[发明专利]多模式薄膜沉积设备以及薄膜沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜沉积设备及薄膜沉积方法，特别是涉及一种多模式薄膜沉积设备及薄膜沉积方法。 

背景技术

有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）中的有机半导体材料及低功函数电极极易受氧气与水气劣化，有效的封装技术以增加元件稳定性及使用寿命一直是有机发光二极管商品化过程的挑战。传统封装方法制作成本高，且不具有可挠曲性，无法满足需求。利用原子层沉积(ALD)或等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)薄膜封装技术来制备可挠性阻障薄膜(barrier film)已成为趋势。 

原子层沉积制作工艺沉积高致密低缺陷无机薄膜如氧化铝(Al₂O₃)等，由于制作工艺速率慢，为达有效的有机发光二极管封装需求的厚度（约20～30nm），制作工艺将需耗费约200～300分钟，无法有效降低制造成本，市场接受度低。若单纯使用等离子体辅助化学气相沉积制作工艺虽可大幅增加薄膜沉积速度，但有机发光二极管元件却容易受到等离子体环境中高能离子轰击而造成损害(plasma induced damage)。若结合两者制作工艺技术的优点，先利用原子层沉积制作工艺沉积数十个原子层(～2nm,20min)的无缺陷薄膜(即氧化铝薄膜)，再利用等离子体辅助化学气相沉积制作工艺沉积较厚的氮化硅(SiNx)用以保护氧化铝层避免于大气中产生水解。由于原子层沉积制作工艺所制备的无缺陷薄膜甚为致密，于等离子体辅助化学气相沉积制作工艺中可保护有机发光二极管元件不受等离子体损害的影响。如此制作工艺方法可大幅降低阻障薄膜的制作工艺所需时间(由原4-5小时降到0.5小时左右)。 

然而，对于现今制作工艺技术而言，原子层沉积制作工艺与等离子体辅助化学气相沉积制作工艺分属两个不同制作工艺腔体，不仅设备成本高，在元件转移(transfer)的过程中，未完成封装的有机发光二极管元件会暴露于环 境中，造成阻障薄膜(barrier film)品质的降低。此外，等离子体辅助化学气相沉积制作工艺与原子层沉积制作工艺技术截然不同，等离子体辅助化学气相沉积制作工艺需透过气体喷洒头（showerhead）使混合的制作工艺气体均匀分布，并产生等离子体以解离制作工艺气体形成镀膜前驱反应物，因此，气体喷洒头会设计1～3层的气体扩散空间以作为缓冲区域，用于达到均匀出气的目的。而原子层沉积制作工艺则是讲求在最短的工作周期(low cycle time)让气体前驱物饱和分布并附着在制作工艺基板上。因此，若单纯利用等离子体辅助化学气相沉积制作工艺的气体喷洒头来进行原子层沉积制作工艺，制作工艺气体将需要充满整个气体喷洒头以及制作工艺腔空间才能达到饱和分布，如此一来，势必造成工作周期及气体使用量的增加。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种多模式薄膜沉积设备，适于将基板在单一腔体中进行不同模式的薄膜沉积制作工艺。 

为达上述目的，本发明的一实施例提供一种多模式薄膜沉积设备。多模式薄膜沉积设备包括反应腔室、承载座、气体喷洒头、惰性气体供应源、第一进气系统与第二进气系统。反应腔室具有第一开口及第二开口，第一开口与第二开口为同一轴向，以贯穿反应腔室。承载座适于承载基板，且设置于反应腔室中。气体喷洒头具有气体混合室与多个气孔，其中所述气孔位于气体混合室的一侧，且所述气孔朝向承载座，气体混合室通过所述气孔而与反应腔室连通。第一进气系统，适于提供第一薄膜沉积模式时所需的第一制作工艺气体，且第一进气系统连接于该第一开口。惰性气体供应源，连接于气体喷洒头的气体混合室，适于提供不与第一制作工艺气体反应的惰性气体。第二进气系统，适于提供第二薄膜沉积模式时所需的第二制作工艺气体，且第二进气系统连接于气体喷洒头的气体混合室。 

本发明的又一实施例是提出一种利用上述的多模式薄膜沉积设备进行的薄膜沉积方法，其包括：提供基板，配置于承载座上。进行该第一薄膜沉积模式，同步开启第一进气系统及惰性气体供应源，使第一进气系统经由第一开口提供第一制作工艺气体至反应腔室，同时惰性气体经由气体喷洒头的所述气孔进入到反应腔室，接着控制惰性气体的进气，使气体混合室与所述气孔的压力大于反应腔室，通过气体喷洒头喷出惰性气体以将第一制作工艺 气体附着在基板上，并于基板上形成第一薄膜，之后关闭第一进气系统及惰性气体供应源。进行该第二薄膜沉积模式，开启第二进气系统，使第二制作工艺气体经由气体喷洒头的所述气孔进入到反应腔室，并于基板上形成第二薄膜。