JP2019508571A - 材料堆積装置、真空堆積システム、及び真空堆積を行う方法 - Google Patents

Abstract

真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるための材料堆積装置（１００）が記載されている。材料堆積装置は、少なくとも１つの材料堆積源を備え、少なくとも１つの材料堆積源は、材料を蒸発させるように構成されたるつぼ（１１０）と、るつぼに接続され、蒸発させた材料を基板へ供給するように構成された分配アセンブリ（１２０）と、るつぼ（１１０）から分配アセンブリ（１２０）への蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブ（１３０）とを備える。
【選択図】図１

Description

［０００１］本開示の実施形態は具体的に、基板に一又は複数の層、具体的には内部に有機材料を含む層を堆積させるための堆積装置に関する。具体的には、本開示の実施形態は、特にＯＬＥＤ製造のための真空堆積チャンバ、真空堆積システム、及び真空堆積を行う方法で、基板に蒸発させた材料を堆積させるための材料堆積装置に関する。

［０００２］有機蒸発器は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の生産用ツールである。ＯＬＥＤは、特殊な発光ダイオードであり、その中で発光層がある有機化合物の薄膜を含んでいる。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、情報を表示するためのテレビ画面、コンピュータモニタ、携帯電話、その他の手持ちデバイスなどの製造時に使用される。ＯＬＥＤはまた、一般的な空間照明にも使用することができる。ＯＬＥＤピクセルは直接発光し、バックライトを必要としないので、ＯＬＥＤディスプレイで可能な色、輝度、及び視野角の範囲は従来のＬＣＤディスプレイの範囲よりも広い。したがって、ＯＬＥＤディスプレイのエネルギー消費は、従来のＬＣＤディスプレイのエネルギー消費よりもかなり少ない。更に、ＯＬＥＤをフレキシブル基板上に製造することができるという事実により、更なる用途が得られる。

［０００３］ＯＬＥＤの機能は、有機材料のコーティング厚さによって変化する。この厚さは、所定範囲内でなければならない。ＯＬＥＤの生産においては、高解像度ＯＬＥＤ機器を達成するための蒸発させた材料の堆積に対し、技術的な問題がある。

［０００４］したがって、改善された材料堆積装置、真空堆積システム及び真空堆積を行う方法、堆積率制御システム、蒸発器、及び堆積装置の提供に対する、継続的な需要がある。

［０００５］上記に照らして、独立請求項による材料堆積装置、真空堆積システム及び基板に材料を堆積させる方法が提供される。本開示の更なる態様、利点、及び特徴は、特許請求の範囲、明細書、及び添付図面から明らかになる。

［０００６］本開示の一態様によれば、真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるための材料堆積装置が提供される。材料堆積装置は、材料を蒸発させるように構成されたるつぼと、るつぼに接続され、蒸発させた材料を基板へ供給するように構成された分配アセンブリと、るつぼから分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブとを有する少なくとも１つの材料堆積源を含む。

［０００７］本開示の別の態様によれば、第１の堆積源と第２の堆積源とを含む、真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるための材料堆積装置が提供される。第１の堆積源は、第１の材料を蒸発させるように構成された第１のるつぼと、蒸発させた第１の材料を基板へ供給するように構成された第１の分配アセンブリと、第１のるつぼから第１の分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第１のバルブとを含む。第２の堆積源は、第２の材料を蒸発させるように構成された第２のるつぼと、蒸発させた第２の材料を基板へ供給するように構成された第２の分配アセンブリと、第２のるつぼから第２の分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第２のバルブとを含む。

［０００８］本開示の更に別の態様によれば、真空堆積システムが提供される。真空堆積システムは、真空堆積チャンバと、真空堆積チャンバ内の、本書に記載される実施形態のいずれかによる材料堆積装置と、材料の堆積中に基板を支持するように構成された基板支持体とを含む。

［０００９］本開示の別の態様によれば、真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるように構成された材料堆積装置を操作する方法が提供される。本方法は、分配アセンブリに接続されたるつぼにおいて堆積させる材料を蒸発させることと、るつぼから分配アセンブリへ蒸発させた材料を供給することとを含み、るつぼから分配アセンブリへ蒸発させた材料を供給することは、るつぼから少なくとも１つの分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御することを含む。

［００１０］実施形態は、開示される方法を実施するための装置も対象としており、記載される各方法態様を実行するための装置部分を含む。これらの方法態様は、ハードウェア構成要素を用いて、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いて、これらの２つの任意の組合せによって、又はそれ以外の任意の態様で、実行されうる。更に、本開示による実施形態は、記載される装置を操作する方法も対象とする。記載される装置を操作する方法は、装置のあらゆる機能を実施するための方法態様を含む。

［００１１］本開示の上述の特徴を細部まで理解しうるように、実施形態を参照することによって、上記に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。添付の図面は本開示の実施形態に関し、以下に記載される。

本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置の概略側面断面図である。 本書に記載される別の実施形態に係る材料堆積装置の概略側面断面図である。 本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置の上部の詳細を示す概略側面断面図である。 本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置の下部の詳細を示す概略側面断面図である。 本書に記載される別の実施形態に係る材料堆積装置の上部の詳細を示す概略側面断面図である。 本書に記載される実施形態に係る連結装置を含む図４の断面図である。 閉じた状態のバルブを有する、本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置の下部の概略等角断面図である。 開いた状態のバルブを有する、本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置の下部の概略等角断面図である。 本書に記載される別の実施形態に係る材料堆積装置を示す概略側面図である。 図７Ａに例示的に示す本書に記載される別の実施形態に係る材料堆積装置をより詳細に示す概略上面断面図である。 開いた状態のバルブを有する、本書に記載される実施形態に係る真空堆積を示す概略図である。 本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置を操作する方法を示すフロー図である。

［００１２］次に、各図面に一または複数の実施例が示されている様々な実施形態を細部にわたり参照する。各実施例は単なる説明として提示されており、限定を意味するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、他の任意の実施形態に、又は他の任意の実施形態と併せて使用して、更に別の実施形態を生み出すことが可能である。本開示は、このような修正及び変形を含むことが意図される。

［００１３］図面についての以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ又は類似の構成要素を指す。全体的に、個々の実施形態に関して相違点のみが説明される。他に特に規定がない限り、一実施形態の部分又は態様の説明は、別の実施形態の対応する部分又は態様に適用されうる。

［００１４］本開示の様々な実施形態を更に詳細に説明する前に、本書で使用する幾つかの用語及び表現に対する幾つかの態様を本書で説明する。

［００１５］本開示において、「材料堆積装置」とは、本書に記載するように、基板に材料を堆積させるように構成された装置として理解すべきである。具体的には、「材料堆積装置」は、例えばＯＬＥＤディスプレイの製造においては、大面積基板に有機材料を堆積させるように構成された装置として理解することができる。例えば、「大面積基板」は、０．５ｍ２以上、具体的には１ｍ２以上の面積を有する主要面を有していてよい。いくつかの実施形態では、大面積基板は、約０．６７ｍ^２の基板（０．７３×０．９２ｍ）に相当するＧＥＮ４．５、約１．４ｍ^２の基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に相当するＧＥＮ５、約４．２９ｍ^２の基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に相当するＧＥＮ７．５、約５．７ｍ^２の基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に相当するＧＥＮ８．５、又はさらに約８．７ｍ^２の基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に相当するＧＥＮ１０であってもよい。ＧＥＮ１１及びＧＥＮ１２のようなさらに次の世代、並びにそれに相当する基板面積を同様に実装することができる。

［００１６］本書で使用する「基板」という用語は具体的には、ウエハ、サファイアなどの透明結晶体のスライス、又はガラス板のような実質的非フレキシブル基板を含みうる。しかしながら、本開示はこれらに限定されず、「基板」という語は例えばウェブ又はホイル等のフレキシブル基板も包含しうる。「実質的非フレキシブル」という用語は、「フレキシブル」とは区別して理解される。具体的には、実質的非フレキシブル基板、例えば０．５ｍｍ以下の厚さを有するガラス板でも、ある程度の柔軟性を有し得、実質的非フレキシブル基板の柔軟性は、フレキシブル基板と比べて低くなっている。本書に記載される実施形態によれば、基板は、材料を堆積させるのに適した任意の材料から作られていてよい。例えば、基板は、ガラス（例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、金属、ポリマー、セラミック、複合材料、炭素繊維材料、ならびに堆積プロセスによってコーティングできる任意の他の材料および材料の組合せからなる群から選択された材料から作られたものとすることができる。

［００１７］本開示において、「真空堆積チャンバ」は、真空堆積用に構成されたチャンバとして理解すべきである。本書で使用する「真空」という用語は、例えば１０ｍｂａｒ未満の真空圧を有する工業的真空の意味として捉えることができる。本書に記載される処理チャンバの圧力は、典型的には、約１０^−５ｍｂａｒと約１０^−８ｍｂａｒとの間、より典型的には、約１０^−５ｍｂａｒと約１０^−７ｍｂａｒとの間、さらにより典型的には、約１０^−６ｍｂａｒと約１０^−７ｍｂａｒとの間であってよい。幾つかの実施形態によれば、真空チャンバの圧力は、真空チャンバ内で蒸発させた材料の分圧、又は全圧のいずれかと見なすことができる（分圧及び全圧は、蒸発させた材料のみが真空チャンバで堆積させる構成要素として存在する場合、おおよそ同じであってよい）。幾つかの実施形態では、真空チャンバの全圧は、特に蒸発させた材料以外の第２の構成要素（例えばガス等）が真空チャンバに存在する場合、約１０−４ｍｂａｒから約１０−７ｍｂａｒまでの範囲であってよい。

［００１８］本開示において、「材料堆積源」とは、基板に堆積させる材料の供給源を提供するように構成された装置又はアセンブリとして理解することができる。具体的には、「材料堆積源」とは、堆積させる材料を蒸発させるように構成されたるつぼを有する装置又はアセンブリ、及び蒸発させた材料を基板に供給するように構成された分配アセンブリとして理解することができる。「基板へ蒸発させた材料を供給するように構成された分配アセンブリ」という表現は、分配アセンブリが、排出口１２６を通る矢印によって、図１に例示的に示す堆積方向に気体の原料を案内するように構成されていると理解することができる。従って、気体の原料、例えばＯＬＥＤ装置の薄膜を堆積させるための材料は、分配アセンブリ内に案内され、一又は複数の排出口１２６を通って分配アセンブリから排出される。

［００１９］本開示において「るつぼ」とは、るつぼを加熱することによって蒸発させる材料のリザーバを有する機器として理解することができる。従って、「るつぼ」とは、原料の蒸発及び昇華のうちの少なくとも一方によって、原料を蒸発させて気体にするために加熱しうる原料リザーバとして理解することができる。通常、るつぼは、るつぼにおいて原料を蒸発させて気体の原料にする、ヒータを含む。例えば、蒸発させる材料は最初、粉の形態であってよい。リザーバは、蒸発させる原料、例えば有機材料を受け入れるための容積を有しうる。例えば、るつぼの容積は、１００ｃｍ^３と３０００ｃｍ^３の間、具体的には７００ｃｍ^３と１７００ｃｍ^３の間、より具体的には１２００ｃｍ^３であってよい。具体的には、るつぼは、るつぼの容積に供給される原料を、原料が蒸発する温度に至るまで加熱するように構成された加熱装置を含みうる。例えば、るつぼは、例えば約１００℃から約６００℃までの蒸発温度を有する有機材料等の有機材料を蒸発させるためのるつぼであってよい。

［００２０］本開示において、「分配アセンブリ」は、分配アセンブリから基板へ蒸発させた材料、特に蒸発させた材料のプルームを供給するように構成されたアセンブリとして理解すべきである。例えば、分配アセンブリは、細長い立方体であってよい分配管を含みうる。例えば、本書に記載される分配管は、分配管の長さに沿って少なくとも１つの線に配置された複数の開口部及び／又はノズルを有する線源を提供しうる。

［００２１］従って、分配アセンブリは、例えば複数の開口部（又は細長いスリット）が配置された直線的な分配シャワーヘッドであってよい。本明細書中で理解されるシャワーヘッドは、例えば、蒸発るつぼから基板へ蒸発させた材料を提供又は案内することができる、筐体、空洞、又は管を有しうる。本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、分配管の長さは、少なくとも堆積される基板の高さに相当しうる。具体的には、分配管の長さは、堆積される基板の高さよりも、少なくとも１０％ほど又は２０％ほどさえも長くてよい。例えば、分配管の長さは、１．３ｍ以上、例えば２．５ｍ以上であってよい。これにより、基板の上端及び／又は基板の下端における均一な堆積を提供することができる。代替構成によれば、分配アセンブリは、垂直軸に沿って配置されうる一又は複数の点源を含みうる。

［００２２］従って、本書に記載される「分配アセンブリ」は、基本的に垂直に延在する線源を提供するように構成されうる。本開示において、「基本的に垂直に」という用語は、特に基板の配向を指すときに、垂直方向からの１０°以下の偏差を許容するものである。この偏差は、例えば、垂直配向からのいくらかの偏差を有する基板支持体がより安定した基板位置をもたらし得るので、提供できる。しかし、有機材料の堆積中の基板配向は、本質的に垂直と考えられ、水平の基板配向とは異なると考えられる。これにより、基板の表面は、１つの基板寸法及び他の基板寸法に対応する他の方向に沿った並進運動に対応する１つの方向に延びる線源によってコーティングされうる。

［００２３］本開示において、「蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブ」とは、本書に記載されるるつぼから本書に記載される分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御できるように制御可能なバルブとして理解すべきである。具体的には、本書に記載されるバルブは、（例えばるつぼから分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを止めるための）閉じた状態と、（例えばるつぼから分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを提供するための）開いた状態とを提供するように構成されうる。例えば、バルブは、貫通孔、例えば両方向に開く、本書に記載されるバルブの開口部１３５を開ける、及び閉めるスイッチとして構成されうる。あるいは、バルブは、例えば本書に記載されるバルブの開口部１３５等の貫通孔を、（例えばるつぼから分配アセンブリへの）一方向には開くが、（例えば分配アセンブリからるつぼへの）別方向には閉じているスイッチとして構成されうる。更に、本書に記載されるバルブは、るつぼから分配アセンブリへの材料の流量を制御するように構成されうる。

［００２４］図１は、本明細書に記載された実施形態に係る材料堆積装置１００を示す概略断面図である。具体的には、材料堆積装置は、真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるように構成される。図１に例示的に示すように、材料堆積装置は、材料を蒸発させるように構成されたるつぼ１１０を有する少なくとも１つの材料堆積源を含む。更に、材料堆積装置は、蒸発させた材料を基板に供給するように構成された分配アセンブリ１２０を含む。通常、分配アセンブリ１２０はるつぼ１１０に接続される。例えば、分配アセンブリは、るつぼに直接接続されうる。具体的には、分配アセンブリとるつぼは、分配アセンブリがるつぼと接触する、少なくとも１つの接触面を有しうる。例えば、分配アセンブリの底部は、るつぼの上部と接触しうる。図１に例示的に示すように、少なくとも１つの堆積源の分配アセンブリ１２０は、分配管の長さに沿って配設された一又は複数の排出口１２６を有する分配パイプを含みうる。

［００２５］図１に例示的に示すように、本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、材料堆積装置は、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０への蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブ１３０を有する。具体的には、バルブ１３０は、分配アセンブリ１２０の底部、特に底壁１２１に配設されうる。従って、バルブ１３０は、分配アセンブリ１２０の底部に配設された開口部１３５を閉じるように構成されうる。例えば、分配アセンブリ１２０の底部に配設された開口部１３５は、例えばるつぼの上壁に配設された開口部を介してるつぼとの流体連通を可能にするように配置され、構成されうる。あるいは、バルブ１３０は、るつぼ、特にるつぼの上壁に配設された開口部を閉じるように構成されうる。通常、るつぼと分配アセンブリは互いに接続可能なように構成され、それによって、るつぼと分配アセンブリとの間の流体連通がそれぞれの開口部エリアに限定され、例えば、開口部１３５の接続部は、るつぼの上壁に開口部が配設された分配アセンブリ１２０の底部に配設される。

［００２６］従って、るつぼから少なくとも１つの材料堆積源の分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れが制御可能な材料堆積装置が有益に提供される。るつぼから分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御する機能を持つ材料堆積装置を提供することは特に、堆積プロセスの開始中に例えば初期テスト堆積プロセスにおいて予め選択された堆積率を調節するため等に有益でありうる。更に、少なくとも１つの材料堆積源が２つ以上の堆積源を含む場合、個々の堆積源の各堆積率は、それぞれのるつぼからそれぞれの分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御することによって、個別に調節され確認されうる。従って、本書に記載される材料堆積装置の実施形態は、例えば予め選択された堆積率の調節中に、又は維持管理中に、原料、特に高価な有機材料の廃棄が削減されうるため、所有コストを削減するように構成される。

［００２７］例えば、本書に記載される実施形態によれば、材料堆積装置の維持管理のために、るつぼから分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを短期間、非常に効率的に停止することができる。対照的に、従来の材料堆積システムでは、るつぼが堆積させる材料を蒸発させ続ける限り、蒸発させた材料は分配アセンブリのノズルを通過し続ける。これに関し、蒸発させる材料の熱容量のために、蒸発を開始し、また停止することは時間がかかるプロセスであることに留意すべきである。従って、本書に記載されるようなバルブを有する材料堆積装置を提供することは、堆積プロセスの制御性を改善することにおいて有益でありうる。

［００２８］図２を例示的に参照すると、本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、バルブ１３０は、アクチュエータ装置１４０に接続されたシャッター１３１を含む。例えば、シャッター１３１は、分配アセンブリ１２０の底壁１２１に配設された開口部１３５を閉じるように構成されうる。アクチュエータ装置１４０は、シャッター１３１を作動させるように構成されうる。図２に例示的に示すように、アクチュエータ装置１４０は、分配アセンブリ１２０の内部空間１２５に少なくとも部分的に配置されうる。通常、分配アセンブリ１２０の内部空間１２５は、るつぼ１１０から蒸発させた材料を受けるように構成される。

［００２９］図２、３Ａ及び３Ｂに例示的に示すように、本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、アクチュエータ装置１４０は、アクチュエータ１４１と可動要素１４２を含む。図２、３Ａ及び３Ｂに例示的に示すように、可動要素１４２の第１の端部１４２Ａはアクチュエータ１４１に接続され得、可動要素１４２の第２の端部１４２Ｂはシャッター１３１に接続されうる。更に、図２を例示的に参照すると、可動要素１４２は、分配アセンブリ１２０の内部空間１２５を通って延在するように構成されうる。

［００３０］図２を例示的に参照すると、本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、アクチュエータ装置１４０の可動要素１４２は、細長い要素であってよい。具体的には、可動要素１４２は棒であってよい。図２、３Ａ及び３Ｂに例示的に示すように、可動要素１４２はチューブ１４３の内部に配設されうる。例えば、細長い要素は、少なくともバルブケーシング１３３から少なくとも分配アセンブリ１２０の内部空間１２５の上壁１５１まで、分配アセンブリの内部空間１２５を通って延在しうる。従って、チューブ１４３は、図３Ａ及び３Ｂに例示的に示すように、バルブケーシング１３３から分配アセンブリ１２０の内部空間１２５の上壁１５１まで延在しうる。例えば、可動要素１４２及び／又はチューブ１４３は、チタンでできていてよい。

［００３１］図３Ｂ、６Ａ及び６Ｂを例示的に参照すると、本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、バルブは、可動要素１４２の第２の端部１４２Ｂを囲むベロー（ｂｅｌｌｏｗ）１３４を含みうる。通常、ベロー１３４は、蒸発させた材料がアクチュエータ装置１４０に入るのを防ぐように構成される。例えば、図６Ｂに例示するように、ベローは変形可能に構成されうる。

［００３２］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、可動要素１４２は、図４及び５に例示するように、連結装置１６０を介してアクチュエータに連結されうる。具体的には、連結装置１６０は、断熱要素１６１を含みうる。例えば、断熱要素１６１は、酸化ジルコニウムでできていてよい。断熱要素１６１を配設することは、可動要素からアクチュエータへの熱伝導を削減し、それによってアクチュエータの機能性が確保されうるため、有益でありうる。

［００３３］図５に例示するように、連結装置１６０は、連結要素１６５の受容部１６２内に設けられたバネ１６３を含みうる。従って、連結要素１６５は、断熱要素１６１を受容するように構成された受容部１６２を有しうる。具体的には、図５に示すように、通常バネ１６３は、受容部１６２の第１の当接面１６２Ａと、断熱要素１６１の第２の当接面１６１Ａとの間に配置される。バネを設けることは、バルブ座１３９にシャッター１３１の一定圧力をかけるのに有益でありうる。バルブ座１３９を、図６Ｂに例示する。更に、バネを設けることは、アクチュエータ装置、具体的には可動要素１４２の位置の変化に適応するのに有益でありうる。

［００３４］図６Ａは、閉じた状態で示されるバルブ１３０を有する、本書に記載される実施形態に係る材料堆積装置１００の下部を示す概略等角断面図である。図６Ｂにおいて、バルブは開いた状態で示される。例示のため、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０の内部空間１２５への蒸発させた材料、例えば気体の有機材料の流れを、点線の矢印で例示的に示す。更に、図６Ａ及び６Ｂとの比較からわかるように、ベロー１３４は変形可能に構成されうる。ベローは、金属製のベローであってよい。例えば、ベローはステンレス鋼でできていてよい。

［００３５］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、分配管の一又は複数の排出口は、蒸発方向に沿って延在するノズルである。通常、蒸発方向は基本的に水平、例えば図１及び２に示すｘ方向に対応しうる水平方向である。

［００３６］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、アクチュエータ１４１は、図３Ａに例示するように、分配アセンブリ１２０のハウジング１５０の外面に接続されうる。例えば、アクチュエータ１４１は、図４に例示するように、電気式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ１４５、又はその他いずれかの好適なアクチュエータであってよい。電気式アクチュエータは、端位置において自動ロックがかかるという利点を有しうる。空気圧式アクチュエータ、すなわち空気圧シリンダーを有するアクチュエータは、図４に例示するように、コスト効率が高いという利点を有しうる。

［００３７］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、アクチュエータ１４１は、１００Ｎの軸方向の力を提供するように構成されうる。更に、アクチュエータ１４１は、バルブの直径のおおよそ半分の移動距離、具体的にはバルブのシャッターの直径のおおよそ半分、又はバルブの開口部１３５の直径のおおよそ半分を提供するように構成されうる。例えば、バルブの直径Ｄ、具体的にはシャッターの直径Ｄ及び／又はバルブの開口部１３５の直径は、Ｄ＝１０ｍｍの下限値、具体的にＤ＝１５ｍｍの下限値、より具体的にはＤ＝２０の下限値と、Ｄ＝３０ｍｍの上限値、具体的にはＤ＝４０ｍｍの上限値、より具体的にはＤ＝５０ｍｍの上限値を有する範囲から選択されうる。例えば、バルブの直径Ｄ、具体的にはシャッターの直径Ｄは、Ｄ＝２６ｍｍであってよい。

［００３８］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、バルブの直径Ｄと、（アクチュエータのストロークとも称される）アクチュエータの移動距離は、堆積源における蒸発させた材料の流体コンダクタンスに対して調節される。例えば、アクチュエータのストロークは、バルブの直径のおおよそ半分、具体的にはバルブのシャッターの直径のおおよそ半分になるように、又はバルブの開口部１３５の直径のおおよそ半分になるように調節されうる。従って、堆積源における蒸発させた材料の流れ、具体的にはるつぼから分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを、有益に最適化することができる、例えば流れの減少を避けることができる。

［００３９］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、少なくとも１つの材料堆積源は、第１の堆積源１０１と、第２の堆積源１０２とを含みうる。加えて、図７Ａに例示するように、第３の堆積源１０３も配設されうる。第１の堆積源１０１は、第１の材料を蒸発させるように構成された第１のるつぼ１１０Ａと、蒸発させた第１の材料を基板へ供給するように構成された第１の分配アセンブリ１２０Ａと、第１のるつぼ１１０Ａから第１の分配アセンブリ１２０Ａへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第１のバルブ１３０Ａとを含む。第２の堆積源１０２は、第２の材料を蒸発させるように構成された第２のるつぼ１１０Ｂと、蒸発させた第２の材料を基板へ供給するように構成された第２の分配アセンブリ１２０Ｂと、第２のるつぼ１１０Ｂから第２の分配アセンブリ１２０Ｂへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第２のバルブ１３０Ｂとを含む。第３の堆積源１０３は、第３の材料を蒸発させるように構成された第３のるつぼ１１０Ｃと、第３の蒸発させた材料を基板へ供給するように構成された第３の分配アセンブリ１２０Ｃと、第３のるつぼ１１０Ｃから第３の分配アセンブリ１２０Ｃへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第３のバルブ１３０Ｃとを含む。

［００４０］図７Ｂは、図７Ａに例示する本書に記載される別の実施形態による材料堆積装置を更に詳細に示す概略上面断面図である。具体的には、図７Ｂは、第１の堆積源１０１、第２の堆積源１０２、及び第３の堆積源を含む材料堆積装置を示す上面断面図である。

［００４１］したがって図７Ａ及び７Ｂから、３つの分配アセンブリ、例えば分配管と対応する蒸発るつぼを隣同士に配設することができることが理解できる。したがって、材料堆積装置を、例えば２種類以上の材料を同時に蒸発させることができる蒸発源のアレイとして配設することができる。更に、３つの分配アセンブリと、有機材料を蒸発させるように構成された対応する蒸発るつぼを有する蒸発源のアレイは、三重有機源とも称されうる。

［００４２］具体的に、図７Ｂを例示として参照すると、材料堆積装置１００の少なくとも１つの材料堆積源は、３つの堆積源、例えば第１の堆積源１０１、第２の堆積源１０２、及び第３の堆積源１０３を含みうる。通常、各堆積源は、本書に記載される分配アセンブリ、本書に記載されるるつぼ、及び本書に記載されるように、るつぼからそれぞれの分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブを含む。例えば、第１の分配アセンブリ１２０Ａ、第２の分配アセンブリ１２０Ｂ、及び第３の分配アセンブリ１２０Ｃは、本書に記載される分配管として構成されうる。

［００４３］具体的に、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの堆積源の分配アセンブリは、分配管の長さに対して垂直な非円形断面を有する分配管として構成されうる。例えば、分配管の長さに対して垂直な断面は、丸い角を有する三角形、及び／又は角が切り取られた三角形であってよい。例えば、図７Ｂに、分配管の長さに対して垂直なほぼ三角形の断面を有する３つの分配管を示す。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、各分配アセンブリは、それぞれの蒸発るつぼと流体連通している。

［００４４］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、図７に例示するように、例えば第１の分配アセンブリ１２０Ａ、第２の分配アセンブリ１２０Ｂ、及び第３の分配アセンブリ１２０Ｃを有する少なくとも１つの材料堆積源に隣接して、蒸発器制御ハウジング１８０を配設することができる。具体的には、蒸発器制御ハウジングは、内部で大気圧を維持するように構成され、かつスイッチ、バルブ、コントローラ、冷却ユニット、冷却制御ユニット、加熱制御ユニット、電源、及び測定装置から成る群から選択された少なくとも１つの要素を収納するように構成されうる。

［００４５］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、分配アセンブリ、具体的には分配管を、分配アセンブリ内部に配設された加熱要素によって加熱することができる。加熱要素は、チューブに留められた又は別な方法で固定された、例えば、コーティングされた加熱ワイヤなどの、加熱ワイヤによって提供することができるヒータであってよい。図７Ｂを例示として参照すると、冷却シールド１３８を配設することができる。冷却シールド１３８は、堆積エリア、即ち、基板及び／又はマスクに向かう熱放射を低減するために、Ｕ字型の冷却シールドを配設するために配置された側壁を含みうる。例えば、冷却シールドに、例えば水等の冷却液用の導管を有する金属板を取り付ける、又は内部に配設することができる。加えて、又は代替的に、冷却シールドを冷却するために熱電性冷却装置又は他の冷却装置を配設することができる。典型的には、外側シールド、即ち、分配管の内部空洞を取り囲む最も外側のシールドを冷却することができる。

［００４６］例示のため、図７Ｂに分配アセンブリの排出口から出る蒸発する原料を矢印で示す。分配アセンブリの形状が本質的に三角形であるため、３つの分配アセンブリに基づく蒸発円錐は、互いに接近しており、そのため異なる分配アセンブリからの原料の混合が改善されうる。具体的には、分配管の断面形状により、隣接する分配管の排出口又はノズルを互いに接近して置くことが可能になる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、第１の分配アセンブリの第１の排出口又はノズルと、第２の分配アセンブリの第２の排出口又はノズルとは、５０ｍｍ又はそれ未満の距離、例えば、３０ｍｍ又はそれ未満、又は２５ｍｍ又はそれ未満、例えば５ｍｍから２５ｍｍまでの距離などを有していてよい。更に具体的には、第１の排出口又はノズルの第２の排出口又はノズルまでの距離は、１０ｍｍ又はそれ未満とすることができる。

［００４７］図７Ｂに更に示すように、シールド装置、具体的にはシェーパシールド装置１３７が、例えば、冷却シールド１３８に取り付けられ、又は冷却シールドの一部として、配設されうる。シャーパシールドを配設することによって、排出口を通って分配管（単数又は複数）を出る蒸気の方向を制御することができる、即ち、蒸気放出の角度を低減することができる。いくつかの実施形態によれば、排出口又はノズルを通って蒸発する材料の少なくとも一部は、シェーパシールドによって遮断される。これによって、放出角度の幅を制御することができる。

［００４８］本開示の別の態様によれば、図８に例示するように、真空堆積システム２００が提供される。真空堆積システムは、真空堆積チャンバ２１０、真空堆積チャンバ２１０の、本書に記載されるいずれかの実施形態に係る材料堆積装置１００、及び材料の堆積中に基板１０５を支持するように構成された基板支持体２２０を含む。

［００４９］具体的には、材料堆積装置１００を、図８に例示するように、軌道又はリニアガイド２２２に配設することができる。リニアガイド２２２は、材料堆積装置１００に並進運動をさせるように構成されうる。更に、材料堆積装置１００の並進運動を提供するためのドライバを設けることができる。具体的には、材料堆積装置の供給源を非接触搬送するための搬送装置を、真空堆積チャンバに設けることができる。図８に例示するように、真空堆積チャンバ２１０はゲートバルブ２１５を有し、ゲートバルブ２１５を介して真空堆積チャンバを隣接するルーティングモジュール又は隣接するサービスモジュールに接続させることができる。通常、ルーティングモジュールは、別の処理のために別の真空堆積システムへ基板を搬送するように構成され、サービスモジュールは、材料堆積装置の維持管理を行うように構成される。具体的には、ゲートバルブにより、例えば隣接するルーティングモジュール又は隣接するサービスモジュールの隣接する真空チャンバに対する真空シールが可能になり、真空堆積システム２００から基板及び／又はマスクを出し入れするために開け閉めすることができる。

［００５０］図８を例示的に参照すると、本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、２つの基板、例えば第１の基板１０５Ａ及び第２の基板１０５Ｂを、真空堆積チャンバ２１０内でそれぞれの搬送軌道で支持することができる。更に、その上にマスク３３３を供給する２つの軌道を設けることができる。具体的には、キャリアを非接触搬送するための別の搬送装置に、基板キャリア及び／又はマスクキャリアの搬送軌道を設けることができる。

［００５１］通常、基板のコーティングには、それぞれのマスクによって、例えばエッジ除外マスクによって、又はシャドウマスクによって基板を遮蔽することが含まれ得る。典型的な実施形態によれば、図８に例示するように、マスク、例えば第１の基板１０５Ａに対応する第１のマスク３３３Ａ、及び第２の基板１０５Ｂに対応する第２のマスク３３３Ｂがマスクフレーム３３１に設けられ、所定の位置でそれぞれのマスクを保持する。

［００５２］図８に示すように、リニアガイド５２２は、蒸発堆積装置１００の並進運動の方向を提供する。材料堆積装置１００の両側には、マスク３３３、例えば第１の基板１０５Ａを遮蔽するための第１のマスク３３３Ａと、第２の基板１０５Ｂを遮蔽するための第２のマスク３３３Ｂを設けることができる。マスクは、材料堆積装置１００の並進運動の方向に基本的に平行して延在しうる。更に、蒸発源１００の対向する側面における基板１２１はまた、並進運動の方向に本質的に平行に延在していてよい。

［００５３］図８を例示的に参照すると、リニアガイド２２２に沿って材料堆積装置１００を並進運動させるように構成された供給源支持体２３１が配設されうる。通常、供給源支持体２３１は、図８に概略的に示すように、るつぼ１１０と、蒸発るつぼの上に設けられた分配アセンブリ１２０とを支持する。これにより、蒸発るつぼで生成された蒸気は、上に向かって、分配アセンブリの一又は複数の排出口から移動することができる。従って、本書に記載するように、分配アセンブリは、蒸発させた材料、特に蒸発した有機材料のプルームを分配アセンブリ１２０から基板１０５へ供給するように構成される。図８には、材料堆積装置１００の概略図のみを示したが、真空堆積システム２００の真空堆積チャンバ２１０に配設される材料堆積装置１００は、図１〜７Ｂを参照して例示的に記載されるように、本書に記載される実施形態のいずれかの構成を有しうることを理解すべきである。

［００５４］本開示の別の態様によれば、真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるように構成された材料堆積装置を操作する方法３００が提供される。本方法は、分配アセンブリ、るつぼ１１０、分配アセンブリ１２０、及びるつぼ１１０から分配アセンブリ１２０への蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブ１３０を含む少なくとも１つの堆積源を有する材料堆積装置１００を用いることを含みうる（ブロック３１０を参照）。本方法は、分配アセンブリ１２０に接続されたるつぼ１１０において、堆積させる材料を蒸発させることを含む（ブロック３２０参照）。加えて、本方法は、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０へ蒸発させた材料を供給することを含み（ブロック３３０参照）、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０へ蒸発させた材料を供給することは、るつぼから少なくとも１つの分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御することを含む。

［００５５］具体的には、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０へ蒸発させた材料を供給することは、蒸発させた材料をバルブ１３０を通って案内することを含みうる。より具体的には、蒸発させた材料をバルブ１３０を通って案内することは、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０への蒸発させた材料の流れを制御することを含みうる。例えば、るつぼ１１０から分配アセンブリ１２０への蒸発させた材料の流れを制御することは通常、るつぼから分配アセンブリ、例えば第１の堆積源の分配アセンブリ、第２の堆積源の分配アセンブリ、及び／又は第３の堆積源の分配アセンブリへ供給される蒸発させた材料の量を制御することを含む。

［００５６］本書に記載の他のいずれの実施形態とも組み合わされうる実施形態によれば、本方法は、本書に記載されるいずれかの実施形態に係る材料堆積装置１００を用いることを含みうる。

［００５７］このため、本書に記載される実施形態を考慮して、特にＯＬＥＤの製造において、改良された材料堆積装置、改良された真空堆積システム及び材料堆積装置を操作するための、改良された方法が提供されることを理解すべきである。具体的には、本書に記載されるバルブを堆積源、特に例えばるつぼと分配アセンブリとの間の蒸発路に導入することによって、るつぼから分配アセンブリまでの蒸発させた材料の流れを制御する可能性が得られる。これは特に堆積プロセスの開始中、例えば初期の堆積テストプロセスにおいて予め選択された堆積率を調節するのに有益でありうる。

［００５８］更に、少なくとも１つの材料堆積源が２つ以上の堆積源を含む場合、個々の堆積源の堆積率は、それぞれのるつぼからそれぞれの分配アセンブリへの蒸発させた材料の流れを制御することによって、個別に調節し、チェックすることができる。従って、本書に記載される材料堆積装置の実施形態は、例えば予め選択された堆積率の調節中に、あるいは維持管理中に、原料、特に高価な有機材料の廃棄を削減することができるため、所有コストを削減するように構成される。対照的に、従来の堆積システムは、るつぼから分配アセンブリまでの材料の流れを止めることができない。具体的には、従来のシステムでは、蒸発した有機材料は、るつぼにおける蒸発が続く限り、分配アセンブリの排出口を通過し続ける。

［００５９］以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱せずに本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

具体的には、本明細書では実施例を用いて、ベストモードを含めて本開示を開示し、また当業者が記載される主題を実施することを、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、および組み込まれる任意の方法を実施することを含めて可能にしている。前述において様々な特定の実施形態を開示してきたが、上述した実施形態の相互に非排他的な特徴は、互いに組み合わせることが可能である。特許性のある範囲は特許請求の範囲によって規定され、その他の実施例は、それが特許請求の範囲の文字通りの言葉と相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字通りの言葉とは実質的な違いがない等価の構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。

Claims (15)

1. 真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるための材料堆積装置（１００）であって、
   少なくとも１つの材料堆積源を備え、前記少なくとも１つの材料堆積源は、
   前記材料を蒸発させるように構成されたるつぼ（１１０）と、
   前記るつぼに接続され、前記蒸発させた材料を前記基板へ供給するように構成された分配アセンブリ（１２０）と、
   前記るつぼ（１１０）から前記分配アセンブリ（１２０）への前記蒸発させた材料の流れを制御するように構成されたバルブ（１３０）と
   を有する、材料堆積装置（１００）。
2. 前記バルブは、アクチュエータ装置（１４０）に接続されたシャッター（１３１）を備え、
   前記アクチュエータ装置は、前記分配アセンブリ（１２０）の内部空間（１２５）に少なくとも部分的に配置される、請求項１に記載の材料堆積装置（１００）。
3. 前記アクチュエータ装置（１４０）は、アクチュエータ（１４１）と可動要素（１４２）を備え、前記可動要素（１４２）は前記分配アセンブリ（１２０）の前記内部空間（１２５）を通って延在する、請求項２に記載の材料堆積装置（１００）。
4. 前記可動要素（１４２）は、少なくともバルブケーシング（１３３）から少なくとも前記分配アセンブリ（１２０）の前記内部空間（１２５）の上壁（１５１）まで延在する細長い要素である、請求項３に記載の材料堆積装置（１００）。
5. 前記バルブは、前記蒸発させた材料が前記アクチュエータ装置（１４０）に侵入するのを防ぐように構成されるベロー（１３４）を備える、請求項３又は４に記載の材料堆積装置（１００）。
6. 前記可動要素（１４２）は、断熱要素（１６１）を備える連結装置（１６０）を介して前記アクチュエータに連結される、請求項３から５のいずれか一項に記載の材料堆積装置（１００）。
7. 前記連結装置（１６０）は、連結要素（１６５）の受容部（１６２）内に配設されたバネ（１６３）を備える、請求項６に記載の材料堆積装置（１００）。
8. 前記分配アセンブリ（１２０）は分配管を備え、前記分配管は、前記分配管の長さに沿って配設された一又は複数の排出口（１２６）を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の材料堆積装置（１００）。
9. 前記一又は複数の排出口は、蒸発方向に沿って延在するノズルであり、前記蒸発方向は基本的に水平である、請求項８に記載の材料堆積装置（１００）。
10. 前記アクチュエータ（１４１）は、前記分配アセンブリ（１２０）のハウジング（１５０）の外面に接続される、請求項３から９のいずれか一項に記載の材料堆積装置（１００）。
11. 前記少なくとも１つの材料堆積源は、第１の堆積源（１０１）と、第２の堆積源（１０２）と、第３の堆積源（１０３）とを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の材料堆積装置（１００）。
12. 真空チャンバにおいて基板に材料を堆積させるための材料堆積装置（１００）であって、
    第１の堆積源（１０１）であって、
    第１の材料を蒸発させるように構成された第１のるつぼ（１１０Ａ）と、
    蒸発させた前記第１の材料を前記基板へ供給するように構成された第１の分配アセンブリ（１２０Ａ）と、
    前記第１のるつぼ（１１０Ａ）から前記第１の分配アセンブリ（１２０Ａ）への前記蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第１のバルブ（１３０Ａ）と
    を有する第１の堆積源（１０１）と、
    第２の堆積源（１０２）であって、
    第２の材料を蒸発させるように構成された第２のるつぼ（１１０Ｂ）と、
    蒸発させた前記第２の材料を前記基板へ供給するように構成された第２の分配アセンブリ（１２０Ｂ）と、
    前記第２のるつぼ（１１０Ｂ）から前記第２の分配アセンブリ（１２０Ｂ）への前記蒸発させた材料の流れを制御するように構成された第２のバルブ（１３０Ｂ）と
    を有する第２の堆積源（１０２）と
    を備える、材料堆積装置（１００）。
13. 真空堆積システム（２００）であって、
    真空堆積チャンバ（２１０）と、
    前記真空堆積チャンバ（２１０）内の、請求項１から１２のいずれか一項に記載の材料堆積装置（１００）と、
    材料の堆積中に基板を支持するように構成された基板支持体（２２０）と
    を備える、真空堆積システム（２００）。
14. 真空堆積チャンバにおいて基板に材料を堆積させるように構成された材料堆積装置を操作する方法（３００）であって、
    分配アセンブリ（１２０）に接続されたるつぼ（１１０）において堆積させる材料を蒸発させることと、
    前記るつぼ（１１０）から前記分配アセンブリ（１２０）へ前記蒸発させた材料を供給することと
    を含み、前記るつぼ（１１０）から前記分配アセンブリ（１２０）へ前記蒸発させた材料を供給することは、前記るつぼから少なくとも１つの前記分配アセンブリへの前記蒸発させた材料の流れを制御することを含む方法（３００）。
15. 前記方法が更に、請求項１から１２のいずれか一項に記載の材料堆積装置（１００）を用いることを含む、請求項１４に記載の方法（３００）。

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