TWI462216B - 有機材料沈積系統 - Google Patents

Description

有機材料沈積系統

本發明係關於一有機材料沈積系統，更具體地，係關於一有機材料沈積系統，在其中簡化一用於在一傳遞腔室中驅動一機械手臂的結構，該傳遞腔室係用於傳遞一基材至一處理腔室中，且因此最小化用於該基材之一有機材料沈積製程的一膠合時間，同時將該有機材料沈積製程施加至載入該處理腔室的兩基材。

一有機電致發光顯示器裝置為一自發光顯示器裝置，其因為廣視角、良好對比及快速反應時間的優點而引起注意。

如普遍為人所知的，一設置在有機電致發光顯示器裝置中之有機電致發光裝置係配置為包括彼此相對的第一及第二電極(例如，一陽極電極及一陰極電極)以及一形成在電極間的中間層。中間層可包括各種層，舉例來說，一電洞注入層、一電洞傳輸層、一發光層、一電子傳輸層、一電子注入層等。

為了製造具有上述組態的有機電致發光裝置，例如電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層或電極之形成在基材上的有機薄膜可藉由使用一沈積設備的一沈積方法來形成。

用於一有機材料的沈積方法通常藉由下列來達成：將基材安裝在真空腔室中；及藉由加熱一填以一欲沈積材料的加熱容器來使該材料蒸發或昇華。也就是說，在基材前面對準一陰影遮罩，該陰影遮罩具有一開口，其形狀如同一用於在基材上形成有機材料的圖案，並使有機材料蒸發或昇華至基材，從而在基材上沈積一有機薄膜或其類似物。

為了將有機材料沈積製程施加至基材，便需要一有機材料沈積系統。有機材料沈積系統包括一處理腔室，在其中將有機材料沈積製程施加至基 材；一傳遞腔室，透過此腔室將基材傳遞至處理腔室並自處理腔室取出基材；及一裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室，其往復傳遞腔室來裝載或卸載基材。

與此同時，近來已致力於藉由將兩基材載入處理腔室以及同時或循序地執行有機材料沈積製程來增加沈積有機材料至基材的產量。

第1圖為通用有機材料沈積系統的平面圖，第2圖為處理腔室的前視圖，在其中將有機材料沈積製程施加至兩基材。

如第1及2圖所示，通用有機材料沈積系統100包括處理腔室20，在其中將有機材料沈積製程施加至兩基材；傳遞腔室10，在其中將基材傳遞至處理腔室20或自處理腔室取出基材；及裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室1、2，其與傳遞腔室10相聯來裝載或卸載基材。

與此同時，開口/閉合單元1a、2a係設置在裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室1、2與傳遞腔室10之間，且開口/閉合單元3a係設置在傳遞腔室10與處理腔室20之間，以便可傳遞或取出基材，同時保持真空狀態。

在處理腔室20中，分別設置基材支架22a、22b，以支撐位於上部之第一及第二側邊中的基材21a、21b，並分別設置遮罩支架24a、24b，以支撐直接位於基材支架22a、22b下方的遮罩23a、23b。進一步地，基材對準塊28a、28b係設置在基材支架22a、22b上方，並為了將基材21a、21b與遮罩23a、23b對準而移動基材支架22a、22b或遮罩支架24a、24b。

在傳遞至如上文配置之處理腔室20中的兩基材21a、21b上，沈積自放置在處理腔室20底部上之有機材料沈積源25蒸發的有機材料。有機材料沈積源25係容納在沈積源容納單元27中，且沈積源容納單元27係在處理腔室20中藉由移動單元29水平地進行往復運動。

因此，有機薄膜可同時或循序地沈積在以基材支架22a、22b支撐之兩基材2la、21b上，基材支架22a、22b則放置在處理腔室20中之第一及第二上部側邊的上方。

與此同時，傳遞至處理腔室20中的兩基材係藉由傳遞腔室10中所設置的機械手臂11來運送。機械手臂11係配置為可憑藉自身旋轉，並具有 一增強空間利用的接頭。與此同時，將機械手臂11安排為藉由移動塊11a水平地進行往復運動，移動塊11a係形成在傳遞腔室10的底部之上。

因此，機械手臂11必須沿著移動塊11a向左或向右移動，以接收來自裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室1、2的基材，接著再將基材傳遞至處理腔室20中的兩基材支架22a、22b。

也就是說，機械手臂11沿著移動塊11a向左移動(朝向第1圖中的(a))，以將基材傳遞至處理腔室20中的第一側邊(左側邊)，接著以垂直有機材料沈積源25之水平移動方向的直方向傳遞基材，從而將基材安座於放置在第一側邊中的基材支架22a之上。

接著，機械手臂11接收來自裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室1、2的基材，以將基材傳遞至處理腔室20中的第二側邊(右側邊)。接下來，機械手臂11沿著移動塊11a向右移動(朝向第1圖中的(b))，之後以垂直有機材料沈積源25之水平移動方向的直方向傳遞基材，從而將基材安座於放置在第二側邊中的基材支架22b之上。

如上文所述，機械手臂11必須重複水平向左及向右移動，以將兩基材傳遞至處理腔室20中，因而導致增加全製程之膠合時間及為了獲取機械手臂11之水平往復運動的空間而不必要地增加傳遞腔室之尺寸的問題。

因此，構思本發明來解決前述問題，且本發明之一實施態樣提供一有機材料沈積系統，在其中簡化一用於在一傳遞腔室中驅動一機械手臂的結構，從而最小化一用於該基材之有機材料沈積製程的膠合時間，同時施加該有機材料沈積製程至載入該處理腔室的兩基材，並縮小該腔室尺寸，該傳遞腔室係用於將一基材傳遞至一處理腔室中。

根據本發明之一實施態樣，提供一有機材料沈積系統，其包括一處理腔室，在其中執行一沈積一有機材料至一基材的製程；及一傳遞腔室，在其中將該基材傳遞至該處理腔室中，其中一支撐該基材的基材支架、一放置在該基材支架下方並支撐一遮罩的遮罩支架及一放置在該基材支架上方並將該遮罩與該基材對準的基材對準塊係設置在該處理腔室之一上部中的 每一第一及第二側邊，一有機材料沈積源在該第一側邊及第二側邊之間於該處理腔室之一底部上水平地往復運動，以將該有機材料沈積至該基材上，且一機械手臂可旋轉地安裝在該傳遞腔室中，以在每一該第一及第二側邊斜向地將該基材傳遞至該基材支架。

該基材對準塊可旋轉該基材支架至一第一旋轉位置，以將藉由該機械手臂斜向傳遞之該基材安座至該基材支架，並再次旋轉該基材支架至一沈積位置，以施加一沈積製程至該基材。

該基材對準塊可旋轉該基材支架至該第一旋轉位置，以便可斜向地取出已於該沈積位置完成該沈積製程的該基材。

該遮罩支架可藉由該基材對準塊與該基材支架共同旋轉。

在執行該沈積製程之前，該基材對準塊可對準安座於該基材支架上之已旋轉至該沈積位置的該基材與藉由該遮罩支架支撐的該遮罩。

根據前述的有機材料沈積系統，簡化一用於在一傳遞腔室中驅動一機械手臂的結構，以便可最小化一用於該基材之有機材料沈積製程的膠合時間，以增加產出率，同時將該有機材料沈積製程施加至載入該處理腔室的兩基材，並可縮小該腔室尺寸，以改善空間利用，該傳遞腔室係用於將一基材傳遞至一處理腔室中。

1‧‧‧裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室

1a‧‧‧開口/閉合單元

2‧‧‧裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室

2a‧‧‧開口/閉合單元

3a‧‧‧開口/閉合單元

10‧‧‧傳遞腔室

11‧‧‧機械手臂

11a‧‧‧移動塊

20‧‧‧處理腔室

21a‧‧‧基材

21b‧‧‧基材

22a‧‧‧基材支架

22b‧‧‧基材支架

23a‧‧‧遮罩

23b‧‧‧遮罩

24a‧‧‧遮罩支架

24b‧‧‧遮罩支架

25‧‧‧有機材料沈積源

27‧‧‧沈積源容納單元

28a‧‧‧基材對準塊

28b‧‧‧基材對準塊

29‧‧‧移動單元

100‧‧‧通用有機材料沈積系統

本發明之上述及/或其他實施態樣由下列之示範實施例的敘述連同伴隨圖式當可明白及更容易了解，其中第1圖為一通用有機材料沈積系統的平面圖；第2圖為構成通用有機材料沈積系統之一處理腔室的平面圖；第3圖為根據本發明之一實施例之一有機材料沈積系統的平面圖；第4至6圖為用於解釋當根據本發明之一實施例傳遞或取出一基材時，一基材支架和一遮罩支架之狀態的平面圖；及第7圖為用於解釋使用根據本發明之一實施例之有機材料沈積系統之一有機材料沈積製程的製程圖。

在下文中，將參照伴隨圖式詳細地敘述根據本發明之一有機材料沈積系統的示範實施例。

第3圖為根據本發明之一實施例之一有機材料沈積系統的平面圖。如第3圖所示，根據本發明之一實施例的有機材料沈積系統包括處理腔室20，在其中執行一用於沈積一有機材料至一基材上的製程；及傳遞腔室10，在其中將該基材傳遞至處理腔室20中。當然，如與通用有機材料沈積系統一同敘述的，傳遞腔室10可與一裝載/卸載腔室或一負載鎖定腔室1、2相連。

如與通用有機材料沈積系統一同敘述的，處理腔室20設有基材支架22a、22b、遮罩支架24a、24b及基材對準塊28a、28b。

具體而言，在處理腔室20中的第一及第二上部側邊分別設有基材支架22a、22b，以用於支撐將沈積有機薄膜的基材21a、21b；遮罩支架24a、24b，其係放置在基材支架22a、22b的下方，並支撐遮罩23a、23b；及基材對準塊28a、28b，其係放置在基材支架22a、22b的上方，以對準遮罩23a、23b與基材21a、21b。

與通用基材支架相反，基材支架22a、22b係設置為以一預定角度藉由基材對準塊28a、28b來旋轉。也就是說，基材支架22a、22b係配置為在一執行沈積製程的位置上旋轉達一預定角度，以便接收從機械手臂11對角傳遞的基材21a、21b。

基材支架22a、22b係藉由基材對準塊28a、28b的操作來旋轉。也就是說，基材對準塊28a、28b係配置為不僅對準基材21a、21b與遮罩23a、23b，且亦為了安座由機械手臂11沿對角方向(與有機材料沈積源的水平往復運動方向不相垂直而是斜向的)引入至基材支架22a、22b上的基材21a、21b而旋轉基材支架22a、22b。

舉例來說，基材對準塊28a、28b包括兩旋轉單元，亦即，一第一旋轉單元(未顯示)及一第二旋轉單元(未顯示)。操作第一旋轉單元來旋轉基材支架22a、22b，並操作第二旋轉單元來對準基材21a、21b與遮罩23a、23b。第一旋轉單元及第二旋轉單元可藉由一通用旋轉單元來實現。

與此同時，設置在基材對準塊28a、28b中的第一旋轉單元可配置為不 僅旋轉基材支架22a、22b，且亦旋轉遮罩支架24a、24b。也就是說，基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b係配置為藉由基材對準塊28a、28b同時旋轉。

可藉由各種方法來實現一耦合結構，基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b在該處係藉由基材對準塊28a、28b來旋轉。舉例來說，基材對準塊28a、28b、基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b係藉由一旋轉軸耦合，以便可操作對準塊來旋轉旋轉軸，從而以一預定角度旋轉基材支架及遮罩支架。根據一實施例，各種耦合結構中的一個係用於旋轉，以便基材對準塊28a、28b可配置為以一預定角度旋轉基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b。

與此同時，如與通用有機材料沈積系統一同敘述的，用於支撐遮罩23a、23b的遮罩支架24a、24b係放置在基材支架22a、22b下方。如上文所述，當基材支架22a、22b藉由基材對準塊28a、28b旋轉一預定角度時，遮罩支架24a、24b係配置為與基材支架共同旋轉一預定角度。當然，在必要時，可在基材支架藉由基材對準塊旋轉時固定遮罩支架，以針對基材執行沈積製程。

如上文所述，基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b與通用基材支架及遮罩支架不同，不同之處在於其可旋轉一預定角度來接收以對角方向引入的基材。進一步地，根據一實施例之基材對準塊28a、28b亦不同於通用基材對準塊，不同之處在於其不僅可對準基材與遮罩，且亦旋轉基材支架及遮罩支架。

如與通用有機材料沈積系統一同敘述的，在處理腔室20的底部上，有機材料沈積源25在處理腔室20之一第一側邊和一第二側邊之間水平地往復運動，以在基材21a、21b上沈積有機材料。

與此同時，傳遞腔室10係安排為鄰接處理腔室20，並包括機械手臂11，以傳遞基材至處理腔室20或將基材從處理腔室20取出。也就是說，傳遞腔室10設有安裝為可旋轉的機械手臂11，以便分別斜向地供應基材21a、21b給安排在處理腔室20中之第一及第二側邊的基材支架22a、22b。

與安裝為藉由移動塊或類似物水平往復運動之通用機械手臂相反，機械手臂11固定至傳遞腔室10的中心，但可透過一接頭旋轉。

因此，根據本發明之一實施例的機械手臂11將自負載鎖定腔室或裝載/卸載腔室傳遞的基材分別斜向地傳遞至安排在處理腔室20之第一及第二側邊的基材支架22a、22b。也就是說，機械手臂11並非以垂直有機材料沈積源之水平往復移動的直方向，而是以對有機材料沈積源之水平往復移動而言為傾斜的方向來傳遞基材。

由於機械手臂11沿對角方向將基材21a、21b傳遞至基材支架22a、22b，接收並支撐基材21a、21b的基材支架22a、22b必須在沈積製程施加至基材的位置，亦即，「沈積位置」上接收旋轉一預定角度並沿對角方向傳遞的基材。基材支架22a、22b旋轉以接收沿對角方向傳遞之基材的位置稱為「第一旋轉位置」。

如上文所述，在沈積位置將基材支架22a、22b旋轉至第一旋轉位置的操作係藉由基材對準塊28a、28b來實現。如上文所述，一用於允許基材對準塊28a、28b旋轉基材支架22a、22b的耦合結構可使用各種通用結構。

如第4圖所示，基材對準塊28a、28b操作為旋轉基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b兩者至第一旋轉位置，以便將由機械手臂11斜向供應的基材21a、21b安座至基材支架22a、22b之上。

也就是說，如第4圖所示，基材對準塊28a、28b使放置在沈積位置中的基材支架22a、22b和遮罩支架24a、24b旋轉達一預定角度θ，並將之移動至第一旋轉位置。

具體而言，基材對準塊28a、28b係配置為旋轉基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b兩者。因此，遮罩支架24a、24b係耦合至基材對準塊28a、28b，以便可與基材支架22a、22b藉由基材對準塊28a、28b共同旋轉。用於允許基材對準塊28a、28b旋轉基材支架22a、22b及遮罩支架24a、24b兩者的耦合結構可利用如上文所述之一通用耦合結構。

與此同時，如第4圖所示，遮罩支架24a、24b係耦合至基材對準塊28a、28b，以便可與基材支架22a、22b藉由基材對準塊28a、28b共同旋轉，但 並未受限於此。或者，僅基材支架可藉由基材對準塊來旋轉。

第5圖顯示安排在處理腔室20之第一側邊(左)的基材支架22a係逆時針地旋轉並移動至第一旋轉位置，且第6圖顯示安排在處理腔室20之第二側邊(右)的基材支架22b係順時針地旋轉並移動至第一旋轉位置。

因此，若基材支架22a、22b藉由基材對準塊28a、28b旋轉至第一旋轉位置，由機械手臂11沿對角方向傳遞的基材21a、21b便安座至基材支架22a、22b之上。

像這樣，當基材21a、21b安座在位於第一旋轉位置的基材支架22a、22b上時，基材對準塊28a、28b操作為再次將基材支架22a、22b旋轉至沈積位置，以便施加有機材料沈積製程至基材21a、21b。

也就是說，基材對準塊28a、28b使位於第一旋轉位置的基材支架22a、22b旋轉達一預定角度θ，從而允許基材支架22a、22b移動至沈積位置。此時，旋轉方向係相對第4至6圖所示的旋轉方向，且旋轉角度θ與第4至6圖所示的旋轉角度θ相同。

像這樣，若基材支架22a、22b移動至沈積位置，有機材料便沈積在安座於基材支架22a、22b上的基材21a、21b之上。也就是說，配置為在處理腔室20之底部上進行往復運動的有機材料沈積源25可在基材21a、21b上沈積有機薄膜，同時從處理腔室20的第一側邊移動至第二側邊。

與此同時，在基材支架22a、22b藉由基材對準塊28a、28b旋轉至沈積位置的狀態下，基材21a、21b及遮罩23a、23b可對準或失準。若基材及遮罩在沈積位置上未對準，則沈積製程必須在執行一對準製程後執行。

因此，在執行沈積製程之前，基材對準塊28a、28b執行安座於基材支架22a、22b上之旋轉至沈積位置的基材21a、21b與支撐在遮罩支架24a、24b上的遮罩23a、23b的對準。

容納有機材料沈積源25的沈積源容納單元27藉由驅動單元29水平地往復運動，從而在安座於基材支架22a、22b上並藉其支撐的基材21a、21b上沈積有機薄膜。

像這樣，在其上完全沈積有機薄膜的基材21a、21b遂藉由機械手臂11 取出。此時，機械手臂11沿對角方向取出基材21a、21b。因此，支撐在其上完全沈積有機薄膜之基材21a、21b的基材支架22a、22b藉由基材對準塊28a、28b再次旋轉至第一旋轉位置。

具體而言，基材對準塊28a、28b旋轉基材支架22a、22b至第一旋轉位置，以便可斜向地取出已於沈積位置完成沈積製程的基材21a、21b。

之後，機械手臂11斜向地取出安座於基材支架22a、22b上之完全沈積的基材21a、21b。像這樣，由機械手臂11取出的基材21a、21b可透過卸載腔室取出，或為了額外沈積另一有機薄膜，經由負載鎖定腔室將之傳遞至另一傳遞腔室，接著再傳遞至在其中沈積另一有機薄膜的另一處理腔室。

在傳遞腔室及用於沈積另一有機薄膜之另一處理腔室間傳遞基材之一方法及程序可與前述的方法及程序相同。

在前述的有機材料沈積系統中，施加至基材的有機材料沈積製程將參照第7圖敘述。

如第7圖的(a)所示，位於處理腔室之第一側邊(左)的基材支架22a及遮罩支架24a兩者均藉由基材對準塊28a旋轉至第一旋轉位置。之後，基材21a藉由機械手臂11沿對角方向移動至基材支架22a並安座於基材支架22a之上。

若基材21a安座於位在處理腔室之第一側邊(左)的基材支架22a上，基材對準塊28a便旋轉基材支架22a及遮罩支架24a兩者至沈積位置。進一步地，基材21a及遮罩23a彼此對準。

在此程序期間，位於處理腔室之第二側邊(右)的基材支架22b及遮罩支架24b藉由基材對準塊28b旋轉至第一旋轉位置。當然，其可在先前便與位於處理腔室之第一側邊(左)的基材支架22a及遮罩支架24a共同旋轉至第一旋轉位置。進一步地，機械手臂11從裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室揀出下一基材21b。進一步地，如第7圖的(b)所示，基材21b斜向地傳遞至先前已旋轉至第一旋轉位置待命的基材支架22b。

之後，若基材21b安座於位在處理腔室之第二側邊(右)的基材支架22b 上，如第7圖的(c)所示，基材對準塊28b便旋轉基材支架22b及遮罩支架24b至沈積位置。進一步地，基材21b及遮罩23b彼此對準。

像這樣，在完全安座並對準位於處理腔室之第一及第二側邊之基材支架22a、22b上的基材21a、21b之後，容納有機材料沈積源25的沈積源容納單元27便藉由驅動單元29驅動，以便有機材料沈積源25可在處理腔室的第一側邊及第二側邊之間水平地往復運動。接著，將有機薄膜沈積在藉由基材支架22a、22b支撐的基材21a、21b上。

與此同時，第7圖顯示下列製程：藉由位於處理腔室20之第一及第二側邊的基材支架22a、22b安座、支撐及對準基材21a、21b以及使用有機材料沈積源25分別在兩基材上沈積有機薄膜。不過，或者，有機薄膜沈積製程可首先施加至在基材支架22a上安座並對準的基材21a，同時下一基材21b可在位於處理腔室之第二側邊的基材支架22b上安座並對準。當然，在此情況下必須連續地維持一真空狀態。

透過前述製程，藉由機械手臂11沿對角方向循序地取出完成沈積製程的兩基材21a、21b。因此，支撐基材21a、21b的基材支架22a、22b係如上文所述般旋轉至第一旋轉位置，以便基材21a、21b可由機械手臂11沿對角方向取出。

像這樣，若基材支架22a、22b旋轉至第一旋轉位置，機械手臂11便沿對角方向取出基材21a、21b。因此，當沈積製程完成時，由機械手臂11取出的基材21a、21b經由裝載/卸載腔室朝外運送，或者，若需要下一沈積製程，則透過另一負載鎖定腔室、另一傳遞腔室及另一處理腔室經歷下一有機材料沈積製程。此時，在另一負載鎖定腔室、另一傳遞腔室及另一處理腔室間傳遞基材之一方法及程序可與前述的方法及程序相同。

根據前述的有機材料沈積系統，簡化一用於在一傳遞腔室中驅動一機械手臂的結構，以便可最小化一用於該基材之有機材料沈積製程的膠合時間，以增加產出率，同時將該有機材料沈積製程施加至載入該處理腔室的兩基材，並可縮小該腔室尺寸，以改善空間利用，該傳遞腔室係用於將一基材傳遞至一處理腔室中。

雖然已顯示並敘述本發明的一些示範實施例，那些熟悉此項技術者須了解，在不偏離本發明之原理及精神的情況下，可在這些實施例中作出變化，其範圍係定義在附加的申請專利範圍及其等同物中。

1‧‧‧裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室

1a‧‧‧開口/閉合單元

2‧‧‧裝載/卸載腔室或負載鎖定腔室

2a‧‧‧開口/閉合單元

3a‧‧‧開口/閉合單元

10‧‧‧傳遞腔室

11‧‧‧機械手臂

20‧‧‧處理腔室

21a‧‧‧基材

21b‧‧‧基材

23a‧‧‧遮罩

23b‧‧‧遮罩

25‧‧‧有機材料沈積源

27‧‧‧沈積源容納單元

Claims (3)

1. 一種有機材料沈積系統，其包括一處理腔室，在其中執行一沈積一有機材料至一基材的製程；及一傳遞腔室，在其中將該基材傳遞至該處理腔室中，其中在該處理腔室之一上部中的每一第一及第二側邊設有一基材支架，其支撐該基材；一遮罩支架，其係放置在該基材支架下方，並支撐一遮罩；及一基材對準塊，其係放置在該基材支架上方，並對準該遮罩與該基材，一有機材料沈積源在該處理腔室之一底部上於該第一側邊及該第二側邊之間水平地往復運動，以將該有機材料沈積至該基材上，且一機械手臂可旋轉地安裝在該傳遞腔室中，以斜向地傳遞該基材至位於每一該第一及第二側邊的該基材支架；其中該基材對準塊旋轉該基材支架至一第一旋轉位置，以將藉由該機械手臂斜向傳遞之該基材安座至該基材支架，並再次旋轉該基材支架至一沈積位置，以施加一沈積製程至該基材；其中該基材對準塊旋轉該基材支架至該第一旋轉位置，以便可斜向地取出在該沈積位置完成該沈積製程的該基材。
2. 如申請專利範圍第1項所述之有機材料沈積系統，其中該遮罩支架係與該基材支架藉由該基材對準塊共同旋轉。
3. 如申請專利範圍第1項所述之有機材料沈積系統，其中在執行該沈積製程之前，該基材對準塊對準安座於該基材支架上之已旋轉至該沈積位置的該基材與藉由該遮罩支架支撐的該遮罩。