CN102859030B - 涂层设备和带有护板的涂层设备的工作方法 - Google Patents

涂层设备和带有护板的涂层设备的工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于基底(12)处理尤其涂层的设备，包括过程室(1)，包括至少一个通过装料口(6、7)与过程室(1)连接的储存室(2、3)，用于存放要在过程室(1)中处理的基底(12)或处理时要使用的掩模(10、10′、10″、10″′)，包括输送装置(13)，用于通过装料口(7)为过程室(11)进行基底或掩模(10、10′、10″、10″′)的装料和卸料，包括温度可调的进气机构(4)，用于将原材料与载气一起引入过程室(1)，包括与进气机构对置的接受器(5)，用于承接要处理的基底(12)，包括护板(11)，它处于进气机构(4)与接受器(5)或掩模(10)之间的防护位置，防止基底(12)或掩模(10)受进气机构(4)的温度影响，包括护板移动装置(15、16)，用于在基底(12)处理前将护板(11)从在进气机构(4)前的防护位置移到存放位置，而在基底(12)处理后将护板(11)从存放位置移回防护位置。关键是，护板(11)处于储存室(2、3)之一内部的存放位置。

Description

涂层设备和带有护板的涂层设备的工作方法
本发明涉及一种用于给基底涂层的设备，包括过程室，温度可调的用于将原材料与载气一起引入过程室的进气机构和用于承接要处理的基底的接受器处于过程室内，还包括通过装料口与过程室连接用于存放基底的储存室，以及为过程室进行基底装料和卸料的输送装置。
此外本发明还涉及这种设备的工作方法。
DE10159702A1介绍了一种设备，它由一个具有进气机构和接受器的过程室组成，过程室可以借助机械手进行由机械手从基底储存室取出的基底的装料。在过程室内部实施涂层过程。为此，气态原材料借助载气通过进气机构送入过程室。在基底表面上沉积一个薄层。
在这方面可涉及一种化学或物理的涂层法。DE102008026974A1例如介绍了一种设备，它有一个汽化器用于汽化固体或液体原材料。汽化后的原材料与载气一起经由载气管送入热解室内。原材料可涉及聚合的Paraxylylene(聚对苯二亚甲基)。汽化的二聚物在热解室内分解为单体。单体与载气一起送入进气机构。进气机构处于对外气密封闭的过程室内，以及有一个包括许多排列成筛状的孔的气体出口面，输送原材料的载气通过这些孔流入过程室中。进气机构是可调温的。在那里加热进气机构。冷却的接受器处于进气机构下方。基底，例如玻璃板可安放在接受器冷却的基底支承面上。通过送入过程室内的气态聚合物在那里冷却，用聚合物层为基底涂层。
DE102008037387介绍了一种掩模装置。在那里说明的遮蔽掩模安放在要涂层的基底表面上，使基底的涂层具有某种结构。
DE10232731A1介绍了一种涂层装置，借助它可沉积由Ⅳ，Ⅲ-Ⅳ，Ⅱ-Ⅵ族元素组成的以及有机物质的半导体层。
本发明的目的是，将上述类型的设备设计得更有效。
通过在权利要求中说明的发明达到此目的，其中每项权利要求表示达到所述目的一种独立的技术方案并可与其他任一权利要求组合。
按本发明的设备特别适用于沉积Paraxylylene或多种成分的涂层，例如OLEDs(有机发光二极体)或半导体层。原材料在设在过程室外部的气体混合系统或气体制备装置中预处理，以及通过一个尤其可调温的输入管进入加热的进气机构中。后者有一个空心体，它具有至少一个腔室，其中引入输送原材料的载气。进气机构有一个气体出口面，它有圆形的，但优选矩形，尤其正方形的轮廓形状。所述轮廓形状与基底的表面基本一致。在气体出口面上有许多排列成筛状的出气孔，过程气体通过它们流入过程室，过程室的底由接受器构成。具有淋浴头形状的进气机构加热到温度为200℃至400℃。过程室借助真空设备在0.1mbar与2mbar之间的压力范围内工作。接受器涉及一种具有基底支承面的冷却体。支承面选择为可实施从基底到接受器方向的热量输出。接受器将温度调节在-30℃至80℃之间。涂层过程在基底有效冷却的情况下进行，所以原材料在那里可以在低的温度下沉积。在按本发明的方法中规定，在加热进气机构的同时进行过程室的装料和卸料。为了避免基底安放在接受器上前被加热，在装料或卸料前将护板置于进气机构与接受器之间。按另一种选择，护板也可以用于保护掩模，防止被加热，掩模安放在基底上用于使要沉积的涂层具有其种结构。护板直接处于进气机构气体出口面的下面。护板有一个强反射表面，从而使基底或掩模屏蔽进气机构的辐射。护板可以两侧强反射性镀层。优选地，护板由两块互相平行延伸的玻璃或石英板组成，在它们之间放置一个金属薄膜。它可以涉及一种由INVAR(因瓦合金)、金或铝组成的100μm厚的薄膜。薄膜可浮动地安放在玻璃板与石英玻璃板之间。薄膜有发射率ε<0.1。为了在涂层过程期间将护板贮藏在过程室外部，设另一个储存室，护板存放在其中。所述储存室可涉及一个掩模储存室，其中存放至少一个放置在基底表面上使基底表面的涂层具有其种结构的掩模。按本发明一项优选的设计，护板是输送机构，它将掩模从掩模储存室送入过程室内。为此，护板有固定装置。固定装置可以安装在护板下侧以及形状配合式啮合在掩模相应的相配固定装置内。借助护板可将掩模从掩模储存室的掩模料匣中取出。在掩模传输期间，掩模借助护板相对于加热的进气机构屏蔽。由此保护掩模防止温度升高。也就是说，借助护板不仅可以保护基底，而且还可以保护掩模，防止其温度升高。掩模料匣可类似于升降机在掩模储存室内部垂直移动。在料匣中可以在垂直地上下叠置的分层内储存不同类型设计的掩模。料匣也可以有一个护板可插入其中的机柜。优选地，护板插入掩模也存放在其中的料匣的每一个料匣机柜内。在料匣储存室内部可以设护板移动装置。在这里它可以涉及一种轨道系统。此轨道系统可以有两对轨道，其中一对轨道安装在料匣内，以及第二对轨道安装在过程室内。护板可以有滑轮导向装置，护板借助它在轨道对上导引。用于使护板在其在进气机构下方的防护位置与其在料匣内的存放位置之间移动的水平移动驱动器，可以是一种气动驱动器或一种电动直线驱动器。在这里它也可以涉及一种主轴驱动器。基底储存室同样可以有料匣，在料匣中上下垂直排列的分层内放置不同的基底。基底可安放在尤其叉形的基底支架上，它还利用于将基底送入过程室内。两个储存室分别借助可气密封闭的装料/卸料口与过程室连接。装料口可以用气密的门关闭。不仅掩模储存室，而且基底储存室，均可借助真空设备抽成真空。为了从整个设备取出基底，基底储存室可以置于大气压力下。接受器可以水冷。接受器可以沿垂直方向移动。在装料/卸料位置，接受器有下降的位置。在此位置支承销从接受器的基底支承面伸出。在支承销上可借助输送装置，例如叉形的基底支架安放一个基底。这穿过装料口实施。事先借助上面已说明的护板移动装置将护板置于加热的进气机构下方。通过提升接受器，使之与基底下侧进入面接触。但也可以借助能下降的支承销，将基底安放在位置固定的接受器上。
在按本发明的方法中，给过程室装卸一个或多个基底，在进气机构加热和接受器冷却的同时进行。在装料/卸料阶段中，只将载气通过进气机构进入过程室。在开始时，未装料的接受器离进气机构距离最远。通向料匣储存室的装料门打开。借助护板移动装置将护板移入过程室并定位在进气机构下方，使它反射由进气机构发出的热辐射。护板有隔离效果。借助它切断，但至少阻拦，从进气机构向基底的热流。然后将料匣置于一个垂直位置，在此位置使一个要使用的掩模直接处于装料口前。借助护板移动装置将护板移回料匣中，确切地说直接在要使用的掩模上面或固定该掩模的掩模框架上面。所述掩模框架或掩模借助固定装置固定在护板下侧并被护板送入过程室内。接着，通向基底储存室的装料口打开以及借助输送装置将基底置于上面已提及的支承销上。现在基底处于接受器与护板之间。基于护板的反射或隔离作用，不会使基底被进气机构散出的热量有害地加热。通过下降支承销或提升接受器，将基底安放在接受器的基底承接面上，从而使基底被接受器冷却。然后掩模或通过接受器向上移动或通过护板向下移动安放在基底上。接着，护板重新移回掩模储存室的料匣内。在装料口的门气密地关闭后，将过程气体引入过程室，从而可以在基底上沉积一个涂层。在将基底安放在接受器上之前，接受器也可以与基底及掩模一起下降。在接受器下降时，掩模不与接受器接触。
作为原材料可以使用上述有机或无机化合物。优选地，借助此设备在基底上沉积Paraxylylene。但也可以沉积OLED层。原则上本发明设备也适用于MOCVD(金属有机化合物化学气相淀积)。
下面借助附图说明本发明的实施例。其中：
图1用垂直剖面示意表示由过程室1、掩模储存室2和基底储存室3组成处于原始位置的设备主要构件，此时装料门8关闭以及过程室1是空的；
图2表示按图1的视图，其中从掩模储存室2的料匣9将护板11通过装料口6输入过程室1中；
图3表示图2的后续图，其中护板11处于进气机构4下方，以及料匣9沿箭头P2的方向下降，使掩模10处于装料口6前；
图4表示图3的后续图，其中护板11通过装料口6沿处于装料口6前的掩模10上方的方向输送；
图5表示图4的后续图，其中掩模10借助固定装置固定在护板11下方；
图6表示图5的后续图，其中掩模10与护板11一起通过装料口6输送到过程室1内；
图7表示图6的后续图，其中护板11与由它携带的掩模10一起定位在进气机构4下方；
图8表示图7的后续图，其中装料口6的门关闭，装料口7的门8打开，以及借助基底支架13将一个要涂层的基底12送入过程室1内的一个在接受器5上方和掩模10下方的位置；
图9表示图8的后续图，其中掩模10下降到停顿在支承销14上的基底12上，以及基底支架13从过程室1重新撤回基底储存室3内；
图10表示图9的后续图，其中在接受器5提升后基底置于接受器5上侧；
图11表示图10的后续图，其中护板11从过程室1移入料匣9，从而可以实施涂层过程；
图12表示沿图1中线Ⅶ-Ⅶ的示意剖视图；
图13表示护板11的横剖面；以及
图14用过程室横截面示意表示护板11和基底12的输送装置。
附图所示设备的组成部分包括相对于周围环境气密封闭的过程室1、安装在过程室1上方的气源21和安装在过程室1内的过程气体进气机构4，过程气体可借助载气输送到过程室内。借助图中未表示的真空泵可以将过程室1抽成真空。
图1在过程室1右侧表示基底储存室3，它通过一个可以借助门8关闭的装料口7与过程室1连接。料匣24处于基底储存室8的内部，它可以沿双向箭头P3的方向水平移动。图中表示的料匣24有两层，其中在两层的每一个分层内各有一个基底支架13、13′，它还实施基底输送装置的功能。在基底支架13、13′上分别安放一个大面积的基底12、12′。按一种未表示的实施例，料匣24有更多个分层并因而可以存放多个基底12、12′。料匣24的料匣位置可通过同样用门8封闭的装料口22装料或卸料。基底储存室3同样可以由真空设备抽成真空。将图中未表示的进气管汇入基底储存室3中，使基底储存室3涌流一种有大气压力的惰性气体，由此可通过装料口22从事装料过程。
图1在过程室1左侧表示掩模储存室2。与基底储存室3一样，掩模储存室2有气密的外壳以及可以借助未表示的真空设备抽成真空。在这里也设置气源，使掩模储存室2涌流一种惰性气体。可以沿双向箭头P2的方向移动的升降机式料匣9处于掩模储存室2内，它有许多料匣位置。这些分层式上下叠置的料匣位置可配备掩模10、10′、10″、10″′。掩模10、10′、10″、10″′固定在未表示的固定装置上，为的是，如下面还要详细说明的那样，能由一块放置在最下部分层内的护板11通过装料口6输送到过程室1中，掩模储存室2通过装料口6与过程室1连接以及装料口6与装料口7彼此相对。装料口23处于可以用气密的门8关闭的装料口6的对置侧，装料口23同样可以用门8气密地关闭。图中未表示的另一个掩模储存室2与装料口23连接，另一些掩模同样存放在可垂直移动的料匣9中。通过装料口23掩模可以在两个掩模储存室2之间交换。
图11示意表示在过程室的区域内通过设备的水平剖面。料匣24处于图中右侧的基底储存室3内，它由一个包括多个分层的机架组成。每个分层带有一个叉形基底支架13，放在它上面的基底12可借助它向左通过打开的装料口7送入过程室1内。一个有矩形轮廓形状的接受器5，在过程室1中处于进气机构4下方，它可以沿图1所示双向箭头P1的方向垂直移动。支承销14处于接受器5的垂直孔内，在接受器5下降后的位置，支承销14超过接受器的表面伸出以及基底12可以安放在这些支承销上。通过将接受器5提升到图10或11所示的位置，基底12可以支靠在接受器5面朝进气机构4的上侧。
图12还表示了图1中只用虚线表示的轨道15，护板11可以借助为护板11配设的滑轮16在轨道上移动。总共设置两对轨道15。一对轨道15处于过程室1内，大体在进气机构4所在高度的下方。另一对轨道在料匣9内部或在掩模储存室2内部设置为，使它与设置在过程室1内的那个轨道对15至少在装料位置对齐。护板11可以在轨道15上沿水平方向移动。为此设驱动设备25，它例如通过气动缸、液压缸或通过主轴驱动器作用在护板11上。
图14示意表示通过过程室1的横截面。过程室1的顶由进气机构4的下侧4′构成。下侧4′有多个图中没有表示的出气孔，它们在表面均匀分布地排列。在涂层过程期间，过程气体可以通过在此实施例中具有矩形轮廓形状的气体出口面4′流入过程室1。在掩模变更、基底变更期间或在静止状态，惰性气体可以通过气体出口面4′流入过程室1。
护板11可以借助表示在图12中的驱动设备25，从图12所示的存放位置，置于图14所示的作用位置，此时护板11位于进气机构4气体出口面4′的下方。
进气机构借助未表示的加热装置加热到温度在200℃与400℃之间。但在另一些过程中进气机构4也可以加热到更高的过程温度。护板11在本实施例中由三层构成。面朝进气机构4方向的板18涉及1mm厚的玻璃板。在玻璃板18与可以有厚度在8mm与10mm之间的下部石英玻璃板20之间，放置一个100μm厚的薄膜，它可以由一种强反射的材料，尤其由一种金属组成，尤其是INVAR、金或铝。由于不同的热膨胀特性，薄膜19可浮动地安放在玻璃板与石英玻璃板20之间。薄膜在热辐射区域内的发射率小于0.1。
借助护板11屏蔽由进气机构4发出的、朝接受器5或放在那里的基底12方向的热辐射。
接受器5有冷却装置，借助它可以将接受器5的表面温度冷却到温度在-80℃至20℃之间。通过将基底12安放在接受器5冷却的表面上，可将基底12保持在低的温度。
如上面已详细说明的那样，护板11构成输送机构，掩模10、10′、10″、10″′可以借助它从掩模储存室2的料匣9送入过程室1内。为此掩模10或在图中没有表示的掩模框架有支承装置，它们可以与在图13和14中仅示意表示的护板11夹紧机构17配合作用。夹紧机构17设计为，可以借助它抓住掩模10和重新释放。
设备的工作方式如下：
图1表示设备处于静止状态，此时接受器5占据下降的位置，装料口6、7、22和23的门8关闭，过程室1内没有基底12，没有掩模10以及也没有护板11。在过程室内部的总压力可以在0.1mbar与2mbar之间。过程室1可用惰性气体吹扫。基底储存室3和掩模储存室2处于同样的总压力下。
图2表示第一步，给过程室1装料。从处于装料口6前面的料匣9的最下层，将护板11借助驱动设备25在轨道15上穿过打开的装料口6移入过程室1内。
接着，料匣9沿图3中表示的箭头P2的方向下降。料匣24同样沿箭头P3的方向下降到图3所示的位置。在图3所示的工作位置下，护板11处于进气机构4的下方。
下一步，护板11借助驱动设备25在轨道15上通过打开的装料口6移回掩模储存室2，在那里移入掩模10处于其中的那个分层内。
此时护板11到达其在图5中表示的位置，在此位置掩模10借助夹紧机构17固定在护板11的下侧。
图6表示护板11是如何将固定在其下侧的掩模10通过装料口6输送到过程室1内直至图7所示的位置的，在此位置，护板11和由它携带的掩模10处于进气机构4的下方。现在相对于接受器5隔离从进气机构4放出的热量。
图8表示继此之后的步骤，其中，在装料口7打开后，借助输送装置13将基底12送入过程室1中。基底12安放在支承销14上，所以基底12离接受器5上侧有一个距离。接着，在本实施例中涉及一种基底支架的输送装置13移回料匣24内，以及通过关闭门8封闭装料口7关闭。
接着，接受器5沿图10中箭头P1的方向向上移动，直至将基底12支靠在接受器上。
最后，护板11从过程室1移入储存室2，从而到达在图11中表示的过程位置。在此过程位置，当气源21内的总压力在0.1mbar与2mbar之间时，通过进气机构4在过程室1内引入混合或制成的过程气体。过程气体可以在过程室1内部，例如在基底12的基底表面上发生化学反应，以便在那里沉积一个涂层。掩模10涉及一种遮蔽掩模，从而生长只在没有被遮蔽的地方发生。
气源21尤其有能力给进气机构4供应一种借助载气输送的单体。这种单体有在低温时凝结的特性。若与基底12冷却的基底表面相遇，则它在那里冷凝或聚合为一种聚合物。
若不冷却进气机构，则在涂层过程结束后，将护板11从图11中表示的过程位置，置于图10所示的位置。接受器5下降到图9中表示的位置。掩模10借助护板11从基底12的基底表面升起，或通过下降支承销14使基底12离开掩模10。接着，基底12借助基底支架13从过程室送回料匣24中。
然后可以将另一个基底12′借助基底支架13′送入过程室1内，以便按前面说明的方式进行涂层。
本发明设备也适合例如使用MOCVD法沉积OLEDs或半导体层。
所有公开的特征均为(本)发明的重要内容。在本申请所公开的内容中也全面吸收了相关的/附上的优先权文件(在先申请文件副本)所公开的内容，也为此目的，这些文件的特征吸纳在本申请的权利要求书中。从属权利要求的特征当它们分别按可选择的并列形式撰写时，都是对于现有技术有其独立性的富于创造性的进一步发展，并尤其可分别以这些从属权利要求为基础提交相应的分案申请。
附图标记清单
1过程室
2掩模储存室
3基底储存室
4进气机构
5接受器
6装料口
7装料口
8门
9料匣
10掩模
11护板
12基底
13基底支架、输送装置
14支承销
15轨道
16滑轮导向装置
17夹紧机构
18石英玻璃板
19反射膜
20石英玻璃板
21气源
22装料口
23装料口
24料匣
25驱动设备
P箭头
P1箭头
P2箭头
P3箭头

Claims (14)

1.一种用于基底(12)处理的设备，包括过程室(1)，至少一个通过装料口(6、7)与该过程室(1)连接的储存室(2、3)，该储存室用于存放要在过程室(1)中处理的基底(12)或处理时要使用的掩模(10、10′、10″、10′″)，所述设备还包括输送装置(13)，用于通过装料口(7)为过程室(1)进行基底或掩模(10、10′、10″、10′″)的装料和卸料，包括温度可调的进气机构(4)，用于将原材料与载气一起引入过程室(1)，包括与进气机构对置的接受器(5)，用于承接要处理的基底(12)，包括护板(11)，它处于进气机构(4)与接受器(5)或掩模(10)之间的防护位置，防止基底(12)或掩模(10)受进气机构(4)的温度影响，包括护板移动装置(15、16)，用于在基底(12)处理前将护板(11)从在进气机构(4)前的防护位置移到存放位置，而在基底(12)处理后将护板(11)从存放位置移回防护位置，其特征为：所述护板(11)处于储存室(2、3)之一内部的存放位置。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基底(12)处理包括对基底(12)的涂层。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该设备有第一储存室(3)用于存放至少一个基底(12)，以及第二储存室(2)用于在处理过程中存放护板(11)。
4.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，第二储存室是掩模储存室(2)用于存放至少一个掩模(10、10′、10″、10′″)，所述掩模借助护板移动装置(15、16)或借助护板(11)从掩模储存室(2)送入过程室(1)中。
5.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，护板(11)面朝进气机构(4)和/或接受器(5)或掩模(10)的表面是强反射的。
6.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，护板(11)有放置在两块玻璃或石英板(18、20)之间的强反射膜(19)。
7.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，掩模储存室(2)有可沿垂直方向移动的料匣(9)，用于存放护板(11)和至少一个掩模(10)。
8.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，护板移动装置(15、16)有设置在掩模储存室(2)内的驱动设备(25)和延伸到过程室(1)内的轨道设施(15)。
9.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，连接过程室(1)和掩模储存室(2)的装料口(7)，与连接过程室(1)和基底储存室(3)的装料口(6)对置。
10.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该设备具有从接受器(5)朝进气机构(4)的方向伸出的支承销(14)，用于借助叉形的基底输送装置(13)安放基底(12)，其中，接受器(5)可沿高度移动，以便通过向上移动被置于与基底(12)传热接触。
11.一种在过程室(1)内对基底(12)进行处理的方法，其中，将护板(11)借助护板移动装置(15、16)置于在用于将原材料与载气一起引入过程室(1)可调温的进气机构(4)与用于承接基底(12)的接受器(5)之间的防护位置，接着借助输送装置(13)将基底(12)在过程室(1)内置于防护位置并放置到接受器(5)上，然后将护板(11)从防护位置送入存放位置，在这之后通过可调温的进气机构(4)引入气态的原材料对基底(12)进行处理，在基底(12)上沉积涂层，然后借助护板移动装置(15、16)将护板(11)从存放位置送回防护位置，最后借助输送装置(13)将基底(12)从过程室(1)置入储存室(3)，其特征为：护板(11)在储存室(2、3)内处于存放位置。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述对基底(12)的处理包括对基底(12)的涂层。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征为，掩模在储存室(2)内处于存放位置，以及通过装料口(6)被置于防护位置。
14.按照权利要求11或12所述的方法，其特征为，掩模(10)借助护板移动装置(15、16)或借助护板(11)从掩模储存室(2)送入过程室(1)中。
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