CN103608484A - 用于气相沉积应用的测量设备和方法 - Google Patents

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Abstract

在其中有必要在特定公差内测量和/或控制蒸发源的沉积速率的气相沉积应用中，特别是OLED大规模生产中，测量系统被适配成在高和低的速率源处使用鲁棒且准确的光学厚度测量方法，以便沉积在衬底上的层的厚度能够被测量和控制。第一蒸发源(11)将材料的层沉积在衬底(20)上。移动元件(41)被提供，在所述移动元件(41)上，薄膜从第二蒸发源(12b)被沉积在沉积位置(D1)中。随后，所述移动元件被输送到测量位置(D2)，其中所述薄膜的厚度被厚度检测器(45)测量。所述测量设备被布置成依赖于沉积在所述移动元件上的所述薄膜的厚度来控制所述第一蒸发源的沉积。

Description

用于气相沉积应用的测量设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在气相沉积应用中、特别是在OLED大规模生产中确定蒸发源的沉积速率或沉积在衬底上的层的厚度以便在特定公差内测量和/或控制蒸发源的沉积速率的系统、设备、装置、方法以及计算机程序产品。
背景技术
气相沉积技术通常被用在工业中以便在全自动化过程中、特别是在真空室中提供具有所定义的材料和厚度的层的衬底。作为用于控制沉积装置的正确运作的选项，沉积层的厚度能够通过将薄膜沉积在单独的传感器上而被间接地确定，其特别地与所述层在衬底上的沉积同时进行。理念是在传感器上的薄膜的厚度的测量能够提供用于推论衬底上的层的厚度的数据。
近来，衬底（例如针对有机发光二极管(OLED)的衬底）的制造和汽化需要不同材料(例如有机和/或金属材料)的相对薄的层以在小边界或公差内的所定义的层厚度的沉积。这些层的沉积通常通过内联的真空沉积工具来完成，所述内联的真空沉积工具被操作持续数周而无需维护。为了实现所需要的层厚度公差，有必要非常准确地测量和控制所使用的(有机)蒸发源的沉积速率。测量蒸发源的沉积速率的常见方式是使用所谓的石英晶体振荡器。这样的速率感测振荡器能够被安装例如在沉积束内部，而有机层能够被与衬底上的气相沉积并行地沉积在石英晶体现场。石英晶体振荡器通过加工（tooling）测量被典型地校准到衬底上的层厚度，其中测试层被沉积到衬底上，这个测试层的厚度能够通过所谓的椭圆测量术(ellipsometry)或所谓的反射测量术(reflectometry)而被测量，并且在测试沉积期间与所测量的速率感测振荡器信号相关地设置。
从而，所谓的石英晶体振荡器是测量沉积工具中的沉积速率的现有技术传感器，但存在数个缺点，对于工业应用来说尤其如此。例如，石英的使用寿命是非常有限的以及因此确定着沉积工具的维护周期。进一步地，这些石英晶体振荡器的测量准确度常常仅在极限处以便在所需要的公差内控制蒸发源的沉积速率。进一步地，这些石英传感器的可靠性可能不足以以所需要的正常工作时间操作工业大规模生产工具。并且，传感器读数常常且容易地被外部因素（例如冷却水、真空波动以及震动等等）干扰。
这些缺点为工业所知。因此，传感器供应商提供了具有例如六或十二个石英的旋转器系统以便补偿可靠性和使用寿命的问题。也就是说，多个传感器被提供来测量层厚度。但这还牵涉另外的问题，例如相对于这些传感器中的每一个的测量的不同误差或针对众多传感器的校准的要求。换句话说，例如对于其中有必要在特定公差内控制有机源的沉积速率的OLED大规模生产来说，现有技术传感器经常不能够在所需要的公差内保证精确的沉积速率，特别是没有充足的正常工作时间和鲁棒性。
自几年以来，一些设备供应商通过椭圆测量术或反射测量术来促进测量内联在衬底本侧的沉积层的厚度，以及反馈这个测量以便控制蒸发源的沉积速率。但直到现在，这个测量技术未被成功地实现，并且在所需要的准确度内它对于所有层是否可能的是有疑问的。主要地，以下问题正限制着这个技术。多层堆叠的层的测量(其有必要直接地在衬底上测量)是非常复杂的或艰巨的，并且需要针对每个堆叠被重新展开（developed on new）。进一步地，存在最小层厚度（典型地是10至20 nm），以便使得能实现具有足够准确度的测量。但是例如在OLED堆叠中，典型地存在比10至20 nm要薄的许多层，使得特别地掺杂物不能够通过这个方法来测量。
发明内容
本发明的目标是提供用于在衬底上提供的层的或至少一个层的厚度的增强确定的装置和方法。本发明的目标还是提供用于与衬底的制造和汽化过程同时地对层厚度进行增强确定的装置和方法，其中在很大程度上保存常规蒸发源的设计、特别是布置在蒸发室内的有机低速率源的设计应该是可能的。也就是说，鲁棒且准确的厚度测量方法在高和/或低速率源处的使用在常规应用中应该是可能的，但是代替了迄今使用的振荡器或者使迄今使用的振荡器可有可无。同样，目标是提供用于薄的层的厚度的连续测量、特别是比20或甚至10 nm要薄的层的厚度的连续测量的装置和方法。进一步地，目标是提供针对热蒸发(有机)材料的改进的速率测量传感器，其能够被容易地校准。换句话说，本发明的目的在于提供用于在常规气相沉积应用中更可靠地测量沉积速率或确定衬底层厚度的装置和方法。
这些目标中的至少一个通过如权利要求1中所要求保护的测量设备、如权利要求6中所要求保护的蒸发装置、如权利要求13中所要求保护的系统以及如权利要求9中所要求保护的方法来实现。
因此，用于层厚度的确定的测量设备被以这样一种方式提供：薄膜能够被沉积在(例如带状输送机的)移动元件或可动元件的表面上，所述移动元件或可动元件在沉积期间能够是在运动中或停滞的，并且薄膜的厚度能够依赖于多个变量而被预定义以便提供良好的测量准确度，如在下面进一步说明的那样。从而，要被沉积在衬底上的层的厚度的测量和控制能够通过依赖于沉积在权利要求1中所要求保护的移动元件上的至少一个薄膜的厚度而间接地确定第一蒸发源的沉积速率来提供。从而，这样的可动元件能够被提供例如作为带式输送机，或者作为一种圆盘、圆形物或圆片或滑轮，特别是作为可旋转圆盘。特别地，采用圆盘，沉积和检测能够在不同的段处被执行，其中圆盘能够被提供有至少两种不同的材料，特别是不同的表面或侧面区域。特别地，带式输送机能够被以输送机带或平坦输送机(也就是说，形式为带子或条的输送机，其有利地具有小厚度，例如任何薄膜状的材料)的形式提供，例如以便提供长的维护周期。这样的带子的刚度或硬度能够基于经验或计算(例如，鉴于沉积薄膜的厚度和/或鉴于测量设备的绝对尺寸)或者基于带子内的任何张力而被设计。替换地，移动元件能够被以基本上非柔性材料的形式提供。
通常，沉积层能够被以有机材料的形式和/或以金属材料的形式提供，并且材料的类型未必暗示用于检测层厚度或薄膜厚度的特定布置或方法。换句话说，测量设备、蒸发装置、系统以及方法能够独立于材料的类型被设计。
因此，以良好准确度测量沉积速率的有利方法是沉积特别是20至100 nm或甚至10至200 nm厚度的单层薄膜，以及通过常用技术、特别是通过椭圆测量术或反射测量术来测量薄膜厚度，其中所述测量能够相对于层沉积的相应时刻被临时地移位。从而，通常，采用椭圆测量术或反射测量术，在1 nm至100 μm范围内的厚度能够被测量，但相对于在下文中或者上面所提到的应用，使用被配置成在10至200 nm范围内准确地测量的椭圆计(ellipsometer)或反射计(reflectometer)是合理的。这样的测量的准确度、可重复性、可靠性是极好的，也就是说，非常令人满意，并且层厚度确定能够独立于多个石英晶体振荡器以及同样独立于沉积在衬底上的层的有效厚度而被实行，用于采用通常已知的厚度检测器进行检测的鲁棒且准确的测量机制能够被提供。从而，用于确定热蒸发(有机)材料层的厚度的速率测量传感器系统能够被设计，使得厚度检测器能够被安装在与常规石英振荡器相同的位置处或者在沉积室内部的适当位置处。
换句话说，厚度检测器能够由以可调整的、特别是恒定的速度在补充蒸发源(例如，一个或多个喷嘴)的前面移动的移动元件构成。在特定布置中，所述速度至少临时地、特别地在衬底在沉积期间未被连续地转移情况下可以是零。和用于将薄膜沉积在常规振荡器头上的常规喷嘴相比，补充蒸发源能够例如在几何结构或尺寸上被具体地设计，以便依赖于厚度检测器的检测能力来沉积具有最佳薄膜厚度的薄膜。当可动元件正在经过补充蒸发源时，蒸发材料的薄膜被沉积在移动元件本侧，因此蒸发薄膜的厚度还能够容易地通过像蒸发源尺寸、移动元件到源的距离一样的数个参数以及特别地通过移动元件的速度(也就是说带式输送机的运输速度或圆盘的旋转速度)而被调整，以便甚至在非常薄的层(例如10 nm或甚至小于5 nm)将被沉积在衬底上的情况下，在确定层厚度(通过准确地检测薄膜厚度)中的准确度能够被确保。
从而，第二蒸发源能够被提供在与第一蒸发源的位置不同的位置处，或者同样被提供在基本上与第一蒸发源的布置相对应的位置处。也就是说，不仅临时地，而且局部地，薄膜的沉积能够被与层的沉积并行地执行。换句话说，第二蒸发源能够被定向和布置使得所述蒸汽至少近似地在与由第一蒸发源所提供的蒸汽相同的方向上被提供。分别地，可动元件能够至少近似地在与衬底相同的位置处移动。并且，可动元件能够在相同的方向上且至少近似地在与衬底相同的位置处移动。替换地，可动元件或移动元件能够直接地在第一蒸发源的沉积束中被移动，第二蒸发源仅被可选地提供。
如上面所提到的那样，沉积在测量移动元件上的薄膜的厚度能够完全地独立于沉积在衬底上的层的厚度被调整，导致甚至在低速率蒸发源上沉积对于测量来说足够厚的层的可能性。从而，在沉积后，移动元件（特别是带式输送机或带子）能够例如通过一个或一组偏转滑轮而被转移到例如椭圆计或反射计这样的厚度检测器的测量头，其能够测量沉积在移动元件上的薄膜的厚度，其中测量的速率有利地与衬底上的沉积的层的厚度成比例，即薄膜厚度与层厚度成比例。从而，测量头能够被直接地安装在蒸发室内部或者在其外，并且通过所述室的视口(viewport)而被观看到；初始校准能够通过加工过程来执行，特别是通过与用于石英晶体振荡器的加工过程类似的加工过程来执行。
换句话说，如果所述单层薄膜独立于针对衬底层的沉积过程而被沉积在正在运行的移动元件上，则甚至对于非常低速率的沉积源来说，所需要的薄膜厚度也能够被容易地达到。从而，适当的薄膜厚度以及足够的准确度能够例如通过降低移动元件的速度而被确保。因此，甚至对于是相对薄的搀杂层，例如各具有低于10 nm的厚度的OLED堆叠中的层，可以独立地将不同的材料沉积在移动元件上，并且可以测量单层薄膜。这样的测量工具的正常工作时间可能受移动元件的尺寸限制，即受带式输送机的长度限制或者受圆盘状的转动装置的直径限制，但有利地，带式输送机能够被提供在盒式系统中以便通过设计具有适当尺寸的盒式系统，正常工作时间不是限制因素。从而，速率传感器或具有厚度检测器的测量设备能够被应用在薄的薄膜被沉积在的各种(热)蒸发源上，并且这些层能够通过椭圆测量术或反射测量术被(间接地)测量。这种厚度检测器对用于OLED生产的有机层沉积是特别有兴趣的，其中现有技术传感器、特别是石英晶体振荡器正达到其极限。
根据第一方面，所述测量设备能够被布置成在特定时间延迟内将移动元件从沉积位置提供到检测位置，所述时间延迟指示移动元件的特定表面区域从沉积位置传递到检测位置需要的时间。所述时间延迟可以是例如约数秒钟或数分钟。有利地，所述时间延迟是至少约数秒钟，例如5至10秒钟，以便与此同时，沉积在移动元件上的薄膜能够呈现有对于厚度检测器的测量技术足够的一致性，例如呈现有特定湿度值。进一步地，有利地，所述时间延迟是至多约数分钟，例如5至10分钟，以便有缺点的厚度层能够在不太长的过程时间内被检测到以便避免材料和能源的过度剔除或增加的消耗。进一步地，对于检测的特定时刻来说，所述测量设备能够被布置成使移动元件的特定表面区域与沉积的时刻相关，以便薄膜在这个表面区域中的厚度能够被与薄膜以及层两者的沉积的时刻相关地被检测。从而，相关性能够简单地通过与衬底和/或移动元件的运动有关的定时装置和/或运动检测装置来实现，以便层厚度中的缺陷或缺点能够与衬底的特定区域有关。因此，甚至在对于特定处理周期的情况下，沉积层也已经被提供有超出公差的厚度，衬底能够被以这样一种方式保存：已被正确地处理的衬底的区域被标识。
根据能够与上面提到的第一方面相结合的第二方面，所述测量设备能够被布置成参考在沉积位置处的沉积点和在检测位置处的检测点来调整沉积的时刻与检测的时刻之间的时间延迟。从而，时间延迟能够例如在数秒钟至数分钟范围内被调整，以便在像薄膜一致性等等一样的标准与过度剔除的危险之间的最佳状态能够被找到。
根据能够与上面提到的第一和第二方面相结合的第三方面，致动器装置能够被布置成调整运输的速度，特别是依赖于薄膜的最佳厚度的厚度值来调整。厚度检测器能够被布置成光学上检测薄膜的厚度。致动器装置能够包括进给装置(feeder)和暗盒。对于椭圆测量术或反射测量术，薄膜的最佳厚度的厚度值有利地在10至200 nm范围内，例如在5 nm的层厚度情况下是50 nm。取决于例如移动元件的材料和/或检测技术和/或运输的速度，针对最佳厚度的其它值可以是在30 nm或70 nm或例如150 nm范围内。同样，取决于例如移动元件的材料和/或检测技术和/或运输的速度，薄膜能够在它仅是10 nm厚的情况下被测量。换句话说，用于厚度检测器的移动元件（例如带式输送机或带子）能够通过进给机构(例如盒带式输送机（cassette-band-conveyor）系统或旋转驱动器)而被操控，所述进给机构能够容易地被替换，在设备维护期间特别是如此。从而，最佳厚度的值不仅依赖于厚度检测器的测量能力而且依赖于盒式系统的类型而被定义，以便提供将被线缠绕在暗盒内的薄膜的最佳薄膜一致性。
根据能够与上面提到的方面相结合的第四方面，致动器装置能够以不仅包括进给装置和暗盒而且包括至少一个偏转滑轮的盒式带（cassette-tape）系统的形式被提供。从而，薄膜相对于蒸发源的位置能够例如通过在偏转滑轮的旋转轴处提供的位置调整装置而被调整，所述位置调整装置被例如以导轨的形式提供。这种位置调整装置能够与薄膜张力调整装置相结合地被提供，尽管薄膜张力调整装置还能够通过致动器装置它本身来提供，例如通过在盒式系统的进给装置内提供的制动机构来提供。进一步地，移动元件能够被以有或没有附加的表面涂层的带子的形式提供，特别是以由塑料或金属箔或玻璃制成的带子的形式，其中移动元件材料能够与在沉积期间的任何热影响兼容并且与光学测量技术兼容，即带式输送机材料能够例如作为有或没有附加的表面涂层的塑料或金属箔被提供。作为替代方案，带式输送机能够被用玻璃材料提供。进一步地，移动元件和致动器装置能够被布置成操控具有约10至200 nm的厚度的薄膜。从而，甚至在厚度约200 nm情况下，致动器装置能够被设计有充足的缓冲器或存储室，以便足够长的维护周期能够而被确保，其特别地通过以这样一种方式提供偏转滑轮而被确保：暗盒能够与关于真空室内提供的厚度检测器或其它元件充分隔开地被布置。
根据能够与上面提到的方面中的任一个相结合的第五方面，具有测量设备的蒸发装置能够被提供，其包括形式为喷淋头的第一蒸发源，以及用于将至少一个薄膜沉积在由测量设备所提供的移动元件上的第二蒸发源，所述喷淋头具有用于将至少一个层沉积在衬底上的多个喷淋喷嘴。由测量设备所提供的致动器装置能够被布置成输送移动元件(即带式输送机)或者在第二蒸发源旁边旋转圆盘，以便薄膜能够被连续地或者可选地至少临时不连续地沉积在移动元件上，特别是沉积在与第二蒸发源面对面被定位的沉积位置中。进一步地，第二蒸发源能够被提供在与移动元件面对面的位置处，特别是在蒸发装置的主体结构处。蒸发装置能够被布置成独立于沉积在衬底上的任何层的厚度、特别是与沉积在衬底上的任何层的厚度成比例地在移动元件上提供薄膜厚度。从而，取决于沉积材料以及致动器装置的几何结构和布置，甚至薄的层的沉积能够被控制，以及所述薄膜能够在最佳厚度范围内被提供。
致动器装置能够被布置成以恒定的运输速度来输送移动元件以便使得能实现沉积点与检测点之间的距离与沉积的特定时刻的恒定明确的相关，使得沉积薄膜的厚度能够在与沉积位置不同的位置处被检测到，以及在特定时刻沉积的薄膜的厚度能够由厚度检测器与该特定时刻相关地检测。从而，测量的薄膜厚度与衬底上的缺陷的相关能够被便于实现。替换地或附加地，移动元件能够以可变的或变化的速度（例如在沉积期间停止或中断）输送，或者，为了将移动元件的特定表面区域提供给厚度检测器或者在相反的方向上，以远高于在沉积期间的速度进行输送。进一步地，致动器装置和移动元件能够被布置成沉积位置与检测位置之间的路径长度能够被调整使得它是在例如数毫米至数厘米的范围内，以便取决于运输的最佳速度，所述路径长度能够被提供以便使得能实现特定时间延迟的设定。从而，通过调整路径长度，沉积薄膜在检测的时刻的特性能够被调整使得由厚度检测器所提供的最高准确度能够被部署。
根据能够与上面提到的方面中的任一个相结合的第六方面，移动元件能够被布置成提供这样的表面，薄膜能够通过第二蒸发源、与在衬底上的层的沉积同时地被沉积在所述表面上，其以与衬底的进给速率相同的进给速率进行沉积，以便运输的速度对应于衬底的进给速率。从而，测量的薄膜厚度与衬底上的缺陷的相关能够被便于实现。进一步地，蒸发装置能够被布置成特别地基于由测量设备所提供的特定时间延迟信息来使测量的薄膜厚度与由第一蒸发源沉积在衬底上的层的厚度相关，以便确定层的厚度。从而，通过蒸发装置（例如通过在蒸发装置内提供的处理器）的相关能够提供不需要将另外的链路或连接提供给在真空室外的任何相关装置的优点。
根据能够与上面提到的方面中的任一个相结合的第七方面，所述测量设备能够被布置在与常规石英晶体振荡器面对面的位置中或者被布置在常规石英晶体振荡器替换地能够被布置在的位置中，以便当现有技术振荡器必须被测量设备改装时，实质设计评审不是需要的。进一步地，用于蒸发衬底和移动元件的蒸汽能够通过布置在蒸发装置处的蒸发器来提供，以便针对要被沉积在薄膜上的蒸汽的另外的蒸汽发生器是不需要的。进一步地，蒸发装置能够被布置成通过第二蒸发源的尺寸、第二蒸发源的几何结构、在沉积点处移动元件与第二蒸发源之间的距离和/或运输的速度中的至少一个来调整沉积在移动元件上的薄膜的厚度，以便对于每个特定设计来说，能够被容易地调整的变量能够被选择以便调整测量系统。进一步地，第二蒸发源和测量设备能够被布置成独立地将不同的材料沉积在移动元件上并且布置成测量单层薄膜，以便多层OLED堆叠的处理能够被用仅一个移动元件来模拟和控制。
进一步地，根据权利要求9的方法能够被提供使得与在第一蒸发源旁边传递衬底同时地，移动元件在第二蒸发源旁边、特别是在蒸发室内被输送。从而，致动器装置能够例如在位置和/或速度方面被调整，特别是相对于沉积在衬底上的相应层的厚度的目标值被调整，以便提供具有薄膜的最佳厚度的厚度值(特别是约20至200 nm)的薄膜，使得薄膜的最佳厚度(例如，相对于厚度检测技术的)能够被提供。
同样，沉积薄膜的厚度在检测位置中通过厚度检测器的检测能够被执行，其中检测位置能够以这样一种方式不同于沉积位置：检测在特定时间延迟之后被执行，所述时间延迟指示移动元件的特定表面区域从沉积位置传递到检测位置需要的时间。时间延迟可以是在数秒钟至数分钟的范围内。进一步地，对于检测的特定时刻来说，测量设备能够被布置成使移动元件的特定表面区域与沉积的时刻相关，以便薄膜在这个表面区域中的厚度能够被与沉积的时刻相关地检测。
并且，所述设备能够被布置用于连续地或者至少临时不连续地将移动元件从沉积位置提供到检测位置，以便沉积薄膜的厚度能够在与沉积位置不同的位置中被检测到。进一步地，检测的读数，特别是光学检测的读数，能够与沉积在衬底上的层的厚度成比例。从而，测量的薄膜厚度与衬底上的缺陷的相关能够被便于实现。然而，可能存在这样应用，其中基于不成比例的关系使薄膜厚度与层厚度相关是有利的或不可避免的，以便替换地或者附加地能够提供不是成比例的读数。
同样，初始校准能够通过与用于常规石英晶体振荡器的加工过程类似的加工过程来执行。从而，实质设计评审或服务人员的再教育是不需要的。进一步地，衬底能够在喷淋头旁边被连续地传递，以便移动元件的运动能够被同步到衬底的运动，特别是分别在两个相反的方向上被同步。
进一步地，根据权利要求13的系统能够被提供使得所述测量设备与第二蒸发源通信以便调整由测量设备所提供的致动器装置，使得相应的薄膜能够被沉积有约10至200 nm的厚度。进一步地，替换地，用于蒸发移动元件的蒸汽能够由与用于蒸发衬底的蒸发器不同的补充蒸发器来提供，以便在例如掺杂物或任何不稳定的或昂贵的或者说高价的层材料的情况下，沉积在移动元件上的薄膜能够被以无危害的和/或节省成本的材料的形式提供。
当然其它测量选项能够被使用。例如，厚度检测还能够基于声学被执行，以便不必需要为光学检测作好准备。
上述设备可以被实施为在单个芯片或芯片组上集成的或者在电路板上布线的硬件电路。作为替代方案，所述设备的至少部分可以被实施为控制处理器或计算装置的软件程序或例行程序。
应理解，权利要求1的测量设备、权利要求6的蒸发装置、权利要求9的方法、权利要求13的系统以及权利要求15的计算机程序具有类似的/或相同的优选实施例，特别地如在从属权利要求中所限定的。
应理解，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任何组合。
本发明的这些和其它方面从在下文中所描述的实施例中将是明显的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
在以下图中：
图1示出了常用的传感器布置的示意图，所述传感器布置即在蒸发室内的现有技术布置；
图2示出了用于根据第一实施例的层厚度确定的测量设备的示意图，所述测量设备特别地与蒸发装置邻近地布置在蒸发室内；
图3示出了用于根据第二实施例的层厚度确定的测量设备的示意图，所述测量设备特别地与蒸发装置邻近地布置在蒸发室内；
图4示出了用于根据第三实施例的层厚度确定的测量设备的示意图，所述测量设备特别地与蒸发装置相邻地布置并且部分地布置在蒸发室外；以及
图5示出了根据本发明的测量设备和蒸发系统的示意框图。
具体实施方式
在以下实施例中，提出了用于测量蒸发源的沉积速率或沉积在衬底上的层的厚度的增强系统，其中薄膜的厚度能够独立于层沉积被检测。
根据实施例，所述薄膜的厚度能够被提供使得厚度检测能够独立于层厚度被以高准确度执行。因此，甚至非常薄的层的沉积能够被控制。即，实施例提供了针对增强的衬底制造的方法和装置。
在下文中，使用可调整测量设备或厚度检测器的三个实施例被描述，其从常用的现有技术布置开始。
图1示出了根据现有技术的系统，其提供有形式为振荡器的速率传感器。衬底20被与蒸发（evaporation）装置10A的喷淋头（shower head）11A相邻地提供，蒸发装置10A进一步包括耦合到喷淋头11A的喷淋头主体12A。在喷淋头11A处，数个喷淋喷嘴（shower nozzles）11a被提供用于蒸发将被沉积在衬底20上的蒸汽，所述蒸汽源自于布置在喷淋头主体12A内的热蒸发源13A。衬底20在喷淋头11A旁边被传递，特别在转移方向T上被传递，即与喷淋喷嘴11a的定向垂直地被传递，其中图1中所指示的两个相反方向是可能的。所有系统部件被布置在蒸发室50a内。在喷淋头主体12A处，蒸发喷嘴12a被提供以便将蒸汽沉积在现有技术速率感测振荡器30的传感器头上。换句话说，针对内联的（inline）大规模生产工具的热蒸发源13A装配有喷淋头主体12A，所述喷淋头主体12A正将蒸汽均匀地分配到衬底20，所述衬底20正在特别地以恒定速度经过喷淋头11A。常规速率感测振荡器 (石英晶体振荡器)30要么被放置在靠近衬底20，要么 (如在图1中所指示的那样) 被放置在蒸发喷嘴12a的前面，特别地在喷淋头主体12A侧向被放置。从而，沉积在速率感测振荡器30上的薄膜厚度与衬底20上的沉积速率成比例。通过测量沉积在速率感测振荡器30上的薄膜厚度，沉积在衬底20上的层20a的层厚度能够被推论。
图2示出了用于根据第一实施例的层厚度确定的测量设备40的示意图，所述测量设备特别地与蒸发装置10邻近地布置在蒸发室50a内。该测量设备或速率感测装置40能够被放置在与常规速率感测振荡器30的位置类似的位置处，例如在补充蒸发源12b的前面，如图2中所示。从而，蒸发源12b被布置在与常规石英晶体振荡器30面对面的位置中，并且这个位置能够对应于常规石英晶体振荡器30替换地能够被布置在的位置。尽管与补充蒸发源12b相结合，但是测量设备40能够代替具有其振荡器头31和蒸发喷嘴12a的常规石英晶体振荡器30，所述蒸发喷嘴12a在现有技术下被提供来将薄膜沉积在常规石英晶体振荡器30上，这些构件12a、30、31在图2中被示出以便指出测量设备40和构件12a、30、31可以共存，特别是在蒸发室50a内。以这样的方式，常规振荡器30和测量设备40两者和/或测量设备40的冗余能够在没有对蒸发装置10的实质设计评审的情况下被提供。根据这个实施例，速率传感器40能够由以可调整速度在蒸发源12b的前面被移动的带式输送机或带子41构成。运输的这个速度有利地是恒定的，但它能够根据实际地沉积在衬底20上的层被连续地调整，以便该速度相对于特定层20a是恒定的，但能够在例如随后沉积的两个不同层之间变化。当带子41正在经过蒸发源12b时，蒸发材料的薄膜41a被沉积在带子41本侧（onside）。从而，这个薄膜41a的厚度能够通过像例如蒸发源12b的尺寸和几何结构、从带子41到蒸发源12b的距离一样的数个参数以及特别地还通过带子41的输送速度而被容易地调整。进一步地，作为由这样的测量设备40所提供的另一优点，沉积在测量带子41上的薄膜41a的薄膜厚度能够完全地独立于沉积在衬底20上的层20a的真实厚度被调整。因此，甚至在低速率源处沉积对于测量来说足够厚的薄膜41a是可能的，例如甚至在层20a的层厚度在在5至10nm范围内或者甚至比5 nm要薄的情况下，测量带子41上的薄膜41a能够提供有足够的厚度，以便甚至掺杂物在衬底20上的沉积能够被控制。根据一个示范性方法，这特别能够通过如下来完成，即：校准测量设备40使得在5至10nm范围内或甚至较薄的层厚度的情况下，不成比例地高的薄膜厚度在带子41上被提供。然而，一般地，沉积在带子41上的薄膜41a的厚度可以与衬底20上沉积的层厚度成比例。换句话说，测量设备40的校准能够被完成使得沉积在带子41上的薄膜41a的厚度与沉积在衬底20上的层20a的厚度成比例，并且替换地或者附加地，对于在5至10nm范围内或甚至比5 nm要薄的层厚度来说，不成比例地高的薄膜厚度能够在测量带子41上被提供。
在薄膜41a被沉积在带子41的特定部分，或与所述沉积并行地被沉积之后，相应的带子部分被分别转移到椭圆计45a或反射计45b的测量头，所述转移能够特别是通过一组偏转滑轮被连续地和/或至少是临时不连续地来实现，所述椭圆计45a或反射计45b能够特别地光学上测量带子41上的薄膜厚度。从而，通过同时地或者每个单独地调整偏转滑轮的位置，从移动元件或带式输送机41到蒸发源12b或到厚度检测器45的适当距离能够被设置，以便甚至在薄膜厚度中的巨大差异的情况下，对厚度检测器45或蒸发源12b的焦点或位置的修改是不需要的。同样，带式输送机41的张力或预紧力能够通过偏转滑轮42的位置和/或通过在进给装置（feeder）43a内的摩擦力或滚动阻力而被调整。厚度检测器45的测量头能够被直接地安装在真空内，即在蒸发室50a内，但替换地也能够在大气中的蒸发室外并且通过视口来观察带子41，如图4中所示。
测量带子41上的薄膜厚度能够被调整以便得到准确的或更准确的测量。特别地，20至100nm或10至200nm的薄膜厚度被考虑以便提供足够的准确度，但最佳厚度的精确厚度值vt可能取决于测量技术，特别是椭圆计45a或反射计45b的类型，但还取决于例如沉积薄膜41a的材料或输送的速度。图2中所示出的速率传感器40被以这样一种方式布置：在沉积点411与测量点451之间存在特定运程，所述运程能够适应于特定蒸发系统中的测量要求。因为带子41从沉积点411到测量点451的运输时间，所以存在测量的时间延迟Δt，同时由补充蒸发源12b在蒸汽在衬底20上的沉积期间所沉积的薄膜取决于椭圆计45a或反射计45b被布置在其中的位置传递通过椭圆计45a或反射计45b。这个时间延迟Δt能够从数秒钟到数分钟变化，其特别地取决于带子速度和测量设备40的几何结构，例如椭圆计45a或反射计45b的位置。相对于沉积速率，沉积源在短时间尺度上通常是相当稳定的，以便约数秒钟至数分钟的时间延迟不会引起测量准确度的问题。
已测量的薄膜厚度的读数能够与衬底20上的沉积的层厚度成比例。为了校准测量设备40，可以以与对于石英晶体振荡器来说常见的方式所相同的方式做出加工。替换地或者附加地，特别是在具有在5至10nm范围内或甚至比5 nm要薄的厚度的上下文中，通过校准测量设备40使得不成比例地高的薄膜厚度在带式输送机41上被提供，采用相同的布置，具有低于例如10nm的厚度的沉积层20a能够同样被测量。然而，一般地，沉积在带子41上的薄膜41a的厚度可以与衬底20上的沉积的层厚度成比例。
用于测量设备40的带式输送机41能够通过带子进给机构而被操控，所述带子进给机构能够以这样一种方式被提供：它在设备维护期间能够被容易地交换，例如以具有进给装置43a和暗盒43b的盒式带系统的形式被提供。为了使带子材料与在沉积期间的热影响以及与光学测量要求相兼容，带子41能够例如以有或没有附加的表面涂层的塑料或金属箔的形式被提供。
采用这个技术，衬底制造过程的控制能够被提供有独立于层厚度的准确度（特别是在长的时间段内），并且无需替换任何振荡器。
图3示出了用于根据第二实施例的层厚度确定的测量设备40的示意图，所述测量设备特别地与蒸发装置10邻近地布置在蒸发室50a内。致动器装置43被以进给装置43a和暗盒43b的形式提供。和图2中所示出的布置相比，带式输送机41或移动元件被直接地从进给装置43a传递到暗盒43b，即偏转滑轮未被提供。这能够是有利的以便提供致动器装置43的鲁棒设计，特别是在如果补充蒸发源12b被提供在能够当作用来调整蒸发源12b与带式输送机41之间的距离的装置的支架121b处的情况下。标记其中蒸汽被沉积在带式输送机41上的点的沉积点411和标记其中薄膜厚度被测量的点的测量点451被以距离d间隔开，以便在特定时间延迟Δt内，测量设备40能够使带式输送机41的特定表面区域与沉积的时刻td1相关，以便薄膜在这个表面区域中的厚度能够与沉积的时刻td1相关地被检测到，所述特定时间延迟Δt指示带式输送机41的特定表面区域需要以给定运输速度从沉积位置D1传递到对于特定检测时刻td2的检测位置D2的时间。从而，运输的速度能够例如通过检测角速度例如在进给装置43a或暗盒43b内被测量或者直接地通过厚度检测器45被测量。同样，常规速率感测振荡器30能够与蒸发喷嘴12a相结合地被提供，其中振荡器30能够被固定到真空室50a的内壁。
采用这个技术，附加于图2中所示出的实施例所提供的任何优点，具有高鲁棒性以及低成本和维护要求的紧凑布置能够被提供。
图4示出了用于根据第三实施例的层厚度确定的测量设备40的示意图，所述测量设备特别地与蒸发装置10相邻地布置并且部分地布置在包括视口502b的蒸发室50b外。和图2与图3中所示出的实施例相比，现有技术振荡器30未被示出。如上面所提到的那样，测量设备40能够完全地代替这样的现有技术振荡器30并且提供如较高准确度一样的另外的优点，在具有薄的层20b的上下文中特别是如此。然而，这样的现有技术振荡器30在第三实施例中同样能够被提供。厚度测量设备45被基本上布置在真空室50b外，并且薄膜厚度能够通过视口502b被检测。在这个第三实施例中，三个不同的沉积点411被建议以便指出蒸发源12b可以被布置用于沉积不同的薄膜，特别地依赖多层OLED堆叠的层来来沉积。这能够通过单个蒸发源12b或者多个蒸发源12b并行地或相继地来实现，以便特定移动元件或带式输送机41能够被使用数次。换句话说，为了延长维护周期，数个薄膜能够被例如并排地、彼此相邻地提供在带式输送机41上，其中带式输送机41能够被在两个方向上输送，即一次进给装置43a当作进给装置，而一次它当作暗盒，并且暗盒43b反之亦然。
采用这个技术，对于紧凑蒸发室或真空室来说，或者对于以前与现有技术振荡器一起工作的系统来说，测量设备40能够在无需蒸发室的高成本的（cost-intensive）设计评审的情况下被提供，因为厚度检测器能够被基本上布置在真空室外。
图5示出了测量设备40和蒸发系统10的示意框图，其特别地被提供在包含整个布置的真空室50a内(或者替换地，部分地在具有针对厚度检测器45的视口的真空室50b内)，其中将蒸汽提供给衬底20的第一蒸发源11与将蒸汽提供给测量设备40的第二蒸发源12b通信，以便使提供给测量设备40的沉积蒸汽的薄膜的厚度与提供给衬底的沉积蒸汽的层的厚度相关。进一步地，第二蒸发源12b与测量设备40的厚度检测器45通信以便针对移动元件的特定表面区域(未示出，参考图2、3、4)例如根据运输的速度使沉积的时刻与检测的时刻相关。通信能够无线地或者通过有线连接来实现。进一步地，对于第二测量设备替换地或者基本上附加于一个或数个测量设备，(常规的)现有技术振荡器30能够被提供，其特别地与第一蒸发源11和/或第二蒸发源12b通信，而且还与测量设备40通信以便匹配它们的测量的厚度值或者以便控制相应传感器30、40的正确运作。
采用这个技术，提供了对衬底制造过程的增强控制，其中可选地，与现有技术振荡器的匹配或补偿是可能的。
总之，在其中有必要在特定公差内控制蒸发源的沉积速率的气相沉积应用中，特别是在OLED大规模生产中，测量系统被适配成在高和低的速率源处使用鲁棒且准确的光学厚度测量方法，以便沉积在衬底上的层的厚度能够被测量和控制。
所公开的实施例的其它变化能够由本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时从对图、公开内容以及所附权利要求的研究来理解和实现。
在权利要求中，词“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
单个处理器、感测单元或其它单元可以实现在权利要求中记载的数项的功能。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的仅有事实不指示这些措施的组合不可以被用来获利。
应指出，根据上述实施例的所提出的解决方案在相关功能块处能够至少部分地以软件模块来实施。结果得到的计算机程序产品可以包括用于使计算机执行图2和图3的功能的上述过程的步骤的代码装置。因此，所述过程步骤被计算机程序产品当在计算机上运行时产生。
计算机程序可以被存储/分布在诸如连同其它硬件一起或作为其它硬件的一部分供应的光学存储介质或固态介质之类的适当介质上，但还可以被以其它形式分布，诸如经由因特网或其它有线或无线电信系统。
权利要求中的任何附图标记不应该被解释为限制其范围。

Claims (15)

1. 一种用于在气相沉积应用中、特别是在有机发光二极管(OLED)大规模生产中确定第一蒸发源(11)的沉积速率或通过所述第一蒸发源(11)沉积在衬底(20)上的层(20a)的厚度的测量设备(40)，所述设备包括：
移动元件(41)，用于提供蒸汽的至少一个薄膜(41a)能够被沉积在其上的表面，其中所述薄膜(41a)将通过第二蒸发源(12b)在沉积位置(D1)中被沉积；
厚度检测器(45)，用于检测沉积在所述移动元件(41)上的薄膜(41a)厚度，其中所述厚度检测器(45)被与所述移动元件(41)面对面布置在检测位置(D2)处，沉积在所述移动元件(41)上的薄膜的厚度将在所述检测位置（D2）中被检测；
致动器装置(43)，用于输送所述移动元件(41)；
其中，所述测量设备(40)被布置成将所述移动元件(41)从所述沉积位置(D1)提供到所述检测位置(D2)，以及
其中，所述测量设备(40)被进一步布置成依赖于通过所述第二蒸发源(12b)沉积在所述移动元件(41)上的所述至少一个薄膜(41a)的厚度来测量和/或控制所述第一蒸发源(11)的沉积。
2. 根据权利要求1所述的设备，
其中，所述测量设备(40)被进一步布置成在特定时间延迟(Δt)内将所述移动元件(41)从所述沉积位置(D1)提供到所述检测位置(D2)；以及
其中对于检测的特定时刻(td2)来说，所述测量设备(40)被进一步布置成使所述移动元件(41)的特定表面区域与沉积的时刻(td1)相关，以便所述薄膜在这个表面区域中的厚度能够被与沉积的所述时刻(td1)相关地检测。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中所述设备(40)被布置成参考在所述沉积位置(D1)处的沉积点(411)和在所述检测位置(D2)处的检测点(451)来调整沉积的所述时刻(td1)与检测的所述时刻(td2)之间的时间延迟(Δt)，并且其中所述时间延迟(Δt)是在数秒钟至数分钟的范围内。
4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器装置(43)被布置成调整运输的速度，其中所述厚度检测器(45)被布置成光学上检测所述薄膜的厚度，其中所述致动器装置(43)包括进给装置(43a)和暗盒(43b)，并且其中所述薄膜的最佳厚度的厚度值(vt)是在约10至200 nm的范围内。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器装置(43)被以包括进给装置(43a)、暗盒(43b)以及至少一个偏转滑轮(42)的盒式带系统的形式提供，
其中，所述移动元件(41)是以带子的形式提供的带式输送机，
以及其中，所述带式输送机被布置成操控具有10至200 nm的厚度的薄膜。
6. 一种包括根据权利要求1的测量设备(40)的蒸发装置(10)，其进一步包括以具有用于将至少一个层沉积在衬底(20)上的多个喷淋喷嘴(11a)的喷淋头(11)为形式的第一蒸发源，以及用于将至少一个薄膜沉积在由所述测量设备(40)所提供的所述移动元件(41)上的第二蒸发源(12b)，
其中，由所述测量设备(40)所提供的所述致动器装置(43)被布置成在所述第二蒸发源(12b)旁边来输送所述移动元件(41)，以便薄膜能够被沉积在所述移动元件(41)上，以及
其中，所述蒸发装置(10)被布置成独立于沉积在所述衬底(20)上的任何层的厚度来在所述移动元件(41)上提供薄膜厚度。
7. 根据权利要求6所述的蒸发装置(10)，其中所述移动元件(41)被布置成提供这样的表面，薄膜能够通过所述第二蒸发源(12b)、与在所述衬底(20)上的层的沉积同时地被沉积在所述表面上，其以与所述衬底(20)的进给速率相同的进给速率进行沉积，以便运输的速度对应于所述衬底(20)的进给速率；以及
其中，所述装置(10)被布置成特别地基于由所述测量设备(40)所提供的特定时间延迟(Δt)信息来使所测量的薄膜厚度与通过所述第一蒸发源(11)沉积在所述衬底(20)上的层(20a)的厚度相关以便确定所述层(20a)的厚度。
8. 根据权利要求6所述的蒸发装置，其中，所述测量设备(40)被布置在与常规石英晶体振荡器(30)的位置面对面的位置中或者在常规石英晶体振荡器(30)替换地能够被布置在的位置中，
其中，用于蒸发所述衬底(20)和所述移动元件(41)的蒸汽通过布置在所述蒸发装置(10)处的蒸发器(13)而被提供，
其中，所述蒸发装置被布置成通过所述第二蒸发源(12b)的尺寸、所述第二蒸发源(12b)的几何结构、在沉积点(411)处所述移动元件(41)与所述第二蒸发源(12b)之间的距离和/或运输的速度中的至少一个来调整沉积在所述移动元件(41)上的所述薄膜的厚度，以及
其中，所述第二蒸发源(12b)和所述测量设备(40)被布置成独立地将不同的材料沉积在所述移动元件(41)上并且布置成测量单层薄膜。
9. 一种在气相沉积应用中、特别是在有机发光二极管(OLED)大规模生产中确定第一蒸发源(11)的沉积速率或通过所述第一蒸发源(11)沉积在衬底(20)上的层(20a)的厚度的方法，所述方法包括：
在所述第一蒸发源旁边传递衬底(20)以便至少一个层能够被沉积在所述衬底(20)上；
与传递衬底(20)同时地，通过致动器装置(43)在第二蒸发源(12b)旁边来输送移动元件(41)以便至少一个薄膜(41a)能够在沉积位置(D1)处被沉积在所述移动元件(41)上；
通过所述第二蒸发源(12b)将至少一个薄膜沉积在所述移动元件(41)上，相应薄膜被提供有依赖于沉积在所述衬底(20)上的相应层的厚度的目标值所定义的厚度；并且
调整所述致动器装置(43)以便提供具有薄膜的最佳厚度的厚度值(vt)的相应薄膜。
10. 根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括通过厚度检测器(45)在检测位置(D2)中检测沉积薄膜的厚度，所述检测位置(D2)以这样一种方式不同于所述沉积位置(D1)：检测能够在特定时间延迟(Δt)之后被执行；以及
其中对于检测的特定时刻(td2)来说，所述测量设备(40)被进一步布置成使所述移动元件(41)的特定表面区域与沉积的时刻(td1)相关，以便所述薄膜在这个表面区域中的厚度能够被与沉积的所述时刻(td1)相关地检测。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述设备被布置用于将所述移动元件(41)从所述沉积位置(D1)提供到所述检测位置(D2)；并且
其中，检测的读数与沉积在衬底(20)上的层的厚度成比例。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中初始校准通过与用于常规石英晶体振荡器(30)的加工过程类似的加工过程被执行。
13. 一种用于在气相沉积应用中、特别是在有机发光二极管(OLED)大规模生产中确定第一蒸发源(11)的沉积速率或通过所述第一蒸发源(11)沉积在衬底(20)上的层(20a)的厚度的系统，所述系统包括：
根据权利要求6的蒸发装置(10)；
蒸发室(50a; 50b)；
其中，由所述蒸发装置(10)所提供的所述第二蒸发源(12b)与由所述蒸发装置(10)所提供的所述第一蒸发源(11)通信，以便所述第二蒸发源(12b)能够以依赖于所述第一蒸发源(11)的沉积速率的薄膜厚度来沉积至少一个薄膜(41a)；并且
其中，所述测量设备(40)被布置成独立于沉积在衬底(20)上的层的厚度来调整沉积在所述移动元件(41)上的所述薄膜的厚度。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中，除所述厚度检测器(45)以外，所述测量设备(40)被完全地布置在所述蒸发室(50b)内，
其中，至少所述厚度检测器(45)的测量头被安装在所述蒸发室外，所述移动元件(41)通过视口(502b)而被观察到，并且
其中，用于蒸发所述衬底(20)和所述移动元件(41)的蒸汽通过布置在所述蒸发装置(10)的主体结构(12)内的蒸发器(13)来提供。
15. 一种计算机程序产品，其包括用于当在计算装置上运行时产生根据权利要求9所述的步骤的代码装置。
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