JP2010515828A - 薄膜電子デバイス及び電子回路の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
フレキシブルで細長い基板上に積層電子デバイスを形成する方法及びシステムが記載される。積層電子デバイスは、少なくとも1つの電子活性層又は光学活性層を含む。電子デバイスの1つ以上の層の成膜は、フレキシブル基板が1つ以上ステーションを介して移動される際に生じる。各成膜ステーションで、基板は、パターンに配置された開口を有するアパーチャマスクと整列される。アパーチャマスク及び基板は、回転ドラムの周囲の一部の上に近接される。積層電子デバイスの層は、アパーチャマスクの開口を介して材料の成膜により形成される。各成膜ステーションで、積層電子デバイスの少なくとも2つの層の間の位置合わせが維持される。
Description
本発明は、電子デバイス及び/又は電子回路の形成に関する。より詳細には、本発明は、アパーチャマスクを介して材料を成膜することによる電子デバイスの製造に関する。
材料のパターンは、成膜源から基板に向かう方向に材料を放出することにより基板上に形成されることがある。材料は、成膜源と基板との間に配置されるマスクを有することにより基板上に特定パターンで成膜される。マスクはパターンを画定する開口を備え、開口を介して成膜材料のみが通過し基板に達して、材料がパターンで成膜される。
電子デバイスは積層構造として基板上に形成されることがある。材料のパターンは、積層電子デバイスを形成するための複数の成膜工程を介して層状に成膜する。デバイスは、導電トレースの成膜を介して回路中に接続されることがある。
マスクを介して基板材料のロール上に材料をパターン状に成膜する従来のやり方は、ステップ・アンド・リピート方式で行われる。基板は、予め規定された量だけ前進し、マスクが基板に対して定位置かつ既知の位置にある状態で停止する。続いて、成膜源がマスクを介して材料を放出してパターンを形成する。次に基板は、予め規定された量だけ再度移動し、停止し、成膜が再度実施される。これが繰り返され、材料の所定のパターンの複数の例を基板材料のロール上に形成する。基板上の材料の各パターンは下流にある別のマスク及び成膜源に暴露され、パターン化された材料の追加層が形成されることがある。
ステップ・アンド・リピート手順は、比較的微細な形状寸法を有する複数のパターン例を正確に作り出すという点で効果的である一方で、比較的効率が悪いという欠点を有する。基板を移動させ、マスクと基板を正確に整列させるために費やされる時間は、層を成膜するための合計時間に対して有意な長さの時間であり、材料を成膜するのに費やされる時間ではない。したがって、ステップ・アンド・リピート手順では所望の生産率を達成することはできない。
本発明の一実施形態は、フレキシブルで細長い基板上に複数の重なり合う層を有する1つ以上の電子デバイスを形成する方法を含む。方法は、1つ以上のステーションを介してフレキシブル基板を移動させる工程を含む。各成膜ステーションで、細長いアパーチャマスクは回転ドラムに対して移動され、アパーチャマスクはパターンに配置された開口を有する。アパーチャマスクと基板は、回転ドラムの周囲の一部の上に整列され、近接される。積層電子デバイスの層は、アパーチャマスクの開口を介して成膜される。積層電子デバイスの少なくとも2つの層の間の位置合わせが維持される。積層電子デバイスの少なくとも1つの層は、電子活性材料又は光学活性材料を含む。
本発明の別の実施形態は、フレキシブルで細長い基板上に複数の重なり合う層を有する1つ以上の電子デバイスを形成する装置を目的とする。装置は1つ以上の成膜ステーションを含む。各成膜ステーションは、パターンに配置された開口を有する細長いアパーチャマスク、回転ドラム及び回転ドラムに対して配置される成膜源を含む。成膜源は、アパーチャマスクの開口を介して材料を基板に向けて放出し、積層電子デバイスの層を形成するように構成される。輸送システムは、1つ以上の成膜ステーションを介して基板を移動させるように構成される。各成膜ステーションで、基板はドラムの周囲部分の上の成膜ステーションのアパーチャマスクと近接する。位置合わせシステムは、積層電子デバイスの少なくとも2つの層の間の位置合わせを維持するように構成される。積層電子デバイスの少なくとも1つの層は、電子活性材料又は光学活性材料を含む。
上述の本発明の概要は、本発明の各実施形態又はあらゆる実施態様を説明するためのものではない。本発明の利点及び効果、並びに本発明に対する一層の理解は、以下に記載する発明を実施するための形態及び特許請求の範囲を添付図面と併せて参照することによって明らかになり、理解されるであろう。
本発明はさまざまな変更及び代替形状が可能であるが、その具体例を一例として図面に示すとともに詳細に説明する。但し、本発明を記載される特定の実施形態に限定するものではないことを理解されたい。逆に、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内にある、全ての修正例、等価物及び代替例を包含するものとする。
例示される実施形態の以下の説明では、本明細書の一部を構成し、本発明を実施され得るさまざまな実施形態を実例として示す添付の図面が参照される。本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態が利用されてもよく、また構造上の変更が行われてもよいことを理解されたい。
本発明の実施形態は、フレキシブル基板上に積層電子デバイスを製造する方法及びシステムを目的とする。フレキシブル基板上の薄層を用いることで、積層電子デバイスをロール・ツー・ロール製造することができる。本明細書に記載の実施形態は、ここに、薄膜トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード及び/又はその他の電子デバイスを含む微細形状の積層電子デバイスの高速製造を有利に提供する。記載の成膜技術は、フレキシブルウェブ基板上に積層電子デバイスを作製するのに用いられることができ、下限が約2マイクロメートルである範囲の、およそ数マイクロメートルであり得る。積層電子デバイスの少なくとも2つの層は、最小形状寸法の1/2の許容誤差内で適切な位置合わせに維持される。例えば、形状寸法は約100マイクロメートル未満であってもよく、位置合わせ許容誤差は約50マイクロメートル未満であってもよい。
図1は、本発明の実施形態による積層電子デバイスの製造方法を示すダイアグラムである。製造方法は、1つ以上の成膜ステーションを介してフレキシブル基板を移動させ、複数の重なり合う層を有する1つ以上の電子デバイスを形成する工程(110)を含む。電子デバイス層の少なくとも1つは、電子活性材料又は光学活性材料である。1つ以上の成膜ステーションの各成膜ステーションで、開口を有するアパーチャマスクは、回転ドラムの上を移動する(120)。フレキシブル基板及びアパーチャマスクは、回転ドラムの周囲の一部の上に近接される(130)。材料は、成膜源から基板に向けて放出され、アパーチャマスクの開口を介して成膜され(140)電子デバイスの層を形成する。位置合わせは、成膜中は、電子デバイスの少なくとも2つの層の間で維持される(150)。
プロセスにより形成される1つ以上の積層電子デバイスは、1つ以上の成膜ステーションで成膜され得る、例えば有機又は無機半導体のような電子活性材料又は光学活性材料を含む。他の成膜ステーションで、電子活性材料又は光学活性材料への電気接点を提供する材料が成膜されてもよい。更に他の成膜ステーションで、追加の電子デバイス層を形成する材料、例えば、誘電体材料、ホール若しくは電子輸送材料、ドープされた緩衝材又はデバイス間の接続が成膜されてもよい。
層が、機能性電子デバイスを得るために予め成膜された層と十分に整列されるときに、電子デバイス層は、位置合わせ状態にある。異なる層は、異なるレベルの位置合わせミスを許容することができる。一般に、位置合わせ精度がよいほど、より小さな形状寸法が作製され得る。本発明の方法及びシステムを用いて達成することのできる形状寸法は、およそ数マイクロメートルであり得る。電子デバイス層の間の位置合わせは、最小形状寸法の1/2に維持され得る。
本発明のアプローチは、1つ以上の成膜ステーションを有する成膜システムにより実施され得る。例えば、一つの構成において、図2に示されるような成膜システムは、層の少なくとも2つの間の位置合わせを維持しながら、多くのデバイス層を成膜することができる。別の構成において、成膜システムは、単一電子デバイス層を成膜し、単一層と1つ以上の予め成膜された層との間の位置合わせを維持する成膜ステーションを1つだけ含んでもよい。例えば、フォトリソグラフィー又はインクジェット印刷のような別のプロセスにより電子デバイスの1つ以上の第1層は、予め形成される又は成膜されることができる。本発明によるプロセスを実施する1つの成膜ステーションを有する成膜システムは、次の層と予め成膜された層の少なくとも1つとの間の位置合わせを維持しながら、次の層を成膜することができる。
図2は、ここに記載の製造方法を実施するために用いることのできる、複数の成膜ステーション1〜Nを有する成膜システム200を示す。上述のように、他の実施形態では、1つだけの成膜ステーションが用いられる。図2の成膜システムは、基板201を複数の成膜ステーション1〜Nを介して移動させ、アパーチャマスク212、222、232を各ステーション1〜Nで回転ドラム211、221、231に対して移動させるように構成された輸送システムを含む。輸送システムは、アパーチャマスク212、222、232又は基板201の所定の長さを維持するように構成され得る。
一実施形態において、フレキシブル基板201は、巻き出しホイールを介して供給される。基板201は、基板201が成膜ステーション1〜Nを介して通過するにつれて次の電子デバイス層を獲得しながら、複数の成膜ステーション1〜Nを介して輸送される。各成膜ステーションは、少なくとも1つの回転ドラム211、221、231、少なくとも1つのアパーチャマスク212、222、232及び少なくとも1つの成膜源213、223、233を含む。ステーション2のようないくつかの成膜ステーションは、独立したデバイス層をアパーチャマスク222を介して同時に又は連続的に成膜するのに用いられる複数の成膜源223、224を含んでもよい。
各成膜ステーション210、220、230で、フレキシブル基板201及びアパーチャマスク212、222、232は、ドラム211、221、231の表面の周囲の上に近接される。フレキシブル基板201及びアパーチャマスク212、222、232は、近接されるときに接触しても接触しなくてもよい。
成膜材料は、成膜源213、223、224、233から基板201に向かけて放出され、アパーチャマスク212、222、232の開口を介して成膜されて連続した電子デバイス層を形成する。
いくつかの実施において、アパーチャマスク212、222、232での開口パターンは、本明細書に記載の製造プロセスの間にマスク上にかけられる張力をパターンが補正するように形成されることができる。張力のかかっていないアパーチャマスクのパターンは、システムの運転中に所望のマスクパターンが得られるように、運転張力下でマスクパターンの収縮及び/又はひずみを補正するように調節され得る。例えば、いくつかの構成において、マスク212、222、232は、長手方向に引っ張られた状態に保たれ、横方向に引っ張られない又は同じ量だけ引っ張られない。これらの構成において、フレキシブルマスク212、222、232は縦方向に延伸し、マスク212、222、232に最初に形成された開口のひずみを引き起こす。例えば、マスク212、222、232が長手方向に伸張されるとき、円形開口はひずみ、長手方向に長軸を有する楕円になる。マスク212、222、232の伸張に起因するこのひずみを補正するために、楕円が横方向に主要寸法を有するように、最初に開口を形成することにより開口は、「予めひずませて」もよい。その後マスク212、222、232に長手方向の伸張を加えることで円形開口が形成される。
位置合わせシステムは、1つ以上のアパーチャマスク212、222、232と基板201を整列させ、積層電子デバイスの層の間の位置合わせを維持するように構成される。例えば、位置合わせシステムは、アパーチャマスク又は基板の位置を決定するために、アパーチャマスク212、222、232及び/又は基板201上の基準マークを用いてもよい。基板及び/又はアパーチャマスクの速度及び/又は位置を決定するために、基板及び/又はアパーチャマスク輸送システムの回転エンコーダ及びウェブ張力印加機構の使用を介するなどの、他の種類の位置合わせ技術もまた可能である。最後の成膜ステーションを出た後、その上に成膜された積層電子デバイスを有しながら、フレキシブル基板201は、巻き付けホイール295上に巻き付けられてもよい。
本明細書に記載の方法及びシステムを用いて、薄膜トランジスタ(TFT)、光起電(PV)デバイス、ショットキーダイオード及び有機発光ダイオード(OLED)などを含むさまざまな種類の層電子デバイス及び/又は光電子デバイス並びにサブシステムが製造され得る。スタックされた積層デバイス、例えば、TFT上にスタックされたOLEDを形成され得る。以下に詳細に記載される例で、スタックされたOLED及びTFTは、本明細書に記載の技術を用いて製造され得る表示装置の背面を形成する。
本明細書に記載のさまざまな実施形態に従って形成される積層電子デバイスは、電子又は光活性半導体層のような活性層を含む。活性層は、典型的には成膜システムにより成膜されるが、必ずしもそうである必要はない。活性層へのオーム接触又は整流接触は、活性層材料と直接的又は間接的に接触する導電材料を成膜して形成され得る。広くは、活性層への接触は、銀、金、アルミニウム、銅、酸化インジウムスズ及び/又はその他の材料のような材料を含む金属材料又は導電性金属酸化物材料により形成され得る。導電材料は、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)のような有機導電体を含むことができる。さまざまなその他の好適な導電材料が用いられ得る。積層電子デバイスの形成前、形成中又は形成後に、導電材料のパターンが成膜されて、基板上に形成された電子デバイスの2つ以上の間の回路接続を作製してもよい。
活性層は、1つ以上のドープされた又はドープされていない半導体材料を含むことができる。非晶質又は結晶無機半導体のような無機半導体が用いられて電子デバイスの活性層を形成してもよい。例えば、用いられ得る非限定的な例には、非晶質シリコン、酸化亜鉛、その他のII〜VI族化合物及びその合金並びにそれらの組合せ、InZnO及びInGaZnOが挙げられる。本発明の実施形態による多層電子デバイスを形成するために、当該技術分野において既知のさまざまなその他の好適な電子又は光活性無機半導体を用いることができる。
有機半導体を用いて電子デバイスの活性層が形成され得る。例えば、ペンタセン含有化合物、テトラセン含有化合物、アントラセン含有化合物、ビス(アセニル)アセチレン化合物及びアセン−チオフェン化合物のような小分子により例示される縮合芳香族環化合物を含む、さまざまな有機半導体材料を用いられ得る。ポリ(3−アルキルチオフェン)により例示されるレジオレギュラーポリチオフェン及び縮合チオフェン単位又はビス−チオフェン単位を有するポリマーのような、いくつかの高分子材料も検討されてきた。
コポリマーが用いられて活性層を形成してもよい。より詳細には、シリルエチニル基を付着させたアセン−チオフェンコポリマーが有機薄膜トランジスタ、発光ダイオード及び光電池のような電子デバイスの1つ以上の層に用いられ得る。
ショットキーダイオードの形成は、整流接触及びオーム接触と半導体活性層との間の適切なエネルギー帯関係を得るように材料を選択することを含む。ショットキーダイオードの活性層として特に有用である1つの有機化合物は、ペンタセン、π−共役分子である。近年、例えば、オーム接触と活性層との間に、ドープされた緩衝層を利用するショットキーダイオードが記載されている。一つの実施において、有機半導体層がp型材料である場合、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)が用いられて緩衝層を形成してもよい。MTDATAは、有機発光ダイオードのホール輸送材料として機能する安定した非晶質ガラスである。導電率を大きく増加させるためにMTDATAの層がドープされる。MTDATAは、テトラシアノキノジメタンのフッ素化形態(F4−TCNQ)のアクセプタ分子と同時昇華させることによりドープされ得る。MTDATA中F4−TCNQが3〜20%であるドーピング濃度が効果的であり、MTDATA中F4−TCNQが約5%〜約10%のドーピング濃度が最もよい結果を提供する。
デバイスは、ホール又は電子輸送層を含んでもよい。ホール輸送層は、デバイスへのホールの注入及びそれらの再結合領域への移動を容易にし及び/又は電子の通過に対するバリアとして作用することができる。いくつかの例では、ホール輸送層にアセン−チオフェン共重合体を用いることができる。別の例において、ホール輸送層は、例えば、ジアミン誘導体、例えば、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン(TPD)、N,N’−ビス(2−ナフチル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン(β−NPB)、及びN,N’−ビス(1−ナフチル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン(NPB);又はトリアリールアミン誘導体、例えば、4,4’,4”−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(TDATA)、4,4’,4”−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、4,4’,4”−トリ(N−フェノキサジニル)トリフェニルアミン(TPOTA)及び1,3,5−トリス(4−ジフェニルアミノフェニル)ベンゼン(TDAPB)を含むことができる。
電子輸送層は、デバイスに電子を注入し、再結合領域への移動を容易にし及び/又はホールの通過に対するバリアとして更に作用することができる。いくつかの例において、電子輸送層40は、トリス(8−ヒドロキシキノレート)アルミニウム(Alq3)及びビフェニレートビス(8−ヒドロキシキノレート)アルミニウム(BAlq)などの有機金属化合物を用いて形成することができる。電子輸送層260で有用な電子輸送材料のその他の例には、1,3−ビス[5−(4−(1,1−ジメチルエチル)フェニル)−1,3,4−オキサジアゾ−ル−2−イル]ベンゼン、2−(ビフェニル−4−イル)−5−(4−(1,1−ジメチルエチル)フェニル)−1,3,4−オキサジアゾ−ル、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(ADN)、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾ−ル又は3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)が挙げられる。
TFT、PVデバイス及びOLEDの形成に有用な材料及び構造は、本明細書に参照により組み込まれる、同一所有者の米国特許出願第11/379,642号(2006年4月21日出願)に更に記載されている。ショットキーダイオードの形成に有用な材料及び構造は、本明細書に参照により組み込まれる、同一所有者の米国特許公開第20050212072号に記載されている。
図3〜6に図示されているデバイスは、本明細書に記載の製造方法を用いて形成され得るデバイスの例を提供する。これらの例は、これらの方法で形成され得る電子デバイスの完全なリストを提供しない。これらの例を用いて説明される方法及びシステムの他の種類のデバイスへの外挿は、当業者には容易に明らかであろう。
本明細書に記載の方法及びシステムにより製造される電子デバイスは、複数の重なり合う層を有し、電子デバイスの層の少なくとも1つは電子活性層又は光学活性層である。電子デバイスのその他の層は、例えば、導電層、抵抗層、誘電体層、接着促進層、拡散防止層、ホール輸送層、電子輸送層及び/又は多層電子デバイスを製造するために用いられる当該技術分野において既知のその他の種類の層を挙げることができる。成膜段階の間に、プラズマプロセス又はコロナプロセスのようなさまざまな表面処理技術が適用され得る。
電子デバイスの製造中、電子デバイス層の少なくとも2つの間で位置合わせが維持される。デバイスのいくつかの層の間の位置合わせは、必要でない場合がある。例えば、電子デバイスのいくつかの層は、位置合わせを必要としないパターン化されていない層であってもよい。
電子デバイスの層の全てを本明細書に記載のプロセスを用いて成膜する必要はない。例えば、別のプロセスにより電子デバイスのいくつかの層を基板上に形成され得る。一実施例で、第1層は、フォトリソグラフィー又はインクジェット印刷のような別のプロセスにより成膜される。第1層の形成後、基板は、本発明の実施形態に従って構成された成膜システムに供給される。この成膜システムで、電子デバイスの1つ以上の追加層が本明細書に記載のように成膜され、一方、成膜システムは、予め成膜された第1層と1つ以上の追加層との間の位置合わせを維持する。
電子デバイスの形成プロセスは実質的に連続的であってもよく、非連続的であってもよい。例えば、1つのシナリオで、電子デバイスは、一連の成膜ステーションを介して進む基板ロールを投入することから始まり、その上に性膜された積層電子デバイスを有する基板を含むロールを排出することで終了する、実質的に連続的なやり方で基板上に形成される。
1つ以上の層の成膜後、基板ロールは、成膜システムから除去されてもよい。基板ロールは、追加プロセスの用意ができた状態にある部分組立ロール品(subassembly roll good)を含んでもよい。追加プロセスは、本発明のアプローチに従って又は他の種類の成膜システムにより成膜される追加デバイス又は回路層を含んでもよい。
本発明の実施形態により例示される処理方法を用いて製造され得る電子デバイスには、さまざまな種類のトランジスタ、ダイオード、光起電デバイス、発光素子、コンデンサ、スタックされた電子デバイス及び/又はその他のデバイスが挙げられる。基板上に成膜されたデバイスの2つ以上の間で接続が作製されて電気回路を形成してもよい。
図3A〜図3Dは、図2の成膜システムを用いて製造され得る薄膜トランジスタ(TFT)の断面図である。本明細書に記載のTFTはトランジスタの実施形態を示し、層の1つ以上がアパーチャマスクを採用した製造プロセスを用いながら成膜される。典型的には、TFTは、非晶質シリコン又はセレン化カドミウムのような無機半導体を基材としている。つい最近では、TFTを形成するのに有機半導体材料が用いられてきた。本明細書に記載の製造プロセスは、典型的にはエッチングプロセス又はフォトリソグラフィーの影響を受けにくい有機材料を組み込んでいる電子デバイス及び回路の形成に特に有利である。
図3Aは、ボトムゲート、ボトムコンタクト型のTFTの断面図を示す。ゲートコンタクト311を形成する導電材料のパターンは、第1成膜ステーションでの基板310上に成膜される。一実施形態で、ゲート材料は厚さ約60nmの金である。金属層は、真空蒸着、スパッタリング又はその他の方法で成膜され得る。
誘電体材料312は、第2成膜ステーションでのゲート金属311の上にパターン形成される。一つの実施で、誘電体材料312は、酸化アルミニウムを含み、厚さ約150nmに成膜される。別の実施形態で、誘電体は、二酸化ケイ素、シリコン及びアルミニウムの酸化物及び窒化物の混合物、ダイヤモンド様ガラス並びに/又はその他の酸化物若しくは誘電体を含んでもよい。誘電体層は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ助長化学気相成膜(PECVD)により又は他の方法で成膜することができる。
第3成膜ステーションで、金のような導電材料のパターンは、ソースコンタクト313及びドレインコンタクト314を形成しながら、誘電体層312の上に成膜される。半導体材料315は、第4成膜ステーションでのソースコンタクト313及びドレインコンタクト314の上に成膜される。半導体は、例えば、真空で蒸着される酸化亜鉛層又はペンタセン層を含んでもよい。任意に、第5成膜ステーションで、封止剤316は、TFTの半導体層315の上に成膜される。
図3Bは、本発明の実施形態に従うプロセスを用いながら、プロセスで製造され得るトップゲート、トップコンタクトTFTの断面図を示す。半導体材料321は、第1成膜ステーションでの基板320上にパターン形成される。ドレインコンタクト322及びソースコンタクト323は、第2成膜ステーションでの半導体層321の上に成膜される導電材料のパターンにより形成される。第3成膜ステーションで、誘電体材料324は、ドレインコンタクト322及びソースコンタクト323の上に成膜される。ゲートコンタクト325は、第4成膜ステーションで成膜される導電材料のパターンにより形成される。任意に、第5成膜ステーションで、封止剤326は、TFTのゲートコンタクト325の上に成膜される。
図3Cは、本発明の実施形態に従って製造され得るボトムゲート、トップコンタクトTFTの断面図を示す。成膜された導電材料のパターンは、第1成膜ステーションでの基板330上にゲートコンタクト331を形成する。誘電体材料332は、第2成膜ステーションでのゲートコンタクト331の上にパターン形成される。半導体材料333のパターンは、第3成膜ステーションでの誘電体332の上にパターン形成される。導電材料のパターンは、ソースコンタクト334及びドレインコンタクト335を形成しながら、第4成膜ステーションでの半導体層333の上に成膜される。任意に、封止剤336は、第5成膜ステーションでのTFTのソースコンタクト334及びドレインコンタクト335の上に成膜される。
本明細書に記載の方法で製造することのできるトップゲート、ボトムコンタクトTFTの断面図は、図3Dで示されている。基板340上のドレインコンタクト341及びソースコンタクト342を形成している導電材料のパターンは、第1成膜ステーションで成膜される。半導体材料343は、第2成膜ステーションでのドレインコンタクト341及びソースコンタクト342の上にパターン形成される。第3成膜ステーションで、誘電体材料344のパターンが半導体層343の上に成膜される。導電材料は、第4成膜ステーションでパターンに成膜され、ゲートコンタクト345を形成する。任意に、封止層346は、第5成膜ステーションでのTFTのゲート345の上に成膜される。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の製造プロセスは、発光ダイオード(LED)又は光起電(PV)セルを製作するために用いられ得る。さまざまな実施において、LED又はPVセルの活性物質は有機又は無機半導体であってもよい。PVセル及びLEDは、アノード、カソード及びアノードとカソードとの間に位置する有機又は無機材料のような一般的な構成要素を有する。PVセルでは、光への活性層の暴露が、アノード電極とカソード電極との間に電流を流す。LEDの電極間を流れる電流は、光学活性材料の電子とホールの再結合を介して光を生成する。
図4は、本明細書に記載の成膜プロセスを用いて製造することのできるPVセルの断面図である。アノードコンタクト411は、第1成膜ステーションでの基板410上にパターン形成される。活性層412、例えば、有機又は無機半導体層は、第2成膜ステーションでのアノードコンタクト411の上に成膜される。第3成膜ステーションで、カソードコンタクト413が加えられる。任意に、封止層414は、第4成膜ステーションでのカソード413の上に成膜される。当業者には明らかであるように、カソードが第1成膜ステーションで成膜され、アノードが第3成膜ステーションで成膜されるように、アノード層とカソード層の成膜の順序が逆にされてもよい。
本明細書に記載のプロセスに従ってショットキーダイオードが製造され得る。ショットキーダイオードは、整流性半導体金属接合により形成される。典型的には、ショットキーダイオードは、2つの金属の間に挟まれた半導体を含む。一方の金属は半導体との整流接触を形成し、他方の金属は半導体とのオーム接触を提供する。特定用途において、有機半導体が用いられ得る。有機半導体とオーム接触との間のドープされた緩衝層は、デバイスの絶縁破壊電圧の大きさを有利に増大させる。
図5は、本発明の実施形態に従うプロセスを介して製造され得るショットキーダイオードを示す。オーム接触511は、第1成膜ステーションでの基板510上にパターン形成される。第2成膜ステーションで、ドープされた緩衝層512は、オーム接触材料511の上に成膜される。有機又は無機半導体513は、第3成膜ステーションでのドープされた緩衝層512の上に成膜される。第4成膜ステーションで、整流接触514が加えられる。任意に、封止層(図示せず)は、第5成膜ステーションでの整流接触514の上に成膜される。
図6A〜図6Dは、本明細書に記載の製造プロセスを用いて形成され得る有機活性層(OLED)を組み込んでいるLEDデバイスのさまざまな構成を示している。OLEDを形成するのに用いられる光学活性発光体材料は、例えば小分子材料又は高分子材料を含む有機材料を含んでもよい。
図6Aは、本明細書に記載の成膜プロセスを用いて製造され得るOLEDの断面図を示す。アノードコンタクト611は、第1成膜ステーションでの基板610上にパターン形成される。活性層612、例えば、有機発光体は、第2成膜ステーションでのアノードコンタクト611の上に成膜される。第3成膜ステーションで、カソードコンタクト613が加えられる。任意に、封止層614は、第4成膜ステーションでのカソード613の上に成膜される。当業者には明らかであるように、カソードが第1成膜ステーションで成膜され、アノードが第3成膜ステーションで成膜されるように、アノード層とカソード層の成膜の順序は逆にされてもよい。
OLEDは、発光体材料に加えてホール及び/又は電子輸送層を用いてもよい。ホール輸送層は、アノードからのホールのデバイスへの注入及び発光体の再結合領域に向けてのそれらの移動を容易にする。電子輸送層は、カソードからの電子のデバイスへの注入及び再結合領域に向けてのそれらの移動を容易にする。
図6Bは、本明細書に記載のプロセスに従って製造され得るOLEDを示す。図6BのOLEDは、電子輸送層を含む。アノードコンタクト621は、第1成膜ステーションでの基板620上にパターン形成される。活性発光体材料622は、第2成膜ステーションでのアノードコンタクト621の上に成膜される。電子輸送材料623は、第3成膜ステーションでの発光体622の上に成膜される。第4成膜ステーションで、カソードコンタクト624が加えられる。任意に、封止層625は、第5成膜ステーションでのカソード623の上に成膜される。
ホール輸送層を組み込んでいるOLEDが、図6Cの断面図に示されている。OLEDの製造は、第1成膜ステーションでの基板630の上にアノードコンタクト631を成膜することを含む。ホール輸送材料632は、第2成膜ステーションでのアノード631の上に成膜される。活性発光体材料633は、第3成膜ステーションでのホール輸送材料632の上に成膜される。第4成膜ステーションで、カソードコンタクト634が加えられる。任意に、封止層635は、第5成膜ステーションでのカソード634の上に成膜される。
図6Dは、本明細書に記載のプロセスにより製造され得る、ホール輸送層及び電子輸送層の両方を組み込んだOLEDを示す。ホール輸送層及び電子輸送層の形成に有用な材料は、上述した通りである。アノードコンタクト641は、第1成膜ステーションでの基板640上にパターン形成される。ホール輸送材料642は、第2成膜ステーションでのアノード641の上に成膜される。活性発光体材料643は、第3成膜ステーションでのホール輸送材料642の上に成膜される。電子輸送材料644は、第4成膜ステーションでの発光体643の上に成膜される。第5成膜ステーションで、カソードコンタクト645が加えられる。任意に、封止層646は、第6成膜ステーションでのカソード645の上に成膜される。
積層電子デバイスの製造は、スタックされた電子デバイスの形成を含んでもよい。例えば、OLEDのような発光デバイスはTFTの上にスタックされてもよく、逆もまた同様である。一つの構成において、OLED成膜用の入力ウェブは、予め成膜された薄膜トランジスタ及び基準点を有する基板を含む。
スタックされた電子デバイスが特に有用である一例は、表示装置の背面の製造である。図6Eの例は、共通基板662の上面における画素TFT及びOLEDの成膜を示す。この例では、OLEDは上面発光している(即ち、基板を介してではなく、基板から遠ざかるように発光している)。チタン及び金のような材料で構成されるゲート電極664が基板662上に直接パターン形成され、次いで、SiO2又はAl203のようなゲート誘電体666がゲート電極664上にパターン形成され、半導体チャネル668からゲート電極664を完全に絶縁する。半導体チャネル668は、ゲート誘電体666上にパターン形成されるZnOの層である。
アルミニウムのような材料で構成されるドレイン電極652は、チャネル668の片面上にパターン形成され、独立したソース電極650は、チャネル668の別の面上にパターン形成されており、ドレイン電極652と同じ材料で構成されてもよい。ソース電極650は、基板662上に延在し、基板662とOLEDスタック656との間に位置される。ソース/ドレイン電極650、652及びチャネル668を有するTFTの層を覆って、光結像性エポキシのような材料又はSiO2のような他の材料で作製される封止層654がパターン形成され、OLEDスタック656がパターン形成されたソース電極650の領域の上方に空隙を残しておく。OLEDスタック656と接触する電極は、選択される回路設計に応じて、ソース又はドレインのいずれでもよいと理解されることから、ソース及びドレインという用語の使用は、ある程度任意であることに留意すべきである。
OLEDスタック656は、有機材料のスタックで構成される。例えば、OLEDスタックは、3%のフッ素化テトラシアノキノジメタン(TCNQ)でドープされた4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミン)トリフェニルアミン(MTDATA)の層、次にN,N’−ビス(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン(NPB)の層、10−(2−ベンゾチアゾリル)−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,11Hベンゾピラノ(6,7,8−ij)キノリジン−11−オン(C545T)でドープされたトリス−(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)の層、Alq3の層、フッ化リチウムの層、アルミニウムの層、及び最後に銀の層を有してもよい。
OLEDスタック656を介して電流用経路を完成させるために、OLEDスタック656の上部の上に上部電極655がパターン形成される。この上部電極655は、光が電極655を介して発光するように、酸化インジウムスズ(ITO)又は薄い金属層のような透明材料で製造される。
電子デバイスの層の成膜を開始する前に、基準マークのパターンを基板の上に成膜してもよい。その後、基準は次の段階で用いられ、基板と次の段階のマスクを正確に整列させてマイクロメートル単位での位置合わせ許容誤差を達成することが可能である。その上に電子デバイスが形成された少なくとも1つの層を有する基板と、次の層を成膜するために用いられる成膜ステーションのアパーチャマスクの位置合わせは、電子デバイスの層間の適切な位置合わせをもたらすために必要である。
いくつかの実施形態において、図7に図示されているようなアパーチャマスク及び回転ドラムを用いるプロセスで、基準は第1成膜ステーションでの基板上に成膜されてもよい。図7は、一実施形態による成膜ステーションの装置の一つの例示的実施形態を示す。この成膜ステーションで、基準のパターンを提供する開口を含むマスク701を介して材料を成膜することにより基準が付けられる。基準に加え、1つ以上の積層電子デバイスの第1層は成膜されてもよく、その場合第1層は基準用に成膜される材料と同じである。
基板700は、基板700の送り出しローラーとして機能する基板巻き出しリール702のロール上で始まり、この第1成膜段階の装置の残りの部分へと進む。基板700は精密駆動ローラー(precision drive roller)708によりリール702からダンサー704を介して引張型ロードセル706の上に引き出される。基板700は、回転ドラム724の周囲の一部の上に、基板700の別の受け取りローラー(receiving roller)710上に引き出される。基板700は受け取りローラー710を出て、次の成膜ステーションに入るか、基板巻き取りリール上に巻き取られる。
基板700の与えられた速度で、ダンサー704及び引張型ロードセル706を用いて、ドラム724への搬送方向への基板700の所定の及び制御された長さ、つまり延伸を達成する。基板700の速度は精密駆動ローラー708の速度により決定され、速度はそれ自身が厳密な駆動機構を有するドラム724の速度に密接に同期している。選択される速度は設計の問題であり、所定の長さ及び適切な厚みの成膜を得ることができるかどうかに基づいている。
当技術分野において既知のように、ダンサー704は、ダンサー704の作動装置により基板700に引張力が印加されたときに、巻き出しリール702の速度を制御するためのフィードバックを提供する回転センサを利用している。引張型ロードセル706は、ダンサー704の作動装置により印加される力を調整するために用いられ得る応力読み取り(force reading)を提供する。制御システムは、引張型ロードセル706からの読み取り値及びドラム724の速度に基づいて理論を適用して、必要に応じて基板700の長さを制御するために駆動ローラー708の速度をわずかに変化させる。
マスク701は、マスク701の送り出しローラーとして機能するマスク巻き出しリール712のロール上で始まり、この第1成膜段階の装置の残りの部分へと進む。マスク701は精密駆動ローラー718によりダンサー714を介して引張型ロードセル716の上に引き出される。マスク701は、回転ドラム724の周囲の一部の上に強く引き出され、基板もまたそこに引き出され、それによりマスク701を基板700に密に接近させ又は基板700と接触させ、更にマスク701の受け取りローラー720上に引き出される。マスク701は受け取りローラー720を出てマスク巻き取りリール722の上に巻き取られる。
ダンサー714及び引張型ロードセル716が利用され、マスク701の与えられた速度で、ドラム724への搬送方向へのマスク701の所定の及び制御された長さ、つまり伸張を達成する。マスク701の速度は精密駆動ローラー718の速度により更に決定され、速度はまたドラム724の速度に密接に同期している。基板700に関連して上述したように、選択される速度は設計の問題であり、所定の長さ及び適切な厚みの成膜を得ることができるかどうかに基づいている。
ダンサー704と同様に、ダンサー714は、ダンサー714の作動装置によりマスク701に引張力が印加されたときに、巻き出しリール712にフィードバックを提供する回転センサを利用する。引張型ロードセル716は、ダンサー714の作動装置により印加される力を調整するために用いられ得る応力読み取りを提供する。制御システムは、引張型ロードセル716からの読み取り値及びドラム724の速度に基づいて理論を適用して、必要に応じてマスク701の長さを制御するために駆動ローラー718の速度をわずかに変化させる。
この特定の実施形態は、ドラム724内部に配置される成膜源726を含む。したがって、基板700がマスク701と密に近接している又は直接接触してマスク701によりドラム724から分離される間、マスク701をドラム724と直接接触させることが必要である。ドラム724は、ほとんど制限なしに材料フラックスをマスクに向けて収容するためにロール状に設計され、ドラム724の周囲に間隔を開けて設けられ、成膜源726から放出された成膜材料728は、ドラム724を介して通過しマスク701に到達するのを可能とする大きな開口730を有する。次に、マスクの開口は成膜材料728を基板700に到達させ、それにより基板700上にパターンを形成する。
成膜源726は、成膜の種類及び所望の成膜材料の各種タイプの一つであってよい。例えば、成膜源726は、上記のような金属材料又は導電性金属酸化物材料、誘電体材料、有機又は無機半導体材料、ホール又は電子輸送材料、及び/あるいはドープされた緩衝層材料を成膜するための、スパッタリングカソード又はマグネトロンスパッタリングカソードであってもよい。別の例として、成膜源726は上に挙げた材料又はその他の材料を成膜するための蒸着源であってもよい。
ドラム724、成膜源726、マスク701及び基板700は、マスク701及び基板700が成膜材料を下方に放出する成膜源726を有するドラムの底部上を通過するように構成されてもよい。しかしながら、別の方法としては、成膜源726が成膜材料を上方に放出する状態で、マスク701及び基板700をドラム724の上部の上に通過するように位置づけることができることは理解されよう。この代替手段は特に蒸着源が用いられる場合である。
基板700及びマスク701はまた各種タイプの材料の一つであってもよい。例には、例えばポリエステル(PET及びPENの両方)、ポリイミド、ポリカーボネート、又はポリスチレンのような高分子材料、ステンレススチール、その他のスチール、アルミニウム、銅のような金属箔材料、あるいは紙又は織布若しくは不織布材料が挙げられ、上記の全てはコーティングされた表面を有しても有さなくてもよい。しかしながら、高分子材料のような高弾性を有する材料を基板及びマスクに利用するためには、形状寸法を非常に小さくできるように、本明細書で論じたような長さ及び正確な位置合わせの厳密な制御が必要である。ポリマーマスクの開口の最小寸法は約数マイクロメートルであり得る。例えば、開口の最小寸法は約100マイクロメートル未満、又は最小約2マイクロメートルまでの範囲であり得る。基板上に成膜される対応する形状の最小寸法は、これもまた約数マイクロメートル、例えば、約100マイクロメートル未満、又は最小約2マイクロメートルまでの範囲であり得、位置合わせ許容誤差は形状寸法の1/2、例えば、約50マイクロメートル未満又は最小約1マイクロメートルまでの範囲である。したがって、電子デバイス又は他の電気回路網の密度を非常に高くすることができ、デバイス層間が正確に位置合わせされた、高分解能でフットプリントが小さい積層デバイスの形状を得ることができる。ポリマーマスクの開口の寸法安定性に影響を与える前に、マスクの開口のアスペクト比は、その開口長において制限されているため、電子デバイス又は回路の形状のアスペクト比が大きい場合には、ウェブをオフセットされたシャドーマスクを介した2つ以上の連続する成膜を有する2つ以上の成膜ステーションを介して通過させることによりそのトレースを成膜することが必要であり得ることは理解されるべきである。この実施形態に関連したポリマーアパーチャマスクの製造に関する更なる詳細は、本明細書に参照により組み込まれる米国特許第6,897,164号(ボード(Baude)ら)に更に記載されている。
図8は、マスクがロール・ツー・ロール構成ではなく、代わりに連続ループであること以外は図7の実施形態と同様の実施形態を示す。ここでは、基板800は、リール802から巻き出し、ダンサー804を介して通過し、ロードセル806の上を通過し、駆動ローラー808により引っ張られる。基板800はドラム824の周囲部分の上を通過して受け取りローラー810の上に引っ張られ、続いて次の成膜段階に進むか、巻き取りリール上に巻き取られる。このように、図7と同様に基板800の長さ及び速度が制御される。更に、図7で起こるように、成膜源826はドラム824の開口840を介して材料828を放出し、材料はマスク801に到達し、マスク801の開口を介して通過し基板800に到達する。
しかしながら、マスク801は、ウェブガイド832のローラーである引張型ロードセル834から通過する連続ループであり、センサ838の傍を通過するときに駆動ローラー818により引っ張られる。マスク801はドラム824の周囲部分の上を通過し、受け取りローラー820の上で遠くへ引っ張られる。次に、マスク801は、引張機823のローラーでありマスク801を次の受け取りローラー(1又は複数)830に送る別の受け取りローラー822に到達し、受け取りローラー830は、続いてマスク801をウェブガイド832のローラー836に送り戻す。この構成において、マスク801の長さ及び速度は、引張機823の作動装置により印加される力及び駆動ローラー818の速度を、引張型ロードセル834からの読み取り値に基づいて調節により引き続き制御され、マスク801の横方向の位置合わせもウェブガイド832により制御される。このようなウェブガイドに関しては、図10に関連して以下でより詳細に説明する。しかしながら、マスク801は、再使用されるように連続的にループする。成膜材料828がマスク上に蓄積するので、マスク801は最終的に交換又は洗浄されなければならない。
図8は、連続的にループするマスク801以外は図7と同様の構成を示しており、図8に示されるような連続的にループするマスク801を図9〜図12で以下に記載する他の構成に同じく適用することができることは理解されよう。
図9は、成膜源926がドラム924の外側に配置される以外は図7と同様の実施形態を示している。ここでは、基板900はリール902から巻き出し、ダンサー904を介して通過し、ロードセル906の上を通過し、駆動ローラー908により引っ張られる。基板900はドラム924の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー910の上に方向づけられ、次の成膜段階に進むか、巻き取りリール上に巻き取られる。このように、図7と同様に、基板900の長さ及び速度が制御される。更に、図7で起こるように、マスク901はリール912から巻き出し、ダンサー914を介して通過し、ロードセル916の上を通過し、そして駆動ローラー918により引っ張られる。マスク901はドラム924の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー920の上に方向づけられ、そうして巻き取りリール922上に巻き取られる。このように、図7と同様に、マスク901の長さ及び速度が制御される。
しかしながら、成膜材料928がマスク901及び基板900に到達する前にドラム924を介して通過する必要がないように、成膜源926はドラム924の外側に配置される。したがって、ドラム924は必ずしも開口を有する必要はない。更に、マスク901が、基板900がマスク901とドラム924との間に位置された状態で基板900と密に近接する又は直接接触する間、基板900はドラム924と直接接触する。
図9は、成膜源926がドラム924の外側に配置される以外は図7と同様の構成を示しているが、図9に示されるような成膜源926の外側の位置を、図8及び図10〜12の構成を含む他の構成に同じく適用することができることは理解されよう。
図10は、基板1000が、その上に成膜された又は別の方法で形成された少なくとも1つの電子デバイス層を有している以外は図7と同様の実施形態を示している。この予め形成された層は任意のプロセスで作製することができる。少なくとも1つの層がすでに配置されているので、予め形成された層と成膜される層との間で位置合わせを維持する必要がある。以下により詳細に記載するように、次に形成される層の成膜中のアパーチャマスク1001と基板1000の位置合わせを用いて層間の位置合わせを達成する。
図10の実施形態において、基板1000はリール1002から巻き出し、ダンサー1004を介して通過し、ロードセル1006の上を通過し、駆動ローラー1008により引っ張られる。基板1000はドラム1024の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー1010の上に方向づけられ、次の成膜段階に進むか、あるいは巻き取りリール上に巻き取られる。このように、図7と同様に、基板1000の長さ及び速度が制御される。更に、図7で起こるように、マスク1001はリール1012から巻き出し、ダンサー1014の上を通過し、ロードセル1016を介して通過し、そして駆動ローラー1018により引っ張られる。マスク1001はドラム1024の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー1020の上に方向づけられ、巻き取りリール1022上に巻き取られる。このように、図7と同様に、マスク401の長さ及び速度が制御される。
しかしながら、ドラム1024への搬送方向における基板1000及びマスク1001の適切な位置合わせを維持するために、基板1000及びマスク1001両方の基準の検知に基づいて長さ及び速度が追加制御される。センサ1038は基板1000上の基準を検知し、センサ1048はマスク1001上の基準を検知する。基板1000がマスク1001より先んじているか遅れている状態を補正するために、基板1000とマスク1001との間の相対速度を駆動ローラー1008及び1018を介してそれぞれ調節することができる。
更に、基板1000のロードセル1006と駆動ローラー1008との間では、精密ウェブガイド1030が基板1000を受け取り、横断方向の位置を決定するために基準を検知するセンサ1038に基づいて基板の横断(横方向の)位置を制御する。動いているウェブはローラー上に横断方向に動く傾向があるが、ほとんどの場合、横断方向の位置は、ドラム1024の最小形状寸法の少なくとも1/2の厳密な許容誤差内に維持させなければならないので、ウェブガイド1030は基板1000の横断方向の位置を調節する。ウェブガイド1030は、第1ローラー1032、フレーム1034、第2ローラー1036を含む。基板1000をガイドして、駆動ローラー1008上でその横断方向の位置を変化させ、したがってドラム1024上にするために、フレーム1034は、第1ローラー1032の端部の旋回部で示されるように紙面の中に及び紙面から外へ旋回する。この目的に好適な精密ウェブガイドに関する更なる詳細は、本明細書に参照により組み込まれる、米国特許出願公開第2005/0109811号(スワンソン(Swanson)ら)に見い出すことができる。
マスク1001と同様に、ロードセル1016と駆動ローラー1018との間では、精密ウェブガイド1040がマスク1001を受け取り、横断方向の位置を決定するために基準を検知するセンサ1048に基づいてマスク1001の横断方向の位置を制御する。マスク1001の横断方向の位置もまたドラム1024で厳密な許容誤差内になければならないので、ウェブガイド1040はマスク1001の横断方向の位置を調節する。ウェブガイド1040は、第1ローラー1042、フレーム1044、第2ローラー1046を有する。マスク1001をガイドして、駆動ローラー1018上でその横断方向の位置を変化させ、したがってドラム1024上にするために、フレーム1044は、第1ローラー1042での端部の旋回部で示されるように紙面の中に及び紙面から外へ旋回する。
横断方向の位置制御システムは、長さ制御システムとともに用いられることができ又は長さ制御システムとは独立して用いることができる。同様に、長さ制御システムは、横断方向の位置制御システムとともに用いることができ又は横断方向の位置制御システムとは独立して用いることができる。
図7と同様に、ドラム1024内の成膜源1026は、ドラム1024の開口1050を介してドラム1024の周囲部分の上にマスク1001及び基板1000に到達するように成膜材料1028を放出する。図10は、この構成が初期成膜段階で用いられるという点で図7と関連しているが、図10の構成は、基板1000が先行する成膜段階から直接進んでくるのではなく、基板が先行段階から巻き戻され、続いて巻き出しリール1002からこの次の段階に導入される状況である次の段階としても用いることができることは理解されよう。
図11は、基準成膜プロセス1140を用いて基板1100に基準が設けられること以外は図9と同様の実施形態を示す。基準成膜プロセス1140は、基板1100がドラム1124の周囲と接触しているがマスク1101がドラムに到達する前の時点で基板1100に基準を付ける。ドラム1124ですでに基準が設けられているので、基板1100とマスク1101との間で正確な位置合わせを維持することができ、同じ材料の基準を更に同時に成膜させることなくこの段階で電子デバイス層を成膜することができる。
いくつかの構成において、リール1102から供給される基板1100は、その上に配置された少なくとも1つの予め形成された電子デバイス層を有してもよい。プロセス1140により成膜された基準は、アパーチャマスク1101と基板1100を整列させて、少なくとも1つの予め形成された電子デバイス層と、図11の成膜ステーションで成膜される電子デバイス層との間の位置合わせを達成するために用いられてもよい。
基準成膜プロセス1140で基板上に基準を形成することのできる方法の例にはスパッタリング、蒸着、レーザー切断又はレーザーマーキング、化学研磨、化学エッチング、型押し、スクラッチ及び印刷が挙げられる。
図11の実施形態において、基板1100はリール1102から巻き出し、ダンサー1104を介して通過し、ロードセル1106の上を通過し、駆動ローラー1108により引っ張られる。基板1100は、基準プロセス1140が向けられている部分を含むドラム1124の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー1110の上に方向づけられ、次の成膜段階に進むか、巻き取りリール上に巻き取られる。このように、図9と同様に、基板1100の長さ及び速度が制御される。更に、図9で起こるように、マスク1101はリール1112から巻き出し、ダンサー1114を介して通過し、ロードセル1116の上を通過し、そして駆動ローラー1118により引っ張られる。マスク1101はドラム1124の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー1120の上に方向づけられ、巻き取りリール1122上に巻き取られる。このように、図9と同様に、マスク1101の長さ及び速度が制御される。
しかしながら、基準パターニングプロセス1140を有するドラム1124への搬送方向におけるマスク1101の適切な位置合わせを維持するために、センサ1138によるマスク1101の基準の検知に基づいて長さ及び速度が追加制御される。マスク1101が基準パターニングプロセス1140より先んじているか遅れている状態を補正するために、マスク1101の相対速度を駆動ローラー1118を介して調節することができる。
更に、ロードセル1116と駆動ローラー1118との間では、横断方向の位置を決定するためにマスク1101上の基準を検知するセンサ1138に基づいて、精密ウェブガイド1130がマスク1101の横断方向の位置を厳密な許容誤差内で制御する。ウェブガイド1130は、第1ローラー1132、フレーム1134、第2ローラー1136を備える。マスク1101をガイドして駆動ローラー1118上にその横断方向の位置を変化させ、したがってドラム1024上にするために、フレーム1134は、第1ローラー1132の端部での枢着部で示されるように紙面の中に及び紙面から外へ旋回する。
図9と同様に、ドラム1124の外側に配置された成膜源1126は、1124の周囲部分の上にマスク1101及び基板1100に到達するように成膜材料1128を放出する。
図12は、基板1200が、巻き出しリールから供給されるのとは対照的に前の成膜ステーションから直接供給されること以外は、図10の実施形態と同様な実施形態を示している。図10と同様に、すでに基準が設けられているので、電子デバイス層が、少なくとも1つの予め成膜された電子デバイス層と位置合わせされて成膜されるように、基板1200とマスク1201との間の位置合わせを維持され得る。
図12の実施形態において、基板1200は引張型ロードセル1202で先行段階からから直接受け取られ、駆動ローラー1208により引っ張られる。基板1200はドラム1224の周囲部分の上を通過し、受け取りローラー1210の上に更に方向づけられ、続いて次の成膜段階に進むか、あるいは巻き取りリール上に巻き取られる。この段階では基板1200用のダンサーが存在しないので、ロードセル1202で基板1200の伸張を検知して、駆動ローラー1208及びドラム1224の速度をわずかに変化させることにより基板1200の長さ及び速度を制御する。更に、駆動ローラー1208とドラム1224との間の相対速度を調節することで、基板1200の長さを微小調整することができる。更に、図10で起こるように、マスク1201はリール1212から巻き出して、ダンサー1214を介して通過し、ロードセル1216を通過し、駆動ローラー1218により引っ張られる。マスク1201はドラム1224の周囲部分の上を通過し、更に受け取りローラー1220の上に方向づけられ、続いて巻き取りリール1222上に巻き取られる。このように、図10と同様に、マスク1201の長さ及び速度が制御される。
ドラム1224への搬送方向における基板1200及びマスク1201の適切な位置合わせを維持するために、基板1200及びマスク1201の両方の基準の検知に基づいて長さ及び速度が追加制御される。センサ1238は基板1200上の基準を検知し、センサ1248はマスク1201上の基準を検知する。基板1200がマスク1201より先んじている又は遅れている状態を補正するために、基板1200とマスク1201との間の相対速度を駆動ローラー1208及び1218を介してそれぞれ調節され得る。
更に、基板1200のロードセル1202と駆動ローラー1208との間で、精密ウェブガイド1230は基板1200を受け取り、横断方向の位置を決定するための基準を検知するセンサ1238に基づいて基板の横断方向の位置を制御する。ウェブガイド1230は、第1ローラー1232、フレーム1234、第2ローラー1236を含む。基板1200をガイドして駆動ローラー1208上にその横断方向の位置を変化させ、したがってドラム1224上にするため、フレーム1234は、第1ローラー1232での端部の枢着部で示されるように紙面の中に及び紙面から外へ旋回する。
マスク1201も同様に、ロードセル1216と駆動ローラー1218の間で、精密ウェブガイド1240はマスク1201を受け取り、横断方向の位置を決定するための基準を検知するセンサ1248に基づいてマスク1201の横断方向の位置を制御する。ウェブガイド1240は、第1ローラー1242、フレーム1244、第2ローラー1246を含む。マスク1201をガイドして駆動ローラー1218上にその横断方向の位置を変化させ、したがってドラム1224上にするため、フレーム1244は、第1ローラー1242の端部での枢着部で示されるように紙面の中に、及び紙面から外へ旋回する。
図10と同様に、ドラム1224内の成膜源1226は、ドラム1224の開口1250を介してドラム1224の周囲部分上のマスク1201及び基板1200に到達するように成膜材料1228を放出する。
図13は、例示的な回転モータの位置及び速度制御システム1300を示し、各駆動ローラー及びドラムに適用される位置、速度及びトルクを制御するためにシステム1300が用いられ得る。制御システム1300は位置コマンド1301を出力として受け取り、このコマンドは、当業者には理解できるように動作制御の軌道ジェネレータから生じる。このコマンドは位置フィードフォワード操作1302に提供され、位置フィードフォワード操作1302は次に、位置フィードフォワード信号をフィードフォワードゲイン制御操作1312に出力する。
位置コマンド1301は、ローパスフィルタ操作1304に提供されるロード位置フィードバック信号1303に基づいた別の信号と更に合計される。ロード位置フィードバック信号1303は、駆動ローラー又はドラムに直接実装される高精度回転センサに基づいて受信される。ローパスフィルタ操作1304は、位置コマンド1301と負の形で合計される信号を提供するフィードバックフィルタ操作1308に印加される出力を生成するために他の内部信号を用いるオブザーバ1306に出力を提供する。この信号は次に、2つの追加信号と合計される信号を出力する位置制御装置1310に供給される。
フィードフォワードゲイン制御操作1312から出力されるフィードフォワードゲイン信号は、受信したモータ位置フィードバック信号1305に基づいており、位置フィードフォワード誘導操作1314が出力し、ローパスフィルタ1315を介して通過するモータ位置フィードフォワードフィードバック信号とともに、位置制御装置1310の出力信号と合計される。この信号1305は、駆動ローラー又はドラムを駆動するモータのアーマチュアに実装される高精度回転センサから受信する。次に、合計された出力はローパスフィルタ1320に提供され、ローパスフィルタ1320の出力は次に速度制御装置1322に提供される。
続いて、フィードフォワードゲイン操作1312が出力したフィードフォワードゲイン信号は速度フィードフォワード操作1316に提供され、速度フィードフォワード操作1316はフィードフォワードゲイン操作1318に出力を提供して第2フィードフォワードゲイン信号を生成する。フィードフォワードゲイン操作1326に出力を供給する電流フィードフォワード操作1324に第2フィードフォワードゲイン信号が提供される。更に、第2フィードフォワードゲイン信号は速度制御装置1322の出力であって、軌道ジェネレータから来るウェブコマンド速度フィードフォワード信号1307からの出力と合計される。軌道ジェネレータは、各ローラーの制御システムに、適切な単位の位置及び速度を含む位置参照を生成する。速度フィードフォワード信号1307を速度制御装置1322の出力と合計した結果はノッチフィルタ及び他のフィルタ1328を介して通過して、フィードフォワードゲイン操作1326の出力であるフィードフォワードゲイン信号及び実測モータ電流値1309と合計され、電流制御装置1330に入力を提供する。次に、電流制御装置1330は、駆動ローラー又はドラムを駆動するモータに電流を出力する。
図14は、例示的なガイドモータの位置及び速度制御システム1400を示し、速度制御システム1400の1つは基板の横方向の位置を制御するために用いられることができ、第2のシステム1400の1つはマスクの横方向の位置を制御するために用いられることができる。制御システム1400は位置コマンド1401を入力として受け取り、このコマンドはウェブの横方向の位置を示す基準を検出する検知システムから生じる。このコマンドは位置フィードフォワード操作1402に提供され、位置フィードフォワード操作1402は次に位置フィードフォワード信号をフィードフォワードゲイン制御操作1410に出力する。
位置コマンド1401は、ローパスフィルタ操作1404に提供されるロード位置フィードバック信号1403に基づいた別の信号と更に合計される。ロード位置フィードバック信号1403は、ウェブガイドフレームに直接実装される高精度線形センサに基づいて受信される。フィードフォワード操作1404は、位置コマンド1401と負の形で合計される信号を提供するフィードバックフィルタ操作1408に印加される出力を生成するために他の内部信号を用いるオブザーバ1306に出力を提供する。この信号は次に、以下に記載の2つの追加信号と合計される信号を出力する位置制御装置1412に供給される。
フィードフォワードゲイン制御操作1410から出力されるフィードフォワードゲイン信号は、受信したモータ位置フィードバック信号1405に基づいており、位置フィードフォワード誘導操作1409が出力してローパスフィルタ1411を介して通過する、モータ位置フィードフォワードフィードバック信号とともに、位置制御装置出力信号1412と合計される。この信号1405は、ウェブガイドフレームを駆動しているモータのアーマチュア上に直接実装された高精度回転センサに基づいて受信される。次に、合計された出力はローパスフィルタ1418に提供され、ローパスフィルタ1418の出力は次に速度制御装置1420に提供される。
フィードフォワードゲイン制御操作1410が出力したフィードフォワードゲイン信号は、速度フィードフォワード操作1414に提供され、速度フィードフォワード操作1414は、フィードフォワードゲイン操作1416に出力を提供して第2フィードフォワードゲイン信号を生成する。フィードフォワードゲイン操作1424に出力を供給する電流フィードフォワード操作1422に第2フィードフォワードゲイン信号が提供される。更に、第2フィードフォワードゲイン信号は速度制御装置1420の出力と合計される。合計の結果は、ノッチ及び他のフィルタ1426を介して通過して、フィードフォワードゲイン操作1424の出力及び実測モータ電流値1407と合計され、電流制御装置1428に入力を提供する。次に、電流制御装置1428は、ウェブガイドフレームを駆動するモータに電流を出力する。
図15は、図12に示されるように、両方のウェブ上に基準がすでに存在している成膜プロセスの段階で、マスクの基準と基板の基準との間の適切な位置合わせを維持する例示的なウェブ基準位置合わせ制御システム1500を示す。制御システム1500はウェブ位置コマンド1501を入力として受信し、このコマンドは軌道ジェネレータから生じる。このコマンドは位置フィードフォワード操作1502に提供され、位置フィードフォワード操作1502は次にフィードフォワードゲイン制御操作1508に位置フィードフォワード信号を出力する。
位置コマンド1501は、ウェブ位置フィードバック信号1503に基づいた別の信号と更に合計される。ウェブ位置フィードバック信号1503は長手方向のウェブ位置に基づいて受信される。この信号は基板若しくはマスクの位置又はそれら位置の差異を示すことができる。ウェブ位置フィードバック信号1503は、センサにより生成された位置信号を増幅し、その出力がフィードバックフィルタ操作1505に印加されて位置コマンド1501と合計された信号を提供するオブザーバ1504に提供される。次に、この合計により得られた信号が、次の段落に記載のような2つの追加信号と合計された信号を出力する位置制御装置1510に供給される。
フィードフォワードゲイン制御操作1508が出力したフィードフォワードゲイン信号は、軌道ジェネレータから来るウェブフィードフォワード開ループ位置補正信号1512とともに、位置制御装置1510が出力する信号と合計される。合計された出力は、続いて図13に示されるウェブ位置制御装置に提供されるガイド位置コマンドである。モータ位置及び速度はモータ1516から得られ、対応するフィードバック信号1518はモータ位置及び速度制御装置1514へと提供される。モータ位置及び速度制御装置1514は、回線速度制御を有するセンサ位置オフセット補正を含む。
図16は、1つの例示的実施形態の一部を示し、数マイクロメートルの所望の形状寸法及び形状寸法の1/2の位置合わせ許容誤差を得るために、マスクと基板との間に基準位置合わせが維持されている。基板1600は送り出しローラー1602のそばを通過し、続いてフレーム1644に実装されたローラー1642及び1646を有するウェブガイド1640を介して通過する。次に、基板は、長手方向の及び/又はウェブの横方向の位置を検出するセンサ1648のそばを通過する。駆動ローラー1618は、基板1600がドラム1624の周囲部分上に移動する際に基板1600の長さ及び速度に最終補正を加え、次に排出ローラー1620が基板1600を次の目的に向かわせる。
マスク1601は、フレーム1634に実装されたローラー1632及び1636を有するウェブガイド1630に入る。マスク1601は、長手方向の及び/又は横方向のウェブの位置を検出するセンサ1638を通過し、駆動ローラー1608が、マスク1601がドラム1624の周囲部分上に移動する際にマスク1601の長さ及び速度に最終補正を加える一方で、排出ローラー1610がマスク1601をドラム1624から遠ざける。
動作中、基板センサ1648及びマスクセンサ1638はウェブ位置フィードバック信号をひずみ制御装置1652に出力する。次に、ひずみ制御装置は出力信号を仮想伸張オブザーバ1654に生成する。仮想伸張オブザーバは制御システム技術であり、一つの変数の値を他の変数の既知の値に基づいて推定する。オブザーバは、変数の測定遅れを低減し、精度を上げ、又は直接測定することが困難な又は不可能な変数の値を提供することにより制御システムの性能を向上させる。次に、仮想伸張オブザーバ1654は、ひずみ制御装置1652に提供される位置フィードバック及び基板及びマスクの材料パラメータに基づいてウェブの伸張を計算し、適切な伸張設定点を上流の制御装置に生成し、並びにどちらか一方の駆動ローラーに加えられる追加補正位置コマンドオフセットを生成する。仮想伸張オブザーバは、リアルタイムの変化パラメータを推定することが可能である。本実施形態の仮想伸張オブザーバの更なる詳細は、本明細書に参照により組み込まれる、同一所有者の米国特許出願公開第2005/0137738 A1号に見出すことができる。次に、仮想伸張オブザーバ1654は、駆動信号を駆動ローラー1608のモータに提供する。
図17は、ひずみ制御装置1652により仮想伸張オブザーバ1654と連動して用いられる制御ループを示している。基板の位置は位置操作1702でのセンサ出力から読み出され、マスクの位置は位置操作1712でのセンサ出力から読み出される。基板の目標となる歪みのない長さは計算操作1704で計算され、マスクの目標となる歪みのない長さは計算操作1714で計算される。基板に関して目標となる時間は計算操作1706で基板用に計算され、マスクに関して目標となる時間は計算操作1716で計算される。目標となる時間に基づき、計算操作1708で新しいε1値が計算され、この値はウェブの所望の歪みを表す。新しいε1に基づいて所要のTspが計算操作1710で計算され、この値は歪みのレベルを達成するために必要な伸張を表す。
図18は、横方向及び長手方向の位置を制御し、かつ2つのウェブ間の適切な位置合わせを維持する目的で、基板及びマスクに設置することのできる基準マークの例を示している。上述のように、これら基準マークは事前にパターン形成することができ、又は成膜プロセスの段階でウェブに加えることができる。
この例に示されるように、横方向即ち横断方向のウェブ基準は、ウェブ1800上に配置される成膜パターンから固定距離だけ離れた線1806であってもよい。ウェブ1800の縁部1801は、クロスウェブ基準線1806又はウェブ1800に成膜された又は形成された任意の形状と厳密に関連付けて配置されていない。横方向の線1806の位置の検知から、ウェブ1800が適切な位置にあるかどうか、又はウェブを横方向に再整列させるためにウェブガイドの調節が必要かどうかを決定することができる。
この例に示されるように、長手方向の又は機械方向の基準マークは、図18に示されている正弦マーク1804及び余弦マーク1805のような1つ以上の連続した基準マークを含む。図18に示される正弦マーク1804及び余弦マーク1805のような実質的に連続的で周期的な基準マークは、ウェブの粗い及び細かい位置を決定するために用いることのできる情報を包含している。粗い位置は、周期的な基準マークの周期的に繰り返す形状から決定することができる。正弦マーク1804及び余弦マーク1805の場合には、ウェブの粗い長手方向の位置を決定するために用いられる周期的に繰り返す形状は、例えば、ピーク又はゼロ交差を有してもよい。
一実施形態において、正弦マーク1804又は余弦マーク1805のゼロ交差は、粗い位置を決定するための各周期と考えられる。各周期の細かい位置は、例えば、正弦マーク1804及び余弦マーク1805に対応するセンサ信号のArcTan2関数を計算することで決定することができる。ArcTan2関数の計算によって、周期内のウェブ1800に沿った細かい位置に直接関連する角度及びクォードラント(quadrant)情報が得られる。
図19Aは、本発明の実施形態によるウェブの長手方向及び横方向の位置を決定するように構成されたウェブ位置検出器のブロック図である。この実施形態において、長手方向及び横方向の基準マーク1904〜1906の両方を検知するために単一センサ1912が用いられる。他の構成では、横方向の基準を検知するのに第1センサが用いられ、長手方向の基準マークを検知するのに第2センサが用いられてもよい。
図19Aに示されるように、ウェブ1902は正弦マーク1804又は余弦マーク1805を含む長手方向の基準マークを有している。基準マークは正弦波形状のマークである必要はなく、電子デバイス層間で所望の位置合わせを達成するのに十分な情報を提供する任意の実質的に連続的又は区分的に連続したマークであってもよい。
ウェブ1902は、水平マーク1906を含む横方向の基準マークを更に有する。ウェブ1902がローラー1908、1910を通過すると、センサ1912は、長手方向の基準マーク1904、1905及び横方向の基準マーク1906の両方を検知する。センサ1912は、カメラ若しくは他の種類の光学センサ、電磁センサ、密度センサ、接触センサ、又は基準マークを検知することが可能な任意の他の種類のセンサであってもよい。図19Aに示された実施形態において、センサはCCD(charge coupled device)カメラを備える。
カメラ1912の出力は、カメラ1912からの基準マーク1904〜1906の画像を取得しかつデジタル化する画像データ取得電気回路網1914に向けられる。画像データ取得電気回路網1914からの基準マークのデジタル画像は、デジタル画像処理システム1916に向けられる。デジタル画像処理システム1916は画像を分析して検知した基準マークに対応した信号を生成する。デジタル画像処理システム1916により生成された信号は、長手方向の位置検出器1918及び任意に側方位置検出器1920に出力され得る。ウェブの横方向位置検出器1920からの情報は、長手方向のウェブ位置の補間を強化するためにウェブの長手方向の位置検出器1918が用いられ得る。ウェブの長手方向の位置検出器1918及びウェブの横方向位置検出器1920により決定された縦横位置はそれぞれ、ウェブの縦横位置を制御するように構成された移動制御システムに出力され得る。
図19B〜19Dは、各種センサの画像フィールドの例を示している。図19Bは、エリアセンサの画像フィールド1970内の基準マーク1904、1905、1906を示している。エリアセンサは、各画素位置の光の強度を表す値であるXn×Ynアレイを出力する。エリアセンサは信号処理用の大量のデータを提供する。豊富なデータセットは現在の図と直前の図の比較を可能とし、これはデータのより高性能なフィルタリングを提供し、例えば位置決め精度の考えうる利点をもたらす。エリアセンサは、比較的豊富なデータセットを処理するのに要する時間のせいで、いくつかの他の種類のセンサに比べてゆっくりとした位置更新速度を提供する。
図19Cは、ラインスキャンセンサの画像フィールド1980内の基準マーク1904、1905、1906を示す。ラインスキャンセンサは画素強度の1×Ynベクトルを出力する。ラインスキャンセンサはエリアセンサと比べて迅速な位置更新を提供するが、位置履歴のデータ保存を必要とする。
図19Dにおいて、基準マーク1904、1905、1906はプログレッシブスキャンセンサの画像フィールド1990内に示されている。一般に、エリアスキャンセンサでは、ユーザーがスキャンする線の数、例えば、Xn=4又は他の数、を選択することができる。プログレッシブスキャンセンサはラインスキャンよりも多くの信号処理用データを取得するが、位置更新は遅い。
正弦マーク1904及び余弦マーク1905は、最大分解能を達成するためにスケーリングすることができる。例えば、マークの振幅は、センサの画像ビュー1970、1980、1990内のマーク1904、1905を最大とするために、横方向の位置誤差を許容するためのいくらかのマージンを有してできるだけ大きくすることができる。長手方向のスケーリングは推定される操作速度に基づいて選択され得る。より鋭いピッチの正弦マーク1904及び余弦マーク1905(より高周波でありピークとピークの距離がより小さい)を用いることで急勾配を提供し、長手方向のより高い解像度を提供する。過度に高いピッチは信号対雑音比を減少させる可能性があり、更に、必要なサンプリングレートを増加させる。最小サンプリングレートは、1/2周期以下がサンプルの間を通過することを必要とする。しかしながら、最小サンプリングレートの少なくとも3〜4倍のサンプリングレートを用いると動作が向上する。得ることのできるサンプリングレートは、用いられるセンサの種類によって異なるが、カメラセンサでは1KHzを超えるレートが可能である。
基準マークの欠陥はさまざまな信号処理技術を介して補正することができる。例えば、マークに応答して生成されるセンサ信号は、信号対雑音比を改善するためにレベルシフトされ、フィルタにかけられ、及び/又は角度調整される。いくつかの実施形態において、センサ信号の改善は線形フィルタリング又は非線形フィルタリングにより達成されてもよい。例えば、現在のウェブ速度が既知であるか推定される場合、最新の次の推定位置に境界を置くことができる。境界の外側のあらゆる値をノイズと考えることができる。具体的には、推定されるウェブ位置を改善するために、カルマンフィルタの使用を介するような再帰型フィルタリングを用してもよい。カルマンフィルタは、2つ以上の情報源を用いて、それらを組み合わせて信号統計の知識に基づいて推定値を形成する。統計はリアルタイムに生成することができ、あるいは定常過程では、計算負荷を低減するためにオフラインで生成することができる。ウェブ上の長手方向に配置された実質的に連続した基準マークを用いて長手方向のウェブ位置を決定する方法及びシステムは、本特許出願と同時に出願され本明細書に参照により組み込まれる、代理人整理番号第62616US002により識別される同一所有者の特許出願に更に記載されている。
別の態様において、積層電子デバイスを形成する材料を成膜する方法は、上記の装置を用いて提供される。方法は、基板を第1基板受け取りローラー上に受け取る間に、基板を基板送り出しローラーから供給することを含み、基板は、基板送り出しローラーと第1基板受け取りローラーとの間にあるときに、第1ドラムの周囲の一部に近接して通過する。方法は、基板を供給する及び受け取る間に、第1マスクを第1マスク送り出しローラーから供給すると同時に第1マスクを第1マスク受け取りローラー上に受け取ることを含み、第1マスクは、第1マスク送り出しローラーと第1マスク受け取りローラーとの間にあるときに、第1ドラムの周囲の一部に近接して通過し、第1マスクは、第1パターンを形成する複数の開口を有し、開口の少なくとも一部の最小寸法は約2マイクロメートルである。更に、方法は、基板及び第1マスクを供給する及び受け取る間に、1つ以上の電子デバイスの層が基板上に成膜されるように、第1成膜源からの第1成膜材料を、第1ドラムの周囲の一部に近接する第1マスクの一部に向けて方向づけることを含む。
方法は、基板を第2基板受け取りローラー上に受け取る間に、基板を第1基板受け取りローラーから供給することを更に含み、基板は、第1基板受け取りローラーと第2基板受け取りローラーとの間にあるときに、第2ドラムの周囲の一部に近接して通過する。方法は、第2マスクを第2マスク受け取りローラー上に受け取る間に、第2マスクを第2マスク送り出しローラーから供給することを更に含み、第2マスクは、第2マスク送り出しローラーと第2マスク受け取りローラーとの間にあるときに、第2ドラムの周囲の一部に近接して通過し、第2マスクは第2パターンを形成する複数の開口を有する。更に、方法は、基板及び第2マスクを供給する及び受け取る間に、1つ以上の電子デバイスの第2層が、位置合わせ許容誤差約1マイクロメートル内で第1層と位置合わせされて成膜するように、第2成膜源からの成膜材料を、第2ドラムの周囲の部分に近接する第2マスクの一部に方向づけることを含む。
本発明の多様な実施形態についての以上の記述は、例証と説明の目的で述べてきた。包括的であることも、開示されたそのままの形態に本発明を限定することも意図するものではない。以上の教示を考慮すれば、多数の修正及び変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ添付の特許請求の範囲により制限されるものとする。
Claims (20)
- フレキシブルで細長い基板上に複数の重なり合う層を有する1つ以上の電子デバイスを形成する方法であって、
1つ以上の成膜ステーションを介して前記フレキシブル基板を移動させる工程であって、各成膜ステーションで、
細長いアパーチャマスクを回転ドラムに対して移動させ、前記アパーチャマスクはパターンに配置された開口を有する工程と、
前記アパーチャマスクと前記基板を整列させる工程と、
前記アパーチャマスク及び前記基板を前記回転ドラムの周囲の一部の上に近接させる工程と、
前記アパーチャマスクの前記開口を介して前記積層電子デバイスの層を成膜する工程と、
前記積層電子デバイスの少なくとも2つの層の間の位置合わせを維持する工程と、
を含み、前記積層電子デバイスの少なくとも1つの層が、電子活性材料又は光学活性材料を含む方法。 - 前記電子活性材料又は光学活性材料が、光起電材料、発光材料、無機半導体材料又は有機半導体材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記積層電子デバイスの少なくとも1つの層が、前記電子活性材料層又は光学活性材料層に電気接点を提供する導電材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記積層電子デバイスの少なくとも1つの層が、電子輸送材料又はホール輸送材料を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アパーチャマスクと前記基板を整列させる工程が、
前記アパーチャマスクの長手方向の位置及び横断方向の位置の一方又は両方を前記ドラムの上に整列させる工程と、
長手方向の位置及び横断方向の位置の一方又は両方を前記少なくとも1つの成膜ステーションの前記ドラムの上に整列させる工程と、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記アパーチャマスクの所定の長さ及び前記基板の所定の長さの一方又は両方を維持する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アパーチャマスクと前記基板を整列させる工程が、
少なくとも1つの成膜ステーションの前記アパーチャマスク上の基準及び前記少なくとも1つの成膜ステーションでの前記基板上の基準の一方又は両方を検知する工程と、
前記基準に基づいて前記アパーチャマスクと前記基板を整列させる工程と、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記アパーチャマスクと前記基板を整列させる工程が、
前記アパーチャマスク及び前記基板の一方又は両方の上に配置された1つ以上の実質的に連続した基準を検知する工程と、
前記アパーチャマスク及び前記基板の一方又は両方の長手方向の位置を、前記実質的に連続した基準に基づいて決定する工程と、を含む、請求項1に記載の方法。 - フレキシブルで細長い基板上に複数の重なり合う層を有する1つ以上の電子デバイスを形成する装置であって、
1つ以上の成膜ステーションであって、各成膜ステーションが、
パターンに配置された開口を有する細長いアパーチャマスク、
回転ドラム及び
前記アパーチャマスクの前記開口を介して材料を前記基板に向けて放出し、前記積層電子デバイスの層を形成するように構成された成膜源を備える成膜ステーションと、
前記1つ以上の成膜ステーションを介して前記基板を移動させ、各成膜ステーションで前記基板が、前記ドラムの周囲部分の上の成膜ステーションの前記アパーチャマスクと近接するように構成された輸送システムと、
前記積層電子デバイスの少なくとも2つの層の間の位置合わせを維持するように構成された位置合わせシステムであって、前記積層電子デバイスの少なくとも1つの層が、電子活性材料又は光学活性材料を含む位置合わせシステムと、を備える装置。 - 前記積層電子デバイスが、光起電デバイス、発光デバイス、ダイオード及びトランジスタの1つ以上を備える、請求項9に記載の装置。
- 前記アパーチャマスクの開口の前記パターンが、前記装置の動作中に前記アパーチャマスクのひずみを補正する、請求項9に記載の装置。
- 前記1つ以上の成膜ステーションの少なくとも1つの成膜ステーションが、前記電子活性材料又は光学活性材料を含む前記層を成膜するように構成された、請求項9に記載の装置。
- 前記活性材料が、光起電材料、発光材料、有機半導体又は無機半導体を含む、請求項9に記載の装置。
- 少なくとも1つのアパーチャマスクが、ポリマーのアパーチャマスクである、請求項9に記載の装置。
- 前記基板が、ポリマーの基板である、請求項9に記載の装置。
- 少なくとも1つのアパーチャマスクが、約100マイクロメートル未満の開口を含む、請求項9に記載の装置。
- 約50マイクロメートル未満の位置合わせが、前記電子デバイスの前記少なくとも2つの層の間で維持される、請求項9に記載の装置。
- 前記位置合わせシステムが、前記アパーチャマスク及び前記基板の少なくとも一方の上に長手方向に配置された実質的に連続した基準マークを検知するように構成され、前記基準マークを用いて前記積層電子デバイスの前記少なくとも2つの層の間の位置合わせを維持するように更に構成される、請求項9に記載の装置。
- 前記基準マークが、正弦波形状の基準マークを備える、請求項18に記載の装置。
- 前記輸送システムが、前記成膜ステーションの前記アパーチャマスクの所定の長さを維持し、前記基板の所定の長さを維持するように構成される、請求項9に記載の装置。
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