[发明专利]一种可控线性蒸发装置及镀膜方法

说明书

本发明涉及一种可控线性蒸发装置及蒸发镀膜方法，该可控线性蒸发源包括坩埚、坩埚加热器、导管、导管加热器，所述坩埚和所述导管构成线性蒸发源，在所述导管和所述坩埚之间设置可控性阀门，来控制所述坩埚内材料气体的压力，进而在较短时间内改变材料气体的瞬间蒸发速率。采用该可控线性蒸发装置进行蒸发镀膜时，可以更准确地控制平均蒸发速率，扩大蒸发速率的调节区间，提高线性蒸发源的瞬间蒸发速率，同时在改变温度工艺时节约原料的消耗。

技术领域

本发明涉及蒸发镀膜技术，尤其涉及一种可控线性蒸发装置及蒸发镀膜方法。

背景技术

蒸发镀膜技术是目前常用的一种真空镀膜技术，其特点是在真空中将材料(可以是无机材料，也可以是有机材料)加热蒸发，形成气态，沉积到基板上，这种技术可以在耗费较少材料的前提下获得高质量的薄膜，目前蒸发镀膜技术多用于太阳能电池的制备、OLED的制备等行业，应用前景十分广泛。

目前，蒸发镀膜的工艺分为点蒸发和线性蒸发两种。点蒸发是将待蒸发材料置于点状蒸发源中间，使用时，通过加热丝使材料蒸发，沉积到基板上，因为蒸发面积相对较小，称为点蒸发源；线性蒸发重新设计了蒸发源结构，通常分为坩埚和线性蒸发喷管，将待蒸发材料置于坩埚中，坩埚外侧有加热丝对其进行加热，材料转变为气态从坩埚进入蒸发喷管，喷管上有多个蒸发喷孔或者线性喷孔，蒸气从喷孔喷出沉积到基板上，因为蒸气源近似于线性，所以称之为线性蒸发源，可以实现流水线生产。

点状蒸发源普遍用于小型实验室设备，或者把多个点蒸发源按照一定距离排列，用于实现流水线生产，但多个点蒸发源的生产效率不高，并且较难同时控制蒸发速率和温度，工艺的可控性差，也不利于加载蒸发原料。

线性蒸发弥补了点蒸发源的缺点，用一个大面积的线性蒸发代替了多个独立的点蒸发源，但是目前的线性蒸发源为了沉积大面积薄膜，通常在坩埚的上部添加导管对蒸汽进行引导，导管的外侧分布有加热丝，用来维持导管内温度，保持材料在气相状态，导管侧面分布有一定数量的蒸发孔，用来引导材料气体喷出，沉积到蒸发孔正对的基板上。和点蒸发源类似，线性蒸发源也通过改变温度来改变饱和蒸汽压来调控蒸发速率，由于蒸发源的结构较大，温度的调节是一个缓慢的过程，升温或降温的过程材料仍然在不停的被消耗，因此既浪费时间也浪费原料。在生产过程中如果发现工艺参数需要调节，不能立即调整蒸发速率会导致样品不良率增加，并且降低生产效率，除此之外，更高的温度需要设备对线性蒸发源以及温度屏蔽系统的材料有更高的要求，增加了设备本身的成本。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种可控线性蒸发装置及蒸发镀膜方法，旨在改进原有线性蒸发源，提高线性蒸发源的瞬间蒸发速率，节省设备的能耗，同时在改变温度工艺时节约原料的消耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可控线性蒸发装置，包括坩埚、坩埚加热器、导管、导管加热器，其中，所述坩埚和所述导管相连接构成线性蒸发源，在所述导管和所述坩埚之间设置阀门。

所述阀门为可控性阀门，通过阀门开关，来控制所述坩埚内材料气体的压力，进而在较短时间内改变材料气体的瞬间蒸发速率。

所述装置还包括控制系统，所述控制系统包括手动模式和自动模式，该控制系统用来控制所述阀门的开关。手动模式即人为控制阀门的开启和关闭。自动模式为设置阀门每次开启的时间和关闭的时间进行自动开启和关闭。

所述的控制系统由电脑控制，所述阀门开启程度在0—100％之间选择可调。

所述阀门的外部设置阀门加热系统，用来防止材料气体在通过阀门由于压差变化等造成的冷凝。所述加热系统为铠装加热管、金属加热丝或片、石墨加热器、感应加热器等。

所述线性蒸发源外层设置屏蔽层，用以保证蒸发源内部热量较少流失，也用以隔绝外部温度，避免对蒸发源进行干扰。

坩埚和导管的材料选取应根据加热材料而定，以保证其不与加热材料反应。所述坩埚为石墨坩埚、石英坩埚、氮化硼坩埚或氧化铝坩埚。