TW201425610A

TW201425610A - 沉積設備及使用其將沉積材料沉積於基板上之方法

Info

Publication number: TW201425610A
Application number: TW102138344A
Authority: TW
Inventors: Won-Yong Kim; Jin-Hong Jeun
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-07-01
Also published as: TWI632244B; US20140178605A1; KR20140081365A; CN103882381B; US20170012200A1; US9935268B2; CN103882381A; KR102103247B1

Abstract

沉積設備包含真空腔室、設置在真空腔室中的基板、設置在真空腔室中且面對基板以提供沉積材料到基板上的沉積源、產生第一雷射光束的雷射振盪器、以及連接到真空腔室的第一側且分離第一雷射光束以產生複數個遮罩雷射光束的光學單元。遮罩雷射光束被照射到真空腔室中以設置在基板和沉積源之間。接觸遮罩雷射光束的沉積材料被氧化，且通過遮罩雷射光束的沉積材料係沉積於基板上。

Description

沉積設備及使用其將沉積材料沉積於基板上之方法

相關申請案之交互參照

【0001】

本公開主張於2012年12月21日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請第10-2012-0151026號之優先權，，其內容在此引用並做為參考。

【0002】

本公開係關於一種沉積設備及使用其將沉積材料沉積於基板上之方法。

【0003】

近年來，有機發光顯示器由於其具有優異的亮度和視角而作為下一代顯示裝置並受到高度關注，且其不需要像液晶顯示器一樣包含分離的光源。因此，有機發光顯示器具有纖薄和輕量化的優勢。另外，有機發光顯示器具有其他特性，諸如響應速度快、功耗低、亮度高、以及其類似。

【0004】

一般來說，有機發光顯示器包含有機發光裝置，其包含陽極電極、有機發光層、以及陰極電極。電洞和電子注入到有機發光層中並通過陽極電極和陰極電極，且再結合於有機發光層中以產生激子（電子-電洞對）。當激發態之激子返回到基態時便會釋放能量，如發光。

【0005】

陽極和陰極電極係形成自金屬薄層或透明導電薄層。有機發光層係形成自至少一個有機薄層。為了形成有機薄層和金屬薄層於有機發光顯示器上，需使用沉積設備。沉積設備通常包含填充有沉積材料的坩堝、噴塗沉積材料的噴嘴、佈置沉積材料於其上的基板、以及具有開口部分的遮罩。

【0006】

本發明係提供能夠使用雷射遮罩將沉積材料沉積於基板上的沉積設備。

【0007】

本發明概念的實施例提供的一種沉積設備，包含真空腔室、基板，設置於真空腔室中、沉積源，設置於真空腔室中並面對基板以提供沉積材料至基板上、雷射振盪器，產生第一雷射光束、以及光學單元，連接至真空腔室的第一側且分離第一雷射光束以產生複數個遮罩雷射光束。遮罩雷射光束係照射至真空腔室中以設置於基板和沉積源之間，接觸至遮罩雷射光束的沉積材料被氧化，且穿過遮罩雷射光束的沉積材料係沉積於基板上。

【0008】

遮罩雷射光束係沿著垂直於基板的方向與基板分隔開而設置。

【0009】

遮罩雷射光束係沿著垂直於基板的方向並與基板分隔開一段距離而設置，其距離係約0.1毫米至1.0毫米。

【0010】

遮罩雷射光束實質上係平行於基板而設置，且彼此之間分開一段固定間隔。

【0011】

光學單元包含擴束器，配置以擴展第一雷射光束、分束器，配置以分離擴展的第一雷射光束以產生複數個第二雷射光束、以及光束控制器，配置以控制第二雷射光束之對應第二雷射光束的寬度，和控制第二雷射光束之間的距離以產生遮罩雷射光束。

【0012】

擴束器包含凹透鏡，配置以擴展第一雷射光束、以及凸透鏡，配置以提供擴展的第一雷射光束給分束器。

【0013】

分束器包含複數個透鏡單元，配置以分離擴展的第一雷射光束且產生第二雷射光束。

【0014】

光束控制器包含複數個準直透鏡單元，分別對應至透鏡單元，並且每個準直透鏡單元係配置以控制從透鏡單元之對應透鏡單元而提供的對應第二雷射光束的寬度，和控制第二雷射光束之間的距離以產生遮罩雷射光束。

【0015】

沉積源包含坩堝，配置以加熱填充於其中的沉積材料，使沉積材料蒸發、以及複數個噴嘴，配置以噴塗蒸發的沉積材料於基板上。

【0016】

本發明概念之實施例提供一種將沉積材料沉積於基板上之方法，其包含：配置基板於真空腔室中、產生第一雷射光束、分離第一雷射光束以產生複數個遮罩雷射光束、提供沉積材料、以及照射遮罩雷射光束於真空腔室中至沉積材料上，使得接觸至遮罩雷射光束的沉積材料被氧化，且穿過遮罩雷射光束的沉積材料係沉積於基板上。

【0017】

根據以上所述，沉積設備可使用雷射遮罩將沉積材料沉積於基板上。

10．．．雷射振盪器

20．．．光纜

30．．．光學單元

31．．．擴束器

32．．．分束器

33．．．光束控制器

40．．．真空腔室

41．．．沉積源

42．．．坩堝

43．．．噴嘴

44．．．基板支撐件

50．．．光接收器

100．．．沉積設備

COL1．．．第一行

COL2．．．第二行

COL3．．．第三行

CLU．．．準直透鏡單元

CL1．．．第一透鏡

CL2．．．第二透鏡

D1．．．第一距離

E1．．．第一電極

E2．．．第二電極

LU．．．透鏡單元

L1．．．第一雷射光束

L2．．．第二雷射光束

ML．．．遮罩雷射光束

M1．．．第一中間位置

M2．．．第二中間位置

OE．．．有機發光層

PDL．．．像素定義層

OP．．．開口部分

S．．．基板

W1．．．第一寬度

W2．．．第二寬度

【0018】

當配合附圖圖式一起考慮時，上述及其它之本發明的優點將輕易地藉由參照下面的詳細描述而理解，其中：

【0019】

第1圖係根據本公開的實施例之沉積設備的平面圖；

【0020】

第2圖係為說明第1圖中光學單元的結構之視圖；

【0021】

第3圖係為第1圖中沿線I-I'的剖視圖；

【0022】

第4圖係為第1圖中沿線II-II'的剖視圖；

【0023】

第5圖係為說明使用遮罩雷射光束在基板上形成有機發光層的製程之視圖；

【0024】

第6圖係為第5圖中沿線III-III'的剖視圖；以及

【0025】

第7圖係根據本公開的實施例，通過使用沉積設備而形成的有機發光裝置的剖視圖。

【0026】

其將被理解為當構件或層被稱為“於…上(on)”、“連接到(connected to)”或“耦合到(coupled to)”另一構件或層時，其可以係直接位於其上、連接到或耦合到另一構件或層，或可以存在中間構件或中間層。相反地，當構件被稱為“直接於…上(directly on)”、“直接連接到(directly connected to)”或“直接耦合到(directly coupled to)”另一構件或層時，其係不存在中間構件或中間層。相似的符號一般指稱相似的構件。如本文所用，詞彙“和/或”包含一個或多個相關聯的所列項目之任何及所有的組合。

【0027】

其將被理解為，雖然詞彙第一、第二等等可使用於本文中描述各種構件、部件、區域、層和/或部分，但是這些構件、部件、區域、層和/或部分不應受這些詞彙所限制。這些詞彙僅用於區分件、部件、區域、層或部分及其他構件、部件、區域、層或部分。因此，在下面討論的第一構件、部件、區域、層或部分可以被稱為第二構件、部件、區域、層或部分且不背離本發明的說明。

【0028】

空間相對的詞彙，諸如“在...下方(beneath)”、“在…之下(below)”、“下部(lower)”、“之上(above)”、“上部(upper)”以及其類似詞彙，可被用於本文中以便於說明描述圖式中所示的構件或特徵與其他構件與特徵。其將被理解為相對空間的詞彙除了係在圖式中描述的方位之外，其意在包含使用或操作中的裝置的不同方位。例如，如果圖式中的裝置被翻轉，構件被描述為“在…下方”或“在…之下”於其它構件或特徵者將可被定位為“在…上方”於其它構件或特徵。因此，詞彙“在...下方”可以包含上方和下方兩種方位。該裝置可被另外定位（旋轉90度或者在其它方位）且使用相對空間符號於其中並據此解釋。

【0029】

本文使用詞彙的目的係只用以描述特定實施例而非意圖限制本發明。如本文所使用的單數形式“一(a)”、“一(an)”、以及“該(the)”係意在同時包含複數形式，除非上下文另有清楚指示。其將進一步被理解為當詞彙“包含(includes)”和/或“包含(including)”被使用在本說明書中時，其指定存在有所述的特徵、整數、步驟、操作、構件和/或部件，但不可排除存在有或添加一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、構件、部件、和/或其群組。

【0030】

除非另有定義，本文所用的所有詞彙（包含技術詞彙和科學詞彙）皆具有相同的含義，其係為本國所屬技術領域中具通常知識者所共同瞭解。其將進一步被理解為，諸如普遍定義於字典中的那些詞彙，應被解釋為具有與其相關領域的上下文之含義相符合的含義，且除非本文明確定義，其不可被解釋為理想化或過度正式的含義。

【0031】

在下文中，本發明將參考附圖圖式並詳細說明。

【0032】

當在預設溫度下加熱坩堝時，坩堝中的沉積材料被蒸發且通過噴嘴而噴塗被蒸發的沉積材料。從噴嘴噴塗的沉積材料係通過噴嘴而沉積於基板上。使用精細金屬遮罩作為遮罩。然而，當精細金屬遮罩被拉緊時，其精細金屬遮罩會下垂。由於精細金屬遮罩的下垂，沉積材料將沉積於基板的非預期的區域，且因此發生陰影現象。此外，進行沉積製程之前，精細金屬遮罩必須與基板準確對齊，但是將精細金屬遮罩與基板對準係很困難的。

【0033】

第1圖係根據本公開的實施例之沉積設備的平面圖。

【0034】

參照第1圖，沉積設備100包含雷射振盪器10、光纜20、光學單元30、真空腔室40、光接收器50、基板S、以及沉積源41（參照第3圖和第4圖）。

【0035】

雷射振盪器10產生第一雷射光束。第一雷射光束可以係，但不限於，線性雷射光束。第一雷射光束被提供至光纜20。

【0036】

光纜20係由光纖形成。光纜20將光學單元30連接至雷射振盪器10。光纜20提供路徑給由雷射振盪器10產生的第一雷射光束移動並通過之。亦即，光纜20提供由雷射振盪器10產生的第一雷射光束給光學單元30。

【0037】

光學單元30連接至真空腔室40的側面。光學單元30接收由雷射振盪器10產生並通過光纜20的第一雷射光束。光學單元30分離第一雷射光束以產生複數個遮罩雷射光束ML。光學單元30將遮罩雷射光束ML照射至真空腔室40中。

【0038】

光接收器50被設置在真空腔室40的另一側面。光接收器50接收遮罩雷射光束ML。

【0039】

基板S和沉積源41被設置在真空腔室40中。沉積源41面對基板S並將沉積材料噴塗至基板S上。以下提供基板S和沉積源41的詳細描述並參照第3圖和第4圖。

【0040】

遮罩雷射光束ML被照射進真空腔室40中以設置於真空腔室40中的基板S和沉積源41之間。遮罩雷射光束ML彼此分開固定間隔，與基板S間隔開，並沿著垂直於基板S的方向而排列。遮罩雷射光束ML實質上係可平行於基板S。

【0041】

沉積源41將沉積材料噴塗至基板S上。與遮罩雷射光束ML接觸的沉積材料被氧化或碳化。穿過遮罩雷射光束 ML之間的沉積材料係沉積於基板 S上。

【0042】

沉積設備100執行的沉積製程中可使用雷射光束代替精細金屬遮罩。因此，可以防止透過使用精細金屬遮罩所造成的缺陷。

【0043】

第2圖係為說明第1圖式中所示的光學單元的結構之視圖。

【0044】

參考第2圖，光學單元30包含擴束器31、分束器32、以及光束控制器33。

【0045】

擴束器31擴展通過光纜20而提供的第一雷射光束L1。擴展的第一雷射光束L1被提供給分束器32。

【0046】

分束器32分離擴展的第一雷射光束L1以產生複數個第二雷射光束L2。第二雷射光束L2被施加至光束控制器33。

【0047】

光束控制器33控制第二雷射光束L2的寬度和第二雷射光束L2之間的距離以產生遮罩雷射光束ML。遮罩雷射光束ML被照射到真空腔室40中並提供給光接收器50。

【0048】

擴束器31包含第一透鏡CL1和第二透鏡CL2。第一透鏡CL1係為凹透鏡且第二透鏡CL2係為凸透鏡。第一透鏡CL1擴展從光纜20提供的第一雷射光束L1且第二透鏡CL2提供由第一透鏡CL1擴展的第一雷射光束L1給分束器32。

【0049】

分束器32接收來自擴束器31的第二透鏡CL2之擴展的第一雷射光束L1。分束器32包含複數個透鏡單元LU。透鏡單元LU接收第一雷射光束L1。當通過透鏡單元LU時，擴展的第一雷射光束L1可被分離。亦即，擴展的第一雷射光束L1係藉由透鏡單元LU而被分離並且提供至光束控制器33作為第二雷射光束L2。

【0050】

光束控制器33包含複數個準直透鏡單元 CLU分別對應至透鏡單元LU。每個準直透鏡單元CLU從透鏡單元LU之對應的透鏡單元相應的第二雷射光束接收到其第二雷射光束L2之對應的第二雷射光束。準直透鏡單元CLU朝向左方及右方移動以控制第二雷射光束之相應的第二雷射光束之焦點。因此，第二雷射光束L2的寬度以及第二雷射光束L2之間的距離可由準直透鏡單元CLU而控制。第二雷射光束L2，其寬度和距離係由準直透鏡單元CLU而控制，被照射到真空腔室40中作為遮罩雷射光束ML。

【0051】

第3圖係為第1圖中沿線I-I'的剖視圖。第4圖係為第1圖中沿線II-II'的剖視圖。

【0052】

參考第3圖和第4圖，沉積源41和基板S設置在真空腔室40中。

【0053】

真空腔室40維持高度真空以防止外來物質的滲透和確保沉積材料的平直度(straightness)。在真空腔室40中真空度係為約10E-7托耳。

【0054】

沉積源41被設置在真空腔室40的底部。沉積源41中填充有沉積材料，諸如有機材料，其係沉積於基板S上。沉積源41被配置以蒸發沉積材料。

【0055】

沉積源41包含坩堝42，其中填充有沉積材料、以及噴嘴43，噴塗由坩堝42蒸發的沉積材料至基板S。

【0056】

噴嘴43設置在坩堝42上且以固定的間隔彼此分開。如第3圖中所示，噴嘴43可沿著左及右方向而線性設置。因此，沉積源41可被稱作為線性沉積源。雖然未示於圖式中，各噴嘴43係設置有一孔形成並穿過其中心部分，沉積材料係穿透其中而噴塗。此外，沉積源41可進一步包含加熱器（未示出於圖式中）設置在坩堝42中以將填充在坩堝42中的沉積材料蒸發。

【0057】

基板S被設置在真空腔室40的上部以面對噴嘴43。基板S係藉由基板支撐件44而支撐。

【0058】

遮罩雷射光束ML係容易使基板S造成損害。因此，將基板S與遮罩雷射光束ML分隔開以使基板S不會被遮罩雷射光束ML的熱度而損害。亦即，將遮罩雷射光束ML與基板S沿著垂直於基板S的方向分隔開一段第一距離D1。舉例而言，第一距離D1係介於從約0.1毫米至約1.0毫米之範圍。由於遮罩雷射光束ML係通過光學單元30而照射，基板S和遮罩雷射光束ML之間的第一距離D1係取決於光學單元30的位置而決定。遮罩雷射光束ML實質上係平行於基板S而設置，且以固定的間隔彼此分開。

【0059】

由坩堝42蒸發的沉積材料通過噴嘴43被噴塗到基板S上。沉積材料接觸至遮罩雷射光束ML或穿越遮罩雷射光束ML之間。接觸至遮罩雷射光束ML的沉積材料可被氧化或碳化。通過遮罩雷射光束ML之間的沉積材料可被沉積到基板S上。

【0060】

因此，沉積設備100可使用雷射光束代替精細金屬遮罩以執行沉積製程。因此，可以防止因使用精細金屬遮罩造成缺陷。

【0061】

第5圖係為說明使用遮罩雷射光束在基板上形成有機發光層的製程之示意圖，第6圖係為第5圖中沿線III-III'的剖視圖。

【0062】

參考第5圖和第6圖，像素定義層PDL設置在基板S上。像素定義層PDL包含複數個第一電極 E1和分別對應至第一電極E1的複數個開口部分OP。每個第一電極E1透過像素定義層PDL的開口部分OP之對應的開口部分而露出。像素定義層PDL覆蓋每個第一電極E1的邊界。

【0063】

開口部分OP係位於行列相交的區域。行包含第一行 COL1、第二行COL2、以及第三行COL3，並且第一、第二、以及第三行COL1、COL2、COL3係重複配置。位於配置在第一行COL1的開口部分OP和配置在第一行COL1的相鄰左側的第三行COL3的開口部分OP之間的中間位置，可被稱為第一中間位置M1。位於配置在第一行COL1的開口部分OP和配置在第一行COL1的相鄰右側的第二行COL2的開口部分OP之間的中間位置，可被稱為第二中間位置M2。

【0064】

第一行COL1的第一寬度W1對應至第一中間位置M1和第二中間位置M2之間的距離。每個第二和第三行COL2和 COL3具有相同的寬度，如同第一行COL1的第一寬度W1。

【0065】

每個遮罩雷射光束ML的寬度可具有第一寬度W1之兩倍大的第二寬度W2。遮罩雷射光束ML之間的距離可相同於第一寬度W1。

【0066】

如第5圖中所示，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以露出第一行COL1。亦即，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以露出配置在第一行COL1的開口部分OP。此外，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以覆蓋配置在第二行COL2和相鄰第二行COL2的第三行COL3的開口部分。

【0067】

沉積源41噴塗沉積材料並提供到基板S上。如第6圖中所示，接觸至遮罩雷射光束ML的沉積材料被氧化或碳化。因此，不提供沉積材料給第二行COL2和相鄰第二行COL2的第三行COL3的開口部分OP。穿過遮罩雷射光束ML的沉積材料提供給第一行COL1的開口部分OP，從而穿過遮罩雷射光束ML之間的沉積材料係沉積於第一行COL1的像素定義層PDL上。因此，沉積材料可沉積於透過第一行COL1的開口部分OP而露出的第一電極E1上。透過使用沉積材料以形成有機發光層。

【0068】

雖然未示出於圖式中，在沉積材料提供給第一行COL1的開口部分OP之後，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以露出第二行COL2。亦即，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以露出佈置在第二行COL2的開口部分OP。此外，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以覆蓋第三行COL3和相鄰第三行COL3的第一行COL1，使得配置在第三行COL3和第一行COL1的開口部分被遮罩雷射光束ML而覆蓋。在此情況下，穿過遮罩雷射光束ML之間的沉積材料被提供給配置在第二行COL2的開口部分OP。

【0069】

雖然未示出於圖式中，在沉積材料提供給第二行COL2的開口部分OP之後，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以露出第三行COL3。亦即，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以露出佈置在第三行COL3的開口部分OP。此外，遮罩雷射光束ML被配置在行方向上以覆蓋第一行COL1和相鄰第一行COL1的第二行COL2，使得配置在第一行COL1和第二行COL2的開口部分被遮罩雷射光束ML而覆蓋。在此情況下，穿過遮罩雷射光束ML之間的沉積材料被提供給配置在第三行COL3的開口部分OP。

【0070】

結果，沉積設備100執行的沉積製程中可使用雷射光束代替精細金屬遮罩。因此，可防止透過使用精細金屬遮罩所造成的缺陷。

【0071】

另外，當使用精細金屬遮罩時，在基板和精細金屬遮罩必須精確地彼此對齊。然而，在本文實施例中，沉積設備100將雷射光束照射到預設的方向以及將沉積材料沉積的製程係容易地執行。

【0072】

【0073】

參考第7圖，有機發光裝置OLED包含第一電極E1、第二電極E2、以及設置在第一電極E1和第二電極E2之間的有機發光層OE。

【0074】

有機發光層OE可形成自上述的遮罩雷射光束ML。在有機發光層OE形成自遮罩雷射光束ML之後，形成第二電極E2以覆蓋像素定義層PDL和有機發光層OE。

【0075】

第一電極E1可係為像素電極或陽極電極，且第二電極E2可係為公用電極或陰極電極。

【0076】

第一電極E1可係為透明電極或反射電極。當第一電極E1係為透明電極時，第一電極E1可包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或氧化鋅(ZnO)的至少其一。當第一電極E1係為反射電極時，第一電極E1可包含由銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、或其之化合物的至少其一而形成之反射層、以及由氧化銦錫、氧化銦鋅、或氧化鋅而形成之透明導電層。

【0077】

第二電極E2可係為透明電極或反射電極。當第二電極E2係為透明電極時，第二電極E2可包含由鋰、鈣、氟化鋰/鈣、氟化鋰/鋁、鋁、鎂、或其化合物的至少其一沉積而形成的層，以面對有機發光層OE、以及由透明導電材料諸如氧化銦錫、氧化銦鋅、或氧化鋅輔助電極形成於層上。當第二電極E2係為反射電極時，第二電極E2可由銀、鎂、鋁、鉑、鈀、金、鎳、釹、銥、鉻、鋰、鈣、氟化鋰/鈣、氟化鋰/鋁、或其化合物的至少其一而形成。

【0078】

有機發光層OE係由低分子有機材料或高分子有機材料而形成。有機發光層OE可具有電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、以及電子注入層之多層結構。舉例而言，電洞注入層係設置在作為正極的第一電極E1上，並且電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、以及電子注入層被依序地堆疊在第一電極 E1上。

【0079】

第一電極E1係為正極以注入電洞，且第二電極E2係為負極以注入電子。

【0080】

有機發光裝置OLED發射的光具有紅色、綠色、藍色、以及白色的其中之一顏色以顯示預設的影像。為達此目的，有機發光裝置OLED可包含有機材料，其發射的光對應至紅色、綠色、藍色、以及白色的其中之一。

【0081】

驅動電壓被施加到第一電極E1以使有機發光層OE發射光，且電壓具有的極性與被施加到第二電極E2的電壓極性相反。因此，注入到有機發光層OE中的電洞和電子係再組合於有機發光層OE中以產生激子（電子-電洞對）。當激子的激發態返回到基態時，有機發光層OE發射光。

【0082】

雖然已描述本發明的特定實施例，其將被理解為本發明不應受限於這些實施例，但是本領域中具通常知識者可以在本發明下文之專利範圍的精神和範圍內做出各種改變和修改。