[發明專利]用于控制有機材料的蒸發的方法和設備

有效

• 申請號: 200580038386.4
• 申請日: 2005-11-09
• 公開（公告）號: CN101057349A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: M·L·博羅森;M·龍;J·M·格雷西;J·張;B·E·科普;T·W·帕洛恩;N·P·雷登
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56;H01L51/40;C23C14/12;C23C14/24;H05B33/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 崔幼平;楊松齡

技術領域

本發明涉及物理蒸汽沉積的領域，在物理蒸汽沉積的場合，源材料被加熱到一定溫度以便引起蒸發并產生蒸汽卷流以在基底的表面上形成薄膜。

背景技術

真空環境中的物理蒸汽沉積是一種沉積薄的有機材料薄膜的通常使用的方式，例如在小的分子OLED裝置中。這種方法是眾所周知的，例如在Barr的美國專利2447789中和Tanabe等人的EP0982411中。當長期被維持在所需的由速度決定的蒸發溫度或該蒸發溫度附近時，有機材料常常會降解。敏感的有機材料暴露于較高的溫度可能引起分子結構的變化和材料性質的相關變化。

在OLED裝置中使用的有機材料的蒸發速度與源溫度具有高度非線性的相關性。源溫度的小的變化會導致蒸發速度(或速率)非常大的變化。盡管這樣，現有技術的裝置仍用源溫度作為控制蒸發速度的唯一方式。為了獲得良好的溫度控制，現有技術的沉積源通常使用加熱結構(或構件)，加熱結構的實體積比由絕緣良好的高導熱性材料構成的有機裝料體積大得多。高導熱性確保整個結構的良好的溫度均勻性，并且通過減小溫度波動，大的熱質量幫助將溫度維持在小的精確的范圍內。這些措施對于穩態蒸發速度穩定性具有所希望的影響，但在啟動時具有不利的影響。常見的是，在獲得穩態溫度分布且因而獲得穩定的蒸發速度之前，這些裝置必須在啟動時工作很長時間(例如2-12小時)。同樣常見的是，這些裝置還需要很長時間冷卻下來，且因此可能損失相當大量的有機材料，這些材料中的一些可能是昂貴的或難以合成的。此外，當從所述源消耗材料時，穩態慢慢地出現偏離，因而必須改變輸入功率(以便改變溫度分布)以維持恒定的蒸發速度。

通過將含有材料的源的啟動和冷卻時間減到最小來將高溫下的材料時間減到最小和使機器工作時間達到最大的現行方法需要順序使用同一材料的復制源。例如，通過重疊啟動和冷卻時間，能將兩個源分別使用四天或能在連續的過程中將八個源分別使用一天，而不是連續使用一個源八天。然而，復制源增加了設備的尺寸和成本，特別是在復制源的數量或需要復制源的材料的數量很大的情況下。

Forrest等人(美國專利6337102B1)披露了一種用于蒸發有機材料和有機前體并將它們輸送到反應容器的方法，基底位于反應容器中，且通過使用載氣來實現產生自固體或液體的蒸汽的輸送。有機材料被保持在恒定溫度，該恒定溫度高得足以在所有可能的流量下使進入的載氣飽和。通過調節載氣流量來控制沉積速度。在他們的發明的一個實施例中，Forrest等人使基底位于適當大的反應容器內，且被運載其上的蒸汽在基底上混合并反應或凝結。他們的發明的另一個實施例針對一些應用，這些應用涉及大面積基底的覆蓋和以彼此連續的方式安置幾個這種沉積過程。對于該實施例，Forrest等人披露了使用由一個氣體總管(在該公開文獻中定義為“具有一行孔的空心管”)供給的氣簾，以便垂直于基底運行的方向形成一行連續的沉積材料。

一個由Forrest等人披露的方法中的主要問題是全部材料在高熱質量系統中被連續加熱以維持緊密的溫度控制。以與Barr和Tanabe等人教導的方法相同的方式，該長期暴露于高溫的情況增加了某些材料降解的可能性。Forrest等人披露的方法中的另一個問題是，由于系統的高熱質量和在開始載氣流動之前所有材料處于一個均勻溫度的要求，所以重加載材料的冷卻和啟動時間長。

如由Applied?Films?GmbH?&?Co.的Hoffman等人在他們的文章中教導的系統也是本領域中公知的，該文章在Society?for?InformationDisplay?2002International?Symposium，SID?Digest?02第891-893頁。這些系統將與Barr和Tanabe等人所用的類型相似的大型受熱遠程源與總管結合起來以分配材料蒸汽，由于長期暴露于高溫和由于加熱系統的高熱質量導致冷卻與啟動時間長，所以這些系統在材料降解方面遭受了與由Barr、Tanabe等人和Forrest等人教導的方法相同的問題。

如Forrest等人和Hoffman等人披露的蒸汽輸送方法的特征可以描述為“遠程蒸發”，其中在沉積區之外，更可能在沉積腔之外，在一設備中將材料轉變成蒸汽。將有機物蒸汽單獨或與載氣結合傳送到沉積腔中并最終將其傳送到基底表面。使用該方法必須非常當心以通過利用合適的加熱方法避免在輸送管路中出現不需要的凝結。當打算使用無機材料時，無機材料在基本上更高的溫度下蒸發到所希望的程度，該問題變得更加關鍵。此外，用于覆蓋很大面積的蒸發的材料的輸送一律需要使用氣體總管。