(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの区画を備える容器を有する、気相状態にある材料の蒸着供給源（１０）であって、前記２つの区画とは、
前記材料のための入れ物および前記入れ物の中に配置された前記材料を加熱するための手段を備える蒸気生成区画（２０）と、
前記生成区画と連通し、かつ少なくとも１つのオリフィス（３０）を備え、その結果、気相状態にある前記材料は前記オリフィスを通って前記容器の外側に向かって送られる拡散区画とであり、
前記蒸着供給源が、
−  その蒸着供給源が、前記オリフィスを閉じるための手段および前記閉じるための手段を有効閉位置とオリフィス（３０）開位置との間で動かす手段を有することと、
−  その蒸着供給源が、前記蒸気を拡散するノズルの形で一連のオリフィス（３０）を有することと、
−  前記拡散区画が、前記拡散ノズルが並んで配置される円筒体を有するディフューザ（５０）よりなることと、
−  前記閉じるための手段が、ディフューザ（５０）の内面と接触している円筒形スリーブ（７０）を有し、この円筒形スリーブ（７０）が、一方では、前記開位置にある数個の拡散ノズルに対向して配置され得る数個の開口（７３）、そして他方では、蒸気生成区画（７１）に対向する開口を有することとを特徴とする蒸着供給源。
【請求項２】
円筒形スリーブ（７０）が、前記蒸気生成区画（２０）を開に保ちながら、前記一連の拡散ノズルを閉じるためにディフューザ（５０）の内部で動くように構成される、請求項１に記載の蒸着供給源。
【請求項３】
円筒形スリーブ（７０）を動かすための手段が、円筒形スリーブ（７０）に接合されて、ディフューザ（５０）を通して作動可能な軸方向ロッド（７２）を有する、請求項２に記載の蒸着供給源。
【請求項４】
円筒形スリーブ（７０）を動かすための前記手段が、軸方向ロッド（７２）を回転させるための手段を有する、請求項３に記載の蒸着供給源。
【請求項５】
円筒形スリーブ（７０）を動かすための前記手段が、軸方向ロッド（７２）を横方向に移動させるための手段を有する、請求項３に記載の蒸着供給源。
【請求項６】
ディフューザ（５０）が、前記円筒形スリーブ（７０）の動きとは別に開いている少なくとも１つのノズル（５３）を含む、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の蒸着供給源。
【請求項７】
少なくとも１つの独立したノズル（５３）が、前記軸方向ロッド（７２）に対向する端部でディフューザ（５０）の軸上に配置される、請求項３〜５のうちいずれか１項に記載の蒸着供給源。
【請求項８】
前記材料入れ物が、円筒形坩堝（２１）からなり、円筒形スリーブ（７０）の内径と同じ直径を有する、ディフューザ（５０）に連結する開口（４０）とから成る、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の蒸着供給源。
【請求項９】
前記拡散区画および前記生成区画が、Ｔ形状を形成するように組立てられた管状円筒であり、その生成区画がディフューザ（５０）を形成する分岐部の中央に置かれた分岐部である、請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の蒸着供給源。
【請求項１０】
前記閉じるための手段が、オリフィス（３０）が開いたとき、前記拡散区画と前記生成区画との間の連結を維持するように構成される、請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の蒸着供給源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にはマイクロエレクトロニクス産業における材料の蒸気蒸着に関する。特に、本発明は、不都合なく中断可能な、大きな面への連続的な蒸着を可能とする蒸気供給源の作製に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶え間なく増大する電子および光学部品の数と、それらの同じ１つのデバイス内での集積化によって、基板上に各種材料を蒸着してこれらのデバイスを構成する薄層を形成するための高度な技術が開発されてきた。
【０００３】
気相蒸着は、非常に幅広い範囲の処理、特に、気相化学蒸着と称され、一般的にその英語の頭字語ＣＶＰＤ、「化学気相蒸着」（“ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”）で示される処理を包含する。その名称が示唆するように、この種の蒸着は、例えば蒸着チャンバへの前駆ガスの先行導入、または、基板上に既に蒸着されている材料の層および基板それ自体と生じている化学反応によって操作中に生じる化学反応を伴う。他のタイプの化学気相蒸着は、このような化学反応を伴わない。これらは、管理された中性雰囲気および／またはほぼ真空中での蒸発による簡単な物理蒸着から成っている。
【０００４】
すべての気相蒸着技術は、蒸着される蒸発材料の供給源を蒸着チャンバ内に作製するために機械装置を必要とする。この機械装置は、一様な厚さに蒸着された薄層およびその薄層の物理化学的特性の良好な管理を得るために適用される常に決定的な因子である。電子および光学装置の低コストでの大量生産により、それらの装置が適用される基板が、同じ生産サイクル中にますます数多くの装置またはますます大きな装置を生産するためにますますサイズが大きくなることが必要となるため、供給源の作製はますます困難になってきている。それ故、幅が何十センチメートルを超える、さらには１メートル近くの可能性がある各種材料の連続的な気相蒸着を可能とする供給源が必要とされることは、意外なことではない。さらに、このようなデバイスを工業生産することは、供給源および蒸発材料に損傷を与えずに、蒸着が自由に中断および再開できることを暗示している。
【０００５】
この機械装置によって、チャンバの構成を変更することなく、種々の装置に対する種々のフィルムの蒸着に、柔軟に対応することが容易になる。
【０００６】
マイクロエレクトロニクス産業は、誘電体または金属などの材料を蒸着させる必要性に長期間直面してきているが、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を含むディスプレイおよびスクリーンなどのエレクトロルミネッセンス素子を製造するには、より壊れやすい有機材料の蒸着に頼る必要がある。
【０００７】
広い横幅の線形供給源から有機材料が蒸発によって、温度変化という重大な問題が引き起こされる。この温度変化は、蒸着チャンバ内の蒸気生成位置と蒸気拡散位置、すなわち、供給源の全横幅に亘って設置されるノズル、との間に観察されるものである。実際に、蒸気を運ぶチューブの壁、そして、供給源を構成しているディフューザの壁における材料の結露を避けるために、常に正である温度勾配を維持できることは利点である。温度勾配が常に正であるのは、あらゆる冷温区画がガス温度を露点より低くするのを防ぐためである。これは、実行するのがなおさら難しいことである。というのは、有機材料の場合のように、蒸着させられる材料の破壊温度が蒸発温度に近いからである。さらに、複数チャンバから成る非常に広い線形供給源は、点供給源より微妙である。その理由は、蒸発坩堝から各ノズルまで、ディフューザ面全体に亘るこのわずかな勾配をモニタする必要があるからである。
【０００８】
線形供給源は、大変関心がわく主題であり、特に、高速蒸着を達成する能力には関心がわく。線形供給源の使用は、主に、点供給源と比較してはるかに小さい供給源〜基板間距離のために、材料の効率的な利用を確実にする。複数ノズルの存在およびそれらの設計（すなわち、大きな面上で一様な蒸着を確保しようと意図されるもの）には主な利点があり、その利点によって、それらを使用することが前述のエレクトロルミネッセンス素子などの装置の大規模生産のために不可欠に成っている。しかしながら、蒸発の高速度と相まって、この短い距離によって、従来のクロージングシステム（ｃｌｏｓｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）（基板への蒸着処理を停止する）を実行するのが、機械的な理由により困難になる。さらに、従来のクロージングシステムは、それらの詰まる速度が原因で使いやすくはない。それ故、供給源は、基板に向けての拡散を中断し、蒸発される材料を浪費しないために、蒸気輸送チューブを閉めることを可能にするバルブを備えている。そして、そのバルブが閉じられると、バルブにより、蒸気が作られる位置に連結されるパイプの体積が著しく減少する。この体積の著しい減少によって、蒸気生成システム負荷が激しく変化し、これによって、蒸気生成区画の圧力が非常に顕著に上昇する。次に、この強い圧力変化により、蒸気生成区画が飽和状態になるまで、温度上昇が発生する。この温度上昇により、蒸着される材料の熱劣化が次々と発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それ故、蒸着の停止フェーズおよび再開フェーズで連続的に作動することが必要とされる気相蒸着システムで用いられる線形供給源で見つかっている上記の弱点の１つを、少なくとも部分的に克服することが、本発明の全般的な目的である。破壊温度が蒸発温度に近い有機材料の蒸着を可能にする有利な線形供給源を記載することも本発明の目的である。
【００１０】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の説明および添付図面を検討することで明らかになるであろう。他の利点が組み込まれてもよいことは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的を達成するために、本発明は、材料の気相蒸着のための供給源を記載する。この供給源は、２つの区画に分けられている容器から成る。第１の区画は、蒸気を生成させる区画である。その区画は、材料のための入れ物およびその入れ物の中に置かれる材料を加熱するための手段を備えている。第２は、生成区画と連通している拡散区画である。この拡散区画は、少なくとも１つのオリフィスを備え、その結果、気相状態の材料がこのオリフィスを通って容器の外側に向かって送られる。この供給源の特徴は、オリフィスを閉じるための手段、およびその閉じるための手段を、有効閉位置とオリフィス開位置との間で動かす手段を含んでいることである。
【００１２】
本発明は、以下のオプションも含んでいてもよい。
−  供給源は、蒸気ノズルの形のオリフィスを有する。
−  拡散区画は、拡散ノズルが並んで配置される円筒体が付いたディフューザを有する。
−  閉じるための手段は、ディフューザの内面と接触する円筒形スリーブを有し、
その円筒形スリーブは、一方では、開位置において数個の拡散ノズルに対向して位置することが可能な数個の開口を、そして、さらに蒸気生成区画に対向する１つの開口を有している。
−  円筒形スリーブは、蒸気生成区画を開に保ちながら、一連の拡散ノズルを閉じるために、ディフューザの内側で動くように構成される。
−  円筒形スリーブに接合されディフューザを通して作動可能な軸方向ロッドを有する、円筒形スリーブを動かすための手段。
−  円筒形スリーブを動かすための手段は、軸方向ロッドを回転させるための手段を有する。
−  円筒形スリーブを動かすための手段は、軸方向ロッドによって作動される横方向移動手段を含む。
−  ディフューザは、円筒形スリーブの動きとは別に開かれる少なくとも１つのノズルを含む。
−  ここで、少なくとも１つの独立ノズルは、ディフューザの軸上の軸方向ロッドの反対側の端部に有利に置かれる。
−  材料入れ物は、円筒状坩堝であり、ディフューザに連結するその開口は、円筒形スリーブの内径と同一の直径を有する。
−  拡散区画および生成区画は、Ｔ字を形成するように組立てられた管状円筒である。そして、生成区画はディフューザを形成する分岐部の中央に置かれた分岐部である。
−  閉じるための手段は、オリフィスが開位置のとき、拡散区画を、生成区画と連結した状態に維持するために構成されている。
【００１３】
本発明の目的、目標、特徴および利点は、以下の添付図面に示す実施形態の詳細な記述によってより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明による線形気相蒸着供給源を示しており、この線形気相蒸着供給源では、ノズルを閉めるバルブは回転スリーブから成る。
【図１Ｂ】本発明による線形気相蒸着供給源を示しており、この線形気相蒸着供給源では、ノズルを閉めるバルブは回転スリーブから成る。
【図２Ａ】本発明による線形気相蒸着供給源の変形例を示しており、この線形気相蒸着供給源の変形例では、ノズルを閉めるバルブは摺動スリーブから成る。
【図２Ｂ】本発明による線形気相蒸着供給源の変形例を示しており、この線形気相蒸着供給源の変形例では、ノズルを閉めるバルブは摺動スリーブから成る。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図は、実施例として与えられており、限定的なものではない。
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明による気相蒸着の線形供給源を示しており、この線形供給源では、ノズル閉止バルブは回転スリーブから成る。
【００１７】
用語「線形」は、いくつかのノズル（本発明の好ましい実施形態）を有する供給源を意味しており、これらのノズルは、供給源の１つの寸法に従って互いに並んで配置されている。好ましくは、この並置は、一直線に配列された複数ノズルから構成されているが、それに限定されてはいない。
【００１８】
本発明は、好適な実施形態において、線形気相蒸着供給源１０が、材料炉２０（蒸気生成区画に位置する）と拡散区画内に位置する蒸発ノズル３０との間の非常に平坦な温度勾配を得ることをどのように可能にしているかについて記載する。炉坩堝２１には、蒸発させられる材料２３が入っており、この材料は、たとえばエレクトロルミネセンスダイオードを製作するために用いる種類の有機材料である。
【００１９】
蒸気がノズルに送られたとき、負荷中のいかなる破壊も避けるため、坩堝から垂直蒸気噴射パイプ４０および水平ディフューザ５０の内部部品は、同一直径５１を有するＴ組立体を形成している。この直径は、一般的に約４０〜５０ｍｍである。ディフューザ５０の幅は、その上に蒸着物が形成することになる基板１のサイズと適合するようにしなければならない。一般的に、基板上で、数十センチメートル、そしてそれより大きく蒸着可能である。坩堝、垂直蒸気噴射パイプおよびディフューザの間の一定直径を維持すると蒸気が案内され、その結果、蒸気はノズルを通して蒸発チャンバ中に噴射され、同時に必要とされる温度勾配が最小になる。この直径を一定にするという発想により、蒸気が直面する過剰圧力および、加熱が最小化される。温度勾配は、吹出ノズルまでの蒸気の進行および加速を保証する。
【００２０】
坩堝２１、垂直パイプ４０およびディフューザ５０は、熱輸送液体２５に浸漬している。この熱輸送液体は、坩堝２１とその外囲器２９の間、および一方でディフューザ５０の垂直パイプ４０から内壁５２と他方でＴ形状の外部筒状外囲器６０との間のすべての環状空間で見出される。なお、Ｔ形状の外部筒状外囲器の枝分かれ部分は、それぞれ、垂直パイプおよび水平ディフューザと同軸状に成っている。本発明のこの配置において、熱輸送流体を用いて坩堝２１、垂直パイプ４０およびディフューザ５０を間接的に加熱するために、加熱フィラメント２７および４１は、外部筒状外囲器を取り囲んでいる。これにより、一方では、加熱炉において蒸発する材料に、そして、他方では、パイプ４０およびディフューザ５０内の蒸気に接触するすべての表面に亘るたる良好な熱の分布が確実なものとなる。
【００２１】
用語「垂直」および用語「水平」は、蒸気拡散の方向が実質的に垂直である、使用上好ましい位置における発明部品の方向づけを実質的に意味している。
【００２２】
連続的な工業生産に用いられる本発明の線形供給源のために、蒸発される材料を破損することなく、蒸発処理を停止したり再開したりするための手段が提供されなければならない。本発明の目的は、スリーブ７０の形でディフューザの中に蒸気チェックバルブを配置することによって、本発明のこの第１の実施形態において達成される。このスリーブ７０は、ディフューザの内径に相当する直径を有し、そして、ロッドを用いた軸方向機械的操作装置７２を使って回転させることができる。好ましい実施形態において、スリーブ７０は、円形断面を有する中空の円筒体である。この中空の円筒体は、同じ形状のディフューザ５０と協同して、オリフィスの開位置と閉位置との間で、拡散区画の設定を変化させることができるディフューザ５０の内部のスペースを構成する。オリフィス７３は、蒸気が蒸着中に通過することができるように、ノズル位置に穿設されている。スリーブを回転させるだけで、ノズルは十分に遮蔽され蒸着処理は中断される。これは供給源の内部の体積を変えることなく行われることに気がつかれよう。蒸気噴射管４０に対向して配置される下部オリフィス７１は、ノズルを遮蔽するために回転させられるとき、その回転によって蒸気噴射管が遮断されないようになっている。
【００２３】
それ故、回転スリーブ７０によって、供給源が再起動しやすい状態を確実に維持しながら、蒸発を速やかに止めることが可能となっている。ノズルの高さで供給源を閉じることにより、蒸気供給源への影響は非常に小さく、蒸気飽和中に温度の上昇も観察されない。なお、このノズルの高さは、蒸気生成システム負荷の体積を変化させることなしに蒸気を含むための最終位置である。それ故、この閉止システムによって、材料を消費することなしに蒸発を止めることができる。
【００２４】
供給源の熱力学的平衡を維持するのを助けるために、蒸着速度を測定するためのシステムが作動状態を維持している。このシステムは、基板に向かう供給源からの蒸発フラックスを乱さないように、好ましくはディフューザの軸上に置かれる。このノズルは、蒸着速度を測定し、それによって、閉止システムを再開した後の整定時間を最小化するため、供給源閉止フェーズ中に必要速度に近い速度を保証するのに用いられる。蒸着ノズルの閉止中、ノズル５３は、ディフューザの軸上に置かれ、圧力を最小化するために開口した状態に維持されている。なお、ノズル５３は、測定機能（測定部は図面に示されていない）専用である。これも、閉止期間の全体に亘って安定したフラックスを維持し、したがって、１つの蒸着を続けるかまたは他の蒸着を行うために、蒸気閉止バルブ（すなわち、ノズルを閉めるために用いる回転スリーブ）がもう一度開口するやいなや、フラックスを安定させるために必要とされる時間を減らすことによって、より大きな反応性を達成する。
【００２５】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明による気相線形蒸着供給源の変形例を示しており、ノズル閉止バルブは摺動スリーブから成っている。
【００２６】
本発明のこの第２の適用例において、回転スリーブ７０は、摺動スリーブ７０と置き換えられている。これはディフューザ５０より少し短いので、今回は、ノズルの閉止は、先の装置と同じ軸操作装置７２を使って、摺動スリーブの横方向の動きで達成される。前に記載したように、開口７３は、蒸気が蒸着フェーズ中に通過することができるように、ノズルの位置に穿設されている。ここで再び、蒸着は、供給源内部の体積を変えずに止められる。蒸気噴射管４０に対向して配置される下部オリフィス８１は、ノズルを遮蔽するために横方向に移動しても、蒸気パイプ４０がどんな形であれ妨害されないような形状および寸法を有している。
【００２７】
図２Ａおよび図２Ｂはまた、加熱フィラメントが、熱輸送流体２５を含む環状空間の中に配置され得ることを示している。フィラメント２７および４１は、熱輸送流体の中に浸漬され、直接に熱を加え、それによって、温度を確実に一様にする。これは、坩堝２１を加熱するために用いるフィラメント２７、およびディフューザ５０の垂直パイプ４０周辺で温度勾配を維持するために用いるフィラメント４１に関する。
【００２８】
もちろん、図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａ、図２Ｂに示した実施形態のオプションは、いかなる不都合もなく組み合わすことができる。フィラメント２７および４１は冷却剤流体の中に置かれてもよいし、回転スリーブ７０の使用と組み合せてもよい。また、この逆も可能である（摺動スリーブおよび外囲器のまわりの加熱エレメント）。そのうえ、回転スリーブ７０または横方向に動くスリーブ７０の使用は、ディフューザ５０の体積を変えることなく生じる、この種のノズル閉止装置によって与えられる利点を保持しながら、他のどんな加熱装置でも使用されることが想定可能である。先に説明したように、このことは、蒸着を止めなければならないとき、各フェーズ中、坩堝２１内の高コストな材料の劣化および損失を避けるのを助け、それ故、高コストな材料の使用可能な期間をのばす。
【００２９】
それ故、バルブは、回転するかまたは横方向に動くかに関係なく、蒸発フェーズ中に供給源を保持しながら、拡散区画中の蒸気放出を即座に止めたり再開したりするのに用いられ得る。バルブにより拡散ノズルを閉止するだけで、坩堝２１内の負荷の体積を変えないことが可能になり、それ故、もし蒸気生成区画の高さで供給源を閉じたなら生じるであろう過剰圧力および温度上昇を最小化する。
【００３０】
測定システムに向かう蒸気フラックスを維持することによって、たとえバルブが閉じるときでも、発生蒸気の量を維持するために、供給源流動状態は維持され、加熱装置は制御し続けられる。一旦バルブが開かれると、この解決策によって、供給源が即座に安定化されることが保証される。
【００３１】
バルブはまた、インターロックされ、温度変動なしに急速なフラックスの変更またはフラックスの安定化を確実なものとするために、放出フラックス調節を確実なものとするのに用いられ得る。具体的には、この解決策は、坩堝２１を満たしている材料の高さによって決まるいかなるフラックス変化をも急速に取り除く。
【図１Ａ】
0005625070.tif 000002
【図１Ｂ】
0005625070.tif 000003
【図２Ａ】
0005625070.tif 000004
【図２Ｂ】
0005625070.tif 000005