CN109154065B - 用于清洁真空腔室的方法、用于真空处理基板的设备和用于制造具有有机材料的装置的系统 - Google Patents
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Abstract
本公开内容提供了一种用于清洁真空腔室(210)的方法(100)。所述方法(100)包括降低所述真空腔室(210)中的压力，以蒸发容纳在所述真空腔室(210)中的溶剂的至少一部分。
Description
技术领域
本公开内容的实施方式涉及一种用于清洁真空腔室的方法、一种用于真空处理基板的设备、以及一种用于制造具有有机材料的装置的系统。本公开内容的实施方式具体地涉及用于制造有机发光二极管(OLED)装置的方法、设备和系统。
背景技术
用于在基板上进行层沉积的技术包括例如热蒸发、物理气相沉积(PVD) 和化学气相沉积(CVD)。涂覆基板可以在若干应用和若干技术领域中使用。例如，涂覆基板可以在有机发光二极管(OLED)装置领域中使用。OLED可以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、其它手持装置和类似者。OLED装置，诸如OLED显示器，可包括位于两个电极之间的一个或多个有机材料层，它们都沉积在基板上。
OLED装置可包括若干有机材料的堆叠，若干有机材料的堆叠例如在处理设备的真空腔室中蒸发。使用蒸发源通过阴影掩模以随后的方式将有机材料沉积在基板上。真空腔室内的真空条件对于沉积材料层和使用这些材料层制造的 OLED装置的质量是至关重要的。
因此，需要一种能够改善真空腔室内的真空条件的方法、设备和系统。本公开内容具体地旨在改善真空条件，使得可以改善沉积在基板上的有机材料层的质量。
发明内容
鉴于以上，提供一种用于清洁真空腔室的方法、一种用于真空处理基板的设备、以及一种用于制造具有有机材料的装置的系统。本公开内容的另外方面、益处和特征从权利要求书、说明书和附图显而易见。
根据本公开内容的一个方面，提供一种用于清洁真空腔室的方法。所述方法包括降低所述真空腔室中的压力，以蒸发容纳在所述真空腔室中的溶剂的至少一部分。
根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于真空处理基板的设备。所述设备包括：真空腔室；一个或多个溶剂容器，所述一个或多个溶剂容器位于所述真空腔室中；和控制器，所述控制器被配置为降低所述真空腔室中的压力，以蒸发容纳在所述一个或多个溶剂容器中的溶剂的至少一部分。
根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于制造具有有机材料的装置的系统。所述系统包括：根据本文所述的实施方式的用于真空处理基板的设备；和运输布置，所述运输布置被配置为用于在所述真空腔室中非接触式运输基板载体和掩模载体的至少一个。
实施方式还针对用于执行所披露的方法的设备并且包括用于执行每个所述的方法方面的设备零件。这些方法方面可以通过硬件部件、由适当的软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其它方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式还针对用于操作所述的设备的方法。用于操作所述的设备的方法包括用于进行设备的每一功能的方法方面。
附图说明
为了能够详细地理解本公开内容的上述特征，可通过参照实施方式来获得上文简要地概述的本公开内容的更具体的描述。附图涉及本公开内容的实施方式，并且描述于下：
图1示出了根据本文所述的实施方式的用于清洁真空腔室的方法的流程图；
图2示出了根据本文所述的实施方式的用于真空处理基板的设备的示意图；
图3示出了根据本文所述的实施方式的用于制造具有有机材料的装置的系统的示意图；和
图4示出了根据本文所述的另外实施方式的用于制造具有有机材料的装置的系统的示意图。
具体实施方式
现在将详细地参照本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例示于图中。在以下对各图的描述内，相同的参考数字表示相同的部件。一般，仅描述关于各别实施方式的差异。每个示例以解释本公开内容的方式提供，且并不意在作为对本公开内容的限制。另外，被示出或描述为一个实施方式的部分的特征可以用于其它实施方式或与其它实施方式结合使用以产生进一步的实施方式。本说明书旨在包括这样的修改和变化。
真空腔室内的真空条件对于沉积在基板上的材料层的质量是至关重要的。本公开内容提供了一种清洁程序，其中将溶剂放置于真空腔室内。降低真空腔室内的压力，使得溶剂的至少一部分蒸发。污染物，诸如有机污染物(例如，增塑剂和/或其它烃)可以从真空腔室和/或真空腔室中的设备中去除。具体地，在泵吸(即，降低压力)期间，溶剂开始蒸发，并且馏分(fraction)在真空腔室的冷壁处和/或在设备处冷凝。溶剂引发例如与污染物的反应，这可引起形成挥发性化合物。可以改善如此清洁的真空腔室内的真空条件，并且可以改善沉积在基板上的有机材料层的质量。
图1示出了根据本文所述的实施方式的用于清洁真空腔室的方法100的流程图。真空腔室可以是用于在基板上沉积有机材料的处理真空腔室。
方法100包括：在框110中，降低真空腔室中的(气体)压力，以蒸发容纳在真空腔室中的溶剂的至少一部分。在框120中，所蒸发的溶剂的至少一小部分在真空腔室的一个或多个(内)腔室壁和/或真空腔室内的设备上冷凝。污染物，诸如有机污染物，可以分成两个或多个部件或部分。所述两个或更多个部件或部分可以具有比原始污染物更高的蒸气压。具有较高蒸气压的所述两个或更多个部件或部分可以更容易地从真空腔室中去除或泵出。可以提供高效的清洁工艺，以用于从真空腔室和/或设置在其中的设备中去除污染物。
根据一些实施方式，溶剂被容纳在真空腔室内的一个或多个溶剂容器中。溶剂容器可具有一个或多个开口，使得所蒸发的溶剂可以扩散或喷射到真空腔室中。在一些实施方式中，容纳在真空腔室中，并具体地容纳在一个或多个溶剂容器中的溶剂的量为每单位体积的真空腔室0.5升(liter)或更少，具体地是每单位体积0.3升或更少，并且更具体地是每单位体积0.1升或更少。举例来说，容纳在真空腔室中的溶剂的量可以是每单位体积约0.1升。单位体积可以是m3。所蒸发的溶剂的部分可以是容纳在一个或多个溶剂容器中的溶剂的量的10％或更少，具体地是25％或更少，具体地是50％或更少，并且更具体地是75％或更少。在一些实施方式中，可以在清洁工艺期间蒸发容纳在一个或多个溶剂容器中的基本上全部的溶剂。
在一些实施方式中，可以降低真空腔室中的(气体)压力，使得溶剂的至少一部分在真空腔室(例如，在真空腔室的内腔室壁上)和/或真空腔室内的设备上蒸发和冷凝。设备可包括但不限于驱动器、基板和/或载体运输装置、材料沉积设备(例如，蒸发源)、可移动装置(例如，阀)和类似者。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，将真空腔室中的压力降低到10-5毫巴(mbar)或更低，具体地是10-7毫巴或更低，更具体地是 10-9毫巴或更低。举例来说，当压力已经达到10-5毫巴或更低，具体地是10-7毫巴或更低，更具体地是10-9毫巴或更低时，可以认为清洁工艺完成。可以降低压力以建立技术真空。可以提供连接到真空腔室以用于在真空腔室内产生技术真空的一个或多个真空泵，诸如涡轮泵和/或低温泵(cryo-pump)。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，方法可包括在压力降低期间控制和/或调节真空腔室的部分(例如，真空腔室的一个或多个壁) 的温度。举例来说，可以控制真空腔室的温度，使得促进所蒸发和冷凝的溶剂与污染物的反应。可以提高清洁工艺的效率。
一种或多种污染物可以源自内部源和/或外部源，诸如聚合物和流体。内部源可包括但不限于线缆(cable)、O形环、缓冲器(bumper)、铁磁流体密封件(ferrofluidicsealing)、气动缸挡板(pneumatic cylinder shutter)和类似者。外部源可包括但不限于在安装和/或维护期间进入真空腔室的聚合物、泵油(反向扩散)、清洁溶剂的杂质(例如，IPA 99.7％)、因排出空气引起的杂质、真空润滑脂和类似者。
可以基于待由溶剂去除的一种或多种污染物而选择溶剂。具体地，可以基于真空腔室中最常见的污染物中的一种或多种而选择溶剂。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，溶剂是液体溶剂。在一些实施方式中，溶剂选自包括以下的组：乙醇、丙酮、丙醇、异丙醇、水、N-甲基-2-吡咯烷酮、氯仿和它们的任何组合。在一些实施方式中，可以在清洁程序中使用两种或更多种溶剂。举例来说，两种或更多种溶剂可以在一个溶剂容器中混合，或可以在各自的溶剂容器中单独地提供。
用醇和/或水清洁可以引起解离并在不同的反应通道上产生产物。具体地，醇和/或水可以水解酯类。根据反应条件(例如，溶剂、温度、浓度)，可以进行其它后续反应。在一些实施方式中，内腔室壁的金属表面可具有催化效果。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，重复执行方法 100，并具体地是降低真空腔室中的压力以蒸发容纳在真空腔室中的溶剂的至少一部分。例如，压力降低可以进行两次、三次、四次或甚至更多次。在两次压力降低操作之间，真空腔室中的压力可以增加，例如，通过在真空腔室中引入诸如氮之类的气体来避免新的污染。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，方法100包括在真空腔室中的压力降低以蒸发溶剂之前和/或之后的一个或多个另外清洁程序。一个或多个另外清洁程序可包括例如湿法化学清洁。
在一些实施方式中，方法100在抽空期间进行以建立真空条件，即，技术真空，用于层沉积工艺。换句话说，方法100可被包括在现有程序中，而不是作为单独的压力降低程序实施。可以减少制造系统的用于清洁和/或维护的停机时间。然而，本公开内容不限于此，并且在其它实施方式中，方法100被实施为单独的压力降低工艺。
图2示出了根据本文所述的实施方式的用于真空处理基板的设备200的示意图。
设备200包括：真空腔室210；一个或多个溶剂容器220，所述一个或多个溶剂容器220位于真空腔室210中；和控制器230，所述控制器230被配置为降低真空腔室210中的压力，以蒸发容纳在溶剂容器220中的溶剂201的至少一部分。控制器230可被配置为实现根据本文所述的实施方式的用于清洁真空腔室的方法。一个或多个溶剂容器220可以可移除地或固定地设于真空腔室 210中。
一个或多个真空泵240，诸如涡轮泵和/或低温泵，可以例如经由一个或多个管242(诸如用于在真空腔室210内产生技术真空的波纹管)连接到真空腔室210。控制器230可被配置为控制一个或多个真空泵240以降低真空腔室210 中的压力。
如本公开内容的全文中所使用的术语“真空”可以被理解为具有小于例如 10毫巴的真空压力的技术真空。真空腔室中的压力可以在10-5毫巴至约10-8毫巴之间，具体地在10-5毫巴至10-7毫巴之间，并且更具体地在约10-6毫巴至约10-7毫巴之间。
根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，溶剂容器220 具有一个或多个开口，以用于传递所蒸发的溶剂进入真空腔室210。所蒸发的溶剂可以扩散到真空腔室210的容积212中。在一些实施方式中，溶剂容器 220中容纳的基本上全部的溶剂被蒸发并释放到容积212中。
在其中蒸发溶剂的真空腔室的容积可以被限定为至少由内腔室壁封闭的容积。根据可与本文所述的其它实施方式组合的一些实施方式，待由容纳在一个或多个溶剂容器中的溶剂清洁的真空腔室的容积可以是40m3或更小，具体地是30m3或更小，并且更具体地20m3或更小。举例来说，真空腔室的容积可以在5m3与40m3之间的范围内，具体地在15m3与25m3之间的范围内，并且更具体地可以是约20m3。
在一些实施方式中，可以在真空腔室210中设有两个或更多个溶剂容器。两个或更多个溶剂容器可被配置为用于容纳不同溶剂和/或不同量的溶剂。举例来说，可以使用不同溶剂来去除不同污染物。具体地，可以基于待由溶剂溶解的污染物而选择两种或更多种溶剂。可以进一步提高清洁工艺的效率。
根据一些实施方式，设备200可被包括在用于制造在其中具有有机材料的装置(诸如OLED装置)的系统中。例如，设备200可以在真空腔室中包括一个或多个材料沉积源，诸如蒸发源，一个或多个材料沉积源被配置为用于在基板上沉积一种或多种有机材料。用于制造在其中具有有机材料的装置的示例性系统参照图3和4进行解释。
图3示出了根据本文所述的实施方式的用于制造具有有机材料的装置的系统300的示意图。系统300，也可以被称为“真空系统”，可被配置为用于在基板10上沉积一个或多个层，例如，有机材料层。可以使用根据本文所述的实施方式的方法和设备来清洁系统300。
系统300包括：根据本文所述的实施方式的用于真空处理基板的设备；和运输布置310，所述运输布置310被配置为用于在真空腔室302中非接触式运输基板载体320和掩模载体的至少一个。
在一些实施方式中，系统300包括在真空腔室302中的一个或多个材料沉积源380，诸如一个或多个蒸发源。基板载体320可被配置为在真空沉积工艺期间保持基板10和可选地掩模20。系统300可被配置为用于例如蒸发用于制造OLED装置的有机材料。在另一个示例中，系统300可被配置为用于CVD 或PVD，诸如溅射沉积。
在一些实施方式中，一个或多个材料沉积源380可以是蒸发源，具体地是用于在基板上沉积一种或多种有机材料以形成OLED装置的层的蒸发源。用于支撑基板10的基板载体320(例如，在层沉积工艺期间)可以沿着运输路径(诸如线性运输路径)运输到真空腔室302中并通过真空腔室302，并具体地通过沉积区域。
材料可以从一个或多个材料沉积源380在发射方向上朝向待涂覆的基板 10所在的沉积区域发射出。例如，一个或多个材料沉积源380可提供具有多个开口和/或喷嘴的线源，多个开口和/或喷嘴沿着一个或多个材料沉积源380 的长度布置在至少一条线中。材料可以通过多个开口和/或喷嘴喷射。
如图3所示，可以邻近真空腔室302设有另外腔室。真空腔室302可以通过具有阀壳体304和阀单元306的阀与相邻腔室分开。在其上具有基板10和可选的掩模的基板载体320如箭头所示插入真空腔室302中之后，可以关闭阀单元306。真空腔室302中的气氛可以通过产生技术真空来单独地控制，例如用连接到真空腔室302的真空泵。真空泵可以用于执行根据本文所述的实施方式的清洁程序。
根据一些实施方式，基板载体320和基板10在沉积材料的沉积期间是静态的或动态的。根据本文所述的一些实施方式，可以提供动态沉积工艺，例如，用于制造OLED装置。
在一些实施方式中，系统300可以包括延伸穿过真空腔室302的一个或多个运输路径。载体可被配置为用于沿着一个或多个运输路径运输，例如，经过一个或多个材料沉积源380。虽然通过箭头示例性地指示一个运输路径，但是将理解，本公开内容不限于此，并且可以提供两个或更多个运输路径。举例来说，至少两个运输路径可以实质上彼此平行地布置，以用于运输相应的载体。一个或多个材料沉积源380可被布置在两个运输路径之间。
运输布置310可被配置为用于基板载体320在真空腔室中的非接触式悬浮和非接触式运输，例如，在运输方向上沿着一个或多个运输路径。基板载体 320的无接触式悬浮和/或运输是有益的，因为在运输期间不会产生颗粒，例如因与导轨的机械接触而产生的颗粒。可以提供沉积在基板10上的层的改善的纯度和均匀性，因为当使用非接触式悬浮和/或运输时颗粒产生最小化。
图4示出了根据本文所述的另外实施方式的用于制造具有有机材料的装置的系统400的示意图。可以使用根据本文所述的实施方式的方法和设备来清洁系统400。
系统400包括两个或更多个处理区域以及运输布置460，运输布置460被配置为将用于支撑基板10和可选地掩模的载体401顺序地运输到两个或更多个处理区域。例如，运输布置460可被配置用于沿着运输方向2运输载体401 通过两个或更多个处理区域以进行基板处理。换句话说，相同载体用于运输基板10通过多个处理区域。具体地，在处理区域中的基板处理与后续处理区域中的基板处理之间，基板10没有从载体401上移除，即，基板停留在相同载体上用于两个或更多个基板处理程序。
如图4中示例性地示出的，两个或更多个处理区域可包括第一沉积区域 408和第二沉积区域412。可选地，可以在第一沉积区域408与第二沉积区域412之间设有传送区域410。多个区域，诸如两个或更多个处理区域和传送区域，可以设于一个真空腔室中。替代地，多个区域可以设于彼此连接的不同真空腔室中。举例来说，每个真空腔室可以提供一个区域。具体地，第一真空腔室可以提供第一沉积区域408，第二真空腔室可以提供传送区域410，并且第三真空腔室可以提供第二沉积区域412。在一些实现方式中，第一真空腔室和第三真空腔室可被称为“沉积腔室”。第二真空腔室可被称为“处理腔室”。另外的真空腔室或区域可以与图4的示例中所示的区域相邻地设置。
真空腔室或区域可通过具有阀壳体404和阀单元405的阀与相邻区域分开。在其上具有基板10的载体401插入诸如第二沉积区域412的区域之后，阀单元405可以关闭。区域中的气氛可通过例如用连接到区域的真空泵产生技术真空和/或通过加入一种或多种工艺气体(例如，在第一沉积区域408和/或第二沉积区域412中)来单独地控制。可以提供运输路径，诸如线性运输路径，以便将在其上设有基板10的载体401运输到区域中、运输通过区域和运输到区域外。运输路径可以至少部分地延伸通过两个或更多个处理区域，诸如第一沉积区域408和第二沉积区域412，并可选地通过传送区域410。
系统400可包括传送区域410。在一些实施方式中，可以省略传送区域410。传送区域410可以由旋转模块、转接模块(transit module)或它们的组合提供。图4示出了旋转模块和转接模块的组合。在旋转模块中，轨道装置和布置在其上的载体可以围绕旋转轴(诸如垂直旋转轴)旋转。举例来说，载体可以从系统400的左侧传送到系统400的右侧，反之亦然。转接模块可包括交叉轨道，使得载体可以在不同方向(例如，彼此垂直的方向)上传送通过转接模块。
在诸如第一沉积区域408和第二沉积区域412的沉积区域内，可以设有一个或多个沉积源。举例来说，第一沉积源430可以设于第一沉积区域408中。第二沉积源450可以设于第二沉积区域412中。一个或多个沉积源可以是被配置为用于在基板10上沉积一个或多个有机层以形成用于OLED装置的有机层堆叠的蒸发源。
本文所述的系统可以用来在例如用于OLED显示器制造的大面积基板上的蒸发。具体地，采用根据本文所述的系统的基板是大面积基板。例如，大面积基板或载体可以是第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m)的表面积)、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m)的表面积)、第 7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m)的表面积)、第8.5代(其对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m)的表面积)、或甚至第10代(其对应于约8.7m2基板(2.85m×3.05m)的表面积)。可类似地实现甚至更高的代(诸如第11代和第12代)和对应的表面积。在OLED显示器制造中也可以提供 GEN代的一半大小。
真空腔室内的真空条件对于沉积在基板上的材料层的质量是至关重要的。本公开内容提供了一种清洁程序，其中将溶剂放置于真空腔室内。降低真空腔室内的压力，使得溶剂的至少一部分蒸发。污染物，诸如有机污染物(例如，增塑剂和/或其它烃)可以从真空腔室和/或真空腔室中的设备中去除。具体地，在泵吸期间，溶剂开始蒸发，并且馏分在真空腔室的冷壁处和/或在设备处冷凝。溶剂可以引发与污染物的反应，这可引起形成挥发性化合物。可以改善如此清洁的真空腔室内的真空条件，并且可以改善沉积在基板上的有机材料层的质量。
虽然前述内容针对本公开内容的实施方式，但是在不背离本公开内容的基本范围的情况下可以设计出本公开内容的其它和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由随附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种用于清洁真空腔室的方法，包括：
降低所述真空腔室中的压力，以蒸发容纳在所述真空腔室中的溶剂的至少一部分，其中所述溶剂引发与污染物的反应以形成挥发性化合物，从而从所述真空腔室中去除所述污染物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂被容纳在所述真空腔室内的一个或多个溶剂容器中。
3.如权利要求1或2的方法，其中所述溶剂是液体溶剂。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述溶剂选自由以下组成的组：乙醇、丙酮、丙醇、异丙醇、水、N-甲基-2-吡咯烷酮、氯仿和它们的任何组合。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述溶剂选自由以下组成的组：乙醇、丙酮、丙醇、异丙醇、水、N-甲基-2-吡咯烷酮、氯仿和它们的任何组合。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中容纳在所述真空腔室中的所述溶剂的量为每单位体积的所述真空腔室0.5升或更少。
7.如权利要求3所述的方法，其中容纳在所述真空腔室中的所述溶剂的量为每单位体积的所述真空腔室0.5升或更少。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中降低所述真空腔室中的所述压力，使得至少所述溶剂的所述部分在所述真空腔室和所述真空腔室内的设备中的至少一个上蒸发和冷凝。
9.如权利要求5所述的方法，其中降低所述真空腔室中的所述压力，使得至少所述溶剂的所述部分在所述真空腔室和所述真空腔室内的设备中的至少一个上蒸发和冷凝。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中基于待通过所述溶剂去除的一种或多种污染物而选择所述溶剂。
11.如权利要求3所述的方法，其中基于待通过所述溶剂去除的一种或多种污染物而选择所述溶剂。
12.如权利要求1或2所述的方法，其中将所述真空腔室中的所述压力降低到10-5毫巴或更低。
13.如权利要求9所述的方法，其中将所述真空腔室中的所述压力降低到10-5毫巴或更低。
14.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
在降低所述真空腔室中的所述压力之前和/或之后的一个或多个另外清洁程序。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个另外清洁程序包括湿法化学清洁。
16.一种用于真空处理基板的设备，包括：
真空腔室；
一个或多个溶剂容器，所述一个或多个溶剂容器位于所述真空腔室中；和
控制器，所述控制器被配置为降低所述真空腔室中的压力，以蒸发容纳在所述一个或多个溶剂容器中的溶剂的至少一部分，
其中所述溶剂引发与污染物的反应以形成挥发性化合物，从而从所述真空腔室中去除所述污染物。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述一个或多个溶剂容器具有一个或多个开口，以用于传递所蒸发的溶剂进入所述真空腔室。
18.如权利要求16所述的设备，进一步包括一个或多个材料沉积源，所述一个或多个材料沉积源位于所述真空腔室中，所述一个或多个材料沉积源被配置为用于在所述基板上沉积一种或多种有机材料。
19.如权利要求16所述的设备，其中所述控制器被配置为实现如权利要求1至15中任一项所述的方法。
20.一种用于制造具有有机材料的装置的系统，包括：
如权利要求16至19中任一项所述的设备，和
运输布置，所述运输布置被配置为用于在所述真空腔室中非接触式运输基板载体和掩模载体的至少一个。
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