用于气相沉积应用的测量设备和方法技术

在其中有必要在特定公差内测量和/或控制蒸发源的沉积速率的气相沉积应用中，特别是OLED大规模生产中，测量系统被适配成在高和低的速率源处使用鲁棒且准确的光学厚度测量方法，以便沉积在衬底上的层的厚度能够被测量和控制。第一蒸发源(11)将材料的层沉积在衬底(20)上。移动元件(41)被提供，在所述移动元件(41)上，薄膜从第二蒸发源(12b)被沉积在沉积位置(D1)中。随后，所述移动元件被输送到测量位置(D2)，其中所述薄膜的厚度被厚度检测器(45)测量。所述测量设备被布置成依赖于沉积在所述移动元件上的所述薄膜的厚度来控制所述第一蒸发源的沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在气相沉积应用中、特别是在OLED大规模生产中确定蒸发源的沉积速率或沉积在衬底上的层的厚度以便在特定公差内测量和/或控制蒸发源的沉积速率的系统、设备、装置、方法以及计算机程序产品。
技术介绍
气相沉积技术通常被用在工业中以便在全自动化过程中、特别是在真空室中提供具有所定义的材料和厚度的层的衬底。作为用于控制沉积装置的正确运作的选项，沉积层的厚度能够通过将薄膜沉积在单独的传感器上而被间接地确定，其特别地与所述层在衬底上的沉积同时进行。理念是在传感器上的薄膜的厚度的测量能够提供用于推论衬底上的层的厚度的数据。近来，衬底(例如针对有机发光二极管(OLED)的衬底)的制造和汽化需要不同材料(例如有机和/或金属材料)的相对薄的层以在小边界或公差内的所定义的层厚度的沉积。这些层的沉积通常通过内联的真空沉积工具来完成，所述内联的真空沉积工具被操作持续数周而无需维护。为了实现所需要的层厚度公差，有必要非常准确地测量和控制所使用的(有机)蒸发源的沉积速率。测量蒸发源的沉积速率的常见方式是使用所谓的石英晶体振荡器。这样的速率感测振荡器能够被安装例如在沉积束内部，而有机层能够被与衬底上的气相沉积并行地沉积在石英晶体现场。石英晶体振荡器通过加工(tooling)测量被典型地校准到衬底上的层厚度，其中测试层被沉积到衬底上，这个测试层的厚度能够通过所谓的椭圆测量术(ellipsometry)或所谓的反射测量术(refIectometry)而被测量,并且在测试沉积期间与所测量的速率感测振荡器信号相关地设置。从而，所谓的石英晶体振荡器是测量沉积工具中的沉积速率的现有技术传感器，但存在数个缺点，对于工业应用来说尤其如此。例如，石英的使用寿命是非常有限的以及因此确定着沉积工具的维护周期。进一步地，这些石英晶体振荡器的测量准确度常常仅在极限处以便在所需要的公差内控制蒸发源的沉积速率。进一步地，这些石英传感器的可靠性可能不足以以所需要的正常工作时间操作工业大规模生产工具。并且，传感器读数常常且容易地被外部因素(例如冷却水、真空波动以及震动等等)干扰。这些缺点为工业所知。因此，传感器供应商提供了具有例如六或十二个石英的旋转器系统以便补偿可靠性和使用寿命的问题。也就是说，多个传感器被提供来测量层厚度。但这还牵涉另外的问题，例如相对于这些传感器中的每一个的测量的不同误差或针对众多传感器的校准的要求。换句话说，例如对于其中有必要在特定公差内控制有机源的沉积速率的OLED大规模生产来说，现有技术传感器经常不能够在所需要的公差内保证精确的沉积速率，特别是没有充足的正常工作时间和鲁棒性。自几年以来，一些设备供应商通过椭圆测量术或反射测量术来促进测量内联在衬底本侧的沉积层的厚度，`以及反馈这个测量以便控制蒸发源的沉积速率。但直到现在，这个测量技术未被成功地实现，并且在所需要的准确度内它对于所有层是否可能的是有疑问的。主要地，以下问题正限制着这个技术。多层堆叠的层的测量(其有必要直接地在衬底上测量)是非常复杂的或艰巨的，并且需要针对每个堆叠被重新展开(developed on new)。进一步地，存在最小层厚度(典型地是10至20 nm),以便使得能实现具有足够准确度的测量。但是例如在OLED堆叠中，典型地存在比10至20 nm要薄的许多层，使得特别地掺杂物不能够通过这个方法来测量。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供用于在衬底上提供的层的或至少一个层的厚度的增强确定的装置和方法。本专利技术的目标还是提供用于与衬底的制造和汽化过程同时地对层厚度进行增强确定的装置和方法，其中在很大程度上保存常规蒸发源的设计、特别是布置在蒸发室内的有机低速率源的设计应该是可能的。也就是说，鲁棒且准确的厚度测量方法在高和/或低速率源处的使用在常规应用中应该是可能的，但是代替了迄今使用的振荡器或者使迄今使用的振荡器可有可无。同样，目标是提供用于薄的层的厚度的连续测量、特别是比20或甚至10 nm要薄的层的厚度的连续测量的装置和方法。进一步地，目标是提供针对热蒸发(有机)材料的改进的速率测量传感器，其能够被容易地校准。换句话说，本专利技术的目的在于提供用于在常规气相沉积应用中更可靠地测量沉积速率或确定衬底层厚度的装置和方法。这些目标中的至少一个通过如权利要求1中所要求保护的测量设备、如权利要求6中所要求保护的蒸发装置、如权利要求13中所要求保护的系统以及如权利要求9中所要求保护的方法来实现。因此，用于层厚度的确定的测量设备被以这样一种方式提供:薄膜能够被沉积在(例如带状输送机的)移动元件或可动元件的表面上，所述移动元件或可动元件在沉积期间能够是在运动中或停滞的，并且薄膜的厚度能够依赖于多个变量而被预定义以便提供良好的测量准确度，如在下面进一 步说明的那样。从而，要被沉积在衬底上的层的厚度的测量和控制能够通过依赖于沉积在权利要求1中所要求保护的移动元件上的至少一个薄膜的厚度而间接地确定第一蒸发源的沉积速率来提供。从而，这样的可动元件能够被提供例如作为带式输送机，或者作为一种圆盘、圆形物或圆片或滑轮，特别是作为可旋转圆盘。特别地，采用圆盘，沉积和检测能够在不同的段处被执行，其中圆盘能够被提供有至少两种不同的材料，特别是不同的表面或侧面区域。特别地，带式输送机能够被以输送机带或平坦输送机(也就是说，形式为带子或条的输送机，其有利地具有小厚度，例如任何薄膜状的材料)的形式提供，例如以便提供长的维护周期。这样的带子的刚度或硬度能够基于经验或计算(例如，鉴于沉积薄膜的厚度和/或鉴于测量设备的绝对尺寸)或者基于带子内的任何张力而被设计。替换地，移动元件能够被以基本上非柔性材料的形式提供。通常，沉积层能够被以有机材料的形式和/或以金属材料的形式提供，并且材料的类型未必暗示用于检测层厚度或薄膜厚度的特定布置或方法。换句话说，测量设备、蒸发装置、系统以及方法能够独立于材料的类型被设计。因此，以良好准确度测量沉积速率的有利方法是沉积特别是20至100 nm或甚至10至200 nm厚度的单层薄膜，以及通过常用技术、特别是通过椭圆测量术或反射测量术来测量薄膜厚度，其中所述测量能够相对于层沉积的相应时刻被临时地移位。从而，通常，采用椭圆测量术或反射测量术，在I nm至100 y m范围内的厚度能够被测量,但相对于在下文中或者上面所提到的应用，使用被配置成在10至200 nm范围内准确地测量的椭圆计(ellipsometer)或反射计(refIectometer)是合理的。这样的测量的准确度、可重复性、可靠性是极好的，也就是说，非常令人满意，并且层厚度确定能够独立于多个石英晶体振荡器以及同样独立于沉积在衬底上的层的有效厚度而被实行，用于采用通常已知的厚度检测器进行检测的鲁棒且准确的测量机制能够被提供。从而，用于确定热蒸发(有机)材料层的厚度的速率测量传感器系统能够被设计，使得厚度检测器能够被安装在与常规石英振荡器相同的位置处或者在沉积室内部的适当位置处。换句话说，厚度检测器能够由以可调整的、特别是恒定的速度在补充蒸发源(例如，一个或多个喷嘴)的前面移动的移动元件构成。在特定布置中，所述速度至少临时地、特别地在衬底在沉积期间未被连续地转移情况下可以是零。和用于将薄膜沉积在常规振荡器头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在气相沉积应用中、特别是在有机发光二极管(OLED)大规模生产中确定第一蒸发源(11)的沉积速率或通过所述第一蒸发源(11)沉积在衬底(20)上的层(20a)的厚度的测量设备(40)，所述设备包括：移动元件(41)，用于提供蒸汽的至少一个薄膜(41a)能够被沉积在其上的表面，其中所述薄膜(41a)将通过第二蒸发源(12b)在沉积位置(D1)中被沉积；厚度检测器(45)，用于检测沉积在所述移动元件(41)上的薄膜(41a)厚度，其中所述厚度检测器(45)被与所述移动元件(41)面对面布置在检测位置(D2)处，沉积在所述移动元件(41)上的薄膜的厚度将在所述检测位置（D2）中被检测；致动器装置(43)，用于输送所述移动元件(41)；其中，所述测量设备(40)被布置成将所述移动元件(41)从所述沉积位置(D1)提供到所述检测位置(D2)，以及其中，所述测量设备(40)被进一步布置成依赖于通过所述第二蒸发源(12b)沉积在所述移动元件(41)上的所述至少一个薄膜(41a)的厚度来测量和/或控制所述第一蒸发源(11)的沉积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.20 EP 11163118.01.一种用于在气相沉积应用中、特别是在有机发光二极管(OLED)大规模生产中确定第一蒸发源(11)的沉积速率或通过所述第一蒸发源(11)沉积在衬底(20)上的层(20a)的厚度的测量设备(40)，所述设备包括: 移动元件(41)，用于提供蒸汽的至少一个薄膜(41a)能够被沉积在其上的表面，其中所述薄膜(41a)将通过第二蒸发源(12b)在沉积位置(Dl)中被沉积； 厚度检测器(45)，用于检测沉积在所述移动元件(41)上的薄膜(41a)厚度，其中所述厚度检测器(45)被与所述移动元件(41)面对面布置在检测位置(D2)处，沉积在所述移动元件(41)上的薄膜的厚度将在所述检测位置(D2)中被检测； 致动器装置(43)，用于输送所述移动元件(41)； 其中，所述测量设备(40)被布置成将所述移动元件(41)从所述沉积位置(Dl)提供到所述检测位置(D2)，以及 其中，所述测量设备(40)被进一步布置成依赖于通过所述第二蒸发源(12b)沉积在所述移动元件(41)上的所述至少一个薄膜(41a)的厚度来测量和/或控制所述第一蒸发源(11)的沉积。2.根据权利要求1所述的设备， 其中，所述测量设备(40)被进 一步布置成在特定时间延迟(At)内将所述移动元件(41)从所述沉积位置(Dl)提供到所述检测位置(D2);以及 其中对于检测的特定时刻(td2)来说，所述测量设备(40)被进一步布置成使所述移动元件(41)的特定表面区域与沉积的时刻(tdl)相关，以便所述薄膜在这个表面区域中的厚度能够被与沉积的所述时刻(tdl)相关地检测。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述设备(40)被布置成参考在所述沉积位置(Dl)处的沉积点(411)和在所述检测位置(D2)处的检测点(451)来调整沉积的所述时刻(tdl)与检测的所述时刻(td2)之间的时间延迟(At)，并且其中所述时间延迟(At)是在数秒钟至数分钟的范围内。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器装置(43)被布置成调整运输的速度，其中所述厚度检测器(45)被布置成光学上检测所述薄膜的厚度，其中所述致动器装置(43)包括进给装置(43a)和暗盒(43b)，并且其中所述薄膜的最佳厚度的厚度值(Vt)是在约10至200 nm的范围内。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述致动器装置(43)被以包括进给装置(43a)、暗盒(43b)以及至少一个偏转滑轮(42)的盒式带系统的形式提供， 其中，所述移动元件(41)是以带子的形式提供的带式输送机， 以及其中，所述带式输送机被布置成操控具有10至200 nm的厚度的薄膜。6.一种包括根据权利要求1的测量设备(40)的蒸发装置(10)，其进一步包括以具有用于将至少一个层沉积在衬底(20)上的多个喷淋喷嘴(Ila)的喷淋头(11)为形式的第一蒸发源，以及用于将至少一个薄膜沉积在由所述测量设备(40)所提供的所述移动元件(41)上的第二蒸发源(12b)， 其中，由所述测量设备(40)所提供的所述致动器装置(43)被布置成在所述第二蒸发源(12b)旁边来输送所述移动元件(41)，以便薄膜能够被沉积在所述移动元件(41)上，以及其中，所述蒸发装置(10)被布置成独立于沉积在所述衬底(20)上的任何层的厚度来在所述移动元件(41)上提供薄膜厚度。7.根据权利要求6所述的蒸发装置(10)，其中所述移动元件(41)被布置成提供这样的表面，薄膜能够通过所述第二蒸发源(12b)、与在所述衬底(20)上的层的沉积同时地被沉积在所述表面上，其以与所述衬底(20)的进给速率相同的进给速率进行沉积，以便运输的速度对应于所述衬底(20)的进给速率；以及 其中，所述装置(10)被布置成特别地基于由所述测量设备(40)所提供的特定时间延迟(At)信息来使所测量的薄膜厚度与通过所述第一蒸发源(11)沉积在所述衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：J克里內，J埃塞，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：