用于沉积已蒸发材料的蒸气源、用于蒸气源的喷嘴、真空沉积系统和用于沉积已蒸发材料的方法与流程

本公开内容的实施方式涉及用于在真空沉积系统中在蒸气流离开喷嘴之前引导及成形蒸气流的设备和方法。本公开内容的实施方式特别涉及一种用于在基板上沉积已蒸发材料(例如有机材料)的蒸气源。其他实施方式涉及用于蒸气源的喷嘴、具有蒸气源的真空沉积系统和在真空腔室中在基板上沉积已蒸发材料的方法，特别是用于在分子流态(molecularflowregime)中成形蒸气分子轨迹。实施方式特别地涉及在基板上的像素图案的沉积，特别是通过精细金属掩模的沉积，并且涉及使用于有机发光二极管(oled)装置的制造中的沉积源和系统。

背景技术：

用于在基板上的层沉积的技术例如包括热蒸发、物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)和化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)。已涂布的基板可使用于数种应用中及数种技术领域中。例如，已涂布的基板可使用于有机发光二极管(oled)装置的领域中。oled可使用来制造电视屏幕、计算机屏幕、移动电话、其他手持装置和用于显示信息的类似者。oled装置(例如oled显示器)可包括位于均沉积在基板上的两个电极之间的一个或多个有机材料层。

在处理期间，基板可支撑于载体上。该载体经构造以保持基板来对准掩模。来自蒸气源的蒸气朝向基板引导通过掩模，以在基板上产生图案化膜。一个或多个材料可通过一个或多个掩模而沉积于基板上，以产生小像素。这些小像素可被单独定址(addressed)，以产生功能性装置，例如全彩显示器。对显示品质来说，产生具有几乎垂直壁并且在像素的整个面积上具有均匀厚度的被清晰界定的像素是有利的。为了实现此结果，蒸气分子应有利地不对掩模进行底切(undercut)或被掩模的边缘部份地阻挡，从而导致像素之间的空间中的沉积或产生具有圆角的像素。在实践中，这意味着垂直于基板的平面或与垂直成小角度偏移内(例如30°)的蒸气分子轨迹是有利的。

已知的沉积系统使用位于蒸气源的喷嘴与掩模之间的冷却的挡板，以仅允许具有相对于基板的平面的法线在可允许锥角内的轨迹的那些分子通过挡板并冷凝于基板上，而收集具有较低角度轨迹的分子作为挡板上的冷凝物。此方法的一个缺点是多于50％的在源中产生的蒸气可能作为挡板上的冷凝物而被收集，而不是沉积于基板上。

有鉴于上述，用于制造高品质装置的蒸发工艺的增加的精准度和可预测性，以及减小因(例如挡板上的)冷凝而导致的材料损失将会是有利的。

技术实现要素：

有鉴于上述，提出一种用于在基板上沉积已蒸发材料的蒸气源、一种用于蒸气源的喷嘴、一种真空沉积系统、以及一种用于在基板上沉积已蒸发材料的方法。

根据本公开内容的一方面，提出一种用于在基板上沉积已蒸发材料的蒸气源。蒸气源包括分配管，具有多个喷嘴，其中这些喷嘴的至少一个喷嘴包括第一喷嘴区段，第一喷嘴区段沿着喷嘴轴线延伸并具有蒸气释放开口；和第二喷嘴区段，第二喷嘴区段位于第一喷嘴区段的下游。第二喷嘴区段包括具有至少部分朝向喷嘴出口减小的尺寸的成形通道。

根据本公开内容的一方面，提出一种用于蒸气源的喷嘴。喷嘴包括第一喷嘴区段，第一喷嘴区段具有沿着喷嘴轴线延伸的喷嘴通道和被构造成用于释放已蒸发材料羽流的孔口的蒸气释放开口；和第二喷嘴区段，第二喷嘴区段位于第一喷嘴区段下游并包括成形通道和喷嘴出口，成形通道具有适于改善由孔口释放的已蒸发材料相对于喷嘴轴线的方向性的形状。

根据本公开内容的其他方面，提出一种真空沉积系统。真空沉积系统包括真空腔室；蒸气源，蒸气源具有含多个喷嘴的分配管；和第一驱动器和第二驱动器中的至少一者，第一驱动器用于沿着传送路径在真空腔室中移动蒸气源，第二驱动器用于旋转蒸气源的分配管。蒸气源和/或喷嘴可根据本文所述的任何实施方式进行构造。

根据本公开内容的其他方面，提出一种用于在真空腔室中在基板上沉积已蒸发材料的方法。此方法包括通过多个喷嘴引导已蒸发材料朝向基板，这些喷嘴的至少一个喷嘴包括沿着喷嘴轴线延伸的第一喷嘴区段和位于第一喷嘴区段下游的第二喷嘴区段。已蒸发材料羽流由第一喷嘴区段释放，并且已蒸发材料羽流相对于喷嘴轴线的方向性由第二喷嘴区段改善，第二喷嘴区段包括具有朝向喷嘴出口至少部分地减小的尺寸的成形通道。

本公开内容的其他方面、优点和特征通过说明书和所附附图更为清楚。

附图说明

为了使本公开内容的上述特征可详细地了解，可参照多个实施方式获得简要地概述于上的本公开内容的更特定的说明。所附附图涉及本公开内容的实施方式并说明于下方：

图1示出根据本文所述实施方式的蒸气源的一部分的示意性截面图；

图2示出图1的蒸气源的透视图，以剖视图示出蒸气源的至少一个喷嘴；

图3示出根据本文所述实施方式的蒸气源的示意性截面图；

图4示出可应用于分子流态中的分子轨迹概率模型；

图5a-5c示出根据本文所述实施方式的用于在真空沉积系统中在基板上沉积已蒸发材料的方法的连续阶段的示意图；

图6示出根据本文所述实施方式的用于在基板上沉积已蒸发材料的方法的流程图；以及

图7示出根据本文所述实施方式的各种喷嘴的成形效果图。

具体实施方式

现在将详细参照本公开内容的各种实施方式，本公开内容的各种实施方式的一个或多个示例示出于附图中。在下方附图的说明中，相同的附图标记意指相同的部件。一般来说，仅针对涉及个别实施方式的相异处进行说明。各示例通过说明的方式提供且不意味为对本公开内容的限制。作为一个实施方式的一部分进行说明和描述的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以取得进一步的实施方式。本说明书旨在包括此些调整和变化。

如本文所使用的术语“已蒸发材料”可理解为被蒸发并沉积于基板的表面上的材料。例如，已蒸发材料可为沉积于基板上的有机材料，以形成oled装置的光学有源层。材料可例如通过使用掩模(诸如具有多个开口的精细金属掩模(finemetalmask))而以预定图案进行沉积。多个像素可沉积于基板上。已蒸发材料的其他示例包括下述的一者或多者：ito、npd、alq3和诸如银或镁的金属。

如本文所使用的术语“蒸气源”或“蒸发源”可理解为提供要被沉积于基板上的已蒸发材料的布置。特别是，蒸气源可经构造以引导将沉积于基板上的已蒸发材料至真空腔室中的沉积区域中。已蒸发材料可经由蒸气源的多个喷嘴引导朝向基板。喷嘴可分别具有喷嘴出口。喷嘴出口可朝向沉积区域，特别是朝向将涂布的基板导向。

蒸气源可包括蒸发将沉积于基板上的材料的蒸发器(或“坩锅”)和分配管。分配管与坩锅流体连通并经构造以引导已蒸发材料至多个喷嘴，以用于将已蒸发材料的羽流释放至真空腔室中的沉积区域中。

在一些实施方式中，蒸气源包括两个或更多个分配管，其中各分配管包括多个喷嘴。例如，各分配管包括两个或更多个喷嘴，特别是十个或更多个喷嘴，更特别是30个或更多个喷嘴。一个分配管的喷嘴可布置成线性阵列或成列地布置，使得提供有线源(linesource)。在一些实施方式中，蒸气源包括彼此相邻布置的两个或更多个分配管，其中这两个或更多个分配管的各者包括排成列的十个或更多个喷嘴。

术语“分配管”可理解为用于引导和分配已蒸发材料的管道(tube)或管(pipe)。特别是，分配管可从坩锅引导已蒸发材料至多个喷嘴，多个喷嘴可延伸通过分配管的侧壁。多个喷嘴一般包括至少两个或更多个喷嘴。各喷嘴包括喷嘴出口，用于沿着主射出方向朝向基板释放已蒸发材料至真空腔室中。主射出方向可对应于喷嘴轴线，喷嘴轴线本质上垂直于基板的表面。根据本文所述的多个实施方式，分配管可为在纵向方向上延伸的，特别是在本质上垂直方向上延伸的线性分配管。在一些实施方式中，分配管可包括具有圆柱形的截面平面形状的管。圆柱形可具有圆形的底部形状或任何其他适用的底部形状，例如基本三角形的底部形状。特别是，分配管可具有基本三角形的截面平面形状。

在一些实施方式中，蒸气源可包括分别在基本垂直方向上延伸的两个或三个分配管。各分配管可流体流通于个别的坩锅，使得不同的材料可被共沉积(co-deposited)于基板上。第一分配管的喷嘴和相邻的第二分配管的喷嘴可彼此紧密布置，例如以5cm或更小的距离彼此紧密布置。

图1示出根据本文所述实施方式的用于在基板10上沉积已蒸发材料的蒸气源100的截面平面图。蒸气源100包括分配管110，分配管110可在基本垂直方向上延伸。或者，分配管可在另一方向上延伸，例如在基本水平方向上延伸。在图1中所示的实施方式中，分配管110提供基本垂直的线源。基本垂直延伸的分配管110可以是有利的，因为可减小系统的占地面积，并可提供紧凑(compact)且节省空间的沉积系统。在一些实施方式中，蒸气源100包括两个或更多个分配管，其被支撑于可以是可移动的源支撑件上。这两个或更多个分配管可分别在基本垂直方向上延伸。

分配管110包括多个喷嘴。多个喷嘴允许已蒸发材料从分配管110的内部空间引导至真空腔室中的布置有基板10的第一沉积区域50中。在一些实施方式中，十个或更多个喷嘴，特别是三十个或更多个喷嘴可设置于分配管110。多个喷嘴可沿着分配管110的纵向方向布置成线结构。

根据本文所述的多个实施方式，多个喷嘴的至少一个喷嘴120包括第一喷嘴区段121，第一喷嘴区段121沿着喷嘴轴线a延伸并具有蒸气释放开口123。蒸气释放开口123经构造以朝向基板10释放已蒸发材料羽流115。至少一个喷嘴120更包括位于第一喷嘴区段121下游的第二喷嘴区段122。第二喷嘴区段122包括用于成形已蒸发材料羽流115的成形通道125。成形通道125具有一尺寸，该尺寸至少部分朝向喷嘴出口126减小。特别是，成形通道125在基本垂直方向v中的尺寸可从第一喷嘴区段121朝向喷嘴出口126的方向上减小。

蒸气释放开口123可经构造以从第一喷嘴区段121释放已蒸发材料羽流115至第二喷嘴区段122中，并可构造成在喷嘴通道124中的孔口，例如收缩区(constriction)。所以，第一喷嘴区段121可提供第一压力区域，经构造以在第一压力区域中维持第一蒸气压力，并且第二喷嘴区段122可提供第二压力区域，经构造以用于在蒸发期间在其第二压力区域维持第二蒸气压力。第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122由提供于第一喷嘴区段的下游端处的孔口分离。第二蒸气压力可比第一蒸气压力低例如两倍或更多倍，或甚至是低一个数量级或更多。

喷嘴出口126可构造以释放已蒸发材料至真空腔室的内部容积中，使得已蒸发材料可朝着基板10传播。真空腔室可构造以在真空腔室中维持第三压力。第三压力通常比第二喷嘴区段中的第二蒸气压力低两倍或更多倍，或甚至是低一个数量级或更多。喷嘴出口126可提供于第二喷嘴区段122的下游端处，并且可将其中具有第三压力的真空腔室的内部容积与第二喷嘴区段122的内侧的第二压力区域分离。

至少一个喷嘴120经构造以在蒸气流离开喷嘴之前引导和成形蒸气流，使得通过喷嘴出口126离开至少一个喷嘴120的几乎全部的蒸气分子轨迹在至少一个截面平面中(例如在垂直延伸的截面平面中，如图1中所示)，并特别是在含有喷嘴轴线a的所有截面平面中，被包含于锥角α(锥顶角α)中。特别是，离开至少一个喷嘴的几乎全部的蒸气分子(例如多于70％、多于80％或多于90％的蒸气分子)可包含于锥角α中，锥角α可在20°和90°之间(对应于10°和45°之间的半锥角α/2)。锥角(α)可例如通过对应地采用第二喷嘴区段的成形通道125的内部形状而是可选择的。

包含由至少一个喷嘴120释放的几乎全部蒸气分子的锥角(α)一般可以是从20°至90°的范围，特别是从30°至70°范围，喷嘴轴线a定义锥的中心轴线，如图1中所示。

根据本文所述实施方式的蒸气源100一般操作于一压力下，使得由蒸气释放开口123释放进入第二喷嘴区段122的已蒸发材料羽流115形成自由分子流(“分子流态”)。也就是说，羽流115的分子的平均自由径(meanfreepath)足够大，使得个别的分子可视为在第二喷嘴区段122中直线运动，并且分子间碰撞(molecule-to-moleculecollision)可基本忽略。特别是，蒸气源一般操作于在第二喷嘴区段122中和真空腔室的内部容积中提供分子流态的压力下。特别是，在第二喷嘴区段中的第二蒸气压力可低于1pa，特别是0.1pa或更少，更特别是0.01pa或更少。真空腔室中的第三压力可低于第二喷嘴区段122中的第二蒸气压力，例如0.1pa或更少，特别是0.001pa或更少。

另一方面，分配管110的内侧和/或第一喷嘴区段121的内侧的第一压力可为1pa或更多。在此压力下，有足够的分子间碰撞，使得相较于分子流态，粘滞性流体模型能更好地说明蒸气分子的运动。特别是，分子间碰撞一般可能无法在第一喷嘴区段中忽略。

在下文中，简要地参照图4，将简要地说明至少一个喷嘴120的操作所基于的物理学。

在表面温度够高以避免凝结的情况下，击中表面301的蒸气分子碰撞表面301且仅短暂地维持在表面301上。在分子流态中，分子在具有近似(cosineθ)ⁿ形状的概率函数(probabilityfunction)的方向上离开表面，其中n一般在1与3之间，并且θ为分子离开表面的角度。因此，离开方向完全独立于入射的方向。

所以，在分子流态中，分子可以任何方向离开加热的表面。分子的轨迹的概率与图4中所示的向量302的长度成比例。向量终点的轨迹由上述(cosineθ)ⁿ函数描述，其中n一般在1与3之间，并且θ为与表面的夹角。然而，当压力提升至过渡流或粘滞性流态时，此概率模型无法准确地反应出分子行为。

将示出于图4中的轨迹概率模型应用至如图1中所示的至少一个喷嘴120的几何形状说明了提供对由蒸气释放开口123释放的蒸气进行成形的成形通道125的第二喷嘴区段122允许蒸气轨迹控制的实质上改善。特别是，由于成形通道125的尺寸朝向喷嘴出口126减小，产生了这样一种几何形状，其中在喷嘴腔的壁上的分子以所需的最大锥角外的角度处离开喷嘴的概率大大减小。特别是，成形通道125的尺寸可朝向喷嘴出口渐进地和连续地减小。特别是，成形通道125的侧壁127的倾斜度可相对于喷嘴轴线a逐渐变得更倾斜，例如直到侧壁127可最终基本垂直于喷嘴轴线a为止，如图1中所示。不直接从蒸气释放开口123行进至喷嘴出口126的分子接触成形通道125的内部侧壁，并沿着根据图4中所示的概率模型的轨迹在腔中移动。分子可以以大于预定最大锥角的角度脱离喷嘴，但此概率实质地减小概率(见图1中的虚线)。没有分子残留在喷嘴腔中。取而代之的是，分子从成形通道125的一侧表面运动至成形通道125的另一侧的表面，直到在高概率轨迹对应于可允许脱离的锥角时离开喷嘴。于图1中，大多数的蒸气分子(多于70％、多于80％、或多于90％)将在锥角α中离开喷嘴，锥角α可对应于相对于喷嘴轴线a从±10°至±40°的范围。

成形通道125的拋物线形轮廓可进一步减小离开表面的分子(特别是直接从喷嘴出口附近的位置离开成形通道125的分子)的低角度分子轨迹的概率。例如，相较于可具有50％的±10°的角度外的低角度发射的直壁的喷嘴形状，拋物线的喷嘴形状可提供33％或更少的相对于喷嘴轴线的±10°的角度外的低角度发射。

返回图1，第二喷嘴区段122可具有相对布置的侧壁127。侧壁127经构造以成形蒸气释放开口123所释放的已蒸发材料羽流115。侧壁127之间的距离可在离开第一喷嘴区段121朝向喷嘴出口126的方向上至少部分地减小，特别是连续地且渐进地减小，特别是减小到喷嘴出口。特别是，侧壁127之间的距离可从第一喷嘴区段至喷嘴出口连续地减小，使得第二喷嘴区段在喷嘴出口126的位置具有最小的尺寸。特别是，成形通道125的侧壁127的倾斜度可渐进变得更倾斜并最终基本垂直于喷嘴轴线a。相对于喷嘴轴线以大角度离开喷嘴的分子的概率可减小。特别是，侧壁127之间的距离可从第一距离d1减小至第二距离d2。第二距离d2可少于第一距离d1的一半，特别是少于第一距离的四分之一。

成形通道125的尺寸d1/d2在包含喷嘴轴线a的截面平面中测量，特别是包含喷嘴轴线a的垂直截面平面中测量。在一些实施方式中，成形通道125的尺寸可在包含喷嘴轴线的所有截面平面中朝向喷嘴出口126减小。例如，成形通道125可为相对于喷嘴轴线a旋转地对称，其具有朝向喷嘴出口126减小的内径(cleardiameter)，特别是具有从第二喷嘴区段122的入口通过至喷嘴出口126连续地减小的内径，如图1中所示。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，成形通道125的尺寸从第一尺寸d1连续地减小至第二尺寸d2。第一尺寸d1特别是15mm或更多，第二尺寸d2特别是6mm或更少。如上所述，成形通道125的尺寸在包含喷嘴轴线的至少一个截面平面中(例如垂直截面平面)测量。在一些实施方式中，成形通道的尺寸在包含喷嘴轴线a的所有截面平面中朝向喷嘴出口126减小。在一些实施方式中，成形通道的最小尺寸可提供在喷嘴出口126的位置，例如6mm或更少，特别是2mm或更少。

在一些实施方式中，成形通道的侧壁127相对于喷嘴轴线a的倾斜度朝向喷嘴出口126增加，例如在从10°和40°之间的第一角度至喷嘴出口附近的位置处的60°和90°之间的第二角度，如图1的截面平面图中所示。例如，侧壁127可在相邻于喷嘴出口126的位置处基本垂直于喷嘴轴线延伸。

在一些实施方式中，成形通道125提供喷嘴腔，喷嘴腔具有经构造以改善由蒸气释放开口123所释放的已蒸发材料相对于喷嘴轴线a的方向性的形状。本文所使用的术语“喷嘴腔”可理解为具有蒸气入口(由蒸气释放开口123提供)和蒸气出口(由喷嘴出口126提供)的内部喷嘴空间，蒸气入口和蒸气出口具有垂直于喷嘴轴线a的、小于喷嘴腔的中心区域中的面积的面积。在已经相对于喷嘴轴线a以大于预定最大角度(α/2)的角度进入喷嘴腔的分子可在喷嘴腔的内侧的侧壁127之间传播数次，直到分子可以小于预定最大角度(α/2)(即，在锥角α中)的不同角度离开喷嘴腔。

本文所使用的术语“改善已蒸发材料相对于喷嘴轴线a的方向性”可理解为意指相较于通过蒸气释放开口123进入第二喷嘴区段122的分子，更多的蒸气分子以相对于喷嘴轴线a的小于预定最大锥角(α/2)的角度(即，在锥角α中)离开第二喷嘴区段122。也就是说，相较于已经通过蒸气释放开口123进入第二喷嘴区段122的羽流115的方向性来说，离开第二喷嘴区段的羽流115的方向性更好。

特别是，喷嘴腔的几何形状适于使得蒸气分子轨迹被成形和对准，喷嘴的作用是将离开喷嘴的高百分比的蒸气流量集中至明确界定、可控和/或通常相对于喷嘴轴线a较窄的锥角。例如，喷嘴腔可具有内部形状，使得适用下列的一者或多者：(1)多于70％的羽流通量(即，蒸气分子)在包含喷嘴轴线的至少一个截面平面中(例如垂直面中)，特别是在包含喷嘴轴线的所有截面平面中，相对于喷嘴轴线a以±12.5°或更小的角度离开喷嘴。在此情况中，离开喷嘴的蒸气锥的预定的锥角α为25°；(2)多于90％的羽流通量(即，蒸气分子)在包含喷嘴轴线的至少一个截面平面中(例如垂直面中)，特别是在包含喷嘴轴线的所有截面平面中，相对于喷嘴轴线a以±25°或更小的角度离开喷嘴。在此情况中，离开喷嘴的蒸气锥的锥角α为50°。(3)多于95％的羽流通量在包含喷嘴轴线的至少一个截面平面中(例如垂直面中)，特别是在包含喷嘴轴线的所有截面平面中，相对于喷嘴轴线a以±30°或更小的角度离开喷嘴。在此情况中，离开喷嘴的蒸气锥的锥角α为60°。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，成形通道125的侧壁127可具有至少部分地基本拋物线的形状，特别是所述拋物线的顶点基本位于喷嘴出口126的位置。成形通道125的侧壁127的拋物线的形状有助于改善离开喷嘴的分子的方向性，并且更好地将高百分比的羽流通量限制在预定的锥角中。特别是，以相对于喷嘴轴线的高角度离开第二喷嘴区段的分子的概率可减小。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，喷嘴可包括串联的多于一个的成形通道。例如，第二喷嘴区段可包括第一成形通道和位于第一成形通道的下游的第二成形通道。特别是，可提供一连串的成形通道。各成形通道可进一步改善已蒸发材料相对于喷嘴轴线的方向性。

例如，在一些实施方式中，第一成形通道可具有至少部分朝向第二成形通道减小的尺寸，并且第二成形通道可具有至少部分朝向喷嘴出口减小的尺寸。蒸气轨迹中的限制可提供于从第一成形通道至第二成形通道的过渡处，使得第一成形通道可释放已蒸发材料的羽流至第二成形通道中，羽流可在第二成形通道进一步成形。

在实现方式中，喷嘴可包括一连串(至少两个)的拋物线状的成形通道，各成形通道的尺寸在离开第一喷嘴区段的方向上减小。连续的成形通道(各成形通道经构造以在分子流态中操作)可改善各自的前一个成形通道的成形，以便进一步将大部分的离开喷嘴的蒸气分子限制在预定的锥角中。

在可与本文所述其他实现方式结合的一些实现方式中。第一喷嘴区段121包括沿着喷嘴轴线a延伸的喷嘴通道124，并且蒸气释放开口123被构造成用于释放已蒸发材料的羽流115至第二喷嘴区段122中的孔口。孔口可提供于喷嘴通道124的下游端且被构造成喷嘴通道124中的收缩区。在垂直于喷嘴轴线a的截面平面中的孔口的尺寸可小于喷嘴通道的尺寸，例如小2倍或更多倍，特别是10倍或更多倍。在垂直于喷嘴轴线a的截面平面中的孔口的尺寸可比在垂直于喷嘴轴线a的截面平面中的喷嘴出口126的尺寸小例如2倍或更多倍，特别是10倍或更多倍。

在一些实施方式中，喷嘴出口126可提供相对于蒸气释放开口123的中心的20°或更多且90°或更少的锥角α，特别是30°或更多且70°或更少的锥角α。也就是说，由喷嘴出口所提供的相对于喷嘴轴线的半锥角α/2可为±10°或更多且±45°或更少，特别是±15°或更多且±35°或更少。因此，当在分子流态中操作时，以相对于喷嘴轴线a的小于α/2的角度进入第二喷嘴区段122的蒸气分子一般将以不受阻碍的方式离开，而不会撞击在成形通道的侧壁上。以相对于喷嘴轴线a的大于α/2的角度进入第二喷嘴区段122的分子将撞击在成形通道的至少一个侧壁上并具有高概率以相对于喷嘴轴线a的小于α/2的角度(即，在锥角α中)离开第二喷嘴区段。离开喷嘴的羽流115的方向性可改善。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122热接触或一体地提供作为单件部件。特别是，第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122可为单件部件或一体的金属部件。因此，第一喷嘴区段和第二喷嘴区段可保持在高于已蒸发材料的蒸发温度的基本相同的温度，使得可避免第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122的内壁上的冷凝。因此，在分子流态中撞击成形通道125的侧壁127的分子将以根据图4中所示的概率函数的角度直接离开热的侧壁。

如图1中所示，由成形通道125形成的喷嘴腔可具有至少一个成形区域128，其布置在垂直于喷嘴轴线a的相同截面平面中以作为第一喷嘴区段121的下游部分，也就是与第一喷嘴区段121重叠。例如，成形通道125的侧壁127可形成第一拋物线部，其中第一拋物线部的顶点基本布置于喷嘴出口126处，并且成形通道125的侧壁127可形成第二拋物线部，其中第二拋物线部的顶点基本布置在蒸气释放开口123处，第二拋物线的斜率小于第一拋物线部的斜率。类似地，包括有从蒸气释放开口123至少部分地在朝向分配管110的方向上延伸的成形区域128的成形通道125的侧壁的不同形状同样是可行的。以大角度离开第二喷嘴区段122的蒸气分子的概率可进一步减小。

图2示出图1的蒸气源的透视图，其以截面平面图局部地示出蒸气源100。特别是，至少一个喷嘴120被切开，以便显示出内部喷嘴壁的形状。

如图2中所示，根据本文所述实施方式的蒸气源100具有至少一个喷嘴120，用于从分配管110朝向基板10引导已蒸发材料。至少一个喷嘴120具有第一喷嘴区段121，第一喷嘴区段121具有喷嘴通道124和蒸气释放开口123。喷嘴通道124沿着喷嘴轴线a延伸。蒸气释放开口123被构造成用于释放已蒸发材料的羽流115的孔口。至少一个喷嘴进一步具有位于第一喷嘴区段的下游的第二喷嘴区段122。第二喷嘴区段122包括成形通道125和喷嘴出口126。成形通道125具有适于改善孔口所释放的已蒸发材料相对于喷嘴轴线a的方向性的形状。

在一些实施方式中，成形通道125的尺寸(即，在垂直方向v中的尺寸)可朝向喷嘴出口126减小。因此，以相对于喷嘴轴线a的大角度离开第二喷嘴区段的蒸气分子的概率可减小，并且可沉积具有改善的形状和较陡的像素壁的像素。显示品质可改善。

在图2中所示的实施方式中，蒸气释放开口123和/或喷嘴出口126具有非圆形形状。特别是，蒸气释放开口123和喷嘴出口126两者可以是狭缝开口。在示出于图2中的实施方式中，狭缝开口的开口长度在基本水平方向h中延伸，并且狭缝开口的开口宽度在基本垂直方向上延伸。在多个实施方式中，蒸气释放开口和/或喷嘴出口的开口长度和开口宽度之间的比为5或更大。

在另一实施方式中，蒸气释放开口123和/或喷嘴出口126可相对于喷嘴轴线a旋转地对称。例如，蒸气释放开口(123)和喷嘴出口126可具有绕着喷嘴轴线a的圆柱形或环状的形状。特别是，蒸气释放开口123和/或喷嘴出口126可以是圆形或环状。

在一些实施方式中，喷嘴通道124和/或成形通道125相对于喷嘴轴线a旋转地对称。例如，成形通道125的侧壁127在包含喷嘴轴线的各个截面平面中可具有拋物线的形状。特别是，成形通道125可(至少部分地)具有绕着喷嘴轴线a旋转并具有定位于喷嘴出口处的顶点的拋物线的形状。因此，已蒸发材料的羽流115可在垂直于喷嘴轴线a的垂直方向上和水平方向两者中被成形。特别是，羽流可被成形，从而作为相对于喷嘴轴线a被明确界定的小锥角的锥形离开喷嘴。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，蒸气释放开口123具有第一尺寸和第二尺寸，第一尺寸沿着喷嘴轴线a，第二尺寸垂直于喷嘴轴线(例如在垂直方向v中)。第一尺寸和第二尺寸之间的比为1或更大，特别是5或更大。例如，蒸气释放开口123可被构造成孔口，该孔口沿着喷嘴轴线a延伸超过1mm或更多，特别是5mm或更多，并且具有1mm或更小的开口宽度。当提供第一尺寸和第二尺寸间的大的比例时，进入第二喷嘴区段122的羽流115相对于喷嘴轴线的方向性可改善，从而更少的成形需通过成形通道来完成。

在一些实施方式中，蒸气释放开口123为具有一直径的圆形孔口，此直径小于圆形孔口沿着喷嘴轴线a的延伸范围。因此，以相对于喷嘴轴线的大角度进入第二喷嘴区段122的分子的部分可减小，并且更少的成形需要通过第二喷嘴区段122的成形通道125来完成。

本文所述的至少一个喷嘴120提供下列优点。通常昂贵的已蒸发材料(例如有机材料)的更少部分会被浪费，例如因冷凝于冷却的遮蔽板材所导致的浪费。在给定的源温度下的有效沉积率可增加。蒸气源的操作时间可增加，例如因为可不需定期清洗喷嘴。可不需增加蒸发温度来补偿较低的效率沉积率。没有其上发生冷凝的冷却的挡板，冷凝可能随着时间改变处理结果。清洁所需的处理时间更少，使得产量可增加。粒子污染的风险可减小。机器成本可减小，例如因为可需要更少的遮蔽件或挡板或可不需要遮蔽件或挡板。系统的可靠度可增加。

于本文所述的实施方式中，成形通道125的侧壁127可以是平滑的，以减小或避免来自表面孔洞的不需要的散射。例如，成形通道的表面的平均粗糙度可为1.5μm或更少。

图3是根据本文所述实施方式的蒸气源100的截面平面图，蒸气源100具有多个喷嘴116。多个喷嘴的至少一个喷嘴120可根据本文所述的任一个实施方式进行构造。特别是，设置于蒸气源100的分配管110中的两个、五个或更多个喷嘴可根据本文所述的实施方式进行构造。

多个喷嘴116可分别具有喷嘴通道，喷嘴通道沿着各自喷嘴的喷嘴轴线a朝着沉积区域50延伸，并定义各自喷嘴的主蒸发方向。在一些实施方式中，喷嘴轴线可朝向基板10在基本水平方向上延伸。已蒸发材料的多个羽流可从分配管110的内部容积通过多个喷嘴116引导朝向基板10。

在实现方式中，掩模可布置于蒸气源100与基板10之间，其中掩模可为具有开口图案的精细金属掩模(fmm)，开口图案定义将沉积于基板上的像素图案。例如，掩模可具有100,000个开口或更多个开口，特别是1,000,000个开口或更多个开口。

根据本文所述的实施方式，多个喷嘴116的至少一个喷嘴120具有第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122，第一喷嘴区段121经构造以释放已蒸发材料的羽流115，第二喷嘴区段122构造以利用第二喷嘴区段122的成形通道125成形已蒸发材料羽流115，成形通道125具有侧壁127，侧壁127经成形以改善羽流115相对于喷嘴轴线a的方向性。也就是说，借助成形通道，离开喷嘴的、具有以相对于喷嘴轴线大于预定角度的角度传播的蒸气分子的羽流的概率可减小。

特别是，成形通道125的尺寸(特别是在包含喷嘴轴线的所有截面平面中)可朝向喷嘴出口减小。

多个喷嘴116的各喷嘴可具有对应的设置，即，分别包括各自的第一喷嘴区段和各自的第二喷嘴区段。各自的第一喷嘴区段经构造以释放已蒸发材料的羽流。各自的第二喷嘴区段位于第一喷嘴区段下游，并且具有成形通道，成形通道用于单独成形一个相关联地喷嘴的已蒸发材料的羽流。特别是，多个喷嘴116可具有相同于至少一个喷嘴120的构造。在一些实施方式中，蒸气源可包括两个、三个或更多个分配管，这些分配管在共同源支撑件上彼此相邻布置。

这允许在至少一个方向上的羽流的分布限制，从而减小掩模的阴影效应并增加像素品质。例如，已沉积像素的像素边缘的阴影可在羽流由第二喷嘴区段成形的方向上具有3μm的尺寸，特别是2.5μm或更小的尺寸。第二喷嘴区段成形的方向例如垂直方向。再者，由于材料因高喷嘴温度而不冷凝于至少一个喷嘴上，可实现材料的更高利用率。

如图3中所示，第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122可热接触和/或可一体成型，例如一体地提供以作为单件部件。蒸气源的多个喷嘴一般可通过加热装置来直接或间接加热和/或与分配管110热接触。在沉积期间，喷嘴的温度通常是热的，即，等同于或高于已蒸发材料的蒸发温度，以避免已蒸发材料冷凝于喷嘴表面上。喷嘴表面上的已蒸发材料的冷凝可由于材料积聚而导致喷嘴直径的宽度减小，并最终导致喷嘴阻塞。

通过将第二喷嘴区段122布置为热接触第一喷嘴区段121，喷嘴区段都可维持于适于避免已蒸发材料冷凝于喷嘴表面上的类似(热)的温度。例如，第一喷嘴区段和第二喷嘴区段可以例如是金属的热传导材料制成，并且直接彼此接触。在示出于图3中的实施方式中，第一喷嘴区段和第二喷嘴区段一体成型。例如，包括第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122的喷嘴可提供作为例如由金属制成的单件部件。可在沉积期间确保第一喷嘴区段和第二喷嘴区段的类似温度。

在一些实现方式中，第一喷嘴区段121与分配管110的加热部分热接触，例如与分配管的壁热接触。分配管的加热部分通过加热装置而可被加热至例如100℃或更多的温度，特别是300℃或更多的温度，更特别是500℃或更多的温度。第二喷嘴区段122可与第一喷嘴区段121热接触。因此，第二喷嘴区段122可经由分配管110和第一喷嘴区段121而被间接加热。第一喷嘴区段121上和第二喷嘴区段122上的已蒸发材料的冷凝可减小或避免。

如图3中所示，蒸气源100包括源支撑件105、坩锅102和分配管110，分配管110支撑于源支撑件105上。源支撑件105可在蒸发期间沿着源传送路径是可移动的。或者，蒸气源可以是经构造以用于涂布移动的基板的静止源。

图5a示出根据本文所述实施方式的包括蒸气源100的真空沉积系统400的上视图。真空沉积系统400包括真空腔室101，蒸气源100设置于真空腔室101中。根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，蒸气源100经构造以用于平移移动通过沉积区域50，将被涂布的基板10布置于沉积区域50。替代地或额外地，蒸气源100可被构造成绕着旋转轴线旋转。特别是，蒸气源100可被构造成沿着源传送路径在水平方向h平移移动。

在一些实施方式中，真空沉积系统400可包括第一驱动器401和第二驱动器403中的至少一者。第一驱动器401用于沿着源传送路径在真空腔室101中移动蒸气源100。第二驱动器403用于旋转蒸气源100的分配管110。分配管110可从第一沉积区域50旋转至蒸气源100的相对侧上的第二沉积区域51。基板10和掩模11布置于第一沉积区域50。第二基板20和第二掩模21可布置于第二沉积区域51。

蒸气源100可根据本文所述的任何实施方式进行构造，使得可参照上述的说明，而不在此重复。再者，蒸气源100可包括分配管，分配管具有根据本文所述任何实施方式的喷嘴，使得可参照上述的说明，而不在此重复。

根据实施方式，蒸气源100可具有一个坩锅102或两个或更多个坩锅，以及一个分配管110或两个或更多个分配管。例如，图5a中所示的蒸气源100包括彼此相邻布置的两个坩锅和两个分配管。如图5a中所示，基板10和第二基板20可设置于真空腔室101中，用于接收已蒸发材料。

根据实施方式，用于遮蔽基板10的掩模11可设置于基板10与蒸气源100之间。掩模11可通过掩模框架保持于预定定向中，特别是在基本垂直定向中。在实施方式中，可设置一个或多个轨道而用于支撑和移动掩模11。例如，图5a中所示的实施方式具有掩模11和第二掩模21，掩模11由布置于蒸气源100与基板10之间的掩模框架支撑，第二掩模21由布置于蒸气源100和第二基板20之间的第二掩模框架支撑。基板10和第二基板20可在真空腔室101中支撑于各自的轨道上。

在实施方式中，如果掩模被用于在基板上沉积材料，例如是在oled制造系统中时，掩模可为像素掩模。像素掩模具有多个像素开口，像素开口具有约50μmx50μm的尺寸，或更少的尺寸。在一个示例中，像素掩模可具有约40μm的厚度。在蒸发期间，掩模11和基板10一般接触。然而，考虑掩模的厚度和像素开口的尺寸，在围绕像素开口的壁遮蔽像素开口的外部的地方可能产生阴影效应(shadowingeffect)。本文所述的喷嘴可限制已蒸发材料在掩模上和在基板上的最大撞击角，并减小阴影效应。例如，根据本文所述的沉积方法，阴影的尺寸可变成3μm或更小。

根据本文所述的实施方式，基板可在基本垂直定向中被涂布材料。一般来说，分配管可构造成基本垂直延伸的线源。在可与本文所述其他实施方式结合的本文所述的实施方式中，术语“垂直”特别是在意指基板定向或分配管的延伸方向时允许自垂直方向的20°或更少的偏差，例如10°或更少的偏差。例如，可提供此偏差，因为具有从垂直定向的一些偏差的布置的基板可能产生更稳定的沉积处理。在沉积材料期间，基本垂直基板定向实质上不同于水平基板定向。基板的表面通过线源并通过提供蒸发源的平移移动来进行涂布，线源在对应于一个基板尺寸的方向上延伸，蒸发源的平移运动沿着对应于另一基板尺寸的另一方向。

在一些实施方式中，蒸气源100可设置在真空沉积系统400的真空腔室101中的轨道上。轨道经构造以用于蒸气源100的平移移动。根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，用于蒸气源100的平移移动的第一驱动器401可设置于轨道或设置于源支撑件105。因此，蒸气源可在沉积期间移动通过将被涂布的基板的表面，特别是沿着线性路径移动。在基板上的已沉积材料的均匀性可改善。

如图5b中所示，蒸发源可沿着源传送路径移动通过将被涂布的基板，特别是在水平方向h中移动。在源从图5a中所示的源位置移动至图5b中所示的源位置期间，材料的薄图案可蒸发于基板上。通过设置于分配管中的喷嘴的几何形状，已蒸发材料的羽流的扩张可在垂直方向上和/或水平方向上受到限制。特别是，已蒸发材料的羽流可由第一喷嘴区段释放，并通过具有个别的成形通道的第二喷嘴区段，羽流可被成形以便改善方向性和减小以大角度轨迹传播的分子的部分。

如图5c中所示，蒸气源100的分配管可绕着垂直旋转轴线旋转例如180°的旋转角度，以引导朝向第二沉积区域51。第二基板20布置于第二沉积区域51。通过沿着源传送路径移动蒸气源回到图5a中所示的源位置，可在真空腔室101的第二沉积区域51中的第二基板20上继续涂布。

真空沉积系统400可使用于数种应用，包括用于oled装置制造的应用，oled装置制造包括处理方法，其中两个或更多个源材料(例如两个或更多个有机材料)同时地蒸发。在图5a至图5c的示例中，两个或更多个分配管和对应的坩锅在源支撑件105上彼此相邻地设置，源支撑件105是可移动的。例如，在一些实施方式中，三个分配管可彼此相邻设置，各分配管包括具有个别的喷嘴出口的多个喷嘴，个别的喷嘴出口用于从个别的分配管的内部容积释放已蒸发材料至真空腔室的沉积区域中。喷嘴可沿着个别的分配管的纵向方向设置，例如设置在相同的间隔处。至少一些分配管可经构造以用于引导不同的已蒸发材料至真空腔室的沉积区域中。

本文所述的实施方式特别是涉及沉积有机材料，例如在大面积基板上的oled显示制造。根据一些实施方式，大面积基板或支撑一个或多个基板的载体可具有0.5m²或更大的尺寸，特别是1m²或更大的尺寸。例如，沉积系统可适用于处理大面积基板，例如是第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至是第10代。第5代对应于约1.4m²的基板(1.1mx1.3m)、第7.5代对应于约4.29m²的基板(1.95mx2.2m)、第8.5代对应于约5.7m²的基板(2.2mx2.5m)、第10代对应于约8.7m²的基板(2.85m×3.05m)。甚至例如是第11代和第12代的更高代数以及对应的基板可以类似的方式实施。

图6示出操作蒸气源的方法的流程图，以用于在真空腔室中在基板上沉积已蒸发材料。此蒸气源可以是根据本文所述任何实施方式的蒸气源。

材料可在坩锅中加热和蒸发，并且已蒸发材料可经由分配管110通过设置于分配管110中的多个喷嘴传送至沉积区域中。

在方块610中，已蒸发材料通过多个喷嘴朝向基板引导。已蒸发材料的羽流通过多个喷嘴的至少一个喷嘴120的第一喷嘴区段121释放。至少一个喷嘴120具有第一喷嘴区段121和第二喷嘴区段122。第一喷嘴区段121沿着喷嘴轴线a延伸。第二喷嘴区段122在第一喷嘴区段121下游。

在方块620中，相对于喷嘴轴线a的已蒸发材料的羽流的方向性由第二喷嘴区段122改善，第二喷嘴区段包括成形通道，成形通道具有至少部分朝向喷嘴出口126减小的尺寸。特别是，可在朝向喷嘴出口126的方向上彼此靠近的成形通道的侧壁127可减小分子冲击于侧壁上而以相对于喷嘴轴线的大角度离开喷嘴的概率。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，成形通道125形成喷嘴腔。在第一喷嘴区段121中的第一压力大于喷嘴腔中的第二压力，和/或在喷嘴腔中的第二压力大于真空腔室中的第三压力。第一压力可比第二压力大十倍，和/或第二压力可比第三压力大十倍。

例如，第一喷嘴区段中的第一压力可例如是提供粘滞性或过渡流态来用于使蒸气分子传播通过的，并且第二喷嘴区段中的第二压力可例如是提供分子流态来用于使蒸气分子传播通过。真空腔室中的第三压力可例如是提供分子流态来用于使蒸气分子传播通过。

例如，分配管中和/或第一喷嘴区段中的第一压力可以是1pa或更大。第二喷嘴区段中的第二压力和/或真空腔室中的第三压力可以是小于1pa，特别是0.1pa或更小，更特别是0.01pa或更小。真空腔室中的第三压力可小于第二喷嘴区段中的第二压力，例如小一个数量级或更多。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，至少一个喷嘴被加热，使得第一喷嘴区段121的内壁和第二喷嘴区段122的内壁具有高于已蒸发材料的蒸发温度的温度。喷嘴的内侧已蒸发材料的冷凝可减小或避免。

在可与本文所述其他实施方式结合的实施方式中，成形通道125成形由第一喷嘴区段121的孔口释放的羽流，使得多于70％的羽流通量以相对于喷嘴轴线a的±12.5°或更小的角度离开喷嘴，和/或使得多于90％的羽流通量以相对于喷嘴轴线a的±25°或更小的角度离开喷嘴。

图7示出根据本文所述实施方式的在包含喷嘴轴线的至少一个截面平面中的不同喷嘴的成形效果的附图，特别是在包含喷嘴轴线的垂直截面平面中。示出的附图假设第二喷嘴区段中的压力状态确保其中的蒸气分子的分子流。

图7的图表针对三个不同的喷嘴几何形状(710、720、730)示出绕着喷嘴轴线a的锥角中的蒸气分子流量和离开喷嘴的蒸气分子总流量之间的比例(702：以％表示的沿着垂直线的来自总流量的累积通量(integratedflux))，以作为所述的锥角(701：在垂直截面平面中的张开的角度)的函数。

虚线710表示具有朝向喷嘴出口连续地增加的喷嘴直径的传统喷嘴。可见仅有离开喷嘴的蒸气分子的总流量的约60％包含在20°的角度中，并且仅有离开喷嘴的蒸气分子的总流量的80％包含在相对于喷嘴轴线a的30°的角度中。

实线720示出根据本文所述实施方式的喷嘴，也就是图1中所示的喷嘴。可见离开喷嘴的多于85％的蒸气分子的总流量包含在20％的角度中，并且离开喷嘴的蒸气分子的总流量的多于90％包含在相对于喷嘴轴线a的30°的角度中。

点划线730示出根据本文所述的一些实施方式的另一喷嘴。相较于图1中所示的且由实线720表示的喷嘴形状的内部几何形状，此喷嘴的内部几何形状被略微地调整。特别是，成形通道适于使得离开喷嘴的总分子流量的较多部分包含于相对于喷嘴轴线的30°的角度中。另一方面，相较于图1的喷嘴，包含于20°的角度中的离开喷嘴的总分子流量的部分略微减小。在由点划线730所示出的喷嘴中，喷嘴出口126相对于蒸气释放开口123提供较大的锥角(即，由喷嘴出口所提供的锥角约为α＝60°，即，α/2＝±30°)，并且沿着喷嘴轴线的蒸气释放开口123的长度和蒸气释放开口123的宽度之间的比例略微地增加。这允许进一步更高比例的离开喷嘴的分子流量包含在相对于喷嘴轴线的30°的角度中。

本文所述的实施方式特别涉及在大面积基板上蒸发材料，例如用于显示器制造。例如，基板可为玻璃基板。本文所述的实施方式也可涉及半导体处理，例如用于在半导体晶片上沉积材料，例如是沉积金属或oled材料。半导体晶片可在蒸发期间水平或垂直布置。

此书面说明书使用包括最佳模式的示例来公开本公开内容，并且也让本技术领域中的普通技术人员能够实施所描述的主题，包括制造和使用任何装置或系统和执行任何并入的方法。虽然数种特定的实施方式已经公开于前文，但上述实施方式的非互斥的特征可彼此结合。可专利化的保护范围由权利要求书界定，并且如果其他示例具有非相异于权利要求的书面语言的结构元件，或如果其他示例包括与权利要求的书面语言无实质差异的等效结构元件时，这些示例意欲包含于权利要求的保护中。