蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置
本発明は蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に係り、さらに詳しくは、有機物質が大容量で充填されて変質なしに保管されると共に、所望の量だけ有機物質を気化させて基板に供給することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に関する。
本発明に係る蒸着物質供給装置は、内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、を備える。また、本発明に係る蒸着物質供給装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
本発明に係る蒸着物質供給装置は、内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、を備える。また、本発明に係る蒸着物質供給装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に係り、さらに詳しくは、有機物質が大容量で充填されて変質なしに保管されると共に、所望の量だけ有機物質を気化させて基板に供給することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）は、発光を利用する液晶表示装置とは異なり、有機体自体が発光するため、バックライトが不要となることから、消費電力が少ない。また、視野角が広く、応答速度が早いことから、これを用いた表示装置は、視野角および残像の問題がない優れた画像を実現することができる。
【０００３】
有機発光素子を製造するための有機薄膜蒸着工程に用いられる有機材料は、無機材料とは異なり、高い蒸気圧を必要とせず、高温下で分解および変性が起こり易い。このような有機材料の特性から、従来の有機薄膜は、タングステン製の坩堝に有機材料を装入し、坩堝を過熱して有機材料を気化させて基板の上に蒸着していた。しかしながら、坩堝内に貯留可能な蒸着原料の量には限界があるため、蒸着原料を頻繁に再充填することを余儀なくされ、その都度有機薄膜蒸着装置の稼動を停止しなければならないという問題点があった。この理由から、有機薄膜蒸着装置の稼動停止周期を延ばすために蒸着原料の充填量を増やす方法が提案されているが、同方法は、増大された坩堝を加熱して蒸着原料を昇華させるために必要とされるより一層多量の熱量の発熱手段によって蒸着原料が変質してしまうという不都合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、有機物質を大容量で充填して蒸着装置の稼動停止周期を延ばすと共に、充填された有機物質が変質されることを防止することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、充填された有機物質を所望の量だけ適正速度にて気化させて有機物質ガスの不均一な拡散を防止することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明に係る蒸着物質供給装置は、内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、を備える。
【０００７】
また、前記蒸着物質供給装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
【０００８】
さらに、前記蒸着物質供給装置において、前記冷却ユニットは、前記坩堝の外周面を取り囲んで冷却水の流動する冷却流路が形成された冷却ジャケットである。
【０００９】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、前記連絡管の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクターと、をさらに備える。
【００１０】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、前記坩堝、搬送ユニットおよびインジェクターを一体に支持する支持部をさらに備え、前記支持部は、前記インジェクターが向く方向に延びるレールの上に配設されてレールに沿って移動される。
【００１１】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記連絡管の一方の側には係合部材が連結され、前記係合部材は前記坩堝と螺合される。
【００１２】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記連絡管の直径は２０〜２００ｍｍである。
【００１３】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、前記インジェクターからの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサーをさらに備え、前記噴射量測定センサーにおいて測定される原料物質の噴射量に応じて前記搬送ユニットの作動を制御して原料物質の噴射量を調節する。
【００１４】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記坩堝に形成される気化空間の内壁には金属シートが設けられる。
【００１５】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記搬送ユニットは、前記坩堝の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッドと、一方の側が前記ヘッドに連結され、他方の側が前記坩堝の外側に配設されて前記ヘッドと一体に移動されるロッドと、前記ロッドの他方の側に連結されて前記ロッドを移動させる駆動部と、を備える。
【００１６】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記駆動部はモーターまたは油圧式シリンダーである。
【００１７】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記発熱ユニットはコアヒーターまたはランプヒーターである。
【００１８】
上述した目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、反応空間が形成されるチャンバーと、前記反応空間に設けられて気化される原料物質を供給する有機原料供給部と、基板を支持する基板ホルダーと、を備え、前記有機原料供給部は、内部に原料物質が貯留される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて前記気化空間に原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、前記連絡管の他方の側に連絡され、前記基板ホルダーと対向して配置されて気化済みの原料物質を基板に向けて噴射するインジェクターと、を備える。
【００１９】
また、前記基板処理装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
【００２０】
さらに、前記基板処理装置において、前記チャンバーには多数の反応空間が画設され、前記有機原料供給部は多数配設されて前記多数の反応空間にそれぞれ配置されるようにチャンバーの内部に設けられ、前記基板ホルダーは前記それぞれの有機原料供給部と対向して配置されるように搬送される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、有機物質が充填されて保管される貯留空間に熱によって有機物質が変質されることを防止する冷却ユニットを設けることにより、大容量の有機物質を蒸着物質供給装置に充填して使用することができ、その結果、蒸着装置の稼動停止周期を延ばすことができるという効果がある。これにより、有機薄膜蒸着の工程効率性を高めることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、充填された有機物質を所望の搬送速度にて気化空間に搬送させ、気化空間を加熱する発熱ユニットを制御することにより、有機物質が気化される量を調節することができ、その結果、有機物質がガスの不均一な拡散を防止して蒸着される有機薄膜の品質を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係る基板処理装置が用いられるシステムを示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る蒸着物質供給装置を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態による蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を詳述する。
【００２５】
しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、異なる様々な形態にて実現可能であり、これらの実施形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を持った者に本発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
【００２６】
図１は、本発明に係る基板処理装置が用いられる基板処理システムを示す概略構成図であり、図２は、本発明に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【００２７】
同図に示すように、前記基板処理システムは、多数枚の基板１０を速やかに処理可能なインライン方式であることを想定して説明する。この基板処理システムは、処理の対象となる基板１０が搬入される搬入部１０００と、搬入部１０００から離れて位置し、処理済みの基板１０が搬出される搬出部５０００と、搬入部１０００と搬出部５０００との間にインライン配置されて基板１０を処理する複数の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃと、を備える。また、前記基板処理システムは、複数の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃの先端に配置されて基板処理部３０００ａ〜３０００ｃに搬入された基板１０を基板ホルダー２００に載置して整列させる処理準備部２０００と、基板処理部３０００ａ〜３０００ｃの末端に配置されて処理済みの基板１０を搬出部５０００に搬出するために基板１０を基板ホルダー２００から取り外す搬出準備部４０００と、をさらに備える。
【００２８】
搬入部１０００は、基板処理システムの一方の側の端部に配置されて有機薄膜が蒸着される多数枚の基板１０が待機する空間であり、前記搬入部１０００には、多数枚の基板１０が搭載された基板カセットが配置され、カセットから取り出された基板１０が蒸着工程のために待機するバッファステージが配設される。
【００２９】
基板処理部３０００ａ〜３０００ｃは、前記搬入部１０００と搬出部５０００との間に介装されて有機薄膜の蒸着が行われる空間であり、少なくとも１以上の反応空間が画設されるチャンバー４００と、前記チャンバー４００内の反応空間に対応して設けられる少なくとも１以上の有機原料供給部１００と、前記有機原料供給部１００に対向して搬送されるように設けられて基板１０を支持・搬送させる基板ホルダー２００と、を備える。また、単一の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃが配設されて単一の有機原料供給部１００が配設される場合には、前記基板ホルダー２００を搬送させるための別途の搬送レールが不要であるが、基板処理部３０００ａ〜３０００ｃが多数配設されて有機原料供給部１００が多数配設される場合には、基板１０をそれぞれの有機原料供給部１００に対向させるために、搬送レール３００に沿って搬送されることが好ましい。もちろん、基板ホルダー２００の搬送方法は搬送レールによる方法に限定されず、当業者にとって使用である限り、様々な搬送方法が採用可能である。
【００３０】
前記チャンバー４００は、一または複数の反応空間を有するように画設される。また、図示はしないが、前記チャンバー４００には基板１０および基板ホルダー２００が出入りするゲートが設けられ、チャンバー４００の内部を真空引きするか、あるいは、チャンバー４００内部の未反応ガスなどを排気する排気ラインが形成される。
【００３１】
前記基板ホルダー２００は基板１０を水平または垂直に支持しつつ搬送させるものであれば、いかなる方式のホルダーも使用可能である。本発明は、基板１０の周縁を把持して垂直に支持する方式のホルダーを提案している。このとき、基板ホルダー２００は、チャンバー４００内に設けられる搬送レール３００によって支持されてガイドされつつ搬送される。
【００３２】
また、前記基板ホルダー２００との対向個所には、基板１０に蒸着される有機原料を供給する有機原料供給部１００が配置される。
【００３３】
図３は、本発明に係る蒸着物質供給装置を示す概略断面図である。同図に示すように、有機原料供給部１００は、内部に原料物質が充填される貯留空間１１０ａおよび原料物質が気化される気化空間１１０ｂが直線状に連通状に形成される坩堝１１０と、前記坩堝１１０に充填された原料物質を貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニット１２０と、前記坩堝１１０に形成される気化空間１１０ｂの外側に配設されて前記気化空間１１０ｂに原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニット１３０と、前記坩堝１１０に形成される貯留空間１１０ａの外側に配設されて前記貯留空間１１０ａに貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット１４０と、一方の側が前記坩堝１１０の気化空間１１０ｂ側に連結されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管１５０と、前記連絡管１５０の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクター１６０と、を備える。
【００３４】
本発明は、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）を製造する装置を提示するものであり、本発明における原料物質としては、例えば、有機材料が用いられることが好ましい。
【００３５】
坩堝１１０は、一方の側が開口された円筒の管状に形成される。このとき、前記坩堝１１０の内部は、下側に原料物質が充填される貯留空間１１０ａが形成され、上側に原料物質が気化される気化空間１１０ｂが形成される。前記貯留空間１１０ａおよび気化空間１１０ｂは、所定の画設手段によって画設される空間ではなく、原料物質の状態に応じて仕切られる空間である。このため、原料物質が固相または液相で存在する空間を貯留空間１１０ａと定義し、固相または液相の原料物質が熱によって気化される空間を気化空間１１０ｂと定義する。このとき、前記坩堝１１０には、図示はしないが、蒸着工程が行われる間に坩堝１１０の内部を超真空圧力の環境に維持するための真空ラインが連結されていてもよい。
【００３６】
搬送ユニット１２０は、前記坩堝１１０の貯留空間１１０ａに充填された原料物質を気化空間１１０ｂに次第に搬送させる手段であり、前記坩堝１１０の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッド１２１と、一方の側が前記ヘッド１２１に連結され、他方の側が前記坩堝１１０の外側に配設されて前記ヘッド１２１と一体に移動されるロッド１２２と、前記ロッド１２２の他方の側に連結されて前記ロッド１２２を移動させる駆動部と、を備える。
【００３７】
前記駆動部は、モーター１２３または油圧式シリンダーなど、前記ロッド１２２を上下動させるものであれば、いかなるものも採用可能である。本発明は、好適な実施形態に係る駆動部として、モーター１２３を採用している。より具体的に、前記搬送ユニット１２０は、電源によって駆動されるモーター１２３と、前記モーター１２３につれ回転されるボールスクリュー１２４と、前記ボールスクリュー１２４の上においてボールスクリュー１２４の回転によって上下動する昇降体１２５と、前記昇降体１２５と一体に移動されるように一方の側が前記昇降体１２５に固定され、他方の側が前記ロッド１２２を支持する支持体１２６と、をさらに備える。このため、前記モーター１２３の回転によってボールスクリュー１２４が回転されて昇降体１２５が上下動すると、昇降体１２５と一体に支持体１２６が移動されつつロッド１２２を上下動させる。これにより、ロッド１２２の上端に配設されたヘッド１２１が原料物質を坩堝１１０の貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに搬送させる。
【００３８】
発熱ユニット１３０は、前記坩堝１１０の貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに搬送される原料物質を加熱して気化させる熱エネルギーを供給する手段であり、原料物質を気化させる熱エネルギーが供給可能なものであれば、いかなるものも採用可能である。例えば、発熱ユニット１３０として、コアヒーターまたはランプヒーターなどが使用可能であり、本実施形態においては、コアヒーターを使用している。発熱ユニット１３０は、坩堝１１０の外周面のうち気化空間が形成される個所の外周面に抵抗熱線１３１が取巻されてなる。このとき、抵抗熱線１３１としては、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ金属またはこれらの合金線が使用可能である。
【００３９】
また、前記発熱ユニット１３０による原料物質の加熱を容易にするために、前記坩堝１１０の内壁のうち気化空間１１０ｂが形成される個所の内壁には、熱伝導性の高い金属シート１１１が配設されていてもよい。このとき、金属シート１１１は、ドーナツ状またはパイプ状に形成されることが好ましい。
【００４０】
冷却ユニット１４０は、前記坩堝１１０の貯留空間１１０ａに充填された原料物質が前記発熱ユニット１３０の熱によって変質されることを防止する手段であり、原料物質が貯留された貯留空間１１０ａを冷却させるものであれば、いかなるものも採用可能である。例えば、本実施形態においては、冷却ユニット１４０として冷却ジャケットを使用している。冷却ユニット１４０は、坩堝１１０の外周面のうち貯留空間１１０ａが形成される個所の外周面、好ましくは、前記発熱ユニット１３０が配設される個所と隣り合う部分を取り囲むように配設される。冷却ユニット１４０は、坩堝１１０の外周面のうち貯留空間１１０ａが形成される個所の外周面に冷却水が流れる冷却流路１４１が囲設されてなる。
【００４１】
さらに、前記坩堝１１０の上部には、前記発熱ユニット１３０によって気化された原料ガスをインジェクター１６０に流動させる連絡管１５０が連結される。
【００４２】
連絡管１５０は、インジェクター１６０と連絡可能に所定の形状に折り曲げられてもよい。また、前記連絡管１５０の外周部には、気化済みの原料ガスがさらに液相または固相に変化することを防止するために、発熱ライン１５１が配設される。
【００４３】
このとき、前記連絡管１５０の直径および長さは、原料物質の変性に悪影響を及ぼす。より具体的に、原料物質の変性は、坩堝１１０内の高い温度および圧力によって起こる。このため、原料物質の変性を防止するためには、坩堝１１０内の温度および圧力を低く維持する必要がある。また、原料物質の気化温度は真空度に影響され、真空度が下がるにつれて気化温度も下がる傾向にあるため、坩堝１１０内の真空度を低く維持した方が、原料物質の変性を防止する上で一層効率的である。
【００４４】
坩堝１１０内の真空度は、コンダクタンスの概念として解釈可能であり、コンダクタンスは、配管の長さおよび直径に大きく影響される。下記式１は、コンダクタンスを計算する式である。
【００４５】
[式１]
Ｃ＝３．８１（Ｔ／Ｍ）１／２Ｄ３／（Ｌ＋１．３３Ｄ）
Ｄ：配管の直径
Ｌ：配管の長さ
Ｔ：温度
Ｍ：原料物質の分子量
【００４６】
上式１から明らかなように、コンダクタンスは配管の長さが短いほど、且つ、直径が大きいほど上がる傾向にある。このため、本実施形態において、坩堝１１０内の真空度を下げて原料物質の変質を防止するために、連絡管１５０の長さをできる限り短くし、且つ、連絡管１５０の直径を大きくすることが好ましい。特に、連絡管１５０の長さよりも連絡管１５０の直径の方がコンダクタンス値を大幅に左右するため、本実施形態においては、原料物質として用いられる有機物質および坩堝１１０内の温度を考慮して、連絡管１５０の直径を２０〜２００ｍｍにしている。これは、連絡管１５０の直径が２０ｍｍ以下であれば、コンダクタンスが低すぎて原料物質が変質されることを防止する効果があまり得られない一方、連絡管１５０の直径が２００ｍｍ以上であれば、他の装置との互換性に制限があるためである。特に、連絡管１５０の直径は、原料物質の変質防止効率および他の装置との互換性を考慮して、７０ｍｍにすることが好ましい。
【００４７】
さらに、前記連絡管１５０の一方の側には係合部材１７０が連結され、前記係合部材１７０にはねじ山が形成されて前記坩堝１１０の上端部に螺着される。このとき、坩堝１１０の貯留空間１１０ａ、気化空間１１０ｂ、係合部材１７０の内部および連絡管１５０の内部は連通される。このように係合部材１７０および坩堝１１０を螺合させることにより、係合部材１７０および坩堝１１０間の着脱を容易に行うことができる。これにより、原料物質の充填に際して、坩堝１１０から係合部材１７０を取り外した後、原料物質を坩堝１１０の貯留空間１１０ａに容易に充填することができる。
【００４８】
さらに、前記連絡管１５０の他方の側にはインジェクター１６０が連絡される。
【００４９】
インジェクター１６０は、内部に前記連絡管１５０と連通される流路が形成され、その端部には気化済みの原料物質が噴射されるガス噴射口１６１が形成される。このとき、インジェクター１６０は線状を呈し、前記ガス噴射口１６１が一直線状に配列されて基板１０と対向して配置される。なお、インジェクター１６０の外周部にも、気化済みの原料物質がさらに液相または固相に変化することを防止するために、発熱ライン１６２が配設される。
【００５０】
前記インジェクター１６０は、連絡管１５０と連通されることにより、坩堝１１０の真空度に影響を及ぼす。このため、連絡管１５０の直径を限定した理由と同様に、インジェクター１６０の直径を２０〜２００ｍｍにすることが好ましく、連絡管１５０と対応するようにインジェクター１６０の直径を７０ｍｍにすることがより好ましい。なお、インジェクター１６０のガス噴射口１６１の直径は８ｍｍよりも大きく形成することが好ましい。
【００５１】
前記坩堝１１０、搬送ユニット１２０およびインジェクター１６０は、前記チャンバー４００内に配設されるために、支持部１８０によって一体に支持される。また、前記支持部１８０は、前記インジェクター１６０と基板１０との間の間隔を調節するために、インジェクター１６０が基板１０に向けて搬送されるように設けられるレール１８５の上に配設される。
【００５２】
前記支持部１８０は、前記レール１８５に沿って移動される可動胴体１８１と、前記可動胴体１８１に固定されて前記坩堝１１０および搬送ユニット１２０を一体に支持する支持フレーム１８２と、前記インジェクター１６０を支持する支持プレート１８３と、を備える。もちろん、前記可動胴体１８１、支持フレーム１８２および支持プレート１８３の形状には制限がなく、前記坩堝１１０、搬送ユニット１２０およびインジェクター１６０を一体に支持する形状および構造であれば、いかなるものも採用可能である。また、前記可動胴体１８１は、前記レール１８５の上において移動可能なものであれば、いかなるものであっても構わない。例えば、ボールスクリューによる駆動方式、ＬＭガイドによる駆動方式などが適用可能である。
【００５３】
さらに、前記インジェクター１６０の前方には、インジェクター１６０からの気化済みの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサー１８４が配設される。このため、前記噴射量測定センサー１８４において測定される原料物質の噴射量に応じて、発熱ユニット１３０の加熱温度および搬送ユニット１２０のヘッド１２１の移動速度を制御して気化される原料物質の量を調節する。
【００５４】
さらにまた、前記インジェクター１６０の前方、好ましくは、インジェクター１６０と基板ホルダー２００との間に前記インジェクター１６０から噴射される原料物質の流れを選択的に制限するシャッター１９０が介装される。前記シャッター１９０は、前記インジェクター１６０に形成されたガス噴射口１６１の前方を閉塞する面を有する形状に製造され、回動方式または摺動方式によって作動する。本実施形態においては、モーター１９１の駆動によってシャッター１９０が回動してインジェクター１６０の前方を選択的に開閉する方式を提案している。もちろん、シャッター１９０の形状および作動方式は上記の実施形態に限定されるものではなく、インジェクター１６０から基板１０に噴射される原料物質の流れを選択的に制限可能なものであれば、いかなるものも採用可能である。
【００５５】
さらにまた、図１に示すように、搬出部５０００は、基板処理システムの他方の側の端部に配置されて有機薄膜が蒸着された多数枚の基板１０が外部に搬出されるために待機する空間であり、前記搬出部５０００にはアンローダーが配設され、前記アンローダーは蒸着処理済みの多数枚の基板１０を基板カセットに搭載して外部に取り出す。
【００５６】
このような構成を有する本発明に係る蒸着物質供給装置および基板処理装置が適用された基板処理システムの作動状態を説明する。
【００５７】
図４および図５は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。
【００５８】
まず、図４に示すように、蒸着物質供給装置の坩堝１１０を係合部材１７０から取り外した後、その内部の貯留空間１１０ａに基板１０に蒸着する原料物質、すなわち、有機材料を充填する。そして、坩堝１１０と係合部材１７０とを係合する。ここで、多数種の有機薄膜を順次に積層させる場合には、これに対応して複数の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃを形成し、それぞれの基板処理部３０００ａ〜３０００ｃに有機原料供給部１００を配設した後、蒸着したい有機物質を坩堝１１０に充填する。このとき、坩堝１１０の貯留空間１１０ａには、有機薄膜蒸着工程が連続的に又は周期的に行える十分な量の有機物質を充填する。貯留空間１１０ａに充填された有機物質は、冷却ユニット１４０の冷却によって変質されずに長時間貯留可能となる。なお、坩堝１１０およびインジェクター１６０が固定された可動胴体１８１を移動させて処理対象となる基板１０とインジェクター１６０との間の間隔を設定する。
【００５９】
このようにして有機原料供給部１００が準備されれば、搬入部１０００に準備された基板１０を処理準備部２０００に搬入して基板１０を基板ホルダー２００に載置して整列させる。このようにして準備された基板１０は基板ホルダー２００により搬送され、それぞれの基板処理部３０００ａ〜３０００ｃに配設された有機原料供給部１００に臨む個所に置かれる。
【００６０】
基板１０が搬送されて有機原料供給部１００の前方、好ましくは、インジェクター１６０の前方に置かれると、図５に示すように、有機原料供給部１００の搬送ユニット１２０が作動して坩堝１１０の貯留空間１１０ａに充填された有機物質を気化空間１１０ｂに搬送させる。より具体的に、モーター１２３が作動して回転するにつれて、ボールスクリュー１２４が回転して昇降体１２５が上下動する。すると、昇降体１２５と一体に支持体１２６が移動されつつロッド１２２を上下動させ、これにより、ロッド１２２の上端に配設されたヘッド１２１が原料物質を坩堝１１０の貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに搬送させる。すると、気化空間１１０ｂに周設された発熱ユニット１３０の加熱によって有機物質が気化される。このとき、気化される有機物質の量は、発熱ユニット１３０の加熱温度の制御および搬送ユニット１２０のヘッド１２１の搬送速度の制御によって決定される。そして、気化空間１１０ｂに達せずに貯留空間１１０ａに貯留される有機物質は、貯留空間１１０ａに周設された冷却ユニットの冷却によって変質されることが防止される。
【００６１】
このように気化空間１１０ｂにおいて所望の量だけ気化された有機物質は、係合部材１７０および連絡管１５０を経てインジェクター１６０に形成されたガス噴射口１６１を介してインジェクター１６０の外部に噴射される。また、シャッター１９０を作動させてシャッター１９０を開くことにより、有機物質の噴射が円滑に行われる。このようにして噴射された有機物質は、基板１０に蒸着されて基板１０に有機薄膜を形成する。このとき、インジェクター１６０の前方に配置された噴射量測定センサー１８４においてインジェクター１６０からの有機物質の噴射量が測定され、該測定量を演算して発熱ユニット１３０の加熱温度および搬送ユニット１２０のヘッド１２１の搬送速度を制御する。
【００６２】
もし、基板１０の搬送が連続的に行われる工程であれば、インジェクター１６０の前方に配設されたシャッター１９０を常に開状態に維持し、これに対し、基板１０の搬送が不連続的に、すなわち、周期的に行われる工程であれば、シャッター１９０が選択的に開状態または閉状態になるように作動させることが好ましい。
【００６３】
このようにして基板処理部３０００ａ〜３０００ｃのうちの所望の処理部を通じて単層または多層の有機薄膜の蒸着が完了すると、基板１０は搬出準備部４０００に搬送されて基板ホルダー２００から取り外される。取り外された基板１０は搬出部５０００に搬出され、搬出された多数枚の基板はカセットに搭載されて基板処理システムの外部に取り出される。
【００６４】
以上、本発明における基板処理システムは、多数枚の基板を速やかに処理可能なインライン方式であることを想定して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機薄膜を蒸着可能である限り、様々な方式の処理システムに適用可能である。また、本発明においては、基板およびインジェクターを地面と垂直に配置した後、有機薄膜を蒸着することを例にとって説明したが、基板およびインジェクターを地面と平行に配置するために基板ホルダーおよび有機原料供給部を水平方向に配設してもよい。以上、本発明は添付図面と上述した好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定される。よって、この技術分野における通常の知識を持った者であれば、後述する特許請求の範囲の技術的思想から逸脱しない範囲内において本発明は様々に変形および修正可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に係り、さらに詳しくは、有機物質が大容量で充填されて変質なしに保管されると共に、所望の量だけ有機物質を気化させて基板に供給することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）は、発光を利用する液晶表示装置とは異なり、有機体自体が発光するため、バックライトが不要となることから、消費電力が少ない。また、視野角が広く、応答速度が早いことから、これを用いた表示装置は、視野角および残像の問題がない優れた画像を実現することができる。
【０００３】
有機発光素子を製造するための有機薄膜蒸着工程に用いられる有機材料は、無機材料とは異なり、高い蒸気圧を必要とせず、高温下で分解および変性が起こり易い。このような有機材料の特性から、従来の有機薄膜は、タングステン製の坩堝に有機材料を装入し、坩堝を過熱して有機材料を気化させて基板の上に蒸着していた。しかしながら、坩堝内に貯留可能な蒸着原料の量には限界があるため、蒸着原料を頻繁に再充填することを余儀なくされ、その都度有機薄膜蒸着装置の稼動を停止しなければならないという問題点があった。この理由から、有機薄膜蒸着装置の稼動停止周期を延ばすために蒸着原料の充填量を増やす方法が提案されているが、同方法は、増大された坩堝を加熱して蒸着原料を昇華させるために必要とされるより一層多量の熱量の発熱手段によって蒸着原料が変質してしまうという不都合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、有機物質を大容量で充填して蒸着装置の稼動停止周期を延ばすと共に、充填された有機物質が変質されることを防止することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、充填された有機物質を所望の量だけ適正速度にて気化させて有機物質ガスの不均一な拡散を防止することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明に係る蒸着物質供給装置は、内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、を備える。
【０００７】
また、前記蒸着物質供給装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
【０００８】
さらに、前記蒸着物質供給装置において、前記冷却ユニットは、前記坩堝の外周面を取り囲んで冷却水の流動する冷却流路が形成された冷却ジャケットである。
【０００９】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、前記連絡管の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクターと、をさらに備える。
【００１０】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、前記坩堝、搬送ユニットおよびインジェクターを一体に支持する支持部をさらに備え、前記支持部は、前記インジェクターが向く方向に延びるレールの上に配設されてレールに沿って移動される。
【００１１】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記連絡管の一方の側には係合部材が連結され、前記係合部材は前記坩堝と螺合される。
【００１２】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記連絡管の直径は２０〜２００ｍｍである。
【００１３】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、前記インジェクターからの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサーをさらに備え、前記噴射量測定センサーにおいて測定される原料物質の噴射量に応じて前記搬送ユニットの作動を制御して原料物質の噴射量を調節する。
【００１４】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記坩堝に形成される気化空間の内壁には金属シートが設けられる。
【００１５】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記搬送ユニットは、前記坩堝の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッドと、一方の側が前記ヘッドに連結され、他方の側が前記坩堝の外側に配設されて前記ヘッドと一体に移動されるロッドと、前記ロッドの他方の側に連結されて前記ロッドを移動させる駆動部と、を備える。
【００１６】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記駆動部はモーターまたは油圧式シリンダーである。
【００１７】
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記発熱ユニットはコアヒーターまたはランプヒーターである。
【００１８】
上述した目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、反応空間が形成されるチャンバーと、前記反応空間に設けられて気化される原料物質を供給する有機原料供給部と、基板を支持する基板ホルダーと、を備え、前記有機原料供給部は、内部に原料物質が貯留される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて前記気化空間に原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、前記連絡管の他方の側に連絡され、前記基板ホルダーと対向して配置されて気化済みの原料物質を基板に向けて噴射するインジェクターと、を備える。
【００１９】
また、前記基板処理装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
【００２０】
さらに、前記基板処理装置において、前記チャンバーには多数の反応空間が画設され、前記有機原料供給部は多数配設されて前記多数の反応空間にそれぞれ配置されるようにチャンバーの内部に設けられ、前記基板ホルダーは前記それぞれの有機原料供給部と対向して配置されるように搬送される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、有機物質が充填されて保管される貯留空間に熱によって有機物質が変質されることを防止する冷却ユニットを設けることにより、大容量の有機物質を蒸着物質供給装置に充填して使用することができ、その結果、蒸着装置の稼動停止周期を延ばすことができるという効果がある。これにより、有機薄膜蒸着の工程効率性を高めることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、充填された有機物質を所望の搬送速度にて気化空間に搬送させ、気化空間を加熱する発熱ユニットを制御することにより、有機物質が気化される量を調節することができ、その結果、有機物質がガスの不均一な拡散を防止して蒸着される有機薄膜の品質を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係る基板処理装置が用いられるシステムを示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る蒸着物質供給装置を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態による蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を詳述する。
【００２５】
しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、異なる様々な形態にて実現可能であり、これらの実施形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を持った者に本発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
【００２６】
図１は、本発明に係る基板処理装置が用いられる基板処理システムを示す概略構成図であり、図２は、本発明に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【００２７】
同図に示すように、前記基板処理システムは、多数枚の基板１０を速やかに処理可能なインライン方式であることを想定して説明する。この基板処理システムは、処理の対象となる基板１０が搬入される搬入部１０００と、搬入部１０００から離れて位置し、処理済みの基板１０が搬出される搬出部５０００と、搬入部１０００と搬出部５０００との間にインライン配置されて基板１０を処理する複数の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃと、を備える。また、前記基板処理システムは、複数の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃの先端に配置されて基板処理部３０００ａ〜３０００ｃに搬入された基板１０を基板ホルダー２００に載置して整列させる処理準備部２０００と、基板処理部３０００ａ〜３０００ｃの末端に配置されて処理済みの基板１０を搬出部５０００に搬出するために基板１０を基板ホルダー２００から取り外す搬出準備部４０００と、をさらに備える。
【００２８】
搬入部１０００は、基板処理システムの一方の側の端部に配置されて有機薄膜が蒸着される多数枚の基板１０が待機する空間であり、前記搬入部１０００には、多数枚の基板１０が搭載された基板カセットが配置され、カセットから取り出された基板１０が蒸着工程のために待機するバッファステージが配設される。
【００２９】
基板処理部３０００ａ〜３０００ｃは、前記搬入部１０００と搬出部５０００との間に介装されて有機薄膜の蒸着が行われる空間であり、少なくとも１以上の反応空間が画設されるチャンバー４００と、前記チャンバー４００内の反応空間に対応して設けられる少なくとも１以上の有機原料供給部１００と、前記有機原料供給部１００に対向して搬送されるように設けられて基板１０を支持・搬送させる基板ホルダー２００と、を備える。また、単一の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃが配設されて単一の有機原料供給部１００が配設される場合には、前記基板ホルダー２００を搬送させるための別途の搬送レールが不要であるが、基板処理部３０００ａ〜３０００ｃが多数配設されて有機原料供給部１００が多数配設される場合には、基板１０をそれぞれの有機原料供給部１００に対向させるために、搬送レール３００に沿って搬送されることが好ましい。もちろん、基板ホルダー２００の搬送方法は搬送レールによる方法に限定されず、当業者にとって使用である限り、様々な搬送方法が採用可能である。
【００３０】
前記チャンバー４００は、一または複数の反応空間を有するように画設される。また、図示はしないが、前記チャンバー４００には基板１０および基板ホルダー２００が出入りするゲートが設けられ、チャンバー４００の内部を真空引きするか、あるいは、チャンバー４００内部の未反応ガスなどを排気する排気ラインが形成される。
【００３１】
前記基板ホルダー２００は基板１０を水平または垂直に支持しつつ搬送させるものであれば、いかなる方式のホルダーも使用可能である。本発明は、基板１０の周縁を把持して垂直に支持する方式のホルダーを提案している。このとき、基板ホルダー２００は、チャンバー４００内に設けられる搬送レール３００によって支持されてガイドされつつ搬送される。
【００３２】
また、前記基板ホルダー２００との対向個所には、基板１０に蒸着される有機原料を供給する有機原料供給部１００が配置される。
【００３３】
図３は、本発明に係る蒸着物質供給装置を示す概略断面図である。同図に示すように、有機原料供給部１００は、内部に原料物質が充填される貯留空間１１０ａおよび原料物質が気化される気化空間１１０ｂが直線状に連通状に形成される坩堝１１０と、前記坩堝１１０に充填された原料物質を貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニット１２０と、前記坩堝１１０に形成される気化空間１１０ｂの外側に配設されて前記気化空間１１０ｂに原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニット１３０と、前記坩堝１１０に形成される貯留空間１１０ａの外側に配設されて前記貯留空間１１０ａに貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット１４０と、一方の側が前記坩堝１１０の気化空間１１０ｂ側に連結されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管１５０と、前記連絡管１５０の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクター１６０と、を備える。
【００３４】
本発明は、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）を製造する装置を提示するものであり、本発明における原料物質としては、例えば、有機材料が用いられることが好ましい。
【００３５】
坩堝１１０は、一方の側が開口された円筒の管状に形成される。このとき、前記坩堝１１０の内部は、下側に原料物質が充填される貯留空間１１０ａが形成され、上側に原料物質が気化される気化空間１１０ｂが形成される。前記貯留空間１１０ａおよび気化空間１１０ｂは、所定の画設手段によって画設される空間ではなく、原料物質の状態に応じて仕切られる空間である。このため、原料物質が固相または液相で存在する空間を貯留空間１１０ａと定義し、固相または液相の原料物質が熱によって気化される空間を気化空間１１０ｂと定義する。このとき、前記坩堝１１０には、図示はしないが、蒸着工程が行われる間に坩堝１１０の内部を超真空圧力の環境に維持するための真空ラインが連結されていてもよい。
【００３６】
搬送ユニット１２０は、前記坩堝１１０の貯留空間１１０ａに充填された原料物質を気化空間１１０ｂに次第に搬送させる手段であり、前記坩堝１１０の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッド１２１と、一方の側が前記ヘッド１２１に連結され、他方の側が前記坩堝１１０の外側に配設されて前記ヘッド１２１と一体に移動されるロッド１２２と、前記ロッド１２２の他方の側に連結されて前記ロッド１２２を移動させる駆動部と、を備える。
【００３７】
前記駆動部は、モーター１２３または油圧式シリンダーなど、前記ロッド１２２を上下動させるものであれば、いかなるものも採用可能である。本発明は、好適な実施形態に係る駆動部として、モーター１２３を採用している。より具体的に、前記搬送ユニット１２０は、電源によって駆動されるモーター１２３と、前記モーター１２３につれ回転されるボールスクリュー１２４と、前記ボールスクリュー１２４の上においてボールスクリュー１２４の回転によって上下動する昇降体１２５と、前記昇降体１２５と一体に移動されるように一方の側が前記昇降体１２５に固定され、他方の側が前記ロッド１２２を支持する支持体１２６と、をさらに備える。このため、前記モーター１２３の回転によってボールスクリュー１２４が回転されて昇降体１２５が上下動すると、昇降体１２５と一体に支持体１２６が移動されつつロッド１２２を上下動させる。これにより、ロッド１２２の上端に配設されたヘッド１２１が原料物質を坩堝１１０の貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに搬送させる。
【００３８】
発熱ユニット１３０は、前記坩堝１１０の貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに搬送される原料物質を加熱して気化させる熱エネルギーを供給する手段であり、原料物質を気化させる熱エネルギーが供給可能なものであれば、いかなるものも採用可能である。例えば、発熱ユニット１３０として、コアヒーターまたはランプヒーターなどが使用可能であり、本実施形態においては、コアヒーターを使用している。発熱ユニット１３０は、坩堝１１０の外周面のうち気化空間が形成される個所の外周面に抵抗熱線１３１が取巻されてなる。このとき、抵抗熱線１３１としては、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ金属またはこれらの合金線が使用可能である。
【００３９】
また、前記発熱ユニット１３０による原料物質の加熱を容易にするために、前記坩堝１１０の内壁のうち気化空間１１０ｂが形成される個所の内壁には、熱伝導性の高い金属シート１１１が配設されていてもよい。このとき、金属シート１１１は、ドーナツ状またはパイプ状に形成されることが好ましい。
【００４０】
冷却ユニット１４０は、前記坩堝１１０の貯留空間１１０ａに充填された原料物質が前記発熱ユニット１３０の熱によって変質されることを防止する手段であり、原料物質が貯留された貯留空間１１０ａを冷却させるものであれば、いかなるものも採用可能である。例えば、本実施形態においては、冷却ユニット１４０として冷却ジャケットを使用している。冷却ユニット１４０は、坩堝１１０の外周面のうち貯留空間１１０ａが形成される個所の外周面、好ましくは、前記発熱ユニット１３０が配設される個所と隣り合う部分を取り囲むように配設される。冷却ユニット１４０は、坩堝１１０の外周面のうち貯留空間１１０ａが形成される個所の外周面に冷却水が流れる冷却流路１４１が囲設されてなる。
【００４１】
さらに、前記坩堝１１０の上部には、前記発熱ユニット１３０によって気化された原料ガスをインジェクター１６０に流動させる連絡管１５０が連結される。
【００４２】
連絡管１５０は、インジェクター１６０と連絡可能に所定の形状に折り曲げられてもよい。また、前記連絡管１５０の外周部には、気化済みの原料ガスがさらに液相または固相に変化することを防止するために、発熱ライン１５１が配設される。
【００４３】
このとき、前記連絡管１５０の直径および長さは、原料物質の変性に悪影響を及ぼす。より具体的に、原料物質の変性は、坩堝１１０内の高い温度および圧力によって起こる。このため、原料物質の変性を防止するためには、坩堝１１０内の温度および圧力を低く維持する必要がある。また、原料物質の気化温度は真空度に影響され、真空度が下がるにつれて気化温度も下がる傾向にあるため、坩堝１１０内の真空度を低く維持した方が、原料物質の変性を防止する上で一層効率的である。
【００４４】
坩堝１１０内の真空度は、コンダクタンスの概念として解釈可能であり、コンダクタンスは、配管の長さおよび直径に大きく影響される。下記式１は、コンダクタンスを計算する式である。
【００４５】
[式１]
Ｃ＝３．８１（Ｔ／Ｍ）１／２Ｄ３／（Ｌ＋１．３３Ｄ）
Ｄ：配管の直径
Ｌ：配管の長さ
Ｔ：温度
Ｍ：原料物質の分子量
【００４６】
上式１から明らかなように、コンダクタンスは配管の長さが短いほど、且つ、直径が大きいほど上がる傾向にある。このため、本実施形態において、坩堝１１０内の真空度を下げて原料物質の変質を防止するために、連絡管１５０の長さをできる限り短くし、且つ、連絡管１５０の直径を大きくすることが好ましい。特に、連絡管１５０の長さよりも連絡管１５０の直径の方がコンダクタンス値を大幅に左右するため、本実施形態においては、原料物質として用いられる有機物質および坩堝１１０内の温度を考慮して、連絡管１５０の直径を２０〜２００ｍｍにしている。これは、連絡管１５０の直径が２０ｍｍ以下であれば、コンダクタンスが低すぎて原料物質が変質されることを防止する効果があまり得られない一方、連絡管１５０の直径が２００ｍｍ以上であれば、他の装置との互換性に制限があるためである。特に、連絡管１５０の直径は、原料物質の変質防止効率および他の装置との互換性を考慮して、７０ｍｍにすることが好ましい。
【００４７】
さらに、前記連絡管１５０の一方の側には係合部材１７０が連結され、前記係合部材１７０にはねじ山が形成されて前記坩堝１１０の上端部に螺着される。このとき、坩堝１１０の貯留空間１１０ａ、気化空間１１０ｂ、係合部材１７０の内部および連絡管１５０の内部は連通される。このように係合部材１７０および坩堝１１０を螺合させることにより、係合部材１７０および坩堝１１０間の着脱を容易に行うことができる。これにより、原料物質の充填に際して、坩堝１１０から係合部材１７０を取り外した後、原料物質を坩堝１１０の貯留空間１１０ａに容易に充填することができる。
【００４８】
さらに、前記連絡管１５０の他方の側にはインジェクター１６０が連絡される。
【００４９】
インジェクター１６０は、内部に前記連絡管１５０と連通される流路が形成され、その端部には気化済みの原料物質が噴射されるガス噴射口１６１が形成される。このとき、インジェクター１６０は線状を呈し、前記ガス噴射口１６１が一直線状に配列されて基板１０と対向して配置される。なお、インジェクター１６０の外周部にも、気化済みの原料物質がさらに液相または固相に変化することを防止するために、発熱ライン１６２が配設される。
【００５０】
前記インジェクター１６０は、連絡管１５０と連通されることにより、坩堝１１０の真空度に影響を及ぼす。このため、連絡管１５０の直径を限定した理由と同様に、インジェクター１６０の直径を２０〜２００ｍｍにすることが好ましく、連絡管１５０と対応するようにインジェクター１６０の直径を７０ｍｍにすることがより好ましい。なお、インジェクター１６０のガス噴射口１６１の直径は８ｍｍよりも大きく形成することが好ましい。
【００５１】
前記坩堝１１０、搬送ユニット１２０およびインジェクター１６０は、前記チャンバー４００内に配設されるために、支持部１８０によって一体に支持される。また、前記支持部１８０は、前記インジェクター１６０と基板１０との間の間隔を調節するために、インジェクター１６０が基板１０に向けて搬送されるように設けられるレール１８５の上に配設される。
【００５２】
前記支持部１８０は、前記レール１８５に沿って移動される可動胴体１８１と、前記可動胴体１８１に固定されて前記坩堝１１０および搬送ユニット１２０を一体に支持する支持フレーム１８２と、前記インジェクター１６０を支持する支持プレート１８３と、を備える。もちろん、前記可動胴体１８１、支持フレーム１８２および支持プレート１８３の形状には制限がなく、前記坩堝１１０、搬送ユニット１２０およびインジェクター１６０を一体に支持する形状および構造であれば、いかなるものも採用可能である。また、前記可動胴体１８１は、前記レール１８５の上において移動可能なものであれば、いかなるものであっても構わない。例えば、ボールスクリューによる駆動方式、ＬＭガイドによる駆動方式などが適用可能である。
【００５３】
さらに、前記インジェクター１６０の前方には、インジェクター１６０からの気化済みの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサー１８４が配設される。このため、前記噴射量測定センサー１８４において測定される原料物質の噴射量に応じて、発熱ユニット１３０の加熱温度および搬送ユニット１２０のヘッド１２１の移動速度を制御して気化される原料物質の量を調節する。
【００５４】
さらにまた、前記インジェクター１６０の前方、好ましくは、インジェクター１６０と基板ホルダー２００との間に前記インジェクター１６０から噴射される原料物質の流れを選択的に制限するシャッター１９０が介装される。前記シャッター１９０は、前記インジェクター１６０に形成されたガス噴射口１６１の前方を閉塞する面を有する形状に製造され、回動方式または摺動方式によって作動する。本実施形態においては、モーター１９１の駆動によってシャッター１９０が回動してインジェクター１６０の前方を選択的に開閉する方式を提案している。もちろん、シャッター１９０の形状および作動方式は上記の実施形態に限定されるものではなく、インジェクター１６０から基板１０に噴射される原料物質の流れを選択的に制限可能なものであれば、いかなるものも採用可能である。
【００５５】
さらにまた、図１に示すように、搬出部５０００は、基板処理システムの他方の側の端部に配置されて有機薄膜が蒸着された多数枚の基板１０が外部に搬出されるために待機する空間であり、前記搬出部５０００にはアンローダーが配設され、前記アンローダーは蒸着処理済みの多数枚の基板１０を基板カセットに搭載して外部に取り出す。
【００５６】
このような構成を有する本発明に係る蒸着物質供給装置および基板処理装置が適用された基板処理システムの作動状態を説明する。
【００５７】
図４および図５は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。
【００５８】
まず、図４に示すように、蒸着物質供給装置の坩堝１１０を係合部材１７０から取り外した後、その内部の貯留空間１１０ａに基板１０に蒸着する原料物質、すなわち、有機材料を充填する。そして、坩堝１１０と係合部材１７０とを係合する。ここで、多数種の有機薄膜を順次に積層させる場合には、これに対応して複数の基板処理部３０００ａ〜３０００ｃを形成し、それぞれの基板処理部３０００ａ〜３０００ｃに有機原料供給部１００を配設した後、蒸着したい有機物質を坩堝１１０に充填する。このとき、坩堝１１０の貯留空間１１０ａには、有機薄膜蒸着工程が連続的に又は周期的に行える十分な量の有機物質を充填する。貯留空間１１０ａに充填された有機物質は、冷却ユニット１４０の冷却によって変質されずに長時間貯留可能となる。なお、坩堝１１０およびインジェクター１６０が固定された可動胴体１８１を移動させて処理対象となる基板１０とインジェクター１６０との間の間隔を設定する。
【００５９】
このようにして有機原料供給部１００が準備されれば、搬入部１０００に準備された基板１０を処理準備部２０００に搬入して基板１０を基板ホルダー２００に載置して整列させる。このようにして準備された基板１０は基板ホルダー２００により搬送され、それぞれの基板処理部３０００ａ〜３０００ｃに配設された有機原料供給部１００に臨む個所に置かれる。
【００６０】
基板１０が搬送されて有機原料供給部１００の前方、好ましくは、インジェクター１６０の前方に置かれると、図５に示すように、有機原料供給部１００の搬送ユニット１２０が作動して坩堝１１０の貯留空間１１０ａに充填された有機物質を気化空間１１０ｂに搬送させる。より具体的に、モーター１２３が作動して回転するにつれて、ボールスクリュー１２４が回転して昇降体１２５が上下動する。すると、昇降体１２５と一体に支持体１２６が移動されつつロッド１２２を上下動させ、これにより、ロッド１２２の上端に配設されたヘッド１２１が原料物質を坩堝１１０の貯留空間１１０ａから気化空間１１０ｂに搬送させる。すると、気化空間１１０ｂに周設された発熱ユニット１３０の加熱によって有機物質が気化される。このとき、気化される有機物質の量は、発熱ユニット１３０の加熱温度の制御および搬送ユニット１２０のヘッド１２１の搬送速度の制御によって決定される。そして、気化空間１１０ｂに達せずに貯留空間１１０ａに貯留される有機物質は、貯留空間１１０ａに周設された冷却ユニットの冷却によって変質されることが防止される。
【００６１】
このように気化空間１１０ｂにおいて所望の量だけ気化された有機物質は、係合部材１７０および連絡管１５０を経てインジェクター１６０に形成されたガス噴射口１６１を介してインジェクター１６０の外部に噴射される。また、シャッター１９０を作動させてシャッター１９０を開くことにより、有機物質の噴射が円滑に行われる。このようにして噴射された有機物質は、基板１０に蒸着されて基板１０に有機薄膜を形成する。このとき、インジェクター１６０の前方に配置された噴射量測定センサー１８４においてインジェクター１６０からの有機物質の噴射量が測定され、該測定量を演算して発熱ユニット１３０の加熱温度および搬送ユニット１２０のヘッド１２１の搬送速度を制御する。
【００６２】
もし、基板１０の搬送が連続的に行われる工程であれば、インジェクター１６０の前方に配設されたシャッター１９０を常に開状態に維持し、これに対し、基板１０の搬送が不連続的に、すなわち、周期的に行われる工程であれば、シャッター１９０が選択的に開状態または閉状態になるように作動させることが好ましい。
【００６３】
このようにして基板処理部３０００ａ〜３０００ｃのうちの所望の処理部を通じて単層または多層の有機薄膜の蒸着が完了すると、基板１０は搬出準備部４０００に搬送されて基板ホルダー２００から取り外される。取り外された基板１０は搬出部５０００に搬出され、搬出された多数枚の基板はカセットに搭載されて基板処理システムの外部に取り出される。
【００６４】
以上、本発明における基板処理システムは、多数枚の基板を速やかに処理可能なインライン方式であることを想定して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機薄膜を蒸着可能である限り、様々な方式の処理システムに適用可能である。また、本発明においては、基板およびインジェクターを地面と垂直に配置した後、有機薄膜を蒸着することを例にとって説明したが、基板およびインジェクターを地面と平行に配置するために基板ホルダーおよび有機原料供給部を水平方向に配設してもよい。以上、本発明は添付図面と上述した好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定される。よって、この技術分野における通常の知識を持った者であれば、後述する特許請求の範囲の技術的思想から逸脱しない範囲内において本発明は様々に変形および修正可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、
前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、
前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、
を備える蒸着物質供給装置。
【請求項２】
前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット
をさらに備える請求項１に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項３】
前記冷却ユニットは、前記坩堝の外周面を取り囲んで冷却水の流動する冷却流路が形成された冷却ジャケットであることを特徴とする請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項４】
一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、
前記連絡管の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクターと、
をさらに備える請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項５】
前記坩堝、搬送ユニットおよびインジェクターを一体に支持する支持部をさらに備え、
前記支持部は、前記インジェクターが向く方向に延びるレールの上に配設されてレールに沿って移動されることを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項６】
前記連絡管の一方の側には係合部材が連結され、前記係合部材は前記坩堝と螺合されることを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項７】
前記連絡管の直径は２０〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項８】
前記インジェクターからの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサーをさらに備え、
前記噴射量測定センサーにおいて測定される原料物質の噴射量に応じて前記搬送ユニットの作動を制御して原料物質の噴射量を調節することを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項９】
前記坩堝に形成される気化空間の内壁には金属シートが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１０】
前記搬送ユニットは、
前記坩堝の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッドと、
一方の側が前記ヘッドに連結され、他方の側が前記坩堝の外側に配設されて前記ヘッドと一体に移動されるロッドと、
前記ロッドの他方の側に連結されて前記ロッドを移動させる駆動部と、
を備える請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１１】
前記駆動部はモーターまたは油圧式シリンダーであることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１２】
前記発熱ユニットはコアヒーターまたはランプヒーターであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１３】
反応空間が形成されるチャンバーと、前記反応空間に設けられて気化される原料物質を供給する有機原料供給部と、基板を支持する基板ホルダーと、を備え、
前記有機原料供給部は、
内部に原料物質が貯留される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、
前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニットと、
前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて前記気化空間に原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、
一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、
前記連絡管の他方の側に連絡され、前記基板ホルダーと対向して配置されて気化済みの原料物質を基板に向けて噴射するインジェクターと、
を備える基板処理装置。
【請求項１４】
前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット
をさらに備える請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記チャンバーには多数の反応空間が画設され、
前記有機原料供給部は多数配設されて前記多数の反応空間にそれぞれ配置されるようにチャンバーの内部に設けられ、
前記基板ホルダーは前記それぞれの有機原料供給部と対向して配置されるように搬送されることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１】
内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、
前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、
前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、
を備える蒸着物質供給装置。
【請求項２】
前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット
をさらに備える請求項１に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項３】
前記冷却ユニットは、前記坩堝の外周面を取り囲んで冷却水の流動する冷却流路が形成された冷却ジャケットであることを特徴とする請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項４】
一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、
前記連絡管の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクターと、
をさらに備える請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項５】
前記坩堝、搬送ユニットおよびインジェクターを一体に支持する支持部をさらに備え、
前記支持部は、前記インジェクターが向く方向に延びるレールの上に配設されてレールに沿って移動されることを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項６】
前記連絡管の一方の側には係合部材が連結され、前記係合部材は前記坩堝と螺合されることを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項７】
前記連絡管の直径は２０〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項８】
前記インジェクターからの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサーをさらに備え、
前記噴射量測定センサーにおいて測定される原料物質の噴射量に応じて前記搬送ユニットの作動を制御して原料物質の噴射量を調節することを特徴とする請求項４に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項９】
前記坩堝に形成される気化空間の内壁には金属シートが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１０】
前記搬送ユニットは、
前記坩堝の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッドと、
一方の側が前記ヘッドに連結され、他方の側が前記坩堝の外側に配設されて前記ヘッドと一体に移動されるロッドと、
前記ロッドの他方の側に連結されて前記ロッドを移動させる駆動部と、
を備える請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１１】
前記駆動部はモーターまたは油圧式シリンダーであることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１２】
前記発熱ユニットはコアヒーターまたはランプヒーターであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸着物質供給装置。
【請求項１３】
反応空間が形成されるチャンバーと、前記反応空間に設けられて気化される原料物質を供給する有機原料供給部と、基板を支持する基板ホルダーと、を備え、
前記有機原料供給部は、
内部に原料物質が貯留される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、
前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニットと、
前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて前記気化空間に原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、
一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、
前記連絡管の他方の側に連絡され、前記基板ホルダーと対向して配置されて気化済みの原料物質を基板に向けて噴射するインジェクターと、
を備える基板処理装置。
【請求項１４】
前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット
をさらに備える請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記チャンバーには多数の反応空間が画設され、
前記有機原料供給部は多数配設されて前記多数の反応空間にそれぞれ配置されるようにチャンバーの内部に設けられ、
前記基板ホルダーは前記それぞれの有機原料供給部と対向して配置されるように搬送されることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５０８８１５（Ｐ２０１２−５０８８１５Ａ）
【公表日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３６２４６（Ｐ２０１１−５３６２４６）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００６６７１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５６０５７
【国際公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（５０９１７０１６５）エスエヌユー プレシジョン カンパニー，リミテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】ＳＮＵ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｄｏｎｇ−ａ ｔｏｗｎ ＃２０１， Ｂｏｎｇ−ｃｈｕｎ ７−ｄｏｎｇ １６９２−２，Ｋｗａｎａｋ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ １５２−８１８（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００６６７１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５６０５７
【国際公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（５０９１７０１６５）エスエヌユー プレシジョン カンパニー，リミテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】ＳＮＵ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｄｏｎｇ−ａ ｔｏｗｎ ＃２０１， Ｂｏｎｇ−ｃｈｕｎ ７−ｄｏｎｇ １６９２−２，Ｋｗａｎａｋ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ １５２−８１８（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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