專利名稱：真空線源蒸發(fā)鍍膜方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在真空中的一種蒸發(fā)(升華)鍍膜的方法，以及實現(xiàn)這種方法的裝置，它用于線形蒸發(fā)源，特別適用于較低溫度蒸發(fā)(升華)制備薄膜工藝。
背景技術(shù)：
有機材料的成膜方法有多種，包括真空蒸發(fā)(升華)鍍膜法、分子束外延法、有機化學(xué)氣相沉積法、溶膠—凝膠法等。其中，真空蒸發(fā)(升華)鍍膜法有操作簡單、膜厚容易控制、對薄膜污染小、易于實現(xiàn)摻雜的優(yōu)點。
真空蒸發(fā)鍍膜法的關(guān)鍵是蒸發(fā)源，不同材料對蒸發(fā)源的要求不同，對一些低熔點的固體粉末材料或者液態(tài)材料，一些已有的蒸發(fā)源結(jié)構(gòu)如通用蒸發(fā)舟、蒸發(fā)熱子、克努曾盒等，都不能很好的滿足蒸發(fā)源利用率高、蒸發(fā)速度快、薄膜均勻性好的要求。
采用低溫蒸發(fā)的加熱點源，有以下不足之處其一，蒸發(fā)材料的有效利用率非常低，只有蒸發(fā)材料的百分之幾，其余的百分之九十幾的材料很難回收，造成材料的巨大浪費。據(jù)有關(guān)報道，也有蒸發(fā)材料利用率達到百分之三十多，但是其裝置結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，并且大多數(shù)材料仍然被浪費。其二，點源蒸發(fā)鍍膜還存在一個薄膜均勻性問題，若蒸發(fā)源與被蒸基板距離較近，蒸鍍薄膜的均勻性無法保證，若距離較遠，則蒸發(fā)材料的利用率更低，而且增加裝置的體積。其三，目前真空蒸發(fā)裝置的加熱裝置做在真空系統(tǒng)內(nèi)部，加熱裝置不僅對真空系統(tǒng)造成污染，而且大大增加真空系統(tǒng)的負擔(dān)，還存在溫度均勻性不高、不易控制的缺點。據(jù)知當(dāng)前蒸發(fā)源還沒有很好地解決材料共蒸問題和材料蒸發(fā)速度易控的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高鍍膜材料的有效利用率，增加蒸發(fā)速度和成膜均勻性，同時在同一蒸發(fā)舟中實現(xiàn)多種材料的摻雜、共蒸，以及減小已有技術(shù)中加熱裝置對真空系統(tǒng)的污染等，特提出一種新的真空鍍膜方法，以及實現(xiàn)這種方法的裝置，即“真空線源蒸發(fā)鍍膜方法及其裝置”。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是在真空鍍膜工藝中采用一種加熱速度快、導(dǎo)熱又均勻的由發(fā)熱源和液體導(dǎo)熱物質(zhì)組成的加熱系統(tǒng)，對蒸發(fā)舟進行快速均勻加熱。其方法如下，加熱系統(tǒng)由精密加熱器(該精密加熱器由加熱器和油攪拌器組成)、第一導(dǎo)熱物質(zhì)和第二導(dǎo)熱物質(zhì)組成。第一導(dǎo)熱物質(zhì)為高溫下導(dǎo)熱性能良好的液體，如高溫導(dǎo)熱油。第二導(dǎo)熱物質(zhì)可以為低熔點并在50℃～350℃范圍內(nèi)的蒸汽壓低的液體金屬或高溫性質(zhì)穩(wěn)定且蒸汽壓低的液體。加熱蒸發(fā)舟的過程為精密加熱器的熱能對第一導(dǎo)熱物質(zhì)加熱，再通過第一導(dǎo)熱物質(zhì)對第二導(dǎo)熱物質(zhì)加熱，第二導(dǎo)熱物質(zhì)經(jīng)熱傳導(dǎo)、熱對流的作用，以及該物質(zhì)中攪拌臂的運動，使得第二導(dǎo)熱物質(zhì)溫度達到十分均勻，通過第二導(dǎo)熱物質(zhì)傳熱給蒸發(fā)舟，大面積傳熱接觸使得蒸發(fā)舟內(nèi)材料溫度均勻且恒定，舟內(nèi)材料達到蒸發(fā)(升華)溫度，完成對基片的蒸鍍工藝(見圖1)。
為了實現(xiàn)真空線源蒸發(fā)(升華)鍍膜工藝，其蒸鍍裝置設(shè)計如下，真空線源蒸發(fā)裝置由加熱系統(tǒng)和真空鍍膜系統(tǒng)(真空系統(tǒng))構(gòu)成。加熱系統(tǒng)由精密加熱器1、第一導(dǎo)熱物質(zhì)2和第二導(dǎo)熱物質(zhì)4組成。真空系統(tǒng)16由置于第一導(dǎo)熱物質(zhì)中的蒸發(fā)腔體3、置于盛有第二導(dǎo)熱物質(zhì)中的蒸發(fā)舟5、與蒸發(fā)舟5凹凸槽相配置并置于第二導(dǎo)熱物質(zhì)中的攪拌臂8、與蒸發(fā)舟5凹槽端面相配置的狹縫蓋板11、與蒸發(fā)舟5凹槽端面相配置蓋在狹縫蓋板11上面的防污染擋板12、置于第二導(dǎo)熱物質(zhì)中的測溫計7、安置在蒸發(fā)腔體3上的開關(guān)擋板13、置于真空室中的基片伺服裝置9組成。開有導(dǎo)氣管14并盛裝第一導(dǎo)熱物質(zhì)2的油攪拌器安置在真空系統(tǒng)16外(見圖1)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點一，使用了線形蒸發(fā)源，與點源蒸發(fā)源相比，由于線形蒸發(fā)源是用液體加熱，裝置中的蒸發(fā)舟又是具有并列平行的凹凸槽，蒸發(fā)舟受熱接觸面積大。因此，系統(tǒng)加熱迅速、均勻，增加了蒸發(fā)材料的有效利用率。而且移動線源可距離待蒸基片很近，縮小真空室的空間，增加了蒸發(fā)的速度，同時還可以保證薄膜有良好的均勻性。
二，此裝置所設(shè)計的蒸發(fā)舟為平行并列的凹槽，在不同凹槽中可以放置不同的蒸發(fā)材料，配合不同狹縫寬度的狹縫擋板，有效的解決了不同材料的按比例摻雜和共蒸。
三，加熱裝置在真空系統(tǒng)外，不僅簡化了真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而且從根本上消除了加熱裝置對真空系統(tǒng)的污染，同時加熱裝置的溫度可以更方便的調(diào)節(jié)控制。
四，蒸發(fā)腔體通過第二導(dǎo)熱物質(zhì)對蒸發(fā)舟加熱，第二導(dǎo)熱物質(zhì)為液態(tài)，可以保證蒸發(fā)舟內(nèi)材料溫度均勻，從而蒸發(fā)源蒸發(fā)的速度穩(wěn)定，蒸鍍出的薄膜缺陷少，提高了鍍膜的質(zhì)量。


圖1是應(yīng)用此線源蒸發(fā)鍍膜方法的設(shè)備簡單示意圖；其中，1-發(fā)熱源，2-第一導(dǎo)熱物質(zhì)，3-蒸發(fā)腔體，4-第二導(dǎo)熱物質(zhì)，5-蒸發(fā)舟，6-蒸發(fā)材料，7-測溫計，8-攪拌臂，9-基片傳動伺服裝置，10-基片，11-狹縫蓋板，12-防污染擋板，13-開關(guān)擋板，14-導(dǎo)氣管，16-真空室，17-大氣環(huán)境；圖2分別是三凹槽、四凹槽蒸發(fā)舟示意圖的主視圖；其中，21-蒸發(fā)舟凹槽，6-有機材料；圖3分別是三凹槽、四凹槽蒸發(fā)舟示意圖的俯視圖；其中，31-蒸發(fā)舟，6-有機材料；圖4是狹縫蓋板的簡單示意圖；其中，41、42、43分別為不同狹縫蓋板上面的不同狹縫寬度，以此來控制共蒸時不同材料按比例摻雜；圖5是防污染擋板示意圖。
實施例結(jié)合附圖通過實施例進一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明真空線源蒸發(fā)裝置，裝置的外形尺寸根據(jù)鍍膜基片的尺寸而定。發(fā)熱源1選用精密加熱器，它由加熱器和油攪拌器組成，溫度范圍是50℃～350℃，并盛裝第一導(dǎo)熱物質(zhì)2，有導(dǎo)氣管14用來排除第一導(dǎo)熱物質(zhì)產(chǎn)生的油煙，在這里第一導(dǎo)熱物質(zhì)采用高溫導(dǎo)熱油，該油在加熱器溫度恒定時溫度的不均勻性小于等于±1℃，單點的溫度波動小于等于±1℃。精密加熱器1與第一導(dǎo)熱物質(zhì)2都置于真空系統(tǒng)之外。
真空系統(tǒng)中蒸發(fā)舟5制成具有并列凹凸槽形狀，凹槽的個數(shù)可以為單槽、3槽、4槽等，凹槽的深度與寬度比大于等于10(見圖2、圖3)。凹槽用來置放蒸鍍材料，若多種材料摻雜時，在各凹槽放入不同材料。狹縫蓋板11制成與蒸發(fā)舟5的端面凹槽相配合，蓋板上開有不同寬度的條形孔，用來控制共蒸時不同材料的蒸發(fā)速度(見圖4)。防污染擋板12制成與蒸發(fā)舟5端面凹槽相配置(見圖5)。其作用是在預(yù)熱蒸發(fā)舟或者待蒸發(fā)的基板未到時封蓋舟的蒸發(fā)口，防止蒸發(fā)材料的浪費，以及防止共蒸材料之間的交叉污染。攪拌臂8在第二導(dǎo)熱物質(zhì)4溶化后，開始啟動并來回攪拌，使得第二導(dǎo)熱物質(zhì)4的溫度更加均勻。第二導(dǎo)熱物質(zhì)4選用金屬銦或者金屬鎵，放置在蒸發(fā)腔體3內(nèi)。最后將安置在蒸發(fā)腔體3上的開關(guān)擋板13、基片傳動伺服裝置9及測溫計7按圖1裝配即完成本發(fā)明的裝置。
本發(fā)明的蒸鍍方法及操作步驟如下①真空室的準(zhǔn)備。將需鍍膜的蒸發(fā)材料放入蒸發(fā)舟5的凹槽內(nèi)，根據(jù)試驗要求，可以放一種材料，也可以在不同凹槽放置不同材料，以實現(xiàn)多種材料的摻雜、共蒸，根據(jù)摻雜的比例要求選擇寬度不同的狹縫蓋板11。將蒸發(fā)舟放入真空室16中，蓋上狹縫擋板11，再蓋上防污染擋板12，并抽真空室達到要求的壓強。
②加熱蒸發(fā)。開啟精密加熱器1，通過第一導(dǎo)熱物質(zhì)2，熱量傳送到蒸發(fā)腔體3，由于第一導(dǎo)熱物質(zhì)2為液態(tài)，與蒸發(fā)腔體3充分接觸，導(dǎo)熱性能優(yōu)異。當(dāng)加熱到恒定溫度(溫度范圍為50℃～350℃)時，第一導(dǎo)熱物質(zhì)的溫度均勻性可以達到±1℃，單點溫度波動小于等于±1℃。所以可以使蒸發(fā)腔體溫度均勻。蒸發(fā)腔體通過第二導(dǎo)熱物質(zhì)4加熱蒸發(fā)舟5，由于第二導(dǎo)熱物質(zhì)4為導(dǎo)熱性能優(yōu)異的液態(tài)金屬，同時在蒸發(fā)腔體3內(nèi)有攪拌臂8工作，使得蒸發(fā)舟5溫度十分均勻。通過測溫計7可以檢測蒸發(fā)舟周圍的溫度。
③鍍膜操作。當(dāng)溫度達到要求并恒定時，將待蒸鍍基片10傳送到蒸發(fā)舟5上方，先打開開關(guān)擋板13，然后開啟防污染擋板12，同時開啟基片傳動伺服裝置9，使基板在蒸發(fā)舟上方做有規(guī)律的往返運動。
④完成鍍膜。用膜厚探測器檢測基片上已經(jīng)蒸鍍的薄膜厚度，若達到要求則完成了鍍膜操作。
權(quán)利要求
1.真空線源蒸發(fā)(升華)鍍膜方法，其特征是由發(fā)熱源和第一導(dǎo)熱物質(zhì)、第二導(dǎo)熱物質(zhì)組成的液體加熱系統(tǒng)，對蒸發(fā)舟進行均勻加熱，使蒸發(fā)舟中的蒸鍍材料達到蒸發(fā)(升華)的溫度，完成蒸鍍工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空線源蒸發(fā)鍍膜方法，其特征是發(fā)熱源選用精密加熱器，它的溫度范圍是50℃～350℃，第一導(dǎo)熱物質(zhì)是高溫性能良好的液體，第二導(dǎo)熱物質(zhì)是低熔點、蒸汽壓低的液體金屬或者高溫性質(zhì)穩(wěn)定且蒸汽壓低的液體，發(fā)熱源的熱能經(jīng)第一導(dǎo)熱物質(zhì)、第二導(dǎo)熱物質(zhì)傳給蒸發(fā)舟，使蒸發(fā)舟凹槽內(nèi)的蒸鍍材料達到蒸發(fā)(升華)的溫度，來完成對基板的鍍膜工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密加熱器，其特征是它由加熱器和油攪拌器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空線源蒸發(fā)鍍膜方法，其特征是第一導(dǎo)熱物質(zhì)是高溫導(dǎo)熱油，在發(fā)熱源溫度穩(wěn)定時，該油溫度的不均勻性小于等于±1℃，單點的溫度波動小于等于±1℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空線源蒸發(fā)鍍膜方法，其特征是第二導(dǎo)熱物質(zhì)是液體金屬銦或液體金屬鎵。
6.真空線源蒸發(fā)鍍膜裝置，其特征是該裝置由加熱系統(tǒng)和真空系統(tǒng)構(gòu)成，其中加熱系統(tǒng)由加熱源、第一導(dǎo)熱物質(zhì)和第二導(dǎo)熱物質(zhì)組成；真空系統(tǒng)(16)由置于第一導(dǎo)熱物質(zhì)中的蒸發(fā)腔體(3)、置于盛有第二加熱物質(zhì)中的蒸發(fā)舟(5)、與蒸發(fā)舟(5)凹凸槽相配置并置于第二導(dǎo)熱物質(zhì)中的攪拌臂(8)、與蒸發(fā)舟(5)凹槽端面相配置的狹縫蓋板(11)、與蒸發(fā)舟(5)凹凸槽端面相配置蓋在狹縫蓋板(11)上面的防污染擋板(12)、置于第二導(dǎo)熱物質(zhì)中的測溫計(7)、安置在蒸發(fā)腔體(3)上的開關(guān)擋板(13)、置于真空室中的基片伺服裝置(9)組成；開有導(dǎo)氣管(14)并盛裝第一導(dǎo)熱物質(zhì)(2)的油攪拌器安置在真空系統(tǒng)(16)外，并置于加熱源精密加熱器之中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空線源蒸發(fā)鍍膜裝置，其特征是蒸發(fā)舟(5)具有并列平行的凹凸槽，凹槽的深度與寬度比大于等于10。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空線源蒸發(fā)鍍膜裝置，其特征是狹縫蓋板(11)上面開有不同寬度的條形孔。
全文摘要
真空線源蒸發(fā)鍍膜方法及其裝置，涉及真空鍍膜技術(shù)。本發(fā)明的鍍膜方法是由精密加熱器、高溫導(dǎo)熱油和液體金屬組成的液體加熱系統(tǒng)對蒸發(fā)舟加熱，使舟內(nèi)的材料達到蒸發(fā)(升華)溫度，完成鍍膜工藝。該發(fā)明的裝置是由精密加熱器、盛裝液體金屬的蒸發(fā)腔、有凹凸槽的蒸發(fā)舟、攪拌臂、狹縫蓋板、防污染擋板、開關(guān)擋板、測溫計等組成。舟的凹槽內(nèi)可放入不同的材料，進行基質(zhì)蒸發(fā)、摻雜、共蒸。裝置中的精密加熱器安置在真空系統(tǒng)之外。使用本發(fā)明可保證蒸發(fā)舟及舟中的材料受熱溫度均勻，蒸發(fā)速度穩(wěn)定。該發(fā)明不但提高蒸發(fā)材料的有效利用率，提高蒸發(fā)速度，而且提高薄膜的蒸鍍質(zhì)量，并實現(xiàn)多種材料的共蒸、摻雜，還簡化真空系統(tǒng)的裝配和便于溫度控制。
文檔編號C23C14/24GK1598042SQ20041004058
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者成建波, 陳森潔, 陳文彬, 楊剛, 蔣泉, 王軍 申請人:成建波