一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，包括蒸發(fā)腔、與蒸發(fā)腔連通的噴印頭及與噴印頭相距一定間隙的基板載臺，基板載臺受控制相對噴印頭分別沿噴印頭主軸方向、與噴印頭主軸垂直平面內(nèi)的水平方向以及平面內(nèi)與水平方向垂直的第三方向直線移動。噴印頭包括噴印頭基體、包覆噴印頭基體的加熱套、位于噴印頭基體一端的圖形噴嘴、與圖形噴嘴連通的混合腔以及連通所述蒸發(fā)腔與混合腔的氣體入口。圖形噴嘴的開口具有一定形狀，蒸發(fā)腔用于蒸發(fā)固體有機材料得到氣相有機材料并通過噴印頭的氣體入口進入噴印頭的混合腔，接著通過圖形噴嘴噴出到位于基板載臺的基板上，以制備與圖形噴嘴的開口形狀相同的圖形薄膜。
【專利說明】一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于有機氣相沉積成膜領(lǐng)域，更具體的，涉及一種采用圖形噴嘴的有 機氣相成膜裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，有機材料的真空氣相沉積成膜方法主要是真空熱蒸發(fā)（Vacuum Thermal Evaporation, VTE)，其原理示意圖如附圖1所示，圖1中：在真空腔中加熱有機材料使之蒸 發(fā)，將基板放在距蒸發(fā)源幾百毫米的上方，向上蒸發(fā)的有機氣相材料通過具有一定圖形的 蔭罩掩模后形成圖形化薄膜。該方法必須注意蔭罩掩模的尺寸和位置精確度，否則沉積出 的圖案誤差大且不均勻，同時由于大部分有機材料粘附于腔壁，其材料利用率僅5%，沉積 在腔壁的有機材料會帶來顆粒污染，因此需要定期清洗蔭罩掩模。
[0003] 基于 VTE 技術(shù)，發(fā)展出有機氣相沉積（Organic Vapor Phase Deposition, 0VPD) 技術(shù)，該技術(shù)的原理示意圖如附圖2所示，圖2中：將有機材料加熱蒸發(fā)后，利用惰性氣體將 氣相有機分子經(jīng)由噴淋頭噴向基板，在噴淋頭與基板之間安放具有一定圖形開口的蔭罩掩 模，以得到圖形化薄膜，由于采用了惰性氣體作為載氣，其材料利用率達50%，是傳統(tǒng)真空 熱蒸發(fā)技術(shù)的10倍。但通過蔭罩掩模來定義圖形特征，需要蔭罩掩模具有較高尺寸精度， 例如，當要求圖形具有40 μ m的特征時，需要使用10 μ m?15 μ m特征的金屬蔭罩掩模，同 時蔭罩掩模與基板之間距離約為10?15 μ m。0VPD技術(shù)中，其載氣溫度約200?350°C， 致使蔭罩掩模長期處于較高的工作溫度下，同時厚度較薄的大面積蔭罩掩模顎自身重量較 大，在高溫熱膨脹和重力的共同作用下，厚度較薄的蔭罩掩模極易發(fā)生變形，導(dǎo)致影響尺寸 精度和形狀，同時也影響蔭罩掩模與基板之間的間隙。此外，氣體通過金屬遮擋板后會產(chǎn)生 明顯的側(cè)向分散，使得成膜圖形加寬且中心位置變厚。第三，其材料浪費仍然較大，達50%， 而且蔭罩掩模上也易沉積有機物，成膜時易產(chǎn)生顆粒污染并需定期清洗蔭罩掩模。
[0004] VTE和0VPD技術(shù)制備圖形化有機薄膜時，都需要用到蔭罩掩模，在蔭罩掩模上開 設(shè)有供有機材料氣體穿過的開口，這些開口具有預(yù)定的形狀。這兩種技術(shù)中，來自于有機材 料蒸發(fā)源的有機氣相材料分為兩部分，其中一部分穿過蔭罩掩模上的開口，并在基板上沉 積，形成具有一定形狀的有機薄膜，形成的有機薄膜的形狀和蔭罩掩模上開口的形狀相同， 這就實現(xiàn)了圖形化成膜；另外一部分不穿過蔭罩掩模上的開口，直接在蔭罩掩模表面沉積， 正是沉積在蔭罩掩模的有機材料造成了顆粒污染，從而影響成膜質(zhì)量，因此，需要定期清洗 蔭罩掩模。同時，沉積在蔭罩掩模表面的有機材料正是采用蔭罩掩模技術(shù)所造成的浪費，在 蔭罩掩模上，圖形開口的總面積遠遠小于蔭罩掩模表面總面積，這導(dǎo)致在采用蔭罩掩模的 真空熱蒸發(fā)和有機氣相沉積技術(shù)的材料利用率非常低。 實用新型內(nèi)容
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種采用圖形噴嘴的有 機氣相成膜裝置，其目的在于使氣相有機材料通過圖形噴嘴噴出而制備出圖形與圖形噴嘴 的開口形狀相同的圖形化薄膜，由此解決采用蔭罩掩模帶來的材料利用率低、顆粒污染等 技術(shù)問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，用 于制備具有一定圖形的有機薄膜，其包括蒸發(fā)腔、位于所述蒸發(fā)腔一端且與之連通的噴印 頭以及與噴印頭相距一定間隙的基板載臺，其特征在于：
[0007] 所述噴印頭包括噴印頭基體、包覆所述噴印頭基體的加熱套、位于所示噴印頭基 體一端的圖形噴嘴、與圖形噴嘴連通的且位于所述噴印頭基體中間位置的混合腔，其為一 中空的腔體，以及位于所述噴印頭基體另一端且容置于噴印頭基體中的氣體入口，其一端 與所述混合腔連通，另一端與所述蒸發(fā)腔連通，以用于蒸發(fā)腔的氣體通過該氣體入口進入 所述混合腔；
[0008] 所述圖形噴嘴具有開口形狀，其形狀與所制備的有機薄膜的圖形相同；
[0009] 所述蒸發(fā)腔用于蒸發(fā)固體有機材料以得到氣相有機材料，并通過所述氣體入口進 入所述混合腔，接著通過所述圖形噴嘴噴出到位于所述基板載臺的基板上，以用于制備圖 形與圖形噴嘴的開口形狀相同的薄膜。
[0010] 進一步的，所述圖形噴嘴的開口形狀為任何平面圖形可能的形狀。
[0011] 進一步的，所述圖形噴嘴可拆卸連接于所述噴印頭基體上，其開口數(shù)量為一個或 多個，其所有開口均位于同一平面內(nèi)，且其開口所在的平面與所述基板載臺的基板所在的 平面平行。
[0012] 進一步的，所述蒸發(fā)腔包括：
[0013] 金屬套筒；
[0014] 加熱套，包覆住所述金屬套筒，以用于加熱升溫；
[0015] 石英玻璃筒，容置于所述金屬套筒內(nèi)且位于所述金屬套筒的一側(cè)，用于容置固體 有機材料；
[0016] 氣體通道，容置于所述金屬套筒內(nèi)且位于所述金屬套筒的另一側(cè)，所述氣體通道 與所述石英玻璃筒相鄰且與之以通孔連通，且該氣體通道與石英玻璃筒的軸線相平行，所 述氣體通道一端與石英玻璃筒連通，另一端與所述噴印頭的氣體入口連通；
[0017] 氣動開關(guān)，其容置于所述氣體通道內(nèi)，用于控制所述蒸發(fā)腔與所述噴印頭混合腔 連通與否。
[0018] 進一步的，所述氣體通道包括橫截面面積較小的小孔段和橫截面面積較大的大孔 段，所述小孔段與所述石英玻璃筒以通孔連通，所述大孔段與所述噴印頭的氣體入口連通， 所述大孔段和小孔段連接處具有臺階面，且所述大孔段和小孔段的中心線重合。
[0019] 進一步的，所述氣動開關(guān)包括活塞和一端與活塞固定連接的圓柱螺旋彈簧，其兩 者均容置于氣體通道的大孔段內(nèi)，該圓柱螺旋彈簧另一端固定在所述噴印頭的氣體入口 處；所述活塞為平板狀，其面積大于所述小孔段橫截面面積，受圓柱螺旋彈簧彈力作用以頂 住所述大孔段與小孔段連接處的臺階面。
[0020] 進一步的，所述蒸發(fā)腔數(shù)量為一個或者多個。
[0021] 進一步的，所述基板載臺受控制相對噴印頭分別沿噴印頭主軸方向、與噴印頭主 軸垂直平面內(nèi)的水平方向以及平面內(nèi)與水平方向垂直的第三方向直線移動。
[0022] 進一步的，所述基板載臺包括：
[0023] 基板支撐板，以用于支撐其上面的基板；
[0024] 冷卻箱，所述冷卻箱位于基板支撐板下方，并與之相固定；
[0025] 移動機構(gòu)，所述移動機構(gòu)位于冷卻箱下方，用于支撐所述冷卻箱并與之相固定，用 于依照外界指令實現(xiàn)自身分別沿噴印頭主軸方向、與噴印頭主軸垂直的面內(nèi)的水平方向以 及面內(nèi)與水平方向垂直的第三方向直線移動。
[0026] 進一步的，所述冷卻箱，其特征在于，所述冷卻箱與外界容置冷卻介質(zhì)的容器以管 道連通。
[0027] 進一步的，其還包括真空箱，所述真空箱容置所述蒸發(fā)腔、所述噴印頭以及所述基 板載臺。
[0028] 進一步的，還包括：
[0029] 載氣輸送管道，其連通載氣氣源和所述蒸發(fā)腔，該載氣輸送管道具有多根，一根所 述載氣輸送管道對應(yīng)一個蒸發(fā)腔，所述輸送管道數(shù)量與所述蒸發(fā)腔數(shù)量相同；
[0030] 載氣加熱器，所述載氣加熱器安裝在所述載氣輸送管道上；
[0031] 調(diào)壓閥，所述調(diào)壓閥安裝在所述載氣輸送管道上，位于載氣加熱器和載氣氣源之 間；
[0032] 電磁閥，所述電磁閥安裝在載氣輸送管道上，位于載氣加熱器與調(diào)壓閥之間。
[0033] 總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用圖 形噴嘴和蒸發(fā)腔的設(shè)計，能夠取得下列有益效果：
[0034] 1、采用圖形噴嘴，無需使用蔭罩掩模，有機材料只會粘附于基板表面，沒有前述使 用蔭罩掩模帶來的顆粒污染和材料浪費，從而極大地提高了材料利用率和成膜質(zhì)量，且無 清洗蔭罩掩模的問題。
[0035] 2、采用多個蒸發(fā)腔的設(shè)計，可以同時將多種有機材料加熱氣化，通過控制載氣氣 壓大小和有機材料的蒸發(fā)速率，以控制在同一時段內(nèi)進入噴印頭混合腔的有機材料的比 例，得到具有復(fù)合成分的有機薄膜，極大地提高了真空氣相沉積成膜的效率、成膜質(zhì)量以及 成膜種類。
[0036] 3、通過設(shè)定不同蒸發(fā)腔對應(yīng)不同的載氣輸送管道，并在各個載氣輸送管道上安裝 可控制其開閉的電磁閥，從而靈活控制不同有機材料是否進入蒸發(fā)腔，并可控制不同有機 材料進入蒸發(fā)腔的時間，最終可靈活控制成膜的厚度和種類。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1是現(xiàn)有真空熱蒸發(fā)技術(shù)的原理示意圖；
[0038] 圖2是現(xiàn)有有機氣相沉積技術(shù)的原理示意圖；
[0039] 圖3是本實施例的采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖4(a)是本實施例的蒸發(fā)腔氣體通道和氣動開關(guān)的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0041] 圖4(b)是本實施例的蒸發(fā)腔氣體通道與氣動開關(guān)的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0042] 圖5(a)是本實施例的圖形噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖5 (b)是圖5 (a)箭頭A-A的剖視圖；
[0044] 在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：
[0045] 1-載氣氣源 2-減壓閥 3-氣體輸送管道
[0046] 4-氣路分叉接頭 5-調(diào)壓閥 6-電磁閥
[0047] 7-載氣加熱器 8-密封管道接頭 9-外基座
[0048] 10-氣體管道 11-內(nèi)基座 12-真空箱
[0049] 13-密封蓋 14-加熱套 15-金屬套筒
[0050] 16-石英玻璃筒 17-有機材料 18-氣體通道小孔段
[0051] 19-氣體通道大孔段 20-活塞 21-圓柱螺旋彈簧
[0052] 22-噴印頭基體 23-混合腔 24-圖形噴嘴
[0053] 25-混合氣相材料 26-基板 27_基板支撐板
[0054] 28-冷卻箱 29-冷卻介質(zhì) 30_移動機構(gòu)
[0055] 31-伺服電機 32-容器 33-泵
[0056] 34-管道 35-小孔段腔壁 36-大孔段腔壁
[0057] 37-圖形噴嘴開口 38-通孔 39-氣體入口
[0058] 40-直面?zhèn)缺?41-曲面?zhèn)缺?42-真空室
[0059] 43-冷卻腔 44-安裝孔。

【具體實施方式】
[0060] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所 涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0061] 圖3是本實施例的采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中：
[0062] 真空箱12內(nèi)部為真空室42,抽真空設(shè)備連接至真空箱12以與真空室42的內(nèi)部連 通，圖中未畫出抽真空設(shè)備，抽真空設(shè)備用于使真空室42內(nèi)部保持設(shè)定的真空度。真空箱 12壁上開設(shè)有窗口和封閉窗口的窗門，通過該窗口可進入真空室42內(nèi)部，以完成各個機械 部件進出真空箱、有機材料的裝入和取出、基板的移入和移出等，圖3中未畫出該窗口和窗 門。
[0063] 本實施例載氣氣源1是高壓氮氣，但本實用新型中對載氣的種類不進行限制，利 用氣體管道連通載氣氣源1和氣路分叉接頭4,并在載氣氣源1和氣路分叉接頭4之間的氣 體管道中安裝減壓閥2,以用于對來自載氣氣源的高壓載氣進行減壓，使其壓力適中，氣路 分叉接頭4連接多個氣體輸送管道3,本實施中，氣體輸送管道3的數(shù)量為兩個，但本實用新 型中對氣體輸送管道的數(shù)量不進行限制。每一個氣體輸送管道3連通一個蒸發(fā)腔，氣體輸 送管道3的數(shù)量與蒸發(fā)腔數(shù)量相同，但本實用新型中對蒸發(fā)腔的數(shù)量不進行限制。每一個 氣體輸送管路上安裝一個載氣加熱器7,在載氣加熱器7入口處安裝電磁閥6,以用于控制 氣體輸送管道的開閉，在電磁閥6與氣路分叉接頭4之間的氣體輸送管道3上安裝調(diào)壓閥 5,用于進一步調(diào)節(jié)氣體輸送管道3中載氣的壓力。
[0064] 本實施例成膜裝置的真空箱12上固定外基座9,外基座9用于固定穿過其自身的 氣體輸送管道3,且以管道密封接頭8密封連接外基座9與氣體輸送管道3。在真空箱12 的箱壁上開設(shè)有用于內(nèi)基座11和外基座9連接的安裝孔44,內(nèi)基座11上部穿過安裝孔44 后，與外基座9密封連接。密封蓋13位于密封蒸發(fā)腔的金屬套筒15開口端，用于密封金屬 套筒15,密封蓋13與內(nèi)基座11連接，密封蓋13和內(nèi)基座11之間安裝有具有數(shù)個開口的隔 熱墊，圖3中未畫出，其中，開口用于供氣體通過。氣體管道10同時貫穿外基座9、內(nèi)基座 11和密封蓋13,其一端與氣體輸送管道3連通，另一端連通蒸發(fā)腔的氣體通道，用于將來自 氣體輸送管道3的載氣輸送至蒸發(fā)腔的氣體通道。
[0065] 本實施例中蒸發(fā)腔包括加熱套14、被加熱套包覆的金屬套筒15、容置在金屬套筒 15內(nèi)的石英玻璃筒16、氣體通道以及位于氣體通道的氣動開關(guān)，本實施例中蒸發(fā)腔的數(shù)量 為2個，但本實用新型中對蒸發(fā)腔的數(shù)量不進行限制。
[0066] 本實施例中石英玻璃筒16用于盛放有機材料17,石英玻璃筒16的底部和側(cè)壁分 別與金屬套筒15底部和側(cè)壁緊密接觸，在金屬套筒15外包覆加熱套14,用于加熱以使固體 有機材料受熱蒸發(fā)為氣相形態(tài)。金屬套筒15和石英玻璃筒16的側(cè)壁的同一位置分別開設(shè) 有同軸通孔，以形成通孔38,通孔38連通蒸發(fā)腔的氣體通道，供有石英玻璃筒16內(nèi)的氣相 有機材料通過通孔38進入蒸發(fā)腔的氣體通道內(nèi)。氣體通道位于金屬套筒15側(cè)壁，其為橫 截面為圓形的通孔狀，包括直徑較小的小孔段18和直徑較大的大孔段19,小孔段18位于大 孔段19的上方，兩段接觸地方形成臺階面，大孔段19和小孔段18具有相同的中心線。 [0067] 本實施例氣體通道內(nèi)的氣動開關(guān)包括活塞20和圓柱螺旋彈簧21，氣動開關(guān)容置 在氣體通道的大孔段19內(nèi)，圓柱螺旋彈簧21 -端與平板狀活塞20固定連接，另一端連接 在噴印頭基體內(nèi)的氣體入口 39處。
[0068] 圖4(a)和圖4(b)分別為本實施例的氣動開關(guān)的結(jié)構(gòu)主視圖、俯視圖。從氣體通 道小孔段18頂端俯視，平板狀活塞20的直面?zhèn)缺?0和曲面?zhèn)缺?1的輪廓線圍成的區(qū)域 大于氣體通道小孔段18的橫截面積，同時小于氣體通道大孔段19的橫截面積，平板狀活塞 20的曲面?zhèn)缺?1與氣體通道大孔段19的腔壁35之間為間隙配合，以利于活塞20在外界 壓力或者圓柱螺旋彈簧作用力下在氣體通道大孔段19內(nèi)軸向移動。
[0069] 本實施例噴印頭包括噴印頭基體22、包覆所述噴印頭基體的加熱套14、圖形噴嘴 24、與圖形噴嘴連通的混合腔23以及連通蒸發(fā)腔的氣體入口 39。噴印頭基體22與蒸發(fā)腔 的金屬套筒15連接在一起。噴印頭基體22和蒸發(fā)腔的金屬套筒15之間安裝有具有數(shù)個 開口的隔熱墊，圖3中未畫出，其開口用于氣體通過。氣體入口 39 -端與蒸發(fā)腔氣體通道 大孔段19連通，另一端與與混合腔23連通，圖形噴嘴24位于混合腔23的下方，且通過圖 形噴嘴的開口 37與混合腔23連通。
[0070] 圖5(a)是本實施例的圖形噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖，圖5(b)是圖5(a)箭頭A-A的剖視 圖。在本實施例中，圖形噴嘴的開口 37形狀是圓形，數(shù)量是一個，但本實用新型中對圖形 噴嘴開口的數(shù)量和形狀不進行限制，本實用新型中圖形噴嘴開口可以為任何可能的平面形 狀，且不同的開口均位于同一平面內(nèi)。
[0071] 本實施例中，基板載臺包括基板支撐板27,冷卻箱28和移動機構(gòu)30。基板支撐板 27上放置基板26,冷卻箱28位于基板支撐板27下方且與之連接為一體，冷卻箱28內(nèi)容置 冷卻介質(zhì)29,通過使冷卻介質(zhì)29循環(huán)流動，以冷卻基板支撐板27,從而實現(xiàn)成膜過程中對 基板26的冷卻，以實現(xiàn)有機氣相材料的凝華和沉積。移動機構(gòu)30位于冷卻箱28下方并與 冷卻箱28固定在一起，用于支撐冷卻箱28和基板支撐板27并依照外界指令分別沿噴印頭 主軸方向、與噴印頭主軸垂直平面內(nèi)的水平方向以及平面內(nèi)與水平方向垂直的第三方向進 行直線移動，從而調(diào)節(jié)位于基板支撐板上的基板26與噴印頭的位置。本實施例中基板26 的材料為玻璃，但本實用新型對基板26的材料不做限定。
[0072] 本實施例中冷卻箱28內(nèi)部具有冷卻腔43,通過管道34和管道密封接頭8將泵33 連接至冷卻箱28,以與冷卻腔43的內(nèi)部連通，冷卻介質(zhì)29在泵33的泵送作用下，在容器 32和冷卻腔43之間循環(huán)流動，且容器32的體積遠大于冷卻腔43的體積，以保證具有足夠 的冷卻介質(zhì)用于冷卻。管道34本身具有一定彈性，通過控制管道34在真空室42內(nèi)部的長 度，以讓管道34在真空室42內(nèi)部的部分具有柔性，可隨著冷卻箱28的移動而移動。
[0073] 本實施例移動機構(gòu)30內(nèi)安裝有三組絲杠，三組絲杠分別與噴印頭主軸方向、與噴 印頭主軸垂直平面內(nèi)的水平方向以及平面內(nèi)與水平方向垂直的第三方向共三個方向重合， 本實施例中一共有3個伺服電機31，三個伺服電機分別對應(yīng)驅(qū)動三組絲杠運動，三組絲杠 的運動實現(xiàn)移動機構(gòu)的運動，也即為整個基板載臺的運動。通過驅(qū)動器、運動控制卡和電 腦程序控制伺服電機的開閉，運動機構(gòu)30在所述3個方向的位移則是通過光柵尺檢測，利 用光柵讀數(shù)頭讀取，并將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為信號輸送至電腦程序，由電腦程序判斷當前位置 是否與預(yù)設(shè)定的位置相符，如果不是預(yù)設(shè)定的位置，運動機構(gòu)繼續(xù)運動，如果是預(yù)設(shè)定的位 置，則通過運動控制卡向驅(qū)動器發(fā)出指令，驅(qū)動器依據(jù)該指令，控制該方向的伺服電機停止 轉(zhuǎn)動。不同方向上的伺服電機的轉(zhuǎn)動控制不同方向上的絲杠的傳動，最后轉(zhuǎn)化為整個基板 載臺沿不同方向的移動。
[0074] 本實用新型實施例中裝置的工作過程為：
[0075] 放置有機材料并抽真空：在兩個蒸發(fā)腔的石英玻璃筒內(nèi)放置不同有機材料，本實 施例中一共有兩個蒸發(fā)腔，根據(jù)位置關(guān)系分別命名為左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔，但本實用新型 中對蒸發(fā)腔的數(shù)量不進行限制。對真空室42抽真空，在真空室42獲得真空的過程中，所有 加熱套和載氣加熱器不工作，與兩個蒸發(fā)腔分別對應(yīng)的電磁閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，與左蒸發(fā) 腔和右蒸發(fā)腔分別對應(yīng)的活塞20在圓柱螺旋彈簧21的彈力作用下與蒸發(fā)腔的氣體通道的 臺階面接觸，將氣體通道小孔段18完全封閉。
[0076] 設(shè)定各種參數(shù)并加熱：真空室42的真空度達到設(shè)定值后，根據(jù)有機材料的特性和 預(yù)期的含量范圍，分別設(shè)定左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔各自的預(yù)定溫度，以控制有機材料17的蒸 發(fā)速率。開啟加熱，在所有溫度未達到到預(yù)定值前，與左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔分別對應(yīng)的電磁 閥6仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，與左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔分別對應(yīng)的活塞20在圓柱螺旋彈簧21的 彈力作用下仍然與臺階面接觸并封閉氣體通道小孔段18,利用與左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔分別 對應(yīng)的調(diào)壓閥5,分別設(shè)定左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔各自對應(yīng)的載氣氣壓，以控制氣流壓力和流 速，從而控制被其驅(qū)動的氣相有機材料的進入混合腔14的含量。
[0077] 進行成膜：所有溫度達到預(yù)定值后，與左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔分別對應(yīng)的電磁閥6 均開啟，通過載氣加熱器7加熱后具有一定溫度的載氣進入蒸發(fā)腔與氣相有機材料混合得 到混合載氣?；旌陷d氣具有一定壓力，其作用在活塞20表面，當壓力克服圓柱螺旋彈簧21 的彈力時，活塞20隨圓柱螺旋彈簧21 -起向下運動，氣體通道小孔段18與氣體通道大孔 段19連通，混合載氣從活塞20的直面?zhèn)缺?0和與氣體通道大孔段19腔壁35之間的間隙 通過，進入氣體入口 39,接著進入噴印頭混合腔23。分別來源于左蒸發(fā)腔和右蒸發(fā)腔的有 機氣相材料在載氣驅(qū)動下進入噴印頭混合腔23混合得到混合氣相材料25?；旌蠚庀嗖牧?25從圖形噴嘴24中的具有一定形狀的圖形開口 37噴出，噴向基板26,其中的有機材料成 分在基板26表面凝華而沉積，形成具有一定圖形和兩種成分的有機薄膜，有機薄膜的圖形 和圖形開口 37形狀相同。
[0078] 膜厚度控制：通過控制電磁閥6的開啟時間控制有機薄膜厚度，電磁閥6的打開時 間越長，成膜的厚度越厚。
[0079] 本實用新型中，采用圖形噴嘴避免了顆粒污染和材料浪費，采用蒸發(fā)腔和載氣輸 送管道及安裝在管道上的電磁閥設(shè)計，有效控制了成膜種類、膜的成分和厚度。
[0080] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不 用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改 進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，用于制備具有一定圖形的有機薄膜，其包 括蒸發(fā)腔、位于所述蒸發(fā)腔一端且與之連通的噴印頭以及與噴印頭相距一定間隙以用于承 載基板的基板載臺，其特征在于： 所述蒸發(fā)腔用于蒸發(fā)固體有機材料得到氣相有機材料； 所述噴印頭包括噴印頭基體、包覆所述噴印頭基體的加熱套、位于所示噴印頭基體一 端的圖形噴嘴、與圖形噴嘴連通的且位于所述噴印頭基體中間位置的混合腔，其為一中空 的腔體，以及位于所述噴印頭基體另一端且開設(shè)于噴印頭基體中的氣體入口，其一端與所 述混合腔連通，另一端與所述蒸發(fā)腔連通，以用于蒸發(fā)腔的氣體通過該氣體入口進入所述 混合腔； 所述圖形噴嘴具有開口，開口橫截面形狀與所制備的有機薄膜的圖形相同，混合腔中 的氣相有機材料通過所述圖形噴嘴噴出到位于所述基板載臺的基板上，即可制備圖形與圖 形噴嘴的開口形狀相同的薄膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述圖 形噴嘴的開口橫截面形狀可以是與待制備的有機薄膜形狀相同的各種平面圖形形狀。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述 圖形噴嘴可拆卸連接于所述噴印頭基體上，其開口數(shù)量為一個或多個，其所有開口均位于 同一平面內(nèi)，且開口所在的平面與所述基板所在的平面平行。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述蒸 發(fā)腔包括 金屬套筒； 加熱套，其包覆所述金屬套筒，以用于加熱升溫； 石英玻璃筒，其容置于所述金屬套筒內(nèi)且位于所述金屬套筒的一側(cè)，用于容置固體有 機材料； 氣體通道，其開設(shè)于所述金屬套筒內(nèi)且位于所述金屬套筒的另一側(cè)，所述氣體通道與 所述石英玻璃筒相鄰且一端與之以通孔連通，且該氣體通道與石英玻璃筒的軸線相平行， 所述氣體通道另一端與所述噴印頭的氣體入口連通； 氣動開關(guān)，其容置于所述氣體通道內(nèi)，用于控制所述石英玻璃筒與所述噴印頭混合腔 連通，以實現(xiàn)將氣相有機材料通過氣體通道輸送至噴印頭的混合腔中。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述氣 體通道包括橫截面面積較小的小孔段和橫截面面積較大的大孔段，所述小孔段與所述石英 玻璃筒以通孔連通，所述大孔段與所述噴印頭的氣體入口連通，所述大孔段和小孔段連接 處具有臺階面，且所述大孔段和小孔段的中心線重合。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述氣 動開關(guān)包括活塞和一端與活塞固定連接的圓柱螺旋彈簧，其兩者均容置于氣體通道的大孔 段內(nèi)，該圓柱螺旋彈簧另一端固定在所述噴印頭的氣體入口處； 所述活塞為平板狀，其面積大于所述小孔段橫截面面積，可在圓柱螺旋彈簧彈力作用 下抵壓在所述大孔段與小孔段連接處的臺階面上實現(xiàn)氣體通道的封閉并可在外力作用下 彈簧壓縮而使其脫離臺階面實現(xiàn)氣體通道貫通。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述蒸 發(fā)腔數(shù)量為一個或者多個。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述基 板載臺受控制相對噴印頭分別沿噴印頭主軸方向、與噴印頭主軸垂直平面內(nèi)的水平方向 以及平面內(nèi)與水平方向垂直的第三方向直線移動。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，所述基 板載臺包括 基板支撐板，以用于支撐其上面的基板； 冷卻箱，所述冷卻箱位于基板支撐板下方，并與之相固定，所述冷卻箱與外界容置冷卻 介質(zhì)的容器以管道連通； 移動機構(gòu)，所述移動機構(gòu)位于冷卻箱下方，用于支撐所述冷卻箱并與之相固定，用于依 照外界指令實現(xiàn)自身分別沿噴印頭主軸方向、與噴印頭主軸垂直的面內(nèi)的水平方向以及面 內(nèi)與水平方向垂直的第三方向直線移動。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種采用圖形噴嘴的有機氣相成膜裝置，其特征在于，還包括 真空箱，所述真空箱容置所述蒸發(fā)腔、所述噴印頭以及所述基板載臺； 載氣輸送管道，其連通載氣氣源和所述蒸發(fā)腔，所述輸送管道數(shù)量與所述蒸發(fā)腔數(shù)量 相同； 載氣加熱器，所述載氣加熱器安裝在所述載氣輸送管道上； 調(diào)壓閥，所述調(diào)壓閥安裝在所述載氣輸送管道上，位于載氣加熱器和載氣氣源之間； 電磁閥，所述電磁閥安裝在載氣輸送管道上，位于載氣加熱器與調(diào)壓閥之間。
【文檔編號】C23C14/04GK203904443SQ201420306653
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】舒霞云, 張鴻海, 馬明, 何龍, 羅浩, 葉文丹, 趙立飛, 秦基昊 申請人:華中科技大學(xué)