CN107002223B - 材料沉积系统和用于在材料沉积系统中沉积材料的方法 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于将材料沉积在基板(121)上的真空沉积系统(300；400；500)。真空沉积系统(300；400；500)包括：真空腔室(110)，真空腔室(110)具有腔室容积；以及材料沉积布置(100)，材料沉积布置(100)用于提供将沉积的材料，材料沉积布置(100)在沉积期间位于真空腔室(110)中。真空沉积系统进一步包括基板支撑件(126；600)，基板支撑件(126；600)用于在真空腔室(110)中支撑基板(121)，基板具有基板尺寸。腔室容积对基板尺寸比是15m或更少。另外，描述一种用于在真空沉积系统(300；400；500)中将材料沉积在基板(121)上的方法。

Description

材料沉积系统和用于在材料沉积系统中沉积材料的方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种真空沉积系统和一种用于沉积材料的方法。本发明的实施方式具体涉及一种真空沉积系统和一种用于在真空腔室中将材料沉积在基板上的方法，这种真空沉积系统具有位于真空腔室中的材料沉积布置。
背景技术
有机蒸发器是用于生产有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)的工具。OLED是一种特殊形式的发光二极管，其中发光层包括某些有机化合物的薄膜。有机发光二极管(OLED)用于制造用于显示信息的电视机屏幕、计算机监视器、移动电话、其他手持装置等等。OLED也可用在一般空间照明。OLED显示器有可能的颜色、亮度和视角的范围相较传统LCD显示器更大，因为OLED像素直接发光而非使用背光。因此，OLED显示器的能量损耗显著少于传统LCD显示器的能量损耗。另外，可制造于柔性基板上的OLED产生更多应用。典型OLED显示器例如可以包括位于两个电极之间的若干有机材料层，它们全都沉积在基板上，以便形成具有可单独激励的像素的矩阵显示面板。OLED一般置于两个玻璃面板之间，并且玻璃面板的边缘被密封以在其中封装OLED。
制造这种显示装置面临许多挑战。OLED显示器或OLED发光应用包括由若干有机材料形成的堆叠，这些有机材料例如在真空中蒸发。有机材料经由阴影掩模以接续的方式沉积。为了高效制造OLED堆叠，两种或更多种材料共沉积或共蒸发成混合/掺杂层是期望的，两种或更多种材料例如为主体(host)及掺杂剂。另外，必须考虑用于蒸发非常敏感的有机材料的若干工艺条件。
鉴于客户需求和增加CoO(拥有成本)，沉积系统设计变为越来越需要考虑的主题。例如，高的工艺运行时间(uptime)对于客户是有利的，并且因而是沉积系统的卖点。然而，通常，复杂工艺难以满足客户需求。
鉴于上文，本文所述实施方式的目的是提供一种真空沉积系统和一种用于将材料沉积在基板上的方法，以便克服本领域的至少一些问题。
发明内容
鉴于上文，提供根据独立权利要求的材料沉积布置、真空沉积系统和用于将材料沉积在基板上的方法。本发明的其他方面、优点和特征从属权利要求、说明书和附图更为清楚。
根据一个实施方式，提供一种用于将材料沉积在基板上的真空沉积系统。真空沉积系统包括真空腔室和材料沉积布置，真空腔室具有腔室容积，材料沉积布置用于提供将沉积的材料。材料沉积布置在沉积期间位于真空腔室中。真空沉积系统进一步包括基板支撑件，用于在真空腔室中支撑基板，基板具有基板尺寸。腔室容积对基板尺寸比是15m或更少，具体是10m或更少。
根据另一实施方式，提供一种用于将材料沉积在垂直地取向的基板上的真空沉积系统。真空沉积系统包括真空腔室，真空腔室具有腔室容积，其中腔室容积提供10-5至10- 7mbar的压力水平。真空沉积系统进一步包括材料沉积布置，材料沉积布置用于提供将沉积的材料。材料沉积布置在沉积期间位于真空腔室中，并且包括坩埚和线性分配管道，坩埚用于蒸发材料，线性分配管道是与坩埚流体连通。线性分配管道提供用于在真空腔室中导引已蒸发的材料的若干出口。材料沉积布置在真空腔室中是可移动的，具体地是可旋转的。真空沉积系统进一步包括基板支撑件，基板支撑件用于在真空腔室中支撑基板，基板具有基板尺寸。腔室容积对基板尺寸比是15m或更少，具体是10m或更少。
根据其他实施方式，提供一种用于在真空沉积系统中将材料沉积在基板上的方法。真空沉积系统包括真空腔室和材料沉积布置，真空腔室具有腔室容积。方法包括在真空腔室中提供将处理的基板，基板具有基板尺寸，其中基板提供在真空腔室中，腔室容积对基板尺寸比是15m或更少，具体是10m或更少。方法进一步包括：在材料沉积布置中蒸发材料；以及将已蒸发的材料导引至基板。
若干实施方式针对用于执行所公开的方法的设备，并且包括用于执行每个所述方法步骤的设备部件。这些方法步骤可通过硬件部件、由适当软件编程的计算机、这两者的任何组合或任何其他方式执行。另外，根据本发明的实施方式也针对操作所述设备的方法。它包括了用于执行设备的每一功能的方法步骤。
附图说明
因此，为了能够详细理解本发明的上述特征结构所用方式，上文所简要概述的本发明的更具体的描述可以参考实施方式进行。附图涉及本发明的实施方式并且描述如下：
图1a示出根据本文所述实施方式的真空沉积系统的示意图；
图1b示出根据本文所述实施方式的基板和用于真空沉积系统的基板保持装置的示意图；
图2示出根据本文所述实施方式的真空沉积系统的示意图；
图3示出根据本文所述实施方式的真空沉积系统的示意性截面图；
图4a和图4b示出根据本文所述实施方式的用于真空沉积系统的材料沉积布置的示意图和材料沉积布置的局部、更详细的视图；
图5a示出根据本文所述实施方式的用于真空沉积系统的材料沉积布置；
图5b示出已知沉积系统；
图6a至6c示出根据本文所述实施方式的用于真空沉积系统的材料沉积布置的分配管道的示意图；以及
图7示出根据本文所述实施方式的用于将材料沉积在基板上的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参考各种实施方式，实施方式的一或多个示例示出在附图中。在以下对各图的说明中，相同参考标记表示相同部件。一般来说，仅关于各个实施方式的差异处进行说明。每个示例是通过说明方式提供而不意味为限制。另外，说明或描述为一个实施方式的部分的特征可以用于其他实施方式或与其他实施方式结合获得其他实施方式。本说明书旨在包括这些修改和变化。
根据本文所述实施方式，真空腔室可理解为能够抽空至真空的腔室。例如，本文所提到的真空腔室可抽空至约10-2mbar至约10-7mbar或10-8mbar的真空。在一个示例中，真空腔室可抽空至约10-5mbar至约10-7mbar的真空。根据一些实施方式，真空腔室可提供有相应的真空泵、过滤器、密封件、闸门(sluice)、颗粒捕集器、相应配备的腔室壁等等，用于确保和维护真空腔室中的真空。术语“真空腔室容积”或“腔室容积”(本文可以同义方式使用)可理解为真空腔室的可抽空的容积。例如，真空腔室容积或腔室容积可由真空紧密的腔室壁和闸门限定。在一些实施方式中，真空腔室容积可以是允许容纳基板支撑件和材料沉积布置的容积。
根据本文所述一些实施方式，基板支撑件可理解为能够尤其在沉积期间于真空腔室中支撑基板的装置，真空腔室诸如真空沉积腔室。在一些实施方式中，本文所提到的基板支撑件可能能够支撑基板保持装置，基板保持装置诸如基板载体。例如，根据本文实施方式所述的基板支撑件可以包括轨道、滚筒系统、磁性装置、夹具装置、定位装置和/或导引装置，用于支撑基板或基板保持装置。根据一些实施方式，基板支撑件可适用于或适合于支撑具有限定的尺寸的基板。例如，基板支撑件尺寸可适用于在处理腔室中的将处理的基板的尺寸，处理腔室诸如真空处理腔室。在一个示例中，基板支撑件在至少一个方向的尺寸超过基板尺寸达基板尺寸的30％。在本文所述一些实施方式中，基板可以在保持在实质上垂直的方向上时进行处理，其中基板支撑件尺寸在垂直方向上超过基板尺寸达基板尺寸的30％。根据一些实施方式，基板支撑件尺寸可理解为对应于基板支撑件从支撑基板的第一侧的第一侧到支撑基板的第二侧的第二侧的尺寸。
本文所用术语基板尺寸可理解为基板面积，特别在布置于沉积系统中时，面对材料沉积设备的基板的面积。在一个示例中，基板尺寸可理解为对应于在沉积系统中用材料进行涂布的面积。根据一些实施方式，基板尺寸的一部分可由基板支撑件或基板保持装置覆盖，基板保持装置诸如载体。在一个示例中，基板尺寸是实质上矩形的、或实质上方形的基板的面积，其中厚度能够忽略不计。根据一些实施方式，本文所提到的在真空沉积系统中的基板尺寸可由同时提供在真空腔室内的两个或更多个基板的尺寸形成。
根据一些实施方式，对如图1a中示例性地示出的真空沉积系统进行说明。真空沉积系统400被示意性的示出成包括真空腔室110和基板支撑件600，基板支撑件600位于真空腔室110中。根据一些实施方式，基板支撑件600可延伸通过真空腔室110。基板支撑件600可允许基板导引进入真空腔室110中和离开真空腔室110。在一些实施方式中，基板支撑件600可允许在同侧导引基板进入和离开真空腔室，或者替代地可允许在真空腔室的不同侧导引基板进入和离开真空腔室。图1a示出将插入真空腔室110中的基板121的示意图。为了较佳的概述目的，在真空腔室110中未示出材料沉积布置。
在图1a中所示的示例中，基板支撑件600提供第一侧601和第二侧602。第一侧601和第二侧602的每一个被配置成支撑基板121的一个边缘，或基板保持装置的一个边缘。图1a示例性地示出具有两侧的基板支撑件600。然而，本领域的技术人员可理解，在其他实施方式中，基板支撑件可仅包括一侧，或包括多于两侧。另外，本领域的技术人员可理解基板的实质上垂直方向和基板支撑件的相应侧仅为示例。其他或进一步的配置(例如是水平方向、或与分别适用的基板支撑件具有角度)可使用于根据本文所述实施方式的真空沉积系统中。
当示出于图1a的示例中的基板可直接由基板支撑件600导引时，图1b示出基板121由基板保持装置610或载体610所保持。例如，基板保持装置610可为载运基板121的一种框架。示例性示出于图1b中的基板保持装置610包括夹611，夹611用于将基板贴附于基板保持装置610。根据一些实施方式，基板保持装置可使用进一步或其他技术来载运基板，例如是轨道、其他夹、磁场或电场、销等等。在一实施方式中，基板保持装置可为静电夹具(E-chuck)。
根据本文所述实施方式，提供用于将材料沉积在基板上的真空沉积系统。真空沉积系统包括真空腔室，真空腔室具有腔室容积。在一些实施方式中，真空沉积系统的真空腔室是处理腔室，将材料沉积在基板上发生于处理腔室中。根据一些实施方式，处理腔室可为适用于沉积有机材料于基板上的处理腔室。真空沉积系统进一步包括材料沉积布置，材料沉积布置用于提供将沉积的材料于基板上。一般来说，材料沉积布置或至少部分的材料沉积布置在沉积期间位于真空腔室中。真空沉积系统进一步包括基板支撑件，基板支撑件用于于真空腔室中支撑基板，基板具有基板尺寸。一般来说，具有基板尺寸的基板是将利用材料沉积布置涂布的基板。腔室容积对基板尺寸比是15m或更少，具体是10m或更少。根据本文所述实施方式，基板尺寸可以m2测量且腔室容积可以m3测量。
本文所述实施方式具体地涉及在真空沉积系统中蒸发材料，例如蒸发用于于大面积基板上制造OLED显示器的有机材料。根据一些实施方式，大面积基板或支撑一或多个基板的基板保持装置(即大面积载体)可具有至少0.174m2的尺寸。于其他示例中，真空沉积系统可适用于处理第5代、第7.5代、第8.5代或甚至第10代的基板，第5代对应于约1.4m2的基板(1.1m×1.3m)，第7.5代对应于约4.29m2的基板(1.95m×2.2m)，第8.5代对应于约5.7m2的基板(2.2m×2.5m)，第10代对应于约8.7m2的基板(2.85m×3.05m)。甚至例如是第11代和第12代的更高代以及对应的基板面积可以类似的方式应用。在一个实施方式中，基板支撑件可被配置成用于支撑具有约3m x约3m的尺寸的基板。根据一些实施方式，基板尺寸(也就是基板面积)可高达15m2，例如是典型地为约1m2至约12m2之间的基板尺寸，更典型地为约1m2至约10m2之间的基板尺寸，且甚至更典型地为约2m2至10m2之间的基板尺寸。根据可与本文所述其他实施方式结合的典型实施方式，基板厚度可为从0.1mm至1.8mm和用于基板的保持布置可适用于此种基板厚度。然而，特别地，基板厚度可为约0.9mm或以下，例如是0.5mm或0.3mm，且保持布置适用于此种基板厚度。
根据一些实施方式，腔室容积对基板尺寸可典型地为约0.3m至约15m之间，更典型地为约1m至约10m之间，且甚至更典型地为约2m和约10m之间。根据一些实施方式，腔室容积对基板尺寸比典型地少于15m或10m，更典型地少于5m，且甚至更典型地少于3m。根据本文所述一些实施方式，材料沉积布置的腔室容积可典型地为约3m3和约100m3之间，更典型地为约3m3和约50m3之间，且甚至更典型地为约5m3和约30m3之间。在一些实施方式中，腔室容积可为10m3和15m3之间，例如是约12m3和13m3之间。
根据本文所述实施方式，如本文所述材料沉积系统在考虑CoO时是有利的，特别是有关使用于生产线中的材料沉积系统的空间。例如，少于15m的处理腔室容积对基板尺寸比导致较少空间被材料沉积系统所占用。较少空间被材料沉积系统占用可相较于已知系统允许在生产线中布置更多材料沉积系统。在生产线中提供更多材料沉积系统让生产更富弹性且允许较高的产量。由根据本文所述实施方式之材料沉积系统所提供的较高的弹性可用于增加供应的产品的系列(spectrum)。增加已涂布基板的产量可增加生产的效率。所述的效果可进一步产生适合的单一产品的成本，而对客户提供较低成本，适合的单一产品的成本也可说成减少的单一产品的成本。
若干特征可有助于实现或增加上述效果。例如，在真空腔室中同时提供两个基板，且特别是沉积于实质上垂直方向的基板可增加根据本文所述实施方式的材料沉积系统的效果。另外，可移动材料源布置可有助于实现本文所述真空沉积系统，可移动的材料源布置可为在真空腔室中可移动的(例如可平移的、可旋转的或两者)，如将于下方详细说明的。根据一些实施方式，在基板支撑件和材料沉积布置(例如是材料源)之间的最佳距离可让如本文所述真空沉积系统的拥有者因上述效果而受益。例如，最佳喷嘴设计可允许基板支撑件和材料源之间的距离减少而不损害已沉积材料的品质和均匀性。根据本文所述一些实施方式，将沉积的已蒸发的材料的明确指向羽流(plume)允许以最佳化方式调整腔室容积对基板尺寸比且最小化腔室容积对基板尺寸比。可有利地使用于根据本文所述实施方式的真空沉积系统中的真空沉积系统的进一步或其他特征的示例说明于下文中。根据本文所述一些实施方式，真空沉积系统的本文所述若干特征的代表性两者，更代表性三者可用于更好地实现腔室容积对基板尺寸比为15m或更少，具体是10m或更少。
接下来所示出的真空沉积系统是能够提供为15m或更少的腔室容积对基板尺寸比的系统的若干示例。图2示出根据本文所述实施方式的真空沉积系统。图2的沉积系统300包括材料沉积布置100，材料沉积布置100位于真空腔室110中的一位置处。根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，材料沉积布置被配置用于平移移动和/或绕着轴旋转。材料沉积布置100可包括一或多个蒸发坩埚104和一或多个分配管道106。图2中示出两个蒸发坩埚和两个分配管道。在图2中所示的实施方式中，两个基板121示例性提供于真空腔室110中。一般来说，用于于基板上掩蔽层沉积的掩模132可提供于基板和材料沉积布置100之间。在一些实施方式中，掩模可为像素掩模，例如具有开口的像素掩模，开口具有尺寸(例如截面的直径或最小尺寸)，此尺寸典型地为约10μm和约50μm之间，更典型地为约15μm和40μm之间，且甚至更典型地为约15μm和约30μm之间。在一个示例中，掩模开口的尺寸为约20μm。在另一示例中，掩模开口具有约50μm×50μm的扩展。有机材料从分配管道106蒸发。分配管道于本文可理解为包括壳体(enclosure)，此壳体具有开口，使得分配管道中的压力高于分配管道外侧的压力，例如至少一个数量级。在一个示例中，分配管道中的压力可为约10- 2mbar至约10-3mbar之间。在一些实施方式中，真空腔室中的压力可为约10-5mbar和10-7mbar之间。
根据本文所述实施方式，基板可在基本上垂直的位置中涂布有机材料。示出于图2中的视图是包括材料沉积布置100的设备的俯视图。一般来说，分配管道是线性蒸气分配喷头。根据一些实施方式，分配管道提供基本上垂直延伸的线性源。根据可与本文所述其他实施方式结合的若干实施方式，基本上垂直在指基板方向时具体理解为允许从垂直方向偏差20°或以下，例如10°或以下。例如，此偏差可因基板支撑件具有从垂直方向的一些偏差而可能产生更稳定的基板位置来提供。然而，在沉积有机材料期间的基板方向被认定为基本上垂直，而不同于水平基板方向。根据其他实施方式，真空沉积系统可为用于将材料沉积在基本上水平方向的基板上的真空沉积系统。例如，于真空沉积系统中涂布基板可在向上或向下的方向中执行。
图2示出用于于真空腔室110中沉积有机材料的真空沉积系统300的实施方式。材料源100于真空腔室110中是可移动的，特别是可旋转的和/或提供于轨道上，此轨道例如是环状轨道或线性导件320。轨道或线性导件320被配置用于材料源100的平移移动。在一些实施方式中，材料沉积布置可适用于可旋转的，特别是绕着材料沉积布置的轴可旋转的。根据可与本文所述其他实施方式结合的不同实施方式，用于旋转或平移移动的驱动器可提供于材料源100中、提供于真空腔室110内或其组合。图2示出阀205，阀205例如闸门阀。阀205向相邻的真空腔室(图2中未示出)提供真空密封。阀可开启以传送基板121或掩模132进入真空腔室110中或离开真空腔室110。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，在邻近于真空腔室110处提供例如是维护真空腔室210的其他真空腔室。在一些实施方式中，真空腔室110和维护真空腔室210系以阀207连接。阀207被配置用于开启和关闭在真空腔室110和维护真空腔室210之间的真空密封。当阀207处于开启状态时，材料沉积布置100可被传送至维护真空腔室210。例如是材料源的另一(例如新的或完全填充的)材料沉积布置可(例如从维护真空腔室210)经由阀207导引至真空腔室110。之后，阀可关闭以提供在真空腔室110和维护真空腔室210之间的真空密封。如果阀207关闭时，维护真空腔室210可抽空且开启，以用于维护材料沉积布置100而无需破坏真空腔室110中的真空。结果是产生高处理运行时间。真空腔室和维护腔室的布置可以影响15m或更少的腔室容积对基板尺寸比。
在2图中所示的实施方式中，两个基板121支撑于在图2中所示的实施方式中的真空腔室110中的各自的传送轨道上。在一些实施方式中，提供用于掩模132的传送轨道。根据一些实施方式，至少一个分配管道和基板支撑件之间的距离少于250mm。在图2中，此距离由基板支撑件126与材料沉积布置或材料源100的分配管道106的出口或喷嘴之间的距离101表示。另外，提供两个轨道，用于设置掩模132于其上。基板121的涂布可由各自的掩模132所掩蔽。根据典型的实施方式，这些掩模132提供于掩模框架131中，以保持掩模132于预定位置中，这些掩模132也就是对应第一基板121的第一掩模132和对应第二基板121的第二掩模132。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，基板121可由基板支撑件126支撑，基板支撑件126连接至对准单元112。对准单元112被配置用于调整基板121与掩模132之间相对于彼此的位置，对准单元112于沉积工艺期间提供掩模的合适对准，而有利于良好的腔室容积对基板尺寸比，且同时有利于例如LED显示器制造或OLED显示器制造的高品质。
如本文所述材料沉积系统可使用于各种应用中。例如，各种应用可包括制造OLED装置，制造OLED装置包括处理步骤，其中一、二或更多个有机材料同时地蒸发。例如图2中所示的，两个分配管道和对应的蒸发坩埚可相邻于彼此设置。因此，材料沉积布置100也可被称为材料沉积布置阵列，例如，其中多在一种有机材料同时蒸发。如本文所述，材料沉积布置阵列本身可被称为用于两个或更多个有机材料的材料源，例如材料沉积布置阵列可提供以用于蒸发和沉积三个材料到一个基板上。根据一些实施方式，材料沉积布置阵列可被配置用于从不同的材料源同时提供相同的材料。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，材料沉积布置的分配管道或蒸发管可设计成三角形的形状，使得分配管道的开口或喷嘴可尽可能的彼此靠近。让分配管道的开口或喷嘴尽可能的彼此靠近例如实现改进混合不同有机材料，例如用于共蒸发两个、三个或甚至更多个不同的有机材料的情况。同时，三角形的形状也可对由根据本文所述实施方式的材料沉积系统所提供的改进的腔室容积对基板尺寸比有所贡献，三角形的形状将详细说明于下。
虽然如图2中所示的实施方式提供了具有可移动源的沉积设备，本领域的技术人员可理解上述实施方式也可应用于基板在处理期间移动的若干沉积设备。例如，将涂布的基板可沿着固定的材料源被导引并且驱动。
图3示出根据本文所述实施方式的材料沉积系统500的示意性截面图。材料沉积系统500包括真空腔室110。根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，示出于真空腔室110中的基板121可由具有滚筒403和424的基板支撑件支撑。图3中所示的实施方式系示出提供于真空腔室110中的两个基板121。然而，具体地针对在真空腔室中包括若干材料沉积布置100的实施方式来说，可提供至少三个或至少四个基板。甚至是对于具有大量的材料沉积布置的真空沉积系统500来说，可提供足够时间来交换基板，且因而具有较高的产量，交换基板也就是将新的基板传送至真空腔室中并且将已处理的基板传送离开真空腔室。
图3示出用于第一基板121的第一传送轨道和用于第二基板121的第二传送轨道。第一滚筒组件示出于真空腔室110的一侧上。第一滚筒组件包括滚筒424。另外，传送系统包括磁性导引元件524。类似地，具有滚筒和磁性导引元件的第二传送系统提供于真空腔室的相对侧上。根据一些实施方式，滚筒可提供于基板支撑件的第一侧601处，且磁性导引元件可提供于基板支撑件的第二侧602处，如图1a中所示例性示出的。在图3中所示的示例中，基板121由基板保持装置421或载体421所保持。载体421的上部由磁性导引元件524所导引。类似地，根据一些实施方式，掩模框架131可由滚筒403和磁性导引元件503所支撑。于图3中进一步示出两个材料蒸发器102a和102b。
根据本文所述实施方式，针对图2和/或图3所说明的这些特征可对提供15m或更少的腔室容积对基板尺寸比有所贡献。例如，可旋转的材料沉积布置有助于减少腔室容积对基板尺寸比，可旋转的材料沉积布置也可表示成材料源。两个基板设置在真空腔室中可额外地或替代地对所述的腔室容积对基板尺寸比有所贡献，此真空腔室具有一个材料源布置在两个基板中间。根据一些实施方式，当两个或更多个基板设置于真空沉积腔室中而一起形成基板尺寸时，腔室容积对基板尺寸比可进一步减小。另外，在真空腔室中占用最小空间的基板支撑件以及在真空腔室中传输或传送基板的结果对实现15m或更少的腔室容积对基板尺寸比有用处。
图4a示出有助于改进腔室容积对基板尺寸比的多个特征的其他特征。图4a示出根据本文所述实施方式的用于材料沉积系统的材料沉积布置100的侧视图。如图4a中所示的材料沉积布置的实施方式可包括第一材料源、第二材料源和第三材料源，第一材料源具有第一材料蒸发器102a，第二材料源具有第二材料蒸发器102b，第三材料源具有第三材料蒸发器102c。在一个实施方式中，各材料蒸发器102、102b和102c可提供不同的材料。在另一实施方式中，各材料蒸发器可提供相同的材料，或一部分材料蒸发器可提供相同的材料，而另一部分材料蒸发器提供不同的材料。根据一些实施方式，材料蒸发器102a、102b和102c可为坩埚，配置用于蒸发将沉积于基板上的材料。材料蒸发器102a、102b和102c分别与分配管道106a、106b和106c流体连通。由其中一个材料蒸发器蒸发的材料可从材料蒸发器释放且流入相应的分配管道中。
如图4a中可见，各分配管道106a、106b和106c包括多个喷嘴712。通过多个喷嘴，已蒸发的材料被释放且导引至将涂布的基板(未示出)。图4b示出如图4a中所示的第三分配管道106c的区域A的放大图。如图4b中所示的局部图示出了分配管道106c和分配管道106c的多个喷嘴中的一个喷嘴712。喷嘴712提供开口713或通道，已蒸发的材料可穿过开口713或通道。喷嘴712的开口713提供开口长度714，如图4b中所示。根据一些实施方式，开口长度714可沿着喷嘴的纵向轴或长度轴测量，特别是对应于离开喷嘴的平均流体方向的方向。在一个实施方式中，喷嘴的开口长度714可实质上垂直于分配管道的纵向(或线性)方向。根据本文所述实施方式，这些分配管道的各喷嘴可具有为2:1或更大的开口长度对尺寸比(例如是2.5:1、3:1、5:1或甚至大于5:1)，或只有分配管道的一部分喷嘴可具有所述的长度对尺寸比。根据一些实施方式，喷嘴(或喷嘴开口)的尺寸可被描述为喷嘴的截面的最小尺寸。例如，在喷嘴具有实质上圆形截面的情况中，喷嘴的尺寸可对应于喷嘴开口的直径。
术语“实质上垂直的”可理解为包括与绝对垂直布置偏差达15°。根据一些实施方式，在下述描述中以“实质上”表示的其他术语可以包括与所指示的角度布置偏差达15°，或者与一个尺寸偏差约15％。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，本文所提到的材料沉积布置或分配管道的喷嘴可设计以形成具有类似cosn形状轮廓的羽流，其中n具体是大于4。在一个示例中，喷嘴被设计以形成具有类似cos6形状轮廓的羽流。如果需要窄形状的羽流时，实现cosn形式羽流的已蒸发的材料的喷嘴可有用处。例如，包括用于基板的具有小开口(例如具有约20μm的尺寸的开口)的掩模的沉积工艺可受益于窄cos6形状羽流，并且由于已蒸发的材料的羽流不散布在掩模上而是穿过掩模开口，因此可以增加对材料的利用。根据一些实施方式，喷嘴可设计成使得喷嘴长度与喷嘴的通道的直径的关系是已定义的关系，例如2:1或更高。根据额外或替代的实施方式，喷嘴通道可包括台阶(step)、斜面、准直仪结构和/或压力级，用于实现有利羽流形状。由本文实施方式中说明的喷嘴设计提供的蒸气羽流的改进的方向性可进一步减少腔室容积对基板尺寸比。
图5a示出根据本文所述实施方式的材料沉积布置，材料沉积布置示例性地包括三个材料沉积布置100a、100b和100c。材料沉积布置可为如本文实施方式中描述的材料沉积布置。图5a的沉积系统进一步示出利用已蒸发的材料来涂布的基板121以及用于掩蔽基板121的掩模132。图5a示意性地示出已蒸发的材料802如何离开和脱离材料沉积布置100a、100b和100c，具体是材料沉积布置的喷嘴。根据本文所述实施方式，已蒸发的材料802在离开材料沉积布置而进入该沉积腔室的真空容积时散布。具有2:1或更大的长度对尺寸比的喷嘴使得已蒸发的材料进行受限散布，例如通过涵盖约30°或更少的角度。相较示出在图5b中的已知沉积系统，已蒸发的材料803涵盖约60°的角度。
如图5a和图5b中示出的示例中可见，根据本文所述实施方式的材料沉积布置可以提供已蒸发的材料的较小的分配散布，并且更精确地将已蒸发的材料导引到基板，并且特别是以高准确性更精准地到达用于涂布基板的掩模开口。本领域的技术人员可以理解，材料沉积的高准确性可以减少腔室容积对基板尺寸比，例如将腔室容积对基板尺寸比减少至15m或更少，具体是10m或更少。
根据本文所述实施方式，分配管道106a、106b之间的距离和/或分配管道106b与106c之间的距离可典型地少于50mm，更典型地少于30mm，并且甚至更典型地少于25mm。根据一些实施方式，不同分配管道106a、106b和106c之间的距离是从各自分配管道的喷嘴的开口的中心点至另一分配管道的喷嘴的开口的中心点测量的。在一些实施方式中，这些分配管道的这些喷嘴之间的距离200可为实质上水平的距离。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，材料沉积布置或材料源可以被配置成使得从喷嘴释放的蒸气羽流的分配方向(例如平均分配方向)是实质上平行的。根据其他实施方式，喷嘴的平均分配方向可描述为沿着喷嘴出口与将涂布的基板之间的最短距离的线延伸，具体地描述为沿着位于喷嘴的长度轴或纵向轴上的喷嘴出口的一点与将涂布的基板之间的最短距离的线延伸。
使用根据本文所述实施方式的不同喷嘴的分配方向为平行布置，并且特别是额外地使用具有2:1或更大的长度对尺寸比的喷嘴可有助于改进已蒸发的材料从喷嘴释放时的特性的均匀性和预测性。例如，实质上平行于另一已蒸发的材料或相邻已蒸发的材料的已蒸发的材料的方向可使已蒸发的材料对掩模和/或基板具有规律且均匀的影响。在一个示例中，不同分配管道的不同部件可对掩模和/或基板具有实质上相同的冲击角(impactangle)，特别是对掩模和/或基板实质上垂直的冲击角。一或多个组分的涂层的生产可以利用根据本文所述实施方式的材料沉积布置以更精准的方式执行。另外，如果不同组分用于不同的材料源，根据本文所述实施方式的包括分配方向的上述平行布置的材料沉积布置可均匀地混合不同组分。如上所述，由于需使用较少空间达到均匀沉积，可以提供更精准且更均匀的沉积来减少腔室容积对基板尺寸比。在已知系统中，只有通过在材料沉积布置与基板之间提供大空间，不同材料的均匀混合或在基板上的均匀沉积材料才是可能的。
根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，分配管道可以具有实质上三角形的截面，这可视为有助于提供15m或更少的腔室容积至基板尺寸比的其他特征。图6a示出分配管道106的截面的示例。分配管道106具有壁322、326和324，壁322、326和324包围内部中空空间711。壁322设在设有喷嘴712的材料源出口侧。该分配管道的截面可描述为基本上三角形的，也就是说该分配管道的主要区域对应于三角形一部分和/或该分配管道的截面可为具有圆角和/或切角的三角形。如图6a中所示，例如在出口侧的三角形的角为切角。
额外地或替代地，鉴于材料源的三角形状，朝掩模辐射的面积减少。
分配管道的出口侧的宽度，例如如图6a中所示的截面中的壁322的尺寸由箭头352标注。另外，分配管道106的截面的其他尺寸由箭头354和355所标注。根据本文所述实施方式，分配管道的出口侧的宽度是截面的最大尺寸的30％或更少，例如由箭头354及355所标注的较大尺寸的30％或更少。鉴于分配管道的尺寸和形状，相邻分配管道106的喷嘴712可以提供在较小距离处。这个较小距离改进彼此相邻蒸发的有机材料的混合。根据一些实施方式，由三角形分配管道提供的已改进的混合可以用来减少基板支撑件(或在沉积期间的基板)与材料源或材料沉积布置之间的距离。在基板支撑件和材料源之间的已减少的距离可以进而用来改进腔室容积对基板尺寸比。
图6b示出两个分配管道彼此相邻的实施方式。因此，具有如图6b中所示的两个分配管道的材料沉积布置可蒸发彼此相邻的两个有机材料。如图6b中所示，分配管道106的截面的形状使得相邻分配管道的喷嘴靠近彼此放置。根据可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式，第一分配管道的第一喷嘴和第二分配管道的第二喷嘴可具有30mm或以下的距离，例如是从5mm至25mm。更具体地，第一出口或喷嘴至第二出口或喷嘴的距离可为10mm或以下。
根据本文所述一些实施方式，第一分配管道的第一喷嘴和第二分配管道的第二喷嘴之间的距离可测量为各自的喷嘴的纵向轴之间的最小距离。在一个示例中，各自的喷嘴的纵向轴之间的最小距离是在喷嘴的出口处(也就是已蒸发的材料离开喷嘴的位置)进行测量。图6c示出如图6b中所示的配置的局部图C。在图6c中放大的局部图C示出分配管道106a和106b的两个喷嘴的示例，其中这些喷嘴之间的距离200是在第一分配管道106a的第一喷嘴的纵向轴201与第二分配管道106b的第二喷嘴的纵向轴202之间的各自喷嘴的出口处测量。根据一些实施方式，本文所提到的喷嘴的纵向轴是沿着喷嘴的长度方向延伸。
根据本文所述一些实施方式，喷嘴的开口或通道可具有典型地为约1mm至约10mm的尺寸，更典型地为约1mm至约6mm的尺寸，且甚至更典型地为2mm至约5mm的尺寸，已蒸发的材料在蒸发工艺期间流动通过喷嘴的开口或通道，以到达将涂布的基板。根据一些实施方式，通道或开口的尺寸可指截面的最小尺寸，例如通道或开口的直径。在一个实施方式中，开口或通道的尺寸于喷嘴的出口处进行测量。根据可与本文所述其他实施方式结合的本文所述一些实施方式，开口或通道可以在公差带(tolerance zone)H7中制造，例如以具有约10μm至约18μm的公差制造。
在一些实施方式中，材料沉积布置或材料源可为蒸发器或蒸发坩埚。蒸发坩埚可配置为用于接收将蒸发的有机材料并且蒸发有机材料。根据一些实施方式，将蒸发的材料可包括ITO、NPD、Alq3、喹吖啶酮(Quinacridone)、Mg/AG、星状材料等等中的至少一者。
一般来说，基板可由适合于材料沉积的任何材料制成。例如，基板可以选自由玻璃(例如钠钙玻璃、硼硅玻璃等等)、金属、聚合物、陶瓷、复合材料、碳纤维材料或可通过沉积工艺涂布的任何其他材料或材料组合组成的材料制成。
根据一些实施方式，提供用于将材料沉积在实质上垂直的方向的基板的真空沉积系统。真空沉积系统包括真空腔室，真空腔室具有腔室容积。一般来说，真空腔室提供约10- 5mbar至约10-7mbar的压力水平，例如通过真空泵或颗粒捕集器等等提供。真空沉积系统进一步包括材料沉积布置(或材料源)，用于提供将沉积的材料。材料沉积布置可位于真空腔室内并且可以包括坩埚，坩埚用于蒸发材料。材料沉积布置可进一步包括与坩埚流体连通的线性分配管道。分配管道通常提供出口(或喷嘴)，用于导引真空腔室中的已蒸发的材料。在一些实施方式中，材料沉积布置可以在真空腔室内是可移动的。材料沉积系统可进一步包括基板支撑件，基板支撑件用于在真空腔室内支撑基板，基板具有基板尺寸。根据本文所述实施方式，腔室容积对基板尺寸比是15m或更少。
根据一些实施方式，提供一种用于在真空沉积系统中将材料沉积在基板上的方法。真空沉积系统可以包括真空腔室和材料沉积布置，真空腔室具有腔室容积。图7示出根据本文所述实施方式的方法700的流程图。在一些实施方式中，在此方法中提及的真空沉积系统可为如上所述真空沉积系统，并且可具体是包括有关图1a至图6c所说明的一或多个特征的真空沉积系统。
在方块710中，方法700包括在真空腔室中提供将处理的基板，将处理的基板具有基板尺寸。基板一般提供在真空腔室中，并且具有15m或更少的腔室容积对基板尺寸比。在一些实施方式中，基板可提供而用于在实质上垂直的方向中进行涂布。在方块720中，方法700包括在材料沉积布置中蒸发材料。根据一些实施方式，一或多种不同材料可以同时蒸发。在一个示例中，蒸发材料可以包括蒸发用于制造OLED产品的材料。例如，材料沉积布置可以包括坩埚，坩埚可加热至约100℃与约600℃之间的温度，用于蒸发将沉积于基板上的材料。在方块730中，已蒸发的材料被导引至基板。例如，已蒸发的材料可被导引通过多个喷嘴，使得从不同材料沉积布置释放的材料良好混合，并且减少基板支撑件与材料源或材料沉积布置之间的距离。
根据一些实施方式，方法可进一步包括在真空腔室内移动材料沉积布置。例如，材料沉积布置可以平移移动、旋转移动、或以平移移动和旋转移动的组合移动。在一个实施方式中，材料源沿着轨道以平移移动的方式移动，轨道具有弯曲路线，使得材料源可通过平移移动实现角位置的改变。
在一个示例中，方法可进一步包括在真空腔室中提供两个基板并且蒸发来自一或两个材料沉积布置的材料，材料沉积布置用于在真空腔室中涂布两个基板。例如，一个材料沉积源可为可移动地布置在真空腔室中，并且提供交替地将已蒸发的材料导引至这两个基板的其中一者。根据一些实施方式，提供一或两个基板可以包括将一或两个基板提供在基板支撑件中。在一些实施方式中，基板支撑件布置在距材料沉积布置的出口(或喷嘴)约250mm或更少的距离处。
在一些实施方式中，已蒸发的材料的蒸气羽流可以具有类似cosn形状，其中n具体是大于4，例如是6。该沉积布置的喷嘴可设计以提供具有类似cos6的羽流形状。例如，喷嘴可以具有约2:1或更大的开口长度对开口尺寸比。在一个实施方式中，提供两个或更多个分配管道，其中两个相邻分配管道之间的距离是30mm或更少。根据一些实施方式，不同分配管道的喷嘴可以提供实质上平行的平均分配方向。
根据一些实施方式，提供本文所述的材料沉积系统的使用。具体地是，材料沉积系统可以用于若干沉积系统、维护腔室、负载锁定腔室、掩模提供单元、调整单元等的群集系统。
用于真空沉积系统的多个特征已经如上说明。在这些特征中(但不限于这些特征)，描述用于同时容纳两个基板的真空腔室(或具有用于两个基板的两个基板支撑件)、材料沉积布置和基板支撑件之间已限定的距离(例如少于250mm)、已改进的喷嘴设计(包括喷嘴开口长度对开口尺寸比、不同分配管道的若干喷嘴之间的距离、以及该分配方向的平行布置)、可移动的材料沉积布置或材料源以及在沉积期间垂直地布置的基板。本领域的技术人员可以理解，从多个特征中选出两或三个特征可影响和改进腔室容积对基板尺寸比为少于15m或更少(具体是10m或更少)。
虽然前述内容针对一些实施方式，但在不背离本发明的基本范围的情况下，可设计出其他和进一步的实施方式，并且本发明的范围由后附的权利要求书确定。

Claims (17)

1.一种用于将材料沉积在基板(121)上的真空沉积系统(300；400；500)，所述真空沉积系统包括：
真空腔室(110)，具有腔室容积；
材料沉积布置(100)，用于提供将沉积的材料并且在沉积期间位于所述真空腔室(110)中，所述材料沉积布置(100)包括两个或更多个坩埚(104)和与所述坩埚(104)流体连通的线性分配管道(106a,106b,106c)；以及
两个基板支撑件(126；600)，用于在所述真空腔室(110)中支撑所述基板(121)，所述基板具有由两个或更多个基板的尺寸形成的基板尺寸；
其中所述腔室容积对所述基板尺寸比是15m或更少，并且其中所述基板支撑件(126；600)布置在距所述材料沉积布置(100)的出口约250mm或更少的距离处，并且不同分配管道(106a,106b,106c)的喷嘴(712)之间的距离少于50mm。
2.如权利要求1所述的真空沉积系统，其中所述真空沉积系统(300；400；500)是真空蒸发系统，并且所述材料沉积布置包括蒸发器(102a,102b；102c)，用于蒸发将沉积于所述基板(121)上的材料。
3.如权利要求1所述的真空沉积系统，其中所述两个基板支撑件(126；600)各自允许保持或导引基板保持装置(610)，所述基板保持装置超过所述基板尺寸达所述基板尺寸的30％。
4.如权利要求2所述的真空沉积系统，其中所述两个基板支撑件(126；600)各自允许保持或导引基板保持装置(610)，所述基板保持装置超过所述基板尺寸达所述基板尺寸的30％。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其中所述基板尺寸是面对所述材料沉积布置(100)的两个基板的基板面积。
6.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其中所述腔室容积由所述真空腔室(110)的可抽空的容积限定。
7.如权利要求1至2中的任一项所述的真空沉积系统，其中所述基板支撑件(126；600)各自允许保持或导引基板保持装置(610)。
8.如权利要求7所述的真空沉积系统，其中所述基板保持装置是静电夹具。
9.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其中所述真空沉积系统(300；400；500)被配置为用于将材料沉积在垂直地布置或从垂直方向偏差+-20°布置的基板(121)上。
10.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其进一步包括一或多个喷嘴(712)，所述喷嘴位于材料的分配管道(106a,106b,106c)中，其中至少一个喷嘴(712)具有开口，所述开口具有开口长度和开口尺寸，其中所述喷嘴提供2:1或更大的开口长度对开口尺寸比。
11.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其中所述材料沉积布置(100)在所述真空腔室(110)中是可移动的。
12.如权利要求11所述的真空沉积系统，其中所述材料沉积布置(100)在所述真空腔室(110)中是可旋转的。
13.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其中所述基板支撑件被配置为用于支撑具有达3m×3m的尺寸的基板(121)。
14.如权利要求1至4中的任一项所述的真空沉积系统，其进一步包括两个掩模站。
15.一种用于将材料沉积在垂直地取向或从垂直方向偏差+-20°取向的基板(121)上的真空沉积系统(300；400；500)，所述真空沉积系统包括：
真空腔室(110)，具有腔室容积，其中所述真空腔室(110)提供10-5至10-7mbar的压力水平；
材料沉积布置(100)，用于提供将沉积的材料，所述材料沉积布置(100)在沉积期间位于所述真空腔室(110)中，并且包括坩埚(104)和线性分配管道(106a,106b,106c)，所述坩埚用于蒸发材料，所述线性分配管道是与所述坩埚流体连通并且提供用于导引在所述真空腔室(110)中的所述已蒸发的材料的出口，其中所述材料沉积布置(100)在所述真空腔室中是可移动的；以及
两个基板支撑件(126；600)，用于在所述真空腔室(110)中支撑所述基板(121)，所述基板具有由两个或更多个基板的尺寸形成的基板尺寸；
其中所述腔室容积对所述基板尺寸比是15m或更少，并且其中所述基板支撑件(126；600)布置在距所述材料沉积布置(100)的出口约250mm或更少的距离处，并且不同分配管道(106a,106b,106c)的喷嘴(712)之间的距离少于50mm。
16.一种用于在真空沉积系统(300；400；500)中将材料沉积在基板上的方法，所述真空沉积系统包括真空腔室(110)和材料沉积布置(100)，所述真空腔室具有腔室容积，所述方法包括：
在所述真空腔室(110)中提供将处理的基板(121)，所述基板具有由两个或更多个基板的尺寸形成的基板尺寸，其中所述基板(121)提供在所述真空腔室(110)中，具有15m或更少的腔室容积对基板尺寸比；
在所述材料沉积布置(100)中蒸发材料；以及
将所述已蒸发的材料(802)导引至所述基板(121)，
其中所述材料沉积布置(100)包括两个或更多个坩埚(104)和与所述坩埚(104)流体连通的线性分配管道(106a,106b,106c)，并且所述真空沉积系统(300；400；500)进一步包括一或多个喷嘴(712)，所述喷嘴位于材料的分配管道(106a,106b,106c)中，
并且其中基板支撑件(126；600)布置在距所述材料沉积布置(100)的出口约250mm或更少的距离处，并且不同分配管道(106a,106b,106c)的喷嘴(712)之间的距离少于50mm。
17.如权利要求16所述的方法，其进一步包括在所述真空腔室(110)中移动所述材料沉积布置(100)。
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