CN104004995A - 蒸镀装置、蒸镀设备及蒸镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一蒸镀装置、蒸镀设备及蒸镀方法，蒸镀装置包括：至少一蒸镀源；以及，一动力装置，接设于所述蒸镀源，所述动力装置驱动所述蒸镀源往复摇摆。本发明将现有线性蒸镀源直线扫描生产方式，改为摇摆方式来达成成膜目的。利用蒸镀源的摇摆，减少其中一个或多个喷口出气率不良时的影响，提高蒸镀气体均匀性，从而提高成膜均匀性。

Description

蒸镀装置、蒸镀设备及蒸镀方法

技术领域

本发明涉及蒸镀技术，特别涉及一种能利用摇摆式蒸镀装置提高成膜均匀性的蒸镀装置、蒸镀设备及蒸镀方法。

背景技术

如图1所示，为现有技术蒸镀机构简化结构示意图。该蒸镀机构在一个蒸镀腔体60内，通过一移载机构61载置一组线性蒸镀源62。

现有技术蒸镀机构实施蒸镀时，在基板进行镀膜前，移载机构61先位于基板保护台65一侧，利用一组镀率感测器63确认线性蒸镀源62镀率稳定后；再依照镀率，根据所述需成膜厚度，计算出蒸镀源62扫描通过次数与直线运行速度；然后，按照预算的次数和速度，以移载机构61移动线性蒸镀源62进行扫描镀膜。

现有技术蒸镀机构存在的技术问题在于，线性蒸镀源62在扫描蒸镀时，因无法再实时感测镀率的变化，所以不能在线调整修正线性扫描蒸镀速度，会造成同一基板上成膜厚度的大幅变化，成膜均匀性的不稳定。

现有技术蒸镀机构需要解决的技术问题在于，使用这种扫描蒸镀方式时，由于移载机构61需要先在基板保护台5一侧进行镀率测试，并等待镀率稳定。这样，会大量浪费蒸镀源中昂贵的有机原料，使成本居高不下。同时，这种结构也使蒸镀设备的体积庞大，也会增加其维持真空状态的成本，不利于降低制造成本，影响厂区空间摆放效率。其运作发展受到相当大的限制与不便。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明的主要目的在于提供一种成膜均匀性更高的蒸镀装置。

本发明的次要目的在于提供一种降低蒸镀设备体积与制造成本的蒸镀装置。

本发明的再一目的在于提供一种成膜均匀性更高的蒸镀设备。

本发明的再一目的在于提供一种降低蒸镀设备体积与制造成本的蒸镀设备。

本发明的再一目的在于提供一种成膜均匀性更高的蒸镀方法。

本发明的再一目的在于提供一种降低蒸镀设备体积与制造成本的蒸镀方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种蒸镀装置包括：至少一蒸镀源，具有多个喷口；以及，一动力装置，接设于所述蒸镀源，所述动力装置驱动所述蒸镀源致使所述蒸镀源往复摇摆。

本发明相较于现有技术的有益技术效果在于：本发明将现有线性蒸镀源直线扫描生产方式，改为摇摆方式来达成成膜目的。利用蒸镀源的摇摆，减少其中一个或多个喷口出气率不良时的影响，提高上升后蒸镀气体均匀性，从而提高成膜均匀性。

根据一实施例，多个所述蒸镀源顺待蒸镀基板长度或宽度方向排布为一排或多排；同一排的所述蒸镀源安装于一摇摆轴件，所述动力装置通过所述摇摆轴件致使所述蒸镀源往复摇摆。

根据一实施例，所述蒸镀源具有多个坩埚，各所述坩埚分别设有一个所述喷口；所述多个坩埚垂直于所述摇摆轴件的轴线排布。。

根据一实施例，所述摇摆轴件为一传动轴，所述蒸镀源固定于所述摇摆轴件上，且各所述蒸镀源固定于所述摇摆轴件角度错开分布；所述动力装置得以带动所述摇摆轴件在一定角度内往复转动。

根据一实施例，所述摇摆轴件为一多级套组轴，各所述蒸镀源分别固定于其所处的所述摇摆轴件各级轴上；所述动力装置通过所述摇摆轴件能分别带动所述各蒸镀源在一定角度内往复转动。

根据一实施例，所述蒸镀源为多个，多个所述蒸镀源顺待蒸镀基板长度或宽度方向排布为一排或多排；所述各蒸镀源分别连接于一动力装置。

根据一实施例，各所述坩埚都分别具有加热装置。

从另一角度来看，本公开提供一种应用如前所述蒸镀装置的蒸镀设备，还包括一移载机构、多个镀率感应器及一蒸镀控制器；其中：所述移载机构可移动地承载所述蒸镀装置；所述镀率感应器设置于所述蒸镀源，位于所述蒸镀源排放范围内；所述蒸镀控制器连接控制所述蒸镀装置的动力装置，所述镀率感应器信号连接至所述蒸镀控制器；所述蒸镀控制器根据所述镀率感应器测得数据控制所述蒸镀装置的摇摆动作。

本发明相较于现有技术的有益技术效果在于：本发明将多个蒸镀源分为不同角度上的多个，分别安装在转动轴上，以驱动装置带动转动轴来分别带动这些蒸镀源进行摇摆。这些蒸镀源中都具有各自的电加热装置。并根据镀率感应器的实时反馈，控制蒸镀源位置与摇摆速度的调整。从而获得均匀膜厚的薄膜。

根据一实施例，更包括一基板保持台位于所述蒸镀装置上方，其内固定待蒸镀基板，所述基板保持台上也设置有多个镀率感应器，这些镀率感应器位于所述基板待蒸镀区域外周侧，所述镀率感应器位于所述蒸镀装置排放范围内。

根据一实施例，所述移载机构具有推动机构，所述蒸镀控制器连接控制所述推动机构，所述蒸镀控制器根据所述保持台面上多个镀率感应器所测数据，控制所述推动机构将所述移载机构与所述保持台面对中或偏移补正。

本公开还提出一种蒸镀方法，包括步骤：

在保持台面上放置待蒸镀基板，并将所述基板置于蒸镀源在下方；

对所述蒸镀源进行加热；

所述蒸镀源达到蒸镀温度后，打开所述蒸镀源喷口；

快速摇摆所述蒸镀源，并感测镀率，依照感测到的所述镀率变化换算摇摆速度，待所述蒸镀源蒸发量稳定后，修正所述蒸镀源之所述摇摆速度；

根据所述蒸镀源喷口侧的镀率感应器及所述基板四周的镀率感应器感测镀率变化调整所述摇摆速度，通过控制所述蒸镀源的偏摆和区域内的速度变化进行补正；以及

在所述基板上成膜，并关闭所述蒸镀源喷口。

本发明将现有线性蒸镀源直线扫描生产方式，改为摇摆方式来达成成膜目的。其中蒸镀源摇摆的幅度，有关于成膜范围的大小。摇摆的速度，依照膜厚监测后调整的速度来进行，能即时监控膜厚的变化，进行镀率的监控搭配摇摆的速度来调整膜厚，使其均匀性更佳化。本发明也解决了原先线性蒸镀源机台设备过于庞大的问题，有效缩减体积，提升机台设备可适配性与空间利用率。

附图说明

图1为现有技术蒸镀机构简化结构示意图；

图2为本发明蒸镀机构简化结构示意图；

图3为本发明蒸镀设备结构示意图；

图4为本发明蒸镀装置一种实施方式俯视结构示意图；

图5为本发明蒸镀装置另一种实施方式俯视结构示意图；

图6为本发明蒸镀装置中摇摆轴件一种实施方式的结构示意图；

图7本发明摇摆式蒸镀源与现有标准线性蒸镀源对比蒸镀试验数据图。

附图标记说明：

本发明部分

蒸镀腔体10、基板搬运机构1、蒸镀装置2、蒸镀源21、坩埚211、喷口2111、动力装置22、摇摆轴件221、输入端221A、输出端221B、芯轴2211、一级套轴2212、二级套轴2213、三级套轴2214、四级套轴2215、轴座222、变速箱223、马达224、移载机构3、工作台31、推动机构32、镀率感应器4、基板保持台5、挡板8、基板9。

现有技术部分

蒸镀腔体60、移载机构61、蒸镀源62、镀率感测器63、基板搬运机构66。

具体实施方式

体现本公开特征与优点的实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本公开。

如图2、图3所示，本发明提供一种蒸镀设备，主要包括蒸镀腔体10、一基板搬运机构1、至少一蒸镀装置2、一移载机构3、多个镀率感应器4、基板保持台5及一蒸镀控制器。基板搬运机构1、蒸镀装置2、移载机构3、镀率感应器4与保持台5设置于蒸镀腔体10内。蒸镀控制器可位于蒸镀腔体10内，也可位于蒸镀腔体10外。

如图2所示，基板搬运机构1可为一基板搬运机械手臂，通过基板搬运机构1能将待蒸镀基板9移至基板保持台5，或移出已蒸镀完成的基板9。基板搬运机构1可采用现有技术搬运设备，在此不再赘述。

如图2至图5所示，本发明提出的蒸镀装置2较佳包括多个蒸镀源21及至少一动力装置22。可由动力装置22驱动一个或多个蒸镀源21同步地往复摇摆或异步地往复摇摆。

本发明蒸镀源21可为现有线性蒸镀源，也可由点蒸镀源组合而成。以下以组合的点蒸镀源来进行示例进行说明，但并不以此为限。

如图4所示具体实施例中，蒸镀源21可通过坩埚架固设有多个坩埚211，各坩埚211都具有一喷口2111，每个蒸镀源21中各坩埚211的喷口2111指向最好统一，以便于在摇摆中进行精确量化控制。坩埚211在坩埚架中可以排成一排，但最好对中并垂直于摇摆轴线排布，这样从各喷口2111蒸发出的气体能覆盖更大的宽度。当然，蒸镀源21中也可以有两排以上坩埚211，形成陈列排布。各坩埚211可分别具有电阻加热装置。或每个蒸镀源21由一磁感加热装置进入加热。

如图4所示，较佳以多个蒸镀源21顺待蒸镀基板9长度方向排布为一排；这样可在基板9中线向两侧宽度方向摇摆蒸镀。当然也可以排布为多排平行的蒸镀源21。虽上述实施方式中多个蒸镀源21顺待蒸镀基板9长度方向排布为一排，但是，多个蒸镀源21同样可顺待蒸镀基板9宽度方向排布为一排或多排；并不以此为限。

关于蒸镀源21摇摆的动力装置22提供如下两种实施方式：

第一种实施方式，如图3至图5所示的实施中，动力装置22包括摇摆轴件221、轴座222、变速箱223及马达224。摇摆轴件221通过两端的两个轴座222，枢装于移载机构3工作台上，马达224能通过变速箱223带动摇摆轴件221往复回转。变速箱223可为定速减速器，也可为输出速度可调的减速器。马达224可为电动马达、液压马达，或可由液压缸、气缸带动的摆臂替换使用，并不以此为限。

同一排的蒸镀源21以底部安装于一摇摆轴件221，如图3所示的实施方式中，摇摆轴件221可为一传动轴，各蒸镀源21固定安装于其所处的摇摆轴件221上。这样，能以喷口2111到摇摆轴件221轴心的直线距离为半径，由动力装置22带动蒸镀源21进行摇摆蒸镀。一般各喷口2111喷出气体时，会向外周扩散15至30度，所以，要让摇摆中各喷口2111排放气体，上升时尽量都在待生产基板9范围内，各蒸镀源21偏摆角度最好控制在左右30度以内。

如图3、图5所示，各蒸镀源21固定于摇摆轴件221角度最好错开分布。这样，能以固定模式控制各蒸镀源21偏摆角度。以垂线为基准，最好要控制在25度以内。

本发明对于摇摆轴件221另提供一种实施方式，如图6所示，摇摆轴件221可为一多级套组轴(类如机械钟表中表针的中轴技术)，可包括芯轴2211、一级套轴2212、二级套轴2213、三级套轴2214及四级套轴2215，图中以四级为例进行说明，应用中可有更多级进行使用。各蒸镀源21分别固定于其所处的摇摆轴件221输出端221B各级轴上。动力装置22通过摇摆轴件221输入端221A能分别带动各蒸镀源21在一定角度内往复转动。这样，可分别控制各蒸镀源21的摆动角度和速度，灵活性最大，且都是同轴线摆动，更方便对中和调整修正。当然，这个角度受基板9大小以及蒸镀装置2与基板9之间距离影响，但调原则是各蒸镀源21偏摆角度最好也控制在左右30度以内。

动力装置的第二种实施方式(未绘示)，各坩埚组在底部可分别连接有一动力装置，通过动力装置安装于移载机构3上，动力装置可为马达，也可为液压缸、气缸等可实施摇摆驱动的动力。这样，可分别控制各蒸镀源21的摆动角度和速度，灵活性最大，更方便对中和调整修正。各蒸镀源21偏摆角度最好也控制在左右30度以内。

当然，也可以将以上两种方式进行结合，例如，同一排蒸镀源21中其中间隔的几个蒸镀源21由一个动力装置通过传动轴或多级套组轴同步带动。如此，动力装置的形式并不进行限制，可达成蒸镀源21的可控摇摆即可。

如图2、图3所示，移载机构3包括工作台31及推动机构32，工作台31底部以多个轮组进行支撑，可移动地承载蒸镀装置2。推动机构32可以是设在工作台31内的驱动电机，也可为如图3所示的，由液压缸、气缸或电机驱动一推拉杆来实现。

本发明中以镀率感应器4在蒸镀生产中实时感测镀率，如图2、图3所示，多个镀率感应器4可通过多个固定臂分别支撑于各蒸镀源21外侧的前方，镀率感应器4要位于蒸镀源21排放范围内。以有效感测各蒸镀源21喷口2111处的镀率。同时还可在基板保持台5上也设置有多个镀率感应器4，这些镀率感应器4可均匀地安装于基板9待蒸镀区域外周侧，这些镀率感应器4要位于蒸镀源21排放范围内。以有效感测基板9待蒸镀区域外周侧各区域的镀率。

如图2、图3所示，在蒸镀腔体10具有一基板保持台5，可位于蒸镀装置2上方，其上可具有掩膜及基板固持件，具体结构在此不再详述。基板保持台5内可固定待蒸镀基板9，并在基板9底面待蒸镀区域设为镂空区域。也可在基板9底面以下的位置设一个可移出的挡板8，在蒸镀源21温度未达生产温度时在基板9与蒸镀源21之间进行遮挡。达温后，可将挡板8移走，以便于正常生产。

本发明中还设置有蒸镀控制器，蒸镀控制器可为一计算机，也可为单片机等智能化控制装置，其可存储和更新摇摆蒸镀中的数据和自动控制程序。蒸镀控制器可连接控制蒸镀装置2的动力装置22、移载机构3的推动机构32以及蒸镀装置2的加热装置。蒸镀控制器信号连接各镀率感应器，蒸镀控制器根据镀率感应器4测得数据控制蒸镀装置2的摇摆动作。还可根据镀率感应器4所测数据，控制推动机构32将工作台31对中基板9或进行偏移补正。

本发明中提供一种蒸镀方法，具体可包括步骤：

在保持台面上放置待蒸镀基板9，并将蒸镀源21在下方对中基板9；

对蒸镀源21中各坩埚211进行加热；

待蒸镀源21达到蒸镀温度后，打开蒸镀源21喷口上的盖板(未绘示)；这里的盖板可以单坩埚211一个盖板，也可以多个坩埚211共用一个盖板，盖板具体形式并不限制。

刚启动时，由于各坩埚211可能存在喷出的不均，所以需要快速摇摆蒸镀源21，以便于将不均的气体混合充分。可根据蒸镀源21这侧的多个镀率感应器4测得数据的对比值来判断各坩埚211喷出气体是否均匀平衡。待蒸镀源21蒸发量稳定后，降低蒸镀源21摇摆速度。

蒸镀中，还可根据蒸镀源21喷口侧的镀率感应器4及基板9四周的镀率感应器4感测成膜厚度不均区域，通过控制蒸镀源21的偏摆和区域内的速度变化进行补正。例如，当基板9四周的镀率感应器4其中相邻几个镀率偏低，可控制蒸镀源21在此区域摇摆速度降低。再例如，若蒸镀装置2中一蒸镀源21喷出气体不足，可控制推动机构32将工作台31进行补充摇动，通过相邻蒸镀源21进行补充。

在基板9上成膜完成后，停止蒸镀装置2的加热，并关闭蒸镀装置2喷口。

本发明将多个蒸镀源分为不同角度上的多个，分别安装在转动轴上，以驱动装置带动转动轴来分别带动这些蒸镀装置进行摇摆。这些蒸镀装置中都具有各自的电加热装置。并根据镀率感应器的实时反馈，控制蒸镀装置位置与摇摆速度的调整。从而获得均匀膜厚的薄膜。

本发明将现有线性蒸镀装置直线扫描生产方式，改为摇摆方式来达成成膜目的。其中蒸镀装置摇摆的幅度，有关于成膜范围的大小。摇摆的速度，依照膜厚监测后调整的速度来进行，能即时监控膜厚的变化，进行镀率的监控搭配摇摆的速度来调整膜厚，使其均匀性更佳化。本发明也解决了原先线性蒸镀装置机台设备过于庞大的问题，有效缩减体积，提升机台设备可适配性与空间利用率。

如下表一所示，并参照图7，是使用本发明摇摆式蒸镀源与现有标准线性蒸镀源对比蒸镀试验数据。这里使用本发明中“一动力装置通过多级套组轴，分别带动顺基板长度方向的一排坩埚组”的实施例，参与该试验。均要在同样基板上形成1000埃(A)的八羟基喹啉铝(Alq3)膜，由对比蒸镀试验数据可见。采用本发明摇摆式蒸镀技术可大大提高成膜均匀性。

表一：

位置(cm)	平均厚(埃)	最厚(埃)	最薄(埃)	均匀性
					标准线性蒸镀源	1017.1	1038	995	2.11％
摇摆式蒸镀源	1012.5	1026	997	1.43％

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (11)

1.一种蒸镀装置，其特征在于，包括：

至少一蒸镀源，具有多个喷口；及

一动力装置，接设于所述蒸镀源，所述动力装置驱动所述蒸镀源致使所述蒸镀源往复摇摆。

2.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其中，多个所述蒸镀源排布为一排或多排，排布方向顺待蒸镀基板长度或宽度方向；同一排的所述蒸镀源安装于一摇摆轴件，所述动力装置通过所述摇摆轴件致使所述蒸镀源往复摇摆。

3.根据权利要求2所述的蒸镀装置，其中，所述蒸镀源具有多个坩埚，各所述坩埚分别设有一个所述喷口；所述多个坩埚垂直于所述摇摆轴件的轴线排布。

4.根据权利要求3所述的蒸镀装置，其中，所述摇摆轴件为一传动轴，所述蒸镀源固定于所述摇摆轴件上，且各所述蒸镀源固定于所述摇摆轴件角度错开分布；所述动力装置得以带动所述摇摆轴件在一定角度内往复转动。

5.根据权利要求3所述的蒸镀装置，其中，所述摇摆轴件为一多级套组轴，各所述蒸镀源分别固定于其所处的所述摇摆轴件各级轴上；所述动力装置通过所述摇摆轴件能分别带动所述各蒸镀源在一定角度内往复转动。

6.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其中，所述蒸镀源为多个，多个所述蒸镀源顺待蒸镀基板长度或宽度方向排布为一排或多排；所述各蒸镀源分别连接于一动力装置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的蒸镀装置，其中，各所述坩埚都分别具有加热装置。

8.一种应用如权利要求1至7任一项中所述蒸镀装置的蒸镀设备，还包括一移载机构、多个镀率感应器及一蒸镀控制器；其中：

所述移载机构可移动地承载所述蒸镀装置；

所述镀率感应器设置于所述蒸镀装置，位于所述蒸镀装置排放范围内；

所述蒸镀控制器连接控制所述蒸镀装置的动力装置，所述镀率感应器信号连接至所述蒸镀控制器；所述蒸镀控制器根据所述镀率感应器测得数据控制所述蒸镀装置的摇摆动作。

9.根据权利要求8所述的蒸镀设备，更包括：一基板保持台位于所述蒸镀装置上方，其内固定待蒸镀基板，所述基板保持台上设置有多个镀率感应器，这些镀率感应器位于所述基板待蒸镀区域外周侧，所述镀率感应器位于所述蒸镀源排放范围内。

10.根据权利要求9所述的蒸镀设备，其中，所述移载机构具有推动机构，所述蒸镀控制器连接控制所述推动机构，所述蒸镀控制器根据所述保持台面上多个镀率感应器所测数据，控制所述推动机构将所述移载机构与所述保持台面对中或偏移补正。

11.一种蒸镀方法，包括步骤：

在保持台面上放置待蒸镀基板，并将所述基板置于蒸镀源在下方；

对所述蒸镀源进行加热；

所述蒸镀源达到蒸镀温度后，打开所述蒸镀源喷口；

快速摇摆所述蒸镀源，并感测镀率，依照感测到的所述镀率变化换算摇摆速度，待所述蒸镀源蒸发量稳定后，修正所述蒸镀源之所述摇摆速度；

根据所述蒸镀源喷口侧的镀率感应器及所述基板四周的镀率感应器感测镀率变化调整所述摇摆速度，通过控制所述蒸镀源的偏摆和区域内的速度变化进行补正；以及

在所述基板上成膜，并关闭所述蒸镀源喷口。