專利名稱：氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及在半導體設備的制造設備和該設備的制造方法中的氣相有機材料沉積方法和氣相有機材料沉積設備，特別涉及這樣一種氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備，該設備可以通過如下方式在更寬基材上均勻地快速生長薄膜使用安裝在該設備上方的噴霧單元在重力方向噴霧氣相有機材料和通過使用稀釋氣體作為沉積材料和連續攜帶少量熱源到掃描頭而精確和穩定地調節有機薄膜更寬基材的厚度。
在迄今為止開發的有機薄膜形成方法中的一種代表性技術所用的真空沉積方法是這樣實現的在真空腔上部安裝熱蒸發源，在熱蒸發源上安裝膜生長基材以便形成薄膜。下面描述使用真空沉積方法的有機薄膜形成設備的簡要構造。提供有與真空腔連接的真空通風單元。因此，使用真空通風單元在真空腔中保持某種真空狀態。從位于真空腔下部的至少一種以上的有機薄膜材料的熱蒸發源蒸發為有機薄膜材料的有機材料。有機薄膜材料的熱蒸發源是圓筒形或長方體容器。在容器中提供有膜生長的有機材料。石英、陶瓷等作為容器材料。將加熱用加熱器以某種方式纏繞在容器單元的表面上。當施加電源時，容器環繞部分的溫度增加，同時容器被加熱。當達到一定溫度時，有機物蒸發。在此時，由安裝在容器下部或上部的溫度調節導熱單元測量溫度。因此，可以使有機蒸發材料維持恒定溫度以獲得所需的蒸發速率。將蒸發的有機材料攜帶到距離容器上部一定距離的由玻璃或晶片材料形成的基材。在基材上通過吸收、沉積、再蒸發工藝硬化攜帶來的有機材料，以形成薄膜。
在此，在有機薄膜材料的有機化合物中，由于蒸氣壓較高，高溫分解溫度接近于蒸發溫度，所以難以穩定地長時間控制有機物的蒸發速率，使得不可能實施高速率薄膜沉積。從真空腔中熱蒸發源蒸發的有機薄膜材料具有相應于熱蒸發源容器上部坩堝孔形狀的某些取向并且在基材上受限于有限范圍，使得不能獲得在寬面積基材上形成均勻的有機薄膜。此外，為形成均勻的有機薄膜，采用具有某些取向的校正單元以一定速率旋轉基材同時使膜生長，因此增大旋轉半徑和沉積設備。此外，由于在真空設備不必要的有效區域中形成有機薄膜，降低了昂貴的有機材料的使用效率因此了降低生產率。
如上所述，在電致發光設備和功能薄膜的應用中，在真空沉積方法中使用有機薄膜制造產品時，有如下問題如低膜生長速率，低有機材料使用效率，有機薄膜的非均勻性，精細調節主體材料和摻雜劑材料混合量的難度，和形成基于更大基材的均勻有機薄膜的難度。作為以上問題的例子，綜合參考

圖1描述現有的真空沉積設備。
圖1是說明現有的真空沉積設備的例子的視圖。
如圖中所示，在現有的真空沉積設備中，制備一定量的在鉬涂層6上沉積的某種材料，真空腔1的內部壓力降低到10-6托。如果沉積材料是金屬，使用溫度調節設備在熔點附近增加金屬，將溫度進行精細調節并升高到材料蒸發。在此時，在鉬涂層6上的材料開始蒸發，開啟先前配合的閘門5，和蒸發的材料分子沉積在基材上。在此時，閘門5用于防止在鉬涂層6上的材料蒸發之前剩余雜質沉積到基材上。
在這樣構造的真空沉積設備中，不容易預測沉積材料的精確量。因此，必須在鉬涂層6上制備大量材料。此外，由于不可能在所需的方向誘導蒸氣，如果重復進行以上的沉積過程，會污染腔室的內部。因此，在此情況下，應當清潔腔室的內部，從而引起不方便。此外，在鉬涂層6上制備的材料數量，閘門4的開啟和關閉時間，以及由溫度調節的蒸發時間是厚度調節的變量。不可能精細調節以上變量。
此外，在有機半導體制造方法中，有一種使用單元沉積源的方法，以及由普林斯頓大學(Princeton university)的Max Shtein等人提出的OVPD(有機氣相沉積)方法。
在使用單元沉積源罐的有機半導體制造方法中，需要較長的時間以沉積有機半導體的每層。每層沉積所用的材料的使用量較大。此外，存在的問題是沉積膜的密度和相對于基材的粘合力變差。有機半導體大量生產的制造產量降低。在用于大量生產寬面積基材的制造工藝中存在限制。即，基材的面積限制尺寸是370×470mm。
OVPD方法涉及使用由Max Shtein等人在Axitron方法中提出的用于氣相有機材料的載氣，制造用于有機半導體的每個層的方法。相比于使用單元沉積源的方法，該方法能夠更多地增加有機材料的使用效率。此外，理論上可以制造寬面積基材的有機半導體。然而，使用OVPD的Axitron方法使用現有的CVD方法中的掃描頭。此外，測試200×200mm的基材。在此情況下，可發生有機薄膜不耐熱的問題。
此外，為在寬面積的基材上制造，必須制備一個大于370×470mm的噴頭。然而，在此情況下，構造該物質存在問題。在Axitron方法的沉積方法中，固定沉積源罐714的高溫熱源和掃描頭。此外，在有機半導體制造的摻雜中，通過在系統內部提供至少兩個以上的掃描頭實施單獨的溫度調節。然而，在OVPD方法中，由于使用一個掃描頭，如果使用具有不同熱性能的至少兩種以上的摻雜材料進行摻雜，材料可能變化成具有熱性能差的材料。即，在現有的兩種方法中，有機半導體材料不能很好地沉積在寬面積的基材上。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備，其能夠克服現有技術中遇到的問題。
本發明的另一目的是提供寬面積基材的氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備，其能夠增加有機薄膜相對于基材的粘合力，并通過稀釋沉積源罐內的有機材料粒子精確和穩定地調節厚度以使基材上沉積有機半導體材料，并通過使用緩沖腔和沉積腔的閘閥防止由掃描頭熱源引起的寬面積基材上和沉積腔內部的溫度增加。
為達到上述目的，提供一種氣相有機材料沉積設備，該設備包括沉積腔，該沉積腔具有與外部分離的內部空間，在內部空間底表面中形成的用于安裝沉積氣相有機材料的母材料的母材料安裝部分，位于母材料安裝部分上部分并用于在母材料安裝部分方向上噴霧氣相有機材料的噴霧單元，和至少一個以上的向上壁表面和側壁表面輻射熱量的保溫加熱器；至少一個以上的有機材料腔，該有機材料腔具有至少一個以上的以孔形狀形成的載氣入口孔，攜帶氣相有機材料的載氣通過該入口孔流入，至少一個以上的以孔形狀形成的氣相有機材料出口孔，通過該出口孔排出有機材料蒸氣和載氣，由耐熱材料形成并具有用于貯存有機材料的內部空間的加熱爐，以及有機材料加熱用加熱器，該加熱器圍繞加熱爐的外周圍部分并將加熱爐的內部加熱到有機材料蒸發所需的溫度；流量控制器，其與載氣入口孔連接并控制流入有機材料腔內部的載氣量和流速；氣相有機材料攜帶管，其以通過沉積腔和有機材料腔的形式形成并以管子形狀形成，使得有機材料腔中的氣相有機材料被攜帶到噴霧單元；和用于降低沉積腔內部壓力的真空泵。
為達到上述目的，提供一種氣相有機材料沉積方法，該方法包括第一步驟與包括有有機材料的有機材料腔的外表面接觸的加熱用加熱器輻射熱量并將有機材料加熱至高于蒸發溫度的溫度；第二步驟通過由輻射熱量的固定溫度加熱器圍繞的氣相有機材料攜帶管，將由加熱用加熱器蒸發的氣相有機材料攜帶到沉積腔的噴霧單元，其中沉積腔中布置有沉積氣相有機材料的母材料；和第三步驟將攜帶到噴霧單元的氣相有機材料在重力方向從放置在母材料安裝部分上部中的母材料上部噴霧，并沉積在母材料上表面上。
為達到上述目的，在氣相有機材料沉積設備中，提供寬面積基材的氣相有機材料沉積設備，該設備包括氣體加熱器，用于通過調節其中含有惰性氣體的儲氣槽和MFC(質量流量控制器)而加熱惰性氣體；纏繞在連接管外部的用于保持溫度的加熱器管；至少一個沉積源罐，該沉積源罐用于貯存要沉積的氣體和有機材料，并在稀釋這些物質從而產生氣態的稀釋的有機材料的狀態下由氣體加熱器加熱高溫氣體和有機材料粒子；掃描頭和緩沖腔，它們具有用于檢查和調節稀釋的有機材料粒子的移動的沉積速率調節單元；閘閥，用于實現閘控操作從而開啟和關閉稀釋的有機材料粒子的流動；和沉積腔，用于將從沉積源罐流入的稀釋粒子沉積到寬面積基材上；其中，氣體加熱器加熱氣體以使沉積源罐調節氣體的量并將熱源流入到氣體中；閘閥安裝在緩沖腔和沉積腔之間，從而防止由掃描頭熱源引起的在寬面積基材中和在沉積腔內部的溫度增加。
為達到上述目的，在氣相有機材料沉積方法中，提供寬面積基材的氣相有機材料沉積方法，該方法包括使用根據氣體量調節并且熱源插入到內部的氣體加熱器，將從沉積源罐流入的根據其中貯存有惰性氣體的儲氣槽和MFC(質量流量控制器)而調節的惰性氣體加熱的第一步驟；通過纏繞在連接管外部的加熱器管保持溫度的步驟；在稀釋高溫氣體和有機材料粒子得到稀釋的氣態有機材料的狀態下，用氣體加熱器加熱貯存有要沉積的氣體和有機材料的至少一個沉積源罐的步驟；檢查和調節稀釋的有機材料粒子的流動，并根據帶有沉積速率調節單元的用于開啟和關閉稀釋的有機材料粒子的流動的掃描頭和緩沖腔進行閘控操作的步驟；將從閘閥和沉積源罐流入的稀釋粒子沉積在沉積腔中的寬面積基材上的步驟；在緩沖腔和沉積腔之間安裝閘閥并防止由掃描頭的熱源引起的寬面積基材中和沉積腔內部溫度的增加的步驟；和將當掃描頭在緩沖腔中移動時分離出的有機材料通過安裝用于有機材料再循環的輔助加熱爐進行收集的步驟。
為達到上述目的，在有機半導體設備的制造方法中，提供寬面積基材的氣相有機材料的沉積方法，該方法包括步驟(S710)將基材裝入沉積設備的沉積腔中；步驟(S712)預熱沉積源罐并在200℃-600℃的溫度下流入高溫氣體；步驟(S714)將高溫氣體和有機材料粒子在沉積源罐內部混合從而形成混合物，并加熱從而產生SGHP(固氣多相)材料；步驟(S716)通過連接管將大量氣相有機材料SGHP從沉積源罐攜帶到緩沖腔；步驟(S718)使用緩沖腔中的氣相有機材料傳感器測量氣相有機材料的流量，并當氣相有機材料的流量達到設定量時開啟緩沖閘閥；步驟(S720)根據掃描頭的操作沉積氣相有機材料；步驟(S722)在經過設定的沉積時間之后，移走掃描頭；和步驟(S724)關閉緩沖閘閥，并卸載基材。
圖10是解釋根據本發明的在圖8系統內部能夠攜帶SGHP有機材料的掃描頭的移動方法的視圖；圖11是解釋根據本發明的有機半導體設備的氣相有機材料產生方法的視圖；圖12是解釋根據本發明的基于圖11的方法產生氣相有機材料的沉積腔內部的沉積方法的視圖；圖13是根據本發明的沉積設備操作的流程圖；圖14是根據本發明的稀釋氣體的溫度與沉積量的相對關系圖；圖15是根據本發明的相對于稀釋氣體量的氣相有機材料的圖；和圖16是在僅加熱沉積源罐而沒有根據本發明稀釋氣體的情況下，沉積源罐溫度與沉積量的關系圖。
<附圖主要組件參考數字的描述>
10母材料 20有機材料100沉積腔 110噴霧單元112導板120導軌122導軌支撐板 130保溫加熱器140母材料安裝單元 150真空泵200有機材料腔 210氣相有機材料攜帶管220加熱爐 230有機材料加熱器240載氣入口管 300輔助腔310移動軸 312移動塊314攜帶單元320密封法蘭322波紋管 700沉積腔701儲氣槽 702MFC(質量流量控制器)703氣體加熱器 706加熱器管
707連接管709掃描頭710緩沖腔711閘閥712基材 713沉積腔714沉積源罐 715沉積速率調節單元圖2A是說明根據本發明的氣相有機材料沉積設備的平面圖。
根據本發明的氣相有機材料沉積設備包括根據本發明第一實施方式的沉積腔，用于加熱有機材料并將其變為氣態的有機材料腔，和包括有用于驅動噴霧氣相有機材料的噴霧單元操作的驅動設備和有機材料腔的輔助腔。
根據本發明第一實施方式的沉積腔100包括內空間，內空間與外部分離并具有使得沉積氣相有機材料的母材料10安裝在該內空間底表面中的結構。此外，沉積腔100包括噴霧單元110，其位于母材料10的上部并用于噴霧氣相有機材料到母材料10的上表面；導軌120，其與噴霧單元110配合并縱向延伸，能與導板(未示出)滑動配合，而導板用于導引噴霧單元110的滑動移動；用于固定支撐導軌120的導軌支撐板122；和至少一個以上的保溫加熱器130，其用于通過將熱量輻射到外部而使沉積腔100內部保持在一定溫度。
有機材料腔200具有這樣的結構通過對貯存在內部的有機材料進行加熱而使有機材料蒸發，具有管狀外形，并與氣相有機材料攜帶管210連接，氣相有機材料攜帶管通過沉積腔100與噴霧單元110連接，以便攜帶氣相有機材料到噴霧單元110。
輔助腔300包括移動軸130，其在與導軌120平行的方向通過沉積腔100與噴霧單元110配合以便沿導軌120移動噴霧單元100；與移動軸130配合并根據與攜帶單元314的配合而在與導軌120平行的方向移動的移動塊312；和密封法蘭320、波紋管322及有機材料腔200，它們位于這樣一個部位，其中氣相有機材料攜帶管210和移動軸130通過沉積腔100，并用于緩沖沉積腔的高真空狀態與輔助腔300的低真空腔或備用狀態之間的真空差，和用于分離這些物質以便連接上面兩個腔。
圖2B是根據本發明的沿圖2A中A-A線的橫截面圖。
如圖中所示，將保溫加熱器130安裝在沉積腔100內部的上面和側面，用于使沉積腔100內的溫度保持恒定。在沉積腔100的底表面中設置安裝沉積有機材料的母材料10的母材料安裝部分140。在母材料安裝單元140的上部提供有噴霧單元110，用于噴霧氣相有機材料。此外，在沉積腔100外表面的下部提供有真空泵150，用于將沉積腔100內部變為高真空狀態。
在輔助腔300內的下部提供有有機材料腔200，用于蒸發有機材料。將氣相有機材料攜帶管210連接到有機材料腔200的上部，用于從有機材料腔200攜帶氣相有機材料到噴霧單元110。在有機材料腔200和氣相有機材料攜帶管210之間提供有攜帶單元314，用于控制噴霧單元110的移動。此外，輔助腔300用于向有機材料腔200內輸入惰性氣體，在該腔的外部提供流量控制器，用于控制惰性氣體的輸入量。輸入有機材料腔200的惰性氣體起作為氣相有機材料的移動介質的作用。因此，可以精細控制氣相有機材料的攜帶量，和均勻分布氣相有機材料。
圖2C是沿根據本發明圖2A中的B-B線的橫截面圖。
如圖中所示，與噴霧單元110配合的導板112與用于導引噴霧單元110移動方向的導軌120滑動配合。用于在其中安裝母材料10的母材料安裝單元140包括使用電磁體142的電磁體移動設備，用于實現水平方向的精細移動。
可以根據專利“使用電磁體制造電致發光器件的沉積設備和使用該設備的沉積方法(韓國專利申請No.10-)”的技術實施用于母材料安裝單元140的電磁體移動設備。因此并不限制該設備。此外，可以采用常規移動設備而不使用電磁體移動設備。
根據導軌120調節噴霧單元110的位置，和使用電磁體移動設備調節母材料安裝單元140的位置，可以更精確地布置噴霧單元110和母材料10的位置，從而實現精確有效的有機材料噴霧操作。
圖2D是說明根據本發明圖2B的C部分的有機材料腔的視圖。
有機材料腔200由耐熱材料以含有在其中貯存有機材料的內空間的密封形狀形成，包括加熱爐220，加熱爐含有以孔形狀形成以使用于攜帶氣相有機材料的載氣流入的載氣入口孔222和以孔形狀形成以使有機材料蒸氣和載氣流出的氣相有機材料入口孔224；和有機材料加熱用加熱器230，該加熱器圍繞加熱爐220的外部，用于加熱有機材料腔的內部到蒸發有機材料的溫度。
以管子形狀形成并與圖2B的流量控制器400連接的入口管240通過有機材料腔200與在加熱爐220中形成的載氣入口孔222連接，使得從流量控制器400輸入的惰性氣體流入加熱爐220的內部。
此外，以管子形狀形成并與圖2B的噴霧單元110連接的氣相有機材料攜帶管210通過有機材料腔200與在加熱爐220中形成的載氣出口孔224連接，使得將由加熱用加熱器230加熱和蒸發的有機材料攜帶到用于噴霧氣相有機材料到母材料的噴霧單元110。
圖3是說明根據本發明的氣相有機材料沉積設備各種操作類型的視圖。
圖3A是說明根據本發明移動噴霧單元并噴霧氣相有機材料的狀態的橫截面圖。
用于噴霧氣相有機材料22的噴霧單元的噴霧口可以制成各種形狀，以便均勻地噴霧氣相有機材料22。圖3A是說明如下狀態的圖使用噴頭形狀的噴霧單元進行沉積操作，噴霧單元含有多個直徑更小的噴霧口(未示出)。
在將噴霧單元固定到某些位置用于噴霧氣相有機材料的情況下，存在的問題是氣相有機材料不均勻地噴霧到母材料上。如圖3A所示，用于噴霧氣相有機材料22到母材料10上表面的噴霧單元110沿導軌水平移動并噴霧氣相有機材料22，使得氣相有機材料22均勻地沉積在母材料10的整個表面上。此時，沉積在母材料10上的氣相有機材料22有至少兩種以上的情況下，在氣相有機材料攜帶管210中提供有混合罐250，用于在將氣相有機材料攜帶到噴霧單元110之前，均勻地混合不同種類的氣相有機材料。此外，混合罐250在該罐內部包括至少一個以上的分區，用于均勻地混合流入混合物罐250內的至少兩種以上的氣相有機材料，混合后流到混合罐250的外部。
圖3B是說明根據本發明的如下狀態的橫截面圖當噴霧單元噴霧氣相有機材料時，根據使用電磁體的攜帶方法，其上含有母材料的母材料安裝單元在水平方向上移動。
與如圖2A所示當噴霧單元110噴霧氣相有機材料22時，噴霧單元110水平移動的操作相反，如圖3B所示當噴霧單元110噴霧氣相有機材料22時，含有母材料10的母材料安裝單元140水平移動，可以獲得與圖2A相同的效果，即將氣相有機材料22均勻地沉積在母材料10上表面上。此外，不同于如圖3A所示噴霧單元110由導軌移動的操作，其中當噴霧單元110噴霧氣相有機材料22時，母材料安裝單元140水平移動的方法使用攜帶方法，攜帶方法使用電磁體，使得可以精確地控制母材料安裝單元140的移動。
圖3C是說明根據本發明使用噴霧管將氣相有機材料沉積到母材料上的狀態的視圖。
如圖中所示，在使用噴霧管的沉積設備中，通過用于均勻地混合至少兩種以上氣相有機材料的混合罐250攜帶入沉積腔100內部的氣相有機材料22由石英、陶瓷或金屬材料形成并且有特定的結構，使得形成的有機材料通過直徑為3～20mm的噴霧管112沉積到母材料10的上表面上。使用噴霧管112的氣相有機材料沉積設備能夠在高速率下形成平的有機薄膜。
圖3D是說明根據本發明當噴霧管旋轉及向上和向下移動時將氣相有機材料沉積到母材料上的狀態的視圖。
如圖3C所示，沉積設備包括安裝在沉積腔100上部并用于旋轉噴霧管112的旋轉電機114，和用于垂直移動噴霧管112的垂直移動電機116。在以上構造中，噴霧管112旋轉及向上和向下移動的同時在母材料10上表面上噴霧氣相有機材料22。此外，噴霧管112可以具有階梯形的彎曲部分，使得當噴霧管由旋轉電機114旋轉時，其噴霧氣相有機材料22的噴霧管112的一端能以環形移動。
在此實施方式中，由于通過旋轉電機14和垂直移動電機116可以自由調節噴霧管112的位置，圖3C的沉積設備可以均勻地噴霧氣相有機材料。
圖4是說明載氣與通過加熱有機材料獲得的氣相有機材料混合的過程的圖。
圖4A是說明根據本發明在加熱爐的內部混合氣相有機材料和載氣的狀態的圖。
如圖4A所示，在加熱爐220內部將通過有機材料加熱用加熱器230加熱而蒸發的有機材料20與沿入口管240流入的載氣混合，入口管與加熱爐220的內部連接。當以圖4A的方式將氣相有機材料和載氣混合時，由于有機材料被蒸發的同時與載氣混合，可以使混合更加容易和均勻。
圖4B是說明根據本發明在加熱爐的外部混合氣相有機材料和載氣的狀態的圖。
如圖中所示，以一定的方式構造混合設備使得載氣入口管240與位于氣相有機材料腔200外部的氣相有機材料攜帶管210連接。將由氣相有機材料加熱用加熱器230加熱和蒸發的氣相有機材料20沿氣相有機材料攜帶管210攜帶并與通過與氣相有機材料攜帶管210連接的載氣入口管240流入的載氣混合。由于這樣構造的混合設備并不含有用于配合載氣入口管240到加熱爐220和有機材料腔200的附加結構，可以更容易制造該系統。
圖5是說明根據本發明的加熱爐和氣相有機材料出口孔的各種構造的圖。
圖5A是說明根據本發明的長方體加熱爐的圖，該加熱爐在上端部具有一個氣相有機材料出口孔。
如圖中所示，長方體形狀加熱爐220的外表面由用于加熱加熱爐220內部的有機材料的有機材料加熱用加熱器230圍繞，在該加熱爐上部提供有用于排出氣相有機材料的氣相有機材料出口孔222。
圖5B是說明根據本發明的長方體加熱爐的圖，該加熱爐在上部具有多個氣相有機材料出口孔。
必須排出大量氣相有機材料用于高速率膜生長，其中在高速率下將氣相有機材料沉積到母材料上。即，存在的問題是不能通過在加熱爐上部中僅提供一個氣相有機材料出口孔222而排出大量氣相有機材料。為克服以上問題，如圖5B所示，在加熱爐上部提供多個氣相有機材料出口孔222圖5C是說明根據本發明的圓柱形加熱爐的圖，該加熱爐在上端部具有一個氣相有機材料出口孔。
為在加熱爐220內部更有效地蒸發有機材料，加熱爐220可以制成各種形狀。在以長方體形狀形成加熱爐220的情況下，由于圍繞加熱爐220的有機材料加熱用加熱器230產生的熱量不均勻地傳遞到加熱爐220的外表面，損失大量熱量。因此，不能精確地調節產生的氣相有機材料量。如圖5C所示，加熱爐220形成圓柱形形狀，使得在有機材料加熱用加熱器230中產生的熱量均勻地傳遞到加熱爐220的外表面。因此，可以通過改變加熱爐220的構造有效地使用在有機材料加熱加熱器230中產生的熱量和容易地調節氣相有機材料的產量。此外，加熱爐220并不限于長方體和圓柱形形狀。即，加熱爐220可采用多邊六面體和球形形成。
圖5D是說明根據本發明的圓柱形加熱爐的圖，該加熱爐在上端部具有多個氣相有機材料出口孔。
為從圖5C所示的加熱爐220排出大量氣相有機材料，可以圖5B相同的方式在加熱爐220上表面上提供多個氣相有機材料出口孔。
圖6是說明根據本發明的在氣相有機材料攜帶管外部中的固定溫度加熱器的圖。
當將來自加熱爐220的氣相有機材料通過氣相有機材料攜帶管210輸送時，當將氣相有機材料攜帶管210與外部空氣接觸和冷卻時，也冷卻流入氣相有機材料攜帶管210的氣相有機材料。在此情況下，當將氣相有機材料冷卻到低于合適溫度的某些溫度時，在母材料上的沉積變差。如圖6所示，為克服以上問題，在氣相有機材料攜帶管210的外部提供有固定溫度加熱器260，該加熱器含有用于產生熱量的加熱絲262，能精確地保持和調節加熱溫度。
此外，可以在有機材料腔220內提供固定溫度加熱器260，用于使有機材料腔200的溫度保持恒定。
<第二實施方式>
參考圖7描述有機半導體設備的制造設備和該設備的制造方法，該方法可使用當根據本發明第二實施方式制造有機半導體時使用的寬面積基材。
在圖7的有機半導體系統中，本發明第二實施方式的寬面積基材的氣相有機材料沉積設備700包括用于在其中儲備惰性氣體的儲氣槽701；安裝在儲氣槽701和MFC(質量流量控制器)702之間，用于加熱惰性氣體的氣體加熱器703；安裝在加熱器管706內部的連接管707；至少一個沉積源罐714，沉積源罐內具有沉積的氣體和有機材料；含有用于檢查和調節沉積氣體流動的沉積速率調節單元715的掃描頭709；緩沖腔711；用于閘控沉積氣體流動并開啟和關閉沉積氣體的閘閥711；和用于將從至少一個沉積源罐714流入的氣體沉積到寬面積基材712的沉積腔713。
如圖7所示，儲氣槽701可貯存惰性氣體如Ar，He，N2等和氧氣，用于常規CVD和非爆炸性的各種氣體。調節氣體量，氣體通過MFC702流入熱沉積源罐714的內部。將流入的該氣體使用氣體加熱器703加熱到200～600℃的高溫，然后流入熱源內部。
在本發明中，將有機材料粒子和高溫氣體共存的狀態，即固體和氣體的非均勻狀態假定為固氣多相(SGHP)；將稀釋狀態的材料假定為SGHP的材料。此外，在沉積源罐714內部的有機材料，例如，有機材料由某些材料如Alq3稀釋并存在于沉積源罐714的內部。惰性SGHP的材料由沉積源罐714中的熱源加熱，沉積源罐714內部的SGHP由通常的電流效應加熱，用于產生大量氣相有機材料。此外，使用在沉積腔713和沉積源罐714之間的壓差，通過有機半導體沉積腔713的連接管707，將有機半導體的SGHP材料輸入沉積腔713的內部。在以上過程中，將連接管707加熱到高溫用于防止氣相有機材料在連接管707內部積累。特別地，當使用Alq3時，優選將它加熱到320℃。在以上加熱工藝中，為防止連接管707的熱損失，形成雙管用于保持恒定的溫度梯度。此外，保持連接管707中的真空狀態，以保持連接管707的溫度。此外，在向下類型的方法中，由于可以通過改進能夠貯存大量材料的沉積源罐而消除由于掩模的陰影，可以使用厚的蔭罩。即，可以通過降低蔭罩排列部分的排列誤差而實現長時間工藝。
將通過連接管707輸入掃描頭709的氣相有機材料沉積到基材712的上部。此時，根據與連接管707相同的方法使用電阻或熱源加熱掃描頭709用于防止氣相有機材料沉積。此外，在掃描頭709中基材中不進行沉積工藝的情況下，掃描頭709移動到緩沖腔710。此外，完全分離緩沖腔710和沉積腔713，以防止在基材中掃描頭709的熱源更寬和在沉積腔713內部的溫度增加。
當掃描頭709位于緩沖腔710中時，使用緩沖腔710內的監視器的晶體傳感器715調節和穩定從掃描頭709噴霧的氣相有機材料的量。實際上，厚度測量系統并不存在于沉積腔內。根據處理時間進行處理過程中厚度的調節。
圖8是說明多個沉積源罐和掃描頭的視圖，掃描頭能夠有效處理圖7系統內部的SGHP有機材料。
如圖中所示，第一，第二和第三沉積源罐741，742和743通過與罐和第一，第二和第三掃描頭791，792和793連接的第一，第二和第三連接管771，772和773提供大量有機材料。此外，在緩沖腔中，以一定的方式提供輔助加熱爐745使得當掃描頭移動時，收集和再循環有機材料。
圖9是根據本發明的在沉積腔內部能夠攜帶SGHP有機材料的掃描頭的操作方法的視圖。
如圖中所示，在使用根據本發明掃描頭709的沉積方法中，氣相有機材料自身由HIVAC泵714的層流泵送操作進行和在由箭頭L，L’，L”和L指示的方向移動。因此，根據閘閥71的開啟和關閉操作進行沉積。由于在基材的下部提供泵送口732，穩定地實現氣相有機材料的流動，使得可以實現在寬面積基材上沉積的有機材料薄膜的均勻厚度。因此，由于在L，L’，L”和L箭頭方向中的沉積中沒有任何損失，可以顯著地增加材料的效率。
圖10是在圖8系統內部能夠攜帶SGHP有機材料的掃描頭的移動方法的視圖。使用電機717使得柱塞桿718在恒定速度下在P和P’之間往復而實現圖10沉積工藝中掃描頭709的縱向移動。根據基材的尺寸確定使用電機717的掃描頭719長度和掃描頭719縱向移動長度。此外，掃描頭通過流量調節單元716調節氣相有機材料的產量。
圖11是解釋根據本發明有機半導體設備的氣相有機材料產生方法的圖。
如圖中所示，提供了沉積源罐714，外部熱源加熱器701，沉積源罐714中的有機材料粒子752，沉積源罐714中的高溫氣體753，貯存在沉積源罐714內部的有機材料和氣體輸入管755。在根據本發明有機半導體設備的氣相有機材料產生方法中，當產生氣相有機材料時，由于用于有機半導體的材料熱導率較低，當使用通常電池類型熱源時，有機材料的蒸發困難，并且由于熱量集中于某些部分，沉積源罐714中的有機材料可能劣化。
如圖11所示，通過氣體入口管755將高溫氣體噴入沉積源罐714，在有機材料本身，在沉積源罐714內部稀釋氣體和有機材料。因此，有機材料粒子752和高溫氣體753在沉積源罐714中共存。此外，使用在沉積源罐714外部的熱源加熱器751增加沉積源罐714的溫度。
在基于對流法的加熱部分中的處于共存狀態的稀釋部分使用熱傳導，從而產生大量的有機材料。此外，可以在與現有方法相比更低的熱源外部溫度下產生大量的氣相有機材料。
圖12是說明根據本發明的基于圖11的方法產生氣相有機材料的沉積腔內部的沉積方法的視圖。描述圖12氣相有機材料的沉積和攜帶方法。如上所述，可以在沉積源罐714內部產生大量氣相有機材料。因此，在沉積腔713內部真空壓力和沉積源罐714內部真空壓力的差異大于100倍。例如，如果系統的真空度為10-4托，使得沉積源罐714的壓力是10-1托以形成一定的壓差，可以在沉積源罐714內部的沉積腔中誘增氣相有機材料。此外，將連接管加熱到高溫以使氣相有機材料不沉積。在圖12的沉積腔中，描述包括掃描頭761和基材762的掃描方法。將由圖12掃描方法誘導的氣相有機材料實際沉積到基材上。然而，氣相有機材料并不同時沉積在寬面積基材上。如圖12所示，如同在基材某些部分上進行沉積那樣進行在寬面積基材上的沉積過程，根據掃描頭709的移動在恒定速度下移動掃描頭709。
圖13是操作沉積設備的流程圖。在沉積設備中，將基材712裝入沉積腔710中(S710)。預熱沉積源罐714，并將200℃-600℃的高溫氣體輸入沉積源罐714(S712)。此外，將沉積源罐714內部的高溫氣體和有機材料粒子混合，以形成混合物。當增加沉積源罐714的溫度時，產生SGHP材料(S714)。通過連接管707將產生的大量SGHP材料從沉積源罐714攜帶到緩沖腔710(S716)。在此時，在緩沖腔710中，使用氣相有機材料傳感器測量氣相有機材料的流量。當氣相有機材料的流量達到設定量時，開啟緩沖閘閥(S718)。根據掃描頭709的操作進行氣相有機材料的沉積工藝(S720)。在經過設定的沉積時間之后，移動掃描頭709(S722)，關閉緩沖閘閥711，卸載基材(S724)。
下面根據試驗結果描述根據本發明的寬面積基材的氣相有機材料沉積設備和方法。
根據使用圖13設備的試驗，根據如下條件描述圖7，10，15和16使用的材料Alq3；基材尺寸370×470mm；使用的氣體Ar(340℃)；沉積源罐溫度300℃；沉積源罐均勻性±5％。
圖14是根據本發明的稀釋氣體的溫度與沉積量的相對關系圖；圖15是根據本發明的相對于稀釋氣體量的氣相有機材料的圖；圖16是在僅加熱沉積源罐而沒有根據本發明稀釋氣體的情況下，沉積源罐溫度與沉積量的關系圖。
如圖14所示，檢查出稀釋氣體的溫度對沉積量沒有任何影響。如圖15所示，當稀釋氣體的量增加時，沉積源罐714內部SGHP的量增加，氣態有機材料的量隨著沉積源罐714的熱量增加而增加，從而增加通過掃描頭709產生的氣相有機材料的量。此外，如圖16所示，在加熱沉積源罐714自身的情況下，檢查表明有少量氣態有機材料產生。
換言之，如圖13，14，15和16所示，在沒有稀釋氣體的情況下，相比于常規沉積源罐714的方法，其中氣相有機材料的產生量較小，隨著稀釋氣體的輸入，使沉積源罐714內部的SGHP的量增加。此外，根據常規的電流原理，在沉積源罐714內部SGHP將產生大量氣相有機材料。
因此，由于使用閘閥711完全分隔緩沖腔710和沉積腔713，可以防止基材中，其中掃描頭709的熱源更寬，和沉積腔713內部的溫度增加。此外，增加有機薄膜相對于基材的粘合力，可以精確和穩定地調節厚度到通常厚度。可以貯存大量材料。
如上所述，在根據本發明的氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備中，可以均勻地在寬面積基材上沉積氣相有機材料和快速生長膜。此外，可以實現有機材料混合量的精細調節。此外，由于僅將氣相有機材料噴霧到其上沉積氣相有機材料的部分上，可以有效地沉積氣相有機材料。可以在本發明中節省有機材料。
此外，在根據本發明的氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備中，可以通過在沉積源罐內部稀釋有機材料粒子增加有機薄膜相對于基材的粘合力。此外，通過使用閘閥完全分隔緩沖腔和沉積腔和連續移動掃描頭的小側熱源，可以防止熱源寬面積基材中由于掃描頭的原因和沉積腔內的溫度增加。此外，在本發明中，由于可以在向下方法中通過采用能夠貯存大量材料的沉積源罐，消除罩的陰影效應，可以使用厚的蔭罩。即，可以克服蔭罩排列部分的問題。
由于本發明可以在幾種形式中實施而不背離其精神或必須特征，也應當理解除非另外說明，上述實施例并不由以上描述的任何詳細情況所限制，而應當由所附權利要求確定的精神和范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求集合和范圍內的所有改變和改進，或該集合和范圍的同等物也由所附權利要求所包括。
權利要求
1.一種氣相有機材料沉積設備，包括沉積腔，該沉積腔具有與外部分離的內部空間，在內部空間底表面中形成的用于安裝沉積氣相有機材料的母材料的母材料安裝部分，位于母材料安裝部分上部分并用于在母材料安裝部分方向上噴霧氣相有機材料的噴霧單元，和至少一個以上的向上壁表面和側壁表面輻射熱量的保溫加熱器；至少一個以上的有機材料腔，該有機材料腔具有至少一個以上的以孔形狀形成的載氣入口孔，攜帶氣相有機材料的載氣通過該入口孔流入；至少一個以上的以孔形狀形成的氣相有機材料出口孔，通過該出口孔排出有機材料蒸氣和載氣；由耐熱材料形成并具有用于貯存有機材料的內部空間的加熱爐；以及有機材料加熱用加熱器，該加熱器圍繞加熱爐的外周圍部分并將加熱爐的內部加熱到有機材料蒸發所需的溫度；流量控制器，其與載氣入口孔連接并控制流入有機材料腔內部的載氣量和流速；氣相有機材料攜帶管，其以通過沉積腔和有機材料腔的形式形成并以管子形狀形成，使得有機材料腔中的氣相有機材料被攜帶到噴霧單元；和用于降低沉積腔內部壓力的真空泵。
2.如權利要求1的設備，其中所述沉積腔在氣相有機材料攜帶管的縱向方向在裝有噴霧單元的部分中包括至少一個以上的導軌；所述噴霧單元包括在與導軌接觸的部分可與導軌一起滑動的導板。
3.如權利要求1或2的設備，其中所述沉積腔包括用于旋轉噴霧單元的旋轉電機和用于在向上和向下方向移動噴霧單元的移動電機。
4.如權利要求1的設備，其中所述氣相有機材料攜帶管包括固定溫度加熱器，該加熱器具有用于產生熱量的熱絲和用于精確保持加熱溫度的固定溫度熱量輻射裝置系統。
5.如權利要求1或4的設備，其中所述氣相有機材料攜帶管包括與至少兩個以上有機材料腔連接的用于混合至少兩種以上氣相有機材料的混合罐。
6.如權利要求1的設備，其中所述噴霧單元由具有多個小直徑噴霧部分的噴霧氣相有機材料的噴頭實現，或者由噴霧部分以管形狀形成的噴霧管實現。
7.如權利要求1的設備，其中所述加熱爐以選自多邊形、圓柱形或球形的特定形狀形成，其內部與外部分離。
8.一種氣相有機材料沉積方法，包括如下步驟第一步驟與包括有有機材料的有機材料腔的外表面接觸的加熱用加熱器輻射熱量并將有機材料加熱至高于蒸發溫度的溫度；第二步驟通過由輻射熱量的固定溫度加熱器圍繞的氣相有機材料攜帶管，將由加熱用加熱器蒸發的氣相有機材料攜帶到沉積腔的噴霧單元，其中沉積腔中布置有沉積氣相有機材料的母材料；和第三步驟將攜帶到噴霧單元的氣相有機材料在重力方向從放置在母材料安裝部分上部中的母材料上部噴霧，并沉積在母材料上表面上。
9.如權利要求8的方法，其中所述第三步驟的所述噴霧單元在氣相有機材料攜帶管的縱向方向水平移動和/或旋轉。
10.如權利要求8或9的方法，其中所述第三步驟的所述母材料安裝部分在有機材料腔的底表面中水平移動。
11.寬面積基材的氣相有機材料沉積設備，包括氣體加熱器，用于通過調節其中含有惰性氣體的儲氣槽和MFC(質量流量控制器)而加熱惰性氣體；纏繞在連接管外部的用于保持溫度的加熱器管；至少一個沉積源罐，該沉積源罐用于貯存要沉積的氣體和有機材料，并在稀釋這些物質從而產生氣態的稀釋的有機材料的狀態下由氣體加熱器加熱高溫氣體和有機材料粒子；掃描頭和緩沖腔，它們具有用于檢查和調節稀釋的有機材料粒子的移動的沉積速率調節單元；閘閥，用于實現閘控操作從而開啟和關閉稀釋的有機材料粒子的流動；和沉積腔，用于將從沉積源罐流入的稀釋粒子沉積到寬面積基材上；其中，氣體加熱器加熱氣體以使沉積源罐調節氣體的量并將熱源流入到氣體中；閘閥安裝在緩沖腔和沉積腔之間，從而防止由掃描頭熱源引起的在寬面積基材中和在沉積腔內部的溫度增加。
12.如權利要求11的設備，其中所述沉積源罐貯存Ar，He，N2和氧氣作為貯存在其中的非爆炸性惰性氣體。
13.如權利要求11的設備，其中提供至少一個以上的所述掃描頭用于同時沉積至少兩種以上的材料。
14.如權利要求11或12的設備，其中加熱器氣體的溫度保持在200℃-800℃。
15.如權利要求11的設備，其中所述緩沖腔包括熱源切斷腔，并進一步包括輔助加熱爐，用于按照當移動掃描頭時再循環分離的有機材料的方式循環有機材料。
16.寬面積基材的氣相有機材料沉積方法，包括如下步驟使用根據氣體量調節并且熱源插入到內部的氣體加熱器，將從沉積源罐流入的根據其中貯存有惰性氣體的儲氣槽和MFC(質量流量控制器)而調節的惰性氣體加熱的第一步驟；通過纏繞在連接管外部的加熱器管保持溫度的步驟；在稀釋高溫氣體和有機材料粒子得到稀釋的氣態有機材料的狀態下，用氣體加熱器加熱貯存有要沉積的氣體和有機材料的至少一個沉積源罐的步驟；檢查和調節稀釋的有機材料粒子的流動，并根據帶有沉積速率調節單元的用于開啟和關閉稀釋的有機材料粒子的流動的掃描頭和緩沖腔進行閘控操作的步驟；將從閘閥和沉積源罐流入的稀釋粒子沉積在沉積腔中的寬面積基材上的步驟；在緩沖腔和沉積腔之間安裝閘閥并防止由掃描頭的熱源引起的寬面積基材中和沉積腔內部溫度的增加的步驟；和將當掃描頭在緩沖腔中移動時分離出的有機材料通過安裝用于有機材料再循環的輔助加熱爐進行收集的步驟。
17.如權利要求16的方法，其中所述沉積源罐含有Ar，He，N2和氧氣作為輸入其中的非爆炸性惰性氣體。
18.如權利要求16的方法，其中在所述沉積源罐中產生的氣相有機材料中，與沉積腔內部的壓差為100-10000倍。
19.如權利要求16的方法，其中所述閘控操作步驟進一步包括將輸入沉積源罐內部的至少兩種以上的有機材料混合的步驟。
20.如權利要求16的方法，其中所述閘控操作步驟進一步包括通過處理時間調節有機半導體制造系統內部的厚度的步驟。
21.如權利要求16或17的方法，其中加熱器氣體的溫度保持在200℃-800℃。
22.有機半導體設備制造方法中的寬面積基材的氣相有機材料沉積方法，包括如下步驟步驟(S710)將基材裝入沉積設備的沉積腔中；步驟(S712)預熱沉積源罐并在200℃-600℃的溫度下流入高溫氣體；步驟(S714)將高溫氣體和有機材料粒子在沉積源罐內部混合從而形成混合物，并加熱從而產生SGHP(固氣多相)材料；步驟(S716)通過連接管將大量氣相有機材料SGHP從沉積源罐攜帶到緩沖腔；步驟(S718)使用緩沖腔中的氣相有機材料傳感器測量氣相有機材料的流量，并當氣相有機材料的流量達到設定量時開啟緩沖閘閥；步驟(S720)根據掃描頭的操作沉積氣相有機材料；步驟(S722)在經過設定的沉積時間之后，移走掃描頭；和步驟(S724)關閉緩沖閘閥，并卸載基材。
全文摘要
本發明涉及氣相有機材料沉積方法和使用該方法的氣相有機材料沉積設備，該設備可以通過如下方式在更寬基材上均勻地快速生長薄膜使用安裝在該設備上側的噴霧單元在重力方向噴霧氣相有機材料和通過使用稀釋氣體作為沉積材料和連續攜帶少量熱源到掃描頭而精確和穩定地調節有機薄膜更寬基材的厚度。
文檔編號C23C16/448GK1450610SQ0312156
公開日2003年10月22日 申請日期2003年3月31日 優先權日2002年4月1日
發明者金東秀, 裴京彬, 崔東權 申請人:高級網絡服務公司