TWI335356B - Apparatus and method for depositing thin films - Google Patents

Description

1335356 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-沉積薄膜之裝置及方法。更明確地說， 本發明關於-沉積薄膜裝置及方法’其可維持穩定溫度及 沉積速率，因此可供改善薄膜厚度之控制。 【先前技術】 薄膜沉積在製造上有許多應用。舉例來說，在半導體 製造上可能將薄膜沉積於顯示元件(例如電激發光㈣顯示 元件）中以提供光子發射媒介以形成影像。舉例來說該此 顯示元件上之薄膜可能包含許多功能層，例如一電洞注入 層、-電洞傳輸層、一發射層、一電子傳輸層、一電子注 層 緩衝層及/或一載子攔截層，其可以不同配置排 列以達成一 EL顯示元件之特別功能。 薄膜可施加於一基板（例如電極）上，其可藉由物理氣 相沉積法（PVD)(例如真空沉積）、化學氣相沉積法（cvd)、 離：佈植、濺鍍等方法。舉例來說，在真空沉積法中一 真空環境(例如真空室)可能具有一沉積材料(例如有機發光 材料）及基板。一具有加熱單元之蒸發源可連接於該真空 %境或安裝於其内，如此該蒸發源之運轉可蒸發該沉積材 料並將其覆於一基板以於其上形成一薄膜。 而，將蒸發的材料覆於一基板上可能造成基板附近 狐度不均勻，因而觸發沉積速率與膜厚之不均勻。 因此，仍需要一薄膜沉積裝置與方法用以維持穩定溫 度，以提供改善之沉積速率與膜厚之控制。 5 1335356 【發明内容】 本發明因此係導向-沉積薄膜之裝置及—製造薄膜之 方法，其大致可克服一或多個相關技術之缺點。 因此本發明之一實施例提供一沉積薄膜之裝置，該裝 置有能力對處理室内溫度提供均勻度之改善。 本發明另一實施例提供-沉積薄膜之方法該方法提 供對溫度及臈厚控制之改善。

本發明之前述以及其他特徵以及優點中至少一種可由 一沉積薄膜裝置來實現，該裝置句令. 衣直包3·具有—膜形成部及 一 p方止沉積部的—處理室，該防止沉積部係於該膜形成部 周圍；-蒸發源以流體聯繫於該處理室，該處理室可容納 -沉積材料；一形成於處理室的防止沉積部中之吸熱板， 其中該吸熱板係圍繞一置於處理室膜形成部内的基板而放 置。該沉積材料可為一有機發光沉積材料。 /亥吸熱板可由一陶瓷基底材料形成。或者，該吸熱板 可能包含一形&於其上介於吸熱板與$蒸發源間的塗黑 層。該塗黑層可形成的厚度範圍約10μπ^,】 1〇〇μιη。 “ 該膜形成部彳包含-置於該基板與該蒸發源間的遮 罩。根據本發明一實施例，該裝置可包含一沉積速率量測 單元。另外，根據本發明一實施例，該裝置可包含一支承 單元，其係用以於該膜形成部中支撐該基板。該處理室可 為一真空室。 根據本發明另一觀點，提供一用以沉積薄膜之方法 包含於一處理室中形成一膜形成部及一防止沉積部該防 6 1335356 止沉積部係於該膜形成部周圍，·並提供一蒸發源，該蒸發 源包含至少-加熱單元、至少一喷嘴、以及一沉積材料， 將-基板放置於該膜形成部中，使得該基板要被鐘膜的一 表面係面對該蒸發源，於該防止沉積部中形成―吸熱板， • 使得該吸熱板圍繞該基板並吸收由蒸發源加熱單元產生之 .熱，運轉該蒸發源以蒸發該沉積材料，並由該蒸發源喷嘴 將該蒸發之沉積材料釋放至該基板上形成一膜。 該吸熱板之形成可能包括形成一厚度介於約丨叫爪到 Ρ ΙΟΟμπι的塗黑層，其係於該吸熱板上並介於該吸熱板與蒸 發源間。該塗黑層之形成可能包括下列任一種：一磷酸鹽 鍍膜製程、一火成（igneous)材料鍍膜製程、及一鉻酸鹽鍍 膜製程。 操作該蒸發源可能包含蒸發一有機發光沉積材料。一 膜形成部及一防止沉積部的形成可能進一步包括於該處理 室中提供一真空環境。此外，本發明方法可能包含操作一 I 沉積速率量測單元。 【實施方式】 於2005年10月21日在韓國智慧財產局提申，發明名 稱為「沉積薄膜裝置以及使用該裝置沉積薄膜之方法」之 _ 韓國專利申請案No. 10-2005-0099909，以參照方式併入本 文中。 現在將參考表現本發明實施例的圖示，對本發明作更 完整的描述。不過，本發明可能以不同形式實施，不應受 限於本文中之實施例。提供這些實施例可使此項揭示更為 7 1335356 周全及完整’且可完整傳達丰發·明之範疇予熟習此項技術 者。 1

在圖中可能會將層與元件放大以清楚表現。同樣可理 解的係，當一層或一元件被稱為在另一層、元件、或基板 「之上」，其可能係直接位於其他層、元件、或基板之上 或也可能有複數層/元件介於其間。再者，可理解的係，當 一層或元件被稱為在另一層或元件「之下」，其可能係直 接於其之下或有一或多層或元件介於其間。另外，也可理 解的係’當一層或元件被稱為在兩層或兩元件「之間」， 其可能係該兩層/元件之間的唯一一層或元件，或有一或多 層或元件介於其間。所有相同元件符號係代表相同元件。 根據本發明之設備的一範例實施例將會參考圖1與3 至4有更完整描述。 如園1中所示 可包含一處理室2〇、一蒸發源Μ、及一吸熱板U。 本發明一實施例的處理室20可為任一種熟習本項技術 者所知的用在膜製程的容器類型，且較佳而言其可為一壓 =控制室，如一真空室.該處理室2〇可被製為具一防止 >儿積部A及一膜形成部b。 。如圖1中所示，該膜形成部B係指該處理室2〇的中 處理t 2G的中央區域可對應於—基板可能放置 :、膜之可能形成(如真空沉積製程)處。如圖！中所示， 二=積部A可指該處理室2〇中圍繞於膜形成… 圍的區域。換言之，該防止沉積部.可形成相當於膜形成 8 1335356 部B周圍的部分。該周圍部分（即防止沉積部A)可自膜沉 積製程分離》 舉例來說，如圖i中所示，―基板21及—遮罩22可 置於處理至20的該膜形成部Βι^β更明確地說，該基板21 可置於》亥處理至20的中央（即膜形成部B)並面向該蒸發 源24,致使該防止沉積部a圍繞之。該遮罩22可在基板 21與蒸發源、24 _著於該基板21。該遮罩22可包括： 具圖案的圖案形成單元（未顯示於圖中），該圖案係對應 =一要被傳至形成於該基板21上一膜之圖案；及一固定 單元（未顯不於圖中），其係經焊接固定至一遮罩框架。 如圖1所不，根據本發明一實施例的吸熱板23可形成 於該處理室20的防止沉積部a中。換言之，該吸熱板23 可只形成於該處理室2〇的周圍部分中，致使該吸熱板23 可圍繞置於該處理器2〇的膜形成部B中的基板21，以吸 收任何由該蒸發源24放射至該基板2丨的潛在餘熱。更明 確地忒，一吸熱板23可分為四部份，如圖3中所示，該 四部份排列為一圍繞該基板21之框架。 該吸熱板23可由熟習本項技術者所知的任何適合材料 形成，其可加強吸熱效果。例如該吸熱板23可由一陶瓷 基底材料形成。或者，該吸熱板23可能被鍍上一塗黑層， <塗黑層之厚度範圍係介於約1〇μηι到1〇〇μιη。該塗黑層 可能係由任何該技術領域中所知任何塗黑劑（例如一不透 明材料）形成’用以加強該吸熱板23的吸熱效果。 根據本發明一實施例的該蒸發源24可包括一用以形成 9 1335356 一缚膜之沉積材料。該沉積材料可為此技術領域中任何一 種用以形成顯示元件甲薄膜之材料。舉例來說，該沉 料可能為-發光材料’或較佳而言為一有機發光材料。 該蒸發源24可提供足夠的熱以將其中之該沉積材料汽 化，並且接著將其施加於該基板21之上。該蒸發源^可 形成以具至少一與該處理室20以流體連通之出口 ’且較 佳而言該蒸發源24可於一處理室2〇内形成於—轴28之 上。

士該軸28可形成於該處理室2〇之令平行於該基板η， .J包3㈣早兀（未顯示於圖中），其可 軸28旋轉並移動該蒸發 w此’孩4發源24可係一 可動單元，該可動單元可於該& 的膜沉積。 了於該基板Μ上施行垂直或水平 參照於圖4，下面將斜马· %政、広' 以r、、、發源24的細節構造有更詳 盡的描述。根據本發明-實施例的該蒸發源24可包含 -爐51 ’其係用以儲存該沉積材料；至少一加埶單元η 至少-反射器53;-絶熱板56;至少—喷霧器噴嘴w 以及一傳導通道52,其係用以自該爐Η將該 材料引導至該喷霧器喷，55。該蒸發源％還；;包= 50，其係用以含括以上所有構件。 該殼5〇可被形成以包含—雙層壁，該雙層壁具一内壁 (未顯不㈣中）及-外壁（未顯示於圖中）。該雙層壁結構可 於其間提供足夠的空Μ & & _ % 制。 間納切水，錢到溫度的控 1335356 該爐可包含要沉積於該基板21.之上的沉積材料， 且其可由本項技術領域中所知的任何一種具極料熱性的 材料所形成。明確地說，該爐51可由一陶瓷材料（如石墨' 碳化石夕（SlC)、氣化紹（Α1Ν)、樊土⑷A)、氮化硕⑽）、 石英、及類似物）形成，或由一金屬（如鈦（Ti)、不鏽鋼' 及類似物）形成。 該加熱單元54可包含至少一電子加熱器(未顯示於圖 中）。較佳而言’該蒸發源24可包含複數個加熱單元54, 每一個加熱單元54皆具有至少一個電子加熱器。該等加 熱單元54可形成於緊密相鄰於該爐w之處，以提供足夠 的熱來蒸發該爐内所含之該沉積材料。較佳而言，一加熱 單元54可如圖4中所示，係被形成於該爐51的每一縱長 方向側上。

於每一加熱器與環繞該爐51的該殼5〇間，皆可提供 至少一個反射器53 »較佳而言，該蒸發源24可包含複數 個反射器53，該等反射器53係形成於緊密鄰近於該等加 熱單元54之處，以將由該加熱單元發射的熱反射至該爐 之中’並從而將漏至該蒸發源24外的熱最小化。 該喷霧器喷嘴55可穿過該殼50而被形成，且其可面 對該基板2 1。較佳而言，該蒸發源24可包含複數個噴霧 器喷嘴55。 該絶熱板56可形成於該爐51與殼50的一壁之間，該 壁係面對該基板21，致使自該傳導通道52經過該喷嘴55 輸送進入該基板21或該處理室2〇的膜形成部B的熱可被 1335356 最小化。 ， 根據本發明一實施例，該用以形成膜之裝置也可包含 固定於該蒸發源24的一沉積速率量測單元26，致使=二 積速率量測單元26及該蒸發源24可共同沿該軸28移動"^ 該沉積速率量測單元26也可為該蒸發源24之必要單元。 該沉積速率量測單元26及該蒸發源24的共同運動，不論 是否合併，皆可進行該沉積材料於該基板21上之沉積速 率的連續即時量測以及於進行其該基板21上沉積1率的 控制。 該沉積速率量測單元26也可具有調整該沉積材料的蒸 發速率之能力，以於該基板21上達成一特定沉積速率: 舉例來說，該沉積速率量測單元26可電連接至該蒸發源Μ 的加熱單元54,致使於該蒸發源24内所產生之用以蒸發 該沉積材料的熱總量可隨一所希之沉積速 相㈣’該沉積速率量測單元26可電連接至該該 旋轉單元，致使該速度於該蒸發源24沿軸28移動時可 隨該蒸發的沉積材料數量而增加或減少。藉由控制該蒸發 源24的速度，可有助於該基板21於該蒸發源24之暴露 時間（即沉積速率）的控制。 根據本發明一實施例，該用以形成膜的裝置可進一步 包含一支承單元25。如圖1所示，該支承單元25可被偶 合至該處理室，以將該基板21與遮罩22固定於該處理室 20的膜形成部B内。舉例來說，該支承單元25可形成附 有-垂直平板㈣長部件（即T型）’並以—端連接於該處 12 理2 2〇,以其另一端連接於該基板21，致使該基板2i可 =疋固定於其位置。此外，可加上—對齊系統（未顯示於圖 中）以對齊該基板與其上之—遮罩。 根據本發明另一觀點，下面參照圖2描述一於一基板 *上沉積一薄膜的範例方法，以沿著® i中直線H，的剖面 .視角來說明〇不過應注意的係，圖2所示實施例中包含的 k特定裝置70件及其形成，.係對應於前述根據圖1及圖3 Φ至4的不範裝置實施例。因此任何相同元件的細節討論將 f 不再重複於本文中。 —基板31可置於一處理室3〇(即一真空室）的膜形成部 中並藉一支承單元35固定於其中。將一遮罩32附著 於基板31的一將被鍍膜的表面上。將一蒸發源34置於一 處理至30中，如此該蒸發源34可面對該基板3ι之要被 錢膜的表面。 吸熱板33可形成於該處理室3〇的防止沉積部a中， •圍繞於該基板31的周圍。明確地說，該吸熱板33可由-陶兗基底材料形成，或可於其上鍍上一塗黑層即該吸熱 板的表面可被製為黑色的。如此該吸熱板33可吸收處理 至30中的熱，並從而減少圍繞該基板3丨的潛在餘熱並 增進其溫度的均勻性。不刻意侷限於理論，即確信均勻的 溫度可提供一均勻的沉積速率（例如不大於約1〇A/s)，從 而可增進對膜厚的控制。 該塗黑層的形成可指一塗黑過程。明確的說，該塗黑 過程可由本技術中熟知的任何方法完成，例如磷酸鹽鍍膜 13 1335356 製程、火成基底鍍膜製程、尽鉻酸鹽鍍膜。舉例來說，在 磷酸鹽鍍膜製程中，一蝕刻劑（即磷酸鹽）可由—化學或電 化學反應供應至一金屬層，以形成一腐蝕產物層，即磷酸 鹽鑛膜。 一旦該裝置及其構件架設好，一沉積材料（例如一金屬 或像應用於製造有機發光二極體（0LEDs)的—有機發光材 料）可置於該蒸發源34中。接著，可操作該蒸發源Μ以蒸 發（例如汽化或昇華）該沉積材料。較佳而言，該蒸發源Μ • 中的蒸發溫度可相當低，溫度範圍約自200°C至4〇〇。〇 該蒸發的沉積材料可由該技術中熟知的構件（如喷霧器） 來施加於該基板31上。於施加至該基板31上的期間該 沉積材料可能經歷額外的連續製程，例如吸收、沉積、再 蒸發等等。一旦成功地將該沉積材料施加於該基 ， 其可固化形成一薄膜。

應注意的係，該沉積材料的蒸發與沉 34沿一軸移動時同時發 ’备發源 該蒸發…同移動以量測元36可以 率與其於該基板31上的沉積逮率”：，且：：条發速 源與可動基板的一實施例，也並 ☆ 〃靜止蒸發 . 並不屏除於本發明範疇外。 定項本發明之該等示範實施例，且雖然應用了特 述“"於此且用以於1狀況解釋，其僅止於描 ==目的，，熟習本項技術者可了解的係，！ 形式/、細卽可有多種變化而不合 - ，’該等精神與_如接下來與範 14 1335356 【圖式簡單說明】 · 圖1所示係根擄本發明一實施例的一用以沉基薄膜的 裝置的透視圖； 圖2所示係沿圖1的線1-1’所得之一用以沉基薄膜的 裝置的剖面圖； 圖3所示係根據本發明一實施例的一對應於一吸熱板 之基板的平面圖；

圖4所示係根據本發明一實施例的一蒸發源的透視 圖0 【主要元件符號說明】 20 處理室 21 基板 22 遮罩 23 吸熱板 24 蒸發源 25 支承單元 26 沉積速率量測單元 27 噴霧器喷嘴 28 轴 30 處理室 31 基板 32 遮罩 33 吸熱板 34 蒸發源 15 1335356 支承單元 沉積速率量測單元 殼 爐 # 傳導通道 反射器 加熱單元 喷霧器喷嘴 絕熱板 防止沉積部 膜形成部

Claims (1)

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十、申請專利範圍： !· 一種用以沉積薄膜的裝置，其包含 一—具有一膜形成部及—防止沉積部的處理室，該防止 沉積部係環繞於該膜形成部周圍； —蒸發源，其具有至少一加熱單元且係以流體連通於 該用以修飾一沉積材料的該處理室； -一沉積速率量測單元，其建構成電連接至該加熱單

^致使所產生之用以蒸發該沉積材料的熱總量可隨一所 希之沉積速率增加或減少，纟中，該沉積速率量測單元係 固定於該蒸發源，且該沉積速率量測單元及該蒸發源係共 同沿該處理室内之一軸移動； 一吸熱板形成於該處理室的該防止沉積部中，其中該 吸熱板係圍繞一基板放置’而該基板係位於該處理室的膜 形成部中，以吸收由該蒸發源及加熱單元所產生的熱； 其中，該吸熱板係包含_塗黑層，其係形成於_吸熱 板上，且係介於該吸熱板與該蒸發源之間。 2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該塗黑層形成一 厚度’其範圍自約ΙΟμιη至約1〇〇μπι。 3. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該吸熱板係由一 陶瓷基底材料形成。 1項的裝置，其中該沉積材料係一 4.如申請專利範圍第 有機發光材料。 5.如申請專利範圍第 置於該基板與該蒸發源 1項的裝置，其中該膜形成部包含 出口之間的遮罩》 17 6. 如申請專利範圍第i項的裝·置，其 於該膜形成部中固定該基板的一支承單元。 空室 7. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該處理室係—真 8.—種沉積薄膜的方法，其包含： 形成於一處理室中的—肢形士 ^膜形成部與一防止沉積部，該 防止沉積部係於該膜形成部周圍； μ 提供一蒸發源，其具有至少—加熱單it、至少-噴嘴、 以及一沉積材料； 將-基板置於該膜形成區中，致使該基板一要被錢膜 的表面係面對該蒸發源； 電連接一沉積速率量測單元至該加熱單元，致使所產 生之用以蒸發該沉積材料的熱總量可隨一所希之沉積速率 增加或減少’纟中，該沉積速率量測單元係固定於該蒸發 源，且該沉積速率量測單元及該蒸發源係共同沿該處理室 内之一軸移動； 於該防止沉積區中形成一吸熱板，致使該吸熱板環繞 於該基板並可吸收由該蒸發源加熱單元產生的熱； 操作該蒸發源以蒸發該沉積材料； 透過該蒸發源喷嘴將該汽化之沉積材料釋放至該基板 上以形成一膜。 9.如申請專利範圍第8項之方法，其中該吸熱板的形成 包含將一厚度範圍約自1 〇μπ!至丨〇〇μιη的塗黑層形成於一 吸熱板上’且係介於該吸熱板與該蒸發源間。 ί轉相卞修丑替额 〇’如申請專利範圍第9項之方法，中k塗黑ί的形 战包含下;51 1任何一種：一磷酸鹽度膜製程、一火成材料鍍 犋製程、W « A 乂及—鉻酸鹽鍍膜製程。 11 ·如申請專利範圍第8 作包含蒸發一有機發光材料 12.如申請專利範圍第8 一防止沉積部的形成更進一 空環境。 項之方法，其中該蒸發源的操 q 項之方法，其中一膜形成部及 步包含於該處理室中提供一真

十一、圖式： 如次頁

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