JP2012508815A - Vapor deposition material supply apparatus and substrate processing apparatus provided with the same - Google Patents
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Abstract
本発明は蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に係り、さらに詳しくは、有機物質が大容量で充填されて変質なしに保管されると共に、所望の量だけ有機物質を気化させて基板に供給することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に関する。
本発明に係る蒸着物質供給装置は、内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、を備える。また、本発明に係る蒸着物質供給装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。
【選択図】図3The present invention relates to a vapor deposition material supply apparatus and a substrate processing apparatus equipped with the same, and more specifically, the organic material is filled in a large volume and stored without alteration, and the organic material is vaporized by a desired amount to form a substrate. The present invention relates to a vapor deposition material supply apparatus that can be supplied to a substrate and a substrate processing apparatus including the same.
The vapor deposition material supply apparatus according to the present invention includes a crucible in which a storage space in which a raw material is filled and a vaporization space in which the raw material is vaporized are formed in a continuous manner, and the raw material filled in the crucible is stored in the storage space. A transport unit that transports continuously or periodically to the vaporization space, and a heat generation unit that is disposed outside the vaporization space formed in the crucible and supplies heat for vaporizing the raw material. In addition, the vapor deposition material supply apparatus according to the present invention further includes a cooling unit that is disposed outside the storage space formed in the crucible and prevents thermal deterioration of the raw material stored in the storage space.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に係り、さらに詳しくは、有機物質が大容量で充填されて変質なしに保管されると共に、所望の量だけ有機物質を気化させて基板に供給することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置に関する。 The present invention relates to a vapor deposition material supply apparatus and a substrate processing apparatus equipped with the same, and more specifically, the organic material is filled in a large volume and stored without alteration, and the organic material is vaporized by a desired amount to form a substrate. The present invention relates to a vapor deposition material supply apparatus that can be supplied to a substrate and a substrate processing apparatus including the same.
有機発光素子(Organic Light Emitting Device:OLED)は、発光を利用する液晶表示装置とは異なり、有機体自体が発光するため、バックライトが不要となることから、消費電力が少ない。また、視野角が広く、応答速度が早いことから、これを用いた表示装置は、視野角および残像の問題がない優れた画像を実現することができる。 Unlike a liquid crystal display device using light emission, an organic light emitting element (Organic Light Emitting Device: OLED) consumes less power because an organic substance emits light and a backlight is not necessary. In addition, since the viewing angle is wide and the response speed is fast, a display device using the viewing angle can realize an excellent image without problems of viewing angle and afterimage.
有機発光素子を製造するための有機薄膜蒸着工程に用いられる有機材料は、無機材料とは異なり、高い蒸気圧を必要とせず、高温下で分解および変性が起こり易い。このような有機材料の特性から、従来の有機薄膜は、タングステン製の坩堝に有機材料を装入し、坩堝を過熱して有機材料を気化させて基板の上に蒸着していた。しかしながら、坩堝内に貯留可能な蒸着原料の量には限界があるため、蒸着原料を頻繁に再充填することを余儀なくされ、その都度有機薄膜蒸着装置の稼動を停止しなければならないという問題点があった。この理由から、有機薄膜蒸着装置の稼動停止周期を延ばすために蒸着原料の充填量を増やす方法が提案されているが、同方法は、増大された坩堝を加熱して蒸着原料を昇華させるために必要とされるより一層多量の熱量の発熱手段によって蒸着原料が変質してしまうという不都合がある。 Unlike an inorganic material, an organic material used in an organic thin film deposition process for manufacturing an organic light-emitting element does not require a high vapor pressure and is easily decomposed and modified at a high temperature. Due to such characteristics of the organic material, the conventional organic thin film has been deposited on the substrate by charging the organic material into a tungsten crucible, and heating the crucible to vaporize the organic material. However, since there is a limit to the amount of vapor deposition raw material that can be stored in the crucible, there is a problem in that it is necessary to refill the vapor deposition raw material frequently, and the operation of the organic thin film vapor deposition apparatus must be stopped each time. there were. For this reason, a method of increasing the filling amount of the vapor deposition raw material has been proposed in order to extend the operation stop period of the organic thin film vapor deposition apparatus, but the method is used to sublimate the vapor deposition raw material by heating the increased crucible. There is an inconvenience that the vapor deposition material is altered by the heat generation means having a larger amount of heat than required.
本発明は上述した不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、有機物質を大容量で充填して蒸着装置の稼動停止周期を延ばすと共に、充填された有機物質が変質されることを防止することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned disadvantages, and the purpose thereof is to fill an organic substance with a large volume to extend the operation stop cycle of the vapor deposition apparatus and to change the quality of the filled organic substance. It is an object of the present invention to provide a vapor deposition material supply apparatus capable of preventing the above and a substrate processing apparatus including the same.
また、本発明の他の目的は、充填された有機物質を所望の量だけ適正速度にて気化させて有機物質ガスの不均一な拡散を防止することのできる蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a vapor deposition material supply apparatus capable of preventing the uneven diffusion of organic material gas by evaporating a filled organic material by a desired amount at an appropriate rate, and the same. It is to provide a substrate processing apparatus.
上述した目的を達成するために、本発明に係る蒸着物質供給装置は、内部に原料物質が充填される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、を備える。 In order to achieve the above-described object, a vapor deposition material supply apparatus according to the present invention includes a crucible in which a storage space filled with a raw material and a vaporization space for vaporizing the raw material are formed in a continuous manner, and the crucible A feed unit for continuously or periodically carrying the raw material filled in the storage space from the storage space to the vaporization space, and supplying heat for vaporizing the raw material disposed outside the vaporization space formed in the crucible. A heating unit.
また、前記蒸着物質供給装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。 In addition, the vapor deposition material supply device further includes a cooling unit that is disposed outside a storage space formed in the crucible and prevents thermal deterioration of the raw material material stored in the storage space.
さらに、前記蒸着物質供給装置において、前記冷却ユニットは、前記坩堝の外周面を取り囲んで冷却水の流動する冷却流路が形成された冷却ジャケットである。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, the cooling unit is a cooling jacket that surrounds the outer peripheral surface of the crucible and is formed with a cooling channel through which cooling water flows.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、前記連絡管の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクターと、をさらに備える。 Furthermore, the vapor deposition material supply device has one side connected to the vaporization space side of the crucible and a communication tube that forms a flow path through which the vaporized source material flows, and the other side of the communication tube. And an injector through which the vaporized source material is injected.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、前記坩堝、搬送ユニットおよびインジェクターを一体に支持する支持部をさらに備え、前記支持部は、前記インジェクターが向く方向に延びるレールの上に配設されてレールに沿って移動される。 Furthermore, the vapor deposition material supply apparatus further includes a support portion that integrally supports the crucible, the transport unit, and the injector, and the support portion is disposed on a rail that extends in a direction in which the injector faces. Moved along.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記連絡管の一方の側には係合部材が連結され、前記係合部材は前記坩堝と螺合される。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, an engagement member is connected to one side of the communication tube, and the engagement member is screwed to the crucible.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記連絡管の直径は20〜200mmである。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, the communication tube has a diameter of 20 to 200 mm.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置は、前記インジェクターからの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサーをさらに備え、前記噴射量測定センサーにおいて測定される原料物質の噴射量に応じて前記搬送ユニットの作動を制御して原料物質の噴射量を調節する。 Furthermore, the vapor deposition material supply device further includes an injection amount measurement sensor for measuring an injection amount of the raw material material from the injector, and the transport unit according to the injection amount of the raw material material measured by the injection amount measurement sensor The amount of injection of the raw material is adjusted by controlling the operation of.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記坩堝に形成される気化空間の内壁には金属シートが設けられる。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, a metal sheet is provided on the inner wall of the vaporization space formed in the crucible.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記搬送ユニットは、前記坩堝の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッドと、一方の側が前記ヘッドに連結され、他方の側が前記坩堝の外側に配設されて前記ヘッドと一体に移動されるロッドと、前記ロッドの他方の側に連結されて前記ロッドを移動させる駆動部と、を備える。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, the transport unit includes a head that is disposed inside the crucible and pumps the material material, one side is connected to the head, and the other side is disposed outside the crucible. A rod that is installed and moved integrally with the head, and a drive unit that is connected to the other side of the rod and moves the rod.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記駆動部はモーターまたは油圧式シリンダーである。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, the driving unit is a motor or a hydraulic cylinder.
さらにまた、前記蒸着物質供給装置において、前記発熱ユニットはコアヒーターまたはランプヒーターである。 Furthermore, in the vapor deposition material supply apparatus, the heat generating unit is a core heater or a lamp heater.
上述した目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、反応空間が形成されるチャンバーと、前記反応空間に設けられて気化される原料物質を供給する有機原料供給部と、基板を支持する基板ホルダーと、を備え、前記有機原料供給部は、内部に原料物質が貯留される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニットと、前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて前記気化空間に原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、前記連絡管の他方の側に連絡され、前記基板ホルダーと対向して配置されて気化済みの原料物質を基板に向けて噴射するインジェクターと、を備える。 In order to achieve the above-described object, a substrate processing apparatus according to the present invention includes a chamber in which a reaction space is formed, an organic material supply unit that is provided in the reaction space and supplies a material material to be vaporized, and a substrate. A substrate holder that supports the crucible, and the organic raw material supply unit is filled in the crucible, and a crucible in which a storage space in which the raw material is stored and a vaporization space in which the raw material is vaporized are formed in a continuous manner. A transport unit that continuously or periodically transports the raw material from the storage space to the vaporization space, and heat that is disposed outside the vaporization space formed in the crucible and vaporizes the raw material into the vaporization space. A heat generating unit, one side connected to the vaporization space side of the crucible to form a flow path through which the vaporized raw material flows, and the other side of the communication pipe connected to the substrate holder Comprising a injector for injecting toward the opposite disposed vaporization already raw material substrate.
また、前記基板処理装置は、前記坩堝に形成される貯留空間の外側に配設されて前記貯留空間に貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニットをさらに備える。 The substrate processing apparatus may further include a cooling unit that is disposed outside the storage space formed in the crucible and prevents thermal deterioration of the source material stored in the storage space.
さらに、前記基板処理装置において、前記チャンバーには多数の反応空間が画設され、前記有機原料供給部は多数配設されて前記多数の反応空間にそれぞれ配置されるようにチャンバーの内部に設けられ、前記基板ホルダーは前記それぞれの有機原料供給部と対向して配置されるように搬送される。 Further, in the substrate processing apparatus, a large number of reaction spaces are provided in the chamber, and a large number of the organic raw material supply sections are provided in the chamber so as to be respectively disposed in the large number of reaction spaces. The substrate holder is conveyed so as to be arranged to face the respective organic raw material supply units.
本発明によれば、有機物質が充填されて保管される貯留空間に熱によって有機物質が変質されることを防止する冷却ユニットを設けることにより、大容量の有機物質を蒸着物質供給装置に充填して使用することができ、その結果、蒸着装置の稼動停止周期を延ばすことができるという効果がある。これにより、有機薄膜蒸着の工程効率性を高めることができる。 According to the present invention, a vapor deposition material supply device is filled with a large volume of organic material by providing a cooling unit that prevents the organic material from being altered by heat in a storage space where the organic material is filled and stored. As a result, the operation stop cycle of the vapor deposition apparatus can be extended. Thereby, the process efficiency of organic thin film vapor deposition can be improved.
また、本発明によれば、充填された有機物質を所望の搬送速度にて気化空間に搬送させ、気化空間を加熱する発熱ユニットを制御することにより、有機物質が気化される量を調節することができ、その結果、有機物質がガスの不均一な拡散を防止して蒸着される有機薄膜の品質を高めることができるという効果がある。 In addition, according to the present invention, the amount of organic material vaporized is controlled by controlling the heat generating unit that transports the filled organic material to the vaporization space at a desired transport speed and heats the vaporization space. As a result, it is possible to improve the quality of the organic thin film on which the organic material is deposited by preventing non-uniform diffusion of the gas.
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態による蒸着物質供給装置およびこれを備えた基板処理装置を詳述する。 Hereinafter, a deposition material supply apparatus and a substrate processing apparatus including the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、異なる様々な形態にて実現可能であり、これらの実施形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を持った者に本発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。 However, the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be realized in various different forms. These embodiments merely complete the disclosure of the present invention and have ordinary knowledge. It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention.
図1は、本発明に係る基板処理装置が用いられる基板処理システムを示す概略構成図であり、図2は、本発明に係る基板処理装置を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a substrate processing system in which a substrate processing apparatus according to the present invention is used, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the substrate processing apparatus according to the present invention.
同図に示すように、前記基板処理システムは、多数枚の基板10を速やかに処理可能なインライン方式であることを想定して説明する。この基板処理システムは、処理の対象となる基板10が搬入される搬入部1000と、搬入部1000から離れて位置し、処理済みの基板10が搬出される搬出部5000と、搬入部1000と搬出部5000との間にインライン配置されて基板10を処理する複数の基板処理部3000a〜3000cと、を備える。また、前記基板処理システムは、複数の基板処理部3000a〜3000cの先端に配置されて基板処理部3000a〜3000cに搬入された基板10を基板ホルダー200に載置して整列させる処理準備部2000と、基板処理部3000a〜3000cの末端に配置されて処理済みの基板10を搬出部5000に搬出するために基板10を基板ホルダー200から取り外す搬出準備部4000と、をさらに備える。
As shown in the figure, the substrate processing system will be described on the assumption that it is an in-line method capable of processing a large number of
搬入部1000は、基板処理システムの一方の側の端部に配置されて有機薄膜が蒸着される多数枚の基板10が待機する空間であり、前記搬入部1000には、多数枚の基板10が搭載された基板カセットが配置され、カセットから取り出された基板10が蒸着工程のために待機するバッファステージが配設される。
The carry-in
基板処理部3000a〜3000cは、前記搬入部1000と搬出部5000との間に介装されて有機薄膜の蒸着が行われる空間であり、少なくとも1以上の反応空間が画設されるチャンバー400と、前記チャンバー400内の反応空間に対応して設けられる少なくとも1以上の有機原料供給部100と、前記有機原料供給部100に対向して搬送されるように設けられて基板10を支持・搬送させる基板ホルダー200と、を備える。また、単一の基板処理部3000a〜3000cが配設されて単一の有機原料供給部100が配設される場合には、前記基板ホルダー200を搬送させるための別途の搬送レールが不要であるが、基板処理部3000a〜3000cが多数配設されて有機原料供給部100が多数配設される場合には、基板10をそれぞれの有機原料供給部100に対向させるために、搬送レール300に沿って搬送されることが好ましい。もちろん、基板ホルダー200の搬送方法は搬送レールによる方法に限定されず、当業者にとって使用である限り、様々な搬送方法が採用可能である。
The
前記チャンバー400は、一または複数の反応空間を有するように画設される。また、図示はしないが、前記チャンバー400には基板10および基板ホルダー200が出入りするゲートが設けられ、チャンバー400の内部を真空引きするか、あるいは、チャンバー400内部の未反応ガスなどを排気する排気ラインが形成される。
The
前記基板ホルダー200は基板10を水平または垂直に支持しつつ搬送させるものであれば、いかなる方式のホルダーも使用可能である。本発明は、基板10の周縁を把持して垂直に支持する方式のホルダーを提案している。このとき、基板ホルダー200は、チャンバー400内に設けられる搬送レール300によって支持されてガイドされつつ搬送される。
As the
また、前記基板ホルダー200との対向個所には、基板10に蒸着される有機原料を供給する有機原料供給部100が配置される。
Further, an organic
図3は、本発明に係る蒸着物質供給装置を示す概略断面図である。同図に示すように、有機原料供給部100は、内部に原料物質が充填される貯留空間110aおよび原料物質が気化される気化空間110bが直線状に連通状に形成される坩堝110と、前記坩堝110に充填された原料物質を貯留空間110aから気化空間110bに連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニット120と、前記坩堝110に形成される気化空間110bの外側に配設されて前記気化空間110bに原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニット130と、前記坩堝110に形成される貯留空間110aの外側に配設されて前記貯留空間110aに貯留された原料物質の熱変質を防止する冷却ユニット140と、一方の側が前記坩堝110の気化空間110b側に連結されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管150と、前記連絡管150の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクター160と、を備える。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a vapor deposition material supply apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the organic raw
本発明は、有機発光素子(Organic Light Emitting Device:OLED)を製造する装置を提示するものであり、本発明における原料物質としては、例えば、有機材料が用いられることが好ましい。 The present invention presents an apparatus for manufacturing an organic light emitting device (OLED), and it is preferable that, for example, an organic material is used as a raw material in the present invention.
坩堝110は、一方の側が開口された円筒の管状に形成される。このとき、前記坩堝110の内部は、下側に原料物質が充填される貯留空間110aが形成され、上側に原料物質が気化される気化空間110bが形成される。前記貯留空間110aおよび気化空間110bは、所定の画設手段によって画設される空間ではなく、原料物質の状態に応じて仕切られる空間である。このため、原料物質が固相または液相で存在する空間を貯留空間110aと定義し、固相または液相の原料物質が熱によって気化される空間を気化空間110bと定義する。このとき、前記坩堝110には、図示はしないが、蒸着工程が行われる間に坩堝110の内部を超真空圧力の環境に維持するための真空ラインが連結されていてもよい。
The
搬送ユニット120は、前記坩堝110の貯留空間110aに充填された原料物質を気化空間110bに次第に搬送させる手段であり、前記坩堝110の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッド121と、一方の側が前記ヘッド121に連結され、他方の側が前記坩堝110の外側に配設されて前記ヘッド121と一体に移動されるロッド122と、前記ロッド122の他方の側に連結されて前記ロッド122を移動させる駆動部と、を備える。
The
前記駆動部は、モーター123または油圧式シリンダーなど、前記ロッド122を上下動させるものであれば、いかなるものも採用可能である。本発明は、好適な実施形態に係る駆動部として、モーター123を採用している。より具体的に、前記搬送ユニット120は、電源によって駆動されるモーター123と、前記モーター123につれ回転されるボールスクリュー124と、前記ボールスクリュー124の上においてボールスクリュー124の回転によって上下動する昇降体125と、前記昇降体125と一体に移動されるように一方の側が前記昇降体125に固定され、他方の側が前記ロッド122を支持する支持体126と、をさらに備える。このため、前記モーター123の回転によってボールスクリュー124が回転されて昇降体125が上下動すると、昇降体125と一体に支持体126が移動されつつロッド122を上下動させる。これにより、ロッド122の上端に配設されたヘッド121が原料物質を坩堝110の貯留空間110aから気化空間110bに搬送させる。
As the drive unit, any one that can move the
発熱ユニット130は、前記坩堝110の貯留空間110aから気化空間110bに搬送される原料物質を加熱して気化させる熱エネルギーを供給する手段であり、原料物質を気化させる熱エネルギーが供給可能なものであれば、いかなるものも採用可能である。例えば、発熱ユニット130として、コアヒーターまたはランプヒーターなどが使用可能であり、本実施形態においては、コアヒーターを使用している。発熱ユニット130は、坩堝110の外周面のうち気化空間が形成される個所の外周面に抵抗熱線131が取巻されてなる。このとき、抵抗熱線131としては、Ta、W、Mo金属またはこれらの合金線が使用可能である。
The
また、前記発熱ユニット130による原料物質の加熱を容易にするために、前記坩堝110の内壁のうち気化空間110bが形成される個所の内壁には、熱伝導性の高い金属シート111が配設されていてもよい。このとき、金属シート111は、ドーナツ状またはパイプ状に形成されることが好ましい。
Further, in order to facilitate the heating of the source material by the
冷却ユニット140は、前記坩堝110の貯留空間110aに充填された原料物質が前記発熱ユニット130の熱によって変質されることを防止する手段であり、原料物質が貯留された貯留空間110aを冷却させるものであれば、いかなるものも採用可能である。例えば、本実施形態においては、冷却ユニット140として冷却ジャケットを使用している。冷却ユニット140は、坩堝110の外周面のうち貯留空間110aが形成される個所の外周面、好ましくは、前記発熱ユニット130が配設される個所と隣り合う部分を取り囲むように配設される。冷却ユニット140は、坩堝110の外周面のうち貯留空間110aが形成される個所の外周面に冷却水が流れる冷却流路141が囲設されてなる。
The
さらに、前記坩堝110の上部には、前記発熱ユニット130によって気化された原料ガスをインジェクター160に流動させる連絡管150が連結される。
Further, a connecting
連絡管150は、インジェクター160と連絡可能に所定の形状に折り曲げられてもよい。また、前記連絡管150の外周部には、気化済みの原料ガスがさらに液相または固相に変化することを防止するために、発熱ライン151が配設される。
The
このとき、前記連絡管150の直径および長さは、原料物質の変性に悪影響を及ぼす。より具体的に、原料物質の変性は、坩堝110内の高い温度および圧力によって起こる。このため、原料物質の変性を防止するためには、坩堝110内の温度および圧力を低く維持する必要がある。また、原料物質の気化温度は真空度に影響され、真空度が下がるにつれて気化温度も下がる傾向にあるため、坩堝110内の真空度を低く維持した方が、原料物質の変性を防止する上で一層効率的である。
At this time, the diameter and length of the connecting
坩堝110内の真空度は、コンダクタンスの概念として解釈可能であり、コンダクタンスは、配管の長さおよび直径に大きく影響される。下記式1は、コンダクタンスを計算する式である。
The degree of vacuum in the
[式1]
C=3.81(T/M)1/2D3/(L+1.33D)
D:配管の直径
L:配管の長さ
T:温度
M:原料物質の分子量
[Formula 1]
C = 3.81 (T / M) 1/2 D 3 /(L+1.33D)
D: Diameter of piping L: Length of piping T: Temperature M: Molecular weight of raw material
上式1から明らかなように、コンダクタンスは配管の長さが短いほど、且つ、直径が大きいほど上がる傾向にある。このため、本実施形態において、坩堝110内の真空度を下げて原料物質の変質を防止するために、連絡管150の長さをできる限り短くし、且つ、連絡管150の直径を大きくすることが好ましい。特に、連絡管150の長さよりも連絡管150の直径の方がコンダクタンス値を大幅に左右するため、本実施形態においては、原料物質として用いられる有機物質および坩堝110内の温度を考慮して、連絡管150の直径を20〜200mmにしている。これは、連絡管150の直径が20mm以下であれば、コンダクタンスが低すぎて原料物質が変質されることを防止する効果があまり得られない一方、連絡管150の直径が200mm以上であれば、他の装置との互換性に制限があるためである。特に、連絡管150の直径は、原料物質の変質防止効率および他の装置との互換性を考慮して、70mmにすることが好ましい。
As apparent from the above equation 1, the conductance tends to increase as the length of the pipe is shorter and the diameter is larger. For this reason, in this embodiment, in order to reduce the degree of vacuum in the
さらに、前記連絡管150の一方の側には係合部材170が連結され、前記係合部材170にはねじ山が形成されて前記坩堝110の上端部に螺着される。このとき、坩堝110の貯留空間110a、気化空間110b、係合部材170の内部および連絡管150の内部は連通される。このように係合部材170および坩堝110を螺合させることにより、係合部材170および坩堝110間の着脱を容易に行うことができる。これにより、原料物質の充填に際して、坩堝110から係合部材170を取り外した後、原料物質を坩堝110の貯留空間110aに容易に充填することができる。
Further, an
さらに、前記連絡管150の他方の側にはインジェクター160が連絡される。
Further, an
インジェクター160は、内部に前記連絡管150と連通される流路が形成され、その端部には気化済みの原料物質が噴射されるガス噴射口161が形成される。このとき、インジェクター160は線状を呈し、前記ガス噴射口161が一直線状に配列されて基板10と対向して配置される。なお、インジェクター160の外周部にも、気化済みの原料物質がさらに液相または固相に変化することを防止するために、発熱ライン162が配設される。
The
前記インジェクター160は、連絡管150と連通されることにより、坩堝110の真空度に影響を及ぼす。このため、連絡管150の直径を限定した理由と同様に、インジェクター160の直径を20〜200mmにすることが好ましく、連絡管150と対応するようにインジェクター160の直径を70mmにすることがより好ましい。なお、インジェクター160のガス噴射口161の直径は8mmよりも大きく形成することが好ましい。
The
前記坩堝110、搬送ユニット120およびインジェクター160は、前記チャンバー400内に配設されるために、支持部180によって一体に支持される。また、前記支持部180は、前記インジェクター160と基板10との間の間隔を調節するために、インジェクター160が基板10に向けて搬送されるように設けられるレール185の上に配設される。
Since the
前記支持部180は、前記レール185に沿って移動される可動胴体181と、前記可動胴体181に固定されて前記坩堝110および搬送ユニット120を一体に支持する支持フレーム182と、前記インジェクター160を支持する支持プレート183と、を備える。もちろん、前記可動胴体181、支持フレーム182および支持プレート183の形状には制限がなく、前記坩堝110、搬送ユニット120およびインジェクター160を一体に支持する形状および構造であれば、いかなるものも採用可能である。また、前記可動胴体181は、前記レール185の上において移動可能なものであれば、いかなるものであっても構わない。例えば、ボールスクリューによる駆動方式、LMガイドによる駆動方式などが適用可能である。
The
さらに、前記インジェクター160の前方には、インジェクター160からの気化済みの原料物質の噴射量を測定する噴射量測定センサー184が配設される。このため、前記噴射量測定センサー184において測定される原料物質の噴射量に応じて、発熱ユニット130の加熱温度および搬送ユニット120のヘッド121の移動速度を制御して気化される原料物質の量を調節する。
Further, an injection
さらにまた、前記インジェクター160の前方、好ましくは、インジェクター160と基板ホルダー200との間に前記インジェクター160から噴射される原料物質の流れを選択的に制限するシャッター190が介装される。前記シャッター190は、前記インジェクター160に形成されたガス噴射口161の前方を閉塞する面を有する形状に製造され、回動方式または摺動方式によって作動する。本実施形態においては、モーター191の駆動によってシャッター190が回動してインジェクター160の前方を選択的に開閉する方式を提案している。もちろん、シャッター190の形状および作動方式は上記の実施形態に限定されるものではなく、インジェクター160から基板10に噴射される原料物質の流れを選択的に制限可能なものであれば、いかなるものも採用可能である。
Furthermore, a
さらにまた、図1に示すように、搬出部5000は、基板処理システムの他方の側の端部に配置されて有機薄膜が蒸着された多数枚の基板10が外部に搬出されるために待機する空間であり、前記搬出部5000にはアンローダーが配設され、前記アンローダーは蒸着処理済みの多数枚の基板10を基板カセットに搭載して外部に取り出す。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the
このような構成を有する本発明に係る蒸着物質供給装置および基板処理装置が適用された基板処理システムの作動状態を説明する。 The operation state of the substrate processing system to which the vapor deposition material supply apparatus and the substrate processing apparatus according to the present invention having such a configuration are applied will be described.
図4および図5は、本発明に係る蒸着物質供給装置の使用状態を示す断面図である。 4 and 5 are cross-sectional views showing the usage state of the vapor deposition material supply apparatus according to the present invention.
まず、図4に示すように、蒸着物質供給装置の坩堝110を係合部材170から取り外した後、その内部の貯留空間110aに基板10に蒸着する原料物質、すなわち、有機材料を充填する。そして、坩堝110と係合部材170とを係合する。ここで、多数種の有機薄膜を順次に積層させる場合には、これに対応して複数の基板処理部3000a〜3000cを形成し、それぞれの基板処理部3000a〜3000cに有機原料供給部100を配設した後、蒸着したい有機物質を坩堝110に充填する。このとき、坩堝110の貯留空間110aには、有機薄膜蒸着工程が連続的に又は周期的に行える十分な量の有機物質を充填する。貯留空間110aに充填された有機物質は、冷却ユニット140の冷却によって変質されずに長時間貯留可能となる。なお、坩堝110およびインジェクター160が固定された可動胴体181を移動させて処理対象となる基板10とインジェクター160との間の間隔を設定する。
First, as shown in FIG. 4, after removing the
このようにして有機原料供給部100が準備されれば、搬入部1000に準備された基板10を処理準備部2000に搬入して基板10を基板ホルダー200に載置して整列させる。このようにして準備された基板10は基板ホルダー200により搬送され、それぞれの基板処理部3000a〜3000cに配設された有機原料供給部100に臨む個所に置かれる。
When the organic raw
基板10が搬送されて有機原料供給部100の前方、好ましくは、インジェクター160の前方に置かれると、図5に示すように、有機原料供給部100の搬送ユニット120が作動して坩堝110の貯留空間110aに充填された有機物質を気化空間110bに搬送させる。より具体的に、モーター123が作動して回転するにつれて、ボールスクリュー124が回転して昇降体125が上下動する。すると、昇降体125と一体に支持体126が移動されつつロッド122を上下動させ、これにより、ロッド122の上端に配設されたヘッド121が原料物質を坩堝110の貯留空間110aから気化空間110bに搬送させる。すると、気化空間110bに周設された発熱ユニット130の加熱によって有機物質が気化される。このとき、気化される有機物質の量は、発熱ユニット130の加熱温度の制御および搬送ユニット120のヘッド121の搬送速度の制御によって決定される。そして、気化空間110bに達せずに貯留空間110aに貯留される有機物質は、貯留空間110aに周設された冷却ユニットの冷却によって変質されることが防止される。
When the
このように気化空間110bにおいて所望の量だけ気化された有機物質は、係合部材170および連絡管150を経てインジェクター160に形成されたガス噴射口161を介してインジェクター160の外部に噴射される。また、シャッター190を作動させてシャッター190を開くことにより、有機物質の噴射が円滑に行われる。このようにして噴射された有機物質は、基板10に蒸着されて基板10に有機薄膜を形成する。このとき、インジェクター160の前方に配置された噴射量測定センサー184においてインジェクター160からの有機物質の噴射量が測定され、該測定量を演算して発熱ユニット130の加熱温度および搬送ユニット120のヘッド121の搬送速度を制御する。
Thus, the organic substance vaporized by a desired amount in the
もし、基板10の搬送が連続的に行われる工程であれば、インジェクター160の前方に配設されたシャッター190を常に開状態に維持し、これに対し、基板10の搬送が不連続的に、すなわち、周期的に行われる工程であれば、シャッター190が選択的に開状態または閉状態になるように作動させることが好ましい。
If the transport of the
このようにして基板処理部3000a〜3000cのうちの所望の処理部を通じて単層または多層の有機薄膜の蒸着が完了すると、基板10は搬出準備部4000に搬送されて基板ホルダー200から取り外される。取り外された基板10は搬出部5000に搬出され、搬出された多数枚の基板はカセットに搭載されて基板処理システムの外部に取り出される。
When the vapor deposition of the single-layer or multilayer organic thin film is completed through the desired processing unit among the
以上、本発明における基板処理システムは、多数枚の基板を速やかに処理可能なインライン方式であることを想定して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機薄膜を蒸着可能である限り、様々な方式の処理システムに適用可能である。また、本発明においては、基板およびインジェクターを地面と垂直に配置した後、有機薄膜を蒸着することを例にとって説明したが、基板およびインジェクターを地面と平行に配置するために基板ホルダーおよび有機原料供給部を水平方向に配設してもよい。以上、本発明は添付図面と上述した好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定される。よって、この技術分野における通常の知識を持った者であれば、後述する特許請求の範囲の技術的思想から逸脱しない範囲内において本発明は様々に変形および修正可能である。 As described above, the substrate processing system according to the present invention has been described on the assumption that it is an in-line method capable of processing a large number of substrates quickly. However, the present invention is not limited to this, and an organic thin film can be deposited. As long as it is, it can be applied to various types of processing systems. In the present invention, the organic thin film is deposited after the substrate and the injector are arranged perpendicular to the ground, and the substrate holder and the organic raw material supply are provided in order to arrange the substrate and the injector parallel to the ground. The portions may be arranged in the horizontal direction. As mentioned above, although this invention was demonstrated based on attached drawing and the suitable embodiment mentioned above, this invention is not limited to this, It is limited by the claim which is mentioned later. Therefore, those who have ordinary knowledge in this technical field can variously modify and modify the present invention without departing from the technical idea of the claims to be described later.
Claims (15)
前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送する搬送ユニットと、
前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、
を備える蒸着物質供給装置。 A crucible in which a storage space in which a raw material is filled and a vaporization space in which the raw material is vaporized are formed in a continuous manner;
A transport unit for transporting the raw material filled in the crucible continuously or periodically from the storage space to the vaporization space;
A heat generation unit that is disposed outside the vaporization space formed in the crucible and supplies heat for vaporizing the raw material,
A vapor deposition material supply apparatus comprising:
をさらに備える請求項1に記載の蒸着物質供給装置。 The vapor deposition material supply apparatus according to claim 1, further comprising a cooling unit that is disposed outside a storage space formed in the crucible and prevents thermal deterioration of a raw material material stored in the storage space.
前記連絡管の他方の側に連絡されて気化済みの原料物質が噴射されるインジェクターと、
をさらに備える請求項1または請求項2に記載の蒸着物質供給装置。 One side is connected to the vaporization space side of the crucible and forms a flow path through which the vaporized raw material flows,
An injector that is connected to the other side of the connecting pipe and injects vaporized raw material;
The vapor deposition material supply apparatus according to claim 1, further comprising:
前記支持部は、前記インジェクターが向く方向に延びるレールの上に配設されてレールに沿って移動されることを特徴とする請求項4に記載の蒸着物質供給装置。 Further comprising a support unit that integrally supports the crucible, the transport unit and the injector,
5. The deposition material supply apparatus according to claim 4, wherein the support unit is disposed on a rail extending in a direction in which the injector faces and is moved along the rail.
前記噴射量測定センサーにおいて測定される原料物質の噴射量に応じて前記搬送ユニットの作動を制御して原料物質の噴射量を調節することを特徴とする請求項4に記載の蒸着物質供給装置。 Further comprising an injection amount measuring sensor for measuring an injection amount of the raw material from the injector;
5. The vapor deposition material supply apparatus according to claim 4, wherein the injection amount of the raw material is adjusted by controlling the operation of the transport unit according to the injection amount of the raw material measured by the injection amount measuring sensor.
前記坩堝の内部に配設されて原料物質を圧送するヘッドと、
一方の側が前記ヘッドに連結され、他方の側が前記坩堝の外側に配設されて前記ヘッドと一体に移動されるロッドと、
前記ロッドの他方の側に連結されて前記ロッドを移動させる駆動部と、
を備える請求項1または請求項2に記載の蒸着物質供給装置。 The transport unit is
A head which is disposed inside the crucible and pumps the raw material,
A rod that is connected to the head on one side and disposed on the outside of the crucible on the other side and moved integrally with the head;
A drive unit connected to the other side of the rod to move the rod;
The vapor deposition substance supply apparatus of Claim 1 or Claim 2 provided with these.
前記有機原料供給部は、
内部に原料物質が貯留される貯留空間および原料物質が気化される気化空間が連通状に形成される坩堝と、
前記坩堝に充填された原料物質を貯留空間から気化空間に連続的に又は周期的に搬送させる搬送ユニットと、
前記坩堝に形成される気化空間の外側に配設されて前記気化空間に原料物質を気化させる熱を供給する発熱ユニットと、
一方の側が前記坩堝の気化空間側に連絡されて気化済みの原料物質が流動する流路を形成する連絡管と、
前記連絡管の他方の側に連絡され、前記基板ホルダーと対向して配置されて気化済みの原料物質を基板に向けて噴射するインジェクターと、
を備える基板処理装置。 A chamber in which a reaction space is formed, an organic raw material supply unit that supplies the raw material to be vaporized provided in the reaction space, and a substrate holder that supports the substrate,
The organic raw material supply unit
A crucible in which a storage space in which the raw material is stored and a vaporization space in which the raw material is vaporized are formed in a continuous manner;
A transport unit for continuously or periodically transporting the raw material filled in the crucible from the storage space to the vaporization space;
A heat generating unit that is disposed outside a vaporization space formed in the crucible and supplies heat for vaporizing a raw material into the vaporization space;
One side is connected to the vaporization space side of the crucible and forms a flow path through which the vaporized raw material flows,
An injector connected to the other side of the connecting pipe and disposed opposite to the substrate holder to inject the vaporized raw material toward the substrate;
A substrate processing apparatus comprising:
をさらに備える請求項13に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 13, further comprising: a cooling unit that is disposed outside a storage space formed in the crucible and prevents thermal deterioration of the source material stored in the storage space.
前記有機原料供給部は多数配設されて前記多数の反応空間にそれぞれ配置されるようにチャンバーの内部に設けられ、
前記基板ホルダーは前記それぞれの有機原料供給部と対向して配置されるように搬送されることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の基板処理装置。 A number of reaction spaces are provided in the chamber,
A large number of the organic raw material supply units are disposed in the chamber so as to be disposed in the multiple reaction spaces,
The substrate processing apparatus according to claim 13, wherein the substrate holder is transported so as to be arranged to face each of the organic raw material supply units.
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