JP2019503431A - 基板上に材料を堆積する装置、基板上に１つ以上の層を堆積するシステム、及び真空堆積システムをモニタする方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、基板（１０）上に材料を堆積する装置（１００）を提供する。この装置（１００）は、真空チャンバ（１１０）、真空チャンバ（１１０）内の少なくとも１つの堆積源（１２０）、少なくとも１つの堆積源（１２０）にある成形デバイス（１３０）であって、少なくとも１つの堆積源（１２０）から放出される材料の少なくとも一部をブロックするように構成されている成形デバイス（１３０）、及び真空チャンバ（１１０）内のカメラデバイス（１４０）であって、成形デバイス（１３０）上への材料蓄積をモニタするように構成されているカメラデバイス（１４０）を含む。【選択図】図１
Description
本開示の実施形態は、基板上に材料を堆積する装置、基板上に１つ以上の層を堆積するシステム、及び真空堆積システムをモニタする方法に関する。本開示の実施形態は、具体的には、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスの製造における有機材料の堆積に関する。
基板上に層を堆積する技法は、例えば熱蒸着、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、及び化学気相堆積（ＣＶＤ）を含む。被覆基板は、いくつかの用途、及びいくつかの技術分野において使用され得る。例えば、被覆基板は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスの分野で使用され得る。ＯＬＥＤは、情報表示用のテレビ画面、コンピュータモニタ、携帯電話、その他の携帯型デバイスなどの製造に使用され得る。ＯＬＥＤディスプレイといったＯＬＥＤデバイスは、２つの電極の間に位置する１つ以上の有機材料の層（これらはすべて基板上に堆積されている）を含み得る。
有機材料の１つ以上の層といった層を基板上に堆積するために、蒸発源が使用され得る。蒸発した材料は、真空堆積システムの様々な構成要素の上にも堆積され得る。堆積した材料は、真空堆積システムの操作性を確保するため、例えば所定のサービス間隔に応じて、構成要素のうちの少なくともいくつかのものから除去されるべきである。
上記を踏まえると、当該技術分野の諸問題のうちの少なくともいくつかを克服する、基板上に材料を堆積する新たな装置、基板上に１つ以上の層を堆積する新たなシステム、及び真空堆積システムをモニタする新たな方法は、有益である。本開示は、具体的には、真空堆積システムのダウンタイムを削減するための効果的な洗浄処理を可能にする、装置、システム及び方法を提供することを狙いとする。
上記の観点から、基板上に材料を堆積する装置、基板上に１以上の層を堆積するシステム、及び真空堆積システムをモニタする方法が提供される。本開示のさらなる態様、利点、及び特徴は、特許請求の範囲、明細書、及び添付図面から明らかになる。
本開示の一態様によると、基板上に材料を堆積する装置が提供される。この装置は、真空チャンバ、真空チャンバ内の少なくとも１つの堆積源、少なくとも１つの堆積源にある成形デバイスであって、少なくとも１つの堆積源から放出される材料の少なくとも一部をブロックするように構成されている成形デバイス、及び真空チャンバ内のカメラデバイスであって、成形デバイス上への材料蓄積をモニタするように構成されているカメラデバイスを含む。
本開示の別の一態様によると、基板上に１つ以上の層を堆積するシステムが提供される。このシステムは、本書に記載の実施形態による基板上に材料を堆積する装置と、基板を真空チャンバ内にロードするために真空チャンバに接続されたロードロックチャンバと、上に堆積された１つ以上の層を有する基板を真空チャンバからアンロードするために真空チャンバに接続されたアンロードロックチャンバとを含む。
本開示のさらなる態様によると、真空堆積システムをモニタする方法が提供される。この方法は、蒸発源を使用して基板上に堆積する材料を蒸発させることと、真空チャンバ内に設置されたカメラデバイスを使用して、蒸発源から放出される材料の少なくとも一部をブロックするように構成された成形デバイス上への材料蓄積を、モニタすることとを含む。
実施形態は、開示の方法を実施する装置も対象としており、記載の各方法の態様を実行する装置部品を含む。これらの方法の態様は、ハードウェア構成要素を用いるか、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いるか、これらの２つの任意の組み合わせによるか、またはそれ以外の任意の態様によって、実行され得る。さらに、本開示による実施形態は、記載の装置を操作する方法もまた対象としている。記載の装置を操作する方法は、装置のあらゆる機能を実施する方法の態様を含む。
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、実施形態を参照することによって、上で簡単に概説した本開示のより具体的な説明がなされてよい。添付の図面は本開示の実施形態に関連しており、以下で説明される。
ここで、本開示の種々の実施形態を詳細に参照する。その１つ以上の例が、図面中に示されている。図面に関する以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を指している。概して、個々の実施形態に関する相違点のみを説明する。本開示を説明するためにそれぞれ例が与えられているが、これらは本開示を限定することを意図しているわけではない。さらに、１つの実施形態の一部として例示または記載されている特徴を、他の実施形態で用いてもよく、または他の実施形態と併用してもよい。それにより、さらに別の実施形態が生み出される。本書の記載は、このような修正及び変形を含むことが意図されている。
堆積源から放出された材料は、例えば放出された材料のプルームなどの成形に使用される成形デバイスといった、真空堆積システムの様々な構成要素上に堆積され得る。真空堆積システムの操作性を確保するため、これらの構成要素を時折洗浄することができる。本開示は、成形デバイス上への材料蓄積をモニタするため、真空チャンバ内に置かれたカメラデバイスを使用する。蓄積した材料を成形デバイスから除去するための洗浄処理は、モニタされた材料蓄積に基づいて実施することができる。洗浄処理は効率的に実施することができ、真空堆積システムのダウンタイムが最小化され得る。
図１は、本書に記載の実施形態による、基板１０上に材料を堆積する装置１００の概略上面図を示す。
装置１００は、真空チャンバ１１０、真空チャンバ１１０内の少なくとも１つの堆積源１２０、少なくとも１つの堆積源１２０にある成形デバイス１３０、及び真空チャンバ１１０内のカメラデバイス１４０を含む。カメラデバイス１４０は、成形デバイス１３０上への材料蓄積をモニタするように構成されている。成形デバイス１３０は、少なくとも１つの堆積源１２０から放出される材料の少なくとも一部をブロックするように構成されている。具体的には、成形デバイス１３０は、少なくとも１つの堆積源１２０から放出される材料の放出角を規定するように構成されることができる。
材料は、少なくとも１つの堆積源１２０から、被覆される基板１０が置かれている堆積エリアに向いた放出方向１へ、放出することができる。例えば、少なくとも１つの堆積源１２０は、少なくとも１つの堆積源１２０の長さに沿った少なくとも１つの線上に配設された複数の開口部及び／またはノズルを有する、線源を提供し得る。材料は、複数の開口及び／またはノズルを通じて放出されることができる。複数の開口及び／またはノズルは、放出方向１を規定するようにして成形されることができる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、成形デバイス１３０は、少なくとも１つの堆積源１２０から放出された材料の、分配円錐（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｏｎｅ）またはプルームの範囲を定めるように構成されることができる。例えば、少なくとも１つの堆積源１２０は、例えば複数の開口及び／またはノズルを有する蒸発源であり、成形デバイス１３０は、蒸発源が蒸発させた材料の、分配円錐の範囲を定めるように構成されている。成形デバイス１３０は、基板１０または材料を堆積する基板表面に垂直な面に対して、例えば１０°以上、２０°以上、または３０°以上でさえある大きな角度といった、所定の角度よりも大きな角度で放出される材料を遮蔽またはブロックするために使用され得る。さらに、成形デバイス１３０は、堆積エリアに向けた熱放射を低減するように構成され得る。成形デバイス１３０については、図４に関連してさらに説明する。
ある実装形態では、成形デバイス１３０の少なくとも一部は、成形デバイス１３０上への材料蓄積をモニタするため、カメラデバイス１４０の視野１４２内に配設されている。具体的には、成形デバイス１３０の少なくとも一部は、カメラデバイス１４０のダイレクトな視線上に位置していてよい。例えば、カメラデバイス１４０は、カメラデバイス１４０が堆積処理に干渉しないように、基板１０の上方及び／または後方の位置に配設され得る。ある実施形態では、カメラデバイス１４０は、成形デバイス１３０の少なくとも一部がカメラデバイス１４０の視野１４２内に配設された状態で、少なくとも１つの堆積源１２０の最上部に設ける（例えば装着する）ことができる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、カメラデバイス１４０は、静止画カメラ、ビデオカメラ、高解像度カメラ、赤外線カメラ、及びこれらの任意の組み合わせといった、１つ以上のカメラを含む。ある実装形態では、カメラデバイス１４０は、毎秒１回、毎分１回、毎時１回または毎日１回でさえあるといった、所定の時間間隔で画像を提供するように構成され得る。他の実装形態では、カメラデバイス１４０は、成形デバイス１３０及び／または材料蓄積を継続的にモニタするように構成され得る。例えば、カメラデバイス１４０は、材料蓄積をリアルタイムでモニタすることができる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、装置１００は、成形デバイス１３０上に蓄積した材料を測定するように構成された、モニタリングデバイス１５０をさらに含む。モニタリングデバイス１５０は、無線リンク及び／またはケーブルによって、カメラデバイス１４０に接続することができる。例えば、カメラデバイス１４０とモニタリングデバイス１５０とをデータ送信用に接続するため、ＵＳＢ接続が設けられてよい。
ある実施形態では、モニタリングデバイス１５０は、成形デバイス１３０上に蓄積した材料の物理的特性といった、１つ以上の特性を測定するように構成され得る。この１つ以上の特性は、層の厚さ、色、カラースペクトル、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。例えば、モニタリングデバイス１５０は、成形デバイス１３０上に蓄積した材料の１つ以上の特性を測定するために、ソフトウェアを使用する。このソフトウェアは、カメラデバイス１４０によって提供された画像データといったデータを評価するように構成された、アルゴリズムを含み得る。ソフトウェア、具体的にはアルゴリズムは、カメラデバイス１４０によって提供されたデータから、１つ以上の特性を導き出すように構成され得る。モニタリングデバイス１５０は、１つ以上の特性に関する情報を表示するように構成されたディスプレイといった、ユーザインターフェースを含み得る。本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、モニタリングデバイス１５０は、成形デバイス１３０の形状または輪郭を規定するように構成され得る。材料蓄積は、例えば材料蓄積によって生じた形状の拡張といった、形状または輪郭の変化に基づいて測定され得る。例えば、基準形状と実際の形状または測定される形状とが比較され得、この比較に基づいて材料蓄積が測定され得る。
モニタリングデバイス１５０は、カメラデバイス１４０の焦点を使用して、成形デバイス１３０上に蓄積した材料の層の厚さを測定するように構成され得る。例えば、カメラデバイス１４０の焦点は、固定した設定になっていることができる。層の厚さは、成形デバイス１３０上への材料蓄積によって生じた焦点ずれの量から、算出することができる。別の実施例では、カメラデバイス１４０の焦点は、成形デバイス１３０のモニタされる部分、具体的には蓄積した材料が明確に再生されるように、例えばオートフォーカスを使用して、材料が蓄積する間に変えることができる。言い換えれば、カメラデバイス１４０によって提供された画像は、鮮明な画像、即ち合焦した画像である。層の厚さは、成形デバイス１３０上への材料蓄積によって生じた焦点の変化の量から、算出することができる。
さらにまたは代わりに、モニタリングデバイス１５０は、蓄積した材料の色またはカラースペクトルに基づいて、蓄積した材料の量を測定するように構成され得る。具体的には、色またはカラースペクトルは、材料蓄積と共に変化し得る。層の厚さは、色またはカラースペクトルから算出され得る。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、装置１００は、成形デバイス１３０上に蓄積した材料を除去するため、成形デバイス１３０を加熱するように構成された、加熱デバイスをさらに含む。具体的には、成形デバイス１３０を洗浄するため、収集した材料を再蒸発させることができる。成形デバイス１３０の洗浄によって、少なくとも１つの堆積源１２０の例えばノズルが、凝集した材料によってブロックされることを防止し得る。加熱デバイスは、電気ヒータまたは誘導加熱器であることができる。
ある実装形態では、装置１００は、モニタされた材料蓄積に基づいて、成形デバイス１３０を加熱するための１つ以上の処理パラメータを調整するように構成されている。例えば、１つ以上の処理パラメータが、加熱開始時間、最高加熱温度、温度ランプ速度、加熱時間、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。凝集した材料の除去のための最適な処理パラメータを選択することは、可能である。なぜならば、材料蓄積に関する詳細な情報が入手可能だからである。具体的には、いつ成形デバイス１３０を加熱し、どの温度まで加熱し、いつまで加熱すべきか、などを最適に決定することが可能である。
ある実施形態では、装置１００は、成形デバイス１３０を自動的に加熱するための、１つ以上の処理パラメータを決定するように構成され得る。モニタリングデバイス１５０は、モニタリングデバイス１５０によって測定された１つ以上の特性、及び／または決定された１つ以上の処理パラメータを表示するように構成されたディスプレイといった、ユーザインターフェースを含むことができる。ある実施形態によると、成形デバイス１３０の加熱は、例えばサービス手順中に、自動的に実施され得る。
他の実装形態では、１つ以上の処理パラメータが、手動で、例えばオペレータによって、決定され得る。例えば、モニタリングデバイス１５０は、蓄積した材料の層の厚さといった１つ以上の特性を表示するように構成された、ユーザインターフェースを含むことができる。オペレータは、この１つ以上の特性に基づいて、１つ以上の処理パラメータを選択することができる。
装置１００は、基板１０または、上に位置する基板１０を有するキャリア２０を、真空チャンバ１１０を通って、具体的には堆積エリアを通り、直線の運搬経路といった運搬経路に沿って、移送するように構成された、移送システムを含むことができる。移送システムは、基板１０またはキャリア２０を、水平方向であり得る移送方向２に運搬するように、構成され得る。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、装置１００は、ほぼ垂直な配向で基板１０上に材料を堆積するよう構成されている。本開示の全体を通じて、「ほぼ垂直」という用語は、特に基板の配向を指すときには、例えば±１０°以下といった、±２０°以下の垂直方向からの偏向を許容するものとして理解される。この偏向を設けることができるのは、例えば、垂直配向からいくらか偏向して基板を支持する方が、基板の置き方がより安定するからである。さらに、基板が前傾しているときには、基板表面に到達する粒子はより少なくなる。それでもなお、例えば真空堆積処理中の基板の配向は、ほぼ垂直であると考えられ、±２０°以下の偏向で水平であると考えられる水平配向とは異なると考えられる。
「垂直方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」または「垂直配向（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）」という用語は、「水平方向（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」または「水平配向（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）」と区別するためのものと理解される。つまり、「垂直方向」または「垂直配向」は、例えばキャリア２０及び基板１０のほぼ垂直な配向に関したものであり、正確な垂直方向または垂直配向からの数度（例えば１０°まで、または１５°までも可）のずれがあったとしても、「ほぼ垂直な方向」または「ほぼ垂直な配向」と見なされる。垂直方向は、重力にほぼ平行であり得る。
本書に記載の実施形態は、例えば、ディスプレイ製造のための大面積基板上への蒸着用に利用することができる。具体的には、本書に記載の実施形態による構造及び方法を提供する対象の基板は、大面積基板である。例えば、大面積基板またはキャリアは、約０．６７ｍ２の表面積（０．７３×０．９２ｍ）に相当する第４．５世代、約１．４ｍ２の表面積（１．１ｍ×１．３ｍ）に相当する第５世代、約４．２９ｍ２の表面積（１．９５ｍ×２．２ｍ）に相当する第７．５世代、約５．７ｍ２の表面積（２．２ｍ×２．５ｍ）に相当する第８．５世代、または約８．７ｍ２の表面積（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に相当する第１０世代でさえあることができる。第１１世代及び第１２世代といったさらに大基板の世代、並びにそれに相当する基板面積を、同様にして実装することができる。各世代の半分のサイズもまた、ＯＬＥＤディスプレイの製造によって提供することができる。
本開示に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、基板の厚さは０．１ｍｍ〜１．８ｍｍであり得る。基板の厚さは、０．５ｍｍといった、約０．９ｍｍ以下であり得る。本書で使用する「基板」という用語は具体的には、例えばウエハか、サファイアなどの透明結晶体のスライスか、またはガラス板といった、実質的非フレキシブル基板を含み得る。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、「基板」という語は、例えばウェブまたはホイル等のフレキシブル基板も包含し得る。「実質的非フレキシブル」という用語は、「フレキシブル」とは区別して理解される。具体的には、実質的非フレキシブル基板、例えば０．５ｍｍ以下といった、０．９ｍｍ以下の厚さを有するガラス板であっても、ある程度の可撓性は有し得る。ただこの場合、実質的非フレキシブル基板の可撓性は、フレキシブル基板と比べて低くなっている。
本書に記載の実施形態によると、基板は、材料を堆積させるのに適した任意の材料から作られていてよい。例えば、基板は、ガラス（例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、金属、ポリマー、セラミック、複合材料、炭素繊維材料、または堆積プロセスによって被覆され得る任意の他の材料もしくは材料の組み合わせからなる群から選択された材料から作られたものであってよい。
ある実施形態によると、基板１０は、材料の堆積中に移動していてもよく静止していてもよい。例として、移動中の基板と静止中の基板がそれぞれ図１と図６に示されている。本書に記載のある実施形態によると、例えばＯＬＥＤデバイスの製造には、移動する基板を含む堆積プロセス（ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）が設けられ得る。
図２は、本書に記載の別の実施形態による、材料を基板１０上に堆積する装置２００の概略側面図を示す。
ある実施形態では、カメラデバイス２４０は、基板１０によって提供される成形デバイス１３０の反射に基づいて成形デバイス１３０上への材料蓄積をモニタするように構成されている。具体的には、カメラデバイス２４０は、基板１０の少なくとも一部がカメラデバイス２４０の視野２４２内に配設されるようにして、真空チャンバ１１０内に位置していることができる。例えば、図２に示すように、基板１０を少なくとも１つの堆積源１２０の前に提供することができる。
基板１０は、鏡の役割を果たすことができる。カメラデバイス２４０は、例えば少なくとも１つの堆積源１２０上に、基板１０の「方を向いて」設置することができる。例えば、カメラデバイス２４０は、撮影方向、即ち少なくとも１つの堆積源１２０の放出方向１を向いていることができる。鏡面の反射を通じて、成形デバイス１３０の状態を観察することができる。具体的には、材料蓄積、及び／または成形デバイス１３０の形状のうちの１つ以上の特性が、測定及び／または観察され得る。ある実装形態では、成形デバイス１３０の反射は、被覆されていない基板、即ち、ガラス基板といったベア基板によって提供される。さらなる実施形態では、成形デバイス１３０の反射は、被覆された基板、即ち、金属被覆基板によって提供される。被覆された基板は、金属被覆基板といった、高反射率を有する基板であり得る。材料蓄積は、堆積プロセスの開始前にモニタすることができる。
カメラデバイス２４０は、堆積エリアから離れた位置に、例えば少なくとも１つの堆積源１２０の最上部に、設置することができる。カメラデバイス２４０は、堆積処理に干渉せず、具体的には堆積材料に干渉しない。カメラデバイス２４０上への材料蓄積は、防止することができる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、カメラデバイス２４０は、放出方向１、例えば少なくとも１つの堆積源１２０から放出された材料の主たる放出方向に対して、合わせられている。カメラデバイス２４０、具体的には視野２４２は、基板表面上の成形デバイス１３０の反射がカメラデバイス２４０によって捕捉されるように、堆積エリアの方向、即ち被覆される基板１０の方向を指すことができる。
少なくとも１つの堆積源１２０は、放出方向１が、基板表面と直角な面に対して約０°の角度を有する（即ち、放出方向１が基板表面に直角である）ように、具体的には約２０°以下、例えば約３°と１０°の間の角度を有するように、構成及び／または配設され得る。ある実施形態では、蒸発源といった少なくとも１つの堆積源１２０は、材料のプルームまたは分配円錐を基板１０に対して提供するようにして、構成されている。放出方向１は、プルームまたは分配円錐を形成する原子または分子の主たる推進方向として規定され得る。
ある実施形態によると、装置２００は、キャリア２０の非接触による浮上、運搬、及び／または整列をするように構成された移送システム２６０を含む。キャリア２０の非接触による浮上、運搬、及び／または整列は、運搬中に、例えばガイドレールとの機械的接触によるような粒子が、一切発生しないという点で有益である。移送システム２６０によって、基板１０上に堆積した層の純度と均一性は向上する。なぜならば、非接触による浮上、運搬、及び／または整列を用いるときには粒子の生成が最小化されるからである。
図３は、本書に記載のさらに別の実施形態による、基板上に材料を堆積する装置３００の概略図を示す。図３の装置３００は図２の装置に類似しており、類似のまたは同一の態様に関する記載は繰り返さない。
ある実施形態によると、装置３００は、真空チャンバ１１０内に設置された反射デバイス３７０を含み得る。反射デバイス３７０によって提供される成形デバイス１３０の反射に基づいて、成形デバイス１３０上への材料蓄積をモニタするため、反射デバイス３７０の少なくとも一部は、カメラデバイス３４０の視野３４２内に配設されている。反射デバイス３７０は鏡であり得る。
成形デバイス１３０のモニタリングは、図２に関連して記載されたとおりに実施され得る。カメラデバイス３４０は、少なくとも１つの堆積源１２０上に、例えば少なくとも１つの堆積源１２０の最上部に、装着することができる。カメラデバイス３４０は、堆積エリアから離れた位置に設置することができ、堆積処理に干渉せず、具体的には堆積材料に干渉しない。カメラデバイス３４０上への材料の蓄積は、防止できる。
図４は、本書に記載の実施形態による、成形デバイス４２０を有する蒸発源４００の概略図を示す。具体的には、少なくとも１つの堆積源は、蒸発源であることができ、成形デバイス４２０は、蒸発源４００が蒸発させた材料の分配円錐の範囲を定めるように、構成されていることができる。
図４に例として示されているように、蒸発源４００は、蒸発るつぼ４４０に接続された分配アセンブリ４３０を含み得る。例えば、分配アセンブリ４３０は、細長いチューブであってよい分配管を含み得る。例えば、本書に記載される分配管は、分配管の長さに沿って少なくとも１つの線上に配置された複数の開口部及び／またはノズルを有する、線源を提供し得る。代わりに、少なくとも１つの線に沿って延びる１つの細長い開口を設けることもできる。例えば、細長い開口は、スリットであることができる。本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によれば、この線は、基本的に垂直であってよい。
ある実施形態では、分配アセンブリ４３０は、例えば内部に配置された複数の開口を有する、線形分配シャワーヘッドとして設けられた分配管を含んでいてよい。本書で理解されるシャワーヘッドは、例えば、蒸発るつぼ４４０から材料を供給または誘導することが可能な、筐体、空洞、または管を有している。シャワーヘッドは、シャワーヘッド内部の圧力がシャワーヘッドの外側の圧力よりも高くなるような、複数の開口（または細長いスリット）を有することができる。例えば、シャワーヘッド内部の圧力は、シャワーヘッドの外側の圧力よりも少なくとも１桁高くすることができる。
本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされ得るある実施形態によると、分配管の長さは、少なくとも被覆される基板の高さに対応していてよい。具体的には、分配管の長さは、被覆される基板の高さよりも、少なくとも１０％長くてよく、または２０％長くてさえよい。例えば、分配管の長さは、１．３ｍ以上、例えば２．５ｍ以上であってよい。これにより、基板の上端及び／または基板の下端における均一な堆積を提供することができる。代替構成によると、分配アセンブリ４３０は、垂直軸に沿って配設され得る１つ以上の点源を含み得る。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、蒸発るつぼ４４０は、分配アセンブリ４３０と流体連通しており、分配アセンブリ４３０の下端に設けられている。具体的には、蒸発るつぼ４４０と分配アセンブリ４３０との間の接続を提供するように構成された、例えばフランジユニットといったコネクタが設けられ得る。例えば、蒸発るつぼ４４０と分配アセンブリ４３０とは、例えば蒸発源４００を稼働するために、コネクタの箇所で分離したり接続または組み立てしたりできる、別個のユニットとして提供され得る。蒸発るつぼ４４０は、蒸発るつぼ４４０を加熱することによって蒸発する有機材料といった材料用の、リザーバであり得る。蒸発した材料は、分配アセンブリ４３０、具体的には分配管の底部に入ってよく、分配管の中の複数の開口を通って、例えば基本的に垂直配向されている基板の方へ、基本的に横方向に誘導されてよい。
ある実施形態では、分配アセンブリ４３０、具体的には分配管（単数または複数）を加熱するため、加熱ユニット４１０が設けられていてよい。加熱ユニット４１０は、分配アセンブリ４３０の壁に装着されるか、取り付けられていてよい。蒸発るつぼ４４０によって供給される材料の蒸気が分配アセンブリ４３０の壁の内部で凝縮しない温度まで、分配アセンブリ４３０を加熱することができる。さらに、加熱ユニット４１０によって与えられた熱エネルギーを分配管に向かって反射するため、分配管の周囲に遮熱材が設けられてよい。
蒸発源４００は、蒸発した材料を基板に提供する際に、分配円錐の範囲を定めるための、成形デバイス４２０（「遮蔽デバイス」「成形遮蔽デバイス」、または「高温成形器」とも呼ばれる）を含む。さらに、成形デバイス４２０は、堆積エリアに向けた熱放射を低減するように構成され得る。ある実装形態では、成形デバイス４２０は、冷却要素４２２によって冷却され得る。例えば、冷却要素４２２は、成形デバイス４２０の背面に装着されていてよく、冷却流体用の導管を含んでいてよい。
成形デバイス４２０を設けることによって、（単数または複数の）分配管から、排出口を通って出される蒸気の方向（即ち放出方向）を制御する、即ち蒸気放出の角度を小さくすることができる。具体的には、蒸発源４００の排出口またはノズルを通って蒸発する材料の少なくとも一部が、成形デバイス４２０によってブロックされる。放出角度の幅は、制御することができる。例えば、成形デバイス４２０は、基板１０または材料を堆積する基板表面に垂直な面に対して、例えば１０°以上、２０°以上、または３０°以上でさえある大きな角度といった、所定の角度よりも大きな角度で放出される材料を遮蔽またはブロックするために使用され得る。成形デバイス４２０は、基板に向かって分配された材料の、分配円錐の範囲を定める。即ち、成形デバイス４２０は、放出された材料の少なくとも一部をブロックするように構成されている。
ある実施形態では、蒸発源４００は、特に蒸発中に、軸を中心にして回転するように構成されることができる。回転駆動は、例えば、蒸発源のカート（図示せず）と蒸発源４００との間の接続によって、設けられ得る。回転駆動は、基板の被覆を実施する前に、蒸発源４００を基本的に基板と並行に回転するように、構成されることができる。ＯＬＥＤデバイスの製造に関する様々な応用例には、２つ以上の有機材料を同時に蒸発させるプロセスが含まれる。ある実施形態では、２つ以上の分配アセンブリ、具体的には分配管及び対応する蒸発るつぼを、互いに隣接して設けることができる。こうした蒸発源はまた、蒸発源アレイと呼ばれることがあり、例えば、２種類以上の有機材料が同時に蒸発させられる。
図５は、本書に記載の実施形態による、基板１０上に１つ以上の層、例えば有機材料の層を堆積するシステム５００を示す。システム５００では、例示的に、静止した基板と移動する堆積源が示されている。しかし、本開示はこれに限定されず、図１〜図３に関連して例示的に示されているように、層の堆積処理中、堆積源が静止していて基板が移動していることができる。
システム５００は、本書に記載の実施形態による基板上に材料を堆積する装置と、基板１０を真空チャンバ５４０内にロードするために真空チャンバ５４０に接続されたロードロックチャンバ５０１と、上に堆積された１つ以上の層を有する基板１０を真空チャンバ５４０からアンロードするために真空チャンバ５４０に接続されたアンロードロックチャンバ５０２とを含む。システム５００は、有機材料の堆積用に構成することができる。
少なくとも１つの堆積源、具体的には蒸発源４００が、真空チャンバ５４０内に設けられている。少なくとも１つの堆積源は、軌道上またはリニアガイド５２２上に設けることができる。リニアガイド５２２は、少なくとも１つの堆積源に並進運動をさせるように構成されていてよい。さらに、少なくとも１つの堆積源の並進運動を提供するためのドライバを設けることができる。真空チャンバ５４０は、それぞれのゲートバルブを介してロードロックチャンバ５０１及びアンロードロックチャンバ５０２に接続されていてよい。ゲートバルブによって、隣接する真空チャンバ間を真空密封することが可能になる。このゲートバルブは、基板及び／またはマスクを真空チャンバ５４０に出し入れするために開閉できる。
本開示では、「真空チャンバ」とは、真空処理チャンバまたは真空堆積チャンバであるとして理解すべきである。本書で使用する「真空」という用語は、例えば１０ｍｂａｒ未満の真空圧を有する、工業的真空の意味として理解することができる。真空チャンバ５４０内の圧力は、約１０−５ｍｂａｒと約１０−８ｍｂａｒとの間、具体的には、約１０−５ｍｂａｒと約１０−７ｍｂａｒとの間、より具体的には、約１０−６ｍｂａｒと約１０−７ｍｂａｒとの間であってよい。システム５００は、真空チャンバ５４０内に真空を生成するために真空チャンバ５４０に接続された、ターボポンプ及び／またはクライオポンプといった１つ以上の真空ポンプを含み得る。
本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされ得るある実施形態によると、２つの基板、例えば第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂを、真空チャンバ５４０内のそれぞれの運搬軌道上で支持することができる。さらに、その上にマスクを供給する２つの軌道を設けることができる。具体的には、基板を被覆することは、それぞれのマスクによって、例えばエッジ除外マスクまたはシャドウマスクによって、基板を遮蔽することを含み得る。ある実施形態によると、マスク、例えば第１の基板１０Ａに対応する第１のマスク３０Ａ、及び第２の基板１０Ｂに対応する第２のマスク３０Ｂが、所定の位置でマスクを保持するマスクフレーム５３０内に設けられる。
本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るある実施形態によると、基板は、例えば接続要素５５２によって整列システム５５０に接続され得る、各キャリアによって支持され得る。整列システム５５０は、マスクに対する基板の位置を調整することができる。材料の堆積中の基板の位置とマスクの位置を正確に揃えるために、基板をマスクに対して移動することができる。本書に記載の他の実施形態と組み合わせ得るさらなる実施形態によると、代わりにまたはさらに、マスク及び／またはマスクを保持しているマスクフレーム５３０は、整列システム５５０に接続され得る。マスクを基板に対して位置付けることができるか、マスクと基板の双方を互いに対して位置付けることができるか、のどちらかである。
ある実施形態によると、少なくとも１つの堆積源をリニアガイド５２２に沿って並進運動させるように構成された、供給源支持体５３１が提供され得る。支持体５３１は、蒸発るつぼ４４０、及び蒸発るつぼ４４０の上方に設けられた分配アセンブリ４３０を支持し得る。蒸発るつぼ内で生成４４０された蒸気は、上に向かって移動し、分配アセンブリ４３０の１つ以上の排出口から排出され得る。分配アセンブリ４３０は、蒸発した材料、具体的には蒸発源から蒸発した材料のプルームを、分配アセンブリ４３０から基板へ供給するように構成されている。
少なくとも１つの堆積源は、成形デバイス４２０を含む。さらに、例示的に図６Ｃに示されているように少なくとも１つの堆積源が回転位置にあるときに、例えば蒸発源４００といった少なくとも１つの堆積源から放出された、蒸発源から蒸発した材料を収集するため、真空チャンバ５４０内に材料収集ユニット５６０が配設されていてよい。少なくとも１つの堆積源のサービス位置において成形デバイス４２０を洗浄するため、加熱デバイス５７０が設けられていてよい。サービス位置とは、分配アセンブリ４３０の排出口が被覆される基板に向いている分配アセンブリ４３０の堆積位置に対して、排出口が回転位置にある、少なくとも１つの堆積源の位置であってよい。
図６Ａ〜図６Ｄは、本書に記載の実施形態による、種々の位置にあり、蒸発源４００であり得る少なくとも１つの堆積源を有する、図５のシステムの概略図を示す。プルームまたは分配円錐５１８は、少なくとも１つの堆積源によって放出される。
図６Ａ〜図６Ｄは、真空チャンバ５４０内の様々な位置にある、少なくとも１つの堆積源、具体的には蒸発源４００を示している。種々の位置間の移動は、矢印１０２Ｂ、１０２Ｃ及び１０２Ｄによって示されている。図６Ａでは、少なくとも１つの堆積源は、第１の位置で示されている。図６Ｂに示すように、真空チャンバ５４０内の左の基板は、矢印１０２Ｂに示される少なくとも１つの堆積源の並進運動によって、材料の層で被覆される。左の基板、例えば第１の基板が材料の層で被覆されている間に、点線で示すように、例えば図６Ａ〜図６Ｄの右手側にある第２の基板を交換することができる。第１の基板が被覆された後、少なくとも１つの堆積源の分配アセンブリは、図６Ｃの矢印１０２Ｃで示すように、回転され得る。材料を第１の基板上に堆積する間、第２の基板は、第２のマスクに対して位置を決められ、第２のマスクと位置を揃えられる。図６Ｃに示す回転の後、第２の基板は、図６Ｄの矢印１０２Ｄで示すように、少なくとも１つの堆積源の並進運動によって、材料の層で被覆され得る。第２の基板が有機材料で被覆されている間に、点線で示すように、第１の基板は真空チャンバ５４０から搬出され得る。
図７は、本書に記載の実施形態による、真空堆積システムをモニタする方法７００のフロー図を示す。この方法は、本開示による装置及びシステムを利用することができる。
方法７００は、ブロック７１０で蒸発源を使用して基板上に堆積する材料を蒸発させることと、ブロック７２０で真空チャンバ内に設置されたカメラデバイスを使用して、蒸発源から放出される材料の少なくとも一部をブロックするように構成された成形デバイス上への材料蓄積を、モニタすることとを含む。
ある実施形態では、方法７００は、モニタされた材料蓄積に基づいて、加熱デバイス用の１つ以上の処理パラメータを決定し、決定された１つ以上の処理パラメータを用いて、加熱デバイスで成形デバイスを加熱することをさらに含む。凝集した材料の除去のための最適な処理パラメータを選択することは、可能である。なぜならば、材料蓄積に関する詳細な情報が入手可能だからである。具体的には、いつ成形デバイスを加熱し、どの温度まで加熱し、いつまで加熱するか、などを最適に決定することが可能である。
本書に記載の実施形態によると、真空堆積システムをモニタする方法は、コンピュータプログラムと、ソフトウェアと、コンピュータソフトウェア製品と、ＣＰＵ、メモリ、ユーザインターフェース、及び大面積基板処理用装置の対応する構成要素と通信可能な入出力手段を有し得る相互関連コントローラとを使用して、実施され得る。
堆積源から放出された材料は、例えば放出された材料が形成するプルームなどの成形に使用される成形デバイスといった、真空堆積システムの様々な構成要素上に堆積され得る。真空堆積システムの操作性を確保するため、これらの構成要素は時折洗浄することができる。本開示は、成形デバイス上への材料蓄積をモニタするため、真空チャンバ内に置かれたカメラデバイスを使用する。蓄積した材料を成形デバイスから除去するための洗浄処理は、モニタされた材料蓄積に基づいて実施することができる。洗浄プロセスは効率的に実施することができ、真空堆積システムのダウンタイムが最小化され得る。
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他のさらなる実施形態を考案することができ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。
Claims (15)
- 基板上に材料を堆積する装置であって、
真空チャンバ、
前記真空チャンバ内の少なくとも１つの堆積源、
前記少なくとも１つの堆積源にある成形デバイスであって、前記少なくとも１つの堆積源から放出される前記材料の少なくとも一部をブロックするように構成されている成形デバイス、及び
前記真空チャンバ内のカメラデバイスであって、前記成形デバイス上への材料蓄積をモニタするように構成されているカメラデバイス
を備える、装置。 - 前記成形デバイスの少なくとも一部は、前記成形デバイス上への前記材料蓄積をモニタするため、前記カメラデバイスの視野内に配設されている、請求項１に記載の装置。
- 前記カメラデバイスは、前記基板によって提供される前記成形デバイスの反射に基づいて前記成形デバイス上への前記材料蓄積をモニタするように構成されている、請求項１に記載の装置。
- 前記カメラデバイスは、前記基板の少なくとも一部が前記カメラデバイスの視野内に配設されるようにして、前記真空チャンバ内に位置している、請求項３に記載の装置。
- 前記真空チャンバ内に設置された反射デバイスをさらに含み、前記反射デバイスの少なくとも一部は、前記反射デバイスによって提供される前記成形デバイスの反射に基づいて前記成形デバイス上への前記材料蓄積をモニタするため、前記カメラデバイスの視野内に配設されている、請求項１に記載の装置。
- 前記カメラデバイスは、前記少なくとも１つの堆積源上に装着されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
- 前記カメラデバイスは、前記少なくとも１つの堆積源から放出される前記材料の放出方向に対して向きを合わせられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
- 無線リンクまたはケーブルによって前記カメラデバイスに接続されたモニタリングデバイスをさらに含み、前記モニタリングデバイスは、前記成形デバイス上の前記材料蓄積を測定するように構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
- 前記成形デバイス上に蓄積した前記材料を除去するため、前記成形デバイスを加熱するように構成された加熱デバイスをさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
- 前記装置は、前記材料蓄積に基づいて、前記成形デバイスを加熱するための１つ以上の処理パラメータを調整するように構成されている、請求項９に記載の装置。
- 前記１つ以上の処理パラメータは、加熱開始時間、最高加熱温度、温度ランプ速度、加熱時間、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１０に記載の装置。
- 前記少なくとも１つの堆積源は蒸発源であり、前記成形デバイスは、前記蒸発源によって蒸発した前記材料の分配円錐の範囲を定めるように構成されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
- 基板上に１つ以上の層を堆積するシステムであって、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置と、
前記基板を真空チャンバ内にロードするために前記真空チャンバに接続されたロードロックチャンバと、
その上に堆積された前記１つ以上の層を有する前記基板を前記真空チャンバからアンロードするために前記真空チャンバに接続されたアンロードロックチャンバと、
を含む、システム。 - 蒸発源を使用して基板上に堆積する材料を蒸発させることと、
真空チャンバ内に設置されたカメラデバイスを使用して、前記蒸発源から放出された前記材料の少なくとも一部をブロックするように構成された成形デバイス上への材料蓄積を、モニタすることと
を含む、真空堆積システムをモニタする方法。 - モニタされた前記材料蓄積に基づいて、加熱デバイス用の１つ以上の処理パラメータを決定することと、
決定された前記１つ以上の処理パラメータを用いて、前記加熱デバイスで前記成形デバイスを加熱することと
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
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