JP2003513169A - Method and apparatus for coating a substrate in a vacuum - Google Patents

Method and apparatus for coating a substrate in a vacuum

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Abstract

(57)【要約】 実質的に縦方向での堆積エミッション構成要素を有する材料ソースが、基板と材料ソース間の射程距離を増やさずに、基板の表面を被覆する、実質的に縦方向での材料堆積エミッションプルーム(plume)を作成するために使用される、真空内で堆積材を用いて基板を被覆するための方法及び装置。 (57) Abstract: A material source having a substantially vertical deposition emission component covers a surface of a substrate without increasing the range between the substrate and the material source. A method and apparatus for coating a substrate with a deposition material in a vacuum, used to create a material deposition emission plume.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 1.発明の分野 本発明は、材料の被覆に関し、さらに特定すると、真空で堆積材により基板を
被覆するための方法及び装置に関する。
1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to coating materials, and more particularly to methods and apparatus for coating substrates with deposited materials in vacuum.

【0002】 2.従来の技術の簡略な説明 基板を堆積材で被覆するには、典型的には、気化した堆積材が、気化した堆積
材の温度より低温である基板の上に凝縮するように、真空内で堆積材を気化する
ことが必要となる。
2. Brief Description of the Prior Art Coating a substrate with a deposition material is typically carried out in a vacuum such that the vaporized deposition material condenses on the substrate which is below the temperature of the vaporized deposition material. It is necessary to vaporize the deposited material.

【0003】 有機ベースの素子の生産においては、薄く平らで膜状の基板が、通常は有機ベ
ースで、化学被覆により、基板の少なくとも片側で被覆される。基板材料はガラ
スまたはプラスチック/高分子材料であってよく、典型的には形状構成で平面で
あるが、湾曲面または平面ではない表面から成り立っていてもよい。作成されて
いる基板の大きさは、通常、現在の材料ソースの技術的な性能の制限のために数
平方インチに制限される。
In the production of organic-based devices, a thin, flat, film-like substrate, usually organic-based, is coated on at least one side of the substrate by chemical coating. The substrate material may be glass or a plastic / polymeric material, which is typically planar in shape, but may also consist of curved or non-planar surfaces. The size of the substrates being made is typically limited to a few square inches due to the technical performance limitations of current material sources.

【0004】 有機ベースのLEDディスプレイ、有機ベースのレーザ、有機ベースの光起電
性パネル、及び有機ベースの集積回路などの大部分の有機ベースの素子の製作の
間、化学薬品または堆積材は、典型的には、図1に図示される点源るつぼAまた
は改良型点源るつぼを使用して、真空内で基板に適用される。化学薬品が加熱さ
れると、化学薬品は蒸発し、通常は、点源るつぼAから、出口開口Bを通って、
コサイン形のエミッションプルーム(plume)Cの中に発散される。それか
ら、基板Dは、典型的には固定された位置に保持されるか、あるいは基板Dの平
面側Eが点源るつぼAに面した状態でエミッションプルームCの中で回転する。
一定量の気化した化学薬品が、基板Dの平面側Eに付着し、膜被覆を形成する。
During fabrication of most organic-based devices such as organic-based LED displays, organic-based lasers, organic-based photovoltaic panels, and organic-based integrated circuits, chemicals or deposition materials are Typically, the point source crucible A shown in FIG. 1 or a modified point source crucible is used to apply to a substrate in a vacuum. When the chemical is heated, it evaporates, usually from the point source crucible A, through the outlet opening B,
It is emitted into a cosine-shaped emission plume C. The substrate D is then typically held in a fixed position or rotated in the emission plume C with the planar side E of the substrate D facing the point source crucible A.
A certain amount of vaporized chemical adheres to the flat side E of the substrate D and forms a film coating.

【0005】 いくつかの用途では、ガウス(不均一の)フラックス分布を生じさせるために
、改良型点源が使用される。改良型点源の例は、R.D.Mathis型ボート
、クヌーセン(Knudsen)セル、または誘引炉ソースを含む。しかしなが
ら、点源るつぼまたは改良型点源るつぼの一般的な欠点とは、その設計である。
第1に、化学薬品の蒸発速度を制御する能力は、熱容量が低く、熱伝導率が不十
分な材料温度または温度勾配での敏感で正確な制御を必要とする。点源/ガウス
の材料ソースは、典型的には、1,000℃から2,000℃のさらに高い温度
での金属及びに対し適切な蒸発速度を生じさせるために、放射性反射器、絶縁材
、及バッフル(baffling)を使用する。しかしながら、これらの材料ソ
ースは、100℃から600℃のより低い温度で蒸発する有機ベースの化学薬品
には不適切である。多くの有機ベースの化学薬品に適用される過剰な熱が材料ソ
ースの中から化学薬品を噴出させ、基板上で成長している膜を破壊し、清掃及び
再装填を行うために真空システムを休止して取り出すことが必要とされる。別の
問題点とは、蒸発した化学薬品が多くの場合点源または改良型点源のるつぼの出
口開口の中に凝縮するという点である。蒸発した化学薬品の凝縮は出口開口を改
変または閉塞し始め、化学薬品をるつぼの加熱された内部に後退させ、基板上に
噴出させる。噴出欠陥を有する膜はより高い表面粗さ値を示し、付着された層を
通して全体的にピンホール欠陥を示すことがあるため、この噴出が化学膜の均一
な分布を破滅する。ソース開口凝縮は、フラックスエミッション分布を改変する
ことにより付着した膜の均一性も劣化させる。
In some applications, improved point sources are used to produce a Gaussian (non-uniform) flux distribution. An example of an improved point source is R.S. D. Includes a Mathis type boat, Knudsen cell, or induction furnace source. However, a common drawback of point source crucibles or modified point source crucibles is their design.
First, the ability to control the evaporation rate of chemicals requires sensitive and precise control of material temperatures or temperature gradients with low heat capacity and poor thermal conductivity. The point source / Gaussian material source is typically a radioactive reflector, an insulator, an insulating material, in order to produce a suitable evaporation rate for metals and higher temperatures of 1000 ° C. to 2000 ° C. Use baffling. However, these material sources are unsuitable for organic-based chemicals that evaporate at lower temperatures of 100 ° C to 600 ° C. Excessive heat applied to many organic-based chemicals ejects chemicals from within the material source, destroying the growing film on the substrate, and suspending the vacuum system for cleaning and reloading Then be taken out. Another problem is that the evaporated chemicals often condense into the outlet opening of the crucible of the point source or modified point source. Condensation of the evaporated chemicals begins to modify or occlude the outlet opening, causing the chemicals to recede into the heated interior of the crucible and jet onto the substrate. Films with jetting defects exhibit higher surface roughness values and may show pinhole defects throughout the deposited layer, so this jetting destroys the uniform distribution of the chemical film. Source opening condensation also degrades the uniformity of the deposited film by modifying the flux emission distribution.

【0006】 点源るつぼと改良型点源るつぼ両方の別の不利な点とは、フラックス均一性の
軸を見つけることができないという点である。点源るつぼ及び改良型点源るつぼ
は、フラックス角度が小さく保たれるときにだけ相対的に均一な膜を生じさせる
。図2に示されるように、フラックス角度α、β及びγは、点源るつぼの出口開
口から、図1に図示されるコサイン形のプルームCの縁を表す線に伸張する垂直
軸NからL1、L2及びL3にかけて測定される。フラックス角度を、図2に示
される角度αのように、小さく保つ唯一の方法は、参照番号D1、D2及びD3
で参照されるそれらの基板のような、点源るつぼAと基板の平面側Eの間の分離
距離、つまり射程距離を大幅に増加することである。例えば、基板D2は、フラ
ックス角度αを一定に保つ一方で、完全に被覆させるために基板D3の位置まで
移動されることを必要とする。このような移動は、TD2からTD3への射程距
離を増加する。同様に、基板D3が基板D1の位置に、つまりTD3からTD1
に移動されると、基板D3のわずかな部分だけが被覆され、まして付着された被
覆は均一にはならない。膜均一性は、有機ベースの膜が95パーセント以上の均
一性のレベルで維持されない場合、製作される素子は、あったとしても適切に動
作しないであろうために、光子の用途または電子の用途に活用される有機層の非
常に重要な特性である。
Another disadvantage of both point source crucibles and improved point source crucibles is that the axis of flux uniformity cannot be found. The point source crucible and the improved point source crucible produce a relatively uniform film only when the flux angle is kept small. As shown in FIG. 2, the flux angles α, β and γ are defined by vertical axes N to L1, which extend from the outlet opening of the point source crucible to a line representing the edge of the cosine-shaped plume C shown in FIG. It is measured over L2 and L3. The only way to keep the flux angle small, like the angle α shown in FIG. 2, is with reference numbers D1, D2 and D3.
To increase the separation distance, ie the range, between the point source crucible A and the planar side E of the substrate, such as those substrates referred to in FIG. For example, substrate D2 needs to be moved to the position of substrate D3 for full coverage while keeping the flux angle α constant. Such movement increases the range from TD2 to TD3. Similarly, the substrate D3 is at the position of the substrate D1, that is, from TD3 to TD1.
When moved to, only a small portion of the substrate D3 is coated, let alone the applied coating. The film uniformity is such that if the organic-based film is not maintained at a level of uniformity greater than 95 percent, the fabricated device will not work properly, if at all, for photon or electronic applications. It is a very important property of the organic layer used for.

【0007】 射程距離は、95パーセント以上の均一な膜を達成するために予測することが
できる。例えば、この均一性の要件が6インチ平方の基板に適用されると、約2
と2分の1フィートの射程距離が必要とされる。比較すると、24インチ平方の
基板は9と2分の1フィートの射程距離を必要とする。膜の成長の速度が、るつ
ぼと基板の間の距離の二乗に逆比例するため、この増加する射程距離が、生産的
なプロセスを開発する能力を破壊する。
Range can be predicted to achieve 95% or more uniform films. For example, if this uniformity requirement is applied to a 6 inch square substrate, then about 2
And a half-foot range is required. By comparison, a 24 inch square substrate requires a range of 9 and 1/2 feet. This increasing range destroys the ability to develop productive processes, as the rate of film growth is inversely proportional to the square of the distance between the crucible and the substrate.

【0008】 有機ベース材料の膜成長速度は、典型的には、1秒あたりの単一オングストロ
ームで表される。例えば、1フィート以下の射程距離は、12インチの基板を1
000オングストロームの厚さの95%の均一な膜被覆で被覆するために望まし
い。1フィートの射程距離では、典型的な化学薬品堆積速度は、毎秒18オング
ストロームとなり、約55秒という被覆時間に匹敵する。逆に、9と2分の1フ
ィートという射程距離では、典型的な堆積速度は毎秒2オングストロームであり
、1時間半の堆積時間を生じさせる。
Film growth rates for organic-based materials are typically expressed in single angstroms per second. For example, a range of 1 foot or less would require a 12 inch substrate to
Desirable for coating with a uniform film coating of 95% of 000 Angstrom thickness. At a range of 1 foot, typical chemical deposition rates are 18 Angstroms per second, comparable to a coating time of about 55 seconds. Conversely, at a range of 9 and one-half foot, typical deposition rates are 2 Angstroms per second, yielding a deposition time of one and a half hours.

【0009】 増加する膜成長速度に加えて、射程距離の増加は生産コストを大幅に増加する
。第1に、真空チャンバは増加した射程距離に対処するほど大きくなくてはなら
ず、さらに強力な真空ポンプだけではなく、さらに大きな真空堆積チャンバも必
要とする。第2に、射程距離の増加が堆積効率を減少するため、高価な化学薬品
の多大な無駄がある。第3に、基板に到達しない蒸発した有機材料は、真空チャ
ンバの内壁に付着するため、真空チャンバは、さらに頻繁に生産サービスから外
され、清掃されなければならない。有機液体電子ディスプレイを生産するために
使用される化学薬品などのいくつかの化学薬品は、高価であるだけではなく有毒
であるために、清掃は高価である。点源るつぼまたは改良型点源るつぼは1立方
センチメートルと10立方センチメートルの間の化学薬品を保持するにすぎない
ため、コストはさらに誇張される。したがって、真空チャンバが大気にもたらさ
れ、真空チャンバが清掃され、るつぼが再充填され、真空チャンバが再度空にさ
れなければならない前に、いくつかの基板だけしか被覆することができない。
In addition to increasing film growth rate, increasing range increases production costs significantly. First, the vacuum chamber must be large enough to accommodate increased range, requiring not only a more powerful vacuum pump, but a larger vacuum deposition chamber. Second, there is a great waste of expensive chemicals as increasing range reduces deposition efficiency. Third, the vaporized organic material that does not reach the substrate adheres to the inner walls of the vacuum chamber, which must be removed from production service and cleaned more often. Cleaning is expensive because some chemicals, such as the chemicals used to produce organic liquid electronic displays, are not only expensive but also toxic. The cost is further exaggerated because the point source crucible or modified point source crucible only holds between 1 and 10 cubic centimeters of chemicals. Therefore, only a few substrates can be coated before the vacuum chamber is brought to the atmosphere, the vacuum chamber is cleaned, the crucible is refilled and the vacuum chamber has to be emptied again.

【0010】 したがって、基板の幅が増加するにつれて射程距離を増加することなく、さら
に大きな基板を被覆できるようにし、被覆の間にさらに多くの堆積材を基板に付
着させ、装填ダウンタイムを短縮し、清掃時間を短縮することができるようにす
る、真空で基板を被覆するための方法及び装置を作ることが本発明の目的である
Therefore, it is possible to coat a larger substrate without increasing the range as the width of the substrate increases, allowing more deposition material to adhere to the substrate during coating, reducing loading downtime. It is an object of the present invention to create a method and apparatus for coating a substrate with a vacuum, which makes it possible to reduce the cleaning time.

【0011】 発明の要約 従来技術に関する問題を解決するのに役立てるために、本発明は、通常、堆積
材で基板を被覆するための真空堆積システムを含む。真空堆積システムは、真空
チャンバ、及び真空チャンバ内に配置される材料ソースを含む。材料ソースは、
縦軸に沿って伸張する本体、実質的には縦のエミッション構成要素を有し、内部
空洞及び該内部空洞に流体連結する出口開口を画定する。熱源は、材料ソースの
本体に隣接して配置される。
SUMMARY OF THE INVENTION To help solve the problems associated with the prior art, the present invention typically includes a vacuum deposition system for coating a substrate with a deposition material. The vacuum deposition system includes a vacuum chamber and a material source located within the vacuum chamber. The material source is
A body extending along the longitudinal axis, having a substantially vertical emission component, defines an internal cavity and an outlet opening fluidly connecting to the internal cavity. The heat source is located adjacent to the body of the material source.

【0012】 本体の縦軸に平行に測定される幅を有する、被覆される基板は、真空チャンバ
の内側に配置され、ここで基板の片側と出口開口との間で測定される射程距離は
、基板の幅が増加する時に一定のままである。好ましくは、材料ソースの本体の
実質的な縦の構成要素は、基板の幅に等しい、あるいは基板の幅より少ない。
The substrate to be coated, having a width measured parallel to the longitudinal axis of the body, is placed inside a vacuum chamber, where the range measured between one side of the substrate and the exit opening is It remains constant as the width of the substrate increases. Preferably, the substantially vertical component of the body of material source is equal to or less than the width of the substrate.

【0013】 堆積材は、材料ソースの本体の内部空洞の中に装填される。前記堆積材は、有
機ベースの化学薬品及び有機ベースの化合物を含むグループから選択される。堆
積材は熱源によって加熱され、材料ソースの本体の実質的な縦のエミッション構
成要素に沿って出口開口を通って放射される。
The deposit material is loaded into the internal cavity of the body of the material source. The deposit material is selected from the group comprising organic-based chemicals and organic-based compounds. The deposited material is heated by a heat source and radiated through the outlet opening along a substantially vertical emission component of the body of the material source.

【0014】 材料ソースは、2つの縦に伸張する側壁及び1組の端壁を有する開放トラフ(
細長い容器)形状の本体を有することができ、ここで前記縦に伸張する側壁及び
前記端壁が前記本体の内部空洞を画定する。材料ソースの本体は、さらに、前記
出口開口及び基部に隣接して配置される上端を画定することができ、本体の基部
より本体の上端にさらに多くの数の加熱要素を有する加熱コイルが配置される熱
源を備える。出口開口は、材料ソースの本体によって画定される内部空洞内に配
置される本体及びリブ(助材)の実質的な縦のエミッション構成要素に沿って連
続的に伸張してよい。
The material source comprises an open trough (2) having two longitudinally extending side walls and a set of end walls.
An elongated container-shaped body, wherein the longitudinally extending side wall and the end wall define an internal cavity of the body. The body of material source may further define an upper end located adjacent the outlet opening and the base, with a heating coil having a greater number of heating elements located at the upper end of the body than at the base of the body. Equipped with a heat source. The outlet opening may extend continuously along a substantially vertical emission component of the body and ribs (auxiliaries) located within the internal cavity defined by the body of the material source.

【0015】 前記材料ソースは、内部空洞及び前記内部空洞に流動連結する第1出口開口を
画定する第1導管を有してもよく、ここで、前記本体は第1導管の内部空洞内に
取り込まれる第2導管である。第1導管により画定される第1出口開口は、第2
導管により画定される出口開口と整列されているか、あるいは第1導管により画
定される第1出口開口は、第2導管により画定される出口開口と一致しない(n
on−coincident)配置で整列されていてもよい。本体の型に関係な
く、プロセス制御装置は、材料ソースの本体に連結される。
The material source may have a first conduit defining an internal cavity and a first outlet opening in fluid connection with the internal cavity, wherein the body is entrapped within the internal cavity of the first conduit. It is the second conduit. The first outlet opening defined by the first conduit has a second
The first outlet opening that is aligned with the outlet opening defined by the conduit or that is defined by the first conduit does not match the outlet opening defined by the second conduit (n
They may be arranged in an on-coincident arrangement. Regardless of the body type, the process controller is coupled to the body of the material source.

【0016】 材料ソース及び真空チャンバを使用して基板を被覆する方法の一つは、 a.真空チャンバの中に材料ソースを配置し、縦軸に沿って伸張する本体を有
する材料ソースが、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及び前
記内部空洞に流体連結する出口開口を画定するステップと、 b.真空チャンバの中、材料ソースの本体によって画定される出口開口の反対
側に、基板を配置するステップと、 c.材料ソースの本体によって画定される内部空洞に堆積材を装填するステッ
プと、 d.真空を生じさせるために真空チャンバを空にするステップと、 e.材料ソースの本体の内部空洞内の堆積材を加熱するステップと、 f.本体の実質的な縦の構成要素に沿って気化した堆積材を放射するステップ
と、 g.気化した堆積材を通して基板を移動するステップと、 を含む。
One method of coating a substrate using a source of material and a vacuum chamber includes: a. A material source is disposed in the vacuum chamber and has a body extending along a longitudinal axis, the material source having a substantially vertical emission component and having an inner cavity and an outlet opening fluidly connecting to the inner cavity. Defining, b. Disposing a substrate in the vacuum chamber opposite the exit opening defined by the body of the material source; c. Loading the interior cavity defined by the body of the material source with deposit material; d. Emptying the vacuum chamber to create a vacuum; e. Heating the deposited material within the internal cavity of the body of the material source, f. Radiating vaporized deposit along a substantially vertical component of the body, g. Moving the substrate through the vaporized deposition material.

【0017】 基板は、一定の速度で気化した堆積材を通して移動される。基板被覆が完了す
ると、基板は別のプロセスに移動できる、あるいは真空チャンバを開放し、被覆
された基板を取り外し、新しい基板を加え、真空チャンバを再度空にし、前記プ
ロセスステップを繰り返すことができる。
The substrate is moved through the vaporized deposition material at a constant rate. When substrate coating is complete, the substrate can be moved to another process or the vacuum chamber can be opened, the coated substrate removed, a new substrate added, the vacuum chamber emptied again and the process steps repeated.

【0018】 基板の表面上への堆積材の真空堆積で使用するための材料ソースの型の一つは
、点源るつぼ、改良型点源るつぼ、または組み合わせなどの2つの本体を含み、
2つの本体のそれぞれが、内部空洞及び該内部空洞に流体連結する少なくとも一
つの出口開口、及び前記2つの本体のそれぞれに隣接して配置される加熱要素を
画定し、ここで前記2つの本体は一つの共通した縦軸に沿って整列され、実質的
な縦のエミッション構成要素を形成する。プロセス制御装置は、材料ソースの2
つの本体の一方に連結されてよく、2つの本体の内部空洞は、有機ベースの化学
薬品及び有機ベースの化学薬品化合物を含むグループから選択される堆積材を受
け入れるように構成される。
One type of material source for use in vacuum deposition of deposited material on the surface of a substrate includes two bodies such as a point source crucible, a modified point source crucible, or a combination,
Each of the two bodies defines an inner cavity and at least one outlet opening fluidly connecting to the inner cavity, and a heating element disposed adjacent to each of the two bodies, wherein the two bodies are Aligned along one common longitudinal axis to form a substantially vertical emission component. Process control equipment is a material source 2
The internal cavities of the two bodies may be coupled to one of the two bodies and are configured to receive a deposit selected from the group comprising organic-based chemicals and organic-based chemical compounds.

【0019】 基板の表面への堆積材の真空堆積で使用するための別の型の材料ソースは、縦
軸に沿って伸張し、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及び前
記内部空洞に流体連結する少なくとも一つの出口開口、及び材料ソースの本体に
隣接して配置される熱源を画定する本体を含む。出口開口は、本体の実質的な縦
のエミッション構成要素に沿って連続的に伸張してよく、リブは材料ソースの本
体により画定される内部空洞内に配置されてよい。材料ソースは、2つの縦に伸
張する側壁及び1組の端壁を有する開放トラフの形の本体を有してよく、ここで
前記縦に伸張する側壁及び前記端壁が本体の内部空洞を画定する。
Another type of material source for use in vacuum deposition of deposited material on the surface of a substrate extends along the longitudinal axis and has a substantially vertical emission component, the internal cavity and said It includes at least one outlet opening in fluid communication with the internal cavity and a body defining a heat source disposed adjacent to the body of the material source. The outlet opening may extend continuously along a substantially longitudinal emission component of the body, and the rib may be located within the internal cavity defined by the body of the material source. The material source may have a body in the form of an open trough having two longitudinally extending sidewalls and a set of end walls, wherein the longitudinally extending sidewalls and the end walls define an internal cavity of the body. To do.

【0020】 前記材料ソースは、内部空洞及び前記内部空洞に流体連結する第1出口開口を
画定する第1導管を含んでもよく、ここで、前記本体は第1導管の内部空洞内に
取り込まれる第2導管である。前記熱源は、第1導管または第2導管に隣接して
配置され、前記熱源は、熱導電性電気絶縁材の第1層、導電性材料の第2層、及
び熱導電性電気絶縁材の第3層を含む。第1導管によって画定される第1出口開
口は第2導管により画定される出口開口と整列されるか、あるいは第1導管によ
って画定される第1出口開口は第2導管によって画定される出口開口と一致しな
い配置で整列されてよい。
The material source may include a first conduit defining an internal cavity and a first outlet opening in fluid communication with the internal cavity, wherein the body is contained within the internal cavity of the first conduit. 2 conduits. The heat source is disposed adjacent to the first conduit or the second conduit, and the heat source includes a first layer of thermally conductive electrically insulating material, a second layer of electrically conductive material, and a first layer of thermally conductive electrically insulating material. Includes 3 layers. The first outlet opening defined by the first conduit is aligned with the outlet opening defined by the second conduit, or the first outlet opening defined by the first conduit is defined as the outlet opening defined by the second conduit. It may be aligned in a non-matching arrangement.

【0021】 本発明のこれらの優位点及びそれ以外の優位点は、類似する参照番号が全体的
に類似する要素を表す添付図面とともに解釈される好ましい実施態様の詳細な説
明で明らかにされるだろう。
These and other advantages of the present invention will be made apparent in the detailed description of the preferred embodiments, taken together with the accompanying drawings, in which like reference numbers represent generally similar elements. Let's do it.

【0022】 好ましい実施態様の詳細な説明 図3から図8は、本発明による材料ソース10の一実施態様を示す。図3は、
有機化学薬品または有機化合物などの堆積材14、またはそれ以外の適切な材料
を気化するための材料ソース10のトラフるつぼ12の型を示す。トラフるつぼ
12は、通常、縦軸Lに対し伸張する、上部が開放した本体16を含む。図3と
図6に図示されるように、本体16は、好ましくは、一体化した構造としてとも
に形成される向かい合う縦の側壁18と、向かい合う端壁20と、基部22とを
含む。側壁18及び端壁20は、好ましくは、図3に図示されるような、同じ幅
Wを有するが、側壁18は、好ましくは、図7に示されるように、端壁20の長
さELより長い側壁長SLを有する。側壁18は、端壁20の長さELより長い
長さSLに渡って伸長するため、本体16は、側壁長SLにほぼ等しい実質的な
縦のエミッション構成要素及び端縁20の長さELにほぼ等しいさらに小さい横
のエミッション構成要素を有する。さらに、トラフるつぼ12の側壁18は、1
2インチ平方の基板24を被覆するために15インチ長の側壁18を使用するな
ど、図7に示されるように、被覆される基板24より長いことが好ましい。
Detailed Description of the Preferred Embodiments FIGS. 3-8 show one embodiment of a material source 10 according to the present invention. Figure 3
1 illustrates a trough crucible 12 type of material source 10 for vaporizing a deposition material 14, such as an organic chemical or organic compound, or other suitable material. The trough crucible 12 typically includes an open top body 16 extending relative to the longitudinal axis L. As shown in FIGS. 3 and 6, the body 16 preferably includes opposed vertical side walls 18, formed together as an integral structure, opposed end walls 20, and a base 22. The side wall 18 and the end wall 20 preferably have the same width W, as shown in FIG. 3, but the side wall 18 preferably has a length greater than the length EL of the end wall 20, as shown in FIG. It has a long sidewall length SL. The side wall 18 extends over a length SL which is longer than the length EL of the end wall 20, so that the body 16 has a substantially vertical emission component approximately equal to the side wall length SL and a length EL of the edge 20. It has smaller lateral emission components that are approximately equal. Furthermore, the side wall 18 of the trough crucible 12 is
It is preferably longer than the substrate 24 to be coated, as shown in FIG. 7, such as using 15 inch long sidewalls 18 to coat a 2 inch square substrate 24.

【0023】 図3から図4を参照すると、本体16の側壁18、端壁20、及び基部22が
、内部空洞26及び出口開口27を画定し、本体16の基部22は、さらに、内
部空洞26に隣接し、基部22の第1面30に隣接して配置され、好ましくは側
壁18の間で伸張する、図5と図7に図示されているリブ28を画定する。リブ
28は、さらにトラフるつぼ12の垂直フラックスを視準するだけではなく、さ
らにトラフるつぼ12の中への堆積材14の一様な装填を補助するために、機械
によるなど、本体16の中に一体化して形成されてよい。図5及び図6に示され
るように、リブ28は、堆積材14のほぼ50立方センチメートルから100立
方センチメートルという好ましい装填量で装填されるときでさえ、トラフるつぼ
12全体を軸L2に対しわずかに回転させる方法などで、有機材料などの堆積材
14の一様な装填を補助する。本体16及びリブ28は、熱伝導材料、好ましく
は均一な熱分布を生じさせる材料から形成される。セラミックが好ましいが、金
属またはそれ以外の適切な材料も許容できる。本体16の耐久性及び性能を向上
させるために、多様な被覆が本体16に塗布されてよい。
Referring to FIGS. 3-4, side wall 18, end wall 20, and base 22 of body 16 define an internal cavity 26 and an outlet opening 27, and base 22 of body 16 further defines internal cavity 26. Adjacent to the first side 30 of the base 22 and preferably extending between the sidewalls 18 defines a rib 28 illustrated in FIGS. 5 and 7. The ribs 28 not only collimate the vertical flux of the trough crucible 12 but also further assist in the uniform loading of the deposit 14 into the trough crucible 12, such as by a machine, within the body 16. It may be integrally formed. As shown in FIGS. 5 and 6, the ribs 28 cause the entire trough crucible 12 to rotate slightly about the axis L2, even when loaded with a preferred load of approximately 50 to 100 cubic centimeters of deposit 14. Method or the like to assist in uniform loading of the deposit material 14, such as an organic material. The body 16 and ribs 28 are formed of a heat conducting material, preferably a material that produces a uniform heat distribution. Ceramics are preferred, but metals or other suitable materials are acceptable. Various coatings may be applied to the body 16 to improve the durability and performance of the body 16.

【0024】 図8に図示されるように、トラフるつぼ12は、縦軸Lの回りでわずかに回転
させることもできる。これにより、それぞれが有機ベースの化学薬品などのさま
ざまな堆積材を装填される複数のトラフるつぼ12が、一つの共通した堆積軸3
2に沿って気化された化学薬品を放射することができる。さまざまな蒸気状の堆
積材14が混合ゾーン34内で混合し、基板24の上により均等に分布させるこ
とができる。開口36は、混合ゾーン34内の堆積材14を目標とし、堆積材1
4の基板24への通過を制限するために使用されてよい。
As shown in FIG. 8, the trough crucible 12 can also be rotated slightly about the longitudinal axis L. This allows a plurality of trough crucibles 12, each loaded with various deposition materials such as organic-based chemicals, to form a common deposition axis 3.
Vaporized chemicals can be emitted along 2. The various vaporous deposits 14 may mix within the mixing zone 34 and be more evenly distributed over the substrate 24. The openings 36 target the deposit 14 in the mixing zone 34,
4 may be used to limit the passage to the substrate 24.

【0025】 図3から図4及び図7から図8に図示されるように、加熱要素38は本体16
に隣接して、好ましくは側壁18の外側表面に隣接して配置され、出口開口27
に隣接する各側壁18の上端40に隣接してより高い濃度の加熱要素38が配置
される。各側壁18の上端40に隣接するより高い濃度の加熱要素38は、蒸気
状の堆積材18の再結晶化を妨げるのに役立つ。同様に、トラフるつぼ12の基
部22のより低い温度を用いて垂直温度勾配を導入することにより、吐き出しは
基部22近くで発する噴出から削減される。加熱要素38は表面に取り付けされ
るのが好ましいが、埋め込まれるか、それ以外の場合は側壁18に隣接して配置
されてもよい。代わりに、熱は加熱ランプ(図示されていない)によって提供さ
れてよく、加熱要素38は、トラフるつぼ12の側壁18、または誘導から少し
離れて配置されてよい。
As shown in FIGS. 3-4 and 7-8, the heating element 38 includes a body 16
Positioned adjacent to the outlet opening 27, preferably adjacent the outer surface of the sidewall 18.
A higher concentration heating element 38 is disposed adjacent an upper end 40 of each side wall 18 adjacent the. A higher concentration heating element 38 adjacent the upper end 40 of each sidewall 18 helps prevent recrystallization of the vaporous deposition material 18. Similarly, by introducing a vertical temperature gradient using the lower temperature of the base 22 of the trough crucible 12, spitting is reduced from spouting near the base 22. The heating elements 38 are preferably surface mounted, but may be embedded or otherwise located adjacent the sidewalls 18. Alternatively, the heat may be provided by a heating lamp (not shown) and the heating element 38 may be located at a side wall 18 of the trough crucible 12 or at some distance from the induction.

【0026】 図3に図示されるように、電源リード線42は、加熱要素38に接続される。
熱電対温度感知プローブ44は、トラフるつぼ12に隣接して、好ましくは基部
22に隣接して配置される。熱電対温度感知プローブ44は、感知装置及び被覆
プロセスを調節するその他の制御装置45に接続される。
As shown in FIG. 3, the power lead 42 is connected to the heating element 38.
Thermocouple temperature sensing probe 44 is positioned adjacent to trough crucible 12 and preferably adjacent base 22. The thermocouple temperature sensing probe 44 is connected to a sensing device and other controller 45 that regulates the coating process.

【0027】 適切な電力制御機構を用いて、堆積材14の温度は、事前に設定された値に傾
斜することができる(ramped)。水晶結晶板モータヘッドなどの適切な堆
積材14エミッションモニター装置を用いて、堆積材14は、堆積またはエミッ
ションの事前に設定された速度に速度を落とすことができる。より高性能の電力
制御装置及び水晶センサを用いると、事前にプログラミングされた熱ルーチンが
、材料ソース10型のトラフるつぼ12の折り返し準備を迅速に行うための新し
い堆積材14の装填を準備して、迅速にガス抜きを行い、真空にするためにセッ
トアップすることができる。
With a suitable power control mechanism, the temperature of the deposit 14 can be ramped to a preset value. With a suitable deposit 14 emission monitoring device, such as a quartz crystal plate motor head, the deposit 14 can be slowed down to a preset rate of deposition or emission. With a more sophisticated power controller and quartz sensor, a pre-programmed thermal routine prepares the loading of new deposit material 14 to quickly prepare the material source 10 type trough crucible 12 for folding back. Can be degassed quickly and set up to vacuum.

【0028】 図9に示される本発明の第2実施態様では、材料ソース10’は、線形アレイ
の総長LAにほぼ等しい実質的な縦のエミッション構成要素を生じさせるために
、真空チャンバ48の内側で線形アレイ内の縦軸L’に沿って配列される複数の
点源るつぼ46を含む。第1実施態様の材料ソース10のように、第2実施態様
は、材料ソースの横の構成要素より大きい実質的な縦のエミッション構成要素を
有する材料ソース10’を提供する。各点源るつぼ46は、出口開口27’を形
成する本体16’、加熱要素38’、電源リード線42’、及び熱電対温度感知
プローブ44’を有する。線形アレイパターンは、図3から図8に図示されるト
ラフるつぼ12の線形出力を大まかにシミュレートすることができるため、数イ
ンチ以上の幅W2を有する基板24を被覆するのに有効である。しかしながら、
吐き出し、及び電源分離のための複数の必要構成、温度ディスプレイ、水晶ヘッ
ド、及び帰還ループと制御ループのような、既知の欠陥によって利益は減少され
る。
In a second embodiment of the invention shown in FIG. 9, the material source 10 ′ is inside vacuum chamber 48 to produce a substantially vertical emission component approximately equal to the total length LA of the linear array. And a plurality of point source crucibles 46 arranged along the longitudinal axis L'in the linear array at. Like the material source 10 of the first embodiment, the second embodiment provides a material source 10 'having substantially vertical emission components that are larger than the lateral components of the material source. Each point source crucible 46 has a body 16 'that defines an outlet opening 27', a heating element 38 ', a power lead 42', and a thermocouple temperature sensing probe 44 '. The linear array pattern is useful for coating a substrate 24 having a width W2 of several inches or more, as it can roughly simulate the linear output of the trough crucible 12 shown in FIGS. However,
Benefits are diminished by known deficiencies such as multiple requirements for exhalation and power isolation, temperature displays, crystal heads, and feedback and control loops.

【0029】 本発明による材料ソース10’’の第3実施態様は、通常、図10から図13
に示す。図10に示されるように、第3実施態様の材料ソース10’’は、オプ
ションの熱シールド94で部分的に覆われている、第1導管56またはその他の
実質的に中空の構造を含む。第1導管56は、少なくとも一つの出口開口27’
’を画定する2つの向かい合う端部セクション58、60を有する。第1導管5
6は、柱62または類似した支持取り付け具または基部64に取り付けられる建
具金物によって支えられる。図11に示されるように、グリッドパターンのよう
な抵抗加熱器要素74は、第1導管56の外部表面76に隣接して配置される。
A third embodiment of a material source 10 ″ according to the present invention is typically shown in FIGS.
Shown in. As shown in FIG. 10, the third embodiment material source 10 ″ includes a first conduit 56 or other substantially hollow structure that is partially covered by an optional heat shield 94. The first conduit 56 has at least one outlet opening 27 '.
', Having two opposite end sections 58, 60. First conduit 5
6 is supported by joinery hardware attached to posts 62 or similar support fixtures or bases 64. As shown in FIG. 11, a resistive heater element 74, such as a grid pattern, is positioned adjacent the outer surface 76 of the first conduit 56.

【0030】 図12に示されるように、第2導管66または出口開口に流体連結される内部
空洞を画定するその他の構造は、第1導管56によって画定される内部空洞68
内に取り込まれる。有機ベースの化学薬品またはその他の化学薬品などの堆積材
14を取り込むように形成される第2導管66は、通常、第2出口開口27’’
’に流体連結される第2内部空洞70を画定する。第1導管56及び第2導管6
6は、ともにセラミックまたはその他の適切な材料から作られる。第1導管56
の中心軸C1は、第2導管66の中心軸C2に関して一致するまたは偏心的に配
置される。第2出口開口27’’’が第1導管56によって画定される出口開口
27’’と整列されているか、あるいは、出口開口27’’、27’’’が、第
2導管66によって取り込まれる堆積材14と基板24の間の照準線経路SPを
提示しない第1及び第2導管56,66によって画定される出口開口27’’、
27’’’と一致しない整列配置で整列されている。第1導管56及び第2導管
66の整列を補助するために、石英またはその他の適切な材料から作られるオプ
ションの支持ロッド72が、第1導管56の向かい合う端部セクション58,6
0の間で伸張されてよい。追加の第2導管66はまた、複数の化学薬品のエミッ
ションに対処するために第1導管56内に収納されてよい。
As shown in FIG. 12, the second conduit 66 or other structure defining an internal cavity fluidly coupled to the outlet opening is an internal cavity 68 defined by the first conduit 56.
Taken in. The second conduit 66, which is formed to take up the deposit material 14, such as an organic based chemistry or other chemistry, typically has a second outlet opening 27 ″.
'Defines a second internal cavity 70 fluidly connected to the. First conduit 56 and second conduit 6
Both 6 are made of ceramic or other suitable material. First conduit 56
The central axis C1 of the second conduit 66 is aligned or eccentrically arranged with respect to the central axis C2 of the second conduit 66. The second outlet opening 27 "'is aligned with the outlet opening 27" defined by the first conduit 56, or the outlet openings 27 ", 27"' are taken up by the second conduit 66. An outlet opening 27 ″ defined by the first and second conduits 56, 66 that do not present a line-of-sight path SP between the material 14 and the substrate 24,
27 '''are aligned in an alignment that does not match. Optional support rods 72, made of quartz or other suitable material, assist in aligning the first conduit 56 and the second conduit 66 with opposing end sections 58, 6 of the first conduit 56.
It may be stretched between zero. An additional second conduit 66 may also be housed within the first conduit 56 to address multiple chemical emissions.

【0031】 図13は、本発明の第3実施態様をさらに詳細に示し、グリッド型の抵抗加熱
器要素74が抵抗加熱器要素74’で置換される。抵抗加熱器要素74’は、 熱導電性電気絶縁体の第3層78’が後に続く、NiCrの第2抵抗層80また
は他の適切な抵抗導電性材料が後に続く、アルミナなどの、熱導電性電気絶縁体
の第3層78を含む。前記に注記したように、熱シールド94及び絶縁ボタン9
6は、熱導電性電気絶縁体の第3層に隣接して配置できる。
FIG. 13 shows a third embodiment of the invention in more detail, in which the grid-type resistance heater element 74 is replaced by a resistance heater element 74 ′. The resistive heater element 74 ′ is a thermally conductive material such as alumina followed by a second resistive layer 80 of NiCr or other suitable resistive conductive material followed by a third layer 78 ′ of thermally conductive electrical insulator. A third layer 78 of electrically insulating electrical material. As noted above, heat shield 94 and isolation button 9
6 can be placed adjacent to the third layer of thermally conductive electrical insulator.

【0032】 続いて図13を参照すると、第1導管56及び第2導管66はともに入れ子に
される。第1導管56の向かい合う端部セクション58の一つが、第2導管66
の向かい合う端部セクション84に取り外し自在に取り付けられ、第2導管の端
部セクション84は、第2導管66に取り外し自在に取り付けられる。入れ子9
0によって取り囲まれているロッド88は、第1導管56の端部セクション58
、及び第2導管66の対応する向かい合う端部セクション84を通して伸張する
。入れ子90’によっても取り囲まれる第2ロッド88は、第1導管56の他の
向かい合う端部セクション60及び第2導管66の他の対応する向かい合う端部
セクション86を通って伸張する。第2ロッド88’は、基部64に連結される
刻み目がつけられた支持アーム92によって支えられる。シールド92を配置す
るために使用される熱シールド92及び絶縁ボタン94は、前述された。
Continuing to refer to FIG. 13, both the first conduit 56 and the second conduit 66 are nested. One of the opposite end sections 58 of the first conduit 56 is connected to the second conduit 66.
Is removably attached to the opposite end section 84 of the second conduit and the end section 84 of the second conduit is removably attached to the second conduit 66. Nesting 9
The rod 88, which is surrounded by 0, is connected to the end section 58 of the first conduit 56.
, And through corresponding opposite end sections 84 of the second conduit 66. The second rod 88, which is also surrounded by the nest 90 ′, extends through the other opposing end section 60 of the first conduit 56 and the other corresponding opposing end section 86 of the second conduit 66. The second rod 88 ′ is supported by a scored support arm 92 that is connected to the base 64. The heat shield 92 and isolation button 94 used to position the shield 92 have been described above.

【0033】 少なくとも一つの電極98が、セラミックまたはその他の適切な材料などの、
絶縁材料100によって基部64から電気的に絶縁される第3実施態様材料ソー
ス10’’の基部64を通して伸張する。前記電極98は、電力リード線42へ
の抵抗加熱要素74’’に接続される。電気接点クランプ102は、第1導管5
6を電極98に取り外し自在に取り付ける。
At least one electrode 98 is made of ceramic or other suitable material, such as
It extends through the base 64 of the third embodiment material source 10 ″, which is electrically insulated from the base 64 by the insulating material 100. The electrode 98 is connected to a resistive heating element 74 ″ to the power lead 42. The electrical contact clamp 102 includes the first conduit 5
6 is detachably attached to the electrode 98.

【0034】 本発明のいずれかの実施態様に於ける材料ソースは、基板24を被覆するため
に使用することができ、トラフるつぼ12または中空導管56’’材料ソース1
0、10’’が好ましい。明快さのために、それ以外に示されない限り、第1実
施態様だけが説明されるだろう。
The material source in any of the embodiments of the present invention can be used to coat a substrate 24, such as a trough crucible 12 or hollow conduit 56 ″ material source 1.
0 and 10 '' are preferable. For clarity, only the first embodiment will be described unless otherwise indicated.

【0035】 図7から図8に図示されるような、動作の方法の一つにおいて、被覆動作は、
材料ソース10に堆積材14を配置してから、一つまたは複数の材料ソース10
及び一つまたは複数の基板24を真空チャンバ48の中に配置することによって
開始する。材料ソース10は、互いに平行に配置されなければならず、各基板2
4の基板軸50は、平行材料ソース10の縦軸Lにほぼ垂直に配置される。
In one of the methods of operation, as illustrated in FIGS. 7-8, the coating operation comprises
A deposit 14 is placed on the material source 10 and then one or more material sources 10
And by placing one or more substrates 24 in a vacuum chamber 48. The material sources 10 must be arranged parallel to each other and each substrate 2
The substrate axis 50 of No. 4 is arranged substantially perpendicular to the longitudinal axis L of the parallel material source 10.

【0036】 追加のオプションのステップは、材料ソース10、真空チャンバ48、及び堆
積14の所望の量とをガス抜きする。例えば、トラフるつぼ12に装填する堆積
材14は、通常、70立方センチメートルから100立方センチメートルである
が、材料ソース10のサイズに応じて増減されてよい。
An additional optional step is to degas the material source 10, the vacuum chamber 48, and the desired amount of deposition 14. For example, the deposit 14 loaded in the trough crucible 12 is typically 70 to 100 cubic centimeters, but may be scaled up or down depending on the size of the material source 10.

【0037】 次のステップは、所望の真空圧、好ましくは1・10(-3)Torr未満、通常
は9・10(-6)未満、あるいはその他の適切な真空圧力まで真空チャンバ48を
空にする。いったん適切な真空が確立されると、次のステップは、堆積材14が
気化し、気化した堆積材14のプルーム52を放射するまで、一つまたは複数の
材料ソース10に装填される堆積材14を加熱する。いったん気化が開始すると
、次のステップは、図7及び図8に図示されるように、一定速度vで線形形状の
プルーム52を通して基板24を移動する。膜堆積特性は、通常、膜均一性>9
5パーセントで、成長速度>=毎秒10オングストロームである。基板24は、
任意の適切な移動装置によって移動することができ、オーバヘッドコンベヤ(図
示されていない)が好ましい。
The next step is to evacuate the vacuum chamber 48 to the desired vacuum pressure, preferably less than 1 · 10 (−3) Torr, typically less than 9 · 10 (−6) , or other suitable vacuum pressure. To do. Once a suitable vacuum is established, the next step is to deposit one or more material sources 10 into the deposit material 14 until the deposit material 14 vaporizes and emits a plume 52 of vaporized deposit material 14. To heat. Once vaporization has begun, the next step is to move the substrate 24 through the linearly shaped plume 52 at a constant velocity v, as illustrated in FIGS. Film deposition characteristics are typically film uniformity> 9
At 5 percent, the growth rate is> = 10 angstroms per second. The substrate 24 is
It can be moved by any suitable moving device and is preferably an overhead conveyor (not shown).

【0038】 本発明の第3実施態様材料ソース10’’の動作中、堆積材14は、第2導管
56に装填され、第1導管56の内面82からの放射伝熱によって加熱される。
堆積材14は気化し、第2導管66によって画定される一つまたは複数の出口開
口27’’を通って、第1導管56によって画定される一つまたは複数の出口開
口27’’’を通って、真空チャンバ48の中に通過する。第2導管66によっ
て画定される出口開口27’’’は、第1及び第2導管56,66によって画定
される出口開口27’’’、27’’と一致していてもよいし、あるいは一致し
ない配置であってもよく、ここで第1及び第2導管56,66の出口開口27’
’’、27’’は、堆積材14と基板24の間の照準線SPを提示しない。
During operation of the third embodiment material source 10 ″ of the present invention, the deposit 14 is loaded into the second conduit 56 and heated by radiative heat transfer from the inner surface 82 of the first conduit 56.
The deposition material 14 vaporizes and passes through one or more outlet openings 27 ″ defined by the second conduit 66 and through one or more outlet openings 27 ″ ′ defined by the first conduit 56. And passes through the vacuum chamber 48. The outlet opening 27 ′ ″ defined by the second conduit 66 may or may coincide with the outlet opening 27 ″ ″, 27 ″ defined by the first and second conduits 56, 66. It may be a non-arrangement, where the outlet openings 27 ′ of the first and second conduits 56, 66 are
″, 27 ″ do not present the line of sight SP between the deposit 14 and the substrate 24.

【0039】 図7及び図8に図示されるように、通常、全ての実施態様で適用可能であるが
、基板24が蒸気状の堆積材14プルーム52を通過するため、材料ソース10
の線形設計は、基板24のまさに端縁54までの膜の均一性を保証するのに役立
つ。しかしながら、トラフるつぼ12または中空導管型の材料ソース10が使用
される場合、均一性は、側壁18(または導管)を基板24の幅W2より縦のS
Lで長くすることによって最もよく達成される。これは、材料ソース10の端壁
20からのエミッションを強めるために使用できる、削減された数の統合された
ガウスフラックスエミッション角が存在するためである。可変出口開口または穴
寸法の使用は、この効果を相殺し、より均一な材料ソースのエミッションと交差
するエミッションを生じさせる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the material source 10 is normally applied in all embodiments, but because the substrate 24 passes through the vaporous deposition material 14 plume 52.
Linear design helps ensure film uniformity to the very edge 54 of the substrate 24. However, if a trough crucible 12 or a hollow conduit-type material source 10 is used, the uniformity may result in sidewalls 18 (or conduits) having a vertical S
Best achieved by lengthening with L. This is because there is a reduced number of integrated Gaussian flux emission angles that can be used to enhance the emissions from the end wall 20 of the material source 10. The use of variable exit apertures or hole sizes offsets this effect and results in emissions that intersect with more uniform material source emissions.

【0040】 本発明が、大きな基板24を堆積材14で被覆できるようにすることは明らか
でなければならない。この結果は、通常、堆積材14の廃棄物、潜在的に有害な
材料の露呈、より大きな真空チャンバ48の必要性、被覆時間、及び運転経費を
削減しながら生じる。本発明は、単一点源または改良型点源によって生じるプル
ームよりはるかに長い材料ソースの縦の構成要素で通常線形である蒸発プルーム
を生じさせるので、点源及びそれらの関連するコサイン分布プルームで観察され
る非均一性は排除されるか、あるいは大幅に削減される。さらに、95パーセン
トの均一性レベルを達成するために数フィートまで射程距離を増加させるよりむ
しろ、射程距離は、被覆される基板の側面の表面積に大きさに関わりなく、1フ
ィート未満とすることができる。
It should be clear that the present invention allows large substrates 24 to be coated with the deposit 14. This result typically occurs while reducing deposit 14 waste, potentially harmful material exposure, the need for a larger vacuum chamber 48, coating time, and operating costs. The present invention produces an evaporative plume that is usually linear in the vertical component of the material source much longer than the plume produced by a single point source or an improved point source, thus observing point sources and their associated cosine distribution plumes The non-uniformities that are caused are eliminated or significantly reduced. Further, rather than increasing the range up to a few feet to achieve a 95% uniformity level, the range can be less than one foot, regardless of the surface area of the sides of the substrate being coated. it can.

【0041】 本発明の別の特徴とは、使用可能なガウスのエミッション角度の大半が、一定
速度で一つまたは複数の材料ソースに通される基板の上への堆積のために使用で
きるという点である。これにより、真空チャンバの内部表面を不必要に被覆する
よりも、はるかに大きなパーセンテージの化学薬品が基板の上に直接付着される
ことになる。これが、ダウンタイムを短縮し、被覆される各基板に対する有機化
学薬品費用を大幅に削減する。関係する利益は、材料ソースが単一の点源または
改良型点源より長い縦の構成要素を有するために、さらに多くの化学薬品を材料
ソースの中に装填することができ、その結果、前記ソースが材料ソース再充填期
間の間にさらに多くの基板を被覆することができるため、商業的な用途でダウン
タイムがより少なくなるという結果を生じるという点である。
Another feature of the invention is that most of the available Gaussian emission angles can be used for deposition on a substrate that is passed through one or more material sources at a constant rate. Is. This results in a much larger percentage of chemicals being deposited directly on the substrate than unnecessarily coating the interior surface of the vacuum chamber. This reduces downtime and significantly reduces organic chemistry costs for each substrate coated. A related benefit is that more chemicals can be loaded into the material source because the material source has a longer vertical component than a single point source or a modified point source, so that The point is that the source can coat more substrate during the material source refill period, resulting in less downtime in commercial applications.

【0042】 材料ソースが標準的なフィードスルー及び電気接続を有するために、柔軟性も
改善される。線形スパッタ材料ソースを現在受け入れることのできる真空システ
ムは、その位置にある材料ソースで再装備されてもよい。6インチから12イン
チの円形スパッタソースを取り付けられた真空システムはまた、類似した、また
は同じサイズの材料ソースを受け入れてもよい。したがって、新規真空システム
は、本発明の有機堆積性能を得るために構築される必要はない。材料ソースは、
それ自体を、制限されたチャンバサイズの中でのブロックまたは行列で設置する
のに向いている。複数の材料ソースが、一つの材料ソースが堆積材を使い果たす
と、次の材料ソースが使用されるように、真空システムで準備されてもよい。さ
らに、材料の吐き出しは、さらに低い熱傾き及びるつぼ運転温度のために、実質
的にはトラフるつぼ型または導管型の材料ソースから排除される。
Flexibility is also improved because the material source has standard feedthroughs and electrical connections. A vacuum system currently capable of accepting a linear sputter material source may be re-equipped with the material source in its position. Vacuum systems fitted with 6 to 12 inch circular sputter sources may also accept similar or the same size material sources. Therefore, the novel vacuum system does not have to be constructed to obtain the organic deposition performance of the present invention. The material source is
It lends itself well to installation in blocks or matrices in a limited chamber size. Multiple material sources may be prepared in a vacuum system such that when one material source runs out of deposited material, the next material source is used. Moreover, material expulsion is eliminated from the substantially trough crucible or conduit type material source due to the lower thermal gradient and crucible operating temperature.

【0043】 本発明は、好ましい実施態様に関して説明されてきた。明らかな修正及び改変
は、前記詳細な説明を読み、理解すると他者に思い浮かぶだろう。本発明が、そ
れらが添付請求項またはその同等物の範囲内に入るので、すべてのこのような修
正及び改変を含むとして解釈されることが意図される。
The invention has been described with reference to the preferred embodiments. Obvious modifications and alterations will occur to others upon reading and understanding the above detailed description. It is intended that the invention be construed as including all such modifications and alterations as they fall within the scope of the appended claims or their equivalents.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来の技術の単一点源るつぼの側面図である[Figure 1] FIG. 1 is a side view of a prior art single point source crucible.

【図2】 図1に示される従来の技術の単一点源るつぼの側面図であり、より大きくなる基
板がるつぼに隣接して配置される
FIG. 2 is a side view of the prior art single point source crucible shown in FIG. 1, with the larger substrate being placed adjacent to the crucible.

【図3】 本発明の一実施態様による材料ソースの透視断面図である[Figure 3] FIG. 3 is a perspective cross-sectional view of a material source according to one embodiment of the present invention.

【図4】 図3の材料ソースの断面端面図である[Figure 4] 4 is a cross-sectional end view of the material source of FIG.

【図5】 図3及び図4に示される材料ソースの断面側面図である[Figure 5] FIG. 5 is a cross-sectional side view of the material source shown in FIGS. 3 and 4.

【図6】 図3から図5に示される材料ソースの実質的な縦の構成要素に沿って軸に沿って
伸張するエミッションプルームの平面透視図である
FIG. 6 is a top perspective view of an emission plume that extends axially along a substantially longitudinal component of the material source shown in FIGS. 3-5.

【図7】 真空チャンバの内側に配置される図5に示される2つの材料ソースの平面図であ
FIG. 7 is a plan view of the two material sources shown in FIG. 5 placed inside a vacuum chamber.

【図8】 真空チャンバの内側にあるオフセット角度に配置される図5から図7に図示され
る4つの材料ソースの側面図である
FIG. 8 is a side view of the four material sources illustrated in FIGS. 5-7 positioned at offset angles inside the vacuum chamber.

【図9】 本発明の第2実施態様による複数の材料ソースの平面図である[Figure 9] FIG. 6 is a plan view of a plurality of material sources according to the second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第3実施態様による材料ソースの透視図である[Figure 10] FIG. 6 is a perspective view of a material source according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 抵抗加熱要素が第1導管の外面に隣接して配置される、第1導管の透視図であるFIG. 11 FIG. 6 is a perspective view of a first conduit with a resistance heating element disposed adjacent an outer surface of the first conduit.

【図12】 図10から図11に示される第1導管、及び第1導管の内側に配置される第2導
管の断面端面図である
FIG. 12 is a cross-sectional end view of the first conduit shown in FIGS. 10-11 and a second conduit disposed inside the first conduit.

【図13】 図10に示される第3実施態様の材料ソースの断面側面図である[Fig. 13] FIG. 11 is a sectional side view of the material source of the third embodiment shown in FIG. 10.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成13年10月31日(2001.10.31)[Submission date] October 31, 2001 (2001.10.31)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 堆積材で基板を被覆するための真空堆積システムであって、 真空チャンバと、 前記真空チャンバの内側に配置される材料ソースであって、縦軸に沿って伸張
し、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及び前記内部空洞に流
体連結される出口開口を画定する本体を有する前記材料ソースと、 前記材料ソースの前記本体に隣接して配置される熱源と、を備える。
1. A vacuum deposition system for coating a substrate with a deposition material, the vacuum chamber and a source of material disposed inside the vacuum chamber, the material source extending along a longitudinal axis, A material source having a vertical emission component and having an internal cavity and a body defining an outlet opening fluidly connected to the internal cavity; and a heat source disposed adjacent to the body of the material source. Equipped with.
【請求項2】 前記本体の縦軸に平行に測定される幅を有する基板をさらに
備え、ここで、前記基板の片側と前記出口開口の間で測定される射程距離が、前
記基板の前記幅が増加する時に一定のままである、請求項1に記載の真空堆積シ
ステム。
2. The substrate further comprises a substrate having a width measured parallel to a longitudinal axis of the body, wherein a range distance measured between one side of the substrate and the exit opening is the width of the substrate. The vacuum deposition system of claim 1, wherein the vacuum deposition rate remains constant as it increases.
【請求項3】 前記本体の縦軸に平行に測定される幅を有する基板をさらに
備え、ここで、前記材料ソースの前記本体の前記実質的な縦の構成要素が、前記
基板の前記幅に等しい、請求項1に記載の真空堆積システム。
3. The substrate further comprises a substrate having a width measured parallel to a longitudinal axis of the body, wherein the substantially vertical component of the body of the material source is in the width of the substrate. The vacuum deposition system according to claim 1, wherein they are equal.
【請求項4】 前記本体の縦軸に平行に測定される幅を有する基板をさらに
備え、ここで、前記材料ソースの前記本体の前記実質的な縦の構成要素が、前記
基板の前記幅未満である、請求項1に記載の真空堆積システム。
4. The substrate further comprises a substrate having a width measured parallel to a longitudinal axis of the body, wherein the substantially vertical component of the body of the material source is less than the width of the substrate. The vacuum deposition system of claim 1, wherein:
【請求項5】 前記材料ソースの前記本体の前記内部空洞の中に装填される
堆積材料をさらに備える、請求項1に記載の真空堆積システム。
5. The vacuum deposition system of claim 1, further comprising a deposition material loaded into the internal cavity of the body of the material source.
【請求項6】 前記堆積材が、有機ベースの化学薬品及び有機ベースの化合
物から成り立つグループから選択される、請求項5に記載の真空堆積システム。
6. The vacuum deposition system of claim 5, wherein the deposition material is selected from the group consisting of organic-based chemicals and organic-based compounds.
【請求項7】 前記堆積材が、前記熱源によって加熱され、前記材料ソース
の前記本体の前記実質的の縦のエミッション構成要素に沿って前記出口開口を通
して放射される、請求項5に記載の真空堆積システム。
7. The vacuum of claim 5, wherein the deposited material is heated by the heat source and radiated through the outlet opening along the substantially vertical emission component of the body of the material source. Deposition system.
【請求項8】 前記材料ソースの前記本体が、さらに、前記出口開口及び基
部に隣接して配置される上端を画定し、前記熱源が、前記本体の前記基部におい
てより前記本体の前記上端においてより多くの数の加熱要素が配置される加熱コ
イルである、請求項7に記載の真空堆積システム。
8. The body of the source of material further defines an upper end located adjacent the outlet opening and a base, the heat source being more at the top of the body than at the base of the body. The vacuum deposition system of claim 7, wherein the vacuum deposition system is a heating coil in which a large number of heating elements are arranged.
【請求項9】 前記材料ソースの前記本体に連結されるプロセス制御装置を
さらに備える、請求項1に記載の真空堆積システム。
9. The vacuum deposition system of claim 1, further comprising a process controller coupled to the body of the material source.
【請求項10】 前記出口開口が、前記本体の前記実質的な縦のエミッショ
ン構成要素に沿って連続して伸張する、請求項1に記載の真空堆積システム。
10. The vacuum deposition system of claim 1, wherein the outlet opening extends continuously along the substantially vertical emission component of the body.
【請求項11】 前記材料ソースの前記本体により画定される前記内部空洞
内に配置されるリブをさらに備える、請求項1に記載の真空堆積システム。
11. The vacuum deposition system of claim 1, further comprising a rib disposed within the internal cavity defined by the body of the material source.
【請求項12】 前記本体が、2つの縦に伸張する側壁及び1組の端壁を有
する開放トラフの形状を取り、前記縦に伸張する側壁及び前記端壁が前記本体の
前記内部空洞を画定する、請求項1に記載の真空堆積システム。
12. The body takes the form of an open trough having two longitudinally extending side walls and a set of end walls, the longitudinally extending side walls and the end walls defining the internal cavity of the body. The vacuum deposition system of claim 1, wherein:
【請求項13】 内部空洞を画定する第1導管、及び前記内部空洞に流体連
結される第1出口開口をさらに備え、ここで前記本体が第1導管の前記内部空洞
内で受け取られる第2導管である、請求項1に記載の真空堆積システム。
13. A second conduit further comprising a first conduit defining an internal cavity, and a first outlet opening fluidly connected to the internal cavity, wherein the body is received within the internal cavity of the first conduit. The vacuum deposition system of claim 1, wherein:
【請求項14】 前記第1導管により画定される前記第1出口開口が、前記
第2導管により画定される前記出口開口と整列する、請求項13に記載の真空堆
積システム。
14. The vacuum deposition system of claim 13, wherein the first outlet opening defined by the first conduit is aligned with the outlet opening defined by the second conduit.
【請求項15】 前記第1導管により画定される前記第1出口開口が、前記
第2導管により画定される前記出口開口と一致しない配置で整列される、請求項
13に記載の真空堆積システム。
15. The vacuum deposition system of claim 13, wherein the first outlet opening defined by the first conduit is aligned in a non-coincident arrangement with the outlet opening defined by the second conduit.
【請求項16】 材料ソース及び真空チャンバを使用して基板を被覆する方
法であって、 前記真空チャンバの中に前記材料ソースを配置するステップであって、前記材
料ソースが、縦軸に沿って伸張し、前記材料ソースが、実質的な縦のエミッショ
ン構成要素を有し、内部空洞及び前記内部空洞に流体連結される出口開口を画定
する本体を有し、 前記真空チャンバの中に基板を配置し、向かい合う前記出口開口が前記材料ソ
ースの前記本体により画定されるステップと、 前記材料ソースの前記本体により画定される前記内部空洞の中に堆積材を装填
するステップと、 真空を生じさせるために、前記真空チャンバを空にするステップと、 前記材料ソースの前記本体の前記内部空洞内の前記堆積材を加熱するステップ
と、 前記本体の実質的な縦の構成要素に沿って気化した堆積材を放射するステップ
と、 前記気化した堆積材を通して前記基板を移動するステップと、を備える。
16. A method of coating a substrate using a material source and a vacuum chamber, the step of disposing the material source in the vacuum chamber, the material source comprising: A substrate extending in the vacuum chamber, wherein the material source extends and has a body having a substantially vertical emission component and defining an interior cavity and an outlet opening fluidly coupled to the interior cavity. And the opposing outlet openings are defined by the body of the material source, loading deposit material into the internal cavity defined by the body of the material source, to create a vacuum. Emptying the vacuum chamber, heating the deposited material in the internal cavity of the body of the material source, Radiating the vaporized deposition material along the components of, and moving the substrate through the vaporized deposition material.
【請求項17】 前記基板が、一定の速度で前記気化した堆積材を通して移
動される、請求項16に記載の材料ソース及び真空チャンバを使用して基板を被
覆する方法。
17. The method of coating a substrate using a material source and a vacuum chamber of claim 16, wherein the substrate is moved at a constant rate through the vaporized deposition material.
【請求項18】 基板の表面上への堆積材の真空堆積で使用するための材料
ソースであって、前記材料ソースは、 内部空洞及び前記内部空洞に流体連結される少なくとも一つの出口開口をそれ
ぞれ画定する2つの本体と、 前記2つの本体のそれぞれに隣接して配置される加熱要素と、を備え、 ここで、前記2つの本体が、実質的な縦のエミッション構成要素を形成するた
めに一つの共通した縦軸に沿って整列される。
18. A material source for use in vacuum deposition of a deposition material on a surface of a substrate, the material source comprising an internal cavity and at least one outlet opening fluidly connected to the internal cavity, respectively. Two defining bodies and a heating element disposed adjacent to each of the two bodies, wherein the two bodies form one to form a substantially longitudinal emission component. Aligned along two common vertical axes.
【請求項19】 前記2つの本体の一方が点源るつぼである、請求項18に
記載の材料ソース。
19. The material source of claim 18, wherein one of the two bodies is a point source crucible.
【請求項20】 前記2つの本体の一方が改良型点源るつぼである、請求項
18に記載の材料ソース。
20. The material source of claim 18, wherein one of the two bodies is a modified point source crucible.
【請求項21】 前記材料ソースの前記2つの本体の一方に連結されるプロ
セス制御装置をさらに備える、請求項18に記載の材料ソース。
21. The material source of claim 18, further comprising a process control device coupled to one of the two bodies of the material source.
【請求項22】 前記2つの本体の前記内部空洞が、有機ベースの化学薬品
及び有機ベースの化学薬品化合物から成り立つグループから選択される堆積材を
取り込むように構成される、請求項18に記載の材料ソース。
22. The internal cavity of the two bodies is configured to incorporate a deposit material selected from the group consisting of organic-based chemicals and organic-based chemical compounds. Material source.
【請求項23】 基板の表面上への堆積材の真空堆積で使用するための材料
ソースであって、前記材料ソースは、 縦軸に沿って伸張し、実質的な縦のエミッション構成要素を有し、内部空洞及
び前記内部空洞に流体連結する少なくとも一つの出口開口を画定する本体と、 前記材料ソースの前記本体に隣接して配置される熱源と、を備える。
23. A material source for use in vacuum deposition of a deposited material on a surface of a substrate, the material source extending along a longitudinal axis and having a substantially vertical emission component. And a heat source disposed adjacent the body of the material source, the body defining an inner cavity and at least one outlet opening in fluid communication with the inner cavity.
【請求項24】 前記出口開口が、前記本体の前記実質的な縦のエミッショ
ン構成要素に沿って連続して伸張する、請求項23に記載の材料ソース。
24. The material source of claim 23, wherein the outlet opening extends continuously along the substantially longitudinal emission component of the body.
【請求項25】 前記材料ソースの前記本体により画定される前記内部空洞
内に配置されるリブをさらに備える、請求項23に記載の材料ソース。
25. The material source of claim 23, further comprising a rib disposed within the internal cavity defined by the body of the material source.
【請求項26】 前記本体が、2つの縦に伸張する側壁及び一組の端壁を有
する開放トラフの形状を取り、前記縦に伸張する側壁及び前記端壁が前記本体の
前記内部空洞を画定する、請求項23に記載の材料ソース。
26. The body takes the form of an open trough having two longitudinally extending side walls and a set of end walls, the longitudinally extending side walls and the end walls defining the internal cavity of the body. 24. The material source of claim 23, which comprises:
【請求項27】 内部空洞及び前記内部空洞に流体連結される第1出口開口
を画定する第1導管をさらに備え、ここで、前記本体が第1導管の前記内部空洞
内に取り込まれる第2導管である、請求項23に記載の材料ソース。
27. A second conduit further comprising a first conduit defining an inner cavity and a first outlet opening fluidly connected to the inner cavity, wherein the body is entrapped within the inner cavity of the first conduit. 24. The material source of claim 23, which is:
【請求項28】 前記熱源が、前記第1導管に隣接して配置され、前記熱源
が熱導電性電気絶縁体の第1層、導電性材料の第2層、及び熱導電性電気絶縁体
の第3層を備える、請求項27に記載の材料ソース。
28. The heat source is disposed adjacent to the first conduit, the heat source comprising a first layer of thermally conductive electrical insulator, a second layer of electrically conductive material, and a thermally conductive electrical insulator. 28. The material source of claim 27, comprising a third layer.
【請求項29】 前記熱源が、前記第2導管に隣接して配置され、前記熱源
が熱導電性電気絶縁体の第1層、導電性材料の第2層及び熱導電性電気絶縁体の
第3層を備える、請求項27に記載の材料ソース。
29. The heat source is disposed adjacent to the second conduit, the heat source comprising a first layer of thermally conductive electrical insulator, a second layer of conductive material and a second layer of thermally conductive electrical insulator. 28. The material source of claim 27, comprising three layers.
【請求項30】 前記第1導管により画定される前記第1出口開口が、前記
第2導管により画定される前記出口開口と整列される、請求項23に記載の材料
ソース。
30. The material source of claim 23, wherein the first outlet opening defined by the first conduit is aligned with the outlet opening defined by the second conduit.
【請求項31】 前記第1導管により画定される前記第1出口開口が、前記
第2導管により画定される前記出口開口と一致しない配置で整列される、請求項
23に記載の材料ソース。
31. The material source of claim 23, wherein the first outlet opening defined by the first conduit is aligned in an arrangement that does not match the outlet opening defined by the second conduit.
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