CN103194728B - 用于连续地沉积薄膜的设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于连续地沉积薄膜的设备，所述设备包括：材料存储单元；材料预热单元；材料传送单元；材料蒸发单元；以及坩埚传送单元。所述材料存储单元存储有机材料。所述材料预热单元将填充有所述有机材料的坩埚预热至比所述有机材料的蒸发点低的温度。所述材料传送单元从所述材料存储单元接收预定量的有机材料，并且将所述有机材料传送到放置于所述材料预热单元中的所述坩埚中。所述材料蒸发单元向所述坩埚供应热量并且蒸发填充在所述坩埚中的所述有机材料。所述坩埚传送单元将由所述材料预热单元预热的所述坩埚运入所述材料蒸发单元中或者将耗尽所述有机材料的所述坩埚运出所述材料蒸发单元。

Description

用于连续地沉积薄膜的设备

技术领域

本发明涉及用于连续地沉积薄膜的设备，且更具体地涉及这样的用于连续地沉积薄膜的设备，其中有机材料被长时间地蒸发并且因此作为薄膜沉积在基板上。

背景技术

有机发光显示装置是代表性的平板显示装置，该有机发光显示装置具有这样的结构，其中包括有机发光层的有机薄膜被夹设在基板上的金属阴极与透明阳极之间。因此，在制造具有有机发光显示装置的基板时，存在沉积有机材料以形成包括有机发光层的有机薄膜的过程。

为了在基板上沉积这种有机薄膜，通常采用真空热沉积方法。真空热沉积方法使用加热器等来加热设置在薄膜沉积设备的真空腔中的有机材料，并且朝向所述基板蒸发被容纳的有机材料，由此在基板上形成具有预定厚度的有机薄膜。

图1示出了常规薄膜沉积设备的示例。

参考图1，常规薄膜沉积设备包括：坩埚10，所述坩埚用于容纳待被沉积在基板上的有机材料；加热器20，所述加热器用于加热坩埚10中的原材料；传送单元30，所述传送单元在所述加热器20中上下移动所述坩埚10；以及喷射孔40，所述喷射孔用于喷射蒸发后的有机材料。

然而，常规薄膜沉积设备具有如下问题：有机材料必须被频繁地填充，这是因为能够被容纳在坩埚10中的有机材料的量有限，并且必须在每个填充过程时停止操作该设备。与此同时，可能考虑到增加坩埚10的容量的方法。然而，不仅不可能无限地增加坩埚10的容量，而且必须采用该设备的相关部件，以执行与坩埚10的增加容量相对应的增强性能。因此，在扩大该设备的尺寸以及增加制造成本方面出现问题。

同样，如果坩埚10的容量增加，那么大量有机材料被容纳在坩埚10中。在该情况下，坩埚10中的有机材料由加热器20长时间加热。因此，出现有机材料自身有可能变性的问题。

发明内容

因此，构想到本发明以解决前述问题，并且本发明的一个方面在于提供一种用于连续地沉积薄膜的设备，其中容纳有机材料的坩埚被制造成不增加坩埚的容量，而是被更换为具有预定容量，由此连续地供应有机材料、延长该设备的操作时间、以及合适地保持坩埚的量以防止坩埚中的有机材料由热量而引起变性。

根据本发明，提供一种用于连续地沉积薄膜的设备，所述设备包括：材料存储单元，所述材料存储单元存储有机材料；材料预热单元，所述材料预热单元将填充有所述有机材料的坩埚预热至比所述有机材料的蒸发点低的温度；材料传送单元，所述材料传送单元从所述材料存储单元接收预定量的有机材料，并且将所述有机材料传送到放置于所述材料预热单元中的所述坩埚；材料蒸发单元，所述材料蒸发单元向所述坩埚供应热量并且蒸发填充在所述坩埚中的所述有机材料；以及坩埚传送单元，所述坩埚传送单元将由所述材料预热单元预热的所述坩埚运入所述材料蒸发单元中或者将耗尽所述有机材料的所述坩埚运出所述材料蒸发单元。

所述材料存储单元可包括：料斗，所述料斗存储所述有机材料；以及料斗振动单元，所述料斗振动单元向所述料斗赋予预定大小的振动。

所述材料预热单元可包括：第一容纳部和第二容纳部，所述第一容纳部和第二容纳部均设置有加热器并且容纳所述坩埚；以及位置设定单元，所述位置设定单元使得所述第一容纳部或所述第二容纳部被选择性地放置在所述材料传送单元和所述材料蒸发单元之间的任意位置处。

所述位置设定单元能够使得所述第一容纳部或所述第二容纳部在传送位置、备用位置和预热位置之间旋转，所述传送位置用于从所述材料传送单元接收所述有机材料，所述第一容纳部或所述第二容纳部在所述备用位置备用以在所述材料蒸发单元下方被运入或运出所述材料蒸发单元，并且所述预热位置被设置在所述传送位置和所述备用位置之间并且用于预热所述坩埚。

所述材料预热单元还能够包括预热传感器，所述预热传感器感测由所述第一容纳部或所述第二容纳部预热的所述坩埚中的所述有机材料的温度。

所述材料传送单元能够包括：桶，所述桶暂时容纳从所述材料存储单元供应的所述有机材料；以及传送单元，所述传送单元使得所述桶在填充位置和传送位置之间往复运动，所述填充位置用于在所述材料存储单元下方接收来自所述材料存储单元的所述有机材料，所述传送位置用于在所述材料预热单元上方将所述有机材料传送到所述材料预热单元。

所述桶包括设置在该桶的底部上的门单元，所述门单元在所述填充位置处关闭以保持所述有机材料并且在所述传送位置处打开以排出所述有机材料。

所述材料蒸发单元可包括：用于容纳所述坩埚的主体；用于围绕所述主体的横向侧的加热器；以及形成于所述主体的顶部上的喷嘴，所述喷嘴用于喷射在从所述加热器接收热量时蒸发的所述有机材料。

所述材料蒸发单元还可包括传感器，该传感器用于感测从所述坩埚蒸发的所述有机材料的蒸发速度。

所述设备还可包括防污染单元，所述防污染单元被安装在所述材料蒸发单元上方并且防止所述材料存储单元、所述材料传送单元、所述材料预热单元和所述材料蒸发单元被蒸发后的所述有机材料污染。

附图说明

从结合附图对示例性实施方式的如下描述将清楚并更容易地理解本发明的上述和/或其他方面，在附图中：

图1示出了用于沉积薄膜的常规设备的示例；

图2示出了根据本发明的示例性实施方式的用于连续地沉积薄膜的设备；

图3示出了图2的设备中的材料预热单元；

图4是用于说明图2的设备中的材料预热单元的操作原理的视图；

图5是用于说明图2的设备中的材料传送单元的操作原理的视图；以及

图6示出了图2的设备中的材料蒸发单元。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述根据本发明的用于连续地沉积薄膜的设备的示例性实施方式。

图2示出了根据本发明的示例性实施方式的用于连续地沉积薄膜的设备；图3示出了图2的设备中的材料预热单元；图4是用于说明图2的设备中的材料预热单元的操作原理的视图；图5是用于说明图2的设备中的材料预热单元的操作原理的视图；以及图6示出了图2的设备中的材料蒸发单元。

参考图2至图6，根据本发明的示例性实施方式的用于连续地沉积薄膜的设备100用于在坩埚中蒸发有机材料，并且在将该有机材料连续地供应到坩埚时将该有机材料作为薄膜沉积在基板上，所述设备包括材料存储单元110、材料预热单元120、材料传送单元130、材料蒸发单元140、坩埚传送单元150以及防污染单元160。

材料存储单元110包括料斗111和料斗振动单元112，待被沉积在基板上的有机材料以固态或液态的形式存储在该材料存储单元中。

料斗111在室温下存储对应于大约30天或更多天的量的有机材料，并且在其下侧具有开口，以将预定量的有机材料（例如，大约80cc）传送到将在下文描述的桶131。

料斗振动单元112向料斗111赋予预定大小的振动。在该实施方式中，料斗111沿左右方向振动。如果有机材料在无任何振动的情况下被传送到桶131，那么填充在桶131中的有机材料的顶表面变得带肋或成沟状，且因此具有不均匀的表面区域。有机材料的蒸发量与边界表面和外界的面积成比例。因此，如果有机材料在边界表面和外界的面积方面改变，那么将在下文描述的材料蒸发单元140不能够正确地控制有机材料的蒸发量，由此导致在有机薄膜的质量方面（例如，沉积在基板上的有机薄膜的厚度）的问题。

因此，料斗振动单元112的振动收集待被传送到桶131的预定量的有机材料，并且将预定量的有机材料填充在桶131中。如果有机材料的传送量不均匀，那么材料蒸发单元140由于残留有机材料而不能正确地控制蒸发量，由此导致有机薄膜的质量方面（例如，沉积在基板上的有机薄膜的厚度）的问题。

因此，料斗111借助料斗振动单元112沿左右方向摇动，使得填充在桶131中的有机材料的顶表面能够变得均匀以始终具有均匀表面区域，并且一定量的有机材料能够被供应到材料蒸发单元140，以正确地控制有机材料的蒸发量。

料斗振动单元112能够包括用于使得料斗111沿左右方向线性往复运动的大致线性驱动单元，并且该线性驱动单元可以针对线性往复运动而被不同地构造成。例如，本领域技术人员公知的气缸、线性马达、旋转马达和滚珠丝杠的组合或类似构造能够被用于该线性驱动单元，且因此将省除其详细说明。

在坩埚10被运入到材料蒸发单元140中之前，材料预热单元120将填充有有机材料的坩埚10预先加热直到比有机材料的蒸发点低的温度。

从材料存储单元110被传送的有机材料具有室温。如果具有这种低温的有机材料被直接运入到材料蒸发单元140中，那么可能花费相当多的时间来蒸发该有机材料。因此，在坩埚10被运入到材料蒸发单元140中之前，材料预热单元120将该有机材料预热直至预定温度，使得能够缩短在材料蒸发单元140中蒸发有机材料所花费的时间，由此缩短沉积过程的总时间。

材料预热单元120被分为第一容纳部121和第二容纳部122，这些容纳部均能够容纳坩埚10。第一容纳部121和第二容纳部122设置有加热器124，以预热坩埚10。

材料预热单元120包括位置设定单元123，以使得第一容纳部或第二容纳部被选择性地放置在材料传送单元与材料蒸发单元之间的任意位置中。在该实施方式中，设置有位置设定单元123，以使得第一容纳部121和第二容纳部122旋转。

参考图4，位置设定单元123将第一容纳部121和第二容纳部122中的一个（例如，第一容纳部121）定位在传送位置P1，以从材料传送单元130接收有机材料（参考图4中的（a））。接下来，位置设定单元123将第一容纳部121旋转大约90度的角度而到达预热位置P3，以预热该坩埚10（参考图4中的（b））。此时，预热传感器125被放置在预热位置P3上方并且感测由第一容纳部121预热的坩埚10中的有机材料的温度，由此感测有机材料是否被预热直到预设的合适温度。

然后，位置设定单元123将第一容纳部121从预热位置P3旋转大约90度的角度，使得第二容纳部122能够被放置在材料蒸发单元140下方，由此将从材料蒸发单元140运出的坩埚10定位在备用位置P2（参考图4中的（c））。此时，其中有机材料被耗尽的坩埚10由坩埚传送单元150传送到第二容纳部122。然后，位置设定单元123将第一容纳部121从备用位置P2旋转大约180度的角度，使得第一容纳部121能够被放置在材料蒸发单元140下方，由此将待被运入材料蒸发单元140中的坩埚10定位在备用位置P2，在该备用位置P2，坩埚10在材料蒸发单元140下方备用（参考图4中的（d））。

用于预热坩埚10的预热位置P3被设置在传送位置P1和备用位置P2之间，并且位置设定单元123旋转第一容纳部121或第二容纳部122，以将其定位在传送位置P1、备用位置P2和预热位置P3中的一个位置处。

在该实施方式中，位置设定单元123可能以各种形式构造，以用于旋转。例如，本领域技术人员公知的气缸、旋转马达和传送带的组合或类似构造能够被用于该位置设定单元123，且因此将省除其详细说明。

材料传送单元130从材料存储单元110接收一定量的有机材料，并且将该有机材料传送到放置在材料预热单元120中的坩埚10。材料传送单元130包括桶131和传送单元132。

桶131暂时地容纳从材料存储单元110供应的有机材料，并且在其底部包括门单元133。

传送单元132使得桶131线性往复运动。参考图5，桶131放置在位于材料存储单元110下方的填充位置P4处，以接收来自材料存储单元110的有机材料（参考图5中的（a））。然后，传送单元132将桶131线性地传送到材料预热单元120的上侧，使得桶131能够被放置在传送位置P1处，以将有机材料传送到被容纳在材料预热单元120中的坩埚10（参考图5中的（b））。因此，传送单元132使得桶131在填充位置P4和传送位置P1之间线性地往复运动。

桶131在其底部设置有门单元133。门单元133被关闭以在填充位置P4处保持从材料存储单元110接收的有机材料，并且被打开以在传送位置P1处将该有机材料排出并传送到材料预热单元120的坩埚10。

传送单元132还能够借助用于线性往复运动的各种线性驱动单元来实现，并且将省除其详细说明。

材料蒸发单元140加热被运入的坩埚10，以蒸发被容纳在坩埚10中的有机材料。材料蒸发单元140包括主体141、加热器142和喷嘴143。

主体141容纳由坩埚传送单元150传送的坩埚10。

加热器142围绕主体141的横向侧，并且供应热能以用于蒸发该有机材料。加热器142能够以各种形式来实现，以供应用于蒸发有机材料的热能，所述加热器例如使用芯部加热器、灯加热器等。在该实施方式中，采用芯部加热器，并且通过将电阻加热丝缠绕在主体141的外部上而形成该芯部加热器。此时，电阻加热丝包括诸如Ta、W、Mo的金属或其合金丝。

喷嘴143形成在主体141的顶部上，并且喷射在由加热器142加热时蒸发的有机材料。喷嘴143能够形成为具有预定长度的狭槽型通孔，或者形成为具有预定直径的圆形通孔。

同样，材料蒸发单元140还能够包括传感器144，以用于感测从坩埚10蒸发的有机材料的蒸发量。基于感测到的蒸发量，蒸发速度被控制，以沉积具有期望厚度的有机薄膜。

坩埚传送单元150将由材料预热单元120预热的坩埚10运入到材料蒸发单元140中，或将耗尽有机材料的坩埚10运出该材料蒸发单元140。完全预热的坩埚10被提升，以被运入到材料蒸发单元140中；并且耗尽有机材料的坩埚10向下移动，以从材料蒸发单元140运出。

同样，坩埚传送单元150使得坩埚10上下往复运动，使得有机材料能够沿更靠近或更远离加热器142的方向在材料蒸发单元140内移动。坩埚传送单元150被用于调节坩埚10中的有机材料与加热器142之间的距离，由此控制有机材料的蒸发量。

也就是说，如果有机材料的蒸发量小于预设参考量，那么坩埚10朝向加热器142移动，使得来自加热器142的热量能够被充分地供应到有机材料，由此增加有机材料的蒸发量。另一方面，如果有机材料的蒸发量大于预设参考量，那么坩埚10远离加热器142移动，使得能够减少从加热器142供应到有机材料的热量，由此减少有机材料的蒸发量。

坩埚传送单元150能够以各种形式来实现，以用于线性往复运动。例如，能够采用本领域技术人员公知的气缸、线性马达、旋转马达和滚珠丝杠的组合或类似构造，且因此将省除其详细说明。

防污染单元160被安装在材料蒸发单元140上方，并且防止材料存储单元110、材料传送单元130、材料预热单元120和材料蒸发单元140被蒸发的有机材料污染。当加热器142向坩埚10供应热量时，防污染单元160防止填充在坩埚10中的有机材料或异物被附着到腔的内部。

被附着到腔内部的有机材料或异物污染腔的供实施基板的沉积的内部。如果沉积设备长时间操作，那么被附着到腔内部的有机材料或异物充当污物，并且因此增加产品的缺陷率。因此，沉积设备的操作暂停，并且在腔的内部被清洁之后，恢复操作。在该情况下，出现该设备的产量降低这样的问题。

因此，防污染单元160防止有机材料被附着到腔的内部，并且关于污染而能够被更换，由此防止腔的内部受污染，并且通过实现长时间的连续生产而提高设备的产量。

在该实施方式中，用于连续地沉积薄膜的前述设备构造成使得当更换填充有有机材料的坩埚时有机材料能够在材料蒸发单元中被连续地蒸发，由此将该设备的操作时间延长至长时间。

同样，在该实施方式中，用于连续地沉积薄膜的前述设备更换具有用于容纳有机材料的预定容量以使得该设备长时间操作的坩埚而不是增加坩埚的容量，由此防止坩埚中的有机材料长时间暴露于热并且防止该有机材料因热而导致变性。

同样，在该实施方式中，用于连续地沉积薄膜的前述设备在有机材料被运入材料蒸发单元中之前使用材料预热单元以将该有机材料预热达至预定温度，由此具有缩短沉积过程的总时间的效果。

同样，在该实施方式中，用于连续地沉积薄膜的前述设备当供应有机材料时采用料斗振动单元以将料斗沿左右方向摇动，使得填充在坩埚中的有机材料的顶表面区域能够被均匀地保持，由此具有正确地控制有机材料的蒸发量的效果。

在如图2所示的前述实施方式中，料斗振动单元被描述为沿左右方向向料斗赋予预定大小的振动，但是本发明不局限于此。另选地，料斗振动单元能够构造成赋予沿上下方向或沿弧形方向的预定大小的振动。

在如图2所示的前述实施方式中，材料预热单元使得第一容纳部和第二容纳部旋转，但本发明不局限于此。另选地，材料预热单元能够构造成当使得第一容纳部和第二容纳部线性地往复运动时改变位置。

根据本发明，用于连续地沉积薄膜的前述设备能够将该设备的操作时间延长至较长时间。

根据本发明，用于连续地沉积薄膜的前述设备能够防止坩埚中的有机材料长时间暴露于热并且防止由热而引起变性。

根据本发明，用于连续地沉积薄膜的前述设备能够缩短沉积过程的总时间。

根据本发明，用于连续地沉积薄膜的前述设备能够正确地控制有机材料的蒸发量。

虽然已经示出并描述了本发明的数个示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解的是，能够对这些实施方式作出变化而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围被限定在所附权利要求及其等同物中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0001046的优先权和权益，该申请以引用的方式全文结合到本文中。

Claims (8)

1.一种用于连续地沉积薄膜的设备，所述设备包括：

材料存储单元，所述材料存储单元存储有机材料；

材料预热单元，所述材料预热单元将填充有所述有机材料的坩埚预热至比所述有机材料的蒸发点低的温度；

材料传送单元，所述材料传送单元从所述材料存储单元接收预定量的有机材料，并且将所述有机材料传送到放置在所述材料预热单元中的所述坩埚；

材料蒸发单元，所述材料蒸发单元向所述坩埚供应热量并且蒸发填充在所述坩埚中的所述有机材料；以及

坩埚传送单元，所述坩埚传送单元将由所述材料预热单元预热的所述坩埚运入所述材料蒸发单元中或者将耗尽所述有机材料的所述坩埚运出所述材料蒸发单元；

其中，所述材料存储单元包括：

料斗，所述料斗存储所述有机材料；以及

料斗振动单元，所述料斗振动单元向所述料斗赋予预定大小的振动；

所述材料传送单元包括：

桶，所述桶暂时容纳从所述材料存储单元供应的所述有机材料；以及

传送单元，所述传送单元使得所述桶在填充位置和传送位置之间往复运动，所述填充位置用于在所述材料存储单元下方接收来自所述材料存储单元的所述有机材料，所述传送位置用于在所述材料预热单元上方将所述有机材料传送到所述材料预热单元。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述材料预热单元包括：

第一容纳部和第二容纳部，所述第一容纳部和所述第二容纳部均设置有加热器并且容纳所述坩埚；以及

位置设定单元，所述位置设定单元使得所述第一容纳部或所述第二容纳部被选择性地放置在所述材料传送单元和所述材料蒸发单元之间的任意位置处。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述位置设定单元使得所述第一容纳部或所述第二容纳部在传送位置、备用位置和预热位置之间旋转，所述传送位置用于从所述材料传送单元接收所述有机材料，所述第一容纳部或所述第二容纳部在所述备用位置备用以在所述材料蒸发单元下方被运入或运出所述材料蒸发单元，并且所述预热位置被设置在所述传送位置和所述备用位置之间并且用于预热所述坩埚。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述材料预热单元还包括预热传感器，所述预热传感器感测由所述第一容纳部或所述第二容纳部预热的所述坩埚中的所述有机材料的温度。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述桶包括设置在该桶的底部上的门单元，所述门单元在所述填充位置处关闭以保持所述有机材料并且在所述传送位置处打开以排出所述有机材料。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述材料蒸发单元包括：用于容纳所述坩埚的主体；用于围绕所述主体的横向侧的加热器；以及形成于所述主体的顶部上的喷嘴，所述喷嘴用于喷射在从所述加热器接收热量时蒸发的所述有机材料。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述材料蒸发单元还包括传感器，该传感器用于感测从所述坩埚蒸发的所述有机材料的蒸发速度。

8.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括防污染单元，所述防污染单元被安装在所述材料蒸发单元上方并且防止所述材料存储单元、所述材料传送单元、所述材料预热单元和所述材料蒸发单元被蒸发后的所述有机材料污染。