TWI453909B - 清潔圖案化元件的方法與系統以及在基材上沉積一層系統的方法與塗覆系統 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種清潔圖案化元件之方法及系統，該圖案化元件具有至少一有機塗覆材料(OLED材料)沉積於其上；以及一種在基材上沉積一層系統的方法及塗覆系統，該層系統較佳包括至少一層，且該層包括一有機發光半導體材料(OLED材料)。
在多種技術應用中，於基材上沉積一層或是一多層系統係為必須的。舉例來說，在所謂OLED(有機發光二極體)顯示器或螢幕之生產中，各自的層系統具有至少一發光層，且該發光層包括一有機電致發光材料(OLED材料)，而其係沉積在透明基材(例如玻璃)上。有機發光材料之典型實例為Alq3
。
OLED層可具有微結構，以例如用於提供像素(pixel)，而該些像素可被相應之電極層活化以發射光。該些微結構係藉由圖案化元件(例如：遮蔽光罩)來產生，而該圖案化元件具有相應/互補於OLED層之微結構的結構。
微結構化的OLED材料通常係利用真空塗覆製程而沉積在基材上。遮蔽光罩係放置在基材上，並位於基材表面與供應待沉積在基材表面上之有機塗覆材料的材料源之間。
在塗覆製程中，並無法避免塗覆粒子亦無意地沉積在光罩上。因此，具有(小尺寸)微結構之光罩會被污染，故在一或多個塗覆循環之後必須將光罩移除並清潔之。根據目前技藝，因此會在預定使用時間之後將OLED光罩自真空塗覆室中移除。之後，在大氣壓力下進行濕式化學清潔處理。因此，當使用濕式化學清潔處理時，在塗覆室之線上型(in-line)配置中的OLED塗覆製程會被中斷而用以將光罩自各自真空塗覆室中移出。
再者，亦進行實驗而使用氧氣/氬氣(O2
/Ar)線性離子源以清潔光罩。然而，對於在商業應用中使用該製程來說，用於清潔光罩之循環時間過長。此外，金屬光罩之溫度大幅升高會對基材造成高溫負載、溫度應力及傷害。
本發明之目的在於提供一種清潔方法、OLED塗覆方法、清潔系統及OLED塗覆系統，其有利於線上型塗覆裝置之連續操作。
此目的係藉由下列各者來解決：根據申請專利範圍第1項之清潔圖案化元件的方法；根據申請專利範圍第11項之在基材上沉積一層系統的方法；根據申請專利範圍第12項之清潔圖案化元件之系統；以及根據申請專利範圍第17項之在基材上沉積一層系統的塗覆系統。較佳實施例之特徵係描述在附屬項中。
根據本發明之清潔圖案化元件的方法係提供而用於清
潔一圖案化元件，該圖案化元件具有一層，且該層包括沉積於其上之有機塗覆材料(OLED材料)。該方法包括藉由電漿蝕刻處理而提供一清潔電漿以將塗覆材料自圖案化元件上移除之步驟。
本案之發明人發現當在真空大氣下清潔光罩時，可促進在線上型OLED塗覆裝置(an in-line OLED ocating device)中進行之連續塗覆製程。此可避免OLED塗覆配置中之塗覆室、處理室或傳輸室必須排氣的情況。因為電漿蝕刻處理係在真空大氣下進行，而光罩可在塗覆室本身中進行清潔，或是較佳的，在另一用於清潔的真空室(耦接至塗覆系統)中進行清潔。
在上述之將該塗覆材料自圖案化元件上移除的步驟中，該圖案化元件之溫度不超過120℃，特定為100℃，且又特定為80℃。
由於圖案化元件通常為由金屬材料製成之光罩，或是至少包括金屬材料之光罩，故當超過特定溫度時(至少在特定時間之過程中)，則無法避免對光罩之傷害。當然，最大溫度係取決於材料及所使用之蝕刻處理種類等因素。最大溫度可以為120℃、110℃、100℃、90℃、80℃或甚至更低。
較佳地，在上述之將該塗覆材料自圖案化元件上移除的步驟中，該圖樣化元件的溫度不超過對該圖案化元件造成傷害的臨界溫度(critical temperature)。
在上述之將該塗覆材料自圖案化元件上移除的步驟
中，電漿蝕刻速率較佳維持在至少0.2μm/min，特定為0.5μm/min，特定為1μm/min，特定為2.5μm/min，特定為5μm/min。
此意即將有機塗覆材料自光罩上蝕刻掉所需之時間相當短。舉例來說，光罩在塗覆循環之後可被清潔，且同時經處理之基材可傳輸至線上型OLED塗覆配置之下一個真空室中。基於上述之高蝕刻速率，故僅需要一組光罩。
蝕刻速率必須足夠高以使得其循環時間相當於線上型OLED塗覆裝置之循環時間。舉例來說，1分鐘之循環時間係足以確保線上型塗覆配置之無中斷連續操作。另一方面，當然光罩本身必須不被蝕刻。
總而言之，清潔系統之需求為：在蝕刻處理過程中光罩處於低溫、光罩不被蝕刻、且同時蝕刻速率係足夠高以確保連續線上型OLED塗覆製程之進行。
在本發明之特定實施例中，用於自圖案化元件移除塗覆材料的電漿之產生係藉由活化一活化氣體而在該活化區域中產生該電漿。在將塗覆材料自圖案化元件上移除之處理中，圖案化元件係置於活化區域之外。在此實施例中，遠端電漿係用於蝕刻處理。
基本上，所產生之電漿可直接與基材接觸以處理該基材。因此，反應性氣體在相鄰基材表面之處而被活化氣體所活化。然而，根據本發明，反應性氣體之活化(即，反應性分子之產生)亦可在遠離基材表面處進行。此電漿稱之為遠端電漿、下游電漿或餘輝電漿(afterglow plasma)。
在高蝕刻速率下之溫度負載的降低可藉由將用於活化反應性蝕刻粒子的區域與接近基材表面之蝕刻區域分隔開而獲得。在遠端活化區域中，反應性粒子在蝕刻區域之外產生/活化，並藉由強氣流而傳輸進入蝕刻區域。遠端電漿蝕刻處理之另一優點在於該處理係在一操作壓力進行，且在該操作壓力下，離子的壽命足夠短而使其在衝撞光罩之前就已經衰退了。
舉例來說，在遠端電漿CVD製程中，活化氣體係通過一放電區域而產生活化的原子/分子(例如O2
、H2
、N2
O)。在位於活化區域下游之餘輝區域中，活化氣體係在遠離活化區域或是接近基材表面處而與蝕刻氣體或是複數個蝕刻氣體之混合物進行混合。蝕刻氣體亦可通過與活化氣體之活化區域分隔開之活化區域。
在混合區域中，活化氣體與蝕刻氣體反應。激發能由活化氣體之分子/原子轉移至蝕刻氣體的分子/原子，以產生均質之預反應。在進一步反應中，蝕刻分子/原子與光罩反應，並將有機塗覆粒子自光罩上移除。
藉由使用遠端電漿蝕刻處理，則可提供具有高蝕刻速率之有效電漿蝕刻處理，而不會將光罩在處理中暴露於高溫。再者，光罩不會受到具有高能之活化氣體的分子/原子之傷害。基材(即，光罩)的溫度係經由活化氣體(混合物)的高能離子衝撞光罩表面而大幅升高。發明人了解，當使用遠端電漿源時，減少離子轟擊可降低暴露於光罩之溫度負載，並同時維持高蝕刻速率。
此外，當使用遠端電漿源時，光罩不會暴露在用於活化氣體分子/原子之RF或微波激發照射，因為活化區域係遠離光罩表面。光罩係置於電漿活化區域之外。
本發明之方法包括組合地或接續地使用一或多種蝕刻處理。
特別地，該方法在將塗覆材料自圖案化元件移除之步驟中，包括提供脈衝能量之步驟，以產生脈衝清潔電漿。
本實施例包括在直接電漿蝕刻處理中，於鄰近光罩表面之電漿產生區域提供脈衝能量，或是在遠端電漿蝕刻處理中，於遠離光罩表面之區域中提供脈衝能量。藉由提供脈衝能量，則可利用所施加能量的頻率及功率層級來控制供應至光罩的功率。因此，光罩之溫度升高情形可有效地控制。
事實上，當使用脈衝電漿蝕刻處理時，可設定及最佳化脈衝長度、頻率及功率，以降低基材(即，光罩)之熱應力，並可同時維持足夠高的蝕刻速率。在能量脈衝(例如：微波或RF照射)的過程中會產生反應性粒子。脈衝會起始一化學處理，其會持續直到反應性粒子用盡(甚至在能量供應之二脈衝之間的期間)。
在最佳實施例中，藉由將RF及/或HR及/或微波照射導入電漿活化區域中則可產生清潔電漿。如上所述，電漿活化區域可位於接近光罩之處(直接電漿蝕刻處理)或遠離光罩之處(遠端電漿蝕刻處理)。照射係以適當施加速率而耦接至活化氣體及/或反應性氣體混合物。
較佳的是，將塗覆材料自圖案化元件移除之處理係在一清潔室中進行，該清潔室具有內部壓力小於10毫巴(mbar)，特定為5毫巴，特定為1毫巴，特定為0.1毫巴。重要的是，光罩清潔處理係在真空大氣中進行，以確保連續線上型OLED塗覆處理。清潔處理可以在塗覆室或處理室中進行。
可選擇地，在較佳實施例中，該方法係在清潔室中進行，而該清潔室係與OLED塗覆室分隔開。清潔室可以耦接至OLED塗覆室。當將光罩由OLED塗覆室傳輸至清潔室時，並不需要大幅改變任一腔室之壓力。再者，亦不需要提供鎖定及/或非鎖定室以在清潔之前將光罩自塗覆系統移出以及在清潔之後將其移回到系統中。
清潔電漿可以為由至少氧氣(O2
)及含鹵化物分子之混合物產生。舉例來說，可以使用含有O2
及CHF3
或SF6
及O2
之電漿以獲得良好結果。
本發明包括一種在基材上沉積一層系統的方法，該層系統較佳包括至少一層，該層包括有機發光半導體材料(OLED材料)，該方法包括步驟如下：將基材配置在塗覆室中，該塗覆室具有一提供待沉積在基材上之塗覆材料的來源；在基材及來源之間提供一圖案化元件；在基材上沉積包括有機發光半導體材料之層；將圖案化元件自塗覆室移出，並將此圖案化元件配置在清潔室中；以及進行如上所述之清潔方法以自圖案化元件上移除塗覆材料。
當進行此方法之時，基材可能已經具有沉積於其上之
一或多層。再者，光罩在被清潔之前，可用於一或多個OLED塗覆循環。OLED塗覆製程可包括所有的塗覆方法，特別是PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學氣相沉積)、PECVD(電漿輔助化學氣相沉積)、蒸發製程、濺鍍等。特別地，在將圖案化元件自塗覆室中移除，且進行電漿清潔處理之前，使基材配置在塗覆室中以及在基材上沉積包括有機發光半導體材料之層的步驟可重複n次，且n=0、1、2、3‥等。也就是說，在每次使用或是n次使用之後會進行光罩之清潔。
圖案化元件係提供於基材以及用於塗覆材料之材料源之間。提供圖案化元件意指圖案化元件配置在塗覆室中。在塗覆製程開始之前，圖案化元件及/或基材可相對於彼此及/或塗覆材料源而對準。
本發明包括一種清潔圖案化元件的系統，該圖案化元件具有至少一層，該層包括沉積於其上之有機塗覆材料(OLED材料)，該系統包括：一電漿源，其提供清潔電漿以藉由電漿蝕刻處理而自圖案化元件移除塗覆材料。
較佳地，該系統包括用以維持該圖案化元件之溫度小於120℃的裝置，特定小於100℃，且特定小於80℃。在處理中，電漿蝕刻速率係至少維持在0.2μm/min，特定為0.5μm/min，特定為1μm/min，特定為2.5μm/min，特定為5μm/min。
再者，較佳地，該系統包括用於將該圖案化元件之溫度維持在低於對圖案化元件造成傷害之臨界溫度的裝置。
特別地，在將有機分子自光罩移除的處理中，於一特定時間內，不可超過該圖案化元件之熔點。
電漿源可以為遠端電漿源，其在一活化區域中活化該活化氣體，且在該蝕刻處理過程中，圖案化元件係設置在電漿活化區域之外。活化氣體可以為惰性氣體、O2
、H2
、N2
O等。活化氣體分子/原子可以於活化區域中被激發，之後，再被傳輸至混合及電漿產生區域，在此區域中，其會與蝕刻氣體混合。蝕刻氣體的原子/分子會被活化氣體原子/分子所激發。活化氣體分子/原子及蝕刻氣體之被活化原子/分子係構成蝕刻電漿。混合及電漿產生區域係位於用於光罩表面處理之光罩的表面附近。在此實施例中，於清潔處理之過程中，活化區域係遠離圖案化元件，藉此，活化區域與圖案化元件之間的距離係足夠大以預防在活化區域中產生的離子在其壽命中去衝撞圖案化元件，也就是說，清潔系統的操作壓力係夠低，使得被活化的離子不會到達圖案化元件的表面。
電漿源較佳為脈衝電漿源。
本發明包括一種在基材上沉積一層系統的塗覆系統，此層系統較佳包括至少一層，該層包括一有機發光半導體材料(OLED材料)，該系統包括：至少一塗覆室，用於在基材上沉積塗覆層；至少一圖案化元件，用於選擇性及/或局部性阻隔塗覆離子，而使其不會沉積在基材上的特定表面區域，藉以形成一包括至少該有機發光半導體材料之結構層；以及如上所述之用於清潔圖案化元件的系統。
較佳地，用於清潔圖案化元件的系統包括：一(真空)清潔室，其係配置為與該(真空)塗覆室分隔開之腔室。清潔室之壓力層級可以與塗覆室之壓力層級相同或相似。因此，不需花費時間去補償壓力差異。可選擇地，用於清潔之系統可提供在(真空)塗覆室中。
在較佳實施例中，該塗覆系統為線上型OLED塗覆系統。
「第1圖」繪示根據本發明之光罩清潔系統1。在此實施例中，光罩清潔系統1包括一遠端電漿源。活化氣體或氣體混合物(箭頭A)係傳輸至活化區域2，該活化區域2係遠離金屬光罩3之表面。有機粒子係沉積在光罩3之表面上，而該些有機粒子必須在電漿蝕刻處理中移除。活化氣體A之原子/分子係藉由脈衝RF或微波照射R而活化，且脈衝RF或微波照射R係藉由脈衝RF或微波照射源(圖中未示)提供。
在活化氣體原子/分子被活化之後(以A*表示)，其係進入混合及激發區域4，而該區域4係鄰近光罩3之表面。在此區域4中，活化之原子/分子A*與製程氣體原子/分子(蝕刻原子/分子)(以箭頭P表示)混合。活化之原子/分子A*在區域4中激發製程氣體原子/分子P，藉此，蝕刻電漿在區域4中產生。蝕刻電漿與光罩3之表面接觸，因而以一相當速率清潔光罩3。使用過之氣體混合物(箭頭E)則自光罩3表面移除。
基於下述事實，金屬光罩3之溫度則維持足夠低，以預防對於光罩3之溫度傷害，並預防光罩3本身之蝕刻，該些事實為：a)電漿為脈衝電漿；以及b)活化氣體A之活化係在遠離光罩3之表面的區域2中進行。
本發明之進一步參數係揭露在下方實施例中。
根據本發明，在一清潔系統中，塗覆有有機材料(例如Alq3
分子)之遮蔽光罩係位於相對於在真空室中所產生之電漿區域一預定距離處。
系統包括電漿產生來源，以產生並維持蝕刻電漿而用以清潔光罩。在此實施例中，電漿產生氣體混合物包括流速為200sccm~400sccm(由質流控制器設定之)之SF6
/O2
混合物。
電漿產生來源包括一微波來源，其提供2.45GHz之微波照射以使氣體/氣體混合物解離而產生電漿。所供應之功率係在頻率666Hz(赫茲)下為6kW(千瓦)。真空清潔室之總壓力為0.1毫巴。Alq3
分子係以240nm/min之蝕刻速率而自光罩移除。光罩溫度維持在100℃以下，且光罩之升溫僅為數℃，並且不會發生金屬光罩蝕刻之現象。
可利用直接電漿或遠端電漿來進行蝕刻處理。進一步之蝕刻處理可以與該蝕刻處理結合，或是接續進行。
利用CHF3
/O2
電漿產生氣體混合物可獲得非常好的結果。可獲得高達0.5μm/min的蝕刻速率，以及小於1分的
循環時間，而不會使光罩溫度大幅升高。最終，則可實現OLED線上型塗覆配置之連續操作。
惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。
1‧‧‧光罩清潔系統
2‧‧‧區域
3‧‧‧光罩
4‧‧‧區域
A‧‧‧活化氣體/氣體混合物
A*‧‧‧活化之原子/分子
E‧‧‧使用過之氣體混合物
P‧‧‧製程氣體原子/分子
R‧‧‧照射
進一步的目的及優點係參照下方特定實施例之描述及圖式。
第1圖，繪示根據本發明之光罩清潔系統的概要視圖。
1‧‧‧光罩清潔系統
2‧‧‧區域
3‧‧‧光罩
4‧‧‧區域
A‧‧‧活化氣體/氣體混合物
A*‧‧‧活化之原子/分子
E‧‧‧使用過之氣體混合物
P‧‧‧製程氣體原子/分子
R‧‧‧照射
Claims (14)
- 一種清潔一圖案化元件之方法，該圖案化元件具有沉積於其上之至少一有機塗覆材料(有機發光二極體材料；OLED材料)，其特徵在於：該方法包括：提供一清潔電漿，以藉由一電漿蝕刻處理而將該塗覆材料自該圖案化元件上移除，其中，在上述之將該塗覆材料自該圖案化元件上移除的步驟中，藉由提供一脈衝能量，藉以產生一脈衝清潔電漿，以保持該圖案化元件的溫度小於或等於會對該圖案化元件造成傷害之一臨界溫度(critical temperature)，其中，用於將該塗覆材料自該圖案化元件上移除的該電漿，係藉由活化一活化氣體而產生，以在一活化區域中產生該電漿，以及在上述之將該塗覆材料自該圖案化元件上移除的過程中，該圖案化元件係設置在該活化區域之外。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：在上述之將該塗覆材料自該圖案化元件上移除的步驟中，該圖案化元件的溫度小於或等於120℃。
- 如上述申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：在上述之將該塗覆材料自該圖案化元件上移除的步驟中，維持一電漿蝕刻速率至少為0.2μm/min。
- 如上述申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：藉由將射頻(RF)及/或高頻(HF)及/或微波照射導入一電漿活化區域中而產生該清潔電漿。
- 如上述申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：上述之將該塗覆材料自該圖案化元件上移除的步驟係在一清潔室中進行，該清潔室之內部壓力小於10毫巴(mbar)。
- 如上述申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：該方法係在一清潔室中進行，而該清潔室係與一有機發光二極體(OLED)塗覆室分隔開。
- 如上述申請專利範圍第1或2項所述之方法，其特徵在於：該電漿係為一由至少氧氣(O2 )及含鹵化物分子之一混合物所產生之電漿。
- 一種在一基材上沉積一層系統的方法，該層系統包括至少一層，該層包括一有機發光半導體材料(有機發光二極體材料)，該方法包括步驟如下：將該基材配置在一塗覆室中，該塗覆室具有一來源，該來源提供待沉積至該基材上的一塗覆材料；在該基材及該來源之間提供一圖案化元件；在該基材上沉積一層，該層包括一有機發光半導體材料；將該圖案化元件自該塗覆室中移出，並將該圖案化元件配置在一清潔室中；以及進行一根據上述之申請專利範圍第1~7項任一項的清潔方法，藉以將該塗覆材料自該圖案化元件上移除。
- 一種清潔一圖案化元件之系統，該圖案化元件具有沉積於其上之至少一有機塗覆材料(有機發光二極體材料)，該系統包括：一電漿源，用於提供一清潔電漿，並藉由一電漿蝕刻處理而將該塗覆材料自該圖案化元件上移除，其中該電漿源係一脈衝電漿源，該脈衝電漿源用來保持該圖案化元件的溫度，特徵在於該電漿源係為一遠端電漿源，該遠端電漿源在一活化區域中活化至少一活化氣體，以及該圖案化元件於該蝕刻處理過程中係設置在該活化區域之外。
- 如申請專利範圍第9項所述之系統，其特徵在於：該系統包括一用於維持該圖案化元件之一溫度的裝置，該溫度小於120℃。
- 如申請專利範圍第9或10項所述之系統，其特徵在於：該系統包括一用於維持該圖案化元件之一溫度的裝置，該溫度小於會對該圖案化元件造成傷害之一臨界溫度。
- 一種在一基材上沉積一層系統的塗覆系統，該層系統包括至少一層，該層包括一有機發光半導體材料(有機發光二極體材料)，該塗覆系統包括：至少一塗覆室，係用於在一基材上沉積一塗覆層；至少一圖案化元件，用於選擇性地及/或局部性地阻隔塗覆離子，而使該些塗覆離子不會沉積在該基材上的特定表面區域，藉以形成一包括至少該有機發光半導體材料之結構層；以及一根據上述之申請專利範圍第9~11項之任一項所述之系統，以用於清潔該圖案化元件。
- 如申請專利範圍第12項所述之塗覆系統，其特徵在於：用於清潔該圖案化元件之該系統包括一清潔室，該清潔室係配置為一與該塗覆室分隔開之腔室。
- 如申請專利範圍第12或13項所述之塗覆系統，其特徵在於：該塗覆系統係為一線上型(in-line)有機發光二極體塗覆系統。
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