説明

蒸着源、それを備えた蒸着装置及び薄膜形成方法

【課題】熱による蒸着物質の変性を防止し、材料の利用効率を高めることができる蒸着源、それを備えた蒸着装置及び薄膜形成方法を提供する。
【解決手段】蒸着物質を冷却しながら保存し、前記保存された蒸着物質を加熱しながら供給する第1及び第2蒸着源部と、前記第1及び第2蒸着源部に接続され、前記第1または第2蒸着源から供給される蒸着物質が移動する移送部と、前記移送部に接続され、前記移送部を経て供給される蒸着物質を噴出するノズル部と、を含むことを特徴とする蒸着源。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱による蒸着物質の変性を防止し、材料の利用効率を高めることができる蒸着源、それを備えた蒸着装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、蒸着装置は各種の電子部品の薄膜蒸着などに用いられる。特に、半導体、LCD、有機電界発光表示装置などの電子装置及び表示装置の薄膜形成に主に用いられる。
【0003】
例えば、有機電界発光表示装置は、基板にアノード、有機薄膜及びカソードを積層して形成される有機発光層を含み、有機薄膜は主に熱蒸着工程により高真空チャンバの中で形成される。すなわち、高真空の蒸着チャンバ内の上部に基板を設け、下部に蒸着源を設け、蒸着源内のるつぼに収容されたパウダー状の有機物質を蒸発させて有機物気体が高真空下に広がり基板に付着し、有機気体が凝固しながら基板上に薄膜を形成する。
【0004】
蒸着源は内部にるつぼがあり、周りに熱線装置が設けられていて熱線に電気が供給されると、熱線が抵抗加熱されて多量の輻射熱を放出することになるが、この赤外線輻射熱を利用してるつぼを加熱する。
【0005】
蒸着源の一例である線形蒸着源は、蒸着源の大きさが基板大きさに対応できるように、長手方向に構成されて大面積を均一に蒸着することができる長所があるが、るつぼに収容される材料の量に制限があって維持補修周期が短く、基板に薄膜を形成する工程時間外にも、継続的に材料が消尽されて材料使用効率が低い。
【0006】
上記の線形蒸着源の短所である材料使用効率を改善するために、蒸着ノズル部とるつぼとを分離し、その間に遮断用バルブを設けて基板に蒸着が行う場合のみに、バルブを開放して蒸着する方式が適用されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、バルブを開放して蒸着する方式を適用した場合、バルブが閉鎖されている間にるつぼ内部の圧力が増加して材料に変性が生じ、蒸着時に組成が変化した材料を基板に蒸着させることになり、装置の収率及び信頼性を低下させる原因となるという問題があった。
【0008】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、蒸着を行わないるつぼを冷却して蒸着物質の変性を防止し、材料の利用効率を高めることが可能な、新規かつ改良された蒸着源、それを備えた蒸着装置及び薄膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、蒸着物質を冷却しながら保存し、前記保存された蒸着物質を加熱しながら供給する第1及び第2蒸着源部と、前記第1及び第2蒸着源部に接続され、前記第1または第2蒸着源から供給される蒸着物質が移動する移送部と、前記移送部に接続され、前記移送部を経て供給される蒸着物質を噴出するノズル部と、を含むことを特徴とする蒸着源が提供される。
【0010】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、チャンバ内に設けられた基板に薄膜を形成するための蒸着物質を供給する蒸着源を含む蒸着装置において、前記蒸着装置は、蒸着物質を冷却しながら保存し、前記保存された蒸着物質を加熱しながら供給する第1及び第2蒸着源部と、前記第1及び第2蒸着源部に接続され、前記第1または第2蒸着源から供給される蒸着物質が移動する移送部と、前記移送部に接続され、前記移送部を経て供給される蒸着物質を噴出するノズル部と、を含むことを特徴とする蒸着装置が提供される。
【0011】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、蒸着源が設置されたチャンバ内に、前記蒸着源と対向するように基板を設置する工程と、蒸着物質が保存された第1るつぼを第1加熱部により加熱することで前記蒸着物質を加熱し、第2るつぼは第2冷却部により冷却する工程と、前記第1るつぼから供給される気化した前記蒸着物質が第1移送管及び第3移送管を経てノズル部に供給され、前記ノズル部に供給された前記蒸着物質を噴出して前記基板に薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする薄膜形成方法が提供される。
【発明の効果】
【0012】
以上説明したように本発明によれば、蒸着物質を蒸着しない間は、気化された蒸着物質を冷却されたるつぼに保存することで、熱による蒸着材料の変性を防止することができ、材料の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の好適な実施形態に係る蒸着装置の構造を示す模式図である。
【図2】本発明の好適な実施形態に係る蒸着源の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0015】
図1は本発明の好適な実施形態に係る蒸着装置の構造を示す模式図であり、図2は本発明の好適な実施形態に係る蒸着源の構造を示す模式図である。
【0016】
図1及び図2に示すように、蒸着装置1は本体を有し、内部に基板Sが配置されたチャンバ5と基板Sに蒸着される蒸着物質を噴出する蒸着源10とを含み、基板Sと蒸着源10は互いに対向して設けられる。例えば、図1に示すように、基板Sがチャンバ5内部の上部に位置し、蒸着源10がチャンバ5内部の下部に位置される。
【0017】
チャンバ5は、図示しない真空ポンプによって内部が真空状態を保持するようになっている。
【0018】
また、パターンが形成されたマスクMが基板Sと蒸着源10との間にさらに設けられ、マスクMに形成されたパターンにより蒸着物質が基板Sに蒸着される。
【0019】
蒸着源10は、第1蒸着源部20、第2蒸着源部30、移送部40及びノズル部50を含む。
【0020】
第1蒸着源部20及び第2蒸着源部30は蒸着物質を保存し、保存された蒸着物質を加熱または冷却させながら蒸着物質を交互に供給する。
【0021】
すなわち、第1蒸着源部20が蒸着物質を供給する場合には第2蒸着源部30が蒸着物質を供給せず、第2蒸着源部30が蒸着物質を供給する場合には第1蒸着源部20が蒸着物質を供給しない。
【0022】
工程環境によって、第1蒸着源部20及び第2蒸着源部30の両方に蒸着物質を保存することができ、または、いずれか1つだけに蒸着物質を保存し、他の1つには工程進行中に蒸着物質を移動させて保存することができる。
【0023】
蒸着物質は、金属、有機物及び無機物からなる群から選択されたいずれか1つの物質とすることができ、例えば、有機電界発光素子の有機膜を形成するための物質とすることができる。
【0024】
第1蒸着源部20は、その内部に蒸着物質を保存する第1るつぼ21、第1るつぼ21に設けられた第1加熱部22と第1冷却部23を含み、第1加熱部22は第1るつぼ21に熱を供給して第1るつぼ21を加熱し、第1冷却部23は第1るつぼ21から熱を奪って、第1るつぼ21を冷却する。
【0025】
よって、第1加熱部22が第1るつぼ21を加熱することで、第1るつぼ21の内部に保存されている蒸着物質も加熱され、また、第1冷却部23が第1るつぼ21を冷却することで、第1るつぼ21の内部に保存されている蒸着物質も冷却される。
【0026】
また、第1蒸着源部20には、第1るつぼ21を移送部40及び第2蒸着源部30に接続する第1移送管24と、第1移送管24に設けられ、第1移送管24を通過する蒸着物質の移動を制御する第1バルブ25とが備えられている。
【0027】
第1加熱部22は加熱手段が第1るつぼ21の周りを囲む形態とすることができ、加熱手段は熱線とすることができる。
【0028】
また、第1冷却部23は冷却手段が第1るつぼ21の周りを囲む形態とすることができ、冷却手段としては冷却ガスまたは冷却水が流れる冷却ラインとすることができる。
【0029】
このとき、第1るつぼ21を効率的に加熱または冷却するために、第1加熱部22と第1冷却部23は重ならないように形成することが好ましい。
【0030】
第2蒸着源部30は、その内部に蒸着物質を保存する第2るつぼ31、第2るつぼ31に設けられた第2加熱部32と第2冷却部33を含み、第2加熱部32は第2るつぼ31に熱を供給して第2るつぼ31を加熱し、第2冷却部33は第2るつぼ31から熱を奪って、第2るつぼ31を冷却する。
【0031】
よって、第2加熱部32が第2るつぼ31を加熱することで、第2るつぼ31の内部に保存されている蒸着物質も加熱され、また、第2冷却部33が第2るつぼ31を冷却することで、第2るつぼ31の内部に保存されている蒸着物質も冷却される。
【0032】
また、第2蒸着源部30には、第2るつぼ31を移送部40及び第1蒸着源部20に接続される第2移送管34と、第2移送管34に設けられ、第2移送管34を通過する蒸着物質の移動を制御する第2バルブ35とが備えられている。
【0033】
第2加熱部32は、加熱手段が第2るつぼ31の周りを囲む形態とすることができ、加熱手段は熱線とすることができる。
【0034】
また、第2冷却部33は、冷却手段が第2るつぼ31の周りを囲む形態とすることができ、冷却手段は冷却ガスまたは冷却水が流れる冷却ラインとすることができる。
【0035】
このとき、第2るつぼ31を効率的に加熱または冷却させるために、第2加熱部32と第2冷却部33は重ならないように形成することが好ましい。
【0036】
移送部40は、第1蒸着源部20、第2蒸着源部30及びノズル部50に接続され、第1蒸着源部20または第2蒸着源部30から提供される蒸着物質が移動する通路として、蒸着物質は移送部40を経てノズル部50に供給される。
【0037】
移送部40は、第1蒸着源部20及び第2蒸着源部30とノズル部50とを接続する第3移送管41と、第3移送管41に設けられ、第1蒸着源部20または第2蒸着源部30から提供される蒸着物質の移動を制御する第3バルブ42とを備える。
【0038】
したがって、第1蒸着源部20の第1移送管24及び第2蒸着源部30の第2移送管34と移送部40の第3移送管41とは互いに接続されている。
【0039】
ノズル部50は、移送部40に接続され、移送部40から提供される蒸着物質を外部に噴出する手段として、移送部40に接続される本体部51と本体部51に設けられた1つまたは複数の噴出口52を含む。
【0040】
図1の蒸着装置1により蒸着物質を基板に蒸着して薄膜を形成する方法を説明する。この場合、第1蒸着源部20が先に蒸着物質を供給することとして仮定し、また、第1蒸着源部20は蒸着物質を保存していて、第2蒸着源部30は蒸着物質を保存していないことに仮定する。勿論、このような仮定は実施形態を説明するためのものであって、本願発明がこれに限定されるものではない。
【0041】
まず、基板Sがチャンバ5内部に位置すると、チャンバ5は真空ポンプにより真空状態となる。
【0042】
蒸着物質を蒸着する準備が完了されると、第1蒸着源部20は蒸着物質を、移送部40を介してノズル部50に供給し、第2蒸着源部30は蒸着物質を供給しない。
【0043】
上述によれば、第1加熱部22が第1るつぼ21を加熱すると、第1るつぼ21に保存された蒸着物質は熱によって気化され、気化された蒸着物質は第1移送管24を介して移動し、第1移送管24を介して移動する蒸着物質は移送部40の第3移送管41を経てノズル部50に供給される。
【0044】
ノズル部50は蒸着物質を基板Sに向けて噴出し、噴出された蒸着物質はマスクMを介して基板Sに蒸着して薄膜を形成する。
【0045】
この場合、第1蒸着源部20の第1バルブ25はオープンされ、第1移送管24が開放され、移送部40の第3バルブ42もオープンされ、第3移送管41が開放される。
【0046】
しかし、第2蒸着源部30の第2バルブ35はクローズされて、第2移送管34が閉鎖され、第2移送管34を介して蒸着物質が移動することができない。
【0047】
このとき、第2冷却部33の動作により第2るつぼ31を冷却することで、第2蒸着源部30は冷却状態が維持される。
【0048】
蒸着工程が終了されると、薄膜が形成された基板Sはチャンバ5内部から搬出され、薄膜を形成しようとする新たな基板Sがチャンバ5内部に搬入される。
【0049】
このような基板の搬出入が行われている間は、蒸着工程の際にオープンされていた第1バルブ25及び第3バルブ42と、クローズされていた第2バルブ35の状態が変わり、第1バルブ25及び第2バルブ35がオープン状態となり、第3バルブ42はクローズ状態となる。
【0050】
したがって、第1蒸着源部20から供給される蒸着物質は、ノズル部50に移動することができず、第2蒸着源部30に移動する。
【0051】
このとき、第2蒸着源部30は冷却状態を維持しているので、熱により気化された蒸着物質は、第2るつぼ31に粉末形態として保存される。
【0052】
基板Sの搬出入工程が終了すると、搬入された基板Sに薄膜を形成するための蒸着工程が再び行われる。このとき、第1るつぼ21に保存されている蒸着物質が十分残っていた場合は、第2バルブ35をクローズして、第3バルブ42をオープンにし、第1蒸着源部20から移送部40を経てノズル部50に蒸着物質を供給する。
【0053】
しかし、第1るつぼ21に保存されている蒸着物質が基板Sに薄膜を形成するには不足であるか、または第1るつぼ21が空である場合は、第1バルブ25を閉鎖し、第2バルブ35及び第3バルブ42を開放する。
【0054】
このとき、第1蒸着源部20は、第1るつぼ21を冷却させるために、第1加熱部22の動作を止め、第2冷却部23の動作を開始させる。また、第2蒸着源部30は第2るつぼ31を加熱させるために、第2冷却部33の動作を止め、第2加熱部32の動作を開始させる。
【0055】
したがって、第2加熱部32の動作開始により第2るつぼ31は加熱され、第2るつぼ31に保存されていた蒸着物質が気化され、移送部40を介してノズル部50に供給される。ノズル部50は第2蒸着部30から供給された蒸着物質を基板Sに向けて噴出し、噴出された蒸着物質はマスクMを介して基板Sに蒸着され、薄膜が形成される。
【0056】
このように、蒸着物質の供給を第1蒸着源部20と第2蒸着源部30から交互に行う蒸着方法は、一方の蒸着源部に保存されている蒸着物質が消尽したり、薄膜を形成するのに不足したりする場合に、他方の蒸着源部から蒸着物質を供給することが繰り返し行われる。
【0057】
したがって、蒸着物質を供給しない間に、気化した蒸着物質を保存するるつぼを冷却することで、熱による蒸着材料の変性を防止することができ、材料の利用効率を高めることができる。
【0058】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0059】
1 蒸着装置
5 チャンバ
10 蒸着源
20 第1蒸着源部
21 第1るつぼ
22 第1加熱部
23 第1冷却部
24 第1移送管
25 第1バルブ
30 第2蒸着源部
31 第2るつぼ
32 第2加熱部
33 第2冷却部
34 第2移送管
35 第2バルブ
40 移送部
41 第3移送管
42 第3バルブ
50 ノズル部
51 本体部
52 噴出口
S 基板
M マスク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸着物質を冷却しながら保存し、前記保存された蒸着物質を加熱しながら供給する第1及び第2蒸着源部と、
前記第1及び第2蒸着源部に接続され、前記第1または第2蒸着源から供給される蒸着物質が移動する移送部と、
前記移送部に接続され、前記移送部を経て供給される蒸着物質を噴出するノズル部と、
を含むことを特徴とする蒸着源。
【請求項2】
前記第1及び第2蒸着源部のうちの1つは保存された前記蒸着物質を加熱し、他の1つは保存された前記蒸着物質を冷却することを特徴とする請求項1に記載の蒸着源。
【請求項3】
前記第1蒸着源部は、
前記蒸着物質を保存する第1るつぼと、
前記第1るつぼに設けられる第1加熱部及び第1冷却部と、
前記第1るつぼを前記移送部及び前記第2蒸着源部に接続する第1移送管と、
前記第1移送管に設けられる第1バルブと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の蒸着源。
【請求項4】
前記第2蒸着源部は、
前記蒸着物質を保存する第2るつぼと、
前記第2るつぼに設けられる第2加熱部及び第2冷却部と、
前記第2るつぼを前記移送部及び前記第1蒸着源部に接続する第2移送管と、
前記第2移送管に設けられる第2バルブと、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の蒸着源。
【請求項5】
前記移送部は、
前記第1蒸着源部、前記第2蒸着源部及び前記ノズル部に接続される第3移送管と、
前記第3移送管に設けられる第3バルブと、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の蒸着源。
【請求項6】
前記ノズル部は、
前記移送部に接続する本体部と、
前記本体部に設けられる1つまたは複数の噴出口と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の蒸着源。
【請求項7】
前記第1、第2及び第3バルブは、それぞれ前記第1、第2及び第3移送管を開閉することを特徴とする請求項5に記載の蒸着源。
【請求項8】
蒸着工程が行われる間に、前記第1及び第2移送管のうちの1つと前記第3移送管は開放されることを特徴とする請求項5に記載の蒸着源。
【請求項9】
蒸着工程が終了したら、前記第1及び第2移送管は開放され、前記第3移送管は閉鎖されることを特徴とする請求項5に記載の蒸着源。
【請求項10】
チャンバ内に設けられた基板に薄膜を形成するための蒸着物質を供給する蒸着源を含む蒸着装置において、
前記蒸着装置は、蒸着物質を冷却しながら保存し、前記保存された蒸着物質を加熱しながら供給する第1及び第2蒸着源部と、
前記第1及び第2蒸着源部に接続され、前記第1または第2蒸着源から供給される蒸着物質が移動する移送部と、
前記移送部に接続され、前記移送部を経て供給される蒸着物質を噴出するノズル部と、
を含むことを特徴とする蒸着装置。
【請求項11】
前記第1及び第2蒸着源部のうちの1つは保存された前記蒸着物質を加熱し、他の1つは保存された前記蒸着物質を冷却することを特徴とする請求項10に記載の蒸着装置。
【請求項12】
前記基板と前記蒸着源との間に、パターンが形成されたマスクをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の蒸着装置。
【請求項13】
前記第1蒸着源部は、
前記蒸着物質を保存する第1るつぼと、
前記第1るつぼに設けられる第1加熱部及び第1冷却部と、
前記第1るつぼと前記移送部及び前記第1るつぼと前記第2蒸着源部を接続する第1移送管と、
前記第1移送管に設けられる第1バルブと、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の蒸着装置。
【請求項14】
前記第2蒸着源部は、
前記蒸着物質を保存する第2るつぼと、
前記第2るつぼに設けられる第2加熱部及び第2冷却部と、
前記第2るつぼと前記移送部及び前記第2るつぼと前記第1蒸着源部を接続する第2移送管と、
前記第2移送管に設けられる第2バルブと、
を備えることを特徴とする請求項13に記載の蒸着装置。
【請求項15】
前記移送部は、
前記第1蒸着源部、前記第2蒸着源部及び前記ノズル部に接続する第3移送管と、
前記第3移送管に設けられる第3バルブと、
を含むことを特徴とする請求項14に記載の蒸着装置。
【請求項16】
前記ノズル部は
前記移送部に接続される本体部と、
前記本体部に設けられる1つまたは複数の噴出口と、
を含むことを特徴とする請求項10に記載の蒸着装置。
【請求項17】
前記第1、第2及び第3バルブは、それぞれ前記第1、第2及び第3移送管を開閉することを特徴とする請求項15に記載の蒸着装置。
【請求項18】
蒸着工程が行われる間に、前記第1及び第2移送管のうちの1つと前記第3移送管は開放されることを特徴とする請求項15に記載の蒸着装置。
【請求項19】
蒸着工程が終了したら、前記第1及び第2移送管は開放され、前記第3移送管は閉鎖されることを特徴とする請求項15に記載の蒸着装置。
【請求項20】
蒸着源が設置されたチャンバ内に、前記蒸着源と対向するように基板を設置する工程と、
蒸着物質が保存された第1るつぼを第1加熱部により加熱することで前記蒸着物質を加熱し、第2るつぼは第2冷却部により冷却する工程と、
前記第1るつぼから供給される気化した前記蒸着物質が第1移送管及び第3移送管を経てノズル部に供給され、前記ノズル部に供給された前記蒸着物質を噴出して前記基板に薄膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項21】
前記基板に薄膜を形成する工程が終了すると、薄膜が形成された基板を搬出し、薄膜を形成する新たな基板を搬入する工程をさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の薄膜形成方法。
【請求項22】
前記基板を搬出入する間に、気化した前記蒸着物質は前記第1移送管及び第2移送管を経て前記第2るつぼに移動され、前記第2るつぼに保存されることを特徴とする請求項21に記載の薄膜形成方法。
【請求項23】
前記基板を搬出入する間は、前記第1移送管に設けられる第1バルブ及び前記第2移送管に設けられる第2バルブは開放され、前記第3移送管に設けられる第3バルブは閉鎖されることを特徴とする請求項22に記載の薄膜形成方法。
【請求項24】
前記基板の搬出入の終了後、前記第1るつぼに保存された蒸着物質が薄膜を形成するのに十分であれば、前記第1るつぼから供給される前記蒸着物質は前記第1移送管及び前記第3移送管を経てノズル部に供給され、前記供給された前記蒸着物質を前記ノズル部が噴出して前記新たな基板に薄膜を形成することを特徴とする請求項22に記載の薄膜形成方法。
【請求項25】
前記新たな基板に薄膜を形成する間は、前記第1移送管に設けられる第1バルブ及び前記第3移送管に設けられる第3バルブは開放され、前記第2移送管に設けられる第2バルブは閉鎖されていることを特徴とする請求項24に記載の薄膜形成方法。
【請求項26】
前記基板の搬出入の終了後、前記第1るつぼに保存された蒸着物質が消尽または薄膜を形成するのに不十分である場合は、前記第2冷却部による前記第2るつぼの冷却を中止し、第2加熱部を用いて前記第2るつぼを加熱することで、前記第2るつぼに保存された蒸着物質を加熱し、また前記第1加熱部による前記第1るつぼの加熱を中止し、第1冷却部により前記第1るつぼを冷却させることを特徴とする請求項22に記載の薄膜形成方法。
【請求項27】
前記第2加熱部を用いた加熱により前記第2るつぼに保存された蒸着物質が気化し、前記第2移送管及び前記第3移送管を経て前記ノズル部に供給され、前記供給された前記蒸着物質を前記ノズル部が噴出して前記新たな基板に薄膜を形成することを特徴とする請求項26に記載の薄膜形成方法。
【請求項28】
前記新たな基板に薄膜を形成する間は、前記第1バルブは閉鎖され、前記第2及び第3バルブは開放されることを特徴とする請求項27に記載の薄膜形成方法。


【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−117073(P2011−117073A)
【公開日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−227752(P2010−227752)
【出願日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【出願人】(308040351)三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Mobile Display Co., Ltd.
【住所又は居所原語表記】San #24 Nongseo−Dong,Giheung−Gu,Yongin−City,Gyeonggi−Do 446−711 Republic of KOREA
【Fターム(参考)】