闪蒸沉积装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种闪蒸沉积装置。所述闪蒸沉积装置包括液体输送系统，用来产生有机材料的细小液滴；加热器，用来蒸发所述细小液滴以产生蒸气材料，蒸气材料被引向衬底，所述有机材料沉积在衬底上；以及辐射屏蔽罩用来将所述液体输送系统与所述加热器屏蔽开。本发明专利技术所公开的沉积装置可消除薄膜材料长时间，不利的过热，并能防止有机材料由于过热所导致的降解，分解或不利的反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料沉积技术，尤其涉及有机材料沉积。
技术介绍
常规的有机材料薄膜沉积系统通常采用点或线性热蒸发源，其被制成坩埚。有机材料的实例包括单体，低聚物，前体，聚合物或其他的原材料。在传统的蒸发工艺中，所述有机材料在被沉积到衬底上之前被加热并在高温下长时间（数小时至数周）存放于坩埚内。所述有机材料在常规的坩埚内通常加热不均匀，这导致工艺偏移理想条件。缺少精确的工艺控制导致所沉积薄膜的成分变化，以及有机材料的降解或分解。例如，在有机发光二极管（OLED）的制备过程中，已经证实在蒸发之前有机材料在坩埚内长时间加热是造成OLED器件寿命缩短的原因。参照图1，常规的有机薄膜沉积系统100包括真空腔室170和用于容纳有机材料180的常规坩埚130。电阻加热元件140被螺旋状缠绕在所述坩埚130的外表面。所述坩埚130由带有开口125的热屏蔽120部分封闭。衬底110的沉积表面朝向所述开口125放置。所述有机材料180由所述电阻加热元件140加热至其蒸发点以产生气化的材料185。所述气化的材料185通过所述热屏蔽120内的所述开口125，并在所述衬底110的所述沉积表面冷凝形成薄膜。真空泵150由阀160调节并用来排出所述真空腔室170内的气体以维持所述真空腔室170内可控的真空环境。常规的薄膜沉积所面临的一个挑战是有机材料通常在高温下不稳定。常规坩埚的另一个缺点是大量有机材料的加热通常不均匀。此外，常规的薄膜沉积系统不能以可控的方式来蒸发具有不同蒸发温度的混合材料并维持沉积薄膜中所需的成分组成。常规蒸发装置的另一个主要缺点是：它们需要长时间加热大量材料而且在蒸发准备阶段（例如“预热”或“干燥”）浪费大量的材料。已装载的材料中未使用的那一部分在工艺结束（“冷却”）过程中通常由于过热降解而不得不被丢弃。蒸发准备和材料去除也浪费时间和精力，这导致生产设备较低的生产率。因此，需要一种改进的薄膜沉积装置，在蒸发过程中，可避免有机物长时间或不均匀地加热，也能够蒸发不同蒸发温度的一系列混合材料。
技术实现思路
本专利技术公开了一种薄膜沉积装置，其可克服常规有机薄膜沉积系统中的上述问题。所公开的沉积装置可消除薄膜材料长时间，不利的过热，并能防止有机材料由于过热所导致的降解，分解或不利的反应。所公开的沉积装置可比常规坩埚式沉积系统加热和蒸发材料更均匀且一致。液体材料以小液滴形式输送并在蒸发加热区域瞬间蒸发，这使得在衬底上薄膜沉积更均匀从而改进厚度控制。所公开的沉积装置，在薄膜沉积过程中采用同时闪蒸不同有机材料，故允许具有相似或不同蒸发温度的不同材料混合。所公开的有机材料薄膜沉积装置具有很高的材料利用率。不同于常规的技术，所公开的系统不需要在坩埚内长时间的高温下加热大量的有机材料。取而代之的是，沉积材料根据所需的量被输送并闪蒸。因此，所公开的沉积系统只有非常少的材料，能量或时间浪费。所公开的蒸发装置能够精确地并严格地控制蒸发温度，这是如上所述有机材料薄膜沉积的关键。由于有机材料是以小液滴的形式输送至蒸发加热器，蒸发加热器（具有大得多的热质）的温度几乎不受影响；因此，有机材料都能在精确且严格的控制温度下蒸发。反过来这一特性可确保所沉积薄膜内成分可控。所公开的装置可在更好的厚度控制和均匀性控制下沉积薄膜，因为所需的少量材料是由独立的微型泵输送。材料的总量可以通过泵送频率，电脉冲的持续时间，脉冲波形以及泵送次数等参数来控制。所沉积的薄膜与采用常规的配液，湿法，喷涂或旋涂沉积技术所制备的薄膜相比可以更薄。此外，微型闪蒸源为模块化的。所公开的沉积装置在设计上可扩展来处理从小到非常大尺寸的衬底。所公开的装置也使源和衬底可以灵活定位，而常规的坩埚式蒸发技术不能灵活定位。在所公开的沉积装置中，所述衬底可被放置在沉积源的一侧并水平或垂直移动，衬底放置在沉积源的下方或上方并水平移动。在一个总的方面，本专利技术涉及闪蒸沉积装置，其包括液体输送系统用来产生有机材料的细小液滴；加热器用来蒸发细小液滴以产生材料蒸气，蒸气被引向衬底，有机材料被沉积在所述衬底上；以及辐射屏蔽罩用来将所述液体传输系统与所述加热器屏蔽开。该系统的实施可包括一个或多个以下特征。所述辐射屏蔽罩可包括一个挡板以及所述挡板上的一个或多个孔洞，其中所述一个或多个孔洞配置成允许细小液滴靠近所述加热器。所述辐射屏蔽罩可阻碍所述蒸气材料向所述液体输送系统迁移。所述辐射屏蔽罩可包括嵌套的外壳壁，至少部分地将所述液体输送系统与所述加热器屏蔽开。所述嵌套的外壳壁可至少部分地将所述衬底与所述加热器屏蔽开。所述辐射屏蔽罩可包括多个平行的挡板，每个挡板包括一个或多个孔洞配置成允许所述细小液滴靠近所述加热器。所述闪蒸沉积装置可进一步包括带有多个孔洞的喷头用来引导所述蒸气材料至所述衬底。所述加热器可包括被加热到预定温度的油浴。所述液体输送系统可包括：压力控制腔室；用来容纳有机材料液体，在所述压力控制腔室内的贮液器；以及液体材料输送装置与所述贮液器流体连通并用来喷射有机材料的细小液滴。所述闪蒸沉积装置可进一步包括控制器用来控制所述压力控制腔室内的有机材料液体的压力。所述液体输送系统可包括液体材料输送装置其包括一个或多个传感器用来从液体腔内喷射有机材料的细小液滴。所述闪蒸沉积装置可进一步包括真空腔室，其封闭所述液体输送系统，所述加热器以及所述辐射屏蔽罩。所述液体输送系统可产生有机材料混合物的细小液滴。所述有机材料可具有不同的蒸发温度。所述闪蒸沉积装置可进一步包括传动机构用来产生所述衬底和所述加热器在运动方向上的相对运动。所述加热器沿着垂直于运动的方向可具有细长的形状。所述衬底可包括沿垂直方向排列的沉积表面，并且其中所述加热器放置在所述沉积表面的一侧。所述衬底可包括沿水平方向朝向上方的沉积表面，并且其中所述加热器放置在所述沉积表面的上方。所述衬底可包括沿水平方向朝向下方的沉积表面，并且其中所述加热器放置在所述沉积表面的下方。这些和其它方面，它们的实施例和其它特征会在附图，说明书和权利要求中进行详细的描述。附图说明图1示出了常规的热蒸发沉积系统。图2是根据本专利技术的沉积装置的一种分解透视图。图3是与图2中所述沉积装置相匹配的带有嵌套辐射屏蔽罩的蒸发加热器的顶视图。图4是与图2中所述沉积装置相匹配的一种典型液体材料输送系统的示意图。图5A-5D示出了与所公开的沉积装置相匹配的典型的衬底相对于各自沉积源的移动方向和位置。具体实施方式参照图2，闪蒸淀积装置200包括衬底210，喷头230，一个或多个蒸发加热器240，一个或多个辐射屏蔽罩220，以及液体材料输送装置250。每个液体材料输送装置250可根据要求在精确的体积控制和可重复性下喷射小液滴。所述液滴通过辐射屏蔽罩220上的一个或多个小孔到达所述蒸发加热器240附近，其中所述液滴被蒸发以产生蒸气。由所述蒸发加热器240产生的所述蒸气通过带有多个小孔的所述喷头230上的所述小孔。所述喷头230确保所蒸发的材料均匀地到达衬底210以便在所述衬底210上形成具有明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪蒸沉积装置，包括：液体输送系统，用来产生有机材料的细小液滴；加热器，用来蒸发所述有机材料的细小液滴以产生蒸气材料并引向衬底，所述有机材料被沉积在衬底上；以及辐射屏蔽罩，用来将所述加热器与所述液体输送系统屏蔽开。

【技术特征摘要】
2015.01.05 US 14/5891371.一种闪蒸沉积装置，包括：
液体输送系统，用来产生有机材料的细小液滴；
加热器，用来蒸发所述有机材料的细小液滴以产生蒸气材料并引向衬底，所述有机材料被沉积在衬底上；以及
辐射屏蔽罩，用来将所述加热器与所述液体输送系统屏蔽开。
2.如权利要求1所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述辐射屏蔽罩包括一个挡板以及挡板上的一个或多个孔洞，其中所述一个或多个孔洞配置成允许所述细小液滴靠近所述加热器。
3.如权利要求2所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述辐射屏蔽罩配置成阻碍所述蒸气材料向所述液体输送系统迁移。
4.如权利要求2所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述辐射屏蔽罩包括嵌套的外壳壁，至少部分地将所述液体输送系统与所述加热器屏蔽开。
5.如权利要求4所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述嵌套的外壳壁至少部分地将所述衬底与所述加热器屏蔽开。
6.如权利要求1所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述热辐射屏蔽罩包括多个平行的挡板，每个挡板包括一个或多个孔洞配置成允许所述细小液滴靠近所述加热器。
7.如权利要求1所述闪蒸沉积装置，其特征在于，进一步包括：
喷头，包括多个孔洞，用来引导所述蒸气材料至所述衬底。
8.如权利要求1所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述加热器包括加热到预定温度的油浴。
9.如权利要求1所述闪蒸沉积装置，其特征在于，所述液体输送系统包括：
压力控制腔室；
贮液器，位于所述压力控制腔室内，用来容纳所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开安，孙静茹，黄仲漩，
申请(专利权)人：奥昱新材料技术嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33