CN209923420U - 一种蒸镀沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蒸镀沉积设备，包括：一个沉积腔体；设置于所述沉积腔体内的基板保持装置，用于固定保持基板；线型蒸镀源，所述线型蒸镀源包括一个容纳装置，用于容纳蒸镀材料，所述容纳装置包括一个容纳槽和多个盖板，所述多个盖板中的每个盖板可和所述容纳槽组装或拆分，所述容纳槽每次和所述多个盖板中的一个盖板进行组装；所述每个盖板上设置有多个喷嘴，所述多个盖板的喷嘴分布各不相同；所述多个盖板中的每个盖板和所述容纳槽组装后，所述盖板的多个喷嘴都和所述容纳槽的内部相通；旋转机构，所述旋转机构使所述基板和所述线型蒸镀源绕所述基板的中心轴相对转动。

Description

一种蒸镀沉积设备

技术领域

本实用新型涉及一种蒸镀沉积设备，更具体地，涉及一种提高薄膜沉积覆盖性能的蒸镀沉积设备。

背景技术

有机发光显示装置包括阳极、阴极和设置于阳极和阴极之间的有机膜层，有机膜层中包括多层堆叠的有机材料层，如有机发光层、电子注入层、电子传输层、空穴传输层、空穴注入层等。有机膜层通常是通过蒸镀沉积成膜的方式形成的，现有技术中蒸镀沉积设备分为两种，一种是点源蒸镀沉积设备，一种是线源蒸镀沉积设备。

图1为现有技术中一种点源蒸镀沉积设备的示意图，如图所示，包括一个沉积腔体101，在沉积腔体101内设置有基板保持装置102，基板保持装置102固定保持一基板103；沉积腔体101内设置有多个点蒸镀源，图1中示出了两个点蒸镀源105和106，点蒸镀源105包括一个容纳装置1051和设置于容纳装置1051上的喷嘴1052，在点蒸镀源105上还设置有一个蒸镀速率监控器107，用于监控喷嘴1052升华蒸镀材料的速率。同样地，点蒸镀源106也对应设置的有容纳装置1061、喷嘴1062、蒸镀速率监控器108。由于从喷嘴1052、1062喷出的升华蒸镀材料的浓度分布是从喷嘴中心位置到两侧位置递减的，并且在垂直于喷嘴的平面上，越靠近喷嘴该浓度差越大，因此要将点蒸镀源105和106偏离基板103设置，让升华的蒸镀材料在沉积腔体101扩散均匀后在沉积附着在基板103上。在蒸镀沉积过程中，基板保持装置102带动基板103围绕其中心轴转动，点蒸镀源105和106喷出的升华蒸镀材料扩散后在基板103上沉积成膜。点源蒸镀沉积设备的缺点是，第一、点源蒸镀沉积设备的容纳装置的容量较小，一般在250立方厘米左右，每次蒸镀材料使用完后都要进行材料补充、蒸镀速率调试等工作，大大限制了生产时间；第二、因点蒸镀源是相互独立的，要确认每个点蒸镀源对膜层厚度的影响必须对每个点蒸镀源单独进行调试，蒸镀速率调试占用时间长；第三、每个点蒸镀源要单独设立膜厚监控器，设备造价高。

图2为现有技术中一种线源蒸镀沉积设备的示意图，如图所示，在沉积腔体内，基板1的长度方向和线型蒸镀源10的长度方向平行设置，线型蒸镀源10上设置有多个喷嘴。在蒸镀沉积过程中，基板1或者线型蒸镀源10沿着扫描方向移动，线型蒸镀源10各喷嘴喷出的升华蒸镀材料扩散后在基板1上沉积成膜。线源蒸镀沉积设备的缺点是成膜的覆盖性差。在有机发光显示基板上设置有像素单元区域和像素单元间隔区域，在像素单元间隔区域设置有凸起的像素定义层，在蒸镀工艺中，要使用精细金属掩膜板遮挡基板1的像素单元间隔区域暴露出像素单元区域，让升华的蒸镀材料沉积在像素单元区域，但因为精细金属掩膜板的边角对像素单元区域边角的遮挡，即“阴影效应”的影响，蒸镀材料在像素单元区域边角的成膜薄，并且凸起的像素定义层也对像素单元区域成膜具有“阴影效应”，因为基板1和线型蒸镀源10是相对线性运动的，该“阴影效应”造成的影响没有办法进行补偿，所以有机膜层难以覆盖像素单元区域边角以及像素定义层的侧壁进而造成显示不良，对于小尺寸高分辨率的有机发光显示装置来说更为严重。另外，线型蒸镀源10上的多个喷嘴是固定的，如果多个喷嘴的分布不适用当前成膜工艺不符合工艺标准要求，需要将整个线型蒸镀源10替换掉，设备造价高。

实用新型内容

本实用新型提供一种蒸镀沉积设备，包括：一个沉积腔体；设置于所述沉积腔体内的基板保持装置，用于固定保持基板；线型蒸镀源，所述线型蒸镀源包括一个容纳装置，用于容纳蒸镀材料，所述容纳装置包括一个容纳槽和多个盖板，所述多个盖板中的每个盖板可和所述容纳槽组装或拆分，所述容纳槽每次和所述多个盖板中的一个盖板进行组装；所述每个盖板上设置有多个喷嘴，所述多个盖板的喷嘴分布各不相同；所述多个盖板中的每个盖板和所述容纳槽组装后，所述盖板的多个喷嘴都和所述容纳槽的内部相通；旋转机构，所述旋转机构使所述基板和所述线型蒸镀源绕所述基板的中心轴相对转动。

本实用新型提供蒸镀沉积设备具有以下优点：第一、一个容纳槽和对应多个盖板，每个盖板都可以和容纳槽进行组装和拆分，而且多个盖板的喷嘴分布不同，其在有机材料层成膜工艺中形成的膜层厚度分布也不同，可以根据工艺的要求选择适当的盖板，并且只要更换盖板即可，节省了费用和时间。第二、蒸镀成膜工艺中，线型蒸镀源和基板为相对转动的，可补偿掩膜板或者像素定义层造成的阴影效应，提高膜层的覆盖性。第三、盖板多个喷嘴都和容纳槽的内部相通，蒸镀速率一致，同时进行速率调试，占用测试时间短，并且只用设置一个成膜速率监控器，降低设备造价。

附图说明

图1为现有技术中一种点源蒸镀沉积设备的示意图；

图2为现有技术中一种线源蒸镀沉积设备的示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的蒸镀沉积设备的示意图；

图4和图5为本实用新型实施例提供的多个盖板的示意图；

图6和图7为蒸镀沉积设备成膜时的放大示意图；

图8为本实用新型另一实施例提供蒸镀沉积设备的示意图；

图9为本实用新型再一实施例提供蒸镀沉积设备的示意图；

图10为本实用新型实施例提供的使用蒸镀沉积设备进行有机材料层成膜工艺的方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。贯穿本说明书中，相同或相似的附图标号代表相同或相似的结构、元件或流程。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图3为本实用新型一实施例提供的一种蒸镀沉积设备的示意图，如图所示，蒸镀沉积设备10包括：一个沉积腔体11，设置于沉积腔体11内的基板保持装置12，基板保持装置12用于固定保持基板13，该基板13可以是玻璃基板、柔性基板或者半导体硅基基板，该基板13可以是长方形基板，也可以是硅圆圆形基板，或者为不规则形状基板等。还包括至少一个线型蒸镀源14，该线型蒸镀源14包括一个容纳装置用于容纳蒸镀材料，该容纳装置包括一个容纳槽16和多个盖板，该多个盖板中的每个盖板可和容纳槽16组装或拆分，并且容纳槽16每次只和该多个盖板中的一个盖板进行组装，如图3所示，图中示出了一个盖板171和容纳槽16组装在一起。

多个盖板中的每个盖板上都设置有多个喷嘴，多个盖板中的每个盖板和容纳槽16组装后，盖板的多个喷嘴都和容纳槽16的内部相通。如图3所示，盖板171包括多个喷嘴a1、a2和a3，盖板171和容纳槽16组装后，喷嘴a1、a2和a3和容纳槽16的内部相通，容纳槽16内部的蒸镀材料加热升华后，会以同样的速率从喷嘴a1、a2和a3喷出。

蒸镀沉积设备10的基板保持装置12还包括第一旋转机构151，该第一旋转机构151带动基板13绕着基板13的中心轴131转动，同时线型蒸镀源绕14保持静止不动。随着基板13和线型蒸镀源绕14的相对转动，升华的蒸镀材料从各喷嘴a1、a2和a3中以同一速率喷出，然后扩散并沉积在基板103上。

在其他实施方式中，还可以设置线型蒸镀源14包括第二旋转机构152，该第二旋转机构152带动线型蒸镀源14绕着基板13的中心轴131转动，同时基板13保持静止不动。或者，在其他实施方式中，基板保持装置12包括第一旋转机构151，该第一旋转机构151带动基板13绕着基板13的中心轴131向第一方向转动，同时线型蒸镀源14包括第二旋转机构152，该第二旋转机构152带动线型蒸镀源14绕着基板13的中心轴131和第一方向相反的第二方向转动。以上方式都可以形成基板13和线型蒸镀源14绕基板13的中心轴131相对转动。

本实用新型实施例提供的蒸镀沉积设备中，多个盖板的喷嘴分布各不相同。参考图3、图4和图5，为本实用新型实施例一提供的多个盖板的示意图，图4是从俯视方向示意盖板，图5从垂直于容纳槽的方向示意盖板。

在图3中，在垂直于基板13平面的方向，盖板171的多个喷嘴中至少有一个喷嘴a3和基板13不重叠。喷嘴喷出的升华有机材料的浓度线性变化性较强，在越靠近喷嘴的方向，有机材料的浓度呈现在喷嘴中心方向浓度高、在喷嘴两侧方向浓度低，而越远离喷嘴，这种浓度差越小，有机材料的浓度更为均匀，成膜的均一性也更好。在垂直于基板13平面的方向，将至少一个喷嘴或全部喷嘴设置于和基板13不重叠，也就是拉远喷嘴和基板13距离，让喷嘴喷出的有机材料经过扩散减小浓度差后再到达基板13的表面进行沉积成膜。

在图4(a)中，盖板171的喷嘴分布为，多个喷嘴a1、a2和a3的形状和大小相同，但是设置密度不同，从靠近基板103的中心轴1031到远离基板103的中心轴1031的方向，多个喷嘴a1、a2和a3的设置密度增加，喷嘴a2、a3比喷嘴a1、a2设置的更为紧密。在图4(b)中，盖板172的喷嘴分布为多个喷嘴直径相同的喷嘴b排列为密度相同的两排，但盖板172的喷嘴b的直径小于盖板171的喷嘴直径。在图4(c)中，盖板173的喷嘴分布为，喷嘴c1、c2和c3的直径相同，喷嘴c4的直径大于喷嘴c1、c2和c3的直径，喷嘴c4位于远离基板103的中心轴1031的方向。在图4(d)中，盖板174的喷嘴分布为，喷嘴d1、d2和d3的形状和直径相同为圆形，喷嘴d4的形状为一个半圆形。在图5中，盖板175的喷嘴分布为，喷嘴e1、e2垂直于盖板175设置，而喷嘴e3相对于盖板175具有一个倾角，该倾角的范围可以在25度到35度之间。不同的喷嘴分布可以在蒸镀成膜时形成的不同的膜层分布。

另外，本实用新型以上实施例及附图只是示意的列举出几种盖板的喷嘴分布，并不是对本实用新型的全部列举或者限制。

现有技术中的线源蒸镀沉积设备，蒸镀材料的容纳槽和喷嘴是一体化的。在膜厚调试阶段，一般是在制造工厂的设备工艺调试阶段，如果发现成膜的均一性和覆盖性不符合工艺要求，要进行调整的话需要将整个线型蒸镀源替换掉。线型蒸镀源除了容纳槽还包括加热装置、精密组装结构等，造价非常昂贵，并且线型蒸镀源更换后还要重新做和蒸镀沉积设备的组装、精度调整等，也花费大量的人力和时间。本实用新型提供的蒸镀沉积设备，一个容纳槽16和对应多个盖板，每个盖板都可以和容纳槽16进行组装和拆分，而且多个盖板的喷嘴分布不同，其在有机材料层成膜工艺中形成的膜层厚度分布也不同，可以根据工艺的要求选择适当的盖板，并且只要更换盖板即可，节省了费用和时间。

另外，现有技术中的线源蒸镀沉积设备因基板和线型蒸镀源是相对线性运动的，造成了“阴影效应”无法补偿的问题，而本实用新型提供的蒸镀沉积设备，基板和线型蒸镀源是绕着基板的中心轴相对转动的，可以解决“阴影效应”带来的成膜覆盖性差的问题。具体请参考图6和图7，图6和图7为使用本实用新型提供的蒸镀沉积设备成膜时的放大示意图，图6为截面方向的示意图，图7为俯视方向的示意图。在对基板13进行蒸镀时，一般会使用掩膜板，可以为精细金属掩膜板，也可以为开放式掩膜板，图6所示为使用精细金属掩膜板18的情况。基板13包括多个像素单元132区域，以及围绕像素单元区域132的像素定义层133，使用精细金属掩膜板18遮挡像素定义层133区域，暴露像素单元132区域，同时使用线型蒸镀源14进行有机材料的蒸镀。当线型蒸镀源14在AA'方向时，因为精细金属掩膜板18的遮挡造成的“阴影效应”，有机材料在区域S1和S2成膜覆盖性差。如果是现有技术中的线源蒸镀沉积设备，基板和线型蒸镀源是相对线性运动的，即在图6所示的截面方向，基板和线型蒸镀源的相对位置是不变的，因此区域S1和S2的“阴影效应”无法补偿。而在本实用新型中，基板13和线型蒸镀源14是相对转动的，当线型蒸镀源14转动到BB'方向时，因角度的变化，线型蒸镀源14蒸镀升华的有机材料对区域S1和S2的成膜不会被精细金属掩膜板18遮挡，从而补偿了区域S1和S2的成膜量，提高了膜层的覆盖性能。

如果使用开放式掩膜板，在基板最边缘的像素单元处，开放式掩膜板仍然会造成上述“阴影效应”。同时在各个像素单元的区域的边缘，像素定义层也会遮挡形成“阴影效应”，原理都是相同的。本实用新型提供的蒸镀沉积设备可以解决上述各种因素造成的“阴影效应”，提高成膜覆盖性。

进一步地，请参考图3，一个线型蒸镀源14配置有一个成膜速率监控器19。成膜速率监控器19的工作原理如下，当升华的蒸镀材料在基板13上成膜，也在成膜速率监控器19上成膜，测量成膜速率监控器19上的膜层厚度就可以知道喷嘴的成膜速率。喷嘴的成膜速率主要是蒸镀材料的升华速率和浓度决定的，材料升华的速度和浓度由多方面因素影响，如蒸镀温度、容纳槽材料的热传导率、蒸镀材料的量等。本实用新型实施例提供的蒸镀沉积设备中，因为当盖板171容纳槽16组装后，盖板171的多个喷嘴a1、a2、a3都和容纳槽16的内部相通，同不同喷嘴喷出的升华材料都出自同一容纳槽16，影响材料升华的速率和浓度的因素都相同，因此各喷嘴a1、a2、a3的成膜速率相同，只需要设置一个成膜速率监控器19即可。

现有技术的点源蒸镀沉积设备，因每个点蒸镀源的容纳槽独立，要单独设立膜厚监控设备，设备造价高。本实用新型提供的蒸镀沉积设备和现有技术的点源蒸镀沉积设备相比，一个线型蒸镀源14只配置一个成膜速率监控器19，节省设备造价。另外，现有的点源蒸镀沉积设备的容纳槽的容量较小，而本实用新型提供蒸镀沉积设备，线型蒸镀源14的容量大，一般在1000立方厘米作用，节省蒸镀材料补充时间、蒸镀速率调试时间，大大提高了生产时间。再者，现有技术的点蒸镀源是相互独立的，要确认每个点蒸镀源对膜层厚度的影响必须对每个点蒸镀源单独进行调试，蒸镀速率调试占用时间长；而本实用新型提供蒸镀沉积设备，多个喷嘴都和容纳槽的内部相通，蒸镀速率一致，同时进行速率调试，占用测试时间短。

可选地，如图8所述，在另一种实施方式中，蒸镀沉积设备包括多个线型蒸镀源141、142和143，该多个线型蒸镀源141、142和143的喷嘴分布完全一致，并且线型蒸镀源141、142和143以同样的间隔设置，也以同样的速率和基板相对转动。当然，在其他实施方式中，多个线型蒸镀源的喷嘴分布、设置间隔、相对转动速度可以不同。

在图3中，线型蒸镀源14的中心轴和基板的中心轴131不对称，多个喷嘴只位于基板的中心轴131的一侧。可选地，如图9所示，在再一种实施方式中，线型蒸镀源144的多个喷嘴相a对于基板的中心轴131的对称分布。相比于图3所示结构，图9的蒸镀沉积设备因具备更多喷嘴，成膜速率更快。

本实用新型还提供上述蒸镀沉积设备的使用方法，图10为使用本实用新型提供的蒸镀沉积设备进行有机材料层成膜工艺的方法的示意图，请结合图3、图4、图5和图10，使用蒸镀沉积设备进行有机材料层成膜工艺的方法，包括：

1、执行首次蒸镀沉积步骤：将多个盖板171至175中的一盖板和容纳槽14组装，将基板13放入蒸镀沉积腔体内，旋转机构使基板13和线型蒸镀源14绕基板13的中心轴131相对转动，并在基板13上进行蒸镀沉积成膜。

2、执行测量步骤：测量基板13上的有机膜层的膜层参数。

在首次蒸镀沉积完成后，测量在基板13上有机膜层蒸镀沉积成膜的膜层参数，该膜层参数包括但不限于膜层厚度、膜层均一性、膜层覆盖性等。膜层均一性是指在一个平面区域内，有机膜层厚度的差异，厚度差异越小，则该区域内的膜层均一性越好。膜层覆盖性是指在膜层有起伏的区域内，比如像素定义层和像素单元的起伏区域内，有机膜层对起伏台阶处的覆盖性，如对台阶的膜层越接近平面区域内的膜厚，则有机膜层的成膜覆盖性越好。

3、执行判断步骤：判断膜层参数是否符合工艺标准要求，如符合则进入正常生产；如不符合则执行盖板替换步骤。

4、盖板替换步骤：根据测量步骤中的膜层参数选取另一盖板，所述另一盖板对应的成膜分布补正所述测量步骤中的膜层参数，将所述另一盖板和所述容纳槽组装。

当首次蒸镀沉积步骤中使用的盖板成膜的膜层参数无法满足工艺标准要求时，比如膜层厚度、膜层均一性或者膜层覆盖性等多项参数中的一项或多项不符合工艺标准要求时，需要替换盖板，因每个盖板对应的成膜分布取决于盖板的喷嘴分布，选取喷嘴分布更为合适的盖板可改善成膜分布情况。选取替换盖板时，可根据在测量步骤获取的膜层参数来选取替换盖板，替换盖板的喷嘴分布可补正前次的成膜不足。比如，前次成膜的膜层参数为，膜层厚度均一性达标，但是膜层厚度超标，也就是说前次蒸镀沉积步骤中使用的盖板的喷嘴分布满足有较好的均一性但是成膜速率太慢，那么在盖板替换步骤中可以选取一个盖板的喷嘴的喷嘴直径较大的，而喷嘴数量、喷嘴设置密度、喷嘴形状不同和喷嘴的倾斜角度都不变。再比如，首次蒸镀沉积后的测量参数显示，A区域内的膜层参数都符合工艺标准要求，而B区域的膜层厚度低于工艺标准，则选取的替换盖板可为对应B区域的喷嘴直径更大或者喷嘴密度较大等。当然在盖板替换步骤中包括先将原先和容纳槽组装的盖板拆分，再将替换盖板和容纳槽组装。

5、执行校正蒸镀沉积步骤：将基板13放入蒸镀沉积腔体10内，旋转机构使所述基板和所述线型蒸镀源绕所述基板的中心轴相对转动，并在所述基板上进行蒸镀沉积成膜。

6、重复所述测量步骤、判断步骤、盖板替换步骤、校正蒸镀沉积步骤，直至膜层参数符合工艺标准要求。

本实用新型提供蒸镀沉积设备及其使用方法，具有以下优点：第一、一个容纳槽和对应多个盖板，每个盖板都可以和容纳槽进行组装和拆分，而且多个盖板的喷嘴分布不同，其在有机材料层成膜工艺中形成的膜层厚度分布也不同，可以根据工艺的要求选择适当的盖板，并且只要更换盖板即可，节省了费用和时间。第二、蒸镀成膜工艺中，线型蒸镀源和基板为相对转动的，可补偿掩膜板或者像素定义层造成的阴影效应，提高膜层的覆盖性。第三、盖板多个喷嘴都和容纳槽的内部相通，蒸镀速率一致，同时进行速率调试，占用测试时间短，并且只用设置一个成膜速率监控器，降低设备造价。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种蒸镀沉积设备，其特征在于，包括：

一个沉积腔体；

设置于所述沉积腔体内的基板保持装置，用于固定保持基板；

线型蒸镀源，所述线型蒸镀源包括一个容纳装置，用于容纳蒸镀材料，所述容纳装置包括一个容纳槽和多个盖板，所述多个盖板中的每个盖板可和所述容纳槽组装或拆分，所述容纳槽每次和所述多个盖板中的一个盖板进行组装；

所述每个盖板上设置有多个喷嘴，所述多个盖板的喷嘴分布各不相同；所述多个盖板中的每个盖板和所述容纳槽组装后，所述盖板的多个喷嘴都和所述容纳槽的内部相通；

旋转机构，所述旋转机构使所述基板和所述线型蒸镀源绕所述基板的中心轴相对转动。

2.如权利要求1所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述每个盖板对应的成膜分布取决于所述盖板的喷嘴分布。

3.如权利要求1所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述喷嘴分布包括的喷嘴数量不同、喷嘴设置密度不同、喷嘴直径不同、喷嘴形状不同或者喷嘴的倾斜角度不同。

4.如权利要求3所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，从靠近所述基板的中心轴到远离所述基板的中心轴方向，所述多个喷嘴的设置密度增加。

5.如权利要求3所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，从靠近所述基板的中心轴到远离所述基板的中心轴方向，所述多个喷嘴的喷嘴直径增大。

6.如权利要求3所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述多个喷嘴中至少有一个喷嘴和所述线型蒸镀源的平面之间具有25～35度的夹角。

7.如权利要求3所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，在垂直于所述基板平面的方向，所述多个喷嘴中至少有一个喷嘴和所述基板不重叠。

8.如权利要求1所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述线型蒸镀源配置一个成膜速率监控器。

9.如权利要求1所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述基板保持装置设置有第一旋转机构，所述第一旋转机构带动所述基板保持装置绕所述基板的中心轴转动。

10.如权利要求1所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述线型蒸镀源设置有第二旋转机构，所述第二旋转机构带动所述线型蒸镀源绕所述基板的中心轴转动。

11.如权利要求1所述的蒸镀沉积设备，其特征在于，所述蒸镀沉积设备包括多个所述线型蒸镀源。

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