CN1990902A

CN1990902A - 蒸发源和使用该蒸发源来沉积薄膜的方法

Info

Publication number: CN1990902A
Application number: CNA2006101692039A
Authority: CN
Inventors: 许明洙; 古野和雄; 翰尚辰; 安宰弘; 郑锡宪
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-07-04
Also published as: KR100729097B1; EP1803836B1; JP2007177319A; US20070148348A1; TWI335357B; JP4842039B2; EP1803836A1; TW200730649A

Abstract

本发明公开了一种蒸发源和用于沉积薄膜的方法，该蒸发源包括：熔罐，具有用于放置沉积材料的预定空间和至少一个遮挡件，遮挡件位于熔罐内部，并与所述预定空间平行，以将熔罐划分成多个通道；加热单元；至少一个喷嘴，与熔罐流体连通，喷嘴具有多个喷口。

Description

蒸发源和使用该蒸发源来沉积薄膜的方法

技术领域

本发明涉及一种蒸发源和使用该蒸发源来沉积薄膜的方法。具体地讲，本发明涉及一种能够提供均匀的膜厚并能使热辐射最小化的蒸发源和沉积薄膜的方法。

背景技术

薄膜的沉积具有许多生产应用。例如，在半导体制造中，可将薄膜沉积在显示装置中，例如沉积在电致发光(EL)显示装置中，以提供光子发射介质来形成图像。

可通过诸如物理气相沉积(PVD)(例如，真空沉积)、化学气相沉积(CVD)、离子镀、溅射等的方法来将这样的薄膜涂覆到基底，例如，涂覆到电极。例如，在真空沉积法中，真空环境例如真空室可设置有基底。具有加热单元和沉积材料(例如，有机发光材料)的蒸发源可连接到真空环境或安装在真空环境中，使得蒸发源的操作可蒸发沉积材料并在基底上形成薄膜。

蒸发源可包括：熔罐(crucible)，用于容纳沉积材料；加热单元，用于加热熔罐并蒸发沉积材料；至少一个喷嘴，用于将蒸发的沉积材料涂覆到基底。

然而，蒸发的沉积材料的颗粒会趋向于聚结并形成具有各种尺寸的颗粒簇，从而提供具有不均匀的结构和密度一致性的蒸发的沉积材料。此外，这种不均匀的蒸发的沉积材料会造成将不均匀的沉积材料层涂覆到基底上，从而生产出缺乏均匀厚度的膜。

另外，通过传统的喷嘴将蒸发的沉积材料涂覆到基底上会将过量的热辐射到处理室中，从而使与其接触的基底变形。

此外，为了给基底的运动提供充足的空间，将沉积材料涂覆到可旋转的基底会需要大尺寸的处理室。因为沉积材料增长地涂覆在基底上，所以这种大基底还会下垂或崩塌。

因此，在将过量的热辐射和处理室尺寸最小化的同时，仍需要一种提供具有均匀厚度的薄膜的蒸发源和使用该蒸发源的方法。

发明内容

因此，本发明涉及一种蒸发源和使用该蒸发源的方法，这基本上克服了现有技术的一个或多个缺点。

因此，本发明实施例的一个特征在于提供一种蒸发源和使用该蒸发源的方法，该蒸发源具有使蒸发的沉积材料的聚结最小化的能力，从而提高了薄沉积层的均匀性。

本发明实施例的另一特征在于提供一种蒸发源和使用该蒸发源的方法，该蒸发源具有热辐射分布改进的喷嘴结构，从而使传递到处理室中的过量热最小化。

本发明实施例的又一特征在于提供一种蒸发源和使用该蒸发源的方法，减小了处理室和基底的尺寸。

通过提供一种蒸发源，可实现本发明的以上和其它特征及优点中的至少一个，该蒸发源包括：熔罐，具有用于放置沉积材料的预定空间和至少一个遮挡件，遮挡件位于熔罐内部，并与所述预定空间平行，以将熔罐划分成多个通道；加热单元；至少一个喷嘴，与熔罐流体连通，喷嘴具有多个喷口。

遮挡件可包括多个隔板。优选地，隔板可包括至少三个平行的隔板。熔罐可包括引导通道(induction channel)。沉积材料可以是有机发光材料。

蒸发源还可包括沉积速率测量单元。另外，蒸发源可包括位于加热单元和蒸发源的壳体壁之间的至少一个反射器。此外，蒸发源可包括隔离板，而喷嘴可穿过隔离板而凸出。蒸发源可以是可移动的。

根据本发明的另一方面，提供了一种沉积薄膜的方法，该方法包括：将蒸发源设置到处理室中，所述蒸发源具有加热单元、至少一个喷嘴和具有至少一个遮挡件的熔罐；将基底放置在处理室中，使得基底的要被涂覆的表面面向蒸发源；启动加热单元，使熔罐中的沉积材料蒸发；使蒸发的沉积材料通过熔罐的遮挡件，以形成均匀的沉积流体；通过喷嘴将均匀的沉积流体喷涂到基底上，以形成薄膜。

使蒸发的沉积材料通过遮挡件的步骤可包括使沉积材料通过多个隔板。

启动加热单元的步骤可包括蒸发有机发光材料。喷涂均匀的沉积流体的步骤可包括移动蒸发源。本发明的方法还可包括操作沉积速率测量单元。另外，该方法可包括在处理室中提供真空环境。

附图说明

通过参照附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它特征及优点对本领域普通技术人员来说将变得更加清楚，在附图中：

图1示出了使用根据本发明实施例的蒸发源来沉积薄膜的装置的透视图；

图2A示出了沿着图1的线I-I’截取的根据本发明实施例的蒸发源的剖视图；

图2B示出了沿着图1的线I-I’截取的根据本发明实施例的蒸发源的内部蒸发的沉积材料的运动方向的剖视图；

图3A示出了沿着图1的线II-II’截取的根据本发明实施例的蒸发源的平面图；

图3B示出了沿着图1的线II-II’截取的根据本发明实施例的具有喷头结构的蒸发源的内部蒸发的沉积材料的运动方向的平面图。

具体实施方式

在这里通过引用全部包含2005年12月28日在韩国知识产权局提交的名称为“蒸发源和使用该蒸发源来沉积薄膜的方法”的第2005-0131489号韩国专利申请。

下面，现在将参照附图来更加充分地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并不应该被解释为局限于在这里阐释的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完全的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

在附图中，为了示出的清楚起见，可夸大层和元件的尺寸。还应理解，当层或元件被称作位于另一层、元件或基底之“上”时，它可以直接在另外的层、元件或基底之上，或者也可存在中间层/元件。此外，应该理解，当层或元件被称作位于另一层或元件之“下”时，它可以直接在其下面，或者也可存在一个或多个中间层或元件。另外，还应理解，当层或元件被称作在两个层或元件“之间”时，它可以是两个层/元件之间的仅有的层或元件，或者也可存在一个或多个中间层或元件。相同的标号始终表示相同的元件。

现在将参照图1来更加充分地描述包含根据本发明的蒸发源的装置的示例性实施例。

如图1所示，根据本发明实施例的用于沉积薄膜的装置可包括处理室20、用于固定基底的支撑单元23、蒸发源24和结合到蒸发源24的沉积速率测量单元26。

根据本发明实施例的处理室20可以是用在膜处理中的为本领域技术人员所知的任何类型的容器，优选地，它可以是压力控制容器，例如真空室。处理室20可形成为具有沉积防止部分A和膜形成部分B。

如图1所示，膜形成部分B可指处理室20的中心区域。处理室20的中心区域可对应于可放置基底并可发生膜的形成(例如，真空沉积处理)的位置。如图1所示，沉积防止部分A可指在处理室20的内部环绕膜形成部分B的区域。换言之，沉积防止部分A可形成为膜形成部分B的外围部分。所述外围部分，即沉积防止部分A，可被排除在膜沉积处理之外。沉积防止部分A可包括形成在基底周围的吸热板(未示出)，以除去来自基底的过量的热并提供均匀的温度和均匀的膜厚度。

例如，如图1所示，基底21和掩模22可放置在处理室20中。具体地讲，基底21和掩模22可放置在处理室20的中心，即，可放置在膜形成部分B中，使得沉积防止部分A环绕基底21和掩模22。掩模22在基底21和蒸发源24之间可附于基底21。掩模22可包括：图案形成单元(未示出)，具有与要被赋予形成在基底21上的薄膜的图案对应的图案；固定单元(未示出)，通过焊接固定到掩模框(未示出)。

如图1所示，为了将基底21和掩模22固定在处理室20的膜形成部分B中，本发明实施例的支撑单元23可结合到处理室20。例如，支撑单元23可形成为一端连接到处理室20且另一端连接到基底的纵向构件，使得基底可稳定地固定在其位置。另外，可以增加校准系统(未示出)，以使基底21和在基底21上的掩模对准。

为了形成薄膜，本发明实施例的蒸发源24可提供充足的热，以蒸发放置在蒸发源24中的沉积材料，随后将蒸发的沉积材料涂覆到基底。将参照图2A至图3B来更加详细地描述蒸发源24的详细结构。

本发明实施例的蒸发源24可包括：熔罐33，用于存储沉积材料37；加热单元32，用于蒸发沉积材料37；至少一个喷嘴38，用于将沉积材料37喷到基底21上；遮挡件34，在熔罐33的内部。上述组件可被壳体30包围。

熔罐33可形成为包括用于容纳要沉积到基底21上的沉积材料37的预定空间，可由本领域已知的具有优良导热性的任何材料来形成熔罐33。具体地讲，可由陶瓷材料例如石墨、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化硼(BN)、石英等或者金属例如钛(Ti)、不锈钢等来形成熔罐33。

熔罐33还可包括至少一个遮挡件34。如图2A至图2B所示，根据本发明实施例的遮挡件34可以以至少一个纵向隔板的形式形成在熔罐33的内部。可由本领域已知的任何合适的材料来形成遮挡件34，如图2A至图2B进一步所示，遮挡件34可定位成与容纳沉积材料37的预定空间平行，以将熔罐划分成多个通道39。多个通道39可包括形成蒸发的沉积材料37从熔罐33至引导通道35的运动路径的至少两个通道。

遮挡件34还可包括在熔罐33的整个宽度上彼此平行布置的多个隔板，例如如图3A所示的三个隔板34A、34B和34C，所述多个隔板以这样的方式彼此平行布置，即，如图2B和图3A所示，沿着蒸发的沉积材料37的运动路径可形成曲径。

在不意在受理论限制的情况下，应该认为，当熔罐33被加热单元32加热时，沉积材料37可蒸发，并从熔罐33通过遮挡件34和多个通道39向引导通道35流动。蒸发的沉积材料37的流动会与遮挡件34碰撞，从而增进了蒸发的沉积材料37的任何聚结簇的破裂。这种簇的破裂可提高蒸发的沉积材料在结构和密度方面的均匀性，即，蒸发的沉积材料可包括具有基本相近尺寸的颗粒。

蒸发的沉积材料37可以是在显示装置中形成薄膜的领域中采用的任何类型的材料。例如，沉积材料可以是发光材料，或者更加优选地，可以是有机发光材料。

加热单元32可包括至少一个加热器(未示出)。优选地，蒸发源24可包括多个加热单元32，各加热单元32具有至少一个电加热器(未示出)。同样地，加热单元32可紧邻熔罐33来形成，以提供足够的热来蒸发熔罐33中容纳的沉积材料37。优选地，如图2A所示，加热单元32可形成在熔罐33的各横向侧上。

至少一个反射器31可设置在环绕熔罐33的壳体30和各加热单元32之间。优选地，蒸发源24可包括紧邻加热单元32形成的多个反射器31，以将从加热单元32散发的热反射到熔罐33中，从而使漏失到蒸发源24外部的热最小化。

喷嘴38可形成在壳体30中，优选地，喷嘴38可穿过壳体30而凸出。如图2B所示，喷嘴38可连接到引导通道35，引导通道35可将沉积材料37从熔罐33引到喷嘴38中。另外，如图3B所示，喷嘴38可具有喷头结构。换言之，喷嘴38可包括穿过壳体30形成的多个喷口40，使得蒸发的沉积材料37通过多个喷口40的涂覆可以是同时的和均匀的。如图3B进一步所示，多个喷口40可通过多个通道与沉积材料37流体连通。

在不意在受理论限制的情况下，应该认为，在涂覆过程中，通过喷嘴38的喷头结构涂覆蒸发的沉积材料37可将熔罐33中产生的热分散在大的表面积上，从而减少了从熔罐33释放到处理室20和基底21中的热量，还使由过热造成的基底21和掩模22的变形最小化。

壳体30可形成为包括具有内壁(未示出)和外壁(未示出)的双壁。双壁结构可在内壁和外壁之间为冷却水提供足够的空间，以有利于控制温度。

本发明实施例的蒸发源24在熔罐33和壳体30的内壁之间还可包括隔离板36。隔离板36可使从引导通道35传递到处理室20和基底21的热最小化。

根据本发明实施例的蒸发源24可以是可移动的。具体地讲，蒸发源24可以形成在传动轴26上。传动轴26可形成为平行于在处理室20内部的基底21的纵向侧。传动轴26还可包括可转动并沿着传动轴26移动蒸发源24的转动单元(未示出)，使得蒸发源24可以在与传动轴26的转动方向垂直的方向上沿着传动轴26向上和向下移动。在这点上，应该注意，在不意在受理论限制的情况下，应该认为，与具有固定的蒸发源和可转动的基底的处理室的尺寸相比，采用可移动的蒸发源24可将处理室20的尺寸至少减小大约75％。

本发明实施例的蒸发源24还可包括沉积速率测量单元25。沉积速率测量单元25可附于蒸发源24，使得沉积速率测量单元25和蒸发源24可一起移动。沉积速率测量单元25也可与蒸发源24成为一体。无论沉积速率测量单元25与蒸发源24是否成为一体，沉积速率测量单元25与蒸发源24的共同运动可使得能够连续地实时测量沉积材料的蒸发速率，并控制沉积材料沉积到基底21上的速率。

为了获得沉积到基底上的特定的沉积速率，沉积速率测量单元25还可具有调节沉积材料的蒸发速率的能力。例如，沉积速率测量单元25可电连接到蒸发源24的加热单元32，使得产生的用于蒸发蒸发源24中的沉积材料37的热量相对于期望的沉积速率可增多或减少。相似地，沉积速率测量单元25可电连接到传动轴26的转动单元，使得蒸发源24的移动速度相对于蒸发的沉积材料37的产生量可增大或减小。控制蒸发源24的速度可有利于控制基底21暴露于蒸发源24的时间，即，有利于控制沉积速率。

根据本发明的另一方面，下面参照图1至图2B来描述将薄膜沉积到基底上的示例性方法。

可将基底21放置在处理室20中，例如，放置在真空室中，并用支撑单元23将基底21固定在处理室20中。掩模22可附于基底21的要被涂覆的表面。接着，可将具有加热单元32、熔罐33、遮挡件34和具有喷头结构的喷嘴38的蒸发源24设置在处理室20中，使得蒸发源24可面向基底21的要被涂覆的表面。

当设置好处理室20时，可将沉积材料37放置在蒸发源24的熔罐33中，沉积材料37例如为金属或诸如用于制造有机发光二极管(OLED)的有机发光材料的发光材料。

可启动蒸发源24的加热单元32来加热熔罐33，使得放置在熔罐33中的沉积材料37蒸发，例如，气化或升华。蒸发的沉积材料37可通过遮挡件34的至少一个隔板，以形成具有基本均匀的结构和密度的均匀的沉积流体，所述均匀的沉积流体可通过多个通道39而继续流到引导通道35中，随后流到喷嘴38中。优选地，蒸发源24中的蒸发温度可以是低的温度，即，处于大约200℃至大约400℃的温度范围。

可通过本领域已知的任何方法例如喷涂将蒸发的沉积材料37涂覆到基底21。例如，可通过喷嘴38的喷头结构来分散蒸发的沉积材料37，来完成喷涂，使得与由加热单元32产生的热相比仅可释放由于蒸发过程在熔罐33中产生的热，即，由沉积材料37的蒸发焓产生的热，从而更好地控制到达基底21的热。为了控制薄膜的厚度和均匀性并提供注入的杂质的再现性，如前面的关于沉积速率测量单元25的操作所讨论的，还可调节沉积速率。当沉积材料被成功地涂覆到基底21时，它可凝固，以形成薄膜。

在这里已经公开了本发明的示例性实施例，尽管使用了特定的术语，但是使用它们并仅以普通的和描述性的含义来解释它们，并不是为了限制的目的。因此，本领域普通技术人员应理解，在不脱离如权利要求中阐释的本发明的精神和范围的情况下，在形式上和细节上可作出各种改变。

Claims

1、一种蒸发源，包括：

熔罐，包含用于放置沉积材料的预定空间和至少一个遮挡件，所述遮挡件位于所述熔罐内部，并与所述预定空间平行，以将所述熔罐划分成多个通道；

加热单元；

至少一个喷嘴，与所述熔罐流体连通，所述喷嘴具有多个喷口。

2、如权利要求1所述的蒸发源，其中，所述遮挡件包括多个隔板。

3、如权利要求2所述的蒸发源，其中，所述多个隔板包括至少三个平行的隔板。

4、如权利要求1所述的蒸发源，其中，所述熔罐还包括引导通道。

5、如权利要求1所述的蒸发源，还包括沉积速率测量单元。

6、如权利要求1所述的蒸发源，还包括位于所述加热单元和所述蒸发源的壳体壁之间的至少一个反射器。

7、如权利要求1所述的蒸发源，还包括隔离板。

8、如权利要求7所述的蒸发源，其中，所述喷嘴穿过所述隔离板而凸出。

9、如权利要求1所述的蒸发源，其中，所述蒸发源是可以移动的。

10、如权利要求1所述的蒸发源，其中，所述沉积材料是有机发光材料。

11、一种沉积薄膜的方法，包括：

将蒸发源设置到处理室中，所述蒸发源包括加热单元、至少一个喷嘴和具有至少一个遮挡件的熔罐；

将基底放置在所述处理室中，使得所述基底的要被涂覆的表面面向所述蒸发源；

启动所述加热单元，使所述熔罐中的沉积材料蒸发；

使所述蒸发的沉积材料通过所述熔罐的所述遮挡件，以形成均匀的沉积流体；

通过所述喷嘴将所述均匀的沉积流体喷涂到所述基底上，以形成薄膜。

12、如权利要求11所述的方法，其中，使所述蒸发的沉积材料通过所述遮挡件的步骤包括使所述蒸发的沉积材料通过多个隔板。

13、如权利要求11所述的方法，还包括操作沉积速率测量单元。

14、如权利要求11所述的方法，其中，喷涂所述均匀的沉积流体的步骤包括移动所述蒸发源。

15、如权利要求11所述的方法，其中，启动所述加热单元的步骤包括蒸发有机发光材料。

16、如权利要求11所述的方法，还包括在所述处理室中提供真空环境。