[發明專利]在基板上形成有機材料層的方法

有效

• 申請號: 200980159573.6
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102449190A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: C·羅林;J·吉諾
• 申請（專利權）人: IMEC公司;應用科學研究TNO荷蘭組織;盧萬天主教大學
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C23C16/54;C23C16/455
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

技術領域

本發明涉及一種用于在連續式(in-line)沉積系統中的基板上形成有機材料層的方法，還涉及如此得到的有機材料層。此外，本發明涉及這種方法在形成有機薄膜晶體管中的使用，涉及在這種連續式沉積系統中使用的注入器，還涉及在這種方法中使用的連續式沉積系統。

背景技術

基于小的有機半導體分子的器件和電路的工業生產需要用于生長這種薄膜的高生產量沉積技術。高生產量需要一種允許在大面積基板上沉積大量有機材料的同時保證所沉積的薄膜具有優良的光學和/或電氣質量和優良的均勻性的技術。為了達到這種目標，通常建議的方法是卷到卷(或一卷到一卷)加工，其中通過線性的細長的源使很小的有機半導體分子分布在連續移動的基板上。

為了在卷到卷的情況下生長基于有機小分子的薄膜，已經建議了兩種技術：連續式有機分子束沉積(OMBD，還稱之為真空熱蒸發)以及連續式有機氣相沉積(OVPD)。

連續式OMBD是高真空加工，其中從細長的源中熱蒸發出有機分子。蒸發出的分子以分子流態向受溫度控制的基板行進，它們在該基板上凝結而形成薄膜。基板和細長源在與源的細長方向垂直的方向上相對運動。細長源通常與具有多個小孔、大小、形狀的蓋子結構密封，并且可以調節其間隔以符合均勻性要求，例如在US?2007/0163497中所描述。

OVPD加工使用惰性載氣把有機分子從源單元輸送到熱壁低壓腔室中的冷卻的基板上。載氣以對流方式使有機分子離開源而向受溫度控制的基板輸送，有機分子在該基板上凝結而形成薄膜。可以在連續式系統中進行OVPD，在該系統中，通過細長注入器使所裝載的載氣分布到基板上。基板和細長注入器在與注入器的細長方向垂直的方向上相對運動。已經建議了細長注入器的數種幾何形狀。最簡便的一種是包括具有多個開口或小孔的板的噴淋頭，載氣通過這些開口或小孔流向基板。例如，在US?6,337,102和US?2005/0109281中涉及連續式OVPD沉積系統。

靜態有機層沉積系統到具有卷到卷幾何形狀的連續式系統的擴展影響了有機層的沉積率分布。在基板上給定位置處的沉積加工期間，當沉積率為時間的函數時，可以定義沉積率分布。在靜態加工系統中，在整個沉積加工期間通過保證源頭處的材料的恒定蒸發速率而可以容易地保持恒定的沉積率。這個方法導致了正方形的沉積率分布，該沉積率分布具有從無沉積到有沉積的突然變化以及從有沉積到無沉積的突然變化，并且在沉積期間保持恒定的沉積率。然而，在連續式幾何排布中，基板和細長有機分子注入器(例如，噴淋頭)之間的相對運動是沉積率變化的源頭。在基板上離開注入器較遠的位置處，沉積率為零。在基板上注入器前面的位置處，沉積率為其最大值。在這些點之間，沉積率根據沉積率分布而變化。為了模仿靜態系統中得到的沉積率分布，一般設計連續式沉積系統的不同部分以致使沉積率分布的形狀盡可能是正方形的。

高生產量卷到卷加工工具能夠對，例如，以1米/分鐘或更大的恒定速度(還稱之為“基板速度”)移動的基板連續地涂敷。在通過連續式系統進行層的沉積的情況中，可以使用線性沉積速度作為一個定義參數。可以定義線性沉積速度為沉積厚度和基板速度之乘積。這可以以平方微米/秒來表示。例如，當使用具有1米/分鐘的基板速度的連續式生產工具在基板上沉積30納米厚的有機層時，需要30納米×1米/分鐘＝500平方微米/秒的線性沉積速度。可以示出基板上給定點處的線性沉積速度等于基板速度與整個沉積周期上的沉積率分布的積分的乘積。