專利名稱：蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源來沉積薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源來沉積薄膜的方法。具體地講，本發(fā)明涉及一種能夠提供均勻的膜厚并能使熱輻射最小化的蒸發(fā)源和沉積薄膜的方法。
背景技術(shù)：
薄膜的沉積具有許多生產(chǎn)應用。例如，在半導體制造中，可將薄膜沉積在顯示裝置中，例如沉積在電致發(fā)光(EL)顯示裝置中，以提供光子發(fā)射介質(zhì)來形成圖像。
可通過諸如物理氣相沉積(PVD)(例如，真空沉積)、化學氣相沉積(CVD)、離子鍍、濺射等的方法來將這樣的薄膜涂覆到基底，例如，涂覆到電極。例如，在真空沉積法中，真空環(huán)境例如真空室可設(shè)置有基底。具有加熱單元和沉積材料(例如，有機發(fā)光材料)的蒸發(fā)源可連接到真空環(huán)境或安裝在真空環(huán)境中，使得蒸發(fā)源的操作可蒸發(fā)沉積材料并在基底上形成薄膜。
蒸發(fā)源可包括熔罐(crucible)，用于容納沉積材料；加熱單元，用于加熱熔罐并蒸發(fā)沉積材料；至少一個噴嘴，用于將蒸發(fā)的沉積材料涂覆到基底。
然而，蒸發(fā)的沉積材料的顆粒會趨向于聚結(jié)并形成具有各種尺寸的顆粒簇，從而提供具有不均勻的結(jié)構(gòu)和密度一致性的蒸發(fā)的沉積材料。此外，這種不均勻的蒸發(fā)的沉積材料會造成將不均勻的沉積材料層涂覆到基底上，從而生產(chǎn)出缺乏均勻厚度的膜。
另外，通過傳統(tǒng)的噴嘴將蒸發(fā)的沉積材料涂覆到基底上會將過量的熱輻射到處理室中，從而使與其接觸的基底變形。
此外，為了給基底的運動提供充足的空間，將沉積材料涂覆到可旋轉(zhuǎn)的基底會需要大尺寸的處理室。因為沉積材料增長地涂覆在基底上，所以這種大基底還會下垂或崩塌。
因此，在將過量的熱輻射和處理室尺寸最小化的同時，仍需要一種提供具有均勻厚度的薄膜的蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源的方法，這基本上克服了現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個缺點。
因此，本發(fā)明實施例的一個特征在于提供一種蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源的方法，該蒸發(fā)源具有使蒸發(fā)的沉積材料的聚結(jié)最小化的能力，從而提高了薄沉積層的均勻性。
本發(fā)明實施例的另一特征在于提供一種蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源的方法，該蒸發(fā)源具有熱輻射分布改進的噴嘴結(jié)構(gòu)，從而使傳遞到處理室中的過量熱最小化。
本發(fā)明實施例的又一特征在于提供一種蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源的方法，減小了處理室和基底的尺寸。
通過提供一種蒸發(fā)源，可實現(xiàn)本發(fā)明的以上和其它特征及優(yōu)點中的至少一個，該蒸發(fā)源包括熔罐，具有用于放置沉積材料的預定空間和至少一個遮擋件，遮擋件位于熔罐內(nèi)部，并與所述預定空間平行，以將熔罐劃分成多個通道；加熱單元；至少一個噴嘴，與熔罐流體連通，噴嘴具有多個噴口。
遮擋件可包括多個隔板。優(yōu)選地，隔板可包括至少三個平行的隔板。熔罐可包括引導通道(induction channel)。沉積材料可以是有機發(fā)光材料。
蒸發(fā)源還可包括沉積速率測量單元。另外，蒸發(fā)源可包括位于加熱單元和蒸發(fā)源的殼體壁之間的至少一個反射器。此外，蒸發(fā)源可包括隔離板，而噴嘴可穿過隔離板而凸出。蒸發(fā)源可以是可移動的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種沉積薄膜的方法，該方法包括將蒸發(fā)源設(shè)置到處理室中，所述蒸發(fā)源具有加熱單元、至少一個噴嘴和具有至少一個遮擋件的熔罐；將基底放置在處理室中，使得基底的要被涂覆的表面面向蒸發(fā)源；啟動加熱單元，使熔罐中的沉積材料蒸發(fā)；使蒸發(fā)的沉積材料通過熔罐的遮擋件，以形成均勻的沉積流體；通過噴嘴將均勻的沉積流體噴涂到基底上，以形成薄膜。
使蒸發(fā)的沉積材料通過遮擋件的步驟可包括使沉積材料通過多個隔板。
啟動加熱單元的步驟可包括蒸發(fā)有機發(fā)光材料。噴涂均勻的沉積流體的步驟可包括移動蒸發(fā)源。本發(fā)明的方法還可包括操作沉積速率測量單元。另外，該方法可包括在處理室中提供真空環(huán)境。


通過參照附圖來詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的以上和其它特征及優(yōu)點對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將變得更加清楚，在附圖中圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源來沉積薄膜的裝置的透視圖；圖2A示出了沿著圖1的線I-I’截取的根據(jù)本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源的剖視圖；圖2B示出了沿著圖1的線I-I’截取的根據(jù)本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源的內(nèi)部蒸發(fā)的沉積材料的運動方向的剖視圖；圖3A示出了沿著圖1的線II-II’截取的根據(jù)本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源的平面圖；圖3B示出了沿著圖1的線II-II’截取的根據(jù)本發(fā)明實施例的具有噴頭結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)源的內(nèi)部蒸發(fā)的沉積材料的運動方向的平面圖。
具體實施例方式
在這里通過引用全部包含2005年12月28日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的名稱為“蒸發(fā)源和使用該蒸發(fā)源來沉積薄膜的方法”的第2005-0131489號韓國專利申請。
下面，現(xiàn)在將參照附圖來更加充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來實施，并不應該被解釋為局限于在這里闡釋的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完全的，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。
在附圖中，為了示出的清楚起見，可夸大層和元件的尺寸。還應理解，當層或元件被稱作位于另一層、元件或基底之“上”時，它可以直接在另外的層、元件或基底之上，或者也可存在中間層/元件。此外，應該理解，當層或元件被稱作位于另一層或元件之“下”時，它可以直接在其下面，或者也可存在一個或多個中間層或元件。另外，還應理解，當層或元件被稱作在兩個層或元件“之間”時，它可以是兩個層/元件之間的僅有的層或元件，或者也可存在一個或多個中間層或元件。相同的標號始終表示相同的元件。
現(xiàn)在將參照圖1來更加充分地描述包含根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)源的裝置的示例性實施例。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的用于沉積薄膜的裝置可包括處理室20、用于固定基底的支撐單元23、蒸發(fā)源24和結(jié)合到蒸發(fā)源24的沉積速率測量單元26。
根據(jù)本發(fā)明實施例的處理室20可以是用在膜處理中的為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何類型的容器，優(yōu)選地，它可以是壓力控制容器，例如真空室。處理室20可形成為具有沉積防止部分A和膜形成部分B。
如圖1所示，膜形成部分B可指處理室20的中心區(qū)域。處理室20的中心區(qū)域可對應于可放置基底并可發(fā)生膜的形成(例如，真空沉積處理)的位置。如圖1所示，沉積防止部分A可指在處理室20的內(nèi)部環(huán)繞膜形成部分B的區(qū)域。換言之，沉積防止部分A可形成為膜形成部分B的外圍部分。所述外圍部分，即沉積防止部分A，可被排除在膜沉積處理之外。沉積防止部分A可包括形成在基底周圍的吸熱板(未示出)，以除去來自基底的過量的熱并提供均勻的溫度和均勻的膜厚度。
例如，如圖1所示，基底21和掩模22可放置在處理室20中。具體地講，基底21和掩模22可放置在處理室20的中心，即，可放置在膜形成部分B中，使得沉積防止部分A環(huán)繞基底21和掩模22。掩模22在基底21和蒸發(fā)源24之間可附于基底21。掩模22可包括圖案形成單元(未示出)，具有與要被賦予形成在基底21上的薄膜的圖案對應的圖案；固定單元(未示出)，通過焊接固定到掩?？?未示出)。
如圖1所示，為了將基底21和掩模22固定在處理室20的膜形成部分B中，本發(fā)明實施例的支撐單元23可結(jié)合到處理室20。例如，支撐單元23可形成為一端連接到處理室20且另一端連接到基底的縱向構(gòu)件，使得基底可穩(wěn)定地固定在其位置。另外，可以增加校準系統(tǒng)(未示出)，以使基底21和在基底21上的掩模對準。
為了形成薄膜，本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源24可提供充足的熱，以蒸發(fā)放置在蒸發(fā)源24中的沉積材料，隨后將蒸發(fā)的沉積材料涂覆到基底。將參照圖2A至圖3B來更加詳細地描述蒸發(fā)源24的詳細結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源24可包括熔罐33，用于存儲沉積材料37；加熱單元32，用于蒸發(fā)沉積材料37；至少一個噴嘴38，用于將沉積材料37噴到基底21上；遮擋件34，在熔罐33的內(nèi)部。上述組件可被殼體30包圍。
熔罐33可形成為包括用于容納要沉積到基底21上的沉積材料37的預定空間，可由本領(lǐng)域已知的具有優(yōu)良導熱性的任何材料來形成熔罐33。具體地講，可由陶瓷材料例如石墨、碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化硼(BN)、石英等或者金屬例如鈦(Ti)、不銹鋼等來形成熔罐33。
熔罐33還可包括至少一個遮擋件34。如圖2A至圖2B所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的遮擋件34可以以至少一個縱向隔板的形式形成在熔罐33的內(nèi)部?？捎杀绢I(lǐng)域已知的任何合適的材料來形成遮擋件34，如圖2A至圖2B進一步所示，遮擋件34可定位成與容納沉積材料37的預定空間平行，以將熔罐劃分成多個通道39。多個通道39可包括形成蒸發(fā)的沉積材料37從熔罐33至引導通道35的運動路徑的至少兩個通道。
遮擋件34還可包括在熔罐33的整個寬度上彼此平行布置的多個隔板，例如如圖3A所示的三個隔板34A、34B和34C，所述多個隔板以這樣的方式彼此平行布置，即，如圖2B和圖3A所示，沿著蒸發(fā)的沉積材料37的運動路徑可形成曲徑。
在不意在受理論限制的情況下，應該認為，當熔罐33被加熱單元32加熱時，沉積材料37可蒸發(fā)，并從熔罐33通過遮擋件34和多個通道39向引導通道35流動。蒸發(fā)的沉積材料37的流動會與遮擋件34碰撞，從而增進了蒸發(fā)的沉積材料37的任何聚結(jié)簇的破裂。這種簇的破裂可提高蒸發(fā)的沉積材料在結(jié)構(gòu)和密度方面的均勻性，即，蒸發(fā)的沉積材料可包括具有基本相近尺寸的顆粒。
蒸發(fā)的沉積材料37可以是在顯示裝置中形成薄膜的領(lǐng)域中采用的任何類型的材料。例如，沉積材料可以是發(fā)光材料，或者更加優(yōu)選地，可以是有機發(fā)光材料。
加熱單元32可包括至少一個加熱器(未示出)。優(yōu)選地，蒸發(fā)源24可包括多個加熱單元32，各加熱單元32具有至少一個電加熱器(未示出)。同樣地，加熱單元32可緊鄰熔罐33來形成，以提供足夠的熱來蒸發(fā)熔罐33中容納的沉積材料37。優(yōu)選地，如圖2A所示，加熱單元32可形成在熔罐33的各橫向側(cè)上。
至少一個反射器31可設(shè)置在環(huán)繞熔罐33的殼體30和各加熱單元32之間。優(yōu)選地，蒸發(fā)源24可包括緊鄰加熱單元32形成的多個反射器31，以將從加熱單元32散發(fā)的熱反射到熔罐33中，從而使漏失到蒸發(fā)源24外部的熱最小化。
噴嘴38可形成在殼體30中，優(yōu)選地，噴嘴38可穿過殼體30而凸出。如圖2B所示，噴嘴38可連接到引導通道35，引導通道35可將沉積材料37從熔罐33引到噴嘴38中。另外，如圖3B所示，噴嘴38可具有噴頭結(jié)構(gòu)。換言之，噴嘴38可包括穿過殼體30形成的多個噴口40，使得蒸發(fā)的沉積材料37通過多個噴口40的涂覆可以是同時的和均勻的。如圖3B進一步所示，多個噴口40可通過多個通道與沉積材料37流體連通。
在不意在受理論限制的情況下，應該認為，在涂覆過程中，通過噴嘴38的噴頭結(jié)構(gòu)涂覆蒸發(fā)的沉積材料37可將熔罐33中產(chǎn)生的熱分散在大的表面積上，從而減少了從熔罐33釋放到處理室20和基底21中的熱量，還使由過熱造成的基底21和掩模22的變形最小化。
殼體30可形成為包括具有內(nèi)壁(未示出)和外壁(未示出)的雙壁。雙壁結(jié)構(gòu)可在內(nèi)壁和外壁之間為冷卻水提供足夠的空間，以有利于控制溫度。
本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源24在熔罐33和殼體30的內(nèi)壁之間還可包括隔離板36。隔離板36可使從引導通道35傳遞到處理室20和基底21的熱最小化。
根據(jù)本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源24可以是可移動的。具體地講，蒸發(fā)源24可以形成在傳動軸26上。傳動軸26可形成為平行于在處理室20內(nèi)部的基底21的縱向側(cè)。傳動軸26還可包括可轉(zhuǎn)動并沿著傳動軸26移動蒸發(fā)源24的轉(zhuǎn)動單元(未示出)，使得蒸發(fā)源24可以在與傳動軸26的轉(zhuǎn)動方向垂直的方向上沿著傳動軸26向上和向下移動。在這點上，應該注意，在不意在受理論限制的情況下，應該認為，與具有固定的蒸發(fā)源和可轉(zhuǎn)動的基底的處理室的尺寸相比，采用可移動的蒸發(fā)源24可將處理室20的尺寸至少減小大約75％。
本發(fā)明實施例的蒸發(fā)源24還可包括沉積速率測量單元25。沉積速率測量單元25可附于蒸發(fā)源24，使得沉積速率測量單元25和蒸發(fā)源24可一起移動。沉積速率測量單元25也可與蒸發(fā)源24成為一體。無論沉積速率測量單元25與蒸發(fā)源24是否成為一體，沉積速率測量單元25與蒸發(fā)源24的共同運動可使得能夠連續(xù)地實時測量沉積材料的蒸發(fā)速率，并控制沉積材料沉積到基底21上的速率。
為了獲得沉積到基底上的特定的沉積速率，沉積速率測量單元25還可具有調(diào)節(jié)沉積材料的蒸發(fā)速率的能力。例如，沉積速率測量單元25可電連接到蒸發(fā)源24的加熱單元32，使得產(chǎn)生的用于蒸發(fā)蒸發(fā)源24中的沉積材料37的熱量相對于期望的沉積速率可增多或減少。相似地，沉積速率測量單元25可電連接到傳動軸26的轉(zhuǎn)動單元，使得蒸發(fā)源24的移動速度相對于蒸發(fā)的沉積材料37的產(chǎn)生量可增大或減小。控制蒸發(fā)源24的速度可有利于控制基底21暴露于蒸發(fā)源24的時間，即，有利于控制沉積速率。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，下面參照圖1至圖2B來描述將薄膜沉積到基底上的示例性方法。
可將基底21放置在處理室20中，例如，放置在真空室中，并用支撐單元23將基底21固定在處理室20中。掩模22可附于基底21的要被涂覆的表面。接著，可將具有加熱單元32、熔罐33、遮擋件34和具有噴頭結(jié)構(gòu)的噴嘴38的蒸發(fā)源24設(shè)置在處理室20中，使得蒸發(fā)源24可面向基底21的要被涂覆的表面。
當設(shè)置好處理室20時，可將沉積材料37放置在蒸發(fā)源24的熔罐33中，沉積材料37例如為金屬或諸如用于制造有機發(fā)光二極管(OLED)的有機發(fā)光材料的發(fā)光材料。
可啟動蒸發(fā)源24的加熱單元32來加熱熔罐33，使得放置在熔罐33中的沉積材料37蒸發(fā)，例如，氣化或升華。蒸發(fā)的沉積材料37可通過遮擋件34的至少一個隔板，以形成具有基本均勻的結(jié)構(gòu)和密度的均勻的沉積流體，所述均勻的沉積流體可通過多個通道39而繼續(xù)流到引導通道35中，隨后流到噴嘴38中。優(yōu)選地，蒸發(fā)源24中的蒸發(fā)溫度可以是低的溫度，即，處于大約200℃至大約400℃的溫度范圍。
可通過本領(lǐng)域已知的任何方法例如噴涂將蒸發(fā)的沉積材料37涂覆到基底21。例如，可通過噴嘴38的噴頭結(jié)構(gòu)來分散蒸發(fā)的沉積材料37，來完成噴涂，使得與由加熱單元32產(chǎn)生的熱相比僅可釋放由于蒸發(fā)過程在熔罐33中產(chǎn)生的熱，即，由沉積材料37的蒸發(fā)焓產(chǎn)生的熱，從而更好地控制到達基底21的熱。為了控制薄膜的厚度和均勻性并提供注入的雜質(zhì)的再現(xiàn)性，如前面的關(guān)于沉積速率測量單元25的操作所討論的，還可調(diào)節(jié)沉積速率。當沉積材料被成功地涂覆到基底21時，它可凝固，以形成薄膜。
在這里已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實施例，盡管使用了特定的術(shù)語，但是使用它們并僅以普通的和描述性的含義來解釋它們，并不是為了限制的目的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應理解，在不脫離如權(quán)利要求中闡釋的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在形式上和細節(jié)上可作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種蒸發(fā)源，包括熔罐，包含用于放置沉積材料的預定空間和至少一個遮擋件，所述遮擋件位于所述熔罐內(nèi)部，并與所述預定空間平行，以將所述熔罐劃分成多個通道；加熱單元；至少一個噴嘴，與所述熔罐流體連通，所述噴嘴具有多個噴口。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，其中，所述遮擋件包括多個隔板。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)源，其中，所述多個隔板包括至少三個平行的隔板。
4.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，其中，所述熔罐還包括引導通道。
5.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，還包括沉積速率測量單元。
6.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，還包括位于所述加熱單元和所述蒸發(fā)源的殼體壁之間的至少一個反射器。
7.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，還包括隔離板。
8.如權(quán)利要求7所述的蒸發(fā)源，其中，所述噴嘴穿過所述隔離板而凸出。
9.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，其中，所述蒸發(fā)源是可以移動的。
10.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)源，其中，所述沉積材料是有機發(fā)光材料。
11.一種沉積薄膜的方法，包括將蒸發(fā)源設(shè)置到處理室中，所述蒸發(fā)源包括加熱單元、至少一個噴嘴和具有至少一個遮擋件的熔罐；將基底放置在所述處理室中，使得所述基底的要被涂覆的表面面向所述蒸發(fā)源；啟動所述加熱單元，使所述熔罐中的沉積材料蒸發(fā)；使所述蒸發(fā)的沉積材料通過所述熔罐的所述遮擋件，以形成均勻的沉積流體；通過所述噴嘴將所述均勻的沉積流體噴涂到所述基底上，以形成薄膜。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使所述蒸發(fā)的沉積材料通過所述遮擋件的步驟包括使所述蒸發(fā)的沉積材料通過多個隔板。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括操作沉積速率測量單元。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，噴涂所述均勻的沉積流體的步驟包括移動所述蒸發(fā)源。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，啟動所述加熱單元的步驟包括蒸發(fā)有機發(fā)光材料。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在所述處理室中提供真空環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蒸發(fā)源和用于沉積薄膜的方法，該蒸發(fā)源包括熔罐，具有用于放置沉積材料的預定空間和至少一個遮擋件，遮擋件位于熔罐內(nèi)部，并與所述預定空間平行，以將熔罐劃分成多個通道；加熱單元；至少一個噴嘴，與熔罐流體連通，噴嘴具有多個噴口。
文檔編號C23C14/12GK1990902SQ20061016920
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者許明洙, 古野和雄, 翰尚辰, 安宰弘, 鄭錫憲 申請人:三星Sdi株式會社