CN204424321U - 屏蔽掩模组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型所描述的实施方式大体涉及一种屏蔽掩模组件。所述屏蔽掩模组件能用于沉积腔室中，尤其用于OLED领域。在一个实施方式中，屏蔽掩模组件包括：掩模，所述掩模具有由围绕图案的多个掩模支撑件界定的图案，其中所述掩模由陶瓷材料制成；及连接至所述掩模的框架。

Description

屏蔽掩模组件
技术领域
本实用新型公开的实施方式大体涉及一种掩模。特定而言，本实用新型公开的实施方式大体涉及一种用于制造光电器件的陶瓷掩模。
背景技术
采用有机材料的光电器件因多种原因正日益成为理想选择。由于许多用于制造此类器件的材料相对便宜，因此有机光电器件比无机器件具有成本优势潜力。而且，有机材料的柔韧性等固有特性可有利于一些具体应用，比如用于在柔性基板上沉积或形成的应用。有机光电器件的实例包括有机发光器件(OLED)、有机光电晶体管、有机光伏电池和有机光电探测器。
对于OLED，有机材料被认为较传统材料优势更明显。举例来说，有机发射层发射光的波长一般可易于用适当的掺杂剂调节。OLED采用了在电流流过器件时发射光的有机薄膜。OLED正成为一种日益受到关注的用于诸如智能手机及平板显示器、照明和背光之类的应用的技术。
在OLED材料蒸发沉积之前和期间，沉积过程中批次间的细小差异和温度变化导致掩模(例如用于将特征转移至基板表面上的掩模)变形或断裂。处理过程中的温度波动和变化限制了掩模用来对相对小的基板进行蒸发图案化的使用。此外，掩模与基板表面间的热膨胀系数不匹配经常会造成所述基板表面与所述掩模之间出现过宽的间隙，进而导致沉积膜不均匀或轮廓变形。另外，热处理期间来自掩模的热膨胀通常导致与基板接触的表面平整度不足，进而造成基板表面上沉积结构的轮廓变形或外张。
因此，对在光电器件的制造工艺期间具有最小热变形的改进的掩模具有持续的需要。
实用新型内容
本实用新型公开的实施方式大体涉及一种用于制造光电器件的陶瓷屏蔽 掩模组件。在一个实施方式中，屏蔽掩模组件包括：具有由围绕图案的多个掩模支撑件界定的图案的掩模，其中所述掩模由陶瓷材料制造；及连接至所述掩模的框架。
在另一实施方式中，屏蔽掩模组件包括框架、连接至陶瓷框架的陶瓷掩模，其中所述陶瓷掩模包含至少一个图案界定特征和与所述至少一个图案界定特征的一侧相邻形成的多个掩模支撑件。
附图说明
为了能详细理解本实用新型的上述特征，可通过参照实施方式获得上文简要概述的本实用新型的更加具体的描述，其中一些实施方式示于附图中。然而，应注意的是，附图中仅图示本实用新型的典型实施方式，并因此不应视为对本实用新型的范围的限制，因为本实用新型可允许其它同等有效的实施方式。
图1图示根据一个实施方式的其内设置有陶瓷掩模的处理腔室的截面图；
图2图示在处理腔室中使用的屏蔽掩模组件的一个实施方式的顶视图；及
图3图示在处理腔室中使用的屏蔽掩模组件的另一实施方式的顶视图。
为帮助理解，已尽可能使用相同标记数字来表示各附图中共用的相同元件。应考虑到，一个实施方式的元件和特征可有利地并入其它实施方式而无需进一步详述。
具体实施方式
本实用新型公开的实施方式大体涉及一种沉积期间用于处理腔室中的屏蔽掩模组件，尤其涉及一种由陶瓷材料制成的屏蔽掩模组件。陶瓷屏蔽掩模组件用于在材料沉积至基板上期间将特征转移至基板表面上。所述陶瓷屏蔽掩模组件可在沉积工艺期间提供最小热膨胀，以防止所述屏蔽掩模组件变形，所述变形会不良地导致不期望的膜不均匀。所述陶瓷屏蔽掩模组件用于有机器件的发射层的沉积，其中显示器的不同颜色均通过所述陶瓷屏蔽掩模组件分别沉积且所述陶瓷屏蔽掩模组件被设计成仅允许在显示器中存在的有源OLED的一部分上沉积(例如，通过陶瓷屏蔽掩模组件仅沉积红色发射层的陶瓷屏蔽掩模组件、通过另一陶瓷屏蔽掩模组件仅沉积绿色或蓝色发射层的另一陶瓷屏蔽掩模组件等)。
图1图示根据一个实施方式的具有屏蔽掩模组件107的处理腔室100的一部分。处理腔室100可为适用于所述实施方式的标准处理腔室。在一个实施方式中，处理腔室100可为购自AKT美国公司(AKT America,Inc.，美国加州圣克拉拉市应用材料公司(Applied Materials,Inc.)的子公司)的腔室。应了解，本实用新型所述实施方式可在其它腔室上实施，包括其他制造商出售的腔室。
基板102可安置在处理腔室100中与静电夹盘(未图示)连接。基板102可为适用于沉积OLED的基板。在一个实施方式中，基板102实质上由玻璃构成。基板102可具有大范围的尺寸(例如长度、宽度、形状、厚度等)。在一个实施方式中，基板102大约长1米、宽1米。在此实施方式中，图示基板102具有形成在下表面103上的阴极层104。阴极层104可包含氧化铟锡(ITO)。在其它实施方式中，阴极层104不连续且结合OLED层(未图示)的形成而形成在基板102上。
源108设在基板102和阴极层104下方。通常源108可以是能够产生沉积气体110的源舟或其它容器或盛器。能设置沉积气体110以在阴极层104之上沉积其它层，比如发射层、空穴传输层、颜色变化层或形成OLED结构所要求或需要的其它层(未图示)。在一个实施方式中，源108产生沉积气体110，以在阴极层104之上形成发射层(未图示)且在所述发射层之上形成颜色变化层。在另一实施方式中，源108产生沉积气体110，以在阴极层104之上形成颜色发射层(未图示)。可在阴极层104之上形成一或多个额外的层，比如电子传输层(未图示)。
基板102与源108之间设有屏蔽掩模组件107。应了解的是，屏蔽掩模组件107并未按比例绘制，其相对于相关结构在长度、宽度或高度方面可能小于或大于图示尺寸。在一个实施方式中，用于屏蔽掩模组件107或其部件的合适材料包括提供良好强度和耐久性以及良好热传递特性的陶瓷材料，比如掺杂或未掺杂的石英材料、玻璃材料、含硅材料、介电材料、陶瓷与金属的复合材料，或在沉积工艺期间提供最小热膨胀(例如最小热膨胀系数)的任何其它合适材料。
屏蔽掩模组件107可具有允许覆盖基板102的至少一部分的尺寸和形状。在一个实施方式中，屏蔽掩模组件107长2米到3米、高1.5米到2米。屏蔽 掩模组件107厚度可小于200μm，比如其厚度为100μm。在一个实施方式中，屏蔽掩模组件107小于100μm。屏蔽掩模组件107可包括设在框架112中的掩模106。此外，能使用一或多个微致动器114将掩模106连接至框架112。框架112可具有允许微致动器114作用于掩模106而框架112不变形或有限变形的刚度。在一个实施方式中，框架112可由与掩模106的材料类似的材料构成。在一个实施方式中，框架112连同掩模106可由提供良好强度和耐久性以及良好热传递特性的陶瓷材料制成，比如掺杂或未掺杂的石英材料、玻璃材料、含硅材料、介电材料、陶瓷与金属的复合材料，或由在沉积工艺期间提供最小热膨胀(例如最小热膨胀系数)的任何其它合适的材料制成。尽管从该图中仅能看到两个微致动器114，但能使用一或多个微致动器114以将掩模106安置在框架112内。
掩模106被放入框架112中。掩模106可视需要而能替换地放入框架112且能从框架112移除。在某些需要更换掩模106的实施方式中，可通过移除放置在框架112中的现有掩模且将新掩模更换进框架112中而在处理腔室100内部或外部更换掩模106。框架112可视需要保持不变。框架112比掩模106足够坚硬，以便为掩模106提供抗力。由于在处理期间主要面对等离子体的是掩模106而非框架112，因而掩模106趋向于比框架112磨损或损坏速度快。因此，掩模106被设置为能从屏蔽掩模组件107单独地替换和移除而无需更换框架112。微致动器114可以是用于施加能用于对齐或拉伸掩模106的力的任何元件。此外，微致动器114的数目并不受限制，因为根据用户的需要可具有更多或更少的微致动器114。
掩模106也可直接附接至框架112而无需在一或多个点处使用微致动器114。在上述实施方式中，图示微致动器114与掩模106和框架112连接，以使得两个微致动器114彼此相隔设于两侧。在这个实施方式中，微致动器114可以不一致的方式、两侧的方式设置。在连接同样的框架112的矩形掩模106中，掩模106的一侧边可通过焊接或其它半永久性附接工艺附接至框架112，其中，其它三侧边可使用多个微致动器114附接。每侧边使用的微致动器114的数目和定位可关于定位、数量或其结合不对称。尽管此实例描述了仅掩模106的一个侧边半永久性的附接，但一或多个侧边或侧边的部分可类似地附接，只要微致动器被并入到掩模106与框架112之间的连接结构的至少一部分 内。
图2图示可设置在处理腔室100中的屏蔽掩模组件107的顶视图。如上所述，屏蔽掩模组件107包括由多个微致动器114连接的掩模106和框架112。或者，可使用钩或螺栓附接方式连接掩模106和框架112或使用其它合适的焊接技术将掩模106连接至框架112。掩模106可进一步包括设在内框架103中的片状物120。片状物120可包括图案界定特征121，以提供具有大致所需的尺寸和相对于基板102的位置的特征，以便在沉积工艺期间将特征转移至基板102上。
在操作中，在多个微致动器114被用于连接在框架112与掩模106之间的实施方式中，微致动器114可提供张力至掩模106和图案界定特征120，以使掩模106和图案界定特征120达到最终所要的尺寸及相对于基板102的位置。包括掩模106和框架112的屏蔽掩模组件107可接着装载到处理腔室100中。一旦妥当安置，处理腔室100便被抽真空，其中，温度稳定且准备好接收基板102。基板102可继而进入处理腔室100且掩模106继而与基板102上的相应特征对齐。随后，随着沉积的开始和进行，掩模106连同框架112可能经受热处理，这可导致掩模106连同框架112在热处理期间膨胀。此外，由于基板102和掩模106连同框架112常常由不同材料制成，这些部件之间的热膨胀系数不匹配还可导致热处理期间不同程度的热膨胀，进而造成部件在高热负荷下部分应力破坏或变形。此外，基板102与掩模106连同框架112之间的热膨胀系数的不匹配还可导致掩模106不能与基板表面平坦地接触，造成基板102与掩模106之间出现过宽的间隙，进而不利地产生诸如沉积不集中、沉积外张或沉积轮廓变形之类的沉积问题。因此，选择掩模106连同框架112由在热处理期间具有最小热膨胀系数的材料制成。在一个实施方式中，掩模106和框架112可由具有最小热膨胀系数的陶瓷材料制成，所述热膨胀系数比如小于0.1μm/(m*K)，例如在约0.01μm/(m*K)与约0.1μm/(m*K)之间。合适的陶瓷材料实例包括提供良好强度和耐久性以及良好热传递特性的掺杂或未掺杂的石英材料、蓝宝石、碳化硅、玻璃材料、含硅材料、介电材料、陶瓷与金属的复合材料，或在沉积工艺期间提供最小热膨胀(例如最小热膨胀系数)的任何其它合适的材料。
在一个实施方式中，框架112和掩模106由掺杂或未掺杂的玻璃材料、蓝 宝石、碳化硅或类似材料制成。在另一实施方式中，框架112和掩模106可由包括不同陶瓷与金属组分的复合材料制成，比如具有分散的陶瓷颗粒的金属。举例来说，框架112和掩模106由掺有金属的陶瓷材料制成，比如氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料、氧化锂硅玻璃材料、氮化铝、氧化铝、含钇材料、氧化钇(Y2O3)、钇-铝-石榴石(YAG)、氧化钛(TiO)或氮化钛(TiN)。在一特定实施方式中，框架112和掩模106由氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料、氧化锂硅玻璃材料或类似材料制成。
如上所述，由于相较于框架112而言掩模106直接暴露于来自等离子体的腐蚀性物种，因此在某些实施方式中，掩模106可由不同于框架112的材料制成，以提供更耐等离子体或更耐热的材料来使掩模106在等离子体工艺期间维持下去。在这个特定的实施方式中，掩模106由陶瓷材料制成，而框架112可由任何材料制成，包括陶瓷材料、介电材料、金属材料或所需要的任何导电材料。在一个实施方式中，掩模106由诸如氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料或氧化锂硅玻璃材料之类的陶瓷材料制成，框架112由诸如铝、氧化铝、INVAR(64FeNi)、ASTM标准5钛(Ti-6Al-4V)、钛、铝、钼、铜、440不锈钢、合金C-276、镍、铬钼钢、304不锈钢、其它含铁组成物之类的金属材料或上述材料的组合制成。
图3图示可用于如图1所示的处理腔室100的处理腔室中的屏蔽掩模组件300的另一实施方式的顶视图。类似地，屏蔽掩模组件300包括由多个微致动器114连接的掩模320和框架112。微致动器114(图3所示为十六(16)个微致动器114)均可连接至掩模开口316和框架开口318，以构成屏蔽掩模组件300。掩模开口316和框架开口318分别图示为掩模320和框架112中的孔。然而，可使用其它连接件，比如附接微致动器114或焊接微致动器114至框架112、掩模320或两者的钩或螺栓。此外，掩模320包括设置在内框架329中的片状物327。片状物327包括形成于其内的多个图案界定特征325。尽管微致动器114被描述为致动器，但微致动器114能够是用于施加能用于对齐或拉伸掩模320的力的任何装置。此外，微致动器114的数目并不受限制，因为根据用户需要可存在更多或更少的微致动器114。
如上所述，掩模320还可直接附接至框架112而不需在一或多个点处使用微致动器114。不同于图1-2所示的屏蔽掩模组件107，掩模320可进一步包 括由多个相应的掩模支撑件327界定且分隔的多个图案界定特征325。在操作中，微致动器114能提供张力，以使掩模320和图案界定特征325达到最终所要的尺寸及相对于基板102的位置。包括掩模320和框架112的屏蔽掩模组件300可接着装入处理腔室100。一旦妥当安置，处理腔室100便被抽真空，其中，温度稳定且准备好接收基板102。基板102可继而进入处理腔室100，掩模320上的对齐标记322与基板102上的对应特征对齐。最后，随着沉积的开始和进行，掩模320和/或基板102在沉积期间的温度变化可通过控制微致动器114的计算机控制算法进行补偿。微致动器114可被设置为以特定频率连续不断地或时断时续地根据源自对齐标记322的对齐数据来对齐掩模320。因此，微致动器114能依照基板102上的特征来维持掩模320的适当所需的对齐和尺寸。
在进一步的实施方式中，微致动器114能提供限定至基板102上当前沉积区域的张力。由于在扫描期间知道蒸发头/喷嘴(图1中的源108)在多点源阵列或线源配置中的位置，所以掩模320的微致动器114能调整，以便至少在基板102的受影响区域上正确对齐掩模320。在此实施方式中，认为只需要在头部的位置维持瞬时和局部对齐。更局部化控制掩模320的对齐能减小维持掩模与基板对齐的挑战。
在一个实施方式中，框架112和掩模320由掺杂或未掺杂的玻璃材料、蓝宝石、碳化硅或类似材料制成。在另一实施方式中，框架112和掩模106可由包括不同陶瓷和金属组分的复合材料制成，比如具有分散陶瓷颗粒的金属。举例来说，框架112和掩模320由掺有金属的陶瓷材料制成，比如氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料、氧化锂硅玻璃材料、氮化铝、氧化铝、含钇材料、氧化钇(Y2O3)、钇-铝-石榴石(YAG)、氧化钛(TiO)或氮化钛(TiN)。在一特定实施方式中，框架112和掩模106由氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料、氧化锂硅玻璃材料或类似材料制成。
如上所述，由于相对于框架112而言掩模320直接暴露于来自等离子体的腐蚀性物种，因此在某些实施方式中，掩模320可由不同于框架112的材料制成，以为掩模320提供更耐等离子体或更耐热的材料，以使掩模320在等离子体工艺期间维持下去。在这个特定实施方式中，掩模320由掺杂或未掺杂的玻璃材料制成，而框架112可由任何材料制成，包括陶瓷材料、介电材料、金属 材料或任何所需要的导电材料。在一个实例中，掩模320由诸如氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料或氧化锂硅玻璃材料之类的陶瓷材料制成，框架112由诸如铝、氧化铝、INVAR(64FeNi)、ASTM标准5钛(Ti-6Al-4V)、钛、铝、钼、铜、440不锈钢、合金C-276、镍、铬钼钢、304不锈钢、其它含铁组成物之类的金属材料或上述材料的组合制成。
本实用新型公开的实施方式涉及可用于制造屏蔽掩模组件的陶瓷材料，所述屏蔽掩模组件包括设置在屏蔽掩模组件中的掩模和框架。由于被选择以用于制造掩模和框架的材料被选择成在热处理期间具有最小热膨胀系数，因此可有效消除沉积轮廓变形且可满意地获得沉积工艺控制质量。由陶瓷材料制造的屏蔽掩模组件可产生更精确的沉积产物。
虽然上述内容针对本实用新型的实施方式，但在不背离本实用新型的基本范围的情况下可设计本实用新型的其它及进一步的实施方式。

Claims (20)

1.一种屏蔽掩模组件，其特征在于，所述屏蔽掩模组件包含：
掩模，所述掩模内形成有多个图案界定特征，其中所述掩模由陶瓷材料制成；及
框架，所述框架连接至所述掩模。
2.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述掩模包含掺杂或未掺杂的玻璃材料。
3.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述掩模包含选自由以下材料组成的群组的材料：氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料和氧化锂硅玻璃材料。
4.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述掩模包含热膨胀系数小于0.1μm/(m*K)的材料。
5.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述框架包含掺杂或未掺杂的玻璃材料。
6.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述框架包含选自由以下材料组成的群组的材料：氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料和氧化锂硅玻璃材料。
7.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述掩模包含选自由以下材料组成的群组的材料：氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料和氧化锂硅玻璃材料，而所述框架由铝、氧化铝、INVAR(64FeNi)、ASTM标准5钛(Ti-6Al-4V)、钛、铝、钼、铜、440不锈钢、镍、铬钼钢、304不锈钢或上述材料的组合制成。
8.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述框架通过多个微致动器连接至所述掩模。
9.根据权利要求1所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述掩模能从所述框架移除。
10.一种屏蔽掩模组件，其特征在于，所述屏蔽掩模组件包含：
陶瓷框架；
陶瓷掩模，所述陶瓷掩模连接至所述陶瓷框架，其特征在于，所述陶瓷掩 模包含：
片状物；及
至少一个图案界定特征，所述图案界定特征形成在所述片状物中。
11.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述片状物包含陶瓷材料。
12.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述陶瓷掩模包含掺杂或未掺杂的玻璃材料。
13.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述陶瓷掩模包含选自由以下材料组成的群组的材料：氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料和氧化锂硅玻璃材料。
14.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述掩模能从所述框架移除。
15.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述框架包含掺杂或未掺杂的玻璃材料。
16.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述框架包含选自由以下材料组成的群组的材料：氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料和氧化锂硅玻璃材料。
17.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述陶瓷掩模包含选自由以下材料组成的群组的材料：氧化锂铝硅玻璃材料、氧化铝硅玻璃材料和氧化锂硅玻璃材料，而所述框架由铝、氧化铝、INVAR(64FeNi)、ASTM标准5钛(Ti-6Al-4V)、钛、铝、钼、铜、440不锈钢、镍、铬钼钢、304不锈钢或上述材料的组合制成。
18.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述陶瓷掩模进一步包含：
穿过所述陶瓷掩模的一或多个掩模开口；及
多个微致动器，所述多个微致动器通过所述一或多个掩模开口将所述框架耦接至所述陶瓷掩模。
19.根据权利要求18所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述微致动器与所述陶瓷掩模和所述框架共面。
20.根据权利要求10所述的屏蔽掩模组件，其特征在于，所述陶瓷掩模 和所述框架由热膨胀系数小于0.1μm/(m*K)的材料制成。
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