TWI837977B - 蒸鍍源和蒸鍍裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供蒸鍍源和具備這種蒸鍍源的蒸鍍裝置，可以抑制蒸鍍材料向坩堝的開口部及其周邊析出，從而使蒸鍍材料穩定擴散。所述蒸鍍源是感應加熱方式的蒸鍍源，其包括：具有開口部的坩堝；以及電線螺旋狀纏繞形成的以覆蓋上述坩堝的周圍的方式配置的線圈，在上述線圈中，覆蓋上述坩堝的開口部側部分的周圍的上述電線的間隔，小於覆蓋上述坩堝的其他部分的周圍的上述電線的間隔。
Description
本發明涉及蒸鍍源和蒸鍍裝置。
顯示面板、太陽能電池等的金屬電極佈線、有機場致發光（EL）層、半導體層、其他有機材料薄膜和無機材料薄膜等，有時透過真空蒸鍍法等的蒸鍍形成。進行這種蒸鍍的蒸鍍裝置，通常包括在常溫下加熱固體的蒸鍍材料並將汽化的蒸鍍材料朝向基板表面噴射的蒸鍍源（也稱蒸發源等），以及保持基板的基板保持部等。蒸鍍源具備收容蒸鍍材料的坩堝，以及對所述蒸鍍材料直接或間接加熱並使其汽化的加熱裝置。作為蒸鍍源的加熱裝置，已知有使用感應加熱的加熱裝置（參照專利文獻1、2）。與電阻加熱方式相比，感應加熱方式存在加熱效率高、熱響應性優異等優點。
現有技術文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特開2011-52301號
專利文獻2：日本專利公開公報特開2020-176298號
以往，在感應加熱中採用的線圈具有電線等間隔螺旋狀纏繞的形狀。因此，在採用線圈的感應加熱方式中，線圈的中心部分磁場最強，所述中心部分最容易被加熱。以包覆坩堝的周圍的方式配置線圈，利用感應加熱對坩堝進行加熱時，坩堝的開口部及其周邊因磁場相對較弱且開口，所以溫度相比中心部分降低。因此，坩堝內收容的蒸鍍材料因加熱而汽化從而向坩堝外擴散時，蒸鍍材料的一部分容易在坩堝的開口部及其周邊析出。在坩堝的開口部及其周邊析出的蒸鍍材料有時會妨礙蒸鍍材料的擴散，從而導致堵塞。
鑒於以上問題，本發明的主要目的是提供蒸鍍源和具備這種蒸鍍源的蒸鍍裝置，可以抑制蒸鍍材料向坩堝的開口部及其周邊析出，從而使蒸鍍材料穩定擴散。
為解決上述問題的本發明的蒸鍍源是感應加熱方式的蒸鍍源，其包括：具有開口部的坩堝；以及電線螺旋狀纏繞形成的以覆蓋上述坩堝的周圍的方式配置的線圈，在上述線圈中，覆蓋上述坩堝的開口部側部分的周圍的上述電線的間隔，小於覆蓋上述坩堝的其他部分的周圍的上述電線的間隔。
優選上述坩堝的上述開口部側部分具有細腰部。
為解決上述問題的另一發明是具備上述蒸鍍源的蒸鍍裝置。
按照本發明，可以提供蒸鍍源和具備這種蒸鍍源的蒸鍍裝置，能夠抑制蒸鍍材料向坩堝的開口部及其周邊析出，從而使蒸鍍材料穩定擴散。
以下，適當參照附圖對本發明的一個實施方式的蒸鍍源和蒸鍍裝置進行詳細說明。
（蒸鍍源）
圖1的蒸鍍源10具備坩堝11、以覆蓋坩堝11的周圍的方式配置的線圈12、以及與線圈12連接的電力供給裝置19。蒸鍍源10是感應加熱方式的蒸鍍源。
坩堝11是收容使其汽化的蒸鍍材料的容器。利用感應加熱對坩堝11進行加熱。坩堝11呈有底的大致圓筒形狀。在圖1的坩堝11中，下側為底，上側開口。即，坩堝11的上側頂端具有開口部13。此外，在坩堝11的開口部13的附近形成有細腰部14。
這裡，在坩堝11中，以與中心軸A（圖1中的坩堝11的對稱軸）垂直的假想面B為邊界，將開口部13側設為開口部側部分15（圖1中的比假想面B靠上側部分）。另一方面，將坩堝11中的開口部側部分15以外設為其他部分16（圖1中的比假想面B靠下側部分）。以坩堝11的高度作為基準，開口部側部分15例如可以設為從開口部13（圖1中的上端）至10～50％的部分。坩堝11的開口部側部分15具有細腰部14。其他部分16是底側的部分。其他部分16可以是主要收容蒸鍍材料的部分。但是，蒸鍍材料可以收容至開口部側部分15。
坩堝11透過與以往公知的感應加熱方式的蒸鍍源的坩堝同樣的材料形成。作為形成坩堝11的材料，可以列舉鐵、鈦、鉭、鎢、不銹鋼等金屬，碳等非金屬等。作為形成坩堝11的材料，優選金屬。此外，形成坩堝11的材料，優選強磁性體材料，更優選強磁性體金屬。
作為坩堝11的高度，例如可以在36mm以上且190mm以下的範圍內。作為坩堝11的直徑（內徑），例如可以在9mm以上且45mm以下的範圍內。所述坩堝11的直徑（內徑）可以是其他部分16或底部的直徑（內徑）。作為細腰部14的直徑（內徑）相對於坩堝11的直徑（內徑）的比，例如可以在0.1以上且0.9以下的範圍內，可以在0.2以上且0.7以下的範圍內。作為坩堝11的側壁的平均厚度，例如可以在0.3mm以上且1mm以下的範圍內。
用坩堝11進行蒸鍍時，蒸鍍材料收容在坩堝11內。作為蒸鍍材料沒有特別限定，可以列舉用於形成有機EL層等的有機材料，用於形成半導體層、金屬佈線等的無機材料等。這樣蒸鍍源10在有機蒸鍍和無機蒸鍍中都可以應用。
考慮汽化效率，將熱性和化學性穩定且熱導率比蒸鍍材料高的粒狀的傳熱介質和蒸鍍材料一起收納於坩堝11中。或者，也可以將由粒狀的傳熱介質及包覆所述傳熱介質的蒸鍍材料構成的複合材料收納於坩堝11中。此外，利用感應加熱被加熱的加熱介質可以和蒸鍍材料一起收容於坩堝11中。
線圈12以覆蓋坩堝11的周圍的方式配置。線圈12具有電線螺旋狀纏繞形成的圓筒形狀。線圈12以坩堝11的中心軸A和線圈12的中心軸A一致的方式配置。
在線圈12中，覆蓋坩堝11的開口部側部分15的周圍的電線17的間隔，小於覆蓋坩堝11的其他部分16的周圍的電線18的間隔。即，在圖1的蒸鍍源10中，線圈12的電線不是等間隔纏繞，而是在比假想面B上側的範圍中電線（電線17）緊密纏繞，在比假想面B下側的範圍中電線（電線18）稀疏纏繞。
在蒸鍍源10中，由於線圈12的電線在坩堝11的開口部側部分15的周圍緊密配置，所以在電流流過線圈12時，開口部側部分15的磁場比其他部分16更強。換句話說，開口部側部分15的磁通密度高於其他部分16。因此，在電流流過線圈12而進行感應加熱時，坩堝11的開口部側部分15的溫度容易高於其他部分16，因此抑制了汽化的蒸鍍材料向開口部13及其周邊析出，從而可以使蒸鍍材料穩定擴散。另外，開口部13及其周邊可以是開口部側部分15的一部分或全部。
例如，優選覆蓋開口部側部分15的周圍的電線17的間隔（相鄰的電線的中心間的距離）是覆蓋其他部分16的周圍的電線18的間隔（相鄰的電線的中心間的距離）的1/4以上且3/4以下，更優選1/3以上且2/3以下。
如上所述，坩堝11的開口部側部分15形成有細腰部14。即，開口部側部分15上存在直徑較細的部分。按照本發明人的看法，透過在坩堝11的開口部側部分15設置細腰部14，能夠得到不受蒸鍍材料數量和加熱程度等的影響而使蒸鍍材料均勻擴散等的優點。另一方面，在開口部側部分具有這種細腰部的現有的坩堝中，蒸鍍材料特別容易在所述細腰部上析出，容易導致堵塞。因此，在將本發明應用於採用具有細腰部的坩堝的蒸鍍源中的情況下，可以特別明顯地得到能抑制蒸鍍材料向坩堝的開口部及其周邊（細腰部等）析出的優點。
電力供給裝置19與線圈12連接，通常向線圈12供給交流電流。電力供給裝置19與商用電源等連接，通常產生規定頻率的交流電。從電力供給裝置19向線圈12供給的電流的頻率沒有特別限定，可以根據形成坩堝11的材料等來設定，例如能夠是數10～數100kHz的範圍，可以是100～600kHz的範圍內，也可以是300～500kHz的範圍內。
蒸鍍源例如是具有蒸鍍材料收容室和擴散室的結構。這種情況下，在蒸鍍材料收容室中收容有蒸鍍材料的坩堝以其周圍被線圈覆蓋的狀態配置。擴散室可以連接有噴射蒸鍍材料的噴嘴。在這種蒸鍍源中，透過加熱而汽化的坩堝內的蒸鍍材料，從蒸鍍材料收容室向擴散室移動。移動到擴散室的氣體狀的蒸鍍材料從噴嘴噴射。噴嘴例如配置在擴散室的上表面。蒸鍍材料收容室與擴散室可以形成一體，也可以單獨構成。蒸鍍源能夠利用電源供給裝置和設置在蒸鍍材料的流道上的閥門等對蒸鍍材料的放出量進行控制。
（蒸鍍裝置）
圖2的蒸鍍裝置20具備蒸鍍源10、基板保持部21和真空腔22。蒸鍍源10中的至少坩堝11和線圈12以及基板保持部21，配置在真空腔22內。電力供給裝置19可以配置在真空腔22外。
蒸鍍源10（以線圈12覆蓋周圍的方式配置的坩堝11）配置在真空腔22內的下方。坩堝11內收容有固體狀的蒸鍍材料X。
基板保持部21配置在真空腔22內的上方。作為蒸鍍對象的基板Y朝下配置於基板保持部21。構成基板Y的材料沒有特別限定，可以是樹脂、金屬、氧化物等。
利用真空腔22，對進行蒸鍍的空間可維持適當的真空度。即，蒸鍍裝置20可以是真空蒸鍍裝置。真空腔22可以具備透過排出真空腔22內的氣體使真空腔22內的壓力降低的真空泵，以及透過向真空腔22內注入一定的氣體使真空腔22內的壓力上升的通風裝置等。
蒸鍍裝置20可以透過與現有的蒸鍍裝置（例如，現有的真空蒸鍍裝置）同樣的方法使用。按照上述蒸鍍裝置20，可以抑制進行蒸鍍時的蒸鍍材料X向坩堝11的開口部及其周邊析出。因此按照所述蒸鍍裝置20，可以長時間穩定地進行蒸鍍。
（其他實施方式）
本發明不限於上述的實施方式，在不改變本發明的思想的範圍內還可以變更結構。例如，坩堝的形狀沒有特別限定，可以是圓筒形以外的形狀。此外，坩堝可以是開口部側部分沒有細腰部的形狀。
蒸鍍源中使用的線圈，例如可以是電線的間隔為不同的3個層次以上。即使在這種情況下，只要覆蓋坩堝的開口部側部分的周圍的電線的間隔，小於覆蓋坩堝的其他部分的周圍的電線的間隔即可。
（實施例）
以下，列舉實施例對本發明的內容更具體地進行說明。另外，本發明不限於以下的實施例。
（實施例1）
準備開口部側部分具有細腰部的容量為2cm
3的大致圓筒形狀的鈦制的坩堝。製作出覆蓋所述坩堝的開口部側部分的周圍的電線的間隔達到覆蓋上述坩堝的其他部分的周圍的電線的間隔的1/2的線圈。使用上述坩堝和線圈組裝出實施例1的蒸鍍源。
（實施例2）
準備除了容量為5cm
3以外、其他和實施例1中採用的坩堝同樣的坩堝。組裝出實施例2的蒸鍍源，除了採用上述坩堝以外、其他和實施例1同樣。
（比較例1）
組裝出比較例1的蒸鍍源，除了採用電線的間隔均等的線圈以外、其他和實施例1同樣。
（比較例2）
組裝出比較例2的蒸鍍源，除了採用電線的間隔均等的線圈以外、其他和實施例2同樣。
（評價）
針對實施例1、2和比較例1、2的蒸鍍源，分別透過在坩堝內收容蒸鍍材料並進行感應加熱，使蒸鍍材料汽化。蒸鍍材料使用Alq3（三（8-羥基喹啉）鋁），透過使頻率為350kHz的交流電流流過線圈進行感應加熱。在比較例1、2的各蒸鍍源中，在開口部的周邊蒸鍍材料逐漸析出，最終產生了堵塞，而在實施例1、2的各蒸鍍源中，開口部的周邊沒有蒸鍍材料析出。
產業利用性
本發明的蒸鍍源和蒸鍍裝置可以良好應用於顯示面板和太陽能電池等的金屬電極佈線、半導體層、有機EL層、其他有機材料薄膜和無機材料薄膜等的成膜。
10:蒸鍍源
11:坩堝
12:線圈
13:開口部
14:細腰部
15:開口部側部分
16:其他部分
17:覆蓋坩堝的開口部側部分的周圍的電線
18:覆蓋坩堝的其他部分的周圍的電線
19:電力供給裝置
20:蒸鍍裝置
21:基板保持部
22:真空腔
A:中心軸
B:與中心軸A垂直的假想面
X:蒸鍍材料
Y:基板
圖1是表示本發明的一個實施方式的蒸鍍源的側視示意圖。
圖2是表示本發明的一個實施方式的蒸鍍裝置的示意圖。
10:蒸鍍源
11:坩堝
12:線圈
13:開口部
14:細腰部
15:開口部側部分
16:其他部分
17:覆蓋坩堝的開口部側部分的周圍的電線
18:覆蓋坩堝的其他部分的周圍的電線
19:電力供給裝置
A:中心軸
B:與中心軸A垂直的假想面
Claims (3)
- 一種蒸鍍源，是感應加熱方式的蒸鍍源，其包括：具有開口部的坩堝；以及電線螺旋狀纏繞形成的以覆蓋上述坩堝的周圍的方式配置的一個線圈，所述蒸鍍源的特徵在於，在上述一個線圈中，覆蓋上述坩堝的開口部側部分的周圍的上述電線的間隔，小於覆蓋上述坩堝的其他部分的周圍的上述電線的間隔。
- 如請求項1所述的蒸鍍源，其特徵在於，上述坩堝的開口部側部分具有細腰部。
- 一種蒸鍍裝置，其特徵在於，具備如請求項1或2所述的蒸鍍源。
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