用于测量有机薄膜的厚度的设备和有机薄膜沉积设备.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104004991 A (43)申请公布日 2014.08.27 CN 104004991 A (21)申请号 201310722647.0 (22)申请日 2013.12.24 10-2013-0019389 2013.02.22 KR C23C 14/12(2006.01) H01L 21/66(2006.01) (71)申请人 三星显示有限公司 地址 韩国京畿道龙仁市 (72)发明人 李润宰 崔永默 (74)专利代理机构 北京铭硕知识产权代理有限 公司 11286 代理人 王兆赓 李云霞 (54) 发明名称 用于测量有机薄膜的厚度的设备和有机薄膜 沉积设备 (5。

2、7) 摘要 本发明公开了一种用于测量有机薄膜的厚度 的设备和具有该设备的有机薄膜沉积设备。所述 用于测量有机薄膜的厚度的设备包括 ： 基座 ； 第 一支撑件， 结合到基座 ； 第二支撑件， 包括第一端 和第二端， 第一端连接到第一支撑件 ； 检测器构 件， 连接到第二支撑件的第二端， 以测量沉积在沉 积目标上的有机薄膜的厚度 ； 位置调节器构件， 被构造为调节检测器构件的位置。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 。

3、104004991 A CN 104004991 A 1/2 页 2 1. 一种用于测量有机薄膜的厚度的设备， 所述设备包括 ： 基座 ； 第一支撑件， 结合到基座 ； 第二支撑件， 包括第一端和第二端， 其中， 第一端连接到第一支撑件 ； 检测器构件， 连接到第二支撑件的第二端， 并被构造为测量沉积在沉积目标上的有机 薄膜的厚度 ； 位置调节器构件， 被构造为调节检测器构件的位置。 2. 如权利要求 1 所述的设备， 其中， 位置调节器构件包括 ： 旋转驱动器， 设置在第一支撑件上， 并被构造为使第二支撑件绕第二支撑件的第一端 旋转， 从而调节第一支撑件和检测器构件之间的角度。 3. 如权利。

4、要求 2 所述的设备， 其中， 位置调节器构件还包括 ： 指示器面板， 包括显示第一支撑件和第二支撑件之间的角度的第一指示刻度。 4. 如权利要求 1 所述的设备， 其中， 位置调节器构件包括 ： 线性运动驱动器， 设置在基座上， 并被构造为沿垂直方向移动第一支撑件， 从而调节检 测器构件的高度。 5. 如权利要求 4 所述的设备， 其中， 第一支撑件包括显示第一支撑件至基座的相对高 度的第二指示刻度。 6. 一种用于测量有机薄膜的厚度的设备， 所述设备包括 ： 基座 ； 第一支撑件， 结合到基座 ； 第二支撑件， 包括第一端和第二端， 第一端连接到第一支撑件 ； 检测器构件， 连接到第二支撑。

5、件的第二端， 并被构造为测量沉积在沉积目标上的有机 薄膜的厚度， 其中， 检测器构件包括 ： 器皿， 可旋转地连接到第二支撑件的第二端， 并能够绕沿着第二支撑件的长度方向延 伸的旋转轴旋转， 器皿包括有机材料流入器皿中所通过的开口 ； 至少一个传感器， 设置在器皿中， 并被构造为测量通过开口流入器皿中的有机材料的 流量 ； 支撑件， 设置在器皿中， 并被构造为支撑传感器。 7. 如权利要求 6 所述的设备， 其中， 所述至少一个传感器包括多个传感器， 其中， 支撑件包括旋转盘， 所述多个传感器沿旋转盘的边缘排列。 8. 一种有机薄膜沉积装置， 包括 ： 处理室 ； 沉积源， 被构造为将有机材料。

6、供应到装载在处理室中的基板 ； 如权利要求 1 所述的用于测量有机薄膜的厚度的设备， 其中， 在处理室内所述用于测 量有机薄膜的厚度的设备设置在沉积源旁边。 9. 一种有机薄膜沉积设备， 包括 ： 处理室 ； 沉积源， 被构造为将有机材料供应到装载在处理室中的基板 ； 权 利 要 求 书 CN 104004991 A 2 2/2 页 3 如权利要求 6 所述的用于测量有机薄膜的厚度的设备， 其中， 在处理室内所述用于测 量有机薄膜的厚度的设备设置在沉积源旁边。 权 利 要 求 书 CN 104004991 A 3 1/6 页 4 用于测量有机薄膜的厚度的设备和有机薄膜沉积设备 技术领域 000。

7、1 本公开涉及一种用于测量有机薄膜的厚度的设备和具有该设备的有机薄膜沉积 设备。 背景技术 0002 根据有机材料的量， 电场发光元件可调节由在注入有机薄膜中的电子和空穴复合 之后的剩余能量所产生的光的波长， 并可实现全色彩。 0003 在真空的腔室中使有机薄膜沉积在基板上， 并由晶体传感器测量沉积在基板上的 有机薄膜的厚度。 0004 在背景技术部分中公开的上述信息仅仅为增强对背景技术的理解， 因此， 上述信 息可能包含不是形成已被本国家的本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。 发明内容 0005 本发明的示例性实施例提供一种能够延长晶体传感器的使用寿命的有机薄膜厚 度测量单元和具有该有机。

8、薄膜厚度测量单元的有机薄膜沉积设备。 0006 根据本发明的示例性实施例， 一种用于测量有机薄膜的厚度的设备可包括 ： 基座 ； 第一支撑件， 结合到基座 ； 第二支撑件， 包括连接到第一支撑件的第一端和第二端 ； 检测器 构件， 连接到第二支撑件的第二端， 并被构造为测量沉积在沉积目标上的有机薄膜的厚度 ； 位置调节器构件， 被构造为调节检测器构件的位置。 0007 根据本发明的示例性实施例， 位置调节器构件可包括 ： 旋转驱动器， 设置在第一支 撑件上， 并被构造为使第二支撑件绕第二支撑件的一端旋转， 从而调节第一支撑件和检测 器构件之间的角度。 0008 根据本发明的示例性实施例， 位置。

9、调节器构件还可包括 ： 指示器面板， 包括显示第 一支撑件和第二支撑件之间的角度的第一指示刻度。 0009 根据本发明的示例性实施例， 位置调节器构件可包括 ： 线性运动驱动器， 设置在基 座上， 以沿垂直方向移动第一支撑件， 从而调节检测器构件的高度。 0010 根据本发明的示例性实施例， 第一支撑件可包括显示第一支撑件至基座的相对高 度的第二指示刻度。 0011 本发明的另一示例性实施例提供一种用于测量有机薄膜的厚度的设备， 该设备可 包括 ： 基座 ； 第一支撑件， 结合到基座 ； 第二支撑件， 包括连接到第一支撑件的第一端和第 二端 ； 检测器构件， 连接到第二支撑件的第二端， 并被构。

10、造为测量沉积在沉积目标上的有机 薄膜的厚度， 其中， 检测器构件包括 ： 器皿， 可旋转地连接到第二支撑件的第二端， 并可绕 沿着第二支撑件的长度方向延伸的旋转轴旋转， 器皿包括有机材料流入器皿中所通过的开 口 ； 至少一个传感器， 设置在器皿中， 并被构造为测量通过开口流入器皿中的有机材料的流 量 ； 支撑件， 设置在器皿中， 并被构造为支撑传感器。 0012 根据本发明的示例性实施例， 所述至少一个传感器可包括多个传感器， 并且支撑 说 明 书 CN 104004991 A 4 2/6 页 5 件可包括旋转盘， 所述多个传感器沿旋转盘的边缘排列。 0013 本发明的又一实施例提供了一种有机。

11、薄膜沉积设备， 该设备可包括 ： 处理室 ； 沉 积源， 被构造为将有机材料供应到装载在处理室中的基板 ； 上述测量设备， 其中， 在处理室 内上述测量设备设置在沉积源的旁边。 0014 根据本发明的示例性实施例， 有机薄膜厚度测量单元以及具有该有机薄膜厚度测 量单元的有机薄膜沉积设备可确保晶体传感器的长寿命。 附图说明 0015 以下描述的附图仅仅出于说明的目的， 且不意在限制本发明的范围。 0016 图 1 是示出根据本发明的示例性实施例的有机薄膜沉积设备的剖视图。 0017 图 2 是示出图 1 的有机薄膜厚度测量单元的放大视图。 0018 图 3 是示出图 2 的感测构件的正视图。 0。

12、019 图 4 是沿图 3 中的线 A-A 截取的剖视图。 0020 图 5 是示出感测构件位于不同高度的状态的视图。 0021 图 6 是示出从沉积源排放并流入器皿中的有机材料的流量的曲线图。 0022 图 7 是示出在图 5 中的 （a） 状态下传感器的谐振频率关于时间的变化的曲线图。 0023 图 8 是示出在图 5 中的 （b） 状态下传感器的谐振频率关于时间的变化的曲线图。 具体实施方式 0024 本发明可进行多种改变， 并可具有多种形式， 但是将详细描述在附图中示出的特 定的示例性实施例。 然而， 应该理解的是， 示例性实施例不意在限制本发明， 且多种改变、 变 形和等同物可包括在。

13、本发明的精神和范围内。 0025 在对于每个附图的解释中， 相同的标号用于相同的构成元件。 在附图中， 为了本发 明的清楚起见， 夸大并示出了结构的尺寸。第一、 第二等术语可用于描述多种构成元件， 但 是构成元件不应该受到上述术语的限制。 这样的术语仅仅用于区分一个构成元件与其他构 成元件。例如， 在不脱离本发明的范围的情况下， 第一构成元件可被称为第二构成元件， 相 似地， 第二构成元件可被称为第一构成元件。 除非明确地进行相反的描述， 否则单数的表达 方式包括多数的表达方式。 0026 在本申请中， 应该理解的是， 诸如 “包括” 或 “具有” 的术语意在指示存在说明书中 描述的特征、 数。

14、量、 步骤、 操作、 构成元件、 部件或它们的任意组合， 但是其不排除存在或添 加一个或多个其他特征、 数量、 步骤、 操作、 构成元件、 部件或它们的任意组合的可能性。当 层、 膜、 区域、 板等的一部分被称为 “在” 另一部分 “上” 时， 它可直接在另一部分上， 或者可 存在中间部分。相反， 当层、 膜、 区域、 板等的一部分被称为 “在” 另一部分 “下” 时， 它可直 接在另一部分下， 或者可存在中间部分。 0027 在下文中， 将参照图 1 至图 6 详细描述本发明的示例性实施例。 0028 图 1 是示出根据本发明的示例性实施例的有机薄膜沉积设备 10 的剖视图。 0029 参照。

15、图 1， 有机薄膜沉积设备 10 包括处理室 100、 沉积源 200、 掩模组件 300、 固定 单元 400 和有机薄膜厚度测量单元 500。 0030 处理室 100 提供内部空间， 在该内部空间中进行沉积过程。例如， 沉积过程可以是 说 明 书 CN 104004991 A 5 3/6 页 6 通过将有机材料供应到沉积表面 （即， 基板 S 的下表面） 来沉积有机发射层的过程。在此过 程期间， 处理室 100 与真空泵 （未示出） 相连， 从而处理室 100 的内部保持在真空状态。 0031 沉积源 200 设置在处理室 100 的内部空间的下部或设置在处理室 100 的底部， 以 朝。

16、着设置在处理室 100 的内部空间的上部上的基板 S 的沉积表面供应有机材料。 0032 掩模组件300包括掩模框架320和掩模340， 并设置在处理室100的内部空间的上 部， 从而面对沉积源 200。掩模框架 320 可具有形成有开口 322 的矩形形状， 掩模框架 320 与掩模 340 结合。掩模 340 形成有缝隙图案 （未示出） 。 0033 基板 S 设置在掩模组件 300 的上部上。基板 S 可被设置为沿向上的方向与掩模组 件 300 的上端隔开预定间隔并与掩模框架 320 的开口 322 的全部区域叠置。 0034 由沉积源 200 供应的有机材料通过掩模框架 320 的开口。

17、 322 和掩模 340 的缝隙图 案 （未示出） 而沉积在基板 S 的沉积表面上。 0035 沉积在基板 S 上的有机材料的膜具有与掩模 340 的缝隙图案 （未示出） 对应的图 案。 0036 固定单元 400 设置在从沉积源 200 供应到基板 S 的有机材料的运动路径的外侧 上， 并支撑掩模组件 300 的边缘部分。 0037 有机薄膜厚度测量单元 500 可设置在沉积源 200 旁边的位置上， 以测量沉积在基 板 S 上的有机薄膜的厚度。在一个实施例中， 通过感测沉积在有机薄膜厚度测量单元 500 的传感器上的有机材料的量并基于沉积在有机薄膜厚度测量单元 500 的传感器上的有机 材。

18、料的感测量来确定或估计沉积在基板上的有机薄膜的厚度， 可测量沉积在基板上的有机 薄膜的厚度。 0038 图 2 是示出图 1 的有机薄膜厚度测量单元的放大视图。图 3 是示出图 2 中的感测 构件的正视图， 图 4 是沿图 3 中的线 A-A 截取的剖视图。 0039 参照图 2 至图 4， 有机薄膜厚度测量单元 500 包括基座 510、 第一支撑件 520、 第二 支撑件 530、 感测构件或检测器构件 540 以及位置调节构件或位置调节器构件 560。 0040 第一支撑件 520 沿垂直方向可运动地结合到基座 510。第二支撑件 530 的第一端 可旋转地结合到第一支撑件 520 的上。

19、端， 第二支撑件 530 的第二端与用于测量有机薄膜的 厚度的感测构件 540 结合。位置调节构件 560 调节感测构件 540 相对于沉积源 200（见图 1） 的相对位置。 0041 感测构件 540 包括器皿或容器 542、 支撑件 544 和多个传感器 550。器皿 542 可设 置为内部中空的圆柱形形状。 0042 器皿542的前表面形成有引入有机材料的开口543， 器皿542的后表面可以可旋转 地结合到设置到第二支撑件 530 的第二端的支撑板 532。可使器皿 542 旋转， 由此开口 543 沿器皿 542 的周向定位在不同的位置。 0043 支撑件 544 安装在器皿 542。

20、 的内部空间中。支撑件 544 包括旋转盘 545。传感器 550 设置在旋转盘 545 上。轴 547 与旋转盘 545 的下侧相连， 配备电机 549， 以向轴 547 提 供扭矩。 0044 多个传感器 550 沿着旋转盘 545 的边缘排列， 以沿周向与器皿 542 的开口 543 对 应。传感器 550 可因旋转盘 545 的旋转而顺序地通过开口 543 被暴露到器皿 542 的外部。 传感器 550 测量通过器皿 542 的开口 543 引入的有机材料的流量。在传感器 550 中， 可使 说 明 书 CN 104004991 A 6 4/6 页 7 用振动式石英晶体微天平 （QCM。

21、） 。 0045 振动式石英晶体微天平 （QCM） 包括通过在薄的石英板的两侧上涂覆金属而形成的 电极， 并在施加电流时以一定的谐振频率振动。当有机材料附着到振动式石英晶体微天平 的电极时， 电极的重量改变， 然后， 可改变谐振频率。因此， 感测到重量的改变， 从而可感测 到有机材料的沉积量。基于沉积量， 还可确定有机材料的蒸发量。 0046 位置调节构件560包括旋转驱动器或旋转运动致动器562以及线性运动驱动器或 线性运动致动器 564。旋转驱动器 562 使第二支撑件 530 旋转， 从而可相对于第一支撑件 520 调节感测构件 540 的旋转角度。线性运动驱动器 564 使第一支撑件 。

22、520 沿垂直方向运 动， 从而可调节感测构件 540 的高度。 0047 旋转驱动器 562 设置在第一支撑件 520 上， 从而第二支撑件 530 可绕第二支撑器 530 的第一端旋转。此时， 例如， 参照图 2， 第二支撑件 530 可从相对于处理室 100 的设置有 沉积源的底表面来说角 （） 为 0 度的水平状态 （第二支撑件与处理室 100 的底表面平行地 设置的状态） 旋转至相对于处理室 100 的设置有沉积源的底表面来说角 （） 为 90 度的垂 直状态 （第二支撑件指向底表面的状态） 。通过第二支撑件 530 的旋转， 可调节第一支撑件 520 和感测构件 540 之间的角 。

23、（） ， 结果， 可相对于沉积源 200（见图 1） 调节感测构件 540 的位置。因此， 可调节安装在感测构件 540 上的传感器的高度。并且， 第一支撑件 520 或第 二支撑件 530 可与指示器面板 563 结合， 其中， 指示器面板 563 形成有显示第一支撑件 520 和第二支撑件 530 之间的角度 （） 的第一指示刻度。 0048 通过旋转驱动器 562 调节感测构件 540 的角度， 可调节通过感测构件 540 的开口 543 引入到传感器 550 的有机材料的流量。 0049 图6是说明从沉积源排放的有机材料的流量的曲线图。 参照图6和表1， 假设与放 置有沉积源的底表面平。

24、行的角度为0度并且与放置有沉积源的底表面垂直的角度为90度， 那么当从沉积源排放的角度 （） 从 0 度增加到 90 度时， 从沉积源排放的有机材料的流量 增加。 因此， 在有机薄膜厚度测量单元沿水平方向与沉积源分隔开相同的距离的情况下， 传 感器所处的高度越高， 引入到传感器的有机材料的流量越大。 0050 表 1 0051 从沉积源排放的有机材料的角度 （）从沉积源排放的有机材料的流量 （%） 0至 122.0E-104 至 4.3E-5 12至 180.011 至 0.054 18至 890.054 至 99 90100 0052 因此， 第一支撑件 520 和感测构件 540 之间的角。

25、度越小， 流入传感器 550 中的有机 材料的流量越小。当流入传感器 550 中的有机材料的流量减小时， 可延长传感器 550 的使 用寿命。 0053 线性运动驱动器 564 设置在基座 510 上。线性运动驱动器 564 可通过沿垂直方向 说 明 书 CN 104004991 A 7 5/6 页 8 移动第一支撑件 520 来调节感测构件 540 的高度。并且， 第一支撑件 520 可形成有显示第 一支撑件 520 到基座 510 的相对高度的第二指示刻度。 0054 通过线性运动驱动器 564 调节感测构件 540 的高度， 可调节流入传感器 540 中的 有机材料的流量。 0055 例。

26、如， 感测构件 540 可置于不同的高度处， 即， 第一高度 H1， 或者低于第一高度 H1 的第二高度 H2 （如图 5 所示） 。图 7 是示出传感器 550 处于第一高度 H1 时的谐振频率根据 传感器 550 处于第一高度 H1 的时间而改变的曲线图， 图 8 是示出传感器 550 处于第二高度 H2 时的谐振频率根据传感器 550 处于第二高度 H2 的时间而改变的曲线图。 0056 如图 7 和图 8 所示， 传感器 550 处于第一高度 H1 时的谐振频率的改变率相对来说 高于传感器 550 处于第二高度 H2 时的谐振频率的改变率。也就是说， 当感测构件 540 的高 度相对高。

27、时， 传感器 550 的谐振频率的改变率增加。这是因为如果感测构件 540 的高度相 对高， 则流入传感器550中的有机材料的量较多， 相应地， 传感器550的重量成比例地增加， 传感器 550 的谐振频率相对来说急剧地减小。 0057 根据本发明的示例性实施例， 如果传感器处于第一高度 H1 时的谐振频率的变化 量为-3.515kHz/小时， 则在传感器的高度下降24mm且其他条件都相同的情况下， 传感器处 于第二高度 H2 时的谐振频率的变化量为 -1.38kHz/ 小时。根据这样的实验的结果， 仅仅在 简单地降低传感器高度的条件改变的情况下， 传感器的寿命可由大约 19 小时延长至大约 。

28、50 小时。 0058 因此， 通过适当地调节感测构件540的高度， 可调节流入传感器550中的有机材料 的流量。当流入传感器 550 中的有机材料的流量减小时， 可延长传感器 550 的使用寿命。 0059 另一方面， 如早先所述， 通过相对于设置在第二支撑件 530 的另一端上的支撑板 532 旋转器皿 542， 可调节感测构件 540 的开口 543 的位置。通过器皿 542 的旋转， 如果开 口 543 的位置沿着器皿 542 的周向运动， 则可调节流入传感器 550 中的有机材料的流量。 0060 例如， 在第一支撑件的高度和第二支撑件的角度处于相同条件的情况下， 如果开 口 543。

29、 位于 3 点钟方向 （如图 3 所示） ， 则与开口 543 位于 6 点钟方向的情况相比， 流入传感 器 550 中的有机材料的流量可相对大些。 0061 因此， 如果通过调节开口 543 的周向位置而使开口置于较低位置， 则可减小流入 传感器 550 中的有机材料的流量。如果流入传感器 550 中的有机材料的流量减小， 则可延 长传感器 550 的使用寿命。 0062 根据比较示例， 在晶体传感器中， 通过利用斩波器 （chopper） 减小沉积在传感器上 的有机材料的流量来改善传感器的使用寿命。在这样的情况下， 需要安装额外的电机来旋 转斩波器。此外， 比较示例中的晶体传感器存在将周期。

30、性更换或清洁斩波器的问题。另外， 比较示例中的晶体传感器存在由于使用电机旋转斩波器而引起振动因而传感器可能难以 进行精确检测的问题。另外， 比较示例中的晶体传感器存在当斩波器的开口率在使用中改 变时传感器的感测性能可能降低的问题。 0063 根据本发明的示例性实施例的有机薄膜厚度测量单元可调节器皿的高度， 或者可 使器皿的开口旋转以改变晶体传感器的高度， 而不采用斩波器。 相应地， 由于可延长传感器 的寿命， 所以可解决由于使用斩波器而导致的以上提到的问题。 0064 虽然已经描述了示例性实施例， 但是本领域技术人员将容易理解的是， 在实质上 说 明 书 CN 104004991 A 8 6/。

31、6 页 9 不脱离新颖性教导和优点的情况下， 可进行多种修改。 0065 因此， 在本发明中公开的示例性实施例不限于本发明的技术构思， 且意在解释这 些示例性实施例， 本发明的技术构思的范围不受这些示例性实施例的限制。本发明的保护 范围应该由权利要求来解释， 且在想到的等同范围内的所有技术构思应该被解释为包括在 本发明的范围内。 0066 0067 说 明 书 CN 104004991 A 9 1/4 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104004991 A 10 2/4 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104004991 A 11 3/4 页 12 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104004991 A 12 4/4 页 13 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 104004991 A 13 。