DE112005002801T5

DE112005002801T5 - Verdampfungsquellenvorrichtung

Info

Publication number: DE112005002801T5
Application number: DE112005002801T
Authority: DE
Inventors: Taisuo Fukuda
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: CN101080507A; DE112005002801B4; JPWO2006043723A1; JP4787170B2; CN100587105C; WO2006043723A1; US20080128094A1

Abstract

Verdampfungsquellenvorrichtung für eine Vakuumabscheidungsapparatur umfassend:
einen Aufnahmebereich, um ein Verdampfungsmaterial im geschmolzenen Zustand aufzunehmen; und
einen Verdampfungsbereich, um das Verdampfungsmaterial in dem geschmolzenen Zustand zu verdampfen;
wobei das Verdampfungsmaterial, das im geschmolzenen Zustand von dem Aufnahmebereich zu dem Verdampfungsbereich durch eine Übertrittsöffnung zwischen dem Aufnahmebereich und dem Verdampfungsbereich durch die Schwerkraft hindurch tritt;
eine Dampfaustrittsöffnung, die in einem Teil einer zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfungsbereich ausgebildet ist;
wobei das geschmolzene Verdampfungsmaterial, welches von dem Aufnahmebereich zu dem Verdampfungsbereich hindurch getreten ist, durch die umgebende Wärmestrahlung verdampft wird, während sich das geschmolzene Verdampfungsmaterial ohne Kontakt des geschmolzenen Verdampfungsmaterials mit einer Innenwand der zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfer nach unten bewegt und während die Verdampfungsaustrittsöffnung Dampf ausstößt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verdampfungsquellenvorrichtung, die geeigneter Weise für eine Vakuumabscheidungsvorrichtung verwendet wird, welche einen Film aus Material bildet, das durch Erhitzen geschmolzen und dann verdampft (vaporisiert) wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verdampfungsquellenvorrichtung des so genannten geschlossenen Typs, welche wenigstens eine Dampfausstoßöffnung von einer Größe aufweist, bei der der Dampf in Folge eines Druckunterschiedes zwischen der Innenseite und der Außenseite eines Tiegels der Verdampfungsquellenvorrichtung beibehalten heraussprudelt.
Hintergrundtechnik
Eine herkömmliche Vakuumverdampfungsvorrichtung und eine herkömmliche Verdampfungsquellenvorrichtung der geschlossenen Art (weiche nachfolgend nur als Verdampfungsquellenvorrichtung bezeichnet wird) wird unter Bezugnahme auf die 17 und 18 entsprechend erläutert (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
17 ist eine schematische Querschnittdarstellung, die eine Vakuumabscheidungsvorrichtung darstellt. 18 ist eine schematische Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung darstellt. In den 17 und 18 sind ähnliche Bezugszeichen den gleich dargestellten Elementen zugeordnet.
Eine Vakuumabscheidungsvorrichtung wird nachfolgend zuerst unter Bezugnahme auf 17 erläutert.
Bezug nehmend auf 17, stellt die Nummer 11 eine Verdampfungsquellenvorrichtung dar, 121 stellt eine Vakuumkammer (Raum) dar, 122 stellt ein Halteelement für ein Substrat 123 dar, und 124 stellt ein Lagerelement für eine Verdampfungsquellenvorrichtung dar. Die Verdampfungsquellenvorrichtung 11 umfasst einen Tiegel 111 und eine Heizspirale 113. Der Tiegel 111 beinhaltet ein festes Verdamp fungsmaterial 114.
Wenn die Heizspirale 113 den Tiegel 111 erhitzt, verdampft das Verdampfungsmaterial 114 und wird von der Düse (Austrittsöffnung) in die Vakuumkammer 121 ausgestoßen, um einen Abscheidungsfilm über dem Substrat 123 zu bilden. In den 17 und 18 verwendet die Verdampfungsquellenvorrichtung eine Heizspirale zum Erhitzen des Tiegels 111. Darüber hinaus gibt es als das Heizverfahren den Elektronenbeschuss oder andere Verfahren. Da die Gemeinsamkeit dann besteht, ein Verdampfungsmaterial in einem Tiegel durch die Hitze des Tiegels zu schmelzen und zu verdampfen, wird jedoch nachfolgend ein Beispiel mittels einer Heizspirale ohne Bezugnahme auf andere Heizverfahren erläutert.
Nun wird eine Verdampfungsquellenvorrichtung unter Bezugnahme auf 18 erläutert.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung 11, die in 18(a) gezeigt ist, enthält der Tiegel 111 ein festes Verdampfungsmaterial 114. Wenn die Heizspirale 113 elektrisch angeregt wird, wird der Tiegel 111 erhitzt. In diesem Fall, zeigt der Bereich des Verdampfungsmateriales 114, der mit dem Tiegel 111 in Berührung ist, die höchste Temperatur. Das Verdampfungsmaterial, das von dem Tiegel 111 entfernt ist, zeigt eine niedrigere Temperatur. Wenn die Temperatur ansteigt, beginnt das Verdampfungsmaterial 114 von den Abschnitten an zu schmelzen, die mit dem Tiegel 111 in Kontakt sind, und dann verflüssigt sich das gesamte Verdampfungsmaterial. Während das verflüssigte Verdampfungsmaterial durch die Folgen der Erhitzung eine Konvektion durchmacht, verdampft es von der dem Raum zugewandten Oberfläche (die obere Oberfläche des Verdampfungsmaterials 114 in 18(a)). Das verdampfte Verdampfungsmaterial wird von der Düse (Ausstoßöffnung) 112 auf das Substrat 123 aufgesprüht.
Der geschlossenartige Tiegel hat einen Innendruck. Jedoch wird das verdampfte Gas, welches nicht von der Düse 112 austritt, erneut verflüssigt, so dass ein dynamischer Gleichgewichtszustand in dem Raum innerhalb des Tiegels 111 erhalten wird. in diesem Zustand, selbst wenn die Heiztemperatur nicht sorgfältig gesteuert wird, bringt der kontinuierliche Heizvorgang das geschmolzene Material zum Sieden. Das flüssige Verdampfungsmaterial wird aus der Düse 112 herausgespritzt. Dieses Phänomen, welches Abspritzen genannt wird, verursacht einen Verlust des Verdampfungsmateriales 114, bombardiert das Substrat, so dass der abgelagerte Film beschädigt wird, und macht die Verdampfungsmenge pro Zeit instabil. Durch Niedrighalten der Heiztemperatur, um das Abspritzen zu verhindern, vermindert sich die Verdampfungsmenge, so dass die Verdampfungsmenge reduziert wird und die Filmbildungsra te langsam wird. Jedoch hängt die Filmbildungsrate mit den Produktionskosten zusammen. Um ein Vermindern der Verdampfungsmenge auch nur ein wenig niedrig zu halten, um das Abspritzen zu verhindern, wurde eine Spritzschutzbarriere (Abschottung) in dem Tiegel angeordnet.
18(b) zeigt eine Verdampfungsquellenvorrichtung 11, die Spritzschutzbarrieren (Abschottungen) 1161 und 1162 aufweist, die innerhalb des Tiegels 111 angeordnet sind.
Bezug nehmend auf 18(b) sind ein zylindrisches Element 1172, eine Barriere 1162, ein zylindrisches Element 1171, und eine Barriere 1161 innerhalb des Tiegels 111 angeordnet. Das Verdampfungsmaterial 114 wird auf dem Boden des Tiegels 111 platziert. Die zylindrischen Elemente 1171 und 1172 und die Barrieren 1161 und 1162 sind abnehmbar. Die Barriere hat zwei Öffnungen und die Barriere 1162 hat eine Öffnung.
In dem Vorbereitungsschritt eines Abscheidungsvorganges, wird das Verdampfungsmaterial 114 innerhalb des Tiegels 111 platziert. Dann wird die Barriere 1162, die eine Öffnung einer geeigneten Größe aufweist, auf dem zylindrischen Element 1172 platziert. Die zylindrischen Elemente 1171 und 1161 sind oberhalb der Barriere 1162 platziert. Die Barrieren 1162 und 1161 blockieren das Abspritzen der siedenden Flüssigkeit des Verdampfungsmaterials 114, so dass das geschmolzene Verdampfungsmaterial nicht aus der Düse 112 abspritzt (sprüht). Die Öffnung der Barriere 1162, die ein Dampfdurchtrittsmündung ist, ist größer als die Düse 112. Selbst, wenn nur die Barriere 1162 in dem Tiegel 111 angeordnet ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Spritzer durch die Öffnung der Barriere 1162 hindurch treten und dann von der Düse 112 austreten, geringer als in dem Fall, wo die Barriere 1162 nicht eingesetzt ist. Jedoch wird die Barriere 1161, die zwei Öffnungen aufweist, eingesetzt, um weiteres Abspritzen zu vermindern. Während der Spritzer durch die Öffnung der Barriere 1162 hindurch treten und die Barriere 1161 treffen, wird die Wahrscheinlichkeit, dass der Spritzer die Düse 112 erreicht, weiter reduziert. Da die Barrieren 1161 und 1162 durch Wärmeleitung bei einer hohen Temperatur gehalten werden, wird der Spritzer, der die Barrieren 1162 und 1161 berührt, verdampft.
In dem herkömmlichen geschlossenartigen Tiegel wird, da die Düse die einzige Öffnung nach draußen ist, das Verdampfungsmaterial durch das Auseinanderbauen des Tiegels bei dem Einrichtungsvorgang zugeführt. Jeder der Tiegel 111, die in den 18(a) und 18(b) gezeigt sind, umfassen zwei Teile, einschließlich einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt. Der obere und untere Abschnitt sind aneinander angepasst. Wenn das Verdampfungsmaterial 114 untergebracht oder erneut befüllt wird, wird der Tiegel 111 aus dem Heizmechanismus, der die Heizspirale 113 umfasst, herausgenommen, und wird dann in den oberen Abschnitt und unteren Abschnitt getrennt. Nachdem das Verdampfungsmaterial 114 erneut in den unteren Tiegel befüllt ist, werden der untere Tiegel und der obere Tiegel zusammengesetzt. Die zusammengesetzte Struktur wird erneut in den Heizmechanismus eingebaut. Bei dem Einbau der Barriere werden die Teile in der Reihenfolge des zylindrischen Elementes 1172, die Barriere 1162, das zylindrische Element 1171, und die Barriere 1161 gestapelt, bevor der obere und untere Tiegel zusammengesetzt wird.

Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung Nummer 5-41698

Beschreibung der Erfindung
Da der herkömmliche geschlossenartige Tiegel dazu neigt, Spritzer zu verursachen, wie es oben beschrieben ist, wurde das Verfahren im allgemeinen verwendet, bei dem eine Barriere in einem Tiegel eingesetzt wird, um das Abspritzen zu verhindern. Jedoch ist es schwierig, das Abspritzen mittels der Barriere vollständig zu verhindern. Der Grund ist der, dass, wenn eine erwünschte Austrittsmenge eines Dampfgases benötigt wird, das Dampfgas, das durch die Öffnung der Barriere hindurch tritt, nicht ausreichend klein genug angemessen gemacht werden kann oder die Anzahl von Barrieren nicht gesteigert werden kann. Das Reduzieren der Öffnung einer Barriere oder das Erhöhen der Anzahl von Barrieren führt dazu, dass der Gasdruck in dem Tiegel ansteigt. Da die Umwandlungsmenge des erzeugten Dampfes von der Dampfphase in die flüssige Phase ansteigt, reduziert sich die Austrittsmenge des verdampften Gases von der Düse. Mit anderen Worten, da das Ansteigen der Austrittsmenge der Funktion der Barriere entgegenwirkt, hat das Verfahren der Anordnung von Barrieren das Problem, dass der Spritzschutzeffekt unsicher ist, und dass das Sicherstellen des Spritzschutzeffektes zu einer Herabsetzung der Austrittsmenge führt.
Der geschlossenartige Tiegel, der in 18 gezeigt ist, ist im Allgemeinen nicht groß und kann keine große Menge eines Verdampfungsmateriales zu einem Zeitpunkt beinhalten. Daher ist es mit dem geschlossenartigen Tiegel sehr schwierig, eine Abscheidung über einen langen Zeitraum zu bieten und eine große Verdampfungsmenge zu erhalten.
Der Grund für das Niedrighalten der Größe eines Tiegels steht mit der thermischen Verteilung eines Tiegels in Zusammenhang. In dem Tiegel, der in 18 gezeigt ist, wird die seitliche Oberfläche direkt durch die Heizspirale auf eine hohe Temperatur erhitzt. Jedoch erreicht die obere Oberfläche des Tiegels oder der Düsenbereich nicht die Temperatur der Seite, da die von der seitlichen Oberfläche abgeleitete Wärme die obere Oberfläche erhitzt. Im Allgemeinen ist die Düse, welche in der Mitte der oberen Oberfläche eines Tiegels angeordnet ist, am meisten von der seitlichen Oberfläche beabstandet oder ist in dem Bereich einer niedrigsten Temperatur angeordnet. Dies bedeutet, dass eine Düsentemperatur verursachen kann, so dass der Dampf an der Düsenposition verflüssigt wird, was dazu führt, dass des Ausstoß aufhört. Dieses Phänomen schränkt die Größe des geschlossenartigen Tiegels ein. Der an der Düse angeordnete Bereich, der in 18 gezeigt ist, der mit Wänden (oder zylindrisch) umgeben ist, wird verwendet, um den Temperaturabfall der Düse zu verhindern. Das Ansteigen der Temperatur der seitlichen Oberfläche, um die Düsentemperatur zu erhöhen, führt zu heftigem Sieden eines Verdampfungsmateriales, so dass Spritzer wahrscheinlich werden. Ein komplizierter Heizmechanismus kann gezwungener Maßen den Bereich erhitzen, wo die Düse angeordnet ist. Jedoch wird die Steuerung kompliziert, wie es nachfolgend beschrieben ist.
Das heißt, bevor ein Verdampfungsmaterial in den Tiegel platziert ist, wird der Tiegel aus dem Heizmechanismus herausgenommen. Der Tiegel wird in den unteren Teil und den oberen Teil auseinandergebaut, und die Barriere und das zylindrische Element werden entfernt. Ein Verdampfungsmaterial wird an dem Boden des unteren Tiegels platziert. Dann werden die Barriere und das zylindrische Element erneut eingebaut, und der obere Tiegel wird mit dem unteren Tiegel zusammengefügt. Der zusammengesetzte Tiegel wird erneut in den Heizmechanismus eingesetzt. Diese aufeinander folgende Arbeit, welche nicht für Tiegel benötigt wird, mit Ausnahme des geschlossenartigen Tiegels, ist ein Grund, dass der geschlossenartige Tiegel nicht verwendet wird. Um den Bereich, wo die Düse eines Tiegels angeordnet ist, zwangsweise zu erhitzen, muss eine Heizspirale um dem Bereich angeordnet werden. Daher wird die Arbeit des Entfernens des Tiegels von dem Heizmechanismus komplizierter. Aufgrund dieser Einschränkung wurde davon ausgegangen, dass der geschlossenartige Tiegel die Verdampfungsmenge nicht erhöhen kann und einen Film nicht bei hoher Rate ablagern kann.
Dennoch hat die Verdampfung durch den Tiegel des geschlossen Typs einen großen Vorteil. In dem Tiegel des offenen Typs ist die Übertragungsrate des Dampfes auf ein Substrat eine Schallgeschwindigkeit, die von dem Zustand an dem Punkt abhängt. Im Gegensatz dazu, in dem Tiegel des geschlossen Typs wird die Übertragungsrate zu einer Ultraschallgeschwindigkeit, die durch eine erhaltene Austrittskraft gesteigert wird. Dieses Phänomen macht es möglich, einen guten abgeschiedenen Film aufgrund einer großen kinetischen Energie des Dampfes zu bilden. Darüber hinaus ist die Klusterio nenstrahltechnik als ein wichtiges Mittel bekannt, um einen Film von hoher Qualität Durch das Wachstum aus der Gasphase zu erhalten. Jedoch benötigt diese Technik einen Tiegel des geschlossen Typs und der Vorteil davon kann in dem Zustand nicht vollständig ausgenutzt werden, in dem der herkömmliche Tiegel des geschlossen Typs verwendet wird. Wenn der Nachteil des herkömmlichen Tiegels des geschlossen Typs gelöst ist, kann die Verdampfungsmenge verbessert werden, um einen Film bei hoher Rate zu bilden. Darüber hinaus kann eine verbesserte Filmqualität durch das Anwenden der Klusterionenstrahltechnik erwartet werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verdampfungsquellenvorrichtung des geschlossen Typs bereit zu stellen, die geeignet ist, Beeinträchtigungen der herkömmlichen Verdampfungsquellenvorrichtung des geschlossen Typs zu lösen, das heißt, das Auftreten von Spritzern, instabilen Verdampfungsmengen, Schwierigkeiten im Erhalten eines großen Verdampfungsvolumens, Unfähigkeit zur Langzeitverdampfung, und schwierigem Bedienen eines Tiegels bei der Anfangseinstellung.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, umfasst eine Verdampfungsquellenvorrichtung für eine Vakuumabscheidungsapparatur einen Aufnahmebereich, um ein Verdampfungsmaterial im geschmolzenen Zustand aufzunehmen; und einen Verdampfungsbereich, um das Verdampfungsmaterial in dem geschmolzenen Zustand zu verdampfen. Das Verdampfungsmaterial im geschmolzenen Zustand tritt von dem Aufnahmebereich zu dem Verdampfungsbereich durch eine Übertrittsöffnung zwischen dem Aufnahmebereich und dem Verdampfungsbereich durch die Schwerkraft hindurch. Eine Dampfaustrittsöffnung ist einem Teil einer zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfungsbereich ausgebildet. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial, welches von dem Aufnahmebereich zu dem Verdampfungsbereich hindurch getreten ist, wird durch die umgebende Wärmestrahlung verdampft, während sich das geschmolzene Verdampfungsmaterial ohne Kontakt des geschmolzenen Verdampfungsmaterials mit einer Innenwand der zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfer nach unten bewegt und während die Verdampfungsaustrittsöffnung Dampf ausstößt.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine nach unten verlaufende Säule, die in dem Verdampfungsbereich angeordnet ist. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial fließt an einer Oberfläche der nach unten verlaufenden Säule nach unten.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Oberfläche der nach unten verlaufenden Säule eine Rauheit einer Birnenhaut, eine spiralförmige Nut, eine ringförmige Nut oder eine vertikale Nut.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die nach unten verlaufende Säule eine nahezu aufrecht stehende konische Form oder eine nahezu invertierte konische Form.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die nach unten verlaufende Säule sich vertikal bewegen und der Kopf der nach unten verlaufenden Säule hat eine Größe oder Form, welche die Übertrittsöffnung blockieren oder verengen kann.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine zylindrische Heizeinrichtung in dem Einspritzbereich mit der Austrittsöffnung in dem Verdampfungsbereich gekoppelt, wobei die zylindrische Heizeinrichtung in dem Austrittsbereich eine Austrittsöffnung aufweist.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Austrittsöffnung des Austrittsbereiches eine Form einer Düse oder eines Schlitzes.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schmelzt und verflüssigt der Aufnahmebereich ein festes Verdampfungsmaterial.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verdampfungsmaterial, das in dem Aufnahmebereich geschmolzen und verflüssigt wird, zu dem Verdampfungsbereich vor der während der Abscheidung kontinuierlich oder stoßweise zugeführt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Verdampfungsquellenvorrichtung für eine Vakuumabscheidungsapparatur einen Schmelzbereich, um ein festes Verdampfungsmaterial zu schmelzen; einen Aufnahmebereich, um ein Verdampfungsmaterial in einem geschmolzenen Zustand aufzunehmen; und einen Verdampfungsbereich, um das geschmolzene Verdampfungsmaterial zu verdampfen. Die Innenseite des Schmelzbereiches und die Innenseite des Aufnahmebereiches stehen durch eine Öffnung zum Nachfüllen eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales in Verbindung. Die Innenseite des Aufnahmebereiches und die Innenseite des Verdampfungsbereiches stehen durch eine Öffnung zum Abgeben eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales nach unten in Verbindung. Der Verdampfungsbereich hat eine Dampfaustrittsöffnung. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial in dem Verdampfungsbereich fließt nach unten, während es nicht in Kontakt mit der Innenwand einer zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfungsbereich ist.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Übertrittssäule drehbar.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Einstelleinrichtung, um den Öffnungsbereich der absteigenden Öffnung einzustellen und um die Menge einzustellen, welche von dem geschmolzenen Verdampfungsmaterial in den Verdampfer fällt.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Form des Kopfes der Übertrittssäule flach oder konkav.
In der Verdampfungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Oberfläche der Übertrittssäule eine spiralförmige Nut, wobei das obere Ende der spiralförmigen Nut von dem Kopf der Übertrittssäule hervorsteht.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Oberfläche der Übertrittssäule eine spiralförmige Nut mit einem Scheitelpunkt und einem Fußpunkt. Eine Bahn für das Verdampfungsmaterial ist derart ausgebildet, dass ein Vorsprung neben der oberen Oberfläche des Scheitelpunktes und radial und nach außen ausgebildet ist, oder derart, dass die obere Oberfläche des Kammes radial und nach außen erhöht ist.
Auswirkung der Erfindung
In einer Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung fließt ein Verdampfungsmaterial in geschmolzenem Zustand in einer zylindrischen Heizeinrichtung in einem Verdampfungsbereich abwärts, während es mit der Innenwand davon in Kontakt steht. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial wird nicht durch Wärmeleitung sondern nur durch die Wärmestrahlung von der zylindrischen Heizeinrichtung her erhitzt. Daher siedet das geschmolzene Verdampfungsmaterial nicht infolge seiner Eigenwärme. Mit anderen Worten, da das geschmolzene Verdampfungsmaterial ohne Sieden verdampft, findet das so genannte Abspritzen, bei dem ein Teil des geschmolzenen Materials spritzt, nicht statt.
Da das Abspritzen einen Verlust eines Verdampfungsmateriales verursacht, wird die Verdampfungsmenge instabil. Spritzer treffen auf das Substrat auf und beschädigen den aufgedampften Film. Jedoch erzeugt die Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kein Abspritzen, so dass der Ertrag im Verdampfungsprozess drastisch verbessert werden kann. Darüber hinaus benötigt die Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung keine Barriere, die in der herkömmlichen geschlossenartigen Verdampfungsquellenvorrichtung angeordnet ist.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen Schmelzbereich, einen Aufnahmebereich, einen Verdampfungsbereich, einen Austrittsbereich, in denen die Temperatur unabhängig gesteuert werden kann. Daher kann jeder Bereich letztendlich auf eine notwendige Temperatur eingestellt werden. In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Kombination des Aufnahmebereiches und des Verdampfungsbereiches die Abscheidung durch das Ausbilden einer Austrittsöffnung in dem Verdampfungsbereich. In solch einem Fall kann die Abscheidung, die für eine lange Zeit stabilisiert ist, durch die Erhöhung der Kapazität des Aufnahmebereiches realisiert werden.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen Schmelzbereich. Selbst der Aufnahmebereich mit einer kleinen Kapazität kann ein Verdampfungsmaterial durch das kontinuierliche Nachfüllen eines Verdampfungsmaterials in dem Schmelzbereich stabil verdampfen. In diesem Fall resultiert das Vermindern der Kapazität des Aufnahmebereiches in der Verminderung der Energie, die durch den Aufnahmebereich verbraucht wird.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen Schmelzbereich. Selbst der Aufnahmebereich mit einer kleinen Kapazität kann ein Verdampfungsmaterial durch das kontinuierliche Nachfüllen eines Verdampfungsmaterials in dem Schmelzbereich stabil verdampfen. In diesem Fall resultiert das Vermindern der Kapazität des Aufnahmebereiches in der Verminderung der Energie, die durch den Aufnahmebereich verbraucht wird.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen Austrittsbereich. Der Austrittsabschnitt hat eine große Anzahl von Düsen oder Schlitzen, so dass die Dampfaustrittsmenge eines Verdampfungsmaterials gesteigert werden kann. Wenn die Heiztemperatur des Verdampfungsbereiches und der Verdampfungsbereich des Verdampfungsmateriales konstant sind, wird die Verdampfungsmenge (oder die erzeugte Dampfmenge) eines Verdampfungsmateriales konstant, so dass der dynamische Gleichgewichtszustand beibehalten wird. Der erzeugte Dampf wird aus der Düse oder Schlitz ausgestoßen, während ein Teil davon zu Flüssigkeit kondensiert wird. Die Gesamtmenge des erzeugten Dampfes ist gleich der Gesamtmenge des ausgetretenen Dampfes und des kondensierten Dampfes. Das heißt, die Anordnung vieler Düsen oder Schlitze in dem Austrittsbereich führt zur Steigerung der Menge des ausgetretenen Dampfes, wobei jedoch die Menge des kondensierten Dampfes abnimmt. Als Ergebnis wird die Menge des erzeugten Dampfes konstant (Phänomen (Verhalten) unter einem gesättigten Dampfdruck). Selbst wenn die Anzahl der Düsen oder Schlitze in dem Austrittsbereich erhöht wird, um die Menge des ausgetretenen Dampfes zu steigern, ist daher die Menge des Verdampfungsmateriales konstant. Folglich wird die Wärmeenergie, die für das Verdampfen eines Verdampfungsmateriales benötigt wird, nicht verändert, selbst wenn die Menge des ausgetretenen Dampfes gesteigert wird. Als ein Ergebnis kann die Dampfabscheidung auf einem großen Substrat für einen langen Zeitraum mit einer kleinen Energiemenge stabil durchgeführt werden.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Übertrittssäule in der zylindrischen Heizeinrichtung des Verdampfungsbereiches angeordnet. Folglich kann die Rate, bei der ein geschmolzenes Verdampfungsmaterial innerhalb der zylindrischen Heizeinrichtung nach unten fließt, verglichen mit dem Fall, wo die Übertrittssäule nicht angeordnet ist, verlangsamt werden. Da die verlangsamte Abflussrate die Zeitdauer verlängert, in der ein Verdampfungsmaterial der Wärmestrahlung ausgesetzt ist, kann die zylindrische Heizeinrichtung in der Länge verkürzt werden. Unebenheiten oder Nuten, die an der Oberfläche der Übertrittssäule ausgebildet sind, können ferner die Abflusszeit eines Verdampfungsmateriales verlängern und der benetzte Bereich kann vergrößert werden. Daher kann die Abflussmenge und die Verdampfungsmenge eines Verdampfungsmateriales gesteigert werden.
Die Übertrittssäule, welche dreidimensional ist, kann derart ausgestaltet sein, dass sie ihren großen Verdampfungsmengenbereich hat, und der Einbauraum kann verglichen mit der flachen Verdampfungsquellenvorrichtung verkleinert werden. In dem Fall der flachen Verdampfungsquellenvorrichtung hat eine kreisförmige Verdampfungsoberfläche mit beispielsweise einem Durchmesser von 50 cm einen Verdampfungsoberflächenbereich von ungefähr 1,962 cm². In dem Fall der zylindrischen Übertrittssäule mit beispielsweise einer Höhe von 40 cm ist der Durchmesser, bei der Verdampfungsoberflächenbe reich gleich dem der flachen Verdampfungsquelle ist, ungefähr 16 cm.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Austrittsöffnung, wie etwa eine Düse, an einer beliebigen Position auf einer Umfangsoberfläche ausgebildet werden, welche die Bodenoberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfungsbereich oder dem Austrittsbereich umfasst. Folglich kann der Einbauort für ein Substrat beliebig ausgewählt werden. Der Freiheitsgrad in der Ausgestaltung einer Verdampfungsvorrichtung wird groß. Darüber hinaus kann die Austrittsöffnung in zwei oder mehreren Richtungen ausgebildet sein.
Ein Ziel der meisten physikalischen Vakuumabscheidungsapparaturen, die derzeit verwendet werden, ist es, kontinuierlich ein festes Verdampfungsmaterial für eine Langzeit-Abscheidung zu liefern. Jedoch verursacht das Nachfüllen eines festen Verdampfungsmateriales in die Verdampfungsquellenvorrichtung eine Abnahme der Temperatur, was folglich die stabile Abscheidung behindert. Jedoch ist in dem Verdampfungsbereich der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Nachfüllöffnung, durch welche ein festes Verdampfungsmaterial nachgefüllt wird, derart ausgebildet, dass sie der Öffnung gegenüberliegt, durch welche ein geschmolzenes Verdampfungsmaterial nach unten fließt. Folglich kann eine Temperaturänderung, die mit Zufuhr eines Verdampfungsmateriales verbunden ist, verhindert werden. Darüber hinaus kann die Temperaturänderung weiter durch die Anordnung des Schmelzbereiches verhindert werden. Dafür kann die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine stabile Dampfabscheidung durchführen, während ein festes Verdampfungsmaterial kontinuierlich zugeführt wird.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Übertrittsöffnung des Heizbehälters in dem Aufnahmebereich willkürlich von einem abgedichteten Zustand in einen vollständig geöffneten Zustand eingestellt werden, so dass der Öffnungsbereich der Übertrittsöffnung eingestellt werden kann. Die Verdampfungsmenge eines Verdampfungsmateriales kann einfach eingestellt werden. Daher können die Verdampfungsanforderungen unabhängig von der Temperatur eingestellt werden. Die Abscheidung kann mit der vollständig abgedichteten Übertrittsöffnung, nachdem die Anregung jedes Bereiches zum Heizen unterbrochen ist, fortgesetzt werden. Daher, obwohl die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine geschlossenartige Verdampfungsvorrichtung ist, kann sie in einer Art und Weise ähnlich zu der der offenartigen Verdampfungsquellenvorrichtung betrieben werden. Diese Verdampfungsquellenvorrichtung behebt die mühsamen Arbeiten, wie etwa das Auseinanderbauen eines Tiegels, die Zufuhr eines Verdampfungsmateriales, oder den Zusam menbau eines Tiegels, welches bei der herkömmlichen abgedichteten Verdampfungsquellenvorrichtung benötigt wird.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Schmelzbereich unerwünschte Gase am Eindringen in den Verdampfungsbereich hindern. Gewöhnlicherweise, wenn ein Verdampfungsmaterial erhitzt wird, werden unnötige Gase abgegeben. Jedoch, in der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung, während unnötige Gase entfernt werden, wenn ein festes Verdampfungsmaterial in dem Schmelzbereich schmilzt, dringen die unnötigen Gase nicht in den Verdampfungsbereich ein.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann praktische Anwendungen der Klusterionenstrahl-(ICO = claster ion beam)Technik fördern. Das heißt, die Klusterionennstrahltechnik ist als die Technik zum Steuern der Funktion von Ionen in einem weiten Bereich bekannt und wobei folglich ein Film mit erwünschter Dampfzunahme erhalten wird. Folglich, während die Kluster-Ionenstrahltechnik die Verwendung der geschlossenartigen Verdampfungsquellenvorrichtung benötigt, hat die praktische Verwendung keinen Fortschritt gemacht. Jedoch ermöglicht es die Verwendung der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass die praktische Verwendung der Kluster-Ionenstrahltechnik Fortschritte macht.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine drehbare Übertrittssäule Veränderungen im Fluss eines Verdampfungsmateriales ausgleichen und vermindern.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung umfasst einen Einsteller, der den Öffnungsbereich der Übertrittsöffnung einstellt, um die Menge eines flüssigen Verdampfungsmateriales, das in den Verdampferbereich übergeht, zu steuern. Folglich kann die Verdampfungsmenge eines Verdampfungsmateriales eingestellt werden.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht der Kopf der der Übertrittssäule, welche flach oder aufgeweitet ist, das Erhöhen des Abflussbereiches eines Verdampfungsmateriales. Darüber hinaus, selbst wenn die Länge über die ein Verdampfungsmaterial abfließt, nicht lang ist, kann die Zeit, in der das geschmolzene Verdampfungsmaterial verdampft wird, verkürzt werden.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat die Übertrittssäule die Oberfläche, an der eine spiralförmige Nut ausgebildet ist, und das obere Ende der spiralförmigen Nut steht von dem Kopf der Übertrittssäule hervor. Folglich kann die Richtung, in der ein geschmolzenes Verdampfungsmaterial aus dem ausgeweiteten Abschnitt der Übertrittssäule hinaus fließt, reguliert werden.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat die Übertrittssäule die Oberfläche, an der eine spiralförmige Nut, die aus einem Kamm und einem Fuß ausgebildet ist, ausgebildet ist. Ein konvexer Abschnitt ist an der oberen Oberfläche des Kamms ausgebildet, um einen Flusskanal eines Verdampfungsmateriales zu definieren. Folglich kann der Fluss eines Verdampfungsmateriales reguliert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ist eine Ansicht, die ein Oberflächenbeispiel der Übertrittssäule von 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist eine Ansicht, die ein Oberflächenbeispiel der Übertrittssäule der 2 und 3 einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist eine Ansicht, die das Oberflächenbeispiel der Übertrittssäule, die in 2 gezeigt ist, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist eine Ansicht, die die Austrittsöffnung in dem Austrittsbereich von 6 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß eine zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist eine Querschnittdarstellung, die die gesamte Anordnung einer Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung eines zwölften Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung darstellt;
13 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung eines dreizehnten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 ist ein Diagramm, das die Drehung der Übertrittssäule von 12 gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
15 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
16 ist eine Ansicht, die die Form der Übertrittssäule von 15 gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
17 ist eine Ansicht, die einen herkömmlichen Vakuumverdampfer schematisch darstellt; und
18 ist eine Querschnittdarstellung, die einen Tiegel darstellt, der auf einer herkömmlichen Vakuumabscheidungsapparatur montiert ist.
Beste Betriebsart zur Durchführung der Erfindung
Eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in zwei oder mehrere Temperatursteuerbereiche unterteilt werden. Die Verdampfungsquellenvorrichtung wird ungefähr in zwei Temperatursteuerbereiche unterteilt. Ein Temperatursteuerbereich ist ein Bereich (Aufnahmebereich) zum Speichern und Aufnehmen eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales oder ein Bereich (Aufnahmebereich) zum Schmelzen eines festen Verdampfungsmateriales und zum Speichern und Aufnehmen eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales. Der andere Temperatursteuerbereich ist ein Bereich (Verdampfungsbereich) zum Verdampfen eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales. Darüber hinaus hat die Verdampfungsquellenvorrichtung einen Bereich (Austrittsbereich) zum Ausstoßen des Dampfes und einen Bereich (Schmelzbereich) zum Schmelzen eines festen Verdampfungsmateriales.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 werden die Verdampfungsquellenvorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erläutert. In den 1 bis 11 sind ähnliche Bezugszeichen den gleichen Bauelementen zugeteilt.
(Ausführungsbeispiel 1)
1 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Ein Tiegel wird in einem Widerstandsheizverfahren erhitzt. Andere Heizverfahren, wie etwa der Elektronenbeschuss, können eingesetzt werden.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung umfasst einen Aufnahmeabschnitt 21 zum Speichern und Aufnehmen eines geschmolzenen/verflüssigten Verdampfungsmateriales, einen Verdampfungsabschnitt 22 zum Erhitzen eines geschmolzenen/verflüssigten Verdampfungsmateriales auf eine Verdampfungstemperatur, um es zu verdampfen, und eine Austrittsöffnung 225 zum Ausgeben des Dampfes auf ein Substrat 61.
Der Aufnahmeabschnitt 21 ist aus einer zylindrischen Heizeinrichtung 211, welche elektrisch angeregt werden kann, und einem Heizbehälter oder Hohlraum 212 ausgebildet, der aus einer elektrischen Isolierung hergestellt ist, welcher in der zylindrischen Heizeinrichtung 211 aufgenommen ist. In dem Aufnahmeabschnitt 21, der in 1 gezeigt ist, wird es vorausgesetzt, dass ein geschmolzenes Verdampfungsmaterial 32 ein leitendes Material ist. Jedoch, wenn das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 ein elektrischer Isolator ist, könnte nur die zylindrische Heizeinrichtung 211 verwendet werden.
Die zylindrische Heizeinrichtung 211 umfasst Elektroden 213 und 214. Wenn eine Spannung zwischen den beiden Elektroden angelegt wird, erzeugt die zylindrische Heizeinrichtung 211 Wärme mit dem durch sie hindurch fließenden Strom. Das Material für die zylindrische Heizeinrichtung 211 ist Graphit.
Der Heizbehälter 212 erhöht seine Temperatur mit der von der zylindrischen Heizeinrichtung 211 zugeleiteten Wärme und hält das Innere des Verdampfungsmateriales 32 in einem konstanten Schmelzzustand. Für den Heizbehälter 212 wird Keramik verwendet.
Die zylindrische Heizeinrichtung 211 hat einen oberen Teilbereich, in dem eine Nachfüllöffnung 215 zum Nachfüllen eines Verdampfungsmateriales ausgebildet ist. Das Verdampfungsmaterial wird nachgefüllt oder kontinuierlich oder stoßweise von der Nachfüllöffnung 215 zugeführt, und ein Verdampfungsmaterial 32 in geschmolzenem Zustand einer konstanten Menge wird immer in dem Heizbehälter 212 gespeichert und aufgenommen. Da die Temperatur des Verdampfungsmateriales 32 in geschmolzenem Zustand die Viskosität des Verdampfungsmateriales 32 stark verändert, wird das Verdampfungsmaterial 32 an einer Temperatur gehalten, die die Viskosität in einem vorgegebenen Bereich aufrechterhält.
Der Heizbehälter 212 hat einen unteren Teilabschnitt (Boden-Teilabschnitt), in dem eine Übertrittsöffnung 216 zum Übergehen eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales 32 ausgebildet ist. Eine konstante Menge des Verdampfungsmateriales 21 in dem Heizbehälter 212 tropft stetig durch die Schwerkraft von der Übertrittsöffnung 216 in den Verdampfungsabschnitt 22. Die übertretende Menge hängt von der Größe der Übertrittsöffnung 216 ab. Jedoch, da sich die Viskosität mit der Temperatur verändert und eine Oberflächenspannung besteht, wird die Größe der Übertrittsöffnung 216 für eine vorgegebene übertretende Menge durch Betrachten der zwei Faktoren bestimmt. Darüber hinaus wird die Übertrittsöffnung 216 derart berücksichtigt, dass das übertretende Verdampfungsmaterial 32 nicht mit der Innenwandoberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 221 in Kontakt ist.
Der Verdampfungsabschnitt 22 ist aus einer zylindrischen Heizeinrichtung 221, welche elektrisch angeregt werden kann, und einer Austrittsöffnung 225 ausgebildet. Die zylindrische Heizeinrichtung 221 umfasst Elektroden 214 (gemeinsam benutzt mit der Elektrode der zylindrischen Heizeinrichtung 211) und 222. Wenn eine Spannung zwischen den zwei Elektroden angelegt wird, wird die zylindrische Heizeinrichtung 221 mit dem Stromfluss durch die zylindrische Heizeinrichtung 221 erhitzt. Die zylindrische Heizeinrichtung 221 ist aus Graphit hergestellt.
Der Stromfluss durch die zylindrische Heizeinrichtung 211 in dem Aufnahmeabschnitt 21 und der Stromfluss durch die zylindrische Heizeinrichtung 221 in dem Verdampfungsabschnitt 22 kann entsprechend gesteuert werden. Die Temperatur des Aufnahmeabschnittes 21 wird auf eine Temperatur eingestellt, bei der das Verdampfungsmaterial 32 in seinem geschmolzenen Zustand gehalten werden kann. Die Temperatur des Verdampfungsabschnittes 22 wird auf eine Temperatur eingestellt, bei das Verdampfungsmaterial 32 verdampft werden kann.
Das Verdampfungsmaterial 32 in dem Heizbehälter 212 geht von der Übertrittsöffnung 216 in die zylindrische Heizeinrichtung 221 über. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Temperatur der zylindrischen Heizeinrichtung 221 nicht die Verdampfungstemperatur des Verdampfungsmateriales 32 erreicht, wird der Querschnitt in horizontaler Richtung (senkrecht zu der Übertrittsrichtung) der Verdampfungsmateriales 21 während des Übertritts in Folge der Viskosität und Oberflächenspannung eine zylindrische Säule. Wenn die Temperatur in der zylindrischen Heizeinrichtung 221 die Verdampfungstemperatur des Verdampfungsmateriales 32 erreicht, beginnt jedoch das Verdampfungsmaterial 32 in der zylindrischen Heizeinrichtung 221 ohne Verzögerung an seiner Oberfläche in Folge der Wärmestrahlung von der zylindrischen Heizeinrichtung 221 zu verdampfen. Folglich nimmt der Querschnitt schrittweise zu einer invertierten konischen Form hin ab. Der verdampfte Dampf wird in dem Verdampfungsraum 223 gefüllt. In diesem Vorgang, während das Verdampfungsmaterial 32 im geschmolzenen Zustand seine Eigenwärme selbst bei einer hohen Verdampfungstemperatur aufrechterhält, verdampft das Verdampfungsmaterial 32, das in die zylindrische Heizeinrichtung 221 übertritt, nicht. Ein dynamischer Gleichgewichtszustand zwischen Verdampfung und erneuter Verflüssigung findet in der zylindrischen Heizeinrichtung 221 statt. Die Höhe der zylindrischen Heizeinrichtung 221 wird auf die Höhe eingestellt, in der das Verdampfungsmaterial 32 vor dem Erreichen der Austrittsöffnung 225 vollständig verdampft wird. In diesem Fall, wenn sowohl die Übertrittsöffnung 216 als auch die übertretende Menge des Verdampfungsmateriales 32 klein sind, wird die Höhe der zylindrischen Heizeinrichtung 221 niedrig.
Während der erzeugte Dampf von der Austrittsöffnung 225 auf das Substrat 61 ausgestossen wird, wird das Substrat 61 neben der Austrittsöffnung 225 platziert. Wenn die Austrittsöffnung 225 (gezeigt in 1) geschlossen, jedoch an der Seitenoberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 221 (wird nachfolgend beschreiben) angeordnet ist, kann das Substrat 61 aufrecht angeordnet sein. Solch eine aufrechte Struktur kann nicht durch die herkömmliche geschlossenartige Verdampfungsquellenvorrichtung und die offene Verdampfungsquellenvorrichtung, die in 12 und 13 gezeigt sind, realisiert werden.
Hier wird erläutert, wie ein Verdampfungsmaterial nachgefüllt wird.
Während das Verdampfungsmaterial 32, das innerhalb des Heizhohlraumes 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 geschmolzen wird, mit dem Verdampfungsmaterial 32 im geschmolzenen Zustand, das in Richtung der zylindrischen Heizeinrichtung 221 in den Verdampfungsabschnitt 22 übergeht, abnimmt, ist es wünschenswert, die Menge entsprechend der verminderten Menge nachzufüllen. Wenn das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 nicht zugeführt wird, steigt die Temperatur der zylindrischen Heizeinrichtung 211 in dem Aufnahmeabschnitt 21 schrittweise an, wenn die zugeführte elektrische Leistung konstant ist. Aus diesem Grund vermindert das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 seine Viskosität und beschleunigt seine Übertrittsrate. Als ein Ergebnis wird das geschmolzene Verdamp fungsmaterial mit dem reduzierten Einfluss der Schwerkraft ausgeglichen, die Übertrittsmenge wird jedoch erhöht. Um einen konstanten Wert der Menge des Verdampfungsmaterials 32 aufrecht zu erhalten, das von dem Heizbehälter 212 zu der zylindrischen Heizeinrichtung 221 hinunterfällt, ist es daher notwendig, die verminderte Menge des Verdampfungsmaterials zuzuführen. Folglich wird das Verdampfungsmaterial 32, das in dem Heizbehälter 212 aufgenommen ist, bei einem konstanten Wert gehalten.
Wenn die Abscheidung über den Verbrauch des Verdampfungsmaterials 32, das in dem Heizbehälter 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 aufgenommen ist, ausgeführt wird, oder wenn das Verdampfungsmaterial 32, das das Volumen des Heizbehälters 212 überschreitet, benötigt wird, ist es notwendig, das Verdampfungsmaterial 32 in dem Heizbehälter während der Verdampfung zuzuführen.
Die Temperatur des Heizbehälters 212 wird durch die Temperatur des zugeführten Verdampfungsmaterials beeinflusst. Jedoch ist die Übertrittsöffnung 216, in 1, an der Stelle gegenüber der Nachfüllöffnung 215 angeordnet. Folglich ist der Heizbehälter 216 an dem Ort angeordnet, wo er nur schwer der Temperatur des zugeführten Verdampfungsmaterials ausgesetzt werden kann. Selbst wenn die Nachfüllöffnung 215 direkt gegenüberliegend der Übertrittsöffnung 216 platziert ist, ist jedoch der Heizbehälter 212 mit einem kleinen Volumen empfindlich der Temperatur eines nachgefüllten Materials ausgesetzt, so dass seine Temperatur vermindert wird. Als Ergebnis verringert sich die übertretende Menge des Verdampfungsmaterials 32, welches von dem Heizbehälter 212 zu der zylindrischen Heizeinrichtung 212 übertritt derart, dass die Verdampfungsmenge vermindert wird. Die Erhöhung des Volumens des Heizbehälters 212 führt zur Verminderung eines Temperaturabfalls in Folge der Zufuhr eines Verdampfungsmaterials. In diesem Fall kann das feste Verdampfungsmaterial direkt von der Nachfüllöffnung 215 zu dem Heizbehälter 212 zugeführt werden. Alternativ kann der Einfluss in Folge des Temperaturfalls vermindert werden, indem die Nachfüllöffnung 215 so weit wie möglich von der Übertrittsöffnung 216 weg angeordnet wird.
Darüber hinaus können Temperaturdetektormittel, wie etwa ein Thermoelement, an einer vorgegebenen Position des Aufnahmeabschnitts 21 angeordnet werden. Die elektrische Leistung, die zu dem Heizbehälter 212 zugeführt wird, kann auf Basis der Temperatur, die durch die Temperaturdetektormittel erkannt wurde, gesteuert werden. Selbst wenn ein festes Verdampfungsmaterial 32 in den Heizbehälter 212 nachgefüllt wird, kann er daher bei einer nahezu konstanten Temperatur gehalten werden. Darüber hinaus kann eine über einen langen Zeitraum stabilisierte Verdampfungsmenge in dem Ver dampfungsabschnitt 22 erhalten werden.
(Ausführungsbeispiel 2)
Bezug nehmend auf 1 wird die Übertrittsrate, mit der das Verdampfungsmaterial 32 in die zylindrische Heizeinrichtung 221 übertritt, durch die Viskosität des Verdampfungsmaterials 32 und die Schwerkraft bestimmt. Folglich, wenn die Übertrittsmenge des Verdampfungsmaterials 32 erhöht wird, um die Verdampfungsmenge des Verdampfungsmaterials 32 zu erhöhen, verlängert sich die Übertrittszeit, welche benötigt wird, bis das Verdampfungsmaterial 32 vollständig verdampft ist. Es ist notwendig, die zylindrische Heizeinrichtung 221 vertikal zu erweitern, um die Übertrittszeit zu verlängern. Aus diesem Grund, um die Verdampfungsquellenvorrichtung einfach herzustellen und zu betreiben, ist es erforderlich, die Übertrittszeit des Verdampfungsmaterials 32 zu verlängern, ohne die zylindrische Heizeinrichtung 221 vertikal zu verlängern.
Um dieser Forderung zu entsprechen, weist die Verdampfungsquellenvorrichtung, die in 2 gezeigt ist, Mittel zum Verlangsamen der Übertrittszeit des Verdampfungsmaterials 32 auf.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung von 2 ist eine Übertrittssäule 224 in der zylindrischen Heizeinrichtung 221 angeordnet.
Der Boden der zylindrischen Säule 221 ist mit dem Bodenelement 226 geschlossen. Eine Austrittsöffnung 225 ist an der Seitenoberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 221 ausgebildet. Ein vertikal bewegbarer Schaft 227 der Übertrittssäule 224 wird in das Bodenelement 226 eingepasst.
Die Übertrittssäule 224 ist derart angeordnet, dass die Außenwand-Oberfläche davon nicht in Kontakt mit der Innenwand-Oberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 221 steht. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen der Innenwand-Oberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 21 und der Umfangsoberfläche der Übertrittssäule 224 in allen Richtungen von der vertikalen Oberfläche der Übertrittssäule 224 gleich. Die Wärmestrahlung von der zylindrischen Heizeinrichtung 221 reicht gleichmäßig zu der Umfangsoberfläche der Übertrittssäule 224.
Die Spitze der Übertrittssäule 224 ist neben der Übertrittsöffnung 216 und steht mit dem Verdampfungsmaterial 32, das von der Übertrittsöffnung 216 hinab läuft, in Kontakt. Die Spitze der Übertrittssäu le 224 kann innerhalb des Heizhohlraumes 212 vorstehen. Die Übertrittssäule 224 ist aus Aluminium oder Keramik hergestellt.
Das Verdampfungsmaterial 32, das von der Übertrittsöffnung 216 des Heizhohlraumes 212 fließt, läuft entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 nach unten. Da die Übertrittsrate des Verdampfungsmaterials 32 durch den Kontaktwiderstand auf der Oberfläche der Übertrittssäule 224 reguliert wird, wird sie langsam, verglichen mit dem Verdampfungsmaterial 32, das in den Raum hinab fällt. Darüber hinaus, da das Verdampfungsmaterial 32 auf die Oberfläche der Übertrittssäule 224 fundiert, wird ein großer, die Wärmestrahlung aufnehmender Bereich erhalten, das folglich die Verdampfung erleichtert. Die Oberflächentemperatur der Übertrittssäule 224 entspricht der Temperatur, dass das Verdampfungsmaterial 32 seinen Schmelzzustand aufrechterhalten kann.
(Ausführungsbeispiel 3)
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Übertrittssäule 224 von 2. 3 zeigt vier Arten der Oberflächenform der Übertrittssäule. In der Übertrittssäule bestimmt die Oberflächenform die Übertrittsrate oder den benetzten Bereich (Schmelzbereich) eines geschmolzenen Verdampfungsmaterials.
In 3(a), hat die Übertrittssäule eine kleine raue Oberfläche oder eine Birnenhaut-Oberfläche. In 3(b), hat die Übertrittssäule spiralförmige Nuten an der Oberfläche davon. In 3(c), hat die Übertrittssäule horizontale ringähnliche Nuten auf der Oberfläche davon. In 3(d), hat die Übertrittssäule vertikale Nuten (in der axialen Richtung der Übertrittssäule) auf der Oberfläche davon.
In den Übertrittssäulen, die in den 3(a) bis 3(c) gezeigt sind, wirkt die raue Oberfläche, um die Übertrittsrate eines Verdampfungsmaterials zu verlangsamen. Der große benetzte Bereich kann die Wirkung der Wärmestrahlung auf ein Verdampfungsmaterial steigern. Die Übertrittssäule kann verschiedene raue Oberflächen haben, ohne dass sie auf die obigen Beispiele eingeschränkt ist.
Unterschiedliche Verdampfungsmaterialien haben eine unterschiedliche Viskosität im geschmolzenen Zustand und eine unterschiedliche Verdampfungszeit. Die Oberflächenform kann entsprechend den Arten des Verdampfungsmaterials passend ausgewählt werden.
Zur Erläuterung, hat der Kopf der Übertrittssäule von 3 eine konische Form. Jedoch kann der Kopf der Übertrittssäule halbkugelförmig oder flach sein.
(Ausführungsbeispiel 4)
4 zeigt Ausführungsbeispiele der Übertrittssäulen in den 3 und 4.
In den Übertrittssäulen, die in den 2 und 3 gezeigt sind, hat der Hauptkörper, ohne den Kopf (Spitze) eine zylindrische Form. Jedoch hat in der Übertrittssäule von 4 der Hauptkörper eine nahezu aufrechte konische Form oder eine nahezu umgekehrt konische Form.
4(a) zeigt ein Beispiel einer Übertrittssäule mit einer aufrechten konischen Form. 4(b) zeigt ein Beispiel einer Übertrittssäule mit einer umgekehrt konischen Form. Die Übertrittssäule von 4(a) hat einen großen Schmelzbereich (benetzten Bereich) in Richtung des unteren Teilabschnitts davon. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial ist in der Übertrittsrichtung verjüngt, und der die Wärmestrahlung empfangende Bereich ist vergrößert. Die Übertrittssäule von 4(b) hat einen kleineren Schmelzbereich (benetzten Bereich) in Richtung des unteren Teilabschnitts davon. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial ist in der Übertrittsrichtung verjüngt. Während das Verdampfungsmaterial übertritt, verdampft es jedoch. Da die Aufnahmemenge eines Verdampfungsmaterials abnimmt, wird der Film nicht verdickt.
(Ausführungsbeispiel 5)
5 zeigt ein Beispiel der Übertrittssäule 224 von 2, die sich vertikal bewegt.
5(a) zeigt die Übertrittssäule 224, die an dem untersten Teilabschnitt ruht. 5(b) zeigt die Übertrittssäule 224, die zu dem obersten Teilabschnitt angehoben ist.
In 5(a), fließt das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 von der Übertrittsöffnung 216 des Heizbehälters 212 hinaus und läuft dann entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 nach unten. In 5(b) verstopft die Spitze der Übertrittssäule 224 die Übertrittsöffnung 216, um das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 an dem Herausfließen von der Übertrittsöffnung 216 zu hindern. Durch die Steuerung der Übertrittsöffnung 216 durch die vertikale Bewegung zwischen den Positionen, die in den 5(a) und 5(b) gezeigt sind, kann die Menge des geschmolzenen Verdampfungsmaterials 32, wel ches von dem Heizbehälter 212 zu der zylindrischen Heizeinrichtung 221 fließt, eingestellt werden. Durch die Einstellung der Einlassmenge des geschmolzenen Verdampfungsmaterials 32 kann die Verdampfungsmenge des Verdampfungsmaterials 32 eingestellt werden.
Die Übertrittssäule 224 kann dadurch bewegt werden, dass der vertikal bewegbare Schaft 227 mit einem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) kombiniert wird, wie etwa durch eine Kombination mit einem Schneckengetriebe, einem Schraubmechanismus oder einem Nockenmechanismus.
Die Spitze der Übertrittssäule kann halbkugelförmig oder flach sein, wie es oben beschrieben ist.
(Ausführungsbeispiel 6)
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verdampfungsquellenvorrichtung, in der ein Austrittsabschnitt auf der seitlichen Oberfläche des Verdampfungsabschnitts 22 in 2 ausgebildet ist.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung von 6 ist ein horizontaler Austrittsabschnitt 23 an der seitlichen Oberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 221 eingesetzt.
Der Austrittsabschnitt 23 ist aus einer zylindrischen Heizeinrichtung 231, welche elektrisch angeregt werden kann, und einer Austrittsöffnung 234 gebildet. Die zylindrische Heizeinrichtung 231 hat Elektroden 232 und 233. Wenn eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird, erzeugt die zylindrische Heizeinrichtung 231 durch den Strom Wärme. In dem Austrittsabschnitt 23 kann die Heiztemperatur unabhängig von dem Aufnahmeabschnitt 21 und dem Verdampfungsabschnitt 22 gesteuert werden. Folglich kann die Temperatur der zylindrischen Heizeinrichtung 231 unabhängig auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden. Die zylindrische Heizeinrichtung 231 ist aus Graphit hergestellt.
Der Dampf eines Verdampfungsmaterials, der in den Dampfraum 223 des Verdampfungsabschnitts 22 gefüllt ist, bewegt sich in Richtung der zylindrischen Heizeinrichtung 231 und tritt von der zylindrischen Öffnung 234 auf das Substrat 61 aus.
Die Austrittsöffnung 234 in 6 erstreckt sich direkt über der zylindrische Heizeinrichtung 231 (oder in die Richtung nach oben senkrecht zu der Achse der zylindrischen Heizeinrichtung 231). Jedoch kann die Austrittsöffnung 234 sich direkt nach unten, schräg nach oben oder schräg nach unten zu der zy lindrischen Heizeinrichtung 231 erstrecken. D. h. in dem Fall von 6, da die Austrittsöffnung 234 sich in jede der Richtungen von der Umgebung der zylindrischen Heizeinrichtung 231 erstrecken kann, kann das Substrat 61 an einer beliebigen Stelle angeordnet sein.
(Ausführungsbeispiel 7)
7 zeigt die Austrittsöffnung der zylindrischen Heizeinrichtung 231 in dem Austrittsabschnitt 23, der in 6 gezeigt ist.
Jede der 7(a-1) und 7(a-2) zeigt ein Beispiel der zylindrischen Heizeinrichtung 231 mit zwei Düsen 235. 7(a-2) ist eine Draufsicht, die die Struktur mit Blickrichtung in der X1-Richtung in 7(a-1) darstellt.
Jede der 7(b-1) und 7(b-2) zeigt ein Beispiel der zylindrischen Heizeinrichtung 231 mit zwei Schlitzen 236. 7(b-2) ist eine Draufsicht, die die Struktur mit Blickrichtung in der X-Richtung in 7(b-1) darstellt.
Wie bei der Austrittsöffnung, wird die Düse 235 oder der Schlitz 236 durch die Betrachtung der Dampfaustrittsmenge eines Verdampfungsmaterials und der Einfachheit der Bearbeitung ausgewählt. Die Anzahl der Düsen 235 oder der Schlitze 236 wird durch die Betrachtung der Gesamtaustrittsmenge des Dampfes, der auf das Substrat austritt, ausgewählt, ohne dass sie auf zwei beschränkt sind. Diese Betrachtung ist auf die Bestimmung des Öffnungsbereichs der Düse 235 oder des Schlitzes 236 anwendbar. Bezugnehmend auf 7 sind die Düsen 235 oder die Schlitze 236 parallel in der axialen Richtung der zylindrischen Heizeinrichtung 231 ausgebildet. Jedoch können die Düsen 235 oder die Schlitze 236 parallel und senkrecht zu der axialen Richtung der zylindrischen Heizeinrichtung 231 ausgebildet sein.
Wenn die Dampfmenge in dem Verdampfungsabschnitt 22 in 6 ausreichend erhalten werden kann, wird die zylindrische Heizeinrichtung 231 verlängert, um eine Anzahl von Düsen oder Schlitzen 236 zu bilden.
(Ausführungsbeispiel 8)
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verdampfungsquellenvorrichtung mit einem Schmelzabschnitt für kornförmige oder pulverförmige Verdampfungsmaterialien. In der Verdampfungsquellenvorrichtung von 8 ist der Schmelzabschnitt 24 über dem Aufnahmeabschnitt 21 angeordnet.
Der Schmelzabschnitt 24 weist den oberen, weiten Teilabschnitt und den unteren, engen Teilabschnitt (oder eine tunnelförmige Struktur) auf und ist mit dem Heizbehälter 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 über die Verdampfungsmaterial-Nachfüllöffnung 215 gekoppelt. Der Schmelzabschnitt 24 umfasst eine zylindrische Heizeinrichtung 241, welche elektrisch angeregt werden kann, und einen Heizbehälter 242, der in der zylindrischen Heizeinrichtung 241 aufgenommen ist. Die zylindrische Heizeinrichtung ist aus Graphit hergestellt. Der Heizbehälter 242 ist aus Keramik hergestellt. Bei dem Aufnahmeabschnitt 24 von 8, wird es angenommen, dass das Verdampfungsmaterial 32 im geschmolzenen Zustand ein leitendes Material ist. Wenn das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 ein elektrischer Isolator ist, kann jedoch nur die zylindrische Heizeinrichtung 241 verwendet werden.
Die zylindrische Heizeinrichtung 241 in dem Schmelzabschnitt 24 und die zylindrische Heizeinrichtung 211 in dem Aufnahmeabschnitt 21 können getrennt oder einteilig konstruiert sein. In jedem Fall werden die Elektroden 213 und 214 gemeinsam durch die zylindrischen Heizeinrichtungen 241 und 211 verwendet, sie können jedoch an der zylindrischen Heizeinrichtung 241 bzw. 211 ausgebildet sein.
Der Heizbehälter 242 wird durch die von der zylindrischen Heizeinrichtung 241 zugeleitete Wärme erhitzt. In der zylindrischen Heizeinrichtung 241, da der obere Teilabschnitt weit ist und der untere Teilabschnitt eng ist, hat der untere, enge Teilabschnitt einen großen elektrischen Widerstand und wird auf eine höhere Temperatur erhitzt.
Das Verdampfungsmaterial 32, das in dem Heizbehälter 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 geschmolzen wird, nimmt ab, während es in die zylindrische Heizeinrichtung 221 in dem Verdampfungsabschnitt 22 übertritt. Folglich ist es wünschenswert, ein Verdampfungsmaterial entsprechend der reduzierten Menge zuzuführen.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung, die in 8 gezeigt ist, wird das Kom- oder Pulver-Verdampfungsmaterial 33 von der Nachfüllöffnung 234 in den Heizbehälter 242 zugeführt und wird in dem Heizbehälter 242 geschmolzen. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 wird von der Nachfüllöffnung 215 in den Heizbehälter 212 zugeführt. Die Menge des Verdampfungsmaterials 33, das über die Nachfüllöffnung 243 zugeführt wird, wird so eingestellt, dass sie im wesentlichen gleich der Menge des Verdampfungsmaterials 32 ist, die in dem Heizbehälter 212 vermindert wurde.
Die Temperatur des Heizbehälters 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 neigt dazu, durch die Temperatur des Verdampfungsmaterials, das über die Nachfüllöffnung 215 zugeführt wird, beeinflusst zu werden. In dem in 8 gezeigten Fall, da das Verdampfungsmaterial 32 in dem Heizbehälter 212 im geschmolzenen Zustand von dem Heizbehälter 242 zugeführt wird, wird jedoch die Temperatur des Heizbehälters 212 nicht durch die Zufuhr des Verdampfungsmaterials 33 beeinflusst.
(Ausführungsbeispiel 9)
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verdampfungsquellenvorrichtung, die einen linearen oder streifenförmigen Verdampfungsmaterialschmelzabschnitt umfasst. In der Verdampfungsquellenvorrichtung in 9, ist eine Trommel 51, um die Kupfer- oder Streifen-Verdampfungsmaterial 31 gewickelt ist, über dem Schmelzabschnitt 24 angeordnet. Die Konfiguration des Schmelzabschnitts 24, des Aufnahmeabschnitts 21 und des Verdampfungsabschnitts ist die gleiche wie jene der Verdampfungsquellenvorrichtung in 8.
Die Trommel 41, die an ein Bock (nicht gezeigt) montiert ist, welcher über dem Schmelzabschnitt 24 angeordnet ist, dreht sich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit mittels eines Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), um das Verdampfungsmaterial 31 abzuwickeln. Das abgewickelte Verdampfungsmaterial 31 wird von der Verdampfungsmaterial-Nachfüllöffnung 243 über die Seilrolle 42 und das Reibrad 43 in den Heizbehälter 242 zugeführt. Wenn es mit dem Heizbehälter 242 in Kontakt tritt, schmilzt daher das Verdampfungsmaterial 31 zu einem Verdampfungsmaterial in geschmolzener Phase.
Die Geschwindigkeit, mit der das Verdampfungsmaterial 31 von der Trommel 41 abgewickelt wird, wird derart eingestellt, dass bei einer Anfangsphase der Abscheidung die Menge des geschmolzenen Verdampfungsmaterials 32 größer ist als die Menge des Verdampfungsmaterials, welches in den Heizbehälter 212 übertritt. Wenn der Heizbehälter 242 eine vorgegebene Menge des geschmolzenen Verdampfungsmaterials 32 (oder das geschmolzene Verdampfungsmaterial ein vorgegebenes Niveau erreicht) speichert, wird die Abwicklungsgeschwindigkeit derart eingestellt, dass die Menge des Verdampfungsmaterials, das in dem Heizbehälter 242 aufgenommen wird, mit der Menge des Verdampfungsmaterials, das in den Heizbehälter 212 übergeht, in Gleichgewicht steht.
(Ausführungsbeispiel 10)
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verdampfungsquellenvorrichtung, die einen Fülltrichter umfasst, der ein Korn- oder Pulver-Kupferverdampfungsmaterial in die Verdampfungsquellenvorrichtung in 8 zuführt.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung in 10 ist ein Fülltrichter 51 über dem Schmelzabschnitt 54 angeordnet. Die Konfiguration des Schmelzabschnitts 24, des Aufnahmeabschnitts 21, und des Verdampfungsabschnitts 22 ist gleich zu dem in der Verdampfungsquellenvorrichtung in 8.
Der Fülltrichter 51 speichert ein Korn- oder Puder-Verdampfungsmaterial 33. Wenn der Drehmechanismus 53 die Schraube 52 in dem Fülltrichter 51 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht, fällt das Verdampfungsmaterial 33 in den Heizbehälter 51 in dem Schmelzabschnitt 242 hinab. Durch das Verändern der Drehgeschwindigkeit der Schraube 52 kann die Menge des Verdampfungsmaterials 33, welches in den Heizbehälter 242 hinab fällt, gesteuert werden.
(Ausführungsbeispiel 11)
11 zeigt die gesamte Anordnung einer Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vakuumkammer (Raum), die Befestigungsmittel der Verdampfungsquellenvorrichtung, die thermischen Abschirmmittel, die Stromzufuhrmittel usw., die im allgemeinen durch die Vakuum-Dampfabscheidungs-Apparatur benötigt werden, werden hier weggelassen.
Die Verdampfungsquellenvorrichtung in 11 umfasst eine Trommel 41, um die das Verdampfungsmaterial 31 gewickelt ist, einen Schmelzabschnitt 24, einen Aufnahmeabschnitt 21, einen Verdampfungsabschnitt 22 und einen Austrittsabschnitt 23. Der Schmelzabschnitt 24 steht mit dem Aufnahmeabschnitt 21 über die Verdampfungsmaterial-Nachfüllöffnung 215 in Verbindung. Der Aufnahmeabschnitt 21 steht mit dem Verdampfungsabschnitt 22 über die Verdampfungsmaterial-Nachfüllöffnung 216 in Verbindung. Die Anordnung jedes Abschnitts wurde mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erläutert.
Die zylindrischen Heizeinrichtungen 241, 211, 221 und 231, welche entsprechend in dem Schmelzabschnitt 24, dem Aufnahmeabschnitt 21, dem Verdampferabschnitt 22 und dem Austrittsabschnit 23 angeordnet sind, sind aus Graphit hergestellt. Das Verdampfungsmaterial wird durch Widerstandsheizung erhitzt. Das Graphit kann einfach erhalten und verarbeitet werden. Der Heizbehälter 242 in dem Schmelzabschnitt 24 ebenso wie der Heizbehälter 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 sind aus Keramik hergestellt. Die Übertrittssäule 224 in dem Verdampferabschnitt 22 ist aus Aluminium oder Keramik hergestellt. Die Oberfläche der Übertrittssäule 224 hat eine raue Pfirsichhaut-Oberfläche. Die zylindrische Heizeinrichtung 231 in dem Austrittsabschnitt 23 hat zwei Düsen 235, welche ein verdampftes Verdampfungsmaterial auf das Substrat 26 aufsprüht.
Beispielsweise können Metalle, wie etwa Silber, Aluminium, Gold und Kupfer, Mineralmaterialien, wie etwa metallisches Silizium, oder organische Materialien als lineare oder bandförmige Verdampfungsmaterialien 31 verwendet werden. Alternativ kann Korn- oder Pulver-Verdampfungsmaterialien verwendet werden.
Die Erläuterung wird über die Eigenschaften von verschiedenen Elementen, wenn das Verdampfungsmaterial 31 Kupferdraht ist, und über den Betrieb der Verdampfungsquellenvorrichtung in 11 ausgeführt.
Kupfer hat einen Schmelzpunkt von 1,084°C und die Temperatur, bei der ein Druck von ungefähr 1 Torr (133 Pascal) herrscht, ist 1,617°C. Aluminium oder Keramik, die die Übertrittssäule 224 bilden, können die Temperatur aushalten, bei der Kupfer verdunstet und verdampft, und sie reagiert nicht mit dem Kupfer chemisch und ist ein elektrischer Isolator. Dieses Merkmal ist geeignet als Material für die Übertrittssäule 224.
Der Kupferdraht, der als Verdampfungsmaterial 31 dient, wird kontinuierlich oder schrittweise von der Trommel 41 abgewickelt und wird dem Heizbehälter 242 in dem Schmelzabschnitt 24 zugeführt.
In dem Schmelzabschnitt 24, dem Aufnahmeabschnitt 21, dem Verdampfungsabschnitt 22 und dem Austrittsabschnitt 23, werden entsprechende Spannungen zwischen den Elektroden 213 und 214, 214 und 222, und 232 und 233 für die zylindrischen Heizeinrichtungen 241, 211, 221 und 231 angelegt. Folglich leiten jene zylindrischen Heizeinrichtungen Strom und werden entsprechend auf die erwünschten Temperaturen erhitzt. Beispielsweise werden der Schmelzabschnitt 24 und der Aufnahmeabschnitt 21 auf eine Schmelztemperatur von Kupfer, 1,084°C erhitzt. Der Verdampfungsabschnitt 22 und der Austrittsabschnitt 23 werden auf eine Verdampfungstemperatur von Kupfer, 1,617°C erhitzt.
In dem Abscheidungsvorgang wird die Trommel 41, um die das Verdampfungsmaterial 31 zuvor gewickelt wurde, auf den Bock (nicht gezeigt) geladen. Die Übertrittssäule 224 wird angehoben, um die Übertrittsöffnung 216 des Heizbehälters 212 zu blockieren. Danach wird die Vakuumkammer (nicht gezeigt) auf einen vorgegebenen Vakuumwert evakuiert. Wenn der Vakuumgrad in der Vakuumkammer einen vorgegebenen Wert erreicht, werden die zylindrischen Heizeinrichtung 241 in dem Schmelzabschnitt 24 und die zylindrische Heizeinrichtung 211 in dem Aufnahmeabschnitt 21 elektrische angeregt und auf vorgegebenen Temperaturen (einem Schmelzpunkt von Kupfer, 1,084°C oder einem Verdampfungspunkt von Kupfer, 1,617°C) erhitzt. Wenn jeder Abschnitt eine vorgegebene Temperatur erreicht, wird die Trommel 41 angetrieben, um das Verdampfungsmaterial 31 abzuwickeln. Die Schmelzrate, Übertrittsrate und Verdampfungsrate des Verdampfungsmaterials 31 werden zuvor überprüft. Unter Berücksichtigung dieser Größen wird die Trommel 41 auf eine notwendige Drehgeschwindigkeit eingestellt, bei der das Verdampfungsmaterial 31 abgewickelt wird.
Das abgewickelte Verdampfungsmaterial 31 wird in den Heizbehälter 242 über die Öffnung des Deckels 244 des Heizbehälters 242 in dem Schmelzabschnitt 24 abgewickelt und danach wird es geschmolzen. Das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 wird über die Nachfüllöffnung 215 dem Heizbehälter 212 in dem Aufnahmeabschnitt 21 zugeführt und wird in dem Heizbehälter 212 aufgenommen. Wenn das Verdampfungsmaterial 32 in dem Heizbehälter 212 eine vorgegebene Menge erreicht, werden die zylindrische Heizeinrichtung 211 in dem Verdampfungsabschnitt 22 und die zylindrische Heizeinrichtung 231 in dem Austrittsabschnitt 23 elektrisch angeregt, um diese auf eine Verdampfungstemperatur von Kupfer zu erhitzen. Als nächstes geht die Übertrittssäule 24 auf eine vorgegebene Position über, um die Übertrittsöffnung 215 des Heizbehälters 212 zu öffnen. Das Verdampfungsmaterial in dem Heizbehälter 212 fließt aus der Übertrittsöffnung 215 hinaus und läuft entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 hinunter. Während dem Übertrittsprozess ist das Verdampfungsmaterial 32 der Wärmestrahlung von der zylindrischen Heizeinrichtung 221 ausgesetzt und verdunstet. Der Dampfraum 223 und die zylindrische Heizeinrichtung 231 in dem Austrittsabschnitt 23 werden mit Dampf des Verdampfungsmaterials 32 befüllt, und folglich steigt der Innendruck. Unter dem ausreichend angestiegenen Druck tritt der Dampf des Verdampfungsmaterials 32 über die Düsen 535 auf das Substrat 61 aus. Danach wird die Zufuhrmenge des Verdampfungsmaterials 31 und die Verdampfungsmenge des geschmolzenen Verdampfungsmaterials 32 ins Gleichgewicht gebracht, so dass der Dampf kontinuierlich stabil austreten kann. Der vertikale Antrieb 251 bewegt den vertikalen Schaft 227, um die Übertrittssäule 224 vertikal zu bewegen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Dampf kontinuierlich in diesem Zustand ohne Verspritzen austreten. Unnötige Gase, die von dem Verdampfungsmaterial 31 erzeugt werden, werden in dem Schmelzabschnitt 24 entfernt, so dass sie nicht in dem Dampf vorhanden sind, der von den Düsen 235 ausgestoßen wird.
Um die Abscheidung zu beenden, wird das Abwickeln des Verdampfungsmaterials 31 von der Trommel 41 als erstes gestoppt. Somit besteht kein geschmolzenes Verdampfungsmaterial 32 in oder verbleibt kaum in dem Schmelzabschnitt 24 und dem Aufnahmeabschnitt 21. Schäden des Systems, die durch unterschiedliche thermische Kontraktion in Folge des Temperaturabfalls verursacht werden, können verhindert werden. Im Folgenden wird die Übertrittssäule 224 angehoben, um die Übertrittsöffnung 216 in dem Heizbehälter 212 zu schließen. Wenn das Aufheizen für eine vorgegebene Zeit (beispielsweise 20 Sekunden) in solch einem Zustand fortfährt, wird das Verdampfungsmaterial 32, das in dem Verdampfungsabschnitt 22 zurückbleibt, vollständig ausgestoßen. Dieses Merkmal kann einen Schaden in Folge der unterschiedlichen thermischen Kontraktion verhindern, wie es oben beschrieben ist. Danach wird die elektrische Anregung jeder zylindrischen Heizeinrichtung abgestellt.
Um mit dem nächsten Abscheidungsprozess fortzufahren, wird die Menge eines Verdampfungsmaterials 32, das auf der Trommel 41 verbleibt, überprüft und, wenn notwendig, wird ein neues Verdampfungsmaterial aufgeladen, um das nächste Verfahren fortzusetzen.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es, ähnlich wie bei der herkömmlichen geschlossen artigen Verdampfungsquellenvorrichtung, die in den 12 und 13 gezeigt ist, wenn das Verdampfungsmaterial nachgefüllt wird, nicht erforderlich, dass der Tiegel auseinander gebaut und dann erneut zusammengebaut wird. Aus diesem Grund wird die anfängliche Einrichtung des Abscheidungsvorganges vereinfacht und ist in einer kurzen Zeit beendet. Darüber hinaus kann die Verdampfungsquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine übermäßig große Menge eines Verdampfungsmaterial-Dampfes bieten und kann das Verdampfungsmaterial kontinuierlich zuführen, wobei folglich ein großes Abscheidungsvolumen bei einer hohen Rate durchgeführt wird. Durch das Bereitstellen mehrerer Verdampfungsquellenvorrichtungen der in 11 gezeigt Art kann ein großes Volumen und eine Abscheidung bei hoher Rate durchgeführt werden.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels tritt das Verdampfungsmaterial 32 in den Verdampfungsabschnitt 22 entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 über, ohne die Innenoberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung 221 zu berühren. Folglich wird das Verdampfungsmaterial 32 nicht direkt durch die zylindrischen Heizeinrichtung 221 (oder in Folge der zugeleiteten Wärme) erhitzt, sondern wird durch die Wärmestrahlung erhitzt. Das Verdampfungsmaterial 32 geht in die Filmform über, die über die Oberfläche der Übertrittssäule 224 ausgebildet wird. Daher wird das Verdampfungsmaterial 32, das entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 übergeht, nicht lokal und drastisch erhitzt, wird jedoch erhitzt und verdunstet und gleichmäßig von der Oberfläche davon in den Verdampfungsraum 223 emittiert. Wenn das Verdampfungsmaterial 32 verdunstet, passiert es daher nicht, dass einige Spritzer davon in einer flüssigen Phase in den Verdampfungsraum 223 gelangen oder das so genannte Abspritzen stattfindet.
Da das Verdampfungsmaterial 32 in dem Verdampfungsabschnitt 22 sich ausbreitet und über die Oberfläche der Übertrittssäule 224 übertritt, wird der Oberflächenbereich für die Verdampfung groß und die Übertrittsrate wird langsam. Folglich wird die Verdampfungsmenge groß. Darüber hinaus ermöglicht die langsame Übertrittsrate des Verdampfungsmaterials 32, dass die zylindrische Heizeinrichtung 221 verkürzt wird, was folglich zu einer Verkleinerung der Verdampfungsquellenvorrichtung führt.
(Ausführungsbeispiel 12)
12 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung darstellt, die in der Aufnahmeeinrichtung anstelle der Übertrittssäule, die in 2 gezeigt ist, eine Stelleinrichtung aufweist, die den Öffnungsbereich der Übertrittsöffnung einstellt.
12(a) zeigt eine Stelleinrichtung, die auf das höchste Niveau angehoben ist, und 12(b) zeigt eine Stelleinrichtung, die in das niedrigste Niveau übergeht.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung in 12 ist ein Öffnungs-/Schließ-Einstellventil (Stelleinrichtung) 71, welches der Übertrittssäule 224 über die Übertrittsöffnung 216 gegenüberliegt, in dem Aufnahmeabschnitt 21 angeordnet. Die Übertrittssäule 224 wird sicher auf dem Bodenelement 226 befestigt. Für das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71, wird ein Material, welches nicht mit einem geschmolzenen Material reagiert, welches jedoch die Schmelztemperatur aushält, ausgewählt. Wenn das ge schmolzene Material beispielsweise Kupfer ist, kann Aluminium verwendet werden. Das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 hat die Größe und Form, welche die Übertrittsöffnung 216 blockieren oder einschränken kann. Das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 kann die Übertrittsöffnung 216 schließen oder verengen und bewegt sich vertikal, um den Öffnungsbereich der Übertrittsöffnung 216 einzustellen.
In dem in 12(a) gezeigten Fall fließt das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 aus der Übertrittsöffnung 216 in den Heizabschnitt 212 hinaus und läuft entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 hinunter. In dem in 12(b) gezeigten Fall schränkt die Spitze des Öffnungs-/Schließ-Einstellventils 71 die Übertrittsöffnung 216 ein. Folglich hindert das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 am Hinunterfließen aus beispielsweise der Übertrittsöffnung 216 hinaus. Das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 kann vertikal zwischen der Position, die in 12(a) gezeigt ist, und der Position, die in 12(b) gezeigt ist, eingestellt werden. Durch das Einstellen der Menge, mit der das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 von dem Heizbehälter 22 zu der zylindrischen Heizeinrichtung 221 läuft, kann die Verdampfungsmenge des Verdampfungsmaterials 32 gesteuert werden.
Das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 kann vertikal bewegt werden, wobei das andere Ende mit dem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), wie etwa einem Schneckenantrieb, einem Schraubmechanismus oder einem Nockenmechanismus, kombiniert ist.
Das Beispiel, dass das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 eine konische Spitze hat, wurde erläutert. Jedoch kann eine halbkugelförmige oder flache Spitze verwendet werden.
In 12(a) ist das Beispiel gezeigt, dass die obere Grenze, zu der das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 sich hinbewegt, in dem Aufnahmeabschnitt 21 ist. Jedoch kann die obere Grenze innerhalb oder außerhalb des Verdampfungsmaterials 32 des Aufnehmers 21 sein.
(Ausführungsbeispiel 13)
13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verdampfungsquellenvorrichtung, welche eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Öffnungsbereichs der Übertrittssäule in dem Aufnahmeabschnitt, der in 1 gezeigt ist, umfasst.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung von 13 ist ein Öffnungs-/Schließ-Ventil (Stelleinrichtung) 71, das der Übertrittsöffnung 216 gegenüberliegt, in dem Aufnahmeabschnitt 21 angeordnet.
Durch das Verändern der Position, an der das Öffnungs-/Schließ-Einstellventil 71 sich vertikal bewegt, kann die Menge, mit der geschmolzene Verdampfungsmaterial von dem Heißbehälter 212 zu der zylindrischen Säule 221 hinab fließt, eingestellt werden. Durch das Einstellen des Einlassflusses des geschmolzenen Verdampfungsmaterials, kann die Verdampfungsmenge des Verdampfungsmaterials 32 eingestellt werden.
(Ausführungsbeispiel 14)
14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verdampfungsquellenvorrichtung, welche die Übertrittssäule von 1 aufweist, welche gedreht wird.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung von 14, ist eine Drehwelle 228 an der Übertrittssäule 224 befestigt. Die Drehwelle 228 wird in das Bodenelement 226 eingepasst.
Die Übertrittssäule 224 kann mit einem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) gedreht werden.
In 14 fließt das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 aus der Übertrittsöffnung 216 in den Heizbehälter 212 hinaus und läuft entlang der Oberfläche der Übertrittssäule 224 hinunter. In diesem Fall kann durch das langsame Drehen der Übertrittssäule 224 um 360° Veränderungen der Fluss des Verdampfungsmaterials 32 ausgeglichen oder vermindert werden, selbst wenn die Mittelachse der Übertrittssäule 224 nicht auf die Mittelachse der Übertrittsöffnung 216 ausgerichtet ist oder zu dieser geneigt ist. Die Drehgeschwindigkeit der Übertrittssäule 224 muss auf einen kleinen Wert derart niedrig gehalten werden, dass das Verdampfungsmaterial 32 nicht von der Oberfläche davon durch die Zentrifugalkraft getrennt wird.
Die Übertrittssäule 224 in anderen Ausführungsbeispielen kann zusätzlich zu der vertikalen Bewegung gedreht werden.
(Ausführungsbeispiel 15)
15 ist eine Querschnittdarstellung, die eine Verdampfungsquellenvorrichtung darstellt, welche eine andere Übertrittssäule anstelle der Übertrittssäule, die in 2 gezeigt ist, umfasst. In 15 sind das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 und der erzeugte Dampf nicht dargestellt. Die Übertrittssäule 224 ist an dem Bodenelement 226 befestigt.
In der Verdampfungsquellenvorrichtung von 15 ist eine spiralförmige Nut (Vorsprung) 261 an der Oberfläche der Übertrittssäule 224 ausgebildet. Die spiralförmige Nut hat Kämme und Füsse, die an der Oberfläche der Übertrittssäule 224 ausgebildet sind. Der Kamm ist als die spiralförmige Nut 261 dargestellt. Darüber hinaus ist der Kopf der Übertrittssäule 224 konkav (hinterschnitten). D. h., der Kopf der Übertrittssäule 224 hat eine Konkave (hinterschnittener Teilabschnitt) 219. Die Konkave 219 steht der Übertrittsöffnung 216 gegenüber. Das obere Ende der spiralförmigen Nut 261 auf der Oberfläche der Übertrittssäule 224 steht in Richtung der Übertrittsöffnung 216 von dem Kopf der Übertrittssäule 224 hervor.
In 15 fließt das geschmolzene Verdampfungsmaterial von der Übertrittsöffnung 260 in den Heizbehälter 212 hinunter und wird in der Aussparung 219 des Kopfes der Übertrittssäule 224 aufgenommen. Wenn das aufgenommene Verdampfungsmaterial die Aussparung 219 ausfüllt, fließt es hinaus. Durch das Einstellen des Einlassflusses des Verdampfungsmaterials bewegt sich das Verdampfungsmaterial entlang der spiralförmigen Nut 261 auf der Oberfläche der Übertrittssäule 224 hinunter.
In 15, da die spiralförmige Nut 261 auf der Übertrittssäule 224 in Richtung der Übertrittsöffnung 216 von dem Kopf der Übertrittssäule 224 hervorsteht, kann die Richtung, in der das geschmolzene Verdampfungsmaterial von der Aussparung 219 der Übertrittssäule 224 hinaus fließt, reguliert werden.
Anstelle des vorstehenden Kopfes der spiralförmigen Nut 261 kann der Teil (äußerer Umfang) der Ausnehmung 219 in der Übertrittssäule 224 derart ausgeschnitten sein, dass das geschmolzene Verdampfungsmaterial von dem ausgeschnittenen Teilbereich hinaus fließt. Folglich kann die Richtung, in der das geschmolzene Material hinaus fließt, reguliert werden.
In der Beschreibung ist die Form des Kopfes der Übertrittssäule 224 ausgeschnitten. Jedoch kann der Kopf abgeflacht sein (d. h. eine flache Oberfläche haben). Zur Erläuterung hat der Kopf der Übertritts säule 224 eine glatte Oberfläche. Jedoch kann der Kopf eine Pfirsichhaut-Oberfläche haben.
Eine weitere Erläuterung über die Form des Kopfes einer Übertrittssäule wird ausgeführt.
Beispielsweise kann, wie es in 2 gezeigt ist, die Form des Kopfes der Übertrittssäule vorzugsweise konisch oder halbkugelförmig (im Allgemeinen eine konvexe Form) sein, um die Größe der Übertrittsöffnung (welche ein geschmolzenes Verdampfungsmaterial übergibt) von Null bis zu einem maximalen Wert einzustellen. Jedoch ist es nicht in allen Fällen wesentlich, die Größe der Übertrittsöffnung einzustellen. D. h., in den meisten Fällen kann die Übertrittsöffnung mit einer feststehenden Größe praktisch ausreichend verwendet werden. In solch einem Fall kann der flache oder hinterschnittene Kopf der Übertrittssäule einfach einen großen Übertrittsbereich bieten.
Ein konvexer Kopf der Übertrittssäule neigt dazu, das übertretende flüssige Verdampfungsmaterial (Flüssigkeit) von der Mitte abzuleiten. Folglich läuft die Flüssigkeit lokal entlang einem Teiles der Übertrittssäule hinunter. Als Ergebnis wird die Übertrittsrate der Flüssigkeit schnell. Es ist erforderlich, die Übertrittsstrecke um ein entsprechendes Maß zu erweitern. Jedoch neigt der flache oder hinterschnittene Kopf der Übertrittssäule dazu, die herunter laufende Oberfläche der Flüssigkeit dünn auszubreiten und die Übertrittsrate zu verlangsamen. Daher kann dieses Merkmal die Erweiterung der Übertrittsstrecke unterbinden und kann die Zeit verkürzen, in der die Flüssigkeit in Dampf umgesetzt wird.
(Ausführungsbeispiel 16)
16 zeigt Ausführungsbeispiele der Übertrittssäule 224, die in 15 gezeigt ist.
16(a) ist eine teilweise vergrößerte Querschnittdarstellung, die die Übertrittssäule 224 von 15 darstellt.
Die 16(a) bis 16(d) zeigen Modifikationen der Übertrittssäule 224 von 16(a). Die Übertrittssäule 224 reguliert den Fluss des geschmolzenen Verdampfungsmaterials gemäß der Form der spiralförmigen Nut (oder des Vorsprunges einer spiralförmigen Nut) 262, 263 oder 264.
In 16(a), hat die spiralförmige Nut 261 einen quadratischen Querschnitt, der einen rechtwinkligen Querschnitt umfasst. Im Gegensatz dazu hat die spiralförmige Nut 262 von 16(b) einen L-förmigen (oder invertierten L-förmigen) Querschnitt. Die spiralförmige Nut 263 von 16(c) hat einen Parallelogramm- oder Rhomben-Querschnitt. Die spiralförmige Nut 264 von 16(d) hat einen Klauenfuß-Querschnitt. In jedem Beispiel ist ein Flusspfad (Ausschnitt) 265 für das geschmolzene Verdampfungsmaterial 32 zwischen der spiralförmigen Nut und der Übertrittssäule 224 ausgebildet.
Jede der Übertrittssäulen, die in den 16(b) bis 16(d) gezeigt sind, hat einen speziellen spiralförmigen Nut-Querschnitt. Folglich kann der Fluss des Verdampfungsmaterials reguliert werden.
Wenn der Fluss des Verdampfungsmaterials reguliert werden kann, kann die spiralförmige Nut der Übertrittssäule in 16 in einem anderen Querschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Flusspfad des Verdampfungsmaterials 32 nur eine hinterschnittene, spiralförmige Nut haben.
Die Form des Querschnittes der spiralförmigen Nut wird hier weiter ausgeführt.
Für ein flüssiges Verdampfungsmaterial (in der geschmolzenen Phase) mit einem hohen Flißvermgen ist eine Lösung für die Verlängerung seiner Übertrittsstrecke, das flüssige Verdampfungsmaterial entlang der spiralförmigen Nut auf der Übertrittssäule nach unten zu leiten. Jedoch wenn hier kein besonderes Hindernis ist, bewegt sich ein Material linear. Die Flüssigkeit sich entlang der spiralförmigen Nut nach unten bewegt, bewirkt seine Bewegung eine Zentrifugalkraft. Aus diesem Grund könnte die Flüssigkeit, die sich entlang der spiralförmigen Nut nach unten bewegt, von der spiralförmigen Nut hinausströmen. Eine Lösung, um solch ein Problem zu vermeiden, ist es, die Außenseite der spiralförmigen Nut (Kamm) relativ größer abzuschotten als die Innenseite davon, um die übertretende Flüssigkeit am Hinauslaufen aus der spiralförmigen Nut zu hindern. Mit anderen Worten ist ein Vorsprung neben dem Bereich entlang dem Außendurchmesser der oberen Oberfläche des Kammes, der die spiralförmige Nut bildet, ausgebildet oder das Niveau der oberen Oberfläche des Kammes wird so eingestellt, dass es höher auf der Seite des Außendurchmesser ist. Verschiedene Formeln von solch einer Struktur können vorgeschlagen werden. Ein ökonomisches Herstellungsverfahren kann bei Betrachtung des Wellendurchmessers der Übertrittssäule und die Neigungen der Nut eingesetzt werden.
Die Umgebung entlang des äußeren Durchmessers der oberen Oberfläche des Kammes ist nicht nur auf den äußersten Bereich der oberen Oberfläche beschränkt, sondern enthält den Raum innenseitig von dem äußersten Bereich, beispielsweise den Zwischenteilbereich.
Der Querschnitt eines Kammes der spiralförmigen Nut hat eine obere Oberfläche, eine seitliche Oberfläche und eine untere Oberfläche. Die Fläche in der Richtung des Kopfes der Übertrittssäule wird die obere Oberfläche genannt. Die Fläche, die der inneren Oberfläche der zylindrischen Heizeinrichtung gegenüberliegt, wird die seitliche Oberfläche genannt. Die Fläche in der Richtung des Bodenelements der Übertrittssäule wird die untere Oberfläche genannt.
Zusammenfassung
Eine Verdampfungsquellenvorrichtung umfasst einen Schmelzbereich 24, einen Aufnahmebereich 21, einen Verdampfungsbereich 22 und einen Austrittsbereich 23. Wenn die zylindrischen Heizeinrichtungen 241 und 211 elektrisch beheizt werden, wird ein lineares Verdampfungsmaterial geschmolzen. Ein geschmolzenes Verdampfungsmaterial 32 fließt von einem Heizbehälter 212 von einer Übertrittsöffnung 216 entlang einer Übertrittssäule 224 nach unten. Das Verdampfungsmaterial 32 verdampft durch die Strahlungswärme von der zylindrischen Heizeinrichtung 221 während des Fallprozesses. Der Dampf des Verdampfungsmaterials 32 wird von der Düse 232 auf das Substrat 61 ausgestoßen. Jede der zylindrischen Heizeinrichtungen 241, 211, 221 und 231, die als Graphite hergestellt sind, erzeugt Wärme, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 213 und 214, zwischen den Elektroden 214 und 222 oder zwischen den Elektroden 232 und 233 angelegt wird.

Claims

Verdampfungsquellenvorrichtung für eine Vakuumabscheidungsapparatur umfassend: einen Aufnahmebereich, um ein Verdampfungsmaterial im geschmolzenen Zustand aufzunehmen; und einen Verdampfungsbereich, um das Verdampfungsmaterial in dem geschmolzenen Zustand zu verdampfen; wobei das Verdampfungsmaterial, das im geschmolzenen Zustand von dem Aufnahmebereich zu dem Verdampfungsbereich durch eine Übertrittsöffnung zwischen dem Aufnahmebereich und dem Verdampfungsbereich durch die Schwerkraft hindurch tritt; eine Dampfaustrittsöffnung, die in einem Teil einer zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfungsbereich ausgebildet ist; wobei das geschmolzene Verdampfungsmaterial, welches von dem Aufnahmebereich zu dem Verdampfungsbereich hindurch getreten ist, durch die umgebende Wärmestrahlung verdampft wird, während sich das geschmolzene Verdampfungsmaterial ohne Kontakt des geschmolzenen Verdampfungsmaterials mit einer Innenwand der zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfer nach unten bewegt und während die Verdampfungsaustrittsöffnung Dampf ausstößt.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine nach unten verlaufende Säule, die in dem Verdampfungsbereich angeordnet ist, wobei das geschmolzene Verdampfungsmaterial an einer Oberfläche der nach unten verlaufenden Säule nach unten fließt.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 2, worin eine Oberfläche der nach unten verlaufenden Säule eine Rauheit einer Birnenhaut, eine spiralförmige Nut, eine ringförmige Nut oder eine vertikale Nut hat.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 2, worin die nach unten verlaufende Säule eine nahezu aufrecht stehende konische Form oder eine nahezu invertierte konische Form hat.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 2, die nach unten verlaufende Säule sich vertikal bewegen kann, und der Kopf der nach unten verlaufenden Säule eine Größe oder Form hat, welche die Übertrittsöffnung blockieren oder verengen kann.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, worin eine zylindrische Heizeinrichtung in dem Einspritzbereich mit der Austrittsöffnung in dem Verdampfungsbereich gekoppelt ist, wobei die zylindrische Heizeinrichtung in dem Austrittsbereich eine Austrittsöffnung aufweist.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Austrittsöffnung des Austrittsbereiches eine Form einer Düse oder eines Schlitzes.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, worin der Aufnahmebereich ein festes Verdampfungsmaterial schmelzt und verflüssigt.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 8, worin ein Verdampfungsmaterial, das in dem Aufnahmebereich geschmolzen und verflüssigt wird, zu dem Verdampfungsbereich vor der während der Abscheidung kontinuierlich oder stoßweise zugeführt wird.
Verdampfungsquellenvorrichtung für eine Vakuumabscheidungsapparatur umfassend: einen Schmelzbereich, um ein festes Verdampfungsmaterial zu schmelzen; einen Aufnahmebereich, um ein Verdampfungsmaterial in einem geschmolzenen Zustand aufzunehmen; und einen Verdampfungsbereich, um das geschmolzene Verdampfungsmaterial zu verdampfen; wobei die Innenseite des Schmelzbereiches und die Innenseite des Aufnahmebereiches durch eine Öffnung zum Nachfüllen eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales in Verbindung stehen; die Innenseite des Aufnahmebereiches und die Innenseite des Verdampfungsbereiches durch eine Öffnung zum Abgeben eines geschmolzenen Verdampfungsmateriales nach unten in Verbindung stehen; und wobei der Verdampfungsbereich eine Dampfaustrittsöffnung hat, wobei das geschmolzene Verdampfungsmaterial in dem Verdampfungsbereich nach unten fließt, während es nicht in Kontakt mit der Innenwand einer zylindrischen Heizeinrichtung in dem Verdampfungsbereich ist.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 10, worin die Übertrittssäule drehbar ist.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine eine Einstelleinrichtung, um den Öffnungsbereich der absteigenden Öffnung einzustellen und um die Menge einzustel len, welche von dem geschmolzenen Verdampfungsmaterial in den Verdampfer fällt.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 2, worin die Form des Kopfes der Übertrittssäule flach oder konkav ist.
Verdampfungsquelle gemäß Anspruch 1, worin die Oberfläche der Übertrittssäule eine spiralförmige Nut hat, wobei das obere Ende der spiralförmigen Nut von dem Kopf der Übertrittssäule hervorsteht.
Verdampfungsquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, worin die Oberfläche der Übertrittssäule eine spiralförmige Nut mit einem Scheitelpunkt und einem Fußpunkt hat, und worin eine Bahn für das Verdampfungsmaterial derart ausgebildet ist, dass ein Vorsprung neben der oberen Oberfläche des Scheitelpunktes und radial und nach außen ausgebildet ist, oder derart, dass die obere Oberfläche des Kammes radial und nach außen erhöht ist.