TW202025535A - 用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上之材料沈積設備、真空處理系統及用以處理一垂直定向之大面積基板的方法 - Google Patents

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Abstract

一種用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上之材料沈積設備係說明。此材料沈積設備包括一遮罩傳送軌道，具有設置於真空腔室中之遮罩傳送軌道之至少一部份，遮罩傳送軌道係裝配，以支撐一遮罩載體來支承一遮罩組件，遮罩組件具有一遮罩框架及一遮罩；一遮罩平台，裝配以支撐遮罩組件；以及一支承裝置，耦接於遮罩平台，及裝配以用於在一本質上垂直定向中之遮罩組件的一遞交或傳送。

Description

用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上之材料沈積設備、真空沈積系統及用以處理一垂直定向之大面積基板的方法
本揭露之數個實施例是有關於數種用以沈積一或多層於一基板上之沈積設備，此一或多層特別是包括數種有機材料之數層。特別是，本揭露之數個實施例係有關於數種用以於一真空沈積腔室中沈積已蒸發材料於一基板上之材料沈積配置、數種真空沈積系統、及數種用於其之方法，特別是用於有機發光二極體(OLED)之製造。再者，數個實施例係有關於數種材料沈積配置之調節。
有機蒸發器係為用於製造有機發光二極體(organic light-emitting diodes，OLED)的工具。OLEDs係為發光二極體之一種形式。在OLEDs中，發光層包括特定之有機化合物的薄膜。OLEDs係使用來製造電視螢幕、電腦螢幕、行動電話、其他手持裝置等來用以顯示資訊。OLEDs可亦使用來作為一般空間照明之用。OLED顯示器之可行的顏色、亮度、及視角的範圍係大於傳統之液晶顯示器(LCD)的可行的顏色、亮度、及視角的範圍，因為OLED像素係直接地發光及不包含背光。因此，相較於傳統之LCD的能量損耗，OLED顯示器之能量損耗係相當地少。再者，可製造於撓性基板上之OLEDs係產生其他的應用。
對於紅綠藍(RGB)OLED顯示器製造來說，數個層係利用像素遮罩沈積於基板上，此些層例如是包括有機材料之數個層。像素遮罩係提供數個開孔，此些開孔係具有顯示器之像素的尺寸。特別是針對大面積基板來說，相對於基板之遮罩的對準係非常具挑戰性。在沈積數個基板之後，舉例為沈積20個至50個基板之後，遮罩係替換來進行維護及/或清洗。為了進行遮罩替換，遮罩係由遮罩載體支撐。遮罩載體係在沈積期間支撐遮罩，及在製造系統中更傳送遮罩。舉例來說，遮罩可從沈積腔室傳送至遮罩清洗腔室，及反之亦然。
像素遮罩一般係於水平位置中製造，像素遮罩例如是精密金屬遮罩(fine metal masks，FFM)。對於大面積基板及增加基板尺寸來說，於系統中具有垂直或本質上垂直之基板的基板處理系統可減少佔地面積。然而，從水平製造位置改變定向至垂直位置可能導致像素準確性之品質下降，遮罩係由遮罩載體支撐於垂直位置中。再者，傳送遮罩的遮罩載體係有利地具有一設計，此設計係提供在基板處理系統中傳送遮罩及在沈積期間支撐遮罩之間折衷。
有鑑於上述，提出一種材料沈積設備、一種真空處理系統、及一種用以處理一基板的方法。此基板特別是一垂直定向之大面積基板。
根據一方面，提出一種用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上之材料沈積設備。此材料沈積設備包括一遮罩傳送軌道，具有設置於真空腔室中之遮罩傳送軌道之至少一部份，遮罩傳送軌道係裝配，以支撐一遮罩載體來支承一遮罩組件，遮罩組件具有一遮罩框架及一遮罩；一遮罩平台，裝配以支撐遮罩組件；以及一支承裝置，耦接於遮罩平台，及裝配以用於在一本質上垂直定向中之遮罩組件的一遞交或傳送。
根據另一方面，提出一種真空處理系統。此系統包括根據此處所述實施例之任一者的一材料沈積設備；以及一其他真空腔室，藉由一第一閥耦接於材料沈積設備的真空腔室，第一閥係設置於真空腔室之一第一側。舉例來說，此材料沈積設備可包括一遮罩傳送軌道，具有設置於真空腔室中之遮罩傳送軌道之至少一部份，遮罩傳送軌道係裝配，以支撐一遮罩載體來支承一遮罩組件，遮罩組件具有一遮罩框架及一遮罩；一遮罩平台，裝配以支撐遮罩組件；以及一支承裝置，耦接於遮罩平台，及裝配以用於在一本質上垂直定向中之遮罩組件的一遞交或傳送。
根據另一方面，一種用以處理一垂直定向之大面積基板的方法。此方法包括於一垂直定向中傳送一材料沈積配置之一真空腔室中的一遮罩載體上之一遮罩組件，遮罩組件包括一遮罩框架及一遮罩；以及於垂直定向中從遮罩載體遞交或傳送遮罩組件至一遮罩平台。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
參照現在將詳細地以數種實施例達成，數種實施例的一或多個例子係繪示於各圖式中。各例子係藉由說明的方式提供且不意味為一限制。舉例來說，所說明或敘述而做為一實施例之部份之特徵可用於任何其他實施例或與任何其他實施例結合，以取得再其他實施例。此意指本揭露包括此些調整及變化。
在圖式之下方說明中，相同的參考編號係意指相同或類似的元件。一般來說，僅有有關於個別實施例之相異處係進行說明。除非另有特別指出，一實施例中之一部份或方面的說明可亦應用於另一實施例中之對應部份或方面。
本揭露之數個實施例係提供一種材料沈積設備、一種真空處理系統、及數種處理數個基板之方法，特別是處理在一垂直定向中之數個大面積基板的方法，其中具有一遮罩框架支撐之一遮罩的一遮罩組件係從一遮罩載體遞交或傳送至在沈積位置的一遮罩平台。
有鑑於上述，在沈積期間，遮罩組件係由遮罩平台所撐。遮罩平台可在材料沈積設備中為靜止的，及可因而為重的、實心的(solid)、剛性的、及/或低公差。因此，亦設計來在真空處理系統中為可傳送之遮罩載體係不會致使遮罩對準的公差。
遮罩載體可建構成甚至沒有比在沈積期間支撐遮罩組件之遮罩載體重及堅實係額外或替代地具有優點。此係減少真空處理系統之所有權成本，因為針對此處所述數個實施例之觀念的遮罩平台之數量係比真空處理系統中之遮罩載體的數量更少。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，可設置遮罩載體。遮罩載體可包括至少一部份，在沈積期間阻擋基板，及可裝配以用於遮罩載體的垂直傳送。舉例來說，遮罩載體可為實心板材，沒有開孔或具有50%或以下之個別基板尺寸的尺寸的開孔。遮罩載體可包括於根據本揭露之數個實施例中的材料沈積設備中。根據可與此處所述其他實施例結合之再其他實施例，處理基板之方法包括在真空腔室中垂直地傳送遮罩載體上之遮罩組件；從遮罩載體垂直地遞交遮罩組件至遮罩平台，遮罩平台舉例為固定之遮罩平台；傳送遮罩載體離開真空腔室；以及當遮罩組件係支撐於遮罩平台上及遮罩載體已經傳送離開真空腔室之後，處理基板。
此處所述之一些實施例係提供一種材料沈積設備，用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上。此材料沈積設備包括一遮罩傳送軌道，具有設置於真空腔室中之遮罩傳送軌道之至少一部份，遮罩傳送軌道係裝配，以支撐一遮罩載體來支承一遮罩組件，遮罩組件具有一遮罩框架及一遮罩；一遮罩平台，裝配以支撐遮罩組件；以及一支承裝置，耦接於遮罩平台，及裝配以用於在一本質上垂直定向中之遮罩組件的一遞交或傳送。
第1圖繪示用以沈積已蒸發材料於二或多個基板上之材料沈積設備100的上視圖，此二或多個基板舉例為第1圖中之右手側上之基板130，及第1圖中之左手側上之其他個基板130。材料沈積設備100包括真空腔室102。材料沈積配置120係配置於真空腔室102中，材料沈積配置120舉例為根據此處所述數個實施例之任一者之沈積源。可位於沈積源之相反側上的第一沈積區域及第二沈積區域係設置於真空腔室102中。基板130可配置於第一沈積區域中，及其他個基板130可配置於第二沈積區域中。
於本揭露中，「材料沈積配置」係理解為裝配以用於沈積材料於此處所述之基板上的配置。特別是，「材料沈積配置」可理解為裝配以用於沈積舉例為OLED顯示器製造之有機材料於大面積基板上之配置。舉例來說，「大面積基板」可具有一主表面，此主表面係具有0.5 m2 或更大之面積，特別是1 m2 或更大之面積。於一些實施例中，大面積基板可為第4.5代、第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至是第10代。第4.5代對應於約0.67 m2 之基板(0.73 m x 0.92m)、第5代對應於約1.4 m2 之基板(1.1 m x 1.3 m)、第7.5代對應於約4.29 m2 之基板(1.95 m x 2.2 m)、第8.5代對應於約5.7m2 之基板(2.2 m x 2.5 m)、第10代對應於約8.7 m2 之基板(2.85 m × 3.05 m)。甚至例如是第11代及第12代之更高代及對應之基板面積可以類似之方式應用。舉例來說，針對OLED顯示器製造來說，包括第6代之上述基板世代的一半尺寸可由用以蒸發材料之設備的蒸發來進行塗佈。基板世代之一半尺寸可由在全基板尺寸上執行的一些製程，及在先前處理之一半基板的接續製造產生。
根據此處所述之數個實施例，基板可以選自群組之材料製成，此群組由玻璃(舉例為鈉鈣玻璃(soda-lime glass)、硼矽玻璃(borosilicate glass)等)、金屬、聚合物、陶瓷、化合物材料、碳纖維材料或任何其他材料或可由沈積製程進行塗佈之材料之組合所組成。
於本揭露中，「真空沈積腔室」係理解為裝配以用於真空沈積的腔室。如此處所使用之名稱「真空」可理解為具有少於舉例為10 mbar之真空壓力的技術真空之含義。一般來說，在此處所述之真空腔室中之壓力可為10-5 mbar及約10-8 mbar之間，更典型為10-5 mbar及10-7 mbar之間，及甚至更典型為約10-6 mbar及約10-7 mbar之間。
於一些實施例中，材料沈積配置120可裝配，以相繼地移動通過第一沈積區域及第二沈積區域。第一沈積區域用以塗佈一個基板130。第二沈積區域用以塗佈相反之第二個基板130。基板可具有本質上垂直定向。舉例來說，基板可藉由基板載體支撐於本質上垂直定向中，其中基板載體可裝配以用於運載基板通過真空腔室102。舉例為當基板從一材料沈積設備移動至另一材料沈積設備，及在材料沈積設備中移動時，基板載體可在真空腔室中由基板載體支撐件支撐，特別是在真空處理系統中。舉例來說，基板載體支撐件可為用於基板載體的磁性懸浮系統。
載體或基板載體可裝配以用於支撐基板於非水平定向中，特別是在本質上垂直定向或垂直定向中。此處所使用之「本質上垂直定向」或「垂直定向」可理解為一定向，其中基板載體之主表面及重力向量之間的角度可為+10°及-10°之間，特別是在5°及-5°之間。於一些實施例中，在傳送期間及/或在沈積期間，基板載體之定向可並非為(準確)垂直，但相對於垂直軸略微地傾斜舉例為0°及-5°之間的傾斜角，特別是-1°及-5°之間的傾斜角。負角度意指基板載體之定向，其中基板載體係向下傾斜，也就是說，將處理之基板表面係面向下。在沈積期間，自重力向量之遮罩及基板之定向的偏差可為有利的，及可產生更穩定之沈積製程，或面向下定向可適用於在沈積期間減少基板上之粒子。然而，在傳送期間及/或在沈積期間，遮罩裝置的準確垂直定向(+/-1°)亦為可行的。因此，說明書或申請專利範圍中對於垂直定向之參照係理解為具有如此處所定義之本質上垂直定向(舉例為+-10°或更少)。準確垂直定向係以重力之方向說明或藉由利用名稱「準確」或類似者說明。
於一些實施例中，在沈積期間，遮罩組件140可配置於基板130的前方，也就是基板130與材料沈積配置120之間。材料沈積配置120舉例為沈積源。舉例來說，遮罩組件140可為精密金屬遮罩，具有開孔圖案。開孔圖案係裝配，以用於沈積互補材料圖案於基板上。或者，遮罩可為邊緣排除遮罩。
根據此處所述之數個實施例，利用例如是精密金屬遮罩之圖案化遮罩的材料沈積可設置於大面積基板上。因此，材料將沈積於其上之面積的尺寸係舉例為1.4 m2 或以上。再者，舉例為用於顯示器之像素生成的圖案化遮罩係提供在微米範圍中之圖案。在微米範圍中之圖案化遮罩的開孔之定位公差可在大面積上具挑戰性。此在針對垂直或本質上垂直定向之基板係特別屬實。甚至作用於遮罩化遮罩及/或圖案化遮罩之個別框架之重力可能導致圖案化遮罩之定位準確性的品質下降。因此，根據本揭露之數個實施例之改善的遮罩組件係具有優點，特別是針對垂直或本質上垂直定向之大面積基板。
第二個遮罩組件140可配置於其他個基板130之前方，也就是此其他個基板及材料沈積配置120之間，材料沈積配置120舉例為在沈積於此其他個基板上之沈積源。沈積源配置可如有關於第7圖之說明旋轉(見軸706)，以接續地沈積在第一沈積區域中之第一基板及在相反的第二沈積區域中之第二基板。為了沈積材料於基板上，材料沈積配置可沿著箭頭H移動。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，沈積源可包括一或多個蒸發坩鍋124及一或多個分佈管122。此一或多個蒸發坩鍋124例如是三個蒸發坩鍋。此一或多個分佈管122例如是三個分佈管，分別流體連通於蒸發坩鍋124之其中一者。分佈管可在本質上垂直方向中本質上平行於彼此延伸。噴嘴可沿著分佈管之長度方向提供於分佈管中。舉例來說，十個、三十個或更多個噴嘴可提供於此二或多個分佈管之前牆中。第一分佈管之噴嘴、第二分佈管之噴嘴及/或第三分佈管之噴嘴可相對於彼此傾斜，使得已蒸發材料之個別羽流係在基板之位置相遇。應用根據此處所述數個實施例之材料沈積配置120可有利於高品質的顯示器製造，特別是OLED製造。
根據可與此處所述其他實施例結合之數個實施例，材料沈積配置120可設置於源軌道上，源軌道舉例為線性導件。源軌道170可裝配，以用於材料沈積配置120的平移移動，舉例為在如第1圖中之箭頭H所示之水平方向中的平移移動。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，第一沈積區域可提供而相反於真空腔室102中的第二沈積區域中。於一些實施例中，沈積源可從第一沈積區域旋轉本質上180°之角度至第二沈積區域。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，分佈組件之長度可對應於材料將沈積於其上之基板的高度。或者，分佈組件之長度可長於基板的高度。因此，可提供在基板之上端及/或基板之下端的均勻沈積。舉例來說，分佈組件的長度可為1.3 m或更多，舉例為2.5 m或更多。
根據可與此處所述其他實施例結合之數個實施例，坩鍋也就是蒸發坩鍋，可設置於分佈管的下端。材料可在蒸發坩鍋中蒸發，此材料舉例為有機材料。已蒸發的材料可在分佈管之底部進入分佈管，及可本質上側向地導引通過分佈管中之此些噴嘴，而舉例為朝向本質上垂直定向之基板。
根據可與此處所述其他實施例結合之數個實施例，舉例為閘閥的閥104可設置而提供至相鄰之真空腔室110的真空密封。相鄰之真空腔室110舉例為旋轉腔室。閥104可開啟而用以傳送基板或遮罩至真空腔室102中或離開真空腔室102。如箭頭111所示，基板及/或遮罩組件可在繞著真空腔室110中之軸旋轉。舉例來說，旋轉軸可為垂直旋轉軸。根據再其他額外或替代應用，舉例為閘閥之其他的閥104可設置於真空腔室102的相反側。此其他的閥可開啟，而用以舉例為沿著傳送軌道162傳送遮罩遮蔽物至真空腔室102或離開真空腔室102。
第1圖繪示出設置及/或傳送於基板傳送軌道132上之基板130及設置及/或傳送於遮罩傳送軌道142上之遮罩組件140。基板傳送軌道132及遮罩傳送軌道142可設置於材料沈積配置120之兩側上。在遮罩傳送軌道及材料沈積配置之間係設置遮罩平台150。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，遮罩平台係在真空腔室102中為靜止的，也就是在材料沈積設備中為靜止的。在材料沈積於基板上期間，或在基板處理期間，遮罩平台一般係裝配以支撐遮罩組件。再者，第1圖繪示出設置於遮罩平台及材料沈積配置120之間的遮罩遮蔽物160。
如上所述，遮罩平台150可在材料沈積設備100之真空腔室102中為靜止的。因此，沒有與可傳送通過真空處理系統之遮罩平台相關的限制。遮罩平台可為具有開孔的重及剛性的結構。從材料沈積配置120朝向基板130之已蒸發的材料可通過開孔及通過遮罩中之圖案，以提供圖案化的層於基板上。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，遮罩平台可為框架。
遮罩平台150的框架所定義之表面或平面可具有200 µm或以下之均勻度，舉例為50至100 µm的均勻度。根據再其他額外或替代的調整，遮罩框架可包括陶瓷材料。陶瓷材料可有利於良好的表面品質。再者，遮罩框架可包括例如是不鏽鋼或鈦的金屬，或覆蓋有鈦層之金屬。遮罩框架之厚度可為50 mm或以下，例如是25 mm或以下。既然遮罩框架係在真空腔室102中為靜止的，設計可最佳化而用於支撐具有遮罩框架及遮罩之遮罩組件時的負載公差。沿著遮罩傳送軌道142傳送遮罩組件140至真空腔室102及離開真空腔室102之遮罩載體可為較輕的結構。再者，根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，利用於根據本揭露數個實施例的材料沈積設備100及使用於處理大面積基板之方法中之遮罩載體可為沒有開孔來在沈積期間暴露遮罩之結構。遮罩載體可傳送遮罩組件140至真空腔室102中；在遞交或傳送至遮罩平台期間，支撐遮罩組件；及移動離開真空腔室102來沈積材料於基板上。因此，在基板處理期間，遮罩載體係不設置於真空腔室中。
本揭露之數個實施例係避免遮罩載體具有較大的公差，例如是從載體至載體的公差，以在處理基板期間支撐遮罩。根據本揭露之數個實施例的遮罩平台可提供遮罩框架均勻的支撐，而增加圖案化品質及/或改善圖案化重複性。改善之圖案化的重複性係提供較佳之裝置圖案化及減少對像素密度(ppi)解析度的限制。由於遮罩平台150係為剛性及更精準的結構，在處理腔室中遮罩框架之可重複定位係可行的，針對垂直定向之大面積基板的可重複定位亦為可行的。因此，具有在本質上垂直定向中從遮罩載體遞交或傳送遮罩框架至遮罩平台之數個實施例係減少垂直基板處理之可能缺點。本質上垂直定向也就是包括從垂直之+- 10°之偏差的垂直定向。具有可重複之遮罩框架定位及因而可重複之圖案化的遮罩框架之均勻支撐係可提供。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，材料沈積配置可提供而用於沈積材料層於基板上，其中舉例為精密金屬遮罩的圖案化遮罩係設置於材料沈積配置及基板之間。舉例為精密金屬遮罩的圖案化遮罩可提供顯示器之像素解析度。因此，在圖案化遮罩中之開孔可具有數微米之尺寸，及具有數微米之公差來進行定位。根據本揭露之數個實施例，固定之遮罩平台可舉例為利用垂直線源來有利地應用於垂直基板處理。在基板處理期間，改善之遮罩框架定位係有利於垂直基板定向及圖案化遮罩的垂直定向。對於大面積基板來說，在微米範圍中之遮罩框架定位係非常具挑戰性。
第2A至2C、3A至3C、4A至4C圖、第5圖及第6A至6E圖係繪示根據本揭露數個實施例之在材料沈積設備中之基板處理及遮罩處理的製程。再者，材料沈積設備及基板處理系統的個別元件係繪示出來。此些元件係設置於真空腔室102中(見第1圖)，而未繪示於第2A圖中。
第2A圖繪示出基板傳送軌道132。基板傳送軌道可包括基板支撐裝置232。基板支撐裝置可為磁性懸浮系統，以舉例為非接觸地支撐基板載體230。基板載體230係支承基板130。基板傳送軌道可更包括基板驅動裝置233。基板驅動裝置可為磁性驅動器，以舉例為非接觸地驅動基板。舉例來說，基板可沿著第2A圖中所示之x方向移動。第2A圖繪示出具有位於基板載體之上方的基板支撐裝置及位於基板載體之下方的基板驅動裝置的基板傳送軌道。根據替代之實施例，基板支撐裝置及基板驅動裝置可皆位在基板載體230之上方。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，基板載體230可為靜電吸座(electrostatic chuck)或磁性夾持件。舉例來說，靜電吸座可包括數個電極。可施加偏壓至此些電極，以產生靜電力來夾持基板130於基板載體230。基板傳送軌道132可更包括一或多的側向導引裝置235。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，側向導引裝置可包括永久磁鐵。根據可與此處所述其他實施例結合之本揭露的數個實施例，基板傳送軌道132之側向導引裝置235可設置於基板載體位置之一側邊。此一側邊可為相反於沈積源的側邊。也就是說，此一或多個側向導引裝置235可定位，使得基板載體230係設置於側向導引裝置及沈積源之間。
遮罩傳送軌道142可包括遮罩支撐裝置245及遮罩驅動裝置243。遮罩支撐裝置及遮罩驅動裝置可設置而具有類似於上述有關於基板傳送軌道132之說明的特徵。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，遮罩支撐裝置245及遮罩驅動裝置243之間的距離可等同於或大於基板支撐裝置及基板驅動裝置之間的對應距離，特別是遮罩支撐裝置245及遮罩驅動裝置243之間如第2A圖中所示之y方向中的距離可等同於或大於基板支撐裝置及基板驅動裝置之間的對應距離。因此，基板載體230可在z方向中朝向遮罩平台150移動，也就是固定之遮罩平台。
第2A圖繪示出遮罩載體244。相較於沈積設備，且在基板處理期間由遮罩載體所支撐的遮罩組件係用於此沈積設備來說，遮罩載體244可為較輕之結構。此係對於傳送遮罩傳送軌道142上之遮罩有利，特別是對於在懸浮狀態中傳送遮罩傳送軌道142上之遮罩有利。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，遮罩載體可具有一或多個部份，此一或多個部份係覆蓋遮罩242之數個像素。因此，通過遮罩載體之基板130的整個沈積可藉由覆蓋遮罩之數個像素之此一或多個部份阻擋。此些部份可在提供可比較結構時有利地設置來用於增加遮罩載體244之穩定性。既然遮罩載體可移除而用於進行基板處理，覆蓋遮罩之數個像素及/或可能阻擋已蒸發材料的此一或多個部份係不負面地影響基板130之塗佈。
遮罩傳送軌道142可更包括一或多個側向導引裝置247。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，側向導引裝置可包括永久磁鐵。根據可與此處所述其他實施例結合之本揭露的數個實施例，遮罩傳送軌道142之側向導引裝置247可設置在遮罩載體位置之一側邊。此一側邊可為面對沈積源的側邊。也就是說，遮罩傳送軌道之此一或多個側向導引裝置247可定位，使得此一或多個側向導引裝置係設置在遮罩傳送軌道及沈積源之間。
在第2A圖中，遮罩載體244在對應於基板處理狀態之x位置處支撐遮罩組件140的可能情況係繪示出來。遮罩組件140已經移動至材料沈積設備之真空腔室(見第1圖中之參考編號102)中。遮罩組件包括遮罩框架240，遮罩框架240係支撐遮罩242。遮罩242一般可為精密金屬遮罩，舉例為用於OLED(RGB)顯示器之像素產生。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，遮罩框架240可具有彎曲剖面，如第2A圖中所示。彎曲剖面可在從沈積源看時提供凹入的形狀，或在從基板看時提供凸出的形狀。相較於遮罩框架240之一或多個部份，彎曲剖面係讓遮罩242較靠近基板130。此係對於在材料沈積於基板上期間帶動遮罩242接近基板130或甚至接觸基板130有利。
遮罩平台150包括開孔152，用以讓已蒸發材料通過開孔而朝向基板。開孔係裝配，以避免沈積材料至遮罩被阻擋，也就是用以基板處理。遮罩平台係為固定之遮罩平台及可因而最佳化來分別支撐遮罩框架240及遮罩組件140。上述改善之遮罩框架的支撐係產生改善之像素準確性來用於RGB材料沈積。如第2A圖中所示，遮罩框架可根據一些選擇之實施例來更支撐遮罩遮蔽物160。遮罩遮蔽物160可具有第一部，平行於遮罩組件140，第一部舉例為片金屬部。第一部可覆蓋遮罩平台及減少已蒸發材料積聚於遮罩平台上。遮罩遮蔽物160可更包括第二部，從第一部突出而舉例為在z方向中至少部份地延伸。遮罩遮蔽物160之第二部可減少已蒸發材料積聚於遮罩平台之側邊上，也就是遮罩平台150之開孔152的內側。遮罩遮蔽物之第二部可額外地或替代地減少已蒸發材料積聚於遮罩框架上。
在下文中，利用舉例為一或多個遮罩組件在真空腔室中處理一或多個基板的製程係參照第2A至2C、3A至3C、4A至4C圖、第5圖及第6A至6E圖說明。製程說明包括在根據本揭露之數個實施例之材料沈積設備中之基板處理及遮罩處理。
在第2A圖中，遮罩組件140及基板130已經移動至材料沈積設備之真空腔室中。基板130可由基板載體230支撐，基板載體230舉例為靜電吸座。遮罩組件及基板係位在對應於遮罩平台150之開孔152的x位置。在第2B圖中，遮罩組件已經沿著z方向朝向遮罩平台150移動。舉例來說，遮罩組件可藉由側向導引裝置247及/或另一致動器移動。
在第2B圖中所示的位置中，提供在遮罩載體244及遮罩平台150之間的遮罩框架及因而遮罩組件之遞交。根據本揭露之數個實施例，遞交係意指舉例為從遮罩載體至遮罩平台之傳送，或反之亦然。遞交或傳送可藉由遮罩組件之致動及/或移動提供，及藉由兩個元件(舉例為遮罩載體及遮罩平台)之其中一者之遮罩組件的支撐開始，及藉由此兩個元件之另一者之遮罩組件之支撐結束。
此係參照第3A、3B及3C圖更詳細地說明。在第3A圖中，耦接於遮罩載體244之第一支承裝置350係支撐遮罩框架240。此係以第3A圖中增加尺寸之第一支承裝置350表示。第二支承裝置352係耦接於遮罩平台150。第二支承裝置352係在第3A圖中之閒置位置中。此係以第3A圖中減少尺寸的第二支承裝置352表示。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，耦接於遮罩平台之支承裝置包括電磁鐵及電永磁鐵之至少一者，此支承裝置也就是第3A至3C圖中的第二支持裝置。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，第一支承裝置350及第二支承裝置352可為電磁鐵。特別是，第一支承裝置及第二支承裝置可為電永久磁鐵。電永久磁鐵係在無需供應電流之情況下提供支承力而比電磁鐵有利。對於電永久磁鐵，支承力可開啟及關閉。提供電流至電永久磁鐵係提供支承狀態及釋放狀態之間的切換。在支承狀態中，支承力係開啟。在釋放狀態中，支承力係關閉。在沒有提供電流之情況下，電永磁鐵係維持在目前的狀態中。因此，遮罩框架可藉由包括電永磁鐵之支承裝置穩固地支撐，而舉例為無需具有連接於支承裝置的電源供應器。
在第3B圖中，第一支承裝置350之支承力係在第二支撐裝置352之支承力增加時減少。相較於第3A圖，此係在第3B圖中以改變個別的支承裝置之尺寸來表示。在第3C圖中，遮罩框架240係由第二支承裝置352支撐。第一支承裝置350係關閉。因此，可提供從遮罩載體244至遮罩平台150之遮罩框架的遞交或傳送。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，遞交或傳送可亦藉由機械支承裝置提供。
在第2C圖中，遮罩載體244已經沿著z方向朝向遮罩傳送軌道142往回移動。遮罩組件140係由遮罩平台支撐及/或保持在遮罩平台之z位置。利用舉例為一或多個遮罩組件在真空腔室中處理一或多個基板之製程係持續，如第4A至4C圖、第5圖及第6A至6E圖中所繪示及參照第4A至4C圖、第5圖及第6A至6E圖的說明。在第4A圖中，遮罩載體舉例為已經沿著x方向移動離開真空腔室，也就是已經沿著遮罩傳送軌道移動離開真空腔室。在第4B圖中，支撐基板之基板載體230已經朝向遮罩組件移動，也就是已經沿著第4B圖中之z方向移動。基板載體可在z方向中移動，使得基板130係在相距遮罩組件之遮罩的小距離處。在此位置中，繪示於第5圖中之對準致動器550可相對於基板及遮罩彼此對準。在第4C圖中，材料係藉由材料沈積配置120沈積。已蒸發材料係通過遮罩平台150之開孔152及遮罩組件之遮罩的開孔塗佈於基板130上。
在第6A圖中，在基板載體已經移動回到基板傳送軌道之後，也就是沿著圖式中之z方向移動回到基板傳送軌道之後，已處理之基板係繪示出來。已處理之基板係移動離開真空腔室，也就是沿著圖式中之x方向移動離開真空腔室，如第6B圖中所示。下一個將處理之接續的基板係移動至真空腔室中，也就是沿著圖式之x方向移動至真空腔室中，如第6C圖中所示。在基板已經移動朝向遮罩組件移動之後，也就是在z方向中移動之後，材料層係利用材料沈積配置120塗佈於接續的基板上(見第6D圖)。第6E圖繪示出處理順序之再其他狀態。針對此處理順序之此再其他狀態，接續之基板已經移動回到基板傳送軌道，及遮罩載體已經進入真空腔室以從遮罩平台接收遮罩組件。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，數個基板可利用一個遮罩組件進行處理。數個基板舉例為10個或更多個基板，例如是20個基板至70個基板。在此些基板已經處理之後，在沈積此些基板期間的遮罩組件上之材料積聚及特別是在精密金屬遮罩之開孔的材料積聚係致使遮罩組件之一般清洗及維護程序。如第6E圖中所示，遮罩載體可從遮罩平台藉由遞交或傳送製程接收遮罩組件，然而相較於參照第3A、3B及3C圖說明之遞交或傳送製程係以相反程序進行。第6E圖中所示之已處理的基板及使用完畢之遮罩組件可從真空腔室移除。已處理的基板及使用完畢之遮罩組件可有利地同時移除，以減少真空處理系統之週期時間。之後，其他接續之基板及新的遮罩可進入真空腔室及製程可在第2A圖中所示之狀態繼續下去。
第7圖繪示出材料沈積配置120。材料沈積配置包括二或多個沈積源。各沈積源(一個源係繪示於第7圖之剖面圖中)可包括蒸發坩鍋124、舉例為分佈管122之分佈組件、及舉例為噴嘴之個別開孔722。在蒸發坩鍋124中之已蒸發的材料係利用分佈組件導引通過開孔722至真空腔室(舉例為第1圖中所示之真空腔室102)中。舉例來說，已蒸發材料可朝向基板130導引。蒸發方向可為水平或相對於水平定向略微地向上傾斜，如第7圖中所示，蒸發方向可傾斜從0°至10°。
根據一些實施例，此二或多個蒸發源可固定於蒸發器控制殼體705，蒸發器控制殼體705舉例為大氣箱。蒸發器控制殼體可連接於真空腔室之外側，材料沈積配置係在此真空腔室中操作。
此二或多個蒸發源可由用於材料沈積配置的支撐件710支撐。支撐件可裝配，以用於材料沈積配置的平移運動(見第1圖中之箭頭H)。支撐件可提供用於主動及/或被動磁性元件的殼體。主動及/或被動磁性元件可提供而用於材料沈積配置之磁性懸浮及/或磁性驅動器。舉例來說，參照第7圖，材料沈積配置之平移運動可垂直於第7圖的紙面。再者，第7圖繪示出成形遮蔽物裝置724。
於本揭露中，「沈積源」可理解為裝配以用於提供將沈積於基板上之材料源的裝置或組件。特別是，「沈積源」可理解為具有裝配以蒸發將沈積之材料的坩鍋，及裝配以用於提供已蒸發材料至基板之分佈組件的裝置或組件。表示「裝配以用於提供已蒸發材料至基板之分佈組件」可理解為分佈組件係裝配以用於在沈積方向中導引氣態源材料。因此，氣態源材料係在分佈組件中導引及通過一或多個出口或開孔722離開分佈組件，氣態源材料舉例為用以沈積OLED裝置之薄膜的材料。舉例來說，分佈組件的此一或多個出口可為沿著蒸發方向延伸之噴嘴，分佈組件舉例為分佈管。一般來說，蒸發方向係為本質上水平，舉例為水平方向可對應於第2A圖中所示之z方向。根據典型之實施例，具有從水平方向之些微偏差可為有利的，此些微偏差舉例為15°或更少，例如是7°或更少，以讓基板定向具有自垂直的略微偏差。
於本揭露中，「坩鍋」可理解為具有儲存器之一裝置，此儲存器用於藉由加熱坩鍋之將蒸發的材料。因此，「坩鍋」可理解為一源材料儲存器，可加熱以透過蒸發及昇華源材料之至少一者來汽化源材料成氣體。一般來說，坩鍋包括加熱器，以汽化坩鍋中的源材料成氣態源材料。舉例來說，將蒸發之材料最初可為粉末之形式。儲存器可具有內部體積，用以容置將蒸發之源材料，源材料舉例為有機材料。
於本揭露中，「分佈組件」可理解為一組件，裝配以用於從分佈組件提供已蒸發材料至基板，特別是提供已蒸發材料之羽流。舉例來說，分佈組件可包括可具有延長的形狀之分佈管。舉例來說，此處所述之分佈管可提供線源，具有數個開孔及/或噴嘴。此些開孔及/或噴嘴係配置在沿著分佈管之長度的至少一線中。因此，分佈組件可為線性分佈噴頭，舉例為具有數個開孔(或一個延長縫)設置於其中。此處所理解之噴頭可具有殼體、中空空間、或管，已蒸發材料可舉例為從蒸發坩鍋提供或導引於殼體、中空空間、或管中而至基板。相較於此空間之外側，噴頭可在中空空間之內側提供較高之壓力，舉例為一個數量級或更多。
根據可與此處所述任何其他實施例結合之數個實施例，分佈組件之長度可至少對應於將沈積之基板的高度。特別是，分佈組件之長度可至少10%或甚至20%長於將沈積之基板的高度。舉例來說，分佈組件的長度可為1.3 m或以上，舉例為2.5 m或以上。因此，可在基板之上端及/或基板之下端提供均勻的沈積。根據替代之裝配，分佈組件可包括一或多個點源，此一或多個點源可沿著垂直軸配置。
如第7圖中所示，基板係設置以藉由材料沈積配置120沈積。遮罩組件140、例如是固定之遮罩平台之遮罩平台、及遮罩遮蔽物160可設置於基板130及材料沈積配置120之間。
根據一些實施例，提出用以處理垂直定向之大面積基板的方法。第8圖繪示個別之流程圖。第8圖中所示之方法包括(見舉例為方塊802)在垂直定向中於材料沈積配置之真空腔室中傳送遮罩載體上之遮罩組件，遮罩組件包括遮罩框架及遮罩。對應於方塊804，此方法包括於垂直定向中從遮罩載體遞交或傳送遮罩組件至遮罩平台。根據可與此所述其他實施例結合之一些實施例，遮罩平台可在真空腔室中為靜止的(見舉例為第1圖中之真空腔室102)。
如方塊806所示，遞交可包括同步耦接於遮罩載體之第一支承裝置之電流與耦接於遮罩平台之第二支承裝置的第二電流，第一支承裝置包括至少一電磁鐵或至少一電永磁鐵，第二支承裝置包括至少一第二電磁鐵或至少一電永磁鐵。
第9圖繪示支撐遮罩組件140之遮罩平台150的示意圖。遮罩平台150具有開孔，使得源自於材料沈積配置之沈積材料可導引至遮罩組件之遮罩，而不被阻擋。此係以箭頭902表示。根據可與此處所述其他實施例結合之再其他實施例，遮罩平台可更包括溫度控制元件950。繪示於第9圖中之溫度控制元件950可應用成用於此本揭露中所述之遮罩平台的其他選擇特徵。舉例來說，溫度控制元件可為數個冷卻通道，提供於遮罩平台中或提供於遮罩平台。此些冷卻通道可裝配，以冷卻遮罩平台。冷卻遮罩平台可有利於遮罩框架及/或遮罩之溫度控制，也就是遮罩組件的溫度控制。在材料沈積於基板上期間，蒸發製程(汽化焓)所提供之熱輻射及/或熱能可能增加遮罩及/或遮罩框架的溫度。遮罩組件的溫度變化可能不利於遮罩對準之準確性。因此，舉例為包括冷卻通道或其他冷卻元件之溫度控制元件可為有利的，特別是對於RGB OLED顯示器製造之大面積基板。其他冷卻元件例如是壓電元件。
第10圖繪示可選擇地結合此處所述之遮罩平台之其他實施例的遮罩平台之其他細節的示意圖。遮罩平台150包括開孔152。耦接於遮罩平台150之第二支承裝置352可至少部份地圍繞開孔152。支承裝置可包括一或多個線形部，舉例為沿著遮罩平台150之開孔152的周邊延伸的線形部。具有圍繞開孔152之第二支承裝置352及/或提供支承裝置以包括線形部係改善相對於遮罩組件140的遮罩平台150之支承特徵，特別是相對於遮罩框架之遮罩平台150的支承特徵。
舉例來說，開孔152可具有矩形之形狀。此一或多個線形部可沿著開孔152所形成之矩形至少部份地延伸，此一或多個線形部舉例為兩個、三個或四個線形部。因此，可舉例亦為矩形之遮罩框架可在遮罩框架之周邊的至少70%處支撐，較佳地至少90%處支撐。因此，整個遮罩框架可均勻地及/或平均地由遮罩平台150支撐。由於遮罩框架之均勻度之故，遮罩組件之凸起(bulging)可減少或避免。遮罩之扭曲可減少。
第10圖繪示出遮罩平台150之其他替代或額外調整的示意圖。如上所述，遮罩平台係裝配，以用於垂直或本質上垂直之遮罩支撐及/或於垂直或本質上垂直之遮罩定向中遞交。突出部960可設置於開孔152之下方，也就是遮罩平台之開孔。突出部960可舉例為沿著開孔152之底側延伸。開孔可停止遮罩組件之下向移動。因此，突出部960可提供用於遮罩組件之硬停(hard stop)，及/或可在第二支承裝置352可能無法提供足夠之力來避免遮罩組件沿著重力之方向移動的情況下，提供用以支撐遮罩組件的安全特徵。
當前述係有關於本揭露之數個實施例時，本揭露的其他或進一步實施例可在不脫離其之基本範疇下設計，及其之範疇係以隨後之申請專利範圍決定。
特別是，此書面說明係使用包括最佳模式之數個例子來揭露本揭露，且亦讓此技術領域中任何具有通常知識者能夠實施所述之標的，包括製造及使用任何裝置或系統及執行任何併入之方法。當數種特定之實施例係已經於前述中揭露時，上述實施例之非互斥之特徵可彼此結合。可專利之範圍係由申請專利範圍定義，且如果申請專利範圍具有非相異於申請專利範圍之字面語言之結構元件時，或如果申請專利範圍包括等效結構元件，且等效結構元件與申請專利範圍之字面語言具有非實質差異時，其他例子係意欲包含於申請專利範圍之範疇中。綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。
100:材料沈積設備 102、110:真空腔室 104:閥 111、902、H:箭頭 120:材料沈積配置 122:分佈管 124:蒸發坩鍋 130:基板 132:基板傳送軌道 140:遮罩組件 142:遮罩傳送軌道 150:遮罩平台 152、722:開孔 160:遮罩遮蔽物 162:傳送軌道 170:源軌道 230:基板載體 232:基板支撐裝置 233:基板驅動裝置 235、247:側向導引裝置 240:遮罩框架 242:遮罩 243:遮罩驅動裝置 244:遮罩載體 245:遮罩支撐裝置 350:第一支承裝置 352:第二支承裝置 550:對準致動器 705:蒸發器控制殼體 706:軸 710:支撐件 724:成形遮蔽物裝置 802、804、806:方塊 950:溫度控制元件 960:突出部
為了使本揭露的上述特徵可詳細地瞭解，簡要摘錄於上之本揭露之更特有的說明可參照數個實施例。所附之圖式係有關於本揭露之數個實施例及說明於下文中： 第1圖繪示根據此處所述數個實施例之真空沈積系統的示意圖； 第2A至2C圖繪示根據本揭露數個實施例之在材料沈積設備中之基板處理及遮罩處理之製程的一部份的示意圖； 第3A至3C圖繪示從遮罩載體遞交具有遮罩框架及遮罩之遮罩組件至第4B圖中所示之遮罩平台的示意圖； 第4A至4C圖繪示根據本揭露數個實施例之在材料沈積設備中之基板處理及遮罩處理之製程的其他部份的示意圖； 第5圖繪示第4B圖中所示之具有遮罩框架及遮罩之遮罩組件之對準的示意圖； 第6A至6E圖繪示根據本揭露數個實施例之在材料沈積設備中之基板處理及遮罩處理之製程的再其他部份的示意圖； 第7圖繪示根據此處所述數個實施例之材料沈積配置的側視圖，材料沈積配置具有支撐件及面對遮罩遮蔽物及遮罩平台的沈積源； 第8圖繪示根據此處所述數個實施例之處理在垂直定向中之大面積基板之方法的流程圖，此垂直定向也就是本質上垂直定向； 第9圖繪示說明本揭露數個實施例之支撐遮罩組件之遮罩平台的示意圖；以及 第10圖繪示根據本揭露數個實施例之遮罩平台的示意圖。
130:基板
132:基板傳送軌道
140:遮罩組件
142:遮罩傳送軌道
150:遮罩平台
152:開孔
160:遮罩遮蔽物
230:基板載體
232:基板支撐裝置
233:基板驅動裝置
235、247:側向導引裝置
240:遮罩框架
242:遮罩
243:遮罩驅動裝置
244:遮罩載體
245:遮罩支撐裝置

Claims (18)

  1. 一種用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上之材料沈積設備，包括： 一遮罩傳送軌道，具有設置於該真空腔室中之該遮罩傳送軌道之至少一部份，該遮罩傳送軌道係裝配，以支撐一遮罩載體來支承一遮罩組件，該遮罩組件具有一遮罩框架及一遮罩； 一遮罩平台，裝配以支撐該遮罩組件；以及 一支承裝置，耦接於該遮罩平台，及裝配以用於在一本質上垂直定向中之該遮罩組件的一遞交或傳送。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之材料沈積設備，其中該遮罩平台係在該真空腔室中為靜止的。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之材料沈積設備，其中該遮罩平台具有一開孔，裝配以避免沈積材料至該遮罩被阻擋。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之材料沈積設備，其中該遮罩平台包括一溫度控制元件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之材料沈積設備，其中該溫度控制元件係為複數個冷卻通道，以冷卻該遮罩平台。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之材料沈積設備，該支承裝置包括至少二個線形部。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之材料沈積設備，其中該線形部係沿著該遮罩平台中之該開孔的一周邊延伸。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之材料沈積設備，其中該支承裝置包括一電磁鐵及一電永磁鐵之群組的至少一者。
  9. 如申請專利範圍第1至7項之任一者所述之材料沈積設備，其中該支承裝置包括一電磁鐵及一電永磁鐵之群組的至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1至8項之任一者所述之材料沈積設備，該遮罩平台包括一突出部，該突出部位於該遮罩平台之開孔的下方，及裝配以停止沿著一重力方向之該突出部以外的該遮罩組件的一移動。
  11. 如申請專利範圍第1至8項之任一者所述之材料沈積設備，該遮罩傳送軌道包括： 一遮罩支撐裝置，用於該遮罩載體之非接觸支撐；以及 一遮罩驅動裝置，用於該遮罩載體之非接觸驅動。
  12. 如申請專利範圍第1至8項之任一者所述之材料沈積設備，更包括： 一基板傳送軌道，包括： 一基板支撐裝置，用於一基板載體之非接觸支撐；以及 一基板驅動裝置，用於該基板載體之非接觸驅動，其中該遮罩傳送軌道係設置於該基板傳送軌道及該遮罩平台之間。
  13. 如申請專利範圍第1至8項之任一者所述之材料沈積設備，更包括： 一其他遮罩傳送軌道； 一其他遮罩平台；以及 一材料沈積配置，位於該遮罩平台及該其他遮罩平台之間。
  14. 一種真空處理系統，包括： 如申請專利範圍第1至8項之任一者所述之該材料沈積設備；以及 一其他真空腔室，藉由一第一閥耦接於該材料沈積設備的該真空腔室，該第一閥係設置於該真空腔室之一第一側。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之真空處理系統，更包括：一第二閥，位於相反於該第一側之一第二側，其中該遮罩傳送軌道延伸至該其他真空腔室中，其中該基板傳送軌道係延伸至該其他真空腔室中，及其中一遮罩遮蔽物傳送軌道係延伸而用於通過該第二閥之一移動。
  16. 一種用以處理一垂直定向之大面積基板的方法，包括： 於一垂直定向中傳送一材料沈積配置之一真空腔室中的一遮罩載體上之一遮罩組件，該遮罩組件包括一遮罩框架及一遮罩；以及 於該垂直定向中從該遮罩載體遞交或傳送該遮罩組件至一遮罩平台。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該遮罩平台係在該真空腔室中為靜止的。
  18. 如申請專利範圍第16至17項之任一者所述之方法，該遞交或傳送包括： 同步耦接於該遮罩載體之一第一支承裝置的一第一電流與耦接於該遮罩平台之一第二支承裝置的一第二電流，該第一支承裝置包括至少一第一電磁鐵或至少一第一電永磁鐵，該第二支承裝置包括至少一第二電磁鐵或至少一第二電永磁鐵。
TW108126371A 2018-08-07 2019-07-25 用以在一真空腔室中沈積材料於一基板上之材料沈積設備、真空處理系統及用以處理一垂直定向之大面積基板的方法 TW202025535A (zh)

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