CN101560639B - 有机淀积设备及利用该设备淀积有机物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有机材料淀积系统和方法。有机材料淀积设备可包括内部形成有处理空间的腔室和供给源装置，该供给源装置生成有机源并通过设于所述处理空间中的喷淋头将所述有机源注入并扩散进所述处理空间中。所述衬底由载台装置支撑，该载台装置在所述处理空间中向上和向下移动该衬底以调整所述衬底与所述喷淋头之间的距离。抽取口设于所述处理空间的上部的上端，提供将气流经所述处理空间导向所述载台装置的真空排气路径。这使得厚度均匀的有机薄膜能够利用构造较为简单的设备进行淀积。

Description

有机淀积设备及利用该设备淀积有机物质的方法

技术领域

本发明涉及一种有机淀积设备以及利用该设备的淀积方法，更具体地说，涉及一种在衬底上淀积有机薄膜的设备及利用该设备的淀积方法。

背景技术

近来向信息社会的转变，支持了显示技术的重要性，显示技术允许通过以用户能可视化感知的文本和图像方式显示数据，以使数据能够随时随地地被访问。由于更早的阴极射线管(CRT)显示器相对较大的尺寸和较大的重量，显示装置市场的客户倾向反映出对平板显示器，诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、以及有机电致发光显示器(organic light emittingdiodes，OLED)日益增长的需求。

LCD是使用单独光源的被动型器件。LCD具有一些技术缺陷，如视角、响应时间、对比度等等。PDP在视角和响应时间方面可提供比LCD更佳的特性。然而，PDP更难以小型化，更费电，而且制造成本更高。

有机电致发光显示器(下文中称为OLED)是自发光的，因此无需单独的光源。OLED的耗电更小，响应时间更短，几乎没有无视角的缺陷，并且可以将任意类型的小型移动图像在大屏幕上逼真地再现出来。而且，OLED的结构更容易制造，并且能够最终制造出超薄(厚度1毫米或更小)和超轻的显示器。此外，在柔软的衬底例如塑料上制造这种显示器的研究正在进行中，以便生产出更薄，更轻且更不易破碎的柔软的显示器。改进的制造系统和方法，包括那些旨在在衬底上淀积材料的系统和方法，将帮助提高这种技术的发展。

发明内容

本发明提供了一种有机淀积设备和利用该设备的淀积方法，该设备和方法能够利用具有相对简单结构的设备淀积厚度均匀的有机薄膜。

如本申请所包含并概括性描述的一种有机淀积设备可包括：供给源单元，被构造成通过蒸发待淀积于衬底上的有机物质生成有机源，并被构造成通过置于处理空间下方的喷淋头向处理空间的上方注入并扩散所述有机源；置于处理空间上方的载台单元，用于支撑被传输进处理空间中的所述衬底，并将该衬底向上和向下移动以调整该衬底与该喷淋头之间的距离；以及置于腔室上方的抽取口，该抽取口用于为处理空间提供真空排气路径，以便将处理空间的气流导向所述载台单元。

所述载台单元可包括置于处理空间上方用于支撑所述衬底的衬底夹具以及一侧结合到衬底夹具而另一侧延伸穿过腔室上方的支承轴。

所述有机淀积设备还可包括固定在所述支承轴的另一侧且与所述衬底夹具相平行的平板。

所述有机淀积设备还可包括构造成支撑所述平板并在一平面内移动该平板的对齐单元。

所述载台单元也可包括置于所述腔室与所述平板之间用于支撑所述衬底的升降台以及结合到所述腔室的侧面用于支撑所述升降台并向上和向下移动该升降台的夹具升降模块。

所述载台单元也可包括构造成支撑处理空间中的图案化的掩模的升起臂以及掩模升降模块，该掩模升降模块包括被构造成向着所述衬底夹具移动该升起臂的升起驱动单元。

所述掩模升降模块可被提供有多个，用以支撑所述掩模的边缘部分，其中所述多个掩模移动模块可单独操作用于单独调整所述升起臂的升降距离。

所述有机淀积设备还可包括构造成通过蒸发有机物质而生成有机源的源发生器以及置于所述源发生器和所述喷淋头之间用于将该源发生器生成的所述有机源与用于运送该有机源的载气混合的混合器。

所述喷淋头可包括构造成扩散自所述源发生器提供的所述有机源的扩散室和从该扩散室向所述处理空间延伸的多个注入孔。

如本申请所包含并概括性描述的一种淀积有机物质的方法可包括：执行衬底支撑操作，用于将衬底引入处理空间中并支撑该衬底；执行遮蔽操作，用于遮蔽所述处理空间；执行排气操作，用于通过所述处理场的上方和下方将该处理空间抽成真空；以及执行沉积操作，用于在停止通过所述处理空间的下方对该处理空间进行抽真空，但维持通过所述处理场上方对该处理空间进行抽真空之后，将有机源向所述衬底注入。

在所述衬底支撑操作和所述遮蔽操作之间，所述方法还可包括：执行掩模引入操作，用于将图案化的掩模引入所述处理空间中；以及执行接触操作，用于使该掩模与所述衬底相接触。

所述接触操作可包括：执行测定操作，用于测定所述衬底与所述掩模之间的对齐状态；以及执行对齐操作，用于通过单独向上和向下移动所述掩模的边缘部分而调整所述衬底与所述掩模之间的距离，并通过相对所述掩模在一平面内移动所述衬底而将该衬底与该掩模对齐。

在所述淀积操作之前，所述方法还可包括执行衬底升降操作，用以通过向上和向下移动该衬底调整所述有机源的注入距离。

附图说明

下面将参照附图详细描述实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。附图中，

图1是本申请所包含并概括性描述的有机材料淀积设备的透视图；

图2是如图1所示有机材料淀积设备的载台部分的分解透视图；

图3是如图1所示有机材料淀积设备沿I-I′线的剖视图；

图4是本申请所举例并概括性描述的有机材料淀积方法的流程图；以及

图5至图7是示出本申请所举例并概括性描述的有机材料淀积设备操作的操作图。

具体实施方式

OLED一般具有包括铟锡氧化物(ITO)阳极、有机薄膜、和阴极电极的结构。有机薄膜可由单一材料形成，但可具有包括空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、电子传输层(ETL)等层的多层结构。在具有上述多层结构的OLED中，空穴可从空穴传输层被提供，电子可从电子传输层被提供，并且空穴和电子可被传输至发射层以形成耦合的空穴电子对激子，这些激子在该发射层上恢复基态以释放发光的能量。

气相淀积(VD)法可被用于制造具有多层结构的OLED中的薄膜淀积。在气相淀积期间，存储有机材料的供给源可被加热，从而从该有机材料生成有机源，输送气体可被注入该供给源中，并且，有机源可被供给到里面执行淀积工艺的腔室中。根据有机源的供给位置，这种淀积方法可被分类为向上法、向下法、或横向法。

向上法包括在处理空间的上部放置衬底，以及从该处理空间的底部向上放出有机源。向下法包括在处理空间的下部放置衬底，以及从该处理空间的顶部向下放出有机源。横向法包括在处理空间的下部放置衬底，以及从该处理空间的一侧将有机源放出至放置在该处理空间中的衬底上面。

尽管这些方法对薄膜淀积是有效的，向上法和横向法可将衬底旋转以获得厚度均匀的淀积的薄膜，因此使得该设备的结构更加复杂。这些方法也难以应用到大规模的衬底应用中。在向下法中，颗粒从处理空间的上部降至衬底上面，从而可能对衬底造成污染。为了在不同大小和不同类型的衬底上提供厚度均匀的淀积的薄膜，如图1至图3所示的有机材料淀积设备100可包括腔室110、供给源装置130、载台装置150、以及真空形成装置190。

腔室110可由减小振动的减振架110a支撑，并可提供用于在衬底S上淀积有机材料的处理空间101。腔室110可被分为上腔室111和下腔室113。上腔室111可由腔室打开模块110b所支撑，该腔室打开模块举例而言，如设于下腔室113边缘部分的液压缸、升降丝杠或其它适用机构。上腔室111可面向下腔室113下降以密封处理空间101，并且上腔室111可被提高而离开下腔室113，从而打开处理空间101。在一替换实施例中，腔室可被替换地设于具有内部处理空间的整体结构中，并且可在该整体腔室的一个侧面安装门，从而使衬底S和掩模M可被装载入该处理空间中。

供给源装置130可蒸发待淀积于衬底S上的有机材料，并向处理空间101提供有机源。供给源装置130可包括源发生器131、混合器133、以及具有类似诸如喷淋头或喷嘴结构的散布装置或者淀积装置135。源发生器131可设于处理空间101的外部，并可蒸发有机材料从而生成气态有机源。混合器133可混合输送气体(帮助有机源自源发生器131传输至处理空间101)和有机源，并将该混合物供给喷淋头135。

喷淋头135可被放置于，例如，处理空间101的下部，从而将通过混合器133供给的有机源向载台装置150扩散并排放。喷淋头135可包括：扩散室135a，在扩散室135a中有机源被被其内壁反射并扩散(参见图7)；以及多个注入孔135b，有机源可通过这些注入孔135b被排放，从而使有机源被均匀地排放进处理空间101中。

在替换实施例中，加热器(图中未示出)可随喷淋头135和腔室110被提供，以防止气态的有机源不小心被淀积于喷淋头135和腔室110的内壁上。

载台装置150可支撑载入处理空间101中的衬底S，并可将上面形成图案的掩模M贴合至衬底S上。载台装置150可包括衬底夹具151、支承轴153、平板155、移动台157、以及掩模移动模块159。

衬底夹具151可被设于处理空间101的上部以支撑被载入处理空间101中的衬底S。衬底夹具151可以是例如利用静电力保持衬底S的静电夹具(ESC)，并且，在替换实施例中，可包括内置磁铁，该内置磁铁利用贴近贴合在静电夹具上的衬底S施加的磁力支撑掩模M。掩模M可包括其中的磁性成分。

支承轴153的一端可结合到处理空间101中的衬底夹具151，并且其另一端可穿过上腔室111的顶部。

在替换实施例中，冷却装置(图中未示出)可随衬底夹具151被提供，从而通过对贴合在衬底夹具151上的衬底S进行冷却，使气态的有机源能够很容易地被淀积至衬底S上。冷却装置(图中未示出)可包括，如插入衬底夹具151中的循环管，以允许沿支承轴153供给的冷却剂，诸如冷却水或氦气可在循环管中循环。

平板155，与上腔室111隔开并且与衬底夹具151平行，可被固定于支承轴153的另一端。平板155可利用下文描述的对齐装置173纵向地对齐衬底S和掩模M。

移动台157可与上腔室111隔开，并被放于上腔室111与平板155之间。移动台157可包括位于其中央、支承轴153穿过的通孔。移动台157可由象诸如液压缸或升降丝杠的夹具移动模块157a支撑，夹具移动模块157a结合至上腔室111的边缘部分。移动台157可按照能够相对于上腔室可选地被升高或降低的方式被安装。

对齐装置173可被设于移动台157与平板155之间，使移动台157支撑对齐装置173，并且对齐装置173支撑平板155。因此，移动台157可被夹具移动模块157a升高或降低，因此允许衬底夹具151被升高或降低。通过这种方式，由于衬底夹具151随着移动台157被升高或降低而被升高或降低，所以，载台装置150可调整位于喷淋头135与贴合在衬底夹具151上的衬底S之间的距离。

掩模移动模块159可包括支撑处理空间101中的掩模M的臂部159a以及向着衬底夹具151升高或降低臂部159a的驱动器159b。驱动器159b可被安装在移动台157上。臂部159a可被安装成使其穿过移动台157和上腔室111，并在处理空间101中被升高或降低。可设置多个掩模移动模块159和臂部159b，从而通过单个或一起调整各臂部159b的位置支撑掩模M相应的边缘部分。

支承轴153和臂部159a可被安装成使其穿过移动台157和上腔室111被升高或降低。相应地，象例如波纹管等的密封件157b可被设于上腔室111与移动台157之间以对处理空间101进行密封，这是由于支承轴153和臂部159a贯穿处理空间101。

尽管在上述实施例中用于形成有机薄膜图案的掩模被传输进处理空间101中，且载台装置150包括调整掩模位置的掩模移动模块159，但在替换实施例中，如果无需形成待淀积于衬底S上的有机薄膜图案，掩模移动模块159可被省去。

多个摄像机171可被设于上腔室111的顶部。摄像机171可通过贯穿上腔室111的拍摄孔111a和在衬底S上形成的对齐孔Sa拍摄掩模M的对齐标记Ma的图像，因此使测定衬底S与掩模M之间的对齐状态成为可能。

对齐装置173可根据摄像机171拍摄的图像，使衬底夹具151相对掩模M纵向地在衬底夹具151/衬底S所在平面范围内在一个平面上移动，从而将掩模M和衬底S在一个平面上对齐。衬底S与掩模M之间的间隔的调整可由单独调整臂部159a的位置实现。于是，有机淀积设备100可利用对齐装置173对齐衬底S与掩模M，并可利用掩模移动模块159调整衬底S与掩模M之间的间隔。

真空形成装置190可包括设于上腔室111的上抽取口191，以及设于下腔室113的下抽取口193。上抽取口191和下抽取口193可被连接至对处理空间101真空排气的真空泵(未示出)，并可提供排气路径以在密闭的处理空间101中形成真空。此外，上抽取口191和下抽取口193在处理空间101的真空排气期间可控制处理空间101中的空气流动方向。

在处理空间101中已经建立了真空状态后，在有机源注入期间，上抽取口191可允许处理空间101中的空气自底部流向顶部。此外，上抽取口191可加快从喷淋头135注入的有机源的上升速度，从而减少有机源淀积至衬底S上的时间。这使得有机源可共形地淀积到衬底S上。进一步地，上抽取口191和下抽取口193可执行排气操作，以在有机源淀积之前和/或之后清洁处理空间101。

根据本申请概括性描述的实施例的衬底贴合设备的操作将参照图4至图7进行更详细的描述。

在操作S11中(还参见图5)，在上腔室111被提升且处理空间101被打开的状态下，衬底S被传输进处理空间101中，并且衬底S可随后被贴合到衬底夹具151上。一旦衬底S被贴合到衬底夹具151，掩模M可被引入处理空间101中，其中掩模M由臂部159a支撑。

此时，摄像机171通过上腔室111中的拍摄孔111a和衬底S中的对齐孔Sa拍摄在掩模M上形成的对齐标记Ma的图像，以便摄像机171拍摄衬底S和掩模M之间对齐状态的图像。

如果对齐标记Ma与拍摄孔111a和对齐孔Sa未对齐，则掩模移动模块159和对齐装置173各自执行衬底S和掩模M之间的对齐。即，多个掩模移动模块159可单独操作或一起操作以升高/降低掩模M的各边缘部分，从而调整掩模M与衬底S之间的间隔。此外，对齐装置173可使平板155在其平面内纵向移动，从而使衬底夹具151在其平面内纵向移动。通过这种方式，衬底S相对于掩模M的位置可被调整和控制。

当衬底S与掩模M之间的对齐被执行时，多个掩模移动模块159在均衡各臂部159b的位置后可升起掩模M，使掩模随后接触衬底S。

其后，在操作S13中(还参见图6)，当掩模M被升起以接触衬底S时，上腔室111下降并且处理空间101被遮蔽，或被密封。当处理空间101被遮蔽时，真空形成装置190对处理空间执行真空排气操作。

在操作S15中，真空形成装置190通过上抽取口191和下抽取口193这两个抽取口执行处理空间101的真空排气操作。因此，通过利用上抽取口191和下抽取口193这两个抽取口，有可能减少处理空间101的真空排气时间，并且提高处理空间101的真空效率，因为处理空间101的真空排气是同时地通过上抽取口191和下抽取口193执行的。

当处理空间101中已建立真空后，移动台157被夹具移动模块157a降低。随着移动台157的下降，由移动台157所支撑的对齐装置173下降，且由对齐装置173所支撑的平板155下降。随着平板155的下降，支承轴153下降，并且结合到支承轴153的衬底夹具151也下降。

因此，如图6所示，衬底夹具151与喷淋头135之间的距离减小，导致通过喷淋头135注入的有机源到达衬底S的距离减小，从而提高有机源的注入效率。

随后，如图7所示，供给源装置130蒸发存储于源发生器131中的有机材料，并将气化的有机源供给提供有载气的混合器133。在混合器133中与载气混合的有机源被供给喷淋头135，在喷淋头135处，由于提供给混合器133的载气的压力，与载气混合的有机源在扩散室135a中被扩散并经过注入孔135b基本均等地散布。在某些实施例中，喷淋头135可被加热器(未示出)加热，从而使有机源不会不小心被淀积于喷淋头135的内壁上。

当有机源最初从喷淋头135被散布时，下抽取口193停止执行真空排气，但上抽取口191继续执行真空排气。这样做，结合有机源中加入的载气的压力，抽吸气流向上穿过处理空间101，使得有机源的流速加快并且被淀积于衬底S上，并使其被共形地淀积于衬底S上成为可能。在某些实施例中，衬底夹具151可被冷却装置(未示出)冷却，从而使有机源能够更有效地淀积于衬底S上。

如本申请所包含并概括性描述的一种有机淀积系统和方法，能够利用具有相对简单结构的设备淀积厚度均匀的有机薄膜。

如本申请所包含并概括性描述的一种有机淀积系统和方法，能够容易地在大型衬底上执行有机薄膜淀积。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“某些实施例”、“替换性实施例”等等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中任何地方出现这种表述不是一定都指的是该同一个实施例。进一步，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点，落在本领域技术人员的范围内。

尽管参照本发明的多个示例性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种有机淀积设备，包括：

内部形成有处理空间的腔室，所述处理空间包括第一端和与所述第一端相对的第二端；

供给源装置，所述供给源装置生成有机源并将所述有机源通过设于所述处理空间的所述第二端的散布装置供给到所述处理空间中；

载台装置，所述载台装置设于所述处理空间的所述第一端，与所述散布装置相对，其中所述载台装置支撑所述处理空间中的衬底并移动所述衬底，从而调整所述衬底与所述散布装置之间的距离；以及

第一口，设于所述腔室一端，对应于所述处理空间的所述第一端，其中，所述第一口提供穿过所述处理空间将气流导向所述载台装置和所述处理空间外部的真空排气路径，

其中，所述散布装置包括：

扩散空间，所述扩散空间接收并扩散来自所述源发生器的所述有机源；以及

多个散布孔，所述多个散布孔自所述扩散空间延伸进所述处理空间中，从而将所述有机源散布进入所述处理空间中，

其中，所述载台装置包括：

支撑所述衬底的衬底夹具；以及

支承轴，所述支承轴具有对应于所述处理空间的所述第一端向外延伸穿过所述腔室外壁的第一端以及结合至所述衬底夹具的第二端，

其中，所述载台装置进一步包括：

结合至所述支承轴的所述第一端并且方向与所述衬底夹具平行的平板；

放置于所述腔室与所述平板之间的移动台；以及

结合至所述腔室侧面的夹具移动模块，其中，所述夹具移动模块支撑所述移动台并向上和向下移动所述移动台。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述载台装置进一步包括：

在所述处理空间中支撑图案化的掩模的至少一个臂部；以及

至少一个对应的掩模移动模块，所述至少一个掩膜移动模块包括至少一个驱动器，所述至少一个驱动器移动所述至少一个臂部从而相对于所述衬底移动所述掩模。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个掩模移动模块包括多个掩模移动模块，所述多个掩膜移动模块移动各自支撑所述掩模的相应边缘部分的对应的多个臂部，其中所述多个掩模移动模块单独操作从而调整对应臂部的伸出距离。

4.如权利要求1所述的设备，其中，所述供给源装置包括：

蒸发有机物质以生成所述有机源的源发生器；以及

放置于所述源发生器和所述散布装置之间的混合器，其中，所述混合器将所述源发生器生成的所述有机源与载气混合，所述载气运送所述有机源穿过所述散布装置并进入所述处理空间中。

5.如权利要求1所述的设备，进一步包括对应于所述处理空间的所述第二端设于所述腔室一端的第二口，其中，在真空操作期间所述第一口和所述第二口均为打开，并且，当所述有机源经所述散布装置被供给进所述处理空间中时，所述第一口保持打开，而所述第二口被关闭，从而将气流从所述处理空间的所述第二端导向所述第一端，并抽吸所述有机源越过由所述载台装置保持的所述衬底。

6.如权利要求5所述的设备，其中，所述处理空间的所述第一端位于所述腔室的上部，并且所述处理空间的所述第二端位于所述腔室的下部，使有机源被散布进入所述处理空间的下部，并被朝着所述打开的第一口向上抽吸越过所述衬底。

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