CN1769513B - 沉积方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉积方法及设备，该沉积方法及设备在用于将材料沉积到基板上的过程中提供了均匀的沉积速率和优良的再现性。该沉积方法包括：准备基板，薄膜被沉积在该基板上；准备直线源，该直线源包括多个排成直线的加热熔罐；和使直线源旋转，同时将沉积材料沉积在基板上。

Description

沉积方法及设备

本申请要求2004年11月5日提交的第10-2004-0089649号韩国专利申请的优先权和利益，其通过各种目的的引用包含于此，好像完全在这里提出一样。

技术领域

本发明涉及一种具有均匀的沉积速率和优良的再现性的沉积方法及设备。

背景技术

由于电致发光显示装置的宽视角、高对比度和高响应速度，其被认为是下一代发光显示装置。

根据用来形成包括在电致发光显示装置中的发光层(EML)的材料，可以将电致发光显示装置划分成有机发光显示装置和无机发光显示装置。有机发光显示装置比无机发光显示装置明亮，并且有机发光显示装置的驱动电压和响应速度比无机发光显示装置的驱动电压和响应速度高。有机发光显示装置也能够显示彩色图像。

有机发光二极管(OLED)包括位于两个电极之间的内层。该内层可包括各种层，这些各种层包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、EML、电子传输层(HTL)、电子注入层(EIL)等。这些层被认为是有机薄膜。

可以使用沉积方法在沉积设备中将诸如HIL、HTL、EML、ETL、EIL等有机薄膜形成在基板上。

在沉积方法中，通过加热加热熔罐以使将被沉积的有机材料蒸发或升华来在真空腔中的基板上制作薄膜。

在250℃到450℃的温度范围内和10^-6托到10^-7托的真空度下蒸发或升华形成OLED的薄膜的有机材料。用来形成电极的材料的蒸发温度通常高于所述有机材料的蒸发温度，但是电极的蒸发温度根据所使用的电极材料的类型而改变。诸如镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)、和锂(Li)的电极材料分别在大约500℃到600℃、1000℃、1000℃、和300℃的温度下蒸发。

沉积在基板上的膜具有均匀的厚度是至关重要的。在现有技术中能发现各种试图优化沉积在基板上的膜的均匀厚度的方法。在一种传统的方法中，可使基板旋转并使单个沉积源和基板间的距离最大化来优化膜的均匀厚度。但是由于设备的限制，不可能将单个沉积源和基板间的距离增加到沉积均匀厚度的膜所需的距离。因而，由于当基板旋转时沉积材料的入射角而导致单个沉积源不能在基板上产生均匀厚度的膜。

在现有技术中已使用对称的多沉积源来使沉积源和基板间的距离最小化以力图优化膜的均匀厚度。但是，由于沉积源的位置而导致沉积在基板上的薄膜并不具有均匀的厚度。需要多个沉积源来解决这个问题，这变得极其昂贵。

当对称的多沉积源使用掩膜来在基板上沉积薄膜时，由于掩膜缝隙和基板间产生阴影效应，使获得均匀厚度的膜更加困难。必须使基板和沉积源间的距离最大化以克服阴影效应。

对于保持膜的均匀厚度，基板和沉积源间的距离是至关重要的因素。如果增大基板和沉积源间的距离，则膜厚度将更加均匀。但是，基板和沉积源间更大的距离降低了沉积速率，改变了将被沉积的材料的特性，并且要求更多的设备。

发明内容

本发明提供了一种沉积方法及设备，该沉积方法及设备在用于将材料沉积到基板上的过程中提供了均匀的沉积速率和优良的再现性。沉积方法包括：准备基板，薄膜被沉积在该基板上；准备直线源，该直线源包括多个排成直线的加热熔罐；和使直线源旋转，同时将沉积材料沉积在基板上。越靠近直线源末端的加热熔罐可具有越高的沉积速率以增加沉积在基板边缘附近的材料数量。或者越靠近直线源末端的相邻加热熔罐间的距离可逐渐减小以增加沉积在基板边缘附近的材料数量。

在下面的描述中将阐述本发明的其它特点，部分从描述中将是清楚的，或者部分可以通过本发明的实施来了解。

本发明公开了一种沉积方法，包括步骤：准备基板，薄膜被沉积在该基板上；准备直线源，该直线源包括多个排成直线的加热熔罐，用于加热沉积材料并将沉积材料沉积在基板上；和使直线源旋转，并将沉积材料沉积在基板上。

本发明还公开了一种沉积设备，包括：支撑基板的支撑构件，沉积膜形成在基板上；直线源，包括多个排成直线的加热熔罐，用于将被沉积的材料喷射到基板上；和致动器，用于使直线源旋转。

可以理解，上面的总体描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，是为了提供对如权利要求的本发明的进一步的解释。

附图说明

附图示出了本发明的实施例，并和描述一起用来解释本发明的原理。所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，并结合在说明书中，构成说明书的一部分。

图1示出了根据本发明示例性实施例的沉积设备的一部分的透视图。

图2示出了沉积在基板上的薄膜的厚度相对于离基板中心的距离的曲线图。

图3示出了根据本发明示例性实施例的沉积设备的操作原理的概念视图。

图4示出了根据本发明示例性实施例的沉积设备的一部分的剖视图。

图5示出了根据本发明另一示例性实施例的沉积设备的一部分的剖视图。

图6示出了根据本发明又一示例性实施例的沉积设备的一部分的剖视图。

具体实施方式

本发明的示例性实施例公开了一种用于通过使直线源旋转并沉积来自直线源的材料在小基板上形成具有均匀的厚度和密度的膜的方法及设备，所述直线源包括多个加热熔罐。

本发明的另一示例性实施例公开了一种用于通过使直线源旋转并沉积来自直线源的材料在小基板上形成具有均匀的厚度和密度的膜的方法及设备，所述直线源包括多个加热熔罐。其中，越靠近直线源末端的加热熔罐越具有越高的沉积速率，从而增加沉积在基板边缘附近的材料的量。

本发明的又一示例性实施例公开了一种用于通过使直线源旋转并沉积来自直线源的材料在小基板上形成具有均匀的厚度和密度的膜的方法及设备，所述直线源包括多个加热熔罐。其中，越靠近直线源末端的相邻加热熔罐间的距离越小，从而增加沉积在基板边缘附近的材料的量。

下面，参照附图更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，可以以多种不同的方式实施本发明，并且本发明不应被理解为限于这里所描述的实施例。此外，提供这些实施例以使本公开是彻底的，并将本发明的范围完全传递给本领域技术人员。在附图中，为清晰起见，夸大了层和区域的尺寸和相对尺寸。

可以理解，当层、膜、区域或基板等组件被称为在另一组件“上”时，该组件可能直接在另一组件上，或者也可能存在插入组件。对比地，当组件被称为“直接”在另一组件“上”时，不存在插入组件。

图1是示意性示出根据本发明实施例的沉积设备的一部分的透视图。

参见图1，沉积设备包括：支撑构件(未示出)，用于支撑基板100，沉积膜形成在基板100上；直线源110，包括多个排成直线的加热熔罐120，用于将将被沉积的材料喷射到基板100上；和致动器130，用于使直线源110旋转。

致动器130设置在直线源110的下面，并使包括加热熔罐120的直线源110旋转。这个旋转允许使用更少的加热熔罐来在基板100上形成沉积薄膜，从而降低了制造沉积设备的成本。

在沉积过程中，包括加热熔罐120的直线源110旋转以在基板100与直线源110相对的那个表面上沉积膜。

图2是示出了通过图1所示的沉积设备沉积在基板100上的薄膜的厚度相对于离基板100中心的距离的曲线图。水平轴表示以mm为单位的离基板100中心的距离，垂直轴表示以埃为单位的所沉积的薄膜的厚度。

图2的曲线示出了如图1所示的沉积设备能够在小基板上以均匀的厚度和密度沉积薄膜。在这个示例中，到离基板100中心120mm的距离，薄膜具有大约

的均匀厚度。但是，当该沉积设备在大基板上沉积薄膜时，大基板在其边缘处将不具有均匀的厚度和密度。

图3是根据本发明示例性实施例的沉积设备的操作原理的概念图。图4是根据本发明示例性实施例的沉积设备的一部分的剖视图。

图3和图4中示出的沉积设备包括：支撑构件(未示出)，用于支撑基板200，沉积膜形成在基板200上；直线源210，包括多个排成直线的加热熔罐220，用于将将被沉积的材料发射到基板200上；和致动器230，用于使直线源210旋转。

更靠近直线源210末端的加热熔罐220的沉积速率高于更靠近直线源210中心的加热熔罐220的沉积速率。这导致在大基板边缘处的薄膜厚度均匀。每个加热熔罐220根据其位置不同而具有不同的沉积速率。准确地确定每个加热熔罐220的沉积速率是重要的。

现将参照图3描述多个加热熔罐220中的每个的沉积速率。

0代表基板200的中心，A代表在时间dt内由离基板200的中心0的距离r处的加热熔罐221沉积的材料的面积。作为示例，假设材料被加热熔罐221沉积在区域dr中。当在时间dt内直线源210旋转角度dθ时，在时间dt内由加热熔罐221沉积的材料的面积A如下：

A＝r·dr·dθ                       ..................................(1)

A’代表在时间dt内由离基板200的中心0的距离r’处的加热熔罐222沉积的材料的面积。作为示例，假设材料被加热熔罐222沉积在区域dr’中。当在时间dt内直线源210旋转角度dθ时，在时间dt内由加热熔罐222沉积的材料的面积A’如下：

A’＝r’·dr’·dθ                   ..................................(2)

m是沉积在基板200每单位面积上的材料的量。M和M’分别是沉积在A和A’上的材料的总量。M和M’计算如下：

M＝m·A＝m·r·dr·dθ                ..................................(3)

M’＝m·A’＝m·r’·dr’·dθ        ..................................(4)

在离直线源210的中心的距离r处的加热熔罐221的沉积速率R和在离直线源210的中心的距离r’处的加热熔罐222的沉积速率R’计算如下：

R＝M/dt＝m·r·dr·dθ/dt              ..................................(5)

R’＝M’/dt＝m·r’·dr’dθ/dt        ..................................(6)

从等式5和等式6获得下面的等式：

m·dθ/dt＝R/(r·dr)＝R’/(r’·dr’)  ..................................(7)

从基板200的中心0到基板200的末端，由离直线源210的中心的距离r处的加热熔罐221沉积的面积和由离直线源210的中心的距离r’处的加热熔罐222沉积的面积分别与距离dr和dr’成比例。下面的等式表示沉积速率R和R’间的关系，其从等式7获得：

R’＝(r’/r)·R      ..................................(8)

等式8表明加热熔罐220的沉积速率一定与直线源210的中心和加热熔罐220的位置间的距离成比例。使用这个方法，沉积在大基板上的材料会具有均匀厚度和密度的薄膜。

图5是示意性示出根据本发明另一示例性实施例的沉积设备的一部分的剖视图。

图5中示出的沉积设备包括：支撑构件(未示出)，用于支撑基板，沉积膜形成在基板上；直线源310，包括多个排成直线的加热熔罐320，用于将将被沉积的材料喷射到基板上；和致动器330，用于使直线源310旋转。

更靠近直线源310末端的相邻加热熔罐320间的距离小于更靠近直线源310中心的相邻加热熔罐320间的距离。在直线源310的第一方向上的加热熔罐320可以和直线源310的第二方向上的加热熔罐320对称地放置。这增加了沉积在直线源310的边缘处的材料的量，保持了大基板边缘处的薄膜厚度。

图6是示意性示出根据本发明又一示例性实施例的沉积设备的一部分的剖视图。

图6中示出的沉积设备包括：支撑构件(未示出)，用于支撑基板，沉积膜形成在基板上；直线源410，包括多个排成直线的加热熔罐420，用于将将被沉积的材料喷射到基板上；和致动器430，用于使直线源410旋转。

更靠近直线源410末端的相邻加热熔罐420间的距离小于更靠近直线源410中心的相邻加热熔罐420间的距离。与图5中示出的沉积设备不同的是，在直线源410的第一方向上的加热熔罐420可以和直线源410的第二方向上的加热熔罐420不对称地放置。这使得由该沉积设备沉积的薄膜能够具有均匀的厚度和密度。

还可以结合所述的示例性实施例来提出沉积方法及设备，其具有这样的加热熔罐：越远离直线源中心的相邻加热熔罐间的距离越小，并对称或者不对称地放置在直线源的中心周围，且越远离直线源中心的加热熔罐中的沉积速率越大。

本领域的技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明作出各种修改和变型。因而，本发明的意图是覆盖本发明的修改和变型，只要它们落入权利要求及其等同物的范围内。

Claims (10)

1.一种沉积方法，包括：

准备基板，薄膜被沉积在所述基板上；

准备直线源，所述直线源包括多个排成直线的加热熔罐；和

使所述直线源旋转，同时所述多个加热熔罐加热沉积材料并将所述沉积材料沉积在所述基板上，

其中，每个加热熔罐的沉积速率高于每个更靠近所述直线源的中心的加热熔罐的沉积速率。

2.如权利要求1所述的沉积方法，

其中，相邻的加热熔罐间的距离彼此相同。

3.如权利要求1所述的沉积方法，

其中，每个加热熔罐的沉积速率与所述加热熔罐离所述直线源的中心的距离成比例。

4.一种沉积方法，包括：

准备基板，薄膜被沉积在所述基板上；

准备直线源，所述直线源包括多个排成直线的加热熔罐；和

使所述直线源旋转，同时所述多个加热熔罐加热沉积材料并将所述沉积材料沉积在所述基板上，

其中，相邻加热熔罐间的至少一个距离不同于相邻加热熔罐间的至少另一个距离，

其中，越远离所述直线源的中心的相邻加热熔罐间的距离越小于越靠近所述直线源的中心的相邻加热熔罐间的距离，

其中，在从所述直线源的中心的第一方向上的相邻加热熔罐间的距离和在从所述直线源的中心的第二方向上的相邻加热熔罐间的距离不对称。

5.如权利要求4所述的沉积方法，

其中，每个所述加热熔罐具有相同的沉积速率。

6.一种沉积设备，包括：

支撑构件，能够支撑基板，薄膜沉积在所述基板上；

直线源，包括多个排成直线的加热熔罐，能够加热并沉积沉积材料；和

致动器，能够使所述直线源旋转，

其中，每个加热熔罐的沉积速率高于每个更靠近所述直线源的中心的加热熔罐的沉积速率。

7.如权利要求6所述的沉积设备，

其中，相邻的加热熔罐间的距离彼此相同。

8.如权利要求6所述的沉积设备，

其中，每个加热熔罐的沉积速率与所述加热熔罐离所述直线源的中心的距离成比例。

9.一种沉积设备，包括：

支撑构件，能够支撑基板，薄膜沉积在所述基板上；

直线源，包括多个排成直线的加热熔罐，能够加热并沉积沉积材料；和

致动器，能够使所述直线源旋转，

其中，相邻加热熔罐间的至少一个距离不同于相邻加热熔罐间的至少另一个距离，

其中，越远离所述直线源的中心的相邻加热熔罐间的距离越小于越靠近所述直线源的中心的相邻加热熔罐间的距离，

其中，在从所述直线源的中心的第一方向上的相邻加热熔罐间的距离和在从所述直线源的中心的第二方向上的相邻加热熔罐间的距离不对称。

10.如权利要求9所述的沉积设备，

其中，每个所述加热熔罐具有相同的沉积速率。

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