專利名稱：蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，特別涉及在用于制作半導體元件及平板顯示器元件等的蒸鍍工序中使用的蒸發(fā)源，以及涉及在蒸鍍工序中把蒸發(fā)源內的物質蒸鍍在基板上時，使蒸發(fā)的物質均勻地蒸鍍在基板上，把熱量均勻地加在爐子內部的物質上的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源。
更詳細地講，涉及在制作大面積的基板時，用于使蒸鍍在基板上的物質層的厚度的均勻性提高、防止物質的蒸鍍率隨時間急劇減少、并提高物質的利用率的蒸鍍工序用的配置成圓錐狀的噴嘴蒸發(fā)源。
背景技術：
蒸鍍工序是在半導體元件的制作上和平板顯示器元件的制作上廣泛使用的方法，是為了把在半導體元件及平板顯示器的制作上使用的化學物質涂覆在基板上，通過加熱放入了化學物質的爐子而使化學物質從表面蒸發(fā)，蒸鍍在設置于爐子的上方的基板上，從而在基板上制作由化學物質構成的薄層的方法，這時，為了調整蒸鍍率和進行效率良好的蒸鍍，蒸鍍工序一般在真空容器內進行。
前述蒸鍍工序中最重要的部分，是把熱量加在前述的化學物質上進行物質蒸發(fā)的蒸發(fā)源，該蒸發(fā)源由爐子、加熱部、開口部構成。
作為前述的蒸發(fā)源，存在點型蒸發(fā)源、線型蒸發(fā)源等，其中使用最廣泛的是點型蒸發(fā)源。
點型蒸發(fā)源的一般構造，如圖1所示，可以在用于收容化學物質的下側封閉的圓筒型的爐子1的上部設置葫蘆形的先窄后寬的開口部2，在爐子1的外方設置用于加熱該爐子1的加熱部3，在前述開口部2上再設置噴嘴4，使化學物質進行廣泛的擴散。
這樣一來，可以保持從基板5到前述點型蒸發(fā)源的規(guī)定的間隔地加熱前述加熱部3并蒸鍍物質。
前述那樣構造的點型蒸發(fā)源，由于制作容易而被廣泛使用，但在大面積的基板的制作上有難以使用的缺點。
半導體元件的基板存在大面積化的趨勢，特別在平板顯示器元件的場合，為了電視畫面的大型化或生產率的提高，需要能夠制作大面積的基板的蒸鍍裝置。為了構成大面積的基板制作用蒸鍍裝置，必須解決各種各樣的技術問題，其中，大面積的基板制作用蒸發(fā)源的開發(fā)可以說是最重要的問題。
在把前述點型蒸發(fā)源用于大面積的基板的制作的場合，作為一個例子，為了進行在370mm×470mm的大小的基板上使薄膜的厚度的均勻性維持在5％以內的蒸鍍，必須使點型蒸發(fā)源距離基板1m左右，存在著裝置大型化、物質的利用率非常低的問題。
為了改善前述問題，如圖2所示，采用了使基板5偏離蒸發(fā)源的中心，或者使基板5回轉的方法等，但是即使用這樣的方法，原有的點型蒸發(fā)源的問題也不會得到很大的改善。
另外，在把前述點型蒸發(fā)源用于大面積的基板的制作的場合，為了增大收容化學物質的爐子1的容量，應該增大爐子1的大小，但是當爐子1的大小變大時，爐子1的熱量難以傳遞到處于爐子內部的中央的化學物質，如圖3所示，由于只有靠近爐子1的內壁的化學物質6先被蒸發(fā)，盡管化學物質6大量地殘存在爐子1的內部，但是蒸鍍率卻顯著地降低，所以存在難于調整蒸鍍率和必須頻繁地填充化學物質6的問題。

發(fā)明內容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，在噴嘴蒸發(fā)源中，特別在制作大面積的基板時，提供用于使蒸鍍在基板上的物質層的厚度的均勻性提高、防止物質的蒸鍍率隨時間急劇減少并提高物質的利用率的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源。
為了達到上述目的，本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，備有用于決定化學物質的蒸發(fā)方向、并在內側設置了在垂直方向上與下側貫通的多根蒸發(fā)管，而且設置了與這些蒸發(fā)管連結的沿上側的外周配置成圓錐狀的噴嘴的插入部；設置成向上方開口的圓筒狀、在上側設置了可以插入前述插入部的卡定臺階的爐子；位于前述爐子的外側用于加熱爐子的絲極；位于前述絲極的外側、用于使熱損失最小化的反射板；插入前述爐子的內側、用于把由前述絲極產生的熱量傳到爐子的內側的熱傳導部。
根據這樣的本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，具有在制作大面積的基板時，可以使蒸鍍在基板上的物質層的厚度的均勻性提高，防止物質的蒸鍍率隨時間急劇減少，提高物質的利用率的效果。


圖1是表示原有的蒸鍍工序用點型蒸發(fā)源的一個例子的概略圖。
圖2是表示原有的蒸鍍工序用點型蒸發(fā)源的另一個例子的概略圖。
圖3是表示原有的蒸鍍工序用點型蒸發(fā)源的爐子的內部狀態(tài)的概略圖。
圖4是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的爐子的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例1的剖面圖。
圖6是圖4的A-A′線剖面圖，是表示本發(fā)明的熱傳導部的實施例1的剖面圖。
圖7是圖4的A-A′線剖面圖，是表示本發(fā)明的熱傳導部的實施例2的剖面圖。
圖8是圖4的A-A′線剖面圖，是表示本發(fā)明的熱傳導部的實施例3的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的插入部的實施例1的剖面圖。
圖10是圖9的B-B′線剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的插入部的實施例2的剖面圖。
圖12(a)及(b)表示圖11的B部分的放大圖。
圖13是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例2的剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例3的剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例4的剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例5的剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例6的剖面圖。
圖18是表示使用本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例5的蒸鍍方法的概略圖。
具體實施例方式
下面，根據附圖詳細的說明本發(fā)明的理想的實施例。
圖4是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的爐子的剖面圖，圖5是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用的配置成圓錐狀的噴嘴蒸發(fā)源的一個實施例的剖面圖。本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，用于決定化學物質的蒸發(fā)方向的，在內側沿垂直方向設有了與下側貫通的多個蒸發(fā)管，并且備有設置了與這些蒸發(fā)管的連結的沿上側的外周配置成圓錐狀的噴嘴11的插入部10；設計成上方開口的圓筒型、在上側設置了能插入前述插入部10的卡定臺階21的爐子20；位于前述爐子20的外側、用于加熱爐子20的絲極30；位于前述絲極30的外側、用于使熱損失最小化的反射板40；插入前述爐子20的內側、用于使前述絲極30發(fā)出的熱傳到爐子20的內側的熱傳導部50。
前述卡定臺階21，為了防止泄漏蒸發(fā)物質，可以用未圖示的螺紋牙旋轉封閉，或者用墊圈密封連結部位。
圖6是圖4的A-A′線的剖面圖，表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的熱傳導部的一個例子。
即，前述熱傳導部50，通過與前述爐子20的內側面接觸，設有多個端部向中央側垂直地伸出的銷51，在用前述銷51圍起來的空間和在爐子20的中央側形成載置物質的空間部52a、52b，使從爐子20的外側的絲極30傳來的熱量高效率地傳給處于爐子20的內側的化學物質。
如圖6所示，在前述熱傳導部50上，把前述爐子20的中央側的空間部52a做成大致六角形，把用前述銷51圍起來的空間部52b做成大致八角形，前述空間部52a、52b表現了相互連結的形態(tài)，但是也可以是圖7及圖8所示那樣的各種形態(tài)的熱傳導部。
即，如圖7所示，形成銷51，使前述空間部52a、52b成為大致圓形，如圖8所示，前述銷51的構造成為朝向中央側的壁構造，用前述銷51圍起來的空間部52成為大致三角形的構造。
但是，前述熱傳導部50的構造，不局限于前述圖6至圖8所示的構造，可以具有各種各樣的實施例。
另外，根據情況，把前述熱傳導部50與爐子20形成一體，在熱傳導效率方面是理想的。
圖9是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的插入部的實施例1的剖面圖，圖10是圖9的B-B′線剖面圖。前述插入部10的構造，最好在垂直方向上設置多個與下側連通的蒸發(fā)管12，前述噴嘴11最好均勻地形成為從該蒸發(fā)管12的外側連結到插入部10的上部的圓錐狀。
另外，最好通過在前述插入部10的上側再設置圓狀的反射板13，使熱效率上升，防止化學物質積聚在插入部10的噴嘴上。
根據情況，前述圓狀的反射板13可以形成多層。
也可以在前述圓狀的反射板13的上側，再構成由規(guī)定高度的柱61支承的遮斷板60，能調節(jié)朝向基板的中央的化學物質的流量。
圖11是表示前述蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的插入部的實施例2的剖面圖。
即，當形成前述插入部10時，通過把插入部10的外周部10a設置成凹狀，可以更有效地把熱量傳遞給蒸發(fā)管12或噴嘴11，可以更有效地防止物質積聚在蒸發(fā)管12或噴嘴11上。
圖12的(a)及(b)是圖11的局部放大圖，前述噴嘴11可以如圖12(a)所示在長度方向上具有均勻的寬度，也可以如圖12(b)所示在長度方向上增加寬度。
圖13至圖15是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的另一個實施例的剖面圖。
圖13是本發(fā)明的蒸鍍工序用的配置成圓錐狀的噴嘴蒸發(fā)源的實施例2，設置貫通插入部10、爐子20的中央的圓柱狀的中空部70，在前述中空部70內設置中央加熱部31，可以共同設置前述絲極30和中央加熱部31，也可以只設置前述中央加熱部31。
另外，圖14是應用了圖13的實施例的本發(fā)明的實施例3，在圖13的中央的中空部70的上側，再設置其上側具有與前述插入部同樣形狀的小的小型蒸發(fā)源80，在該小型蒸發(fā)源80上收容另外的物質，能適用于同時蒸鍍二種物質的工序。
這時，在前述中央的小型蒸發(fā)源80和其外圍的大的排列成圓錐狀的噴嘴蒸發(fā)源之間，為了防止熱的相互干擾，也可以構成冷卻部(未圖示)。
另外，如圖15所示，進一步增大形成中央部70的圓柱的直徑，可以使在制作大面積的基板時產生的陰影效果最小化。
即，在蒸鍍工序中制作基板時，為了在基板上決定蒸鍍形態(tài)，一般在基板的下側緊密地結合沿著蒸鍍的形態(tài)制作的薄的掩膜，在該狀態(tài)下進行蒸鍍，但在一般的點型蒸發(fā)源的場合，由于蒸發(fā)物質的流束以偏移的形式到達基板的邊緣部，往往產生掩膜的陰影效果。
但是，如圖15所示，在形成直徑大的圓柱的場合，由于蒸發(fā)物質垂直地近距離地到達基板的所有部分上，所以具有可以使在制作大面積的基板時產生的陰影影響效果最小化的效果。
另外，如前所述，在加大中空部70的大小的場合，最好在收容物質的部分22的兩側構成絲極30。
另外，前述插入部10可以與爐子20設置成一體，根據情況，也可以把爐子20分成中間部和下部再連結起來。
下面參照前述圖4至圖15說明本發(fā)明的作用及效果。
首先，如下面那樣，說明本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的整體工作原理。
用于加熱前述爐子20的絲極30，如圖5所示，最好位于爐子20的上方，這是為了使位于爐子20的上方的前述插入部10的蒸發(fā)管12和噴嘴11比蒸發(fā)前述蒸發(fā)物質的爐子20的下方熱，防止蒸發(fā)管12和噴嘴11因蒸發(fā)物質的積聚而堵塞。
另外，為了使前述爐子20的上側和下側被均勻地加熱，最好以規(guī)定的比率把前述絲極30下降到爐子20的下側。
另外，為了使化學物質從表面均勻地蒸發(fā)，不直接加熱填充了化學物質的部分的爐子20的外面，而是加熱爐子20的上部，利用從構成插入部10的物質產生的輻射熱使其蒸發(fā)，但是為了使輻射熱均勻地擴散，插入部10的下面最好形成向上方凹進的圓錐狀。
當在前述插入部10的上方設置遮斷板60并使用本發(fā)明的點型蒸發(fā)源進行蒸鍍工序時，調節(jié)遮斷板60的大小來調節(jié)朝向中央的蒸發(fā)物質的流動，由此，可以進一步調節(jié)蒸鍍薄膜的均勻性，進一步提高蒸鍍薄膜的均勻性。
下面說明用前述插入部10可以確保蒸鍍薄膜的均勻性的工作原理。
在一般的點型蒸發(fā)源的場合，通常認為蒸發(fā)物質從一點出發(fā)向上方呈半球狀地向四周廣泛擴散，半球的中央部與半球的外圍部相比，蒸發(fā)物質的流動稍微多些。由于實際上進行蒸鍍的基板是平面，所以越從基板的中央向外圍行進，與蒸發(fā)源的距離越遠，由于蒸發(fā)物質的流動的方向和基板平面所成的角度變大，所以從中央越向外圍行進，蒸鍍薄膜的厚度越薄。
在本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的場合，由于把插入部10的噴嘴11形成朝向基板的外圍方向的圓錐狀，所以蒸發(fā)物質的流動在基板的外圍部變得更多，由于由蒸發(fā)源與基板的距離和蒸發(fā)物質的流動方向與基板面所成的角度產生的影響，使基板的中央部更厚，所以前述兩個效果相互抵消，作為基板整體可以維持蒸鍍薄膜的厚度的均勻性。
這時，配置成圓錐狀的噴嘴與蒸發(fā)源的中心線的角度A，根據與基板的距離和使用的物質等，可以選擇0＜A≤90°范圍內的適當的角度。
另外，通過重疊設置多塊位于插入部10的上面的圓狀的反射板13來提高反射率，可以提高熱效率，同時使插入部10的噴嘴11比爐子20的上部溫度低，可以防止蒸鍍物質等積聚在噴嘴11上而堵塞噴嘴11。
本發(fā)明的噴嘴11和爐子20可以用高密度碳、陶瓷及在真空內的高溫下不容易升華的鉬、鎢、鉭、鈦那樣的材料制作，也可以使用其他各種合金。
圖16是表示本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源的實施例5的圖，本實施例5及其蒸鍍方法如圖16及圖18所示，使由設置了向基板的外圍方向傾斜的噴嘴90的插入部10構成的蒸發(fā)源位于基板5的中央或中央附近，可以一邊使基板回轉一邊進行蒸鍍工序。即，雖然噴嘴只偏向一方，但通過使基板5回轉，會帶來與配置成圓錐狀的噴嘴形成的效果相同的效果。
另外，噴嘴的偏置形態(tài)，除了圖16的非對稱的噴嘴90的形式而外，也可以使用含有圖17所示的偏置的噴嘴91那樣可以調節(jié)蒸發(fā)物質的噴出方向的任何一種構造，噴嘴90、91偏離垂直中心線A的角度，可以是5～90°范圍內的任一角度，考慮基板5的高度和與基板的中央的距離等因素，最好是能使蒸鍍的薄膜的均勻度成為最大的角度。
如以上那樣，參照附圖詳細地說明和圖示了上述實施例，但本發(fā)明不局限于此，在不脫離本發(fā)明的基本的技術思想的范圍內，可以由具有本行業(yè)的通常的知識者進行其他的多種變更。當然，本發(fā)明應該由權利要求書進行解釋。
權利要求
1.一種蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，備有用于決定化學物質的蒸發(fā)方向、并在內側設置了在垂直方向上與下側貫通的多根蒸發(fā)管，而且設置了與這些蒸發(fā)管連結的沿上側的外周配置成圓錐狀的噴嘴的插入部；設置成向上方開口的圓筒狀、在上側設置了可以插入前述插入部的卡定臺階的爐子；位于前述爐子的外側用于加熱爐子的絲極。
2.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，在前述爐子的內側設置與前述爐子的內側面接觸、并由端部朝向中央側垂直地伸出的多個銷構成的熱傳導部，在用前述銷圍起來的空間和爐子的中央側形成載置物質的空間部。
3.如權利要求2所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述熱傳導部的銷以規(guī)定的間隔設置，前述熱傳導部的形狀，從上側看，為放射狀對稱的幾何圖形。
4.如權利要求2所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述熱傳導部與前述爐子一體形成。
5.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述插入部的前述噴嘴和蒸發(fā)源的中心線形成的角度A在0＜A≤90°的范圍內。
6.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述插入部由與下側貫通的多個管狀的噴嘴構成，配置成圓錐狀，前述管狀的噴嘴和蒸發(fā)源的中心線形成的角度A在0＜A≤90°的范圍內。
7.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，在前述插入部的上側還備有圓狀的反射板，用于使熱效率提高，防止化學物質積聚在插入部的噴嘴上。
8.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，通過把前述插入部的外周部形成為凹狀，高效率地進行向前述蒸發(fā)管和噴嘴的熱傳遞，防止蒸發(fā)管和噴嘴因蒸發(fā)物質的積聚而堵塞。
9.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，在前述插入部的上側再構成由規(guī)定高度的柱設置的遮斷板，可以調節(jié)化學物質向基板中央的流動。
10.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述插入部的下面形成向上側凹陷呈圓錐狀的形狀。
11.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述絲極位于前述爐子的上側，加熱前述爐子的上部。
12.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，以一定的比率使前述絲極分布在前述爐子的上側和下側，維持上下側的溫度的均勻性。
13.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述卡定臺階形成螺紋牙，或者使用螺紋牙和墊圈，可以密閉前述爐子與插入部的連結部分。
14.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，形成貫通前述插入部和爐子的中央的圓柱狀的中空部，在前述中空部內設置中央加熱部，共同設置前述絲極和中央加熱部，或者只設置前述中央加熱部來進行加熱。
15.如權利要求14所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，在前述中空部的上側再設置其上側與前述插入部相同形狀的小的小型蒸發(fā)源，在該小蒸發(fā)源之內填充其他物質，從而可以同時蒸鍍兩種物質。
16.如權利要求1所述的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，前述插入部或者與爐子形成一體，或者分成爐子的中間部和下方部分再進行連結。
17.一種蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，備有決定化學物質的蒸發(fā)方向，設置了相對于垂直中心線以5～90°以內的角度進行傾斜的噴嘴的插入部；形成上方開口的圓筒形狀，在上側設置了能插入前述插入部的卡定臺階的爐子；位于前述爐子的外側，用于加熱爐子的絲極。
18.一種蒸鍍方法，其特征在于，使用權利要求17所述的蒸發(fā)源或者原有的點型蒸發(fā)源來蒸鍍薄膜，含有使前述插入部的噴嘴位于基板的中心或者接近該中心并朝向基板的外側的第1步；使前述基板回轉的同時加熱蒸發(fā)源并把物質蒸鍍在基板上的第2步。
全文摘要
提供一種特別在制作大面積的基板時，可使蒸鍍在基板上的物質層的厚度的均勻性提高、防止物質的蒸鍍率隨時間急劇減少并可提高物質的利用率的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源。本發(fā)明的蒸鍍工序用噴嘴蒸發(fā)源，其特征在于，備有設置了決定化學物質的蒸發(fā)方向且配置成圓錐狀的噴嘴(11)的插入部(10)；設置成上方開口的圓筒狀、在上側設置了能插入上述插入部(10)的卡定臺階(21)的爐子(20)；位于前述爐子(20)的外側、用于加熱爐子(20)的絲極(30)；位于前述絲極(30)的外側，用于使熱損失最小化的反射板(40)；插入前述爐子(20)的內側、用于把由前述絲極(30)產生的熱量傳到爐子(20)的內側的熱傳導部(50)。
文檔編號C23C14/26GK1676660SQ20041003149
公開日2005年10月5日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權日2004年3月30日
發(fā)明者鄭光鎬 申請人:株式會社延原表