TWI588278B - 線型蒸發源及包含其之真空沉積設備 - Google Patents

Description

線型蒸發源及包含其之真空沉積設備 相關申請案之交互參照

本申請案主張於2012年10月22日向韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號第10-2012-0117356號之優先權及效益，其全部內容係於此併入作為參考。

所描述技術係有關於一種線型蒸發源及包含其之真空沉積設備，更特別的是，一種能依據面積控制坩鍋溫度的線型沉積源及包含該線型沉積源之真空沉積設備。

一般而言，薄膜係藉由如真空沉積、離子佈植及濺鍍之物理氣相沉積(PVD)或利用氣體反應之化學氣相沉積(CVD)之方法，形成於基板上。

本發明態樣係一種線型沉積源，其可包含儲存蒸發材料之坩鍋、環繞坩鍋且加熱坩鍋之加熱單元、以及圍繞加熱單元之側表面之複數個側反射器。各側反射器可包含與加熱單元結合且與加熱單元分隔並具有複數個第一開口之第一反射器、以及與第一反射器可移動性地結合，並具有第二開口之第二反射器。

於實施例中，側反射器之開口率(open ratios)可獨立地調整。

於實施例中，各側反射器可更包含於第一方向傳送第二反射器之傳送單元。

於實施例中，第一開口及第二開口具有實質上相同大小與數量。

於實施例中，加熱單元可包含加熱該坩鍋之加熱器以及支撐加熱器之加熱框。

於實施例中，線型沉積源可更包含固定於加熱框且設置於坩鍋與加熱器之間之溫度感測單元。溫度感測單元可提供與反射器具有相同數量。

另一態樣係真空沉積設備，其可包含處理腔室、線型蒸發源以及基板架。基板架可設置以相對於線型沉積源。

於實施例中，線型蒸發源可設置於處理腔室內側。

100‧‧‧真空沉積設備

200‧‧‧處理腔室

300‧‧‧線型蒸發源

310‧‧‧坩鍋

320‧‧‧噴嘴單元

321‧‧‧噴嘴板

323‧‧‧噴嘴

330‧‧‧加熱單元

331‧‧‧加熱框

335‧‧‧加熱器

340‧‧‧反射器

341‧‧‧第一反射器

345‧‧‧第二反射器

350‧‧‧冷卻單元

360‧‧‧溫度感測單元

400‧‧‧蒸發源傳送單元

410‧‧‧滾珠螺桿

420‧‧‧導引器

430、640‧‧‧馬達

500‧‧‧基板架

600‧‧‧傳送單元

610‧‧‧傳送軸

620‧‧‧支架

630‧‧‧齒輪

M‧‧‧遮罩組件

S‧‧‧基板

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

LRF、LRF1、LRF2、LRF3‧‧‧側反射器

DRF‧‧‧下反射器

PN‧‧‧固定銷

OP1‧‧‧第一開口

OP2‧‧‧第二開口

M1‧‧‧蒸發材料

第1圖係根據實施例之真空沉積設備之示意圖。

第2圖係第1圖之線型蒸發源之透視圖。

第3圖係第1圖之線型蒸發源之俯視圖。

第4圖係沿第3圖之I-I’線之剖面圖。

第5A圖至第5C圖表示分別具有多種開口率的側反射器。

第6圖表示側反射器之開口率與坩鍋溫度之間的關係。

一般而言，用於執行真空蒸發之真空沉積設備包含用以儲存蒸發材料之坩鍋、用以加熱坩鍋之加熱器以及包含用以阻擋加熱器產生之熱散溢之反射器的蒸發源。於一方向成狹長形之線型蒸發源可用來作為蒸發源。

然而，於線型蒸發源之例中，於坩鍋之一側方向的兩端會產生小溫差。因此，無法形成均勻厚度的薄膜。

實施例將參考附圖而說明。然而應注意的是，本發明不受限於下述實施例，且可以各種方式實行。

第1圖係根據實施例之真空沉積設備之示意圖。真空沉積設備100包含處理腔室200、設置於處理腔室200內之線型沉積源300以及設置以相對於線型沉積源300之基板架500。

處理腔室200提供用以執行沉積製程之空間。處理腔室200可更包含用以運進及輸出基板S之傳進-輸出口(未示)及連接至用以排出不沉積於基板S之蒸發材料之真空幫浦(未示)之排氣口(未示)。包含於處理腔室之遮罩組件M係設置於線型蒸發源300及基板架500間致使蒸發材料係以一致的圖樣沉積於基板S上。處理腔室200可包含具複數個狹縫的遮罩組件M。

基板架500係調整以安裝運進處理腔室200之基板S且更包含用以於沉積製程期間固定基板S之獨立固定構件(未示)。

如第1圖所示，真空沉積設備100之線型蒸發源300係設置於處理腔室200之下部分，且於其中的基板架500係設置於處理腔室200之上部分致使基板S係藉由基板架500而固定成對於地面實質上水平。然 而，線型蒸發源300可設置於處理腔室200之一側表面且基板架500可設置於處理腔室200之其他側表面致使固定於基板架500之基板S具有對於地面約70度至約110度之角度以防止由重力造成之基板變形。

線型蒸發源300儲存蒸發材料並加熱且噴射蒸發材料於基板S上以形成蒸發材料層。線型蒸發源300具有於第一方向D1延伸之長度。

真空沉積設備100可更包含配置以於第一方向D1傳送線型蒸發源300之蒸發源傳送單元400。

蒸發源傳送單元400包含滾珠螺桿410、轉動滾珠螺桿410之馬達430、以及用以控制線型蒸發源300之傳送方向之導引器420。

第2圖係第1圖之線型蒸發源300之透視圖，且第3圖係第1圖之線型蒸發源300之俯視圖。第4圖係沿第3圖之I-I’線之剖面圖。

參考第2圖至第4圖，線型蒸發源300包含坩鍋310、噴嘴單元320、加熱單元330、反射器340、冷卻單元350以及溫度感測單元360。

坩鍋310具有暴露之頂部且儲存蒸發材料M1。坩鍋310具有於第一方向D1延伸之長度。

噴嘴單元320包含設置於坩鍋310之暴露的頂部之噴嘴板321以及穿透噴嘴板321向上朝向基板之複數個噴嘴323。噴嘴323可以實質上規則的間距於第一方向排列。於坩鍋310內之蒸發材料M1係透過噴嘴323沉積於沉積靶，即基板。

加熱單元330加熱坩鍋310。加熱單元330包含加熱框331及固定於加熱框331之加熱器335。

加熱框331係與坩鍋310分隔且設置以圍繞坩鍋310之側表面及底表面，除了頂表面。只要能圍繞加熱器335，加熱框331並無限制的形狀。

加熱器335係提供於面對坩鍋310之加熱框310之內表面。加熱器335可為加熱線圈且加熱坩鍋310之側表面及底表面以實質上均勻地控制坩鍋310之溫度。

反射器340包含圍繞加熱框331之底表面之下反射器DRF以及圍繞圍繞加熱框331之側表面之側反射器LRF。反射器340阻擋藉由加熱單元330產生的熱之損耗。

側反射器LRF可提供為複數個。於第2圖至第4圖中，例示性顯示四個側反射器LRF於第一方向D1提供於加熱框331之各側表面，且一個側反射器LRF係於第二方向D2提供於加熱框331之各側表面。

各側反射器LRF可包含第一反射器341及第二反射器345。

當以預定距離與加熱框331相隔時，第一反射器341係結合至加熱框331。第一反射器341及加熱框331可藉由固定銷PN彼此結合。第一反射器341可提供以具有方型板的形狀，且固定銷PN可提供於方型板之四個角落。

第一反射器341具有複數個第一開口OP1。加熱器331之側表面可透過第一開口OP1暴露。

第二反射器345面對加熱框331並具第一反射器341插設於其間。第二反射器345係可移動地於第一方向D1與第一反射器341之外側表面結合。

第二反射器345具有複數個第二開口OP2。第二開口OP2可具與第一開口OP1相同大小與數量。為第一開口OP1與第二開口OP2重疊之比率之開口率(open ratio)可決定於第二反射器345之移動。因為第一開口OP1與第二開口OP2並不彼此重疊，第2圖表示開口率為零百分比之範例。

當看向第二方向D2時，第二反射器345之面積可小於第一反射器341。然而，只要藉由於第一方向D1之第二反射器345之移動而避免第二反射器345間之機械干擾，則當看向第二方向D2時之第二反射器345之面積係不受限制。

各側反射器LRF可更包含傳送單元600。傳送單元600可包含傳送軸610、支架620、齒輪630、線型導引器(未示)以及馬達640。

於傳送軸610之一端貼附至第二反射器345時，傳送軸610於第一方向D1延伸。第4圖顯示傳送軸610耦接至第二反射器345之側表面之範例。

支架620係提供於傳送軸610之另一端。支架620係傳送軸610之鋸齒狀(sawtooth-cut)形式。齒輪630咬合支架620。線型導引器(未示)係提供於第一反射器341之外側表面以導引第二反射器345之移動方向。

馬達640係可轉動式地與齒輪630結合以轉動齒輪630。傳送單元600使第二反射器於第一方向D1上移動。

側反射器LRF之開口率可由傳送單元600獨立地控制。所以，一側反射器與相鄰側反射器間之開口率可設定為彼此不同。

反射器340可由具相對低熱傳導率及相對低散熱率(heat emissivity)之材料形成。該材料可為，例如鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、鈦(Ti)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、不銹鋼(SUS)或其相似物。

冷卻單元350係與反射器340分隔且設置以圍繞反射器340。冷卻單元350預防由加熱單元330產生之熱散溢至處理腔室200。

溫度感測單元360可固定至加熱框331以設置於坩鍋310與加熱器335之間。

溫度感測單元360可提供與側反射器LRF具有相同數量。第3圖表示10個溫度感測單元360之範例。

溫度感測單元360量測坩鍋310之面積相依(area-depending)溫度。側反射器LRF之個別開口率可基於所量測之坩鍋310之面積相依溫度而調整以均勻控制坩鍋310之全部溫度。

第5A圖至第5C圖表示分別具有多種開口率的側反射器。參閱第5A圖，第一反射器341之第一開口OP1係完全地被第二反射器345覆蓋。於此例中，第一開口OP1與第二開口OP2並不彼此重疊。示於第5A圖之側反射器LRF1之開口率係零百分比。

參閱第5B圖，第一反射器341之第一開口OP1係部份地被第二反射器345覆蓋。於此例中，第一開口OP1及第二開口OP2重疊約一半。示於第5B圖之側反射器LRF2之開口率係約50百分比。

參閱第5C圖，第一反射器341之第一開口並不被第二反射器345覆蓋。於此例中，第一開口OP1及第二開口OP2實質上完全彼此重疊。示於第5C圖之側反射器LRF3之開口率係100百分比。

第6圖表示側反射器LRF之開口率與坩鍋溫度之間的關係。

現在將描述測量條件。坩鍋係分為5區，即第一區至第五區。側反射器係分別提供於第一區至第五區。當提供於第一區至第五區之側反射器之開口率係維持相同值時，量測坩鍋溫度，且提供於第五區之側反射器之開口率從約零百分比變成7.6百分比以及12.3百分比。

參閱第6圖，將理解的是側反射器之開口率越大，坩鍋溫度越低。

到此所述，藉由調整側反射器之開口率，可根據坩鍋面積而控制坩鍋溫度。因此，可強化線型蒸發源之均勻沉積。

雖然本發明已參考示例性實施例而具體地顯示和描述，但本技術領域中具有通常知識者將理解，在任何未脫離本發明下述申請專利範圍定義之精神與範疇及其等效的情況下，可在其中進行形式和細節上的各種改變。

100‧‧‧真空沉積設備

200‧‧‧處理腔室

300‧‧‧線型蒸發源

400‧‧‧蒸發源傳送單元

410‧‧‧滾珠螺桿

420‧‧‧導引器

430‧‧‧馬達

500‧‧‧基板架

M‧‧‧遮罩組件

S‧‧‧基板

D1‧‧‧第一方向

Claims (19)

1. 一種線型蒸發源，其包含：一坩鍋，係儲存一蒸發材料；一加熱單元，係環繞該坩鍋，且係配置以加熱該坩鍋；以及複數個側反射器，係圍繞該加熱單元之一側表面，其中各該側反射器包含：一第一反射器，係與該加熱單元結合且與該加熱單元分隔，其中一第一開口係形成於該第一反射器中；以及一第二反射器，係與該第一反射器可移動性地結合，其中一第二開口係形成於該第二反射器中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線型蒸發源，其中該複數個側反射器之複數個開口率係獨立地調整。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線型蒸發源，其中各該側反射器更包含配置以於一第一方向傳送該第二反射器之一傳送單元。
4. 如申請專利範圍第3項所述之線型蒸發源，其中該傳送單元包含：一傳送軸，係具有貼附至該第二反射器之一端；一支架，係提供於該傳送軸之另一端；一齒輪，嚙合於該支架；一馬達，可轉動地與該齒輪結合以轉動該齒輪；以及一線型導引器，提供於該第一反射器之一外側表面以導引該第二反射器之一移動方向。
5. 如申請專利範圍第1項所述之線型蒸發源，其中該第一開口及該第二開口具有實質上相同大小與數量。
6. 如申請專利範圍第1項所述之線型蒸發源，其中該加熱單元包含：一加熱器，係配置以加熱該坩鍋；以及一加熱框，係配置以支撐該加熱器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之線型蒸發源，其中該第一反射器及該加熱框係藉由一固定銷而結合。
8. 如申請專利範圍第6項所述之線型蒸發源，更包含固定於該加熱框且設置於該坩鍋與該加熱器之間之一溫度感測單元。
9. 如申請專利範圍第8項所述之線型蒸發源，其中該溫度感測單元係提供與該複數個反射器具有相同數量。
10. 如申請專利範圍第1項所述之線型蒸發源，更包含與該複數個側反射器分隔且設置以圍繞該複數個側反射器之一冷卻單元。
11. 一種真空沉積設備，係包含：一處理腔室；一線型蒸發源，容納於該處理腔室；以及一基板架，係設置以相對於該線型蒸發源，其中該線型蒸發源包含：一坩鍋，係儲存一蒸發材料；一加熱單元，係環繞該坩鍋，且係配置以加熱該坩鍋；以及複數個側反射器，係圍繞該加熱單元之一側表面， 其中各該側反射器包含：一第一反射器，係與該加熱單元結合且與該加熱單元分隔，其中一第一開口係形成於該第一反射器中；以及一第二反射器，係與該第一反射器可移動性地結合，其中一第二開口係形成於該第二反射器中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之真空沉積設備，其中該複數個側反射器之複數個開口率係獨立地調整。
13. 如申請專利範圍第11項所述之真空沉積設備，其中各該側反射器更包含配置以於一第一方向傳送該第二反射器之一傳送單元。
14. 如申請專利範圍第11項所述之真空沉積設備，其中該第一開口及該第二開口具有實質上相同大小與數量。
15. 如申請專利範圍第11項所述之真空沉積設備，其中該加熱單元包含：一加熱器，係配置以加熱該坩鍋；以及一加熱框，係配置以支撐該加熱器。
16. 如申請專利範圍第15項所述之真空沉積設備，其中該第一反射器及該加熱框係藉由一固定銷而結合。
17. 如申請專利範圍第15項所述之真空沉積設備，更包含固定於該加熱框且設置於該坩鍋與該加熱器之間之一溫度感測單元。
18. 如申請專利範圍第17項所述之真空沉積設備，其中該溫度感測單元係提供與該複數個反射器具有相同數量。
19. 一種線性蒸發源，係包含：一坩鍋，係儲存一蒸發材料；一加熱器單元，係環繞該坩鍋，且配置以加熱該坩鍋；一下反射器，係圍繞該坩鍋的底表面；以及複數個側反射器，係圍繞該加熱器單元的側表面，其中，各該側反射器包含：一第一反射器，係與該加熱單元結合且與該加熱單元分隔，其中一第一開口係形成於該第一反射器中；以及一第二反射器，係與該第一反射器可移動性地結合，其中一第二開口係形成於該第二反射器中。