CN110195215A - 气体喷淋头及成膜腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体喷淋头以及成膜腔室。该气体喷淋头包括：第一区域，设置有多个第一气孔；第二区域，设置有多个第二气孔；通过第一区域的单位面积的气体流量为第一气体流量，通过第二区域的单位面积的气体流量为第二气体流量，第一气体流量大于第二气体流量，使得基片上与喷淋头的第一区域对应的区域具有更大的气体流量，弥补了由于加热平台上的升降顶针区域温度低于加热平台的其他区域所造成的基片表面的整体成膜不均的问题，提高基片上成膜的均匀性。

Description

气体喷淋头及成膜腔室
技术领域
本发明涉及薄膜加工设备技术领域，具体涉及一种气体喷淋头、成膜腔室及化学气相沉积工艺方法。
背景技术
近年来，显示装置，尤其是基于有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode，OLED)的显示装置成为国内外热门的新兴平面显示产品。OLED显示面板具有自发光、视角广、反应时间短、发光效率高、色域广、工作电压低、面板薄、可制作大尺寸、可制作柔性面板、以及制程简单等特性，而且它还具有低成本的潜力。
OLED器件包括层叠设置的阳极、有机发光层和阴极。OLED器件的发光通过像素驱动电路中的晶体管在OLED器件的阳极上施加驱动电压，以在阳极和阴极间形成电压差，产生电流，进而使OLED器件发光。
OLED器件中的各层结构以及晶体管的各层结构一般是通过将待加工的基片置于成膜腔室内，采用成膜工艺制成。而实际工艺所形成的膜层经常出现整体厚度不均匀的问题，这影响OLED显示面板的可靠性。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种可提高沉积成膜均匀性的气体喷淋头以及成膜腔室。
为实现上述目的，根据本申请的第一方面，提供一种气体喷淋头，包括第一区域，设置有多个第一气孔；第二区域，设置有多个第二气孔；通过所述第一区域的单位面积的气体流量为第一气体流量，通过所述第二区域的单位面积的气体流量为第二气体流量，所述第一气体流量大于所述第二气体流量。
在一个实施方式中，所述第一气孔的孔径大于所述第二气孔的孔径。
在一个实施方式中，所述第一气孔的孔径为所述第二气孔的孔径的1.15倍。
在一个实施方式中，述第一气孔的孔径为0.4mm至0.5mm。
在一个实施方式中，所述第一气孔的密度大于所述第二气孔的密度。
在一个实施方式中，所述第一气孔的密度为所述第二气孔的密度的1.15至1.35倍。
在一个实施方式中，所述第一气孔在所述第一区域内均匀分布，所述第二气孔在所述第二区域内均匀分布。
根据本申请的第二方面，提供一种成膜腔室，包括权利要求1-7中任一项所述的气体喷淋头；加热平台，为待加工的基片提供热量。
在一个实施方式中，所述加热平台包括升降顶针区域，所述气体喷淋头的所述第一区域与所述升降顶针区域对应。
在一个实施方式中，所述成膜腔室用于化学气相沉积工艺。
根据本申请的第三方面，提供一种化学气相沉积工艺方法，所述化学气相沉积工艺方法采用上述的成膜腔室。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过调整第一气孔的孔径和第二气孔的孔径的关系和/或第一气孔的密度和第二气孔的密度的关系，使得第一区域的第一气体流量大于第二区域的第二气体流量。好处在于：使得基片上与喷淋头的第一区域对应的区域的单位面积的气体流量更大，弥补了由于加热平台上的升降顶针区域温度低于加热平台的其他区域所造成的基片表面的整体成膜不均的问题，提高基片整体成膜的均匀性。
附图说明
图1是现有技术中的气体喷流头的示意性结构图。
图2是现有技术中的加热平台的示意性结构图。
图3是根据本发明一个实施例的气体喷淋头的示意性结构图。
图4是根据本发明另一个实施例的气体喷淋头的示意性结构图。
图5是根据本发明一个实施例的成膜腔室的示意性结构图。
图6是根据本发明一个实施例的成膜工艺方法的流程图。
为方便理解本发明，以下列出本发明中出现的所有附图标记：
气体喷淋头1、3、4 气孔111
加热平台2 升降顶针区域(PIN孔)21
第一区域31、41 第一气孔311、411
第二区域32、42 第二气孔321、421
基片6 成膜腔室5
具体实施方式
发明人通过对背景技术中的成膜工艺进行深入地研究，发现成膜厚度不均匀的一个原因在于：加热平台表面有若干放置陶瓷升降顶针的区域(PIN孔)，由于与金属相比，陶瓷的导热性能较差，所以加热平台表面对应若干陶瓷升降顶针区域(PIN孔)的温度与加热平台的除若干陶瓷升降顶针区域之外的其他区域相比较低。在进行成膜工艺时，基片放置在加热平台表面，加热平台将热量传递给基片，基片上与陶瓷升降顶针区域(PIN孔)对应的区域的温度与基片的其他区域相比较低，由于形成薄膜的厚度与工艺温度、气体流量等工艺条件相关联，导致在该区域形成的薄膜厚度较薄，使得基片上与陶瓷升降顶针区域(PIN孔)对应的区域的薄膜厚度与基片的其他区域的薄膜厚度不一致，从而影响了基片上整体成膜的均匀性。
针对上述问题，若采用延长等待时间，使得温度扩散均匀，会延长了基片的生产节拍时间，造成加工效率较低。
本发明提出改变气体喷淋头(showerhead)的结构，通过设置气体喷淋头上与加热平台上PIN孔对应的区域的单位面积的气体流量大于气体喷淋头其他区域的单位面积的气体流量，使得到达基片上与PIN孔对应的区域的单位面积的气体流量大于到达基片上其他区域的单位面积的气体流量，从而克服由于加热平台上的PIN孔温度低于加热平台的其他区域所造成的基片表面的整体成膜不均的问题，提高基片上整体成膜的均匀性。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明中采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
图1是现有技术中的气体喷淋头的示意性结构图，图2是现有技术中的加热平台的示意性结构图。
如图1至图2所示，气体喷淋头1包括若干孔径相等的气孔111，通过工艺气体管道进入到气体喷淋头的工艺气体通过这些孔径相等的气孔均匀地扩散到成膜腔室。加热平台2包括若干个升降顶针区域(PIN孔)21，基片6放置在加热平台2上且覆盖PIN孔21。加热平台2表面的PIN孔21周围与加热平台2的其他区域相比，温度较低，而工艺气体通过气体喷淋头1的若干孔径相等的气孔111均匀地扩散进入腔室，从而导致基片6上与PIN孔21对应的区域与基片6上的其他区域的气体流量一致，但是基片6上与PIN孔21对应的区域的温度较基片6上的其他区域较低。由于形成薄膜的厚度与工艺温度、气体流量等工艺条件相关联，因此基片6上与PIN孔21对应的区域的成膜厚度较基片6上的其他区域较薄，使得基片上与PIN孔对应的区域的薄膜厚度与基片的其他区域的薄膜厚度不一致，从而影响了基片上整体成膜的均匀性。
本发明提供了一种气体喷淋头，包括第一区域，设置有多个第一气孔；第二区域，设置有多个第二气孔；通过第一区域的单位面积的气体流量为第一气体流量，通过第二区域的单位面积的气体流量为第二气体流量，第一气体流量大于第二气体流量。
图3是根据本发明一个实施例的气体喷淋头的示意性结构图。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，气体喷淋头3包括若干个第一区域31以及第二区域32，第一区域31具有第一气孔311，第二区域32具有第二气孔321，其中，第一气孔311的孔径大于第二气孔321的孔径。
在本发明的一个实施例中，第一气孔311的孔径为第二气孔321的孔径的1.15倍。
在本发明的一个实施例中，第一气孔311的孔径为0.4mm至0.5mm。
进一步地，第一气孔311的孔径可以为0.45mm。
第一气孔与第二气孔孔径的大小可以根据所需求膜厚的实际情况进行调整。
通过设置第一气孔的孔径大于第二气孔的孔径，第一气体流量大于第二气体流量，气体喷淋头上的第一区域与加热平台上的PIN孔对应，使得基片上与气体喷淋头的第一区域对应的区域的单位面积的气体流量更大，弥补了由于加热平台上的PIN孔周围温度低于加热平台的其他区域所造成的基片表面的整体成膜不均的问题，提高基片上成膜的均匀性。
图4是根据本发明另一个实施例的气体喷淋头的示意性结构图。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，气体喷淋头4包括若干个第一区域41以及第二区域42，第一区域41具有第一气孔411，第二区域42具有第二气孔421，其中，第一气孔411的密度大于第二气孔421的密度。
在本发明的一个实施例中，第一气孔411的密度是第二气孔421的密度的1.15倍至1.35倍。
具体地，第一气孔411的密度是第二气孔421的密度的1.25倍。
在本发明的一个实施例中，第一气孔在第一区域内均匀分布，第二气孔在第二区域内均匀分布。
在本发明的一个实施例中，第一区域的数量为三个。
第一气孔与第二气孔的密度可以根据所需求膜厚的实际情况进行调整。
通过设置第一气孔的密度大于第二气孔的密度，第一气体流量大于第二气体流量，气体喷淋头上的第一区域与加热平台上的PIN孔对应，使得基片上与气体喷淋头的第一区域对应的区域的单位面积的气体流量更大，弥补了由于加热平台上的PIN孔周围温度低于加热平台的其他区域所造成的基片表面的整体成膜不均的问题，提高基片上成膜的均匀性。
在本发明的一个实施例中，可以根据实际情况同时调整第一气孔的孔径和第二气孔的孔径的关系以及第一气孔的密度和第二气孔的密度的关系，从整体上进一步提高基片成膜的均匀性。
本发明不限于通过调整第一气孔的孔径和第二气孔的孔径的关系和/或第一气孔的密度和第二气孔的密度的关系，从而提高成膜的均匀性，凡是能够使第一区域的单位面积的气体流量大于第二区域的单位面积的气体流量的技术方案，都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种成膜腔室，包括上述任一种气体喷淋头，为待加工的基片提供热量的加热平台。
图5是根据本发明一个实施例的成膜腔室的示意性结构图。
在本发明的一个实施例中，如图5所示，成膜腔室5包括气体喷淋头3、加热平台2，加热平台2包括若干个升降顶针区域(PIN孔)21，待加工的基片放置在加热平台上且覆盖PIN孔21，加热平台2为待加工的基片提供热量，其中，如图3所示，气体喷淋头3包括若干个第一区域31以及第二区域32，第一区域31具有第一气孔311，第二区域32具有第二气孔321，其中，第一气孔311的孔径大于第二气孔321的孔径。
在本发明的一个实施例中，成膜腔室5包括如图4所示的气体喷淋头，该气体喷淋头包括若干个第一区域41以及第二区域42，第一区域41具有第一气孔411，第二区域42具有第二气孔421，其中，第一气孔411的密度大于第二气孔421的密度。
在本申请的一个实施例中，加热平台包括若干升降顶针区域(PIN孔)，气体喷淋头的第一区域与加热平台的升降顶针区域(PIN孔)对应。
在本申请的一个实施例中，在加热平台的若干个升降顶针区域(PIN孔)处，有通过PIN孔贯穿加热平台的升降顶针，升降顶针可以在PIN孔内上下运动。
所述气体喷淋头的结构不仅仅限于图3和图4所示的结构，还可以是其他满足与加热平台的升降顶针的区域对应的第一区域的单位面积的气体流量大于气体喷淋头其他区域的单位面积的气体流量即可。
在本申请的一个实施例中，上述成膜腔室用于化学气相沉积工艺。
在本申请的一个实施例中，上述成膜腔室还包括工艺气体管道以及真空管道。
本发明提供了一种成膜装置，包括上述任一种成膜腔室。
具体地，该成膜装置可以为化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)设备，优选为等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)设备。
本发明提供了一种化学气相沉积工艺方法，采用上述的任一种成膜腔室。
上面描述了根据本发明实施例的气体喷淋头、成膜腔室以及成膜装置，下面描述根据本发明实施例的成膜工艺的的流程。
图6是根据本发明一个实施例的成膜工艺方法的流程图。
如图6所示，该工艺方法可以包括：
步骤610：将基片放置到成膜腔室的加热平台上。
具体地，加热平台上有若干个升降顶针区域(PIN孔)，升降顶针通过加热平台上的PIN孔贯穿于加热平台，升降顶针可以在PIN孔内上下运动。升降顶针升起，机械手将基片放置在升降顶针上；升降顶针落下至加热平台表面的下方的预定位置，基片落至加热平台上。
进一步地，基片可以是玻璃基片或者硅片等，本发明不对基片的种类进行限定。
步骤620：工艺气体首先通过工艺气体管路，再通过气体喷淋头进入成膜腔室，该气体喷淋头包括设置有多个第一气孔的第一区域，设置有多个第二气孔的第二区域；通过第一区域的单位面积的第一气体流量大于通过第二区域的单位面积的第二气体流量。在一定条件作用下，工艺气体电离后在基片表面发生化学反应从而生成薄膜。
进一步地，该一定条件包括射频(Radio Frequency，RF)或者高温。
具体地，工艺气体通过工艺气体管路进入成膜腔室，并达到稳定状态；在RF或者高温的作用下，工艺气体逐渐分解成自由基，进而产生大量的先驱物；大量的先驱物被运输到放置在加热平台上的基片的表面，在加热平台的热能的作用下，大量的先驱物在基片表面开始扩散，进而在基片表面产生化学反应，形成附着在基片表面的薄膜。
进一步地，工艺气体可以包括氢气、硅烷、磷烷、硼烷、TMB、N2O、N2、H3、Ar中的任意一种或几种气体的组合。
显然，制备薄膜的工艺方法并不局限于以上步骤，还可以包括其他步骤，本发明对制备薄膜的工艺步骤不做具体限定。
采用上述任一种的气体喷淋头，通过调整第一气孔的孔径和第二气孔的孔径的关系和/或第一气孔的密度和第二气孔的密度的关系，使得第一气体流量大于第二气体流量，并且通过上述工艺方法，克服了由于加热平台上的升降顶针区域的温度低于加热平台的其他区域所造成的基片表面的整体成膜不均的问题，提高基片上成膜的均匀性。
应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为译者整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，他们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明的可行性实施例或变更均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体喷淋头，其特征在于，包括
第一区域，设置有多个第一气孔；
第二区域，设置有多个第二气孔；
通过所述第一区域的单位面积的气体流量为第一气体流量，通过所述第二区域的单位面积的气体流量为第二气体流量，所述第一气体流量大于所述第二气体流量。
2.根据权利要求1所述的气体喷淋头，其特征在于，所述第一气孔的孔径大于所述第二气孔的孔径。
3.根据权利要求2所述的气体喷淋头，其特征在于，所述第一气孔的孔径为所述第二气孔的孔径的1.15倍。
4.根据权利要求3所述的气体喷淋头，其特征在于，所述第一气孔的孔径为0.4mm至0.5mm。
5.根据权利要求1所述的气体喷淋头，其特征在于，所述第一气孔的密度大于所述第二气孔的密度。
6.根据权利要求5所述的气体喷淋头，其特征在于，所述第一气孔的密度为所述第二气孔的密度的1.15至1.35倍。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的气体喷淋头，其特征在于，所述第一气孔在所述第一区域内均匀分布，所述第二气孔在所述第二区域内均匀分布。
8.一种成膜腔室，其特征在于，包括
权利要求1-7中任一项所述的气体喷淋头；
加热平台，为待加工的基片提供热量。
9.根据权利要求8所述的成膜腔室，其特征在于，所述加热平台包括升降顶针区域，所述气体喷淋头的所述第一区域与所述升降顶针区域对应。
10.一种化学气相沉积工艺方法，其特征在于，所述化学气相沉积工艺方法采用权利要求8或9所述的成膜腔室。
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