DE60310907T2

DE60310907T2 - Vorrichtung zum aufbringen von vielschichtlagen auf ein substrat

Info

Publication number: DE60310907T2
Application number: DE60310907T
Authority: DE
Inventors: Chris John Santa Clara PAGANO; Jeffrey Kenneth Sunnyvale NELSON; E. Paul Kennewick BURROWS; Edward Mark Pasco GROSS; R. Mac Kennewick ZUMHOFF; Maclyn Peter Kennewick MARTIN; C. Charles Richland BONHAM; Lee Gordon West Richland GRAFF
Original assignee: Vitex Systems Inc
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2023-04-15
Also published as: TW200402152A; CN100358091C; EP1497853A2; US8808457B2; AU2003228522A1; US9839940B2; KR100934544B1; CN1647247A; EP1758181A3; EP1497853B1; TWI319626B; JP2005522891A; CN101231974A; CN101231974B; WO2003090260A2; EP1758181A2; WO2003090260A3; KR20040101479A; JP4677644B2; US20140037845A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Abscheiden von Multilayerbeschichtungen auf Substraten in Form einer Platte und darauf montierten Bauelementen und insbesondere ein Verkapselungswerkzeug, das eine Bearbeitung einer Multilayerbeschichtung durchführt, während es gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung der einzelnen Schichten verringert.
Multilayerbeschichtungen wurden in die Verpackung von gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Produkten und Bauelementen integriert, um diese vor einem Eindringen von Umweltgasen oder -flüssigkeiten, wie Sauerstoff und Wasserdampf in der Atmosphäre, oder Chemikalien, die bei der Bearbeitung, Handhabung, Lagerung oder Verwendung von Produkten verwendet werden, zu schützen. In einer Form können diese Beschichtungen aus Schichten aus einem anorganischen Metall oder Metalloxid, die durch Schichten aus einem organischen Polymer getrennt werden, hergestellt werden. Solche Beschichtungen wurden beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 6,268,695, 6,413,645 und 6,522,067 und der zugelassenen US-Patentanmeldung Nr. 09/889,605 (US 2004/0018305) beschrieben. Andere Verfahren und Vorrichtungen zum Abscheiden von Multilayerbeschichtungen sind beispielsweise in US 2001/0015074 und/oder US 6,117,266 offenbart. Ein Verfahren, das häufig zum Aufbringen von dünnen Multilayerbeschichtungen auf verschiedene Substrate in Form einer Bahn verwendet wird, ist das „Roll-to-Roll"-Verfahren, das das Montieren des Substrats in Form einer Endlosbahn auf einer Rolle beinhaltet. Eine Reihe von Rotationswalzen wird dazu verwendet, das Substrat an einer oder mehreren Abscheidungsstationen vorbei zu befördern. Wenn die Bahn um die Walzen in dem System läuft, werden Polymerschichten an einer oder mehreren Abscheidungsstationen für ein Polymer und Härtungsstationen abgeschieden und gehärtet, während anorganische Schichten an einer oder mehreren Abscheidungsstationen für eine anorganische Schicht abgeschieden werden. Die Abscheidungs- und Härtungsstationen sind keine separaten Kammern, die aneinander gekoppelt sind, sondern liegen vielmehr in einer einzigen Vakuumkammer in Bezug aufeinander benachbart voneinander entfernt. Mit solch einer offenen Architektur müssen in der Regel Anstrengungen vorgenommen werden, die Wanderung des organischen Dampfs zu minimieren, was andernfalls zu einer Verunreinigung der Schichten oder des Substrats führen könnte. Darüber hinaus können, da die Dampfabscheidung eine beträchtliche Wärmelast auf das empfangende Substrat ausübt, ein oder mehrere Walzen so gestaltet werden, dass sie eine benötigte Wärmesenke bereitstellen, um die Substrattemperatur zu regulieren. Obwohl das „Roll-to-Roll"-Verfahren zu hohen Produktionsraten im Stande ist, ist seine praktische Anwendung auf Substrate beschränkt, die durchgehende Längen aufweisen (Rollen). Darüber hinaus gestaltet die Durchbiegung, die der „Roll-to-Roll"-Vorgehensweise eigen ist, es schwierig, andere Beschichtungen auf starren Substraten oder auf Substraten, die unbiegsame, darauf montierte Bauelemente tragen, abzuscheiden.
Wenn das Substrat anstatt als eine Endlosbahn in Form einzelner Platten beschichtet wird, wird häufig ein anderes Verfahren, das „Cluster Tool"-Verfahren genannt, verwendet, um die Multilayerbeschichtungen auf das Substrat in Plattenform aufzubringen. Das „Cluster Tool"-Verfahren, das häufig bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt wird, beinhaltet die Verwendung von zwei oder mehr unabhängigen Vakuumkammern, die über eine gemeinsame Schnittfläche miteinander verbunden sind, wobei jede Vakuumkammer ein oder mehrere Abscheidungsquellen enthält. Bei der „Cluster Tool"-Vorgehensweise werden Substrate in Form einzelner Platten von einer Vakuumkammer in eine andere bewegt, um die unterschiedlichen Schichten darauf aufzunehmen, wobei der Vorgang so oft wiederholt wird, wie erforderlich ist, um die gewünschte zusammengesetzte Beschichtung zu produzieren. Einer der starken Antriebsgründe für das Entwickeln der „Cluster Tool"-Vorgehensweise bestand in dem Erfordernis, potentielle Verunreinigungsquellen zwischen benachbarten und dennoch ungleichen Schichten zu isolieren, wobei in der Regel Isolierungsventile zwischen den benachbarten Kammern platziert werden. Tatsächlich basierte die Verwendung von auf dem „Cluster Tool"-Verfahren basierter Maschinerie für die Dämmschichtindustrie zum Teil auf der Auffassung, dass die Abscheidung einer organischen Schicht und einer anorganischen Schicht nicht in einer gemeinsamen Vakuumkammer erfolgen konnte, wenn eine Verunreinigung vermieden werden sollte. Ein weiteres Merkmal der „Cluster Tool"-Vorgehensweise ist, dass das Potential zur präzisen Temperaturkontrolle des Substrats in jeder einzelnen Vakuumkammer größer ist als für die offenen Kammern der „Roll-to-Roll"-Konfiguration. Obwohl die „Cluster-Tool"-Vorgehensweise den Vorteil der Produktion von Endprodukten, die von Verunreinigungen verhältnismäßig frei sind, aufweist, trägt der ständige Wechsel des Substrats in Plattenform von einer isolierten Vakuumkammer zu einer anderen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines Vakuums eine beträchtliche Komplexität zum Entwurf und zu den Kontrollsystemen bei.
Demgemäß besteht Bedarf an einem Werkzeug, das Multilayerbeschichtungen auf ein Substrat in Form einer Platte und Bauelemente oder Produkte, die auf einem Substrat in Form einer Platte montiert sind, aufbringen kann, das die Geschwindigkeit und Effizienz von „Roll-to-Roll"-Vorrichtungen mit der Fähigkeit kombiniert, eine Kreuzkontamination, die auf dem „Cluster Tool"-Verfahren basierten Maschinen eigen ist, zu verhindern.
Dieser Bedarf wird von der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gedeckt, wobei die einzelnen Schichten, aus denen die Multilayerbeschichtung besteht, aufeinander folgend in einer offenen Architektur (mit gemeinsamer Umgebung) abgeschieden werden können. Durch Vermeiden des Erfordernisses, zahlreiche entkoppelte Stationen zu haben, werden die Verkapselungsproduktionsraten und die Einfachheit des Werkzeugs insgesamt maximiert, während eine einwandfreie Kontrolle des Materials, das abgeschieden wird, die Verunreinigung der einzelnen Schichten bessert, indem die Tendenz des Materials in Gasform, sich in benachbarte Abscheidungsstationen auszubreiten, minimiert wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben entdeckt, dass verschiedene Isolationsvorrichtungen der Vakuumkammer hinzugefügt werden können, um die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung zwischen den Schichten zu mindern oder zu eliminieren, ohne benachbarte Abscheidungsstationen trennen zu müssen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Werkzeug zum aufeinander folgenden (Inline-) Abscheiden von Multilayerbeschichtungen auf einem Substrat in Form einzelner Platten offenbart. Im vorliegenden Zusammenhang wird ein Inline-Werkzeug von einem „Roll-to-Roll"-Werkzeug dadurch unterschieden, dass erstens ein Inline-Werkzeug so gestaltet ist, dass es einzelne Platten bearbeitet, wohingegen ein „Roll-to-Roll"-Werkzeug Endlosbahnen bearbeitet, und zweitens die Abscheidungsstationen entlang einem Inline-Werkzeug im Allgemeinen einem linearen, Planaren Pfad folgen (der entweder eine Bewegung in eine Richtung mit einem Durchlauf oder eine Pendelbewegung mit mehreren Durchläufen umfassen kann), so dass das Werkzeug während der Beschichtungsabwicklung das Substrat (und etwaigen darauf montierten Bauelementen) keinen übermäßig kurvenreichen Pfaden unterwirft, die andernfalls für die Beschichtung oder das von der Beschichtung verkapselte Bauelement schädlich sein könnten. In diesem Zusammenhang wird der Abscheidungspfad als im Wesentlichen linear angesehen. Ein Inline-Werkzeug wird von einem Cluster-Werkzeug (Cluster-Tool) dadurch unterschieden, dass die Abscheidung der Multilayerbeschichtung bei dem Inline-Werkzeug in einem durchgehenden, aufeinander folgenden Pfad in einer gemeinsamen Umgebung erfolgt, wohingegen die verschiedenen Schichten bei einem Cluster-Werkzeug in autonomen Kammern abgeschieden werden, die von sowohl der Umgebung als auch den Nachbarkammern isoliert sind. Das Werkzeug beinhaltet ein proximales Ende, so gestaltet, dass es das Substrat aufnimmt, ein dem proximalen Ende gegenüberliegendes distales Ende und mindestens ein Gehäuse, welches im Wesentlichen zwischen dem proximalen und dem distalen Ende angeordnet ist. Das Gehäuse definiert einen im Wesentlichen linearen Abscheidungspfad, um den Transport von dem Substrat durch das Werkzeug zu erleichtern, und besteht aus jeweils mindestens einer Abscheidungsstation für eine organische Schicht, einer Härtungsstation und einer Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht sowie einer Vorrichtung zur Verunreinigungsverminderung, um die Wanderung von Material, aus dem die organische Schicht besteht, aus der Abscheidungsstation für eine organische Schicht, aus der das Material stammt, zu kontrollieren. Das Gehäuse definiert weiterhin ein gemeinsames Vakuum, in dem die organische Station, die Härtungsstation und die anorganische Station platziert sind, derart positioniert, dass mindestens die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht und die Abscheidungsstation für eine organische Schicht bei Betrieb einer Vakuumquelle, die an das gemeinsame Vakuum gekoppelt ist, miteinander in Vakuumverbindung stehen. Die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht ist so gestaltet, dass sie mindestens eine anorganische Schicht von der Multilayerbeschichtung abscheidet, während die Abscheidungsstation für eine organische Schicht so gestaltet ist, dass sie mindestens eine organische Schicht von der Multilayerbeschichtung abscheidet, und die Härtungsstation so gestaltet ist, dass sie die organische Schicht härtet, die von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht abgeschieden wurde. Sowohl die Abscheidungsstation für eine organische Schicht als auch die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht sind so gestaltet, dass sie Schichten auf dem Substrat abscheiden können. Im vorliegenden Zusammenhang umfasst Abscheidung einer Schicht „auf" dem Substrat sowohl die Aufbringung in direktem Kontakt mit dem zugrunde liegenden Substrat als auch die Aufbringung auf eine oder mehrere Schichten, die zuvor auf dem Substrat als Teil eines durchgehenden Stapels abgeschieden wurden. Auf diese Art und Weise kann entweder die organische Schicht oder die anorganische Schicht zuerst abgeschieden werden, dennoch werden beide Schichten, selbst in einer Multilayerkonfiguration, als auf dem Substrat abgeschieden erachtet. Der im Wesentlichen lineare Abscheidungspfad der vorliegenden Inline-Konfiguration ist derart, dass eine physikalische Trennung in separaten, autonomen Stationen nicht erforderlich ist.
Fakultativ kann das Werkzeug weitere Bestandteile enthalten, einschließlich einer oder mehrerer Maskenstationen. Diese können aus einer Vorrichtung zum Platzieren einer organischen Maske und einer Vorrichtung zum Platzieren einer anorganischen Maske bestehen, die jeweils so gestaltet sind, dass sie eine adäquat geformte und bemessene Maske auf dem Substrat platzieren, bevor dieses in die Abscheidungsstation für eine organische Schicht bzw. die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht eintritt. Eines oder beide von dem proximalen Ende und dem distalen Ende können als ein Sammler so gestaltet sein, dass er eine Partie von den Substraten mindestens vor, nach oder zwischen den Schritten der Multilayerbeschichtungsabscheidung enthält. Im vorliegenden Zusammenhang umfasst eine „Partie" von Substraten ein oder mehrere einzelne Substratplatten, die derart in der isolierten, kontrollierten Umgebung des Werkzeugs platziert werden, dass sie in einem einzigen Werkzeugdurchlauf verarbeitet werden. Folglich, während eine Vielzahl von Substraten einen kontinuierlichen Fluss solcher Substrate, die in das Werkzeug eingeführt werden, beinhalten könnte, ist eine Partie solcher Substrate jene Teilmenge einer Vielzahl, die in Mengen produziert wird, die anstatt vom Umfang des kontinuierlichen Flusses von der Kapazität des Sammlers begrenzt wird. In Situationen, in denen beide Enden des Werkzeugs Sammler sind, kann das Werkzeug eine Vielzahl (vorzugsweise zwei) von Substratpartien gleichzeitig verarbeiten. Im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich der Ausdruck „gleichzeitig" nicht darauf, einzelne Substrate von jeder der zwei Partien zu haben, die zeitgleich derselben Abscheidung ausgesetzt werden (was im Wesentlichen auf einen entarteten Fall der zwei Partien hinauslaufen würde), sondern auf die Fähigkeit des Werkzeugs, seine verschiedenen Abscheidungs- und Härtungsschritte in Sequenz laufen zu lassen, so dass alle Substrate in einer Partie an der adäquaten Station bzw. den adäquaten Stationen vorbei pendeln und zu einem der Sammler zurückgesendet werden können, bevor der nächste Abscheidungsschritt an der anderen Partie in dem Werkzeug durchgeführt wird. Folglich kann zwischen dem Zeitpunkt, zu dem sie Substratpartien geladen und in dem Werkzeug isoliert werden, und dem Zeitpunkt, zu dem sie das Werkzeug verlassen, mehr als eine Partie produziert werden. Die Sammler können weiterhin so gestaltet sein, dass sie das Substrat entlang dem im Wesentlichen linearen Abscheidungspfad umkehren, so dass multiple Schichten von der Multilayerbeschichtung abgeschieden werden können. Als die erste Vorrichtung entlang dem Inline-Werkzeug, auf das das Substrat trifft, kann der Sammler so gestaltet sein, dass er das eine oder die mehreren Substrate zumindest teilweise von einer äußeren Umgebung isoliert. Im vorliegenden Zusammenhang beinhaltet eine teilweise Umgebungsisolierung die Fähigkeit des Sammlers, das Vakuum- und/oder das Temperaturniveau in der Region, die das Substrat enthält, auf ein Niveau herunter zu vermindern, das erforderlich ist, um ordnungsgemäße Betriebsbedingungen für das Substrat vor dem oder während des Vorgangs der Multilayerbeschichtungsabscheidung zu ermöglichen. Der Sammler kann thermische Kontrollfunktionen beinhalten, um die Temperatur innerhalb des Sammlers zu vermindern. Mit dieser Funktion agiert der Sammler als eine thermische Kontrolleinheit, um dem Temperaturanstieg entgegenzuwirken, den das Substrat oder das Bauelement aufgrund des Abscheidungsvorgangs durchmachen. Der Sammler kann weiterhin ein Umweltisolierungsventil enthalten, so dass, sobald das Substrat (oder die Substrate) in dem Sammler platziert wird, das Ventil geschlossen werden kann, wonach das Temperatur- und das Vakuumniveau fakultativ geändert werden können.
Das Werkzeug kann weiterhin mindestens eine Oberflächenbehandlungskammer umfassen, die so gestaltet ist, dass die Fähigkeit von einzelnen Schichten von der Multilayerbeschichtung, an dem Substrat oder einer benachbarten Schicht zu haften, verstärkt wird. Die Oberflächenbehandlungskammer kann in dem Gehäuse, dem Sammler oder neben einem der beiden platziert sein. Das Werkzeug kann so gestaltet sein, dass die anorganische Schicht auf dem Substrat vor dem Platzieren der ersten organischen Schicht platziert wird. Obwohl die Anwendung von Sputtern beim Ermöglichen, dass das Werkzeug dahingehend funktioniert, Multilayerdämmschichten aufzubringen, dienlich ist, ermöglichen andere Formen, einschließlich thermischer Verdampfung, dem Werkzeug, Verkapselungsfunktionen auszuüben, ohne dabei das gegenüber Umwelteinflüssen empfindliche Bauelement, das verkapselt wird, rauen Umgebungen, z. B. hohen Temperaturen und/oder Plasmen, auszusetzen. Es müssen spezielle Maßnahmen getroffen werden, um eine Beschädigung des gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Bauelements (wie einer organischen Leuchtdiode (OLED)) zu vermeiden, die andernfalls aus der Aussetzung gegenüber den Plasmen und/oder Temperaturen des Sputterbeschichtungsvorgangs entstehen kann. Bei einer Vorgehensweise kann die erste abgeschiedene anorganische Schicht anstelle von Sputtern mittels thermischer Verdampfung abgeschieden werden. Als Beispiel könnte eine solche Abscheidung einer anorganischen Schicht, da die thermische Verdampfung eine gegenwärtige angewendete Vorgehensweise zum Bilden der oberen Metallelektrode einer OLED ist, auch als eine Vorgehensweise zur Verkapselungsverstärkung eingesetzt werden. Im Gegensatz zu häufig verwendeten Oxiden, wie Aluminiumoxid (Al₂O₃), die durch reaktives Sputtern aufgebracht werden, können auch anorganische Substanzen wie Lithiumfluorid (LiF) und Magnesiumfluorid (MgF₂) (die beide lichtdurchlässig sind) mittels thermischer Verdampfung aufgebracht werden, um eine Schutzschicht zu erzeugen, ohne das gegenüber Umwelteinflüssen empfindliche Bauelement dem Plasma aussetzen zu müssen. In ähnlicher Weise könnte die Vorgehensweise ein anorganisches transparentes Metallhalogenid mittels thermischer Verdampfung, eine aufgesputterte transparente anorganische oder eine erste abgeschiedene organische Substanz, oder einer einfacheren Vorgehensweise, in der thermische Verdampfung für die erste abgeschiedene anorganische Substanz verwendet wird, einsetzen. Die letztere würde eine erste abgeschiedene anorganische Substanz erfordern, die mittels thermischer Verdampfung aufgebracht werden und eine Kombination von Haftung und Transparenz bereitstellen kann.
In einer Form ist das Mittel zur Verunreinigungsverminderung eine thermische Kontrollvorrichtung, die neben mindestens einer Seite von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht, vorzugsweise neben den Seiten oberhalb und unterhalb von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht angebracht ist. Als Beispiel kann das thermische Kontrollmittel eine Kühlvorrichtung sein, die so gestaltet ist, dass sie die Atmosphärebedingungen in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht und um diese herum vermindert, oder es könnte eine thermisch wirksame Masse sein. Als Beispiel kann eine erste Kühlvorrichtung im benachbart angeordneten Stationseinlass der ersten Kammer zur Kontrolle der Wanderung angeordnet sein, wobei eine zweite Kühlvorrichtung in dem benachbarten Stationsauslass der zweiten Kammer zur Kontrolle der Wanderung angeordnet ist. Eine andere Platzierung und Konfiguration der Kühlvorrichtungen wird ebenfalls in Betracht gezogen, je nach den Systemanforderungen. Zum Beispiel können diese Kühlvorrichtungen in Form von Vorrichtung zur Injektion von kaltem inertem Gas (wie Stickstoff) sein, die oberhalb und unterhalb von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht platziert sind. Neben thermischen Kontrollvorrichtungen kann das Mittel zur Verunreinigungsverminderung mindestens eine Trennscheibe enthalten, die neben mindestens einer Seite von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht angebracht ist, so dass ein gewundener Weg eingerichtet wird, wodurch es schwieriger gemacht wird, dass überschüssiges Material einer organischen Schicht aus der Abscheidungsstation für eine organische Schicht heraus und in andere Stationen wandert.
Das Werkzeug kann so gestaltet sein, dass das Substrat durch das Gehäuse so oft durch das Gehäuse hin- und herpendelt, wie erforderlich ist, um die Multilayerbeschichtung auf dem Substrat abzuscheiden. Um die Pendelbewegung zu bewirken, können eine oder mehrere Fördereinrichtungen, die sich durch das eine oder die mehreren Gehäuse erstrecken, enthalten sein, um das Substrat durch mindestens einen Teil des Werkzeugs zu transportieren. Die Fördereinrichtung kann so gestaltet sein, dass sie sich zwischen den proximalen und distalen Enden bidirektional bewegt. Das Werkzeug kann auch eine Testkammer enthalten, um das Testen des Widerstands der Multilayerbeschichtung gegen einen Umweltangriff zu erleichtern. Beispiele eines Umweltangriffs, zu deren Verhinderung Multilayerdämmbeschichtungen gestaltet sind, beinhalten Eindringen von Sauerstoff und Wasser. Folglich basiert eine gegenwärtige Vorgehensweise zum Testen des Durchdringungswiderstands auf der Vakuumabscheidung einer dünnen Schicht, die gegenüber Sauerstoff oder Wasser empfindlich ist (beispielsweise Calcium), auf die die Abscheidung einer Multilayerdämmbeschichtung folgt, um ein Muster zu produzieren, das getestet werden kann. Eine Testkammer, die diese Vorgehensweise erleichtert, enthält eine Station zur Vakuumabscheidung der dünnen, empfindlichen Schicht auf unbeschichtete Substrate, um Testrohlinge zu produzieren, die eine Empfindlichkeit aufweisen, die der einer OLED ähnlich ist. Die Fähigkeit, das Testmuster in derselben Umgebung (Vakuum, das während des gesamten Verfahrens aufrechterhalten wird), das zur Aufbringung der Multilayerdämmbeschichtung eingesetzt wird, herzustellen, erhöht die Genauigkeit (Validität) und verkürzt die Wartezeit auf Testergebnisse.
Ein Kontrollsystem kann enthalten sein, um die Funktionsfähigkeit der verschiedenen Werkzeugbestandteile und Prozessbedingungen innerhalb von dem Gehäuse zu bestimmen sowie auf Prozessparameter wie Temperatur, Abtastgeschwindigkeit, Gegenwart von Kontaminanten oder dergleichen zu reagieren. Die Vakuumquelle kann während der Abscheidung der anorganischen Schicht ein anderes Vakuumniveau bereitstellen als während der Abscheidung der organischen Schicht. Als Beispiel kann das Vakuumniveau während der Abscheidung der anorganischen Schicht 0,4 Pa (3 Millitorr) betragen, wohingegen es während der Abscheidung der organischen Schicht 1,33 Pa (10 Millitorr) betragen kann. In einer anderen Möglichkeit umfasst die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht eine rotierende Sputterquelle, die eine drehbare Kathode enthalten kann.
Vorzugsweise wird die anorganische Schicht auf dem Substrat vor dem Platzieren der organischen Schicht abgeschieden. Die Erfinder haben entdeckt, dass, wenn eine anorganische Schicht (wie einer Oxidschicht) zuerst platziert wird, eine verbesserte Haftung zwischen dem Substrat und zwischen Schichten sowie verbesserte Absperrungseigenschaften resultieren. Die Erfinder haben weiterhin entdeckt, dass in Situationen, die die Verkapselung eines Gegenstands (wie einer OLED), die auf dem Substrat platziert wurde, beinhalten, unter Anwendung von Vorgehensweisen „mit der anorganischen Substanz zuerst" überdurchschnittliche Haftungs- und Absperrungseigenschaften erzielt werden. Folglich legen die Forschungen der Erfinder nahe, dass, obwohl die Einbeziehung einer organischen Schicht weiterhin nützliche Beiträge zur Gesamtleistung der Multilayerbeschichtung leistet, die Erzielung einer geeigneten Basis (oder Grundlage) zum effektiven Isolieren der Dämmschicht von unerwünschten Beiträgen vom zugrunde liegenden Substrat (oder Bauelement) am besten mit einer oder mehreren Paaren aus anorganischer Schichtorganischer Schicht, mit einer anorganischen Schicht voran, erreicht werden kann. Dadurch, dass eine anorganische Schicht zuerst auf einem Substrat (wie Glas oder einem Kunststoff) platziert wird, haben die Erfinder eine Haftung an Substraten, an Bauelementen, die auf Substraten platziert wurden, und zwischen Schichten von Multilayerumgebungsdämmschichten erreicht, die alle den strengen physikalischen und thermischen Bedingungen der Umgebung, in der sie eine Leistung erbringen müssen, standhalten. Des Weiteren, wenn diese Schichten die Oberfläche bilden, auf der ein Bauelement platziert wird, überstehen sie alle die mit der Fertigung des Bauelements verbundene Verarbeitung. Die Erfinder glauben, dass zumindest eine Erklärung sein kann, dass die Wanderung organischer Spezies von dem Substrat zu dieser ersten aufgebrachten Schicht reduziert ist, verglichen damit, wenn die erste Schicht die organische Schicht isst, und dass eine solche Wanderungsreduzierung eine verstärkte Haftung zwischen dem Substrat und der ersten aufgebrachten Schicht fördert und aufrechterhält. Darüber hinaus glauben die Erfinder bei Fällen, die die Abscheidung auf ein Bauelement, das auf dem Substrat montiert ist, beinhalten, dass bei einer zuerst abgeschiedenen organischen Schicht diese Schicht die Bauelementoberfläche nicht adäquat benetzt oder gleichmäßig überzieht. Dies könnte darin in Spezies, die von den organischen Schichten des überzogenen Bauelements stammen, keiner geeigneten Formulierung für die erste abgeschiedene organische Schicht in Bezug auf das Bauelement oder einer Kombination von beidem begründet liegen.
Andererseits würde eine Vorgehensweise „mit der organischen Substanz zuerst" (zumindest in Verkapselungssituationen) das Potential zur Beschädigung des Bauelements durch das Plasma, das beim Abscheiden von anorganischen Schichten eingesetzt wird, verringern oder sogar ausmerzen.
Erfindungsgemäß kann das Werkzeug weiterhin eine Haltevorrichtung enthalten, die oberhalb eines ersten Sammlers positioniert ist, wobei der Sammler eine thermische Kontrollvorrichtung enthalten kann. Darüber hinaus umfasst der Sammler einen Substrateinführungsweg und einen Substratausführungsweg, wobei der Substratausführungsweg von dem Substrateinführungspfad entfernt liegt.
Fakultativ ist das Verkapselungswerkzeug so gestaltet, dass entweder die organische oder die anorganische Schicht als erstes aufgebracht werden kann, um dem Substrat benachbart zu sein, während das Gehäuse als eine Vielzahl von Gehäusen gestaltet sein kann, sie aufeinander folgend gekoppelt sind, so dass das gemeinsame Vakuum jedem der Vielzahl von Gehäusen gemeinsam ist. Wie bei den vorherigen Gesichtspunkten kann mindestens ein Sammler enthalten sein, um das Substrat mindestens teilweise von der äußeren Umgebung zu isolieren. Der Sammler kann in einer selektiven Vakuumverbindung mit dem Gehäuse stehen und kann eine Vorrichtung umfassen, die so gestaltet ist, dass sie die Temperatur innerhalb des Sammlers vermindert.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Abscheidung einer Multilayerbeschichtung auf ein Substrat offenbart. Die Konfiguration ist gemäß mindestens einem der vorherigen Gesichtspunkte. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Ladens eines Substrats in das Gehäuse, Bereitstellens von mindestens einem Teilvakuum innerhalb des Gehäuses, Einführens eines anorganischen Materials in die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht, Abscheidens von mindestens einem Teil des anorganischen Materials auf das Substrat als einen Bestandteil der Multilayerbeschichtung, Einführens eines organischen Materials in die Abscheidungsstation für eine organische Schicht, Abscheidens von mindestens einem Teil des organischen Materials auf das Substrat als einen Bestandteil der Multilayerbeschichtung, Härtens von dem organischen Material, das abgeschieden wurde, und Kontrollierens der Wanderung von überschüssigem organischem Material aus der Abscheidungsstation für eine organische Schicht. Fakultativ umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt der Behandlung mindestens einer Oberfläche von dem Substrat vor dem Bilden einer ersten Schicht von der Multilayerbeschichtung. In einer Form umfasst der Schritt des Kontrollierens der Wanderung von überschüssigem organischem Material Kühlen von mindestens einem Teil des Raums, der durch die Abscheidungsstation für eine organische Schicht definiert wird, so dass der Teil des überschüssigen, in der Dampfphase verbleibenden, organischen Materials in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht und um diese herum vermindert wird. Zum Beispiel werden Kühlvorrichtungen in thermischer Verbindung mit dem Raum, der durch die Abscheidungsstation für eine organische Schicht definiert wird, platziert. Trennscheiben können eingesetzt werden, um die Leitfähigkeit von dampfförmigen Kontaminanten über benachbarte Stationen hinaus zu senken, indem der Strömungswegbereich zwischen den Stationen, durch den das Gas eindringen kann, verringert wird. Weitere Schritte können das Setzen einer anorganischen Maske über das Substrat vor dem Schritt der Abscheidung von dem anorganischen Material und das Setzen einer organischen Maske über das Substrat vor dem Schritt der Abscheidung von dem organischen Material beinhalten. Um das Auftreten von Durchsickern und ähnlichen Kapillarphänomenen zu vermindern, können Masken übereinander geschichtet werden, um eine unterschnittene Maske herzustellen, oder die organische Maske kann vor dem Härtungsschritt entfernt werden. Die Entfernung der Maske vor dem Härten kann auch die Härtungsgeschwindigkeit verbessern, indem die Abschattung durch die Maske auf dem Rand des organischen Materials eliminiert wird. Das Kontrollieren der Wanderung von überschüssigem organischem Material umfasst Kühlen von mindestens einem Teil des Raums innerhalb der Abscheidungsstation für eine organische Schicht, wodurch eine Verminderung des überschüssigen, in der Dampfphase verbleibenden, organischen Materials in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht bewirkt wird. Kühlvorrichtungen können in thermischer Verbindung mit dem Raum, der durch die Abscheidungsstation für eine organische Schicht definiert wird, platziert werden, um das Kühlen zu bewirken, während weitere Schritte das Setzen eines ersten Sammlers oberhalb von dem Gehäuse, Setzen eines zweiten Sammlers, unterhalb von dem Gehäuse positioniert wird, und Einbauen einer Vorrichtung in mindestens einen der Sammler sein könnten, wobei die Vorrichtung so gestaltet ist, dass sie die Temperatur auf dem Substrat, die von den Schritten des Abscheidens des organischen Materials, Härtens des organischen Materials und dem Abscheiden des anorganischen Materials herrührt, vermindert.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verkapselung eines Gegenstands, der sich auf einem Substrat befindet, offenbart. Das Verkapselungswerkzeug kann gemäß den zuvor beschriebenen Gesichtspunkten konfiguriert sein. Schritte zur Verkapselung eines Gegenstands beinhalten das Laden von dem Substrat mit einem darauf montierten Bauelement in das Gehäuse, Bereitstellen von mindestens einem Teilvakuum innerhalb des Gehäuses, Einführen eines anorganischen Materials in die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht, Abscheidung von mindestens einem Teil des anorganischen Materials, Einführen eines organischen Materials in die Abscheidungsstation für eine organische Schicht, Abscheidung von mindestens einem Teil des entkoppelnden organischen Materials, Isolierung von überschüssigem organischem Material in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht, um die Verunreinigung in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht aufgrund des überschüssigen (d. h. nicht abgeschiedenen), entkoppelnden organischen Materials zu vermindern, und Härten des abgeschiedenen organischen Materials. Fakultativ werden die Schritte der Abscheidung von dem organischem und dem anorganischen Material mindestens einmal wiederholt und die Materialien, die den zwei Schichten entsprechen, können in jeglicher Reihenfolge ausgeführt werden. Das organische Material kann in die Abscheidungsstation für eine organische Schicht in Dampfform eingeführt werden, was die Verdampfung der organischen Schicht mittels, jedoch nicht darauf beschränkt, Vakuum-Flashverdampfung erleichtert. Der Schritt der Isolierung von mindestens einem Teil des organischen Materials, der nicht abgeschieden wurde, kann mittels Kühlen von mindestens einem Teil der Abscheidungsstation für eine organische Schicht bewirkt werden, so dass mindestens ein Teil der Dampfform des organischen Materials, der nicht abgeschieden wurde, kondensiert. Das organische Material kann ein Polymerprecursor sein, wie ein Monomer, während das anorganische Material eine Keramik sein kann. Diese Materialoptionen können des Weiteren auf einen beliebigen der zuvor erörterten Gesichtspunkte angewendet werden.
1 ist eine vereinfachte Ansicht eines „Roll-to-Roll"-Werkzeugs gemäß dem Stand der Technik;
2 ist ein vereinfachtes Blockschaubild eines Cluster-Werkzeugs gemäß dem Stand der Technik;
3 zeigt eine Schnittansicht eines Gegenstands, der durch eine Multilayerbeschichtung verkapselt wurde, wobei die Abscheidung der Schichten durch ein Werkzeug gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung erfolgt ist;
4A ist eine schematische Ansicht eines Inline-Verkapselungswerkzeugs mit einer einzigen Abscheidungsstation für eine organische Schicht gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung;
4B ist eine schematische Ansicht der Positionen des Substrats, während es während des Vorgangs der Multilayerabscheidung durch das Werkzeug von 4A hin- und herläuft, was die Fähigkeit des Werkzeugs, mehrere Partien von Substraten gleichzeitig zu bearbeiten, hervorhebt;
4C zeigt eine Nebeneinanderstellung des Werkzeugs von 4A mit einem Sequenzierungsdiagramm, das die Reihenfolge zeigt, in der verschiedene Bestandteile in dem Werkzeug aktiviert werden, um eine Multilayerbeschichtung zu produzieren;
5A ist eine schematische Ansicht des Inline-Verkapselungswerkzeugs mit Doppelabscheidungsstationen für eine organische Schicht gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5B ist eine schematische Ansicht der Positionen des Substrats, während es während des Multilayerabscheidungsvorgangs durch das Werkzeug von 5A hin- und herläuft, was die Fähigkeit des Werkzeugs, mehrere Partien von Substraten gleichzeitig zu bearbeiten, hervorhebt; und
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Nebeneinanderstellung des Verkapselungswerkzeugs mit einer Steuerung der vorliegenden Erfindung mit einer aktiven Abscheidungsvorrichtung zeigt.
Zunächst unter Bezugnahme auf 1 ist eine „Roll-to-Roll"-Vorrichtung 100 zum Abscheiden von Multilayerbeschichtungen auf einer Endlosbahn eines Substrats gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Eine Substratbahn 110 läuft über eine Verteilungsrolle 120 und an einer ersten Abscheidungsstation für eine organische Schicht 125, einer Härtungsstation 130, einer Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 135, einer zweiten Abscheidungsstation für eine organische Schicht 140 und einer Härtungsstation 145 vorbei und auf eine Aufwickelrolle 150. Fakultativ kann die Vorrichtung eine oder mehrere Oberflächenbehandlungsvorrichtungen (wie eine Plasmaquelle 155) enthalten, um die Haftung zwischen der organischen Schicht und dem Substrat 110 zu verbessern. Das Innere der Vorrichtung 100 definiert eine einzige Kammer 160. Ein gemeinsames Vakuum liegt bei allen oben erwähnten Bestandteilen vor. In einem häufig angewendeten Verfahren, dem Polymer-Multilayer-Verfahren (PML-Verfahren), wird ein organischer Precursor, der an der ersten und der zweiten Abscheidungsstation für eine organische Schicht 125 und 140 verwendet wird, flashverdampft, so dass sie, wenn der organische Precursor in die Vakuumkammer 160 eingeführt wird, verdampft, wobei sie dann zu dem verhältnismäßig kühlen Substrat 110 zur Kondensation darauf geleitet werden kann. Die Bildung einer Dampfphase (Verdampfung) wird durch Erhitzen und Vergrößern der Fläche des Precursors erzielt, letzteres vorzugsweise mittels Zerstäubung in zahlreiche winzige Tröpfchen, die die Precursor-Fläche um mehrere Größenordnungen vergrößern. Gleichzeitig mit der merklichen Vergrößerung der Fläche erfolgt die Einführung der Tröpfchen in eine Vakuumumgebung. Die US-Patentschrift 4,722,515 demonstriert die Anwendung von Hitze, Zerstäubung und einer evakuierten Umgebung, um die Verdampfung von organischen Precursor-Materialien zu bewirken. Fakultativ resultiert in der oben erwähnten Verdampfung aus dem Auftreffen der Ausgabe von einem Zerstäuber auf einer heißen Oberfläche weitere Erhitzung (Wärmezufuhr). Dieses Verfahren, als Flashverdampfung bezeichnet, wird von der US-Patentschrift 4,954,371 weiter gelehrt. Die kondensierte Flüssigkeit neigt zum Planarisieren, wodurch ein beträchtlicher Teil der inhärenten Rauheit von Substrat 110 entfernt wird.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 2 ist ein Cluster-Werkzeug-System 200 des Standes der Technik gezeigt. In einer Cluster-Werkzeug-Konfiguration ist eine Transportstation 205 allen Abscheidungsstationen 210, 220 und 230 gemein, so dass die Materialien, die für jede Station einzigartig sind, nicht in die verbleibenden Abscheidungsstationen eindringen. Zum Beispiel werden einzelne Platten eines Substrats (nicht gezeigt) aufeinander folgend zwischen die Transportstation 205 und die erste Abscheidungsstation für eine organische Schicht 210, die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 220 und die zweite Abscheidungsstation für eine organische Schicht 230 geleitet, bis das gewünschte Endprodukt erhalten wird. Separate Vakuen (nicht gezeigt) werden auf jede der Abscheidungsstationen beaufschlagt. Diese Vorgehensweise verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die Mittel, die abgeschieden werden, zum falschen Zeitpunkt oder am falschen Ort eingeführt werden, wodurch ein von Kreuzkontaminierungen verhältnismäßig freies Endprodukt begünstigt wird, dies jedoch bei erheblichen Zunahmen der Zeit und der Produktionskosten erfolgt.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 3 kann die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden, ein gegenüber Umwelteinflüssen empfindliches Bauelement 90 zwischen einem Substrat in Form einer Platte 6 und einer gegenüber Eindringung beständigen Multilayerbeschichtung 9 zu verkapseln oder die Beschichtung 9 schnell direkt auf dem Substrat in Form einer Platte 6 abzuscheiden. Als Beispiel kann das gegenüber Umwelteinflüssen empfindliche Bauelement 90 eine OLED sein. Das Substrat in Form einer Platte 6 kann so gestaltet sein, dass es eine oder mehrere der gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Bauelemente 90 pro Platte aufnimmt. Darüber hinaus kann das Substrat in Form einer Platte 6 entweder biegsam oder starr sein; biegsame Substrate beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Kunststoffe, Metalle, Papier, Textilien, biegsames Flachglas und Kombinationen davon, während starre Substrate Keramik, Metalle, Glas, Halbleiter und Kombinationen davon beinhalten, jedoch nicht darauf beschränkt sind. In der gezeigten Ausführungsform ist das Substrat in Form einer Platte 6 aus Glas hergestellt, obwohl verkapselte Bauelemente auch auf einer Kunststofffolienauflage (wie Polyethylenterephthalat, PET) platziert sein könnten, wobei eine Dämmschicht zwischen der Folie und dem Bauelement 90 platziert sein kann. Die Schichten, aus denen die Multilayerbeschichtung 9 besteht, sind organische Schichten 9A und anorganische Schichten 9B, die in jeglicher Reihenfolge übereinander geschichtet werden können, wobei jede organische Schicht 9A aus denselben oder unterschiedlichen Materialien wie andere organische Schichten hergestellt sein kann, wobei dies auch für die anorganischen Schichten 9B gilt. Die anorganische Schicht 9B wird dazu verwendet, dem gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Bauelement 90 Schutz zu bieten, während die organische Schicht Risse abstumpft oder die Bildung von Rissen oder ähnlichen Mängeln in der anorganischen Schicht 9B anderweitig verhindert. Die organische Schicht 9A ist in der Regel im Bereich von etwa 1000 – 15.000 A dick ist, obwohl sie dicker sein kann. Zum Beispiel kann die erste abgeschiedene anorganische Schicht 9B in Situationen, die eine Verkapselung des Bauelements beinhaften (wie in der Figur gezeigt, als eine verhältnismäßig dicke Schicht (wie mehr als 1000 A) aufgebracht werden, um eine vollständigere Verkapselung zu erhalten. Fachmänner werden zu schätzen wissen, dass die vorliegende Zeichnung in einer vereinfachten Weise gezeigt ist, um die verschiedenen Schichten hervorzuheben, und dass die Zeichnung nicht zwangsläufig im richtigen Verhältnis zur tatsächlichen Dicke oder Anzahl der Schichten ist. Die Anzahl der organischen und anorganischen Schichten 9A, 9B kann vom Benutzer gewählt sein, von den Abdeckungs- und Durchdringungswiderstandsanforderungen beeinflusst.
DIE ORGANISCHE SCHICHT
Zusätzlich zu der Ausführung der oben erwähnten Rissabstumpfungsfunktion kann die organische Schicht 9A (wie in der Figur gezeigt) dicker gemacht werden, um unter anderem Planarisierung bereitzustellen. Des Weiteren kann die Schicht 9A für eine Wärmeisolierung des zugrunde liegenden Substrats oder Bauelements sorgen, was beim Reduzieren von Wärmezufuhren, die mit aufeinander folgenden Abscheidungen von anorganischen Schichten 9B verbunden sind, von Vorteil ist. Der Vorteil der Beschichtungsleistung aus alternierenden einzelnen Schichten über weniger dickere Schichten kann mit einer einfachen Redundanz erklärt werden, könnte aber auch das Ergebnis einer Kernbildung einer anschließend abgeschiedenen anorganischen Schicht 9B auf einer organischen Schicht 9A, die zunächst auf einer ersten anorganischen Schicht 9B abgeschieden wurde, mit verbesserten Absperrungseigenschaften sein, die nicht in der Massenstruktur inhärent vorliegen.
Es gibt zahlreiche auf Plasma basierte Vorgehensweisen zum Initiieren von Polymerisationen, Vernetzung und Härtung einer organischen Schicht 9A, die auf Verdampfungstechniken basiert. Eine Vorgehensweise basiert auf dem Leiten eines flashverdampften organischen Materials durch eine geladene Kathoden-/Anodenanordnung, um ein Glimmentladungsplasma zu bilden. Bei Glimmentladungsplasma wird ein teilweise ionisiertes Gas zum Bombardieren eines Substrats 6 verwendet. Reaktionsfähige Spezies in dem Gas werden chemisch auf einem Substrat 6 oder einer Schicht der Beschichtung 9 darauf abgeschieden. Danach kondensiert das organische Material, um eine organische Schicht 9A zu bilden, die durch Polymerisationsreaktionen, die von geladenen Spezies initiiert werden, die aus der Plasmabildung resultieren, von selbst härtet. Die Vorgehensweise wird von den US-Patentschriften 5,902,641 und 6,224,948 gelehrt. Eine Variante dieser Vorgehensweise basiert auf Plasmaerzeugung in einem Arbeitsgas, das dann auf eine organische Schicht gerichtet wird, die unter Anwendung von Flashverdampfung abgeschieden wurde; diese Variante wird von den US-Patentschriften 6,203,898 und 6,348,237 und der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 2002/0102361 A1 gelehrt. Organische Precursor, die zum Bilden der organischen Schicht 9A geeignet sind, enthalten mindestens eine Spezies, die eine aktive funktionelle Gruppe trägt, um Reaktionen zu ermöglichen, die in einer Polymerisation und/oder Vernetzung resultieren. Da es wünschenswert ist, den Beginn dieser Reaktionen zu kontrollieren und die Reaktionen in einer Vakuumumgebung stattfinden werden, sind im Allgemeinen Additionsreaktionen bevorzugt. Zu beispielhaften Additionsreaktionen zählen die Polymerisation der Acrylatgruppe (-O-CO-CR=CH₂, wobei R in der Regel H, CH₃ oder CN ist), die Polymerisation der Vinylgruppe (R¹R²C=CH₂, wobei in der Regel R¹ H ist und R² -O (Sauerstoffbindung) ist oder wobei R¹ ein Aromat oder substituiertes Aromat ist und R² H oder CH₃ ist), die Ringöffnungspolymerisation der cycloaliphatischen Epoxygruppen und die Reaktionen von isocyanatfunktionellen (-NCO) Spezies mit hydroxylfunktionellen (-OH) Spezies oder aminfunktionellen (-NH₂) Spezies. Die einfache Reaktion und die Verfügbarkeit sprechen für acrylat- und vinylfunktionelle Materialien, andere Materialien können jedoch ebenfalls eingesetzt werden.
Die reaktionsfähigen Spezies, die in geeignete organische Precursor integriert werden, können Monomere (einfache Struktur/einzelne Einheit), die mindestens eine funktionelle Gruppe tragen, Oligomere (aus zwei oder mehreren Wiederholungseinheiten bestehend), die mindestens eine funktionelle Gruppe tragen, oder Polymere, die mindestens eine funktionelle Gruppe tragen, sein. Wie hierin verwendet, soll Monomer Spezies beinhalten, die als monomer bezeichnet werden, und die Ausdrücke Oligomere und/oder Polymere sollen Spezies beinhalten, die als oligomer, polymer, Präpolymere, Novolake, Additionsprodukte und Harze bezeichnet werden, wenn das zuletzt erwähnte funktionelle Gruppen trägt. Die reaktionsfähigen Spezies (d. h. Monomer, Oligomer oder Polymer) können zwei oder mehr ähnliche oder unähnliche funktionelle Gruppen tragen, während geeignete organische Precursor zwei oder mehr dieser reaktionsfähigen Spezies enthalten können. Als Beispiel könnten diese aus zwei oder mehr monomeren Spezies, einer oder mehreren monomeren Spezies, die mit einer oligomeren Spezies kombiniert wurden, oder einer oder mehreren monomeren Spezies, die mit einer polymeren Spezies kombiniert wurden, bestehen. Fachmänner werden zu schätzen wissen, dass die Anzahlen und Beschaffenheiten der reaktionsfähigen Spezies, die in Kombination verwendet werden können, nicht festgelegten Einschränkungen unterliegen. Des Weiteren können die organischen Precursor eine oder mehrere Spezies enthalten, die nicht polymerisierbar und/oder vernetzbar sind und Flüssigkeiten oder Feststoffe sind. Zu Beispielen zählen die oben erwähnten Photoinitiatoren, bei denen es sich um Spezies handelt, die sich aufspalten, um Radikale zu produzieren, die als Reaktion auf ein Aussetzen gegenüber UV-Licht auf Radikalen basierende Reaktionen (einschließlich Polymerisationen) induzieren. Wenn diese Spezies fest sind, können sie als Dispersionen, Kolloiddispersionen oder in Lösung vorliegen und können von Natur aus ionisch sein, wie Salze anorganischer oder organischer Spezies. Wenn die nicht reaktionsfähigen Spezies flüssig sind, können sie als Emulsionen, als Kolloide oder als mischbare Bestandteile vorliegen.
Das Verfahren mit flüssiger Multilayer (liquid multilayer, LML-Verfahren), das von den US-Patentschriften 5,260,095, 5,395,644 und 5,547,508 offenbart wird, weist eine gewisse Ähnlichkeit mit dem zuvor beschriebenen PML-Verfahren auf, indem es viele derselben organischen Materialien einsetzt, die in der auf Flashverdampfung basierenden PML-Vorgehensweise verwendet werden, es kann jedoch mit einem Sortiment von Materialien mit höherem Molekulargewicht arbeiten, als sie mittels Flashverdampfung verwendet werden können. Im Wesentlichen beinhaltet das LML-Verfahren das Aufbringen eines flüssigen Materials auf eine Oberfläche und dann das Induzieren einer Härtung (Polymerisation), im Gegensatz zu der PML-Vorgehensweise, eine flashverdampfte organische Substanz zu kondensieren und dann eine Härtung (Polymerisation) zu induzieren.
DIE ANORGANISCHE SCHICHT
Die anorganische Schicht 9B, die in der Figur dargestellt ist, kann eine Keramikschicht sein, die auf die obere Fläche des Bauelements 90, auf die Oberfläche des Substrats in Form einer Platte 6 oder auf die organische Schicht 9A, die sich bereits auf dem Substrat in Form einer Platte 6 befindet, im Vakuum abgeschieden wurde. Vakuumabscheidungsverfahren für die organische Schicht 9B beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Sputtern, chemisches Aufdampfen (CVD), plasmaunterstütztes chemisches Aufdampfen, Verdampfung, Sublimieren, Elektronenzyklonresonanz-plasmaunterstütztes chemisches Aufdampfen und Kombinationen davon. Sputtern beinhaltet in der Regel die Bombardierung eines Kathodenmaterials durch Gasionen in einer Niederdruckumgebung, wodurch Atome des Kathodenmaterials von der Kathodenoberfläche ausgestoßen werden. Die ausgestoßenen Atome treffen dann auf ein Substrat auf, das in ihren Weg platziert wurde, was in einer Abscheidung der Kathodenmaterialatome auf der Substratoberfläche resultiert. Sputtervorrichtungen haben sowohl elektrische als auch Magnetfelder zum Beschleunigen der Gasionen in Richtung der Kathodenoberfläche verwendet. Durch Leiten eines Magnetfelds durch das Kathodenmaterial können erhöhte Abscheidungsraten erzielt werden. Darüber hinaus wurden die Magneten, um ein Durchbrennen des Kathodenmaterials zu vermeiden, das von der feststehenden Anwesenheit der benachbarten Magnete erzeugt wird, im Verhältnis zu der Zielkathode verschoben (beispielsweise gedreht). Spezielle Verfeinerungen dieser Idee beinhalten zylindrische Röhrenkathoden, die sich um feststehende Magneten drehen, wodurch ein verhältnismäßig gleichmäßiger Verbrauch des Kathodenmaterials gefördert wird. Durch Hinzufügen reaktiver Kapazität können Sputtervorrichtungen (einschließlich drehbarer zylindrischer Vorrichtungen) zum Abscheiden von Keramik und anverwandten nichtmetallischen Materialien verwendet werden, während die Kontrolle der Ansammlung von elektrisch nicht leitfähigen Schichten von aufgesputtertem Material eine Abweichung der Prozessparameter verhindert, die andernfalls während der Abscheidung auftreten würde. Drehbedampfung wird von der US-Patentschrift 6,488,824 B1 gelehrt.
Sputtern kann reaktiv (im Fall des Abscheidens von Keramik- oder Dielektrikumsmaterialien, wie den Oxiden und Nitriden von Metallen) oder nichtreaktiv sein (wobei Metalle abgeschieden werden). Beim reaktiven Sputtern werden Metallionen aus einer Sputterquelle (Kathode) erzeugt und anschließend in einer reaktiven Atmosphäre in eine Metallverbindung umgewandelt, die auf dem Substrat abgeschieden wird. Die Verwendung von Sauerstoff als dem reaktiven Gas wird in der Abscheidung einer Metalloxidschicht resultieren, während die Verwendung von Stickstoff oder einer Kohlenstoffquelle wie Methan als reaktive Gase in der Abscheidung von Metallnitrid- bzw. Metallcarbidschichten resultieren wird, und reaktive Gasgemische können zum Produzieren komplexerer Schichten verwendet werden. Alternativ kann ein Keramik-Target auf das Substrat 6 HF-aufgesputtert werden. In jedem Fall ist das inerte Arbeitsgas gewöhnlich Argon. In einer Form kann die aufgesputterte Keramikschicht 9B Al₂O₃ sein, aufgrund dessen guter Verfügbarkeit und bekannter Abscheidungsparameter. Man wird jedoch zu schätzen wissen, dass andere geeignete Abscheidungsverfahren (wie die oben erwähnte thermische Verdampfung) und andere Materialien für die anorganische Schicht (wie die oben erwähnten Nichtoxide MgF₂ und LiF) verwendet werden könnten. Wie bei der organischen Schicht 9A kann die erste abgeschiedene Schicht 9B in Situationen, die eine Verkapselung eines Bauelements beinhalten, verhältnismäßig dick (wie mehr als 1000 A) aufgebracht werden, um eine hochwertigere Verkapselung zu erzielen, während anschließend abgeschiedene Dämmschichtstapel den erforderlichen Schutz des verkapselten Bauelements vor der Umgebung bereitstellen. Obgleich entweder reaktives oder nichtreaktives Sputtern verwendet werden kann, um die Abscheidung der anorganischen Schicht 9B auf entweder dem Substrat in Form einer Platte 6 oder dem gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Bauelement 90 zu erleichtern, ist die reaktive Vorgehensweise bevorzugt, da diese Technik eine höhere Abscheidungsrate und einen dichteren Film für eine bessere Dämmschicht bereitstellt. Nichtreaktive Verfahren können vorteilhaft sein, wenn Bedenken in Bezug auf eine Beschädigung des verkapselten Gegenstands von Bedeutung sind. Wenn beispielsweise das gegenüber Umwelteinflüssen empfindliche Bauelement 90 die oben erwähnte OLED ist, könnte es erforderlich sein, dessen obere Kathodenschicht vor den Auswirkungen eines reaktiven Gases zu schützen. Die Nähe der Abscheidungsquelle zu der Oberfläche, auf die abgeschieden wird, wird zum Teil dadurch ermittelt, welche der oben erwähnten Abscheidungsvorgehensweisen angewendet wird. Als Beispiel haben die Erfinder entdeckt, dass ein Sputterabstand zwischen den beiden von ungefähr sechs Zoll gute Ergebnisse erbringt. Im Allgemeinen gilt, je näher die Oberfläche zur Quelle ist, desto höher ist die Abscheidungsrate, wobei die Abstimmung darin besteht, dass, wenn die Oberfläche und die Quelle zu nah sind, ein hoher Wärmeaufbau auf der Oberfläche auftreten kann. Zusätzlich zu der Nähe wird die Ausrichtung der Oberfläche in Bezug auf die Quelle (beispielsweise ob vor- oder nachgeschaltet) von der Art des verkapselten Bauelements abhängen. In der Vergangenheit wurde eine nach oben gerichtete Abscheidung weiter reichend eingesetzt, da die thermische Verdampfung in der Regel ein nach oben gerichtetes Phänomen ist. Wenn das Substrat groß ist, kann stattdessen eine nach unten oder zur Seite gerichtete Abscheidung bevorzugt sein. Die Energiezufuhr für die verschieden Abscheidungsverfahren kann auch in vielen Formen vorliegen und diese und andere Abscheidungserwägungen können einander beeinflussen, wie ob reaktive oder nichtreaktive Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel ist eine Gleichstromzufuhr (DC-Zufuhr) mit einem Sperrvorspannungsimpuls gegenwärtig mit einer Al₂O₃-Schicht kompatibel und ist verhältnismäßig einfach und stellt eine hohe Abscheidungsrate bereit. Dies ist auch bei der Lichtbogenunterdrückung und -steuerung sowie der damit zusammenhängenden Partikelerzeugung von Vorteil. Es gibt andere mögliche Energiequellen zum Abscheiden von Keramik- und anverwandten Dielektrikumsmaterialien, wie Wechselstrom (AC) oder Hochfrequenz (HF), insbesondere für Situationen, in denen eine Bogenbildung vermieden werden soll, und wenn die Abscheidungsraten von reinen Metallen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit nicht erforderlich sind.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 4A ist ein Inline-Verkapselungswerkzeug 2 zum Abscheiden von Multilayerbeschichtungen auf dem Substrat in Form einer Platte 6 gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Verkapselungswerkzeug 2, mit einem proximalen Ende 2A und einem distalen Ende 2B, beinhaltet ein Abscheidungsgehäuse 3, dessen Innenseite evakuiert werden kann. Das Abscheidungsgehäuse 3 definiert kollektiv eine Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10, eine Härtungsstation 20, eine Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 und eine Maskenstation 60, so dass alle vier Stationen unter einem einzigen Vakuum betrieben werden. Um ein gemeinsames Vakuum zwischen den Stationen 10, 20, 30 und 60 in dem Abscheidungsgehäuse 3 zu gewährleisten, werden Öffnungen zwischen benachbarten Stationen miteinander gekoppelt, um einen offenen Strömungsweg zwischen ihnen herzustellen. Wie hierin verwendet, bezieht sich „gekoppelt" auf Bestandteile, die miteinander verbunden sind, jedoch nicht zwangsläufig direkt verbunden sind. Im vorliegenden Zusammenhang würden Ausrüstungsteile, die zwischen den miteinander „gekoppelten" zwei Teilen liegen, nicht zerstörend auf eine gekoppelte Anordnung wirken, sofern eine gewisse Verbundenheit besteht.
Die gezeigte Konfiguration des Verkapselungswerkzeugs 2 beinhaltet ein Hin- und Herpendeln des Substrats in Form einer Platte 6 durch die Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10, die Härtungsstation 20, die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 und die Maskenstation 60 über mehrere bidirektionale Fahrten, um die gewünschte Anzahl von abgeschiedenen Schichten zu erzielen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann das Verkapselungswerkzeug 2 auch als eine unidirektionale Vorrichtung gestaltet werden, so dass die erforderliche Anzahl von Schichten in einem einzigen Durchlauf durch das System abgeschieden werden kann. Die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 umfasst eine Abscheidungskammer 32 zum Abscheiden der anorganischen Schicht 9B, deren Details oben erörtert wurden. Die Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 enthält eine erste Kammer zur Kontrolle der Wanderung 12, eine Abscheidungskammer 11 zum Abscheiden der organischen Schicht 9A und eine zweite Kammer zur Kontrolle der Wanderung 14. Bei der Temperaturkontrolle des Substrats handelt es sich um eine Weise, mit der die Kontrolle der Wanderung des Materials, aus dem die organische Schicht 9A besteht, erzielt werden kann. Da der Schritt zur Abscheidung der organischen Schicht in Bezug auf die Substrattemperatur (insbesondere erhöhten Substrattemperaturen) sehr empfindlich ist, wobei kühlere Substrate mehr organischen Precursor gleichmäßig und schnell kondensieren werden, wurde dem Kühlen des Substrats besondere Gewichtung zugeschrieben. Dazu kann eine Kühlung (zum Beispiel in Form von Kühlvorrichtungen oder thermisch wirksamen Massen, die in den Kammern zur Kontrolle der Wanderung 12, 14 platziert werden) entlang dem Abscheidungsweg eingeführt werden, um zu verhindern, dass das Substrat 6 und die Beschichtung 9 oder das gegenüber Umwelteinflüssen empfindliche Bauelement 90 darauf überhitzen. Diese Kühlung minimiert die Verbreitung von jeglichem organischen Precursor in Dampfform in benachbarte Stationen, um eine Verschmutzung der Apparatur des Verkapselungswerkzeugs zu vermeiden. Des Weiteren bewirkt das Verkapselungswerkzeug 2, indem die Menge an überschüssigem organischen Precursor in Dampfform verringert wird, bevor sich das Substrat in Form einer Platte 6 zur nächsten Station bewegt, eine gleichzeitige Verringerung der Wahrscheinlichkeit, dass anschließende Beschichtungsschichten verunreinigt werden. Leitungen (nicht gezeigt) zur Einspeisung von Kühlmittel (kryogenes Kältemittel oder anderes) verbinden die Kühlvorrichtung (nicht gezeigt) mit der ersten Kammer zur Kontrolle der Wanderung 12, so dass die Speiseleitungen ein kühlendes Fluid (wie flüssigen Stickstoff) über der Oberseite und der Unterseite des Substrats in Form einer Platte 6 verteilen können. Die Speiseleitungen weisen eine Zufuhr und einen Rücklauf auf. Das Kühlmittel ist von dem Vakuum isoliert.
Des Weiteren kann eine zyklische Spülung eingesetzt werden, um die Verunreinigung im Zufuhrschnittflächenabschnitt zu vermindern. Trennscheiben 15, die sich an der proximalen und der distalen Seite der Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 befinden, enthalten weiterhin den dampfförmigen organischen Precursor in dem lokalisierten Raum, in dem er abgeschieden wird. Die Trennscheiben 15 könnten auch anderen Stationen hinzugefügt werden, um den offenen Strömungsweg, der von den zusammenhängenden Eingängen und Ausgängen der verschiedenen Stationen definiert wird, teilweise gegen Dampfstreuausbreitung abzuschirmen. Der Strömungsweg ist ausreichend offen, um zu gewährleisten, dass das gemeinsame Vakuum zwischen den Stationen nicht gefährdet wird. Sobald der Abscheidungsvorgang abgeschlossen ist, bewegt sich das Substrat in Form einer Platte 6 in eine zweite Kammer zur Kontrolle der Wanderung 14, die der in Verbindung mit der ersten Kammer zur Kontrolle der Wanderung 12 oben beschriebenen ähnlich ist.
Die Härtungsstation 20 ist so gestaltet, dass sie die organische Schicht 9A härtet, die in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 abgeschieden wurde. Nach dem Härten der organischen Schicht 9A können weitere Schichten abgeschieden werden. Die Härtung oder Vernetzung resultiert aus Radikalpolymerisationen, die durch Aussetzen gegenüber einer EB-Quelle (EB = electron beam, Elektronenstrahl) oder durch Aussetzen gegenüber einer UV-Quelle (UV = ultraviolettes Licht) initiiert werden können, wenn die oben erwähnten Photoinitiatoren in den organischen Precursor integriert werden. In bestimmten Abscheidungsszenarios, wie wenn ein Bauelement 90 auf dem Substrat 6 platziert wird, ist die Verwendung von UV gegenüber EB bevorzugt, da ein Vertrauen auf Aussetzen gegenüber UV-Licht, um die kondensierte Schicht zu härten, anstelle einer EB-Quelle dabei hilft, Bedenken in Bezug auf die Wirkung des raueren Aussetzens gegenüber Elektronenstrahlen zu vermeiden. Als Beispiel kann das Aussetzen gegenüber Elektronenstrahlen bis zu mehreren Kiloelektronvolt (keV) auf dem zugrunde liegenden Bauelement 90 betragen. Fachmänner werden zu schätzen wissen, dass die auf einem Aussetzen gegenüber UV-Licht basierende Polymerisation (Vernetzung) nicht auf Radikalpolymerisationsmechanismen beschränkt ist. Es gibt Photoinitiatoren, die kationische Initiatoren (so genannte Lewis-Säuren, Brönsted-Säuren, Oniumsalze usw.) freisetzen, was die Verwendung von kationischen Polymerisationsmechanismen ermöglicht. Die Verwendung dieser Härtungsmechanismen in Kombination mit Flashverdampfung wird von der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 2002/0156142 A1 gelehrt. Kationische Polymerisation erleichtert die Verwendung einer großen Familie von vinylfunktionellen und cycloaliphatischen epoxy-funktionellen organischen Materialien, die Idealerweise nicht in Radikalpolymerisationen eingesetzt werden, werden jedoch dennoch als Additionspolymerisationen betrachtet.
Die Maskenstation 60 kann eine Vorrichtung zur Platzierung einer anorganischen Maske 65 und eine Vorrichtung zur Platzierung einer organischen Maske 67 enthalten, die jeweils dünne, kartenartige Masken über die gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Gegenstände 90, die auf dem Substrat in Form einer Maske 6 abgeschieden wurden, legen. Die Masken verhindern die Abscheidung der organischen Schicht 9A auf ausgewählten Regionen des Gegenstands 90, wie elektrischen Kontakten, und können zum Definieren (Kontrollieren) der Überlagerungsbeziehung zwischen anorganischen Schichten 9B und organischen Schichten 9A verwendet werden, wobei eine solche Beziehung beim Randversiegelungsdesign förderlich ist. Im Fall der Vorrichtung zur Platzierung einer organischen Maske 67 können die überlagerten Masken weiterhin dazu verwendet werden, um ein selektives Belichten und anschließendes Härten von Teilen der abgeschiedenen organischen Schicht 9A zu ermöglichen. Bei der Abscheidung der anorganischen Schicht 9B können Teile der Maske den Schutz der gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Gegenstände 90 (wie einer OLED-Kathode) vor Hitze oder teilchenförmigem Material bewirken, indem sie als Schilde fungieren, wenn sie zwischen der Quellenkathode und dem zu beschichtenden Substrat platziert werden, und als eine Maske fungieren, um den Bereich des Substrats, der der Quelle gegenüber ausgesetzt wird, zu begrenzen (zu definieren).
Das proximale Ende 2A des Verkapselungswerkzeugs 2 kann als ein Sammler 40 gestaltet sein, um eine Schnittfläche der Abscheidungsstationen des Gehäuses 3 mit vor- oder nachgeschalteter Ausrüstung oder mit der äußeren Umgebung, wie zum Laden und Entladen des Substrats 6, zu ermöglichen. Der Sammler 40 fungiert als eine Wartestation für ein oder mehrere Substrate 6, deren Verarbeitung bevorsteht, wodurch eine stabile, verhältnismäßig isolierte Umgebung bereitgestellt wird, in der beispielsweise eine Verminderung der Temperatur und atmosphärischer Bewegungen bewirkt werden kann, wodurch die Qualität des Abscheidungsvorgangs insgesamt verbessert wird. Der Sammler 40 beinhaltet einen Einlass 40A und einen Auslass 40B, der vom Einlass 40A beabstandet ist. Der Sammler kann Isolationskammern 4 enthalten, die durch Isolierungsventile 17 definiert werden, so dass, sobald das Substrat 6 in den Sammler 40 geladen wurde, eine zumindest teilweise Isolierung von der Umgebung beginnen kann. Wie zuvor erwähnt, können in dem Sammler 40 ein Vakuum und eine thermische Kontrolle produziert werden. Die Temperaturverminderung kann mittels Wärmesenken als thermisch wirksamen Massen, die in Kontakt mit oder neben dem Substrat 6 an einer oder mehreren separaten Stellen platziert werden, oder mittels eines Systems mit gekühltem Fluid (wie flüssigem Stickstoff) erzielt werden. Diese Wärmesenken können dazu verwendet werden, die Temperatur des Substrats 6 zu vermindern, bevor das Substrat 6 in die verschiedenen Abscheidungsstationen eintritt, sowie das Substrat während des Abscheidungsvorgangs zu kühlen.
Zusätzlich zum Unterstützen einer zumindest teilweisen Isolierung gegenüber der Umgebung für das Substrat 6 kann der Sammler 40 außerdem eine oder mehrere Oberflächenbehandlungskammern 19 enthalten, um die Haftung der organischen Schicht 9A oder der anorganischen Schicht 9B am Substrat 6 zu verbessern. Die Oberflächenbehandlungskammer 19 kann eine Plasmaenergiequelle (Glimmentladungsquelle) sein und kann ein inertes Arbeitsgas, ein reaktives Arbeitsgas oder eine Kombination davon verwenden. Die Energiequelle zum Erzeugen des Plasmas kann aus HF, AC und DC kommen und kann eine nachgeschaltete Plasmaquelle beinhalten, in der das Plasma in einer Entfernung erzeugt und geliefert wird, um organische Kontaminanten zu entfernen, die möglicherweise verschiedene Bestandteile darin überzogen haben. Die Behandlung, die erhöhte Oberflächenenergien bewirkt, die von einem gesteigerten hydrophilen Verhalten begleitet wird, verbessert die Haftung zwischen dem Substrat und der ersten ausgebildeten Schicht, wodurch die Bildung einer besseren Bindung zwischen diesen ermöglicht wird. In Situationen, die ein biegsames Substrat, wie die oben erwähnte PET-Folie, beinhalten, sind zudem durch Oberflächenbehandlung weitere Verbesserungen der Foliennachgiebigkeit und Verminderung von Kontaminanten möglich. Dies ist wichtig, da diese Kontaminanten (in der Regel in Form von niedermolekularen Spezies) wandern, wodurch sie sich auf andere Schichten ausbreiten können. Des Weiteren können die anorganischen Schichten behandelt werden, um eine verbesserte Haftung mit anschließend abgeschiedenen organischen Schichten zu bewirken. Für die Verkapselung reicht es wahrscheinlich aus, nur die Oberflächen der anorganischen Schichten der Multilayerbeschichtung zu behandeln. Dies beruht auf der Überzeugung der Erfinder, dass die Verbesserungen der Haftung durch Behandeln der Oberflächen der anorganischen Schichten anstatt der Oberflächen der organischen Schichten erfolgen. Ein zweiter Sammler 50 kann das distale Ende 2B des Verkapselungswerkzeugs 2 definieren. Dieser Sammler ist, wenngleich er alle Funktionen des Sammlers 40 aufweisen kann, vorzugsweise einfacher und stellt eine fakultative Temperaturregelung und Umkehr- und Wartezustandseindämmung für ein oder mehrere Substrate 6 bereit.
Sobald die korrekten Umgebungsbedingungen für das Substrat 6 im Sammler 40 eingerichtet wurden, wird das Substrat 6 entlang der Fördereinrichtung 7 zum Gehäuse 3 transportiert, in dem die Schichten 9A, 9B der Multilayerbeschichtung 9 in Abhängigkeit von der Abscheidungsstrategie abgeschieden werden. Zum Beispiel könnte eine Beschichtung aus elf Schichten 9 aus fünf organischen Schichten 9A, die zwischen sechs anorganischen Schichten 9B eingefügt wurden, ausgebildet werden. Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, die anorganische Schicht 9B als die erste Schicht auf dem Substrat 6 abzuscheiden, auf die anschließend abwechselnde Schichten von organischen und anorganischen Schichten 9A, 9B platziert werden können. Im Gegensatz dazu kann es bevorzugt sein, die Reihenfolge umzukehren, mit der organischen Schicht 9A als der ersten Schicht auf dem Substrat 6. Obwohl die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 in einer einseitigen Konfiguration gezeigt ist, kann sie so gestaltet sein, dass sie eine beidseitige Behandlung des Substrats bereitstellt.
Als Nächstes wird das Substrat in Form einer Platte 6 zu der Abscheidungskammer 11 in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 befördert, um eine organische Schicht 9A der Multilayerbeschichtung 9 aufzunehmen. Die organische Schicht 9A wird vorzugsweise mittels eines verdampfenden Verfahrens wie PML abgeschieden, wobei das Precursor-Material in Form einer flüssigen Lösung, einer Dispersion von Flüssigkeit mit Feststoff oder einem unmischbaren Gemisch von Flüssigkeit mit einer anderen Flüssigkeit sein kann. Die Verdampfung kann durchgeführt werden, indem ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom des Precursor-Materials der organischen Schicht der Vakuumumgebung bei einer Temperatur, die sowohl unterhalb der Zerfallstemperatur als auch der Polymerisationstemperatur des Precursors liegt, zugeführt wird, der Precursor kontinuierlich zu einem kontinuierlichen Fluss von Tröpfchen zerstäubt wird und die Tröpfchen kontinuierlich in einer erhitzten Kammer mit einer Temperatur in der Nähe eines Siedepunkts des Precursors oder oberhalb diesem, jedoch unterhalb einer Pyrolysetemperatur verdampft werden.
Sobald das Substrat in Form einer Platte 6 den Sammler 50 am distalen Ende 2b des Verkapselungswerkzeugs 2 erreicht hat, kann es anschließend in eine umgekehrte Richtung gesendet werden, um durch die Härtungsstation 20 zu laufen, um die organische Schicht 9A auszuhärten, die gerade in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 abgeschieden wurde. In ähnlicher Weise schafft eine solche Konfiguration ein kompaktes System zur Abscheidung von weiteren Schichten 9A, 9B der Multilayerbeschichtung 9, da das Substrat in Form einer Platte 6 einfach umgedreht werden kann, um in umgekehrter Reihenfolge durch die bestehenden Bestandteile zu laufen, die durch die Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10, die Härtungsstation 20 und die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 definiert werden. Das Substrat in Form einer Platte 6 kann so oft wie gewünscht durch das Verkapselungswerkzeug 2 befördert werden, um die adäquate Anzahl und Art der Schichten 9A, 9B der Multilayerbeschichtung 9 zu erhalten. Das Verkapselungswerkzeug 2 kann auch andere Abscheidungsstationen (nicht gezeigt) enthalten, um weitere Beschichtungen auf dem Substrat in Form einer Platte 6 abzuscheiden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, kratzfeste Beschichtungen, Antireflexbeschichtungen, gegen Fingerabdrücke beständige Beschichtungen, antistatische Beschichtungen, leitfähige Beschichtungen, transparente leitfähige Beschichtungen und andere funktionelle Schichten. Zusätzliche Ausrüstungen können mit dem Verkapselungswerkzeug 2 verbunden werden, einschließlich einer Testkammer (oder Messkammer) 8 (später gezeigt), die zu Qualitätskontrollzwecken verwendet werden kann, beispielsweise um Anzeichen der Adäquanz der Multilayerabdeckung bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein calciumbasiertes Referenzmuster erzeugt werden, um Sauerstoff- und Wasserpermeabilitätstests an der Multilayerbeschichtung, die mittels der Vorrichtung dieser Erfindung aufgebracht wird, zu unterstützen. Solche zusätzlichen Abscheidungsstationen (falls vorhanden) könnten entweder oberhalb oder unterhalb des Sammlers 50 eingefügt werden.
Ein Kontrollsystem 70, das aus einzelnen Steuerungen 70A-70N besteht, wird dazu benutzt, Prozessparameter zu bestimmen, einschließlich der Reihenfolge der Abscheidung der anorganischen und organischen Schichten als auch der thermischen, Bewegungs- und Betriebsmittelkontrolle. Zum Beispiel kann die thermische Kontrolle 70D Hardware und Software enthalten, die an die thermischen Kontrollvorrichtungen im Sammler 40 gekoppelt ist, um das Substrat 6 zu kühlen, während die thermischen Kontrollen 70F und 70N dazu verwendet werden können, die Vorrichtungen zur Kontaminantenverminderung der Kammer zur Kontrolle der Wanderung 12 zu betreiben. Die Bewegungskontrolle 70M enthält Hardware und Software, die die Position des Substrats 6 beobachtet, während dieses von der Fördereinrichtung 7 entlang dem Verkapselungswerkzeug transportiert wird. Die Betriebsmittelkontrolle 70N enthält Hardware und Software, um Strom, Prozessgas, Vakuum, Druckluft und gekühltes Wasser für das Materialmanagement und den Prozessstatus bereitzustellen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) ist die Bedienungseinheit, der Rechner, die Software, der Bildschirm, die Tastatur, die Maus und anverwandte Ausrüstung, die einem Bediener ermöglicht, das System laufen zu lassen. Das Kontrollsystem 70 kann das Substrat in Form einer Platte 6 (und jegliches gegenüber Umwelteinflüssen empfindliche Bauelement 90 darauf, das verkapselt werden soll, falls vorhanden) in einer beliebigen Reihenfolge hin- und herpendeln, um bestimmten Verkapselungs- oder Dämmschichtabscheidungskonfigurationen entgegenzukommen.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 4B in Verbindung mit 4A sind sechzehn vereinfachte Schritte, die die bevorzugte Abscheidungsreihenfolge einer Beschichtung aus zwei Schichten 9 zeigen, die ein Verkapselungswerkzeug 2 durchquert, das eine einzige Abscheidungsstation für eine einzige organische Schicht 10 umfasst, gezeigt, unter Erwähnung der Besonderheit, dass die gezeigte Vorrichtung zwei Partien von Substraten 6A, 6B gleichzeitig verarbeiten kann. Die in 4A gezeigte Konfiguration des Verkapselungswerkzeugs 2, bei der die Sammler 40, 50 an gegenüber liegenden Enden des Gehäuses 3 angeordnet sind, ermöglicht, das Substrat 6 so oft in einem bidirektionalen Weg durch das Verkapselungswerkzeug 2 zu lenken, wie erforderlich ist, um die Multilayerbeschichtung 9 aufzubauen. Dank des Vorliegens eines zweiten Sammlers 50, der am distalen Ende 2B des Verkapselungswerkzeugs 2 angeordnet ist, können mehrere Partien des Substrats 6 geladen und gleichzeitig verarbeitet werden. Fachmänner werden zu schätzen wissen, dass, obwohl die Anzahl an Partien, die gleichzeitig in dem Werkzeug von 4A und 5A produziert werden kann, vorzugsweise zwei beträgt, die vorliegende Vorrichtung nicht so eingeschränkt ist, da weitere Sammler und zugehörige Isolationsbehälter (von denen keine gezeigt sind) an das bestehende Werkzeug gekoppelt werden können, um den Partiendurchsatz zu verbessern.
In Schritt 1 des Betriebs wird die erste Partie 6A von Substraten in Form von Platten 6 in den Sammler 40 am proximalen Ende 2A geladen. Nachdem stabile Umgebungsbedingungen in dem Sammler 40 eingerichtet wurden (wie Temperaturverminderung, Einrichtung eines vorbestimmten Vakuumniveaus oder die Verstärkung von Oberflächeneigenschaften in der Oberflächenbehandlungskammer 19), werden die Substrate in Form von Platten 6 aufeinander folgend mittels einer Fördereinrichtung 7 an der Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 und der Härtungsstation 20 vorbei zu der Maskenstation 60 bewegt. Eine Palette (nicht gezeigt), um das Substrat in Form einer Platte 6 zu tragen, kann Löcher durch diese enthalten, um die Abscheidung der Schichten der Multilayerbeschichtung auf dem Boden des Substrats in Form einer Platte 6, falls gewünscht, zu erleichtern, wie bei beidseitiger Beschichtungsabscheidung. Darüber hinaus kann eine offene Palette ermöglichen, dass das Substrat eine Kühlplatte oder eine zugehörige Wärmemanagementvorrichtung „erkennt", wodurch der Beitrag der Kühlplatte zum Wärmemanagement des Substrats erhöht wird.
Nach dem Eintreffen an der Maskenstation 60 erhält das Substrat 6 zunächst eine Maske von der Vorrichtung zur Platzierung einer anorganischen Maske 65, wonach es sich zu der Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 bewegt (wie in Schritt 2 gezeigt), um die anorganische Schicht 9B zu erhalten. Die auf das Substrat 6 von der Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht 30 angelegte Energie (die beispielsweise von einer gepulsten Gleichstromquelle von 2 Kilowatt kommen kann, so dass eine reaktive Beschichtung in einer exothermen Reaktion aufgebracht wird) kann die Temperatur des Substrats erheblich erhöhen.
Um diesem Temperaturanstieg entgegenzuwirken (der andernfalls die Fähigkeit des Substrats, die organische Schicht 9A in anschließenden Abscheidungsschritten aufzunehmen, beeinträchtigen könnte), wird das Substrat zeitweise im Sammler 50 platziert, wie in Schritt 3 gezeigt, wobei die thermischen Kontrollfunktionen des Sammlers 50 aktiviert werden können, um sowohl eine Temperaturverminderung zu bewirken als auch die Substrate 6 der Partie 6A für eine Rückfahrt durch das Gehäuse 3 zu positionieren. Zu diesem Zeitpunkt, wie in Schritt 4 gezeigt, kann eine zweite Partie 6B in den Einlass 40A des Sammlers 40 am proximalen Ende des Verkapselungswerkzeugs 2 eingeführt werden, während die Substrate 6 von der Partie 6A die entgegengesetzte Richtung durchlaufen, wobei sie eine Beschichtung mit einer organischen Schicht von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 mit anschließender Härtung (nicht gezeigt) erhalten. In Schritt 5 erhalten die einzelnen Substrate 6 von der zweiten Partie 6B die gleiche Schichtabscheidung, wie sie die erste Partie 6A in Schritt 2 erhalten hatte. In Schritt 6 wiederholt die erste Partie 6A Schritt 2, wobei sie nach der Abscheidung zu einem separaten Warteraum im Sammler 50 geleitet wird, damit sie sich nicht mit der zweiten Partie 6B mischt. Nach diesem Schritt weist die erste Partie 6A ein erstes Paar aus einer organischen Schicht 9A und einer anorganischen Schicht 9B, mit der anorganischen Schicht voran, der Beschichtung 9 auf. Als solche ist eine erste anorganische Schicht 9B Teil des Basispaars (das aus der ersten anorganischen Schicht 9B und der ersten organischen Schicht 9A besteht), das die Sperrbeschichtung 9 von dem zugrunde liegenden Substrat 6 oder Bauelement 90 entkoppelt oder isoliert. In Schritt 7 befinden sich beide Partien 6A und 6B im Sammler 50, während in Schritt 8 die erste Partie 6A eine zweite organische Schicht 9A und eine Härtung erhält. In Schritt 9 erhält jedes Substrat 6 der zweiten Partie 6B seine erste Abscheidung der organischen Schicht 9A, bis beide Partien 6A und 6B im Sammler 40 gelagert werden, wie in Schritt 10 gezeigt. Nach Schritt 11 weist die Partie 6A zwei Paare aus einer organischen Schicht 9A und einer anorganischen Schicht 9B der Beschichtung 9 auf, die auf den Substraten 6 angeordnet sind. Schritt 12, sobald dieser abgeschlossen ist, hinterlässt die Substrate der zweiten Partie 6B mit einer ersten anorganischen Schicht 9B und einem ersten Paar aus einer organischen Schicht 9A und einer anorganischen Schicht 9B der Beschichtung 9. Schritt 13 ist ein dem von Schritt 7 ähnlicher Wartezustand. Schritt 14 stellt die Substrate 6 von der ersten Partie 6A dar, die das Verkapselungswerkzeug 2 durch den Auslass 40B im Sammler 40 verlässt. In Schritt 15 (der den Vorgang von Schritt 4 wiederholt) erhält die zweite Partie 6B eine organische Schicht 9A und eine Härtung, während eine neue Partie 6C in den Einlass 40A des Sammlers 40 geladen wird. Schritt 16 zeigt die zweite und die dritte Partie 6B, 6C in einem Wartezustand im Sammler 40. Man wird zu schätzen wissen, dass Modifizierungen der obigen Schritte möglich sind; wenn beispielsweise höhere oder niedrigere Anzahlen an Schichten benötigt werden, kann die Anzahl von Durchläufen durch das Verkapselungswerkzeug 2 entsprechend variiert werden. Fachmänner werden zu schätzen wissen, dass, obwohl die Reihenfolge (d. h. mit der anorganischen Schicht voran) des Basispaars gegenwärtig auf Grundlage der derzeit im Gebrauch befindlichen Substrate bevorzugt ist, das vorliegende System so gestaltet werden kann, dass es eine Strategie mit einer Abscheidung einer organischen Schicht zuerst für andere Substratzusammensetzungen, die eine solche Vorgehensweise erforderlich machen würden, bereitstellen kann.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 4C ist die Nebeneinanderstellung des Verkapselungswerkzeugs von 4A und eines Ablaufdiagramms, das das Pendeln eines Substrats 6 zeigt, bei Produktion einer Beschichtung aus vier Schichten 9 gezeigt. In diesem Fall kann die anorganische Maske (Oxidmaske) einmal aufgebracht werden, worauf das Aufbringen (Überlagern) der organischen Maske nur für anorganische Abscheidungen (Oxidabscheidungen) folgt. Diese Konfiguration ermöglicht eine einfache Erstellung unterschnittener Masken aus zwei flachen Masken.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 5A und 5B weist das Verkapselungswerkzeug 2 mehrere Abscheidungsstationen für eine organische Schicht 10 auf, so dass es, wie die in 4A gezeigte Konfiguration, unter einem gemeinsamen Vakuum betrieben werden kann. Während diese Variante des Systems zusätzliche Bestandteile beinhaltet, hat sie den Vorteil, dass das Gehäuse 3 wiederholt wird (nicht gezeigt), so dass alle erforderlichen Schichten der Multilayerbeschichtung 9 in weniger Durchläufen abgeschieden werden können, wodurch der Durchsatz verbessert wird. Als Alternative kann bewirkt werden, wenn ausreichend Gehäuse 3 nebeneinander gestellt sind, dass das Substrat 6 unidirektional befördert wird, wodurch die Sammler 40, 50 vereinfacht werden, die keine Umkehrfunktionen mehr erfordern würden. Die Anzahl und Anordnung eine solchen Stationsanordnung wird von der erforderlichen Konfiguration der Schichten in der Multilayerbeschichtung 9 abhängen und kann entsprechend gestaltet werden. Das Verkapselungswerkzeug 2 kann darüber hinaus so gestaltet werden, dass es die organischen und anorganischen Schichten 9A, 9B in jeglicher Reihenfolge abscheidet als auch einen Gegenstand entweder direkt auf das Substrat in Form einer Platte 6 oder auf eine oder mehrere Schichten der Multilayerbeschichtung setzt. Während die bevorzugte Ausführungsform darin besteht, dass das Substrat in Form einer Platte 6 in dem Verkapselungswerkzeug 2 platziert wird, wobei der zu verkapselnde Gegenstand bereits montiert ist, kann das Werkzeug auch so gestaltet werden, dass das Substrat 6 leer in das Verkapselungswerkzeug 2 eintritt, so dass der Gegenstand auf dem Substrat platziert wird, sobald dieses sich in dem Werkzeug 2 befindet. Zudem können wie bei der wie in 4A gezeigten Konfiguration des Werkzeugs Trennscheiben 15 dazu verwendet werden, die verschiedenen Stationen, insbesondere die Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10, zu spreizen, um die Wanderung des Materials, das dazu verwendet wird, die organische Schicht 9A auszumachen, zu vermindern. Die vereinfachten Schritte von 5B ahmen die zuvor in Verbindung mit 4B beschrieben nach, darauf modifiziert, die zusätzliche Abscheidungsstation für eine organische Schicht 10 zu berücksichtigen.
Als Nächstes unter Bezugnahme auf 6 in Verbindung mit 3 ist das Verkapselungswerkzeug 2 von 4 gezeigt, das mit einem Kontrollsystem 70 und einer externen Materialhandhabungsvorrichtung 80 verbunden ist, die alle zum Absetzen eines gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen Bauelements 90, wie einer OLED, auf dem Substrat in Form einer Platte 6 sind. Die externe Materialhandhabungsvorrichtung 80 kann so gestaltet sein, dass sie entweder eine manuelle oder eine automatisierte Kopplung mit dem Verkapselungswerkzeug 2 ermöglicht. Eine fakultative Messkammer 8 ist neben einem Sammler 40 am Ende des Werkzeugs 2 gezeigt. In Situationen, in denen das Werkzeug zur Inline-Produktion eines Bauelements (einer OLED) verwendet werden kann, würde eine Schnittfläche, die ein geeignetes Vakuum aufrechterhält und Übergabemittel zum Übertragen von Substraten mit Bauelementen beinhaltet, anstelle des Werkzeugs 2 eingesetzt. Obwohl derzeit nicht gezeigt, ist ein zwischen den beiden positionierter Sammler 40 vorteilhaft, der ein Mittel zur Befassung mit Geschwindigkeitsabstimmung, Problemlösung (wie Anhalten und Beheben), Wartung, Abkühlungen oder dergleichen bereitstellt. In einer anderen Vorgehensweise (nicht gezeigt) ist das Werkzeug 2 von der Linie zur Produktion eines Bauelements (einer OLED) getrennt. Die Produktionslinie wird eine Abtransportvorrichtung mit Mitteln zum Einlagern von Substraten mit Bauelementen in einen Transportbehälter, der verschlossen werden und danach ein geeignetes Vakuum aufrechterhalten kann, erfordern. Unter diesen Umständen wird das Werkzeug 2 eine Zufuhrvorrichtung mit Mitteln zum Aufnehmen des Transportbehälters, Öffnen und Abladen auf das Transportsystem des Werkzeugs erfordern. Die Abtransportvorrichtung der Linie und die Aufnahmevorrichtung des Werkzeugs müssen Mittel zum Aufbauen und Aufrechterhalten geeigneter Vakuen aufweisen. Zudem müssen Isolationskammern 4 im Gegensatz zu denen von 4A und 5A nicht Teil des Sammlers 40 sein, sondern können separate Vorrichtungen sein.

Claims

Werkzeug zum aufeinander folgenden Abscheiden einer Multilayerbeschichtung auf einem Substrat, wobei das Werkzeug umfasst: ein proximales Ende, so gestaltet, dass es dieses Substrat aufnimmt; ein dem genannten proximalen Ende gegenüberliegendes distales Ende; und mindestens ein Gehäuse, welches zwischen diesen proximalen und distalen Enden angeordnet ist, wobei dieses Gehäuse ein gemeinsames Vakuum und einen linearen Abscheidungspfad darin definiert, wobei dieses Vakuum so gestaltet ist, dass es an eine Vakuumquelle gekoppelt ist, und dieser lineare Abscheidungspfad so angeordnet ist, dass der Transport von genanntem Substrat durch dieses Gehäuse erleichtert wird, wobei dieses Gehäuse umfasst: mindestens eine Abscheidungsstation für eine organische Schicht, die so gestaltet ist, dass sie mindestens eine organische Schicht von dieser Multilayerbeschichtung auf genanntem Substrat abscheidet; mindestens eine Härtungsstation, die so gestaltet ist, dass sie eine organische Schicht härtet, die von der Abscheidungsstation für eine organische Schicht abgeschieden wurde; mindestens eine Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht, die so gestaltet ist, dass sie mindestens eine anorganische Schicht von dieser Multilayerbeschichtung auf genanntem Substrat abscheidet; und mindestens eine Vorrichtung zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung, um die Wanderung von Material, aus dem die organische Schicht besteht, aus der genannten Abscheidungsstation für eine organische Schicht, aus der dieses Material stammt, zu kontrollieren.
Werkzeug nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Maskenstation, die in diesem Gehäuse untergebracht ist, wobei diese Maskenstation so gestaltet ist, dass sie mindestens eine Maske auf genanntem Substrat platziert.
Werkzeug nach Anspruch 2, wobei diese Maskenstation eine Vorrichtung zum Platzieren einer organischen Maske und eine Vorrichtung zum Platzieren einer anorganischen Maske umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei mindestens eines von genanntem proximalen Ende und genanntem distalen Ende einen Sammler definiert, wobei dieser Sammler so gestaltet ist, dass er eine Partie von genannten Substraten mindestens vor, nach oder zwischen Abscheidungsschritten der genannten Multilayerbeschichtung darauf enthält.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei sowohl das proximale Ende wie auch das distale Ende einen Sammler definieren.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei dieses Werkzeug eine Vielzahl an organischen Abscheidungsstationen und eine Vielzahl an organischen Härtungsstationen umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei dieses Werkzeug so gestaltet ist, dass eine Vielzahl von Substratpartien gleichzeitig verarbeitet werden.
Werkzeug nach Anspruch 7, wobei diese Sammler weiterhin so gestaltet sind, dass sie das Substrat entlang dem linearen Abscheidungspfad umkehren, so dass multiple Schichten von dieser Multilayerbeschichtung abgeschieden werden können.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei mindestens einer dieser Sammler weiterhin eine Vorrichtung umfasst, die so gestaltet ist, dass sie die Temperatur innerhalb des genannten Sammlers vermindert.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei dieser Sammler ein Umweltisolierungsventil umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 4, weiterhin umfassend mindestens eine Oberflächenbehandlungskammer, die so gestaltet ist, dass die Fähigkeit von einzelnen Schichten von dieser Multilayerbeschichtung, an genanntem Substrat oder einer benachbarten Schicht zu haften, verstärkt wird.
Werkzeug nach Anspruch 11, wobei diese Oberflächenbehandlungskammer in dem Sammler untergebracht ist.
Werkzeug nach Anspruch 12, wobei genannte Oberflächenbehandlungs-kammer eine Plasmaenergiequelle umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 12, wobei genannte Oberflächenbehandlungs-kammer eine Vorrichtung zum thermischen Verdampfen umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 12, wobei diese Vorrichtung zum thermischen Verdampfen so gestaltet ist, dass sie ein nicht oxidisches Material abscheidet.
Werkzeug nach Anspruch 15, wobei dieses nicht oxidische Material mindestens eines von Lithiumfluorid oder Magnesiumfluorid umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die genannte Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht so gestaltet ist, dass sie eine anorganische Schicht auf genanntem Substrat vor dem Platzieren einer organischen Schicht in dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht platziert.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei mindestens eine dieser Vorrichtungen zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung neben mindestens einer Seite von dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht entlang dem linearen Abscheidungsweg angebracht ist.
Werkzeug nach Anspruch 18, wobei diese Vorrichtungen zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung neben den Seiten oberhalb und unterhalb von dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht entlang dem linearen Abscheidungsweg angebracht ist.
Werkzeug nach Anspruch 18, wobei genannte Vorrichtung zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung eine Kühlvorrichtung ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei diese Vorrichtung zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung mindestens eine Trennscheibe umfasst, die entlang dem linearem Abscheidungsweg neben mindestens einer Seite von dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht angebracht ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Fördereinrichtung, die sich durch dieses Gehäuse erstreckt, wobei diese Fördereinrichtung so gestaltet ist, dass sie dieses Substrat durch mindestens einen Teil des genannten Werkzeugs transportiert.
Werkzeug nach Anspruch 22, wobei diese Fördereinrichtung so gestaltet ist, dass sie sich zwischen den proximalen und distalen Enden bidirektional bewegt.
Werkzeug nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Testkammer, die an dieses Werkzeug betriebsfähig gekoppelt ist, wobei diese Testkammer so gestaltet ist, dass sie den Durchdringungswiderstand testet.
Werkzeug nach Anspruch 24, wobei diese Testkammer so gestaltet ist, dass sie einen Umweltangriff durch mindestens eines von Sauerstoff oder Feuchtigkeit simuliert.
Werkzeug nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend ein Kontrollsystem, das so gestaltet ist, dass Prozessbedingungen innerhalb von diesem Gehäuse bestimmt werden.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei genannte Vakuumquelle so gestaltet ist, dass sie während der Abscheidung der anorganischen Schicht ein anderes Vakuumniveau bereitstellt als während Abscheidung der organischen Schicht.
Werkzeug nach Anspruch 27, wobei dieses Vakuumniveau während der Abscheidung der anorganischen Schicht 0,4 Pa (3 Millitorr) beträgt.
Werkzeug nach Anspruch 27, wobei dieses Vakuumniveau während der Abscheidung der organischen Schicht 1,33 Pa (10 Millitorr) beträgt.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei genannte Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht eine rotierende Sputterquelle umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 30, wobei diese rotierende Sputterquelle mindestens eine drehbare Kathode umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 4, weiterhin enthaltend eine Haltevorrichtung, die oberhalb eines ersten Sammlers positioniert ist, um daraus das Substrat anzunehmen.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei dieser Sammler eine thermische Kontrollvorrichtung umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 4, wobei der Sammler einen Substrateinführungsweg und einen Substratausführungsweg umfasst, wobei dieser Substratausführungsweg von diesem Substrateinführungsweg entfernt liegt.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei dieses Werkzeug so gestaltet ist, dass entweder die erste organische oder anorganische Schicht als erstes aufgebracht werden kann, um dem Substrat benachbart zu sein.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei dieses mindestens ein Gehäuse eine Vielzahl von Gehäusen ist, die aufeinander folgend gekoppelt sind, so dass dieses gemeinsame Vakuum jedem dieser Vielzahl von Gehäusen gemeinsam ist.
Werkzeug nach Anspruch 36, weiterhin umfassend mindestens einen Sammler, der so gestaltet ist, dass er mindestens teilweise dieses Substrat von der äußeren Umgebung isoliert.
Werkzeug nach Anspruch 37, wobei dieser Sammler in einer selektiven Vakuumverbindung mit diesem Gehäuse steht.
Werkzeug nach Anspruch 38, wobei dieser Sammler eine Vorrichtung umfasst, die so gestaltet ist, dass sie die Temperatur innerhalb dieses Sammlers vermindert.
Verfahren zur Abscheidung einer Multilayerbeschichtung auf ein Substrat, wobei dieses Verfahren umfasst: Gestalten eines Werkzeugs gemäß Anspruch 1, damit es umfasst: ein proximales Ende, so gestaltet, dass es dieses Substrat aufnimmt; ein dem genannten proximalen Ende gegenüberliegendes distales Ende; und mindestens ein Gehäuse, angebracht zwischen diesen proximalen und distalen Enden, wobei dieses Gehäuse ein gemeinsames Vakuum und einen linearen Abscheidungspfad darin definiert, wobei dieses Vakuum so gestaltet ist, dass es an eine Vakuumquelle gekoppelt ist, und dieser linearer Abscheidungspfad so angeordnet ist, dass der Transport von genanntem Substrat durch dieses Gehäuse erleichtert wird, wobei dieses Gehäuse umfasst: mindestens eine Abscheidungsstation für eine organische Schicht, die so gestaltet ist, dass sie mindestens eine organische Schicht von genannter Multilayerbeschichtung auf diesem Substrat abscheidet; mindestens eine Härtungsstation, die so gestaltet ist, dass sie eine organische Schicht härtet, die von dieser Abscheidungsstation für organische Schicht abgeschieden wurde; mindestens eine Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht, die so gestaltet ist, dass sie mindestens eine anorganische Schicht von genannter Multilayerbeschichtung auf diesem Substrat abscheidet; mindestens eine Vorrichtung zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung, um die Wanderung von Material, aus dem diese organische Schicht besteht, aus dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht, aus der dieses Material stammt, zu kontrollieren. Laden des genannten Substrats in dieses Gehäuse; Bereitstellen von mindestens einem Teilvakuum innerhalb dieses Gehäuses; Einführen eines anorganischen Materials in die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht; Abscheiden von mindestens einem Teil des anorganischen Materials auf dieses Substrat als einen Bestandteil der genannten Multilayerbeschichtung; Einführen eines organischen Materials in die Abscheidungsstation für eine organische Schicht; Abscheiden von mindestens einem Teil dieses organischen Materials auf dieses Substrat als einen Bestandteil der genannten Multilayerbeschichtung; Härten von diesem abgeschiedenen organischen Material; und Kontrollieren der Wanderung eines Überschusses an diesem organischen Material aus der Abscheidungsstation für eine organische Schicht mit genannter Vorrichtung zur Verschmutzungsverminderung.
Verfahren nach Anspruch 40, weiterhin enthaltend Behandlung von mindestens einer Oberfläche von genanntem Substrat vor dem Bilden einer ersten Schicht von dieser Multilayerbeschichtung darauf, um die Haftung zwischen diesem Substrat und dieser erster gebildeten Schicht zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 40, weiterhin enthaltend die Schritte von: Setzen einer anorganischen Maske über dieses Substrat vor dem Schritt der Abscheidung von genanntem anorganischen Material; und Setzen einer organischen Maske über dieses Substrat vor dem Schritt der Abscheidung von genanntem organischem Material.
Verfahren nach Anspruch 42, weiterhin enthaltend den Schritt des Übereinander Schichtens einer Vielzahl von Masken, um eine unterschnittene Maske herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 42, enthaltend den zusätzlichen Schritt der Entfernung dieser organischen Maske vor genanntem Härtungsschritt.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Kontrolle der Wanderung eines Überschusses an organischem Material Kühlen von mindestens einem Teil des Raums innerhalb dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht umfasst, wodurch eine Verminderung des Überschusses an in der Dampfphase verbleibendem, organischem Material in dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei Kühlvorrichtungen in thermischer Verbindung mit diesem Raum platziert werden, der durch diese Abscheidungsstation für eine organische Schicht definiert wird, um dieses Kühlen zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 40, enthaltend die zusätzlichen Schritte von: Setzen eines ersten Sammlers oberhalb von genanntem Gehäuse; Setzen eines zweiten Sammlers unterhalb von genanntem Gehäuse; und Einbauen einer Vorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie eine Temperatur auf genanntem Substrat vermindert.
Verfahren zur Verkapselung eines Gegenstands, der sich auf einem Substrat befindet, wobei dieses Verfahren umfasst: Konfigurieren eines Werkzeuges gemäß Anspruch, um zu enthalten: ein proximales Ende, so gestaltet, dass es dieses Substrat aufnimmt; ein dem genannten proximalen Ende gegenüberliegendes distales Ende; und mindestens ein Gehäuse, angebracht zwischen diesen proximalen und distalen Enden, wobei dieses Gehäuse ein gemeinsames Vakuum und einen linearen Abscheidungspfad darin definiert, wobei dieses Vakuum so gestaltet ist, dass es an eine Vakuumquelle gekoppelt ist, und dieser linearer Abscheidungspfad so angeordnet ist, dass der Transport von diesem Substrat durch dieses Gehäuse erleichtert wird, wobei dieses Gehäuse umfasst: mindestens eine Abscheidungsstation für eine organische Schicht, die so gestaltet ist, dass sie mindestens eine organische Schicht von genannter Multilayerbeschichtung auf diesem Substrat abscheidet; mindestens eine Härtungsstation, die so gestaltet ist, dass sie eine organische Schicht härtet, die von dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht abgeschieden wurde; mindestens eine Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht, die so gestaltet ist, dass sie mindestens eine anorganische Schicht von genannter Multilayerbeschichtung auf diesem Substrat abscheidet; mindestens eine Vorrichtung zur thermisch kontrollierten Verunreinigungsverminderung, um die Wanderung von Material, aus dem diese organische Schicht besteht, aus dieser Abscheidungsstation für eine organische Schicht, aus der dieses Material stammt, zu kontrollieren. Laden von genanntem Substrat mit diesem, sich darauf befindenden Gegenstand in dieses Gehäuse; Bereitstellen von mindestens einem Teilvakuum innerhalb dieses Gehäuses; Einführen eines anorganischen Materials in die Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht; Abscheidung von mindestens einem Teil dieses anorganischen Materials auf genanntem Substrat, während sich dieses Substrat in der Abscheidungsstation für eine anorganische Schicht befindet. Einführen eines organischen Materials in die Abscheidungsstation für eine organische Schicht; Abscheidung von mindestens einem Teil dieses organischen Materials auf genanntem Substrat, während sich dieses Substrat in der Abscheidungsstation für eine organische Schicht befindet. Isolierung von Überschuss des organischen Materials, um eine Verminderung an Verunreinigung durch organisches Material zu bewirken; und Härten des abgeschiedenen organischen Materials.
Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei diese Schritte der Abscheidung von genanntem organischem und anorganischem Material mindestens einmal wiederholt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 49, wobei diese Schritte der Abscheidung von genanntem organischem und anorganischem Material in jeglicher Reihenfolge ausgeführt werden können.
Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei das organische Material in die genannte Abscheidungsstation für eine organische Schicht in Dampfform eingeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 51, wobei das Isolieren von Überschuss an organischem Material Kühlen von mindestens einem Teil der Abscheidungsstation für eine organische Schicht umfasst, so dass mindestens ein Teil dieses Überschusses an organischem Material in genannter Dampfform kondensiert.
Verfahren gemäß Anspruch 51, wobei das organische Material mittels Flashverdampfung abgeschieden wird.
Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei genanntes organisches Material ein Polymerprecursor ist.
Verfahren gemäß Anspruch 48, wobei genanntes anorganisches Material eine Keramik ist.