CN103597625B - 用于有机发光二极管处理的化学气相沉积掩模对准 - Google Patents

Abstract

大体上，本发明涉及一种用于有机发光二极管的处理的化学气相沉积装置。对于有机发光二极管的处理而言，通常在化学气相沉积工艺期间使用掩模。在基板上方准确地对准掩模可藉由使用两个X‑Y‑Z运动对准元件与两个Z运动对准元件，以及一个或多个对准可视化系统一起来达成。最初，将掩模设置在对准元件上。可视化系统确认掩模是否已准确地对准。若需重新对准，则两个X‑Y‑Z对准元件移动掩模，同时两个Z对准元件保持静止。接着，可视化系统确认掩模已被准确地对准，从而化学气相沉积工艺可随后进行。

Description

用于有机发光二极管处理的化学气相沉积掩模对准

发明背景

技术领域

本发明的实施例大致上涉及一种用于有机发光二极管（OLED）显示器制造、具有掩模对准系统的化学气相沉积（CVD）装置。

现有技术

OLED用于电视屏幕、计算机监视器、移动电话、以及其它手持设备等的制造，以显示信息。一种典型的OLED可包含位于两个电极之间的有机材料层，所述电极都以形成具有各个可供能像素的矩阵显示面板的方式沉积在基板上。OLED通常被放置在两个玻璃面板之间，并且密封玻璃面板的边缘以封装OLED。

在制造这类显示设备时遇到许多挑战。在一个示例中，为了避免对设备的可能污染，存在密封两个玻璃面板之间的OLED所需的很多劳动密集的步骤。在另一示例中，不同尺寸的显示屏幕以及如此的玻璃面板可能需要用以形成显示设备的工艺和工艺硬件的实质的重新配置。

因此，一直以来存在着对于用以形成OLED显示设备的新的和改良的装置和方法的需求。

发明内容

本发明大体上涉及一种用于OLED处理的CVD装置。对于OLED处理而言，通常在CVD工艺期间使用掩模。在基板上方准确地对准掩模可藉由使用两个X-Y-Z运动对准元件与两个Z运动对准元件以及一个或多个对准可视化系统一起来达成。最初，将掩模设置在对准元件上。可视化系统确认掩模是否已准确地对准。若需重新对准，则两个X-Y-Z对准元件移动掩模，同时两个Z对准元件保持静止。接着，可视化系统确认掩模已被准确地对准，从而CVD工艺可随后进行。

在一个实施例中，处理腔室包括：基板支撑件，基板支撑件设置在腔室主体内；以及掩模对准系统，掩模对准系统至少部分地设置在所述腔室主体内。掩模对准系统的至少一部分延伸通过基板支撑件。

在另一实施例中，揭露了一种处理腔室。所述腔室包含：基板支撑件，基板支撑件设置在腔室主体内；掩模，掩模设置在腔室主体内；以及掩模对准系统，掩模对准系统至少部分地设置在腔室主体内。掩模对准系统包括：第一致动器以及第一对准元件，第一对准元件耦接至第一致动器并且能够在三个平面上移动。第一对准元件与掩模耦接，并延伸通过基板支撑件。掩模对准系统还包括第二对准元件，第二对准元件耦接至第二致动器且仅能在一个平面上移动。第二对准元件与掩模耦接，并延伸通过基板支撑件。

在又一实施例中，揭露了一种用于对准掩模的方法。所述方法包括：将基板设置在处理腔室中基板支撑件上，基板上具有对准掩模，可通过形成在基板支撑件中的开口看见所述掩模。所述方法还包括：将光线照射通过基板支撑件中的开口，以使得对准掩模、穿过设置在基板上方的掩模的开口的边界、以及遮蔽掩模可见。另外，所述方法包括：测量对准掩模与穿过掩模的开口的边界的中心之间的距离；以及移动所述掩模。

附图说明

因此，以可详细地理解本发明的上述特征的方式，可参考实施例获得上文简要概述的本发明的更特定描述，所述实施例中的一些实施例在附图中图示。然而，应当注意，附图仅图示本发明的典型实施例并且因此不被视为限制本发明的范围，本发明可允许其他等效实施例。

图1为根据一个实施例的CVD装置的剖面示意图。

图2为根据一个实施例的遮蔽框架的仰视图。

图3为显示与可视化系统有关的对准元件的示意图。

图4为通过绘示掩模在基板上方准确对准的基板的仰视图。

图5为根据一个实施例的掩模和对准系统的等角示意图。

图6A和6B为接合掩模的对准元件的剖面示意图。

图7A和7B为可形成在掩模中的缝隙的等角示意图。

图8A至8C为在基板上方对准掩模的示意图。

图9A为根据一个实施例的掩模的等角图示。

图9B绘示放置在基板上的掩模的放大图。

为了便于理解，在尽可能的情况下，使用相同附图标记来指定诸图共用的相同元件。可以预期，一个实施例的元件和特征可有利地并入其他实施例中而无需进一步的叙述。

具体实施方式

大体上，本发明涉及一种用于有机发光二极管处理的化学气相沉积（CVD）装置。对于OLED处理而言，通常在CVD工艺期间使用掩模。在基板上方准确地对准掩模可藉由使用两个X-Y-Z运动对准元件与两个Z运动对准元件以及一个或多个对准可视化系统一起来达成。最初，将掩模设置在对准元件上。可视化系统确认掩模是否已准确地对准。若需重新对准，则两个X-Y-Z对准元件移动掩模，同时两个Z对准元件保持静止。接着，可视化系统确认掩模已被准确地对准，从而CVD工艺可随后进行。

图1为根据一个实施例的CVD装置100的剖面示意图。装置100包含腔室主体102，腔室主体102具有穿过一个或多个壁的开口104，以允许一个或多个基板106以及掩模108插入装置100。在处理期间，基板106设置在基板支撑件110上，基板支撑件110与扩散器112相对，扩散器112具有穿过扩散器112的一个或多个开口114，以允许处理气体进入扩散器112与基板106之间的处理空间116。

为了处理，最初通过开口104将掩模108插入装置100，并设置在多个运动对准元件118上。接着通过开口104插入基板106，并将基板106设置在延伸通过基板支撑件110的多个升降杆（lift pin）120上。随后，基板支撑件110上升以接触基板106，以使基板106设置在基板支撑件110上。基板106在基板支撑件110上时被对准。

一旦基板106在基板支撑件110上对准，一个或多个可视化系统122便决定掩模108是否已在基板106上方准确地对准。如果掩模108并未准确地对准，则一个或多个致动器124便接着移动一个或多个运动对准元件118，以调整掩模108的位置。随后，所述一个或多个可视化系统122重新检查掩模108的对准。

一旦掩模108在基板106上方准确地对准，掩模108便下降至基板106上，并且随后基板支撑件110在杆（stem）126上升起，直到遮蔽框架（shadow frame）128接触掩模108为止。在停留在掩模108上之前，遮蔽框架128设置在腔室主体102中，位在自腔室主体102之一个或多个内壁延伸而出的壁架（ledge）130上。基板支撑件110继续上升，直到基板106、掩模108、以及遮蔽框架128设置在与扩散器112相对的处理位置中。随后，从一个或多个气体源132通过形成在背板134中的开口传送处理气体，同时提供偏压至所述扩散器。

为了在基板106上方准确地对准掩模108，可视化系统藉由将光线照射通过穿过基板支撑件110而形成的开口302的方式来运作。光线照射通过基板106，以查看掩模108的位置。如以下将讨论的，基板106上将具有一个或多个对准标记402，当准确地对准时，所述一个或多个对准标记402在形成于掩模108中的一个或多个开口304的中央。因此，当透过基板支撑件110观看对准标记402时，所述一个或多个可视化系统122将看见遮蔽框架128以及掩模108的开口304的边界。遮蔽框架128可由阳极化铝制成。然而，由于阳极化铝的颜色为灰色，因此所述一个或多个可视化系统122在灰色的遮蔽框架128上观看对准标记402时可能会有困难。因此，可修改遮蔽框架128，以适应可视化系统122。

图2为根据一个实施例的遮蔽框架128的仰视图。为了适应可视化系统122，遮蔽框架128具有部位（location）202对应于来自每一可视化系统122的光线将照射的位置。部位202是遮蔽框架128的一部分，但不是阳极化铝。遮蔽框架128的其余部分为阳极化铝。应当明白，虽然图中显示了四个部位202，但是可具有更多或更少的部位202。在基板106上的标记与遮蔽框架128上的部位202之间有足够的对比度，以确保可视化系统122可以有效地看见基板106上的标记。此外，在遮蔽框架128的阳极化部分与部位202之间有足够的对比度，以使可视化系统122能够分辨出遮蔽框架128的多个部分。部位202可具有裸露的非阳极化铝，非阳极化铝具有闪亮的银色外观，而不是阳极化铝所呈现的灰色。或者，部位202可包括插入遮蔽框架128的陶瓷材料，以使得部位202具有用于对准目的的白色外观。当可视化系统122运作时，部位202改善了相对于阳极化遮蔽框架128的对比度。

图3为显示与对准可视化系统测量部位有关的对准元件118的示意图。如图3所示，基板支撑件110具有穿过所述基板支撑件110的多个开口，不仅使升降杆120（参照图1）延伸通过基板支撑件110的开口，而且使对准元件118延伸通过基板支撑件110的开口。开口302还存在于对应对准可视化系统122将运作的部位。应当明白，对准可视化系统122可设置在装置100外部，并且使用可视化元件（诸如相机）和照明元件（诸如光源）来查看装置100。对准可视化系统122的运作是藉由在由箭头A所示的方向上照射光线穿过形成在基板支撑件110中的开口302、穿过基板106、穿过形成在掩模108中的开口304、并且照射在遮蔽框架128上的部位202。随后，对准可视化系统122测量对准标记402与穿过掩模108所形成的开口304的边界之间的距离。

图4为绘示掩模108在基板106上方准确对准的通过基板106的仰视图。基板106上具有对准标记402。在基板106被插入腔室后，基板106在基板支撑件110上对准。接着，掩模108被对准。为了准确的对准，对准标记402不仅位于形成在基板支撑件110中的开口302的中央（所述情况在掩模108对准之前发生），而且位于形成在掩模108中的开口304的中央。一旦掩模108在基板106上方准确地对准，对准元件118就可将掩模108下降至基板106上。

图5为根据一个实施例的掩模108和对准系统的等角示意图。如上所述，最初使用末端执行器（end effector）将掩模108插入装置100中，所述末端执行器将掩模108设置在一个或多个对准元件118上。在图5所示的实施例中，具有四个对准元件118A-118D。然而，应当明白，本发明不限于四个对准元件118A-118D。每一对准元件118A-118D耦接至一个或多个致动器124，一个或多个致动器124控制对准元件118A-118D的移动。

对准元件118A-118D并不相同。两个对准元件118A、118D为X-Y-Z对准元件（即，藉由致动器可在三个不同的平面上移动），而另外两个对准元件118C、118D为Z运动对准元件（即，藉由致动器只在一个平面上移动）。因此，所有四个对准元件118A-118D都能够在与基板106的沉积面（deposition surface）垂直的平面上移动，而只有两个对准元件118A、118D能够在与基板106的沉积面平行的平面上移动。在图5所示的实施例中，X-Y-Z对准元件118A、118D彼此不相邻，而是彼此相对。类似地，Z对准元件118B、118C彼此不相邻，而是彼此相对。

图6A和6B为接合（engage）掩模108的对准元件118A-118D的剖面示意图。如图6A和6B所示，对准元件118A-118D中的每一个以不同的方式接合掩模108。作为Z对准元件的对准元件118B、118C只能在Z方向上移动。因此，Z对准元件118B、118C接合掩模108的平坦底面604。Z对准元件118B、118C具有滚珠轴承（ball bearing）602A，滚珠轴承602A为可动的，以使得掩模108可以移动，而不会刮伤掩模108和产生颗粒。掩模108藉由X-Y-Z对准元件118A、118D来移动。

如图6B所示，X-Y-Z对准元件118A、118D还具有滚珠轴承602B，但是滚珠轴承602B通常相对于掩模108为静止的或固定的。如此，滚珠轴承602B接合形成在掩模108的底面的缝隙（crevice）606。由于滚珠轴承602B已接合掩模108的缝隙606，因此X-Y-Z对准元件118A、118D可在X-Y平面上移动并带动掩模108，以将掩模108在基板106上方对准。当对准元件118A、118D在X-Y平面上移动时，掩模108在X-Y平面上移动，滚珠轴承602A沿着掩模108的底面旋转，滚珠轴承602B不旋转，并且Z对准元件118B、118C保持静止。

图7A和7B为可形成在掩模108中的缝隙606的等角示意图。对于每一X-Y-Z对准元件118A、118D，缝隙606并不相同。如图7A所示，其中一个缝隙602可为凹痕（dent）702，凹痕702近似圆锥形并形成在掩模108的底面中。滚珠轴承602B接合凹痕702，并大致在凹痕702中保持静止。然而，一旦滚珠轴承602B在凹痕702或凹槽（slot）704内接合至掩模108，滚珠轴承602B就可被允许在接合发生时略微地旋转，但是一旦完全与掩模108接合，滚珠轴承602B就会被固定住（即，掩模108的重量足以避免滚珠轴承602B移动）。如图7B所示，另一个缝隙602可为凹槽704。非圆锥形的凹槽704允许掩模108热膨胀。如果在X-Y-Z对准元件118A、118D接合掩模108的两个位置处都使用凹痕702，则掩模可能热膨胀并产生颗粒，或者甚至无法准确地接合对准元件118A、118D。由于凹槽704的形状，掩模108可以热膨胀，仍然准确地接合滚珠轴承602B，同时使颗粒产生最小化。凹槽704具有两个平行部分（parallelportion）706A、706B、以及连接两个平行部分706A、706B的两个圆角端部分（rounded endportion）708A、708B。凹槽704被安排在掩模108中，以使平行部分706A、706B垂直于在凹槽704与凹痕702之间延伸的假想线。

在此所述的对准元件118A-118D允许掩模108在误差为±5μm的范围内被精确地对准。分别在凹痕702和凹槽704处接合掩模108的X-Y-Z对准元件118A、118D刚性地支撑着掩模108，而其它的滚珠轴承602A在掩模108底面平稳地旋转，以将掩模的目标开口304与基板上的标记402对准。两个滚珠轴承602B可以驱使掩模108以一种非常精确的方式对准。对准元件118A-118D解决了机器人（robot）将掩模108传送至腔室中时的问题，以使得总对准距离能够降低并且对准精确度能够变得更加精确。

图8A至8C显示将掩模108在基板106上方对准的示意图。一旦基板106被插入装置100中并设置在基板支撑件110上，对准工艺即可开始。如图8A所示，可视化系统122决定位于基板106上方的掩模108在四个部位801-804的位置。标记402并未与掩模108的开口304的中心805对准。计算掩模108的开口304的每一中心805在X和Y两个平面上偏离标记402的量，以便针对测量部位决定相对于标记402的ΔX和ΔY。接着，计算对于多个中心805的ΔX及ΔY的平均值，并且随后藉由在X-Y平面上移动X-Y-Z对准元件118A、118D来偏移（shift）掩模108，使得掩模108沿着Z对准元件118B、118C的滚珠轴承602A滑动。偏移量为ΔX的平均值和ΔY的平均值。由于掩模108已偏移，因此掩模108的中心应当与基板106的中心对准。之后，掩模108藉由移动X-Y-Z对准元件118A、118D来旋转，以使得掩模108围绕所述掩模108的中心旋转。在旋转期间，掩模108再次沿着Z对准元件118B、118C的滚珠轴承602A移动。在旋转之后，掩模108应当准确地与基板106对准，误差在±5μm以内。如果掩模108并未在±5μm的误差内对准，则重复对准工艺。一旦对准工艺完成，掩模108便下降至基板106上。应当明白，虽然针对发生在旋转之前的偏移进行了描述，但可依照所需在偏移之前发生旋转。

图9A为根据一个实施例的掩模的等角图示。图9B绘示放置在基板106上的掩模108的放大图。基板支撑件110可包含凸面902，在凸面902上支撑基板106和掩模108。当基板106和掩模108被基座110举起时，在掩模108边缘的遮蔽框架128的重量使得掩模108处于横越凸面902的张力状态。掩模108在基板106顶部处于张力状态，以避免在操作或处理期间，掩模108与基板106之间的移动或未对准。在一个实施例中，掩模108可包含掩模支撑框架904。掩模支撑框架904可为与掩模108分离的元件，或者可包括掩模108本身的一部分。

藉由使用两个X-Y-Z运动对准元件、两个Z运动对准元件以及一个或多个可视化系统在基板上方准确地对准掩模，处理腔室中的掩模可以在±5μm的误差内被对准。

虽然以上内容涉及本发明的实施例，但是可在不背离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他以及进一步的实施例，并且本发明的范围由所附的权利要求书界定。

Claims (21)

1.一种处理腔室，包括：

基板支撑件，所述基板支撑件设置在腔室主体内；以及

掩模对准系统，所述掩模对准系统至少部分地设置在所述腔室主体内，并且所述掩模对准系统的至少一部分延伸通过所述基板支撑件，并且其中所述掩模对准系统包括：

运动对准元件，其中所述运动对准元件包括第一对准元件以及第二对准元件，所述第一对准元件中具有固定滚珠轴承，用于接合与所述掩模对准系统耦接的掩模，所述第二对准元件中具有可动滚珠轴承，用于接合所述掩模；以及

对准可视化系统；其中所述基板支撑件具有穿过所述基板支撑件的开口，并且所述对准可视化系统包括光源，所述光源与所述基板支撑件的所述开口对准，从而使得自所述光源发射的光穿过所述基板支撑件的所述开口。

2.如权利要求1所述的处理腔室，还包括：

气体分配喷头，所述气体分配喷头设置在所述腔室主体内；以及

遮蔽框架，所述遮蔽框架设置在所述腔室主体内，位于所述气体分配喷头与所述掩模之间，其中所述遮蔽框架具有阳极化部分和非阳极化部分，并且其中所述非阳极化部分与所述基板支撑件的所述开口对准。

3.如权利要求2所述的处理腔室，其中所述阳极化部分包括阳极化铝，并且所述非阳极化部分包括非阳极化铝。

4.一种处理腔室，包括：

基板支撑件，所述基板支撑件设置在腔室主体内；以及

掩模对准系统，所述掩模对准系统至少部分地设置在所述腔室主体内，并且所述掩模对准系统的至少一部分延伸通过所述基板支撑件，其中所述掩模对准系统包括：

对准可视化系统，其中所述基板支撑件具有穿过所述基板支撑件的开口，并且所述对准可视化系统包括光源，所述光源与所述基板支撑件的所述开口对准，从而使得自所述光源发射的光穿过所述基板支撑件的所述开口；以及

运动对准元件，其中所述运动对准元件包括

第一对准元件，所述第一对准元件中具有固定滚珠轴承，用于接合与所述掩模对准系统耦接的掩模；以及

第二对准元件，所述第二对准元件中具有可动滚珠轴承，用于接合所述掩模，

气体分配喷头，所述气体分配喷头设置在所述腔室主体内；以及

遮蔽框架，所述遮蔽框架设置在所述腔室主体内，位于所述气体分配喷头与所述掩模之间，其中所述遮蔽框架具有铝阳极化部分和铝非阳极化部分，并且其中所述非阳极化部分与所述基板支撑件的所述开口对准，并且其中所述基板支撑件具有凸面，所述凸面面向所述掩模、所述遮蔽框架、以及所述气体分配喷头。

5.如权利要求4所述的处理腔室，其中所述掩模具有穿过所述掩模的开口，所述掩模的所述开口用以与所述基板支撑件的所述开口和所述遮蔽框架的所述非阳极化部分对准。

6.如权利要求5所述的处理腔室，其中所述运动对准元件进一步包括：

第三对准元件，所述第三对准元件中具有固定滚珠轴承，用于接合所述掩模，其中所述第三对准元件与所述第一对准元件相对；以及

第四对准元件，所述第四对准元件中具有可动滚珠轴承，用于接合所述掩模，其中所述第四对准元件与所述第二对准元件相对。

7.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述掩模具有底面，所述底面具有形成在所述底面中的凹痕、以及形成在所述底面中的凹槽，其中所述第一对准元件接合所述凹痕，并且所述第二对准元件接合所述凹槽。

8.一种处理腔室，包括：

基板支撑件，所述基板支撑件设置在腔室主体内；

掩模，所述掩模设置在所述腔室主体中；以及

掩模对准系统，所述掩模对准系统至少部分地设置在所述腔室主体内，所述掩模对准系统包括：

第一致动器；

第一对准元件，所述第一对准元件耦接至所述第一致动器并且能够在三个平面上移动，所述第一对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件；

第二对准元件，所述第二对准元件耦接至所述第一致动器并且只能够在垂直于基板的平面上移动，所述第二对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件，其中每一对准元件具有设置在所述每一对准元件的末端的滚珠轴承，所述滚珠轴承接合所述掩模，其中所述第一对准元件的所述滚珠轴承设置在形成于所述掩模的底面上的凹痕中；以及

对准可视化系统，其中所述基板支撑件具有穿过所述基板支撑件的开口，并且所述对准可视化系统包括光源，所述光源与所述基板支撑件的所述开口对准，从而使得自所述光源发射的光穿过所述基板支撑件的所述开口。

9.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述掩模对准系统进一步包括：

第二致动器；

第三对准元件，所述第三对准元件耦接至所述第二致动器并且能够在三个平面上移动，所述第三对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件；以及第四对准元件，所述第四对准元件耦接至所述第二致动器并且只能够在垂直于基板的平面上移动，所述第四对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件。

10.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第三对准元件的所述滚珠轴承设置在形成于所述掩模的所述底面上的凹槽中。

11.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第二对准元件的所述滚珠轴承和所述第四对准元件的所述滚珠轴承与所述掩模的所述底面接触，并且其中所述第二对准元件和所述第四对准元件的所述滚珠轴承可动地设置在各自的对准元件内。

12.如权利要求11所述的处理腔室，其中所述第一对准元件的所述滚珠轴承和所述第三对准元件的所述滚珠轴承分别设置在所述掩模的所述底面的凹痕和凹槽中，并且其中所述第一对准元件和所述第三对准元件的所述滚珠轴承是固定的。

13.一种用于准确掩模的方法，包括：

将基板设置在处理腔室中的基板支撑件上，所述基板上具有对准标记，通过形成在所述基板支撑件中的开口可看见所述对准标记；

使光线照射通过所述基板支撑件中的所述开口，以使所述对准标记、穿过设置在所述基板上方的掩模的开口的边界、以及遮蔽框架为可见；

测量所述对准标记与穿过所述掩模的所述开口的所述边界的中心之间的距离；以及

移动所述掩模，其中移动所述掩模包括移动第一对准元件，所述第一对准元件耦接至第一致动器，所述第一对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件，以及沿着第二对准元件移动所述掩模，所述第二对准元件耦接至所述第一致动器，所述第二对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件。

14.如权利要求13所述的方法，其中移动所述掩模包括：

旋转所述掩模；以及

在平面内偏移所述掩模。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述偏移在所述旋转之前发生。

16.如权利要求13所述的方法，其中在所述照射期间，可看见所述遮蔽框架的非阳极化部分。

17.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

移动第三对准元件，所述第三对准元件耦接至第二致动器，所述第三对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件；以及

沿着第四对准元件移动所述掩模，所述第四对准元件耦接至所述第二致动器，所述第四对准元件与所述掩模耦接且延伸通过所述基板支撑件。

18.如权利要求13所述的方法，其中测量包括：计算在第一方向上的所述对准标记与所述掩模的所述开口的所述边界的中心之间的第一距离。

19.如权利要求18所述的方法，其中测量包括：计算在第二方向上的所述对准标记与所述掩模的所述开口的所述边界的中心之间的第二距离，所述第二方向与所述第一方向垂直。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述基板具有多个对准标记，所述掩模具有多个开口，并且所述基板支撑件具有多个开口。

21.如权利要求20所述的方法，其中针对每一对准标记，对所述第一距离和所述第二距离求平均。