CN104004991A - 用于测量有机薄膜的厚度的设备和有机薄膜沉积设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

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

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。

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。

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

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薄膜厚度测量单元的有机薄膜沉积设备。

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。

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。

根据本发明的示例性实施例，位置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。

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。

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。

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。

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，并且支撑件可包括旋转盘，所述多个传感器沿旋转盘的边缘排列。

本发明的又一实施例提供了一种有机薄膜沉积设备，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。

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

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。

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。

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。

图5是示出感测构件位于不同高度的状态的视图。

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。

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。

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

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本发明的精神和范围内。

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。

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。

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。

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。

参照图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。

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。

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。

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）。

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。

由沉积源200供应的有机材料通过掩模框架320的开口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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

支撑件544安装在器皿542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。

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，可使用振动式石英晶体微天平（QCM）。

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。

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520沿垂直方向运动，从而可调节感测构件540的高度。

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（α）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（α）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（α），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（α）的第一指示刻度。

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。

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（β）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。

表1

从沉积源排放的有机材料的角度（β）	从沉积源排放的有机材料的流量（%）
		0°至12°	2.0E-104至4.3E-5
12°至18°	0.011至0.054
		18°至89°	0.054至99
90°	100

因此，第一支撑件520和感测构件540之间的角度越小，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。

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。

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。

例如，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。

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。

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50小时。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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，在实质上不脱离新颖性教导和优点的情况下，可进行多种修改。

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。

<附图标号说明>

Claims (9)

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；

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。