二冷卻配置，該第二冷卻配置至少部分環繞該屏蔽配置，以減少該坩鍋的熱輻射至該真空腔室中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發源，其中該第一冷卻配置包括一或多個冷卻通道。
4. 如申請專利範圍第2項所述之蒸發源，其中該第二冷卻配置包括一或多個冷卻通道。
5. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發源，其中該第一冷卻配置係接觸於該加熱單元或一加熱屏蔽。
6. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發源，其中該第一冷卻配置係藉由一流體被冷卻。
7. 如申請專利範圍第2項所述之蒸發源，其中該第二冷卻配置係藉由一流體被冷卻。
8. 如申請專利範圍第6項所述之蒸發源，其中該流體係選自包括水、壓縮空氣、氦、氫、氮、任何其他適合的冷卻部件以及其組合之組之其中一者。
9. 如申請專利範圍第1~7項之任一項所述之蒸發源，其中該屏蔽配置包括二或更多個被動輻射屏蔽。
10. 如申請專利範圍第1~7項之任一項所述之蒸發源，其中該加熱單元係排列於該坩鍋之內部空間內。
11. 如申請專利範圍第1~7項之任一項所述之蒸發源，其中至少0.1°C/s 之冷卻速率係被提供。
12. 一種用於蒸發沉積材料的系統，包括： 一真空腔室； 根據申請專利範圍第1~7項之任一項所述之蒸發源；以及 一分配組件，以對蒸發沉積材料進行沉積。
13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該分配組件包括再一加熱單元。
14. 一種操作一蒸發源的方法，包括： 加熱一坩鍋以蒸發一材料；以及 關閉該蒸發源，包括： 關閉加熱；及 主動冷卻該坩鍋。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該蒸發源包括一分配組件。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，該方法更包括： 調節該坩鍋之溫度，使該分配組件之溫度高於該坩鍋之溫度。

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