CN102108500A - 汽相沉积装置和使用其制造有机发光显示装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽相沉积装置和使用该汽相沉积装置制造有机发光显示装置的方法。该汽相沉积装置包括：被配置为容纳汽相沉积源的罐，所述罐包括彼此相对的气体入口和气体出口；被配置为对所述罐进行加热的加热器；与所述罐流体连通的室，所述室被配置为容纳汽相沉积对象；以及载气供给单元，被配置为将载气供给到所述罐中。
Description
技术领域
示例性实施例涉及汽相沉积(vapor deposition)装置。更具体地，示例性实施例涉及具有用于将升华的汽相沉积源移动到对象的改进的载气供给结构的汽相沉积装置，以及使用汽相沉积装置制造有机发光显示装置的方法。
背景技术
在制造有机发光显示装置的薄膜，如薄膜晶体管(TFT)的方法中，汽相沉积设备可以用于升华汽相沉积源，并用于将升华的汽相沉积源附着到汽相沉积对象，例如基板上。汽相沉积设备可以包括装有汽相沉积源的罐、用于对罐进行加热的加热器和例如位于室中的、用于汽相沉积对象的支撑件。不过，由于各种实际状况，在汽相沉积装置的罐中可能发生湍流，在罐内的部分之间可能出现大的温差，并且在汽相沉积装置的汽相沉积对象上可能导致不均匀的沉积。
发明内容
实施例致力于汽相沉积装置和使用该汽相沉积装置制造有机发光显示装置的方法，能够基本克服由于相关技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
因此实施例的一特征在于提供具有能够防止罐中的湍流的结构的汽相沉积装置。
因此实施例的另一特征在于提供具有能够减小罐内的部分之间的温差的结构的汽相沉积装置。
实施例的再一特征在于提供一种使用具有上述特征中的一个或多个的汽相沉积装置制造有机发光显示装置的方法。
至少一个上述和其它特征和优点可以通过提供一种汽相沉积装置来实现，该汽相沉积装置包括：被配置为容纳汽相沉积源的罐，所述罐包括彼此相对的气体入口和气体出口；被配置为对所述罐进行加热的加热器；与所述罐流体连通的室，所述室被配置为容纳汽相沉积对象；以及载气供给单元，被配置为将载气供给到所述罐中。
所述载气供给单元可以包括位于所述罐内的旋管(coil)，用于引导所述载气，使得所述载气在通过所述气体入口被注入所述罐中之前在所述旋管中流通。所述旋管可以具有螺旋形。所述旋管可以具有向所述气体入口逐渐减小的直径。所述旋管可以是热交换器。整个旋管可以位于所述罐内。所述旋管可以连接在所述气体入口和载气储存单元之间。所述载气可以包括氩(Ar)气。所述汽相沉积源可以为粉末状态。所述气体入口和所述气体出口可以沿穿过所述罐的同一轴被对准。所述气体入口和所述气体出口可以位于所述罐的相对侧上。
至少一个上述和其它特征和优点还可以通过提供一种制造有机发光显示装置的方法来实现，该方法包括：将汽相沉积源放入罐中，所述罐包括彼此相对的气体入口和气体出口；将汽相沉积对象放入室中，所述室与所述罐流体连通；使用加热器对所述罐进行加热，使得所述汽相沉积源被升华；由载气供给单元通过所述气体入口将载气注入所述罐中，使得所述载气携带着所升华的汽相沉积源通过所述气体出口进入所述室中，以被沉积到所述汽相沉积对象上；并且在所述汽相沉积对象上沉积所述汽相沉积源后，使用所述汽相沉积对象作为所述有机发光显示装置中的薄膜晶体管的半导体层。
至少一个上述和其它特征和优点还可以通过提供一种制造有机发光显示装置的方法来实现，该方法包括：准备包括彼此相对布置的载气的气体入口和气体出口的罐；准备通过所述气体出口连接至所述罐的室；将待用作TFT的半导体层的非晶硅布置在室中；将待沉积在所述非晶硅上的金属催化剂粉末填充到所述罐中；通过对所述罐加热来使所述金属催化剂粉末升华；通过将载气通过所述载气的所述气体入口注入，并将所述载气上携带的升华的金属催化剂粉末通过所述气体出口移动到所述室，将所升华的金属催化剂粉末沉积到所述非晶硅的表面上；并且通过使沉积的金属催化剂弥散到所述非晶硅中并在所述非晶硅中被结晶化这样的方式执行热退火。该方法可以进一步包括：引导所述载气通过旋管，使得所述载气在通过所述气体入口被注入所述罐中之前在所述罐内流通。
附图说明
对本领域普通技术人员来说，上述和其它特征及优点通过参考附图对示例性实施例进行的具体描述将变得更加清楚，附图中：
图1示出根据一实施例的汽相沉积装置的示意图；
图2示出根据一实施例的汽相沉积装置中的旋管的放大透视图；并且
图3示出根据一实施例的使用汽相沉积装置制造的有机发光显示装置的截面图。
具体实施方式
于2009年12月23日递交至韩国知识产权局，并且名称为“Vapor Deposition Apparatus Having Improved Carrier Gas Supplying Structure and Method of Manufacturing Organic Light Emitting Display Apparatus by Using Vapor Deposition Apparatus(具有改进的载气供给结构的汽相沉积装置和使用汽相沉积装置制造有机发光显示装置的方法)”的韩国专利申请No.10-2009-0130025通过引用整体合并于此。
以下将参考附图更充分地描述示例性实施例；但这些示例性实施例可以以不同的形式被具体化，而不应当解释为限于这里给出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开内容更彻底和完整，并将向本领域技术人员更充分地传达本发明的范围。
在附图中，元件和区域的尺寸可能为了清楚起见而被放大。还应当理解的是，当一层或一元件被称作位于另一元件或基板“上”时，该层或元件可以直接位于另一元件或基板上，也可以存在中间元件。另外，还应当理解的是，当一元件被称作位于两个元件“之间”时，该元件可以是这两个元件之间仅有的元件，也可以存在一个或多个中间元件。相同的附图标记始终表示相同的元件。
下文中，将参考图1具体描述汽相沉积装置的示例性实施例。图1示出根据一实施例的汽相沉积装置的示意图。
参见图1，汽相沉积装置可以包括装有汽相沉积源10的罐100、用于加热罐100以升华汽相沉积源10的加热器400、连接至罐100且其中安装有汽相沉积对象20的室200，以及用于将惰性载气，例如氩(Ar)气通过气体入口101注入到罐100中的载气供给单元300。载气将升华的汽相沉积源10通过气体出口102输运到室200。
因此，例如粉末形式的汽相沉积源10可以被放在罐100中，并且加热器400可以加热罐100以使罐100中的汽相沉积源10升华。然后，汽相沉积源10可以被载气携带着通过气体出口102进入室200中。移动到室200的汽相沉积源10可以通过喷头210被喷到汽相沉积对象20上，以被附着到汽相沉积对象20的表面上。
罐100可以被配置为具有彼此相对的气体入口101和气体出口102。也就是说，如图1所示，气体入口101和气体出口102可以被安排为位于罐100的相对侧上。例如，气体入口101可以被安排在罐100的底侧，即支撑罐100的侧，并且气体出口可以被安排在罐100的顶侧，即与罐100的底侧相对且在罐100的底侧上方的侧。例如，气体入口101和气体出口102可以彼此重叠，例如，气体入口101和气体出口102可以在关于罐100的底侧的同一垂直轴上被对准。位于罐100的相对侧上的气体入口101和气体出口102的位置关系可以有效地用于消除罐100内部的湍流(fluid turbulence)。
也就是说，当气体入口与气体出口被布置在同一侧时，例如，当气体入口和气体出口二者均在罐的顶侧上时，通过气体入口注入的载气会与汽相沉积源相撞，并回到气体出口。由于载气被引向两个方向，例如，在被注入到罐中时引向向下的方向，并且在离开罐时被引向向上的方向，在罐中可能会发生湍流。在这种情况下，流体可能不能顺畅地流动。进一步，例如粉末形式的汽相沉积源可能由于湍流而弥散，并且汽相沉积源中固体形式的部分，即没有升华的部分可能被载气携带到室中，从而导致在汽相沉积对象上沉积不均匀。
然而，根据实施例，当气体入口101和气体出口102在罐100的相对侧上，例如罐100的相应下部和上部时，载气被引向单个方向，即仅被引向向上的方向。因此，可以防止或充分地最小化罐100中的湍流。例如，载气通过气体入口101沿向上的方向被注入，吸收升华的汽相沉积源10，并继续沿向上的方向以通过与气体入口101相对布置的气体出口102在没有湍流的情况下排出。相应地，升华的汽相沉积源10可以在例如充分减小的弥散或干扰的情况下流畅地移动到室200。
载气供给单元300可以包括载气储存单元310和旋管320。旋管320可以充当螺旋形卷绕的管，用于在载气通过气体入口101被注入罐100中之前，通过罐100的热对从载气储存单元310供给的载气进行预加热。如果在注入到例如保持约80℃的内部温度的罐100之前，不对例如处于约25℃的室温的载气进行预加热，则在新注入的载气，例如载气的紧靠气体入口101的部分，与罐100中的容纳物，例如载气的紧靠气体出口102的部分之间的温差可能很大。
旋管320可以具有多个连接的环的螺旋形形状，以确保甚至在狭窄空间中也有长通路，如图1和图2所示。当载气移动经过螺旋形旋管320时，在旋管320中的载气与罐100内部的载气发生热交换。在旋管320中通过热交换预加热了的载气通过气体入口101被注入到罐100中。因此，与处于室温下的载气不经预加热就被直接注入到罐中的传统汽相沉积装置相比，罐100内部的部分之间的温差可以被充分地减小。由于罐100内部的部分之间的温差被充分减少，因此罐100中的汽相沉积源10可以被均匀地升华，并且可以在汽相沉积过程中将均匀量的汽相沉积源10供给到室200。
具体来说，如图2所示，旋管320的螺旋形通路可以被配置为具有减小的直径的圆锥体，即多个连接的环可以具有减小的直径。例如，旋管320的底部，即最底部的环，可以具有逐渐减小的第一直径D1，因此旋管320的顶部，即最顶部的接触气体入口101的环，可以具有小于第一直径D1的第二直径D2，即D1＞D2。应当注意的是，旋管320的底部可以连接至载气储存单元310，使得载气可以从载气储存单元310被注入到旋管320的底部。然后，载气可以在旋管320内从底部移动到顶部，以从旋管320的顶部被输运到气体入口101。例如，旋管320的底部可以位于罐100的底侧上，例如，整个旋管320可以在罐100内部。旋管320的长度，即环的尺寸和数目可以被调节以为热交换提供足够的时间。
应当注意的是，如果旋管被配置为具有恒定直径的圆柱形，即D1＝D2，则实现充分热交换，即将载气充分加热所需要的螺旋通路的长度可能会太长，从而占用罐100内的大的空间，并且会减小罐100内汽相沉积源10的可用空间。然而，根据本实施例，旋管320可以被配置为具有非恒定直径的圆锥体，从而在罐100内占有减小的空间，同时确保用于预加热载气的足够的时间。因此，汽相沉积源10的均匀升华可以发生。
上述汽相沉积装置可以有效地用于例如制造有机发光显示装置的TFT的方法中。也就是说，当金属催化剂被沉积以使TFT的非晶半导体层结晶时，可以使用汽相沉积装置。在这种情况下，汽相沉积源10可以包括镍(Ni)粉末，并且载气可以包括氩(Ar)气。
为了解释汽相沉积装置在制造有机发光显示装置的TFT的方法中的使用，现在将参考图3描述有机发光显示装置的结构。参见图3，有机发光显示装置可以包括TFT 130和电连接至TFT 130的有机发光显示器件140。
TFT 130可以包括多晶硅层131、第一绝缘层112和栅极132。第二绝缘层113可以被布置在栅极132上，并且源极133和漏极134可以通过接触孔135电连接至多晶硅层131。源极133和漏极134之一可以电连接至有机发光器件140的第一电极141。
钝化层115可以形成在源极133和漏极134与第一电极141之间，以保护TFT 130。钝化层115可以包括无机绝缘层和/或有机绝缘层。无机绝缘层可以包括例如SiO2、SiNx、SiON、Al2O3、TiO2、Ta2O5、HfO2、ZrO2、BST、PZT等中的一种或多种。有机绝缘层可以包括例如PMMA或PS之类的聚合物、含有聚合物衍生物的苯酚组、丙烯酸聚合物、酰亚胺基聚合物、芳基聚合物、氨基聚合物、氟化聚合物、p-二甲苯基聚合物、乙烯醇基聚合物或其混合物。钝化层115可以被形成为包括无机绝缘层和有机绝缘层的复合堆叠结构。
在图像朝基板110实现的底发射型有机发光显示装置中，有机发光器件140的第一电极141可以被形成为透明电极，并且第二电极143可以被形成为反射电极。在这种情况下，第一电极141可以由具有高功函的材料，如：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)或氧化铟(III)(In2O3)形成，并且第二电极143可以由具有低功函的材料，如：银(Ag)、镁(Mg)、铝(Al)、铂(Pt)、铅(Pb)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)或钙(Ca)形成。
在图像朝向基板110的相对方向实现以确保开口率的顶发射型的有机发光显示装置中，第一电极141可以被形成为反射电极，并且第二电极143可以被形成为透明电极。在这种情况下，作为第一电极141的反射电极可以通过将Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca或其复合物形成到反射层中，然后将具有高功函的材料，例如ITO、IZO、ZnO或In2O3形成到反射层上的层中来形成。另外，作为第二电极143的透明电极可以通过沉积具有低功函的材料，例如Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca或其复合物，然后将透明导电材料，例如ITO、IZO、ZnO或In2O3形成到沉积材料上的辅助电极层或总线电极线上来形成。
介于第一电极141和第二电极143之间的有机发光层142通过电驱动第一电极141和第二电极143来发光。有机发光层142可以是小分子重量的有机材料或聚合物有机材料。
当有机发光层142由小分子重量的有机材料形成时，可以在相对于有机发光层142朝向第一电极141的方向上顺序堆叠空穴传输层(HTL)和空穴注入层(HIL)，并且可以在相对于有机发光层142的第二电极143的方向上顺序堆叠电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)。另外，在必要时可以形成各种附加层。用于形成有机发光层142的有机材料可以是酞菁铜(CuPc)、N，N′-Di(萘-1-基)-N、N′-二苯基联苯胺(NPB)、三-8-氧代喹啉铝(Alq3)等。
当有机发光层142由聚合物有机材料形成时，在相对于有机发光层142的朝向第一电极141的方向上可以只堆叠HTL。聚合物HTL可以由聚-(2，4)-乙烯-二烃基噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等形成，并且可以使用喷墨印刷或旋转涂敷被形成在第一电极141上。由聚合物形成的有机发光层142可以由PPV、可溶PPV、蓝色-PPV、多氟化物等形成。可以使用通用的方法，例如喷墨印刷、旋转涂敷或使用激光的热传送在有机发光层142中形成彩色图案。
尽管没有示出，但可以在有机发光器件140上形成用于密封有机发光器件140的密封件(未示出)，例如玻璃。进一步，可以提供吸湿剂(未示出)，以吸收外部湿气或氧气。
现在将描述形成有机发光显示装置的方法。首先，可以在基板110上形成缓冲层111。接着，可以在缓冲层111上沉积非晶硅，然后将非晶硅结晶化为多晶硅。可以使用例如固相结晶化(SPC)方法、场增强快速热退火(FERTA)方法、准分子激光退火(ELA)方法、连续横向固化(SLS)方法、金属诱导结晶化(MIC)方法、金属诱导横向结晶化(MILC)方法或超细硅(SGS)方法来将非晶硅结晶化为多晶硅。在这些方法中，当使用SGS方法时，根据示例性实施例，即先前参见图1-2描述的汽相沉积装置可以被有效地使用。
现在具体描述SGS方法。可以使用化学汽相沉积(CVD)法、等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)等方法，在非晶硅层上形成盖层(未示出)，例如氮化硅层或氧化硅层。
接下来，可以通过汽相沉积装置在盖层上沉积金属催化剂粉末，例如镍(Ni)。也就是说，罐100中的汽相沉积源10可以包括Ni粉末，并且具有非晶硅层和非晶硅层上的盖层的基板110，即汽相沉积对象20，可以安装在室200中。氩(Ar)气可以从载气供给单元300通过旋管320和气体入口101被供给到罐100。加热器400可以对罐100进行加热，使得罐100内的Ni粉末可以升华并由Ar气携带到室200中，以被沉积到盖层上。由于根据示例性实施例通过汽相沉积装置使Ni沉积，因此可以将Ni均匀地供给到盖层上，并且可以使汽相沉积过程稳定。
然后，可以例如使用热退火方法将非晶硅结晶化。可以通过在熔炉中对非晶硅长时间加热，或者通过执行快速热退火(RTA)来执行热退火方法。金属催化剂，即盖层上升华的Ni可以通过热退火弥散到非晶硅中，并且可以在非晶硅层上形成种子层。非晶硅层可以从种子层开始生长，并可以到达相邻晶粒。然后，可以形成晶粒边界，并且可以使非晶硅完全结晶化。
在使非晶硅结晶化后，可以移除盖层。然后，可以使用如SiO2、SiNx等顺序形成第一绝缘层112和第二绝缘层113。
源极133和漏极134可以形成在第二绝缘层113上，并且可以通过接触孔135连接至作为半导体层的多晶硅层131。然后，可以形成钝化层115，并且然后可以在钝化层115上形成有机发光器件140。
因此，根据示例性实施例，可以使用汽相沉积装置均匀地供给金属催化剂。因此，可以在制造有机发光显示装置时将非晶硅层，即TFT的半导体层，结晶化为多晶硅层。由于在对非晶硅结晶化的过程中均匀地供给金属催化剂，因此多晶硅层131的晶粒的尺寸可以是均匀的。
在根据示例性实施例的汽相沉积装置中，由于气体入口和气体出口被布置为彼此相对，因此可以防止罐中的湍流。另外，由于载气被适当预加热并被供给，因此可以充分地减小罐内的部分之间的温差。因此，当将汽相沉积装置用于制造有机发光显示装置的方法中时，可以将作为汽相沉积源的金属催化剂均匀且稳定地供给到作为汽相沉积对象的非晶半导体层，因此可以将半导体层均匀地结晶化。
这里已经公开了示例性实施例，并且虽然采用了特定术语，但这些术语仅以一般性和描述性意义上被使用和解释，而不用于限定目的。因此，本领域普通技术人员将理解，可以在不背离所附权利要求给出的本发明的精神和范围内进行形式上和细节上的各种改变。
Claims (20)
1.一种汽相沉积装置，包括：
被配置为容纳汽相沉积源的罐，所述罐包括彼此相对的气体入口和气体出口；
被配置为对所述罐进行加热的加热器；
与所述罐流体连通的室，所述室被配置为容纳汽相沉积对象；以及
载气供给单元，被配置为将载气供给到所述罐中。
2.根据权利要求1所述的汽相沉积装置，其中所述载气供给单元包括位于所述罐内的旋管，所述载气被配置为在通过所述气体入口被注入所述罐中之前通过所述旋管。
3.根据权利要求2所述的汽相沉积装置，其中所述旋管具有螺旋形。
4.根据权利要求3所述的汽相沉积装置，其中所述旋管具有向所述气体入口逐渐减小的直径。
5.根据权利要求2所述的汽相沉积装置，其中所述旋管是热交换器。
6.根据权利要求2所述的汽相沉积装置，其中所述整个旋管位于所述罐内。
7.根据权利要求6所述的汽相沉积装置，其中所述旋管被连接在所述气体入口和载气储存单元之间。
8.根据权利要求1所述的汽相沉积装置，其中所述载气包括氩气。
9.根据权利要求1所述的汽相沉积装置，其中所述汽相沉积源为粉末状态。
10.根据权利要求1所述的汽相沉积装置，其中所述气体入口和所述气体出口沿穿过所述罐的同一轴被对准。
11.根据权利要求1所述的汽相沉积装置，其中所述气体入口和所述气体出口位于所述罐的相对侧上。
12.一种制造有机发光显示装置的方法，该方法包括：
将汽相沉积源放入罐中，所述罐包括彼此相对的气体入口和气体出口；
将汽相沉积对象放入室中，所述室与所述罐流体连通；
使用加热器对所述罐进行加热，使得所述汽相沉积源被升华；
由载气供给单元通过所述气体入口将载气注入所述罐中，使得所述载气携带着所升华的汽相沉积源通过所述气体出口进入所述室中，以被沉积到所述汽相沉积对象上；并且
在所述汽相沉积对象上沉积所述汽相沉积源后，使用所述汽相沉积对象作为所述有机发光显示装置中的薄膜晶体管的半导体层。
13.根据权利要求12所述的制造有机发光显示装置的方法，其中所述汽相沉积对象是非晶硅，并且所述汽相沉积源是金属催化剂粉末。
14.根据权利要求13所述的制造有机发光显示装置的方法，进一步包括：执行热退火，使得所沉积的金属催化剂粉末被弥散到所述非晶硅中并在所述非晶硅中被结晶化。
15.根据权利要求13所述的制造有机发光显示装置的方法，其中所述金属催化剂粉末包括镍粉末。
16.根据权利要求12所述的制造有机发光显示装置的方法，其中将载气注入到所述罐中包括：引导所述载气通过旋管，使得所述载气在通过所述气体入口被注入所述罐中之前在所述罐内流通经过所述旋管。
17.根据权利要求16所述的制造有机发光显示装置的方法，其中所述旋管被形成为具有螺旋形。
18.根据权利要求17所述的制造有机发光显示装置的方法，其中所述旋管被形成为具有向所述气体入口减小的直径的圆锥体。
19.根据权利要求16所述的制造有机发光显示装置的方法，其中引导所述载气通过所述旋管包括：在所述载气经过所述旋管时，由所述加热器产生的热对所述载气进行预加热。
20.根据权利要求12所述的制造有机发光显示装置的方法，其中所述载气包括氩气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SAMSUNG DISPLAY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG MOBILE DISPLAY CO., LTD. Effective date: 20120928 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120928 Address after: Gyeonggi Do, South Korea Applicant after: Samsung Display Co., Ltd. Address before: Gyeonggi Do, South Korea Applicant before: Samsung Mobile Display Co., Ltd. |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |