CN102113103A - 用于加工薄膜电子器件的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据一个示范性实施例提供了一种用于加工薄膜电子器件的系统。该系统包括腔室和气门。腔室在其中包括存储装置，被设置用于将一部分基板收集在腔室内。气门在腔室的压力区域和第二压力区域之间提供流体连通。

Description

用于加工薄膜电子器件的系统和方法
政府投资
本发明至少部分地在美国政府国家标准与技术研究院(NIST)的资助下完成，资助号为70NANB3H3030。政府可以在本发明中享有权益。
技术领域
本发明主要涉及用于加工大量薄膜电子器件的系统，并且具体地涉及具有一种或多种沉积过程的加工系统。
背景技术
应该理解本公开适用于薄膜电子器件，例如无机与有机半导体器件和电路、有机光伏器件、无机膜、无机油墨等。进一步可以预见到本公开适用于具有多层中间结构的薄膜电子器件(TFED)，中间结构上沉积有电子器件部分，其中中间结构被设置用于最小化或阻止水汽和氧气通过TFED的基板扩散并使电气部分退化。TFED可以被用于实现电功能，例如但不限于传导电力、处理信息、生成电流、发光、显示信息等。
通常，加工薄膜电子器件要使用多种加工过程。加工薄膜电子器件经常涉及采用不同的沉积过程来成形不同的TFED层。例如，在TFED的一个实施例中，一层是在大气压下通过丝网印刷或冲模过程成形，而另一层则是通过真空蒸发沉积或者物理气相沉积过程成形。而且，希望可以对连续基板采用卷到卷(roll-to-roll)的加工过程以经济地加工大量的TFED。与成批加工TFED相比，以涉及将各种材料沉积到连续基板上的大规模、卷到卷过程加工TFED要面对一些特定的挑战。
TFED在压力差异极大的加工区域之间的过渡部分经常需要仔细选择密封和泵送装置以将这些区域中的一个或多个保持在所需压力下。而且，还可能会希望保持这些区域中的一个或多个的环境完整性，例如将一个区域保持在单一的气体环境下和/或最小化区域内的污染。在一种例如从大气压过渡到真空沉积室的应用中，多套密封设备可能要被用于大容量泵送装置以维持真空压力区域，这是一种复杂并且昂贵的方案。
另外，在试图保持TFED的操作完整性方面，经常不希望在从一种加工过程过渡到另一种加工过程期间接触先前的沉积层。对于TFED的某些实施例，在加工过程的一个阶段可能希望处理连续基板的静止部分，而连续基板的其他部分则仍在移动。
因此，发明人在本文中已经认识到对于被设置用于生产大量TFED的加工系统的需求，其中加工系统采用一种或多种沉积过程来用于在连续基板上精确地沉积材料层。
发明内容
根据一个示范性实施例提供了一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统。该系统包括腔室和气门。腔室在其中包括存储装置，被设置用于将一部分基板收集在腔室内。气门在腔室的压力区域和第二压力区域之间提供流体连通。
根据另一个示范性实施例提供了一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统。该系统包括沉积装置、第一排气装置、第一腔室、第二排气装置和气门。沉积装置被设置用于在位于沉积装置腔室内的一部分基板上沉积材料。第一排气装置与沉积装置腔室流体连通。第一腔室在其中包括存储装置，被设置用于将一部分基板收集在第一腔室内。第二排气装置与第一腔室流体连通。
气门在第一腔室和沉积装置腔室之间提供流体连通，其中具有存储在第一腔室内的一部分基板的基板延伸穿过第一腔室并伸入沉积装置腔室内和穿过气门；并且气门、沉积装置腔室的排气装置和第一腔室的排气装置被设置为使沉积装置腔室内的工作压力低于第一腔室内的工作压力。
根据另一个示范性实施例提供了一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统。该系统包括沉积装置、第一排气装置、第一腔室、第二腔室、第二排气装置、第三排气装置、第一气门和第二气门。沉积装置被设置用于在位于沉积装置腔室内的一部分基板上沉积材料。第一排气装置与沉积装置腔室流体连通。沉积装置位于第一腔室和第二腔室之间。第一和第二腔室中的每一个腔室均在其中包括存储装置，被设置用于将一部分基板收集在对应的第一和第二腔室内。第二排气装置与第一腔室流体连通。第三排气装置与第二腔室流体连通。
第一气门在第一腔室和沉积装置之间提供流体连通。第二气门在沉积装置腔室和第二腔室之间提供流体连通，并且其中具有存储在第一腔室内的一部分基板以及存储在第二腔室内的一部分基板的基板延伸穿过第一腔室、穿过沉积装置腔室以及穿过第二腔室且穿过第一和第二气门；并且第一和第二气门、第一、第二和第三排气装置被设置为使沉积装置腔室内的工作压力低于第一和第二腔室中每一腔室内的工作压力。
根据一个示范性实施例提供了一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统的利用方法。该系统包括沉积装置、第一腔室和第二腔室、第一气门和第二气门。沉积装置位于第一腔室和第二腔室之间。第一气门在第一腔室和沉积装置腔室之间提供流体连通。第二气门在沉积装置腔室和第二腔室之间提供流体连通。第一腔室、第二腔室和沉积装置腔室中的每一个腔室均包括连接于其上与对应腔室流体连通的排气装置。
该方法包括使基板延伸穿过第一腔室、沉积装置腔室和第二腔室并且穿过第一和第二气门，其中第一和第二腔室中的每一个腔室均在其中包括一部分存储基板。该方法进一步包括操作沉积装置以在一部分基板上沉积材料，其中沉积装置腔室内的工作压力低于第一和第二腔室中每一腔室内的工作压力。
附图简要说明
图1是预期由本文中公开的加工系统实施例加工的薄膜电子器件示例的截面图；
图2是根据加工系统示范性实施例的空气转真空(air-to-vacuum)系统的截面图；以及
图3是图2的空气转真空系统中采用的气门的截面图。
具体实施方式
本文中公开的是在用于加工薄膜电子器件的加工系统实施例中采用的将电功能材料沉积在材料基板或材料卷筒上的装置。预期由加工系统实施例加工的薄膜电子器件包括无机与有机半导体器件和电路、有机光伏器件、无机膜、无机油墨等。
进一步可以预见的是加工系统实施例被设置用于加工具有多层中间结构的薄膜电子器件，中间结构上沉积有电子器件部分，其中中间结构被设置用于最小化或阻止水汽和氧气通过TFED的基板扩散并使电气部分退化。除了成形中间结构以外，加工系统还可以被设置用于形成沉积在中间结构上的至少一部分电子器件部分。
加工系统的实施例被设置用于加工薄膜有机电子器件(TFOED)，用于在射频发射器和接收器、能量发生装置、集成电路和有机发光装置中使用。
以下公开的加工系统的示范性实施例被设置成包括一种或多种沉积过程，用于在连续基板上精确地例如以模式化的结构来沉积材料层。该加工系统被设置用于输送连续基板通过多个压力区域和气体环境。该加工系统被进一步设置用于输送连续基板通过系统中的不同层级，其中系统中的组件被设置为不接触连续基板上先前沉积的材料层。该加工系统被进一步设置为使一部分连续基板在沉积过程期间静止，而连续基板的另一部分则仍在移动。
在加工系统的示范性实施例中，系统中的某些组件被设置用于精确地控制电功能材料的各种性质，例如化学成分、微结构、沉积面积和沉积厚度。例如，该系统包括被设置用于通过一种或多种加工过程将基板保持在所需定向以成形TFED的组件。该系统可以被进一步设置用于在基板的特别限定区域上以特定的微结构沉积电功能材料、活性材料达到特定的厚度。特别限定区域例如可以包括精确的涂覆模式。
如本文中所用，“电功能有机材料”是指包括含碳化合物的材料，被设置用于实现示范性功能，例如但不限于接收、处理和存储数据，转化能量以及释放数据或光线(例如显示信息)。如本文中所用，“薄膜”是指具有的厚度小于10微米并且更具体地小于1微米的层。在被用于描述沉积在基板上的层时，“薄膜层”可以被用于描述单层材料层或者多层材料层。
加工系统的实施例可以包括的装置或系统例如有开卷系统、基板调节系统、沉积系统、固化系统、基板校准系统、基板移动和定位控制系统、层压机、排气装置(例如真空泵)、存储器、气门和驱动系统。在一个示范性实施例中，连续基板移动穿过存储器、一个或多个气门以及真空区域和/或空气转真空(ATV)系统。ATV系统被设置用于从大气压区域过渡到在其中具有真空的区域，其中沉积过程可以在基板上进行。在另一个示范性实施例中，加工系统被设置为卷到卷的加工系统，其中供给的连续基板卷被引导通过系统中的多套加工装置并随后收集成卷作为半成品或成品。根据薄膜电子器件的具体结构，加工系统可以包括一种或多种上述的装置或系统。
加工系统中装置的非限制性示例包括初级真空泵，由Brooks Equipment公司提供的Kinney真空加压系统KMBD/KT；基板或卷筒转向单元，由Accuweb提供的卷筒引导控制系统；次级真空泵，由Helix Technology提供的CRYO-TORR 20HP泵系统；由Motion Industries提供的卷筒驱动电机、AC伺服电机和控制器；由Dover Flexo Electronics提供的张力变送辊；用于有机聚合物的固化炉；卷筒清洁单元；以及卷筒处理系统。上述装置的可选方案和/或修改对于试图研发加工系统的特定实施例用于加工或成形薄膜电子器件的特定实施例和/或与一定的生产约束条件/需求相一致的本领域技术人员来说是显而易见的。
加工系统可以被设置用于处理连续长度的基板。例如，在一个实施例中，加工系统被设置用于处理的连续基板具有从大约3英寸到大约108英寸的宽度。在另一个实施例中，加工系统被设置用于处理的连续基板具有从大约8英寸到大约96英寸的宽度。而在另一个实施例中，加工系统被设置用于处理的连续基板具有从大约24英寸到大约84英寸的宽度。
参照图1，示出了薄膜有机电子器件10(TFOED)示例的实施例，非限制性的示例是有机光伏器件。器件10包括基板12、阳极14、p型半导体16、n型半导体18和阴极20。
基板12是由玻璃或聚合物制成的透明材料。透明聚合基板可以是具有所需长度和挠性的几种类型透明聚合材料中的任意一种以使TFOED器件中的各层都可以被连续地沉积在基板上。在一个示范性实施例中，基板包括例如由特拉华州威明顿市的E.I.du Pont de Nemours and Company以商标MYLAR销售的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯薄膜。在其他的示范性实施例中，基板可以包括其他纯净的挠性材料，例如聚萘二酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚碳酸酯薄膜、纯聚酰亚胺等。
阳极14是例如在基板上以预定模式成形的氧化铟锡(ITO)材料。阳极材料导电并允许器件吸收光线以在阳极和阴极之间产生电压。
p型半导体16是电子空穴导体，也被称作空穴传输层(HTL)，其包括成形在阳极上的有机材料。可以使用的有机材料示例包括2，4-聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)或聚苯胺(PANI)等。在一个示范性实施例中，p型半导体包括PEDOT(3，4-聚乙撑二氧噻吩)。在可选的示范性实施例中，除了PEDOT材料以外或者取代PEDOT材料，系统还可以使用其他的透明电子空穴导体材料。这些材料包括(3，4-聚丙撑二氧噻吩)(本文中也被称作“PProDOT”)，聚磺苯乙烯(本文中也被称作“PSS”)，聚乙烯咔唑(本文中也被称作“PVK”)，非酸性p型聚合物以及其他的空穴传输材料和组合。在一个示范性实施例中，利用例如涂覆加工(譬如喷墨印刷、辊涂加工、凹版印刷等)装置或设备将p型有机半导体16施加在阳极上。通常，为了实现基本一致的有机聚合物厚度，希望有机聚合物层的沉积在基本一致的基板速度下进行。
n型半导体18是沿其主链具有共轭p-电子系统的有机聚合物层，允许聚合物支持沿链条具有高迁移率正负电荷载体。而且，半导体18层可以包含掺杂剂用于调节该层的带隙。
在该实施例中，阴极20包括具有低逸出功的表面激活层22例如钙层以及铝层24，其中两层都被气相沉积在n型半导体18上。在可选的示范性实施例中，阴极层由几种不同的导电材料制成，包括导电金属、导电聚合物和类似材料。
在TFED的另一个实施例中，中间结构被设置在基板上并且电子器件部分被沉积在中间结构上，其中中间结构包括多层以用于阻止水汽和氧气通过基板扩散并使电子器件部分退化。例如在薄膜电子器件的一个非限制性示例中，中间结构是设置在塑料基板12上的多层结构并且图1中示出的截面构成可以改为包括无机氧化物14、有机平滑层16、无机氧化物层18、有机平滑层22以及设置在多层中间结构上的薄膜电子器件24。氧化物层可以通过物理气相沉积(PVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)等进行真空沉积。有机平滑层可以在大气压下沉积。每一层沉积层都可以在将下一材料层沉积其上之前进行固化。另外，加工系统可以进一步被设置用于在中间结构上形成至少一部分电气部分。
而在另一个示范性实施例中，TFED的加工可以包括挠性金属箔基板并在相继真空处理另一层之前在基板上施加有机绝缘层。例如，在基板进入用于沉积金属层或TFED中其他组件的真空环境之前，在大气压下沉积并固化聚酰亚胺层。在另一个实施例中，聚合物TFED的加工可能需要在大气压下沉积并固化有机半导体聚合物层，然后再真空沉积金属接触层。
在一个示范性实施例中，密封剂层被设置在阴极层或另一层上，由此将薄膜层密封在基板和密封剂层之间。
薄膜器件加工系统可以包括被设置用于推进基板通过加工系统以及用于在基板前进通过系统时控制基板中的张力水平的一种或多种驱动装置。驱动装置可以包括例如可操作地连接至电机的驱动辊、控制器、传感器和引导辊等组件。在一个操作示例中，传感器被用于检测基板中的张力水平。控制器在接收到指示基板中张力的数据之后就发送信号给电机以调节基板的移动例如调节基板的速度。传感器随后可以将指示基板张力水平的信号发送给控制器，然后控制器就可以发送信号给适当的电机以加速或者减速电机的转速。通过调节适当电机的转速，控制器即可调节驱动辊的转速，由此调节变送辊处基板中的张力水平。
各种传感器均可被用于加工系统中以在基板前进通过各操作过程时帮助监测和控制基板。例如，可以使用超声波传感器，超声波传感器被设置用于通过检测反射的声音信号来检测基板边缘的存在。可以想到的其他敏感器件包括光学传感器、利用激光的传感器以及能够被用于检测基板的一个或多个边缘位置的类似器件。类似地，可以预见到大范围的多种传感器均可被用于监测和控制与加工系统有关的其他工作参数。
薄膜器件加工系统可以包括基板调制系统，用于清洁基板表面和/或处理表面以例如提高基板表面和将沉积在表面上的材料之间的粘附水平。基板清洁器可以是使用低蒸气压清洗液(例如水-IPA混合物)的湿洗单元与热气风刀干燥单元相结合。水-IPA混合物可以含有体积百分比在10％到25％之间的IPA，优选地大约是20％。可以使用的其他基板清洁单元包括组合式静态去离子剂-真空单元或弹性辊/粘性辊的组合。用于增强涂层到表面粘附力的表面处理可以是UV/臭氧处理，或者是采用增粘剂例如六甲基二硅氮烷(HMDS)或HMDS和N，N-二乙基三甲基硅烷基胺(DEATS)的混合物的气相处理，或者是电晕放电处理。
薄膜器件加工系统可以包括校准系统，被设置用于将基板校准到用于进入ATV系统内、气门内或者与沉积装置(例如沉积装置中的阴罩部分)对准的预定位置。因此，校准系统可以校正加工之前可能出现的偏移或者在基板移动经过加工系统处理之后重新校准基板。在另一个实施例中，校准系统和驱动装置均可被设置为以协作关系工作以在基板前进通过加工系统中的不同过程时将基板保持在所需位置、定向和速度。
可以预见到薄膜电子器件的某些实施例可以规定加工系统的实施例包括多种用于在基板上沉积材料的沉积装置/过程。加工系统被设置为使得连续基板经受一次或多次沉积过程并随后送往加工系统中的另一操作过程。
在一个示例中，沉积装置被设置用于在基板上沉积p型半导体材料。具有另一种结构的沉积装置可以被设置用于在基板上沉积n型半导体层。沉积装置可以被设置用于以基本一致的厚度并且以精确限定的模式在基板上沉积材料而不会将污染物引入p型或n型半导体材料内。可以利用沉积装置例如以下的一种或多种设备在大气压下沉积具有所需性质的有机半导体材料：辊涂设备(例如模式化或非模式化凹版印刷设备)、苯胺印刷设备、喷墨印刷设备、丝网印刷设备、冲模或其组合。具有所需性质的无机或有机的半导体材料也可以在真空环境中例如通过以下讨论的一种过程来进行沉积。
在另一个示范性实施例中，沉积装置包括连续的工作站，每一个工作站都被设置用于沉积材料层，例如隔离层或平滑层，其中多个沉积层构成了中间结构，电子器件部分可以被沉积在中间结构上。
进一步可以预见到加工系统的实施例可以使用固化装置，固化装置被设置用于将沉积材料调节至所需的组成状态。固化装置可以被设置用于在基板行进通过固化装置时向其施加热量、压力、元素/化合物、气体、能量等以获得所需的组成状态。所需状态可以用于成品器件或者制备用于后续过程的特定的层。
例如，固化炉可以根据所需的固化后的材料性质以及基板在加热温度下的耐久性将沉积材料加热至预定温度。进一步可选的示范性实施例可以包括其他的固化设备。例如，系统可以采用加热固化设备，其利用辐射形式来进行固化，例如微波辐射、紫外线辐射、红外线辐射等。在一个示例中，基板在固化炉中停留的时间量以及其中的温度是根据被干燥材料的挥发度来选择的。在一个实施例中，固化炉在溶剂沸点的50％到130％之间的温度下工作并且基板的暴露时间在15分钟到45分钟之间。在另一个实施例中，例如为50-200℃的炉腔温度被选择用于水溶性p型半导体。在其他的示范性实施例中，温度和停留时间可以根据需要进行调节以固化薄膜层。在另一个实施例中，固化炉被设置用于控制大气以及固化温度。
在另一个实施例中，加工系统包括真空沉积装置的实施例。例如，真空蒸发沉积装置被用于在基板上沉积材料。沉积装置还可以被设置用于通过PVD、PECVD、溅射等来沉积材料。在该特定的非限制性实施例中，沉积装置利用“向上沉积”的真空热蒸发过程来沉积电极材料。沉积装置被设置用于在基板上以模式化的定向蒸发和沉积电极材料。基板被定位成使得基板的底侧在其上接纳沉积的电极材料。在图1示出的实施例中，沉积的电极材料构成了n型层上的阴极。阴极材料是与半导体层的有效电接触。如本文中所用，术语“有效电接触”是指充分的电接触以使得阴极能够向半导体层输送足够的电流从而使半导体层能够以其传导功能工作。
在一个实施例中，沉积装置包括腔室、泵送装置、阴罩、摄像头和控制器。腔室被设置为使连续基板进入腔室用于在其中进行沉积过程并从腔室送往加工系统中的另一操作过程。泵送装置被设置用于降低腔室内的压力。例如，被可操作地连接至沉积装置腔室或加工系统中任意腔室的泵送装置可以被设置用于控制腔室内的工作压力大于或等于大气压或者例如达到在中度或高度真空范围内的预定真空压力。泵送装置可以是真空泵(例如扩散泵)或者是能够降低腔室内压力的任意其他设备。泵送装置被设置用于在基板上沉积阴极材料的操作期间保持腔室内的压力。例如，沉积装置被设置为在通过上述的一种沉积过程沉积电极或阴极材料操作期间使腔室压力可以被保持在从10-2托到10-8托的范围内的压力下。
在一个实施例中，沉积装置中的阴罩具有设置为穿透其中的开口区域。在沉积操作期间，阴罩和基板被相对于彼此定向以使阴极材料通过阴罩中的开口区域被沉积在基板的选定区域上，从而使得沉积的阴极材料在基板上构成预定模式。在一个实施例中，阴罩被保持在固定位置并且一部分基板在沉积操作期间相对于阴罩的开口区域被移动到固定位置。在另一个实施例中，阴罩可以被设置用于和基板的移动部分同步移动以使阴罩中的开口区域与通过开口区域接收沉积的阴极材料的基板移动部分对齐。
摄像头和控制器被设置为使得摄像头被引导用于捕捉基板上模式的图像边缘。控制器随后将捕捉的图像与所需图像相比较并确定基板的移动方向和距离，以使材料能够以所需定位和模式被沉积在基板上。由此，阴极材料就在基板上构成与阴罩的模式化开口区域基本相同的模式化形状。
在另一个实施例中，加工系统可以包括真空沉积装置，其包括多个沉积腔室，每一个沉积腔室都被设置用于接收连续基板在其中通过并且其中在每一个腔室内的基板上沉积不同的材料层。沉积装置可以进一步包括基板移动和定位系统/装置，被设置用于引导连续基板在所需的时间和位置通过不同的腔室。基板移动和定位系统中的组件可以被设置在腔室之前、腔室之后和腔室之间。基板移动和定位系统可以包括被设置用于给系统中的部件提供指令以移动/定位基板和/或阴罩的控制器。另外，真空沉积装置可以进一步包括被设置用于帮助保持每一个腔室内的所需压力的密封机构。
例如参照图2并且在一个实施例中，空气转真空(ATV)系统30包括如图所示例如用于加工图1中器件的在其中具有基板存储装置34(基板移动和定位系统)的腔室32、气门36，38和真空沉积腔室40。真空沉积腔室40可以被设置用于如图2中所示在一个或多个腔室内将材料沉积在进入的基板42上。在一个实施例中，在沉积操作期间，腔室32被设置为以大约1.0托工作，而腔室40被设置为以大约从10-2托到10-8托工作。气门36，38是被设置用于帮助改变沿ATV系统不同位置处的工作压力的密封机构。气门被设置为使连续基板能够从第一气体环境移动至第二气体环境，同时仍然保持两种环境中的独立压力。气门36，38中的每一个都具有基本上以类似方式工作的部件，不过部件尺寸可以有所不同，并且因此以下将仅讨论气门36。
参照图3，气门36包括壳体44、滚筒46、第一引导辊48和第二引导辊50。滚筒和引导辊被相对于彼此设置和定位以使连续基板能够在引导辊和滚筒表面上移动并且因此基板会保持与滚筒接触而不会与壳体44形成接触。另外，引导辊48，50中的每一个都沿着辊的长度具有凹口部分以使连续基板上先前沉积的材料(例如电活性材料)不会在基板从辊上经过时接触辊的外周部分。根据包括活性区域的器件结构，辊可以具有多个凹口部分。
基板移动通过壳体和滚筒之间形成的间隙52。间隙的尺寸足以使基板保持与滚筒接触而不会与壳体形成接触。间隙和基板在滚筒上的缠绕量被设置用于在与相应腔室流体连通的泵送装置协作的区域内保持所需的压力。间隙的尺寸设置为使得在沉积操作期间气体流过相邻气体区域之间的间隙时，气体速度在间隙内达到声速。在气体速度达到声速时，通过间隙的气体流导变得“扼流化”并且相邻压力区域内的任何下降都不会导致间隙内气体流量的进一步升高。本公开中气门36，38的作用类似于美国专利6878207中介绍的气门，通过引用将其内容并入本文。
参照图2，气门36被设置在大气区域和腔室32内大约为1.0托的区域之间。气门38被设置在腔室32和大约为10-5托的腔室40之间。泵送装置53与腔室32内部流体连通并且与气门36，38协作以保持腔室32内所需的工作压力。类似地，腔室40还包括被可操作地连接至腔室并与气门36，38协作以保持腔室40内工作压力的泵送装置(未示出)。在另一个实施例中，沉积腔室40可以包括多个腔室以及与腔室协作的多于一个泵送装置。
在真空沉积阴极材料期间，需要相对低的压力例如10-5托。另外，希望将涂覆的基板从大气区域移动到高度真空区域而在转移期间并不接触涂覆的基板的活性区域。因此，沉积装置并且特别是气门和泵送装置的操作被设置为以所需的、实用的、成本有效的方式输送基板在其中通过并且过渡到高度真空压力。
在气门间隙结构和用于从与气门间隙流体连通的腔室泵送气体材料的泵送装置的尺寸之间存在一定的关系。例如，对于给定宽度的基板，具有大截面间隙尺寸的气门会导致使用大容量的泵送装置。对于相同的基板宽度，具有相对非常窄截面间隙尺寸的气门因此就能够被用于和较低容量的泵送装置一起使用。成本也是一个因素，因为制造具有非常窄间隙的气门花费的成本较高，并且制造具有非常大容量的泵送装置花费的成本也较高。在另一种方案中，使用具有多种开口间隙尺寸的多个气门可以被用于从一个压力区域过渡到另一个压力区域并且允许使用具有较低容量的泵送装置。
另外，图2中示出的结构提供了以使基板能够在腔室内被停止用于在固定阴罩处模式化沉积而连续基板的其他区域则沿着加工系统的其他部分移动这样的方式输送一部分连续基板到达一个或多个真空沉积腔的能力。腔室32内的存储装置34被设置用于控制基板进入真空沉积装置中的一个或多个腔室40内的移动。
模式化薄膜层的真空沉积通常需要使基板停止以用于使用阴罩或其他模式加工技术进行静态沉积。用于使移动基板停止的一种技术是使用具有一个或多个移动辊的存储设备以将一部分基板集中或者收集在具有存储装置的腔室内部中，同时使腔室外部的另一部分基板停止用于静态加工。因为在真空、排气、粒子发生等情况下难以移动部件，所以通常不希望在例如大约为10-3托或者更低的压力环境下操作存储装置。
在一个示范性实施例中，相应腔室内基本类似于装置34的另一个存储装置被设置在真空沉积腔室40的另一侧。两个存储装置被设置/同步为共同作用以在存储装置34之前和腔室40另一侧的存储装置之后的基板继续以基本恒定的预定速度移动时使腔室40内的基板部分停止。两个存储器被设置用于共同作用以在腔室40内提供基板的步进式并且重复的移动，从而阴极材料的沉积能够以模式化的方式用最优速率进行以提供所需的阴极结构/材料性质。
在如图2所示的示范性实施例中，存储装置34包括引导辊54，56，58；驱动辊60(可选)和平移辊62。引导辊54和56均沿其长度包括凹口部分以使得基板中的活性区域在基板从辊上经过时不会与辊接触，这类似于上述气门36，38的引导辊48，50中的凹口区域。存储装置34被设置为如图所示使平移辊62沿竖直方向朝向和远离引导辊54，56，58移动。随着平移辊移动远离引导辊，它就促使一定长度的基板远离引导辊，并在腔室32内收集更多数量的基板。在这种转变期间，腔室40内的基板部分就被有效停止。
在平移辊62被设置为更远离腔室32内存储装置34的引导辊时，在腔室40另一侧的另一存储装置处对应的平移辊被定位为更加靠近该存储装置的引导辊。当需要移动真空腔室内的基板部分时，(相应存储装置中的)两个平移辊恰好进行竖直换位，由此在具有存储装置的相应腔室内向上和向下移动基板。
附加地并且在另一个实施例中，基板移动和定位系统可以在ATV系统的多个真空沉积腔室的每一个之间进一步包括一个或多个引导辊。引导辊可以相对于彼此间隔开、对齐和偏移以给沉积腔室之间的基板提供张力并进一步有助于控制基板的移动、速度和位置。
尽管以上说明已经涉及了用于加工薄膜电子器件的加工系统的某些实施例，但是本发明的原则应被理解为可扩展至在加工系统的其他实施例中加入未在本文中公开的装置/过程。根据本文中给出的教导，本发明更多其他的修改和变形对于本领域技术人员来说都将是显而易见的。以上内容是特定实施例的解释说明，而并不意味着对其实践加以限定。本发明的保护范围是所附权利要求包括其全部的等价形式确定的。

Claims (53)

1.一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统，所述系统包括：
沉积装置，被设置用于在沉积装置腔室内的一部分基板上沉积材料；
与沉积装置腔室流体连通的第一排气装置；
第一腔室，在其中包括存储装置，被设置用于将一部分基板收集在第一腔室内；
与第一腔室流体连通的第二排气装置；
在第一腔室和沉积装置腔室之间提供流体连通的第一气门；并且
其中具有存储在第一腔室内的一部分基板的基板延伸穿过第一腔室并伸入沉积装置腔室内和穿过第一气门；并且第一气门、沉积装置腔室的排气装置和第一腔室的排气装置被设置为使沉积装置腔室内的工作压力低于第一腔室内的工作压力。
2.如权利要求1所述的系统，其中存储装置被进一步设置用于改变第一腔室内收集的基板量。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括在第一腔室和第一腔室外部的区域之间提供流体连通的第二气门，并且基板进一步延伸穿过第二气门。
4.如权利要求3所述的系统，其中第一腔室外部的区域处于大气压下，第一腔室内的工作压力处于10托到0.01托的范围内，而沉积装置腔室内的工作压力处于10-2托到10-6托的范围内。
5.如权利要求1所述的系统，其中在基板上沉积的材料是导电材料。
6.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力处于中度真空的范围内。
7.如权利要求6所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力处于10-6托到10-8托的范围内。
8.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力处于10-2托到10-6托的范围内。
9.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力大约为10-5托。
10.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力处于10-2托到10-6托的范围内，并且第一腔室内的工作压力处于10托到0.01托的范围内。
11.如权利要求10所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力大约为10-5托，并且第一腔室内的工作压力大约为1.0托。
12.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置被设置用于通过真空蒸发沉积在基板上沉积材料。
13.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置被设置用于通过溅射在基板上沉积材料。
14.如权利要求12或13所述的系统，其中在基板上沉积的材料是导电材料。
15.如权利要求14所述的系统，其中构成了电极。
16.如权利要求1所述的系统，其中沉积装置被设置用于在基板上以预定的模式沉积材料。
17.如权利要求16所述的系统，其中沉积装置包括阴罩。
18.如权利要求17所述的系统，其中沉积装置被设置为使基板和阴罩移动以在基板上沉积材料。
19.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于在基板上沉积有机材料的沉积装置。
20.如权利要求18所述的系统，其中有机材料是高分子半导体。
21.如权利要求1所述的系统，进一步包括在第一腔室和第一腔室外部的区域之间提供流体连通的第二气门，并且基板进一步延伸穿过第二气门。
22.如权利要求21所述的系统，其中第一腔室外部的区域处于大气压下，第一腔室内的工作压力处于10托到0.01托的范围内，而沉积装置腔室内的工作压力处于10-2托到10-6托的范围内。
23.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于在基板上沉积隔离层的沉积装置。
24.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于在基板上沉积平滑层的沉积装置。
25.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于移动基板的驱动系统。
26.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于校准基板的转向系统。
27.如权利要求1所述的系统，进一步包括在将材料沉积在基板上之后用于封装薄膜电子器件的层压系统。
28.一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统，所述系统包括：
沉积装置，被设置用于在沉积装置腔室内的一部分基板上沉积材料；
与沉积装置腔室流体连通的第一排气装置；
第一腔室和第二腔室，沉积装置位于第一腔室和第二腔室之间，第一和第二腔室中的每一个腔室均在其中包括存储装置，被设置用于将一部分基板收集在对应的第一和第二腔室内；
与第一腔室流体连通的第二排气装置；
与第二腔室流体连通的第三排气装置；
在第一腔室和沉积装置之间提供流体连通的第一气门；
在沉积装置腔室和第二腔室之间提供流体连通的第二气门；并且
其中具有存储在第一腔室内的一部分基板以及存储在第二腔室内的一部分基板的基板延伸穿过第一腔室、穿过沉积装置腔室以及穿过第二腔室且穿过第一和第二气门；并且第一和第二气门、第一，第二和第三排气装置被设置为使沉积装置腔室内的工作压力低于第一和第二腔室中任一腔室内的工作压力。
29.如权利要求28所述的系统，其中第一腔室或第二腔室内的存储装置被进一步设置用于改变各自腔室内收集的基板量。
30.如权利要求28所述的系统，进一步包括第三气门和第四气门，第三气门在第一腔室和第一腔室外部的区域之间提供流体连通，第四气门在第二腔室和第二腔室外部的区域之间提供流体连通，并且基板进一步延伸穿过第三和第四气门。
31.如权利要求30所述的系统，其中第一腔室外部的区域和第二腔室外部的区域均处于大气压下，第一腔室和第二腔室内的工作压力处于10托到0.01托的范围内，而沉积装置腔室内的工作压力处于10-2托到10-6托的范围内。
32.如权利要求31所述的系统，其中沉积装置被设置用于通过真空蒸发沉积来沉积材料。
33.如权利要求31所述的系统，其中沉积装置被设置用于在基板上以预定的模式沉积材料。
34.如权利要求28所述的系统，进一步包括用于在基板上沉积有机材料的沉积装置。
35.如权利要求34所述的系统，其中有机材料是高分子半导体。
36.如权利要求28所述的系统，进一步包括用于移动基板的驱动系统、用于校准基板的转向系统和固化装置。
37.如权利要求28所述的系统，进一步包括在将材料沉积在基板上之后用于封装薄膜电子器件的层压装置。
38.一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统，所述系统包括：
在其中具有存储装置的腔室，存储装置被设置用于将一部分基板收集在腔室内；和
在腔室的压力区域和第二压力区域之间提供流体连通的气门。
39.如权利要求38所述的系统，其中第二区域处于大气压下，腔室内的工作压力处于大约10托到大约0.01托的范围内。
40.如权利要求38所述的系统，进一步包括沉积装置以及位于腔室和沉积装置腔室之间的第二气门，沉积装置被设置用于在位于沉积装置腔室内的一部分基板上沉积材料。
41.如权利要求40所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力处于10-2托到10-8托的范围内。
42.如权利要求41所述的系统，其中沉积装置腔室内的工作压力大约为10-5托，并且具有存储装置的腔室内的工作压力大约为1.0托。
43.如权利要求40所述的系统，其中沉积装置包括被设置用于在基板上以预定模式沉积材料的阴罩。
44.如权利要求40所述的系统，进一步包括设置用于在基板上沉积有机材料的第二沉积装置。
45.如权利要求44所述的系统，其中有机材料是高分子半导体。
46.如权利要求38所述的系统，进一步包括被设置用于在基板上以真空沉积隔离层的沉积装置。
47.如权利要求38所述的系统，进一步包括被设置用于在基板上以大气压沉积平滑层的沉积装置。
48.如权利要求38所述的系统，其中基板是连续基板并将供给的连续基板提供给系统，并且在由系统处理供给的连续基板之后，收集经过处理的连续基板。
49.一种用于在基板上加工薄膜电子器件的系统的利用方法，所述系统包括位于第一腔室和第二腔室之间的沉积装置，在第一腔室和沉积装置腔室之间提供流体连通的第一气门，在沉积装置腔室和第二腔室之间提供流体连通的第二气门，第一腔室、第二腔室和沉积装置腔室中的每一个腔室均具有连接于其上、与对应腔室流体连通的排气装置，所述方法包括：
使基板延伸穿过第一腔室、沉积装置腔室和第二腔室并且穿过第一和第二气门，其中第一和第二腔室中的每一个腔室均在其中包括一部分存储基板，然后操作沉积装置以在一部分基板上沉积材料，其中沉积装置腔室内的工作压力低于第一和第二腔室中每一腔室内的工作压力。
50.如权利要求49所述的方法，其中沉积的材料构成电极。
51.如权利要求49所述的方法，进一步在基板上沉积有机材料，并且所述系统进一步包括有机材料沉积装置。
52.如权利要求51所述的方法，其中沉积的有机材料是高分子半导体。
53.如权利要求49所述的方法，控制第一和第二腔室内的每一个存储装置以当基板在沉积腔室内静止时，其中一个存储装置在其相应的第一腔室内收集更多基板，而另一存储装置则在其相应的第二腔室内减少基板量。
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