[发明专利]气相沉积蒸发器装置

说明书

一种蒸发器装置，包括坩埚，其具有入口，固体材料经由入口被引入所述坩埚，以及出口，汽化材料经由出口从所述坩埚中释放。从坩埚内的熔融材料中脱出的蒸汽被引导离开出口。

技术领域

本发明涉及一种用于将材料沉积到基板上的气相沉积蒸发器。更具体地，本发明涉及一种用于将材料连续沉积到基板上的稳态气相沉积蒸发器装置。甚至更具体地，本发明涉及一种用于将金属材料连续沉积到运动的基板上的稳态气相沉积蒸发器装置。

背景技术

可以使用气相沉积技术将金属材料的薄膜沉积到基板上。常规方法包括在坩埚中熔化材料，使得该材料变为气态并在要涂覆的基板的方向上移动，在要涂覆的基板上凝结并形成膜。然而，这些常规坩埚容易地适于提供连续或稳态的蒸汽通量，因为坩埚需要在蒸发时重新填充材料。另外，需要去除蒸汽通量中的杂质，以使它们不会在基板上凝结。因此，需要在材料的熔化温度和蒸发温度之间精细的热负荷平衡。

在US 2007/028629中描述了适于提供稳态蒸汽通量的蒸发器装置的示例。该装置包括分为三个不同区的坩埚。将要汽化的固体材料引入加热的熔化区，在熔化区中材料变得熔融。熔融的材料从熔化区流到加热区，该加热区保持在高于熔化区的温度但低于材料沸点的高温下。在加热区内，任何沸点低于材料沸点的杂质都会蒸发。加热区采用通道的形式，将熔化区与蒸发器区相连，蒸发器区被加热到高于材料沸点的温度。材料在蒸发器区内蒸发，并沉积在位于蒸发器区上方的基板上。来自蒸发器区的材料的蒸发速率尤其由蒸发器区内熔融材料的暴露表面积和蒸发器区的温度确定。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种气相沉积蒸发器装置，包括：坩埚，其具有入口，经由入口将固体材料引入到坩埚中，以及出口，经由出口从坩埚中释放出汽化材料；一个或多个加热器；基部；以及入口和出口之间的引导表面；其中，引导表面将来自坩埚内的熔融材料的脱出的蒸汽引导离开出口。

本发明的装置允许稳态蒸汽通量以及用于将汽化材料排出以进行沉积的脱气的自由出口。引导表面引导从熔融材料中脱出的杂质蒸汽离开出口。将任何脱出的蒸汽引导离开出口会防止这些蒸汽与从蒸发器出口排出的蒸发材料混合。另外，装置出口处或出口附近的全部熔体将处于大致相同的温度和液位。这减少了装置出口处的熔融材料表面的飞溅、结壳和热点的数量。因此，产生的蒸汽羽流(vapour plume)应在出口的整个表面上均匀。因此，可以实现改进的连续气相沉积，并且在所需的待涂覆基板上具有更一致的材料沉积。另外，本发明允许在坩埚的较冷部分内将不期望的熔融或气态材料脱气，从而可以将发展的副产物引导至排气孔或端口，而不是经由沉积出口。

常规的分批坩埚会随着材料的消耗而改变通量；池面积将减少，导致随着沉积持续时间而不均匀的蒸汽羽流。这将导致制造中的不一致，从而导致性能不佳的产品。另外，将材料供给到高温坩埚中是异常困难的，因为材料(冷)会在供给时影响羽流。相反，本发明的连续稳态蒸发装置的设计允许可伸缩性(scalability)，以将材料均匀地沉积到基板上，因为在装置的出口处在出口的整个表面积上存在连续且一致的通量。这还允许相对于装置的出口将材料均匀地沉积到运动的基板上。

本发明允许从装置的出口下方供给材料并使其熔化，使得蒸发表面不受进料的干扰。本发明的设计还减少了材料可凝结在其上的表面的数量，从而提高了材料的有效利用。

坩埚可以包括熔化区、蒸发器区和加热区，熔融材料通过加热区从熔化区流到蒸发器区，入口位于熔化区，而出口位于蒸发器区。多个区的使用允许对整个装置进行仔细的温度控制。在常规的蒸发源中，随着锥形坩埚中液位的降低，所产生的通量根据表面积的减少而降低。相反，蒸发器区的温度可以与熔化区和加热区分离地保持和管理，以使蒸发材料处于恒定的温度和高度，取决于送入装置的材料量，从而材料的蒸汽通量将大致保持恒定。