CN104278232A - 真空沉积设备和用于真空沉积的方法 - Google Patents

真空沉积设备和用于真空沉积的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种真空沉积设备和一种用于真空沉积的方法。所述真空沉积设备包括真空沉积装置、掩模、真空室和控制单元。真空沉积装置在基底上沉积薄膜层。掩模设置在基底和真空沉积装置之间，使用掩模在基底上选择性地沉积薄膜层。真空室围绕真空沉积装置和掩模。控制单元设置在真空室的外部，控制单元与真空沉积装置连接并控制施加在掩模上的拉力和压缩力。

Description

真空沉积设备和用于真空沉积的方法
本申请要求于2013年7月8日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2013-0079806号韩国专利申请的优先权，该申请的内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
示例实施例总体上涉及真空沉积设备及使用该真空沉积设备用于真空沉积的方法。更具体地讲，本发明构思的实施例涉及包括用于控制施加在掩模上的拉力或压缩力以校正掩模的变形或尺寸的装置的真空沉积设备。
背景技术
用于有机发光显示装置的有机发光元件是具有形成在两个电极之间的有机发射层的发光型元件。在有机发光显示装置中，电子和空穴分别从电子注入电极和空穴注入电极注入到有机发光层中。注入的电子和空穴结合以产生激子，当从激发态转变为基态时激子照亮。因为有机发光显示装置包括发光型元件，所以有机发射显示装置不需要单独的光源。另外，与液晶显示装置相比，有机发光显示装置的体积和重量可减小。因此，有机发光显示装置已经被广泛地用作平板显示装置。
通常，有机发光元件的有机发光层包括多个功能层(例如，空穴注入层、空穴运送层、发光层、电子运送层、电子注入层等)，有机发光显示元件的性能通过这些功能层的结合和布置而改善。
为了使用沉积方法制造有机发光显示装置，与形成在基底上的薄膜层具有相同的图案的精细金属掩模布置在基底和沉积材料之间。通过将沉积材料喷射到基底，在基底上形成期望的图案。
当精细金属掩模变得大尺寸时，用于形成图案的蚀刻差错增多，并且掩模的中心下垂也增加。此外，由于工艺的重复而出现的掩模的变形导致显示质量的缺陷。
为了防止掩模的变形，将掩模与掩模框架焊接。但是，当将掩模焊接到掩模框架时，掩模框架会因掩模的弹性恢复力而变形。此外，在工艺中出现的热以及在对准工艺中出现的应力导致掩模的额外的变形。当掩模发生大变形时，应更换掩模框架。掩模框架的更换导致制造成本的增加。
因此，需要一种用于校正掩模的变形的方法。
发明内容
一些示例实施例提供了一种能够校正掩模的变形的真空沉积设备。
一些示例实施例还提供了一种能够校正掩模的变形的真空沉积方法。
根据一些示例实施例，一种真空沉积设备包括真空沉积装置、掩模、真空室和控制单元。真空沉积装置在基底上沉积薄膜层。掩模设置在基底和真空沉积装置之间，使用掩模在基底上选择性地沉积薄膜层。真空室围绕真空沉积装置和掩模。控制单元设置在真空室的外部，控制单元与真空沉积装置连接并且控制施加在掩模上的拉力。
在示例实施例中，真空沉积装置可包括掩模框架、掩模台、马达单元和沉积源。掩模框架具有开口，掩模框架与掩模焊接。掩模台支撑掩模框架。马达单元沿远离或朝向马达单元的方向运送掩模台。沉积源在基底上喷射沉积材料。
在示例实施例中，掩模框架可具有位于掩模框架的中心上的开口，掩模可焊接在掩模框架上。
在示例实施例中，掩模台可设置在掩模框架的四个侧中的至少一侧上，每个掩模台可包括沿掩模框架运送掩模台的运送装置。
在示例实施例中，真空沉积装置还包括螺钉插入孔。螺钉插入孔设置在掩模台中。
在示例实施例中，马达单元可包括螺钉、马达和防尘单元。螺钉可以可旋转地插入在掩模台的螺钉插入孔中。马达可控制螺钉的旋转。防尘单元可消除真空室中的灰尘。
在示例实施例中，螺钉可包括从由三角螺纹、四角螺纹、梯形螺纹和圆形螺纹组成的组中选择的至少一种。
在示例实施例中，螺钉可插入到螺钉插入孔中，掩模台可通过螺钉的旋转沿远离或朝向马达单元的方向运送。
在示例实施例中，马达可与设置在真空室的外部的控制单元连接，螺钉的旋转可由马达控制。
在示例实施例中，防尘单元可支撑马达。
在示例实施例中，沉积源可储存在基底上沉积的沉积材料，沉积源可设置在掩模下方。
根据另一实施例的一方面，如下提供一种真空沉积的方法。将掩模与具有开口的掩模框架组合。使用设置在真空室的外部的控制单元控制掩模的尺寸。在掩模上设置基底。通过经掩模在基底上喷射沉积材料来在基底上沉积薄膜层。
在示例实施例中，掩模可包括精细金属掩模。
在示例实施例中，掩模可设置在掩模框架上，掩模可与掩模框架焊接。
在示例实施例中，控制单元可与控制掩模的尺寸的马达单元连接，掩模的尺寸通过马达单元的马达的旋转来控制。
在示例实施例中，当马达沿第一方向旋转时，可沿掩模框架的外方向牵拉掩模。
在示例实施例中，当马达沿第二方向旋转时，掩模可沿掩模框架的内方向收缩。
在示例实施例中，基底可与掩模对准。
在示例实施例中，储存在设置在掩模下方的沉积源中的沉积材料可通过掩模喷射到基底上，薄膜层可沿着掩模的图案沉积在基底上。
因此，真空沉积设备可包括控制对掩模的拉力的掩模台和掩模框架。掩模台沿远离或朝向马达单元的方向运送，掩模的尺寸可通过掩模台和掩模框架精确地控制。此外，可校正掩模的变形，并且可以推迟掩模的更换周期。因此，可使工艺成本和材料成本最小化。
附图说明
通过参考结合附图考虑的以下详细描述，对本发明更完整的认识和本发明的许多附随的优点将易于显而易见，同时其变得更好地理解，在附图中同样的附图标记指示相同或类似的组件，其中：
图1是示出了掩模的平面图；
图2是示出了基底的平面图；
图3是示出了根据示例实施例的真空沉积设备的剖视图；
图4是示出了图3中示出的沉积设备的俯视图；
图5是示出了图4中示出的真空沉积设备的横截面(A-A′)的剖视图；
图6是示出了根据示例实施例的用于真空沉积的方法的流程图；
图7和图8是示出了图6中示出的用于真空沉积的方法的示例的图；
图9是示出了图3中示出的真空沉积设备的掩模台的布置的示例的图；
图10是示出了图3中示出的真空沉积设备的掩模台的布置的另一示例的图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述各种示例实施例，在附图中示出了一些示例实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实施，且不应被解释为局限于在此阐述的示例实施例。相反，提供这些示例实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明构思的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。同样的标号始终指示同样的元件。
将理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件，但是这些元件不应被这些术语所限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，以下讨论的第一元件可被称为第二元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出的项的任意组合和全部组合。
将理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可直接连接或结合到另一元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。应该以类似的方式解释用于描述元件之间的关系的其他词语(例如，“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
在这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不意图限制本发明构思。如这里使用的单数形式“一个(种)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，除非上下文另有清楚地指出。还应该理解，当在本说明中使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应该理解，除非这里明确定义，否则术语诸如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与相关领域的上下文中它们的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的含义来解释。
图1是示出了掩模的平面图，图2是示出了基底的平面图。
参照图1，掩模41具有图案开口以在基底上形成图案。具有图案开口的区域为有效区域“A”，围绕有效区域“A”的区域为无效区域B。无效区域B可与下面将描述的掩模框架焊接。
参照图2，薄膜层82可形成在基底80的中心上。可通过经掩模41将沉积材料喷射到基底80在基底80上形成具有期望图案的薄膜层82。
图3是示出了根据示例实施例的真空沉积设备的剖视图。
参照图3，真空沉积设备100包括真空室20、真空沉积装置40、掩模41和控制单元60。
真空室20形成为筒形或箱形，并且提供用于在基底80上形成薄膜层的空间。尽管真空室20是图3中示出的箱形，但是真空室20的形状不受限制。期望的是：真空室20具有与基底80的形状对应的各种形状。
真空泵(未示出)可设置在真空室20的上侧上，以保持真空状态，门(未示出)可设置在真空室20的一侧上，以为工艺放入或取出基底80。
真空沉积装置40设置在真空沉积室20中，真空沉积装置40通过经掩模41喷射沉积材料而在基底上形成薄膜层。尽管发生掩模41的变形，但可通过向掩模施加拉力或压缩力的装置来控制掩模41的尺寸。
控制单元60设置在真空室20的外部，通过控制单元60来控制在掩模41上的拉力。
相机(未示出)可设置在真空室20中，以测量掩模41的尺寸。用户可监控相机拍摄的图像，并且可使用控制单元60来控制掩模41的尺寸。可通过距离测量传感器(未示出)来监控掩模41的尺寸。测量掩模41的尺寸的装置不受限制。
图4是示出了图3中示出的真空沉积设备的平面图，图5是示出了图4中示出的真空沉积设备的横截面(A-A′)的剖视图。
参照图4和图5，真空沉积装置40包括掩模41、掩模框架42、掩模台43、马达单元44、45和46以及沉积源47。
如图1和图5所示，掩模41具有有效区域A和无效区域B，无效区域B焊接在掩模框架42上。
掩模框架42为具有开口的框架形状。掩模41的有效区域A与掩模框架42的开口对准，掩模41设置在掩模框架42上。掩模框架42与掩模41的无效区域B焊接。与掩模41焊接的掩模框架42通过在远离或朝向马达单元44、45和46的方向上移动向掩模41施加拉力或压缩力。掩模框架42可由在焊接工艺中不变形的材料(例如，强性质金属)形成。
掩模台43设置在掩模框架的四个侧中的至少一侧上，并且利用运送装置沿着掩模框架42运送。运送掩模台43的方法和设备是各种各样的。掩模台43可通过沿着掩模框架42运送来向掩模框架42的期望位置施加拉力或压缩力。此外，掩模台43可通过改变掩模台43的尺寸来精密地控制拉力或收缩力起作用的范围。
马达单元包括螺钉44、马达45和防尘单元46。
螺钉44可插入到掩模台43的螺钉插入孔48中，螺钉44可在远离或朝向马达45的方向上通过螺钉44的旋转来运送掩模台43。螺钉44包括从由三角螺纹、四角螺纹、梯形螺纹和圆形螺纹组成的组中选择的至少一种。
马达45可旋转螺钉44。马达45与设置在真空室20的外部的控制单元60连接。通过使用设置在真空室20中的相机(未示出)监控掩模41的尺寸，马达45被控制在真空室20的外部。
防尘单元46可设置在马达45的端部处并且可支撑马达45。此外，防尘单元46可消除真空室20中的精细杂质。防尘单元46可紧固地固定在真空室上，以相对于推动或牵拉掩模台43的力进行支撑。当基底80进入真空室20中时，杂质会随基底80进入，并且当移动掩模台43时，会出现杂质。通过消除杂质，防尘单元46减少了由杂质引起的缺陷。用于消除杂质的方法和装置是各种各样的。
沉积源47可以为坩埚，并且可以储存可沉积在基底80上的沉积材料。沉积源47喷射沉积材料，以在基底80上形成期望的薄膜层。
图6是示出了根据示例实施例的用于真空沉积的方法的流程图。
参照图6，在掩模框架上焊接掩模(S120)。如描述的，在掩模框架上设置掩模，并将掩模的有效区域与掩模框架的开口对准。将掩模的无效区域与掩模框架焊接。
控制掩模的尺寸(S140)。当与掩模框架焊接的掩模变形时，可一起丢弃掩模和掩模框架。可选择地，当拉力或压缩力利用掩模框架而在掩模上起作用时，可校正掩模的变形。因此，可降低用于制造新掩模和新掩模框架的材料成本以及用于焊接新掩模和新掩模框架的工艺成本。
可通过控制单元来控制掩模的尺寸。具体地，可使用设置在真空室的外部的控制单元将掩模台运送到需要控制掩模的尺寸的位置。操作与掩模台连接的马达。在第一方向或与第一方向相反的第二方向上旋转与马达连接并插入到掩模台中的螺钉。根据螺钉的旋转方向，在远离或朝向掩模框架的方向(如图7和图8中示出的外方向(向外方向)(←→)或内方向(向内方向)(→←))上运送掩模台。因为掩模台支撑掩模框架且掩模框架附着到掩模台，所以可根据掩模台的移动方向牵拉或推动掩模框架。可通过使用掩模框架向掩模施加拉(张或伸)力或压缩力来校正掩模的尺寸。
当由于真空沉积工艺的重复，在大尺寸的掩模中已经出现掩模的中心下垂时，可使用控制单元沿第一方向旋转与马达连接的螺钉。可朝向马达(即掩模框架的外方向(←→))牵拉掩模台，也向掩模框架的外方向牵拉掩模框架。也将沿掩模框架的外方向牵拉与掩模框架焊接的掩模。因此，校正了掩模的中心下垂。当向掩模框架的外方向过度施加拉力时，可使用控制单元沿第二方向旋转螺钉，因此放松施加到掩模的拉力。
如描述的，可沿着掩模框架运送掩模台，并且可通过改变掩模台的尺寸精密地控制拉力或收缩力起作用的范围。
在掩模上设置基底(S160)。可将基底与尺寸受控的掩模对准。在通过间隙控制构件保持的无间隙或具有间隙的情况下在掩模上设置基底。
可在基底上沉积薄膜层(S180)。可将设置在掩模下方的沉积源中储存的沉积材料喷射到掩模的开口。可在基底上沉积图案与掩模的图案相同的薄膜层。
图7和图8是示出了用于图6中示出的真空沉积的方法的示例的图。
参照图7，当通过马达45沿第一方向旋转螺钉44时，沿掩模框架42的外方向(←→)运送掩模台43。第一方向可以为顺时针方向。对由掩模台43支撑的掩模框架42向掩模框架42的外方向(←→)施加拉力。沿掩模框架42的外方向(←→)牵拉焊接在掩模框架42上的掩模41。即，如果已经出现掩模41的中心下垂，则通过沿第一方向旋转的螺钉44来校正掩模41的尺寸。
参照图8，当通过马达45沿与第一方向相反的第二方向旋转螺钉44时，沿掩模框架42的内方向(→←)运送掩模台43。第二方向可以为逆时针方向。对由掩模台43支撑的掩模框架42向掩模框架42的内方向(→←)施加压缩力。焊接在掩模框架42上的掩模41向掩模框架42的内方向(→←)收缩。因此，如果掩模41的拉伸已经因真空沉积工艺中的热和应力而发生，则通过沿第二方向旋转螺钉44来校正掩模41的尺寸。
图9是示出了图3中示出的真空沉积设备的掩模台的布置的示例的图；图10是示出了图3中示出的真空沉积设备的掩模台的布置的另一示例的图。
参照图9和图10，在掩模框架42的四个侧中的至少一侧上各设置一个掩模台43。
参照图9，一个掩模台43设置在掩模框架42的四个侧中的每个侧上。掩模台43的长度可以与掩模框架42的长度相同。当旋转插在掩模台43中的螺钉时，相同的拉力或压缩力可施加到掩模框架42的一个侧或四个侧。
参照图10，多个掩模台43设置在掩模框架42的四个侧中的每个侧上。当掩模台43的尺寸小时，可精密地控制掩模的尺寸。具体地，因为掩模台43的小尺寸允许运送装置相对于掩模框架42沿期望的方向移动，所以可精确地校正掩模的可能已经出现变形的任意区域。此外，可对掩模框架42施加不同的拉力或收缩力。
掩模台43的数量和尺寸可考虑掩模41的性质和设备的成本来确定。此外，可分开地或成组地控制每个掩模台43，以沿期望的方向移动。
真空沉积设备包括向掩模施加拉力或收缩力的掩模台和掩模框架，可校正掩模的变形，并且可推迟掩模的更换周期。因此，可降低材料成本和工艺成本。
本发明构思可应用到使用掩模的任何沉积工艺。例如，本发明构思可应用到包括使用掩模的沉积工艺的半导体元件和显示装置的制造方法。
前述是示例实施例的举例说明，并不解释为对示例实施例进行限制。虽然已经描述了一些示例实施例，但是本领域的技术人员会容易地理解，在本质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可在示例实施例中做出许多修改。因此，意图将所有这样的修改包括在本发明构思的如权利要求中限定的范围之内。因此，应该理解的是，前述是各种示例实施例的举例说明，并不应被解释为局限于公开的具体示例实施例，并且对公开的示例实施例的修改以及其它示例实施例意图被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种真空沉积设备，所述真空沉积设备包括：
真空沉积装置，在基底上沉积薄膜层；
掩模，设置在基底和真空沉积装置之间，使用掩模在基底上选择性地沉积薄膜层；
真空室，围绕真空沉积装置和掩模；以及
控制单元，设置在真空室的外部，控制单元与真空沉积装置连接并控制施加在掩模上的拉力和压缩力。
2.根据权利要求1所述的真空沉积设备，其中，真空沉积装置包括：
掩模框架，具有开口，掩模框架与掩模焊接；
掩模台，支撑掩模框架；
马达单元，在不同的时间沿远离或朝向马达单元的方向运送掩模台；以及
沉积源，在基底上喷射沉积材料。
3.根据权利要求2所述的真空沉积设备，其中，掩模框架具有中心地设置在掩模框架中的开口，掩模焊接在掩模框架上。
4.根据权利要求2所述的真空沉积设备，其中，掩模台设置在掩模框架的四个侧中的至少一侧上，每个掩模台包括沿掩模框架运送掩模台的运送装置。
5.根据权利要求2所述的真空沉积设备，其中，真空沉积装置还包括：
螺钉插入孔，设置在掩模台中。
6.根据权利要求5所述的真空沉积设备，其中，马达单元包括：
螺钉，可旋转地插入到掩模台的螺钉插入孔中；
马达，控制螺钉的旋转；以及
防尘单元，消除真空室中的灰尘。
7.根据权利要求6所述的真空沉积设备，其中，螺钉包括从由三角螺纹、四角螺纹、梯形螺纹和圆形螺纹组成的组中选择的至少一种。
8.根据权利要求6所述的真空沉积设备，其中，螺钉插入到螺钉插入孔中，掩模台通过螺钉的旋转沿远离或朝向马达的方向运送。
9.根据权利要求6所述的真空沉积设备，其中，马达与控制单元连接，控制单元设置在真空室的外部，螺钉的旋转由马达控制。
10.根据权利要求6所述的真空沉积设备，其中，防尘单元支撑马达。
11.根据权利要求2所述的真空沉积设备，其中，沉积源储存将沉积在基底上的沉积材料，沉积源设置在掩模下方。
12.一种用于真空沉积的方法，所述方法包括：
将掩模与具有开口的掩模框架组合；
使用设置在真空室的外部的控制单元控制掩模的尺寸，控制单元控制施加在掩模上的拉力和压缩力；
将基底设置在掩模上；以及
通过经掩模在基底上喷射沉积材料来在基底上沉积薄膜层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，掩模包括精细金属掩模。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，掩模设置在掩模框架上，掩模与掩模框架焊接。
15.根据权利要求12所述的方法，其中：
控制单元与控制掩模的尺寸的马达单元连接，
掩模的尺寸通过马达单元的马达的旋转来控制。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，当马达沿第一方向旋转时，掩模向掩模框架的外方向扩展。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，当马达沿与第一方向相反的第二方向旋转时，掩模向掩模框架的内方向收缩。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，基底与掩模对准。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，储存在设置在掩模下方的沉积源中的沉积材料通过掩模喷射到基底上，薄膜层根据掩模的图案沉积在基底上。
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