专利名称：坩埚装置、坩埚装置控制方法、膜厚测量装置及包含它的薄膜沉积设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供应薄膜沉积时所需要的有机物质的坩埚装置、控制该坩埚装置的方法、测量所沉积薄膜厚度的装置及包含它的薄膜沉积设备。
背景技术：
有机发光二极管(0LED organic light emitting diode)是一种利用突光性有机化合物上通电流后发光的电致发光现象来发光的自身发光型有机物质。基于该有机发光二极管的显示器(Display)可以在较低的电压驱动、可制成较薄形状、具有较宽的视角与较快的响应速度，因此与一般IXD(liquid crystal display)不同地，即使在旁边观看也不会出现画质变化，画面上也不会出现残像。而且，在小型屏幕方面，由于具有超过IXD的画质 及单纯的制造工艺而拥有价格竞争力，因此被视为新一代显示元件而备受瞩目。利用有机发光二极管制造移动通信终端用显示器或电视等产品时需要使用薄膜沉积设备。薄膜沉积设备是一种制造有机发光二极管的重要设备之一，其在基板沉积有机物质而形成薄膜。图I是一般薄膜沉积设备的结构概略图。如图I所示，薄膜沉积设备包括腔室(chamber) 910，基板905 (以下将省略图形标记)位于腔室910的上部空间，为了在基板905上沉积薄膜而供应有机物质的坩埚装置(请参考图形标记920、930)则配置在腔室910的下部空间。坩埚装置包括内部装载有机物质的坩埚920及缠绕在坩埚920整体外周的电热线930。凭借电热线930加热坩埚920时装在坩埚920里的有机物质将蒸发。这样蒸发的有机物质通过坩埚920上的喷射手段被放出而上升，从而到达位于腔室910的上部空间的基板并沉积而在基板上形成薄膜。电热线930对整体坩埚920加热，在薄膜沉积工序中没有蒸发而留在坩埚920的一部分有机物质从工序初期开始继续暴露于电热线930的高热，坩埚920因为有机物质蒸发而空出来的上部被电热线930的热量不必要地继续加热。不必要地长时间暴露于高热的有机物质会因为热分解之类的原因而变性，可能无法作为有机薄膜材料使用。而且，在薄膜沉积工序中对整体坩埚920持续加热时在能量效率方面属于非常没有效率的方法。另外，腔室910的内部可以具备膜厚测量装置，其能够测量从坩埚920的有机物质蒸发量而算出沉积在基板上的薄膜厚度(把所蒸发的有机物质量换算成所沉积的薄膜厚度)。大韩民国注册实用新型第0218573号记载了膜厚测量装置，其包括膜厚测量仪(film thickness monitor),在监视头(monitor head)上安装有晶体传感器(crystalsensor);格子(grid)，具有网状结构，在膜厚测量仪的前面遮蔽所蒸发的一部分有机物质而减少沉积到晶体传感器上的有机物质；格子支撑架，支持格子。
前述大韩民国注册实用新型第0218573号所记载的膜厚测量装置在测量初期虽然可以凭借格子(grid)遮蔽一部分有机物质并测量膜厚度，之后却随着时间的经过而在格子上积累有机物质而可能堵塞网状结构的格子，从而让膜厚测量不准确或者无法测量。
发明内容
本发明提供一种可以把坩埚所装载的有机物质有效地加热、蒸发的坩埚装置及其控制方法、以及包含它的薄膜沉积设备。而且，本发明还提供一种可以提高膜厚测量的可靠性的膜厚测量装置及包含它的薄膜沉积设备。本发明需要解决的课题不限于上述课题，一般技术人员(在本发明所属技术领域中具有通常知识者)可以从下列记载内容中明确地理解所没有提及的其它课题。本发明实施例的坩埚装置包括坩埚，内部装载有机物质；升降式加热单元，能够沿着上下方向移动地配置在上述坩埚上并且一边移动一边供热让有机物质蒸发；驱动单 元，驱使上述升降式加热单元移动。本发明实施例的坩埚装置还包括控制单元，其控制上述驱动单元以便让上述升降式加热单元随着上述坩埚所装载有机物质的量而移动。本发明实施例的坩埚装置还包括冷却上述坩埚内部有机物质的冷却单元。而且，上述冷却单元能够与上述升降式加热单元一起移动地配置在上述升降式加热单元的下部。上述控制单元包括检测传感器，检测上述坩埚内部的有机物质量；控制部，根据来自上述检测传感器的检测信号而控制上述驱动单元的运转。或者，上述控制单元包括检测传感器，检测来自上述坩埚的有机物质蒸发量；控制部，根据来自上述检测传感器的检测信号而控制上述驱动单元的运转。上述升降式加热单元由上下方向配置的多个单位加热单元构成，上述单位加热单元能够各自调节加热温度。上述升降式加热单元在插入上述坩埚外周的状态下进行上下移动，上述升降式加热单元上的加热源中至少一部分位于距上述坩埚外周的间隔位置不同的间隔位置。上述升降式加热单元的上部还具备有和上述升降式加热单元一起移动的辅助加热单元。上述辅助加热单元供热以使得从上述坩埚蒸发的有机物质维持气体状态。本发明实施例的坩埚装置包括坩埚，内部装载有机物质；多个固定式加热单元，在上述坩埚上沿着上下方向互相隔离地配置并且供热让有机物质蒸发；控制单元，根据上述坩埚所装载有机物质的量而选择性地打开(on)、关闭(off)上述固定式加热单元。前述坩埚装置还包括冷却上述坩埚所装载有机物质的冷却单元。上述固定式加热单元具有各自围绕上述坩埚的外周的结构，其加热温度由上述控制单元各自调节。而且，在上述固定式加热单元之间各自配置着能够防止上述相邻固定式加热单元之间的热干涉的隔热构件。本发明实施例的坩埚装置还包括为上述坩埚供应有机物质的供应单元。而且，上述控制单元控制上述供应单元以便让上述供应单元根据上述坩埚所装载有机物质的量而为上述坩埚供应有机物质。上述坩埚具有凹凸结构以增加与内部所装载有机物质之间的接触面积。
本发明实施例的坩埚装置控制方法包括下列步骤驱使能够沿着上下方向移动地配置在坩埚上的升降式加热单元移动到预先设定的高度；随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质量减少而驱使上述移动后的升降式加热单元下降。本发明实施例的坩埚装置控制方法包括下列步骤随着上述坩埚所装载有机物质的量而让能够沿着上下方向移动地配置在坩埚上的升降式加热单元移动到预先设定的高度；随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质量减少而驱使上述移动后的升降式加热单元下降。驱使上述移动后的升降式加热单元下降的步骤可以通过下列方式实现，从上述坩埚的有机物质蒸发量低于预定的设定量时按照预定距离驱使上述加热单元下降。本发明实施例的坩埚装置控制方法包括下列步骤把在上下方向互相隔离地配置于坩埚的多个固定式加热单元全部打开(on);随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质量减少而依次关闭(off)上述固定式加热单元。 在此，上述固定式加热单元的数量为3个以上，在打开上述固定式加热单元的步骤中，最上侧的固定式加热单元维持在有机物质蒸发温度，位于相对下侧的固定式加热单元们维持在有机物质预热温度。而且，还包括下列步骤，上述固定式加热单元被关闭时，把邻接该关闭的固定式加热单元的下侧固定式加热单元从有机物质预热温度转换到有机物质蒸发温度的过程持续到位于最下侧的固定式加热单元转换到有机物质蒸发温度为止。本发明实施例的坩埚装置控制方法包括下列步骤随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质的量减少而依次打开在上下方向互相隔离地配置于坩埚的多个固定式加热单元；随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质的量减少而依次关闭上述处于打开状态的固定式加热单元。本发明实施例的膜厚测量装置包括膜厚测量仪，根据从坩埚蒸发的有机物质的状态而算出沉积到沉积对象的薄膜的厚度；导引罩，形成为筒形，连接到上述膜厚测量仪以便把上述坩埚所蒸发的有机物质的一部分导引到上述膜厚测量仪侧。本发明实施例的膜厚测量装置还包括对上述导弓I罩加热的罩加热单元。上述导引罩包括固定部，安装在上述膜厚测量仪的本体；导引部，在上述固定部的前面以筒形结构较长地连接并导弓I蒸发物质流入。本发明实施例的薄膜沉积设备包括沉积室，具备沉积空间；基板支撑装置，在上述沉积空间上部支持基板；上述坩埚装置，在上述沉积空间下部为了在上述基板支撑装置所支持的基板上沉积薄膜而供应有机物质。本发明实施例的薄膜沉积设备包括沉积室，具备沉积空间；基板支撑装置，在上述沉积空间上部支持基板；坩埚装置，在上述沉积空间下部为了在上述基板支撑装置所支持的基板上沉积薄膜而供应有机物质；上述膜厚测量装置，在上述沉积空间配置于上述被支持的基板与上述坩埚装置之间并且测量沉积在基板上的薄膜的厚度。如前所述的本发明主要课题的解决手段将通过下面说明的实施例(具体实施方式
)或附图等得到更具体的阐述而得以明确化，下面也将进一步提出上述本发明主要课题解决手段之外的各种课题的解决手段。本发明可以大幅提升对于作为有机薄膜材料的有机物质加热蒸发的工艺效率性。亦即，本发明可以发挥出节能、作业性提升、有机物质损失大幅减少等优点。
而且，本发明在测量所沉积的薄膜的厚度时即使长时间使用也能维持测量的可靠性，不必停止薄膜沉积工序也能连续进行，还能大幅提升工艺效率性。
图I是一般薄膜沉积设备的构成图。图2是本发明第一实施例的薄膜沉积设备的构成图。图3是图2所示坩埚装置的分解立体图。图4及图5是图3所示喷射孔开闭单元的动作立体图。图6是控制图3所示加热器(加热单元)驱动单元的运转的控制单元方块图。图7是图3所示加热单元的下降状态立体图。 图8是图2所示膜厚测量装置的分解立体图。图9是图8所示导引罩的剖视图。图10到图12是图9所示导引罩的各种变形例的剖视图。图13与图14是本发明第二实施例的薄膜沉积设备的主要部分立体图。图15是控制图13与图14所示加热器(加热单元)的运转的控制单元的方块图。图16到图18是图15所示控制单元对加热器(加热单元)的控制过程的剖视图。图19是本发明第三实施例的薄膜沉积设备的主要部分方块图。图20是本发明第四实施例的薄膜沉积设备的主要部分构成图。图21是控制图20所示加热器(加热单元)驱动单元与有机物质供应泵的控制单元的方块图。图22到图24是图21所示控制单元控制加热器(加热单元)下降过程的构成图。图25是本发明第五实施例的薄膜沉积设备的主要部分构成图。图26是本发明第六实施例的薄膜沉积设备的主要部分构成图。附图标记I :基板2 :沉积室3 :基板支撑装置4 :坩埚装置4C :坩埚4F :有机物质供应单元4H:坩埚加热手段4R:坩埚冷却单元7 :膜厚测量装置22 :沉积空间45、45-1、45-2、45-3、45_4 :坩埚加热单元(加热器)46,46-1 :加热器驱动单元 47、47_1 :控制单元48:隔热构件71 :膜厚测量仪72 :本体73 :晶体传感器75:导引罩79:罩加热单元
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的较佳实施例。作为参考，为了说明本发明而参考的图形上所图示的构成要素的大小或线宽会稍微夸张地表示以便容易理解。而且，说明本发明时所使用的术语是考虑到其在本发明中的功能而定义的，因此会根据使用者、运行者意图及惯例等而有所不同。因此，术语应该以本说明书的整体内容为基础进行定义。图2是本发明第一实施例的薄膜沉积设备的结构概略图。如图2所示，本发明第一实施例的薄膜沉积设备包括沉积室2，内部具备有能够和外部屏蔽的沉积空间22 ;基板支撑装置3与坩埚装置4，各自配置在作为沉积室2内部空间的沉积空间22的上部与下部。沉积室2的墙体上具备有基板出入口 24，其能够把基板I (以下将省略图形标记)搬入沉积空间22的上部，也能把搬入的基板搬出。基板出入口 24由出入口开闭装置5进行开闭。由出入口开闭装置5开闭的基板出入口 24可以是一个，也可以是相向的两个。虽然没有图示，但沉积空间22可以凭借排气装 置形成真空氛围。基板支撑装置3在沉积空间22支持基板，坩埚装置4在沉积空间22的下部为了在基板支撑装置3所支持的基板上沉积薄膜而供应有机物质。基板支撑装置3以基板的沉积面(形成薄膜沉积的面)朝向坩埚装置4并暴露的方式支持基板。坩埚装置4包括坩埚4C与坩埚加热手段4H。坩埚4C的内部装载有机物质，坩埚加热手段4H则供应坩埚4C里所装载的有机物质蒸发时所需要的热。较佳地，基于坩埚加热手段4H的有机物质蒸发不采取直接对有机物质加热的加热方式而采取对坩埚4C加热的方式。通过坩埚加热手段4H从坩埚4C蒸发排放而上升的有机物质到达基板后沉积并且在基板的沉积面形成薄膜。图形标记6是挡板(shutter)，其能够在基板支撑装置3与坩埚装置4之间遮蔽从坩埚4C朝基板侧上升的有机物质的移动路径或者解除该遮蔽状态。挡板6在薄膜沉积工序中能够维持有机物质移动路径的遮蔽被解除的状态，薄膜沉积工序完毕或停止时遮蔽有机物质移动路径而得以防止基板上继续沉积有机物质。图形标记7是膜厚测量装置，其能够在薄膜沉积工序测量沉积在基板的沉积面上的薄膜厚度。膜厚测量装置7以不会与挡板6发生干涉地配置在支撑装置3与坩埚装置4之间。作为一例，膜厚测量装置7可以安装在沉积室2的墙体。下面结合图3到图7详细说明坩埚装置4。图3是图示有坩埚装置4的立体图，如图3所示，坩埚4C包括坩埚本体41，较长地朝旁形成并具有容器状结构，其上部开放；坩埚盖42，能够把坩埚本体41中开放的上部
加以覆盖。坩埚本体41包括平坦地形成的底板41A及沿着底板41A的边缘部分竖立的墙体。墙体分成4个墙，即前墙41B与后墙41C及左墙41D与右墙41E。以墙体41B、41C、41D、41E全部垂直地竖立等方式让相对于坩埚本体41外周的平截面被维持在一定形状。在朝向旁边的、较长的前墙41B与后墙41C的两端侧分别连接左墙41D及右墙41E。前、后墙41B，41C具有直线部411与曲线部412互相交替地连续的形状。前墙41B的直线部411及曲线部412与后墙41C的直线部411及曲线部412互相相向而对称地配置。前墙41B与后墙41C的曲线部412朝外侧凸出地形成，该外侧是互相相向的内侧的相反侧。左、右墙41D、41E也和曲线部412 —样地朝外侧凸出而形成弯曲形状。根据具有该形状的墙体41B、41C、41D、41E，坩埚本体41的平截面具有大略呈哑铃形状的凹凸结构，与没有该凹凸结构而单纯地维持平坦形状的情形相比较时，由于和装载于内部的有机物质的接触面积增加而可以大幅缩短基于坩埚加热手段4H的有机物质蒸发时间。对于前述坩埚本体41，图形上虽然只图示了前、后墙41B、41C的直线部411各为3个的情形，但直线部411及从直线部411延伸的曲线部412的数量可以根据实施条件而适当地增减。而且，只要能让坩埚本体41的平截面维持一定，坩埚本体41的凹凸结构可以不限于哑铃型而实现各种变形。而且，坩埚本体41的凹凸结构可以不适用于墙体41B、41C、41D、41E而适用于底板41A，也可以同时适用于底板41A与墙体41B、41C、41D、41E。较佳地，坩埚盖42形成对应于坩埚本体41的平截面的形状。坩埚盖42上形成有作为喷射手段的一个或多个有机物质喷射孔421，其能够把坩埚加热手段4H所蒸发的有机物质喷射到基板支撑装置3所支持的基板。有机物质喷射孔421由线形(linear)孔422与多个点型(point type)孔423构成，线形(linear)孔422由朝旁边(坩埚盖42的长度方向)较长地形成的直线形间隙(slit)构成，点型(point type)孔423在线型孔422上沿着线型孔422的长度方向互相隔离地按照一定间隔(较佳地，采取等间隔)配置。此时，多个点型孔423以能够在形成地点扩大线型孔422宽度的圆形尺寸形成。亦即，点型孔423的直径大于线型孔422的宽度。坩埚盖42由于具备了前述线形及点型孔422、423所构成的组合型有机物质喷射孔421而得以兼具喷嘴作用，其可以凭借线型孔422向基板线形地均匀喷射有机物质，凭借 点型孔423向基板局部地集中喷射有机物质，因此能够根据薄膜沉积工序条件而灵活地调整薄膜的均匀度。对于有机物质喷射孔421，图形上虽然只图示了 4个点型孔423，但点型孔423的数量可能根据实施条件而适当地增减。而且，最外侧的两个点型孔423虽然图示为分别配置在线型孔422的两端，但最外侧点型孔423的位置可以在线型孔422上从线型孔422的
两端隔离一段距离。坩埚装置4还包括线型孔开闭单元43与点型孔开闭单元44。线型孔开闭单元43包括线型孔盖431，其在坩埚盖42前后中的一侧通过铰链432以能够在前后方向旋转地连接并且随着旋转方向而覆盖坩埚盖42的上部或解除覆盖状态；点型孔开闭单元44则包括点型孔盖441，其在坩埚盖42前后中的另一侧通过铰链442以能够在前后方向旋转地连接并且随着旋转方向而覆盖坩埚盖42的上部或解除覆盖状态。线型孔盖431具备有可以在覆盖坩埚盖42时分别与多个点型孔423维持一致的辅助点型孔433，点型孔盖441具备有可以在覆盖坩埚盖42时虽然不与点型孔423 —致却与线型孔422 —致的辅助线型孔443。当然，较佳地，辅助点型孔433及辅助线型孔443的形状与所一致的点型孔423及线型孔422对应。图4与图5是图示了喷射孔开闭单元(亦即，线型孔开闭单元43与点型孔开闭单元44)的动作立体图。如图4所示，关闭线型孔盖431而覆盖坩埚盖42时，线型孔422被线型孔盖431封闭而多个点型孔423则由辅助点型孔433维持开放状态，被蒸发的有机物质将通过开放的多个点型孔423喷射。与此相反的是，如图5所示，覆盖了坩埚盖42的线型孔盖431被打开而点型孔盖441被关闭并且以点型孔盖441覆盖坩埚盖42时，多个点型孔423被点型孔盖441封闭而线型孔422则由辅助线型孔443维持开放状态，被蒸发的有机物质将通过开放的线型孔422喷射。如前所述，利用线型孔及点型孔开闭单元43、44就能在薄膜沉积工序时选择性地封闭线型孔422与点型孔423之一。另外，关于线型孔及点型孔开闭单元43、44，较佳地，线型孔及线型孔盖431、441具有能够凭借自重维持关闭状态的重量。当然，也可以根据实施条件而分别利用锁定手段维持线型孔及点型孔盖431、441的关闭状态。作为一例，锁定手段可以包含螺栓。更具体地说，线型孔及点型孔盖431、441各自具备有允许螺栓的螺纹部插入的贯通孔，坩埚盖42则具备有在线型孔及点型孔盖431、441被关闭时与线型孔及点型孔盖431、441的贯通孔各自一致的阴螺纹槽，从而利用螺栓把关闭的线型孔盖431或点型孔盖441紧固在坩埚盖42，从而防止无意中被打开的情形。请参阅图3，坩埚加热手段4H包括升降式坩埚加热单元45 (以下称为加热器 )，为坩埚本体41加热；加热器驱动单元46，驱使加热器45升降；控制单元(图6的图形标记47)，根据薄膜沉积工序时装载于坩埚本体41的有机物质被蒸发而减少的量控制加热器驱动单元46的动作。加热器45围绕坩埚本体41的外周(8卩，墙体)。为此，加热器45形成为具有与坩埚本体41外周(大略为哑铃型)对应的内周的环型板结构并插入坩埚本体41的外周。加热器45因为坩埚本体41的外周一定而可以在插入坩埚本体41的状态下在上下方向移动。前述加热器45被供应电源后就能发热，较佳地，利用电阻较大而使得发热量相比于电流量 较大的优良材料(例如，包含碳化硅的材料)制成。加热器驱动单元46包括螺旋杆(screw rod) 461,在外周沿着长度方向形成有阳螺纹；移动块462，与螺旋杆461形成螺旋偶(screw pair)地结合而得以沿着螺旋杆461移动；电机463，驱使螺旋杆461双向旋转。螺旋杆461在加热器45侧与加热器45的移动方向并行地在上下方向配置，在该状态下可旋转地安装在周围的其它构成要素(例如，坩埚装置4的基座等)。移动块462结合在加热器45上。电机463可以直接结合在螺旋杆461的上端。电机463可以通过托架等被周围的其它构成要素(例如，坩埚装置4的基座等)支持。电机463运转时，前述加热器驱动单元46的螺旋杆461旋转，移动块462则随着螺旋杆461的旋转方向而上升或下降。此时，加热器54与移动块462 —起移动而升降。在图3中，图形标记464是导引杆。在导引杆464与螺旋杆461之间为坩埚本体41并且导引杆464在加热器45侧与加热器45的移动方向并行地在上下方向配置，在该状态下安装在周围的其它构成要素(例如，坩埚装置4的基座等)。加热器45以能够沿着导引杆464滑动移动地结合在导引杆464上,导引杆464可以导引加热器45的升降运动。图6是图示了控制单元47的方块图。如图6所示，控制单元47包括检测传感器471，检测坩埚本体41所装载的有机物质的剩余量；及控制部472，根据来自检测传感器471的检测信号而让电机463运转。装载于坩埚本体41的有机物质在薄膜沉积工序时蒸发而使得其量随着工序时间的经过而减少并逐渐降低高度，因此控制单元47根据该现象而适当地改变基于加热器45的加热位置。在此，检测传感器471可以适用测量坩埚本体41所装载有机物质的高度的传感器或者适用测量坩埚本体41所装载有机物质的重量的传感器等。为了薄膜沉积工序而运转坩埚装置4时，控制部472驱使电机463运转而让加热器45上升到最高点，然后，对于坩埚本体41内的有机物质量与加热器45的加热位置之间的相关关系，在预先设定的加热器45的位置调整表判读出对应于来自测传感器471的测量值的加热器45最佳位置，再根据其结果运转电机463而使得加热器45下降到作为目标的最佳位置，反复进行该下降过程，从而能够根据坩埚本体41所装载有机物质的减少量而适当地改变加热器45的位置。图7是加热器45通过该控制过程下降的状态。作为参考，这里的加热器45的最佳位置表示可以把来自加热器45的热集中供应到坩埚本体41所装载有机物质的表层侧的位置(高度)。另外，说明时虽然在根据坩埚本体41所装载有机物质的剩余量而让加热器45下降之前先把加热器45上升到了最高点，但针对加热器45的控制也可以按照下列方式进行，不让其上升到最高点而让其移动到对应于来自检测传感器471的测量值的最佳位置后再使其下降。而且，进行加热器45的下降控制时也可以使用下列方式进行，即省略利用高度测量传感器或重量测量传感器检测坩埚本体41内有机物质量的过程而利用计时器等按照预定时间间隔以一定距离下降。下面结合图8到图12具体说明膜厚测量装置7。如图2与图8所示，膜厚测量装置7包括膜厚测量仪71，其能够根据坩埚4C所 蒸发的有机物质的状态，即根据有机物质的蒸发量或蒸发速度等算出沉积到基板的薄膜厚度。膜厚测量仪71可以是适用于薄膜沉积设备的各种公知的膜厚测量仪。正如上述背景技术中参照大韩民国注册实用新型第0218573号所做的说明，膜厚测量仪71通常在监视头(monitor head)或本体72 (以下统称为“本体”)的前面具备有晶体(crystal)传感器73，能够检测来自坩埚4C的有机物质的蒸发量(或蒸发速度)，算出沉积到基板的薄膜的厚度。如图8与图9所示，膜厚测量仪71的前面连接有导引罩(shield) 75，其能够把坩埚4C所蒸发的有机物质的一部分导引到膜厚测量仪71侧。导引罩75为了让有机物质通过其内部后到达膜厚测量仪71的晶体传感器73而形成筒形结构。导引罩75包括结合部76，连接到膜厚测量仪71的本体72 ;导入部77，与结合部76的前面连通并形成为长筒形结构而把有机物质朝膜厚测量仪71侧导引。作为参考，结合部76与导入部77可以是一体型。在此，只要其结构能够坚固地连接到膜厚测量仪71的本体72，结合部76可以随着膜厚测量仪71的本体72结构而采取各种变形。导入部77可以采取让有机物质流入的各种筒形结构，例如，图9所示地具有一定周缘(直径)的筒形结构、图10或图11所示地其周缘越接近末端(有机物质流入的入口侧)越扩张或越缩小的筒形结构、周缘反复扩张与缩小的筒形结构(未图示)等。较佳地，为了有机物质的流入效率而如图2所示地让导入部77的末端朝向坩埚4C的喷射手段(亦即，有机物质喷射孔421)侧较长地配置。作为参考，图9到图11中的同一构成要素使用了同一图形标记。较佳地，前述导引罩75为了维持刚性并尽量较少有机物质的粘附而由不锈钢制成，也可以利用喷砂(sand blast)进行表面处理。在图2中，图形标记79是罩加热单元，其对导引罩75加热以防止有机物质粘附或沉积在导引罩75而导致导引罩75被污染或导引罩75内部(通路)的局部堵塞。罩加热单元79可以是缠绕在导引罩75外部的线圈型加热器。除了线圈型加热器以外，罩加热单元79还可以是能够加热导引罩75的各种加热单元。例如，在导引罩75侧安装激光加热装置后对导引罩75加热。图12例示了可以在与导入部77会合的结合部76的末端部分或者与结合部76会合的导入部77的末端部分形成能够让导引罩75的内部与外部相通的一个或两个以上的贯通孔78。贯通孔78可以使有机物质顺畅地流入导引罩75的内部。作为参考，在图12中，与图9到图11相同的构成要素使用了同一图形标记。下面查看具有与第一实施例相似构成之其它实施例。为了说明时的明了性等目的，将以和第一实施例相比时不同之处为主说明其它实施例，图形也仅图示该部分。图13与图14是作为本发明第二实施例的薄膜沉积设备的主要部分坩埚装置的立体图，图15是控制图13及图14所示坩埚装置的加热器的控制单元的方块图。如图13到图15所示，本发明第二实施例的薄膜沉积设备与第一实施例相比，其它构成及其作用全部相同，差异主要在于，具备有多个加热器45-1、45-2、45-3并且不是升降式而是固定式，控制单元47-1根据坩埚本体41所装载有机物质的量选择性地把加热器45-1、45-2、45-3打开(on)或关闭(off)、还包括隔热构件48等差异。下面将具体说明这些差异。请参阅图13与图14，较佳地，具备有3个以上的加热器45-1、45-2、45-3，这里以具备有3个加热器45-1、45-2、45-3的情形进行说明。加热器45_1、45_2、45_3在坩埚本体41上沿着上下方向互相隔离地按照一定间隔安装。加热器45-1、45-2、45-3的其它构成及·形状等由于和第一实施例相同而省略其说明。加热器45-1、45-2、45-3的加热温度由控制单元47-1各自进行调节。作为参考，对于加热器45-1、45-2、45-3的加热温度调节可以由各自供应给加热器45_1、45-2、45-3的电流量而以可变方式实现。在加热器45-1、45-2、45-3之间至少各自配置一个隔热构件48以防止上下相邻的加热器45-1、45-2、45-3之间的辐射热干涉。隔热构件48和加热器45_1、45_2、45_3 —样形成为具有与坩埚本体41外周对应的内周的环型并且被插入坩埚本体41外周地安装而围绕在坩埚本体41的外周。较佳地，隔热构件48的宽度大于加热器45-1、45-2、45-3。这样的隔热构件48可以避免各加热器45-1、45-2、45-3的加热领域的温度调节难度。请参阅图15，控制单元47-1包括检测传感器471-1，检测坩埚本体41所装载有机物质的剩余量(由于在薄膜沉积工序时蒸发，其量随着工序时间的经过而减少并逐渐降低高度)；控制部472-1，根据来自检测传感器471-1的检测信号而选择性地把加热器45-1、45-2、45-3打开(on)或关闭(off)。此时，检测传感器471-1可以适用测量坩埚本体41所装载有机物质的高度的传感器或者适用测量坩埚本体41所装载有机物质的重量的传感器等。为了薄膜沉积工序而运转坩埚装置时，控制部472-1把加热器45-1、45-2、45-3全部控制成打开(On)状态，然后，对于坩埚本体41所装载有机物质的量与上下配置的加热器45-1、45-2、45-3的加热领域之间的相关关系，在预先设定的加热器45_1、45_2、45_3控制表判读出对应于来自检测传感器471-1的测量值的有机物质剩余量及随之而定的作为控制对象的加热器45-1、45-2、45-3，然后从最上侧加热器45-1开始依次关闭(Off)。亦即，坩埚本体41所装载有机物质的量减少(高度降低)而脱离上部加热器45-1的加热领域(可以是预定的设定领域)时关闭(Off)上部加热器45-1，之后，有机物质的量继续减少而脱离中间加热器45-2的加热领域时关闭中间加热器45-2，有机物质的量进一步减少而脱离下部加热器45-3的加热领域时(可以是有机物质完全耗尽或几乎耗尽的状态)时关闭下部加热器45-3，按照前述方式根据坩埚本体41所装载有机物质的减少量而适当地改变基于加热器45的加热位置。另外，说明时虽然在根据坩埚本体41所装载有机物质的剩余量而把加热器45-1、45-2、45-3关闭(off)之前先把加热器45-1、45-2、45-3全部打开(on)，但针对加热器45-1、45-2、45-3的控制也可以按照下列方式进行，不全部打开而把具有对应于来自检测传感器471-1的测量值的加热领域的加热器及位于其下侧的加热器全部打开后，从该处于打开状态的加热器中最上侧加热器开始依次关闭。亦即，为了薄膜沉积工序而运转坩埚装置时，如果对应于来自检测传感器471-1的测量值的有机物质剩余量脱离上部加热器45-1的加热领域，则仅打开中间加热器45-2与下部加热器45-3，然后根据坩埚本体41所装载有机物质的减少量而从中间加热器45-2开始依次关闭。把加热器45-1、45-2、45-3控制成打开(on)状态 时，控制部472-1把控制成打开(on)状态的加热器中最上侧的加热器维持在让有机物质蒸发的有机物质蒸发温度，位于相对下侧的其余加热器则维持在对有机物质进行预热的有机物质预热温度(请参考图16)。把加热器45-1、45-2、45-3控制成关闭(off)状态时，控制部472-1把控制成关闭(off)状态的加热器(例如，上部加热器45-1)的相邻的下侧加热器(例如，中间加热器45-2)从有机物质预热温度转换到有机物质蒸发温度的过程一直进行到最下侧加热器45-3转换到有机物质蒸发温度的时刻为止。与此相关地，图17图示了有机物质的量脱离上部加热器45-1的加热领域而关闭上部加热器45-1并且让中间加热器45-2从有机物质预热温度转换到有机物质蒸发温度的状态。图18图示了有机物质的量进一步减少并脱离中间加热器45-2的加热领域而关闭中间加热器45-2并且让下部加热器45-3从有机物质预热温度转换到有机物质蒸发温度的状态。另外，加热器45-1、45-2、45-3的关闭(off)及从有机物质预热温度到有机物质蒸发温度的转换也可以使用下列方式进行，即省略利用高度测量传感器或重量测量传感器等的检测过程而利用计时器等按照预先设定的时间间隔实现。根据前述的控制单元47-1，第二实施例不仅可以避免有机物质长时间暴露于高热而变性的情形，由于预热有机物质后再蒸发而得以防止有机物质的蒸发速度被延迟。与前述说明不同的是，为了薄膜沉积工序而让坩埚装置运转时，控制部472-1可以根据减少的有机物质量而依次把加热器打开成有机物质蒸发温度，并且能把控制成打开(on)状态的加热器依次关闭(off)。亦即，从相对地位于较上侧的加热器(例如可以是上部加热器45-1，也可以是中间加热器45-2)依次打开，但相对地位于较下侧的加热器被打开成有机物质蒸发温度时把被控制成打开(on)状态的加热器的相邻的上侧加热器关闭(中间加热器45-2被控制成打开状态时关闭上部加热器45-1)，反复进行该过程。此时，与被打开(on)成有机物质蒸发温度的加热器的相邻的下侧加热器(中间加热器45-2被控制成打开状态时为下部加热器45-3)可以被控制成有机物质预热温度。图19是本发明第三实施例的薄膜沉积设备的主要部分方块图。如图19所示，本发明第三实施例的薄膜沉积设备与第一实施例相比时其它构成及其作用全部相同，但控制单元不检测有机物质的剩余量而检测有机物质的蒸发量，从而控制加热器驱动单元(图3的图形标记46)的电机463。第三实施例的控制单元包括检测传感器，其能够检测来自坩埚(图3的图形标记4C)的有机物质蒸发量；控制部472，根据来自该检测传感器的检测信号控制电机463的运转。具体地说，控制部472把加热器(图3的图形标记45)移动到预先设定的高度后，当来自有机物质蒸发量检测传感器的蒸发量测量值低于预先设定的蒸发量设定值时控制电机463运转以便让加热器按照预先设定的距离下降，反复进行该下降过程，从而能够根据坩埚所装载有机物质的减少量而适当地改变加热器的位置。检测有机物质蒸发量时可以使用膜厚测量仪(图8的图形标记71)，可以凭借膜厚测量仪的晶体传感器73检测有机物质蒸发量。蒸发量设定值可以是对于加热器位于最佳位置时蒸发的有机物质量的范围。进行薄膜沉积工序时由于有机物质蒸发而处于有机物质量(高度)减少的状态，如果加热器却没有下降，所蒸发的有机物质量只能逐渐减少。此时，所测到的晶体传感器73的值将低于蒸发量设定值，因此控制部472将控制电机463而让加热器按照预先设定的距离下降。如前所述的第三实施例也能够不以第一实施例为基础而以第二实施例为基础构成。
图20是作为本发明第四实施例薄膜沉积设备的主要部分的坩埚装置的构成图，图21是控制图20所示加热器驱动单元46-1与有机物质供应泵的控制单元的方块图。如图20与图21所示，本发明第三实施例的薄膜沉积设备与第一实施例相比，其它构成及其作用全部相同，差异主要在于，作为把来自坩埚4C的有机物质喷射到基板上的喷射手段，适用了可装卸地安装在坩埚4C上的有机物质喷射器4J、坩埚加热手段的构成不同、还包括能够冷却坩埚4C的坩埚冷却单元4R及能够为坩埚4C供应有机物质的有机物质供应单元4F。下面将具体说明这些差异。上述坩埚10可以是截面为圆形的缸形状，但不必限定于此，作为一例，其截面可以是多角形。有机物质喷射器4J包括有机物质喷射头210，具备有机物质喷射孔212 ;连接管220，连接有机物质喷射头210与坩埚4C并且把从坩埚4C蒸发的有机物质供应给有机物质喷射头210。较佳地，有机物质喷射头210配置在坩埚4C的上侧。连接管220包括连接到有机物质喷射头210的第一配管222及连接到坩埚4C的上部的第二配管224，第一配管222与第二配管224通过基于螺栓与螺帽的凸缘结合而可装卸地互相连接。经由连接管220流入有机物质喷射头210的有机物质由有机物质喷射孔212喷射。较佳地，有机物质喷射孔212与基板相向地配置。有机物质喷射孔212可以由单一或多个线型孔或点型孔构成，也可以由前述第一实施例所提示的线型孔与点型孔组合成的孔(图3的图形标记421)构成。有机物质喷射孔212是由线型孔与点型孔组合而成的孔时，可以在有机物质喷射头210上安装第一实施例的线型孔开闭单元(图3的图形标记43)与点型孔开闭单元(图3的图形标记44)后封闭线型孔或点型孔。坩埚加热手段包括升降式加热器45-4 ;加热器驱动单元46-1，驱使加热器45_4升降；控制单元(请参考图21的检测传感器与控制部)，薄膜沉积工序时根据坩埚4C所装载有机物质的减少量而控制加热器驱动单元46-1的运转。加热器45-4包括加热源及内置了加热源的壳体(housing)。壳体(housing)具有可上下移动地插入坩埚4C外周的结构。加热源可以是电热线，但不必限定于此。加热源可配置成以螺旋形围绕坩埚4C外周的结构。加热器驱动单元46-1可以是直线电机(linear motor)，其包括在上下方向具有较长结构的固定子310、在上下方向相对于固定子310进行直线运动并且连接到加热器45-4的移动子320。此时，固定子310可以竖立在坩埚装置的基座49上。凭借控制单元对加热器驱动单元46-1进行控制的方式可以适用下列方式，第一实施例所揭示的根据有机物质的剩余量而让加热器45-4适当地下降的方式、或者第三实施例所揭示的根据有机物质的蒸发量而让加热器45-4适当地下降的方式。坩埚冷却单元4R在加热器45-4的下部按照能够和加热器45_4在上下方向一起移动的方式配置。坩埚冷却单元4R可以防止有机物质因为加热器45-4的高热而变性的情形。亦即，如图22到图24所示，把位于加热器45-4加热领域的下侧的有机物质加以冷却以防止有机物质变性。作为参考，图24图示了由于加热器45-4下降而导致坩埚冷却单元4R脱离坩埚4C的状态。前述坩埚冷却单元4R包含冷却源。例如，可以具备有允许冷却水之类的冷却媒体 经过的冷却流路。而且，冷却流路可以形成为以螺旋形围绕坩埚4C外周的结构。有机物质供应单元4F包括有机物质储存罐410，储存有供应给坩埚4C的有机物质；有机物质移送线420，连接有机物质储存罐410与坩埚4C并且在有机物质储存罐410与坩埚4C之间形成有机物质移送路径；有机物质供应泵430，安装在有机物质移送线420上。有机物质供应泵430运转时，储存在有机物质储存罐410的有机物质沿着有机物质移送线420移送而被供应到坩埚4C。有机物质储存罐410或有机物质储存罐410与有机物质供应泵430可以配置在沉积室(图2的图形标记2)的外部。较佳地，有机物质移送线420连接到坩埚4C的下部。请参阅图21，控制部根据来自检测传感器的检测信号控制有机物质供应泵430的运转。例如，来自检测传感器的测量值低于预先设定的剩余量设定值时，为了向坩埚4C供应有机物质而打开(on)有机物质供应泵430的运转，然后当来自检测传感器的测量值超过剩余量设定值时为了停止供应有机物质而关闭(off)有机物质供应泵430的运转。为此，较佳地，检测传感器是可以针对有机物质剩余量而测量高度或重量的传感器。当坩埚4C内的有机物质剩余量低于剩余量设定值时，可以凭借前述有机物质供应单元4F与控制单元高效率地为坩埚4C填充有机物质。另外，前文虽然以移动子320连接到加热器45-4的情形进行了说明，但移动子320也可以连接到坩埚冷却单元4R。图25是本发明第五实施例的薄膜沉积设备的主要部分构成图。如图25所示，本发明第五实施例的薄膜沉积设备与第四实施例相比，其它构成及其作用全部相同，差异在于，加热器45-4由多个单位加热器101、102、103构成并且可以各自调节这些单位加热器101、102、103的加热温度。单位加热器101、102、103在上下方向配置成一列。图25虽然图示的是单位加热器101、102、103互相邻接，但单位加热器101、102、103也可以互相隔离。各单位加热器101、102、103的加热温度可以由控制单元(请参考图21)控制。据此，把单位加热器101、102、103调节成互不相同的加热温度时，单位加热器101、102、103中的一部分可以作为把坩埚4C所蒸发的有机物质维持在气体状态的(防止状态变化)辅助加热器使用，或者作为对需要加热到有机物质蒸发温度的有机物质进行事前预热的预热加热器使用。图25例示了加热器45-4由3个单位加热器101、102、103构成的情形，据此，图形标记101的单位加热器可以作为辅助加热器使用、102的单位加热器可以作为提供让有机物质蒸发的有机物质蒸发温度的主加热器、103则可以作为预热加热器使用。亦即，可以根据单位加热器101、102、103之间的相对位置关系而作为辅助加热器、主加热器、预热加热器使用。如果让作为辅助加热器使用的单位加热器的加热温度高于主加热器的加热温度，可以进一步提高所蒸发的有机物质的上升速度。图26是本发明第六实施例的薄膜沉积设备的主要部分构成图。如图26所示，本发明第六实施例的薄膜沉积设备与第四实施例相比，其它构成及其作用全部相同，只是内置于加热器45-4的加热源的至少一部分没有位于坩埚4C外周的一定距离而位于其它间隔位置。根据前述加热器45-4的加热源结构，即使加热源的加热温度相同，所提供的加热温度也可能因为加热源与坩埚4C的间隔距离不同而有差异。亦即，在坩埚4C外周距加热源相对较远距离的部分得到相对较低的加热温度，与此相反的是，与加热源的间隔距离相对较近的部分得到相对较高的加热温度。在第五实施例中，加热器45-4由多个单位加热器 (图25的图形标记101、102、103)构成，各自调整这些单位加热器的加热源的加热温度以便把蒸发的有机物质维持在气体状态或者提供蒸发有机物质的加热温度或者预热有机物质，但是在第六实施例中，改变加热器45-4的加热源与坩埚4C之间的间隔距离以便把蒸发的有机物质维持在气体状态或者提供蒸发有机物质的加热温度或者预热有机物质等。在图26所示结构中，加热器45-4的加热源越接近坩埚4C的上侧越远离坩埚4C的外周，但也可以让加热器45-4的加热源不是越接近坩埚4C的上侧而是越接近下侧越远离坩埚4C的外周。或者，加热器45-4的加热源的上部与下部距坩埚4C的外周相对较远而上部与下部之间的中间部则距坩埚4C的外周相对较近，诸如此类的加热器45-4的加热源结构可以根据实施条件而进行各种变化。前文对本发明进行了说明，但不得因此把本发明限定在本说明书所记载的实施例及附图，在本发明的技术思想范畴内可以由具有通常知识者实现各种变形例。
权利要求
1.一种坩埚装置，包括 相'祸，内部装载有机物质； 加热单元，能够沿着上下方向移动地配置在上述坩埚上并且一边移动一边供热让有机物质蒸发； 驱动单元，驱使上述加热单元移动。
2.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，还包括控制单元，其控制上述驱动单元以便让上述加热单元根据上述坩埚所装载有机物质的高度而移动。
3.根据权利要求2所述的坩埚装置，其特征在于，上述控制单元包括 检测传感器，检测上述坩埚所装载有机物质的高度； 控制部，根据来自上述检测传感器的检测信号而控制上述驱动单元的运转。
4.根据权利要求2所述的坩埚装置，其特征在于，上述控制单元包括 检测传感器，检测从上述坩埚蒸发的有机物质的单位时间蒸发量； 控制部，根据来自上述检测传感器的检测信号而控制上述驱动单元的运转。
5.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，上述加热单元在插入上述坩埚外周的状态下进行上下移动。
6.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，还包括为上述坩埚供应有机物质的供应单元。
7.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，还包括冷却上述坩埚所装载有机物质的冷却单元。
8.根据权利要求7所述的坩埚装置，其特征在于，上述冷却单元能够与上述加热单元一起移动地配置在上述加热单元的下部。
9.一种坩埚装置，包括 相'祸，内部装载有机物质； 多个加热单元，在上述坩埚上沿着上下方向互相隔离地配置并且供热让有机物质蒸发； 控制单元，根据上述坩埚所装载有机物质的高度而选择性地打开或关闭上述加热单J Li o
10.根据权利要求9所述的坩埚装置，其特征在于，上述加热单元具有各自围绕上述坩埚的外周的结构。
11.根据权利要求9或10所述的坩埚装置，其特征在于，还包括隔热构件，其配置在上述加热单元之间并且防止上述相邻加热单元之间的热干涉。
12.根据权利要求9所述的坩埚装置，其特征在于，上述加热单元的加热温度由上述控制单元各自调节。
13.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，上述坩埚具有凹凸结构以增加与内部所装载有机物质之间的接触面积。
14.根据权利要求2所述的坩埚装置，其特征在于，还包括为上述坩埚供应有机物质的供应单元。
15.根据权利要求14所述的坩埚装置，其特征在于，上述控制单元控制上述供应单元以便从上述供应单元为上述坩埚供应有机物质。
16.根据权利要求9所述的坩埚装置，其特征在于，还包括冷却上述坩埚所装载有机物质的冷却单元。
17.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，上述加热单元由上下方向配置的多个单位加热单元构成，上述单位加热单元能够各自调节加热温度。
18.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，上述加热单元在插入上述坩埚外周的状态下进行上下移动，在上述加热单元上沿着上下方向配置的加热源中至少一部分距上述坩埚外周的间隔距离不同。
19.根据权利要求I所述的坩埚装置，其特征在于，还包括供热而使得从上述坩埚蒸发的有机物质维持气体状态的辅助加热单元。
20.一种坩埚装置控制方法，包括下列步骤 检测上述坩埚所装载有机物质的高度后驱使能够沿着上下方向移动地配置在坩埚上的加热单元移动； 随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质高度降低而驱使上述移动后的加热单元下降。
21.根据权利要求20所述的坩埚装置控制方法，其特征在于，驱使上述加热单元下降的步骤在检测上述坩埚所装载有机物质的高度后根据检测结果而驱使上述加热单元下降。
22.根据权利要求20所述的坩埚装置控制方法，其特征在于，驱使上述加热单元下降的步骤在检测上述坩埚所蒸发的有机物质的单位时间蒸发量后根据检测结果而驱使上述加热单元下降。
23.—种坩埚装置控制方法，包括下列步骤 把在上下方向互相隔离地配置于坩埚的多个加热单元全部打开； 随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质高度降低而从上部依次关闭上述加热单元。
24.根据权利要求23所述的坩埚装置控制方法，其特征在于，在打开上述多个加热单元的步骤中，最上侧的加热单元维持在有机物质蒸发温度，位于相对下侧的加热单元维持在预热有机物质的有机物质预热温度，上述控制方法还包括随着上述加热单元被依次关闭而把上述有机物质预热温度的加热单元从上部依次转换到有机物质蒸发温度的步骤。
25.—种坩埚装置控制方法，包括下列步骤 随着上述坩埚所装载有机物质蒸发导致有机物质高度降低而从上部依次打开在上下方向互相隔离地配置于坩埚的多个加热单元； 根据上述有机物质高度降低而从上部依次关闭上述处于打开状态的加热单元。
26.一种膜厚测量装置，包括 膜厚测量仪，测量从坩埚蒸发的有机物质的蒸发量并算出沉积到沉积对象的膜的厚度； 导引罩，形成为筒形，连接到上述膜厚测量仪以便把上述坩埚所蒸发的有机物质的一部分导引到上述膜厚测量仪侧。
27.根据权利要求26所述的膜厚测量装置，其特征在于，还包括对上述导引罩加热的罩加热单元。
28.根据权利要求26所述的膜厚测量装置，其特征在于，上述导引罩包括固定部，安装在上述膜厚测量仪的本体； 导引部，在上述固定部的前面以筒形结构较长地连接并导引蒸发物质流入。
29.一种薄膜沉积设备，包括 沉积室，具备沉积空间； 基板支撑装置，在上述沉积空间的上部支持基板； 权利要求I或9所述的坩埚装置，在上述沉积空间的下部为了在上述基板支撑装置所支持的基板上沉积薄膜而供应有机物质。
30.一种薄膜沉积设备，包括 沉积室，具备沉积空间； 基板支撑装置，在上述沉积空间的上部支持基板； 坩埚装置，在上述沉积空间的下部为了在上述基板支撑装置所支持的基板上沉积薄膜而供应有机物质； 权利要求26所述的膜厚测量装置，在上述沉积空间配置于上述被支持的基板与上述坩埚装置之间并且测量沉积在基板上的薄膜的厚度。
全文摘要
本发明提供一种在薄膜沉积时根据坩埚内的有机物质剩余量而适当地调整加热位置地构成的坩埚装置及其控制方法、能够更加准确地测量沉积到基板上的薄膜厚度的膜厚测量装置、及包含该坩埚装置及/或膜厚测量装置的薄膜沉积设备。
文档编号C23C16/44GK102808167SQ20121017999
公开日2012年12月5日 申请日期2012年6月1日 优先权日2011年6月2日
发明者鲁俊瑞 申请人:丽佳达普株式会社