TW201326433A - 薄膜沉積裝置及使用其之薄膜沉積方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種薄膜沉積裝置及使用其之薄膜沉積方法。薄膜沉積裝置包含配置以具有基板安裝於其中之腔室、配置以於腔室中移動並噴射沉積蒸氣至基板上之噴射單元、以及配置以供應沉積蒸氣之來源至噴射單元的來源供應單元。

Description

薄膜沉積裝置及使用其之薄膜沉積方法

相關申請案之交互參照

本申請案主張於2011年12月28日於韓國智慧財產局申請，案號10-2011-0144983之優先權及效益，其全部內容將全部併入於此以作為參照。

本發明之實施例係有關於一種用於產生沉積來源之蒸氣及沉積該蒸氣於目標之表面的薄膜沉積裝置。

在製造薄膜的製程中，例如有機發光顯示裝置之薄膜的形成，經常地使用沉積操作，其中產生沉積來源之蒸氣並貼附至例如基板之目標的表面上。

近來，隨著有機發光顯示裝置的尺寸以增加，相對應的基板之將執行沉積的表面面積亦增加。因此，當基板與沉積來源皆固定時，其係難以形成均勻的薄膜於基板之整個表面面積上。

為了解決上述問題，根據相關技術，沉積來源係固定的而基板係相對於沉積來源移動以形成均勻的薄膜於基板的整個表面面積上。然而，在此情況下，必須提供用於大尺寸基板的充足空間，且因此，沉積裝置的尺寸係大幅地增加。

本發明之實施例提供一種薄膜沉積裝置，其係於相對於目標移動沉積來源時執行沉積、以及使用該薄膜沉積裝置之薄膜沉積方法。

根據本發明實施例之態樣，其係提供一種薄膜沉積裝置，包含配置以具有基板安裝於其中之腔室、配置以於腔室中移動並噴射沉積蒸氣至基板之噴射單元、以及配置以供應沉積蒸氣之來源至噴射單元的來源供應單元。

沉積蒸氣之來源可包含液態單體、以及惰性氣體，其係與液態單體混合以作為液態單體之載送氣體，且來源供應單元可包含載送氣體供應單元，配置以儲存及供應惰性氣體、以及單體供應單元，配置以儲存及供應液態單體。

單體供應單元可包含配置以供應液態單體至噴射單元之注射泵(syringe pump)。

薄膜沉積裝置可更包含配置以交替地供應液態單體之複數個注射泵。

薄膜沉積裝置可更包含單體儲存器，其係可拆卸地連接至注射泵並配置以儲存液態單體。

噴射單元可包含面對該基板之噴射部分，其中加熱器係配置以汽化位於噴射部分之沉積蒸氣的來源、第一供應線，用以連接單體供應單元與噴射部分、第二供應線，用以連接載送氣體供應單元與噴射部分、第一流率控制器，於第一供應線上以控制供應至噴射部分之液態單體的量、以及第二流率控制器，於第二供應線上以控制供應至噴射部分之載送氣體的量。

薄膜沉積裝置可更包含壓力感測器，係配置以量測對應至液體單體之壓力且位於第一供應線上。

薄膜沉積裝置可更包含第三供應線，係用以連接第一供應線與第二供應線，其中第三供應線係配置以當壓力感測器量測之壓力低於正常範圍時，使載送氣體進入第一供應線。

薄膜沉積裝置可更包含位於噴射單元之紫外線燈泡，其係配置以照射紫外線至基板。

腔室可配置以具有基板垂直地安裝於其中，且噴射單元可被配置以於面對基板時移動於垂直方向。

根據本發明實施例之另一態樣，其係提供一種薄膜沉積方法，該方法包含準備用於噴射沉積蒸氣之噴射單元於腔室中；準備用於供應沉積蒸氣之來源至噴射單元之來源供應單元於腔室中；安裝基板於腔室中；藉由操作來源供應單元以供應沉積蒸氣之來源至噴射單元；相對於基板而移動噴射單元；以及噴射沉積蒸氣。

沉積蒸氣之來源可包含液態單體、以及惰性氣體，其係與液態單體混合以作為液態單體之載送氣體。

薄膜沉積方法可更包含操作位於來源供應單元中之注射泵以供應液態單體。

薄膜沉積方法可更包含交替地操作複數個注射泵以供應液態單體至噴射單元。

薄膜沉積方法可更包含連接單體儲存器至複數個注射泵、以及儲存液態單體。

沉積蒸氣的噴射可包含於控制在液態單體與載送氣體分別地通過其中之第一供應線與第二供應線中之液態單體與載送氣體之各別的供應量時，混合液態單體與載送氣體、藉由加熱沉積蒸氣之來源以汽化包含液態單體與載送氣體之混合物之沉積蒸氣之來源、相對於基板而移動噴射單元、以及沉積已汽化的沉積蒸氣於基板之實質上整個表面上。

薄膜沉積方法可更包含量測對應於供應至噴射單元之液態單體的壓力。

薄膜沉積方法可更包含當所量測之壓力低於正常範圍時，透過連接至第一與第二供應線之第三供應線而將載送氣體輸送至第一供應線。

薄膜沉積方法可更包含朝向基板照射紫外線。

基板可垂直地安裝於腔室中，且其中噴射單元可於面對基板時移動於垂直方向。

其中顯示發明之例示性實施例之本發明實施例現將參閱附圖以更充分地描述。

首先，根據本發明實施例之薄膜沉積裝置將參閱第1圖而描述。第1圖係為根據本發明實施例之薄膜沉積裝置之結構的方塊示意圖。第1圖之薄膜沉積裝置包含腔室100，作為沉積靶的基板10可固定於其中、噴射單元200，其藉由在腔室100中移動於垂直方向而產生沉積蒸氣、以及來源供應單元300，其供應沉積來源至噴射單元200。因此，沉積係於基板10安裝於腔室100中時而執行，沉積來源係自來源供應單元300供應至噴射單元200，且噴射單元200垂直地沿著垂直地安裝之基板10移動以噴射沉積蒸氣於基板10之實質上整個表面上。因此，沉積係於基板10處於固定狀態時而執行，且噴射單元200於基板10之表面面積移動，且因此，腔室100之空間佔用率(space occupancy rate)係大幅地降低，且由於噴射單元200垂直地移動，其於平面的空間佔用率係特別地降低。

後文中，將詳細地描述可提供如上所述具有低空間佔用率且可執行穩定的沉積之單元的結構。

首先，來源供應單元300包含單體供應單元(MONOMER) 310，其儲存液態單體且透過第一供應線231供應液態單體至噴射單元200、以及載送氣體供應單元(CARRIER GAS) 320，其儲存作為載體起體的惰性氣體，例如氬(Ar)，且透過第二供應線232供應惰性氣體至噴射單元200。亦即，根據本發明之本實施例，不僅供應作為沉積來源的單體，且載送氣體係與單體混合以促進其傳輸並防止/降低由第一至第三供應線231、232、233由於沉積來源而導致阻塞的可能性。使用載送氣體而避免阻塞將於後文中描述。

第2圖係為根據本發明實施例之顯示於第1圖中之實施例之薄膜沉積裝置之來源供應單元300的單體供應單元310之結構示意圖。單體供應單元310可具有如第2圖中所繪示之結構。首先，複數個注射泵(syringe pump) 311、312係包含於其中，其係暫時地儲存欲透過第一供應線231傳輸之單體。單體係自可拆卸的單體儲存器313所提供，且係裝載於(例如儲存於)各個注射泵311及312中。在沉積操作中，單體係透過第一供應線231供應至噴射單元200(第1圖)。複數個注射泵311及312係被包含以使裝載與供應的操作係藉由交替地使用複數個注射泵311及312而簡易地且連續地執行。舉例而言，當單體透過位於噴射單元200左側之注射泵311被供應時，單體係於透過注射泵311之單體供應期間自單體儲存器311提供並裝載進入位於右側之注射泵312，閥門V7、V8開啟，而閥門V6、V9關閉。因此，自位於左側之注射泵311噴射之單體透過開啟的閥門V7經由第一供應線231供應至噴射單元200，且單體儲存器313之單體係透過開啟的閥門V8而裝載至位於右側之注射泵312中。當位於左側之注射泵311之單體耗盡，則閥門V7及V8關閉，而閥門V6及V9開啟。據此，自位於右側之注射泵312噴射之單體穿過開啟的閥門V9經由第一供應線231而供應至噴射單元200，且單體儲存器313之單體係透過開啟的閥門V6裝載至位於左側之注射泵312中。藉由交替地使用複數個注射泵311及312，單體可以較簡易的方式連續地裝載且提供。雖然根據本發明實施例僅有單一的單體儲存器313連接，於本發明之其他實施例中，可連接複數個單體儲存器313 (交替地連接例如複數個注射泵311及312)。

接著，如第1圖所繪示，噴射單元200包含噴射部分210，其中安裝有用於蒸發沉積來源之加熱器211、第一流率控制器(LMFC)221，其係安裝於第一供應線231以控制噴射單元200之單體供應量、以及第二流量控制器(MFC)222，其係安裝於第二供應線232以控制噴射部分210之載送氣體供應量。因此，透過第一供應線231所提供之單體係藉由第一流量控制器221而控制於適當量，透過第二供應線232所提供之載送氣體係藉由第二流量控制器222而控制於適當量，且單體與載送氣體係被混合。當執行沉積時，閥門V1、V2、V3以及V4係開啟，而閥門V5係關閉。

此外，亦包含用於量測第一供應線231中之單體密度之感測器(DS)223以及壓力感測器(PT)224。

同時，亦包含第三供應線233，其係透過閥門V5而開啟或關閉且連接第一及第二供應線231、232。若欲避免上述阻塞，第一及第二供應線231、232係透過第三供應線233而連接。亦即，當藉由壓力感測器224所量測之壓力值低於正常範圍時，第一供應線231可能阻塞，表示單體無法正確地被供應。為了解決此問題，閥門V5被開啟使通過第三供應線233進入第二供應線232之載送氣體進入第一供應線231。換句話說，使用惰性氣體的清洗被執行。

此外，藉由使用第一及第二流率控制器221、222控制於適當量之單體與載送氣體係混合且接著送至噴射部分210。

加熱器211係安裝於噴射部分210以加熱與載送氣體混合之單體而產生沉積蒸氣。同時，如第3圖中所繪示，噴射部分210可包含噴射噴嘴212，其係噴射沉積蒸氣於基板10之表面上、以及紫外線燈泡213，其係照射紫外線至基板10以促進沉積層的硬化(hardening)。亦即，單體蒸氣係透過噴射噴嘴212噴射以形成沉積層於基板10上，且在此之後，紫外線立即地或非常快地自紫外線燈泡213照射以快速的執行硬化。

包含噴射部分210之噴射單元200係安裝為可沿著基板10之整個表面的垂直方向移動的，基板係設至於垂直方向。用於垂直地移動噴射單元200之儀器可為典型的往復移動(振動運動)儀器，例如驅動缸(driving cylinder)、滾珠螺桿(ball screw)、或輸送帶。

具有上述結構之薄膜沉積裝置可如以下所述而操作。

首先，為了執行沉積，基板10係如第1圖所繪示垂直地固定於腔室100中。接著，腔室100中係製造為小於   9.9x10^-5帕(Pa)之壓力狀態，且噴射部分210之加熱器211係操作以提高噴射部分210之溫度至沉積蒸氣可被產生的程度。噴射部分210係置於面對基板之最下端部分的預備位置，如第1圖所繪示。

接著，當噴射部分210之溫度到達沉積溫度，閥門V1、V2、V3、及V4係被開啟，且操作第一及第二流率控制器221及222。於此，閥門V3及V4係首先被開啟以優先自載送氣體供應單元320供應載送氣體至噴射部分210，因而調整所設定之流率。其次，閥門V1及V2係開啟以操作單體供應單元310之注射泵311及312而提供單體。由於兩個注射泵311及312係交替地使用，其中一個可在另一個用於裝載單體或備用時用於供應。

於此，當壓力感測器224所量測的壓力低於設定的範圍時，閥門V5係開啟以執行有關於第一供應線231之清洗。

當量測到正常的壓力時，此表示單體係正常地被供應，且因此，閥門V5係關閉，而噴射部分210係移動於垂直方向以執行沉積於基板10之實質上整個表面上。

如上所述，單體蒸氣係透過噴射噴嘴212而噴射至基板10，且接著紫外線係自紫外線燈泡213照射以加速沉積層的硬化。

接著，當兩個注射泵311及312之其中之一的單體於沉積過程中耗盡時，使用中的注射泵係轉換(例如，自動的轉換)成使用相同單體之另一注射泵。

沉積可於上述方法下執行，且當完成沉積時，停止注射泵311及312，關閉紫外線燈泡213，且閥門V1、V2、V3及V4係全部關閉。於此，閥門V1及V2可較佳地先關閉，且接著閥門V3及V4可在有關於注入部分210之惰性氣體的清除執行後片刻再關閉。

據此，藉由使用上述薄膜沉積裝置，當基板處於固定狀態時，藉由將噴射單元於基板之範圍內移動而執行沉積，且因此，薄膜沉積裝置之尺寸可減小。此外，因為使用單體及載送氣體的混合物，所以可輕易供應沉積來源。

當本發明已參閱其例示性實施例而特別地顯示及描述，其將被所屬領域具有通常知識者所理解的是，各種形式與細節的修改可在不脫離藉由後附之申請專利範圍及其等效物所定義之本發明的精神與範疇下而進行。

10．．．基板

100．．．腔室

200．．．噴射單元

210．．．噴射部分

211．．．加熱器

212．．．噴射噴嘴

213．．．紫外線燈泡

221．．．第一流率控制器

222．．．第二流率控制器

223．．．感測器

224．．．壓力感測器

231．．．第一供應線

232．．．第二供應線

233．．．第三供應線

300．．．來源供應單元

310．．．單體供應單元

311、312．．．注射泵

313．．．單體儲存器

320．．．載送氣體供應單元

V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9．．．閥門

本發明實施例之上述特徵與態樣將藉由參閱附圖以詳細描述例示性實施例而變得更加顯而易見，其中：
第1圖係為根據本發明實施例之薄膜沉積裝置之結構的方塊示意圖；
第2圖係為根據本發明實施例之顯示於第1圖中之實施例之薄膜沉積裝置之來源供應單元的單體供應單元之結構示意圖；以及
第3圖係為根據本發明實施例之顯示於第1圖之實施例之薄膜沉積裝置之噴射單元的結構示意圖。

10．．．基板

100．．．腔室

200．．．噴射單元

210．．．噴射部分

211．．．加熱器

221．．．第一流率控制器

222．．．第二流率控制器

223．．．感測器

224．．．壓力感測器

231．．．第一供應線

232．．．第二供應線

233．．．第三供應線

300．．．來源供應單元

310．．．單體供應單元

320．．．載送氣體供應單元

V1、V2、V3、V4、V5．．．閥門

Claims (20)

1. 一種薄膜沉積裝置，其包含：
   一腔室，配置以具有一基板安裝於其中；
   一噴射單元，配置以於該腔室中移動並噴射一沉積蒸氣至該基板；以及
   一來源供應單元，配置以供應該沉積蒸氣之一來源至該噴射單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜沉積裝置，其中該沉積蒸氣之該來源包含：
   一液態單體；以及
   一惰性氣體，係與該液態單體混合以作為該液態單體之一載送氣體；以及
   其中該來源供應單元包含：
   一載送氣體供應單元，配置以儲存及供應該惰性氣體；以及
   一單體供應單元，配置以儲存及供應該液態單體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之薄膜沉積裝置，其中該單體供應單元包含配置以供應該液態單體至該噴射單元之一注射泵。
4. 如申請專利範圍第3項所述之薄膜沉積裝置，更包含配置以交替地供應該液態單體之複數個該注射泵。
5. 如申請專利範圍第4項所述之薄膜沉積裝置，更包含一單體儲存器，其係可拆卸地連接至該些注射泵並配置以儲存該液態單體。
6. 如申請專利範圍第2項所述之薄膜沉積裝置，其中該噴射單元包含：
   一噴射部分，係面對該基板，其中一加熱器係配置以汽化位於該噴射部分之該沉積蒸氣的該來源；
   一第一供應線，用以連接該單體供應單元與該噴射部分；
   一第二供應線，用以連接該載送氣體供應單元與該噴射部分；
   一第一流率控制器，係於該第一供應線上用以控制供應至該噴射部分之該液態單體的量；以及
   ㄧ第二流率控制器，係於該第二供應線上用以控制供應至該噴射部分之該載送氣體的量。
7. 如申請專利範圍第6項所述之薄膜沉積裝置，更包含一壓力感測器，係配置以量測對應至該液體單體之一壓力且位於該第一供應線。
8. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜沉積裝置，更包含一第三供應線，用以連接該第一供應線與該第二供應線，
   其中，該第三供應線係配置以當該壓力感測器量測之該壓力低於一正常範圍時，使該載送氣體進入該第一供應線。
9. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜沉積裝置，更包含位於該噴射單元之一紫外線燈泡，其係配置以照射紫外線至該基板。
10. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜沉積裝置，其中該腔室係配置以具有該基板垂直地安裝於其中，且
    其中該噴射單元係配置以在面對該基板時於一垂直方向移動。
11. 一種薄膜沉積方法，其包含：
    準備用於噴射一沉積蒸氣之一噴射單元於一腔室中；
    準備用於供應該沉積蒸氣之一來源至該噴射單元之一來源供應單元於該腔室中；
    安裝一基板於該腔室中；
    藉由操作該來源供應單元以供應該沉積蒸氣之該來源至該噴射單元；
    相對於該基板而移動該噴射單元；以及
    噴射該沉積蒸氣。
12. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜沉積方法，其中該沉積蒸氣之該來源包含：
    一液態單體；以及
    一惰性氣體，係與該液態單體混合以作為該液態單體之一載送氣體。
13. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜沉積方法，更包含操作位於該來源供應單元中之一注射泵以供應該液態單體。
14. 如申請專利範圍第13項所述之薄膜沉積方法，更包含交替地操作複數個該注射泵以供應該液態單體至該噴射單元。
15. 如申請專利範圍第14項所述之薄膜沉積方法，更包含:
    連接一單體儲存器至該複數個注射泵；以及
    儲存該液態單體。
16. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜沉積方法，其中該沉積蒸氣的噴射包含：
    於控制在該液態單體與該載送氣體分別地通過其中之一第一供應線與一第二供應線中之該液態單體與該載送氣體之各別的供應量時，混合該液態單體與該載送氣體；
    藉由加熱該沉積蒸氣之該來源以汽化包含該液態單體與該載送氣體之混合物之該沉積蒸氣之該來源；
    相對於該基板而移動該噴射單元；以及
    沉積已汽化的該沉積蒸氣於該基板之實質上整個表面上。
17. 如申請專利範圍第16項所述之薄膜沉積方法，更包含量測對應於供應至該噴射單元之該液態單體的一壓力。
18. 如申請專利範圍第17項所述之薄膜沉積方法，更包含當所量測之該壓力低於一正常範圍時，透過連接至該第一供應線與該第二供應線之一第三供應線而將該載送氣體輸送至該第一供應線。
19. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜沉積方法，更包含朝向該基板照射紫外線。
20. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜沉積方法，其中該基板係垂直地安裝於該腔室中，且
    其中該噴射單元係於面對該基板時以於一垂直方向移動。