【手続補正書】
【提出日】平成17年4月12日(2005.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    真空で基板を被覆するための方法及び装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  基板の表面上への堆積材料の真空堆積で使用するための材料ソースであって、
基部を備え、縦軸方向の軸心に沿って伸張し、内部空洞を形成するとともに、前記内部空洞と流体連結された少なくとも１つの縦軸方向に沿って伸長した出口開口を有する本体と、
前記本体に近接し、前記本体の前記縦軸方向の軸心に対して平行な軸心で伸張し、該本体の外側面と共形な電気抵抗回路と、この電気抵抗回路に電力を供給する少なくとも１つの電気接続部とを含む加熱要素と、
前記内部空洞に配置され、低温気化特性及び低温昇華特性のうち少なくとも何れか一方を有する堆積材と、
前記堆積材の温度を測定するように構成された温度感知プローブとを有する材料ソース。
【請求項２】  前記温度感知プローブは、前記堆積材に直接接触して、該堆積材の温度を測定する請求項１に記載の材料ソース。
【請求項３】  前記温度感知プローブは、前記加熱要素と前記本体とのうちの少なくとも何れか一方と接触することによって、前記堆積材の温度を間接的に測定する請求項１に記載の材料ソース。
【請求項４】  前記本体と少なくとも１つの出口開口とを有するるつぼを備える請求項１に記載の材料ソース。
【請求項５】  前記るつぼは、前記本体の出口開口と連携して、均一なエミッションプルームを形成すべく構成された複数の寸法可変な出口開口を有する請求項４に記載の材料ソース。
【請求項６】  前記るつぼは、前記本体の出口開口と連携して、均一なエミッションプルームを形成すべく構成された複数の間隔可変な出口開口を有する請求項４に記載の材料ソース。
【請求項７】  前記本体と、前記加熱要素とのうち少なくとも何れか一方と通信するプロセス制御装置を有する請求項１に記載の材料ソース。
【請求項８】  前記堆積材は、有機系化学化合物である請求項１に記載の材料ソース。
【請求項９】  前記堆積材は、約100℃〜約600℃で、気化と昇華のうち少なくとも何れか一方を示す請求項１に記載の材料ソース。
【請求項１０】  前記本体の軸心方向端部に配置され取り外し可能に取り付けることができる端壁を少なくとも一つ有する請求項１に記載の材料ソース。
【請求項１１】  前記加熱要素は、該加熱要素の上側部分が下側部分よりも高温となるように、前記上側部分の方が下側部分よりも多くの熱源を有する請求項１に記載の材料ソース。
【請求項１２】  基板の表面上に材料ソースを真空堆積させるためのシステムであって、真空排気された真空チャンバと材料ソースとを有し、
前記材料ソースは、基部を備えるとともに、縦軸方向の軸心に沿って伸張し、内部空洞を形成するとともに、前記内部空洞と流体連結された少なくとも１つの縦軸方向に沿って伸長した出口開口を有する本体と、
前記本体に近接して配置され、前記本体の前記縦軸軸心に対して平行な軸心で伸張し、かつ、該本体の外側面と共形な電気抵抗回路を含み、前記抵抗回路は、電気絶縁材と導電金属材との交互の層を含む加熱要素と、
前記内部空洞に配置され、低温気化特性及び昇華特性のうち少なくとも何れか一方を有する堆積材であって、前記加熱要素によって加熱され、前記本体の前記出口開口を通して前記基板上に放出されて、それによって被覆を形成する堆積材と、
前記堆積材の温度を測定するように構成された温度感知プローブと、
前記加熱要素の前記金属材に電気接続された電源と、
所望のエミッション速度を達成するべく前記電源を調節するインテリジェントコントローラであって、前記調節が、前記温度感知プローブとエミッションモニタとのうち少なくとも何れか一方からのフィードバックに基づくインテリジェントコントローラを有するシステム。
【請求項１３】  前記インテリジェントコントローラは、前記温度感知プローブと通信し、かつ、このプローブからフィードバックを受ける請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】  前記温度感知プローブは、熱電対である請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】  前記熱電対は、“Ｋ”型熱電対である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】  前記温度感知プローブは、抵抗式温度検出器である請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】  前記調節は、エミッションモニタからのフィードバックに基づき、前記エミッションモニタは、気化した堆積材の流速を測定するように構成されている請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】  前記インテリジェントコントローラは、前記エミッションモニタと通信し、このモニタからフィードバックを受ける請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】  前記エミッションモニタは、水晶微量天秤である請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】  前記基板は、前記本体の前記縦軸軸心に平行の測定される幅を有し、ここで、前記材料ソースの前記本体の縦軸方向の要素は、前記基板の前記幅に等しい請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】  気化した前記堆積材のプルームの中を、前記基板が一定速度で移動する請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】  前記本体の軸心方向端部の近傍に配置された取り外し可能に取り付けることができる少なくとも１つの端壁を有する請求項１２に記載のシステム。
【請求項２３】  前記加熱要素は、該加熱要素の上側部分が下側部分よりも高温となるように、前記上側部分の方が下側部分よりも多くの熱源を有する請求項１２に記載のシステム。
【請求項２４】  前記堆積材は、有機系化学化合物である請求項１２に記載のシステム。 
【請求項２５】  前記電気絶縁材は、アルミナ、ガラス及びセラミックの少なくとも１つである請求項１２に記載のシステム。
【請求項２６】  前記導電金属材は、モリブデン、ニッケル、ニッケル-クロム、チタン、タングステン、及び鉄-クロム-アルミニウム、の少なくとも１つである請求項１２に記載のシステム。
【請求項２７】  前記加熱要素の前記電気抵抗回路は、前記加熱要素の内部に埋設されている請求項１２に記載のシステム。
【請求項２８】  前記堆積材は、約１００℃〜約６００℃で、気化と昇華との少なくとも一方を示す請求項１２に記載のシステム。  
【請求項２９】  前記堆積材を包囲する本体と少なくとも１つの出口開口とを有するるつぼを備える請求項１２に記載のシステム。
【請求項３０】  前記るつぼは、前記本体の出口開口と連携して、均一なエミッションプルームを形成すべく構成された複数の寸法可変な出口開口を有する請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】  前記るつぼは、前記本体の出口開口と連携して、均一なエミッションプルームを形成すべく構成された複数の間隔可変な出口開口を有する請求項２９に記載のシステム。  
【請求項３２】  材料ソースと真空チャンバとを使用して基板を被覆する方法であって、
（ａ）前記材料ソースを前記真空チャンバ内に配置するステップであって、前記材料ソースは、基部を備えるとともに、縦軸方向の軸心に沿って伸張する本体を有し、この本体は、縦軸方向のエミッション要素を有し、内部空洞を形成するとともに、前記内部空洞と流体連結された少なくとも１つの縦軸方向に沿って伸長した出口開口を有し、更に、前記出口開口に近接して配置された上端部を形成するステップと、
（ｂ）前記真空チャンバ内の、前記材料ソース出口開口の反対側に基板を配置するステップと、
（ｃ）前記材料ソースの軸心方向端部に配置された取り外し可能に取り付け可能なアクセスポートを介して、前記材料ソースの前記本体の前記内部空洞に堆積材を投入するステップと、
（ｄ）前記真空チャンバを真空排気するステップと、
（ｅ）前記本体の前記内部空洞の前記堆積材を、前記本体の前記縦軸方向軸心に沿って、前記堆積材が気化もしくは昇華せず、かつ、汚染物質が気化し、前記汚染物質をガス抜きするのに十分な温度に前記堆積材を加熱するステップと、
（ｆ）電力熱源を介して前記堆積材を加熱し気化させるステップと、
（ｇ）気化した堆積材をあるエミッション速度で、かつ、前記本体の前記出口開口から放出させるステップと、
（ｈ）前記熱源に供給される電力を制御することによって前記エミッション速度を制御するステップと、
（ｉ）前記基板を、前記エミッション速度に比例する速度で前記気化した堆積材を通して移動させ、これによって被覆を提供するステップとを有する方法。
【請求項３３】  前記堆積材を前記本体の前記内部空洞から取り出す工程を有する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】  気化した前記堆積材のプルーム中を、前記基板が一定速度で移動する請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１０００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。
【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。
【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。
【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、基板の表面上への堆積材料の真空堆積で使用するための材料ソースを含む。前記材料ソースは、基部を備え、縦軸方向の軸心に沿って伸張し、内部空洞を形成するとともに、前記内部空洞と流体連結された少なくとも１つの縦軸方向に沿って伸長した出口開口を有する本体と、前記本体に近接し、前記本体の前記縦軸方向の軸心に対して平行な軸心で伸張し、該本体の外側面と共形な電気抵抗回路と、この電気抵抗回路に電力を供給する少なくとも１つの電気接続部とを含む加熱要素と、前記内部空洞に配置され、低温気化特性及び低温昇華特性のうち少なくとも何れか一方を有する堆積材と、前記堆積材の温度を測定するように構成された温度感知プローブとを有することができる。
【００１２】
前記材料ソースにおいて、前記温度感知プローブは、前記堆積材に直接接触して、該堆積材の温度を測定するものであってよい。また、前記温度感知プローブは、前記加熱要素と前記本体とのうちの少なくとも何れか一方と接触することによって、前記堆積材の温度を間接的に測定するものであってもよい。
【００１３】
前記材料ソースは、前記本体と少なくとも１つの出口開口とを有するるつぼを備えることができる。好ましくは、前記るつぼは、前記本体の出口開口と連携して、均一なエミッションプルームを形成すべく構成された複数の寸法及び間隔のうちの少なくとも何れか一方が可変な出口開口を有する。
【００１４】
前記材料ソースは、前記本体と、前記加熱要素とのうち少なくとも何れか一方と通信するプロセス制御装置を有することができる。
【００１５】
前記堆積材として、有機系化学化合物を用いることができる。また、前記堆積材として、約100℃〜約600℃で、気化と昇華のうち少なくとも何れか一方を示す物質を用いることができる。
【００１６】
前記材料ソースは、前記本体の軸心方向端部に配置され取り外し可能に取り付けることができる端壁を少なくとも一つ有することができる。
【００１７】
前記加熱要素は、該加熱要素の上側部分が下側部分よりも高温となるように、前記上側部分の方が下側部分よりも多くの熱源を有することができる。
【００１８】
基板の表面上に材料ソースを真空堆積させるためのシステムは、真空排気された真空チャンバと材料ソースとを有し、前記材料ソースは、基部を備えるとともに、縦軸方向の軸心に沿って伸張し、内部空洞を形成するとともに、前記内部空洞と流体連結された少なくとも１つの縦軸方向に沿って伸長した出口開口を有する本体と、前記本体に近接して配置され、前記本体の前記縦軸軸心に対して平行な軸心で伸張し、かつ、該本体の外側面と共形な電気抵抗回路を含み、前記抵抗回路は、電気絶縁材と導電金属材との交互の層を含む加熱要素と、前記内部空洞に配置され、低温気化特性及び昇華特性のうち少なくとも何れか一方を有する堆積材であって、前記加熱要素によって加熱され、前記本体の前記出口開口を通して前記基板上に放出されて、それによって被覆を形成する堆積材と、前記堆積材の温度を測定するように構成された温度感知プローブと、
前記加熱要素の前記金属材に電気接続された電源と、所望のエミッション速度を達成するべく前記電源を調節するインテリジェントコントローラであって、前記調節が、前記温度感知プローブとエミッションモニタとのうち少なくとも何れか一方からのフィードバックに基づくインテリジェントコントローラを有することができる。
【００１９】
前記インテリジェントコントローラは、前記温度感知プローブと通信し、かつ、このプローブからフィードバックを受けることができる。
【００２０】
前記温度感知プローブとして、熱電対を用いることができ、前記熱電対は、”K”型熱電対であってよい。また、前記温度感知プローブとして、抵抗式温度検出器を用いることができる。
【００２１】
前記調節は、エミッションモニタからのフィードバックに基づき、前記エミッションモニタは、気化した堆積材の流速を測定するように構成することができ、前記インテリジェントコントローラは、前記エミッションモニタと通信し、このモニタからフィードバックを受けることができる。前記エミッションモニタは、水晶微量天秤であってもよい。
【００２２】
前記基板は、前記本体の前記縦軸軸心に平行の測定される幅を有し、ここで、前記材料ソースの前記本体の縦軸方向の要素は、前記基板の前記幅に等しくすることができる。
【００２３】
前記システムにおいて、気化した前記堆積材のプルームの中を、前記基板が一定速度で移動することができる。
【００２４】
前記システムにおいて、前記本体の軸心方向端部の近傍に配置された取り外し可能に取り付けることができる少なくとも１つの端壁を有することができる。
【００２５】
前記システムにおいて、前記加熱要素は、該加熱要素の上側部分が下側部分よりも高温となるように、前記上側部分の方が下側部分よりも多くの熱源を有することができる。
【００２６】
前記システムにおいて、前記堆積材として、有機系化学化合物を用いることができる。【００２７】
前記システムにおいて、前記電気絶縁材は、アルミナ、ガラス及びセラミックの少なくとも１つであってよい。
【００２８】
前記システムにおいて、前記導電金属材は、モリブデン、ニッケル、ニッケル-クロム、チタン、タングステン、及び鉄-クロム-アルミニウム、の少なくとも１つであってよい。
【００２９】
前記システムにおいて、前記加熱要素の前記電気抵抗回路は、前記加熱要素の内部に埋設されていてよい。
【００３０】
前記システムにおいて、前記堆積材は、約１００℃〜約６００℃で、気化と昇華との少なくとも一方を示すものであってよい。
【００３１】
前記システムは、前記堆積材を包囲する本体と少なくとも１つの出口開口とを有するるつぼを備えることができる。好ましくは、前記るつぼは、前記本体の出口開口と連携して、均一なエミッションプルームを形成すべく構成された複数の寸法及び間隔のうちの少なくとも何れか一方が可変な出口開口を有する。
【００３２】
材料ソースと真空チャンバとを使用して基板を被覆する方法は、
（ａ）前記材料ソースを前記真空チャンバ内に配置するステップであって、前記材料ソースは、基部を備えるとともに、縦軸方向の軸心に沿って伸張する本体を有し、この本体は、縦軸方向のエミッション要素を有し、内部空洞を形成するとともに、前記内部空洞と流体連結された少なくとも１つの縦軸方向に沿って伸長した出口開口を有し、更に、前記出口開口に近接して配置された上端部を形成するステップと、
（ｂ）前記真空チャンバ内の、前記材料ソース出口開口の反対側に基板を配置するステップと、
（ｃ）前記材料ソースの軸心方向端部に配置された取り外し可能に取り付け可能なアクセスポートを介して、前記材料ソースの前記本体の前記内部空洞に堆積材を投入するステップと、
（ｄ）前記真空チャンバを真空排気するステップと、
（ｅ）前記本体の前記内部空洞の前記堆積材を、前記本体の前記縦軸方向軸心に沿って、前記堆積材が気化もしくは昇華せず、かつ、汚染物質が気化し、前記汚染物質をガス抜きするのに十分な温度に前記堆積材を加熱するステップと、
（ｆ）電力熱源を介して前記堆積材を加熱し気化させるステップと、
（ｇ）気化した堆積材をあるエミッション速度で、かつ、前記本体の前記出口開口から放出させるステップと、
（ｈ）前記熱源に供給される電力を制御することによって前記エミッション速度を制御するステップと、
（ｉ）前記基板を、前記エミッション速度に比例する速度で前記気化した堆積材を通して移動させ、これによって被覆を提供するステップとを有することができる。
【００３３】
前記方法は、前記堆積材を前記本体の前記内部空洞から取り出す工程を有することができる。
【００３４】
前記方法において、気化した前記堆積材のプルーム中を、前記基板が一定速度で移動することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
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、１２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。
【００３７】
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。
【００３８】
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３２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１４の基板２４への通過を制限するために使用されてよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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５６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。
【００４４】
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６６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５８，６０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。
【００４５】
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９６は、熱導電性電気絶縁体の第３層に隣接して配置できる。
【００４６】
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９０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。
【００４７】
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５６を電極９８に取り外し自在に取り付ける。
【００４８】
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１０、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。
【００４９】
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２４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。
【００５０】
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。
【００５１】
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＞９５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。
【００５２】
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。
【００５３】
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ＳＬ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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の技術の単一点源るつぼの側面図である
【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
【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
【図４】
図３の材料ソースの断面端面図である
【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
【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
【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る
【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
【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
【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
【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
【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
【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