用于蒸汽射流沉积的装置的制作方法

1.本公开涉及一种用于沉积的装置。更具体地，本公开涉及用于蒸汽射流(jet)沉积的装置和制造蒸汽射流喷嘴单元的方法。


背景技术：

2.最近，使用有机电子材料的诸如有机发光二极管、有机半导体元件、有机传感器元件等的有机电子器件正在增加。
3.真空蒸发正在被广泛用于沉积有机薄膜。然而，要求基板和蒸汽源彼此间隔开足够的距离，以通过真空蒸发形成均匀的有机薄膜。因此，在有机薄膜的期望尺寸增加的情况下，可能会降低源材料的有效使用率，并且真空室的所需尺寸可能增大。此外，由于用于形成有机薄膜图案的荫罩掩模需要设置在蒸汽源上，所以荫罩掩模的下垂可能导致不规则的图案。
4.为了解决上述问题，正在开发和研究蒸汽射流沉积。根据蒸汽射流沉积，有机源材料被蒸发并且作为射流喷射。


技术实现要素：

5.实施例提供一种用于蒸汽射流沉积的装置，该装置可以形成大尺寸的有机薄膜并且具有增加的可靠性。
6.实施例提供一种制造蒸汽射流喷嘴单元的方法。
7.根据一实施例，用于蒸汽射流沉积的装置可以包括用于产生源蒸汽的源蒸汽产生部；以及喷嘴部，包括用于扩散源蒸汽的扩散块，包括多个喷嘴的喷嘴板，和设置在扩散块与喷嘴板之间以将扩散块与喷嘴板结合的联接构件。联接构件的热膨胀系数可以具有在扩散块的热膨胀系数与喷嘴板的热膨胀系数之间的值。联接构件可以包含玻璃材料。联接构件的软化温度可以等于或小于大约400℃。
8.在一实施例中，源蒸汽可以包含有机材料。
9.在一实施例中，该装置可以进一步包括向源蒸汽产生部提供输送气体的输送气体供应部。
10.在一实施例中，扩散块可以包含热膨胀抑制合金，该热膨胀抑制合金至少包括铁和镍。
11.在一实施例中，联接构件的热膨胀系数可以大于大约2.6ppm/℃并且小于大约5ppm/℃。
12.在一实施例中，联接构件的玻璃化转变温度和软化温度可以分别为大约300℃至大约350℃。
13.在一实施例中，联接构件可以由具有低熔化温度的玻璃熔块(frit)形成。
14.在一实施例中，扩散块可以包括连接到多个喷嘴中的至少一个喷嘴的扩散流动路径。
15.在一实施例中，联接构件可以包括将扩散流动路径连接到多个喷嘴中的至少一个喷嘴的通路部分。
16.在一实施例中，多个喷嘴可以穿过喷嘴板，并且喷嘴的长径比可以等于或大于5∶1。
17.在一实施例中，蒸汽排放表面处的多个喷嘴的直径可以小于蒸汽进入表面处的多个喷嘴的直径。
18.在一实施例中，喷嘴板可以包含硅。
19.在一实施例中，多个喷嘴可以在第一方向上布置。
20.在一实施例中，多个喷嘴可以在第一方向和与第一方向相交的第二方向上布置。
21.在一实施例中，多个喷嘴可以以之字形配置布置。
22.根据一实施例，一种制造蒸汽射流喷嘴单元的方法可以包括：将包含熔块粉末的玻璃熔块涂覆在包括扩散流动路径的扩散块上，以形成包括形成扩散流动路径的通路部分的熔块层；将包括多个喷嘴的喷嘴板设置在熔块层上，使得喷嘴板接触熔块层；加热熔块层，以形成将扩散块与喷嘴板结合的联接构件。联接构件的热膨胀系数可以具有在扩散块的热膨胀系数与喷嘴板的热膨胀系数之间的值。联接构件的软化温度可以等于或小于大约400℃。
23.在一实施例中，扩散块可以包含热膨胀抑制合金，该热膨胀抑制合金至少包括铁和镍。
24.联接构件的热膨胀系数可以大于大约2.6ppm/℃并且小于大约5ppm/℃。
25.联接构件的玻璃化转变温度和软化温度可以分别为大约300℃至大约350℃。
26.喷嘴板包含硅，并且多个喷嘴的长径比可以等于或大于5∶1。
27.根据实施例，具有不同材料的扩散块和喷嘴板可以彼此稳定地结合，并且可以减少或防止由于扩散块与喷嘴板之间的热膨胀差异而导致的结合失败。因此，可以实现大尺寸的蒸汽射流沉积。
28.此外，蒸汽射流的线性度可以增加，从而增加打印图案的分辨率。
附图说明
29.从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的一个或多个实施例的各方面。
30.图1是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的示意图。
31.图2是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的示意透视图。
32.图3是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴部的示意剖视图。
33.图4是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴部的示意后视图。
34.图5和图6是例示根据实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴部的示意后视图。
35.图7、图8、图9、图10和图11是例示根据一实施例的制造蒸汽射流喷嘴单元的方法的示意剖视图。
36.图12是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴板的示意剖视图。
37.图13、图14和图15是例示根据实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴部的示意剖视图。
38.图16是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的示意图。
具体实施方式
39.下面将参考附图描述根据本公开的实施例的用于蒸汽射流沉积的装置。
40.在说明书和权利要求书中，出于短语的含义和解释的目的，短语
“…
中的至少一个”旨在包括“选自
…
的组的至少一个”的含义。例如，“a和b中的至少一个”可以理解为表示“a、b或a和b”的含义。
41.除非本文另有定义或暗示，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，术语，例如在常用词典中定义的那些，应该被解释为具有与它们在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且不应该以理想的或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确如此定义。
42.图1是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的示意图。图2是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的示意透视图。
43.参考图1和图2，根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置包括用于产生源蒸汽的源蒸汽产生部10和喷嘴部20，喷嘴部20从源蒸汽产生部10接收源蒸汽并排放该源蒸汽。
44.例如，喷嘴部20可以将源蒸汽排放到设置在工作台40上的基板50，以在基板50上形成有机薄膜图案52。例如，喷嘴部20可以包括喷嘴，并且可以形成对应于喷嘴的有机薄膜图案。
45.用于蒸汽射流沉积的装置可以进一步包括输送气体供应部30，其向源蒸汽产生部10提供输送气体。例如，输送气体可以包括诸如氩气、氮气、氦气等的惰性气体。输送气体供应部30可以进一步连接到喷嘴部20，以向喷嘴部20提供输送气体，从而调节从喷嘴部20排放的源蒸汽的浓度和压力。
46.例如，源蒸汽可以包含有机材料。例如，源蒸汽可以包含用于形成有机发光二极管的有机层的各种材料，诸如空穴传输材料、空穴注入材料、发光主体材料、发光掺杂材料、电子传输材料、电子注入材料等。然而，实施例不限于此。例如，源蒸汽可以包含用于形成金属层、金属氧化物层、金属氮化物层、绝缘层等的前体材料。
47.源蒸汽可以通过固体源材料或液体源材料的蒸发形成。源蒸汽产生部10可以包括用于产生源蒸汽的加热器12。
48.源蒸汽可以通过输送气体转移到喷嘴部20。因此，源蒸汽可以与输送气体一起从喷嘴部20排放到基板50。喷嘴部20可以包括源蒸汽流入其中的连接部分24。喷嘴部20可以进一步包括用于加热源蒸汽的加热器22。
49.喷嘴部20包括喷嘴。在一实施例中，喷嘴可以在第一方向d1上布置。喷嘴部20可以设置在基板50上。例如，喷嘴部20可以在竖直方向上与基板50间隔开。
50.当源蒸汽被向基板50的上表面喷射时，基板50可以通过工作台40在与第一方向d1相交的第二方向d2上移动。因此，有机薄膜图案52可以形成在基板50上。有机薄膜图案52可以在第一方向d1上彼此间隔开。有机薄膜图案52可以具有在第二方向d2上延伸的形状。然而，实施例不限于此。例如，基板50的位置可以是固定的，并且喷嘴部20可以移动并喷射源蒸汽以形成有机薄膜图案52。
51.图3是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴部的示意剖视图。图4是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴部的示意后视图。
52.参考图3和图4，喷嘴部20包括扩散块25、喷嘴板26和设置在扩散块25与喷嘴板26之间的联接构件27。
53.扩散块25扩散转移到喷嘴部20的源蒸汽，并将扩散的源蒸汽转移到喷嘴板26。喷嘴板26可以包括多个喷嘴nz。喷嘴板26包括在第一方向d1上彼此间隔开的喷嘴nz。喷嘴nz可以穿过喷嘴板26。扩散块25可以包括分别连接到喷嘴nz的扩散流动路径dp。扩散流动路径dp可以在喷嘴nz穿过喷嘴板26的第三方向d3上延伸，以连接到喷嘴nz。
54.扩散块25包含金属。例如，扩散块25可以包含具有相对小的热膨胀系数的材料，诸如铁
‑
镍
‑
钴合金、铁
‑
镍合金、钛等。例如，扩散块25可以包含热膨胀抑制合金，诸如(它们是产品名称)等。在一实施例中，所述热膨胀抑制合金可以至少包括铁和镍。在一实施例中，扩散块25的材料可以具有等于或小于大约7ppm/℃的热膨胀系数。
55.在一实施例中，喷嘴板26可以包含硅。喷嘴板26的喷嘴nz可以在第一方向d1上布置。例如，喷嘴板26的厚度可以是大约50微米至大约1000微米。
56.联接构件27可以包括通路部分vh，该通路部分vh将扩散块25的扩散流动路径dp连接到喷嘴板26的喷嘴nz。参考图3，扩散块25的扩散流动路径dp、喷嘴板26的喷嘴nz和联接构件27的通路部分vh可以具有基本相同的直径。然而，实施例不限于此。例如，扩散块25的扩散流动路径dp、喷嘴板26的喷嘴nz和联接构件27的通路部分vh可以具有彼此不同的直径。
57.此外，扩散块25的扩散流动路径dp、喷嘴板26的喷嘴nz和联接构件27的通路部分vh可以不一一对应地连接。例如，一个通路部分vh可以连接到至少一个或至少两个喷嘴nz，或者一个扩散流动路径dp可以连接到至少一个或至少两个喷嘴nz。
58.在一实施例中，联接构件27可以包含玻璃材料。例如，联接构件27可以由玻璃熔块形成。在联接构件27由玻璃熔块形成的情况下，扩散块25可以稳定地结合或附接到喷嘴板26，而不需要用于降低扩散块25或喷嘴板26的表面粗糙度的附加工艺。此外，在联接构件27的玻璃化转变之后，在低于玻璃化转变温度的温度下可能不会导致排气。此外，联接构件27与扩散块25之间以及联接构件27与喷嘴板26之间的热膨胀系数的差异相对较小。因此，在执行结合工艺之后，可以减少或防止由热膨胀差异引起的损坏或故障。
59.参考图4，喷嘴板26的喷嘴nz可以在第一方向d1上布置。然而，实施例不限于此，并且喷嘴板的喷嘴可以根据需要不同地布置。
60.例如，参考图5，喷嘴板26可以包括在第一方向d1上布置的第一喷嘴nz1和在与第一方向d1相交的第二方向d2上与第一喷嘴nz1间隔开并且在第一方向d1上布置的第二喷嘴nz2。
61.参考图6，喷嘴板26可以包括在第一方向d1上布置的第一喷嘴nz1和在与第一方向d1相交的第二方向d2上与第一喷嘴nz1间隔开并且在第一方向d1上布置的第二喷嘴nz2。第一喷嘴nz1和第二喷嘴nz2可以以之字形配置布置。
62.例如，喷嘴的直径可以是大约1微米至大约100微米。喷嘴可以具有各种形状，诸如圆形形状、椭圆形形状、多边形形状等。然而，实施例不限于此。喷嘴可以根据需要而具有各
种直径和各种形状。
63.图7、图8、图9、图10和图11是例示根据一实施例的制造蒸汽射流喷嘴单元的方法的示意剖视图。蒸汽射流喷嘴单元可以对应于图1至图3中所例示的喷嘴部20。
64.参考图7，掩模mk设置在硅体110上。掩模mk可以包括对应于喷嘴的开口op。
65.硅体110可以包含非晶硅、多晶硅等。硅体110可以设置在基板100上。
66.参考图8，硅体110的通过掩模mk的开口op或在掩模mk的开口op中暴露的部分被蚀刻以形成包括通孔th的硅板120。硅板120可用于图3和图4中所例示的喷嘴板26。
67.在一实施例中，可以通过各向同性蚀刻方法形成硅板120的通孔th。例如，硅板120的通孔th可以通过诸如深反应离子蚀刻(drie)的反应离子蚀刻(rie)方法形成。通过各向同性蚀刻方法形成的通孔th可以具有大的长径比。因此，在硅板120用作用于蒸汽射流沉积的喷嘴板的情况下，蒸汽射流的线性度可以增加，从而可以获得具有高分辨率的精细图案。
68.例如，通孔(喷嘴)的长径比可以等于或大于5∶1。在通孔的长径比小于5∶1的情况下，蒸汽射流的线性度可能几乎不增加。例如，通孔的长径比可以是大约5∶1至大约30∶1。
69.图9至图11示意性地例示将喷嘴板结合到扩散块的过程。
70.参考图9，玻璃熔块涂覆在扩散块25上以形成熔块层fr。例如，扩散块25可以包含具有相对小的热膨胀系数的材料，诸如铁
‑
镍
‑
钴合金、铁
‑
镍合金、钛等。
71.在一实施例中，玻璃熔块可以具有相对低的熔化温度。低熔化温度的玻璃熔块可以稳定地结合(或附接)彼此具有不同材料的扩散块25和喷嘴板26。此外，由低熔化温度的玻璃熔块形成的联接构件27可以形成稳定的结合界面，从而可以防止源蒸汽的泄漏。此外，由于结合过程可以在相对低的温度下进行，所以可以防止对扩散块25和喷嘴板26的热损坏。此外，在结合过程之后的沉积过程中，联接构件27可能不会产生排气，因为联接构件27在沉积温度(例如，大约200℃至大约300℃)下是稳定的。因此，可以防止源蒸汽的污染。
72.例如，低熔化温度的玻璃熔块可以包含熔块粉末、有机粘合剂和有机溶剂。
73.例如，熔块粉末可以包括p2o5、v2o5、zno、bao、sb2o3、fe2o3、al2o3、b2o3、bi2o3、tio2或其组合。例如，熔块粉末的粒径可以是大约0.1微米至大约20微米。
74.例如，有机粘合剂可以包括乙基纤维素、乙二醇、丙二醇、乙基羟乙基纤维素、酚醛树脂、酯基聚合物、甲基丙烯酸酯基聚合物、乙二醇单乙酸酯的单丁醚或其组合。有机粘合剂可以在低于烧结熔块粉末的温度的温度下分解。
75.例如，有机溶剂可以包括丁基卡必醇乙酸酯(bca)、α
‑
松油醇(α
‑
tpn)、邻苯二甲酸二丁酯(dbp)、乙酸乙酯、β
‑
松油醇、环己酮、环戊酮、己二醇、醇酯或其组合。
76.低熔化温度的玻璃熔块可以进一步包括填料。例如，填料可以包括堇青石、锆石、钛酸铝、氧化铝、莫来石、二氧化硅、α
‑
石英、玻璃、方石英、鳞石英、氧化锡陶瓷、β
‑
锂辉石、磷酸锆陶瓷、β
‑
石英或其组合。
77.根据需要，低熔化温度的玻璃熔块可以进一步包括增塑剂、脱模剂、分散剂、消泡剂、均化剂、润湿剂或其组合。
78.例如，玻璃熔块可以通过丝网印刷方法、刮刀、分配器等在扩散块25上提供。
79.熔块层fr可以形成在扩散块25的蒸汽排放表面上。熔块层fr可以包括通路部分vh，或者可以部分地形成在蒸汽排放表面上，以打开扩散块25的扩散流动路径dp。
80.参考图10和图11，喷嘴板26被设置成接触熔块层fr的上表面，然后熔块层fr被加
热以形成包含玻璃材料的联接构件27。熔块层fr可以通过加热器、激光器等加热。在加热熔块层fr的过程中，熔块粉末被致密化并被烧结以形成联接构件27。
81.在一实施例中，联接构件27的热膨胀系数可以具有在扩散块25的热膨胀系数与喷嘴板26的热膨胀系数之间的值。联接构件27的热膨胀系数可以大于喷嘴板26的热膨胀系数并且小于扩散块25的热膨胀系数，以减小施加到喷嘴单元的应力。例如，联接构件27的热膨胀系数可以大于大约2.6ppm/℃并且小于大约5ppm/℃。
82.此外，由低熔化温度的玻璃熔块形成的联接构件27的软化温度可以等于或小于大约400℃。例如，联接构件27的玻璃化转变温度和软化温度可以分别为大约300℃至大约350℃。
83.在一实施例中，玻璃熔块可以涂覆在扩散块25上。然而，实施例不限于此。例如，玻璃熔块可以涂覆在喷嘴板26上。
84.根据实施例，包含不同材料的扩散块和喷嘴板可以彼此稳定地结合，并且可以减少或防止由于扩散块与喷嘴板之间的热膨胀差异而导致的结合失败。因此，可以实现大尺寸的蒸汽射流沉积。此外，蒸汽射流的线性度可以增加，从而增加打印图案的分辨率。
85.图12是例示根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置的喷嘴板的示意剖视图。
86.参考图12，喷嘴板26’可以包括喷嘴nz，喷嘴nz穿过喷嘴板26’并在一方向上布置。喷嘴nz在蒸汽进入表面和蒸汽排放表面处可以具有不同的直径。例如，蒸汽排放表面处的喷嘴nz的直径w1可以小于蒸汽进入表面处的喷嘴nz的直径w2。
87.在一实施例中，喷嘴nz的长径比，即长度l1与蒸汽排放表面处的直径w1的比，可以等于或大于5∶1。例如，长度l1与蒸汽排放表面处的直径w1的比可以是大约5∶1至大约30∶1。
88.参考图13，喷嘴部20包括扩散块25、喷嘴板26和设置在扩散块25与喷嘴板26之间的联接构件27。
89.扩散块25扩散转移到喷嘴部20的源蒸汽，并将扩散的源蒸汽转移到喷嘴板26。喷嘴板26包括在第一方向d1上彼此间隔开的喷嘴nz。喷嘴nz可以穿过喷嘴板26。扩散块25可以包括分别连接到喷嘴nz的扩散流动路径dp。扩散流动路径dp可以在喷嘴nz穿过喷嘴板26的第三方向d3上延伸，以连接到喷嘴nz。
90.在一实施例中，扩散流动路径dp可以连接到至少两个喷嘴nz。联接构件27可以包括连接到扩散流动路径dp和至少两个喷嘴nz的通路部分vh。
91.如图14所例示，联接构件27可以包括通路部分vh，并且一个通路部分vh可以连接到至少两个扩散流动路径dp和至少两个喷嘴nz。
92.实施例不限于包括扩散流动路径的扩散块。例如，如图15所例示，扩散块25可以包括共同连接到喷嘴板26的喷嘴nz的共同扩散流动路径dp。因此，联接构件27可以沿着扩散块25的下表面的边缘设置。
93.参考图16，根据一实施例的用于蒸汽射流沉积的装置可以使用喷嘴形成大尺寸有机薄膜54。例如，可以调整相邻喷嘴之间的距离、喷嘴与基板50之间的距离、源蒸汽的线性度等，以重叠源蒸汽在基板50上喷射的区域，从而形成大尺寸有机薄膜54。
94.实施例可以用于形成有机薄膜。例如，实施例可以用于制造各种有机电子器件，诸如有机发光二极管、有机半导体、有机太阳能电池、有机传感器等。
95.上述内容是对实施例的例示，不应被解释为对实施例的限制。尽管已经描述了实
施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本公开的新颖教导和方面的情况下，许多修改是可能的。因此，所有这些修改都旨在包括在本公开的范围内。因此，应该理解的是，上述内容是对各种实施例的例示，并且不应被解释为限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其它实施例的修改旨在包括在本公开的范围内。