專利名稱：沉積有機層的裝置和控制該裝置的加熱單元的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于沉積有機層的裝置以及用于控制該裝置的加熱源的方法。更具體地說，本發(fā)明致力于用于沉積有機層的裝置，其能夠通過使穩(wěn)定沉積速率所需的時間最少來提高沉積效率、防止噴嘴的凝結(jié)、并且控制溫度。
背景技術(shù)：
總體而言，使用沉積裝置將薄膜沉積在各種電子部件上。特別是，使用此沉積裝置在諸如半導(dǎo)體、LCD、有機電致發(fā)光顯示器等電子設(shè)備和顯示器上形成薄膜。
有機電致發(fā)光顯示器是一種電致發(fā)光顯示器，其從電子注入電極(陰極)和空穴注入電極(陽極)將電子和空穴分別注入發(fā)光層。當(dāng)激子——注入的電子和空穴的復(fù)合——從激發(fā)態(tài)下降到基態(tài)時發(fā)出光線。
為了提高有機電致發(fā)光顯示器的發(fā)光效率，要將空穴和電子輸送到發(fā)光層。為此，可在陰極和有機發(fā)光層之間設(shè)置電子輸運層(ETL)，在陽極和有機發(fā)光層之間設(shè)置空穴輸運層。
另外，可在陽極和空穴輸運層之間設(shè)置空穴注入層(HIL)，并且可在陰極和電子輸運層之間設(shè)置電子注入層(EIL)。
通常，薄膜是通過諸如真空蒸發(fā)法、離子電鍍法和濺射法之類的物理汽相沉積法在基板上形成的。然而，薄膜也可以通過化學(xué)汽相沉積法或者通過氣體反應(yīng)法形成。
真空蒸發(fā)法用于形成有機電致發(fā)光設(shè)備等中的諸如金屬膜這樣的薄膜。
在真空蒸發(fā)法中使用間接加熱系統(tǒng)(或者感應(yīng)加熱系統(tǒng))。在這種系統(tǒng)中，沉積材料被置于坩堝中，并且使用間接加熱系統(tǒng)將該沉積材料加熱到預(yù)定的溫度。該裝置還包括用于加熱坩堝的加熱器、以及用于將從加熱的坩堝中放出的沉積材料噴射到基板上的噴嘴。
然而，由于使用的是線型金屬加熱源，諸如Ta、Mo和W，因此這些間接加熱系統(tǒng)昂貴，并且這些線型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的加熱效率低下。
還有，由于為加熱坩堝而從加熱單元發(fā)出的熱量傳遞到該裝置的其他區(qū)域，因此需要對加熱單元進行有效隔絕。
此外，為了實現(xiàn)加熱坩堝所需的沉積速率，要按照一個設(shè)定的基準沉積速率將電力施加到加熱單元上，以升高溫度。該加熱單元一直按照這個基準沉積速率而持續(xù)加熱，直到該沉積速率穩(wěn)定下來。沉積是在該沉積速率穩(wěn)定之后并且在該沉積速率是穩(wěn)定的時間內(nèi)進行的。然而，這種沉積法需要過多的時間來穩(wěn)定該沉積速率，這增加了在基板上沉積材料所需的時間量。
再有，沉積材料由于不穩(wěn)定的熱量傳遞到坩堝而蒸發(fā)。這些蒸發(fā)的沉積材料在流向基板的同時凝結(jié)在噴嘴上，由此降低了沉積效率并且減少了產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于沉積有機層的裝置使用板型電阻加熱源來提高加熱效率。該沉積裝置也通過獨立地控制對容納沉積材料的坩堝的上部和下部的加熱來提高沉積效率并改善溫度控制，由此使穩(wěn)定沉積速率所需的時間最少。
在一個實施例中，該沉積裝置包括設(shè)置于沉積室內(nèi)的坩堝。該坩堝容納將要在加熱期間蒸發(fā)的材料。該沉積裝置還包括加熱單元，其包括用于施加熱量到該坩堝的第一和第二熱源；用于隔絕從該加熱單元發(fā)出的熱量的殼體；用于固定該坩堝的外壁；和用于將從該坩堝蒸發(fā)的材料噴射到基板上的噴嘴。該加熱單元包括用于對坩堝上部加熱的第一熱源和用于對坩堝下部加熱的第二熱源。該加熱單元還包括用于向第一熱源供電的第一電源和用于向第二熱源供電的第二電源。
該沉積裝置還可以包括一個用于控制該加熱單元的第一和第二電源的控制器。該控制器能夠獨立地控制第一和第二電源。
在另一個實施例中，該控制器包括一個用于測量從該坩堝中蒸發(fā)的有機材料的沉積速率的傳感器單元。該控制器還可以包括一個用于將該有機材料的沉積速率與設(shè)定的基準沉積速率進行比較的傳感器單元。
該加熱單元可以包括板型電阻加熱源，其可以選自包括碳復(fù)合材料、SiC和石墨的組中。該電阻加熱源具有從約150℃至約500℃范圍內(nèi)的加熱溫度。
該沉積裝置還可以包括至少一個位于外壁和殼體之間的反射器。該反射器用來防止熱量從熱源傳遞到外壁。在一個實施例中，該沉積裝置包括兩個反射器或者更少。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一種用于控制該沉積裝置的加熱單元的方法，包括通過獨立地控制該加熱單元的第一和第二熱源來控制溫度，該加熱單元加熱容納沉積材料的坩堝。該方法還包括在達到所需溫度之后，通過固定供給第一和第二熱源之一的電力并且調(diào)整供給第一和第二熱源中另一個的電力來控制沉積速率。
在控制溫度之后，測量所蒸發(fā)的有機材料的沉積速率并且將其與設(shè)定的基準沉積速率進行比較。然后在所測的沉積速率達到所設(shè)定的基準沉積速率的10至70％時控制該沉積速率。
為了控制沉積速率，固定第二熱源的溫度并且調(diào)整第一熱源的溫度。這里，第二熱源的溫度低于容納于該坩堝內(nèi)的有機材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，并且調(diào)整第一熱源的溫度以控制沉積速率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的沉積裝置的截面圖。
圖2是圖1中沉積裝置的加熱單元的示意圖。
圖3是圖1中沉積裝置的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于沉積有機層的裝置，圖2示出用于圖1的裝置中的加熱單元。圖3示意性地示出圖1中裝置的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，用于沉積有機層100的裝置包括置于沉積室(未示出)內(nèi)的坩堝10，該坩堝容納沉積材料。該裝置100還包括加熱單元30，其包括用于將熱量施加到坩堝10的第一和第二熱源30a和30b(示于圖3中)。提供一個殼體50，用來隔絕從加熱單元30中發(fā)出的熱量。外壁70固定坩堝10，噴嘴90將從坩堝10中蒸發(fā)的材料噴射到基板(未示出)上。加熱單元30包括置于坩堝10的上部附近的第一熱源30a和置于坩堝10的下部附近的第二熱源30b。加熱單元30還包括用于向第一熱源30a供電的第一電源Pa和用于向第二熱源30b供電的第二電源Pb。
坩堝10容納沉積材料，例如有機材料，而加熱單元30的第一熱源30a和第二熱源30b置于坩堝10周圍，以加熱坩堝10。
殼體50容納坩堝10和加熱單元，并且將該殼體50放置成，使它能夠隔絕從加熱單元30發(fā)出的熱量。
坩堝10、加熱單元30和殼體50固定在外壁70里，外壁70構(gòu)成沉積裝置100的邊界。
噴嘴90置于外壁70的一側(cè)，并且用于將從坩堝10蒸發(fā)的沉積材料噴射到基板上。噴嘴90從外壁70一側(cè)延伸穿過殼體50。
第一熱源30a置于坩堝10的上部附近，并且第二熱源30b置于坩堝10的下部附近。熱源30a和30b可以包括板型加熱器31，如圖2所示。板型加熱器31可以是電阻加熱源。用于本發(fā)明的合適的電阻加熱源的非限制性例子包括碳復(fù)合材料、SiC和石墨。這些材料比常規(guī)的使用Ta、Mo和W的線型金屬加熱器要便宜得多。另外，板型加熱器具有改善的加熱能力。
板型加熱器31比坩堝10具有更大的平面面積，這使得熱量能夠有效地傳遞到坩堝10。板型電阻加熱器31產(chǎn)生約150℃至約500℃范圍內(nèi)的加熱溫度來沉積有機材料。
支架33和反射器35布置在裝置100的外壁70與加熱器31之間。成對提供支架33，用于支撐反射器35，并且用于支撐在坩堝10周圍的加熱器31。
反射器35用來隔絕從加熱器31發(fā)出的熱量并且防止熱量被導(dǎo)向外壁70。通常，該裝置包括兩個或者兩個以下的反射器35，即兩個反射器每個用于第一熱源30a和第二熱源30b。
絕熱單元38布置為與用于支撐反射器35的支架33相對，也即絕熱單元38置于外壁70和支架33之間。然而，這些絕熱單元38可以省去，這取決于加熱溫度和反射器35的熱隔絕效率。
第一熱源30a置于坩堝10的上部附近，而第二熱源30b置于坩堝10的下部附近。第一熱源30a從第一電源Pa接受電力，而第二熱源30b從第二電源Pb接受電力。第一電源Pa和第二電源Pb連接到控制器C，使得控制器能夠獨立地控制每個電源。
控制器C包括一個用于測量從坩堝10放出的有機材料的沉積速率的傳感器單元(未示出)。該用于測量沉積速率的傳感器單元可以置于基板(未示出)附近，而基板通常置于噴嘴90的前面?？刂破鰿還可以包括一個用于比較所測沉積速率與設(shè)定的基準沉積速率的傳感器單元。
利用這種配置，供給第一電源Pa和第二電源Pb的電力可以通過將所測得的沉積速率與所設(shè)定的基準沉積速率進行比較而得到控制。在將所測得的沉積速率與所設(shè)定的基準沉積速率比較之后，可以對供給第一熱源30a和第二熱源30b的電力進行相應(yīng)的調(diào)整。
在本發(fā)明的另一個實施例中，一種用于控制用于沉積有機層的裝置的加熱單元的方法，包括通過獨立地加熱第一熱源30a和第二熱源30b來控制溫度。第一熱源30a和第二熱源30b將熱量供應(yīng)給坩堝10，坩堝10容納要沉積的有機材料。該方法還包括通過固定供給第一熱源30a和第二熱源30b之一的電力并且調(diào)整供給另一個熱源的電力直到達到所需的溫度，以此控制沉積速率。
將坩堝10加熱到比容納于該坩堝內(nèi)的有機材料的蒸發(fā)溫度更高的溫度。有機材料的蒸發(fā)溫度由該材料在真空中所測的蒸氣壓力曲線確定。
如果同時將第一熱源30a和第二熱源30b的溫度升高(即，如果施加給第一熱源30a和第二熱源30b的電力同時逐漸增加)，那么有機材料將在足夠的熱量傳遞到坩堝10之后蒸發(fā)。
該方法可以進一步包括在溫度得到控制后測量沉積速率。然后可以將所測得的沉積速率與輸?shù)娇刂破鰿中的所設(shè)定的基準沉積速率進行比較。
在所測得的沉積速率達到該基準沉積速率的10至70％時，利用第一熱源30a和第二熱源30b的升高的溫度——其是在溫度已經(jīng)得到控制后產(chǎn)生的——來控制沉積速率。為了控制沉積速率，使供給第一熱源30a和第二熱源30b之一的電力固定，并且對供給第一和第二熱源中另一個熱源的電力進行相應(yīng)的調(diào)整。
為了減少穩(wěn)定該沉積速率所需的時間，在所測得的沉積速率達到基準沉積速率的10至70％時，通過控制供應(yīng)給坩堝的熱量來控制沉積速率。常規(guī)的方法是在所測的沉積速率達到基準沉積速率的100％時才穩(wěn)定沉積速率，因而需要比本發(fā)明的方法多得多的時間。根據(jù)本發(fā)明，由熱驅(qū)動力所獲得的升高的溫度提供一個更快的沉積速率，由此通過在要控制的沉積速率達到基準沉積速率的100％之前控制該沉積速率，從而能夠更快地達到所需的沉積速率。因而，有機材料的成本，包括坩堝10在內(nèi)，可以得到減少。
通過固定第二熱源30b的溫度并且調(diào)整第一熱源30a的溫度來控制沉積速率，從而驅(qū)動沉積裝置并且沉積速率得到控制。
固定第二熱源30b的溫度，使得坩堝中的有機材料沉淀到坩堝10的下部。如果熱量過多地供應(yīng)給坩堝10內(nèi)的有機材料，那么有機材料的性質(zhì)可能改變。
常規(guī)的有機材料對溫度敏感，并且它們的物理特性在達到玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg時可能會改變。因而，第二熱源30b的溫度比坩堝10內(nèi)有機材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg要低。
調(diào)整第一熱源30a的溫度，以控制有機材料的沉積速率。例如，調(diào)整第一熱源30a的溫度，以防止有機材料在流向基板時在低溫下凝結(jié)。為了防止這種情況發(fā)生，將足夠的熱量傳遞到有機材料并且將這些材料蒸發(fā)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的用于沉積有機層的裝置以及用于控制其加熱源的方法，通過使用板型電阻加熱源而提高了加熱效率。該裝置和方法還通過獨立地控制坩堝的上部和下部的溫度而提高了沉積效率，由此使為穩(wěn)定該沉積速率所需的時間最少。
盡管對本發(fā)明的某些示例性實施例進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不背離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的原則、精神和范圍的情況下，可以對所述實施例進行改變。
權(quán)利要求
1.一種用于沉積有機層的裝置，該裝置包括坩堝，適于容納蒸發(fā)材料，加熱單元，包括用于施加熱量到該坩堝的第一和第二熱源，其中第一熱源置于該坩堝的第一側(cè)附近，第二熱源置于該坩堝的第二側(cè)附近，殼體，用于隔絕從該加熱單元發(fā)出的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該加熱單元還包括用于向第一熱源供電的第一電源和用于向第二熱源供電的第二電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包括一個用于控制第一和第二電源的控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該控制器獨立地控制第一和第二電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該控制器還包括一個用于測量從該坩堝中蒸發(fā)的材料的沉積速率的傳感器單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該控制器還包括一個用于比較所測得的沉積速率與設(shè)定的基準沉積速率的傳感器單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一和第二熱源每個包括板型電阻加熱源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中該板型電阻加熱源選自包括碳復(fù)合材料、SiC和石墨的組中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中該板型電阻加熱源具有從約150℃至約500℃范圍內(nèi)的加熱溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括位于所述加熱源和殼體之間的反射器，其中該反射器防止熱量從第一和第二熱源傳遞到該殼體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的裝置，還包括外壁，用于固定該坩堝，和噴嘴，用于將容納于該坩堝內(nèi)的材料噴射到基板上。
12.一種用于控制權(quán)利要求1至12中任一項的裝置的加熱單元的方法，該方法包括通過操作第一和第二熱源來控制坩堝的溫度；和通過固定供給第一和第二熱源之一的電量并且調(diào)整供給第一和第二熱源中另一個的電量來控制沉積速率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在坩堝的溫度已經(jīng)得到控制后，測量容納于該坩堝內(nèi)的材料的沉積速率；和將所測得的沉積速率與基準沉積速率進行比較。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括一旦所測得的沉積速率達到該基準沉積速率的約10至約70％時就控制該沉積速率。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中控制沉積速率包括固定所述一個熱源的溫度并且調(diào)整另一個熱源的溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述一個熱源的溫度低于容納于坩堝內(nèi)的材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中該沉積速率是通過調(diào)整另一個熱源的溫度來控制的。
18.一種用于控制權(quán)利要求1至12中任一項的裝置的加熱單元的方法，該方法包括通過操作第一和第二熱源來控制坩堝的溫度；通過固定供給第一和第二熱源之一的電量并且調(diào)整供給第一和第二熱源中另一個的電量來控制沉積速率；在該坩堝的溫度已經(jīng)得到控制后，測量容納于該坩堝內(nèi)的材料的沉積速率；和將所測得的沉積速率與基準沉積速率進行比較。
19.一種用于沉積有機層的裝置，該裝置包括坩堝，適于容納蒸發(fā)材料，加熱單元，包括用于施加熱量到該坩堝的第一和第二熱源，其中第一熱源置于該坩堝的第一側(cè)附近，第二熱源置于該坩堝的第二側(cè)附近，用于向第一熱源供電的第一電源，用于向第二熱源供電的第二電源，殼體，用于隔絕從該加熱單元發(fā)出的熱量，外壁，用于固定該坩堝，和噴嘴，用于將容納于該坩堝內(nèi)的材料噴射到基板上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于沉積有機層的裝置和一種用于控制該裝置的加熱單元的方法。該裝置包括設(shè)置于沉積室內(nèi)、用于容納蒸發(fā)材料的坩堝。該裝置還包括加熱單元，其具有用于加熱該坩堝的第一和第二熱源。殼體隔絕從加熱單元發(fā)出的熱量，外壁固定該坩堝。噴嘴噴射從該坩堝蒸發(fā)的材料。第一和第二熱源分別置于該坩堝的第一側(cè)和第二側(cè)，并且被獨立地控制，以使為穩(wěn)定沉積速率所需的時間最少。
文檔編號C23C14/54GK1924082SQ20061011237
公開日2007年3月7日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者鄭珉在, 金度根, 鄭錫憲 申請人:三星Sdi株式會社