[发明专利]用于真空蒸发沉积系统的喷射器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于真空沉积系统的喷射器。

背景技术

已知的真空沉积系统用于在大尺寸的基底或面板上制造薄膜结构。例如这种系统被用来沉积CIGS（铜铟镓硒）太阳能电池或OLED（有机发光装置）二极管。真空沉积系统通常包括连接至真空沉积室的蒸发源。真空蒸发源蒸发或升华物质，该物质以气态形式被输送至真空沉积室。特别地，这种真空蒸发源被用来蒸发硒以供玻璃基底在水平的自上而下或自下而上的队列系统中的硒化。真空沉积室适于接纳待由蒸发物质覆盖的基底从而制作面板。不同的腔室构型使得能够在布置于腔室中的单个基底上或者多个基底上沉积。基底可以是固体的（例如玻璃薄片）或柔性的（例如金属或塑料膜）。当基底是柔性的时，这种真空沉积系统可与卷对卷工艺兼容。

已知的真空沉积系统还包括连接至蒸发源并布置在基底前面的喷射器。喷射器使得能够通过孔隙或喷嘴在大的表面上喷涂蒸发物质。喷射器的几何形状取决于待覆盖的基底的尺寸和几何形状。对于大面积矩形平坦的基底，喷射器包括纵向延伸的喷射器导管。现有技术的喷射器包括沿纵轴等距并对齐的相同的喷嘴。喷射器导管的长度至少与基底的长度或宽度一样大。

图1示意性地示出沉积系统和基底（1）的俯视图。沉积系统包括连接至喷射器（3）的蒸发源（2）。真空沉积室并未示出。纵向的喷射器（3）与机械装置组合使用，所述机械装置用于在方向（Y）上传递喷射器（3）和基底（1）之间的相对运动，所述方向（Y）横切于喷射器（3）的纵轴（X）。在沉积期间，基底（1）或喷射器（3）沿垂直于喷射器（3）的纵轴（X）的方向（Y）移动。这种构型使得能够在整个基底表面上沉积蒸发物质。

图2示意性地示出沿如图1所示的沉积系统的纵向截面的视图。沉积系统包括蒸发源（2），所述蒸发源（2）连接至在真空沉积室（5）中的喷射器（3）的导管。喷射器（3）包括沿其纵轴延伸的扩散器（4）。待由沉积物质覆盖的基底（1）放置在真空沉积室（5）中。在自上而下的构型中，喷射器（3）在待由沉积层覆盖的基底（1）的上方，喷射器（3）和基底（1）之间的距离为约50mm。但是，喷射器和基底之间的距离可根据待蒸发的物质和预期的沉积能力而变化。基底（1）位于滚子（6a、6b）上，所述滚子（6a、6b）处于与喷射器（3）的纵轴（X）平行的平面中。纵向的喷射器（3）通过在所述喷射器的一端的输入端口（未示出）接纳来自源（2）的蒸发物质。扩散器（4）沿扩散器的长度将所述蒸发物质喷涂在基底（1）上。

沉积的均匀度对于薄膜沉积过程（例如半导体、平板显示器、有机发光装置或太阳能电池的制造）来说是最重要的。但是，利用现有技术的真空沉积系统仍然难以在基底的表面上获得高的沉积均匀度，特别是随着基底尺寸趋于增大时。尤其地，沿与扩散器平行的纵轴X的沉积均匀度由于若干因素而难以获得，这些因素将在下文详述。

此外，某些蒸发物质并未沉积在基底上而是扩散至沉积室中并最终沉积在腔室的壁上。尤其地，在扩散器末端处扩散的物质的大部分被认为损失了。因此在现有技术的真空沉积系统中的蒸发物质的扩散导致物质的显著损失。平均沉积能力目前限于约85%。

并且，用在蒸发沉积系统中的蒸发物质（例如硒或硫）是腐蚀性的。扩散器会被这些物质腐蚀。这种腐蚀的结果是，喷嘴的几何形状被改变，这随着时间推移改变了扩散型式。因此，现有技术的扩散器还存在扩散特征随着时间推移的重复能力的问题。

此外，在沉积过程期间，一部分蒸发物质在喷嘴的内壁上分解。分解的物质会堵塞喷嘴的出口孔隙。真空蒸发沉积装置中的单个喷嘴孔隙的堵塞会损害沉积在基底上的物质的厚度和/或组分的均匀度。在这种情况下，需要清洗喷嘴。

此外，同一沉积装置会用于不同类型的应用、或用于具有变化的尺寸的不同基底。根据应用，有时候需要用另一扩散器来替换扩散器，该另一扩散器具有优化的喷嘴出口孔隙数量、优化的喷嘴位置、几何形状和/或生产能力。

扩散器清洗或更换操作通常需要关闭真空蒸发沉积装置。但是，每一加工步骤的停机时间转而变成了增加的制造成本。因此，每一加工工件的停机时间都被严格控制并且必须保持在最低限度。

发明内容

本发明的目的之一是改进蒸发物质的沉积均匀度，特别是沿喷射器的轴线的沉积均匀度。相对于沉积层的厚度（所述厚度在最高的极大值Th_max和最低的极小值Th_min之间变化）而将沉积均匀度定义为正比于：