CN1952206B - 用于沉积薄膜的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于沉积薄膜的设备和方法，该设备包括：处理室，具有膜形成部分和沉积防止部分，沉积防止部分在膜形成部分的周边；蒸发源，与处理室流动相通，用于容纳沉积材料；吸热板，形成在处理室的沉积防止部分中，其中，吸热板设置成围绕位于处理室的膜形成部分中的基底。

Description

用于沉积薄膜的设备和方法

2005年10月21日在韩国知识产权局提交的第10-2005-0099909号题目为“用于沉积薄膜的设备及使用该设备的沉积薄膜的方法”的韩国专利申请通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及一种用于沉积薄膜的设备和方法。具体地讲，本发明涉及一种用于沉积薄膜的设备和方法，这种设备和方法能够保持温度和沉积速度稳定，从而提供对膜厚的控制的改进。

背景技术

薄膜的沉积有众多制造方面的应用。在半导体制造中，例如，薄膜可沉积在显示装置中，例如，沉积在电致发光(EL)显示装置中，用于提供光子发射介质，从而形成图像。例如，EL显示装置的薄膜可包括多个功能层，例如空穴注入层、空穴传输层、发射层、电子传输层、电子注入层、缓冲层和/或载流子阻挡层，这些功能层可以以不同的构造布置，用以实现EL显示装置的特定功能。

可通过例如物理气相沉积(PVD)(如真空沉积)、化学气相沉积(CVD)、离子镀、溅射等方法将薄膜涂敷到基底(例如，电极)上。在真空沉积法中，例如，真空环境(如真空室)可设置有沉积材料(如，有机发光材料)和基底。具有加热单元的蒸发源可连接到真空环境或安装在真空环境内，使得蒸发源的操作可使沉积材料蒸发并将所述沉积材料涂敷到基底上，以在基底上形成薄膜。

然而，蒸发材料在基底上的涂敷会造成基底周围的温度不均匀，从而，引起沉积速度和膜厚不均匀。

因此，为了提供对沉积速度和膜厚的控制的改进，需要一种用于保持温度稳定的薄膜沉积设备及采用该设备的方法。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种用于沉积薄膜的设备和生产薄膜的方法，基本克服了现有技术的一个或多个缺点。

因此，本发明实施例的一个特点是提供一种用于沉积薄膜的设备，该设备具有在处理室内部提供改进的温度均匀性的能力。

本发明实施例的另一特点是提供一种沉积薄膜的方法，该方法提供了对温度和膜厚的控制的改进。

本发明的上述和其它特点及优点中的至少一个可通过提供一种用于沉积薄膜的设备来实现，该设备包括：处理室，具有膜形成部分和沉积防止部分，沉积防止部分在膜形成部分的周边；蒸发源，与处理室流动相通，用于容纳沉积材料；吸热板，形成在处理室的沉积防止部分中，其中，吸热板设置成围绕位于处理室的膜形成部分中的基底。沉积材料可以是有机发光沉积材料。

吸热板可以由陶瓷基材料形成。可选择地，吸热板可包括在吸热板和蒸发源之间形成在吸热板上的黑层。黑层可形成为厚度在从大约10μm至大约100μm的范围内。

膜形成部分可包括置于基底和蒸发源之间的掩模。根据本发明实施例的设备可包括沉积速度测量单元。另外，根据本发明实施例的设备可包括支撑单元，用于将基底稳固在膜形成部分中。处理室可以是真空室。

根据本发明的另一方面，提供了一种沉积薄膜的方法，该方法包括：在处理室中形成膜形成部分和沉积防止部分，沉积防止部分在膜形成部分的周边；提供具有至少一个加热单元、至少一个喷嘴和沉积材料的蒸发源；将基底放置在膜形成部分中，使得基底的要被涂覆的表面面向蒸发源；在沉积防止部分中形成吸热板，使得吸热板围绕基底并吸收由蒸发源加热单元产生的热；操作蒸发源使沉积材料蒸发；将蒸发的沉积材料通过蒸发源喷嘴释放到基底上，以形成膜。

吸热板的形成步骤可包括在吸热板和蒸发源之间在吸热板上形成厚度为大约10μm至大约100μm的黑层。形成黑层的步骤可包括磷酸盐涂覆工艺、火成岩基涂覆工艺和铬酸盐涂覆工艺中的任何一个。

操作蒸发源的步骤可包括使有机发光沉积材料蒸发。形成膜形成部分和沉积防止部分的步骤还可包括在处理室中提供真空环境。另外，本方法可包括操作沉积速度测量单元。

附图说明

通过参照附图的对本发明示例性实施例的详细描述，对于本领域的普通技术人员，本发明的上述和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的用于沉积薄膜的设备的透视图；

图2示出了沿着图1的I-I′线的截取的用于沉积薄膜的设备的剖视图；

图3示出了根据本发明实施例基底相对于吸热板的俯视图；

图4示出了根据本发明实施例的蒸发源的透视图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图来更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，而不应被理解为局限于这里阐述的实施例。当然，提供这些示例性实施例使得本公开彻底且完全，这些示例性实施例将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。

在图中，为了图示的清晰起见，会夸大层和元件的大小。还应该明白，当层或元件被称作在另一层、元件或基底“上”时，该层或元件可直接在另一层、元件或基底上，或者也可存在中间层/元件。此外，应该明白，当层或元件被称作在另一层或元件“下”时，该层或元件可直接在另一层或元件下，或者也可存在一个或多个中间层或元件。除此之外，还应该明白，当层或元件被称作在两个层或元件“之间”时，该层或元件可以是这两个层/元件之间的唯一的层或元件，或者也可存在一个或多个中间层或元件。相同的标号始终表示相同的元件。

现在，将参照图1与图3和图4来更充分地描述根据本发明的设备的示例生实施例。

如图1中所示，根据本发明实施例的用于沉积薄膜的设备可包括处理室20、蒸发源24和吸热板23。

本发明实施例的处理室20可以是本领域技术人员公知的用于膜处理的任何一类容器，优选地，该处理室20可以是压力控制容器，例如真空室。处理室20可形成为具有沉积防止部分A和膜形成部分B。

如图1中所示，膜形成部分B可以指处理室20的中间区域。处理室20的中间区域可对应于可放置基底的位置，并可发生膜的形成，例如真空沉积处理。如图1中所示，沉积防止部分A可以指处理室20内部的围绕膜形成部分B的区域。换言之，沉积防止部分A可形成为膜形成部分B的周边部分。周边部分，即沉积防止部分A可被排除在膜沉积处理之外。

例如，如图1中所示，基底21和掩模22可放置在处理室20的膜形成部分B中。具体地讲，基底21可放置在处理室20的中间，即放置在膜形成部分B中，并面向蒸发源24，使得沉积防止部分A包围基底21。掩模22可在基底21和蒸发源24之间附于基底21上。掩模22可包括：图案形成单元(未示出)，具有与要传给形成在基底21上的薄膜的图案对应的图案；固定单元(未示出)，通过焊接固定到掩模框架(未示出)。

本发明实施例的吸热板23可形成在处理室20的沉积防止部分A中，如图1中所示。换言之，吸热板23可仅形成在处理室20的周边部分中，使得吸热板23可包围位于处理室20的膜形成部分B中的基底21，用以吸收从蒸发源24辐射到基底21的任何潜在的过多的热。具体地讲，吸热板23可分为四个部分，使得这四个部分布置成基底21周围的框架，如图3中所示。

吸热板23可由本领域公知的任何合适的材料形成，用以增强吸热。例如，吸热板23可由陶瓷基材料形成。可选择地，吸热板23可涂覆有厚度范围为从10μm至100μm的黑层。黑层可由本领域任一公知的黑色制剂形成，例如由不透明材料形成，用以增强吸热板23的吸热。

本发明实施例的蒸发源24可容纳用于形成薄膜的沉积材料。沉积材料可以是本领域中用于形成显示装置中的薄膜所采用的任何一种材料。例如，沉积材料可以是发光材料，或者更优选地是有机发光材料。

蒸发源24可提供足够的热，以使其内的沉积材料蒸发，随后将蒸发的沉积材料涂敷到基底21上。蒸发源24可形成为具有至少一个与处理室20流动相通的出口，优选地，蒸发源24可形成在处理室20内部的轴28上。

轴28可与处理室20内的基底21平行地形成，轴28可包括旋转单元(未示出)，该旋转单元可使蒸发源24沿着轴28旋转并移动。因此，蒸发源24可以是可移动单元，它可执行将膜竖直地或水平地沉积到基底21上。

将参照图4来更详细地描述蒸发源24的详细结构。本发明实施例的蒸发源24可包括用于存储沉积材料的炉子51、至少一个加热单元54、至少一个反射件53、绝缘板56、至少一个喷雾嘴55和导入通道(induction channel)52，其中，导入通道52用来将蒸发沉积材料从炉子51引导至喷雾嘴55。蒸发源24还可包括外壳50，用来包围所有上面的组件。

外壳50可形成为包括具有内壁(未示出)和外壁(未示出)的双壁。双壁结构可在其内提供足够的空间用来容纳冷却水，以便于温度控制。

炉子51可容纳要沉积到基底21上的沉积材料，并可由本领域公知的具有优良导热性的任一材料形成。具体地讲，炉子51可以由陶瓷材料形成，例如由石墨、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化硼(BN)、石英等形成，或者炉子51可以由金属形成，例如由钛(Ti)、不锈钢等形成。

加热单元54可包括至少一个电加热器(未示出)。优选地，蒸发源24可包括多个加热单元54，每个加热单元54具有至少一个电加热器。同样，加热单元54可靠近于炉子51形成，以便提供足够的热使容纳在炉子51内的沉积材料蒸发。优选地，加热单元54可形成在炉子51的各纵向侧上，如图4中所示。

至少一个反射件53可设置在各加热单元54和包围炉子51的外壳50之间。优选地，蒸发源24可包括多个靠近加热单元54形成的反射件53，以便将由加热单元54发射的热反射到炉子51中，从而，使泄漏到蒸发源24外部的热最少。

喷雾嘴55可穿过外壳50形成，并可面向基底21。优选地，蒸发源24可包括多个喷雾嘴55。

绝缘板56可形成在炉子51和外壳50的面向基底21的壁之间，从而，从导入通道52通过喷雾嘴55传递到处理室20的膜形成部分B和基底21的热最少。

根据本发明的实施例，用于形成膜的设备还可包括附于蒸发源24的沉积速度测量单元26，从而，沉积速度测量单元26和蒸发源24可沿着轴28联合移动。沉积速度测量单元26也可与蒸发源24成为一体。沉积速度测量单元26和蒸发源24(无论二者是否成为一体)的联合运动可允许对沉积材料的蒸发速度进行连续的实时测量，并控制沉积材料到基底21上的沉积速度。

沉积速度测量单元26还可具有调整沉积材料的蒸发速度的能力，用以实现到基底21上的特定沉积速度。例如，沉积速度测量单元26可电连接到蒸发源24的加热单元54，从而，可相对于期望的沉积速度来增加或减少使蒸发源24中的沉积材料蒸发而产生的热量。类似地，沉积速度测量单元26可电连接到轴28的旋转单元，从而，可相对于蒸发的沉积材料的量来加快或减慢慢蒸发源24沿着轴28移动的速度。控制蒸发源24的速度可有助于控制基底21对蒸发源24的暴露时间，即沉积速度。

根据本发明的实施例，用于形成膜的设备还可包括支撑单元25。支撑单元25可结合到处理室20，用于将基底21和掩模22固定在处理室20的膜形成部分A中，如图1中所示。例如，支撑单元25可形成为具有附于其上的平坦垂直板的纵向构件，即呈T形，其一端连接到处理室20，另一端连接到基底21，从而，基底21可稳定地固定在其位置上。另外，可增加对齐系统(未示出)，以使基底和其上的掩模对齐。

根据本发明的另一方面，下面参照图2来描述将薄膜沉积到基底上的示例性方法，图2示出了沿着图1的I-I′线截取的剖视图。然而，应当指出的是，包括在图2示出的实施例中的具体的设备元件和它们的成形与前面关于图1及图3和图4讨论的示例性设备实施例相对应。因此，在这里不再重复相同元件的任何详细描述。

基底31可放置在处理室30的膜形成部分B(例如，真空室)中，并用支撑单元35将基底31稳固在其中。掩模32可附于基底31的要被涂覆的表面上。蒸发源34可设置在处理室30中，使得蒸发源34可面向基底31的要被涂覆的表面。

吸热板33可形成在处理室30的在基底31周围的沉积防止部分A中。具体地讲，吸热板33可由陶瓷基材料形成，或者可用黑层涂覆吸热板33，即，可使吸热板33的表面为黑色。同样，吸热板33可吸收处理室30中的热，从而，减少了基底31周围潜在的过多的热，并提高了基底31的温度均匀性。并不旨在受理论所限，要相信的是，均匀的温度会提供均匀的沉积速度，例如，不低于大约1.0埃/秒(angstrom/s)的沉积速度，从而提高了对膜厚的控制。

黑层的形成可被称作发黑工艺(blacking process)。具体地讲，可通过现有技术中已知的方法，例如磷酸盐涂覆(phosphate coating)、火成岩基涂覆(igneous base coating)和铬酸盐涂覆(chromate coating)，来执行发黑工艺。例如，在磷酸盐涂覆工艺中，可通过化学或电化学反应将蚀刻剂(即，磷酸盐)涂敷到金属层上，以形成腐蚀产物层，即，磷酸盐涂覆膜。可选择地，在铬酸盐涂覆工艺中，可将铬酸盐或重铬酸盐的溶液涂敷到基底(即，要涂覆铬酸盐的材料)上，以形成铬酸盐涂覆膜。

一旦固定了设备及其组件，就可在蒸发源34中放置沉积材料，例如放置金属或发光材料(比如，在制造有机发光二极管(OLED)中使用的有机发光材料)。接着，可操作蒸发源34以使沉积材料蒸发(例如，气化或升华)。优选地，蒸发源34中的蒸发温度可以是低的，即，从大约200℃至大约400℃的温度范围。

可通过现有技术中已知的方法例如喷雾法将蒸发的沉积材料涂敷到基底31上。在涂敷到基底31的过程中，沉积材料会经受其它的连续工艺，例如吸收、沉积、再蒸发等。一旦沉积材料成功地涂敷到基底31上，则沉积材料就可固化而形成薄膜。

应当指出的是，在蒸发源34沿着轴移动的同时，会同时发生沉积材料的蒸发和沉积。沉积速度测量单元36可与蒸发源34联合移动，以测量并调整沉积材料的蒸发速度和到基底31上的沉积速度。可选择地，静止的蒸发源和可移动基底的实施例并不排除在本发明的范围外。

已经在这里公开了本发明的示例性实施例，虽然采用了某些术语，但是仅在普通描述的意义上而不是为了限制的目的来使用和解释这些术语。因此，本领域的普通技术人员要明白，在不脱离由权利要求阐述的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。

Claims (14)

1.一种用于沉积薄膜的设备，包括：

处理室，具有膜形成部分和沉积防止部分，所述沉积防止部分在所述膜形成部分的周边；

蒸发源，具有至少一个加热单元、至少一个喷嘴和沉积材料，所述蒸发源与所述处理室流动相通，用于容纳沉积材料；

吸热板，形成在所述处理室的所述沉积防止部分中，其中，所述吸热板设置成围绕位于所述处理室的所述膜形成部分中的基底，以吸收由所述蒸发源加热单元产生的热，

其中，所述吸热板包括在所述吸热板和所述蒸发源之间形成在所述吸热板上的黑层。

2.如权利要求1中所述的设备，其中，所述黑层形成为厚度在从10μm至100μm的范围内。

3.如权利要求1中所述的设备，其中，所述吸热板由陶瓷基材料形成。

4.如权利要求1中所述的设备，其中，所述沉积材料是有机发光沉积材料。

5.如权利要求1中所述的设备，其中，所述膜形成部分包括置于所述基底和所述蒸发源之间的掩模。

6.如权利要求1中所述的设备，还包括沉积速度测量单元。

7.如权利要求1中所述的设备，还包括支撑单元，用于将所述基底稳固在所述膜形成部分中。

8.如权利要求1中所述的设备，其中，所述处理室是真空室。

9.一种沉积薄膜的方法，包括：

在处理室中形成膜形成部分和沉积防止部分，所述沉积防止部分在所述膜形成部分的周边；

提供具有至少一个加热单元、至少一个喷嘴和沉积材料的蒸发源；

将基底放置在所述膜形成部分中，使得所述基底的要被涂覆的表面面向所述蒸发源；

在所述沉积防止部分中形成吸热板，使得所述吸热板围绕所述基底并吸收由所述蒸发源加热单元产生的热；

操作所述蒸发源使所述沉积材料蒸发；

将所述蒸发的沉积材料通过所述蒸发源喷嘴释放到所述基底上，以形成膜，

其中，形成所述吸热板的步骤包括在所述吸热板和所述蒸发源之间在所述吸热板上形成黑层。

10.如权利要求9中所述的方法，所述黑层的厚度为10μm至100μm。

11.如权利要求10中所述的方法，其中，形成所述黑层的步骤包括磷酸盐涂覆工艺、火成岩基涂覆工艺和铬酸盐涂覆工艺中的任何一个。

12.如权利要求9中所述的方法，其中，操作所述蒸发源的步骤包括使有机发光沉积材料蒸发。

13.如权利要求9中所述的方法，其中，所述形成膜形成部分和沉积防止部分的步骤还包括在所述处理室中提供真空环境。

14.如权利要求9中所述的方法，还包括操作沉积速度测量单元。

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