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JP2003513169A - 真空で基板を被覆するための方法及び装置 - Google Patents

真空で基板を被覆するための方法及び装置

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JP2003513169A
JP2003513169A JP2001533213A JP2001533213A JP2003513169A JP 2003513169 A JP2003513169 A JP 2003513169A JP 2001533213 A JP2001533213 A JP 2001533213A JP 2001533213 A JP2001533213 A JP 2001533213A JP 2003513169 A JP2003513169 A JP 2003513169A
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source
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conduit
outlet opening
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JP2001533213A
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スミス，ガリー，エル
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カート・ジェイ・レスカー・カンパニー
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 実質的に縦方向での堆積エミッション構成要素を有する材料ソースが、基板と材料ソース間の射程距離を増やさずに、基板の表面を被覆する、実質的に縦方向での材料堆積エミッションプルーム（plume）を作成するために使用される、真空内で堆積材を用いて基板を被覆するための方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 １．発明の分野 本発明は、材料の被覆に関し、さらに特定すると、真空で堆積材により基板を
被覆するための方法及び装置に関する。
【０００２】 ２．従来の技術の簡略な説明 基板を堆積材で被覆するには、典型的には、気化した堆積材が、気化した堆積
材の温度より低温である基板の上に凝縮するように、真空内で堆積材を気化する
ことが必要となる。
【０００３】 有機ベースの素子の生産においては、薄く平らで膜状の基板が、通常は有機ベ
ースで、化学被覆により、基板の少なくとも片側で被覆される。基板材料はガラ
スまたはプラスチック／高分子材料であってよく、典型的には形状構成で平面で
あるが、湾曲面または平面ではない表面から成り立っていてもよい。作成されて
いる基板の大きさは、通常、現在の材料ソースの技術的な性能の制限のために数
平方インチに制限される。
【０００４】 有機ベースのＬＥＤディスプレイ、有機ベースのレーザ、有機ベースの光起電
性パネル、及び有機ベースの集積回路などの大部分の有機ベースの素子の製作の
間、化学薬品または堆積材は、典型的には、図１に図示される点源るつぼＡまた
は改良型点源るつぼを使用して、真空内で基板に適用される。化学薬品が加熱さ
れると、化学薬品は蒸発し、通常は、点源るつぼＡから、出口開口Ｂを通って、
コサイン形のエミッションプルーム（ｐｌｕｍｅ）Ｃの中に発散される。それか
ら、基板Ｄは、典型的には固定された位置に保持されるか、あるいは基板Ｄの平
面側Ｅが点源るつぼＡに面した状態でエミッションプルームＣの中で回転する。
一定量の気化した化学薬品が、基板Ｄの平面側Ｅに付着し、膜被覆を形成する。
【０００５】 いくつかの用途では、ガウス（不均一の）フラックス分布を生じさせるために
、改良型点源が使用される。改良型点源の例は、Ｒ．Ｄ．Ｍａｔｈｉｓ型ボート
、クヌーセン（Ｋｎｕｄｓｅｎ）セル、または誘引炉ソースを含む。しかしなが
ら、点源るつぼまたは改良型点源るつぼの一般的な欠点とは、その設計である。
第１に、化学薬品の蒸発速度を制御する能力は、熱容量が低く、熱伝導率が不十
分な材料温度または温度勾配での敏感で正確な制御を必要とする。点源／ガウス
の材料ソースは、典型的には、１，０００℃から２，０００℃のさらに高い温度
での金属及びに対し適切な蒸発速度を生じさせるために、放射性反射器、絶縁材
、及バッフル（ｂａｆｆｌｉｎｇ）を使用する。しかしながら、これらの材料ソ
ースは、１００℃から６００℃のより低い温度で蒸発する有機ベースの化学薬品
には不適切である。多くの有機ベースの化学薬品に適用される過剰な熱が材料ソ
ースの中から化学薬品を噴出させ、基板上で成長している膜を破壊し、清掃及び
再装填を行うために真空システムを休止して取り出すことが必要とされる。別の
問題点とは、蒸発した化学薬品が多くの場合点源または改良型点源のるつぼの出
口開口の中に凝縮するという点である。蒸発した化学薬品の凝縮は出口開口を改
変または閉塞し始め、化学薬品をるつぼの加熱された内部に後退させ、基板上に
噴出させる。噴出欠陥を有する膜はより高い表面粗さ値を示し、付着された層を
通して全体的にピンホール欠陥を示すことがあるため、この噴出が化学膜の均一
な分布を破滅する。ソース開口凝縮は、フラックスエミッション分布を改変する
ことにより付着した膜の均一性も劣化させる。
【０００６】 点源るつぼと改良型点源るつぼ両方の別の不利な点とは、フラックス均一性の
軸を見つけることができないという点である。点源るつぼ及び改良型点源るつぼ
は、フラックス角度が小さく保たれるときにだけ相対的に均一な膜を生じさせる
。図２に示されるように、フラックス角度α、β及びγは、点源るつぼの出口開
口から、図１に図示されるコサイン形のプルームＣの縁を表す線に伸張する垂直
軸ＮからＬ１、Ｌ２及びＬ３にかけて測定される。フラックス角度を、図２に示
される角度αのように、小さく保つ唯一の方法は、参照番号Ｄ１、Ｄ２及びＤ３
で参照されるそれらの基板のような、点源るつぼＡと基板の平面側Ｅの間の分離
距離、つまり射程距離を大幅に増加することである。例えば、基板Ｄ２は、フラ
ックス角度αを一定に保つ一方で、完全に被覆させるために基板Ｄ３の位置まで
移動されることを必要とする。このような移動は、ＴＤ２からＴＤ３への射程距
離を増加する。同様に、基板Ｄ３が基板Ｄ１の位置に、つまりＴＤ３からＴＤ１
に移動されると、基板Ｄ３のわずかな部分だけが被覆され、まして付着された被
覆は均一にはならない。膜均一性は、有機ベースの膜が９５パーセント以上の均
一性のレベルで維持されない場合、製作される素子は、あったとしても適切に動
作しないであろうために、光子の用途または電子の用途に活用される有機層の非
常に重要な特性である。
【０００７】 射程距離は、９５パーセント以上の均一な膜を達成するために予測することが
できる。例えば、この均一性の要件が６インチ平方の基板に適用されると、約２
と２分の１フィートの射程距離が必要とされる。比較すると、２４インチ平方の
基板は９と２分の１フィートの射程距離を必要とする。膜の成長の速度が、るつ
ぼと基板の間の距離の二乗に逆比例するため、この増加する射程距離が、生産的
なプロセスを開発する能力を破壊する。
【０００８】 有機ベース材料の膜成長速度は、典型的には、１秒あたりの単一オングストロ
ームで表される。例えば、１フィート以下の射程距離は、１２インチの基板を１
０００オングストロームの厚さの９５％の均一な膜被覆で被覆するために望まし
い。１フィートの射程距離では、典型的な化学薬品堆積速度は、毎秒１８オング
ストロームとなり、約５５秒という被覆時間に匹敵する。逆に、９と２分の１フ
ィートという射程距離では、典型的な堆積速度は毎秒２オングストロームであり
、１時間半の堆積時間を生じさせる。
【０００９】 増加する膜成長速度に加えて、射程距離の増加は生産コストを大幅に増加する
。第１に、真空チャンバは増加した射程距離に対処するほど大きくなくてはなら
ず、さらに強力な真空ポンプだけではなく、さらに大きな真空堆積チャンバも必
要とする。第２に、射程距離の増加が堆積効率を減少するため、高価な化学薬品
の多大な無駄がある。第３に、基板に到達しない蒸発した有機材料は、真空チャ
ンバの内壁に付着するため、真空チャンバは、さらに頻繁に生産サービスから外
され、清掃されなければならない。有機液体電子ディスプレイを生産するために
使用される化学薬品などのいくつかの化学薬品は、高価であるだけではなく有毒
であるために、清掃は高価である。点源るつぼまたは改良型点源るつぼは１立方
センチメートルと１０立方センチメートルの間の化学薬品を保持するにすぎない
ため、コストはさらに誇張される。したがって、真空チャンバが大気にもたらさ
れ、真空チャンバが清掃され、るつぼが再充填され、真空チャンバが再度空にさ
れなければならない前に、いくつかの基板だけしか被覆することができない。
【００１０】 したがって、基板の幅が増加するにつれて射程距離を増加することなく、さら
に大きな基板を被覆できるようにし、被覆の間にさらに多くの堆積材を基板に付
着させ、装填ダウンタイムを短縮し、清掃時間を短縮することができるようにす
る、真空で基板を被覆するための方法及び装置を作ることが本発明の目的である
。
【００１１】 発明の要約 従来技術に関する問題を解決するのに役立てるために、本発明は、通常、堆積
材で基板を被覆するための真空堆積システムを含む。真空堆積システムは、真空
チャンバ、及び真空チャンバ内に配置される材料ソースを含む。材料ソースは、
縦軸に沿って伸張する本体、実質的には縦のエミッション構成要素を有し、内部
空洞及び該内部空洞に流体連結する出口開口を画定する。熱源は、材料ソースの
本体に隣接して配置される。
【００１２】 本体の縦軸に平行に測定される幅を有する、被覆される基板は、真空チャンバ
の内側に配置され、ここで基板の片側と出口開口との間で測定される射程距離は
、基板の幅が増加する時に一定のままである。好ましくは、材料ソースの本体の
実質的な縦の構成要素は、基板の幅に等しい、あるいは基板の幅より少ない。
【００１３】 堆積材は、材料ソースの本体の内部空洞の中に装填される。前記堆積材は、有
機ベースの化学薬品及び有機ベースの化合物を含むグループから選択される。堆
積材は熱源によって加熱され、材料ソースの本体の実質的な縦のエミッション構
成要素に沿って出口開口を通って放射される。
【００１４】 材料ソースは、２つの縦に伸張する側壁及び１組の端壁を有する開放トラフ（
細長い容器）形状の本体を有することができ、ここで前記縦に伸張する側壁及び
前記端壁が前記本体の内部空洞を画定する。材料ソースの本体は、さらに、前記
出口開口及び基部に隣接して配置される上端を画定することができ、本体の基部
より本体の上端にさらに多くの数の加熱要素を有する加熱コイルが配置される熱
源を備える。出口開口は、材料ソースの本体によって画定される内部空洞内に配
置される本体及びリブ（助材）の実質的な縦のエミッション構成要素に沿って連
続的に伸張してよい。
【００１５】 前記材料ソースは、内部空洞及び前記内部空洞に流動連結する第１出口開口を
画定する第１導管を有してもよく、ここで、前記本体は第１導管の内部空洞内に
取り込まれる第２導管である。第１導管により画定される第１出口開口は、第２
導管により画定される出口開口と整列されているか、あるいは第１導管により画
定される第１出口開口は、第２導管により画定される出口開口と一致しない（ｎ
ｏｎ−ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ）配置で整列されていてもよい。本体の型に関係な
く、プロセス制御装置は、材料ソースの本体に連結される。
【００１６】 材料ソース及び真空チャンバを使用して基板を被覆する方法の一つは、 ａ．真空チャンバの中に材料ソースを配置し、縦軸に沿って伸張する本体を有
する材料ソースが、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及び前
記内部空洞に流体連結する出口開口を画定するステップと、 ｂ．真空チャンバの中、材料ソースの本体によって画定される出口開口の反対
側に、基板を配置するステップと、 ｃ．材料ソースの本体によって画定される内部空洞に堆積材を装填するステッ
プと、 ｄ．真空を生じさせるために真空チャンバを空にするステップと、 ｅ．材料ソースの本体の内部空洞内の堆積材を加熱するステップと、 ｆ．本体の実質的な縦の構成要素に沿って気化した堆積材を放射するステップ
と、 ｇ．気化した堆積材を通して基板を移動するステップと、 を含む。
【００１７】 基板は、一定の速度で気化した堆積材を通して移動される。基板被覆が完了す
ると、基板は別のプロセスに移動できる、あるいは真空チャンバを開放し、被覆
された基板を取り外し、新しい基板を加え、真空チャンバを再度空にし、前記プ
ロセスステップを繰り返すことができる。
【００１８】 基板の表面上への堆積材の真空堆積で使用するための材料ソースの型の一つは
、点源るつぼ、改良型点源るつぼ、または組み合わせなどの２つの本体を含み、
２つの本体のそれぞれが、内部空洞及び該内部空洞に流体連結する少なくとも一
つの出口開口、及び前記２つの本体のそれぞれに隣接して配置される加熱要素を
画定し、ここで前記２つの本体は一つの共通した縦軸に沿って整列され、実質的
な縦のエミッション構成要素を形成する。プロセス制御装置は、材料ソースの２
つの本体の一方に連結されてよく、２つの本体の内部空洞は、有機ベースの化学
薬品及び有機ベースの化学薬品化合物を含むグループから選択される堆積材を受
け入れるように構成される。
【００１９】 基板の表面への堆積材の真空堆積で使用するための別の型の材料ソースは、縦
軸に沿って伸張し、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及び前
記内部空洞に流体連結する少なくとも一つの出口開口、及び材料ソースの本体に
隣接して配置される熱源を画定する本体を含む。出口開口は、本体の実質的な縦
のエミッション構成要素に沿って連続的に伸張してよく、リブは材料ソースの本
体により画定される内部空洞内に配置されてよい。材料ソースは、２つの縦に伸
張する側壁及び１組の端壁を有する開放トラフの形の本体を有してよく、ここで
前記縦に伸張する側壁及び前記端壁が本体の内部空洞を画定する。
【００２０】 前記材料ソースは、内部空洞及び前記内部空洞に流体連結する第１出口開口を
画定する第１導管を含んでもよく、ここで、前記本体は第１導管の内部空洞内に
取り込まれる第２導管である。前記熱源は、第１導管または第２導管に隣接して
配置され、前記熱源は、熱導電性電気絶縁材の第１層、導電性材料の第２層、及
び熱導電性電気絶縁材の第３層を含む。第１導管によって画定される第１出口開
口は第２導管により画定される出口開口と整列されるか、あるいは第１導管によ
って画定される第１出口開口は第２導管によって画定される出口開口と一致しな
い配置で整列されてよい。
【００２１】 本発明のこれらの優位点及びそれ以外の優位点は、類似する参照番号が全体的
に類似する要素を表す添付図面とともに解釈される好ましい実施態様の詳細な説
明で明らかにされるだろう。
【００２２】 好ましい実施態様の詳細な説明 図３から図８は、本発明による材料ソース１０の一実施態様を示す。図３は、
有機化学薬品または有機化合物などの堆積材１４、またはそれ以外の適切な材料
を気化するための材料ソース１０のトラフるつぼ１２の型を示す。トラフるつぼ
１２は、通常、縦軸Ｌに対し伸張する、上部が開放した本体１６を含む。図３と
図６に図示されるように、本体１６は、好ましくは、一体化した構造としてとも
に形成される向かい合う縦の側壁１８と、向かい合う端壁２０と、基部２２とを
含む。側壁１８及び端壁２０は、好ましくは、図３に図示されるような、同じ幅
Ｗを有するが、側壁１８は、好ましくは、図７に示されるように、端壁２０の長
さＥＬより長い側壁長ＳＬを有する。側壁１８は、端壁２０の長さＥＬより長い
長さＳＬに渡って伸長するため、本体１６は、側壁長ＳＬにほぼ等しい実質的な
縦のエミッション構成要素及び端縁２０の長さＥＬにほぼ等しいさらに小さい横
のエミッション構成要素を有する。さらに、トラフるつぼ１２の側壁１８は、１
２インチ平方の基板２４を被覆するために１５インチ長の側壁１８を使用するな
ど、図７に示されるように、被覆される基板２４より長いことが好ましい。
【００２３】 図３から図４を参照すると、本体１６の側壁１８、端壁２０、及び基部２２が
、内部空洞２６及び出口開口２７を画定し、本体１６の基部２２は、さらに、内
部空洞２６に隣接し、基部２２の第１面３０に隣接して配置され、好ましくは側
壁１８の間で伸張する、図５と図７に図示されているリブ２８を画定する。リブ
２８は、さらにトラフるつぼ１２の垂直フラックスを視準するだけではなく、さ
らにトラフるつぼ１２の中への堆積材１４の一様な装填を補助するために、機械
によるなど、本体１６の中に一体化して形成されてよい。図５及び図６に示され
るように、リブ２８は、堆積材１４のほぼ５０立方センチメートルから１００立
方センチメートルという好ましい装填量で装填されるときでさえ、トラフるつぼ
１２全体を軸Ｌ２に対しわずかに回転させる方法などで、有機材料などの堆積材
１４の一様な装填を補助する。本体１６及びリブ２８は、熱伝導材料、好ましく
は均一な熱分布を生じさせる材料から形成される。セラミックが好ましいが、金
属またはそれ以外の適切な材料も許容できる。本体１６の耐久性及び性能を向上
させるために、多様な被覆が本体１６に塗布されてよい。
【００２４】 図８に図示されるように、トラフるつぼ１２は、縦軸Ｌの回りでわずかに回転
させることもできる。これにより、それぞれが有機ベースの化学薬品などのさま
ざまな堆積材を装填される複数のトラフるつぼ１２が、一つの共通した堆積軸３
２に沿って気化された化学薬品を放射することができる。さまざまな蒸気状の堆
積材１４が混合ゾーン３４内で混合し、基板２４の上により均等に分布させるこ
とができる。開口３６は、混合ゾーン３４内の堆積材１４を目標とし、堆積材１
４の基板２４への通過を制限するために使用されてよい。
【００２５】 図３から図４及び図７から図８に図示されるように、加熱要素３８は本体１６
に隣接して、好ましくは側壁１８の外側表面に隣接して配置され、出口開口２７
に隣接する各側壁１８の上端４０に隣接してより高い濃度の加熱要素３８が配置
される。各側壁１８の上端４０に隣接するより高い濃度の加熱要素３８は、蒸気
状の堆積材１８の再結晶化を妨げるのに役立つ。同様に、トラフるつぼ１２の基
部２２のより低い温度を用いて垂直温度勾配を導入することにより、吐き出しは
基部２２近くで発する噴出から削減される。加熱要素３８は表面に取り付けされ
るのが好ましいが、埋め込まれるか、それ以外の場合は側壁１８に隣接して配置
されてもよい。代わりに、熱は加熱ランプ（図示されていない）によって提供さ
れてよく、加熱要素３８は、トラフるつぼ１２の側壁１８、または誘導から少し
離れて配置されてよい。
【００２６】 図３に図示されるように、電源リード線４２は、加熱要素３８に接続される。
熱電対温度感知プローブ４４は、トラフるつぼ１２に隣接して、好ましくは基部
２２に隣接して配置される。熱電対温度感知プローブ４４は、感知装置及び被覆
プロセスを調節するその他の制御装置４５に接続される。
【００２７】 適切な電力制御機構を用いて、堆積材１４の温度は、事前に設定された値に傾
斜することができる（ｒａｍｐｅｄ）。水晶結晶板モータヘッドなどの適切な堆
積材１４エミッションモニター装置を用いて、堆積材１４は、堆積またはエミッ
ションの事前に設定された速度に速度を落とすことができる。より高性能の電力
制御装置及び水晶センサを用いると、事前にプログラミングされた熱ルーチンが
、材料ソース１０型のトラフるつぼ１２の折り返し準備を迅速に行うための新し
い堆積材１４の装填を準備して、迅速にガス抜きを行い、真空にするためにセッ
トアップすることができる。
【００２８】 図９に示される本発明の第２実施態様では、材料ソース１０’は、線形アレイ
の総長ＬＡにほぼ等しい実質的な縦のエミッション構成要素を生じさせるために
、真空チャンバ４８の内側で線形アレイ内の縦軸Ｌ’に沿って配列される複数の
点源るつぼ４６を含む。第１実施態様の材料ソース１０のように、第２実施態様
は、材料ソースの横の構成要素より大きい実質的な縦のエミッション構成要素を
有する材料ソース１０’を提供する。各点源るつぼ４６は、出口開口２７’を形
成する本体１６’、加熱要素３８’、電源リード線４２’、及び熱電対温度感知
プローブ４４’を有する。線形アレイパターンは、図３から図８に図示されるト
ラフるつぼ１２の線形出力を大まかにシミュレートすることができるため、数イ
ンチ以上の幅Ｗ２を有する基板２４を被覆するのに有効である。しかしながら、
吐き出し、及び電源分離のための複数の必要構成、温度ディスプレイ、水晶ヘッ
ド、及び帰還ループと制御ループのような、既知の欠陥によって利益は減少され
る。
【００２９】 本発明による材料ソース１０’’の第３実施態様は、通常、図１０から図１３
に示す。図１０に示されるように、第３実施態様の材料ソース１０’’は、オプ
ションの熱シールド９４で部分的に覆われている、第１導管５６またはその他の
実質的に中空の構造を含む。第１導管５６は、少なくとも一つの出口開口２７’
’を画定する２つの向かい合う端部セクション５８、６０を有する。第１導管５
６は、柱６２または類似した支持取り付け具または基部６４に取り付けられる建
具金物によって支えられる。図１１に示されるように、グリッドパターンのよう
な抵抗加熱器要素７４は、第１導管５６の外部表面７６に隣接して配置される。
【００３０】 図１２に示されるように、第２導管６６または出口開口に流体連結される内部
空洞を画定するその他の構造は、第１導管５６によって画定される内部空洞６８
内に取り込まれる。有機ベースの化学薬品またはその他の化学薬品などの堆積材
１４を取り込むように形成される第２導管６６は、通常、第２出口開口２７’’
’に流体連結される第２内部空洞７０を画定する。第１導管５６及び第２導管６
６は、ともにセラミックまたはその他の適切な材料から作られる。第１導管５６
の中心軸Ｃ１は、第２導管６６の中心軸Ｃ２に関して一致するまたは偏心的に配
置される。第２出口開口２７’’’が第１導管５６によって画定される出口開口
２７’’と整列されているか、あるいは、出口開口２７’’、２７’’’が、第
２導管６６によって取り込まれる堆積材１４と基板２４の間の照準線経路ＳＰを
提示しない第１及び第２導管５６，６６によって画定される出口開口２７’’、
２７’’’と一致しない整列配置で整列されている。第１導管５６及び第２導管
６６の整列を補助するために、石英またはその他の適切な材料から作られるオプ
ションの支持ロッド７２が、第１導管５６の向かい合う端部セクション５８，６
０の間で伸張されてよい。追加の第２導管６６はまた、複数の化学薬品のエミッ
ションに対処するために第１導管５６内に収納されてよい。
【００３１】 図１３は、本発明の第３実施態様をさらに詳細に示し、グリッド型の抵抗加熱
器要素７４が抵抗加熱器要素７４’で置換される。抵抗加熱器要素７４’は、 熱導電性電気絶縁体の第３層７８’が後に続く、ＮｉＣｒの第２抵抗層８０また
は他の適切な抵抗導電性材料が後に続く、アルミナなどの、熱導電性電気絶縁体
の第３層７８を含む。前記に注記したように、熱シールド９４及び絶縁ボタン９
６は、熱導電性電気絶縁体の第３層に隣接して配置できる。
【００３２】 続いて図１３を参照すると、第１導管５６及び第２導管６６はともに入れ子に
される。第１導管５６の向かい合う端部セクション５８の一つが、第２導管６６
の向かい合う端部セクション８４に取り外し自在に取り付けられ、第２導管の端
部セクション８４は、第２導管６６に取り外し自在に取り付けられる。入れ子９
０によって取り囲まれているロッド８８は、第１導管５６の端部セクション５８
、及び第２導管６６の対応する向かい合う端部セクション８４を通して伸張する
。入れ子９０’によっても取り囲まれる第２ロッド８８は、第１導管５６の他の
向かい合う端部セクション６０及び第２導管６６の他の対応する向かい合う端部
セクション８６を通って伸張する。第２ロッド８８’は、基部６４に連結される
刻み目がつけられた支持アーム９２によって支えられる。シールド９２を配置す
るために使用される熱シールド９２及び絶縁ボタン９４は、前述された。
【００３３】 少なくとも一つの電極９８が、セラミックまたはその他の適切な材料などの、
絶縁材料１００によって基部６４から電気的に絶縁される第３実施態様材料ソー
ス１０’’の基部６４を通して伸張する。前記電極９８は、電力リード線４２へ
の抵抗加熱要素７４’’に接続される。電気接点クランプ１０２は、第１導管５
６を電極９８に取り外し自在に取り付ける。
【００３４】 本発明のいずれかの実施態様に於ける材料ソースは、基板２４を被覆するため
に使用することができ、トラフるつぼ１２または中空導管５６’’材料ソース１
０、１０’’が好ましい。明快さのために、それ以外に示されない限り、第１実
施態様だけが説明されるだろう。
【００３５】 図７から図８に図示されるような、動作の方法の一つにおいて、被覆動作は、
材料ソース１０に堆積材１４を配置してから、一つまたは複数の材料ソース１０
及び一つまたは複数の基板２４を真空チャンバ４８の中に配置することによって
開始する。材料ソース１０は、互いに平行に配置されなければならず、各基板２
４の基板軸５０は、平行材料ソース１０の縦軸Ｌにほぼ垂直に配置される。
【００３６】 追加のオプションのステップは、材料ソース１０、真空チャンバ４８、及び堆
積１４の所望の量とをガス抜きする。例えば、トラフるつぼ１２に装填する堆積
材１４は、通常、７０立方センチメートルから１００立方センチメートルである
が、材料ソース１０のサイズに応じて増減されてよい。
【００３７】 次のステップは、所望の真空圧、好ましくは１・１０(-3)Ｔｏｒｒ未満、通常
は９・１０(-6)未満、あるいはその他の適切な真空圧力まで真空チャンバ４８を
空にする。いったん適切な真空が確立されると、次のステップは、堆積材１４が
気化し、気化した堆積材１４のプルーム５２を放射するまで、一つまたは複数の
材料ソース１０に装填される堆積材１４を加熱する。いったん気化が開始すると
、次のステップは、図７及び図８に図示されるように、一定速度ｖで線形形状の
プルーム５２を通して基板２４を移動する。膜堆積特性は、通常、膜均一性＞９
５パーセントで、成長速度＞＝毎秒１０オングストロームである。基板２４は、
任意の適切な移動装置によって移動することができ、オーバヘッドコンベヤ（図
示されていない）が好ましい。
【００３８】 本発明の第３実施態様材料ソース１０’’の動作中、堆積材１４は、第２導管
５６に装填され、第１導管５６の内面８２からの放射伝熱によって加熱される。
堆積材１４は気化し、第２導管６６によって画定される一つまたは複数の出口開
口２７’’を通って、第１導管５６によって画定される一つまたは複数の出口開
口２７’’’を通って、真空チャンバ４８の中に通過する。第２導管６６によっ
て画定される出口開口２７’’’は、第１及び第２導管５６，６６によって画定
される出口開口２７’’’、２７’’と一致していてもよいし、あるいは一致し
ない配置であってもよく、ここで第１及び第２導管５６，６６の出口開口２７’
’’、２７’’は、堆積材１４と基板２４の間の照準線ＳＰを提示しない。
【００３９】 図７及び図８に図示されるように、通常、全ての実施態様で適用可能であるが
、基板２４が蒸気状の堆積材１４プルーム５２を通過するため、材料ソース１０
の線形設計は、基板２４のまさに端縁５４までの膜の均一性を保証するのに役立
つ。しかしながら、トラフるつぼ１２または中空導管型の材料ソース１０が使用
される場合、均一性は、側壁１８（または導管）を基板２４の幅Ｗ２より縦のＳ
Ｌで長くすることによって最もよく達成される。これは、材料ソース１０の端壁
２０からのエミッションを強めるために使用できる、削減された数の統合された
ガウスフラックスエミッション角が存在するためである。可変出口開口または穴
寸法の使用は、この効果を相殺し、より均一な材料ソースのエミッションと交差
するエミッションを生じさせる。
【００４０】 本発明が、大きな基板２４を堆積材１４で被覆できるようにすることは明らか
でなければならない。この結果は、通常、堆積材１４の廃棄物、潜在的に有害な
材料の露呈、より大きな真空チャンバ４８の必要性、被覆時間、及び運転経費を
削減しながら生じる。本発明は、単一点源または改良型点源によって生じるプル
ームよりはるかに長い材料ソースの縦の構成要素で通常線形である蒸発プルーム
を生じさせるので、点源及びそれらの関連するコサイン分布プルームで観察され
る非均一性は排除されるか、あるいは大幅に削減される。さらに、９５パーセン
トの均一性レベルを達成するために数フィートまで射程距離を増加させるよりむ
しろ、射程距離は、被覆される基板の側面の表面積に大きさに関わりなく、１フ
ィート未満とすることができる。
【００４１】 本発明の別の特徴とは、使用可能なガウスのエミッション角度の大半が、一定
速度で一つまたは複数の材料ソースに通される基板の上への堆積のために使用で
きるという点である。これにより、真空チャンバの内部表面を不必要に被覆する
よりも、はるかに大きなパーセンテージの化学薬品が基板の上に直接付着される
ことになる。これが、ダウンタイムを短縮し、被覆される各基板に対する有機化
学薬品費用を大幅に削減する。関係する利益は、材料ソースが単一の点源または
改良型点源より長い縦の構成要素を有するために、さらに多くの化学薬品を材料
ソースの中に装填することができ、その結果、前記ソースが材料ソース再充填期
間の間にさらに多くの基板を被覆することができるため、商業的な用途でダウン
タイムがより少なくなるという結果を生じるという点である。
【００４２】 材料ソースが標準的なフィードスルー及び電気接続を有するために、柔軟性も
改善される。線形スパッタ材料ソースを現在受け入れることのできる真空システ
ムは、その位置にある材料ソースで再装備されてもよい。６インチから１２イン
チの円形スパッタソースを取り付けられた真空システムはまた、類似した、また
は同じサイズの材料ソースを受け入れてもよい。したがって、新規真空システム
は、本発明の有機堆積性能を得るために構築される必要はない。材料ソースは、
それ自体を、制限されたチャンバサイズの中でのブロックまたは行列で設置する
のに向いている。複数の材料ソースが、一つの材料ソースが堆積材を使い果たす
と、次の材料ソースが使用されるように、真空システムで準備されてもよい。さ
らに、材料の吐き出しは、さらに低い熱傾き及びるつぼ運転温度のために、実質
的にはトラフるつぼ型または導管型の材料ソースから排除される。
【００４３】 本発明は、好ましい実施態様に関して説明されてきた。明らかな修正及び改変
は、前記詳細な説明を読み、理解すると他者に思い浮かぶだろう。本発明が、そ
れらが添付請求項またはその同等物の範囲内に入るので、すべてのこのような修
正及び改変を含むとして解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術の単一点源るつぼの側面図である
【図２】 図１に示される従来の技術の単一点源るつぼの側面図であり、より大きくなる基
板がるつぼに隣接して配置される
【図３】 本発明の一実施態様による材料ソースの透視断面図である
【図４】 図３の材料ソースの断面端面図である
【図５】 図３及び図４に示される材料ソースの断面側面図である
【図６】 図３から図５に示される材料ソースの実質的な縦の構成要素に沿って軸に沿って
伸張するエミッションプルームの平面透視図である
【図７】 真空チャンバの内側に配置される図５に示される２つの材料ソースの平面図であ
る
【図８】 真空チャンバの内側にあるオフセット角度に配置される図５から図７に図示され
る４つの材料ソースの側面図である
【図９】 本発明の第２実施態様による複数の材料ソースの平面図である
【図１０】 本発明の第３実施態様による材料ソースの透視図である
【図１１】 抵抗加熱要素が第１導管の外面に隣接して配置される、第１導管の透視図である
【図１２】 図１０から図１１に示される第１導管、及び第１導管の内側に配置される第２導
管の断面端面図である
【図１３】 図１０に示される第３実施態様の材料ソースの断面側面図である
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１０月３１日（２００１．１０．３１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 堆積材で基板を被覆するための真空堆積システムであって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバの内側に配置される材料ソースであって、縦軸に沿って伸張
    し、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及び前記内部空洞に流
    体連結される出口開口を画定する本体を有する前記材料ソースと、 前記材料ソースの前記本体に隣接して配置される熱源と、を備える。
  2. 【請求項２】 前記本体の縦軸に平行に測定される幅を有する基板をさらに
    備え、ここで、前記基板の片側と前記出口開口の間で測定される射程距離が、前
    記基板の前記幅が増加する時に一定のままである、請求項１に記載の真空堆積シ
    ステム。
  3. 【請求項３】 前記本体の縦軸に平行に測定される幅を有する基板をさらに
    備え、ここで、前記材料ソースの前記本体の前記実質的な縦の構成要素が、前記
    基板の前記幅に等しい、請求項１に記載の真空堆積システム。
  4. 【請求項４】 前記本体の縦軸に平行に測定される幅を有する基板をさらに
    備え、ここで、前記材料ソースの前記本体の前記実質的な縦の構成要素が、前記
    基板の前記幅未満である、請求項１に記載の真空堆積システム。
  5. 【請求項５】 前記材料ソースの前記本体の前記内部空洞の中に装填される
    堆積材料をさらに備える、請求項１に記載の真空堆積システム。
  6. 【請求項６】 前記堆積材が、有機ベースの化学薬品及び有機ベースの化合
    物から成り立つグループから選択される、請求項５に記載の真空堆積システム。
  7. 【請求項７】 前記堆積材が、前記熱源によって加熱され、前記材料ソース
    の前記本体の前記実質的の縦のエミッション構成要素に沿って前記出口開口を通
    して放射される、請求項５に記載の真空堆積システム。
  8. 【請求項８】 前記材料ソースの前記本体が、さらに、前記出口開口及び基
    部に隣接して配置される上端を画定し、前記熱源が、前記本体の前記基部におい
    てより前記本体の前記上端においてより多くの数の加熱要素が配置される加熱コ
    イルである、請求項７に記載の真空堆積システム。
  9. 【請求項９】 前記材料ソースの前記本体に連結されるプロセス制御装置を
    さらに備える、請求項１に記載の真空堆積システム。
  10. 【請求項１０】 前記出口開口が、前記本体の前記実質的な縦のエミッショ
    ン構成要素に沿って連続して伸張する、請求項１に記載の真空堆積システム。
  11. 【請求項１１】 前記材料ソースの前記本体により画定される前記内部空洞
    内に配置されるリブをさらに備える、請求項１に記載の真空堆積システム。
  12. 【請求項１２】 前記本体が、２つの縦に伸張する側壁及び１組の端壁を有
    する開放トラフの形状を取り、前記縦に伸張する側壁及び前記端壁が前記本体の
    前記内部空洞を画定する、請求項１に記載の真空堆積システム。
  13. 【請求項１３】 内部空洞を画定する第１導管、及び前記内部空洞に流体連
    結される第１出口開口をさらに備え、ここで前記本体が第１導管の前記内部空洞
    内で受け取られる第２導管である、請求項１に記載の真空堆積システム。
  14. 【請求項１４】 前記第１導管により画定される前記第１出口開口が、前記
    第２導管により画定される前記出口開口と整列する、請求項１３に記載の真空堆
    積システム。
  15. 【請求項１５】 前記第１導管により画定される前記第１出口開口が、前記
    第２導管により画定される前記出口開口と一致しない配置で整列される、請求項
    １３に記載の真空堆積システム。
  16. 【請求項１６】 材料ソース及び真空チャンバを使用して基板を被覆する方
    法であって、 前記真空チャンバの中に前記材料ソースを配置するステップであって、前記材
    料ソースが、縦軸に沿って伸張し、前記材料ソースが、実質的な縦のエミッショ
    ン構成要素を有し、内部空洞及び前記内部空洞に流体連結される出口開口を画定
    する本体を有し、 前記真空チャンバの中に基板を配置し、向かい合う前記出口開口が前記材料ソ
    ースの前記本体により画定されるステップと、 前記材料ソースの前記本体により画定される前記内部空洞の中に堆積材を装填
    するステップと、 真空を生じさせるために、前記真空チャンバを空にするステップと、 前記材料ソースの前記本体の前記内部空洞内の前記堆積材を加熱するステップ
    と、 前記本体の実質的な縦の構成要素に沿って気化した堆積材を放射するステップ
    と、 前記気化した堆積材を通して前記基板を移動するステップと、を備える。
  17. 【請求項１７】 前記基板が、一定の速度で前記気化した堆積材を通して移
    動される、請求項１６に記載の材料ソース及び真空チャンバを使用して基板を被
    覆する方法。
  18. 【請求項１８】 基板の表面上への堆積材の真空堆積で使用するための材料
    ソースであって、前記材料ソースは、 内部空洞及び前記内部空洞に流体連結される少なくとも一つの出口開口をそれ
    ぞれ画定する２つの本体と、 前記２つの本体のそれぞれに隣接して配置される加熱要素と、を備え、 ここで、前記２つの本体が、実質的な縦のエミッション構成要素を形成するた
    めに一つの共通した縦軸に沿って整列される。
  19. 【請求項１９】 前記２つの本体の一方が点源るつぼである、請求項１８に
    記載の材料ソース。
  20. 【請求項２０】 前記２つの本体の一方が改良型点源るつぼである、請求項
    １８に記載の材料ソース。
  21. 【請求項２１】 前記材料ソースの前記２つの本体の一方に連結されるプロ
    セス制御装置をさらに備える、請求項１８に記載の材料ソース。
  22. 【請求項２２】 前記２つの本体の前記内部空洞が、有機ベースの化学薬品
    及び有機ベースの化学薬品化合物から成り立つグループから選択される堆積材を
    取り込むように構成される、請求項１８に記載の材料ソース。
  23. 【請求項２３】 基板の表面上への堆積材の真空堆積で使用するための材料
    ソースであって、前記材料ソースは、 縦軸に沿って伸張し、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及
    び前記内部空洞に流体連結する少なくとも一つの出口開口を画定する本体と、 前記材料ソースの前記本体に隣接して配置される熱源と、を備える。
  24. 【請求項２４】 前記出口開口が、前記本体の前記実質的な縦のエミッショ
    ン構成要素に沿って連続して伸張する、請求項２３に記載の材料ソース。
  25. 【請求項２５】 前記材料ソースの前記本体により画定される前記内部空洞
    内に配置されるリブをさらに備える、請求項２３に記載の材料ソース。
  26. 【請求項２６】 前記本体が、２つの縦に伸張する側壁及び一組の端壁を有
    する開放トラフの形状を取り、前記縦に伸張する側壁及び前記端壁が前記本体の
    前記内部空洞を画定する、請求項２３に記載の材料ソース。
  27. 【請求項２７】 内部空洞及び前記内部空洞に流体連結される第１出口開口
    を画定する第１導管をさらに備え、ここで、前記本体が第１導管の前記内部空洞
    内に取り込まれる第２導管である、請求項２３に記載の材料ソース。
  28. 【請求項２８】 前記熱源が、前記第１導管に隣接して配置され、前記熱源
    が熱導電性電気絶縁体の第１層、導電性材料の第２層、及び熱導電性電気絶縁体
    の第３層を備える、請求項２７に記載の材料ソース。
  29. 【請求項２９】 前記熱源が、前記第２導管に隣接して配置され、前記熱源
    が熱導電性電気絶縁体の第１層、導電性材料の第２層及び熱導電性電気絶縁体の
    第３層を備える、請求項２７に記載の材料ソース。
  30. 【請求項３０】 前記第１導管により画定される前記第１出口開口が、前記
    第２導管により画定される前記出口開口と整列される、請求項２３に記載の材料
    ソース。
  31. 【請求項３１】 前記第１導管により画定される前記第１出口開口が、前記
    第２導管により画定される前記出口開口と一致しない配置で整列される、請求項
    ２３に記載の材料ソース。
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