專利名稱：全封閉交叉式真空成膜機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及有機分子、金屬及無機化合物在真空條件下成腆的設備， 主要用于制備有機及有機/無機復合半導體薄膜電子及光電子器件的設備。背錄技術以有機半導體薄膜為主體活性層的電子及光電子器件的研究及產品開發已 成為目前世界上在半導體薄膜器件領域中非常熱門的研發領域。由于同無機材料 相比有機材料具有易加工、重量輕、可彎曲及大面積制備等優勢，以有機材料為 主體的器件越來越受到人們的廣泛關注，其應有范圍涉及有機電致發光及顯示、 有機太陽能電池、有機光電探測器、有機薄膜晶體管和有機存儲器等多個方向。 器件結構中通常主要包含有機分子材料層或者聚合物高分子材料層和金屬電極 層，有時也輔助無機化合物層，其結構中的主體活性層為有機分子材料層或者聚 合物高分子材料層。各層薄膜的形成都是在超高真空環境下通過熱蒸發或者濺射 的方法沉積而成。成膜設備的核心為蒸鍍腔體及相連接的獲得超高真空的泵，以 及各蒸發源與樣品架。由于有機材料及其器件結構具有怕水氧及環境污染的特點，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 環境接觸。要保證以上條件，生產的設備系統必須具備以下幾個特點l.一定功 率的超高真空泵以及良好的密封系統;2.在設備系統中進行適當的清潔處理基片 (避免基片暴露空氣污染)；3.各易交叉污染的材料蒸發源之間能有效隔離；4.在整個系統內各腔 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器件的設備而言，主要通過如下方式保證上述功能條件。1. 按現有成熟的機械設備密封技術，配合高轉速分子泵或離子泵，基本都能達到器
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 有蒸發材料源均置于同一蒸鍍腔體內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.在設備系統中采用磁力桿完成各腔體間樣品的傳輸。目前這些設備系統主要存在以下幾個問題1.對于單個蒸鍍腔體設備，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材料、有機材料 與無機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備系統，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行多種處理或預處理的過渡室；4. 不能很好滿足對成膜工藝不同的器件如有機小分子器件和高分子器件同時進行 制備的條件，不方便操作。發明內容技術問惠本實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 及有機/無機復合半導體薄膜電子及光電子器件的全封閉交叉式真空成膜機，使 用該設備系統制備器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 有機小分子材料與金屬、無機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,可以同時進行不同類型器件如有機聚合物和小分子器件的加工制 備，操作極為方便。技術方案本實用新型的全封閉交叉式真空成膜機包括第一蒸鍍室、第二 蒸鍍室、預處理兼過渡室、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由預處理過度 室成垂直交叉連接；第二蒸鍍室、預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、泵口等部件相聯接的多套接口法蘭。預處理兼過渡室采用①15(h五通型圓形真空腔體，并包含由一樣品滑動導 軌、托盤和支聯組件及樣品鉤具等組成的傳輸機構。手套箱采用德國不萊恩公司生產的標準的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、模板提取機構、機械手、觀察窗、瓷封電極法蘭等項相聯的多套 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、精密機械傳動、導向滑套、聯裝組件等項部件組成的UHV-Z向升 降架。另外還包含由硬質鋁材制成的掩膜板庫及由低壓石英燈和聯裝組件及電子 陶瓷絕緣子等組成的交接真空內照明燈。有益效果本實用新型設備系統較現有完成相同功能的蒸鍍設備相比，首 先，由于蒸發溫度差別比較大的有機材料與金屬或無機化合物材料的成膜過程分 處兩個獨立的蒸鍍腔體，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，其交叉點為預處理室，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, 有利與節省設備系統放置空間。第三，由于預處理室位于兩腔體與手套箱的交叉 處，預處理室可以根據不同腔體制備的需要對基片或薄膜樣品進行多種處理，并 能很好的完成樣品在手套箱與各腔體之間的傳輸。第四，由于各蒸發腔體自帶掩 模板室，既節省了蒸發腔體的空間，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 蒸發成膜有機小分子時，不影響其他器件同時蒸發成胰金屬電極或其他無機薄 膜，可以使得多種類型結構的器件如有機小分子器件和聚合物器件同時制備。第 六，由于整個系統的真空傳動設計的合理性，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 套箱中進行封裝測試。通過使用該設備系統，可以用較低的成本，最大效率的制備以有機小分子 和聚合物薄膜為主體的半導體器件，并能最大限度的保證器件性能。
圖1是本實用新型的結構示意圖，其中有第一蒸鑲室l、第二蒸鍍室2、 預處理兼過渡室3、手套箱4、第一掩模室5、第二掩壤室6。
具體實施方式
該成膜機包括第一蒸鍍室1、第二蒸鍍室2、預處理兼過渡室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經由預處理過度室3成垂直交叉連 接；第二蒸鍍室2、預處理過度室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；預處理兼過渡室3，沈陽超高真空研究所生產的cD250X300型預處理室可以 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 研究所生產的巾500X720型，主要完成有機小分子的蒸發成膜，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主要完成無機化和物與金屬的蒸發成膜，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。預處理兼過渡室3、手套箱4腔室分別帶有獨立的分子泵和機械泵。 以制備有機電致發光器件(OLED)和聚合物電致發光器件(PLED)制備過程 說明本實用新型。1. OLED制備過程在大氣中將ITO基片送入樣品預進室一關閉活動密封門并獲得髙真空本底 (依序實現對ITO表面的清整、活化、補氧)—傳輸至OEL薄膜制備室(完成多層 有機發光膜制備)一將樣品交接到磁力傳輸桿—傳輸至予處理中轉一傳輸致金屬 蒸鍍腔(完成電極薄廩制備)—將樣品返回預處理窒牛轉和^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—送入預處理室(完成對表面的真空除氣、等離子體淸整、活化 補氧)—對預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 手套箱內直接送入預處理室(真空中轉，同時根據需要可以進行加熱等預處理) —傳輸到金屬蒸鍍室(完成金屬電極薄膜制備與活潑金羼摻雜)一返回預處理室 (真空中轉)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小分子薄膜蒸發過程時間通常比較長，當在有機蒸鍍腔蒸發成膜 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 鍍腔中進行與有機小分子成膜同時進行但互不干預。
權利要求1.一種全封閉交叉式真空成膜機，其特征在于該成膜機包括第一蒸鍍室(1)、第二蒸鍍室(2)、預處理兼過渡室(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)經由預處理過度室(3)成垂直交叉連接；第二蒸鍍室(2)、預處理過度室(3)及手套箱(4)成直線連接。
2.根據權利要求1所述的全封閉交叉式真空成膜機，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涉及有機分子、金屬及無機化合物在真空條件下成膜的設備，主要用于制備有機及有機/無機復合半導體薄膜電子及光電子器件的設備，該成膜機包括第一蒸鍍室(1)、第二蒸鍍室(2)、預處理兼過渡室(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)經由預處理過度室(3)成垂直交叉連接；第二蒸鍍室(2)、預處理過度室(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 優先權日2007年4月10日
發明者密保秀, 王秋來, 鄧先宇, 昂 魏, 維 黃 申請人:南京郵電大學