CN106560525A - 薄膜厚度测量单元及包括其的薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

提供了薄膜厚度测量单元及包括其的薄膜沉积装置。作为示例，薄膜厚度测量单元包括：第一驱动电机；第一旋转轴，连接至所述第一驱动电机；第二旋转轴，倾斜地布置以与第一旋转轴形成预定角度；第一驱动力传递连结件，连接在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间，并且随着所述第一旋转轴被驱动而驱动以使所述第二旋转轴一同被驱动；支承板，与所述第二旋转轴垂直地连接至所述第二旋转轴端部并且随着所述第二旋转轴的驱动而旋转；以及多个感测器，布置在所述支承板的一表面处并且测量由沉积源蒸发的沉积物质的量。

Description

薄膜厚度测量单元及包括其的薄膜沉积装置

技术领域

本发明涉及薄膜厚度测量单元及包括其的薄膜沉积装置。

背景技术

在发光显示装置之中，有机发光显示装置作为自发光显示元件，其不仅具有视角宽、对比度优异的优点，而且还具有响应速度快的优点，因此作为下一代显示装置而受到瞩目。

有机发光显示装置具有在阳电极与阴电极之间的、由有机发光物质构成的发光层。随着阳极电压和阴极电压分别施加到这些电极，从阳电极注入的空穴(hole)经由空穴注入层和空穴传输层移动至发光层，而电子从阴电极经由电子注入层和电子传输层移动至发光层，从而使得电子与空穴在发光层中复合。通过这种复合生成激子(exiton)，并且随着该激子从激发态跃迁至基态而从发光层放射出光，从而显示图像。

在有机发光显示装置中，发光层和电极通过利用沉积方法将有机物质或金属物质沉积到衬底上而以薄膜形态形成。

沉积方法是指如下方法，即，将待形成薄膜的衬底布置在真空腔室内部，将具有与待形成的薄膜图案相同图案的沉积掩膜(例如精细金属掩膜(Fine Metal Mask；FMM))紧贴至衬底，然后利用沉积源蒸发或升华沉积物质并将沉积物质沉积到衬底上而形成薄膜。

发明内容

一方面，为了在沉积工艺中掌握通过在衬底上沉积沉积物质而形成的薄膜的厚度，沉积源和衬底之间布置有用于测量由沉积源蒸发或升华的沉积物质的量的薄膜厚度测量单元。薄膜厚度测量单元包括电机、连接至电机的旋转轴、连接至旋转轴的支承板以及布置在支承板的一表面处的多个感测器。这里，旋转轴可根据电机的驱动而旋转以使得支承板旋转，而此时，多个感测器中的任一个被暴露以测量沉积物质的量。

然而，由于旋转轴从电机沿着水平方向、无倾斜地延伸并连接至支承板，因此当支承板的一表面整体被布置成朝向沉积源时，则电机和旋转轴整体被布置成以垂直方向倾斜。由此，增加了沉积源与衬底之间薄膜厚度测量单元的布置空间。即，沉积源与衬底之间的间隔距离增大。在这种情况下，由沉积源蒸发或升华的沉积物质可能不被沉积至衬底、而是不期望地渗漏至衬底的外侧。由此，需要更大量的用于在衬底上形成薄膜的沉积物质，因此可能产生沉积物质用量上的材料浪费。

对此，本发明要解决的技术问题在于提供如下薄膜厚度测量单元，其中该薄膜厚度测量单元可通过布置成减小沉积源与衬底之间的间隔距离来减少在沉积工艺中沉积物质用量上的材料浪费。

另外，本发明要解决的另一个技术问题在于提供如下薄膜沉积装置，其中该薄膜沉积装置包括可通过布置成减小沉积源与衬底之间的间隔距离来减少在沉积工艺中沉积物质用量上的材料浪费的薄膜厚度测量单元。

本发明的技术问题不限于以上提及的技术问题，并且通过下文中的记载，本领域技术人员能够明确地理解未提及的其他技术问题。

用于实现上述目的的根据本发明一实施方式的薄膜厚度测量单元包括：第一驱动电机；第一旋转轴，连接至所述第一驱动电机；第二旋转轴，倾斜地布置以与所述第一旋转轴形成预定角度；第一驱动力传递连结件，连接在第一旋转轴与第二旋转轴之间，并且随着所述第一旋转轴被驱动而被驱动以使所述第二旋转轴一同被驱动；支承板，与所述第二旋转轴垂直地连接至所述第二旋转轴的端部并且随着所述第二旋转轴的驱动而旋转；以及多个感测器，布置在支承板的一表面处并且测量由沉积源蒸发的沉积物质的量。

所述薄膜厚度测量单元还可包括壳体，该壳体收纳所述第一驱动电机、所述第一旋转轴和所述第一驱动力传递连结件并使所述支承板暴露至外部。

所述第二旋转轴可通过形成于所述壳体中的穿透孔暴露至所述壳体的外部。

所述第一驱动力传递连结件可以是万向连结件或锥齿轮。

所述支承板可以是圆盘形状。

所述支承板上可具有附着有所述感测器的表面朝着内侧凹陷的形状。

所述多个感测器可布置在以所述第二旋转轴为中心的同心圆的圆周上。

所述薄膜厚度测量单元还可包括：第二驱动电机；第三旋转轴，连接至所述第二驱动电机；第四旋转轴，倾斜地布置以与所述第三旋转轴形成预定角度；第二驱动力传递连结件，连接在所述第三旋转轴和第四旋转轴之间，并且随着所述第三旋转轴被驱动而被驱动以使所述第四旋转轴一同被驱动；以及截断板，与所述第四旋转轴垂直地连接至所述第四旋转轴的端部并且随着所述第四旋转轴的驱动而旋转。

所述支承板与截断板可彼此平行，其中所述截断板相比所述支承板可更接近所述沉积源。

所述截断板可布置成与所述支承板的一部分重叠。

所述薄膜厚度测量单元还可包括壳体，该壳体收纳所述第一驱动电机、所述第一旋转轴、所述第一驱动力传递连结件、所述第二驱动电机、所述第三旋转轴和所述第二驱动力传递连结件并使所述支承板和所述截断板暴露至外部。

所述第二旋转轴和所述第四旋转轴可通过形成于所述壳体中的穿透孔暴露至所述壳体的外部。

所述第一驱动力传递连结件和所述第二驱动力传递连结件可以是万向连结件或锥齿轮。

所述支承板和所述截断板可以是圆盘形状。

所述支承板可具有附着有所述感测器的表面朝着内侧凹陷的形状。

所述多个感测器可布置在以所述第二旋转轴为中心的同心圆的圆周上。

用于实现上述目的的根据本发明另一实施方式的沉积装置可包括：沉积源，布置在衬底的下方并提供用于在所述衬底的一表面上沉积成薄膜的沉积物质；以及薄膜厚度测量单元，布置在所述沉积源与衬底之间。

所述第一旋转轴可沿着与所述衬底平行的方向延伸，并且所述第二旋转轴可以朝着所述沉积源的上表面的方向倾斜。

其他实施方式的具体内容包含在详细说明和附图中。

根据本发明的实施方式至少具有以下效果。

根据本发明一实施方式的薄膜厚度测量单元布置成减小沉积源与衬底之间的间隔距离，从而能够在沉积工艺中减少沉积物质用量上的材料浪费。

根据本发明的效果不限于上文中所例示的内容，而更加多样的效果包含在本说明书内。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施方式的薄膜沉积装置的结构图。

图2是示出图1的薄膜厚度测量单元的放大图。

图3是示出图2的感测部件的部分剖视立体图。

图4是示出图3的感测部件的分解立体图。

图5是示出图2的感测部件的剖视图。

图6是示出图5的第一驱动力传递连结件的示例的立体图。

图7是示出图5的第一驱动力传递连结件的另一示例的立体图。

图8是示出图3的多个感测器和盖的平面图。

图9是示出图8的A-A'线的剖视图。

图10是示出图5的支承板和盖的另一示例的剖视图。

具体实施方式

参考以下结合附图详细说明的实施方式，本发明的优点和特征以及其实现方法将变得明确。但是本发明不限于以下公开的实施方式而可以实现为彼此不同的多种形式，本实施方式只是为了使本发明的公开完整并且为了将发明的范围完整地告知本发明所属技术领域的技术人员而提供的，并且本发明仅由权利要求书的范围来定义。

当元件(element)或层被指为在其他元件或层“上(on)”时，其包括该元件或层直接位于其他元件或层上和在中间插入有其他层或元件的两种情况。在整篇说明书中相同的附图标记指示相同的构成要素。

虽然第一、第二等用于说明多种构成要素，但显然这些构成要素不受这些措辞限制。这些措辞仅用于将一个构成要素与其他构成要素区分开。因此，在本发明的技术思想范围内，以下提及的第一构成要素显然也可以是第二构成要素。

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出根据本发明一实施方式的薄膜沉积装置的结构图。

参考图1，根据本发明一实施方式的薄膜沉积装置10包括腔室100、沉积源200、沉积掩模组件300、固定单元400和薄膜厚度测量单元500。

腔室100提供进行沉积工艺的空间。例如，沉积工艺可以是将沉积物质沉积至衬底S的沉积表面(即，下表面)而形成薄膜的工艺。所述沉积物质可以是有机物，并且所述薄膜可以是有机发光显示装置的有机发光层。虽未图示，腔室100连接有真空泵(未图示)以在进行沉积工艺时使腔室100内部保持真空状态。

沉积源200布置在腔室100的内侧下方，并且通过喷嘴210向提供至腔室100的内侧上方的衬底S的沉积表面供给沉积物质。

沉积掩模组件300包括掩模框架320和掩模340，并且与沉积源200面对地布置在腔室100内侧上方。掩模框架320可设置为内侧形成有开口部322的板，并且掩模框架320中结合有掩模340。掩模340中形成有与狭缝图案、点图案、或包括狭缝图案和点图案的图案相对应的开口。

衬底S设置在沉积掩模组件300的上方。衬底S可布置成从沉积掩模组件300的上端以预设间隔向上间隔开，并且布置成与掩模框架320的开口部322的整个开口面积重叠。

沉积源200提供的沉积物质通过沉积掩模框架320的开口部322和掩模340的开口沉积至衬底S的沉积表面上。在衬底S上由沉积物质沉积而成的薄膜具有与掩模340的开口相对应的图案。

固定单元400布置在从沉积源200提供至衬底S的沉积物质的移动路径的外侧，并支承沉积掩模组件300的边缘区域。

薄膜厚度测量单元500可在沉积源200和衬底S之间布置在沉积源200的一侧，并测量在衬底S上由沉积物质沉积而成的薄膜的厚度。沉积源200与衬底S之间的间隔距离可随着沉积源200与衬底S之间布置薄膜厚度测量单元500的空间减小而减小。在这种情况下，减少了在沉积工艺中由沉积源200蒸发或升华的沉积物质不被沉积至衬底上、而是不期望地渗漏至衬底的外侧的情况，因此能够减少沉积物质用量上的材料浪费。

在下文中，将对配置成减小沉积源200与衬底S之间的间隔距离的薄膜厚度测量单元500进行详细说明。

图2是示出图1的薄膜厚度测量单元的放大图，图3是示出图2的感测部件的部分剖视立体图，图4是示出图3的感测部件的分解立体图，图5是示出图2的感测部件的剖视图，图6是示出图5的第一驱动力传递连结件的示例的立体图，图7是示出图5的第一驱动力传递连结件的另一示例的立体图，图9是示出图8的A-A'线的剖视图，以及图10是示出图5的支承板和盖的另一示例的剖视图。。

参考图2至图5，薄膜厚度测量单元500可包括支承台510和感测部件520。

支承台510配置为支承在腔室(图1的100)内侧布置在沉积源(图1的200)和衬底(图1的S)之间的感测部件520。支承台510可包括布置在腔室(图1的100)的内侧底部上的底座部511和布置在该底座部511上方并与感测部件520结合的支承部512，但支承台510的结构不限于这种结构。

感测部件520可包括第一驱动电机531、第一旋转轴532、第二旋转轴533、第一驱动力传递连结件534、支承板535和多个感测器536。另外，感测部件520还可包括第二驱动电机541、第三旋转轴542、第四旋转轴543、第二驱动力传递连结件544和截断板545、壳体550和盖560。

第一驱动电机531提供旋转力以使支承板535旋转。

第一旋转轴532连接至第一驱动电机531的一侧，并通过第一驱动电机531的驱动而旋转。第一旋转轴532可沿着与衬底(图1的S)平行的方向延伸。

第二旋转轴533倾斜地布置以与第一旋转轴532形成预定角度。第二旋转轴533可朝着沉积源(图1的200)的上表面的方向倾斜。

第一驱动力传递连结件534连接在第一旋转轴532与第二旋转轴533之间，并且随着第一旋转轴532被驱动而被驱动以使第二旋转轴533一同被驱动。即，第一驱动力传递连结件534随着第一旋转轴532被旋转而旋转，并且与此同时，使第二旋转轴533旋转。第一驱动力传递连结件534可配置为图6所示的万向连结件或者图7所示的锥齿轮。由于所述万向连结件和所述锥齿轮属于本领域通用部件，因此省略其详细说明。

支承板535与第二旋转轴533垂直地连接至第二旋转轴533的端部，并且随着第二旋转轴533的驱动而旋转。支承板535具有圆盘形状，并且在其中央处具有穿透孔h1。第二旋转轴533以嵌入形态连接至支承板535的穿透孔h1。在支承板535的穿透孔h1与第二旋转轴533之间可设置有轴承以使支承板535流畅地旋转。

支承板535还可包括多个收纳槽535a，其中多个收纳槽535a布置在支承板535的一面上以穿透孔h1为中心的同心圆的圆周上。多个收纳槽535a提供可安装多个感测器536的空间。支承板535的一表面通过第二旋转轴533而呈相对于沉积源(图1的200)的上表面倾斜的布置，从而可与沉积源(图1的200)的喷嘴(图1的210)面对。

多个感测器536布置在支承板535的多个收纳槽535a中。即，多个感测器536可布置在支承板535中以第二旋转轴533为中心的同心圆的圆周上。

多个感测器536通过支承板535的旋转依次经由盖560的开口563暴露至盖560的外部，并且由于支承板535的一侧朝向沉积源(图1的200)的上表面倾斜地布置，因此能够面对沉积源(图1的200)的喷嘴(图1的210)。多个感测器536测量由沉积源(图1的200)蒸发或升华的沉积物质的量。石英晶体微天平(Quartz CrystalMicrobalance：QCM)可被用作多个感测器536。

当在薄水晶盘的两表面通过涂覆金属而制成电极并向该电极施加交流电压时，所述石英晶体微天平以水晶的共振频率震动。当沉积物质附着到石英晶体微天平的电极上而使电极的重量发生变化时，共振频率发生变化。由此，石英晶体微天平可通过感测电极的重量变化来感测沉积物质的蒸发量。

第二驱动电机541提供旋转力以使截断板545旋转。

第三旋转轴542连接至第二驱动电机541的一侧，并通过第二驱动电机541的驱动而旋转。第三旋转轴542可沿着与衬底(图1的S)平行的方向延伸。

第四旋转轴543倾斜地布置以与第三旋转轴542形成预定角度。第四旋转轴543可朝着沉积源(图1的200)的上表面的方向倾斜。

第二驱动力传递连结件544连接在第三旋转轴542与第四旋转轴543之间，并且随着第三旋转轴542被驱动而被驱动以使第四旋转轴543一同被驱动。即，第二驱动力传递连结件544随着第三旋转轴542被旋转而旋转，并且与此同时，使第四旋转轴543旋转。第二驱动力传递连结件544可配置为图6所示的万向连结件或者图7所示的锥齿轮。由于所述万向连结件和锥齿轮属于本领域通用部件，因此省略其详细说明。

截断板545与第四旋转轴543垂直地连接至第四旋转轴543的端部，并且随着第四旋转轴543的驱动而旋转。截断板545具有圆盘形状，并且在其中央处具有穿透孔h2。第四旋转轴543以嵌入形态连接至截断板545的穿透孔h2。在截断板545的穿透孔h2和第四旋转轴543之间可设置有轴承以使截断板545流畅地旋转。

截断板545还可在其一表面上包括布置在以贯穿孔h2为中心的同心圆的圆周上的多个截断开口545a。另外，截断板545布置成与支承板535彼此平行，并且相比支承板535更加接近(图1的沉积源200)。此外，截断板545可布置成与支承板535的一部分重叠。在经由盖560的开口563暴露的感测器536测量由沉积源(图1的200)蒸发的量的过程中，这种截断板545进行旋转，从而能够减少沉积物质的量过量地附着至感测器536上的情况。由此，截断板545可减少由于感测器536上附着大量的沉积物质而导致的感测器536的测量值上的误差或感测器536的使用寿命缩短的情况。

壳体550配置为使支承板535和截断板545向外部暴露并且收纳第一驱动电机531、第一旋转轴532、第一驱动力传递连结件534、第二驱动电机541、第三旋转轴542、和第二驱动力传递连结件544。

壳体550可具有大致圆筒形状，并包括本体部551和结合部552。

本体部551具有内部空间IS以实质上收纳第一驱动电机531、第一旋转轴532、第一驱动力传递连结件534、第二驱动电机541、第三旋转轴542和第二驱动力传递连结件544，并且形成为沿着与从沉积源(图1的200)到衬底(图1的S)的方向垂直的方向延伸且开放其一侧。所述一侧的端部上布置有翼部551a。翼部551a布置成倾斜的状态以使其一表面与沉积源(图1的200)的上表面面对。

结合部552配置成大致圆盘并与翼部551a结合。结合部552与翼部551a的结合可通过如螺丝1的结合部件实现。这种结合部552和翼部551a一起布置成倾斜的状态以与沉积源(图1的200)的上表面面对。结合部552包括供第二旋转轴533和第四旋转轴543穿透的穿透孔以使第二旋转轴533和第四旋转轴543暴露于壳体550的外部。

盖560配置为覆盖暴露于壳体550外部的支承板535，并且结合至壳体550的结合部552。

盖560包括具有内部空间以实质性地收纳支承板535的本体部561、布置在本体部561的一侧端部处并作为与结合部552实质性地结合的部分的翼部562、以及形成在本体部561中并暴露多个感测器536中的任一个的暴露孔563。翼部562与结合部552的结合可通过如螺丝2的结合部件实现。

根据如上所述构成的薄膜厚度测量单元500，与连接至第一驱动电机531的第一旋转轴532形成预定角度的第二旋转轴533可通过第一驱动力传递连结件534朝向沉积源(图1的200)的上表面倾斜。因此，连接至第二旋转轴533的支承板535布置成朝向沉积源(图1的200)的上表面倾斜，由此布置有多个感测器536的支承板535的一表面可与沉积源(图1的200)的喷嘴(图1的210)面对。

因此，与以往在旋转轴从电机沿水平方向、无倾斜地延伸的情况下在沉积源和衬底之间布置薄膜厚度测量单元的空间相比，在沉积源(图1的200)与衬底(图1的S)之间布置薄膜厚度测量单元500的布置空间可得以减小。即，由于沉积源(图1的200)与衬底(图1的S)之间的间隔距离减小，因此可减少由沉积源(图1的200)蒸发或升华的沉积物质不被沉积至衬底、而不期望地渗漏至衬底的外侧的情况。其结果，可减少沉积物质用量上的材料浪费。

图10是示出图5中的支承板和盖的另一示例的剖视图。

参考图10，支承板635包括布置在其一面上的多个收纳槽635a，并且例示为与图5中的支承板535相似、但具有凹陷形状。即，支承板635中布置有多个感测器536的表面具有向内侧凹陷的形状。在这种情况下，支承板635使对于由沉积源(图1的200)蒸发的沉积物质的收集变得容易，进而能够使沉积物质容易地附着至感测器536。

盖660包括本体部661、翼部662和暴露孔663，并且其虽与图5中的盖560相似，但可随着支承板635的形状形成为面对支承板635的表面具有凹陷形状。

具有如上所述的支承板635和盖660的薄膜厚度测量单元提供与图4中的薄膜厚度测量单元500相似的效果。

虽然在上文中参考附图对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明所属技术领域的技术人员可以理解的是，在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下可实施为其他具体形态。因此应理解，上文中说明的实施方式在所有方面上均为示例性的，而不是限制性的。

附图标记的说明

10：沉积装置 100：腔室

200：沉积源 210：喷嘴

300：沉积掩模组件 320：掩模框架

340：掩模 400：固定单元

500：薄膜厚度测量单元 510：支承台

520：感测部件 531：第一驱动电机

532：第一旋转轴 533：第二旋转轴

534：第一驱动力传递连结件 535：支承板

536：多个感测器 541：第二驱动电机

542：第三旋转轴 543：第四旋转轴

544：第二驱动力传递连结件 545：截断板

550：壳体 560：盖

Claims (10)

1.薄膜厚度测量单元，包括：

第一驱动电机；

第一旋转轴，连接至所述第一驱动电机；

第二旋转轴，倾斜地布置以与所述第一旋转轴形成预定角度；

第一驱动力传递连结件，连接在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间，并且随着所述第一旋转轴被驱动而被驱动以使所述第二旋转轴一同被驱动；

支承板，与所述第二旋转轴垂直地连接至所述第二旋转轴的端部并且随着所述第二旋转轴的驱动而旋转；以及

多个感测器，布置在所述支承板的一表面处并且测量由沉积源蒸发的沉积物质的量。

2.如权利要求1所述的薄膜厚度测量单元，还包括：

壳体，收纳所述第一驱动电机、所述第一旋转轴和所述第一驱动力传递连结件并使所述支承板暴露至外部。

3.如权利要求2所述的薄膜厚度测量单元，其中所述第二旋转轴通过形成于所述壳体中的穿透孔暴露至所述壳体的外部。

4.如权利要求1所述的薄膜厚度测量单元，其中所述第一驱动力传递连结件是万向连结件或锥齿轮。

5.如权利要求1所述的薄膜厚度测量单元，还包括：

第二驱动电机；

第三旋转轴，连接至所述第二驱动电机；

第四旋转轴，倾斜地布置以与所述第三旋转轴形成预定角度；

第二驱动力传递连结件，连接在所述第三旋转轴与所述第四旋转轴之间，并且随着所述第三旋转轴被驱动而被驱动以使所述第四旋转轴一同被驱动；以及

截断板，与所述第四旋转轴垂直地连接至所述第四旋转轴的端部并且随着所述第四旋转轴的驱动而旋转。

6.如权利要求5所述的薄膜厚度测量单元，其中所述支承板与所述截断板彼此平行，并且所述截断板相比所述支承板更接近所述沉积源。

7.如权利要求6所述的薄膜厚度测量单元，其中所述截断板布置成与所述支承板的一部分重叠。

8.如权利要求7所述的薄膜厚度测量单元，还包括：

壳体，收纳所述第一驱动电机、所述第一旋转轴、所述第一驱动力传递连结件、所述第二驱动电机、所述第三旋转轴和所述第二驱动力传递连结件并使所述支承板和所述截断板暴露至外部。

9.薄膜沉积装置，包括：

沉积源，布置在衬底的下方并提供用于在所述衬底的一表面上沉积成薄膜的沉积物质；以及

如权利要求1至权利要求8中任一项所述的薄膜厚度测量单元，布置在所述沉积源与所述衬底之间。

10.如权利要求9所述的薄膜沉积装置，其特征在于，

所述第一旋转轴沿着与所述衬底平行的方向延伸，并且

所述第二旋转轴以朝着所述沉积源的上表面的方向倾斜。