用于金属薄膜沉积的坩埚及用于金属薄膜沉积的蒸发源的制作方法

本发明涉及用于金属薄膜沉积的坩埚及用于金属薄膜沉积的蒸发源，更具体而言，即使为了沉积金属蒸发材料而在高温下加热坩埚之后冷却，也能够防止坩埚的破损的用于金属薄膜沉积的坩埚及用于金属薄膜沉积的蒸发源。

背景技术：

有机发光器件(organicluminescenceemittingdevice；oled)是使用当电流流过荧光有机化合物时发光的电致发光现象的一种自发光器件，其不需要用于向非发光元件施加光的背光，因此可以制造轻质且薄的平板显示装置。

在有机电致发光器件中，作为除了阳极电极和阴极电极之外的其他构成层的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层等由有机薄膜形成，而阳极电极和阴极电极由金属薄膜形成。

有机电致发光器件的有机薄膜和金属薄膜可以通过真空热沉积法沉积在基板上，真空热沉积法通过将基板布置在真空室中，并且加热填充有蒸发材料(称为原料材料或蒸发材料)的蒸发源的坩埚来将从坩埚蒸发的蒸发颗粒沉积在基板上的方式实现。

通常，在蒸发有机材料的过程中蒸发源的温度达到约300℃，但在形成如电极等的金属薄膜的情况下，镁(mg)在500至600℃下蒸发，银(ag)在1000℃或更高温度下蒸发，铝(al)在约1000℃蒸发，因此蒸发源的坩埚被加热到很高的温度。

另一方面，在进行沉积的过程中，若蒸发源的蒸发材料耗尽，则需要再次填充蒸发材料，在金属沉积的情况下，由于蒸发材料在非常高的温度下升华，因此，为了蒸发材料的再填充，坩埚的温度应逐渐冷却。这是因为，若急剧冷却坩埚，则由于金属蒸发材料的体积迅速减小，以向坩埚施加应力，导致坩埚破损。

然而，上述坩埚的冷却大大影响工序节拍时间，不仅需要逐渐冷却坩埚，而且在冷却后坩埚被蒸发材料填充时，为了沉积而需要再次升高坩埚的温度，因此，由于金属蒸发材料的填充而工序节拍时间显著增加。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

本发明提供如下的用于金属薄膜沉积的坩埚及用于金属薄膜沉积的蒸发源，即，即使为了沉积金属蒸发材料而在高温下加热坩埚之后冷却，也能够防止坩埚的破损。

并且，本发明提供如下的用于金属薄膜沉积的坩埚及用于金属薄膜沉积的蒸发源，即，即使快速冷却坩埚也防止坩埚破损，从而减少金属蒸发材料填充时间，以能够减少整个工序的节拍时间。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种用于金属薄膜沉积的坩埚，使金属蒸发材料容纳且根据加热熔融和升华以在基板上形成金属薄膜，其特征在于，包括：主体部，具有上端开放的容器形状；及台阶部，从上述主体部的内壁向内侧延伸形成，以便在上述主体部内部的中心沿深度方向形成第一熔融孔，其中，以第一熔融孔为中心沿着上述台阶部同心地形成多个第二熔融孔。

上述台阶部可在高于熔融的上述金属蒸发材料的最高液面(liquidlevel)的位置向下形成。

用于合并上述第一熔融孔和上述第二熔融孔的扩散部可以形成在上述第一熔融孔和上述第二熔融孔的上部。

上述第二熔融孔的截面可以呈圆形或具有圆角的圆弧形状。

上述第二熔融孔的深度可以小于上述第一熔融孔的深度。

上述用于金属薄膜沉积的坩埚还可包括：内壳，其内面内装有上述主体部，以便与上述主体部的外面相接；及外壳，其内面内装有上述内壳，以便与上述内壳的外面相接。

上述内壳可以由包括氮化铝(aluminumnitride；ain)的材料形成，上述外壳由包括热解氮化硼(pyrolyticboronnitride；pbn)的材料形成。

上述金属蒸发材料可以为铝(aluminum)。

根据本发明的另一方面，提供一种用于金属薄膜沉积的蒸发源，其特征在于，包括：上述的用于金属薄膜沉积的坩埚；及加热器单元，布置在上述坩埚的外周上以加热上述坩埚，使得上述金属蒸发材料熔融并升华。

有益效果

根据本发明的实施例，即使为了加热金属蒸发材料而在高温下加热坩埚之后冷却，也能够防止坩埚的破损。

并且，即使快速冷却坩埚也防止坩埚破损，从而减少金属蒸发材料填充时间，以能够减少整个工序的节拍时间。

附图说明

图1为示出根据蒸发源的加热的坩埚的应力模拟结果的附图。

图2为示意性示出本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚的立体图。

图3为示意性示出本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚的平面图。

图4为沿图3中的a-a'线的剖视图。

图5为示意性示出包括本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚的用于金属薄膜沉积的蒸发源的剖视图。

图6为示出包括本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚的用于金属薄膜沉积的蒸发源的使用状态图。

图7为示意性示出本发明的第二实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚的平面图。

图8为沿图7中的b-b'线的剖视图。

图9为示意性示出本发明的第三实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚的平面图。

图10为沿图9中的c-c'线的剖视图。

图11为示意性示出本发明的第四实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的剖视图。

图12示意性示出本发明的第四实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的主体部12的平面图。

图13为沿图12中的d-d'线的剖视图。

具体实施方式

本发明可以进行多种变更，可以具有多种实施例，通过附图显示特定实施例并在本文中进行详细说明。但是，本发明并非限定于特定的公开形态，应当理解为包括属于本发明的思想及技术方案的所有变更、均等物以及代替物。并且，在对本发明进行说明时，在判断为相关的公知技术等可能使本发明的要点变得模糊的情况下，省略对其的详细说明。

第一、第二等用语可以用于说明多种构成要素，但所述用语不得限定所述构成要素。所述用语只用以区分一个构成要素与另一构成要素。

下面，参照附图将详细说明根据本发明的用于金属薄膜沉积的坩埚及用于金属薄膜沉积的蒸发源，在参照附图的说明中，相同的或者相应的构成要素被赋予相同的附图标记，并且对此的重复说明被省略。

首先，在说明根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚之前，参照图1，对在沉积过程中的坩埚的应力状态进行说明。图1为示出根据蒸发源的加热的坩埚的应力模拟结果的附图。图1示出当将作为蒸发材料的铝(aluminum)填充在由石墨(graphite)制成的坩埚100中并加热成熔融状态时的坩埚100的应力状态，由此可知，随着加热固态铝熔融并相变成液态铝，在熔融状态的铝的自由表面200与坩埚100之间的界面处产生最大应力300。

在与上述模拟相同的条件下进行实际坩埚的应力测试，当在坩埚100填充铝并且加热蒸发源来熔融的状态下进行快速冷却时，如模拟结果所示，在熔融铝的自由表面200的位置处发生坩埚100的破裂。

当坩埚100内部的固态铝通过加热熔融并相变成液态时，铝的体积增加，从而熔融状态的铝的自由表面200的界面处产生最大应力300，在此状态下，若急剧冷却，则熔融状态的铝相变为固态铝，从而体积急剧减少并收缩，在界面处对坩埚100施加应力，以发生裂缝。

从如上所述的结果，本发明提出如下的用于金属薄膜沉积的坩埚，即，在为了金属蒸发材料的沉积而加热到高温的状态下，当为了再填充蒸发材料或维护沉积装置而冷却蒸发源时，能够防止破损。

图2为示意性示出本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的立体图，图3为示意性示出本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的平面图，图4为沿图3中的a-a'线的剖视图。并且，图5为示意性示出包括本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的用于金属薄膜沉积的蒸发源的剖视图，图6为示出包括本发明的第一实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的用于金属薄膜沉积的蒸发源30的使用状态图。

图2至图6示出坩埚10、主体部12、扩散部14、第一熔融孔16、台阶部18、第二熔融孔20、凸缘22、金属蒸发材料24、液面26、加热器单元28、蒸发源30及基板32。

根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10为使金属蒸发材料24容纳且根据加热熔融和升华以在基板32上形成金属薄膜的用于金属薄膜沉积的坩埚10，其包括：主体部12，具有上端开放的容器形状；及台阶部18，从上述主体部12的内壁向内侧延伸形成，以便在上述主体部12内部的中心沿深度方向形成第一熔融孔16，其中，以第一熔融孔16为中心沿着上述台阶部18同心地形成多个第二熔融孔20。

金属蒸发材料24容纳在根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10中，通过加热，金属蒸发材料24熔融并升华，以在基板32上形成金属薄膜。此时，金属蒸发材料24可以为镁(mg)、银(ag)、铝(al)等。

主体部12具有上端开放的容器形状。颗粒(pellet)形状的金属蒸发材料24可以容纳在主体部12的内部，通过主体部12的周边的加热器单元的加热，金属蒸发材料24熔融并升华以通过主体部12的开放的上端喷出到基板32。

主体部12的内部由金属蒸发材料24进行熔融的熔融孔16、20和其上部与熔融孔16、20连通的扩散部14构成。熔融孔16、20是供上述固态金属蒸发材料24熔融并容纳的地处，在熔融孔16、20熔融的金属蒸发材料24相变成气态并通过扩散部14喷出到基板32。在扩散部14中，在多个熔融孔16、20相变成气态的蒸发材料24相互混合并向基板32喷出。

台阶部18从主体部12的内壁向内侧延伸形成，以便在主体部12内部的中心沿深度方向形成第一熔融孔16。台阶部18从主体部12的内部朝向中心延伸形成，由于台阶部18沿着主体部12的内部延伸形成，因此在主体部12的中心可以形成第一熔融孔16。上述的金属蒸发材料24熔融并容纳在第一熔融孔16中。随着台阶部18的形成，坩埚10的厚度在坩埚10的深度方向形成台阶。

以第一熔融孔16为中心以同心圆的形式沿着台阶部18的外周在台阶部18的深度方向相互隔开地形成多个第二熔融孔20。与第一熔融孔16类似地，金属蒸发材料24熔融并容纳在第二熔融孔20中。

第二熔融孔20以第一熔融孔16为中心沿着台阶部18同心地形成，从而在坩埚10外部的加热器单元28所加热的热量可以容易到达坩埚10的内部。

当不形成第二熔融孔20而仅形成台阶部18时，在台阶部18处坩埚10的厚度增加，因此在加热器单元所产生的热量难以被传递到坩埚10内部，从而难以控制高温的金属蒸发材料24。

另一方面，台阶部18在高于熔融的金属蒸发材料24的最高液面26的位置向下形成。如上所述，容纳在坩埚10中的金属蒸发材料24通过加热熔融并相变为液态蒸发材料24，熔融状态的蒸发材料24的自由表面200和坩埚10的界面处产生最大应力，因此，为了防止据此的坩埚10的破损，台阶部18在高于熔融的金属蒸发材料24的最高液面26的位置在坩埚10的深度方向向下形成。由此，在沉积过程中，即使为了金属蒸发材料24的再填充或维护而停止蒸发源30的运行，也由于熔融状态的蒸发材料24的液面26位于台阶部18，因此能够防止坩埚10的破损。

在沉积过程中，即使在金属蒸发材料24的再填充时急剧冷却(cooldown)坩埚10也不会发生坩埚10的破损，因此，可以停止沉积工序并且可以立即填充金属蒸发材料24，从而减少用于再沉积的坩埚的加热时间，从而显着减少整个工序节拍时间。

台阶部18的高度可以在设计坩埚10时确定。也就是说，可以确定容纳在坩埚10中并熔融的金属蒸发材料24的体积，并且可以通过确定坩埚10内部的熔融孔16、20的体积来确定台阶部18的高度。

在第一熔融孔16和第二熔融孔20的上部形成有用于合并第一熔融孔16和第二熔融孔20的扩散部14。台阶部18的高度被设定为高于熔融的金属蒸发材料24的最高液面26的位置并且从主体部12的上端预定深度以下，从而，在第一熔融孔16和第二熔融孔20的上部可以形成扩散部14，上述扩散部14与第一熔融孔16和第二熔融孔20连通且合并。在第一熔融孔16和第二熔融孔20熔融并升华的气体状态的蒸发材料24流入到扩散部14并相互混合，以在坩埚10的上端以预定分布喷出。在没有扩散部14的状态下，第一熔融孔和第二熔融孔20延伸至坩埚10的上端时，从第一熔融孔16和第二熔融孔20分别喷出的气体状态的蒸发材料24的分布彼此不同，因此难以以预定厚度沉积在基板32上。

第二熔融孔20的截面可以呈圆形或具有圆角的圆弧形状。在本实施例中，如图3所示，第二熔融孔20具有圆形的截面。通过使第二熔融孔20的截面呈圆形或具有圆角的圆弧形状，从而由于金属蒸发材料24的相变化造成的应力可以分散而不会集中在一个地处。例如，在使第二熔融孔20的截面呈多边形时，由于金属蒸发材料24的相变化引起的应力集中在多边形的拐角部分，从而坩埚有可能破损。

而且，第二熔融孔20的深度可以小于第一熔融孔16的深度。由此，第二熔融孔20的底部的厚度大于第一熔融孔16的底部的厚度。在进行沉积工序的过程中，熔融状态的蒸发材料24的液面26逐渐变低，在坩埚10内部的蒸发材料24几乎耗尽并且蒸发材料24的液面26位于坩埚10的底部时，有可能在坩埚10的底部发生破损。尤其，在第二熔融孔20的情况，由于在坩埚10内部位于外侧，因此在蒸发材料24的液面26变低时，可能在底部发生损损，因此，第二熔融孔20的深度小于第一熔融孔16的深度，使得第二熔融孔20的厚度大于第一熔融孔16的厚度。

根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10可以由耐火材料制成，且可以为选自石墨(graphite)、热解氮化硼(pyrolyticboronnitride；pbn)、氮化硼(bn)、氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)、钼(mo)、钨(w)及钽(ta)中的一种或多种材料。

图5示出包括根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的用于金属薄膜沉积的蒸发源30，图6示出包括根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的用于金属薄膜沉积的蒸发源30的使用状态图。

上述用于金属薄膜沉积的坩埚10被插入到用于加热坩埚的用于金属薄膜沉积的蒸发源30内部，从而，通过加热器单元28加热坩埚10来使坩埚10内部的金属蒸发材料24熔融并升华以沉积在基板32上。加热器单元28布置在坩埚10的外周，以加热坩埚10，使得金属蒸发材料24熔融并升华。在加热器单元28的外周可以设置有反射单元(图中未示出)，上述反射单元用于将加热器单元28产生的热量朝向坩埚10再次反射。

加热器单元28可以制成在内部布置有热线的圆柱形状，在用于金属薄膜沉积的坩埚10的上端形成凸缘22，从而坩埚10可以被插入到加热器单元28内部并凸缘22被加热器单元28支撑。

如图6所示，包括根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的用于金属薄膜沉积的蒸发源30在真空状态的真空室(图中未示出)中与基板32相对布置。固态金属蒸发材料24通过坩埚10的加热熔融并相变为液态金属蒸发材料24，然后再升华成气体并从坩埚10喷出，从而沉积在相对布置的基板32上。

图7为示意性示出本发明的第二实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的平面图，图8为沿图7中的b-b'线的剖视图。

图7和图8示出坩埚10、主体部12、扩散部14、第一熔融孔16、台阶部18、第二熔融孔20'、凸缘22、金属蒸发材料24及液面26。

在根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10中，在第一熔融孔16的外周以同心圆的形式形成的各个第二熔融孔20'的截面呈具有圆角的圆弧形状，从而多个第二熔融孔20'整体上形成圆形形状。通过使第二熔融孔20'的截面呈具有圆角的圆弧形状，从而由于内部的金属蒸发材料24的相变化造成的应力可以分散而不会集中在一个地处。在本实施例中，与上述第一实施例相同地，台阶部18在高于熔融的金属蒸发材料24的最高液面26的位置向下形成，且第二熔融孔20'的深度小于第一熔融孔16的深度。除此之外的其他组件与上述第一实施例的组件相同，因此省略其描述。

图9为示意性示出本发明的第三实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的平面图，图10为沿图9中的c-c'线的剖视图。

图9和图10示出坩埚10、主体部12、扩散部14、第一熔融孔16、台阶部18、第二熔融孔20”、凸缘22、金属蒸发材料24及液面26。

在根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10以第一熔融孔16为中心两个同心圆形式的第二熔融孔20'、20”。由于第二熔融孔20'、20”形成为多个，因此第一熔融孔16的截面大小减少，在其周边同心圆形式的第二熔融孔20'、20”以同心圆形式形成为多个。在本实施例中，最外侧的第二熔融孔20'的深度由于如上所述的理由而可以小于内侧的第二熔融孔20”的深度。

图11为示意性示出本发明的第四实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的剖视图。并且，图12示意性示出本发明的第四实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10的主体部12的平面图，图13为沿图12中的d-d'线的剖视图。

图11至图13示出坩埚10、主体部12、扩散部14、第一熔融孔16、台阶部18、第二熔融孔20、金属蒸发材料24、液面26、内壳34及外壳36。

根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10被设置为多重形式，以增强坩埚10的强度。参照图11，根据本实施例的用于金属薄膜沉积的坩埚10具有在上述形状的主体部12的外侧包括内壳34和外壳36的形式。也就是说，根据本实施例的坩埚10包括：内壳34，其内面内装有主体部12，以便与主体部12的外面相接；及外壳36，其内面内装有内壳34，以便与内壳34的外面相接。这是通过使坩埚10由主体部12、内壳34及外壳36构成来提高坩埚10的强度，

以防止坩埚10的破损的形式。

内壳34和外壳36可以由耐火材料制成，在本实施例中，使内壳34由包括氮化铝(aluminumnitride；ain)的材料形成，使外壳36由包括热解氮化硼(pyrolyticboronnitride；pbn)的材料形成。热解氮化硼是一种耐火材料，由于材料的特性而使在加热器单元28所加热的热量通过外壳36均匀扩散到坩埚10内部。氮化铝是具有优异的耐热性和高导热性的材料，其用作将在由热解氮化硼制成的外壳36中扩散并传递的热量直接传到内部的主体部12。

内部的主体部12可以如上述第一实施例至第三实施例所示形成。然而，参照图13，当增加主体部12的底部的厚度以防止底部破损时，第一熔融孔16的深度和第二熔融孔20的深度可以相同。

除此之外的其他构成要素与上述的第一实施例相同，因此省略其说明。

综上，参照实施例对本发明进行了说明，但本发明的范围不应限于所述实施例，本领域技术人员将理解的是，在不背离由权利要求所定义的本发明的主旨和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和变更。