TW201333231A - 用於連續沉積薄膜的設備 - Google Patents

Abstract

在此揭露一種用於連續沉積薄膜的設備，該設備包括：材料儲存單元；材料預熱單元；材料傳送單元；材料蒸發單元；以及坩堝傳送單元。該材料儲存單元儲存有機材料。該材料預熱單元預熱填有該有機材料的坩堝至低於該有機材料之蒸發點的溫度。該材料傳送單元從該材料儲存單元接收預定量的有機材料，且將該有機材料傳送到置於該材料預熱單元中的該坩堝。該材料蒸發單元供應熱至該坩堝，並且蒸發填充在該坩堝中的該有機材料。該坩堝傳送單元將該材料預熱單元預熱的該坩堝攜帶進入該材料蒸發單元，或將耗盡該有機材料的該坩堝從該材料蒸發單元攜帶而出。

Description

用於連續沉積薄膜的設備 【相關申請案的交互參照】

此申請案主張韓國專利申請案10-2012-0001046號之優先權以及權益，該韓國專利申請案是於2012年1月4日向韓國智慧財產局提出申請，該案的全部內容以參考形式併入本文。

本發明關於用於連續沉積薄膜的設備，更詳細而言，是關於用於連續沉積薄膜且其中有機材料長時間蒸發而因此在基材上沉積成薄膜的設備。

有機發光顯示器元件是代表性的平板顯示器元件，該元件具有下述結構：包括有機發光層的有機薄膜插置於金屬陰極與基材上的透明陽極之間。因此，需要這樣的製程：製造具有該有機發光顯示器元件的基材的同時，沉積有機材料而形成包括有機發光層的有機薄膜。

為了在基材上沉積這樣的有機薄膜，一般已運用一種真空熱沉積方法。該真空熱沉積方法使用加熱器或類似物加熱置於薄膜沉積設備的真空腔室中的有機材料，並且將該容納的有機材料朝基材蒸發，因而在基材上形成具有預定厚 度的有機薄膜。

第1圖顯示習知薄膜沉積設備的範例。

參考第1圖，該習知薄膜沉積設備包括：坩堝10，容納待沉積在基材上的有機材料；加熱器20，加熱坩堝中10的原材料；傳送單元30，在加熱器20中將坩堝10上下移動；以及噴射流孔40，噴射該蒸發的有機材料。

然而，習知的薄膜沉積設備具有下述問題：有機材料必須頻繁地填充，這是因為可容納在坩堝10中的有機材料量受限的緣故；以及，必須在每一次填充製程停止操作。同時，可考慮增加坩堝10之容量的方法。但是，不僅不可能無限增加坩堝10的容量，且也必須運用設備的相關部件執行與坩堝10之增加的容量相應的強化性能。因此，在放大設備尺寸與增加製造成本上，出現一些問題。

同樣，若坩堝10的容量增加，坩堝10中容納許多有機材料。在此情況中，坩堝10中的有機材料被加熱器20長時間加熱。因此，出現了有機材料本身可能變性的問題。

因此，申請人設想本發明解決前述問題，且本發明之態樣是為了提供一種用於連續沉積薄膜的設備，在該設備中容納有機材料的坩堝被製造成不增加該坩堝之容量，但具有預定容量而可被置換，因而連續地供應有機材料、延長設備操作時間、並且適當地維持坩堝量，以防止坩堝中的有機材料被熱所變性。

根據本發明，提供一種用於連續沉積薄膜的設備， 包括：材料儲存單元，儲存有機材料；材料預熱單元，將填有該有機材料的該坩堝預熱至低於該有機材料之蒸發點的溫度；材料傳送單元，從該材料儲存單元接收預定量的有機材料，且將該有機材料傳送到位在該材料預熱單元中的該坩堝；材料蒸發單元，供應熱至該坩堝，並且蒸發填充在該坩堝中的該有機材料；以及坩堝傳送單元，將該材料預熱單元預熱的該坩堝攜帶進入該材料蒸發單元，或將耗盡該有機材料的該坩堝從該材料蒸發單元攜帶而出。

該材料儲存單元可包括：料斗，儲存該有機材料；以及料斗振動單元，給予該料斗預定振幅的振動。

該材料預熱單元可包括：第一容納部分以及第二容納部分，該等部分之各者設有加熱器並且容納該坩堝；以及位置設定單元，使該第一容納部分或該第二容納部分選擇性地置於該材料傳送單元與該材料蒸發單元之間的任意位置。

該位置設定單元可在傳送位置、等候位置、與預熱位置之間旋轉該第一容納部分或該第二容納部分，該傳送位置用於接收來自該材料傳送單元的該有機材料，該等候位置用於等候被攜帶進入或離開該材料蒸發單元且位在該材料蒸發單元下方，該預熱位置設置於該傳送位置與該等候位置之間且用於預熱該坩堝。

該材料預熱單元可進一步包括預熱感測器，該預熱感測器感測被該第一容納部分或該第二容納部分所預熱的該坩堝內的該有機材料的溫度。

該材料傳送單元可包括：存儲桶，暫時容納由該材 料儲存單元供應的該有機材料；以及傳送單元，使該存儲桶在填充位置與傳送位置之間往復運動，該填充位置用於接收來自該材料儲存單元的該有機材料且位於該材料儲存單元下方，該傳送位置用於將該有機材料傳送至該材料預熱單元且位於該材料預熱單元上方。

該存儲桶包括門單元，該門單元設置在該存儲桶的底部上，該門單元在該填充位置處關閉，以持定該有機材料，且在該傳送位置處開啟，以卸載該有機材料。

該材料蒸發單元可包括：主體，以容納該坩堝；加熱器，環繞該主體的側向之側面；以及噴嘴，形成在該主體的頂部上，以使在接收來自加熱器的熱的同時所蒸發的該有機材料噴射。

該材料蒸發單元可進一步包括感測器，該感測器感測該有機材料從該坩堝蒸發的蒸發速度。

該設備可進一步包括污染防止單元，該污染防止單元裝設在該材料蒸發單元上方並且防止該材料儲存單元、該材料傳送單元、該材料預熱單元、與該材料蒸發單元被該蒸發的有機材料污染。

10‧‧‧坩堝

20‧‧‧加熱器

131‧‧‧存儲桶

132‧‧‧傳送單元

30‧‧‧傳送單元

40‧‧‧噴射流孔

100‧‧‧設備

110‧‧‧材料儲存單元

111‧‧‧料斗

112‧‧‧料斗振動單元

120‧‧‧材料預熱單元

121‧‧‧第一容納部分

122‧‧‧第二容納部分

123‧‧‧位置設定單元

124‧‧‧加熱器

125‧‧‧預熱感測器

130‧‧‧材料傳送單元

133‧‧‧門單元

140‧‧‧材料蒸發單元

141‧‧‧主體

142‧‧‧加熱器

143‧‧‧噴嘴

144‧‧‧感測器

150‧‧‧坩堝傳送單元

160‧‧‧污染防止單元

P1‧‧‧傳送位置

P2‧‧‧等候位置

P3‧‧‧預熱位置

P4‧‧‧填充位置

由下文中對示範性實施例的描述，以及一併參閱伴隨的圖式，將明瞭且更易於認識本發明的上述及/或其他態樣，該等圖式中：第1圖顯示用於沉積薄膜的習知設備之範例；第2圖顯示根據本發明之示範性實施例用於連續沉 積薄膜的設備；第3圖顯示第2圖的設備中的材料預熱單元；第4圖是用於解釋第2圖的設備中的材料預熱單元的操作原則的視圖；第5圖是用於解釋第2圖的設備中的材料傳送單元的操作原則的視圖；以及第6圖顯示第2圖的設備中的材料蒸發單元。

在此之後的下文中，將參閱伴隨的圖式描述根據本發明的用於連續沉積薄膜的設備的示範性實施例。

第2圖顯示根據本發明之示範性實施例用於連續沉積薄膜的設備；第3圖顯示第2圖的設備中的材料預熱單元；第4圖是用於解釋第2圖的設備中的材料預熱單元的操作原則的視圖；第5圖是用於解釋第2圖的設備中的材料傳送單元的操作原則的視圖；以及第6圖顯示第2圖的設備中的材料蒸發單元。

參考第2圖至第6圖，根據本發明之示範性實施例的用於連續沉積薄膜的設備100用於蒸發坩堝中的有機材料並且將該有機材料沉積在基材上作為薄膜，同時持續補給該坩堝，該設備100包括材料儲存單元110、材料預熱單元120、材料傳送單元130、材料蒸發單元140、坩堝傳送單元150、與污染防止單元160。

該材料儲存單元110包括料斗111與料斗振動單元112，待沉積於基材上的有機材料以固態或液態儲存在該材料 儲存單元110中。

料斗111於室溫下儲存在數量上相當於30天或更長的天數的有機材料，且在下側具有開口，以傳送預定量的有機材料(例如80 cc)至存儲桶131，該存儲桶131將於下文中描述。

該料斗振動單元112給予料斗111預定振幅的振動。在此實施例中，料斗111以向左及向右的方向振動。若有機材料無振動地傳送到存儲桶131，則填充於該存儲桶131中的有機材料的頂部表面會有稜紋與溝槽，而因此具有不均勻的表面區域(surface area)。有機材料的蒸發量正比於與外界的邊界處之表面區域。因此，若有機材料在與外界之邊界處的表面區域中有所變動，則材料蒸發單元140(將於下文中描述)不能適當地控制有機材料的蒸發量，因而造成有機薄膜品質中的問題，諸如在於沉積於基材上的有機薄膜的厚度中的問題。

因此，料斗振動單元112的振動收集待傳送至存儲桶131的預定量的有機材料，並且將預定量的有機材料填充在該存儲桶131中。若有機材料的傳送量不均勻，則材料蒸發單元140不能適當地控制蒸發量(因為殘餘的有機材料所致)，從而造成有機薄膜品質中的問題，諸如在於沉積於基材上的有機薄膜的厚度中的問題。

因此，透過料斗振動單元112將料斗以向左與向右的方向搖擺，如此，填充於存儲桶131中的有機材料的頂部表面則可變得均勻，而永遠具有均勻的表面區域，且可供應 某量的有機材料至材料蒸發單元140，以適當地控制有機材料的蒸發量。

料斗振動單元112可包括一般的直線驅動單元，以將料斗111以向左及向右的方向在直線上往復運動，且該直線驅動單元可被設置成多種樣式以用於直線往復運動。例如，氣動缸、線性馬達、旋轉馬達與滾珠螺桿之組合、或發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的類似配置方式可運用於直線驅動單元，因此在此免除該等單元的詳細描述。

在材料蒸發單元140中攜帶坩堝10之前，材料預熱單元120將填有有機材料的坩堝10預先加熱至低於有機材料之蒸發點的溫度。

傳送自材料儲存單元110的有機材料具有室溫。若具有如此低的溫度的有機材料直接攜帶於材料蒸發單元140中，要蒸發有機材料會花相當可觀的時間。因此，在材料蒸發單元140中攜帶坩堝10之前，材料預熱單元120將有機材料預熱至預定溫度，使得能夠縮短在材料蒸發單元中蒸發有機材料的時間，從而縮短沉積製程的總時間。

材料預熱單元120分隔成第一容納部分121與第二容納部分122，該等部分之各者能夠容納坩堝10。該第一容納部分121與該第二容納部分122設有加熱器124以預熱坩堝10。

材料預熱單元120包括位置設定單元123，以使第一容納部分或第二容納部分選擇性地置於材料傳送單元與材料蒸發單元之間的任意位置。在此實施例中，位置設定單元 123被設置成旋轉第一容納部分121與第二容納部分122。

參考第4圖，位置設定單元123定位第一容納部分121與第二容納部分122之一者(例如，在傳送位置P1的第一容納部分121，以接收來自材料傳送單元130的有機材料，請參考第4圖的(a))。然後，位置設定單元123將第一容納部分121旋轉約90度的角度至預熱位置P3，以預熱坩堝10(請參考第4圖的(b))。在此時，預熱感測器125置於預熱位置P3上方，並且感測由第一容納部分121預熱的坩堝10中的有機材料的溫度，從而感測該有機材料是否被預熱至預設的適當溫度。

之後，位置設定單元123將第一容納部分121從預熱位置P3旋轉約90的角度，使得第二容納部分122可置於材料蒸發單元140下方，從而將從材料蒸發單元140被攜帶而出的坩堝10定位至等候位置P2(請參考第4圖的(c))。此時，其中耗盡有機材料的坩堝10被坩堝傳送單元150傳送至第二容納部分122。之後，位置設定單元123將第一容納部分121從等候位置P2旋轉約180度的角度，使得第一容納部分121可置於材料蒸發單元140下方，從而將待被攜帶至材料蒸發單元140中的坩堝10定位至等候位置P2，在該等候位置P2處，坩堝10在材料蒸發單元140下方等候(請參考第4圖的(d))。

用於預熱坩堝10的預熱位置P3設置於傳送位置P1與等候位置P2之間，且位置設定單元123旋轉第一容納部分121或第二容納部分122，以使該第一容納部分121或該第二 容納部分122定位在傳送位置P1、等候位置P2、與預熱位置P3之一者處。

此實施例中，位置設定單元123可以各種形式設置以用於旋轉。例如，氣動缸、旋轉馬達與帶之組合、或發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的類似配置方式可運用於位置設定單元123，因此在此免除該等單元的詳細描述。

材料傳送單元130從材料儲存單元110接收某量的有機材料，且將該有機材料傳送至位在材料預熱單元120中的坩堝10。材料傳送單元130包括存儲桶131與傳送單元132。

存儲桶131暫時容納來自材料儲存單元110所供應的有機材料，並且包括在該存儲桶131之底部的門單元133。

傳送單元132使存儲桶131直線往復。參考第5圖，存儲桶131置於填充位置P4，以在材料儲存單元110下方接收來自材料儲存單元110的有機材料(參考第5圖的(a))。之後，傳送單元132直線傳送存儲桶131至材料預熱單元120的上側，使得存儲桶131可置於傳送位置P1，以將有機材料傳送至容納在材料預熱單元120中的坩堝10(參考第5圖的(b))。因此，傳送單元132使存儲桶131在填充位置P4與傳送位置P1之間往復運動。

存儲桶131設有門單元133，該門單元133位在該存儲桶131的底部。門單元133在填充位置P4關閉，以持定從材料儲存單元110接收的有機材料，且該門單元133在傳送位置P1開啟，以將有機材料卸載及傳送至材料預熱單元120的坩堝10。

傳送單元132也可由各種直線驅動單元達成，以用於直線往復運動，在此將免除該傳送單元的詳細描述。

材料蒸發單元140加熱其中所攜帶的坩堝10，以使容納在坩堝10中的有機材料蒸發。材料蒸發單元140包括主體141、加熱器142、與噴嘴143。

主體141容納由坩堝傳送單元150傳送的坩堝10。

加熱器142環繞主體141的側向之側面，且供應熱能以蒸發有機材料。可用各種形式達成加熱器142，以供應熱能而蒸發有機材料，且例如使用核心加熱器、燈加熱器、或類似物。在此實施例中，運用核心加熱器，且該核心加熱器是透過將電阻熱絲纏繞於主體141外側上而形成。在此時，電阻熱絲包括金屬，所述金屬諸如為Ta、W、Mo、或前述金屬的合金燈絲。

噴嘴143形成於主體141的頂部上，且將被加熱器142加熱的同時所蒸發的有機材料噴射。噴嘴143可形成為具有預定長度的狹縫穿孔，或形成為具有預定直徑的圓形穿孔。

同樣，材料蒸發單元140可進一步包括感測器144，用於感測從坩堝10蒸發的有機材料之蒸發量。基於所感測到的蒸發量，控制蒸發速度以沉積具期望厚度的有機薄膜。

坩堝傳送單元150將由材料預熱單元120所預熱的坩堝10攜帶進入材料蒸發單元140，或將耗盡該有機材料的坩堝10攜帶離開材料蒸發單元140。完全預熱的坩堝10被舉升而被攜帶於材料蒸發單元140中，且耗盡有機材料的坩堝10向下移動，而被攜帶離開材料蒸發單元140。

同樣，坩堝傳送單元150使坩堝上下往復運動，使得有機材料能夠以更接近或更遠離材料蒸發單元140內的加熱器142的方向移動。坩堝傳送單元150用於調整坩堝10中的有機材料與加熱器142之間的距離，從而控制有機材料的蒸發量。

即，若有機材料的蒸發量低於預設的參考量，則坩堝10朝加熱器142移動，使得來自加熱器142的熱可充分地供應至有機材料，從而增加有機材料的蒸發量。另一方面，若有機材料的蒸發量超過預設的參考量，則坩堝10移動遠離加熱器142，使得自加熱器142供應至有機材料的熱可減少，從而減少有機材料的蒸發量。

可用各種形式達成坩堝傳送單元150，以用於直線往復運動。例如，可運用氣動缸、線性馬達、旋轉馬達與滾珠螺桿之組合、或發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的類似配置方式，因此在此免除該等單元的詳細描述。

污染防止單元160裝設在材料蒸發單元140上方，且防止材料儲存單元110、材料傳送單元130、材料預熱單元120、與材料蒸發單元140被該蒸發的有機材料污染。當加熱器142供應熱至坩堝10的同時，污染防止單元160防止填充在坩堝10中的有機材料或外來材料附著至腔室內側。

附著至腔室內側的有機材料或外來材料污染實施用於基材之沉積的腔室內側。若長時間操作沉積設備，則附著至腔室內側的有機材料或外來材料會作用為污染物，因此增加產品缺陷率。因此，暫時中止沉積設備的操作，而在腔室 內側清洗後繼續操作。在此情況中，產生設備產率低下的問題。

因此，污染防止單元160防止有機材料附著至腔室內側，且針對污染而言該污染防止單元160是可更換的，因而防止腔室內側受到污染，且透過實現長時間連續生產而改善設備產率。

在此實施例中，前述用於連續沉積薄膜的設備設置成使得有機材料能夠連續地在材料蒸發單元中蒸發，同時置換待填充有機材料的坩堝，從而將設備的操作時間延長至長時間。

同樣，此實施例中，前述用於連續沉積薄膜的設備置換用於容納有機材料且具有預定容量的坩堝，以長時間操作設備而無須增加坩堝容量，從而防止坩堝中的有機材料長時間暴露至熱，且避免被熱變性。

同樣，此實施例中，前述用於連續沉積薄膜的設備使用材料預熱單元以在材料蒸發單元中攜帶有機材料前將有機材料預熱到預定溫度，從而具有縮短沉積製程總時間的功效。

同樣，此實施例中，前述用於連續沉積薄膜的設備運用料斗振動單元，以在供應有機材料的同時，在向左與向右的方向搖擺料斗，使得填充在坩堝中的有機材料的頂部表面區域可均勻地維持，從而具有適當地控制有機材料之蒸發量的功效。

第2圖所示的前述實施例中，圖中描述料斗振動單 元為給予料斗向左與向右之方向的預定振幅的振動，但不限於此方式。替代方式為：料斗振動單元可設置成給予向上與向下之方向或弧線方向的預定振幅的振動。

第2圖所示的前述實施例中，材料預熱單元旋轉第一容納部分與第二容納部分，但不限於此方式。替代方式為：該材料預熱單元可設置成使第一容納部分與第二容納部分進行直線往復運動，同時改變位置。

根據本發明，用於連續沉積薄膜的設備可延長該設備的操作時間至長時間。

根據本發明，用於連續沉積薄膜的設備可防止坩堝中的有機材料長時間暴露至熱且防止坩堝中的有機材料被熱變性。

根據本發明，用於連續沉積薄膜的設備可縮短沉積製程的總時間。

根據本發明，用於連續沉積薄膜的設備可適當地控制有機材料的蒸發量。

雖然已顯示及描述本發明的一些示範性實施例，然而發明所屬技術領域中具有通常知識者將意識到，可不背離本發明之原則與精神而於這些實施例中進行變動，本發明的範疇由隨後的請求項與該等請求項的等效物所界定。

100‧‧‧設備

110‧‧‧材料儲存單元

111‧‧‧料斗

112‧‧‧料斗振動單元

120‧‧‧材料預熱單元

123‧‧‧位置設定單元

130‧‧‧材料傳送單元

131‧‧‧存儲桶

132‧‧‧傳送單元

140‧‧‧材料蒸發單元

150‧‧‧坩堝傳送單元

160‧‧‧污染防止單元

Claims (10)

1. 一種用於連續沉積一薄膜的設備，包括：一材料儲存單元，儲存一有機材料；一材料預熱單元，將填有該有機材料的該坩堝預熱至低於該有機材料之一蒸發點的一溫度；一材料傳送單元，從該材料儲存單元接收一預定量的有機材料，且將該有機材料傳送到置於該材料預熱單元中的該坩堝；一材料蒸發單元，供應熱至該坩堝，並且蒸發填充在該坩堝中的該有機材料；以及一坩堝傳送單元，將該材料預熱單元預熱的該坩堝攜帶進入該材料蒸發單元，或將耗盡該有機材料的該坩堝從該材料蒸發單元攜帶而出。
2. 如請求項1所述之設備，其中該材料儲存單元包括：一料斗，儲存該有機材料；以及一料斗振動單元，給予該料斗一預定振幅的振動。
3. 如請求項1所述之設備，其中該材料預熱單元包括：一第一容納部分以及一第二容納部分，該等部分之各者設有一加熱器並且容納該坩堝；以及一位置設定單元，使該第一容納部分或該第二容納部分選擇性地置於該材料傳送單元與該材料蒸發單元之間的一任意位置。
4. 如請求項3所述之設備，其中該位置設定單元在一傳送位置、一等候位置、與一預熱位置之間旋轉該第一容納部分或該第二容納部分，該傳送位置用於接收來自該材料傳送單元的該有機材料，該等候位置用於等候被攜帶進入或離開該材料蒸發單元且位在該材料蒸發單元下方，該預熱位置設置於該傳送位置與該等候位置之間且用於預熱該坩堝。
5. 如請求項3所述之設備，其中該材料預熱單元進一步包括一預熱感測器，該預熱感測器感測被該第一容納部分或該第二容納部分所預熱的該坩堝內的該有機材料的一溫度。
6. 如請求項1所述之設備，其中該材料傳送單元包括：一存儲桶，暫時容納由該材料儲存單元供應的該有機材料；以及一傳送單元，使該存儲桶在一填充位置與一傳送位置之間往復運動，該填充位置用於接收來自該材料儲存單元的該有機材料且位於該材料儲存單元下方，該傳送位置用於將該有機材料傳送至該材料預熱單元且位於該材料預熱單元上方。
7. 如請求項6所述之設備，其中該存儲桶包括一門單元，該門單元設置在該存儲桶的一底部上，該門單元在該填充位置處關閉，以持定該有機材料，且在該傳送位置處開啟，以卸載該有機材料。
8. 如請求項1所述之設備，其中該材料蒸發單元包括：一主體，以容納該坩堝；一加熱器，環繞該主體的一側向之側面；以及一噴嘴，形成在該主體的一頂部上，以使在接收來自該加熱器的熱的同時所蒸發的該有機材料噴射。
9. 如請求項1所述之設備，其中該材料蒸發單元進一步包括一感測器，該感測器感測該有機材料從該坩堝蒸發的一蒸發速度。
10. 如請求項1所述之設備，該設備進一步包括一污染防止單元，該污染防止單元裝設在該材料蒸發單元上方並且防止該材料儲存單元、該材料傳送單元、該材料預熱單元、與該材料蒸發單元被該蒸發的有機材料污染。