[發明專利]用于氣相沉積應用的測量設備和方法

有效

• 申請號: 201280030459.5
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN103608484A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: J.克里內;J.埃塞
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李舒;汪揚

技術領域

本發明涉及一種用于在氣相沉積應用中、特別是在OLED大規模生產中確定蒸發源的沉積速率或沉積在襯底上的層的厚度以便在特定公差內測量和/或控制蒸發源的沉積速率的系統、設備、裝置、方法以及計算機程序產品。

背景技術

氣相沉積技術通常被用在工業中以便在全自動化過程中、特別是在真空室中提供具有所定義的材料和厚度的層的襯底。作為用于控制沉積裝置的正確運作的選項，沉積層的厚度能夠通過將薄膜沉積在單獨的傳感器上而被間接地確定，其特別地與所述層在襯底上的沉積同時進行。理念是在傳感器上的薄膜的厚度的測量能夠提供用于推論襯底上的層的厚度的數據。

近來，襯底（例如針對有機發光二極管(OLED)的襯底）的制造和汽化需要不同材料(例如有機和/或金屬材料)的相對薄的層以在小邊界或公差內的所定義的層厚度的沉積。這些層的沉積通常通過內聯的真空沉積工具來完成，所述內聯的真空沉積工具被操作持續數周而無需維護。為了實現所需要的層厚度公差，有必要非常準確地測量和控制所使用的(有機)蒸發源的沉積速率。測量蒸發源的沉積速率的常見方式是使用所謂的石英晶體振蕩器。這樣的速率感測振蕩器能夠被安裝例如在沉積束內部，而有機層能夠被與襯底上的氣相沉積并行地沉積在石英晶體現場。石英晶體振蕩器通過加工（tooling）測量被典型地校準到襯底上的層厚度，其中測試層被沉積到襯底上，這個測試層的厚度能夠通過所謂的橢圓測量術(ellipsometry)或所謂的反射測量術(reflectometry)而被測量，并且在測試沉積期間與所測量的速率感測振蕩器信號相關地設置。

從而，所謂的石英晶體振蕩器是測量沉積工具中的沉積速率的現有技術傳感器，但存在數個缺點，對于工業應用來說尤其如此。例如，石英的使用壽命是非常有限的以及因此確定著沉積工具的維護周期。進一步地，這些石英晶體振蕩器的測量準確度常常僅在極限處以便在所需要的公差內控制蒸發源的沉積速率。進一步地，這些石英傳感器的可靠性可能不足以以所需要的正常工作時間操作工業大規模生產工具。并且，傳感器讀數常常且容易地被外部因素（例如冷卻水、真空波動以及震動等等）干擾。

這些缺點為工業所知。因此，傳感器供應商提供了具有例如六或十二個石英的旋轉器系統以便補償可靠性和使用壽命的問題。也就是說，多個傳感器被提供來測量層厚度。但這還牽涉另外的問題，例如相對于這些傳感器中的每一個的測量的不同誤差或針對眾多傳感器的校準的要求。換句話說，例如對于其中有必要在特定公差內控制有機源的沉積速率的OLED大規模生產來說，現有技術傳感器經常不能夠在所需要的公差內保證精確的沉積速率，特別是沒有充足的正常工作時間和魯棒性。

自幾年以來，一些設備供應商通過橢圓測量術或反射測量術來促進測量內聯在襯底本側的沉積層的厚度，以及反饋這個測量以便控制蒸發源的沉積速率。但直到現在，這個測量技術未被成功地實現，并且在所需要的準確度內它對于所有層是否可能的是有疑問的。主要地，以下問題正限制著這個技術。多層堆疊的層的測量(其有必要直接地在襯底上測量)是非常復雜的或艱巨的，并且需要針對每個堆疊被重新展開（developed?on?new）。進一步地，存在最小層厚度（典型地是10至20?nm），以便使得能實現具有足夠準確度的測量。但是例如在OLED堆疊中，典型地存在比10至20?nm要薄的許多層，使得特別地摻雜物不能夠通過這個方法來測量。

發明內容

本發明的目標是提供用于在襯底上提供的層的或至少一個層的厚度的增強確定的裝置和方法。本發明的目標還是提供用于與襯底的制造和汽化過程同時地對層厚度進行增強確定的裝置和方法，其中在很大程度上保存常規蒸發源的設計、特別是布置在蒸發室內的有機低速率源的設計應該是可能的。也就是說，魯棒且準確的厚度測量方法在高和/或低速率源處的使用在常規應用中應該是可能的，但是代替了迄今使用的振蕩器或者使迄今使用的振蕩器可有可無。同樣，目標是提供用于薄的層的厚度的連續測量、特別是比20或甚至10?nm要薄的層的厚度的連續測量的裝置和方法。進一步地，目標是提供針對熱蒸發(有機)材料的改進的速率測量傳感器，其能夠被容易地校準。換句話說，本發明的目的在于提供用于在常規氣相沉積應用中更可靠地測量沉積速率或確定襯底層厚度的裝置和方法。

這些目標中的至少一個通過如權利要求1中所要求保護的測量設備、如權利要求6中所要求保護的蒸發裝置、如權利要求13中所要求保護的系統以及如權利要求9中所要求保護的方法來實現。