DE60305246T2

DE60305246T2 - Quelle zur thermischen PVD-Beschichtung für organische elektrolumineszente Schichten

Info

Publication number: DE60305246T2
Application number: DE60305246T
Authority: DE
Inventors: Ki Beom Kim; Sang Dae Kim; Yoon Soo Chilgok-kun Han; Yoon Heung Kumi-shi Tak; Seok Joo Busanjin-ku Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2023-07-19
Also published as: CN1226448C; EP1560468B1; EP1560468A1; EP1382713A2; US20060054089A1; US20040016400A1; JP2004095542A; CN1487116A; US20060070576A1; US7025832B2; JP3924751B2; EP1382713B1; JP4429305B2; DE60305246D1; EP1560467A1; ATE326555T1; EP1382713A3; JP2007128898A; US7815737B2; EP1560467B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheidungsquelle zur thermischen, physikalischen Dampfabscheidung PVD organischer Elektrolumineszenzschichten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 5. Eine ähnliche Abscheidungsquelle ist aus der US-B 6 237 529 bekannt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Abscheidungsquelle, die zur Bildung einer gleichförmigen Elektrolumineszenzschicht auf der gesamten Oberfläche eines Substrats in der Lage ist, indem eine Zunahme des Abstands zwischen einem Abscheidungsmaterial und einem Erwärmungsmittel (oder dem Substrat) aufgrund einer Änderung der Dicke des Abscheidungsmaterials kompensiert wird.
Die JP-A-2 000 248 358 betrifft eine Dampfabscheidungsvorrichtung mit einem blockförmigen Dampfabscheidungsmaterial, welches in Kontakt mit einem Erwärmungselement 3 durch ein Hochdrück-Element gedrückt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der thermische PVD-Prozess, welcher einer der Prozesse zur Abscheidung einer organischen Elektrolumineszenz-Vorrichtung ist, ist eine Technik zum Aufbringen einer Elektrolumineszenzschicht auf einem Substrat in einem Gehäuse mit verdampftem Abscheidungsmaterial. Im Abscheidungsprozess wird das Abscheidungsmaterial bis zum Verdampfungspunkt erwärmt, und der Dampf des Abscheidungsmaterials wird an dem zu beschichtenden Substrat kondensiert, nachdem das Abscheidungsmaterial aus der Abscheidungsquelle herausbewegt ist. Dieser Prozess wird ausgeführt, wobei die Abscheidungsquelle sowohl das zu verdampfende Material als auch das zu beschichtende Substrat in einem Gefäß mit dem Druck im Bereich von 10^–7 bis 10^–2 Torr hält.
Allgemein gesprochen, besteht die Abscheidungsquelle zum Halten des Abscheidungsmaterials aus elektrisch widerstandsfähigen Materialien, deren Temperatur steigt, wenn elektrischer Strom durch Wände (Element) gelangt. Wenn der elektrische Strom an der Abscheidungsquelle angelegt wird, wird das im Inneren befindliche Material durch Strahlungswärme von den Wänden und Leitungswärme vom Kontakt mit den Wänden erwärmt. Typischerweise weist die Abscheidungsquelle die Form eines Kastens mit einer Öffnung auf, um Dampfausfluss hin zur Richtung des Substrats zu ermöglichen.
Thermische PVD-Quellen werden verwendet, um auf Substrat Schichten aufzudampfen und abzuscheiden, die aus einem großen Bereich von Materialien, z.B. organischen niedriger Temperatur, Metallen oder anorganischen Verbindungen hoher Temperatur bestehen. Im Falle organischer Schichtabscheidung, ist das Ausgangsmaterial im Allgemeinen Pulver. Erkannt wurde, dass organisches Pulver eine Anzahl von Nachteilen für diese Art der thermischen Verdampfungsbeschichtung bietet. Zum ersten sind viele organische Verbindungen relativ komplexe Verbindungen (hohes Molekulargewicht) mit relativ schwacher Bindung, und so muss intensive Achtsamkeit aufgewendet werden, um einen Zerfall während des Verdampfungsvorgangs zu vermeiden. Zum zweiten kann die Pulverform Partikel nicht verdampfter elektrolumineszenter Materialien verursachen. Die Partikel verlassen die Abscheidungsquelle mit dem Dampf und werden als unerwünschte Klumpen an dem Substrat abgeschieden. Solche Klumpen werden auch gemeinhin als Feststoffe oder Feststoffeinschluss in den an dem Substrat gebildeten Schichten bezeichnet.
Eine weitere Verschlechterung wird darin gefunden, dass die Pulverform einen sehr großen Oberflächenbereich aufweist, ausreichend um Aufsaugen von Wasser oder Absorbieren oder flüchtige organische Stoffe zu unterstützen, und die flüchtigen Stoffe können während des Erwärmens freigesetzt werden und dazu führen, dass Gas und Feststoffe von der Abscheidungsquelle hin zu dem Substrat nach außen geworfen werden. Ähnliche Überlegungen erstrecken sich auf Materialien, die vor der Verdampfung schmelzen und Tröpfchen bilden, die auf die Substratoberfläche ausbrechen.
Diese unerwünschten Feststoffe oder Tröpfchen können zu unakzeptablen Fehlern bei Produkten führen, speziell bei elektronischen oder optischen Produkten können dunkle Stellen bei Bildern auftreten oder Kurzschlüsse oder Stromkreisunterbrechungen können zu Fehlern in elektronischen Vorrichtungen führen.
Organische Abscheidungsvorrichtungen wurden vorgeschlagen, um das organische Pulver gleichförmiger zu erwärmen und um die Ausbrüche der Feststoffe oder Tröpfchen daran zu hindern, dass Substrat zu erreichen. Viele Entwürfe für komplizierte Ablenkstrukturen zwischen dem Quellmaterial und der Dampfausflussöffnung wurden vorgeschlagen, um Dampfaustritte abzusichern.
1 ist eine schematische Schnittansicht, die die innere Struktur einer herkömmlichen Vorrichtung zur Abscheidung einer organischen Elektrolumineszenzschicht zeigt, und eine Abscheidungsquelle 10 zeigt, die in einer Vakuumkammer 13 der Abscheidungsvorrichtung montiert ist, sowie ein Substrat 12, welches über der Abscheidungsquelle angeordnet ist. Das mit den organischen Elektrolumineszenzschichten zu beschichtende Substrat 12 ist an einer Deckplatte 13-1 der Kammer 13 montiert, und die Abscheidungsquelle 10, die das Abscheidungsmaterial 20 (organisches Material) aufweisen soll, ist an einer thermisch isolierenden Struktur 14 montiert, die an einer Bodenwand 13-2 der Kammer 13 fixiert ist.
2a ist eine Querschnittsansicht, die die innere Struktur der Abscheidungsquelle, welche in 1 gezeigt ist, zeigt, und zeigt, dass ein Ablenkelement 11B in der Abscheidungsquelle 10 vorgesehen ist, um Feststoffe oder Tröpfchen, welche im Dampf des Abscheidungsmaterials 20 enthalten sind, daran zu hindern, direkt durch eine Dampfausflussöffnung 11C, welche an der Deckplatte 11A der Abscheidungsquelle 10 gebildet ist, auszutreten. Das Ablenkelement 11B korrespondiert mit der Dampfausflussöffnung 11C und ist an einer Anzahl von Haltestäben 11B-1 befestigt, die an der Deckplatte 11A der Abscheidungsquelle 10 befestigt sind, um einen bestimmten Abstand von der Deckplatte 11A aufrecht zu erhalten.
Die Abscheidungsvorrichtung, welche die Abscheidungsquelle 10 mit den obigen Strukturen nutzt, weist eine Heizvorrichtung oder Erwärmungsmittel an (oder unter) der Deckplatte 11A auf, oder ist so konstruiert, dass die Deckplatte 11A eine Heizvorrichtung aufweist, um Wärme zu dem Abscheidungsmaterial 20, welches um die Mitte angeordnet ist, weg von der Seitenwand 11D zu übertragen. Folglich wird die Wärme, die an der Seitenwand 11D erzeugt wird, ebenso wie von der Deckplatte 11A direkt zu dem Abscheidungsmaterial 20 so übertragen, dass das Abscheidungsmaterial 20 erwärmt und verdampft wird. Der Dampf des verdampften Abscheidungsmaterials 20 wird der Oberfläche des Ablenkelementes 11B entlang bewegt und an dem Substrat 12 (in 1) nach dem Austritt durch die Dampfausflussöffnung 11C abgeschieden.
2b ist eine Schnittansicht, die die Änderung des Abstands zwischen der Deckplatte der Abscheidungsquelle in 1 und dem Abscheidungsmaterial zeigt, nachdem die Abscheidung für einen bestimmten Zeitraum ausgeführt wurde. Folglich zeigt 2b einen Zustand, in dem der Abstand zwischen der Deckplatte 11A und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 vergrößert ist.
Wie oben erläutert, wird die Menge des Abscheidungsmaterials 20, welches in der Abscheidungsquelle 10 aufgenommen wird, graduell durch Erwärmungs- und Verdampfungsreaktionen verringert. Im Verlauf des Abscheidungsprozesses wird auch die Dicke des Abscheidungsmaterials 20 verringert. Folglich vergrößert sich, nach einer bestimmten Zeitdauer, der ursprüngliche Abstand (A in 2a) zwischen der Deckplatte 11A und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 in der Abscheidungsquelle bemerkenswert (a in 2b).
Aufgrund der Vergrößerung des Abstands zwischen der Deckplatte 11A und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20, vergrößert sich der Wärmetransferpfad, so dass sich die Abscheidungsrate (das heißt, die Verdampfungsrate des Abscheidungsmaterials), die sich im anfänglichen Zustand einstellte, verringert. Folglich wird, um die anfänglich gesetzte Abscheidungsrate aufrechtzuerhalten, die Temperatur der Deckplatte 11A, welche als die Heizvorrichtung wirkt, die das Abscheidungsmaterial 20 erwärmt, benötigt.
Insbesondere wird, während der Abscheidungsvorgang fortschreitet, der Abstand zwischen der Deckplatte 11A und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 vergrößert. In dieser Situation kann die ausreichende Wärme, die an der Deckplatte 11A erzeugt wird, das Abscheidungsmaterial 20 nicht erreichen, und so wird das Abscheidungsmaterial, welches an der Mitte angeordnet ist, nicht verdampft, obwohl die Wärme, die von der Seitenwand 11D erzeugt wird, zugeführt wird. Folglich ist es, wenn die eingebrachte Menge des Abscheidungsmaterials 20 groß ist (d.h. die Dicke des Abscheidungsmaterials 20 hoch ist), schwierig, zu erwarten, dass das gesamte Abscheidungsmaterial verdampft.
Ebenso wird die Distanz zwischen dem Substrat 12 und dem Abscheidungsmaterial 20, welche in direktem Verhältnis zu der Gleichförmigkeit der Abscheidungsschicht steht, vergrößert, um eine zeitliche Änderung der Abscheidungscharakteristik zu ergeben.
Niedermolekulares organisches Elektrolumineszenzmaterial enthält eine große Menge organischen, Wärme gegenüber instabilen Materials und wirft das Problem auf, die Merkmale des organischen Elektrolumineszenzmaterials zu reduzieren, durch induzieren von Auflösung oder Änderung der Materialeigenschaften aufgrund exzessiver Strahlungswärme im Abscheidungsprozess. Darüber hinaus werden zusätzliche Vorgänge zur Kühlung der Kammer, Ablassen des Vakuumdrucks und zur Neuevakuierung benötigt, um neues Abscheidungsmaterial zuzuführen, um das erschöpfte Abscheidungsmaterial wieder aufzufüllen, da der Abscheidungsvorgang unter Hochvakuumsbedingung durchgeführt wird. Solche zusätzlichen Prozesse verursachen einen Verlust der Prozesszeit.
Um diese Probleme zu lösen, ist es wünschenswert, die anfänglichen Abscheidungseigenschaften (zum Beispiel die Verdampfungsrate des Abscheidungsmaterials) gleichförmig aufrecht zu erhalten, indem jeweils mehr Abscheidungsmaterial in die Abscheidungsquelle zugeführt wird.
Andererseits wirkt, bei der Abscheidungsquelle 10 mit der in 2a und 2b gezeigten Struktur, die Seitenwand 11D als eine Erwärmungseinheit (zum Beispiel eine Struktur, deren Wicklungen um die Seitenwand 11D gewunden sind). Wie in 1 gezeigt, wird jedoch, da die Seitenwand 11D zur Außenseite hin freiliegt, die thermische Effizienz verringert, da nicht die gesamte Wärme, die an der Seitenwand 11D erzeugt wird, zu dem Abscheidungsmaterial 20 übertragen wird und etwas Wärme nach außen abgestrahlt wird.
Zusätzlich wird, wie oben beschrieben, beim Fortgang des Abscheidungsprozesses, das Abscheidungsmaterial 20, welches in der Abscheidungsquelle 10 bereitgestellt ist, verbraucht, und so wird die Dicke des Abscheidungsmaterials 20 verringert. Folglich wird Wärme an der Seitenwand 11D entsprechend den Teilbereichen ohne das Abscheidungsmaterial erzeugt und wird nicht direkt zu dem Abscheidungsmaterial übertragen, was zur Energieverschwendung beiträgt.
Ein weiterer Nachteil der Abscheidungsquelle 10 ist, dass die Wärme, die an der Deckplatte 11A und der Seitenwand 11D erzeugt wird, nicht ausreichend auf das Abscheidungsmaterial 20 übertragen wird, das an dem unteren Teil der Abscheidungsquelle 10 angeordnet ist, d.h. das Abscheidungsmaterial 20 benachbart zur Oberfläche der Bodenwand 11E. Als ein Ergebnis wird nicht das gesamte Abscheidungsmaterial 20 erwärmt und verdampft. Insbesondere wird, abhängig von den Positionen in der Abscheidungsquelle 10, die Temperatur eines jeden Abscheidungsmaterials 20, d.h. der thermische Gradient in der Abscheidungsquelle, unterschiedlich. Deshalb ist es schwierig, eine gleichförmige Abscheidungsschicht an dem Substrat zu bilden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Abscheidungsquelle zu liefern, die eine Abstandsänderung zwischen den Erwärmungsmitteln und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials kompensieren kann, die durch Abnahme der Dicke des Abscheidungsmaterials gemäß dem Verbrauch des Abscheidungsmaterials in dem Abscheidungsvorgang verursacht wird, mit dem Zweck, Probleme zu lösen, die durch die Zunahme des Abstands zwischen der Deckplatte (Erwärmungsmittel) der Abscheidungsquelle und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials, welches vom Abscheidungsprozess in die Abscheidungsquelle zugeführt wird, verursacht werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Abscheidungsquelle zu liefern, welche die thermische Effizienz verbessern kann, indem Wärme, die bei den Erwärmungsmitteln erzeugt wird, daran gehindert wird, nach außen auszutreten, durch Hinzufügen einer wärmebeschneidenden Funktion.
Ferner ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die Abscheidungsquelle zur Bildung organischer Elektrolumineszenzschichten zu liefern, welche eine gleichförmige Abscheidungsschicht erreichen kann, durch Minimierung von Temperaturänderungsfaktoren und durch effiziente Nutzung des gesamten Abscheidungsmaterials durch Zufuhr von Wärme zur Abscheidungsquelle angrenzend an die Oberfläche der Bodenwand.
Die Abscheidungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer Kammer installiert, wird durch angelegte elektrische Energie bzw. Leistung erwärmt, um Wärme zu einem darin aufgenommenen Dampfabscheidungsmaterial zu übertragen, und ein verdampftes Abscheidungsmaterial, welches darin erzeugt wird, auf ein Substrat aufzubringen, um organische Abscheidungs-Elektrolumineszenzschichten auf dem Substrat zu bilden, und weist einen Behälter auf, der aus einer Deckplatte, an welcher eine Dampfausflussöffnung gebildet ist, einer Seitenwand und einer Bodenwand besteht; ein Erwärmungsmittel zum Zuführen von Wärme zu dem in dem Behälter aufgenommenen Abscheidungsmaterial, wobei das Erwärmungsmittel zur vertikalen Bewegung in der Lage ist; und ein Mittel zur Bewegung der Erwärmungsmittel, wobei das Bewegungsmittel als Antwort auf das Signal eines Erfassungsmittels bei variierten Entfernungen zwischen den Erwärmungsmitteln und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials betrieben wird. Folglich wird das Erwärmungsmittel durch die Bewegungsmittel nach unten bewegt, um den Abstand zwischen dem Erwärmungsmittel und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials bei einem anfänglich gesetzten Wert aufrecht zu erhalten, wenn die Dicke des Abscheidungsmaterials verringert wird.
Eine weitere Abscheidungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer Kammer installiert, um organische Abscheidungs-Elektrolumineszenzschichten auf dem Substrat zu bilden, durch Aufbringen eines verdampften Abscheidungsmaterials, welches darin erzeugt wurde, an einem Substrat, durch Übertragen von Wärme zu einem darin aufgenommenen Dampfabscheidungsmaterial, welches durch zugeführte elektrische Leistung erwärmt wird, und weist einen Behälter auf, der aus einer Deckplatte besteht, an welcher eine Dampfausflussöffnung gebildet ist, einer Seitenwand und einer Bodenplatte, wobei die Bodenplatte zur vertikalen Bewegung in der Lage ist; ein Erwärmungsmittel zur Zufuhr von Wärme zu dem in dem Behälter aufgenommenen Abscheidungsmaterial; und ein Mittel zur Bewegung der Bodenplatte, wobei das Bewegungsmittel als Antwort auf das Signal eines Erfassungsmittels bei variierten Entfernungen zwischen den Erwärmungsmitteln und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials betrieben wird. Folglich wird die Bodenplatte durch das Bewegungsmittel nach oben bewegt, um die Entfernung zwischen den Erwärmungsmitteln und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials und die Entfernung zwischen dem zu beschichtenden Substrat und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials bei einem anfänglich gesetzten Wert aufrecht zu erhalten, wenn die Dicke des Abscheidungsmaterials verringert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden anhand der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen.
1 ist eine schematische Schnittansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zur Abscheidung einer organischen Elektrolumineszenzschicht.
2a ist eine Schnittansicht, die die Struktur der Abscheidungsquelle zeigt, die in 1 vor der Durchführung des Abscheidungsvorgangs gezeigt ist;
2b ist eine Schnittansicht, die die Änderung des Abstands zwischen der Deckplatte der Abscheidungsquelle und dem Abscheidungsmaterial von 1 zeigt, nachdem der Abscheidungsvorgang für einen bestimmten Zeitraum durchgeführt wurde.
3a ist eine Schnittansicht der Abscheidungsquelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3b ist eine detaillierte Ansicht des Teiles 3b von 3a.
3c ist eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen der Deckplatte der Abscheidungsquelle und dem Abscheidungsmaterial zeigt, nachdem der Abscheidungsprozess komplettiert wurde.
4 ist eine Schnittansicht der Abscheidungsquelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Schnittansicht der Abscheidungsquelle gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von 5.
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Verhältnis zwischen dem Substrat und der Abscheidungsquelle gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
8a ist eine Draufsicht des Substrates, die den anfänglichen Zustand zeigt, in welchem die Elektrolumineszenzschicht an der Oberfläche unter Nutzung der Abscheidungsquelle, welche in 7 gezeigt ist, abgeschieden ist.
8b ist eine Draufsicht des Substrates, die den Zustand zeigt, in welchem die Abscheidung der Elektrolumineszenzschicht vollständig ist im Zustand, dass die Abscheidungsquelle (oder das Substrat), welche in 7 gezeigt ist, bewegt wurde.
9a und 9b sind schematische Schnittansichten, die verschiedene Formen der Abscheidungsquelle gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezug sollte auf die Zeichnungen hergestellt werden. Die selben Bezugszahlen werden über die Zeichnungen hinweg benutzt, um gleiche oder ähnliche Elemente zu bezeichnen.
Erste Ausführungsform
3a ist eine Schnittansicht der Abscheidungsquelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Abscheidungsquelle 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Behälter, der aus einer Deckplatte 101, einer Seitenwand 102 und einer Bodenwand 103 besteht. Die Abscheidungsquelle 100 enthält festes organisches elektrolumineszentes Dampfabscheidungsmaterial 20 (nachfolgend als „Abscheidungsmaterial" bezeichnet). Eine Dampfausflussöffnung 101A ist an der Deckplatte 101 gebildet. Die Funktion der Dampfausflussöffnung 101A ist, Dampf von verdampftem Abscheidungsmaterial von der Abscheidungsquelle 100 abzugeben. Ein Ablenkelement 104, welches an einer unteren Oberfläche der Deckplatte 101 befestigt ist, korrespondiert mit der Ausflussöffnung 101A.
Die Deckplatte 101 kann als ein Erwärmungsmittel (Heizvorrichtung) zur Zufuhr von Wärme zu dem Abscheidungsmaterial 20 wirken oder ein getrenntes Erwärmungsmittel kann an (oder unter) der Deckplatte 101 angeordnet sein. In der untenstehenden Beschreibung, wird ein Fall, bei welchem die Deckplatte 101 als ein Erwärmungsmittel wirkt, exemplarisch erläutert.
Das wichtigste Merkmal der ersten Ausführungsform, wie in 3a gezeigt, ist, dass die Deckplatte 101 der Abscheidungsquelle 100 vertikal bewegt werden kann. Ein Bewegungsmittel 151 zur Bewegung der Deckplatte 101 ist an der Deckplatte 101 montiert.
Das Bewegungsmittel 151, welches bei der Abscheidungsquelle 100 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wurde, ist ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder. Zwei Haltehalterungen 154, welche an der Seitenwand der Kammer (13 in 1) befestigt sind, erstrecken sich über der Abscheidungsquelle 100, und die Zylinder 151 sind an dem jeweiligen Endteil der Halterungen 154 montiert. Stangen 152 von jedem Zylinder 151 sind an beiden Seiten der Deckplatten 101 befestigt, und somit hat kein Zylinder irgendeine Wirkung auf Dampfausfluss von dem Abscheidungsmaterial 20 durch die Öffnung 101A der Deckplatte 101.
Andererseits ist jeder Zylinder 151 durch ein Steuermittel gesteuert, welches in 3a nicht gezeigt ist, und das Steuermittel ist mit einem Erfassungsmittel 153 (zum Beispiel einem optischen Sensor) verbunden, welches auf der unteren Oberfläche des Ablenkelementes 104 installiert ist, so dass das Steuerungsmittel jeden Zylinder 151 entsprechend einem Signal von dem Erfassungsmittel 153 steuern kann.
3b ist eine detaillierte Ansicht, die Teil 3b von 3a zeigt. 3b zeigt teilweise die Struktur der Seitenwand 102 und der Deckplatte 101, welche vertikal entlang der Seitenwand 102 der Abscheidungsquelle 100 bewegt werden kann.
Eine Anzahl vertikaler Nuten 102-1 sind an der inneren Oberfläche der Seitenwand 102 gebildet und Vorsprünge 101-1 sind an der äußeren Umfangsfläche der Deckplatte 101 gebildet. Jeder Vorsprung 101-1 entspricht jeder Nut 102-1 und kann in der entsprechenden Nut 102-1 aufgenommen werden, wenn die Deckplatte 101 und die Seitenwand 102 montiert werden. Folglich wird, wenn die Deckplatte 101 vertikal bewegt wird, jeder Vorsprung 101-1 entlang der entsprechenden Nut 102-1 bewegt. Folglich kann die Deckplatte 101 störungsfrei in der vertikalen Richtung ohne irgendeine Abweichung zur Seitenwand 102 von der anfänglichen Position bewegt werden.
3c ist eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen der Deckplatte der Abscheidungsquelle und dem Abscheidungsmaterial zeigt, nachdem der Abscheidungsprozess vervollständigt ist. Die Wirkungsweise der Abscheidungsquelle, die wie oben beschrieben konstruiert ist, wird mit Bezug auf 3a und 3c erläutert.
Wie oben erläutert, wird, bei dem Abscheidungsprozess, die Menge des Abscheidungsmaterials 20, welches in der Abscheidungsquelle 100 aufgenommen ist, allmählich durch die Erwärmungs- und Verdampfungswirkung verringert. Folglich wird die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101 verändert (vergrößert). Das Erfassungsmittel 153, das an der unteren Oberfläche des Ablenkelements 104 montiert ist, erfasst diese Änderung der Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101, und überträgt dann das erfasste Signal an das Steuermittel.
Das Steuermittel berechnet die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101 (d.h. das Ergebnis der Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und des Erfassungsmittels 153, und die Entfernung zwischen der unteren Oberfläche des Ablenkelements 104 und der Deckplatte 101) auf der Basis der Signale, die von dem Erfassungsmittel 153 übertragen wurden, und vergleicht dann die berechnete Entfernung mit der anfänglich gesetzten Entfernung (Wert).
Als ein Ergebnis des obigen Vergleiches, betätigt das Steuermittel jeden Zylinder 151, wenn sich die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101 ändert. Durch Betätigung eines jeden Zylinders 151 erstrecken sich die Stangen 152 eines jeden Zylinders 151 nach unten, so dass die Deckplatte 101, welche an den Enden der Stangen 152 befestigt ist, entlang der Seitenwand 102 nach unten bewegt wird.
Wenn die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101 die gleiche wird, wie die anfänglich gesetzte Entfernung (A in 3a) durch Abwärtsbewegung der Deckplatte 101, d.h., wenn die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101, welche durch das Steuermittel auf der Basis der von dem Erfassungsmittel 153 übertragenen Signale berechnet wurden, die gleiche wird wie die anfänglich gesetzte Entfernung, hält das Steuermittel die Betätigung eines jeden Zylinders 151 an.
Die Abwärtsbewegung der Deckplatte 101, die durch das Steuermittel und jeden Zylinder 151 verursacht wird, wird während des Abscheidungsprozesses fortgesetzt. Nach dem Verdampfen des gesamten Abscheidungsmaterials 20, veranlasst das Steuermittel, dass die Stangen 152 eines jeden Zylinders 151 zum anfänglichen Zustand, wie in 3a gezeigt, zurückkehren. Dann kehrt die Deckplatte 101 der Abscheidungsquelle 100 zu ihrer anfänglichen Position zurück und danach wird neues Abscheidungsmaterial zur Abscheidungsquelle 100 zugeführt.
Andererseits zeigen 3a und 3c, dass der optische Sensor 153, der als das Erfassungsmittel wirkt, an der unteren Oberfläche des Ablenkelements 104 installiert ist, wobei der optische Sensor 153 jedoch an irgendeiner Position einschließlich der unteren Oberfläche der Deckplatte 101 installiert werden kann, so lang wie der optische Sensor 153 den Abscheidungsprozess nicht behindert und die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101 erfassen kann.
Zweite Ausführungsform
4 ist eine Schnittansicht der Abscheidungsquelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gesamte Struktur einer Abscheidungsquelle 200 gemäß dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die der Abscheidungsquelle 100, welche in 3a und 3c gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform kann eine Deckplatte 201 als ein Erwärmungsmittel (Heizvorrichtung) zur Zufuhr von Wärme zum Abscheidungsmaterial 20 wirken oder ein separates Erwärmungsmittel kann an (oder unter) der Deckplatte 201 angeordnet werden. In der untenstehenden Beschreibung wird ein Fall, bei welchem die Deckplatte 201 als ein Erwärmungsmittel wirkt, als Beispiel erläutert.
Das wichtigste Merkmal der Abscheidungsquelle 200 gemäß der zweiten Ausführungsform ist, dass eine Bodenplatte 203 vertikal als Antwort auf eine Änderung der Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201 bewegt werden kann.
Wie oben beschrieben, hängt die Gleichförmigkeit der Abscheidungsschicht, welche an der Oberfläche des Substrats (12 in 1) gebildet werden soll, von der Änderung der Entfernung zwischen dem Substrat 12 und dem Abscheidungsmaterial 20 ab. Bei der in 3a gezeigten Abscheidungsquelle 100 kann eine Änderung der Entfernung zwischen der Deckplatte 101 und dem Abscheidungsmaterial 20 durch die Vertikalbewegung der Deckplatte 101 kompensiert werden, wobei jedoch ein Mittel zur Einstellung der Änderung der Entfernung zwischen dem Substrat 12 und dem Abscheidungsmaterial 20 nicht offenbart ist.
Um eine Änderung der Entfernung zwischen dem Substrat 12 und dem Abscheidungsmaterial 20 zu kompensieren, weist die Abscheidungsquelle 200 gemäß dieser Ausführungsform die Struktur auf, bei welcher die Bodenplatte 203 vertikal entlang einer Seitenwand 202 bewegt werden kann.
Ein Bewegungsmittel 251 zur Bewegung der Bodenplatte 203 ist unter der Bodenplatte 203 montiert, auf welcher das Abscheidungsmaterial 20 angeordnet ist. Das Bewegungsmittel, welches in der Abscheidungsquelle 200 gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder. Der Zylinder 251 ist an einer Bodenwand 13-2 der in 1 gezeigten Kammer 13 installiert, eine Stange 252 des Zylinders 251 erstreckt sich durch die Bodenwand 13-2, und das Ende der Stange 252 ist an der unteren Oberfläche der Bodenplatte 203 befestigt. Die in 4 gezeigte Struktur ist jedoch nur ein Beispiel, und so kann ein Zylinder installiert werden, der eine andere Struktur aufweist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Zylinder 251 durch ein Steuermittel gesteuert, welches in 4 nicht gezeigt ist, wobei das Steuermittel mit einem Erfassungsmittel 253 verbunden ist (zum Beispiel einem optischen Sensor), so dass das Steuermittel den Zylinder 251 gemäß dem von dem Erfassungsmittel 253 übertragenen Signal steuert.
Andererseits sind eine Anzahl von vertikalen Nuten an der inneren Oberfläche der Seitenwand 202 gebildet, und eine Anzahl von Vorsprüngen sind an der äußeren Umfangsfläche der Bodenplatte 203 gebildet. Jeder Vorsprung korrespondiert mit einer jeweiligen Nut und kann in der entsprechenden Nut aufgenommen werden. Deshalb kann die Bodenplatte 203 sanft in der Vertikalrichtung bewegt werden ohne irgendeine Abweichung zur Seitenwand 202 von der anfänglichen Position. Diese Struktur der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform, wie in 3c gezeigt, mit der Ausnahme des unterschiedlichen Elements, an welchem die Vorsprünge gebildet sind. Deshalb wird eine weitergehende detaillierte Beschreibung der Vorsprünge und Nuten weggelassen.
Beim Abscheidungsprozess wird die Menge des Abscheidungsmaterials, welche in der Abscheidungsquelle aufgenommen ist, allmählich durch die Erwärmungs- und Verdampfungswirkungen verringert. Folglich wird die Entfernung zwischen dem Substrat (12 in 1) und dem Abscheidungsmaterial 20 vergrößert (sicherlich wird die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201 ebenfalls vergrößert, und die vergrößerte Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201 ist die gleiche wie die vergrößerte Entfernung zwischen dem Substrat 12 und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20).
Das Erfassungsmittel 253, welches an einer unteren Oberfläche des Ablenkelements 204 montiert ist, erfasst eine Änderung der Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201, und überträgt dann das erfasste Signal an das Steuermittel. Das Steuermittel berechnet den Abstand zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201 auf der Basis der Signale, welche von dem Erfassungsmittel 253 übertragen wurden, und vergleicht dann die berechnete Entfernung mit der anfänglich gesetzten Entfernung.
Als ein Ergebnis des obigen Vergleiches betätigt das Steuermittel den Zylinder 251, der unter der Bodenplatte 203 installiert ist, wenn sich die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201 ändert. Durch Betätigung des Zylinders 251 erstreckt sich die Stange 252 des Zylinders 251 nach oben, so dass die Bodenplatte 203, die an dem Ende der Stange 252 befestigt ist, entlang der Seitenwand 202 nach oben bewegt wird.
Wenn der Abstand zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials und der Deckplatte 201 der gleiche wird, wie die anfänglich gesetzte Entfernung (A in 3a) aufgrund der Aufwärtsbewegung der Bodenplatte 203, d.h. wenn die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201, welche durch das Steuermittel auf der Basis der vom Erfassungsmittel 253 übertragenen Signale berechnet wird, die gleiche wird wie die anfänglich gesetzte Entfernung, hält das Steuermittel die Betätigung des Zylinders 251 an.
Die Aufwärtsbewegung der Bodenplatte 203, die durch das Steuermittel und den Zylinder 251 verursacht wird, wird während des Abscheidungsprozesses fortgesetzt. Nach dem Verdampfen des gesamten Abscheidungsmaterials 20, veranlasst das Steuermittel, dass die Stange 252 des Zylinders 251 zum anfänglichen Zustand zurückkehrt. Dann kehrt die Bodenplatte 203 der Abscheidungsquelle 200 zu ihrer anfänglichen Position zurück und danach wird neues Abscheidungsmaterial zur Abscheidungsquelle 200 zugeführt.
Andererseits zeigt 4, dass der optische Sensor 253, der als das Erfassungsmittel wirkt, an der unteren Oberfläche des Ablenkelements 204 installiert ist, wobei der optische Sensor jedoch an irgendwelchen Positionen einschließlich der unteren Oberfläche der Deckplatte 201 installiert werden kann, so lange der optische Sensor 253 den Abscheidungsprozess nicht behindert und die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 201 erfassen kann.
Bei den Abscheidungsquellen 100 und 200 gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen wie oben beschrieben, kann, wenn sich die Dicke des Abscheidungsmaterials 20 aufgrund von Verbrauch desselben während des Abscheidungsprozesses ändert, die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und der Deckplatte 101 (die erste Ausführungsform) oder die Entfernung zwischen der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 und dem Substrat 12 (die zweite Ausführungsform) bei der anfänglich gesetzten Entfernung durch die Bewegung der Deckplatte 101 (die erste Ausführungsform) oder der Bodenplatte 203 (die zweite Ausführungsform) aufrecht erhalten werden. Folglich wird eine geeignete Menge an Wärme zu dem Abscheidungsmaterial 20 während des Abscheidungsprozesses übertragen, so dass die Abscheidungstemperatur des Abscheidungsmaterials 20 gleichmäßig aufrecht erhalten werden kann und die optimale Abscheidungsrate aufrecht erhalten werden kann.
Insbesondere bei der zweiten Ausführungsform werden die Entfernung zwischen der Deckplatte 201 und dem Abscheidungsmaterial 20 genauso wie die optimale Entfernung zwischen dem Substrat und dem Abscheidungsmaterial stets aufrecht erhalten, und so ist es möglich, eine gleichförmige Abscheidungsschicht zu bilden. Auch kann das Abscheidungsmaterial benachbart zur Oberfläche der Bodenplatte 203 verdampft werden, so dass es möglich ist, die Rückstände des Abscheidungsmaterials zu minimieren.
Insbesondere in einem Fall, bei welchem das Abscheidungsmaterial bis zum Maximum zugeführt ist, kann das gesamte Abscheidungsmaterial verdampft werden, und der Zeitverlust, der durch Evakuierungs-, Erwärmungs- und Kühlprozesse verursacht wird, welche in der Abscheidungskammer nach dem Auffüllen des Abscheidungsmaterial durchgeführt werden müssen, kann minimiert werden. Deshalb ermöglicht es die zweite Ausführungsform der Tiefe der Abscheidungsquelle, tiefer gestaltet zu werden als die herkömmliche Abscheidungsquelle, und so kann die Menge an Abscheidungsmaterial, die der Abscheidungsquelle zugeführt wird, maximiert werden.
Dritte Ausführungsform
5 ist eine Schnittansicht der Abscheidungsquelle gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Abscheidungsquelle 300 gemäß dieser Ausführungsform weist einen Behälter auf, der aus einer Deckplatte 301 besteht, die als Erwärmungsmittel wirkt, eine Seitenwand 302 und eine Bodenwand 303. Die Struktur der Deckplatte 301, an welcher eine Dampfausflussöffnung 301A gebildet ist, und an welcher ein Ablenkelement 304 befestigt ist, ist die gleiche wie die Deckplatten 101 und 201 der Abscheidungsquellen 100 und 200 der ersten bzw. zweiten Ausführungsformen. Deshalb wird eine weitere detaillierte Beschreibung dazu weggelassen.
Der wichtige Aspekt der in 5 gezeigten Abscheidungsquelle 300 ist, dass eine Anzahl von Wicklungen C1, C2, ... Cn als Erwärmungsmittel zur Übertragung von Wärme zu dem Abscheidungsmaterial 20 um die Seitenwand 302 gewunden sind, und ein Gehäuse 350 am der Außenseite der Seitenwand 302 angeordnet ist.
Eine Anzahl von Wicklungen C1, C2, ... Cn sind auf die äußere Umfangsfläche der Seitenwand 302 gewunden. Die oberste Wicklung C1 fällt mit der Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 zusammen, welches in der Abscheidungsquelle mit der maximalen Höhe (Dicke) aufgenommen ist, und die unterste Wicklung Cn fällt mit der Oberfläche der Bodenwand 303 zusammen.
Die Wicklungen C1, C2, ... Cn sind angeordnet, damit elektrische Leistung daran einzeln angelegt werden kann. Ein Steuermittel (nicht gezeigt) steuert die elektrische Leistung, die an jeder Wicklung C1, C2, ... Cn angelegt ist, und das Steuermittel ist mit einem Erfassungsmittel 353 verbunden (zum Beispiel einem optischen Sensor), welcher an der Innenseite der Abscheidungsquelle montiert ist.
Die Funktion der Wicklungen C1, C2, ... Cn, die wie oben angeordnet und beschrieben sind, ist wie folgt.
Im frühen Stadium des Abscheidungsprozesses fällt die Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20, welches mit der Maximalhöhe in die Abscheidungsquelle 20 zugeführt ist, mit der obersten Wicklung C1 zusammen. Zu dieser Zeit wird elektrische Leistung nur an der obersten Wicklung C1 durch das Steuermittel angelegt, nicht an den anderen Wicklungen C2, ... Cn. Die obere Seite des Abscheidungsmaterials 20 wird erwärmt und verdampft durch die Wärme, die an der Deckplatte 301, welche als ein Erwärmungselement wirkt, erzeugt wird und durch die Wärme, die an der obersten Wicklung C1 erzeugt wird.
Bei dem Abscheidungsprozess verringert sich die Menge des Abscheidungsmaterials 20, welches in der Abscheidungsquelle 200 aufgenommen ist, allmählich durch die Erwärmungs- und Verdampfungswirkung (d.h. Abnahme der Höhe des Abscheidungsmaterials 20).
Das Erfassungsmittel 353, welches an der unteren Oberfläche des Ablenkelements 302 montiert ist, erfasst eine Änderung der Höhe des Abscheidungsmaterials 20 und überträgt das erfasste Signal an das Steuermittel. Dann berechnet das Steuermittel die Höhe des Abscheidungsmaterials 20 auf der Basis der Signale, die vom Erfassungsmittel 353 übertragen werden. Gemäß der berechneten Höhe des Abscheidungsmaterials 20 steuert das Steuermittel die elektrische Leistung, die an die anderen Wicklungen C1, C2, ... Cn angelegt ist.
Das heißt, wenn die Höhe des Abscheidungsmaterials 20 reduziert ist und die Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 der zweiten Wicklung C2 entspricht, die unter der obersten Wicklung C2 positioniert ist, blockiert das Steuermittel die elektrische Leistung, die an die oberste Wicklung C1 angelegt ist und legt die elektrische Leistung an die zweite Wicklung C2 an.
In der Folge legt das Steuermittel die elektrische Leistung an der untersten Wicklung Cn an und blockiert die an den anderen Wicklungen C1, C2 ... angelegte elektrische Leistung, wenn die Oberfläche des Abscheidungsmaterials 20 der untersten Wicklung Cn entspricht.
Wie oben beschrieben, korrespondiert bei dem Abscheidungsprozess, selbst wenn sich die Höhe des Abscheidungsmaterials 20 ändert, jede Wicklung, an welche die elektrische Leistung angelegt ist, immer mit einem Teil des Abscheidungsmaterials 20, zu welchem die durch die Deckplatte 301 erzeugte Wärme übertragen wird. Somit ist es möglich zu verhindern, dass die durch die Wicklungen C1, C2, ... Cn erzeugte Wärme unnötigerweise zu dem Teil des Abscheidungsmaterials übertragen wird, an welchem Erwärmung und Verdampfen nicht stattfinden und wo kein Abscheidungsmaterial vorzufinden ist.
Andererseits verhindert das Gehäuse 350, welches an der Außenseite der Seitenwand 302 angeordnet ist, dass die Wärme, welche an jeder Wicklung C1, C2, ... Cn erzeugt wird, nach außen abstrahlt. Folglich wird die meiste Wärme, die an jeder Wicklung C1, C2, ... Cn erzeugt wird, zu dem Abscheidungsmaterial 20 durch die Seitenwand 302 übertragen, so dass es möglich ist, den Wärmeverlust zu minimieren. Insbesondere wenn der Raum, der zwischen der Seitenwand 302 und dem äußeren Gehäuse 350 gebildet ist, mit einem thermischen Isoliermaterial gefüllt ist, wird die Wärmeabstrahlung effektiver verhindert, um den thermischen Gradienten in dem gesamten System zu minimieren. Die Bezugszahl 350A bezeichnet die an dem Gehäuse 350 gebildete Öffnung zum Anschluss von Leistungversorgungsleitungen an den Wicklungen C1, C2, ... Cn.
Eine noch hervorragendere adiabatische Eigenschaft kann erhalten werden, wenn das Gehäuse 350 aus Oxid oder Nitrid von Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Silicium (Si), Yttrium (Y), usw., welche eine hohe thermische Kapazität aufweisen, gebildet wird.
Ein weiteres Merkmal der Abscheidungsquelle gemäß dieser Ausführungsform ist in 6 gezeigt. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von 5 und zeigt eine Ausnehmung 303A, welche an der unteren Oberfläche der Bodenwand 303 gebildet ist, und eine Wicklung C, welche in der Ausnehmung 303A aufgenommen ist.
Die Ausnehmung 303A ist in der Längs- (oder Breiten-)Richtung an der Bodenwand 303 gebildet und besteht aus vielen linearen Teilen und Verbindungsteilen, welche zwei benachbarte lineare Teile verbinden. Folglich ist die einzige Wicklung C an der gesamten Oberfläche der Bodenwand 303 ausgebreitet. Beide Enden der Wicklung C sind an der Leistungversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen.
Wenn der Abscheidungsprozess durchgeführt wird, wird die elektrische Leistung an irgendeine der Wicklungen C1, C2, ... Cn, welche um die Seitenwand 302 gewunden sind, ebenso wie an die Wicklung C, welche in der Ausnehmung 303A der Bodenwand 303 aufgenommen ist, angelegt (natürlich wird die elektrische Leistung an die Deckplatte 301 angelegt, die als ein Erwärmungsmittel wirkt). Somit wird die Wärme, die an der Wicklung C, die in der Ausnehmung 303A der Bodenwand 303 aufgenommen ist, erzeugt wird, zu dem Abscheidungsmaterial benachbart zur Oberfläche der Bodenwand 303 übertragen.
Bei der Abscheidungsquelle gemäß der dritten wie oben beschriebenen Ausführungsform, korrespondiert, beim Durchlaufen des Abscheidungsprozesses, selbst wenn sich eine Höhe des Abscheidungsmaterials ändert, die Wicklung, an welcher die elektrische Leistung angelegt ist, stets mit einem Teil des Abscheidungsmaterials, zu welchem Wärme, welche von der Deckplatte erzeugt wird, übertragen wird. Somit ist es möglich zu verhindern, dass Wärme, die durch die Wicklungen erzeugt wird, unnötigerweise zu einem Teil des Abscheidungsmaterials übertragen wird, welcher nicht erwärmt wird und verdampft und zu einem Teil der Abscheidungsquelle, in welchem das Abscheidungsmaterial nicht vorzufinden ist.
Ebenso verhindert das Gehäuse, welches außen an der Seitenwand vorgesehen ist, dass von den an der Seitenwand montierten Wicklungen erzeugte Wärme nach außen abstrahlt, und so wird die meiste erzeugte Wärme zu dem Abscheidungsmaterial durch die Seitenwand übertragen, um den thermischen Gradienten in dem gesamten System zu minimieren.
Zusätzlich kann, wenn eine zusätzliche Wicklung an der Bodenwand der Abscheidungsquelle vorgesehen ist, ausreichend Wärme zu dem Abscheidungsmaterial übertragen werden, welches von den Erwärmungsmitteln entfernt angeordnet ist (d.h., das Abscheidungsmaterial benachbart zur Oberfläche der Bodenwand), und so kann das gesamte Abscheidungsmaterial effektiv genutzt werden und eine gleichförmige Abscheidungsschicht erhalten werden.
Vierte Ausführungsform
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Verhältnis zwischen der Abscheidungsquelle gemäß der vierten Ausführungsform und dem Substrat zeigt. Eine innere Struktur der Abscheidungsquelle 400 ist in 7 nicht gezeigt.
Die Abscheidungsquelle 400 gemäß dieser Ausführungsform besteht aus einer Deckplatte 401 mit einer bestimmten Länge und Breite, einer Seitenwand 402 und einer Bodenwand. Eine Dampfausflussöffnung 401A ist an der Deckplatte 401 gebildet. Ein organisches elektrolumineszentes Dampfabscheidungsmaterial ist in dem Raum aufgenommen, welcher durch die Deckplatte 401, die Seitenwand 402 und die Bodenwand gebildet wird.
Ein Merkmal dieser Ausführungsform ist, die Abscheidungsquelle 400 zu begründen, deren effektive Abscheidungslänge (d.h., Länge A der Dampfausflussöffnung 401A der Deckplatte 401, welche tatsächlich zum Abscheidungsprozess beiträgt) länger ist als, oder dieselbe wie die Breite b des Substrates 12, an welchem die Elektrolumineszenzschicht gebildet wird.
8a ist eine Draufsicht des Substrats, die den anfänglichen Zustand zeigt, bei welchem die Elektrolumineszenzschicht an der Oberfläche des Substrats mittels der in 7 gezeigten Abscheidungsquelle 400 gebildet wird. Wenn die wie oben beschriebene Abscheidungsquelle 400 zur Bildung der Elektrolumineszenzschicht an der Oberfläche des Substrats 12 verwendet wird, diffundiert der Dampf des Abscheidungsmaterials durch die Öffnung 400A der Deckplatte 401 und wird dann verteilt und gleichförmig an der Oberfläche des Substrates 12 über die gesamte Breite hinweg abgeschieden.
Der effektivere Abscheidungsprozess kann durchgeführt werden, indem die wie oben beschrieben konstruierte Abscheidungsquelle 400 oder das Substrat 20 in die Längsrichtung des Substrats bewegt werden. Das heißt, wenn die Abscheidungsquelle 400 oder das Substrat 20 horizontal (linear) in die in 8 gezeigte Pfeilrichtung bewegt wird, wird die Elektrolumineszenzschicht, wie in 8 gezeigt, kontinuierlich an der Oberfläche des Substrats 12 über die gesamte Länge hinweg abgeschieden. Letztlich wird, wie in 8b gezeigt ist, welche die Oberfläche des Substrats zeigt, an welcher die Abscheidung der Elektrolumineszenzschicht vervollständigt ist, nachdem die Abscheidungsquelle 400 oder das Substrat 12 horizontal bewegt wurde, die Elektrolumineszenzschicht an der gesamten Oberfläche des Substrats 12 gebildet.
Andererseits ist bei jeder jeweiligen Abscheidungsquelle 100, 200, 300 und 400, welche in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben sind, der Innenraum in den unteren und oberen Teil geteilt, und die Querschnittsfläche des unteren Teils ist dieselbe, wie die des oberen Teils. Somit ist die Strömungsrate des Dampfs des Abscheidungsmaterials am unteren Teil praktisch gleich der Strömungsrate am oberen Teil. Ebenso wird, aufgrund des großen Oberflächenbereichs des oberen Teils der Abscheidungsquelle, der Wärmeverlust des Abscheidungsmaterials im Innenraum erhöht. Um die obigen Nachteile zu vermeiden, modifiziert die vorliegende Erfindung die Form der Abscheidungsquelle.
9a bis 9d sind Schnittansichten der Abscheidungsquellen und zeigen verschiedene Formen der Abscheidungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein weiteres Merkmal der Abscheidungsquellen 500A, 500B, 500C und 500D gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass der Schnittflächenbereich des oberen Teils, an welchem die Öffnung gebildet ist, kleiner ist als der des unteren Teils.
Obwohl die Schnittflächenbereiche in einer Röhre an verschiedenen Positionen unterschiedlich sein können, ist die Durchflussmenge überall in der Röhre dieselbe, und deshalb ist die Strömungsrate eines Teils mit einem kleineren Schnittflächenbereich größer, als die eines anderen Teils mit einem größeren Schnittflächenbereich.
Folglich ist, gerade bevor Dampf des Abscheidungsmaterials durch die Öffnung diffundiert wird, die Strömungsrate von Dampf an dem oberen Teil, welcher einen kleineren Schnittflächenbereich aufweist, größer, als die von Dampf am unteren Teil der Abscheidungsquelle. Eine höhere Strömungsrate ruft eine Zunahme der kinetischen Leistung des Dampfs hervor (Moleküle des verdampften Abscheidungsmaterials), und so kann die Dichte und Gleichförmigkeit der an dem Substrat gebildeten Abscheidungsschicht gesteigert werden. Ebenso kann, da der Schnittflächenbereich des oberen Teils, durch welchen der Dampf des Abscheidungsmaterials diffundiert wird, klein ist, Wärmeverlust nach außen minimiert werden und die Abscheidungsquelle wird nicht durch solche äußere Beeinflussung wie Änderung der Umgebungstemperatur beeinflusst.
Bei der vorliegenden Erfindung wird andererseits ein Material, welches eine höhere thermische Kapazität als Quarz aufweist, zum Beispiel ein Oxid oder Nitrid von Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Silicium (Si) oder Yttrium (Y) oder ein Verbundmaterial aus mindestens zwei der obigen als Abscheidungsquellenmaterial verwendet. Die thermische Kapazität dieser Metalloxide oder -nitride ist größer als die des organischen Materials, welches als Abscheidungsmaterial verwendet wird (ungefähr 3:1) und deshalb kann die adiabatische Eigenschaft der Abscheidungsquelle verbessert werden.

Claims

Abscheidungskammer, in der eine Abscheidungsquelle (100) installiert ist, wobei die Abscheidungsquelle (100) aus einer Deckplatte (101) besteht, auf der eine Dampfausflußöffnung (101A) ausgebildet ist, einer Seitenwand (101) und, einer Bodenwand (103), erwärmt wird durch angelegte elektrische Leistung zum Übertragen von Wärme auf ein darin aufgenommenes Dampfabscheidungsmaterial (20) und ein darin erzeugtes verdampftes Abscheidungsmaterial (20) auf ein Substrat aufbringt, um auf dem Substrat organische Elektrolumineszenzschichten auszubilden, umfassend ein Erwärmungsmittel (101) zum Liefern von Wärme an das in der Abscheidungsquelle (100) aufgenommene Abscheidungsmaterial (20), dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmungsmittel (101) in der Lage ist, sich vertikal zu bewegen; ein Erfassungsmittel (153) zum Erfassen der variierten Entfernung zwischen den Erwärmungsmitteln (101) und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials (20); und ein Bewegungsmittel (151) zum Bewegen der Heizmittel (101), wobei das Bewegungsmittel (151) als Reaktion auf das Signal des Erfassungsmittels (153) betätigt wird, wodurch das Erwärmungsmittel (101) dafür ausgelegt ist, durch das Bewegungsmittel (151) abwärts bewegt zu werden, um die Entfernung zwischen dem Erwärmungsmittel (101) und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials (20) auf einem anfänglich gesetzten Wert beizubehalten, wenn die Dicke des Abscheidungsmaterials (20) verringert wird.
Abscheidungskammer nach Anspruch 1, wobei das Erfassungsmittel (153) und das Erwärmungsmittel an der Deckplatte befestigt sind, wobei das Bewegungsmittel eine Reihe von Zylindern (151) umfaßt, die von der Kammer getragen werden und bestimmt sind zum vertikalen Bewegen der Deckplatte (101), wobei an der Deckplatte (101) Stangen (152) fixiert sind; und ein Steuermittel, das ein Signal von dem Erfassungsmittel (153) empfängt und die Zylinder (151) als Reaktion auf das übertragene Signal steuert, wodurch die Zylinder (151) bewirken, daß sich die Deckplatte (101) entlang der Seitenwand (102) nach unten bewegt, wenn die Entfernung zwischen der Deckplatte (101) und dem Abscheidungsmaterial (20) größer ist als der anfänglich gesetzte Wert.
Abscheidungskammer nach Anspruch 2, wobei jeder der Zylinder (151) an der Außenseite installiert ist, die nicht der an der Deckplatte (101) ausgebildeten Dampfausflußöffnung (101A) entspricht, so daß jeder der Zylinder (151) den Dampffluß des durch die Dampfausflußöffnung (101A) entwichenen Abscheidungsmaterials nicht beeinflußt.
Abscheidungskammer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand eine Reihe von in der inneren Oberfläche davon ausgebildeten Nuten (102-1) aufweist und die Deckplatte (101) eine Reihe von an der Außenumfangsoberfläche davon ausgebildeten Vorsprünge (101-1) aufweist, wobei jeder der Vorsprünge (101-1) eine derartige Größe aufweist, daß jeder der Vorsprünge (101-1) in jeder der Nuten (102-1) aufgenommen werden kann, daß jeder der Vorsprünge der Deckplatte (101) entlang jeder der Nuten (102-1) der Seitenwand (102) bewegt wird, wenn die Deckplatte (101) vertikal bewegt wird.
Abscheidungskammer (13), in der eine Abscheidungsquelle (200) installiert ist, wobei die Abscheidungsquelle (200) aus einer Deckplatte (201) besteht, auf der eine Dampfausflußöffnung (201A) ausgebildet ist, einer Seitenwand (202) und einer Bodenplatte (203), erwärmt wird durch angelegte elektrische Leistung zum Übertragen von Wärme auf ein darin aufgenommenes Dampfabscheidungsmaterial (20) und ein darin erzeugtes verdampftes Abscheidungsmaterial (20) auf ein Substrat aufbringt, um auf dem Substrat organische Elektrolumineszenzschichten auszubilden, umfassend ein Erwärmungsmittel zum Liefern von Wärme an das in der Abscheidungsquelle (200) aufgenommene Abscheidungsmaterial (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (203) in der Lage ist, sich vertikal zu bewegen; ein Erfassungsmittel (253) zum Erfassen der variierten Entfernung zwischen den Erwärmungsmitteln und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials (20); und ein Bewegungsmittel (251) zum Bewegen der Bodenplatte (203), wobei das Bewegungsmittel (251) als Reaktion auf das Signal des Erfassungsmittels (253) betätigt wird, wodurch die Bodenplatte (203) dafür ausgelegt ist, durch das Bewegungsmittel (251) aufwärts bewegt zu werden, um die Entfernung zwischen dem Erwärmungsmittel und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials (20) und die Entfernung zwischen dem zu beschichteten Substrat und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials (20) auf einem anfänglich gesetzten Wert beizubehalten, wenn die Dicke des Abscheidungsmaterials (20) verringert wird.
Abscheidungskammer nach Anspruch 5, wobei das Bewegungsmittel einen Zylinder (251) umfaßt, der von der Kammer (13) getragen wird und bestimmt ist zum vertikalen Bewegen der Bodenplatte (203), wobei eine Stange (252) an der Bodenplatte (203) fixiert ist; und ein Steuermittel, das ein von dem an der Deckplatte (201) befestigten Erfassungsmittel (253) übertragenes Signal empfängt und den Zylinder (251) als Reaktion auf das übertragene Signal steuert, wobei der Zylinder (251) bewirkt, daß sich die Bodenplatte (203) entlang der Seitenwand (202) nach oben bewegt, wenn die Entfernung zwischen dem Erwärmungsmittel und der Oberfläche des Abscheidungsmaterials (20) größer ist als der anfänglich gesetzte Wert.
Abscheidungskammer nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Seitenwand eine Reihe von in der inneren Oberfläche davon ausgebildeten Nuten aufweist und die Bodenplatte (203) eine Reihe von an der Außenumfangsoberfläche davon ausgebildeten Vorsprüngen aufweist, wobei jeder Vorsprung eine derartige Größe aufweist, daß jeder der Vorsprünge in jeder der Nuten aufgenommen werden kann, daß jede der Vorsprünge der Bodenplatte (203) entlang jeder der Nuten der Seitenwand (202) bewegt wird, wenn die Bodenplatte (203) vertikal bewegt wird.
Abscheidungskammer nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Erfassungsmittel (253) ein optischer Sensor ist.