(57)【要約】本発明は薄膜形成用物質を蒸発させる真空蒸発源において、内部空間部を有するケースと、前記内部空間部に備えられて薄膜形成用物質を収容するるつぼと、前記るつぼの上部に備えられ、これを介して薄膜形成用物質がるつぼの外部に放出されるようにするノズルとを含み、前記ノズルは、ノズルの下方の一端部からるつぼの内部に向かって傾斜するように形成された上向縮小傾斜部と、上向縮小傾斜部の上端部からるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第１上向拡大傾斜部と、第１上向拡大傾斜部の上端部でるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第２上向拡大傾斜部とを含むことを特徴とする真空蒸発源を提供する。
2020533489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜形成用物質を蒸発させる真空蒸発源において、
内部空間部を有するケースと、
前記内部空間部に備えられて薄膜形成用物質を収容するるつぼと、
前記るつぼの上部に備えられ、これを介して薄膜形成用物質がるつぼの外部に放出されるようにするノズルと、
を含み、
前記ノズルは、
ノズルの下方の一端部からるつぼの内部に向かって傾斜するように形成された上向縮小傾斜部と、
上向縮小傾斜部の上端部からるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第１上向拡大傾斜部と、
第１上向拡大傾斜部の上端部でるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第２上向拡大傾斜部と、
を含むことを特徴とする、真空蒸発源。
【請求項２】
前記第１上向拡大傾斜部の傾斜面に沿って第１上向拡大傾斜部の下端部からノズルの縦方向の中心軸Ｃに向かって延びる第１仮想線Ｌ１が中心軸Ｃとなす角を第１傾斜角θ１とし、前記第２上向拡大傾斜部の傾斜面に沿って第２上向拡大傾斜部の下端部から中心軸Ｃに向かって延びる第２仮想線Ｌ２が中心軸Ｃとなす角を第２傾斜角θ２とするとき、第２傾斜角θ２は、第１傾斜角θ１より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の真空蒸発源。
【請求項３】
前記上向縮小傾斜部の傾斜面に沿って上向縮小傾斜部の上端部で中心軸Ｃに向かって延びる第３仮想線Ｌ３が中心軸Ｃとなす角を第３傾斜角θ３とするとき、前記第２傾斜角θ２は、第３傾斜角θ３より大きいことを特徴とする、請求項２に記載の真空蒸発源。
【請求項４】
前記ノズルは、
前記第２上向拡大傾斜部の上端に備えられて前記るつぼ縁の上端に載せられて支持される水平支持部と、
前記上向縮小傾斜部の下端に備えられて前記るつぼの内面に接触して支持される垂直支持部と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空蒸発源。
【請求項５】
前記上向縮小傾斜部、前記第１上向拡大傾斜部、前記第２上向拡大傾斜部、前記水平支持部、及び前記垂直支持部は、一つのボディからなることを特徴とする、請求項４に記載の真空蒸発源。
【請求項６】
前記真空蒸発源は、前記るつぼの上縁と前記ケースとの間の隙間を防ぐ保温キャップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空蒸発源。
【請求項７】
薄膜形成用物質を蒸発させる真空蒸発源において、
内部空間部を有するケースと、
前記内部空間部に備えられて薄膜形成用物質を収容するるつぼと、
を備え、
前記るつぼは、内部るつぼと前記内部るつぼの外側に配置される外部るつぼとを備え、
前記外部るつぼの上部には、ヒーターの放射熱が流入するようにする熱排出口が形成されたことを特徴とする、真空蒸発源。
【請求項８】
前記るつぼの上部に備えられ、これを介して薄膜形成用物質がるつぼの外部に放出されるようにするノズルを含み、
前記ノズルは、
ノズルの下方の一端部からるつぼの内部に向かって傾斜するように形成された上向縮小傾斜部と、
上向縮小傾斜部の上端部からるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第１上向拡大傾斜部と、
第１上向拡大傾斜部の上端部でるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第２上向拡大傾斜部とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の真空蒸発源。
【請求項９】
前記外部るつぼは、金属材で形成され、内部るつぼは、セラミック材で形成されることを特徴とする、請求項７に記載の真空蒸発源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハーや基板上に薄膜を形成するために用いられる真空蒸発源に関し、より詳細には、蒸発するときに薄膜形成用物質がノズルの出口部分に凝縮されることを防止できる真空蒸発源に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に真空蒸発源は、高真空のチャンバー内に配置された基板上に所定の薄膜を形成するために薄膜形成用物質を加熱して蒸発させるものであり、半導体の製造工程においてウェハー表面に特定物質からなる薄膜を形成したり、大型平板ディスプレイ装置の製造工程においてガラス基板などの表面に所望する物質の薄膜形成に用いられている。
【０００３】
図１は、従来の真空蒸発源を概略的に示す図である。
【０００４】
図１に示すように、従来の真空蒸発源は、内部空間部１１を有するケース１０と、内部空間部１１に備えられて薄膜形成用物質が入れられるつぼ２０と、内部空間部１１の側面とるつぼ２０の外部側面との間に位置してるつぼ２０の側面を加熱するヒーター３０と、内部空間部１１の側面とヒーター３０との間に備えられてヒーター３０の熱をるつぼ２０に反射させる反射板４０とを含む。また、るつぼ２０にはノズル５０が備えられ、薄膜形成用物質が放出されるノズル５０の出口５１は、るつぼ１０の上段の端に位置する。
【０００５】
るつぼ２０に収容された薄膜形成用物質は、ヒーター３０と反射板４０によって加熱されながら蒸発されるが、蒸発された薄膜形成用物質が、るつぼ２０の外部に置かれた基板（図示せず。）等に蒸着されるように、ノズル５０の出口５１を経て外部に放出される。
【０００６】
しかし、るつぼ２０の上端の部分、すなわちノズル５０の出口５１部分は相対的に温度が低いため、るつぼ２０に収容された薄膜形成用物質が、ノズル５０を通過しながら蒸発されるとき、ノズル５０の出口５１の周囲に凝縮されるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためのものとして、ノズルの出口部分に薄膜形成用物質が凝縮されることを防止できる真空蒸発源を提供することを目的とする。
【０００８】
特に、本発明は、薄膜形成用物質が外部に排出される地点をるつぼの上端より下方に位置するように、ノズルの内部を折り曲げて形成することによって、ノズルの出口部分に薄膜形成用物質が凝縮されることを防止できる真空蒸発源を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、るつぼの構造を二重にして、外部るつぼの上部に熱排出口を形成して、ヒーターの放射熱が内部るつぼの上部方向に流入するようにすることによって、ノズル部分の温度を相対的に高く形成してノズルの出口部分に蒸発物質が凝縮されることを防止できる真空蒸発源を提供することをまた他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記した課題を解決するために、薄膜形成用物質を蒸発させる真空蒸発源において、内部空間部を有するケースと、前記内部空間部に備えられて薄膜形成用物質を収容するるつぼと、前記るつぼの上部に備えられ、これを介して薄膜形成用物質がるつぼの外部に放出されるようにするノズルとを含み、前記ノズルは、ノズルの下方の一端部からるつぼの内部に向かって傾斜するように形成された上向縮小傾斜部と、上向縮小傾斜部の上端部からるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第１上向拡大傾斜部と、第１上向拡大傾斜部の上端部でるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第２上向拡大傾斜部とを含むことを特徴とする真空蒸発源を提供する。
【００１１】
ここで、前記第１上向拡大傾斜部の傾斜面に沿って第１上向拡大傾斜部の下端部からノズルの縦方向の中心軸Ｃに向かって延びる第１仮想線Ｌ１が中心軸Ｃとなす角を第１傾斜角θ１とし、前記第２上向拡大傾斜部の傾斜面に沿って第２上向拡大傾斜部の下端部から中心軸Ｃに向かって延びる第２仮想線Ｌ２が中心軸Ｃとなす角を第２傾斜角θ２とするとき、第２傾斜角θ２は、第１傾斜角θ１より大きくすることが好ましい。
【００１２】
また、前記上向縮小傾斜部の傾斜面に沿って上向縮小傾斜部の上端部で中心軸Ｃに向かって延びる第３仮想線Ｌ３が中心軸Ｃとなす角を第３傾斜角θ３とするとき、前記第２傾斜角θ２は、第３傾斜角θ３より大きいことが好ましい。
【００１３】
また、前記ノズルは、前記第２上向拡大傾斜部の上端に備えられて前記るつぼ縁の上端に載せられて支持される水平支持部と、前記上向縮小傾斜部の下端に備えられて前記るつぼの内面に接触して支持される垂直支持部とをさらに含み得る。
【００１４】
また、前記上向縮小傾斜部、前記第１上向拡大傾斜部、前記第２上向拡大傾斜部、前記水平支持部、及び前記垂直支持部は、一つのボディからなる。
【００１５】
また、前記真空蒸発源は、前記るつぼの上縁と前記ケースとの間の隙間を防ぐ保温キャップをさらに含み得る。
【００１６】
本発明の他の側面によれば、薄膜形成用物質を蒸発させる真空蒸発源において、内部空間部を有するケースと、前記内部空間部に備えられて薄膜形成用物質を収容するるつぼとを備え、前記るつぼは、内部るつぼと前記内部るつぼの外側に配置される外部るつぼとを備え、前記外部るつぼの上部には、ヒーターの放射熱が流入するようにする熱排出口が形成されたことを特徴とする真空蒸発源を提供する。
【００１７】
ここで、前記るつぼの上部に備えられ、これを介して薄膜形成用物質がるつぼの外部に放出されるようにするノズルを含み、前記ノズルは、ノズルの下方の一端部からるつぼの内部に向かって傾斜するように形成された上向縮小傾斜部と、上向縮小傾斜部の上端部からるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第１上向拡大傾斜部と、第１上向拡大傾斜部の上端部でるつぼの縁側に向かって傾斜するように形成された第２上向拡大傾斜部とを含み得る。
【００１８】
また、前記外部るつぼは、金属材で形成され、内部るつぼは、セラミック材で形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ノズルの出口部分に薄膜形成用物質が凝縮されることを防止できる真空蒸発源を提供することができる。
【００２０】
特に、本発明は、薄膜形成用物質が外部に排出される位置を、るつぼの上端より下方に位置するようにノズルの内部を折り曲げて形成することによって、ノズルの出口部分に薄膜形成用物質が凝縮されることを防止できる真空蒸発源を提供することができる。
【００２１】
また、本発明は、るつぼの構造を二重にして、外部るつぼの上部に熱排出口を形成して、ヒーターの放射熱が内部るつぼの上部方向に流入するようにすることで、るつぼの上部及びノズルの温度を相対的に高く維持させることによって、ノズルの出口部分に蒸発物質が凝縮されることを防止できる真空蒸発源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の真空蒸発源を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による真空蒸発源を概略的に示す図である。
【図３】図２のノズルを拡大して示す図である。
【図４】図２のノズルを介して薄膜形成用物質が流動される過程を概略的に示す図である。
【図５】図２の真空蒸発源の上部を拡大して示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態による真空蒸発源を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２４】
図２ないし図５は、本発明による第１実施形態を説明するための図面であり、図２は、本発明の一実施形態による真空蒸発源を概略的に示す図であり、図３は、図２のノズルを拡大して示す図であり、図４は、図２のノズルを介して薄膜形成用物質が流動される過程を概略的に示す図であり、図５は、図２の真空蒸発源の上部を拡大して示す図である。
【００２５】
図２ないし図５を参照すると、本発明の第１実施形態による真空蒸発源１００は、内部空間部１１を有するケース１１０と、内部空間部１１に備えられて薄膜形成用物質を収容するるつぼ１２０と、内部空間部１１の側面とるつぼ１２０の外部側面との間に位置してるつぼ１２０の側面を加熱するヒーター３０と、内部空間部１１の側面とヒーター３０との間に備えられてヒーター３０の熱をるつぼ１２０に反射させる反射板４０とを含む。また、ノズル１３０は、るつぼ１２０の上部に備えられて、ノズル１３０を介して薄膜形成用物質がるつぼ１２０の外部に放出されるようにする。
【００２６】
このような真空蒸発源１００は、周知のようにるつぼ１２０に収容されている薄膜形成用物質がヒーター３０によって加熱されると、るつぼ１２０の上端部に形成されたノズル１３０を介してるつぼ１２０の外部に放出されて、チャンバー内に配置された基板上に薄膜を形成するようにする。
【００２７】
ここで、ケース１１０、るつぼ１２０、ヒーター３０及び反射板４０は、従来技術において知られているものと大きな差はないので、詳細な説明は省略し、以下ではノズル１３０の構成について具体的に説明する。
【００２８】
本実施形態におけるノズル１３０は、るつぼ１２０に収容されている薄膜形成用物質がヒーター３０によって加熱されてるつぼ１２０の外部に蒸発されながら放出されるとき、相対的に温度が低いるつぼ１２０の上端部、すなわちノズル１３０部分における蒸発物質の接触が最小化するように、ノズル１３０の内部が複数折り曲げられた構造を有することを特徴とする。
【００２９】
このような構成によって、蒸発される薄膜形成用物質がるつぼ１２０の外部に放出されるときの位置を、るつぼ１２０の上端より下方にすることができ、相対的に高い温度を維持した状態でるつぼ１２０の外部に放出させることができるので、従来技術に比べてるつぼ１２０上端の部分に薄膜形成用物質が凝縮されることを防止することができる。
【００３０】
具体的には、図２ないし図４に示すように、ノズル１３０の内部は複数に折り曲げられた構造を有する。これにより、ノズル１３０は、上向縮小傾斜部１３１、第１上向拡大傾斜部１３２、及び第２上向拡大傾斜部１３３を含む。
【００３１】
まず、上向縮小傾斜部１３１は、ノズル１３０の下方の一端部からるつぼ１２０の内部に向かうように傾斜した形状を有する。上向縮小傾斜部１３１の上端部は、ノズル１３０の略中間部に位置し、蒸発物質が通過するようにする通路を有する。
【００３２】
第１上向拡大傾斜部１３２は、上向縮小傾斜部１３１の上端部からるつぼ１２０の縁側に向かうように傾斜した形状を有する。すなわち、第１上向拡大傾斜部１３２は、上向縮小傾斜部１３１の上端部でるつぼ１２０の縁側方向に折り曲げられて延長形成される。第１上向拡大傾斜部１３２は、ノズル１３０の長さ方向の略中間部（上向縮小傾斜部１３１の上端部）からノズル１３０の上端部までの距離の略１／２程度の地点まで延長形成される。
【００３３】
第２上向拡大傾斜部１３３は、第１上向拡大傾斜部１３２の上端部でるつぼ１２０の縁側に向かうように傾斜した形状を有する。すなわち、第２上向拡大傾斜部１３３は、第１上向拡大傾斜部１３２の上端部でるつぼ１２０の縁側方向に再び折り曲げられて延長形成される。第２上向拡大傾斜部１３３は、ノズル１３０上端部の縁よりも水平方向に若干内側に位置した地点まで延びる。
【００３４】
ここで、第２上向拡大傾斜部１３３のノズル１３０の水平方向の横軸に対する傾斜角は、第１上向拡大傾斜部１３２のノズル１３０の水平方向の横軸に対する傾斜角より小さい。
【００３５】
すなわち、図３に示すように、第１上向拡大傾斜部１３２の傾斜面に沿って第１上向拡大傾斜部１３２の下端部からノズル１３０の縦方向の中心軸Ｃに向かって延びる第１仮想線Ｌ１が中心軸Ｃとなす角を第１傾斜角θ１とし、第２上向拡大傾斜部１３３の傾斜面に沿って第２上向拡大傾斜部１３３の下端部から中心軸Ｃに向かって延びる第２仮想線Ｌ２が中心軸Ｃとなす角を第２傾斜角θ２とするとき、第２傾斜角θ２は第１傾斜角θ１より大きい。
【００３６】
このような構成によって、蒸発される薄膜形成用物質がノズル１３０と最終的に接触する最大高さは第１上向拡大傾斜部１３２と第２上向拡大傾斜部１３３が接する境界地点（折曲部）になる。第１上向拡大傾斜部１３２の温度は、第２上向拡大傾斜部１３３の温度より相対的に高いため、従来技術に比べて蒸発物質は高温を維持することができ、るつぼ１２０の上部側に凝縮されず、大部分が放出されることができる。
【００３７】
これを図４を参照して説明すると、次のとおりである。図４は、蒸発物質の進行方向を示す図であり、図４に示すように、蒸発物質が蒸発されるとき真空で、大部分は直進運動をするので、るつぼ１２０の内部に収容されていた薄膜形成用物質が蒸発されるとき、ノズル１３０を通過する薄膜形成用物質がノズル１３０と最終的に接触できる最大高さの位置は、第１上向拡大傾斜部１３２であり、第２上向拡大傾斜部１３３には殆ど接触しない。したがって、蒸発物質は、第２上向拡大傾斜部１３３より相対的に高い温度を有する第１上向拡大傾斜部１３２にのみ接触して、相対的に高温維持が可能であるため、蒸発物質が凝縮されることを防ぐことができるようになる。
【００３８】
一方、図３に示すように、上向縮小傾斜部１３１の傾斜面に沿って上向縮小傾斜部１３１の上端部で中心軸Ｃに向かって延びる第３仮想線Ｌ３が中心軸Ｃとなす角を第３傾斜角θ３とするとき、第２傾斜角θ２を第３傾斜角θ３より大きくすることができる。したがって、図４に示すように、上向縮小傾斜部１３１に沿って噴出する薄膜形成用物質は、上述した傾斜角の差によって第２上向拡大傾斜部１３３に接触せず、そのまま噴出することができる。
【００３９】
一方、ノズル１３０は、図２ないし図４に示すように、水平支持部１３４と垂直支持部１３５をさらに含み得る。水平支持部１３４は、第２上向拡大傾斜部１３３の上端部に備えられてるつぼ１２０の縁の上端に載せられて支持され、垂直支持部１３５は、上向縮小傾斜部１３１の下端部に備えられてるつぼ１２０の内面に接触して支持される。したがって、水平支持部１３４と垂直支持部１３５によって、薄膜形成用物質がノズル１３０とるつぼ１２０との間に漏れることを防ぐことができる。
【００４０】
一方、上向縮小傾斜部１３１、第１上向拡大傾斜部１３２、第２上向拡大傾斜部１３３、水平支持部１３４、及び垂直支持部１３５は、一つのボディからなる。
【００４１】
これとともに、上述した本発明の一実施形態による真空蒸発源１００は、図２及び図５に示すように保温キャップ１４０をさらに含み得る。
【００４２】
保温キャップ１４０は、るつぼ１２０の上縁とケース１１０との間の隙間を防いでるつぼ１２０の上部の冷却速度を遅らせる役割をする。特に、図５に示すように、るつぼ１２０縁の上部にノズル１３０の水平支持部１３４が載せられる場合、保温キャップ１４０は、ノズル１３０の水平支持部１３４とケース１１０との間に設置され得る。このような保温キャップ１４０は、冷却速度をさらに遅らせるために二重に重なる構造を有し得る。
【００４３】
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による真空蒸発源２００について説明する。
【００４４】
図６は二重構造を有するるつぼ２２０が適用された真空蒸発源２００を示す図である。
【００４５】
図６の実施形態による真空蒸発源２００は、二重構造を有するるつぼ２２０と前記るつぼ２２０に熱排出口２２２ａが形成されたことを除いては前述した第１実施形態と同様であるため、るつぼ２２０及び熱排出口２２２ａについてのみ説明する。
【００４６】
図６のるつぼ２２０は、内部るつぼ２２１と内部るつぼ２２１の外側に配置される外部るつぼ２２２の二重構造で形成され、外部るつぼ２２２の上部にはヒーター３０の放射熱が流入するようにする熱排出口２２２ａが形成されている。
【００４７】
この熱排出口２２２ａを介して、ヒーター３０の放射熱が、ノズル１３０が配置された内部るつぼ２２１の上部に流入するので、るつぼ２２０の上部の温度、すなわちノズル１３０の温度を相対的に高く維持させることができる。したがって、るつぼ２２０の上部に薄膜形成用物質が凝縮されることを防止することができる。
【００４８】
すなわち、外部るつぼ２２２に形成される熱排出口２２２ａは、ヒーター３０から出る赤外線をすぐに通過させて、熱排出口２２２ａが形成された部分に位置する内部るつぼ２２１の上部の温度を下部よりさらに上昇させるためのものであり、このような構成において、蒸発物質と蒸着工程の特性上、ノズル１３０が位置する内部るつぼ２２１上部の温度が下部よりさらに高い場合にはノズルの詰まりがなくなって、蒸着膜の品質が良くなる。
【００４９】
熱排出口２２２ａがない場合、ヒーター３０の熱が外部るつぼ２２２に一次的に伝達された後、２次的（間接的）に内部るつぼ２２１に伝達されるので、内部るつぼ２２１上部の温度を下部よりさらに上昇させるのに効率的でない。
【００５０】
図６では、熱排出口２２２ａが複数の小さい円形穴が外部るつぼ２２２の上部に形成されている場合を示すが、これは例示的なものであり、円形でなく四角形などのその他の異なる形に形成することもできることはもちろんである。
【００５１】
また、熱排出口２２２ａは、図６のように多数の小さい円形穴を形成する代わりに、相対的に大きい大きさを有する１〜３個の程度の個数で形成することもできる。また、熱排出口２２２ａが複数形成された場合、それぞれの熱排出口２２２ａの形状や大きさを異なるようにすることもできる。
【００５２】
また、図６の真空蒸発源２００は、図１ないし図５を参照して説明した第１実施形態のノズル１３０とともに示すが、必ずしも第１実施形態で説明したノズル１３０と同様に実施しなければならないものではない。すなわち、ノズルを備えずに内部るつぼ２２１と外部るつぼ２２２を有する二重構造のるつぼ２２０に熱排出口２２２ａのみを設けることで実施したり、第１実施形態のノズルと異なる他の形態のノズルに結合して実施することもできることはもちろんである。
【００５３】
もちろん、第２実施形態の構成と第１実施形態の構成を結合すると、るつぼ上部と蒸発物質が排出されるときの温度をより高温に維持することができるので、蒸発物質がるつぼ上部に凝縮される効果をさらに増進させることができるであろう。
【００５４】
一方、外部るつぼ２２２は、内部るつぼ２２１が破損する場合、流れ出たり脱落する材料をくい止めてヒーター３０を保護する役割をしなければならないため、熱的、構造的な耐久性が良い金属材で形成することが好ましい。
【００５５】
また、内部るつぼ２２１は材料との化学的反応をしてはならないため、一般的に金属性の材料と反応性がないＡｌ２Ｏ３、ＰＢＮ（Ｐｙｒｏｌｉｔｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡｌＮ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）等のようなセラミック材料を使用することが好ましい。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態を参照して本発明の構成と作用について明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではないことはもちろんである。
【図１】
2020533489.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020533489.tif 000005
【図４】
2020533489.tif 000006
【図５】
2020533489.tif 000007
【図６】
2020533489.tif 000008
【国際調査報告】
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2020533489.tif 000010
2020533489.tif 000011
2020533489.tif 000012