KR20210155812A - 기판들 상에 막들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들 - Google Patents

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KR20210155812A
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프라샨스 코트누르
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Abstract

본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세스들에서 기판들 상에 막들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 프로세스 시스템은 별개의 앰풀들에 각각 포함된 상이한 재료들을 포함한다. 각각의 재료는 가열된 가스 라인을 통해 프로세스 챔버 내에 포함된 샤워헤드의 별개의 부분 내로 유동된다. 샤워헤드로부터, 각각의 재료는 회전하는 페데스탈의 표면 상에 놓인 기판 상으로 유동된다. 샤워헤드 밖으로의 질량 유량 및 페데스탈의 회전 레이트를 제어하는 것은 기판 상에 바람직한 재료 도메인 사이즈들을 갖는 막들이 증착되게 하는 것을 돕는다.

Description

기판들 상에 막들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들
[0001] 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세스들에 관한 것으로, 더 상세하게는, 반도체 프로세스들에서 기판들 상에 막들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
[0002] 유기 기상 증착이 반도체 디바이스들 및 다른 광학 디바이스들을 구축하는 데 점점 더 관련성이 높아지고 있다. 기상 증착 프로세스들은 일반적으로, 원하는 압력에서 유지되는 재료들을 원하는 온도까지 가열하는 것 ―이에 따라, 가열된 재료는 기화된 다음 기판으로 전달될 수 있는데, 기화된 재료는 기판의 표면 상에 응축됨― 을 포함한다. 유기 기상 증착은 대개, CMOS 이미지 센서들을 형성하기 위해 사용된다. 그러나, 유기 기상 증착은 또한, OLED(organic light emitting diode)들, 유기 광검출기들, 솔라 셀들 및 다른 유사한 디바이스들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이들 디바이스들은 텔레비전 스크린들, 컴퓨터 모니터들, 모바일 폰들, 및 정보를 디스플레이하기 위한 다른 핸드-헬드 디바이스들의 제조 시에 사용된다. OLED 디스플레이들로 가능한 컬러들, 밝기 및 시야각들의 범위는 통상적인 LED 디스플레이들의 것보다 더 큰데, 그 이유는 OLED 픽셀들이 광을 직접적으로 방출하고 백라이트를 필요로 하지 않으며, 이에 따라, 형성된 디바이스의 에너지 소모를 감소시키기 때문이다. 추가로, OLED들은 가요성 기판들 상에 제조되어서, 추가적인 디바이스 애플리케이션들도 또한 야기할 수 있다.
[0003] 이들 디바이스들이 유용하지만, 그러한 디스플레이 디바이스들의 제조 시에 직면하는 많은 난제들이 있다. 고효율로 스택들을 제작하기 위해, 재료들의 공동-증착(co-deposition)이 요구된다. 기판 상에 재료들을 공동-증착할 때, 기판 상의 결과적인 막 층(들)이 기능 디바이스를 형성할 수 있다는 것을 보장하기 위해, 기판의 표면 상의 재료들의 배치가 중요하다. 재료들의 배치의 제어 없이는, 형성된 층 내의 결과적인 증착된 재료들은 유기 전자 디바이스들에서 전하 분리 및 추출을 방해하는 바람직하지 않은 도메인 사이즈들 및 형태(morphology)들을 형성할 수 있다. 일부 디바이스 구성들에서, 다수의 재료들이 단일의 형성된 층 내에서 혼합되거나 또는 다수의 재료들이 초격자(superlattice) 구조를 형성하도록 기판 상에 재료들을 증착하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 기상 증착 프로세스들은 이들 타입들의 다수의 재료 함유 층들 또는 복합(composite) 층들을 신뢰성 있게 형성할 수 없다.
[0004] 이에 따라서, 다수의 재료들로 기판을 공동-증착할 때, 바람직한 혼합비(mixed ratio)들, 도메인 사이즈들 및 형태들의 결과적인 막들을 형성하는 방법들이 필요하다.
[0005] 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세스들에서 기판들 상에 막들을 형성하는 방법들에 관한 것이다.
[0006] 일 실시예에서, 기판 상에 막을 형성하기 위한 방법은, 복수의 앰풀(ampoule)들 각각의 프로세스 볼륨의 온도 및 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 단계 ―복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내에 상이한 재료들이 배치되고, 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 샤워헤드의 복수의 부분들 중 하나와 유체 연통하며, 그리고 제어된 온도는, 상이한 재료들 각각이 프로세스 볼륨들 각각 내에서 증발하게 하고 샤워헤드의 복수의 부분들 중 하나로 유동하게 하도록 구성됨―; 샤워헤드의 복수의 부분들 각각의 온도를 제어함으로써, 샤워헤드의 복수의 부분들 각각으로부터 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 상이한 재료들 각각의 유량을 제어하는 단계; 프로세스 챔버 내의 압력을 제어하는 단계; 및 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 페데스탈 상의 기판의 회전 레이트(rate)를 제어하는 단계를 포함하며, 회전하는 기판은 샤워헤드의 복수의 부분들 각각으로부터 제공되는 상이한 재료들의 유동에 노출된다.
[0007] 다른 실시예에서, 기판 상에 막을 형성하기 위한 방법은, 제1 앰풀의 프로세스 볼륨의 온도 및 제1 앰풀의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 단계 ―제1 앰풀의 프로세스 볼륨 내에 제1 재료가 배치되고, 제1 앰풀의 프로세스 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 샤워헤드의 복수의 부분들 중 제1 부분과 유체 연통하며, 그리고 제어된 온도는, 제1 재료가 프로세스 볼륨 내에서 증발하게 하고 샤워헤드의 제1 부분으로 유동하게 하도록 구성됨―; 제2 앰풀의 프로세스 볼륨의 온도 및 제2 앰풀의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 단계 ―제2 앰풀의 프로세스 볼륨 내에 제2 재료가 배치되고, 제2 앰풀의 프로세스 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 샤워헤드의 복수의 부분들 중 제2 부분과 유체 연통하며, 그리고 제어된 온도는, 제2 재료가 프로세스 볼륨 내에서 증발하게 하고 샤워헤드의 제2 부분으로 유동하게 하도록 구성됨―; 샤워헤드의 복수의 부분들 중 제1 부분의 온도를 제어함으로써, 샤워헤드의 제1 부분으로부터 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 제1 재료의 유량을 제어하는 단계; 샤워헤드의 복수의 부분들 중 제2 부분의 온도를 제어함으로써, 샤워헤드의 제2 부분으로부터 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 제2 재료의 유량을 제어하는 단계; 프로세스 챔버 내의 압력을 제어하는 단계; 및 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 페데스탈 상의 기판의 회전 레이트를 제어하는 단계를 포함하며, 회전하는 기판은 샤워헤드의 복수의 부분들 중 제1 부분 및 제2 부분으로부터 제공되는 제1 재료 및 제2 재료의 유동에 동시에 또는 순차적으로 노출된다.
[0008] 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세스들에서 기판들 상에 막들을 형성하기 위한 프로세스 시스템들에 관한 것이다.
[0009] 일 실시예에서, 기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템은, 복수의 앰풀들; 프로세스 챔버 ―프로세스 챔버는, 복수의 부분들을 포함하는 샤워헤드; 및 페데스탈을 포함함―; 복수의 전달 라인들 ―복수의 전달 라인들의 각각의 전달 라인은 복수의 앰풀들 중 하나로부터 샤워헤드의 복수의 부분들 중 하나로 연결됨―; 및 프로세스 시스템의 동작을 조절하도록 구성된 제어기를 포함하며, 제어기는 프로세서 상에서의 실행을 위한 명령들을 포함하는 메모리를 포함하며, 명령들은, 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨의 온도 및 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 것 ―복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내에 상이한 재료들이 배치되고, 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 샤워헤드의 복수의 부분들 중 하나와 유체 연통하며, 그리고 제어된 온도는, 상이한 재료들 각각이 프로세스 볼륨들 각각 내에서 증발하게 하고 샤워헤드의 복수의 부분들 중 하나로 유동하게 하도록 구성됨―; 샤워헤드의 복수의 부분들 각각의 온도를 제어함으로써, 샤워헤드의 복수의 부분들 각각으로부터 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 상이한 재료들 각각의 유량을 제어하는 것; 프로세스 챔버 내의 압력을 제어하는 것; 및 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 페데스탈 상의 기판의 회전 레이트를 제어하는 것을 포함하며, 회전하는 기판은 샤워헤드의 복수의 부분들 각각으로부터 제공되는 상이한 재료들의 유동에 노출된다.
[0010] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 상세한 설명은 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 통상적인 실시예들을 예시하므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 본원에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 프로세스 시스템의 개략도이고;
[0012] 도 2는 본원에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 1에 도시된 샤워헤드의 저면 등각도이고;
[0013] 도 3은 본원에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 방법의 흐름도이며; 그리고
[0014] 도 4a 및 도 4b는 본원에서 설명되는 일부 실시예들에 따라 도 3에 도시된 방법이 수행된 후의 프로세스 챔버의 개략도들이다.
[0015] 다음의 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 더 철저한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부사항들이 제시된다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들 중 하나 이상이 이들 특정 세부사항들 중 하나 이상 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 경우들에서, 본 개시내용의 실시예들 중 하나 이상을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해서 잘 알려진 특징들은 설명되지 않았다.
[0016] 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 하나 이상의 증착 프로세스들에서 기판들 상에 막들을 형성하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 프로세스 시스템은 별개의 앰풀들에 각각 포함된 상이한 증발가능 재료들을 포함한다. 각각의 증발가능 재료는 가열된 가스 라인을 통해 프로세스 챔버 내에 포함된 샤워헤드의 별개의 부분 내로 유동된다. 샤워헤드로부터, 각각의 재료는 회전하는 페데스탈의 표면 상에 놓인 기판 상으로 지향된다. 재료들이 앰풀들로부터 기판으로 유동하는 동안 프로세스 시스템의 프로세스 파라미터들을 제어하는 것은, 다수의 재료들이 단일의 형성된 층 내에서 혼합되게 하거나 또는 다수의 재료들이 초격자 구조를 형성하게 할 수 있다. 프로세스 파라미터들을 제어함으로써, 다수의 증착된 재료들을 포함하는 형성된 층의 상대 조성(relative composition)이 또한 달성될 수 있다.
[0017] 본원에서 설명되는 실시예들에서, 기판의 표면에 걸친 결과적인 막들의 조성에 영향을 미치는 일부 파라미터들은 샤워헤드 밖으로의 질량 유량, 기판의 온도, 및 페데스탈의 회전 레이트이다. 샤워헤드 밖으로의 질량 유량을 결정하는 일부 팩터들은, 샤워헤드에 연결된 앰풀의 온도, 앰풀들로부터 샤워헤드로 연장되는 유체 전달 시스템에서 형성된 온도 구배(gradient), 샤워헤드의 온도, 각각의 샤워헤드 부분 내의 개구들에 의해 생성된 유동 제한, 프로세스 시스템의 상이한 부분들 내의 재료의 유동 체제(regime)(예컨대, 분자 유동), 및 프로세싱 동안 기판이 상주하는 프로세스 챔버의 압력이다. 질량 유량 및 페데스탈의 회전 속도를 제어하는 것은 기판의 표면 상에 바람직한 조성들을 갖는 막들을 형성할 수 있는 증착 프로세스를 야기한다. 따라서, 결과적인 막들은 원하는 도메인 사이즈들 및 형태(morphoology)들을 가져서, 결과적인 막들이 유기 전자 디바이스들에서 전하 분리 및 추출을 방해하는 원하지 않는 도메인 사이즈들 및 형태들을 갖는 문제를 해결한다.
[0018] 도 1은 본원에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 프로세스 시스템(100)의 개략도이다. 프로세스 시스템(100)은 프로세스 챔버(102)를 포함한다. 프로세스 챔버(102)는 측벽들(104), 최하부(106) 및 최상부(108)에 의해 정의되어서, 프로세스 볼륨(110)을 형성한다. 프로세스 챔버(102)는 프로세스 챔버(102)의 프로세스 볼륨(110) 내의 기판, 이를테면, 기판(114)을 프로세싱하도록 구성된다. 기판(114)은 프로세스 챔버(102)에 배치된 페데스탈(112)에 의해 지지된다. 개구들을 갖는 마스크(113)가 기판(114) 위에 포지셔닝된다. 마스크(113)는, 재료들이 기판(114)의 별개의 구역들 상으로 유동하여서 적절한 디바이스들을 형성하도록 포지셔닝된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(102)는 본 개시내용에 따라 프로세스 재료 증착, 이를테면, 유기 기상 증착을 수행하도록 구성된, 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 챔버, 원자 층 증착(ALD; atomic layer deposition) 챔버 또는 물리 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 챔버일 수 있다. 그러나, 다른 챔버들이 또한, 본원에서 제공되는 교시들에 따라 사용 및 수정될 수 있다.
[0019] 일부 실시예들에서, 재료 층(미도시) 또는 재료 층의 유도체들은, 재료들 각각의 질량 유량을 개별적으로 제어함으로써 ―재료들 각각은 상이한 증발 온도들을 필요로 함―, 기판(114) 상에 증착 프로세스에 의해 형성, 응축 또는 증착될 수 있다. 따라서, 본원의 실시예들은 종래의 샤워헤드를 통해 증발될 수 없다. 일부 실시예들에서, 사용되는 재료 조합들 중 일부는 CuPc:C60 혼합물(mix); CBP:Ir(ppy)3 혼합물; MoO3:Ag 혼합물; DBR(distributed Bragg reflector) 초격자 구조(예컨대, MgF2/SiOx 쌍들), 및/또는 다른 유사한 조합들일 수 있다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들에서, 제1 부분(122), 제2 부분(130), 제3 부분(166) 및 제4 부분(168)을 포함하는 샤워헤드(116)가 제공된다. 4개의 부분들이 도 1에 도시되지만, 임의의 수의 부분들을 포함하는 다른 샤워헤드들이 제공될 수 있다. 다수의 부분들을 사용하여, 샤워헤드(116)는 기판(114) 상에 바람직한 막들을 형성하기 위해 다수의 프로세스 재료들을 증착하도록 구성되며, 이는 아래에서 더 상세히 설명된다.
[0020] 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 시스템(100)은 제1 앰풀(118), 제2 앰풀(126), 제3 앰풀(174) 및 제4 앰풀(176)을 포함한다. 제1 재료(162)는 제1 앰풀(118)의 프로세스 볼륨 내에 포함되고, 제2 재료(164)는 제2 앰풀(126)의 프로세스 볼륨 내에 포함되고, 제3 재료(178)는 제3 앰풀(174)의 프로세스 볼륨 내에 포함되며, 제4 재료(180)는 제4 앰풀(176)의 프로세스 볼륨 내에 포함된다. 제1 앰풀(118)은 제1 전달 라인(120)을 통해 샤워헤드(116)의 제1 부분(122)에 제1 재료(162)를 전달하고, 제2 앰풀(126)은 제2 전달 라인(128)을 통해 샤워헤드(116)의 제2 부분(130)에 제2 재료(164)를 전달하고, 제3 앰풀(174)은 제3 전달 라인(171)을 통해 샤워헤드의 제3 부분(166)에 제3 재료(178)를 전달하며, 제4 앰풀(176)은 제4 전달 라인(173)을 통해 샤워헤드(116)의 제4 부분(168)에 제4 재료(180)를 전달한다. 4개의 앰풀들이 도 1에 도시되지만, 다른 실시예들은 임의의 수의 앰풀들을 포함할 수 있으며, 앰풀들 각각은 자신만의 프로세스 재료를 포함하고, 앰풀들 각각은 프로세스 재료를 샤워헤드의 별개의 부분에 전달한다(예컨대, 샤워헤드는 제공되는 상이한 재료들만큼 많은 분리된 부분들을 갖는다). 추가적으로, 다른 실시예들에서, 샤워헤드(116)의 2개의 대향 부분들이 동일한 재료를 증착하기 위해 동일한 앰풀에 연결될 수 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 일 예에서, 샤워헤드(116)의 제1 부분(122) 및 제3 부분(166)은 기판 상에 제1 재료(162)를 증착하기 위해 제1 전달 라인(120)을 통해 제1 앰풀(118)과 같은 동일한 앰풀에 연결될 수 있다. 이 예에서, 제2 부분(130) 및 제4 부분(168)은 기판 상에 제2 재료(162)를 증착하기 위해 제2 전달 라인(128)을 통해 제2 앰풀(126)에 연결될 수 있다.
[0021] 이들 실시예들에서, 프로세스 시스템(100) 내의 온도는 시스템의 상이한 부분들에 포함된 가열 엘리먼트들에 의해 제어된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 제1 전달 라인(120)은 제1 전달 라인 가열 엘리먼트(124)에 의해 가열되고, 제2 전달 라인(128)은 제2 가열 엘리먼트(132)에 의해 가열되고, 제3 전달 라인(171)은 제3 전달 라인 가열 엘리먼트(170)에 의해 가열되며, 제4 전달 라인(173)은 제4 전달 라인 가열 엘리먼트(172)에 의해 가열된다. 제1 전달 라인 가열 엘리먼트(124), 제2 전달 라인 가열 엘리먼트(132), 제3 전달 라인 가열 엘리먼트(170) 및 제4 전달 라인 엘리먼트(172) 각각은 제1 전달 라인(120), 제2 전달 라인(128), 제3 전달 라인(171) 및 제4 전달 라인(172)을 가열하여서, 각각, 원하지 않는 응축을 방지하는 것을 돕는다. 유사하게, 제1 앰풀(118)은 제1 앰풀 가열 엘리먼트(149)에 의해 가열되고, 제2 앰풀(126)은 제2 앰풀 가열 엘리먼트(150)에 의해 가열되고, 제3 앰풀(174)은 제3 앰풀 가열 엘리먼트(182)에 의해 가열되며, 제4 앰풀(176)은 제4 앰풀 가열 엘리먼트(184)에 의해 가열된다. 마찬가지로, 샤워헤드(116)의 제1 부분(122)은 제1 부분 가열 엘리먼트(138)에 의해 가열되고, 샤워헤드(116)의 제2 부분(130)은 제2 부분 가열 엘리먼트(148)에 의해 가열되고, 샤워헤드(116)의 제3 부분(166)은 제3 부분 가열 엘리먼트(167)에 의해 가열되며, 샤워헤드(116)의 제4 부분(168)은 제4 부분 가열 엘리먼트(169)에 의해 가열된다. 프로세스 시스템(100)의 상이한 부분들 전체에 걸쳐 온도를 제어하는 것은 프로세스 시스템(100)의 상이한 부분들 전체에 걸쳐 질량 유량을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 온도가 증가될 때, 이는 개방 시스템에서 기화되는 재료의 밀도의 감소로 인해 기화되는 재료의 유량의 증가를 유발한다. 온도가 감소될 때, 이는 기화되는 재료의 밀도의 증가로 인해 유량의 감소를 유발한다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 질량 유량은 캐리어 가스의 사용 없이 제어될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 캐리어 가스들이 선택적으로 제공될 수 있다.
[0022] 일부 실시예들에서, 프로세스 시스템 내의 압력은 진공 펌프(142) 및 밸브(144)에 의해 제어된다. 진공 펌프(142)는 프로세스 시스템(100)으로부터 프로세스 가스들 및 공기를 제거하도록 작용한다. 진공 펌프(142)는 프로세스 챔버(102)에 연결되고, 밸브(144)가 개방될 때 프로세스 챔버(102) 내의 압력을 감소시킨다. 일부 구성들에서, 진공 펌프(142)에 진입하기 전에, 미반응 전구체 재료들을 포획(capture)하기 위해 콜드 트랩(101)이 사용된다. 일부 실시예들에서, 진공 펌프(142)는 또한, 하나 이상의 바이패스 밸브들(146)을 통해 전달 라인들(120, 128, 171 및 173) 각각에 연결된다.
[0023] 일부 실시예들에서, 각각의 전달 라인(120, 128, 171 및 173)은 전용 차단(shut-off) 밸브를 가지며, 이는 도 1에서 복수의 차단 밸브들(147)로서 예시된다. 통상적으로, 차단 밸브들(147)은 각각, 재료들(162, 164, 178, 180) 중 어느 재료가 앰풀들(118, 126, 174, 176)로부터 샤워헤드(116)의 각각의 부분(122, 130, 166 및 168) 내로 유동하는지를 개별적으로 제어하기 위해 사용된다. 예컨대, 차단 밸브들(147) 중 2개는 폐쇄되고 차단 밸브들 중 2개는 개방되어서, 샤워헤드(116) 내로의 재료들(162 및 180)의 유동을 방지하고 재료들(164 및 178)만이 샤워헤드(116) 내로 유동할 수 있게 할 수 있다. 다른 예에서, 차단 밸브들(147) 중 하나가 개방될 수 있는 한편, 다른 밸브들(147) 모두가 폐쇄되어서, 재료(162)만이 샤워헤드(116) 내로 유동할 수 있게 한다. 다른 예에서, 차단 밸브들(147) 중 3개가 개방되어서, 재료들(162, 178 및 180)의 유동은 샤워헤드(116) 내로 유동할 수 있고 따라서 제2 재료(164)가 샤워헤드(116) 내로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 일부 경우들에서, 기판이 프로세스 볼륨(110) 내로 또는 프로세스 볼륨(110) 밖으로 이송될 수 있도록 또는 일부 유지보수 활동이 프로세스 챔버에 대해 수행될 수 있도록, 샤워헤드(116) 내로의 재료들(162, 164, 178, 180)의 모든 재료들의 유동을 방지하기 위해, 차단 밸브들(147) 전부를 폐쇄하는 것이 바람직하다. 다른 실시예들에서, 차단 밸브들(147) 전부가 개방되어서, 재료들(162, 164, 178, 180)의 재료들 전부가 샤워헤드(116) 내로 유동할 수 있게 할 수 있다.
[0024] 위에서 논의된 바와 같이, 각각의 전달 라인(120, 128, 171 및 173)은 각각의 개개의 전달 라인이 진공 펌프(142)와 직접 연통할 수 있게 하는 전용 바이패스 밸브(146)를 갖는다. 차단 밸브들(146)은 증발된 재료들(162, 164, 178, 180)이 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166 및 168)로부터 개별적으로 제거될 수 있게 한다. 어느 재료들(162, 164, 178, 180)이 샤워헤드(116)로부터 제거되는지를 제어하는 것은 유리하게, 증착 프로세스들이 신속하게 시작 및 정지될 수 있게 하여서, 기판들 상에 잔류물들이 형성되는 것을 방지한다. 예컨대, 바이패스 밸브들(146) 중 하나는, 제2 전달 라인(128)의 일부분 및 샤워헤드의 제2 부분(130) 내의 잔류 재료(164)가 제거되어 진공 펌프(142)에 제공될 수 있게 하기 위해 개방될 수 있다. 다른 예에서, 바이패스 밸브들(146) 중 2개가 개방되어, 제1 전달 라인(120) 및 제3 전달 라인(171)의 부분들에서 각각 발견되고 샤워헤드의 제1 부분(122) 및 제3 부분(166)에서 각각 발견되는 잔류 재료(162 및 178)가 제거되어 진공 펌프(142)에 제공될 수 있게 한다. 다른 예에서, 바이패스 밸브들(146) 전부가 폐쇄되어서, 샤워헤드(116) 밖으로 재료들(162, 164, 178, 180)의 모든 재료들의 유동이 정지될 수 있다. 다른 예에서, 바이패스 밸브들(146) 전부가 개방되어서, 재료들(162, 164, 178, 180)의 재료들 전부가 샤워헤드 및 전달 라인들로부터 제거되어 진공 펌프(142)에 제공될 수 있게 할 수 있다.
[0025] 선택적으로, 일부 실시예들에서, 제1 푸시 가스 소스 조립체(160), 제2 푸시 가스 소스 조립체(154), 제3 푸시 가스 소스 조립체(190) 및 제4 푸시 가스 소스 조립체(192)는 기화된 재료를 프로세스 시스템(100)의 프로세스 볼륨으로 전달하는 것을 돕기 위해 제공된다. 제1 푸시 가스 소스 조립체(160)는 밸브(156)가 개방될 때 제1 전달 라인(120)을 통해 제1 푸시 가스(예컨대, 불활성 가스, 이를테면, Ar, N2, He)를 전달한다. 제2 푸시 가스 소스 조립체(154)는 밸브(152)가 개방될 때 제2 전달 라인(128)을 통해 제2 푸시 가스(예컨대, 불활성 가스, 이를테면, Ar, N2, He)를 전달한다. 제3 푸시 가스 소스 조립체(190)는 밸브(186)가 개방될 때 제3 전달 라인(171)을 통해 제3 푸시 가스(예컨대, 불활성 가스, 이를테면, Ar, N2, He)를 전달한다. 제4 푸시 가스 소스 조립체(192)는 밸브(188)가 개방될 때 제4 전달 라인(173)을 통해 제4 푸시 가스(예컨대, 불활성 가스, 이를테면, Ar, N2, He)를 전달한다.
[0026] 유체 전달 시스템의 일부분을 사용하여 막을 증착하기 위해 사용되는 프로세스의 일 예에서, 전달 라인(120)에 부착된 차단 밸브(147)가 초기 폐쇄 상태에 있고 전달 라인(120)에 연결된 바이패스 밸브(146)가 폐쇄된 동안, 제1 앰풀(118), 전달 라인(120) 및 샤워헤드의 부분(122)은 각각 원하는 온도까지 가열된다. 이 스테이지에서, 앰풀(118), 전달 라인(120) 및 프로세스 볼륨(110) 내의 압력은 높은 평형 압력까지 펌핑 다운된다. 제1 앰풀(118), 전달 라인(120), 및 샤워 헤드의 부분(122)의 원하는 온도들은, 제1 재료(162)가 기화되게 하고 전달 라인(120)에 증기를 유지하는 온도들을 포함한다. 증착 프로세스를 개시하기 위해, 전달 라인(120)에 부착된 차단 밸브(147)가 개방되고 전달 라인(120)에 연결된 바이패스 밸브(146)가 폐쇄된 상태로 유지되어서, 기화된 재료가 샤워헤드의 부분(122) 내로 그리고 프로세스 볼륨에 배치된 기판(114) 상으로 유동할 수 있게 한다. 원하는 시간이 경과한 후에, 전달 라인(120)에 부착된 차단 밸브(147)가 폐쇄되고 전달 라인(120)에 연결된 바이패스 밸브(146)가 개방되어, 제1 전달 라인(120)의 일부분들 및 샤워헤드의 제1 부분(122)에서 발견되는 잔류 재료(162)가 제거되어 진공 펌프(142)에 제공될 수 있게 된다. 일부 경우들에서, 차단 밸브(147)가 폐쇄되고 바이패스 밸브(146)가 개방되기 전에, 가스 소스(160)로부터 제공된 불활성 가스로 제1 전달 라인(120) 및 샤워헤드의 제1 부분(122)을 퍼징하는 것이 바람직하다.
[0027] 이들 실시예들에서, 페데스탈(112)은 도 1의 화살표(134)에 의해 도시된 바와 같이 회전하도록 구성된다. 아래에서 추가로 설명될 바와 같이, 페데스탈(112)은 페데스탈(112)이 기판(114)의 표면 상에 원하는 증착된 막 결과들을 달성하도록 하는 속도로 회전하도록 제어된다. 형성된 층 내의 증착된 재료들은 OLED들, 광검출기들, 솔라 셀들 또는 다른 광학 디바이스들과 같은 적절한 디바이스들을 형성할 수 있다. 페데스탈(112)의 회전 속도를 제어하는 것은, 결과적인 막들이 유기 전자 디바이스들에서 전하 분리 및 추출을 방해하는 원하지 않는 도메인 사이즈들 및 형태들을 갖는 문제를 해결한다.
[0028] 위에서 논의된 바와 같이, 결과적인 막들 내에 형성된 구역들의 사이즈에 영향을 미치는 일부 파라미터들은 샤워헤드(116) 밖으로의 질량 유량, 프로세스 볼륨(110) 내의 압력, 및 페데스탈(112)의 회전 레이트이다. 샤워헤드(116) 밖으로의 재료의 질량 유량을 결정하는 일부 팩터들은, 샤워헤드(116)의 제1 부분(122), 제2 부분(130), 제3 부분(166) 및 제4 부분(168) 각각 내의 온도, 샤워헤드(116)의 제1 부분(122), 제2 부분(130), 제3 부분(166) 및 제4 부분(168) 각각에 전달되는 재료의 유량, 재료 전달 컴포넌트들 내의 유동 체제(예컨대, 분자 유동), 제1 앰풀(118), 제2 앰풀(126), 제3 앰풀(174) 및 제4 앰풀(176) 각각의 온도, 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각으로부터 샤워헤드(116)로의 온도 구배, 및 프로세스 챔버(102)의 압력이다. 이들 팩터들을 제어하는 것은 재료의 증착 레이트를 결정하여서, 바람직한 조성들의 막들이 기판(114)의 표면 상에 형성되게 한다.
[0029] 일부 실시예들에서, 위의 팩터들 각각은 제어기(136)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(136)는, 프로세스 챔버(102) 내에 포함된 하드웨어를 포함하여, 전체 프로세스 시스템(100) 내에 포함된 하드웨어와 통신한다. 제어기(136)는 CPU(central processing unit)(136A), 메모리(136B) 및 지원 회로들(또는 I/O)(136C)을 포함할 수 있다. CPU(136A)는, 다양한 프로세스들 및 하드웨어(예컨대, 모터들, 밸브들, 전력 전달 컴포넌트들 및 다른 관련 하드웨어)를 제어하기 위해 산업 현장들에서 사용되고 이러한 프로세스들(예컨대, 프로세싱 시간, 및 기판 포지션 또는 위치)을 모니터링하는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(136B)는 CPU(136A)에 연결되며, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬의 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장부와 같은 용이하게 이용가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있다. 소프트웨어 명령들, 알고리즘들 및 데이터는 CPU(136A)에 명령하기 위해 메모리(136B) 내에 코딩 및 저장될 수 있다. 지원 회로들(136C)은 또한, 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(136A)에 연결된다. 지원 회로들(136C)은 통상적인 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로소자, 서브시스템들 등을 포함할 수 있다. 제어기에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령들)은 프로세스 시스템(100) 내에서 어떤 작업들이 수행가능한지를 결정한다. 프로그램은 제어기(136)에 의해 판독가능한 소프트웨어일 수 있고, 예컨대, 도 3에서 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 샤워헤드(116)로부터의 질량 유량 및 페데스탈(112)의 회전 레이트를 결정하는 파라미터들을 모니터링 및 제어하기 위한 코드를 포함할 수 있다.
[0030] 도 2는 본원에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 샤워헤드 조립체(200)의 저면 등각도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 샤워헤드(116)는 제1 부분(122), 제2 부분(130), 제3 부분(166) 및 제4 부분(168)을 포함하는 복수의 부분들을 포함한다. 복수의 부분들(122, 130, 166 및 168)은 동일 평면 상에 있을 수 있고, 원형 형상을 갖는 샤워헤드(116)를 함께 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드 직경은 약 300 mm 내지 약 500 mm이다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드 직경은 기판(114)의 직경에 대응한다. 일부 실시예들에서, 복수의 부분들은 3개의 부분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 부분들은 6개의 부분들을 포함할 수 있다. 복수의 부분들(122, 130, 166 및 168)은 각각의 부분 사이에 갭(246)이 있도록 배열된다. 부분들(122, 130, 166 및 168) 사이의 이격된 관계는 유리하게, 프로세스 챔버(102) 내로 빠져 나가기 전에 각각의 부분 사이의 열 크로스-토크(thermal cross-talk)를 감소시키거나 또는 방지한다.
[0031] 일부 실시예들에서, 샤워헤드 조립체(200)는 덮개 플레이트(210)에 장착된 샤워헤드(116)를 포함한다. 덮개 플레이트(210)는 덮개 플레이트(210)의 최하부 표면(202)으로부터 연장되는 복수의 마운트들(204)을 갖는다. 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166 및 168) 각각은, 샤워헤드(116)를 덮개 플레이트(210)에 커플링하기 위해 덮개 플레이트(210)의 대응하는 마운트들(204)과 정합(mating)할 수 있는 하나 이상의 마운트들(216)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 마운트들(216)은 샤워헤드(116)의 반경방향 외부 표면으로부터 연장된다. 일부 실시예들에서, 마운트들(204, 216)은 절연성 재료로 제조된다.
[0032] 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 부분들(122, 130, 166 및 168)은 사이즈가 유사하다. 일부 실시예들에서, 복수의 부분들은 상이한 사이즈들일 수 있다. 제1 부분(122)은 덮개 플레이트(210)의 개구를 통해 연장되는 제1 입구(208)를 포함한다. 유사하게, 제2 부분(130), 제3 부분(166) 및 제4 부분(168)은, 각각, 제2 입구(212), 제3 입구(214) 및 제4 입구(224)를 포함하며, 이러한 제2 입구(212), 제3 입구(214) 및 제4 입구(224) 각각은 덮개 플레이트(210)의 개구를 통해 연장된다. 일부 실시예들에서, 각각의 입구(208, 212, 214, 224)는 각각의 가스 전달 부분(122, 130, 166, 및 168)의 개개의 외부 부분에 인접하게 배치된다.
[0033] 제1 부분(122)은 최하부 표면(236)으로부터 연장되는 복수의 개구들(226)을 포함한다. 복수의 개구들(226)은 프로세스 챔버(102) 내로 프로세스 가스를 전달하도록 구성된다. 부분들(130, 166 및 168)은, 각각, 이들의 개개의 최하부 표면들(238, 242, 244)로부터 연장되는 복수의 개구들(228, 232, 234)을 포함한다. 복수의 개구들(228, 232, 234)은 부분들(130, 166 및 168) 각각으로부터 프로세스 챔버(102) 내로 프로세스 가스를 전달하도록 구성된다. 복수의 개구들(226, 228, 232, 234)은 기판(114) 상에 프로세스 재료들을 균일하게 증착하기에 적절한 임의의 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 개구들(226, 228, 232, 234)은 약 0.1 mm 내지 약 3 mm의 직경을 갖는다.
[0034] 샤워헤드(116) 및 덮개 플레이트(210)는 복수의 피드스루 플레이트들(218)을 포함한다. 복수의 피드스루 플레이트들(218)은 와이어들이 샤워헤드(116)로부터 덮개 플레이트(210)를 통과할 수 있게 하도록 구성된다. 와이어들은 가열기 와이어들, 센서 와이어들 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 피드스루 플레이트들(218) 각각은 복수의 개구들(222)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 피드스루 플레이트(218)는 복수의 부분들(122, 130, 166 및 168) 각각 옆에 배치된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가열기 와이어들(206)(하나가 도시됨)은 피드스루 플레이트들(218) 중 하나를 통과하여 제1 부분(122) 내로 통과하도록 구성된다.
[0035] 도 3은 본원에서 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 방법(300)의 흐름도이다. 이들 실시예들에서, 방법(300)은 도 1 및 도 2에서 설명된 시스템들 및 디바이스들을 이용하여 수행되지만, 이들 시스템들 및 디바이스들로 제한되지 않으며, 다른 유사한 시스템들 및 디바이스들을 이용하여 수행될 수 있다. 위에서 논의된 결과적인 막들을 달성하기 위해, 페데스탈(112)의 회전 레이트, 프로세스 볼륨 내의 압력, 및 샤워헤드(116) 밖으로의 질량 유량은 결과적인 막을 형성하기 위해 사용되는 상이한 재료들의 다양한 구역들의 조성 및 사이즈를 제어한다. 샤워헤드(116) 밖으로의 질량 유량을 결정하는 일부 팩터들은 샤워헤드(116)의 온도, 샤워헤드(116)의 부분들 각각 내의 개구들에 의해 생성된 유동 제한, 프로세스 시스템(100)의 상이한 부분들 내의 재료들(162, 164, 178, 180) 각각의 유동 체제(예컨대, 분자 유동), 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도, 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각으로부터 샤워헤드(116)로의 온도 구배, 및 프로세싱 동안 기판(114)이 상주하는 프로세스 챔버(102)의 압력이다. 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166, 168) 밖으로 유동하는 재료들(162, 164, 178, 180) 각각은 상이한 프로세싱 파라미터들을 가져서, 디바이스의 적어도 일부분을 형성하기 위해 사용되는 제어된 막 증착 프로세스를 가능하게 할 수 있다. 추가적으로, 위에서 논의된 바와 같이, 샤워헤드(116)의 2개의 대향 부분들은 동일한 재료를 증착하기 위해 동일한 앰풀에 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 부분(122) 및 제3 부분(166)은 제1 재료(162)를 증착하기 위해 제1 전달 라인(120)을 통해 제1 앰풀(118)과 같은 동일한 앰풀에 연결될 수 있다. 제2 부분(130) 및 제4 부분(168)은 제2 재료(162)를 증착하기 위해 제2 전달 라인(128)을 통해 제2 앰풀(126)에 연결될 수 있다. 따라서, 프로세스 시스템(100)에서 발견되는 컴포넌트들을 사용하여 2개의 재료들 또는 3개의 재료들이 기판 상에 증착될 수 있다.
[0036] 블록(301)에서, 기판(114)은 페데스탈(112) 상에 로딩된다. 블록(316)에서, 샤워헤드(116) 밖으로 유동하는 재료들(162, 164, 178, 180) 각각이 기판(114) 상에 증착되어서, 도 4a 및 도 4b에서 아래에 도시 및 설명되는 바와 같은 막(들)을 야기한다. 일부 실시예들에서, 재료들(162, 164, 178, 180) 전부가 기판(114) 상에 증착된다. 다른 실시예들에서, 재료들(162, 164, 178, 180) 중 세 재료들이 기판(114) 상에 증착된다. 다른 실시예들에서, 재료들(162, 164, 178, 180) 중 두 재료들이 기판(114) 상에 증착된다. 일반적으로, 블록(316)의 프로세스 동안 아무 때나 기판(114) 상으로의 재료들 중 하나 이상의 증착은, 적어도 블록들(302-314)에서 설명된 프로세스들을 동시에 제어하고 완료함으로써 완료된다.
[0037] 블록(302)에서, 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도가 제어된다. 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각 내의 온도 및 압력은, 각각의 앰풀에 상주하는 고체 또는 액체 재료의 증발이 발생할 수 있을 정도로 충분히 높다. 전달 라인들(120, 128, 171, 173)의 온도는 또한, 도 1에서 설명된 가열 엘리먼트들(124, 132, 170, 172)의 사용에 의해 원하는 온도에서 유지된다. 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각 및 전달 라인들(120, 128, 171 및 173) 각각의 온도들은 섭씨 약 20도 내지 섭씨 약 1200도의 범위 내에서, 이를테면, 섭씨 약 100도 내지 섭씨 약 600도에서 제어될 수 있다. 프로세싱 동안 프로세스 시스템(100) 내의 전달 라인들, 앰풀들의 프로세스 볼륨들 및 챔버 프로세스 볼륨 내의 압력은 1×10-8 Torr 미만일 수 있다. 다른 실시예들에서, 압력은 약 1×10-8 Torr 내지 약 1×10-5 Torr, 이를테면, 약 1×10-7 Torr 내지 약 1×10-6 Torr일 수 있다.
[0038] 일부 실시예들에서, 앰풀들(118, 126, 174 및 176) 각각의 온도는 섭씨 약 100도 내지 섭씨 약 600도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도는 상이하고, 다른 실시예들에서는 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 라인들(120, 128, 171, 173) 각각의 온도는 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도보다 더 높은 온도에서 유지된다. 다른 실시예들에서, 전달 라인들(120, 128, 171, 173) 각각의 온도는 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도와 거의 동일한 온도에서 유지된다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 제1 앰풀(118), 제1 전달 라인(120), 및 샤워헤드(116)의 제1 부분(122)의 온도는 모두 실질적으로 유사하여서, 제1 재료(162)의 더 균일한 질량 유동으로 이어진다. 일부 실시예들에서, 제2 앰풀(126), 제2 전달 라인(128), 및 샤워헤드(116)의 제2 부분(130)의 온도는 모두 실질적으로 유사하여서, 또한 제2 재료(162)의 더 균일한 질량 유동으로 이어진다. 일부 실시예들에서, 제3 앰풀(174), 제3 전달 라인(171), 및 샤워헤드(116)의 제3 부분(166)의 온도는 모두 실질적으로 유사하여서, 또한 제3 재료(178)의 더 균일한 질량 유동으로 이어진다. 일부 실시예들에서, 제4 앰풀(176), 제4 전달 라인(173), 및 샤워헤드(116)의 제4 부분(168)의 온도는 모두 실질적으로 유사하여서, 또한 제4 재료(180)의 더 균일한 질량 유동으로 이어진다.
[0039] 블록(304)에서, 제1 재료(162)는 제1 앰풀(118)로부터 제1 전달 라인(120)을 통해 샤워헤드(116)의 제1 부분(122) 내로 그리고 프로세스 챔버(102)의 프로세스 볼륨(110) 내로 전달되고, 그리고 동시에 또는 순차적으로, 제2, 제3 및 제4 재료들(164, 178, 180)은 제2, 제3 및 제4 앰풀들(126, 174, 176)로부터 개개의 제2, 제3 및 제4 전달 라인들(128, 171, 173)을 통해 샤워헤드(116)의 개개의 제2, 제3 및 제4 부분들(130, 166, 168) 내로 그리고 프로세스 챔버(102)의 프로세스 볼륨(110) 내로 전달된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 시스템(100) 내의 압력은, 재료의 유동이 분자 유동 체제와 같은 원하는 유동 체제 내에 있도록 앰풀 밖으로의 각각의 재료의 유동이 제어되도록 유지될 수 있다. 따라서, 증발된 재료 각각의 유동은 (위에서 논의된 바와 같이) 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도 및 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각 내의 압력, 그리고 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각 내의 재료들(162, 164, 178, 180) 각각의 표면적에 의해 제어된다. 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각에 배치된 재료들(162, 164, 178, 180)은 기판 상의 승화 및 응축을 위한 임의의 재료, 예컨대, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토), 알루미늄(Alq3) 또는 벅민스터풀러렌(C60)을 포함할 수 있다.
[0040] 블록(306)에서, 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166, 168) 각각으로부터의 재료의 질량 유량이 제어된다. 질량 유량들은 프로세스 시스템(100) 전체에 걸쳐 압력들 및 온도들을 제어함으로써 제어된다. 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166, 168) 각각으로부터의 질량 유동은 약 1×10-4 kg/(m2*s) 내지 약 0.25 kg/(m2*s)일 수 있다. 추가적으로, 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166, 168) 각각으로부터의 증착 레이트는 약 0.01 Å/s 내지 약 10 Å/s, 이를테면, 약 0.5 Å/s 내지 5 Å/s일 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 재료들(162, 164, 178, 180) 각각에 대한 특정 임계치들 미만으로 압력들을 유지하는 것은, 증발된 재료가 유동할 분자 유동 체제를 제공한다. 일부 실시예들에서, 부분들(122, 130, 166, 168) 각각의 유량은 상이할 수 있다. 다른 실시예들에서, 부분들(122, 130, 166, 168) 중 하나로부터 부분들(122, 130, 166, 168) 중 다른 하나로 유동하는 기화된 재료의 유량들의 비(ratio)들은 1:100을 초과할 수 있는데, 이를테면, 약 1:1 내지 1:100일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 부분들(122, 130, 166, 168) 각각의 유량은 실질적으로 동일할 수 있다.
[0041] 블록(308)에서, 샤워헤드(116)의 각각의 부분의 온도가 제어된다. 부분들(122, 130, 166, 168) 각각의 온도는 이러한 부분들(122, 130, 166, 168) 각각의 온도가 응축을 방지하도록 충분히 높다. 추가적으로, 위에서 논의된 바와 같이, 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각과 샤워헤드(116) 사이의 온도 구배들 및 앰풀들 각각의 온도는 또한, 샤워헤드(116) 밖으로 나오는 재료들(162, 164, 178 및 180) 각각의 재료 플럭스(flux)에 영향을 미친다. 샤워헤드(116)의 일부분의 온도가 증가할 때, 이러한 샤워헤드(116)의 일부분을 빠져 나가는 재료의 재료 플럭스가 증가한다. 온도들은 섭씨 약 20도 내지 섭씨 약 1200도, 이를테면, 섭씨 약 100도 내지 섭씨 약 600도의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 부분들(122, 130, 166, 168) 각각의 온도는 상이할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 부분들(122, 130, 166, 168) 각각의 온도는 실질적으로 동일할 수 있다.
[0042] 블록(310)에서, 재료들(162, 164, 178, 180) 각각은 샤워헤드(116)의 부분들(122, 130, 166, 168) 각각으로부터 프로세스 챔버(102)의 프로세스 볼륨(110) 내로 유동된다.
[0043] 블록(312)에서, 프로세스 챔버(102) 내의 압력이 제어된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(102) 내의 압력은 약 1×10-9 Torr 내지 약 1×10-5 Torr, 이를테면, 약 1×10-7 Torr 내지 약 1×10-6 Torr일 수 있다. 프로세스 챔버(102) 내의 압력을 제어하는 것은 프로세스 볼륨(102)에 진입하는 재료들(162, 164, 178, 180)의 유동 체제를 결정한다. 질량 유량을 증가시키거나 또는 감소시키는 것은 기판(114)의 표면 상으로의 재료들 각각의 증착 레이트를 증가시키거나 또는 감소시킨다.
[0044] 블록(314)에서, 페데스탈(112)의 회전 레이트가 제어된다. 페데스탈(112)은, 샤워헤드(116) 밖으로 기판(114) 상으로 유동하는 다수의 프로세스 재료들을 공동-증착할 때, 페데스탈(112)이 바람직한 재료 도메인 사이즈들을 갖는 막들을 야기하도록 하는 속도로 회전하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 회전 레이트는 약 0 내지 약 200 RPM, 이를테면, 5 내지 약 100 RPM, 또는 10 내지 70 RPM일 수 있다. 페데스탈(112)의 회전 속도를 제어하는 것은 적절한 디바이스들을 형성하는 것을 돕는다. 페데스탈(112)의 회전이 특정 디바이스들을 형성하는 데 원하는 것보다 더 느릴 때, 도메인 사이즈들이 너무 커서, 재료들이 충분한 계면 영역을 제공하도록 잘 혼합되지 않을 수 있다. 페데스탈(112)의 회전이 특정 디바이스들을 형성하기 위해 원하는 것보다 더 빠를 때, 도메인 사이즈들은 너무 작아서, 디바이스들에서의 효율적인 전하 수송을 위한 각각의 재료에 대한 충분한 경로가 형성되지 않을 수 있다. 재료들(164, 162, 178, 180) 각각의 재료 플럭스는 또한, 페데스탈(112)의 속도가 어떻게 제어되어야 하는지에 영향을 미친다. 재료 플럭스가 더 높을 때, 기판(114) 상으로의 증착 레이트가 더 높으며, 이는, 막이 유사한 도메인 사이즈들을 야기하도록 페데스탈(112)의 회전 레이트가 더 높은 속도로 제어되어야 함을 의미한다. 재료 플럭스가 더 낮을 때, 기판(114) 상으로의 증착 레이트가 더 낮으며, 이는, 유사한 도메인 사이즈들을 야기하도록 페데스탈(112)의 회전 레이트가 더 낮은 속도로 제어되어야 함을 의미한다.
[0045] 블록(318)에서, 기판(114)은 프로세스 챔버(102)로부터 제거된다. 전반적으로, 방법(300)은 유리하게, 원하는 두께 및 조성을 갖는 원하는 막들이 OLED들 또는 다른 광학 디바이스들과 같은 적절한 디바이스의 적어도 일부분을 형성할 수 있도록 그 원하는 막들이 기판(114) 상에 증착되게 한다. 예컨대, 방법(300)은 도 4a 또는 도 4b에 도시된 것과 유사하게 보이는 형성된 층(들)의 구역들을 야기할 수 있다.
[0046] 도 4a 및 도 4b는 본원에서 설명되는 일부 실시예들에 따라 도 3에 도시된 방법(300)이 수행된 후의 프로세스 챔버의 개략도들이다. 도 4a는 단일의 형성된 층 내에서 혼합된 다수의 재료들(A, B, C, D로 표현됨)을 도시한다. 도시된 결과는 일반적으로, 회전 속도가 더 빠를 때, 이를테면, 약 10 RPM을 초과할 때 발생한다. 4개의 재료들(A, B, C 및 D)의 혼합물이 도 4a에서 단일 막 내에 도시되지만, 다른 실시예들에서, A/B, A/C, A/D, B/C 및 B/D와 같은 2개의 재료들의 혼합물이 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, A/B/C, B/C/D 및 A/C/D와 같은 3개 이상의 재료들의 혼합물이 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 4개 초과의 재료들의 혼합물이 발생할 수 있다. 단일 막 내의 혼합된 재료들은 특정 디바이스들의 전하 수송과 같은, 특정 디바이스들의 광학 및/또는 전기적 특성들에 중요하다.
[0047] 도 4b는 초격자 구조를 형성하는 다수의 재료들(A, B, C, D로 표현됨)을 도시한다. 도 4b에 도시된 결과는 일반적으로, 회전 속도가 더 느릴 때, 이를테면, 1 RPM보다 더 느릴 때 발생한다. 4개의 재료들(A, B, C 및 D)이 도 4b에서 적층되지만, 다른 실시예들에서, 예컨대 A/B/A/B와 같은 2개의 재료들의 교번하는 스택들이 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, A/B/C, B/C/D 및 A/C/D와 같은 3개의 재료들의 스택들이 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 4개 초과의 재료들의 스택들이 발생할 수 있다. 일부 경우들에서, 2개 이상의 층들의 스택들은 2회 이상 반복될 수 있는데, 이를테면, 예컨대, 3층 스택은 2그룹 스택 A/B/C/A/B/C를 포함할 수 있으며, 여기서, A/B/C는 반복되는 그룹이다. 결과적인 초격자 구조들은 특정 광전자 디바이스들에서 유용하다. 추가적으로, 이들 디바이스들은 스루풋을 개선하기 위해 논-스톱 증착으로 형성될 수 있다.
[0048] 본원에서 설명되는 실시예들에서, 기판(114)의 표면에 걸친 막들의 결과적인 구역들의 사이즈는 샤워헤드(116) 밖으로의 증착 질량 유량(또는 재료 플럭스), 프로세스 볼륨 내의 압력, 및 페데스탈(112)의 회전 레이트에 의해 결정된다. 샤워헤드(116) 밖으로의 질량 유량 증착을 결정하는 일부 팩터들은 샤워헤드(116)의 온도, 샤워헤드(116)에 제공되고 있는 재료의 인입 온도, 각각의 샤워헤드 부분 내의 개구들에 의해 생성된 유량 제한, 프로세스 시스템(100)의 상이한 부분들 내의 재료의 유동 체제(예컨대, 분자 유동), 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각의 온도, 앰풀들(118, 126, 174, 176) 각각으로부터 샤워헤드(116)로의 온도 구배, 및 프로세싱 동안 기판(114)이 상주하는 프로세스 챔버(102)의 압력이다. 방법(300)에서 위에서 설명된 바와 같이 이들 팩터들 각각을 제어하는 것은 기판(114) 상에 증착되는 재료들의 증착 레이트를 제어하여서, 기판(114)의 표면 상에 원하는 막들이 증착되게 한다.
[0049] 또한, 위에서 설명된 다양한 프로세스 변수들, 이를테면, 증착 재료 플럭스 및 각각의 증착되는 재료의 전달 타이밍을 변화시킴으로써, 하나 이상의 증착되는 층들의 조성이 성장 방향으로(즉, 기판의 노출된 표면에 수직(perpendicular)으로) 그리고/또는 하나 이상의 증착된 층들이 성장함에 따라 측방향으로(즉, 기판의 노출된 표면에 평행하게) 조정될 수 있다. 따라서, 예컨대, 하나 이상의 증착되는 층들 내의 각각의 컴포넌트 재료의 전달의 시간상 중첩 또는 간격 그리고 질량 유량을 조정함으로써, 하나 이상의 증착되는 층들 중 임의의 하나의 층의 상이한 부분들 또는 층의 조성이 제어될 수 있다.
[0050] 전술된 내용이 본 발명의 구현들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 구현들이 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 막을 형성하기 위한 방법으로서,
    복수의 앰풀(ampoule)들 각각의 프로세스 볼륨의 온도 및 상기 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 단계 ―상기 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내에 상이한 재료들이 배치되고,
    상기 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 샤워헤드의 복수의 부분들 중 하나와 유체 연통하며, 그리고
    상기 제어된 온도는, 상기 상이한 재료들 각각이 프로세스 볼륨들 각각 내에서 증발하게 하고 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 하나로 유동하게 하도록 구성됨―;
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 각각의 온도를 제어함으로써, 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 각각으로부터 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 상기 상이한 재료들 각각의 유량을 제어하는 단계;
    상기 프로세스 챔버 내의 압력을 제어하는 단계; 및
    상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 페데스탈 상의 기판의 회전 레이트(rate)를 제어하는 단계
    를 포함하며,
    회전하는 기판은 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 각각으로부터 제공되는 상이한 재료들의 유동에 노출되는,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 앰풀들의 각각의 앰풀의 상기 제어된 온도는 상이한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 앰풀들의 각각의 앰풀의 상기 제어된 온도는 실질적으로 동일한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들의 각각의 부분으로부터의 상기 상이한 재료들 각각의 제어된 유량은 상이한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  5. 기판 상에 막을 형성하기 위한 방법으로서,
    제1 앰풀의 프로세스 볼륨의 온도 및 상기 제1 앰풀의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 단계 ―상기 제1 앰풀의 프로세스 볼륨 내에 제1 재료가 배치되고,
    상기 제1 앰풀의 프로세스 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 샤워헤드의 복수의 부분들 중 제1 부분과 유체 연통하며, 그리고
    상기 제어된 온도는, 상기 제1 재료가 상기 프로세스 볼륨 내에서 증발하게 하고 상기 샤워헤드의 상기 제1 부분으로 유동하게 하도록 구성됨―;
    제2 앰풀의 프로세스 볼륨의 온도 및 상기 제2 앰풀의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 단계 ―상기 제2 앰풀의 프로세스 볼륨 내에 제2 재료가 배치되고,
    상기 제2 앰풀의 프로세스 볼륨은 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 제2 부분과 유체 연통하며, 그리고
    상기 제어된 온도는, 상기 제2 재료가 상기 프로세스 볼륨 내에서 증발하게 하고 상기 샤워헤드의 상기 제2 부분으로 유동하게 하도록 구성됨―;
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 상기 제1 부분의 온도를 제어함으로써, 상기 샤워헤드의 상기 제1 부분으로부터 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 상기 제1 재료의 유량을 제어하는 단계;
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 상기 제2 부분의 온도를 제어함으로써, 상기 샤워헤드의 상기 제2 부분으로부터 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 상기 제2 재료의 유량을 제어하는 단계;
    상기 프로세스 챔버 내의 압력을 제어하는 단계; 및
    상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 페데스탈 상의 기판의 회전 레이트를 제어하는 단계
    를 포함하며,
    회전하는 기판은 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분으로부터 제공되는 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료의 유동에 동시에 또는 순차적으로 노출되는,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 앰풀 및 상기 제2 앰풀 각각의 상기 제어된 온도는 상이한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 앰풀 및 상기 제2 앰풀 각각의 상기 제어된 온도는 실질적으로 동일한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버 내의 상기 제어된 압력은 약 1×10-8 Torr 내지 약 1×10-5 Torr인,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 페데스탈의 상기 제어된 회전 레이트는 약 0 RPM 내지 약 200 RPM인,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 방법.
  10. 기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템으로서,
    복수의 앰풀들;
    프로세스 챔버 ―상기 프로세스 챔버는,
    복수의 부분들을 포함하는 샤워헤드; 및
    페데스탈을 포함함―;
    복수의 전달 라인들 ―상기 복수의 전달 라인들의 각각의 전달 라인은 상기 복수의 앰풀들 중 하나로부터 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 하나로 연결됨―; 및
    상기 프로세스 시스템의 동작을 조절하도록 구성된 제어기
    를 포함하며,
    상기 제어기는 프로세서 상에서의 실행을 위한 명령들을 포함하는 메모리를 포함하며,
    상기 명령들은,
    복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨의 온도 및 상기 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내의 압력을 제어하는 것 ―상기 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨 내에 상이한 재료들이 배치되고,
    상기 복수의 앰풀들 각각의 프로세스 볼륨은 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 커플링된 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 하나와 유체 연통하며, 그리고
    상기 제어된 온도는, 상기 상이한 재료들 각각이 프로세스 볼륨들 각각 내에서 증발하게 하고 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 중 하나로 유동하게 하도록 구성됨―;
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 각각의 온도를 제어함으로써, 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 각각으로부터 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 상기 상이한 재료들 각각의 유량을 제어하는 것;
    상기 프로세스 챔버 내의 압력을 제어하는 것; 및
    상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내에 배치된 상기 페데스탈 상의 기판의 회전 레이트를 제어하는 것
    을 포함하며,
    회전하는 기판은 상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들 각각으로부터 제공되는 상이한 재료들의 유동에 노출되는,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 앰풀들의 각각의 앰풀의 상기 제어된 온도는 상이한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들의 각각의 부분으로부터의 상기 상이한 재료들 각각의 제어된 유량은 상이한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 부분들의 각각의 부분으로부터의 상기 상이한 재료들 각각의 제어된 유량은 실질적으로 동일한,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버 내의 상기 제어된 압력은 약 1×10-8 Torr 내지 약 1×10-5 Torr인,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 페데스탈의 상기 제어된 회전 레이트는 약 0 RPM 내지 약 200 RPM인,
    기판 상에 막을 형성하기 위한 프로세스 시스템.
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