專利名稱：加熱坩堝和采用此加熱坩堝的沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求享有于2002年7月23日向韓國知識產(chǎn)權(quán)部提交的韓國專利申請No.2002-43272的權(quán)益，此專利通過引用結(jié)合于本文中。
本發(fā)明涉及一種加熱坩堝和采用此加熱坩堝的真空沉積裝置，更具體地涉及一種采用了可防止可汽化材料擴散的改進加熱坩堝的真空沉積裝置。
一般來說，在有機EL器件中，在襯底上形成預定圖案的陽極層。然后在陽極層上順序地形成空穴遷移層、發(fā)射層和電子遷移層。在電子遷移層上形成陰極層，并使陰極與陽極層垂直。空穴遷移層、發(fā)射層和電子遷移層是由有機化合物制成的有機薄膜。
為了制造具有這種結(jié)構(gòu)的有機EL器件，可采用沉積裝置來形成有機薄膜，例如空穴遷移層、發(fā)射層和電子遷移層等。沉積裝置包括真空腔，其內(nèi)部壓力控制在10-6到10-7托之間；加熱坩堝，其安裝成在真空腔內(nèi)并與襯底相對以容納有機化合物；以及加熱器，其安裝在加熱坩堝處，對有機化合物進行加熱并使其汽化。
雖然最好在沉積操作期間使有機化合物汽化成分子，然而在加熱過程中在有機化合物中可能會產(chǎn)生突然的汽化，使得有機化合物汽化成團塊。
由這種團塊狀汽化所引起的一些問題如下所述。在沉積操作期間，沉積團塊可能會粘附在沉積掩膜的開口上。因此，在所需區(qū)域中無法沉積材料。除非更換沉積掩膜，否則這一問題會持續(xù)地發(fā)生，因此就妨礙了大批量生產(chǎn)。另外，沉積材料團塊可能會粘附在襯底上，這會降低沉積膜的均勻性。這樣，襯底上沉積有沉積材料團塊的部分在進行圖像顯示時呈現(xiàn)為黑色。此外，在一部分有機化合物團塊粘附在噴嘴上時，有機化合物團塊會持續(xù)地沉積并在噴嘴內(nèi)生長，因此就堵塞了沉積裝置的噴嘴。
為了解決上述問題，韓國專利出版物No.2000-54211公開了一種用于真空沉積裝置的加熱坩堝，其具有安裝在開口上的網(wǎng)型簾，被加熱且汽化的有機化合物可通過此開口而排放出。然而，安裝在加熱坩堝的開口上的網(wǎng)型簾阻礙了來自加熱器的平穩(wěn)的熱傳導，使得首先從加熱坩堝中汽化出、然后沉積在網(wǎng)型簾上的外來材料無法平穩(wěn)地汽化。另外，將網(wǎng)型簾安裝在加熱坩堝內(nèi)是很困難的。
日本專利出版物No.hei 10-195639公開了一種具有汽化坩堝的汽化源，汽化坩堝含有有機汽化材料。在汽化坩堝內(nèi)安裝了噴口，其可控制有機材料的汽化量。由于有機化合物被安裝在所公開的加熱坩堝的外周表面上的加熱器所加熱，因此有機化合物無法被均勻地加熱。另外，有機化合物無法從坩堝的整個部分中均勻地汽化。
日本專利出版物No.2000-160328公開了一種用于使有機化合物汽化的加熱坩堝，其包括含有有機化合物的主體、安裝在加熱坩堝的外周表面上的加熱器，以及安裝在加熱器的外周表面上的隔熱層。日本專利出版物No.2000-68055公開了一種用于有機EL器件的沉積源。
因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種加熱坩堝和采用了此加熱坩堝的沉積裝置，其中雖然有機化合物在有機化合物的汽化期間可能不會汽化成分子，然而也可以防止因有機化合物以團塊的形式沉積在沉積掩膜和襯底上而引起的有機化合物在襯底上的不適當沉積。
本發(fā)明的另一方面是提供一種加熱坩堝和采用了此加熱坩堝的沉積裝置，此加熱坩堝可防止因顯示襯底上的沉積膜的發(fā)射失效而引起的黑圖像形成。
本發(fā)明的另外一個方面是提供一種加熱坩堝和采用了此加熱坩堝的沉積裝置，此加熱坩堝可降低因由有機化合物的突然汽化而引起的擴散的有機化合物團塊所帶來的不適當沉積。
本發(fā)明的另外一個方面是提供一種加熱坩堝和采用了此加熱坩堝的沉積裝置，此加熱坩堝可防止因在汽化的有機化合物分子中的劇烈碰撞而引起的能量降低。
本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點的一部分將在下述說明中提出，一部分可從說明中清楚，或者是通過本發(fā)明的實施而得到。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其它方面，提供了一種加熱坩堝，其包括主體和內(nèi)部件。主體包括可容納有機化合物的空間和通過其可排放汽化的有機化合物的噴嘴。內(nèi)部件安裝在主體內(nèi)，包括形成于朝向噴嘴的區(qū)域邊緣周圍的一個或多個開口，以便傳送此汽化的有機化合物。
內(nèi)部件可具有與主體空間的截面基本上相同的截面，上述開口可沿內(nèi)部件的邊緣連續(xù)地或間斷地形成。內(nèi)部件的開口面積之和可等于或大于噴嘴的面積。噴嘴與內(nèi)部件之間的距離可以是從噴嘴半徑到噴嘴與主體內(nèi)底面之間的距離的十分之九。
主體可包括其上形成有噴嘴的蓋罩以及其中形成了所述空間的主體部分。
加熱坩堝還可包括設(shè)置在主體和/或噴嘴上的加熱器。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述和/或其它方面，提供了一種用于在襯底上形成沉積膜的沉積裝置，其包括可容納襯底的真空腔以及安裝成與襯底相對并可使其中的有機化合物汽化的加熱坩堝。加熱坩堝包括主體，其具有可容納有機化合物的空間和通過其可排放汽化的有機化合物的噴嘴；以及安裝在主體內(nèi)的內(nèi)部件，其具有形成于朝向噴嘴的區(qū)域邊緣周圍的一個或多個開口，以便傳送此汽化的有機化合物。
在本發(fā)明中，具有待沉積圖案的掩膜可緊密地粘附在朝向加熱坩堝的襯底上。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的真空沉積裝置。真空沉積裝置包括真空腔11、安裝在腔11內(nèi)以支撐沉積襯底100的襯底支撐12、與襯底100緊密地相連并例如具有狹縫圖案的沉積掩膜13，以及加熱坩堝20，其安裝成與襯底100相對以將沉積掩膜13定位在加熱坩堝20和襯底100之間。
襯底支撐12支撐了襯底100的邊緣，從而使將進行沉積的襯底表面朝向加熱坩堝20。然而，本發(fā)明并不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，襯底支撐12還可包括可防止襯底100因其自重而彎曲的裝置，以及將沉積掩膜13緊密地粘附在襯底100上的裝置。
加熱坩堝20使設(shè)于其中的有機化合物汽化，從而將有機化合物以分子而非團塊的形式沉積在襯底100或沉積掩膜13上。
圖2和3顯示了加熱坩堝20的一個實施例。加熱坩堝20包括其中含有有機化合物200的空間21、具有通過其可排放出汽化的有機化合物200的噴嘴22的主體23，以及安裝在主體23內(nèi)并具有至少一個開口31的內(nèi)板30。如圖2所示，開口31形成于朝向噴嘴22的區(qū)域邊緣的周圍，以便傳送汽化的有機化合物200。
加熱坩堝20的主體23包括具有形成于其中心的噴嘴22的蓋罩23a，以及與蓋罩23a相連并具有空間21的主體部分23b。主體部分23b可具有罐形，并可包括設(shè)于主體部分23b的底面上的溫度感應裝置(未示出)。溫度感應裝置可以是能測量汽化的有機化合物200的溫度的熱電偶。在主體部分23b周圍安裝了加熱器27?？梢岳斫?，加熱器27可獨立于主體部分23b而安裝。噴嘴22安裝于蓋罩23a的中心，在蓋罩23a的圍繞噴嘴22的部分上安裝了輔助加熱器(未示出)，以便防止有機化合物200沉積在噴嘴22上。
安裝在主體23的空間21內(nèi)的內(nèi)板30包括隔板32，在隔板上與噴嘴22相對應的區(qū)域邊緣的周圍形成了至少一個開口31；以及至少一個固定部分33，其從隔板32上向上延伸以支撐隔板32。例如，圖4顯示了開口31沿隔板32的邊緣連在一起，固定部分33從隔板32的底面上向下延伸出。在開口31在隔板32的邊緣上以預定的間隔形成時，這種間隔可以是相等的。
內(nèi)板30即隔板32可與噴嘴22一樣寬或比噴嘴22更寬。隔板32可以比空間21的截面更窄，可以控制開口31的面積，以便防止在空間21中的由隔板32形成的上、下空間S1和S2之間產(chǎn)生較大的壓力差(見圖3)。
參見圖3，噴嘴22和內(nèi)板30之間的距離(L)為從噴嘴22的半徑(D/2)到噴嘴22與主體23的內(nèi)底面之間的距離(T)的十分之九。
下面將介紹具有上述結(jié)構(gòu)的加熱坩堝20以及采用了此加熱坩堝20的沉積裝置的操作。例如，將用于形成沉積薄膜(即電子遷移層、發(fā)射層或空穴遷移層)的作為有機場致發(fā)光顯示裝置的有機膜的有機化合物200注射到加熱坩堝20的空間21內(nèi)。在這種狀態(tài)下，在加熱器27和輔助加熱器(未示出)上施加預定的電壓以對主體23進行加熱，從而使有機化合物200汽化。
在有機化合物200的汽化期間，當在主體23的空間21內(nèi)產(chǎn)生了有機化合物200的突然汽化時，有機化合物200汽化成分子團塊。然而，安裝在空間21內(nèi)的內(nèi)板30阻止了汽化成團塊的形式的有機化合物200經(jīng)噴嘴22沉積在襯底100或沉積掩膜13上。也就是說，雖然汽化的有機化合物團塊被引導而經(jīng)開口31排放到噴嘴22處，然而安裝成朝向噴嘴22的隔板32可阻止汽化的有機化合物團塊。因此，汽化的有機化合物團塊不能穿過噴嘴22。即使有機化合物團塊通過了開口31，由于噴嘴22的垂直軸線與開口31的垂直軸線不對齊，有機化合物團塊會與由主體部分23b和蓋罩23a所形成的空間21的內(nèi)壁發(fā)生碰撞。因此，有機化合物團塊無法通過噴嘴22。
由于形成于隔板32的朝向噴嘴22的邊緣周圍的開口31的面積之和大于噴嘴22的面積，因此可以避免經(jīng)噴嘴22排出的有機化合物200的壓力下降。在開口31的面積之和小于噴嘴22的面積的情況下，汽化的有機化合物相互碰撞，無法從下方空間S2運動到上方空間S1中，并且下方空間S2中的壓力增大。在下方空間S2中的壓力增大的情況下，有機化合物200的汽化溫度升高。當有機化合物200的汽化溫度等于或大于分解溫度時，有機化合物200發(fā)生分解。有機化合物200的分解對沉積膜有不利的影響，并且是縮短有機場致發(fā)光顯示裝置的耐用性的一個重要因素。
由于影響了有機化合物的排出量以及有機化合物汽化分子的傳導，因此內(nèi)板20在空間21中的位置是一個重要因素。在內(nèi)板30安裝得太低(相對于主體部分23b的底面而言)的情況下，有機化合物的排出量下降，影響了工藝的有效性。在內(nèi)板30安裝得太高的情況下，上方空間S1的體積降低，因此汽化的有機化合物的汽化分子的傳導降低。另外，分子碰撞變得劇烈，使得分子的動能下降。由于動能的下降，有機化合物分子無法自由地運動，并隱藏和粘附在溫度較低的周邊位置或粘附在噴嘴22的周邊區(qū)域。因此，噴嘴22和內(nèi)板30之間的距離(L)應為從噴嘴22的半徑(D/2)到噴嘴22與主體23的內(nèi)底面之間的距離的十分之九。這樣就可以防止噴嘴22被有機化合物22堵塞。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的實驗，在有機材料以1埃/秒的速率沉積在襯底上，并且將噴嘴22和內(nèi)板30之間的距離(L)除以噴嘴22的半徑所得到的值為0.40和0.67時，噴嘴22在2小時內(nèi)和12小時內(nèi)被有機材料堵塞。另外，在將內(nèi)板30的安裝高度除以噴嘴22的半徑所得到的值等于或大于1.0時，噴嘴22不會被堵塞。
如上所述，采用了根據(jù)本發(fā)明的加熱坩堝的沉積裝置可以防止有機化合物團塊的汽化無法經(jīng)噴嘴排出。這樣就防止了因有機化合物團塊沉積在襯底上而引起的黑圖像的顯示。此外，還可以防止因有機化合物團塊沉積在沉積掩膜上而引起的在襯底上形成質(zhì)量較差的沉積圖案。
雖然上面已經(jīng)顯示和介紹了本發(fā)明的一些實施例，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的前提下可以對這些實施例進行修改，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等效物來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于沉積裝置的加熱坩堝，包括主體，其具有可容納有機化合物的空間和噴嘴，通過所述噴嘴可排放汽化的所述有機化合物；和安裝在所述主體內(nèi)的內(nèi)部件，其具有形成于朝向所述噴嘴的區(qū)域邊緣周圍的一個或多個開口，以便傳送所述汽化的有機化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括形成于朝向所述噴嘴的區(qū)域上的隔板；和所述開口形成于所述隔板邊緣的周圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括至少一個固定部分，其從所述隔板向上延伸并支撐了所述隔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括至少一個固定部分，其從所述隔板向下延伸并支撐了所述隔板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述開口沿所述內(nèi)部件的邊緣連續(xù)地或間斷地形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述開口在所述內(nèi)部件的邊緣周圍以規(guī)則的間隔形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件的開口的面積之和等于或大于所述噴嘴的面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述噴嘴與所述內(nèi)部件之間的距離為從所述噴嘴的半徑到所述噴嘴與所述主體的內(nèi)底面之間的距離的十分之九。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述主體包括其上形成有所述噴嘴的蓋罩以及其中形成了所述空間的主體部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述加熱坩堝還包括設(shè)置在所述主體和/或噴嘴上的加熱器。
11.一種用于在襯底上形成沉積膜的沉積裝置，包括可容納所述襯底的真空腔；和安裝成與所述襯底相對并可使其中的有機化合物汽化的加熱坩堝，其中所述加熱坩堝包括主體，其具有可容納所述有機化合物的空間和噴嘴，通過所述噴嘴可排放汽化的所述有機化合物；以及安裝在所述主體內(nèi)的內(nèi)部件，其具有形成于朝向所述噴嘴的區(qū)域邊緣周圍的一個或多個開口，以便傳送所述汽化的有機化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括形成于朝向所述噴嘴的區(qū)域上的隔板；和所述開口形成于所述隔板邊緣的周圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的沉積裝置，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括至少一個固定部分，其從所述隔板向上延伸并支撐了所述隔板。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的沉積裝置，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括至少一個固定部分，其從所述隔板向下延伸并支撐了所述隔板。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述開口在所述內(nèi)部件的邊緣周圍以規(guī)則的間隔形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述內(nèi)部件的開口的面積之和等于或大于所述噴嘴的面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述噴嘴與所述內(nèi)部件之間的距離為從所述噴嘴的半徑到所述噴嘴與所述主體的內(nèi)底面之間的距離的十分之九。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述主體包括其上形成有所述噴嘴的蓋罩以及其中形成了所述空間的主體部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述加熱坩堝還包括設(shè)置在所述主體和/或噴嘴上的加熱器。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其特征在于，所述內(nèi)部件是具有形成于其區(qū)域邊緣周圍的一個連續(xù)開口的內(nèi)板和具有以預定間隔形成于其區(qū)域邊緣周圍的多個開口的內(nèi)板中的一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述加熱坩堝還包括可檢測所述有機化合物的溫度的溫度感應裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括形成于朝向所述噴嘴的區(qū)域上的隔板；和所述隔板比所述空間的截面更窄。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述開口具有預定的面積，以便防止在低于所述內(nèi)部件的空間和高于所述內(nèi)部件的空間之間產(chǎn)生壓力差。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述噴嘴具有與所述開口的垂直軸線不重合的垂直軸線，從而可以防止預定形式的有機化合物通過所述噴嘴而傳送出。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件還包括形成于朝向所述噴嘴的區(qū)域上的隔板；和所述隔板可以阻止團塊形式的有機化合物通過所述噴嘴而傳送出。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱坩堝，其特征在于，所述內(nèi)部件的截面與所述主體的空間的截面基本上相同。
27.一種用于生產(chǎn)具有有機化合物的場致發(fā)光(EL)器件的方法，所述方法包括得到EL器件的襯底；和采用沉積裝置在所述襯底上沉積所述有機化合物層，所述沉積裝置具有加熱坩堝，其包括可容納所述有機化合物的主體，設(shè)置在所述主體上的噴嘴，以及具有至少一個開口的內(nèi)部件，其安裝在所述主體內(nèi)并朝向所述噴嘴，并可傳送具有預定形式的所述有機化合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部件可阻止團塊形式的所述有機化合物沉積在所述襯底上。
全文摘要
一種沉積裝置，包括真空腔和加熱坩堝。其上將形成沉積膜的襯底安裝在真空腔內(nèi)。加熱坩堝安裝成與襯底相對以使有機化合物汽化。加熱坩堝包括主體和內(nèi)板。主體包括可容納有機化合物的空間和通過其可排放汽化的有機化合物的噴嘴。內(nèi)板安裝在主體內(nèi)，包括形成于朝向噴嘴的區(qū)域邊緣周圍的一個或多個開口，以便傳送此汽化的有機化合物。
文檔編號H01L51/50GK1478918SQ0313318
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者琴智煥, 池昶恂, 金炯民, 南宮晟泰, 泰 申請人:三星日本電氣移動顯示株式會社