CN109219897A - 具有抗等离子体涂层的阴影掩模 - Google Patents
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Abstract
一种掩模组件(100)包括：掩模框(102)及掩模屏(104)，该掩模框(102)及该掩模屏(104)两者以金属材料制成；及金属涂层(105)，该金属涂层(105)安置在该掩模框(102)及该掩模屏(104)中的一或两者的暴露面上。
Description
背景
技术领域
本公开内容的实施方式涉及在沉积工艺中使用的的阴影掩模，诸如在制造电子设备时所使用的化学气相沉积(CVD)工艺的阴影掩模。尤其是，本公开内容的实施方式涉及用于制造有机发光二极管(OLED)显示设备时所使用的封装工艺的阴影掩模。
背景技术
OLED用于制造用于显示信息的电视屏幕、计算机监视器、移动电话、其他手持式设备等等。典型的OLED可包括位在两个电极之间的有机材料层，这些有机材料层都以形成具有可独立通电的像素的矩阵显示面板的方式沉积在基板上。OLED一般放置在两个玻璃面板之间，且玻璃面板的边缘被密封以将OLED封装在其中。
制造此种显示设备时遭遇诸多挑战。在某些制造步骤中，OLED材料被封装在一或多个层中以防止湿气损伤OLED材料。在这些工艺期间，一或多个掩模用以遮蔽不包括OLED材料的基板的数个部分。用于这些工艺的掩模必须忍受显著的温差。温度的极端值造成掩模的热膨胀与收缩，此可能导致掩模的破裂、弯曲或断裂，其中的任一者皆可能造成基板的数个部分的污染。此外，这些工艺中的一些利用可能以产生微粒的方式与掩模材料进行反应的等离子体，这些微粒可能造成基板的部分的污染。
因此，一直存在着在形成OLED显示设备时使用掩模的新的及改良的装置及处理方法的需要。
发明内容
本公开内容的实施方式提供了在制造有机发光二极管显示器时用于沉积工艺的一种掩模组件。
在一个实施方式中，提供了一种掩模组件，该掩模组件包括：掩模框及掩模屏，该掩模框及该掩模屏两者皆以金属材料制成；及金属涂层，安置在该掩模框及该掩模屏中的一或两者的暴露面上。
在另一实施方式中，提供了一种掩模组件，该掩模组件包括：掩模框及掩模屏，该掩模框及该掩模屏两者以具有低热膨胀系数的金属材料制成；氧化物涂层，安置在该掩模框及该掩模屏中的一或两者的暴露面上。
在另一实施方式中，提供了一种掩模组件，该掩模组件包括：掩模框及掩模屏，该掩模框及该掩模屏两者以具有低热膨胀系数的镍：铁合金制成；及金属涂层，安置在该掩模框及该掩模屏中的一或两者的暴露面上。
附图说明
以上简要概述的本公开内容的上述详述特征可以被详细理解的方式，以及本公开内容的更特定描述可以通过参照实施方式来获得，其中一些实施方式绘示于所附图式中。然而，应当注意的是，所附图式仅绘示此公开内容的典型实施方式，因而不应视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效的实施方式。
图1A为依据本文中所公开的实施方式的掩模组件的一个实施方式的等距分解图。
图1B为沿图1A的线1B-1B的开口的放大横截面。
图1C为图1B的开口的一部分的放大图。
图2为掩模组件的另一实施方式的平面图。
图3为沿图2的线3-3的掩模组件的一部分的横截面图。
图4为沿图2的线4-4的掩模组件的一部分的横截面图。
图5为沿图2的线5-5的掩模组件的一部分的横截面图。
图6为CVD装置的示意横截面图，其中可利用如本文中所述的掩模组件。
为了便于理解，尽可能地使用了相同的附图标号以标示这些图式共通的相同元件。考虑到，一个实施方式的元件和/或工艺步骤在没有进一步描述的情况下可有益地并入其他实施方式中。
具体实施方式
本发明的实施方式包括在化学气相沉积(CVD)工艺中沉积腔室使用的掩模，诸如CVD工艺腔室或等离子体强化的化学气相沉积(PECVD)工艺腔室中的掩模，该腔室可操作以相对于基板对准掩模，将掩模定位在基板上及在形成于基板上的OLED材料上沉积封装层。本文中所述的实施方式可同其他类型的工艺腔室使用，且不限于同CVD或PECVD工艺腔室使用。本文中所述的实施方式可同其他类型的沉积工艺使用，且不限于用于封装形成于基板上的OLED。本文中所述的实施方式可同各种类型、形状及尺寸的掩模及基板使用。本文中所公开的实施方式可在可购自AKT公司(加州圣克拉拉市的应用材料公司的一个部门)的腔室和/或系统中实行。本文中所公开的实施方式亦可在得自其他制造商的腔室和/或系统中实行。
图1A为依据本文中所公开的实施方式的掩模组件100的一个实施方式的等距分解图。掩模组件100包括掩模框102及可耦接至掩模框102的掩模屏104。掩模框102是矩形的，且包括两个相对的主要侧105及两个相对的次要侧110。侧105及110围绕开口，可将掩模屏104定位在该开口处。例如，掩模屏104的周边115可附接至掩模框102的凸起的内缘120。掩模屏104可沿其长度和/或宽度拉张，且经由固定器(未示出)或焊接工艺耦接至掩模框102的内缘120。在彼此耦接时，掩模框102及掩模屏104包括掩模组件100，该掩模组件可定位于基板上方的腔室(未示出)中，该基板具有形成于其上的OLED设备(未示出)。掩模组件100可用以将材料沉积至基板的数个部分上。沉积材料可包括氮化硅(SiN)或封装OLED设备的其他材料。可利用CVD或PECVD技术来沉积材料。亦可周期性地使用包含氟的等离子体来清洁腔室及其内部部件，例如掩模组件100。
掩模框102和/或掩模屏104可以具有低热膨胀系数(CTE)的材料制成。低CTE材料在经历温度改变时防止或最小化掩模框102相对于基板(未示出)的移动。低CTE材料亦可在经历温度改变时防止或最小化穿过掩模屏104而形成的开口130的移动或这些开口之间的移动。具有低CTE的材料实例包括：钼(Mo)、钛(Ti)、铬(Cr)、钨(W)、钽(Ta)、钒(V)、其合金及上述的组合。在某些实施方式中，掩模框102及掩模屏104中的一或两者可以由金属材料制成，该金属材料可与使用掩模组件100的腔室中所利用的气体进行反应。实例还可包括铁(Fe)及镍(Ni)的合金，Fe、Ni及钴(Co)的合金等低CTE材料。Fe:Ni合金及Fe:Ni:Co合金的实例可包括以(Fe:Ni 36)、SUPER INVAR32-等等的商品名称市售的金属。低CTE材料维持掩模组件100中的维度稳定性，此举提供了所沉积的材料的准确性。如本文中所述的低CTE材料或金属可为小于或等于约15微米/米/摄氏度的CTE，例如小于或等于约14微米/米/摄氏度，例如小于或等于13微米/米/摄氏度。
由于低CTE材料中的一或多种可能与利用掩模组件100的腔室环境中所利用的化学物质进行反应，掩模框102及掩模屏104中的一或两者可包括涂层125。在一个实例中，用以清洁腔室的等离子体中的氟自由基可能与包含铁的掩模组件100的低CTE材料进行反应而形成氟化铁(FeFx)，这样可能产生微粒。涂层125可用以保护掩模框102和/或掩模屏104以免接触等离子体，以减少微粒。亦可利用涂层125保护掩模框102和/或掩模屏104以延长其寿命。
掩模组件100的维度可由待处理的基板的表面积来确定。在某些实施方式中，长度X宽度对于4.5代的基板(G 4.5)而言可为约920mm乘以约730mm，对于G 6半切(half-cut)的基板而言可为约1,500mm乘以约925mm、对于G 8.5半切的基板而言可为约2,200mm乘以约1,250mm或任何其他的基板尺寸。掩模组件100可包括适用于任何世代的基板上的掩模框102及一或多个掩模屏(例如掩模屏104)。尽管掩模框102的维度对于不同的基板尺寸而言可为不同的且掩模屏104的表面积可能不同，但开口130的尺寸可为相同的，因为这些开口的维度是基于形成于基板上的OLED设备的尺寸。
图1B为沿图1A的线1B-1B的开口130的放大横截面。掩模屏104包括第一侧135及第二侧140，且第二侧140被调适为在处理期间接触基板。开口130形成于第一侧135及第二侧140之间。开口130可包括从第一侧135向第二侧140朝内渐缩的锥形侧壁145。开口130可为矩形的，且包括约90mm至约100mm的主要维度150。与主要维度150的量测方向正交的次要维度(未示出)可为约60mm至约65mm。图1B中所示的开口130可通用于掩模屏104中的所有开口130。此外，尽管仅示出两个侧壁，但侧部的轮廓对于所有四个侧而言可为相同的。
图1C为图1B的开口130的一部分的放大图。在掩模屏104上以横截面清楚地示出涂层125。涂层125的厚度可为约1微米(μm)至约5μm，例如约1μm至约5μm，或更大。在某些实施方式中，涂层125可包括安置在Ni:Fe材料(亦即掩模屏104的主体)上的氧化物材料，该氧化物材料包括氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)等氧化物或其组合。在其他实施方式中，涂层125可包括安置在Ni:Fe材料(即，掩模屏104的主体)上的Ni层。尽管未示出，但涂层125可覆盖掩模屏104的所有表面以及开口130的暴露面。此外，尽管未示出，但涂层可覆盖掩模框102的所有外部的和/或暴露的表面，其中包括形成于掩模框102上或掩模框102中的孔或凹部。
涂层125若是金属的，则可由无电沉积或电镀技术、电解电镀技术或其组合以及其他合适的沉积或电镀技术来形成。涂层125在某些实施方式中可包括Ni、Ni:Co或其他的Ni合金。在其他实施方式中，涂层125可包括来自铂族元素的金属，例如钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)等等。在其他实施方式中，金(Au)或抗含氟气体的其他金属可用于涂层125。涂层125若为氧化物，则可由任何合适的沉积技术来形成。
图2为掩模组件200的另一实施方式的平面图。掩模组件200包括掩模屏104的另一实施方式，该掩模屏具有耦接至掩模框102的内缘120的一或多个遮蔽区段(screenportion)205A及205B。矩形条带210可用以分隔遮蔽区段205A及205B。条带210可为掩模框102的一体部件，或经由固定器或焊接耦接至掩模框102。条带210可以由与掩模框102及掩模屏104相同的材料制成。条带210亦可用以将遮蔽区段205A及205B的内缘215耦接至掩模框102。例如，遮蔽区段205A及205B的内缘215可由固定器或焊接来耦接至条带210。可利用条带210放大掩模组件200的维度，使掩模组件的长度或宽度可允许将其用在具有较大表面积的基板上。可替代性地利用条带210最小化遮蔽区段205A及205B的表面积，此举可提供遮蔽区段205A及205B的较简单的制造及涂布。尽管仅示出一个条带210及两个遮蔽区段205A及205B，掩模组件200可包括与条带210类似的多个条带，以促进多于两个的、或更小的掩模区段的附接。在某些实施方式中，在与单一掩模框102一起利用多个遮蔽区段时，不利用条带210(或多个条带)。反而，遮蔽区段可彼此固定，例如通过以下步骤来彼此固定：将遮蔽区段的各个内缘彼此焊接。可接着将遮蔽区段未彼此耦接的外部部分固定至掩模框102。
掩模框102可包括形成于其上的一或多个索引特征220。例如，次要侧110可包括形成于其表面中的多个索引特征220。主要侧105亦可包括索引特征220。
图3-5为图2的掩模组件200的数个部分的横截面图。图3为沿图2的线3-3的掩模组件200的一部分的横截面图。图4为沿图2的线4-4的掩模组件200的一部分的横截面图。图5为沿图2的线5-5的掩模组件200的一部分的横截面图。
掩模框102包括由如上所述的低CTE材料制成的主体300。主体300亦包括第一表面305及与第一表面305相对的第二表面310。第二表面310被调适为在处理期间接触腔室组件(未示出)(例如基板支撑件或基座)的表面。掩模屏104的平面从第一表面305及第二表面310两者的平面偏移，且第二侧140被调适为在处理期间接触基板。
如上所述，掩模框102的第二表面310包括一或多个索引特征220，例如形成于该第二表面中的凹部或盲孔。例如，主要侧105包括多个第一凹部320及325，而次要侧110包括多个第二凹部330。第一凹部320中的一个包括梯形特征335。第一凹部320中的另一个包括三角形特征340。每个第二凹部330可包括矩形特征345。在如本文中所述的那样涂装掩模框102时，索引特征220的所有表面都包括涂层125。
图6为依据一个实施方式的CVD装置600的示意横截面图，其中掩模组件601可用以在基板上沉积封装层。掩模组件601可为图1的掩模组件100或图2的掩模组件200中的任一个。
CVD装置600包括具有穿过一或多个壁的开口604的腔室主体602以容许一或多个基板606及掩模组件601安插在该腔室主体中。基板606在处理期间安置在与扩散器612相对的基板支撑件610上。扩散器612包括穿过该扩散器而形成的一或多个开口614，以容许处理气体进入扩散器612与基板606之间的处理空间616。
基板606可用以形成OLED显示器，在该OLED显示器处，OLED由顺序的沉积工艺形成于基板606的表面上。基板606可用以形成单一显示器或多个显示器，且各显示器包括耦接至形成于各显示器周边周围的电接触层的多个OLED。
在制造期间，各显示器的OLED部分被封装在包含氮化硅、氧化铝和/或聚合物的一或多个层中，以保护OLED免于环境影响。封装材料可由CVD来沉积，且掩模组件601用以在沉积封装材料期间屏护电接触层。掩模组件601包括在CVD工艺期间屏蔽电接触层的掩模框102。
为了进行处理，掩模组件601一开始穿过开口604插进装置600，且安置在多个运动对准元件622上。基板606接着被安插穿过开口604且安置在延伸穿过基板支撑件610的多个升降销624上。基板支撑件610接着升起以碰触基板606，使得基板606安置在基板支撑件610上。基板606在处于基板支撑件610上的同时被对准。
一旦基板606在基板支撑件610上对准，一或多个可视化系统626决定掩模组件601是否适当地在基板606上方对准。若掩模组件601没有适当对准，则一或多个致动器628移动一或多个运动对准元件622以调整掩模组件601的位置。一或多个可视化系统626接着重新检查掩模组件601的对准。
一旦掩模组件601在基板606上方适当地对准，掩模组件601被下降至基板606上，且接着基板支撑件610在杆630上升起直到阴影框632接触掩模组件601为止。阴影框632在停靠在掩模组件601上之前安置在腔室主体602中的凸耳634上，该凸耳从腔室主体602的一或多个内壁延伸。基板支撑件610继续升起直到基板606、掩模组件601及阴影框632安置在与扩散器612相对的处理位置下为止。接着穿过形成于背板638中的开口从一或多个气体源636供应处理气体，同时向扩散器612提供电偏压，以在扩散器612及基板606之间的处理空间616中形成等离子体。亦可周期性地通过从远程等离子体系统618向腔室主体602的内部提供等离子体来清洁处理空间616。远程等离子体系统618可耦接至清洁气体源620，该清洁气体源由含氟气体组成。处理和/或清洁期间的温度可为约80摄氏度(℃)至约100℃或更高。
提供了一种用于沉积工艺的掩模组件。如本文中所述的掩模组件100、200及601提供了较长的寿命以及减少了微粒的产生，此增加了产量且最小化拥有成本。如本文中所述的具有涂层125的掩模组件100、200及601的实施方式防止与氟的化学物质进行的反应，此最小化微粒产生且维持掩模组件100、200及601具有涂层125的部分的完整性。已显示如本文中所述的具有涂层125的掩模组件100、200及601的实施方式使掩模组件100、200及601的寿命得变为二倍、三倍或甚至四倍。
尽管前述针对本公开内容的实施方式，但在不背离本公开内容的基本范围的情况下可设计本公开内容的其他及进一步的实施方式。因此，本公开内容的范围由随附的权利要求来确定。
Claims (15)
1.一种掩模组件，包括：
掩模框及掩模屏，所述掩模框及所述掩模屏两者以金属材料制成；及
金属涂层，安置在所述掩模框及所述掩模屏中的一或两者的暴露面上。
2.如权利要求1所述的掩模组件，其中所述金属材料包括镍：铁合金。
3.如权利要求2所述的掩模组件，其中所述金属涂层包括镍材料。
4.如权利要求2所述的掩模组件，其中所述金属涂层包括选自铂族元素的金属。
5.如权利要求2所述的掩模组件，其中所述金属涂层选自由镍合金、钌、铑、钯及金所组成的群组。
6.如权利要求1所述的掩模组件，其中所述金属涂层包括约1微米至约35微米的厚度。
7.如权利要求1所述的掩模组件，其中所述金属材料包括具有低热膨胀系数的金属。
8.如权利要求7所述的掩模组件，其中所述金属涂层包括镍材料。
9.如权利要求7所述的掩模组件，其中所述金属涂层包括选自铂族元素的金属。
10.一种掩模组件，包括：
掩模框及掩模屏，所述掩模框及所述掩模屏两者以具有低热膨胀系数的金属材料制成；及
氧化物涂层，安置在所述掩模框及所述掩模屏中的一或两者的暴露面上。
11.如权利要求10所述的掩模组件，其中所述金属材料包括镍：铁合金。
12.如权利要求11所述的掩模组件，其中所述氧化物涂层包括氧化铝。
13.如权利要求11所述的掩模组件，其中所述氧化物涂层包括氧化钇。
14.如权利要求10所述的掩模组件，其中所述氧化物涂层包括约1微米至约5微米的厚度。
15.一种掩模组件，包括：
掩模框及掩模屏，所述掩模框及所述掩模屏两者以具有低热膨胀系数的镍：铁合金制成；及
金属涂层，安置在所述掩模框及所述掩模屏中的一或两者的暴露面上，其中所述掩模屏包括多个开口，且各开口包括锥形侧壁，所述锥形侧壁从所述掩模屏的第一侧向第二侧朝内倾斜。
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