[发明专利]高精准度蔽荫掩模沉积系统及其方法

说明书

本发明揭示一种能够在衬底上形成高分辨率材料图案的直接沉积系统。来自蒸镀源的汽化原子通过蔽荫掩模的孔隙图案以按所要图案沉积于所述衬底上。在到达所述蔽荫掩模之前，所述汽化原子通过操作为空间滤波器的准直器，所述空间滤波器阻挡不沿几乎垂直于衬底表面的方向行进的任何原子。因此，通过所述蔽荫掩模的所述汽化原子在通过其孔隙之后很少或不展现横向散布(即，羽化)，且所述材料以相对于所述蔽荫掩模的所述孔隙图案具有非常高保真度的图案沉积于所述衬底上。因此，本发明减轻对先前技术中通常所需的沉积材料的区域之间的相对较大空间的需要，借此实现高分辨率图案化。

相关案的声明

本案主张2016年5月24日申请的序列号为62/340,793号美国临时专利申请案(代理档案号：6494-208PR1)的优先权，所述申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及薄膜沉积，且更特定来说，本发明涉及基于蒸镀的薄膜沉积。

背景技术

基于蔽荫掩模的沉积是将材料沉积到衬底的表面上使得沉积材料在沉积过程本身期间根据期望来图案化的过程。这通常称为“直接图案化”材料的图案化层。

在典型蔽荫掩模沉积过程中，在与衬底相距某一距离的源处使所要材料汽化。随着材料的汽化原子朝向衬底行进，其必须通过定位于衬底表面的正前方的蔽荫掩模。蔽荫掩模含有开口(即，孔隙)，其布置匹配衬底上的材料的所要图案的布置(以类似于丝网或艺术模板的方式)。因此，汽化原子仅通过孔隙而沉积于衬底表面上。

多年来，基于蔽荫掩模的沉积已在集成电路(IC)工业中用于将材料图案沉积于衬底上，此部分归因于其避免需要在沉积材料层之后图案化所述材料层的事实。因此，其使用无需将沉积材料暴露于有害化学物质(例如酸性蚀刻剂、苛性光刻显影化学物质及其类似者)来将其图案化。另外，其使用还减少衬底必须经受的处置及额外处理量，借此可减少衬底损坏且提高制造良率。对于例如有机材料的许多材料，通过蔽荫掩模的图案化实际上是必不可少的，这是因为材料不能经受光刻化学物质。

不幸地，可通过蔽荫掩模沉积来获得的特征分辨率会因沉积材料趋向于在通过蔽荫掩模之后横向散布(称为“羽化(feathering)”)的事实而减小。因此，关键特征必须通过其之间的相对较大敞开空间区域来分离。在许多应用中，这已限制可获得的整体装置分辨率的密度。

例如，主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器需要基于蔽荫掩模来沉积其发光材料，这是因为这些材料不能经受光刻或蚀刻。对于全色AMOLED显示器，每一显示像素包含各自发射不同色彩的若干区域，称为发光材料的“子像素”。然而，归因于羽化问题，必须在这些子像素区域之间包含相对较大安全边限间隙以确保沉积材料中无重叠。在一些情况中，这些间隙必须几乎与子像素本身一样大，此引入非所要光学假影，尤其当在近眼应用(例如头戴式显示器)中观看时。因此，现有技术的AMOLED显示器通常已受限于每英寸约600个像素(ppi)或更小，此对包含近眼扩增实境及虚拟现实应用的许多应用来说是不足的。另外，子像素之间需要大间隙导致像素填充因子减小，此减小显示亮度。因此，必须增大通过有机层的电流密度来提供所要亮度，此会缩短显示器寿命。

替代方法是使用具有与显示器本身的主动区域一样大的孔隙的蔽荫掩模来跨整个显示器沉积发射单色白光有机层且接着将红色、绿色及蓝色滤波器图案化或沉积于OLED的顶部上。这些彩色滤波器吸收除光谱的红色、绿色或蓝色部分(取决于彩色滤波器)的外的全部发射白光，以允许产生全色图像。然而，这些彩色滤波器吸收高达80％的发射光，此显著减小显示亮度，从而再次需要以高于所要驱动电流操作。

在现有技术中，仍未满足对适于将高分辨率材料图案直接图案化于衬底上的过程的需要。

发明内容