[发明专利]用于汽相淀积源的加热系统

说明书

技术领域

本发明的一般领域涉及微电子工业中材料的汽相淀积。更尤其是，本发明致力于汽源的形成，从而能够在不会带来不便之处的情况下在大表面上进行可中断的连续淀积。

背景技术

在同一设备内电子器件、光学器件以及它们的集成器件的数量不断增加，引起了在基板上淀积各种材料以形成构成这些设备的薄层的尖端技术不断发展。

汽相淀积涵盖非常宽泛范围的工艺，尤其是那些描述为汽相化学淀积的工艺，并且通常用“化学汽相淀积”的英语缩略词CVPD来表示。正如名字所暗含的，这类淀积包含在操作过程中发生的化学反应，该化学反应例如通过之前向淀积腔内引入先驱气体，或者通过与已经淀积在基板上的材料层、甚至与基板本身进行的化学反应来产生。其它类型的化学汽相淀积不包含这样的化学反应。这些包括通过在受控的中性气氛和/或在或多或少的真空状态下蒸发而实现的简单物理沉积。

所有汽相淀积技术都需要机械设备，以便在淀积腔中形成待淀积的蒸发材料源。为了获得均匀厚度的淀积薄层以及对它们的物理化学特性的良好控制，这始终是要应用的关键因素。由于电子设备和光学设备的大规模低成本生产要求在其上应用电子设备和光学设备的基板尺寸变得越来越大，以便在同一个生产周期里产生更多数量的设备或越来越大的设备，因此形成所述源变得越来越困难。所以，不足为奇，需要一种允许在以数十厘米计、甚至一米左右计的宽度上连续汽相淀积各种材料的源。此外，这类设备的工业生产还意味着，淀积可以随意中断和重启，而不会对所述源和蒸发材料造成损坏。

虽然微电子工业长期面临淀积诸如电介质或金属这样的材料的需要，但是，诸如包含有机电致发光二极管（OLED）的显示器和荧光屏这样的电致发光器件的制造需要依赖于更加易碎的有机材料的淀积。

从较宽宽度的线性源蒸发有机材料带来了温度变化这一关键问题，所述温度变化必须在淀积腔中的蒸汽形成位置和蒸汽扩散位置（即安装在源的整个宽度上的喷嘴）之间被观测。诚然，为了避免材料凝结在输送蒸汽的管道的壁面上以及凝结在构成所述源的扩散器的壁面上，必须能够保持恒正的温度梯度，以免任何冷区域将气体温度降低到其露点之下。这更加难以进行，因为待淀积材料的破坏温度接近其蒸发温度，例如对于有机材料的情况。可以假定大多数材料在高于450℃的温度下分解。此外，蒸发温度与破坏温度之差能达到10-100℃左右。这些小的差别限制了在更高温度下进行蒸发的可能性。此外，包括多个容积的很宽的线性源比点式源更敏感，因为从蒸发坩埚直至各个喷嘴，必须在整个扩散器表面控制该渐进的温度梯度。

由蒸发温度和破坏温度之间的该小的差别带来的更难以解决的其它问题也必须克服。加热系统本身可以在蒸发坩埚表面上产生不均匀的温度。这些不均匀导致待淀积材料的局部退化，从而减少了它的使用时间，并引起损失，该材料通常极其昂贵。不得不说，存在这样的风险：即退化的材料可能引起淀积膜质量不引人注意的损失。所以，存在生产率降低的显著风险。这又导致整个工业生产中其它严重的缺陷，例如，有限量的材料必须引入两淀积层之间，以便降低这些损失。这与不中断的在线生产过程是不容易相适应的。

线性源是非常受关心的主题，尤其是关于它们实现高速淀积的能力。它们也能够确保材料有效利用，这主要是由于与点式源相比，该线性源与基板距离更小。多喷嘴的存在及其设计旨在确保在大表面上均匀淀积。这是主要的优点，该优点使得多喷嘴的使用对设备（例如上文提到的电致发光器件设备）的大规模生产是必要的。但是，这种短距离，与高速蒸发一起，使得传统荧光屏型关闭系统（其实现了在基板上淀积的工序的中断）由于机械原因而难以应用。传统关闭系统的尺寸与长喷嘴型扩散器不兼容。另外，传统关闭系统由于其在该速度下变得阻塞而不易于使用。还有一些源配备有阀，该阀使蒸汽输送管道能够关闭以便中断其朝着基板的扩散而不浪费待蒸发的材料。当阀关闭时，该阀则大大减少了连接到形成蒸汽的位置的管道的容积。所述容积的这种显著减少使蒸汽产生系统负荷产生急剧变化，并且这使蒸汽形成区域中的压力非常显著地升高。这种强烈的压力变化继而导致温度在蒸汽形成区域饱和前一直升高。这种温度升高反过来导致待淀积的材料的热退化。

所以，本发明总的目的是为了至少部分地克服上面描述的缺陷中的至少一个，该缺陷发生在需要连续运行并能停止和重启淀积的汽相淀积系统的线性源中。本发明的目的还包括描述一种能够淀积那些其破坏温度接近其蒸发温度的有机材料的线性源。

参阅下文说明书和附图，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加清楚。应当明白，本发明也可能包含其他优点。

发明内容