用于清洗有机材料的方法和设备的制作方法
【专利摘要】提供了用于清洗积聚在将有机材料图案沉积在衬底上所使用的掩模上的有机材料的方法和设备。所述设备包括等离子体生成单元、连接至所述等离子体生成单元并且容纳有所述掩模的清洗室、被设置在所述清洗室内且被配置为注入所述等离子体的注气口、以及被设置在所述掩模的第一表面上的冷却装置，其中所述掩模的第一表面与所述掩模面向所述注气口的相对表面相反。
【专利说明】用于清洗有机材料的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年5月2日向韩国专利局提交的第10-2013-0049607号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及用于清洗有机材料的方法和设备，更具体地涉及用于清洗积聚在沉积有机材料的工序中所使用的掩模上的有机材料的方法和设备。
【背景技术】
[0004]因为有机发光显示装置比其它显示装置呈现更大的视野、更高的对比度和更快的响应速度，有机发光显示装置作为下一代显示器受到了许多关注。
[0005]一般地，有机发光显示装置具有堆叠结构，该堆叠结构包括两个电极即阳极和阴极以及位于阳极与阴极之间的发光层。这种有机发光显示装置根据分别从阳极和阴极注入的空穴和电子在发光层重组以发光的原理来显示颜色。然而，因为可能难以使用这种结构实现高发光效率，例如电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)和空穴注入层(HIL)的中间层可附加地位于发光层与每个电极之间。
[0006]制造有机发光显示装置常常包括通过使用沉积方法以精细图案形成有机薄膜(例如，发光层和中间层)。沉积方法包括将具有相同图案的掩模作为薄膜放置为与衬底的待形成有机薄膜的表面形成紧密接触；以及通过掩模将薄膜材料沉积在衬底上以形成具有期望图案的薄膜。
[0007]在用于沉积精细图案化的有机薄膜的沉积室内，当重复执行沉积工序时对包括掩模的装置进行定期的预防性维护(PM)。在使用精细金属掩模(FMM)制造有机发光显示装置的过程中，FMM可根据预定的PM周期(例如，在衬底上每80次沉积之后)被分离用于清洗。
[0008]在【背景技术】部分公开的信息是发明人在实现示例性实施方式之前已知的或者是实现示例性实施方式的过程中所需要的技术信息。因此，它可包含不形成本领域普通技术人员已知的不形成现有技术的信息。
【发明内容】
[0009]提供了用于清洗积聚在将有机材料图案沉积在衬底上所使用的掩模上的有机材料的方法和设备。
[0010]根据一个方面，提供了一种用于清洗积聚在将有机材料图案沉积在衬底上所使用的掩模上的有机材料的设备，所述设备包括用于生成等离子体的等离子体生成单元、连接至所述等离子体生成单元并且容纳有所述掩模的清洗室、被设置在所述清洗室内且被配置为朝向所述掩模注入由所述等离子体生成单元生成的等离子体的注气口、以及被设置在所述掩模的第一表面上的冷却装置，其中所述掩模的第一表面与所述掩模面向所述注气口的相对表面相反。
[0011]所述冷却装置可与所述掩模的第一表面紧密接触且联接至所述掩模的第一表面。
[0012]所述冷却装置可接触所述掩模。
[0013]所述冷却装置可包括制冷机、热电模块、热管和散热器中的至少一个。
[0014]所述设备还可包括磁性构件，所述磁性构件被设置在所述冷却装置的与所述冷却装置接触所述掩模的表面相反的表面，所述磁性构件将预定的磁力应用至所述掩模。
[0015]所述磁性构件可沿一个方向产生磁力使得所述掩模被拉向所述磁性构件。
[0016]所述注气口可分散所述等离子体的流动或者改变所述等离子体的流动方向。
[0017]所述注气口可将所述等离子体从所述清洗室的下部朝向设置在所述清洗室上部的所述掩模注入所述等离子体。
[0018]根据另一方面，提供了一种用于清洗积聚在将有机材料图案沉积在衬底上所使用的掩模上的有机材料的方法，所述方法包括:将冷却装置联接至所述掩模的第一表面；通过使用所述冷却装置冷却所述掩模；以及在冷却室内，提供朝向联接至所述冷却装置的所述掩模引导的等离子体。
[0019]在联接所述冷却装置的过程中，所述冷却装置可紧密接触且联接至所述掩模的第一表面，所述掩模的第一表面与所述掩模的面向所述注气口的第二表面相反。
[0020]在冷却所述掩模的过程中，所述冷却装置可接触所述掩模以直接冷却所述掩模。
[0021]所述冷却装置可包括制冷机、热电模块、热管和散热器中的至少一个。
[0022]将所述联接装置联接至所述掩模的第一表面可包括:将用于将预定的磁力施加于所述掩模的磁性构件设置在所述冷却装置的与所述冷却装置接触所述掩模的表面相反的表面。
[0023]所述磁性构件可沿一个方向产生磁力使得所述掩模被拉向所述磁性构件。
[0024]提供朝向联接至所述冷却装置的所述掩模引导的等离子体可包括从注气口喷射等离子体，所述注气口可分散所述等离子体的流动或者改变所述等离子体的流动方向。
[0025]提供朝向联接至所述冷却装置的所述掩模引导的等离子体可包括从主气口喷射等离子体，所述注气口可从所述清洗室的下部朝向被设置在所述清洗室的上部的所述掩模注入所述等离子体。
[0026]用于清洗有机材料的方法和设备可显著减少灰化期间沉积的有机材料从所述掩模的剥落。此外，该方法和设备可在防止薄金属板(例如，掩模)燃烧的同时使由等离子体加热引起的薄金属板的变形最小化。尽管普通的等离子体干法清洗器需要单独的翻转装置来翻转掩模以移除沉积在掩模上的材料，但是根据本公开的设备可在不使用翻转装置的情况下从所述掩模清洗有机材料，由此减少所需设备的设备成本和尺寸。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]通过参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的上面和其它特征和优点将变得更加显而易见，在附图中:
[0028]图1是用于清洗在用于将有机材料图案沉积在衬底上的掩模上所积聚的有机材料的方法的流程图；
[0029]图2是示出了在沉积室内使用掩模将有机材料沉积在用于有机发光二极管(OLED)面板的衬底上的示意性侧视图；
[0030]图3示出了根据示例性实施方式的用于清洗有机材料的设备；以及
[0031]图4示出了因等离子体加热引起的掩模的温度随时间的变化。
【具体实施方式】
[0032]现在更详细地参考本公开的实施方式，本公开的实施例在附图中示出，其中相似的参考标号指向相似的元件。应该理解，本公开的各种示例性实施方式不同于彼此但是不需要相互排除。例如，本文关于示例性实施方式描述的具体形状、结构和特征可用于实现另一实施方式而不背离本公开的精神和范围。还理解，所公开的示例性实施方式中单独部件的位置或布置可改变而不背离本公开的精神和范围。因此，随后描述的详细描述应该被认为是仅描述意义而不为了限制，并且包括本公开的范围的所有改变或修改(包括所附权利要求及其等同)。
[0033]下文将参考附图详细描述不例性实施方式。例如“至少一个”的描述位于一列兀件之前时修改整列元件并且不修改列中的单个元件。
[0034]图1是用于清洗在用于将有机材料沉积在衬底上的掩模的表面上所积聚的有机材料的方法的流程图。
[0035]参考图1，在清洗在用于将有机材料图案沉积在衬底上的掩模表面上所积聚的有机材料之前，在沉积室内对齐包括多个槽孔的掩模与衬底(操作al)，并且多次重复将有机材料沉积在衬底上(操作a2)。
[0036]衬底可例如为用于有机发光二极管(OLED)面板的衬底。用于OLED面板的衬底包括用于在阳极与阴极之间形成的发光层和中间层(例如，电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)和空穴注入层(HIL))的有机薄膜微图案。为了通过沉积形成有机薄膜微图案，准备具有与有机薄膜微图案对应的掩模。在被维持在高真空状态的沉积室内对齐掩模和用于OLED面板的衬底，使得掩模的图案与待形成于衬底上的图案一致。根据当前的示例性实施方式的方法可被应用至如上所述用于OLED面板的衬底、或形成有机薄膜图案的任意其它衬底。
[0037]已经在沉积源中被蒸发的有机材料穿过掩模并且沉积在衬底上以形成与掩模的图案对应的预定有机材料图案。当执行沉积工序时，可使用单个掩模将有机材料图案沉积在多个衬底上。
[0038]在重复执行沉积工序的情况下，以预定周期对沉积室内包括掩模的装置进行预防性维护(PM)。因为在PM执行时沉积工序停止，因此可能花费大量的时间恢复沉积条件(包括完成PM之后沉积工序所需的真空水平)。因此，短PM周期可能是降低生产率的主要原因。通常，在执行PM的同时清洗掩模。在这种情况下，使用化学溶剂(例如，清洗用于普通半导体工序的掩模所使用的化学溶剂)的湿法清洗在用于OLED显示装置的沉积室内的使用方面具有局限性，因为OLED显示装置中的多个层易于受氧气和湿气的影响。因此，使用湿法清洗清洗掩模需要使用位于沉积室外的单独的清洗系统。为了解决这个问题，根据示例性实施方式的用于清洗有机材料的设备在执行操作al和a2之后还执行下面的操作b至操作e。将用于多次沉积的掩模输送至邻近沉积室且被维持在高真空状态中的清洗室，用于在清洗室内清洗掩模(操作b)。将冷却装置联接至掩模的一个表面，具体地，联接至掩模与面向注气口的表面相反的表面(操作C)，并且将磁性构件附接至冷却装置的一个表面(操作d)。然后，通过使用冷却装置直接冷却掩模而执行等离子体清洗(操作e)。
[0039]现在参考图2至图4更详细地描述根据示例性实施方式的用于清洗积聚在用于沉积有机材料和形成有机材料图案的掩模中的有机材料的方法和设备。
[0040]图2是示出了在沉积室110内使用精细金属掩模(FMM) 140将有机材料沉积在用于OLED面板的衬底160上的示意性侧视图。
[0041]FMM140具有与衬底160相同的尺寸(即，在平面视图中具有相同的面积，未示出)以具有与待形成于衬底160上的有机薄膜图案相同的图案。FMM140与衬底160紧密接触且与衬底160对齐。
[0042]FMM140可具有例如条状形状。FMM140面向衬底160的表面包括沿一个方向彼此基本平行的多个第一槽孔141。在FMM140与面向衬底160的表面相反的表面上，第一槽孔141之间的边界142在刻蚀FMM140的图案期间相对于基底143倾斜地形成。尽管FMM140具有条状形状，但本公开不限于此，并且具有各种形状(例如，点形状)的掩模可由根据示例性实施方式的用于清洗有机材料的方法和设备清洗。
[0043]沉积源120例如为包含待被沉积在衬底160上的有机材料的坩埚。沉积室110可被保持在高真空状态以允许有机材料沿直线移动。沉积室110内的真空水平可被维持在小于或等于约10E-7托。
[0044]有机材料从沉积源120被蒸发，穿过形成于FMM140中的第一槽孔141，并且被沉积在衬底160上。蒸发的有机材料可相对于FMM140的表面以预定角度被沉积。在这种情况下，未穿过第一槽孔141的有机材料积聚在FMM140的基底143和FMM140的第一槽孔141的边界142上。
[0045]图3示出了根据示例性实施方式的用于清洗有机材料的设备200。
[0046]参考图3，根据当前的示例性实施方式的用于清洗有机材料的设备200包括清洗室210、等离子体生成单元220、气管230、注气口 240、冷却装置250和磁性构件260。在这种情况下，其上积聚有有机材料145的掩模140也可被设置在清洗室210内。
[0047]设备200使用冷却装置250和磁性构件260，冷却装置250和磁性构件260联接至待被清洗的掩模140的一侧以直接冷却掩模140，由此防止因等离子体加热引起的掩模140的变形。设备200被配置为防止待被移除的有机材料因等离子体加热引起的硬化，或者防止待被移除的有机材料因有机材料与掩模之间的热膨胀差异而脱离掩模140并导致第二次污染。这种配置可允许稳定的等离子体清洗。
[0048]更具体地，普通的等离子体干法清洗工序使用间接冷却(例如，氦(He)冷却)以在掩模被装载到清洗室内之后冷却掩模。在使用直接冷却取代间接冷却的工序中，必须翻转掩模，这需要使用单独的装置并且可能增加了设备成本。然而，间接冷却因减少的导热系数而在冷却控制方面具有局限性。因此，间接冷却的缺陷为，待移除的有机材料可能因等离子体加热而燃烧，或者有机层可能因有机层与由金属制成的掩模之间的热膨胀系数差异而被剥落由此导致清洗室内的第二次污染。
[0049]为了克服这些问题，根据当前的示例性实施方式的设备200采用联接至待清洗的掩模140 —侧的冷却装置250和磁性构件260以抑制掩模140的表面温度上升。在等离子体干法清洗期间，这种配置可防止有机材料从掩模140掉落，还使掩模140因加热引起的变形最小化。而且，设备200可在不使用单独的翻转装置的前提下执行等离子体干法清洗用于直接冷却，由此实现低设备成本。
[0050]更具体地，等离子体生成单元220包括清洗气体供应源221和等离子体生成器222。由清洗气体供应源221供应的清洗气体通过等离子体生成器222转变成等离子体并且通过气管230供应给清洗室210。清洗气体可以是例如四氟化碳(CF4)和氧气(O2)的混合物。可选地，例如氮气(N2)的载体气体可被添加到混合物中。在这种情况下，由等离子体生成单元220生成的等离子体可以是等离子体激发的气体并且可包含具有电荷的离子和不具有电荷的自由基。
[0051]气管230将由等离子体生成单元220生成的等离子体传送至清洗室210内的注气口 240。注气口 240可具有淋浴头(例如包括几个小喷嘴)形状，并且在清洗室210内被设置在掩模140下方以从清洗室210的下部朝向掩模140注入等离子体。注气口 260分散等离子体的流动或者改变等离子体的流动方向使得等离子体朝向掩模140被引导。
[0052]冷却装置250和磁性构件260可被设置在掩模的与积聚有有机材料的表面相反的一个表面上。掩模140的积聚有有机材料145的表面面向注气口 240。冷却装置250可被设置在掩模140的整个表面上且与其紧密接触。
[0053]不同类型的冷却器(例如，制冷机)可用作冷却装置250。制冷机指用于具有压缩机(除了离心式压缩机以外)的冰箱且以蒸气压缩式制冷周期使用的水冷机。制冷机典型地包括组合在单个单元中的压缩机、冷凝器、蒸发器和水冷器。
[0054]冷却装置250可例如为热电模块(例如，Peltier装置)并且连接至外部的电源供应器(未示出)以冷却掩模140。热电模块使用Peltier效应，由此当电流跨过两个不同金属的接合被供给时，热量从一个接合发出并且热量被另一接合吸收。一般地，热电模块由η型半导体和P型半导体形成，η型半导体和P型半导体被用作冷却接合并且由铜(Cu)板接合。
[0055]可选地，冷却装置250可例如为预定液体冷却剂循环的热管、或者包括用于使热量消散到外部空气的多个散热片的散热器。用于冷却掩模140的其它各种部件可用作冷却装置250，并且一般地，能够将掩模140冷却至足够低的温度以防止掩模热膨胀且能够向整个掩模提供冷却的任何冷却装置可作用冷却装置250。这种温度为约15°C至约25°C，因为冷却装置250内包含冷却管路。
[0056]磁性构件260还可被设置在冷却装置250的一个表面上，具体地设置在冷却装置250的与粘附至掩模140相反的表面，以提高冷却装置250的冷却性能。磁性构件260沿一个方向产生磁力使得掩模140被拉向磁性构件260自身。因此,磁性构件260还可加强冷却装置250与掩模140之间的联接，由此实现它们之间的更有效的热交换(掩模冷却)。磁性构件260可具有例如方形形状。
[0057]根据在本公开中使用的直接冷却方法，当有机材料积聚在薄金属形成的掩模140上时，因等离子体引起的掩模140的热膨胀可被最小化以抑制有机材料的脱离，并且可在不使用单独的掩模翻转装置的情况下构建直接冷却系统。更具体地，因为掩模140中的掩模板(未示出)非常轻，所以当掩模板的温度因等离子体加热而上升时掩模板可能在预定温度下经历快速的热变形。此外，因为薄的掩模板比有机材料具有更大的热变形程度，有机材料可在等离子体灰化发生之前从掩模140剥落。因此，为了防止有机材料的剥落，降低被传递至掩模140的热量是绝对有必要的。为了实现这个目的，根据当前的实施方式的用于清洗有机材料的设备200包括被设置在掩模140 —侧的冷却装置250和磁性构件260，并且通过使用直接冷却方法冷却掩模来执行等离子体清洗。
[0058]图4示出了因等离子体加热引起的掩模随时间的变化。图4中的纵坐标和横坐标分别表示掩模的温度和时间。
[0059]参考图4，与通过执行间接冷却(例如，He冷却)清洗掩模相比，当根据本公开的实施方式的用于清洗有机材料的设备使用直接冷却来冷却掩模时可显著减少掩模温度的增加。直接冷却的使用有效地减少因等离子体加热引起的掩模温度的增加，由此显著抑制有机材料从掩模剥落。
[0060]在图4中，用于使用间接冷却的条件1、条件2和条件3分别代表灰化速率(A/分钟)为高(2.0μπι)、中(1.6μπι)和低(Ιμπι)的情况。类似地，根据实施方式的用于使用直接冷却的工序的条件4、条件5和条件6分别代表灰化速率为高(2.0 μ m)、中(1.6ym)和低(Ιμπι)的情况。如从图4的条件I至条件6的温度曲线明显看到的是，使用间接冷却的工序在条件I至条件3之间呈现了大的温度差，而直接冷却在条件4至条件6之间仅呈现细微差异。而且，当执行使用间接冷却的工序时，有机材料在条件I至条件3下从掩模被剥落。另一方面，当执行使用直接冷却的工序时，在灰化速率低的条件5和条件6下没有发生有机材料的剥落。仅在灰化速率高的条件4下，有机材料从掩模剥落，但是剥落程度比使用间接冷却的工序的条件I至条件3小。
[0061]如上所述，根据本公开的实施方式的用于清洗有机材料的方法和设备可显著地减少灰化期间沉积的有机材料从掩模的剥落。此外，该方法和设备可在防止薄金属板(例如，掩模)燃烧的同时使因等离子体加热引起的薄金属板的变形最小化。尽管普通的等离子体干法清洗器需要单独的翻转装置用于翻转掩模以移除沉积在掩模上的材料，但根据本公开的设备可在不使用翻转装置的情况下从掩模清洗有机材料，由此降低设备成本并减少尺寸。
[0062]尽管已经参考示例性实施方式具体示出和描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，可在本文内进行形式和细节的各种变化而不背离包括下面权利要求的本公开的精神和范围。尽管在本文中未描述，还可想到所附权利要求的范围及其等同的所有区别包括在本发明内。
【权利要求】
1.一种用于清洗积聚在掩模上的有机材料的设备，其中所述掩模用于将有机材料图案沉积在衬底上，所述设备包括: 等离子体生成单元，用于生成等离子体； 清洗室，连接至所述等离子体生成单元并且容纳所述掩模； 注气口，被设置在所述清洗室内，被配置为朝向所述掩模注入由所述等离子体生成单元生成的等离子体；以及 冷却装置，被设置在所述掩模的第一表面上，所述掩模的第一表面与所述掩模面向所述注气口的相对表面相反。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述冷却装置与所述掩模的第一表面紧密接触且联接至所述掩模的第一表面。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述冷却装置接触所述掩模。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述冷却装置包括制冷机、热电模块、热管和散热器中的至少一个。
5.如权利要求1所述的设备，还包括磁性构件，所述磁性构件被设置在所述冷却装置的与所述冷却装置接触所述掩模的表面相反的表面，所述磁性构件将预定的磁力应用至所述掩模。
6.如权利要求5所述的设备,其中所述磁性构件沿一个方向产生磁力，使得所述掩模被拉向所述磁性构件。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述注气口使所述等离子体的流动分散或者改变所述等离子体的流动方向。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述注气口将所述等离子体从所述清洗室的下部朝向设置在所述清洗室上部的所述掩模注入所述等离子体。
9.一种用于清洗积聚在掩模上的有机材料的方法，其中所述掩模用于将有机材料图案沉积在衬底上，所述方法包括: 将冷却装置联接至所述掩模的第一表面； 通过使用所述冷却装置来冷却所述掩模；以及 在冷却室内，提供等离子体，朝向联接至所述冷却装置的所述掩模引导所述等离子体。
10.如权利要求9所述的方法，其中在联接所述冷却装置的过程中，所述冷却装置紧密接触且联接至所述掩模的第一表面，所述掩模的第一表面与所述掩模面向所述注气口的第二表面相反。
11.如权利要求9所述的方法，其中在冷却所述掩模的过程中，所述冷却装置接触所述掩模以直接冷却所述掩模。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述冷却装置包括制冷机、热电模块、热管和散热器中的至少一个。
13.如权利要求9所述的方法，其中将所述联接装置联接至所述掩模的第一表面包括:将磁性构件设置在所述冷却装置的与所述冷却装置接触所述掩模的表面相反的表面上，其中所述磁性构件用于将预定的磁力施加至所述掩模。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述磁性构件沿一个方向产生磁力使得所述掩模被拉向所述磁性构件。
15.如权利要求9所述的方法，其中提供朝向联接至所述冷却装置的所述掩模引导的等离子体包括从注气口喷射等离子体，所述注气口使所述等离子体的流动分散或者改变所述等离子体的流动方向。
16.如权利要求9所述的方法，其中提供朝向联接至所述冷却装置的所述掩模引导的等离子体包括从注气口喷射等离子体，所述注气口从所述清洗室的下部朝向设置在所述清洗室上部的所述掩模注入所述等离子体。
【文档编号】B08B11/00GK104128342SQ201410162766
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】金太锺 申请人:三星显示有限公司