DE112011103853T5

DE112011103853T5 - Dampfablagerung

Info

Publication number: DE112011103853T5
Application number: DE112011103853T
Authority: DE
Inventors: Ricardo Mikalo; Jens Dienelt
Original assignee: Plastic Logic Ltd
Current assignee: Flexenable Ltd Cambridge Gb
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-08-14
Also published as: GB201309407D0; US9556509B2; GB2498909A; GB2485603A; GB2485603B; GB201019727D0; WO2012069395A1; WO2012069395A8; GB2498909B; US20130277204A1

Abstract

Verfahren, enthaltend: Erzeugen eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle für das Material, die eine Mehrzahl getrennter fester Teile des Materials enthält, die auf einer Oberfläche eines Grundteils in einer Konfiguration gehalten werden, in der die Mehrzahl fester Teile des Targetmaterials auf zwei oder mehr Ebenen angeordnet sind, um die Gesamtheit der Oberfläche des Grundteils zu bedecken, während eine Lücke zwischen benachbarten Teilen auf derselben Ebene bereitgestellt wird; und Ablagern des Materials aus dem Dampf auf ein Substrat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Ablagern eines Materialfilms auf einem Substrat aus einer Dampfform bzw. Dampfphase. In einer Ausführungsform bezieht sie sich auf das Ablagern eines Materialfilms auf einem Substrat mittels einer physikalischen Dampfablagerungstechnik, die als Sputtern bekannt ist.
Unter Bezug auf 1 beinhaltet Sputtern das Beschießen bzw. Bombardieren einer festen Masse (bekannt als ”Target” bzw. ”Ziel”) 1 aus dem Material, aus dem ein Film bzw. eine Dünnschicht auf einem Substrat 2 abgelagert werden soll, mit hochenergetischen Teilchen zum Ausschlagen von Atomen oder Molekülen des Materials aus dem Target 1, und die ausgeschlagenen Atome oder Moleküle aus dem Material kondensieren auf dem Substrat 2 als ein Dünnfilm bzw. eine dünne Schicht. Die oben genannten hochenergetischen Teilchen können durch Erzeugen eines brennenden Argonplasmas, d. h. ionisierten Argonatomen und freien Elektronen, zwischen dem Target 1 und dem Substrat 2 bereitgestellt werden. Das Target und das Substrat dienen auch als die Kathode bzw. Anode zum Herstellen des Argonplasmas. Die Ar+ Ionen aus dem Plasma bombardieren das negativ geladene Target und setzen Atome oder Moleküle aus dem Target frei, wobei die freigesetzten Atome oder Moleküle aus dem Targetmaterial auf das Substrat treffen und darauf abgelagert werden.
Für Großflächenanzeigegeräte bzw. großflächige Anzeigegeräte und andere Geräte bzw. Vorrichtungen, die die Ablagerung von Material über eine Großfläche hinweg verlangen, hat man festgestellt, dass die Segmentierung des Targets einen Weg darstellt, um die Produktion großflächiger Target bzw. von Targets mit großer Fläche zu ermöglichen. Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die Verwendung eines segmentierten Targets ein relativ hohes Niveau an Unreinheiten in dem abgelagerten Film bzw. der abgelagerten Schicht insbesondere zum Ende der Lebensdauer des Targets hin ergeben kann. Die Erfinder haben die Herausforderung identifiziert, eine Dampfablagerung über relativ große Flächen bzw. Gebiete zu ermöglichen, während ein hohes Niveau an Reinheit erzielt wird. Es ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine Technik bereitzustellen, die diese Herausforderung meistert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das enthält: Erzeugen eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle des Materials bzw. für das Material, die eine Mehrzahl getrennter fester Stücke des Materials enthält, die auf einer Fläche bzw. Oberfläche einer Basis bzw. eines Grundteils in einer Konfiguration abgestützt werden, in der die Mehrzahl der festen Teile des Targetmaterials auf zwei oder mehr Ebenen bzw. Stufen bzw. Niveaus angeordnet sind, um die Gesamtheit der Fläche des Grundteils zu bedecken, während eine Lücke zwischen benachbarten Teilen auf derselben Ebene bereitgestellt wird, und Ablagern des Materials aus dem Dampf auf ein Substrat.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Erzeugung eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle des genannten Materials und zum Ablagern des Materials aus dem Dampf aus dem Substrat bereit; wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl getrennter fester Teile aus dem Material enthält, die auf einer Fläche eines Grundteils in einer Konfiguration getragen bzw. gestützt werden, in der die Mehrzahl fester Teile des Targetmaterials auf zwei oder mehr Ebenen bzw. Niveaus bzw. Stufen bzw. Etagen angeordnet sind, um die Gesamtheit der Fläche des Grundteils zu bedecken, während eine Lücke zwischen benachbarten Teilen auf derselben Ebene bereitgestellt wird.
In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl fester Teile abwechselnd auf zwei Ebenen angeordnet.
In einer Ausführungsform enthält die Mehrzahl fester Teile eine Mehrzahl oberer Teile aus dem Material auf einer ersten, oberen Ebene und ein unteres Teil oder mehrere untere Teile aus dem Material auf einer zweiten, unteren Ebene; und wobei die Mehrzahl der oberen Teile auf der ersten, oberen Ebene eine größere kombinierte Fläche aufweisen als das eine untere Teil bzw. die mehreren unteren Teile auf der zweiten, unteren Ebene.
In einer Ausführungsform definiert das Grundteil bzw. die Basis eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen und das Verfahren enthält ferner das Anordnen des einen unteren Teils oder der mehreren unteren Teile in der einen Ausnehmung oder den mehreren Ausnehmungen.
In einer Ausführungsform sind die unteren Teile auf einer flachen Fläche des Grundteils ohne Ausnehmungen zum Aufnehmen der unteren Teile angeordnet.
In einer Ausführungsform ist das eine untere Teil oder sind die mehreren unteren Teile in der einen Ausnehmung oder den mehreren Ausnehmungen auf dem Grundteil angeordnet, bevor die oberen Teile auf dem Grundteil angebracht werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist das eine untere Teil oder sind die mehreren unteren Teile und oberen Teile zusammengesetzt, bevor die Anordnung bzw. die Baueinheit auf dem Grundteil angebracht wird.
In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl der oberen Teile auf dem Grundteil angeordnet und das eine untere Teil oder die mehreren unteren Teile werden durch die auf der ersten Ebene zwischen der Mehrzahl oberer Teile definierten Lücken gezwängt.
In einer Ausführungsform ist die Mehrzahl oberer Teile auf dem Grundteil angebracht und das eine untere Teil oder die mehreren unteren Teile werden seitwärts in ihre Position auf dem Grundteil geschoben.
In einer Ausführungsform ist das Material ein Edelmetall.
In einer Ausführungsform ist das Material Gold.
In einer Ausführungsform enthält das Grundteil eine Kupferplatte.
Es wird auch ein Verfahren bereitgestellt, das enthält: Erzeugen eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle des Materials, die eine Mehrzahl getrennter fester Teile des Materials enthält, die auf einer Fläche eines Grundteils in einer Konfiguration gestützt bzw. getragen werden, in der die Mehrzahl fester Teile aus dem Targetmaterial eine Mehrzahl erster fester Teile enthält, die auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und Lücken zwischen ihnen definieren, und in der die Mehrzahl fester Teile aus dem Targetmaterial ein zweites festes Teil oder mehrere zweite feste Teile enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich unterhalb der Kantenabschnitte eines jeweils anliegenden bzw. angrenzenden Paares der ersten festen Teile erstrecken, so dass die ersten und zweiten festen Teile zusammen die Gesamtheit der Fläche des Grundteils bedecken; und Ablagern des Materials auf ein Substrat.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden lediglich in beispielhafter Weise unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Sputterablagerungsvorrichtung illustriert, in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert werden können;
2 die Vorbereitung eines Targets gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
3 die Vorbereitung eines Targets gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;
4 die Vorbereitung eines Targets gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert; und
5 die Vorbereitung eines Targets gemäß einer vierten Ausführungsform illustriert.
Unter Bezug auf 1 liegen ein Target 1 und ein Substrat 2, auf das ein Film bzw. eine Schicht aus dem Material des Targets 1 abgelagert werden soll, einander in einer Sputterkammer 4 gegenüber. Bei Verwendung ist die Sputterkammer 4 mittels einer externen Pumpe (nicht gezeigt) evakuiert, woraufhin Argongas eingeführt wird. An das Substrat 2 wird eine hohe positive Spannung relativ zu dem Target 1 angelegt. Die an das Substrat angelegte Spannung ist hoch genug, um ein Plasma 3 zwischen dem Target 1 und dem Substrat 2 zu erzeugen, und Atome/Moleküle aus dem Targetmaterial werden aus dem Target 1 ausgestoßen und auf dem Substrat 2 als eine Dünnschicht bzw. ein dünner Film abgelagert.
In jeder der in den 2, 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen enthält das Target einer Anordnung aus Goldplatten 10, die durch ein Lot bzw. Lötmittel 12 fest an der Oberfläche einer Kupferrückplatte 14 angebracht sind, so dass sie dem Substrat 2 gegenüberliegen. Die Goldplatten 10 sind so angeordnet, dass eine Lücke zwischen benachbarten Platten verbleibt, um die thermische Ausdehnung der Goldplatten, die durch eine Temperaturerhöhung der Goldplatten 10 verursacht wird, auszugleichen, wobei die Temperaturerhöhung ein Merkmal des Hochenergiesputterprozesses ist. Ohne eine ausreichende Lücke zwischen den Goldplatten 10 besteht die Gefahr, dass die Lötverbindungen versagen bzw. brechen. Abhängig von dem Grad der thermischen Ausdehnung wird die Lücke typischerweise eine Größe von bis zu 0,1 mm oder sogar mehreren zehn Millimeter haben.
An einer unteren Ebene unterhalb der Goldplatten 10 sind Golddrähte 16 angeordnet, die die Abschnitte der Kupferrückplatte bedecken, die nicht von den Goldplatten 10 bedeckt werden. Diese Golddrähte dienen dazu, die Ablagerung von Material aus der Kupferrückplatte 14 auf dem Substrat 2 zu verhindern. Die Kontamination eines auf dem Substrat abgelagerten Goldfilms durch Kuper könnte nicht wünschenswert sein, wenn der Goldfilm z. B. Leiterelemente eines organischen elektronischen Geräts einschließlich einer oder mehrerer Schichten, die aus einer Lösung in organischen Lösungsmitteln abgelagert worden sind, bereitstellt. Zum Beispiel bestehen Bedenken für solche Geräte bezüglich einer Kontamination durch Kupfer, die zu systematischen Verlässlichkeitsproblemen führt. Die Golddrähte haben einen Durchmesser, der größer ist als die Größe der Lücke, und in einem Beispiel haben sie einen Durchmesser von wenigstens der zweifachen Größe der Lücke zwischen den Goldplatten 10.
In der in 2 illustrierten Technik ist die Kupferrückplatte 14 mit Ausnehmungen 18 (nur eine wird in 2 gezeigt) zum Aufnehmen der Golddrähte 16 versehen. Die Ausnehmungen sind so dimensioniert, dass sie im Wesentlichen auf die Dimensionen der Golddrähte 16 passen. Die Golddrähte 16 werden zuerst in den Ausnehmungen 18 angeordnet. Dann wird eine Lötpaste 12 auf die Oberfläche der Kupferrückplatte 14 zwischen den Ausnehmungen 16 aufgetragen und die Goldplatten werden auf der Kupferrückplatte 14 angebracht. Die sich ergebende Anordnung bzw. das sich ergebende Bauteil wird dann erhitzt, um die Goldplatten 10 auf die Kupferrückplatte 14 zu löten. Alternativ wird ein vorerhitztes flüssiges Lötmittel verwendet, um die Platten auf die Kupferrückplatte zu löten, wodurch ein Bedarf an einem Erhitzungsschritt nach dem Anbringen der Goldplatten vermieden wird.
In einer in 3 illustrierten Abwandlung wird zuerst die Goldplatten 10 das Löten der Goldplatten auf die Kupferrückplatte ausgeführt und dann werden die Golddrähte 16 in die Ausnehmungen 18 unterhalb der Lücken zwischen den Goldplatten 10 durch Hämmern der Drähte 16 durch die Lücken zwischen den Goldplatten 10 gezwängt.
In einer anderen, in 4 illustrierten Abwandlung wird zunächst das Löten der Goldplatten 10 auf die Kupferrückplatte 14 durchgeführt, aber die Golddrähte 16 werden stattdessen von der Seite an einer Ebene unterhalb der Goldplatten 10 in die Ausnehmungen eingeführt.
In einer anderen, in 5 illustrierten Abwandlung definierte die Kupferrückplatte 14 keinerlei Ausnehmungen/Nuten, die zum Aufnehmen der Golddrähte 16 ausgelegt sind; stattdessen hat die Kupferrückplatte 16 eine im Wesentlichen flache Oberfläche und die Golddrähte 16 sitzen auf dieser flachen Oberfläche zusammen mit der Beschichtung aus Lötpaste 12, die zum Befestigen der Goldplatten 10 auf der Kupferrückplatte verwendet wird. Diese alternative Ausführungsform ist den anderen, oben beschriebenen Ausführungsformen darin ähnlich, dass die obere Fläche bzw. Oberfläche der Golddrähte 16 sich an einer unteren Ebene als die obere Fläche bzw. obere Oberfläche der Goldplatten 16 befindet bzw. sich auf einer Ebene befindet, die weiter unten gelegen ist als die obere Fläche bzw. obere Oberfläche der Goldplatten 16, und dass sich ein Abschnitt jedes Golddrahts 16 unter Kantenabschnitte der anliegenden bzw. benachbarten Goldplatten 16 erstreckt.
Wir haben dieses Beispiel für die Ablagerung einer Goldschicht auf einem Substrat durch Sputterablagerungen unter Verwendung eines Argonplasmas verwendet, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu beschreiben; aber die oben beschriebenen Techniken sind auch anwendbar auf die Ablagerung von Filmen aus anderen Materialien und/oder unter Verwendung anderer Gasplasmen.
Auch haben wir oben erwähnt, wie Kontamination durch Kupfer systematische Verlässlichkeitsprobleme in organischen elektronischen Geräten einschließlich einer oder mehrerer Schichten, die aus einer Lösung in organischen Lösungsmitteln abgelagert worden ist bzw. sind, verursachen können; aber die oben beschriebenen Techniken sind auch bei der Herstellung anderer Arten von Geräten verwendbar.
Zusätzlich zu jeglicher oben ausdrücklich erwähnten Modifikation wird es einem Fachmann klar sein, dass verschiedene andere Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen innerhalb des Bereichs der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren, enthaltend: Erzeugen eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle des Materials, die eine Mehrzahl getrennter fester Teile des Materials enthält, die auf einer Oberfläche eines Grundteils in einer Konfiguration getragen werden, in der die Mehrzahl fester Teile des Targetmaterials auf zwei oder mehr Ebenen angeordnet sind, um die Gesamtheit der Oberfläche des Grundteils zu bedecken, während eine Lücke zwischen benachbarten Teilen auf derselben Ebene bereitgestellt wird; und Ablagern des Materials aus dem Dampf auf ein Substrat.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl fester Teile abwechselnd auf zwei Ebenen angeordnet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Mehrzahl fester Teile eine Mehrzahl oberer Teile aus dem Material auf einer ersten, oberen Ebene und ein unteres Teil oder mehrere untere Teile aus dem Material auf einer zweiten, unteren Ebene enthält; und wobei die Mehrzahl der oberen Teile auf der ersten, oberen Ebene eine größere kombinierte Fläche aufweisen als das eine untere Teil oder die mehreren unteren Teile auf der zweiten, unteren Ebene.
Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das Grundteil eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen definiert und das Verfahren ferner enthält, dass ein unteres Teil oder mehrere untere Teile in der einen Ausnehmung oder den mehreren Ausnehmungen angeordnet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die unteren Teile auf einer flachen Oberfläche des Grundteils ohne Ausnehmungen zum Aufnehmen der unteren Teile angeordnet sind.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, das ferner enthält: Anordnen des einen unteren Teils oder der mehreren unteren Teile auf dem Grundteil, bevor die oberen Teile auf dem Grundteil angeordnet werden, oder Zusammensetzen des einen unteren Teils oder der mehreren unteren Teile und des oberen Teils, bevor das Bauteil auf dem Grundteil angeordnet wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, das enthält: Anordnen der Mehrzahl oberer Teile auf dem Grundteil und anschließendes Zwängen des einen unteren Teils oder der mehreren unteren Teile durch Lücken, die auf der ersten Ebene zwischen der Mehrzahl oberer Teile definiert werden.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, enthaltend: Anordnen der Mehrzahl oberer Teile auf dem Grundteil und anschließendes Seitwärtsschieben des einen unteren Teils oder der mehreren unteren Teile in seine bzw. ihre Position auf dem Grundteil.
Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Material ein Edelmetall ist.
Verfahren gemäß Anspruch, 9 bei dem das Material Gold ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Grundteil eine Kupferplatte enthält.
Vorrichtung zur Verwendung bei der Erzeugung eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle für das Material und Ablagern des Materials aus dem Dampf auf ein Substrat; wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl getrennter fester Teile des Materials enthält, die auf einer Fläche bzw. Oberfläche eines Grundteils in einer Konfiguration getragen werden, in der die Mehrzahl fester Teile des Targetmaterials auf zwei oder mehr Ebenen angeordnet sind, um die Gesamtheit der Oberfläche des Grundteils zu bedecken, während eine Lücke zwischen benachbarten Teilen auf derselben Ebene bereitgestellt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der die Mehrzahl fester Teile abwechselnd auf zwei Ebenen angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der die Mehrzahl fester Teile eine Mehrzahl oberer Teile aus dem Material aus einer ersten, oberen Ebene und ein unteres Teil oder mehrere untere Teile aus dem Material auf einer zweiten, unteren Ebene enthält; und wobei die Mehrzahl oberer Teile auf der ersten, oberen Ebene, eine größere kombinierte Fläche aufweisen als das eine untere Teil oder die mehreren unteren Teile auf der zweiten, unteren Ebene.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Grundteil eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen definiert und das eine untere Teil oder die mehreren unteren Teile in der einen Ausnehmung oder den mehreren Ausnehmungen angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die unteren Teile auf einer flachen Oberfläche des Grundteils ohne Ausnehmungen zum Aufnehmen der unteren Teile angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 12 bis 16, bei der das Material ein Edelmetall ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der das Material Gold ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei das grundteil eine Kupferplatte enthält.
Verfahren, enthaltend: Erzeugen eines Dampfes aus einem Material aus einer Quelle für das Material, die eine Mehrzahl getrennter fester Teile des Materials enthält, die auf einer Oberfläche des Grundteils in einer Konfiguration gestützt wird, in der die Mehrzahl fester Teile des Targetmaterials eine Mehrzahl erster fester Teile, die auf einem gemeinsamen Ebene angeordnete sind und Lücken zwischen sich definieren, und ein zweites festes Teil oder mehrere zweite feste Teile enthält, die so angeordnet sind, dass sie sich unterhalb von Kantenabschnitten eines jeweils angrenzenden Paares erster fester Teile erstrecken, so dass die ersten und zweiten festen Teile zusammen die Gesamtheit der Oberfläche des Grundteils bedecken, und Ablagern des Materials aus dem Dampf auf das Substrat.