可折叠手机的关键器件——柔性OLED
光电与显示 · 2018-07-07
通过自发光显示实现最佳图像质量的OLED。由于其优越的图像质量，薄型化和轻量化，OLED已经成为移动显示器的主流。然而，OLED的巨大吸引力在于其柔性可以灵活地弯曲屏幕显示器。诸如LCD之类的常规显示器非常难以像光纤一样灵活地弯曲、折叠甚至拉伸。今天，OLEDindutry来给大家介绍当前使用的柔性OLED技术的原理以及柔性OLED显示器的类型。
首先，我们来看看柔性OLED与传统刚性OLED的不同之处。传统的OLED被称为刚性OLED。这是因为用作对显示器的下面基板的保护基板的封装材料是玻璃。玻璃是高度可靠的，因为它已经在显示领域中使用了很长一段时间，但几乎没有灵活性，如可柔性。刚性OLED很难实现产品型态的创新，例如自由实现智能手机等移动设备的能力。
那么，柔性OLED可以用什么样的材料来代替玻璃呢？从现在开始来来了解这个秘密吧。
刚性OLED有两个主要的玻璃工艺。一个是上面提到的玻璃基板，另一个就是玻璃封装。柔性OLED使用PI（聚酰亚胺）作为下基板，代替刚性OLED中的玻璃基板；使用薄膜封装（TFE）代替玻璃封装。它不仅灵活性强，而且可以使现有玻璃的面积减少一小部分，而且重量更轻。
聚酰亚胺（PI）
PI是一种具有柔韧性的塑料材料，但它可以像玻璃一样与TFT和其上的有机层堆叠在一起。这是使电路板更灵活的第一个关键。
但是PI首先是液体。为了用作制造显示器如TFT和蒸发的衬底，首先将PI材料涂布在被称为载体玻璃的玻璃衬底上，然后固化。
接下来，使用类似于刚性OLED的TFT，蒸发和封装工艺，并且使用激光去除载体玻璃。这个过程被称为玻璃基板的激光剥离，这类似于构建模具并在稍后将其移除的方法。
薄膜封装（TFE）取代玻璃封装
用PI实现柔性OLED的另一关键技术是TFE。
在传统的刚性OLED中，玻璃用于封装有机层的顶部。这是阻止空气和湿气的最普通但最强大的方式，但它不适合用于柔性显示器，因此需要一种方法来保持其功能性和可柔性。TFE是一种在有机材料层上堆叠无机膜/有机膜以防止外界污染的技术。无机膜可以防止渗透，但是由于无机膜的性质不均匀，因此插入有机膜有助于稳定无机膜。
只有当PI、TFT（薄膜晶体管）、有机EV（蒸发）和TFE工艺全部完成时，才能完成柔性OLED显示。只有这样，这个面板才可以被每个终端制造商以所需的型态自由使用。这些柔性的OLED也已应用于包括Galaxy Note8在内的最新智能手机中使用的边缘设计智能手机。产品设计因情感增强而变得越来越流行。
柔性OLED的现状和未来
如果显示屏可以弯曲，那么可以实现什么样形状呢？目前，以下所示的形状是柔性显示器的代表性示例
首先，不易碎展示的是实现最基本特征的一个例子。柔性OLED不使用玻璃，因此它们根本不会被摔坏。如果您轻轻弯曲显示屏，则会看到弯曲的显示屏，如果您弯曲显示屏的两端，则可以制作边缘弯曲的显示屏。这种边缘型智能手机显示屏处于这种弯曲形式。到目前为止，已经大规模应用于智能手机上，预计未来将在行业内还会出现三种主要类型。
可折叠的显示屏首先可以像钱包一样折叠。当不使用时，将其折叠以使其更小，并且在使用时可以通过打开实现更大屏幕显示，是一个很大的优点。接下来是Rollable显示器，也称为滚动显示器。终端设备能以类似的方式被使用，因为它归结为展开感gyeotdeon屏幕视图时，像某种卷幕帘一样的屏幕。最后，还有一个可伸展的显示屏幕，屏幕像拉伸或按下一块布料一样拉伸。预计将用于可穿戴和时尚材料等各个领域。
柔性OLED发光材料和衬底的一些技术知识。
发光材料
OLED面板不需要背光模组，结构上比LCD面板要简单的多，只要将玻璃基板换成柔性基底就可以实现柔性显示，目前的难点是在面板的生产过程中，无论是蒸镀还是ITO的溅射镀膜都需要在高温下进行，因此选择的柔性基底需要能经受高温，未来可选择的材料有PI（聚酰胺）膜、石墨烯薄膜等。
OLED发光层能级结构
OLED发光层各层的典型材料
HIL
CuPc
TiOPc
m-MTDATA(Shirota)
2-TNATA(Shirota)
HTL
TPD、NPB(Kodak)
PVK Spiro-TPD(Cpvion)
Spiro-NPB(Cpvion)
EM
Alq3(Kodak)
Almq3 Blue(Ricoh)
TBADN(Kodak)
ETL
Alq3(Kodak)
Almq3
DVPBi(Idemitsu)
TAZ(Sumitomo)
OXD(Saito)
PBD(Idemitsu)
BND PV
衬底
PET
1992年，Gustafsson等人首次发表利用PET作柔性衬底，再搭配可导电高分子，制作出第一个以高分子((PEDOT)为主体的柔性OLED器件。
如果从光学性质上来比较玻璃与塑料衬底，因为玻璃衬底的折射率(n=1.52)和发光层折射率差值比较大，所以光容易被限制在器件内部，若将玻璃替换成塑料衬底(n=1.65)则能减少46%光学损失，而器件的效率则能提高10%-20%。
ITO/PET衬底使用在LCD领域已有很长的一段时间，由于容易获得，因此最常被当作柔性有机电致发光器件的衬底。
滚动条式溅射设备Noda等人在2003年发表了以卷对卷工艺制作ITO/PET ,其设备如图所示，这种制作方式可以大量生产ITO/PET衬底，降低成本。
PEN塑料衬底
DuPont Display的Innocenzo等人在SID 2003发表了可应用在柔性显示器的PEN塑料衬底相关研究PEN在加人具有平整作用的涂布层之后，最大的突出缺陷不会高于0.02μm，衬底在可见光区的透光率大于80%，热稳定性比PET好，非常适合作为柔性显示器的衬底。
超薄玻璃衬底
由于塑料的衬底防止水氧穿透的能力不佳，Auch等人在2002年发表超薄玻璃衬底，在衬底上旋转涂布一层2~ 5μm的环己酮，接着在225℃烘烤一小时聚合，增加超薄玻璃的柔性特性。
金属衬底
还有一种可以使用的衬底种类就是金属衬底，不但具有柔性且防止水氧穿透的能力比塑料佳，最重要的是可以承受较高的工艺温度。
柔性衬底比较图
除了上述几种衬底之外，在2004年美国西雅图Lee等发表了以纸为衬底FOLED，他们在纸衬底上涂布一层Parylene，再镀上镍为阳极，但是器件在100 mA/ cm2的电流密度下，操作电压为19.5 V，而亮度仅342 cd/m2，效率很不好。
柔性OLED存在哪些问题？
2003年，台湾交通大学OLED试验室的陈金鑫教授研究开发出可卷曲OLED(也叫柔性OLED，即FOLED。
传统的OLED器件采用玻璃作基板，在其上镀一层ITO导电薄膜作为有机电致发光显示器的阳极，而柔性OLED则用塑料衬底代替了玻璃衬底。
柔性OLED的优势很多，今天我们来看一看柔性OLED面临着什么问题。
选择柔性衬底作为OLED的基板时，由于衬底本身的性质，给器件和制作过程带来了很多问题。
平整性较差
通常柔性衬底的平整性要比玻璃衬底差，这不符合表面要求。大部分淀积技术是共形的，制备的薄膜会复制衬底的表面形态，使得衬底以上的各层都凹凸不平。这会造成器件的短路，引起器件损坏。
熔点低
柔性衬底的熔点很低，而OLED基板的工艺温度却很高，所以，在制作过程中柔性衬底会变形甚至熔化14]。即使温度较低的环境中，柔性衬底尺寸也不稳定，这给多层结构的OLED制作在精确地整齐排列上带来了很大的困难。
寿命短
OLED对水蒸汽和氧气都比较敏感，而大部分柔性衬底的水、氧透过率均比较高。
当水汽和氧气进入到器件内部时，会影响阴极与发光层之间的粘附性、使有机膜层内发生化学反应。
这些都会导致器件的光电特性急剧衰退，造成器件迅速老化、失效。与玻璃衬底相比，塑料衬底对水汽和氧气的隔离及对器件防老化的保护作用都不够理想，无法满足显示器连续工作超过10000小时的寿命要求。
ITO薄膜易脱落
为了配合熔点低的柔性衬底，只能在低温下淀积ITO导电薄膜，制成的ITO导电薄膜电阻率高、透明度差，与柔性衬底之间的粘附性不好，在弯曲时易折裂，造成器件失效。
由于常用的柔性衬底PET与ITO的热膨胀系数相反，在温度变化时，一个收缩，另一个则膨胀，因此ITO薄膜比较容易脱落重。另外，在工作过程中，也会因为器件发热而导致ITO导电薄膜脱落。
FOLED器件的使用寿命影响FOLED使用寿命的主要原因是衬底的水、氧透过率太高。
因此，重点在于如何解决水、氧的渗透：
1
在柔性衬底上淀积一层防止气体向塑料衬底内扩散的致密的介电材料，此介电层要无针孔、无晶粒边界缺陷；
2
为器件加上一个柔性聚合物盖板，在基板和盖板上制作阻挡层用以阻挡水、氧的渗透；
3
采用金属箔作为FOLED的衬底，箔的水汽透过率低，而且可承受高温制作工艺，这种FOLED通常为上发光型OLED；
4
将显示器密封在干燥的惰性气体氛围中，也可以将氧化钙、氧化钡等吸附剂加入到显示器的密封壳中除去残留在内部的水和氧气；
5
对柔性衬底和制备好的FOLED器件进行多层膜包覆密封，这也是目前的发展、研究重点，典型代表技术是Barix技术。
Barix技术是由环球显示公司、Vitex系统公司以及Battelle公司合作开发的。
Barix技术是利用真空镀膜工艺制备有机高密度介电层与无机聚合物交替而成的多层结构，有效地避免了层与层之间的相互影响。聚合物在真空中淀积、交联，形成一种聚丙烯酸酯膜，将有机薄膜沉积在聚合物膜层上，成为阻挡水、氧渗透的屏障。
Barix结构的最后一层是ITO层，这一层就可以作为OLED的阳极。此外，这种结构中的聚合物层还能使衬底表面光滑，阻挡层还可根据具体要求将衬底裁剪成任意形状，以满足各种显示器的需要。
导电层
柔性OLED用ITO导电薄膜作为阳极时，由于热膨胀性能的不同导电层容易断裂。可采用与柔性衬底之间有良好的粘附性、柔韧性更好的导电聚合物(如掺杂导电的PANI／CSA、PE以及DOT／PSS等)代替ITO，这就可以避免导电层的断裂。
研究发现采用聚合物导电层的FOLED具有更好的柔性，而且成本也更低。
CVD技术的工艺流程和设备情况
CVD·TFT制程中
CVD工艺
CVD工艺特点
1
CVD成膜温度远低于体材料的熔点，减轻衬底的热形变，减少站污，抑制缺陷生成，减轻杂质再分布，适于浅结工艺。设备简单、重复性好。
2
CVD膜的成分可精确控制，配比范围较大。
3
淀积速率快，产能强。
4
CVD膜结构致密、完整，与衬底勃附性好，台阶覆盖性能好。
选择CVD反应剂准则
1
反应剂的纯度及蒸汽压必须足够高。
2
反应副产物必须是高挥发性的，不允许气态副产物进入淀积薄膜中。
3
淀积物必须是稳定的化合物、固溶体或挥发性极低的物质，必须具有足够低的蒸汽压以保证整个淀积过程中薄膜能够始终留在衬底表面上。
4
需考虑CVD反应的热力学、动力学、薄膜的结晶学等特性以及生产的安全性。
CVD工艺分类
按工艺条件分：
APCVD(常压CVD)
LPCVD(低压CVD)
PECVD(等离子增强CVD)
PCVD(光CVD)
……
按生成膜性质分：
金属CVD
半导体CVD
介质CVD
在IC生产制造过程中，CVD工艺可生长介质膜、半导体膜、导体膜以及超导膜。
主要运用CVD工艺生长介质膜(Si02, SiN）、半导体膜(Poly, etc）、导体膜(W,Wsi,etc)。
不同类型CVD及其特性
CVD膜
生长过程：
1、气体或是气相源材料引进反应器内
2、源材料扩散穿过边界层并接触基片表面
3、源材料吸附在基片表面上
4、吸附的原材料再基片表面上移动
5、在基片表面上开始化学反应
6、固态副产物在基片表面上形成晶核
7、晶核生长成岛状物
8、岛状物合并成连续的薄膜
9、其它气体副产品从基片表面上脱附释出
10、气体副产品扩散过边界层
11、气体副产品流出反应器
CVD各层膜用途及特性要求：
CVD成膜原理：
影响膜质的工艺参数：
工艺介绍
PECVD：
➤ 使用等离子体能量来产生并维持CVD反应
➤ 离子有较长的平均自由路径，会提高淀积速率
➤ Plasma的离子轰击能够去除表面杂质，增强戮附性
➤ 射频RF可以控制淀积薄膜的应力
➤ 反应室可用Plasma清洗
➤ 反应温度远远低于LPCVD的反应温度
Plasma介绍：
物质的第四态
物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物(蜡烛的火焰就处于这种状态)，即等离子体(plasma)。它是除固、液、气外，物质存在的第四态。
准电中性
电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。反过来，我们可以把等离子体定义为:正离子和电子的密度大致相等的电离Z毛体。
冷壁反应
PECVD是典型的冷壁等离子体反应。
冷壁反应定义:硅片及硅片支撑物被加热到较高温度而其它部分未被加热。工艺圆片通过lamp加热达到工艺温度，腔体盖子和四壁有冷却水使其保持较低的温度，使反应发生在圆片表面和接近表面的区域。
PECVD中膜的形成
PECVD原理：
材料源以气体形式进入工艺腔体内，在RF加功率的情况下，材料源(反应气体)从辉光放电(Plasma:等离子场)中获得激活能，激活并增强化学反应，从而实现化学气象淀积。
➤ 气体流动到硅片表面
➤ 气相反应导致膜先驱物形成
➤ 膜先驱物运输到砖片表面
➤ 膜先驱物粘附在砖片表而
➤ 膜先驱物向砖片表面扩散
➤ 膜淀积和副产物得形成
➤ 副产物从表面移涂
➤ 副产物从反应腔移涂
PECVD反应室的清洗
在介电质cvD制程中，介电质薄膜将淀积在反应室内的任何地方，不仅仅在wafer的表面，清洗过程将介电质薄膜从制程设备零件以及反应室内壁移除
为了避免颗粒污染的问题，采用一片一清洗
清洗原理：
使用氟碳化合物像是CF4，C2F6和C3F8当作氟的源材料气体，在plasma作用下，氟碳化合物会被分解释放出氟自由基，F可移除氧化硅以及氮化硅。
PECVD介电质膜分类及反应原理
原理：
材料源以气体形式进入工艺腔体内，在RF加功率的情况下，材料源(反应气体)从辉光放电(Plasma:等离子场)中获得激活能，激活并增强化学反应，从而实现化学气象淀积。
PECVD主要工艺
BPTEOS, PETEOS, PESIN
一、BPTEOS：USG+PSG/BPSG ( P掺杂的硅玻璃及B. P掺杂的硅玻璃)
1、工艺材料:TEOS(正硅酸乙酷)、02, TMB, TMP, NH3
2、反应原理:TEOS+TMB+TMP+02-一plasma, heat----Si02(B203, P205)+volatiles
二、PETEOS：未搀杂的SI玻璃
1、工艺材料：丁EOS、 02
2、反应原理:丁EOS+02-----------plasma, heat--------Si02(日)+volatiles
三、PESIN:
1、工艺材料：SIH4, N2, NH3
2、反映原理：SiH4+N2 (N2, NH3） ------plasma, heat---------SiNxHy+volatiles
CVD工艺特性参数
CVD膜的主要特性参数
膜厚均匀性:多点膜厚测量：
平均植
标准差
台阶覆盖：
a.Sidewall step coverage
b. Bottom step coverage
c. Conformality(相似、保角性)
应力(张应力+/压应力一)：
a. external stresses
b .thermal stress
c .intrinsic stress (thickness，dep rate, dep temperature，impurities，porosity etc)
密度(g/cm3)：
单位体积CVD膜的质量，其主要取决于膜的组分及结构的致密性。
折射率：
n=speed of light in a vacuum/speed of light in the film
折射率直接依赖于膜密度
淀积速率：
单位时间内所淀积的CVD膜厚(A/Min）。
腐蚀速率：
单位时间内，腐蚀掉CVD膜的厚度(A/Min）。
回流角
定义：
平行于多晶的横线和膜表面在多晶栅边缘的切线之间的角度。
作用：
保证良好的台阶覆盖率和金属淀积过程中的金属条的连续性，回流使淀积的膜达到局部平坦化的效果。
影响因素：
回流温度和膜中的B, P含量，回流温度或B, P含量越高，回流角度越好。
CVD常见异常
PECVD异常
BP的P析出颗粒
可能原因:
回流时间过长
He切换
颗粒现象
可能原因:
气体过滤器被沾污
腔体PUMP有问题;
PUMP PLATE型号用错。
BP白粉
可能原因:
1、抽气阀堵，导致腔体抽力异常，反应残留物未及时抽走。
2、腔体清洗能力不够。
3, SUS REHOME报警，未到工艺位置，导致膜生长异常。
4, SUSCEPTOR有漏。
发花
可能原因：
1、CVG漏水，备件打火。
2、CBP5K4B SLIT阀有漏。开腔后检查SLI丁阀，发现SLIT阀的ORING有一处有破损的现象。
3、CBP5K4A传片异常，导致圆片进入腔体后位置可能会产生偏差，导致膜生长异常。
4、CBP5K7A检查设备发现M KS坏，造成压力不稳，膜厚生长异常。
5、Susceptor有焦洞，BLOCK对应位置有白粉现象。
6、S日D与BLK之间存在打火，测量CVG电阻为无穷大，断路。
7、腔体里面有很多白粉，机台截止阀内漏导致。
背面蝴蝶斑
可能原因：
手臂脏，真空吸圆片时将印记印在圆片背面。
钝化层颗粒
可能原因：
腔体传片时LL腔压力低于工艺腔体压力，导致腔体内颗粒被反抽，洁污LL腔。
SIN发黄
可能原因：
1、圆片偏离工艺的中心位置;
2、折射率偏高。
钝化层开裂
可能原因：
1、应力偏掉;
2、SiH4/NH3比例不对
WCVD异常
CMP异常
SOG异常
CVD设备
气相反应室、加热系统、气体控制系统、排气系统
常压单晶外延和多晶薄膜沉积装置
卧式反应器
立式反应器
桶式反应器
热壁LCVD
等离子体增强CVD设备
MOCVD设备
履带式常压CVD设备
模块式多室CVD设备
桶罐式CVD反应设备
所用气体
工艺参数及检查项目
特殊气体
化学气相沉积，又称CVD（Chemical Vapor Deposition）。这是一种以Gas为原材料，在空间进行气相化学反应，在基板表面进行固态薄膜沉积的工艺技术。
CVD激发类型
1、PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，高射频电压使Gas分解为Plasma，Plasma沉积形成膜层。
2、光CVD：Gas通过光进行分解之后进行沉积。
3、热CVD：Gas通过高温加热进行分解。
CVD在整个工艺过程中的位置
PECVD
为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
优点
1、均匀性和重复性好，可大面积成膜；
2、可在较低温度下成膜；
3、台阶覆盖优良；
4、薄膜成分和厚度易于控制；
5、适用范围广，设备简单，易于产业化
注意事项
1、要求有较高的本底真空；
2、防止交叉污染；
3、原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃
4、性和毒性，应采取必要的防护措施。
PECVD 参数
1、RF Power :提供能量
2、真空度(与压力相关)
3、 气体的种类和混合比
4、温度
5、Plasma的密度(通过Spacing来调节)
PECVD 所做各层膜概要
成膜机理
SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体, 辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。
a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经过一 系列初级、次级反应，生成包括离子、子活性团等较复杂的反应产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜 生长的主要是一些中性产物SiHn（n为0～3）。
性能要求
a-Si:H
低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率高
a-SiNx:H
i.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率 高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀
ii.作为钝化层，密度较高，针孔少
n+ a-Si
具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。
PECVD设备
Loadlock Chamber
真空状态的设备内部与外面的大气压间进行转换的Chamber,通过Cassette向Loadlock Ch传送时,首先使用N2气使其由真空转变为大气压,传送结束后,使用Dry泵使其由大气压转变为真空。
而且对沉积完成的热的Glass进行冷却,为减少P/T(Particle)的产生,在进行抽真空/Vent时使用Slow方式。
基础真空:500mTorr以下
两个Loadlock Chamber公用一个Pump
Loadlock Door是由两个气缸构成,完成两个方向的运动
升降台:由导轨和丝杠构成,通过直流步进电机进行驱动
ACLS
ACLS(Automatic Cassette Load Station)是主要放置Cassette的地方。
4个Cassette Stage:A,B,C,D(向外从左向右)
层流净化罩(Laminar Flow Hood):Class 10
最大能力:24(目前20 Slot/Cassette)
Light Curtain(红外线):防止设备自动进行时有人接近Stage
设备状态指示器：
绿色:表示设备处于执行状态
白色:表示设备处于闲置状态
蓝色:表示设备处于等待状态
黄色:表示设备处于暂停或停止状态
红色:表示设备由于Alarm处于暂停或停止状态
Atm 机器手: ATM 机器手共有4个方向,即T,X,R,Z轴,其中X轴是通过T,R轴组合来完成的。
Heat Chamber
在Heat Ch.中对Glass进行Preheating处理后传送到Process Chamber。
基础真空：500mTorr以下
温度控制：最大可加热到400℃
由13个Shelf构成,并通过各Shelf对温度进行控制,Shelf电阻
14Ohms(12~16),Shelf内部为铜,在外表面镀Ni
Body为不锈钢
Process Chamber
Process Chamber控制了在一个玻璃上的化学气相沉积过程的所有工序。
RPSC系统
在成膜过程中,不仅会沉积到Glass上而且会沉积到Chamber的内壁,因此需对Chamber进行定期的Dry 清洗,否则会对沉积进行污染。
PECVD P/Chamber内部清洗使用Dry Cleaning方式,把从外面形成的F- 通入Chamber内并通过F 与Chamber内的Film物质反应使其由固体变成气体。
PROCESS CHAMBER内备件
Diffuser
Diffuser 使工艺气体和 RF 能量均匀地扩散进入process chamber。微粒 , 和电弧击穿都指示出diffuser需要被更换。
Diffuser在玻璃表面上方均匀的散播工序气体.Diffuser由铝构成。
上升到process chamber盖的diffuser用陶瓷固定架和RF绝缘体来隔离它和process chamber盖。(floating diffuser)
Process Chamber要在必须的真空和温度环境下打开Slit阀门。
真空机械手end-effector把在Lift Pins上的玻璃放进process chamber以及缩回后放进transfer chamberslit阀关闭及密封。
susceptor举起玻璃偏离lift pins而放之于diffuser下方工艺气体和射频能量打开，产生等离子体通过diffuser到达process chamber。
Susceptors 会频繁替换。他们能持续多久是看每个系统的程序和清洗需求。 电弧击穿, 变色的斑点, 错误的操作。 温度也能部分反映出susceptor是否需要被更换。
陶瓷检查
所有程序中的陶瓷装置腔体和盖的裂纹，扭曲，缺口或其他变形。
Lift pins 和pin plate是分开的部分，当玻璃降低至susceptor上时，pin plate完全缩回 ，lift pins凹陷在susceptor 表面内。由于lift pins的“golf-tee”形状，它不会通过susceptor掉落。
PROCESS CHAMBER的湿洗
清洗程序移除了在process chamber内substrate processing 过程中产生的颗粒和副产品。
有规律的湿洗所有内表面和暴露在工序里的部件。任何特定腔体需要的清洗频率都和substrates的数量相称。
在清洗chamber和它的部件的时候要小心，因为典型的process reactants能产生有毒的副产品，在清洗程序中要保持按照安全说明作业。
将AMOLED制备在柔性基板上，实现柔性显示，被认为是显示技术发展的一个重要方向。但就目前条件来说，柔性显示走向产业化仍然面临诸多挑战，包括在低温下如何制备具有高性能和高可靠性的薄膜晶体管，如何制备柔性电极等，还有就是薄膜封装技术(TFE)的成熟。由于AMOLED对空气中的水汽很敏感，水汽的存在是影响AMOLED器件寿命的主要因素，因此薄膜封装的产量对于柔性AMOLED的实用化具有现实意义。通过设备与工艺的改进，突破技术难点成为业界最关注的议题之一。
据悉，多层薄膜封装目前我们分为两种，一种是Barrier，另外叫做Buffer。在最早用的技术就是用氧化铝成一个有机层，交错成5-7层保证OLED的技术程度。这种技术到后来问题可能存在Particle的问题，还有应用度和要做柔性的话不是那么合适，渐渐就有另外取代的方向，用什么方式取代。
基本上要了解阻水层和缓冲层的功能在什么地方，阻水层是能够挡掉水汽的，OLED和一般早期的TFT的制程，最大区别是一个低温制程，通常低温制程的没有高温的好，这就是技术的重点。缓冲层一般是用有机层，现在有几种镀法，我一会儿会简单介绍一下。这层因为低温成薄会让水汽穿透的路线变长，延缓OLED本身寿命。还有很重要一点，最好可以做表面的平整化。
在OLEDindustry君看，这两层技术上怎么选择，首先看阻水层最新用PVD的方式做，这一层可以采用另外一种其他的方式，比如CVD的方式，氮化硅是一个很好的阻水层。如果把这几项技术稍微做下比较，我们发觉CVD有几样方式的共同点。
往后看ALD是能够取代前面，因为ALD是致密度非常高的阻水层，在弯曲角度上越薄的成膜越弯曲越有龟裂的现象，目前看CVD很容易从现有的技术上走进这个解决方案。
至于缓冲层，目前使用有一个是打印的方式，一个是蒸镀的方式。
从比较上来看早期的有很大的问题材料不容易选择，有一点贵，大概平均10天左右必须要做整个腔体的清洁，对产能是很大的受限。目前市场主流似乎是用打印的方式来做，据了解打印第一材料使用集中度非常高，因为打印上去将近90%多，不像蒸镀很大部分材料浪费掉了，打印不需要其他的Mesh也是生产过程当中很大一个支出，这也是一个优点。
但是它的缺点是没有办法一个薄层打印到很大的厚度，只有保持一个厚度才会导致薄的均匀度不会产生问题。
综合来看，另外一个优点在做表面平整化效率非常高，再做硬化，表面平整度非常好。而用CVD的方式似乎可以做到往这个平整化有机体推进，优点也相当多，我们可以看到这些材料消费还有怎么跟其他成薄的叠层有优点还有厚度不受限，可以做很薄，也可以做很厚。在可以弯曲的情况下可以做到很薄，目前碰到的难题是因为CVD这个腔体本身最大的优点是可以做自我的清洁，一个腔体维持很好甚至可以一年不用开，持续做生产。
讲了这么多，其实今天OLEDindustry君想分享的是OLED薄膜封装的原理与基础，废话不多说，上图。
柔性（FOLED)器件一般是在玻璃或聚合物基板上，由夹在透明阳极、金属阴极和夹在它们之间的两层或更多层有机层构成。
当器件上加正向电压时，在外电场的作用下，空穴和电子分别由正极和负极注入有机小分子、高分子层内，带有相反电荷的载流子在小分子、高分子层内迁移，在发光层复合，形成激子，激子把能量传给发光分子，激发电子到激发态。
激发态能量通过辐射失活，产生光子，形成发光。有机电致发光器件的基本结构是夹层式结构，即各有机功能层被两侧电极像糕点一样夹住。
由于电子空穴在有机薄膜中迁移率(mobility)不同，导致电荷的不平衡注入，使发光效率下降，因此，通常采用多层器件结构: 基板(substrate)/阳极(anode)/空穴注入层(hole injecting layer)/空穴传输层(hole transporting layer)/发光层(emitting layer)/电子传输层(electron transporting layer)/阴极(cathode)。评价柔性OLED可从发光材料的发光性能和器件的电学性能两个方面来评价。
发光性能主要包括发射光谱、发光效率和寿命等，对于作显示器件的可见光还有发光亮度、发光色度等参数，电学性能如电流与电压关系等。
FOLED的衬底
制作一个耐撞击、不易破碎、轻薄、便于携带的柔性显示器，能让人们随时可以卷起来，放到口袋里带走会是一件多么美妙的事情。
然而要是实现这样的目标需要考虑许多的问题，仅仅从柔性显示器件制作方面来看，就要考虑如衬底材质的选择，水氧阻绝层的水氧阻绝能力、导电阳极的平整度、与导电度、阳极的图案化制程、元件制作后的效率与颜色，还有元件完成后的封装效果好坏，最后则是元件寿命的长短及可以承受的机械应力如卷曲度及次数等。
其中最为基础的就是衬底段阳极的改善。柔性有机电致发光器件（FOLED）与传统的导电玻璃有机电致发光器件的最主要的差别就是实用的衬底不同。
因此，如何在低温的条件下，根据不同的衬底，制作出导电性及平整度皆不错的导电阳极，是一个重要的课题。而为了防止环境中的水氧气对器件的操作寿命造成影响，气体阻绝层及器件的封装是另一项重要的研究。
柔性OLED常使用的衬底是塑料衬底，包括PET、PEN等，也有使用金属箔衬底的，以他还有超薄玻璃及纸衬底。
选择衬底材料的一般原则：
1、衬底材料的透明性要好(可见光透过率超过90％)；
2、衬底材料和薄膜材料间要有一定的附着性；
3、衬底材料要有一定的耐温性。
聚合物塑料衬底
以聚合物塑料作为衬底的OLED有以下优点，重量轻、耐久、可适应不同的使用情况、可以使用低成本的roll-to-roll制造技术。
但同时也会引入一些新的问题，表面粗糙度(Ra)问题、衬底变形问题、低的水、氧阻隔率问题、电导电层的剥离问题，制作有源柔性显示屏时，柔性衬底的低玻璃化温度与薄膜晶体管(TFT)较高的制作温度之间的矛盾问题。
更为重要的是由于有机发光材料对水汽与氧气非常敏感，若要满足柔性显示对衬底的要求，其对水汽的租个能力需达到10-6g/m2·d，而阻隔氧气的能力需达到10-3 g/m2·d。下表中列出了几种常见的透明聚合物塑料衬底的水和氧气的渗透速率。
金属薄片衬底
以金属薄片作为衬底主要的优势在于，金属薄片的耐温性能要远高于塑料与玻璃，所以没有耐温的问题。
而且金属薄片根本不存在租个水汽与氧气的问题，所以金属薄片十分适合用作柔性OLED的衬底材料，同时金属薄片的价格要远低于特殊耐温塑料材料，另外材料取得也很容易。
当然，以金属薄片作为衬底也存在着很多问题，其中最大的问题就是材料表面粗糙度（Ra）的克服。正是由于这一限制，是的具有众多优点的金属薄片实际应用及发展比其他的材料都要慢。
为了降低金属薄片的表面粗糙度，一般采用传统的机械研磨抛光技术，近年来发展起来的电化学抛光技术（ECP）可以避免机械抛光的一些缺点。
1997年Wu等人所发表的柔性器件既是以铬金属为衬底[8]，衬底厚为200μm，表面抛光后的粗糙度为70nm。Xie等人在2003年使用涂布有1μmSOG薄膜的20μm钢箔当做衬底，制作出了发光器件。
超薄玻璃及纸基板
Auch和Plichta等人提出了利用超薄玻璃作为衬底和封装层设计柔性OLED。超薄玻璃制作柔性显示器有着许多的缺点，超薄玻璃的韧性差、很脆，对裂纹缺陷非常敏感；超薄玻璃的切割技术易引起边缘的微裂痕缺陷。
Kian Soo Ong等人采用聚硅氧烷对超薄玻璃进行增强可以改善其脆性，增强超薄玻璃的的绕去性能。在美国西雅图所举办的2004SID平面显示器研讨会中，Lee等人发表了以纸为衬底的FOLED[13]，具体做法为在纸衬底上涂布一层Parylene，再镀上镍为阳极。但器件的效率并不好，不过这也显示了OLED几乎可以制作在任何衬底上。
柔性封装材料的特点就是在发生很大弯曲变形时仍然可以保证材料的有效使用，为了获得柔性有机显示器或其他电子设备，前后基板必须具有足够的柔性同时能有效隔绝湿气和氧气。柔性封装不仅仅是满足折叠、弯曲的要求，而且要有一定的强度以保证产品的实际应用要求。因此，封装材料及相应的封装技术成为柔性和强度一并满足的关键。
水氧阻隔层
实用化的显示器件要求其使用寿命大于10000h。而OLED对于水汽、氧气非常敏感，其有机发光材料和活泼金属阴极都很容易和水汽、氧气发生反应而使器件遭到损坏。
要估计OLED对水、氧渗透率的要求，可以Mg作阴极的器件来估算：原子最为24、密度为1.749/cm3的Mg层如果住器件中的厚度为50nm，则该器件中含金属Mg的量为3.6×10-7mol／cm2，只需要1.5×10-5g 的水就能与之完会反应。
所以要使Mg完全破坏时间为一年，则水的渗透率要小于4.1×10-5g/m2·day。而实际上器件中阴极只要有10％被氧化，器件就已经严重损坏，所以即使忽略水、氧对有机层的破坏作用，渗透率也要小于10-5g/m2·day。
柔性OLED常选用聚合物(PET、PNS等)作衬底，聚合物衬底虽然能提供很好的柔性，但是它们不能对水、氧进行有效的阻隔，可行的办法是在柔性衬底上制备阻挡层来保护器件。
70年代早期，在PET基片上蒸镀销膜的阻透薄膜已经实现了商业化生产。
目前，具有优良的透明性和阻隔性能的SiOx和SiNx介电薄膜成为应用最广的阻透材料，其中以具有较商的密度的SiNx的阻透性能最为出色。
柔性封装
柔性OLED器件封装结构OLED发展到现在已经出现了很多种不同的封装形式。
下图(a)给出的是一种常规的OLED器件封装结构，常用的封装方法就是通过玻璃盖子把器件密封到氮气或氩气的环境中，盖子与基底之间通过UV处理过的环氧树脂固化来密，另外通过加入氧化钙或氧化钡来吸收从外界渗透进来的水汽，以此来提高器件的寿命。
但对于柔性显示来说，这种方法有一定的局限性。因为玻璃基底和盖子都是刚性很强的材料，弯曲可能会影响到其密封性。所以近年来，针对这种状况已经发展出了很多种柔性的封装形式，包括柔性封装盖子和薄膜覆盖层。
它们都有一个很典型的特征就是阻挡层是紧贴着器件表面的，为的就是具有更好的伸缩性能。
上图(b)显示的是具有代表性的TFE结构，采用这种封装方法可以更轻、更薄。这种方法是在低温下沉积具有水汽阻挡性能的薄膜来实现OLED显示器件的封装。
目前最常用的薄膜封装方法是通过多层的有机一无机薄膜的组合来形成封装的阻挡层，也叫做Barix封装技术。
采用五对有机一无机薄膜组合的wVTR低于10g／m／dayE ，已经达到了OLED封装的要求，但是这种封装技术的成本偏高。近年来，刚刚发展起来的ALD技术被认为可以替代Barix技术。
其主要优点是：
1、可以在比较薄的厚度上实现比较低的wVTR；
2、薄膜的缺陷少、一致性高。
但是ALD技术也有其缺点，比如说生长速度太慢，一个反应周期中只能生长单个分子或原子层，不能用来大面积生产。
另外，上海大学的魏斌等人通过真空气相沉积的方法制备了氟化镁和硫化锌双层结构作为薄膜阻挡层，获得了较好的水汽阻挡性能。
这种封装结构主要优点就是制备工艺简单，成本较低，是未来很有潜力的发展方向。
Barix封装技术
关于柔性封装的阻挡层， 已经报道了很多种的单层材料，包括了氮化硅、氧化硅、铝、钽等，由于这些材料的密度较高，避免了薄膜出现过多的缺陷或穿透现象。
阻挡层可以通过溅射、热蒸发和等离子气相沉积等方法来制备，不过单层阻挡层结构对于封装性能的改进有限，不能够满足柔性OLED的需求。
但是当采用多层阻挡层结构时，阻挡层的性能可以获得极大的提升。Barix装技术是美国Vitex System公司开发的多层薄膜封装技术。
Barix阻挡层是基于真空镀膜工艺制备的有机一无机交替多层膜结构，这种封装结构可以对塑料衬底进行改性，改善塑料衬底的表面平整度，并可以大大增加其水汽阻隔性能。
阻挡层的性能可通过改变薄膜覆盖层聚合物和无机物膜层的层数和成分加以调控。Barix阻挡层氧气的透过率为0.005cc/cm2/day，水蒸气的透过率在10-4～10-6g/m2/day范围内，可大大延长器件的使用寿命。
Barix技术阻挡层结构的SEM横截面图
Barix封装的结构如上图所示，Barix技术首先快速在冷却的塑料衬底上蒸镀一层丙烯酸类树脂体，然后将无机介质层薄膜通过高能离子溅射到聚合物薄膜层上。
聚丙烯酸脂起到的作用是提高衬底的平整度，减少机械损伤，提高晶粒表面的热稳定性和改善化学极化。
而无机薄膜才是真正用作阻挡层，作为阻挡水和氧扩散的“屏障” ，一般要求这种无机薄膜内几乎没有针孔和晶粒边界等缺陷，这样才能使密封性更好。
但实际制备工艺中无机介质材料薄膜里难免会有一些缺陷，而这时如果有机层的厚度小于无机阻挡层中针孔(缺陷)的平均长度时，外界的水汽还是能够通过一条弯弯曲曲的“通道”渗透到封装体的内部。
不过通过这两种材料的交替沉积，聚合物可以有效填补氧化铝层中的缺陷，阻止了无机薄膜中缺陷的扩散作用。因此，采用多层交替结构可以增加“通道”的长度，降低针孔对于封装的影响，有效增强阻挡层的作用。
虽然通过有机一无机层的组合是一个很好的封装方法，针对柔性器件能够实现较高的封装性能，但缺点是很难进行产业化，因为高真空设备价格较昂贵，研究者们还在追求更为廉价的封装形式，而且目前来说还没办法进行大面积的生产，所以其发展受到了限制。
目前来说，大部分的文献报道都是采用无机一有机层结构来降低水汽的渗透率和提高柔韧性，以此来提高封装性能。为了解决不能够大面积制备的缺点，研究者们提出了连续性的制备艺。
这个概念是在真空条件下通过一个连续性的“卷对卷”模式进行连续沉积(在太阳能制造行业已有应用)，通过这种方式能够扩大制备面积。尽管如此，如果想要产业化，这种连续性制备工艺还需进一步的发展。
原子层沉积(ALD)
ALD是随着上个世纪70年代的原子层外延(ALE)技术引申和发展起来的，最早ALE是应用在电致发光显示上，需要在大面积的衬底上形成高品质的介质层和发光层。之后，ALD主要集中在基于硅的半导体技术上来。
ALD被认为是一种很有潜力的沉积方法，它可以用来制备超薄的薄膜，并且可以在原子级别上对薄膜的厚度和成分进行控制。
ALD技术可以用来制备不同类型的薄膜，比如各种各样的氧化物、氮化金属、金属、硫化金属等。
ALD技术是一种有序和可控的化学反应，大部分的ALD艺都是二元反应，通过两种介质的反应，生成二元化合物薄膜。因为反应物A的量是有限的，所以只能生成一定量的B物质。
一般来说，ALD技术类似于化学气相沉积(CVD)，不同的是ALD是把CVD中的化学反应分成了两步反应，让母体材料在反应到一定的程度后分离。
这种分离是通过突然充入大量的分离气体(氮气或氩气)，这样就可以去除掉腔体中过量的反应母体材料，阻止CVD工艺的进一步进行。
在这里，两种反应物都是可控的，因此我们可以有序、定量地使反应物在基底上沉积。ALD的优点是可以实现不同反应周期，对于薄膜厚度的精确控制甚至可以达到原子层的级别。ALD技术可以提供非常平滑、连续和无缺陷的薄膜，这对于TFE技术来说是非常重要的。
采用ALD技术来制备薄膜阻挡层可以获得较好的封装性能。
近年来，低温ALD技术发展是一个新的热点，因为低温沉积可以有效降低成本和减少对基底的破坏作用。研究者采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)在小于100℃的条件下沉积了氧化铝薄膜，但是采用这种方法制备的阻挡层性能较差，WVTR较高并且封装所得到的OLED寿命不足。
虽然说ALD技术有可能实现在大面积衬底上的薄膜沉积，但是对于TFE技术来说，ALD技术还必须满足低成本和高效率的要求。ALD技术的成本主要集中在反应物和设备上。
大部分的ALD技术都利用到了真空泵这个装置，它就是用来去除反应堆中的反应物和生成物，使反应堆重新变成清洁的环境。
但是腔体里真空度高的情况下大气压就会迫使反应物和生成物气体仍然滞留在反应堆中，所以发展出了一种大气压下的ALD技术，它不再需要真空泵这个装置，而是把反应物放置在一个管道中，如果不需要了可以往管道中通入惰性气体来阻止进一步的反应。
这种新型的ALD技术可以为大面积基底封装提供一个降低成本的机会。可以说ALD技术发展很快，很多不利的条件正在逐步被克服，作为薄膜封装相当具有吸引力，完全可以满足OLED在柔性显示和发光方面的需要。
