CN106560008A - 具备多个蒸发源的薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜沉积装置，其包括：沉积腔室，在内部支撑有基板；多个坩埚，用于收容待沉积到所述基板上的沉积材料；多个分配管，与所述坩埚分别结合并被配置成一列以通过多个喷嘴喷射经汽化的沉积材料；间隔壁，被设置于所述分配管之间并限定经汽化的沉积材料的喷射范围以实现沉积到所述基板上的薄膜的均匀度；分配管加热器，被独立设置为面向所述分配管的外表面以加热所述分配管；坩埚加热器，用于通过加热所述坩埚而使所述沉积材料汽化；和上部板，具有与所述喷嘴对应的排出口并被设置于所述分配管的上部，所述薄膜沉积装置能够通过缩减坩埚的高度来降低腔室的高度，并且能够使对基板的左/右沉积彼此独立而进行对称或非对称沉积。

Description

具备多个蒸发源的薄膜沉积装置

技术领域

本发明涉及一种薄膜沉积装置，更详细而言，涉及一种具备多个蒸发源的薄膜沉积装置，其能够通过缩减坩埚的高度来降低腔室的高度，并且能够通过使对基板的左/右沉积彼此独立而进行对称或非对称沉积。

背景技术

沉积工艺为半导体器件的制造或平板显示器件的制造中被广泛使用的方法，为了将半导体器件及平板显示器件的制造中所使用的沉积物质涂布到基板上，通过加热装入有沉积物质的坩埚而使沉积物质从表面蒸发并使经蒸发的有机物沉积在高真空腔室内的基板上。

一般而言，薄膜沉积装置包括：腔室，形成为真空；基板支撑部，被设置于所述腔室内并支撑基板；和分配管，配置成面向所述基板支撑部并用于通过使原料物质蒸发而向基板供给。

在自下而上的沉积方式的情况下，所述分配管被设置于腔室内的下部，具体而言，所述分配管被配置成与待沉积薄膜的基板的一面相隔开并面向彼此，发挥以多个路径向基板的一面均匀地分配并供给经蒸发的原料物质的功能。

在由本申请人申请并授权的韩国授权专利第10-1057552号中公开了现有的分配管，现有的分配管的主体以圆筒形状形成，在所述分配管的中央部分连接有收容沉积物质的坩埚，并且具备用于加热所述分配管的加热器。

由于所述分配管通过其中央部分与所述坩埚连接，因此整体形状为“T”字形状，所述加热器为以包围分配管的外周面的方式构成并对经过分配管的原料物质进行加热的结构。

由于这种现有技术为所述坩埚与分配管的中央部分结合并通过单个坩埚供给沉积物质的结构，因此为了供给大量的沉积物质而需要加大坩埚的大小。

近年来，由于基板逐渐大面积化，因此对于平板显示器件而言，为了TV画面的大型化和生产率的提高而需要能够制造大面积基板的沉积装置，为了构成大面积基板制造用沉积装置，可以说大面积基板制造用蒸发源的开发是最重要的问题。

为了构成大面积基板制造用蒸发源，需要加大装入沉积物质的坩埚的容量，但如果为了加大坩埚的容量而加长坩埚的长度则腔室的高度进一步增加，因此具有导致沉积装置大型化且设备的制造费用增加的缺点。

此外，由于所述加热器缠绕到分配管的外周面而与分配管直接结合，因此具有部件故障时更换及修理非常难的缺点，例如，为了更换蒸发源而需要拆解加热器。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种薄膜沉积装置，所述薄膜沉积装置具备多个与分配管结合的坩埚，即使在沉积相同量的沉积物质的情况下，也能缩减坩埚的长度，从而能降低腔室的高度并使沉积装置小型化。

此外，本发明的目的在于提供一种薄膜沉积装置，其能够分别独立控制由各个坩埚供给的沉积物质而将沉积物质对称或非对称地沉积在基板上。

此外，本发明的目的在于提供一种薄膜沉积装置，其能够通过分别独立配置用于加热坩埚和分配管的加热器并从上方装卸蒸发源而使分离简便，并且能减少腔室下部的空间以及能确保空间。

此外，本发明的目的在于提供一种薄膜沉积装置，其通过在分配管的两侧设置加热器，在部件故障时容易进行加热器的更换及拆装。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜沉积装置，其包括：沉积腔室，在内部支撑有基板；多个坩埚，用于收容待沉积到所述基板上的沉积材料；多个分配管，与所述坩埚分别结合并被配置成一列以通过多个喷嘴喷射经汽化的沉积材料；间隔壁，被设置于所述分配管之间并限定经汽化的沉积材料的喷射范围；分配管加热器，被独立设置为面向所述分配管的外表面以加热所述分配管；坩埚加热器，用于通过加热所述坩埚而使所述沉积材料汽化；和上部板，具有与所述喷嘴对应的排出口并被设置于所述分配管的上部。

所述分配管加热器可由具有以字形弯曲形成的加热管的护套加热器(Sheath Heater)构成，以便加热所述分配管的侧面及底面。

所述分配管加热器可被设置于所述分配管的两侧。

在本发明中，所述上部板能够开闭，当开放所述上部板时，能够从上方分离并更换所述分配管。

本发明的特征在于，以滑动方式开闭所述上部板。

此外，在所述上部板的底面可设置有反射器，所述反射器被设置为面向所述分配管的上表面并能够通过反射所述分配管的热来进行加热。

所述反射器可被设置为多层结构，以有效地进行热的反射。

在本发明中，在所述沉积腔室的内部可平行地设置有多个所述分配管。

在平行地设置的多个所述分配管中，位于边缘的分配管的喷嘴优选沿所述分配管的切线方向延伸形成以具有与所述沉积腔室的中央邻接的位置。

本发明的薄膜沉积装置可进一步包括用于加热所述间隔壁的加热器，以防止沉积材料堆积在所述间隔壁上。

发明的效果

根据如上所述的本发明，本发明的薄膜沉积装置具有如下效果：即使在沉积相同量的物质的情况下也能大幅减小坩埚的长度，从而能减小腔室的高度并降低设备的制造费用。

如果还考虑坩埚的装卸高度，则与具有单个坩埚的现有技术相比，能够将高度缩小两倍左右。

此外，能够分别独立控制对基板的左/右沉积而进行对称或非对称沉积。通常，为了调节喷射到基板上的沉积物质量而采取变更喷嘴帽的方式，但该方式具有需要在中断工艺并变更喷嘴帽后重新设置真空等的工艺时间长的缺点。根据本发明，由于分别独立控制基板的左/右薄膜厚度而无需变更喷嘴帽，因此具有能减少工艺时间的效果。

此外，通过分别独立配置用于加热坩埚和分配管的加热器并从上方装卸蒸发源而使分离简便，具有能减小下部空间以及能确保空间的效果。

附图说明

图1是表示本发明的薄膜沉积装置的主要结构的剖视图。

图2是图1中的侧剖视图。

图3是表示应用本发明的薄膜沉积装置的一实施例的俯视图。

图4是图3中的A-A线剖视图。

图5是图3中的B-B线剖视图。

图6是放大表示图5中的分配管的剖视图。

图7是示意性地表示通过本发明的薄膜沉积装置沉积到基板上的沉积膜的剖视图，其中，

图7的(a)是表示不具备间隔壁的情况下的沉积膜的形成，

图7的(b)是表示具备间隔壁的情况下的沉积膜的形成。

图8是用于可视性地说明不具备间隔壁的情况下的阴影效应的图。

图9是用于可视性地说明具备间隔壁的情况下的阴影效应的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。首先，在对各图的结构要素标注附图标记时，应注意即使在其它图中表示相同的结构要素，也尽可能使其具有相同的附图标记。此时，附图中表示并由此来说明的本发明的结构和作用至少通过一个实施例来说明，本发明的技术内容和其核心结构及作用并不限于此。

图1是表示本发明的薄膜沉积装置的主要结构的剖视图，图2是图1中的侧剖视图。

本发明的薄膜沉积装置大体包括：沉积腔室(未图示)；坩埚10、110，用于收容沉积材料；分配管20、120，用于将由所述坩埚10、110汽化的沉积材料喷射到基板上；间隔壁200，被设置于所述分配管20、120之间并限定经汽化的沉积材料的喷射范围；加热器30、40，用于通过加热所述分配管20、120及坩埚10、110而使所述沉积材料汽化；和上部板50，被设置于所述分配管20、120的上部。

所述腔室具备用于处理基板的规定的反应空间，所述腔室可被形成为与基板的形状对应的形状。例如，所述腔室可形成为圆筒形或方形盒形状。此外，在所述腔室的一侧可具备用于所述基板的出入的闸门(未图示)和用于内部排气的排气部(未图示)等。

另外，所述坩埚10、110收容用于沉积到基板上的沉积材料并被所述加热器40加热而使沉积材料汽化，所述坩埚10、110由耐热性容器形成，并且所述坩埚10、110的一侧被开放以能够使经加热的沉积材料排出到外部。

本发明的特征在于，具备多个与这种坩埚10、110结合并喷射经汽化的沉积材料的分配管20、120，并且所述分配管20、120被并列配置。即，如图1所示，通过结合口22、122与所述坩埚10、110连通的分配管20、120在沉积腔室的内部沿长度方向被配置成一列。

这种本发明的薄膜沉积装置具备多个坩埚10、110，并具有如下效果：即使在沉积相同量的物质的情况下也能大幅减小坩埚10的长度，从而能减小腔室的高度并降低设备的制造费用。

如果还考虑坩埚的装卸高度，则与具有单个坩埚的现有技术相比，本发明能够将高度缩小两倍左右。

在本发明的实施例中图示了具有两个所述分配管20、120的情况，但本发明并不限定于此，也可以根据基板的大小、待沉积的材料个数等形成三个以上的所述分配管20、120。

在该情况下，优选所述分配管20、120被形成为以基板的中心线为中心对称，或者优选所述所述分配管20、120隔着规定的间隔而形成。这是为了实现沉积到基板上的沉积膜的均匀度，所述分配管20、120的设置位置及间隔并不限定于本发明，可根据成膜目的以多种方式应用。

另外，多个分配管20、120如此分别独立控制基板的左/右而能够实现行对称或非对称沉积。在该情况下，各个坩埚10、110对基板的左右上的彼此沉积厚度带来影响，因此需要通过预测沉积厚度来控制该基板的左右，从而不仅能实现基板的左/右对称，而且能进行非对称沉积，因此无需单独变更喷嘴帽。

通常，为了调节喷射到基板上的沉积物质量而采取变更喷嘴帽的方式，但这具有需要在中断工艺并变更喷嘴帽后重新设置真空等的工艺时间长的缺点。根据本发明，由于分别独立控制基板的左/右薄膜厚度而无需变更喷嘴帽，具有能减少工艺时间的效果。

另外，在所述分配管20、120的上部形成有多个喷嘴24、124，通过形成于上部的多个喷嘴24、124喷射由所述多个坩埚10、110汽化的沉积材料。

另外，所述加热器30、40可划分为坩埚加热器40和分配管加热器30，所述坩埚加热器40通过加热坩埚10、110而使收容在坩埚10、110的内部的沉积材料汽化，所述分配管加热器30通过加热所述分配管20、120而使沉积材料汽化。当然，所述分配管加热器30和所述坩埚加热器40也可以形成为一体，本发明为了说明其形状上的差异，为方便起见将用于加热分配管20、120的加热器命名为分配管加热器30，将用于加热坩埚10、110的加热器命名为坩埚加热器40，来对此进行说明。

本发明的特征在于，所述分配管加热器30和坩埚加热器40被分别独立设置为分别面向分配管20、120和坩埚10、110的外表面。

这种分配管加热器30和坩埚加热器40可由包括加热模块和热线的护套加热器(Sheath Heater)构成。即，由于热线被设置于加热模块的内部，因此该分配管加热器30和坩埚加热器40因由外部供给的电源而发热并加热分配管20和坩埚10。

在本发明中，如图2所示，所述分配管加热器30可由具有字形的剖面形状的护套加热器(Sheath Heater)构成，使得对所述分配管20的侧面及底面进行加热。

在该情况下，如图2所示，所述分配管加热器30被设置于所述分配管20的两侧并使之均匀地加热分配管20。

此外，优选所述坩埚加热器30的所述加热模块被配置在坩埚10的外侧并被设置为包围坩埚10。

设置有多个所述坩埚加热器30，并且所述坩埚加热器30被设置为加热各个坩埚10、110。

即，对所述多个坩埚10、110来说，可通过加热彼此不同种类的有机物而使其以汽相汽化或升华，或者可通过加热相同种类的无机物而使其以汽相汽化或升华。

在各个坩埚10、110上设置有用于加热有机物的坩埚加热器30，在通过加热彼此不同种类的有机物而使其以汽相汽化或升华的情况下，能够使各坩埚加热器30以彼此不同的温度运转。作为一示例，通过以在一个坩埚10中使主体(HOST)有机物汽化、并且在另一坩埚10中使掺杂(DOPANT)有机物汽化的方式，用最佳温度对汽化点彼此不同的主体有机物和掺杂有机物进行加热，并调节经汽化的两种物质的扩散速度，从而能够使之以所需浓度沉积在基板上。

另外，本发明在所述分配管20、120的上部设置有上部板50。在所述上部板50中形成有与所述喷嘴24对应的排出口52，从而能够向基板喷射由所述分配管20、120汽化的沉积材料。

这种所述上部板50可被设置为能够开闭。即，能够通过使所述上部板50开放而从上方分离并更换所述分配管20、120。由于本发明分别独立配置用于加热所述坩埚10、110和所述分配管20、120的加热器30、40，因此在欲更换蒸发源的情况下能够装卸蒸发源而无需拆解加热器30、40，并且在开放所述上部板50的情况下能够从上方简便地分离蒸发源。

本发明可将所述上部板50配置成以滑动方式开闭。例如，通过在所述上部板50的侧面上附加设置滚轮，并构成插入有所述滚轮而能够移送的导轨，从而能够以滑动方式开闭所述上部板50。但是，本发明并不限定于此，也可以应用公知技术来构成能够开闭所述上部板50的方式及结构。

另外，在所述上部板50的底面设置有反射器(reflector)60，所述反射器 60被设置为面向所述分配管20、1210的上表面并通过反射所述分配管加热器30的热来进行加热。由于本发明的分配管加热器30以字形状形成并对所述分配管20的侧面及底面进行加热，因此为了加强在分配管20的上表面上未形成加热器的情况，在所述上部板50的底面设置能够通过反射所述分配管加热器30的热来进行加热的反射器(reflector)60。

在该情况下，所述反射器60可被设置为多层结构，以实现热的有效反射。

如此，具备分配管加热器30和分散器60的本发明通过构成用于加热分配管20、120的加热区域(Heating Zone)来稳定地实现由所述分配管20、120蒸发的沉积材料的汽化。

本发明的薄膜沉积装置在所述分配管20、120之间设置有间隔壁200。所述间隔壁200用于降低沉积到基板上的薄膜的阴影效应，如图8及图9所示，在不具备间隔壁200的情况下，当沉积由形成于各个分配管20、120的外侧边缘的喷嘴喷射的沉积材料时，相对侧基板的边缘的阴影逐渐变大。

因此，作为用于缩减生成在基板的边缘上的阴影的方法，在所述分配管20、120之间设置规定高度的间隔壁200。

在设置有间隔壁的情况下，如图9所示，由形成于各个分配管20、120的外侧边缘的喷嘴喷射的沉积材料不是沉积在相对侧基板的边缘上，而是向基板的中央部喷射沉积材料，因此能大幅缩减阴影。

另外，为了防止沉积材料堆积在所述间隔壁200上，可进一步包括用于加热所述间隔壁的加热器(未图示)。

另外，图3是表示应用本发明的薄膜沉积装置的一实施例的俯视图，图4是图3中的A-A线剖视图，图5是图3中的B-B线剖视图。

如图3所示，本发明的薄膜沉积装置在一个沉积腔室的内部可平行地设置有多个所述分配管20、120。如果沿一列设置有多个前述说明的分配管20、120情况称作沿X方向并列设置有所述分配管20、120，则如此沿X方向并列设置的分配管20、120也可以沿Y方向并列设置。

本发明图示了在作为一实施例提出的薄膜沉积装置中形成有三列沿管轴方向排列设置的分配管而设置有总计六个分配管20、20a、20b、120、120a、120b 的情况，但本发明并不限定于此，当然可按照需要加减所述分配管的个数。

如前述，这种薄膜沉积装置被设置为在各个分配管20、20a、20b、120、120a、120b上连通坩埚10、110，并且设置有总计六个坩埚10、110。

在所述分配管20、20a、20b、120、120a、120b的长度方向的中央设置有间隔壁200，在所述分配管20、20a、20b、120、120a、120b的上部设置有上部板50。在所述上部板50的两侧面设置有滑动导轨70，从而所述上部板50被设置为能够通过与上部板50连接的滚轮54来滑动移送。

因此，可通过以滑动方式开闭所述上部板50来从上方分离分配管20、20a、20b、120、120a、120b。

此外，在所述分配管20、20a、20b、120、120a、120b的长度方向的两侧端设置有传感器80，所述传感器80用于通过感测沉积材料量来感测沉积膜的厚度。

关于这种本发明。由于所述加热器30、40分别设置成独立于分配管20、20a、20b、120、120a、120b，因此即使在所述分配管的个数20、20a、20b、120、120a、120b较多的情况下，也能够非常简便地进行更换，从而能大幅缩减因更换或修理而导致的工艺时间。

另外，图6是放大表示图5中的分配管的剖视图，在设置有多个分配管20、20a、20b、120、120a、120b的情况下，所述分配管中的位于边缘的分配管20a、20b的喷嘴24a、24b可沿所述分配管20a、20b的切线方向延伸形成以具有与所述沉积腔室的中央邻接的位置。

即，由于图6所示的分配管20b在图5中设置于右侧，因此优选所述喷嘴24b沿所述分配管20b的左侧切线方向延伸形成以便具有与所述沉积腔室的中央邻接的位置，相反，至于图5中设置于左侧的分配管20a，优选所述喷嘴24a沿所述分配管20a的右侧切线方向延伸形成以便具有与所述沉积腔室的中央邻接的位置。

图7是示意性地表示通过本发明的薄膜沉积装置沉积到基板上的沉积膜的剖视图，由于这种本发明的薄膜沉积装置借助多个坩埚10使沉积材料蒸发，因此能够通过个别控制各个坩埚10来分别独立控制沉积在基板S的左/右上的沉积膜的厚度，从而能实现对称或非对称沉积。

此外，如图7的(b)所示，在设置有间隔壁的情况下，由于形成于各个分配管20、120的外侧边缘的喷嘴喷出的沉积材料不会沉积在相对侧基板的边缘上，而是向基板的中央部喷射沉积材料，因此能大幅缩减阴影。

在该情况下，为了喷射角度，形成于各个分配管20、120的外侧边缘的喷嘴可被设置为以规定角度倾斜。

上述说明只不过是示例性地说明本发明的技术思想，本发明所属技术领域的技术人员在不脱离本发明的本质特性的范围内可进行各种修改及变形。此外，本发明中公开的实施例并不是用于限定本发明的技术思想，而是用于说明本发明的技术思想，本发明的技术思想的范围并不是通过这种实施例来限定。本发明的保护范围应由所附的权利要求书来解释，并且应解释为本发明的保护范围包含与该权利要求书等同的范围内的所有技术思想。

Claims (10)

1.一种薄膜沉积装置，包括：

沉积腔室，在其内部支撑有基板；

多个坩埚，其用于收容待沉积到所述基板上的沉积材料；

多个分配管，其与所述坩埚分别结合并被配置成一列以通过多个喷嘴喷射经汽化的沉积材料；

间隔壁，其被设置于所述分配管之间并限定经汽化的沉积材料的喷射范围；

分配管加热器，其被独立设置为面向所述分配管的外表面以加热所述分配管；

坩埚加热器，其用于通过加热所述坩埚而使所述沉积材料汽化；以及

上部板，其具有与所述喷嘴对应的排出口并被设置于所述分配管的上部。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中，

所述分配管加热器由具有以字形弯曲形成的加热管的护套加热器构成，以加热所述分配管的侧面及底面。

3.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置，其中，

所述分配管加热器被设置于所述分配管的两侧。

4.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中，

所述上部板能够开闭，当开放所述上部板时，能够从上方分离并更换所述分配管。

5.根据权利要求4所述的薄膜沉积装置，其中，

以滑动方式开闭所述上部板。

6.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中，

在所述上部板的底面设置有反射器，所述反射器被设置为面向所述分配管的上表面并能够通过反射所述分配管的热来进行加热。

7.根据权利要求6所述的薄膜沉积装置，其中，

所述反射器被设置为多层结构。

8.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中，

在所述沉积腔室的内部平行地设置有多个所述分配管。

9.根据权利要求8所述的薄膜沉积装置，其中，

在平行地设置的多个所述分配管中，位于边缘的分配管的喷嘴沿所述分配管的切线方向延伸形成以具有与所述沉积腔室的中央邻接的位置。

10.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中，

进一步包括用于加热所述间隔壁的加热器，以防止沉积材料堆积在所述间隔壁上。