TW201926418A - 材料沉積裝置、真空沉積系統及應用其之方法 - Google Patents

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Abstract

一種材料沉積裝置,用以沉積材料在一真空沉積腔室中的一基板上。材料沉積裝置包括:一第一沉積源,具有一或多個第一開口;一第二沉積源,具有一或多個第二開口;與一遮門裝置,具有至少一第一遮門,此第一遮門具有一遮門板而可移動一角度至一或多個第一開口、至一或多個第二開口、與至一第一停放位置。至少第一沉積源是具有沿著一直線延伸的多個開口的一線源,至少第一遮門可移動此角度而被定位在多個開口的前方。

Description

材料沉積裝置、真空沉積系統及應用其之方法
本揭露之實施例是有關於一種沉積設備(deposition apparatus),用於在一基板上沉積一或多個層,特別是包括有機材料的層。特別地,本揭露之實施例是有關於一種用於在一真空沉積腔室中的一基板上沉積已蒸發材料(evaporated material)之材料沉積裝置(material deposition arrangement)、真空沉積系統及應用其之方法,特別是用於有機發光二極體製造。再者,實施例是有關於材料沉積裝置的調節(conditioning)。
有機蒸發器(organic evaporator)是有機發光二極體的生產工具。有機發光二極體是發光二極體的特別類型,此發光二極體的發光層(emissive layer)包括特定有機化合物的一薄膜。有機發光二極體是用於電視螢幕、電腦監視器、行動電話、其他手持裝置等的製造,以顯示資訊。有機發光二極體亦可被用於一般空間照明(space illumination)。由於有機發光二極體畫素直接地發射光且並未包括一背光,有機發光二極體顯示器的顏色、亮度與視角的可能範圍是大於傳統液晶顯示器的顏色、亮度與視角的可能範圍。因此,有機發光二極體顯示器的能量損耗是相當小於傳統液晶顯示器的能量損耗。再者,有機發光二極體可被製造在可撓性基板上之事實,可導致進一步的應用。
有機發光二極體材料係時常共蒸發的(co-evaporated)。二或更多個材料,例如是三個材料,係被蒸發,以形成一裝置的一層結構的一層。具有二或更多個蒸發源的一源組件(source assembly)可被用於共蒸發(co-evaporation)。相對於控制用於沉積一層的二或更多個蒸發源的蒸發速率,共蒸發是有挑戰性的。一第一蒸發源的蒸發速率與一第二蒸發源的蒸發速率需要相對於彼此來調整。再者,例如對於線源(line source) (亦即產生一直線的已蒸發材料的源)而言,與例如對於面源(area source) (亦即產生二維面積的已蒸發材料的源)而言,蒸發源的個別均勻性是重要的。
鑒於以上,一種材料沉積裝置、一種真空沉積系統與用於調節一材料沉積裝置的一種方法係被提供。
根據一範例,用於沉積材料在一真空沉積腔室中的一基板上的一種材料沉積裝置係被提供。材料沉積裝置包括:一第一沉積源,具有一或多個第一開口;一第二沉積源,具有一或多個第二開口;與一遮門裝置(shutter arrangement),具有至少一第一遮門,此第一遮門可移動一角度至一或多個第一開口、至一或多個第二開口、與至一第一停放位置(park position)。
根據一範例,用於沉積材料在一真空沉積腔室中的一基板上的一種材料沉積裝置係被提供。材料沉積裝置包括:一第一沉積源,具有一或多個第一開口;一第二沉積源,具有一或多個第二開口;與一遮門裝置,具有至少一第一遮門,此第一遮門可移動一角度或可旋轉一角度,以選擇性地覆蓋一或多個第一開口或一或多個第二開口。額外地,一第一停放位置可被提供。
根據一範例,用於在一真空沉積腔室中的一基板上沉積材料的一種材料沉積裝置係被提供。材料沉積裝置包括:一第一沉積源,具有一或多個第一開口;一第二沉積源,具有一或多個第二開口;一第一遮門;與一致動器,移動第一遮門一角度至一或多個第一開口的前方與一或多個第二開口的前方。
根據一範例,一種真空沉積系統係被提供。此系統包括一真空沉積腔室;與一材料沉積裝置。材料沉積裝置可根據本文所述之任何實施例被提供。舉例而言,材料沉積裝置包括:一第一沉積源,具有一或多個第一開口;一第二沉積源,具有一或多個第二開口;一第一遮門;與一致動器,移動第一遮門一角度至一或多個第一開口的前方與一或多個第二開口的前方。
根據一範例,一種方法係被提供,此方法用於調節具有至少一第一沉積源與一第二沉積源的一材料沉積裝置。此方法包括使用一遮門阻擋第一沉積源的材料;調節第二沉積源;移動遮門一角度至第二沉積源;阻擋第二沉積源的材料;調節第二沉積源;移動遮門一角度;藉由第一沉積源與第二沉積源的共蒸發,沉積一材料層在一基板上。
因此可詳細理解的是上述本揭露之特徵的方式,本揭露之更詳細之描述(如以上概述)可參照實施例。附隨的圖示係關於本揭露之實施例,敘述如下:
可詳細參考各種實施例,實施例的一個或多個例子會在每一個圖式中說明。每一個例子係提供以作為說明,並非用以限定本發明。舉例來說,說明或描述為實施例之部分的特徵可使用於任何其他實施例或與任何其他實施例結合,以產生另一實施例。本揭露包括此種潤飾與變化。
於以下的圖示說明中,相同的符號意指相同或相似元件。一般來說,僅說明關於個別實施例的差異。除非有特定說明,一實施例中的一部分或一方面的敘述亦可應用於另一實施例的對應部分或方面。
第1圖顯示可用於本文所述之實施例之材料沉積裝置100的示意剖面圖。特別地,材料沉積裝置係用以沉積一材料在一真空沉積腔室中的一基板上。如第1圖所例示,材料沉積裝置包括具有一坩堝110的至少一材料沉積源105,坩堝110用以蒸發材料。再者,材料沉積裝置包括一分配組件(distribution assembly)120,例如一分佈管。分配組件係用以提供已蒸發材料至基板。如第1圖所例示,至少一沉積源的分配組件120可包括具有一或多個出口或開口126的一分佈管,一或多個出口或開口126沿著分佈管的長度提供。典型地,分配組件120係連接至坩堝110。
特別地,一開口113可被提供在分配組件120的底部。舉例而言,提供在分配組件120的底部的開口113可被排列且用以允許與坩堝110之間的流體連通(fluid communication),例如通過提供在坩堝的一頂壁(top wall)中所提供的一開口。
坩堝110係流體連通於分配組件。已蒸發材料在分配組件中被導引至基板。舉例而言,分配組件120引導(direct)已蒸發材料通過開口126至一基板上(未繪示於第1圖)。根據本揭露的實施例,材料沉積裝置可包括一線源。開口126可在一直線上排列。一線形的蒸氣羽狀物(vapor plume)係藉由分配組件120產生。線源可被移動,例如垂直於此直線的方向移動。移動線源使得已蒸發材料沉積在一矩形基板上。
根據可與本文所述之其他實施例結合的另一實施例,根據本文所述之實施例之一遮門或遮門組件(shutter assembly)亦可針對點源(point source)提供。
第2A圖顯示根據本文所述之另一實施例之材料沉積裝置的更詳細的示意剖面俯視圖。特別地,第2A圖顯示包括一第一沉積源105A、一第二沉積源105B與一第三沉積源105C的一材料沉積裝置的剖面俯視圖。三個分配組件,例如是分佈管,與對應的蒸發坩堝(evaporation crucible)可以是彼此相鄰。因此,一材料沉積裝置可被提供為一蒸發源陣列(evaporation source array),例如其中超過一種材料可被同時蒸發。共蒸發可用於材料層的沉積,例如在有機發光二極體顯示器的製造期間。材料沉積裝置可包括二或多個沉積源105。
材料沉積裝置(亦即沉積源)係被調節(condition)以提供材料沉積的製程條件。彼此獨立地(independently from each other)調節一材料沉積裝置的多個沉積源係有益的。舉例而言,沉積源的材料蒸發的均勻性,對於材料沉積裝置的每一沉積源來說,被認為是獨立的。舉例而言,沉積源的均勻性可被認為是沿著開口126的直線的均勻性。可沿著一線源的直線來評估和/或調整均勻性。
如第2A圖所示,沉積源可包括如本文所述之一分配組件與如本文所述之一坩堝。舉例而言,第一分配組件120A、第二分配組件120B與第三分配組件120C可用作如本文所述之一分佈管。
如第2B圖所示,根據本揭露的實施例,一或多個遮門210可藉由一角度212移動。藉由一角度移動遮門,例如繞著一軸211旋轉遮門,允許遮門定位在第一分配組件的一或多個開口126的前方。或者,遮門可被定位在第二分配組件的一或多個開口126的前方、或第三分配組件的一或多個開口的前方。此外,遮門可被定位在一停放位置之中。在停放位置之中,材料沉積裝置的開口並未被遮門所覆蓋。遮門並未阻擋材料導引至材料沉積裝置的任何分配組件的基板。
定位遮門在一分配組件(亦即一沉積源)的一或多個開口的前方,允許沉積源的個別調節。再者,一停放位置允許在基板上的材料沉積裝置的材料沉積,材料沉積具有二或多個沉積源的共蒸發。
本揭露中,「材料沉積源」可被理解為一裝置或組件,用以提供待沉積在一基板上的一材料源。特別地,「材料沉積源」可被理解為具有一坩堝與一分配組件的一裝置或組件,此坩堝用以蒸發待沉積的材料,此分配組件用以提供已蒸發材料至基板。用語「用以提供已蒸發材料至基板的一分配組件」可被理解為,分配組件係用以在一沉積方向上導引氣態源材料(gaseous source material),藉由第1圖中的通過出口或開口126的箭頭所例示。因此,氣態源材料,例如是用於沉積一有機發光二極體裝置的一薄膜的一材料,在分配組件內被導引且通過一或多個出口或開口126,並離開分配組件。舉例而言,分配組件(例如是分佈管)的一或多個出口,可以是沿著一蒸發方向延伸的噴嘴。典型地,蒸發方向係實質上水平的,例如此水平方向可對應於第1圖所標示的x-方向。根據典型實施例,具有相對於水平方向的些微偏移是有益的,此微偏移例如是15°或更小,例如7°或更小,以允許基板配向之相對於垂直方向的些微偏移。
本揭露中,「坩堝」可被理解為具有一貯存器(reservoir)的一裝置,此貯存器藉由加熱坩堝來蒸發材料。因此,「坩堝」可被理解為一源材料貯存器(source material reservoir),此源材料貯存器可藉由源材料的蒸發與昇華的至少一者來被加熱,以蒸發源材料(source material)為一氣體。典型地,坩堝包括一加熱器,以蒸發在坩堝中的源材料為一氣態源材料。舉例而言,初始的待蒸發材料可以是粉末的形式。貯存器可具有一內部空間(inner volume),以接收待蒸發的源材料,例如一有機材料。
本揭露中,「分配組件」可被理解為用以從分配組件提供已蒸發材料至基板的一組件,特別是一羽流(a plume of)的已蒸發材料。舉例而言,分配組件可包括可具有一長條形狀的一分佈管。舉例而言,如本文所述之一分佈管可提供具有多個開口和/或噴嘴的一線源,此多個開口和/或噴嘴是沿著分佈管的長度的至少一直線上排列。因此,分配組件可以是一線性分佈噴頭(linear distribution showerhead),例如具有設置其中的多個開口(或一細長狹縫(elongated slit))。如本文所理解的一噴頭可具有一內部空間(enclosure)、中空空間(hollow space)或管,已蒸發材料可被提供或導引於此內部空間、中空空間或管,例如從蒸發坩堝至基板。相較於空間的外部,一噴頭可在中空空間內提供更高的壓力,例如藉由一個量級(one order of magnitude)或更大。
根據可與本文所述之任何其他實施例結合的實施例,分佈管的長度可至少對應待沉積基板的高度。特別地,分佈管的長度可以是長於待沉積基板的高度,相差至少10%或甚至20%。舉例而言,分佈管的長度可以是1.3公尺(m)或更大,例如2.5公尺或更大。因此,在基板的上端和/或基板的下端的均勻沉積可被提供。根據另一配置,分配組件可包括一或多個點源,此些點源可沿著一垂直軸排列。
如第2A圖所示,根據可與本文所述之任何其他實施例結合的實施例,此至少一沉積源的分配組件可作為具有一非圓形剖面的一分佈管,此非圓形剖面垂直於分佈管的長度。舉例而言,垂直於分佈管的長度的剖面可以是三角形的,是具有圓角(rounded corner)和/或截角(cut-off corner)的三角形。舉例而言,第2A圖顯示具有一實質上三角形剖面的三個分佈管,此實質上三角形剖面垂直於分佈管的長度。根據可與本文所述之任何其他實施例結合的實施例,每一分配組件係流體連通於個別的蒸發坩堝。
可以理解的是,例如是根據第1、2A及2B圖所繪示,關於此至少一沉積源105的特徵的描述亦可被應用於具有二或更多個沉積源105的一材料沉積裝置100的其他沉積源。
根據可與本文所述之任何其他實施例結合的一些實施例,如同第2A圖所例示,一蒸發器控制外殼(evaporator control housing)180可在相鄰於此至少一材料沉積源被提供。特別地,蒸發器控制外殼可用以維持其中的大氣壓力,且用以放置至少一元件,此元件選自由一開關、一閥、一控制器、一冷卻單元、一冷卻控制單元、一加熱控制單元、一電源供應(power supply)與一量測裝置所組成的群組。
根據可與本文所述之任何其他實施例結合的實施例,可藉由加熱提供於分配組件內多個元件,來加熱分配組件,特別是分佈管。加熱元件可以是多個電熱器,此些電熱器可藉由加熱導線(heating wires)被提供,加熱導線例如是塗佈的加熱導線(coated heating wires),此些導線是被夾緊(clamped)的方式或以其他方式固定於內部管。例示性參考第2A圖,一冷卻遮蔽件(cooling shield)138可被提供。冷卻遮蔽件138可包括多個側壁,排列此些側壁以提供一U形冷卻遮蔽件,以減少朝向沉積區(亦即一基板和/或一遮罩)的熱輻射。舉例而言,冷卻遮蔽件可被提供作為具有多個導管(conduit)的金屬板,此些導管貼附於金屬板或提供在金屬板內以冷卻流體,例如水。附加地或是可替換地,熱電式冷卻裝置(thermoelectric cooling device)或其他冷卻裝置可被提供,以冷卻已冷卻的遮蔽件(cooled shield)。典型地,外部的遮蔽件(亦即環繞一分佈管的內部中空空間的最外部遮蔽件)可被冷卻。
第2A圖中,為了說明之目的,離開分配組件的出口的蒸發源材料(evaporated source material)係由箭頭所標示。由於分配組件的實質上三角形的形狀,來自三個分配組件的蒸發錐體(evaporation cone)係彼此接近,以使來自不同的分配組件的源材料的混和可被改善。特別地,分佈管的剖面形狀,允許將相鄰的分佈管的出口或噴嘴彼此靠近。根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,第一分配組件的一第一出口或噴嘴與第二分配組件的一第二出口或噴嘴可具有70毫米或更低的距離,例如50毫米或更低,或35毫米或更低。
如第2A圖進一步顯示,一遮蔽裝置(shielding device),特別是一塑形遮蔽裝置(shaper shield device)137,可被提供,例如貼附至冷卻遮蔽件138或作為冷卻遮蔽件的一部分。藉由提供塑形遮蔽件(shaper shield),通過出口離開一個或多個分佈管的蒸氣方向可被控制,亦即蒸氣排放(vapor emission)的角度可被減小。根據一些實施例,藉由塑形遮蔽件,阻擋通過出口或噴嘴所提供的至少一部分的已蒸發材料。因此,發射角的寬度可被控制。
如同第3A~7圖更詳細地繪示,一遮門或一遮門組件可被提供在塑形遮蔽裝置137、和/或一遮門或一遮門組件可被連接於塑形遮蔽裝置137。
第3A圖顯示材料沉積裝置100的一部分。沉積源的開口126與塑形遮蔽裝置137係被顯示。第3A圖的剖面圖顯示塑形遮蔽裝置137的側邊部分(side portion)317。兩個遮門210係被提供。遮門210可移動一角度,例如可環饒軸211而旋轉。第3A圖顯示左側的一開口126、中間的一開口126、右側的一開口126。此些開口對應於一各自的蒸發源。根據一些實施例,蒸發源可以是具有各自的開口126的點源。根據其他實施例,蒸發源可以是線源,且各自的開口126是多個開口的其中一者,沿著第3A~3C圖的垂直於紙平面(paper plane)的一直線延伸。
根據本揭露,即使本文所述之實施例可被用於共蒸發二或多個材料的一材料沉積裝置的點源,根據本文所述之實施例之遮門裝置可被有利地使用於線源。舉例而言,遮門裝置可被用於垂直定向或實質上垂直定向的線源。可移動一角度(例如環繞一軸)之具有一或多個遮門的遮門裝置可有效阻擋一或多條的開口126。再者,如同第4、5、6圖所更詳細地繪示,遮門裝置可被提供在一停放位置上。
第3A圖顯示第一遮門與一第二遮門的定位,其中中間開口126與右開口126係被遮門阻擋。左開口126或一個別直線的多個開口未被阻擋。已蒸發材料可從左開口126被導引在一基板上,亦即對應左開口126或一直線的多個左開口126的分配組件。分別對應至左分配組件或一或多個左開口的左側的蒸發源可被調節,而中心蒸發源與右蒸發源並未對一基板上的層沉積(layer deposition)有所貢獻。
第3B圖顯示第一遮門與第二遮門的定位,其中中間開口126未被阻擋。在左蒸發源與右蒸發源之間的一蒸發源可被調節,而左蒸發源與右蒸發源並未對一基板上的層沉積產生貢獻。第3C圖顯示第一遮門與第二遮門的定位,其中右開口126未被阻擋。右蒸發源可被調節。在蒸發源的調節之後,例如隨後藉由根據第3A~3C圖的遮門定位(以任意順序),第一遮門與第二遮門可被移動至一停放位置上,且藉由左沉積源、右沉積源與在左沉積源與右沉積源之間的沉積源的共蒸發(co-evaporation),可提供層(例如是一有機層)沉積。
第4圖顯示一塑形遮蔽裝置137的透視圖,其中部分的塑形遮蔽裝置137係被切除,以顯示根據本文所述之實施例之一遮門裝置的遮門210。舉例而言,第4圖顯示塑形遮蔽裝置137的側邊部分317與塑形遮蔽裝置的頂部部分(top portion)417。遮門210沿著第4圖所示的開口126所提供之一線源的一直線延伸。遮門210可被移動以覆蓋多個開口126(係顯示4個開口),此些開口沿著線源的一直線延伸。
根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,塑形遮蔽裝置可包括側邊部分317、一頂部部分417與一底部部分(bottom portion)。塑形遮蔽裝置形成一塑形盒(shaper box)。塑形遮蔽裝置可包括一框架,此框架在基板方向上從多個開口或多個開口126的列來延伸。框架可環繞多個開口或多個開口的列。開口126或多個開口126的列可用於二或更多個沉積源的共蒸發。
舉例而言,包括一或多個遮門210的遮門裝置可安裝至塑形遮蔽裝置,亦即塑形盒。舉例而言,由於遮門裝置與塑形遮蔽裝置二者定期地維護(例如清潔),安裝遮門裝置在塑形遮蔽裝置係有益的。因此,安裝遮門裝置至塑形遮蔽裝置允許了分解遮門裝置與塑形遮蔽裝置。再者,如同第7圖所更詳細地說明,遮門裝置可被安裝在沉積源裝置(deposition source arrangement)以簡易拆裝,以在短時間內移除遮門組件,例如第一遮門與第二遮門。這使得維護可以更快速地進行。
第5圖顯示根據其他實施例之一部分的材料沉積裝置。第5圖顯示具有側邊部分317的塑形遮蔽裝置137。再者,頂部部分417的邊緣係顯示於第5圖。即使頂部部分417的邊緣可能並非完全筆直的,塑形盒可被認為是實質上矩形的剖面和/或實質上的立方體。
第5圖顯示一部分的材料沉積裝置,其中一第一沉積源的一或多個噴嘴526提供一或多個開口126,一第二沉積源的一或多個噴嘴526提供一或多個開口126,且一第三沉積源的一或多個噴嘴526提供一或多個開口126。根據本文所述之實施例,一材料沉積裝置具備二或更多個沉積源,其中此二或更多個沉積源係用以共蒸發(co-evaporate)不同的材料以在基板上形成一層。
如第5圖所示,塑形遮蔽裝置137可被連接至冷卻遮蔽件138。因此,塑形遮蔽裝置137可藉由冷卻遮蔽件138被動冷卻。冷卻遮蔽件138可具有一主動冷卻件(active cooling)。
根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,一材料沉積裝置可被提供以在一基板上沉積一材料層,其中一圖案遮罩,例如是精細金屬遮罩(fine metal mask, FMM),係被提供在材料沉積裝置與基板之間。圖案遮罩,例如是精細金屬遮罩,可提供於一顯示器的畫素解析度。因此,圖案遮罩中的開口可具有幾微米的尺寸且以幾微米的公差(tolerance)定位。根據本揭露之實施例,具有可移動一角度(例如可環繞一軸211旋轉)的一或更多個遮門的一遮門裝置可有利地使用於線源,特別是實質上垂直定向的線源以進行垂直基板沉積。沿著線源的一直線的開口延伸之具有旋轉的或擺動的遮門裝置,可被簡易定位在直線的前方,可被提供在一停放位置上,如第5及6圖所例示,且可容易地被移除以進行維護。線源的個別調節係有利於垂直基板處理,其中對於大面積基板而言,一垂直基板配向與一圖案遮罩的一垂直配向在一微米範圍內是有挑戰性的。
第5圖顯示連接至噴嘴526的成形器536。成形器536可被個別提供(亦即針對多個噴嘴526或開口126被個別提供),每一個噴嘴或開口係提供一成形器536。成形器536在剖面上可以是圓形、橢圓形、正方形、矩形或類似形狀。成形器536從噴嘴526或開口126延伸至基板。成形器536限制噴嘴或開口的蒸發羽流(evaporation plume)的角度。散發蒸氣的限制角度係有利於允許圖案遮罩(例如是精細金屬遮罩)在幾微米範圍內的精確度。成形器536可以是二維成形器,例如是針對實質上垂直定向的基板,對於水平的主要蒸發方向,例如在水平與垂直方向上限制蒸發發射角(evaporation emission angle)的成形器。根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,成形器536是針對開口126或噴嘴526的個別成形器。根據可與本文所述之其他實施例結合的其他實施例,成形器536可被加熱。加熱成形器536可有利於減少成形器上的已蒸發材料的附著。
第5圖所示的圓圈511例示性繪示繞著右軸211旋轉的右遮門210的旋轉。遮門210的一遮門板(shutter plate)510的運動可被提供在一圓圈上或一弧形(arc)上。一間隙513被提供在圓圈511與一或多個成形器536的表面之間。因此,間隙被提供在遮門板510與一或多個成形器的表面之間。根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,間隙可以是5毫米或更低。附加地或是可替代地,間隙可以是0.5毫米或更高。舉例而言,間隙可以是2毫米至4毫米。
根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,一遮門210的一遮門板510可具有一凹面形狀。遮門板可以朝著軸211向內彎曲。當遮門210係於一開口126的前方移動時,如此可改善已蒸發材料的阻擋。
遮門210(亦即第一遮門與第二遮門)係顯示於第5圖的一停放位置上。一遮門的一停放位置可以是相鄰於遮蔽裝置或塑形遮蔽裝置137的一或多個側邊部分317。可參照第4圖與參照第7圖而理解的是,只有遮門板510被提供在一開口126的前方。在軸211與遮門板之間的連接部分(繪示於第5圖與其他圖式中)並未阻擋已蒸發材料到達基板。根據本文所述之實施例,一停放位置可以是提供遮蔽裝置或塑形遮蔽裝置137的框架的一側邊上,例如第5圖的左側或右側。舉例而言,一停放位置可在相對於開口126或一直線的開口126的任一側邊上被向外地提供,以被用於共蒸發。
根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,塑形遮敝裝置137可包括一或多個額外的壁517。舉例而言,一額外的壁517可產生一內部空間或遮門板(遮蔽板(shielding plate))510的周邊,此額外的壁517可藉由一片材料來提供。內部空間可被提供在額外的壁(亦即材料片或材料面(material sheet or surface))與塑形遮蔽裝置137的一側邊部分317之間。內部空間或周邊可在充電位置(power position)上的遮門(亦即遮門板)提供一空間。
根據一些實施例,額外的壁或表面可藉由冷卻遮蔽件138被動冷卻,例如通過遮蔽裝置或塑形遮蔽裝置137。遮蔽裝置的間接冷卻表面(cooled surface)覆蓋和/或環繞遮門210,亦即遮門板510。可藉由阻擋已蒸發材料,加熱遮門板510。具有冷卻表面的內部空間或周邊減少具有提高的溫度的遮門板510的熱負載(heat load),此熱負載可能在基板製程(亦即二或更多個沉積源的共蒸發)期間影響基板。根據可與本文所述之其他實施例、範例或修飾結合的額外或替代的修飾,遮門210,尤其是遮門板510,可被直接地冷卻,例如主動地冷卻。
第6圖顯示亦可用於本文所述之其他實施例之一停放位置的一內部空間,例如具有分別用於開口或噴嘴的個別成形器的材料沉積裝置。再者,相較於第5圖,顯示於第6圖的環繞右軸211的圓圈朝向噴嘴526移動。因此,參照第6圖所述之實施例中的在開口和/或噴嘴之間的一間隙可以是類似於參照第5圖所述之間隙513。
第7圖顯示一材料沉積裝置100。材料沉積裝置包括二或更多個沉積源105。每一沉積源(一源係顯示於第7圖的剖面側視圖)可包括一坩堝110、分配組件120與個別的開口126,例如噴嘴。在坩堝110中所蒸發的材料係使用分配組件120而被導引通過開口126至一真空腔室。舉例而言,已蒸發材料可被導引至一基板或至第7圖所示的側邊遮蔽件(side shield)710。如第7圖所示,相對於水平方向,蒸發方向可以是水平地或微向上地傾斜。蒸發方向可以從0°至10°傾斜。
根據本文所述之實施例,材料沉積的一設備(apparatus)可包括一側邊遮蔽件710。側邊遮蔽件可被提供在材料源裝置(material source arrangement)的一旋轉閒置位置上的材料源裝置的前方。側邊遮蔽件可被提供,以使材料沉積裝置在材料沉積裝置的一閒置位置上被移動至閒置遮蔽件的前方,例如以一角度移動至閒置遮蔽件的前方。側邊遮蔽件710可以是一閒置遮蔽件或用於沉積源裝置的一個一般遮蔽件,例如二或更多個沉積源。
根據一些實施例,二或更多個沉積源(蒸發源)105可被安裝至一蒸發器控制外殼180,例如一大氣盒(atmospheric box)。蒸發器控制外殼可被連接至真空腔室的外部,材料沉積裝置係在此真空腔室中被操作。
此二或更多個蒸發源可藉由材料沉積裝置的一支撐件(support)780支撐。支撐件可用於材料沉積裝置的平移運動(translational movement)。支撐件可為主動磁性元件和/或被動磁性元件(active and/or passive magnetic elements)提供一外殼。主動磁性元件和/或被動磁性元件可提供用於材料沉積裝置的磁力懸浮和/或磁力驅動(magnetic drive)。舉例而言,參照第7圖,材料沉積裝置的平移運動可以是垂直於第7圖的紙平面。
第7圖顯示具有一頂部部分417的塑形遮蔽裝置137。遮門210可被安裝至頂部部分417與對應的底部部分。舉例而言,遮門210可使用一旋轉接腳722安裝。第7圖的剖面圖顯示一遮門、遮門的一安裝裝置(mounting arrangement)與用於遮門移動的一致動器。具有二或更多個遮門210的遮門裝置可包括對應數量的元件。
一致動器726被提供在低於塑形遮蔽裝置137的底部部分。塑形遮蔽裝置(亦即塑形盒)可遮蔽致動器和/或遮門的安裝部分(mounting portion),免於被曝露於已蒸發材料。致動器726可以是一馬達,例如蔽極電動機(shaded-pole motor)。舉例而言,馬達可通過磁鐵724接合至一接腳(pin)。或者地,致動器726與接腳722的直接接合,或致動器726與遮門軸(axis of shutter)的直接接合可被提供。
根據本揭露之實施例,遮門裝置包括一或多個遮門210,其中遮門可移動一角度。舉例而言,遮門可環繞一軸旋轉。舉例而言,此軸可藉由一接腳722提供。
根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,材料沉積源裝置(material deposition source arrangement)可包括垂直遮蔽件717。第7圖顯示在塑形遮蔽裝置的較低部分的一垂直遮蔽件717與在塑形遮蔽裝置的較高部分的一垂直遮蔽件717。此一或多個垂直遮蔽件可限定(delimit)垂直方向上的材料沉積裝置的蒸發角度。舉例而言,此一或多個垂直遮蔽件可限定沉積源(蒸發源)105的蒸發角度,例如垂直方向上的二或多個沉積源(蒸發源)105的蒸發角度。垂直遮蔽件可以覆蓋片材(sheet)。
根據本文所述之實施例之一遮門裝置允許一材料沉積裝置的二或更多個沉積源的一單一沉積源的調節,亦即評估蒸發特性。遮門裝置可包括二個遮門。舉例而言,二個遮門可阻擋材料與二個沉積源。因此,具有三個沉積源的一材料沉積裝置可被調節。根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,具有可移動一角度的遮門的一遮門裝置使一線源的開口和/或噴嘴的阻擋易於達成。蒸發源或一分配組件的多個開口可分別被一遮門阻擋,此遮門例如是可旋轉的。
例如在針對多個沉積源的均勻性與其他調節已被分別調整之後,根據本文所述之實施例之一遮門裝置允許移動遮門到一停放位置上。可移動一角度的(例如是旋轉的)一或多個遮門允許一停放位置相鄰於遮蔽裝置的側邊部分,特別是在藉由遮蔽裝置所形成的一內部空間內。
根據本文所述之一些實施例,第8圖是沉積設備1000的示意俯視圖,此沉積設備用於在二或更多個基板上(例如在一基板10與一第二基板11上)沉積已蒸發材料。
沉積設備1000包括一真空腔室1001。一材料沉積裝置100(例如是根據本文所述之任何實施例之一沉積源)被排列在真空腔室1001中。可位於沉積源的相對側上的一第一沉積區201與一第二沉積區202被提供在真空腔室1001中。一基板10可被排列在第一沉積區201中,一第二基板11可被排列在第二沉積區202中。
本揭露中,「材料沉積裝置」是被理解為用於在如本文所述之一基板上進行材料沉積的一裝置。特別地,「材料沉積裝置」可被理解為用於在大面積基板上進行有機材料沉積的一裝置,例如用於有機發光二極體顯示器製造。舉例而言,「大面積基板」可具有0.5m²或更大的面積的主要表面,特別是具有1m²或更大的面積的主要表面。一些實施例中,大面積基板可以是對應於約0.67m²(0.73x0.92m)面積的第4.5代基板、對應於約1.4m²(1.1m x 1.3m)面積的第5代基板、對應於約4.29m²(1.95m x 2.2m)面積的第7.5代基板、對應於約5.7m²(2.2m x 2.5m)面積的第8.5代基板、或甚至是對應於約8.7m²(2.85m ×3.05 m)面積的第10代基板。甚至可類似地實施於更高世代(例如第11代與第12代基板)與對應的基板面積。
舉例而言,基板可以由一材料所組成,此材料選自由玻璃(例如鹼石灰玻璃(soda-lime glass)、硼矽酸玻璃(borosilicate glass)等)、金屬、聚合物、陶瓷、複合材料、碳纖維材料、任何其他材料或可藉由沉積製程所塗佈的材料的組合所組成之群組。
本揭露中,「真空沉積腔室」被理解為用於真空沉積的一腔室。本文所使用之「真空」一詞在技術真空的意義上可被理解為具有小於例如是10毫巴(mbar)的真空壓力。典型地,如本文所述之真空腔室中的壓力可以是在約10-5 毫巴與約10-8 毫巴之間,更典型地在約10-5 毫巴與約10-7 毫巴之間,甚至更典型地在約10-6 毫巴與約10-7 毫巴之間。
一些實施例中,材料沉積裝置100可用以移動,依序經過用於塗佈基板10的第一沉積區201與用於塗佈第二基板11的第二沉積區202。當沉積源移動經過第一沉積區201時,多個噴嘴可被開啟或未被阻擋,以使已蒸發材料可被導引至排列在第一沉積區201中的基板10。基板10可具有實質上垂直配向。舉例而言,基板10可在實質上垂直配向上藉由一基板載體被保持,其中此基板載體可用於承載基板10來通過真空腔室1001。基板載體可藉由真空腔室中的一基板載體支撐(substrate carrier support)被支持。舉例而言,基板載體支撐可以是基板載體的一磁力懸浮系統。
載體或基板載體可用以在非水平方向上支撐基板和/或遮罩,特別是在實質上垂直配向。如本文所使用之「實質上垂直配向」可被理解為一配向,其中此配向在基板載體的主要表面與重力方向之間的角度是在+10°與-10°之間,特別是在5°與-5°之間。一些實施例中,基板載體的配向在運輸期間和/或沉積期間可以是不(完全)垂直的,但相對於垂直軸微傾斜,例如藉由在0°與-5°之間的一傾斜角微傾斜,傾斜角特別是在-1°與-5°之間。負的角度意指基板載體的配向是向下傾斜的,亦即待處理的基板表面是正面朝下(facing down)。在沈積期間,遮罩與基板的相對於重力方向的偏移可有益的且可導致更穩定的沉積製程,或正面朝下的方向可適於減少沉積期間在基板上的粒子。然而,在運輸期間和/或沉積期間的遮罩裝置的完全垂直配向(+/-1°)也是可能的。
一些實施例中,一遮罩20可在沉積期間被排列在基板10的前方。亦即在基板10與沉積源105之間。舉例而言,遮罩20可以是具有一開口圖案(opening pattern)的一精細金屬遮罩,此精細金屬遮罩用以在基板上沉積一互補材料圖案(complementary material pattern)。或者地,遮罩可以是一邊緣排除遮罩(edge exclusion mask)。
根據本文所述之實施例,具有例如是一精細金屬遮罩之一圖案遮罩的材料沉積可被提供在大面積基板上。因此,待沉積材料上的面積尺寸例如是1.4公尺2 (m2 )或更大。再者,一圖案遮罩(例如用於一顯示器的畫素生產)提供在微米範圍內的一遮罩。在大面積上,微米範圍內的圖案遮罩的開口的定位容差(positioning tolerance)是有挑戰性。對於垂直或實質上垂直配向的基板而言尤其如此。甚至作用於圖案遮罩和/或圖案遮罩的一個別框架的重力可能劣化圖案遮罩的定位精確度(positioning accuracy)。因此,用於夾持圖案遮罩至基板的一改善的夾持裝置(chucking arrangement)是特別有益於垂直(實質上垂直)的基板製程。
一些實施例中,一第二遮罩21可在第二基板11的沉積期間被排列在第二基板11的前方,亦即在第二基板11與材料沉積源105之間。如同第7圖所繪示,材料沉積源裝置可進行旋轉(見軸701)以隨後在一第一沉積區201中沉積第一基板與在一第二沉積區202中沉積第二基板。對於一基板上的材料沉積,材料沉積裝置可沿著箭頭H被移動。
可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例中,材料沉積源105可包括三或更多個蒸發坩堝122與三或更多個分佈管121,此些分佈管121係分別流體連接於三或更多個蒸發坩堝122的其中一者。此三或更多個分佈管可在實質上垂直方向上實質上平行彼此延伸。噴嘴可沿著分佈管的長度方向被提供在分佈管中。舉例而言,十、三十或更多個噴嘴可被提供在二或更多個分佈管的每一者的前壁中。一第一分佈管的噴嘴、一第二分佈管的噴嘴和/或一第三分佈管的噴嘴可相對於彼此傾斜,以使個別羽流的已蒸發材料在基板的位置相遇。因此,多個噴嘴可包括九十或更多個噴嘴,例如約150個噴嘴。使用根據本文所述之實施例之一沉積源150可有利於高品質顯示器製造,特別是有機發光二極體製造。
在可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例中,第一沉積區201可被提供在真空腔室1001中的第二沉積區202的對面。一些實施例中,材料沉積源105可藉由實質上180°的角度從第一沉積區201旋轉至第二沉積區202。
根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例,分佈管或分配組件120可以是包括加熱元件的長條管。蒸發坩堝110可以是用於例如是一有機材料之一材料的一貯存器,此材料使用一加熱元件而被蒸發。舉例而言,加熱單元可被提供在蒸發坩堝的內部空間內。根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例,分佈管可提供線源。
根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,分佈管的長度可對應於待沉積材料於其上的一基板的高度。或者,分佈管的長度可以大於基板的高度。因此,在基板的上端和/或基板的下端的均勻沉積可被提供。舉例而言,分佈管的長度可以是1.3公尺或更長,例如2.5公尺或更長。
根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例,坩堝110(亦即蒸發坩堝)可被提供在分佈管的下端。例如是一有機材料之材料可在蒸發坩堝中被蒸發。已蒸發材料可在分佈管底部進入分佈管且可實質上向側面地(sideway)被導引穿過分佈管中的多個噴嘴,例如朝向一實質上垂直配向的基板。
根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例,材料沉積裝置100可被提供在一源軌道(source track)30上,例如一線性導件(linear guide)或一環形軌道(looped track)。源軌道30可用於材料沉積源105的平移運動,例如在一箭頭H的方向(水平方向)上的平移運動。
根據可與本文所述之其他實施例結合的實施例,一第一閥1002,例如是一閘閥,可被提供,第一閥1002允許至一相鄰的真空腔室,例如一路由腔室(routing chamber),之真空密封(vacuum seal)。第一閥1002可被開啟,以運輸基板或遮罩至真空腔室1001中或離開真空腔室1001。
如第8圖所例示,根據可與本文所述之其他實施例結合的一些實施例,再一真空腔室,例如是維護真空腔室(maintenance vacuum chamber)1004,可相鄰於真空腔室1001被提供。真空腔室1001與維護真空腔室1004可藉由一第二閥1003相連接。第二閥1003可用於開啟與關閉真空腔室1001與維護真空腔室1004之間的一真空密封。當第二閥1003在一開啟狀態(open state)時,材料沉積源105可被傳送至維護真空腔室1004。其後,第二閥1003可被關閉,以在真空腔室1001與維護真空腔室1004之間提供一真空密封。如果第二閥1003被關閉,維護真空腔室1004可被排氣(vent)且被開啟以進行材料沉積源105的維護,而不需破壞真空腔室1001中的真空。
根據一些實施例,一處理系統的一材料沉積裝置的操作方法與調節具有至少一第一沉積源與一第二沉積源的一材料沉積裝置的方法係被提供。第9圖繪示調節具有至少一第一沉積源與一第二沉積源的一材料沉積裝置的方法的流程圖。其他方法可與本文所揭露之對應的和/或額外的製程一起被提供。如方塊902所標示,在第一沉積源,材料係藉由一遮門被阻擋。舉例而言,遮門是定位在第一沉積源的一或多個開口的前方或在第一沉積源的一或多個開口處。當遮門阻擋來自第一沉積源的材料,一第二沉積源可被調節。如方塊904所標示,遮門移動一角度以至第二沉積源處。舉例而言,遮門可繞著一軸旋轉。遮門移動一角度。根據可與本文所述之其他實施例結合的本文所述之實施例,除了旋轉運動,遮門的平移運動可被提供。旋轉軸可被提供在遮門主體的外部,特別是一遮門板主體的外部。
如方塊906所標示,在第二沉積源,材料係使用遮門被阻擋。如方塊904所示,遮門已移動至第二沉積源,以阻擋材料。舉例而言,遮門是定位在第二沉積源的一或多個開口的前方或在第二沉積源的一或多個開口處。當遮門阻擋來自第二沉積源之材料,第一沉積源可被調節。如方塊908所標示,遮門移動一角度至一停放位置。停放位置是來自第一沉積源與來自第二沉積源的材料皆未被阻擋的位置。舉例而言,遮門可繞著一軸被旋轉。遮門移動一角度。根據可與本文所述之其他實施例結合的本文所述之實施例,除了旋轉運動,遮門的平移運動可被提供。旋轉軸可被提供在遮門主體的外部,特別是一遮門板主體的外部。如方塊910所示,例如是在兩個沉積源皆已被調節之後(方塊902與方塊906),一材料層是藉由第一沉積源與第二沉積源的共蒸發被沉積在一基板上。
雖然上文係針對本揭露的實施例,在不脫離本揭露之範圍內,可作本揭露之其他與進一步的實施例之設計,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
特別地,說明書之文字敘述使用實施例來揭露本揭露,包括最佳模式,與讓所屬領域中具有通常知識者能夠執行所描述之申請標的,包括製造與使用任何裝置或系統、和進行任何結合的方法。雖然各種特定實施例已揭露如上,上述實施例互不排斥的特徵可彼此結合。本發明之保護範圍係由申請專利範圍所界定,如果申請專利範圍具有與申請專利範圍的文字語言(literal language)無差異的結構元件,或申請專利範圍包括與申請專利範圍的文字語言無實質差異之均等的結構元件(equivalent structural element),其他例子亦在申請專利範圍之範圍中。
10‧‧‧基板
11‧‧‧第二基板
20‧‧‧遮罩
21‧‧‧第二遮罩
30‧‧‧源軌道
100‧‧‧材料沉積裝置
105‧‧‧沉積源
105A‧‧‧第一沉積源
105B‧‧‧第二沉積源
105C‧‧‧第三沉積源
110‧‧‧坩堝
113‧‧‧開口
120‧‧‧分配組件
120A‧‧‧第一分配組件
120B‧‧‧第二分配組件
120C‧‧‧第三分配組件
121‧‧‧分佈管
122‧‧‧蒸發坩堝
126‧‧‧開口
137‧‧‧塑形遮蔽裝置
138‧‧‧冷卻遮蔽件
180‧‧‧蒸發器控制外殼
201‧‧‧第一沉積區
202‧‧‧第二沉積區
210‧‧‧遮門
211‧‧‧軸
212‧‧‧角度
317‧‧‧側邊部分
417‧‧‧頂部部分
510‧‧‧遮門板
511‧‧‧圓圈
513‧‧‧間隙
517‧‧‧壁
526‧‧‧噴嘴
536‧‧‧成形器
701‧‧‧軸
710‧‧‧側邊遮蔽件
717‧‧‧垂直遮蔽件
722‧‧‧接腳
724‧‧‧磁鐵
726‧‧‧致動器
780‧‧‧支撐件
902、904、906、908、910‧‧‧方塊
1000‧‧‧沉積設備
1001‧‧‧真空腔室
1002‧‧‧第一閥
1003‧‧‧第二閥
1004‧‧‧維護真空腔室
H‧‧‧箭頭
第1圖繪示可使用於本文所述之實施例之材料沉積裝置的示意剖面側視圖,例如一蒸發源。 第2A圖繪示可被使用於本文所述之實施例之材料沉積裝置的示意剖面圖,例如一源組件。 第2B圖繪示具有根據本文所述之實施例之遮門的一材料沉積裝置的示意局部視圖。 第3A~3C圖繪示一材料沉積裝置的示意圖,其中遮門係顯示在根據本文所述之實施例之不同位置。 第4圖繪示具有根據本文所述之實施例之兩個遮門的一材料沉積裝置的示意局部透視圖。 第5圖繪示根據本文所述之實施例之另一材料沉積裝置的示意圖。 第6圖繪示根據本文所述之實施例之材料沉積裝置的示意圖。 第7圖繪示具有根據本文所述之實施例之支撐件與面對一側邊遮蔽件的沉積源的一材料沉積裝置的示意側視圖。 第8圖繪示根據本文所述之實施例之真空沉積系統的示意圖。 第9圖分別繪示根據本文所述之實施例之操作一材料沉積裝置的方法或調節一材料沉積裝置的方法的流程圖。

Claims (20)

  1. 一種材料沉積裝置(material deposition arrangement) (100),用以沉積材料在一真空沉積腔室中的一基板上,包括: 一第一沉積源(105),具有一或多個第一開口(126); 一第二沉積源(105),具有一或多個第二開口(126);以及 一遮門裝置(shutter arrangement),具有至少一第一遮門(210),該至少一第一遮門具有一遮門板(shutter plate) (510),該遮門板可移動一角度而移動至該一或多個第一開口或該一或多個第二開口; 其中至少該第一沉積源(105)是一線源(line source),該線源具有複數個開口(126),該複數個開口沿著一直線延伸,且其中該至少一第一遮門(210)可移動該角度而被定位至該複數個開口(126)的前方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之材料沉積裝置(100),其中該至少一第一遮門可繞著一軸(211)旋轉。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之材料沉積裝置(100),更包括: 一第三沉積源(105),具有一或多個第三開口(126),該遮門裝置更包括: 一第二遮門,可移動一角度至該一或多個第二開口;至該一或多個第三開口;與至一第二停放位置(park position)。
  4. 一種材料沉積裝置(100),用以沉積一材料在一真空沉積腔室中的一基板上,包括: 一第一沉積源(105),具有一或多個第一開口(126); 一第二沉積源(105),具有一或多個第二開口(126); 一第一遮門(210);以及 一致動器,移動該第一遮門一角度至該一或多個第一開口的前方或該一或多個第二開口的前方。
  5. 如申請專利範圍第1~4項任一項所述之材料沉積裝置(100),該遮門藉由一角度移動至該一或多個第一開口、至該一或多個第二開口或至一第一停放位置。
  6. 如申請專利範圍第1~4項任一項所述之材料沉積裝置(100),更包括: 一塑形遮蔽裝置(shaper shield device)。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之材料沉積裝置(100),更包括一塑形遮蔽裝置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之材料沉積裝置(100),其中至少該第一遮門係安裝至該塑形遮蔽裝置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之材料沉積裝置(100),其中至少該第一遮門係安裝至該塑形遮蔽裝置。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之材料沉積裝置(100),其中至少該第一遮門係安裝至該塑形遮蔽裝置的至少一頂部部分(top portion)。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之材料沉積裝置(100),其中該塑形遮蔽裝置係連接至一冷卻遮蔽件(cooling shield)。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之材料沉積裝置(100),其中該塑形遮蔽裝置係連接至一冷卻遮蔽件。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之材料沉積裝置(100),其中該塑形遮蔽裝置係連接至一冷卻遮蔽件。
  14. 如申請專利範圍第6項所述之材料沉積裝置(100),該塑形遮蔽裝置更包括一側邊部分(side portion)與一額外的壁,形成一內部空間(enclosure)以定義一停放位置。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之材料沉積裝置(100),該塑形遮蔽裝置更包括一側邊部分與一額外的壁,形成一內部空間以定義一停放位置。
  16. 如申請專利範圍第6項所述之材料沉積裝置(100),該塑形遮蔽裝置更包括一側邊部分與一額外的壁,形成一內部空間以定義一停放位置,其中該塑形遮蔽裝置係連接至一冷卻遮蔽件,該側邊部分與該額外的壁係藉由該冷卻遮蔽件被動冷卻。
  17. 一種真空沉積系統,包括: 一真空沉積腔室;以及 如申請專利範圍第1~16項任一項所述之材料沉積裝置(100),位於該真空沉積腔室中。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之真空沉積系統,更包括一基板載體支撐(substrate carrier support),用以在實質上垂直配向上支撐一基板。
  19. 如申請專利範圍第17或18項所述之真空沉積系統,其中該材料沉積裝置包括一支撐件,當懸浮時,該支撐件用於該材料沉積裝置的平移運動(translational movement)。
  20. 一種用以調節具有至少一第一沉積源與一第二沉積源的一材料沉積裝置的方法,包括: 使用一遮門阻擋該第一沉積源的材料; 調節該第二沉積源; 移動該遮門一角度至該第二沉積源; 阻擋該第二沉積源的材料; 調節該第二沉積源; 移動該遮門一角度;以及 藉由該第一沉積源與該第二沉積源的共蒸發(co-evaporation),沉積一材料層在一基板上。
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