專利名稱：全封閉交叉式真空成膜機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及有機(jī)分子、金屬及無機(jī)化合物在真空條件下成腆的設(shè)備， 主要用于制備有機(jī)及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜電子及光電子器件的設(shè)備。背錄技術(shù)以有機(jī)半導(dǎo)體薄膜為主體活性層的電子及光電子器件的研究及產(chǎn)品開發(fā)已 成為目前世界上在半導(dǎo)體薄膜器件領(lǐng)域中非常熱門的研發(fā)領(lǐng)域。由于同無機(jī)材料 相比有機(jī)材料具有易加工、重量輕、可彎曲及大面積制備等優(yōu)勢，以有機(jī)材料為 主體的器件越來越受到人們的廣泛關(guān)注，其應(yīng)有范圍涉及有機(jī)電致發(fā)光及顯示、 有機(jī)太陽能電池、有機(jī)光電探測器、有機(jī)薄膜晶體管和有機(jī)存儲器等多個方向。 器件結(jié)構(gòu)中通常主要包含有機(jī)分子材料層或者聚合物高分子材料層和金屬電極 層，有時也輔助無機(jī)化合物層，其結(jié)構(gòu)中的主體活性層為有機(jī)分子材料層或者聚 合物高分子材料層。各層薄膜的形成都是在超高真空環(huán)境下通過熱蒸發(fā)或者濺射 的方法沉積而成。成膜設(shè)備的核心為蒸鍍腔體及相連接的獲得超高真空的泵，以 及各蒸發(fā)源與樣品架。由于有機(jī)材料及其器件結(jié)構(gòu)具有怕水氧及環(huán)境污染的特點(diǎn)，要獲得具有良好 性能的器件，在器件制備過程中必須保證以下條件1. 一定的真空度2.清潔 的基板；3.防止材料成膜過程中不同材料的交叉污染；4.器件封裝前避免與空氣 環(huán)境接觸。要保證以上條件，生產(chǎn)的設(shè)備系統(tǒng)必須具備以下幾個特點(diǎn)l.一定功 率的超高真空泵以及良好的密封系統(tǒng);2.在設(shè)備系統(tǒng)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧嵦幚砘?(避免基片暴露空氣污染)；3.各易交叉污染的材料蒸發(fā)源之間能有效隔離；4.在整個系統(tǒng)內(nèi)各腔 空氣的懵況下樣品在不同腔體間能方便合瑾傳輸。對 于目前用于制備有機(jī)器件的設(shè)備而言，主要通過如下方式保證上述功能條件。1. 按現(xiàn)有成熟的機(jī)械設(shè)備密封技術(shù)，配合高轉(zhuǎn)速分子泵或離子泵，基本都能達(dá)到器
件成膜所需要的真空度；2.在蒸鍍大腔體上配有小的基片淸潔處理腔體;3.所 有蒸發(fā)材料源均置于同一蒸鍍腔體內(nèi)通過隔板或擋板將各材料源分開,或者在同 一直線上分立多個蒸鍍腔體而各腔體分立完成不同類材料的成膜，以此防止材料 間的交叉污染；4.在設(shè)備系統(tǒng)中采用磁力桿完成各腔體間樣品的傳輸。目前這些設(shè)備系統(tǒng)主要存在以下幾個問題1.對于單個蒸鍍腔體設(shè)備，不 能從根本上有效防止材料間的交叉污染，特別是金屬材料與有機(jī)材料、有機(jī)材料 與無機(jī)化合物材料之間的交叉污染；2.具有不同分立蒸鍍腔體的設(shè)備系統(tǒng)，各腔 體由于處于同一直線上，樣品一次傳遞路徑長，以至操作不便及設(shè)備占用空間大。 3.不具有能夠在同一腔體中對基片和薄膜進(jìn)行多種處理或預(yù)處理的過渡室；4. 不能很好滿足對成膜工藝不同的器件如有機(jī)小分子器件和高分子器件同時進(jìn)行 制備的條件，不方便操作。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問惠本實(shí)用新型的目的是提供一種在髙真空全封閉條件下制備有機(jī) 及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜電子及光電子器件的全封閉交叉式真空成膜機(jī)，使 用該設(shè)備系統(tǒng)制備器4牛,可以從根本上有效防止在成膜過程中不同類材料特別是 有機(jī)小分子材料與金屬、無機(jī)化合物材料間的交叉污染問題，并同時使得樣品一 次傳遞路徑短,可以同時進(jìn)行不同類型器件如有機(jī)聚合物和小分子器件的加工制 備，操作極為方便。技術(shù)方案本實(shí)用新型的全封閉交叉式真空成膜機(jī)包括第一蒸鍍室、第二 蒸鍍室、預(yù)處理兼過渡室、手套箱、第一掩模室、第二掩模室；第一蒸鍍室附帶 第一掩模室，第二蒸鍍室附帶第二掩模室，第一蒸鍍室與手套箱經(jīng)由預(yù)處理過度 室成垂直交叉連接；第二蒸鍍室、預(yù)處理過度室及手套箱成直線連接。第一蒸鍍 室、第二蒸鍍室采用圓筒型真空室體，與外部由密封法蘭連接。第一蒸鍍室、第二蒸鍍室采用圓筒型真空室體、室底和上密封法蘭組成， 在室體上須制造出上頂組件、矩形活門、沉積轉(zhuǎn)臺、總擋板、各分擋板、束源法蘭、照明、測厚法蘭、各閥門、泵口等部件相聯(lián)接的多套接口法蘭。預(yù)處理兼過渡室采用①15(h五通型圓形真空腔體，并包含由一樣品滑動導(dǎo) 軌、托盤和支聯(lián)組件及樣品鉤具等組成的傳輸機(jī)構(gòu)。手套箱采用德國不萊恩公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)的Unilab 2000型手套箱第一掩模室、第二掩模室采用圓形真空室體，室體與與鍍膜室焊為一體，并 包含活動密門、模板提取機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、觀察窗、瓷封電極法蘭等項(xiàng)相聯(lián)的多套 法蘭接口和備用接口及具備對掩模板庫手自動式升、降功能條件并由波紋管組件 和Z向樣品架、精密機(jī)械傳動、導(dǎo)向滑套、聯(lián)裝組件等項(xiàng)部件組成的UHV-Z向升 降架。另外還包含由硬質(zhì)鋁材制成的掩膜板庫及由低壓石英燈和聯(lián)裝組件及電子 陶瓷絕緣子等組成的交接真空內(nèi)照明燈。有益效果本實(shí)用新型設(shè)備系統(tǒng)較現(xiàn)有完成相同功能的蒸鍍設(shè)備相比，首 先，由于蒸發(fā)溫度差別比較大的有機(jī)材料與金屬或無機(jī)化合物材料的成膜過程分 處兩個獨(dú)立的蒸鍍腔體，可以有效的防止材料在成膜過程中的交叉污染。其次， 由于樣品在各腔體間的傳動路徑為垂直交叉，其交叉點(diǎn)為預(yù)處理室，這樣使得樣 品一次傳遞路徑盡可能短，并保證方便傳輸，同時使所需要的傳動桿長度變短, 有利與節(jié)省設(shè)備系統(tǒng)放置空間。第三，由于預(yù)處理室位于兩腔體與手套箱的交叉 處，預(yù)處理室可以根據(jù)不同腔體制備的需要對基片或薄膜樣品進(jìn)行多種處理，并 能很好的完成樣品在手套箱與各腔體之間的傳輸。第四，由于各蒸發(fā)腔體自帶掩 模板室，既節(jié)省了蒸發(fā)腔體的空間，同時使得置換掩模板非常方便。第五，由于 各蒸發(fā)腔體處于垂直交叉方向的不同傳遞路徑，并各自有真空閘閥隔開，這樣在 蒸發(fā)成膜有機(jī)小分子時，不影響其他器件同時蒸發(fā)成胰金屬電極或其他無機(jī)薄 膜，可以使得多種類型結(jié)構(gòu)的器件如有機(jī)小分子器件和聚合物器件同時制備。第 六，由于整個系統(tǒng)的真空傳動設(shè)計(jì)的合理性，可以保證樣品和器件成品均在隔絕 空氣條件下在手套箱與各蒸鍍腔體間傳動，并讓器件在不暴露空氣條件下傳到手 套箱中進(jìn)行封裝測試。通過使用該設(shè)備系統(tǒng)，可以用較低的成本，最大效率的制備以有機(jī)小分子 和聚合物薄膜為主體的半導(dǎo)體器件，并能最大限度的保證器件性能。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中有第一蒸鑲室l、第二蒸鍍室2、 預(yù)處理兼過渡室3、手套箱4、第一掩模室5、第二掩壤室6。
具體實(shí)施方式
該成膜機(jī)包括第一蒸鍍室1、第二蒸鍍室2、預(yù)處理兼過渡室3、手套箱4、 第一掩模室5、第二掩模窒6;第一蒸鍍窒1附帶第一掩模窒5,第二蒸鍍窒2 附帶第二掩模室6,第一蒸鍍室1與手套箱4經(jīng)由預(yù)處理過度室3成垂直交叉連 接；第二蒸鍍室2、預(yù)處理過度室3及手套箱4成直線連接。第一蒸鍍室l、第 二蒸鍍室2采用圓筒型真空室體，與外部由密封法蘭連接。手套箱4為無水無氧手套箱，如德國不萊恩的Unilab 2000型，主要完成器件的封裝與測試；預(yù)處理兼過渡室3，沈陽超高真空研究所生產(chǎn)的cD250X300型預(yù)處理室可以 完成基片的淸潔處理(如等離子體清潔)、真空或非真空條件下薄膜的加熱預(yù)處 理以及樣品的傳輸過渡等多種功能；第一蒸鍍室1為有機(jī)分子成膜蒸鍍室(附帶第一掩模室5)如沈陽超高真空 研究所生產(chǎn)的巾500X720型，主要完成有機(jī)小分子的蒸發(fā)成膜，附帶掩膜板室 完成放置和置換掩模板功能。第二蒸鍍室2為無機(jī)化合物及金屬電極成膜蒸鍍室(附帶第二掩模室6), 沈陽超商真空研究所O450X720主要完成無機(jī)化和物與金屬的蒸發(fā)成膜，附帶 掩膜板室完成放置和置換掩模板功能。上述腔室之間均安裝真空隔離閘閥。預(yù)處理兼過渡室3、手套箱4腔室分別帶有獨(dú)立的分子泵和機(jī)械泵。 以制備有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)和聚合物電致發(fā)光器件(PLED)制備過程 說明本實(shí)用新型。1. OLED制備過程在大氣中將ITO基片送入樣品預(yù)進(jìn)室一關(guān)閉活動密封門并獲得髙真空本底 (依序?qū)崿F(xiàn)對ITO表面的清整、活化、補(bǔ)氧)—傳輸至OEL薄膜制備室(完成多層 有機(jī)發(fā)光膜制備)一將樣品交接到磁力傳輸桿—傳輸至予處理中轉(zhuǎn)一傳輸致金屬 蒸鍍腔(完成電極薄廩制備)—將樣品返回預(yù)處理窒牛轉(zhuǎn)和^禪品交接一將樣 品送入手套箱一完成OLED器件終端封裝。2. PLED制備過程
將ITO基片—送入預(yù)處理室(完成對表面的真空除氣、等離子體淸整、活化 補(bǔ)氧)—對預(yù)處理室充氣一將樣品送入手套箱(旋涂高分子薄胰)4將樣品從 手套箱內(nèi)直接送入預(yù)處理室(真空中轉(zhuǎn)，同時根據(jù)需要可以進(jìn)行加熱等預(yù)處理) —傳輸?shù)浇饘僬翦兪?完成金屬電極薄膜制備與活潑金羼摻雜)一返回預(yù)處理室 (真空中轉(zhuǎn))一手套箱完成對POLED器件的終端封裝。3. OLED與PLED同時制備過程由于有機(jī)小分子薄膜蒸發(fā)過程時間通常比較長，當(dāng)在有機(jī)蒸鍍腔蒸發(fā)成膜 時，這期間可以按2中PLED的制備過程同時制備PLED,其中金屬電極在金屬蒸 鍍腔中進(jìn)行與有機(jī)小分子成膜同時進(jìn)行但互不干預(yù)。
權(quán)利要求1.一種全封閉交叉式真空成膜機(jī)，其特征在于該成膜機(jī)包括第一蒸鍍室(1)、第二蒸鍍室(2)、預(yù)處理兼過渡室(3)、手套箱(4)、第一掩模室(5)、第二掩模室(6)；第一蒸鍍室(1)附帶第一掩模室(5)，第二蒸鍍室(2)附帶第二掩模室(6)，第一蒸鍍室(1)與手套箱(4)經(jīng)由預(yù)處理過度室(3)成垂直交叉連接；第二蒸鍍室(2)、預(yù)處理過度室(3)及手套箱(4)成直線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全封閉交叉式真空成膜機(jī)，其特征在于第一蒸鍍室(1)、第二蒸鍍室(2)釆用圓筒型真空室體，與外部由密封法蘭連接。
專利摘要全封閉交叉式真空成膜機(jī)涉及有機(jī)分子、金屬及無機(jī)化合物在真空條件下成膜的設(shè)備，主要用于制備有機(jī)及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合半導(dǎo)體薄膜電子及光電子器件的設(shè)備，該成膜機(jī)包括第一蒸鍍室(1)、第二蒸鍍室(2)、預(yù)處理兼過渡室(3)、手套箱(4)、第一掩模室(5)、第二掩模室(6)；第一蒸鍍室(1)附帶第一掩模室(5)，第二蒸鍍室(2)附帶第二掩模室(6)，第一蒸鍍室(1)與手套箱(4)經(jīng)由預(yù)處理過度室(3)成垂直交叉連接；第二蒸鍍室(2)、預(yù)處理過度室(3)及手套箱(4)成直線連接。第一蒸鍍室(1)、第二蒸鍍室(2)采用圓筒型真空室體，與外部由密封法蘭連接。
文檔編號C23C14/24GK201024210SQ20072003668
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者密保秀, 王秋來, 鄧先宇, 昂 魏, 維 黃 申請人:南京郵電大學(xué)