用于测量沉积速率的测量组件及其方法与流程

本公开内容涉及用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件、用于材料蒸发的蒸发源、用于将材料施加至基板的沉积设备、以及用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法。本公开内容尤其涉及用于测量已蒸发的有机材料的沉积速率的测量组件及其方法。另外，本公开内容尤其涉及容纳有机材料在其中的装置，例如，用于有机材料的蒸发源和沉积设备。

背景技术：

有机蒸发器是用于制造有机发光二极管(organiclight-emittingdiodes,oled)的工具。oled是特殊形式的发光二极管，其中发射层包括特定有机化合物薄膜。有机发光二极管(oled)用来制造用于显示信息的电视机屏幕、计算机屏幕、移动电话、其它手持装置等。oled也可用于一般空间照明。oled显示器的可行颜色、亮度和视角范围大于传统液晶显示器(lcd)的可行颜色、亮度和视角范围，因为oled像素直接发光而不牵涉背光。因此，相较传统lcd显示器的能量损耗，oled显示器的能量损耗要少得多。另外，oled可制造于柔性基板上的事实产生进一步的应用。

oled的功能取决于有机材料涂层厚度。此厚度必须是在预定范围内。在oled的生产中，实现具有有机材料的涂层的沉积速率被控制为落在预定公差范围内。也就是说，在生产工艺中必须充分控制有机蒸发器的沉积速率。

因此，对于oled应用以及对于其它蒸发工艺，在相当长的时间内需要高准确性沉积速率。现有多个可行测量系统用于测量蒸发器的沉积速率。然而，这些测量系统在所需时间区间中面临准确性不足和/或稳定性不足的状况。

因此，一直需要提供改进沉积速率测量系统、沉积速率测量方法、蒸发器、以及沉积设备。

技术实现要素：

鉴于上述，提供了根据独立权利要求的用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件、蒸发源、沉积设备、以及用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法。其它优点、特征、方面和细节从随附的权利要求书、说明书和附图中更为清楚。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件。测量组件包括用于测量沉积速率的振荡晶体和用于固持振荡晶体的固持器，其中固持器包括具有高于k＝30w/(mk)的热传导系数k的材料。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于材料蒸发的蒸发源。蒸发源包括：蒸发坩锅，所述蒸发坩锅被构造为蒸发材料；分配管道，所述分配管道具有一个或多个出口，所述一个或多个出口沿着分配管道的长度而提供，用于提供已蒸发材料，其中分配管道与蒸发坩锅流体连通；以及根据本文所述的任一个实施例的测量组件。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于在真空腔室中以沉积速率将材料施加至基板的沉积设备。沉积设备包括根据本文所述的实施例的至少一个蒸发源。

根据本公开内容的又一方面，提供了一种用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法。所述方法方法包括：蒸发材料；将已蒸发材料的第一部分施加至基板；将已蒸发材料的第二部分转移至振荡晶体；以及使用根据本文所述的实施例的测量组件测量沉积速率。

本公开内容还针对一种用于实施所公开的方法的设备，所述设备包括用于执行所述方法的设备部分。所述方法可借助于硬件部件、通过适当软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其它方式执行。另外，本公开内容还针对所述设备的操作方法。它包括了一种用于实施所述设备的每个功能的方法。

附图说明

为了使本文所述的本公开内容的上述特征能够被详细地理解，在上文简要概述的更具体的描述可参照实施例。随附附图涉及本公开内容的实施例，并描述于下文：

图1示出了根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件的示意性顶视图；

图2a至图2c示出了根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件的示意性侧视图；

图3a示出了根据本文所述的实施例的测量组件在第一状态下的示意图；

图3b示出了根据本文所述的实施例的测量组件在第二状态下的示意性侧视图；

图4示出了根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件的示意性侧视图；

图5a和图5b示出了根据本文所述的实施例的蒸发源的示意性侧视图；

图6示出了根据本文所述的实施例的蒸发源的透视图；

图7示出了根据本文所述的实施例的用于在真空腔室中将材料施加至基板的沉积设备的示意性顶视图；以及

图8示出了根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法的方框图。

具体实施方式

现将详细参照本公开内容的各实施例，本公开内容的各实施例的一个或多个示例示出于附图中。在以下对附图的描述中，相同参考标号指示相同部件。在下文中，仅描述了有关于个别的实施例的差异。每个示例以本公开内容的说明的方式提供，但不表示本公开内容的限制。另外，作为一个实施例的部分而说明或描述的特征可用于其它实施例或与其它实施例结合以产生进一步实施例。本说明书意图包括这样的修改和变化。

在本公开内容中，表达“用于测量沉积速率的振荡晶体”可理解为用于通过测量振荡晶体谐振器的频率的变化而测量在单位面积振荡晶体上的已沉积材料的质量变化的振荡晶体。特定地，在本公开内容中，振荡晶体可理解为石英晶体谐振器(quartzcrystalresonator)。更特定地，“用于测量沉积速率的振荡晶体”可理解为石英晶体微天平(quartzcrystalmicrobalance,qcm)。

示例性地参照图1，根据本文所述的实施例的用于测量已沉积材料的沉积速率的测量组件100包括用于测量沉积速率的振荡晶体110和用于固持振荡晶体110的固持器120。固持器120可以包括具有高于k＝30w/(mk)的热传导系数k的材料。特定地，固持器可以包括具有高于k＝50w/(mk)、更特定地高于k＝70w/(mk)、例如高于k＝150w/(mk)的热传导系数k的材料。因此，可以减少振荡晶体的可降低测量准确性的热学效应。特定地，通过提供采用具有如本文所述的热传导系数k的材料来增强从振荡晶体至固持器的热传递的测量组件，可减少或甚至消除高温对沉积速率测量的质量、准确性和稳定性的负面影响。另外，测量组件(尤其振荡晶体)的冷却能力相较传统振荡晶体测量系统而可改进。因此，使用根据本文所述的实施例的用于测量沉积速率的测量组件可有助于高质量显示器制造，特定地是oled制造。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，固持器120的材料包括从由以下材料组成的群组中选择的至少一种材料：铜、铝、铜合金、铝合金、黄铜、铁、银、银合金、金、金合金、镁、钨、硅碳化物、氮化铝或其它具有高于k＝30w/(mk)、特定地是高于k＝50w/(mk)、更特定地高于k＝70w/(mk)、例如高于k＝150w/(mk)的热传导系数k的材料。因此，通过提供具有包括如本文所述的材料的固持器的测量组件，就可增强从振荡晶体至固持器的热传递，使得沉积速率测量的质量、准确性和稳定性可被改进。特定地，通过提供包括如本文所述的材料的固持器用来固持振荡晶体，可减少或甚至消除振荡晶体的热波动。例如，根据本文所述的实施例，可实现少于0.50k(kelvin)的热波动，特定地是少于0.25k的热波动，特定地是少于0.10k的热波动，更特定地少于0.05k的热波动。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，振荡晶体110可以布置在固持器120内。示例性地示出于图2a至2c，在固持器120中可提供有测量开口121。特定地，测量开口121可以被构造和布置为使得已蒸发材料可以沉积在振荡晶体上，用于测量已蒸发材料的沉积速率。

示例性地示出于图2a，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量组件100可以包括热交换器132。特定地，热交换器132可以布置在固持器120中，例如靠近或相邻于振荡晶体110。或者，热交换器可以布置在固持器的外表面。热交换器132可以被构造为与振荡晶体和/或固持器120交换热。例如，热交换器可包括管，冷却流体可通过管提供。冷却流体可为液体(例如，水)或气体(例如，空气)。特定地，冷却流体可为冷的压缩空气。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，热交换器132可以被构造为将固持器120和/或振荡晶体110冷却至15℃或更低的温度，特定地是10℃或更低(例如8℃)的温度，更特定是5℃或更低的温度。因此，通过提供具有如本文所述的热交换器的测量组件，可减少或甚至消除高温对沉积速率测量的质量、准确性和稳定性的负面影响。特定地，通过提供具有如本文所述的热交换器的测量组件，可减少或甚至消除振荡晶体的热波动，如此可有益于沉积速率的测量准确性。

示例性地参照图2b，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量组件100可以包括温度传感器131，用于测量振荡晶体110的温度。另外或替代地，温度传感器可以被布置或构造为测量固持器120的温度。通过提供具有如本文所述的温度传感器的测量组件，可获得关于测量组件的温度的信息以使得可检测出振荡晶体趋于进行不准确的测量时的临界温度。因此，在测量组件(特定地是固持器和/或振荡晶体)的临界温度被温度传感器检测出的情况下，可以发起适当反应，例如通过采用如本文所述的热交换器进行冷却，如此可有益于沉积速率的测量准确性。

另外或替代地，温度传感器131可以被构造为检测振荡晶体110和/或固持器120的热波动。特定地，温度传感器131可以被构造为检测少于0.50k(kelvin)、特定地是少于0.25k、特定地是少于0.10k、更特定地少于0.05k的热波动。因此，温度传感器131可以检测振荡晶体110和/或固持器120的临界热波动。特定地，振荡晶体趋于进行不准确的测量时的临界热波动可由温度传感器131检测。因此，在尤其是固持器和/或振荡晶体的临界热波动被温度传感器检测出的情况下，可以发起适当反应，例如，通过采用如本文所述的热交换器进行冷却，如此可有益于沉积速率的测量准确性。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量组件100可以包括温度控制系统130，用于控制振荡晶体110和/或固持器120的温度。特定地，温度控制系统130可以包括温度传感器131、热交换器132和控制器133中的一个或多个。如图2c示例性地示出，控制器133可连接到温度传感器131，以便接收由温度传感器131测量的数据。另外，控制器133可连接到热交换器132，以便控制固持器120和/或振荡晶体110的温度。因此，控制器可以被构造为根据由温度传感器131测量的温度来控制固持器120和/或振荡晶体110的温度。例如，在由温度传感器131检测出振荡晶体趋于进行不准确的测量时的临界温度的情况下，控制器可以将控制信号发送至热交换器132，以便冷却固持器120和/或振荡晶体110。因此，在振荡晶体的理想测量温度(例如低于15℃，特定地是低于10℃，更特定地低于5℃)被温度传感器131检测出的情况下，通过将对应控制信号发送至热交换器使得冷却可以停止，就可停止先前所发起的冷却。通过提供具有如本文所述的温度控制系统的测量组件，可减少或甚至消除高温对沉积速率测量的质量、准确性和稳定性的负面影响。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量组件100可以包括遮板140，用于阻挡从用于将已蒸发材料提供至振荡晶体110的测量出口150提供的已蒸发材料，如图3a和3b示例性地示出。特定地，遮板140可以被构造为可从遮板(即，可移动遮板)的第一状态(图3a)移动(例如，线性移动)至遮板的第二状态(图3b)。或者，遮板可以被构造成从第一状态可枢转至第二状态。例如，遮板的第一状态可为打开状态，遮板140在此状态下不阻挡用于将已蒸发材料提供至振荡晶体110的测量出口150，如图3a示例性地示出。因此，遮板140的第二状态可以是遮板140阻挡测量出口150的状态，使得振荡晶体110不受通过测量出口150提供的已蒸发材料的影响，如图3b示例性地示出。通过提供具有遮板的测量组件，测量组件(特定地是振荡晶体和/或固持器)可以不受已蒸发材料的高温的影响。因此，可减少或甚至消除高温对沉积速率测量的质量、准确性和稳定性的负面影响。

示例性地参照图4，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，遮板140可以包括热防护屏蔽件141，用于保护振荡晶体110和/或固持器120不受通过测量出口150提供的已蒸发材料的热量的影响。如图4示例性地示出，热防护屏蔽件141可以布置在面对测量出口150的遮板140的一侧上。特定地，热防护屏蔽件141可以被构造为反射由通过测量出口150提供的已蒸发材料提供的热能。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，热防护屏蔽件141可以是板，例如是金属板。或者，热防护屏蔽件141可以包括可相对于彼此而间隔开例如0.1mm或更大的间隙的两个或更多个板，特定地是两个或更多个金属板。例如，金属板可具有0.1mm至0.3mm的厚度。特定地，热防护屏蔽件可以包括含铁或不含铁材料，例如是从由以下材料组成的群组中选择的至少一种材料：铜(cu)、铝(al)、铜合金、铝合金、黄铜、铁、钛(ti)、陶瓷、以及其它合适材料。

因此，根据本文所述的实施例的包括热防护屏蔽件的测量组件可有利于保护振荡晶体(特定地是在遮板处于关闭状态时)不受已蒸发材料的温度(例如，热量)的影响。特定地，当遮板(特定地包括热防护屏蔽件)处于关闭状态时，振荡晶体110和/或固持器120可被冷却。因此，通过采用包括热防护屏蔽件的遮板，就可提高振荡晶体和/或固持器的冷却速率，如此可有益于测量组件的性能。

图5a和5b示出了根据本文所述的实施例的蒸发源200的侧视图。根据实施例，蒸发源200包括蒸发坩锅210，其中蒸发坩锅被构造为蒸发材料。另外，蒸发源200包括分配管道220，分配管道220具有一个或多个出口222，一个或多个出口沿着分配管道的长度而提供，用于提供已蒸发材料，如图5b示例性地示出。根据实施例，分配管道220例如通过蒸气导管232与蒸发坩锅210流体连通，如图5b示例性地示出。蒸气导管232可以在分配管道的中央部分或在分配管道的下端与分配管道的上端之间的另一位置而提供至分配管道220。另外，根据本文所述的实施例的蒸发源200包括根据本文所述的测量组件100。因此，蒸发源200被提供来用于使得沉积速率可高度准确地进行测量。因此，采用根据本文所述的实施例的蒸发源200可有利于高质量显示器制造，特定地是oled制造。

如图5a示例性地示出，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，分配管道220可以是包括加热元件215的细长管。蒸发坩锅210可以是利用加热单元225而蒸发的材料(例如有机材料)的贮存器(reservoir)。例如，加热单元225可以提供在蒸发坩锅210的内部空间中。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，分配管道220可以提供线源。例如，如图5b示例性地示出，多个出口222(诸如喷嘴)可以沿着至少一条线布置。根据替代实施例(未示出)，可提供沿着至少一条线延伸的一个细长开口(例如，狭缝)。根据可与本文所述的其它实施例结合的一些实施例，线源可以基本上垂直地延伸。

根据可与本文所述的其它实施例结合的一些实施例，分配管道220的长度可对应于材料在沉积设备中沉积于其上的基板的高度。或者，分配管道220的长度可比材料将沉积于其上的基板的高度更长，例如，至少长10％或甚至20％。因此，可以在基板的上端和/或基板的下端提供均匀沉积。例如，分配管道220的长度可为1.3m或1.3m以上，例如是2.5m或2.5m以上。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，蒸发坩锅210可以提供在分配管道220的下端，如图5a示例性地示出。材料(例如有机材料)可以在蒸发坩锅210中蒸发。已蒸发材料可以从分配管道的底部进入分配管道220，并且可被基本上侧向地引导通过分配管道220中的多个出口222，例如，朝向基本上垂直的基板。示例性地参照图5b，根据本文所述的实施例的测量组件100可以提供在分配管道220的上部，尤其在分配管道220的上端。

示例性地参照图5b，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量出口150可以提供在分配管道220的壁中或分配管道的端部中，例如提供在分配管道的背侧224a的壁中，如图5b和6示例性地示出。或者，测量出口150可以提供在分配管道220的顶壁224c中。如由图6中的箭头151示例性地所示，已蒸发材料可通过测量出口150从分配管道220内侧而提供至测量组件100。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量出口150可以具有从0.5mm至4mm的开口。测量出口150可以包括喷嘴。例如，喷嘴可以包括可调整开口，用于调整提供至测量组件100的已蒸发材料的流量。特定地，喷嘴可以被构造为提供测量流量，所述测量流量是选自等于蒸发源提供的总流量的1/70、特定地是蒸发源提供的总流量的1/60、更特定地蒸发源提供的总流量的1/50的下限和等于蒸发源提供的总流量的1/40、特定地是蒸发源提供的总流量的1/30、更特定地蒸发源提供的总流量的1/25的上限之间的范围。例如，喷嘴可以被构造为提供测量流量，所述测量流量为蒸发源提供的总流量的1/54。

图6示出了根据本文所述的实施例的蒸发源200的透视图。如图6示例性地示出，分配管道220可设计成三角形形状。三角形形状的分配管道220可有利于两个或多个分配管道彼此相邻布置的情况。特定地，三角形形状的分配管道220使相邻分配管道的出口尽可能地靠近彼此。这允许了实现来自不同分配管道的不同材料的改进混合，例如，在两种、三种或甚至更多种不同材料被共蒸发(co-evaporation)的情况下。如图6示例性地示出，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量组件100可以提供在分配管道220的中空空间中，特定地是在分配管道的上端。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，分配管道220可包括壁，例如侧壁224b和位于分配管道的背侧224a的壁，它们可由加热元件215加热。加热元件215可安装或附接于分配管道220的壁。根据可与本文所述的其它实施例结合的一些实施例，蒸发源200可以包括屏蔽件204。屏蔽件204可以减少朝向沉积区域的热辐射。另外，屏蔽件204可通过冷却部件216来冷却。例如，冷却部件216可安装到屏蔽件204并且可以包括用于冷却流体的导管。

图7示出了根据本文所述的实施例的用于在真空腔室310中将材料施加至基板333的沉积设备300的示意性顶视图。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，本文所述的蒸发源200可以提供于真空腔室310中，例如提供在轨道(例如，线性导件320或环状轨道)上。轨道或线性导件320可以被构造为用于蒸发源200的平移运动。因此，根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，用于平移运动的驱动器可提供以用于在真空腔室310内在轨道和/或线性导件320处的蒸发源200。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，可以提供第一阀305(例如，闸阀)，第一阀305允许对相邻真空腔室(未示于图7)的真空密封。第一阀可打开，以供传送基板333或屏蔽件332进入真空腔室310或离开真空腔室310。

根据可与本文所述的其它实施例结合的一些实施例，其它真空腔室(例如维护真空腔室311)可提供于真空腔室310附近，如图7示例性地示出。因此，真空腔室310和维护真空腔室311可与第二阀307连接。第二阀307可以被构造为打开和关闭真空腔室310和维护真空腔室311之间的真空密封。当第二阀307处于打开状态时，蒸发源200可传送至维护真空腔室311。之后，第二阀307可关闭以提供真空腔室310与维护真空腔室311之间的真空密封。如果第二阀307关闭，维护真空腔室311可排气和打开，以便进行蒸发源200的维护，而不破坏真空腔室310中的真空。

如图7示例性地示出，两个基板可以支撑于真空腔室310内的相应传送轨道上。另外，可以提供用于在其上设有掩模的两个轨道。因此，在涂布期间，基板333可被相应掩模掩蔽。例如，掩模可以提供于掩模框架331中，以便将掩模332固持于预定位置。

根据可与本文所述的其它实施例结合的一些实施例，基板333可由基板支撑件326支撑，基板支撑件326可连接到对准单元312。对准单元312可相对于掩模332调整基板333的位置。如图7示例性地示出，基板支撑件326可连接到对准单元312。因此，基板可相对于掩模332移动，以便在材料的沉积期间提供基板与掩模之间的适当对准，以有利于高质量显示器制造。替代地或另外，掩模332和/或固持掩模332的掩模框架331可连接到对准单元312。因此，掩模332可相对于基板333定位，或者掩模332和基板333两者可相对于彼此定位。

如图7中所示，线性导件320可以提供蒸发源200的平移运动的方向。在蒸发源200的两侧上可以提供掩模332。掩模可以基本上平行于平移运动的方向延伸。另外，位于蒸发源200的相对侧的基板也可基本上平行于平移运动的方向延伸。如图7示例性地所示，提供于沉积设备300的真空腔室310中的蒸发源200可以包括支撑件202，支撑件可以被构造为用于沿着线性导件320的平移运动。例如，支撑件202可以支撑两个蒸发坩锅和提供在蒸发坩锅210的上方的两个分配管道220。因此，在蒸发坩锅中产生的蒸气可向上移动而离开分配管道的一个或多个出口。

因此，如本文所述的沉积设备的实施例提供了改进高质量显示器制造，特定地是oled制造。

图8示出根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法的方框图。根据实施例，用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法400包括蒸发410材料(例如有机材料)、将已蒸发材料的第一部分施加420至基板、将已蒸发材料的第二部分转移430至振荡晶体110，以及使用根据本文所述的实施例的测量组件100测量440沉积速率。因此，通过采用根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的方法，可高度准确地测量沉积速率。特定地，通过采用如本文所述的用于测量沉积速率的方法，就可减少可降低测量准确性的振荡晶体的热学效应。特定地，可减少或甚至消除高温对沉积速率测量的质量、准确性和稳定性的负面影响。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，蒸发410材料包括使用如本文所述的蒸发坩锅210。另外，将已蒸发材料的第一部分施加420至基板可以包括使用根据本文实施例的蒸发源200。根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，将已蒸发材料的第二部分转移至430振荡晶体110可以包括使用如本文所述的测量出口150，特定地是喷嘴。特定地，将已蒸发材料的第二部分转移430至振荡晶体110可以包括提供测量流量，所述测量流量选自从等于蒸发源提供的总流量的1/70、特定地是蒸发源提供的总流量的1/60、更特定地蒸发源提供的总流量的1/50的下限与等于蒸发源提供的总流量的1/40、特定地是蒸发源提供的总流量的1/30、更特定地蒸发源提供的总流量的1/25的上限之间的范围。例如，喷嘴可以被构造为提供测量流量，将已蒸发材料的第二部分转移430至振荡晶体110可以包括提供蒸发源提供的总流量的1/54的测量流量。

根据可与本文所述的其它实施例结合的实施例，测量440沉积速率可以包括与测量组件100交换热，特定地是通过如本文所述的温度控制系统130来交换热。因此，通过与如本文所述的测量组件交换热，可减少或甚至消除高温对沉积速率测量的质量、准确性和稳定性的负面影响。特定地，通过与如本文所述的测量组件交换热，可减少或甚至消除振荡晶体的热波动，如此可有利于沉积速率测量的准确性。因此，采用如本文所述的用于测量沉积速率的方法，可有助于高质量显示器制造，特定地是oled制造。

因此，根据本文所述的实施例的用于测量已蒸发材料的沉积速率的测量组件、蒸发源、沉积设备、以及用于测量沉积速率的方法提供了改进沉积速率测量和高质量显示器制造，例如，高质量oled制造。