[發明專利]用于將襯底保持在材料沉積設備中的裝置

有效

• 申請號: 201080015151.4
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN102482759A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 約翰內斯·克里內;埃爾溫·艾林;卡勒-海因茨·霍豪斯;沃爾夫岡·格爾根;安德烈亞斯·洛維奇;馬克·菲利彭斯;理查德·沙伊歇爾;安斯加爾·菲舍爾;馬丁·穆勒
• 申請（專利權）人: 歐司朗光電半導體有限公司
• 主分類號: C23C14/04
• 分類號: C23C14/04;C23C14/50
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;董文國

技術領域

本發明描述將襯底和遮蔽掩模布置在材料沉積設備中的裝置和方法。

背景技術

在一些半導體制造工藝中，為了將物質(有機或無機物質)沉積到襯底上，需要氣相沉積步驟。在一些工藝中，必須將物質沉積在襯底上精確限定的區域內。為了簡化沉積工藝，通常將遮蔽掩模施加到襯底的一側，遮蔽掩模中的切口或開口限定將沉積物質的區域。通常需要將材料精確沉積到與開口對應的區域中，使得這些區域的邊界或邊緣清晰。例如，在意圖用于顯示或其他發光應用的有機發光二極管(OLED)的制造期間，必須將有機物質沉積在精確限定的區域中。

然而，沉積過程期間當遮蔽掩模不與襯底保持令人滿意的緊密接觸時出現問題。因為襯底和遮蔽掩模是薄的，并且具有相對于其厚度為大的面積，所以當保持在水平位置時它們傾向于在其自身重量下下垂。如本領域技術人員所公知的，材料沉積通常在室中、通常是真空室中進行，其中待氣化的材料包含在與“蓮蓬式噴頭”連接或不連接的、稱為“舟”或“坩堝”的蒸發源中。這些以一些合適的方式例如電進行加熱，以使材料氣化。在該氣化期間，所述室中可達到高溫。結果，遮蔽掩模的材料可能熱膨脹，并最終與襯底分離。此外，被沉積的材料不僅到達襯底，而且一些量的還會到達遮蔽掩模并附著于其上。如果材料在氣相沉積過程中沉積，使得遮蔽掩模在襯底的下側上，則附著至開口之間區域中的遮蔽掩模的多余材料可附加地促進遮蔽掩模的下垂。

當遮蔽掩模不再在整個區域內附著至襯底時，在開口中沉積的材料的邊界不再精確限定，可導致不良的產品品質。不均勻的或玷污的沉積區域邊緣在諸如OLED顯示的產品中是不可接受的，并且這種不良的品質可導致高成本。

已經采用了多種方法來減少遮蔽掩模的下垂量。例如，通過與襯底或框連接的夾具，可使遮蔽掩模經受向外的拉伸力。在針對與所述不利條件下的材料沉積有關的問題的其它現有解決方案中，在氣相沉積開始之前，金屬遮蔽掩模被預先拉伸，然后焊接到保持掩模的金屬框上。然而，由于材料沉積物在遮蔽掩模上累積，所以這最終必須進行更換。通過夾具簡單連接至框的遮蔽掩模可相對容易地取下和更換，但是焊接的遮蔽掩模在通過機械手段取下時需要附加的努力，并且框表面也可能需要進行削銑之后才將下一張掩模焊接到位。因此，這種方法相對昂貴。另外，由于大多數OLED需要在連續的沉積步驟中累積多層，所以使用焊接掩模可能尤其不方便。其他現有技術經常涉及利用裝有彈簧的保持裝置將遮蔽掩模朝向外的方向“拉伸”來限制遮蔽掩模。向遮蔽掩模施加張力的目的是在遮蔽掩模在氣相沉積過程期間經受熱膨脹時防止在遮蔽掩模中出現“褶皺”或“波紋”。然而，在制造用于照明目的的OLED中使用的遮蔽掩模在其整個表面區域上具有高的開口比例，也稱為“負區域(negative?area)”，使得施加側向張力的優勢有限。此外，利用該方法，難以確保遮蔽掩模和襯底保持相對于彼此的位置。可發生遮蔽掩模在輸送或沉積期間向一側遷移或移動，導致不可接受的“玷污”材料層。為此，在實際中，使用如下裝置：在材料沉積過程期間，襯底和遮蔽掩模保持在垂直位置。然而，對于諸如顯示器(其中沉積材料以形成OLED像素區域)的產品，附著到襯底的任何外來顆粒(通常掉落到襯底上)可導致外觀缺陷。為此，在制造這類產品時，優選將襯底保持為從下方沉積材料。

因此，本發明的一個目的是提供一種直接和可靠的、在材料沉積過程中確保材料精確沉積在襯底上的方法。

發明內容

本發明的目的通過根據權利要求1所述的用于將襯底保持在材料沉積設備中的裝置和根據權利要求14所述的將襯底和遮蔽掩模布置在材料沉積設備中的方法來實現。本發明的目的還通過根據權利要求13所述的材料沉積設備和根據權利要求17所述的在襯底上實施材料沉積的方法來實現。

本發明描述用于將襯底保持在材料沉積設備中的裝置，所述襯底具有其上待沉積材料的沉積側或面。所述裝置包括：遮蔽掩模，包括多個沉積開口；支撐結構，包括多個環繞開口；以及用于保持所述支撐結構的支撐結構保持裝置和/或用于保持所述襯底的襯底保持裝置。根據本發明的裝置為使得，在材料沉積期間，所述支撐結構與所述襯底的沉積側在相同側上，并且所述遮蔽掩模位于所述襯底和所述支撐結構之間，使得所述遮蔽掩模的至少一個沉積開口位于所述支撐結構的對應環繞開口內。因為遮蔽掩模可以保持在有效貼靠襯底而無遮蔽掩模的部分的任何下垂的位置，所以根據本發明的裝置尤其適用于任意類型的沉積程序：其中材料必須從下方沉積(例如在OLED顯示器的制造中)并且必須特別小心以避免對沉積表面造成任何污染，如在背景技術部分中提及的。