原子层沉积装置
阅读：807发布：2020-05-13
专利汇可以提供原子层沉积装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供 原子 层沉积 装置。其具有光特性测定装置（41）和ALD成膜室。光特性测定装置（41）具有电源（42）、 探头 （43）、测定装置（44）、承载台（45）和控制部（48）。探头（43）为接受来自发光装置（10）的光的受光体。测定装置（44）测定探头（43）接受的光的同时，输出作为测定结果的 色度 。控制部（48）控制光特性测定装置（41）的动作整体。，下面是原子层沉积装置专利的具体信息内容。
1.原子层沉积装置，其特征在于，具有：
搭载发光装置的承载台，
测定所述发光装置的色度的光特性测定装置，
具备排气装置的反应容器，以及
向所述反应容器的内部供给原料气体的第1给气部。
2.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述光特性测定装置具有：
与所述发光装置的导电体连接的连接端子，
连接于所述连接端子的电源，
与所述发光装置对向配置的，接受所述发光装置射出的光的探头，以及与所述探头连接，测定所述探头接受的光的测定装置。
3.如权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于，进一步具有基于所述光特性测定装置的输出控制所述第1给气部的控制部。
4.如权利要求3所述的原子层沉积装置，其特征在于，进一步具有在所述承载台上搭载多个所述发光装置的转移机。
5.如权利要求4所述的原子层沉积装置，其特征在于，
所述原料气体包括Ti、或Zn、或Ta或Nb，
且原子层沉积装置进一步具有向所述反应容器内部供给氧气的第2给气部。
6.如权利要求5所述的原子层沉积装置，其特征在于，
所述发光装置具有发出蓝色光的发光二极管元件、和由所述蓝色光激发发出荧光的荧光体。
7.如权利要求6所述的原子层沉积装置，其特征在于，
所述发光装置具有炮弹型形状。
8.如权利要求7所述的原子层沉积装置，其特征在于，
所述探头具有弯曲形状，
使得所述发光装置的光出射面对向配置于所述探头的弯曲内面。
9.如权利要求2-8的任一项所述的原子层沉积装置，其特征在于，在所述反应容器的内部配置所述连接端子。
10.如权利要求9所述的原子层沉积装置，其特征在于，
在所述反应容器的内部配置所述探头。
11.如权利要求10所述的原子层沉积装置，其特征在于，
设置保护所述探头不受所述原料气体影响的屏蔽板。
12.如权利要求11所述的原子层沉积装置，其特征在于，
在所述反应容器的内部进一步具有移动所述承载台或所述探头的臂，所述原子层沉积装置具有驱动机构，其移动所述承载台或所述探头分别到，搭载在所述承载台上的所述发光装置与所述探头对向的位置和与所述探头分离的位置。
13.如权利要求9所述的原子层沉积装置，其特征在于，
以透过性材料构成所述反应容器壁的一部分，
配置于所述反应容器的外部的所述探头和所述反应容器内部配置的所述发光装置对向配置。
14.如权利要求9所述的原子层沉积装置，其特征在于，
在所述反应容器的内部导入光纤，
在所述反应容器的外部设置检测入射到所述光纤的光的检测部。
原子层沉积装置
技术领域
背景技术
[0004] 实用新型所解决的技术问题
[0005] 日本专利第4292794号公报中记载的发光装置在光源装置的表面侧具有不含荧光体的非波长变换层。然后通过研磨该非波长变换层来调整色度。然而，具有这样研磨工序的色度调整方法在非波长变换层为非平坦表面的情况下，例如在球面的情况下，具有调整困难的问题。
[0006] 本实用新型目的在于提供制造可获得期望色度的发光装置的原子层沉积装置。
[0007] 解决问题的技术方案
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型提供的原子层沉积装置具有：搭载发光装置的承载台，测定所述发光装置的色度的光特性测定装置，具备排气装置的反应容器，以及向所述反应容器的内部供给原料气体的第1给气部。
[0009] 所述光特性测定装置可具有：与所述发光装置的导电体连接的连接端子，连接于所述连接端子的电源，与所述发光装置对向配置的，接受所述发光装置射出的光的探头，以及与所述探头连接，测定所述探头接受的光的测定装置。
[0010] 所述原子层沉积装置可进一步具有基于所述光特性测定装置的输出控制[0011] 所述第1给气部的控制部。
[0012] 所述原子层沉积装置可进一步具有在所述承载台上搭载多个所述发光装置的转移机。
[0015] 所述发光装置可具有炮弹型形状。
[0016] 所述探头可具有弯曲形状，可使得所述发光装置的光出射面对向配置于所述探头的弯曲内面。
[0017] 可在所述反应容器的内部配置所述连接端子。
[0018] 可在所述反应容器的内部配置所述探头。
[0019] 可设置保护所述探头不受所述原料气体影响的屏蔽板。
[0020] 在所述反应容器的内部可进一步具有移动所述承载台或所述探头的臂，所述原子层沉积装置可具有驱动机构，其分别移动所述承载台或所述探头到，搭载在所述承载台上的所述发光装置与所述探头对向的位置和与所述探头分离的位置。
[0021] 可以透过性材料构成所述反应容器壁的一部分，配置于所述反应容器的外部的所述探头和所述反应容器内部配置的所述发光装置可对向配置。
[0022] 在所述反应容器的内部可导入光纤，在所述反应容器的外部可设置检测入射到所述光纤的光的检测部。
[0023] 实用新型的效果
[0025] 图1是显示发光装置的截面图。
[0026] 图2是显示本实用新型的第1实施方式的原子层沉积装置的光特性测定装置的示意图。
[0027] 图3（a）-（c）是标示发光装置的色度（x，y）的坐标图。
[0028] 图4是显示本实用新型的第1实施方式的原子层沉积装置的成膜室的示意图。
[0030] 图6是显示本实用新型的第2实施方式的原子层沉积装置的成膜室的示意图。
[0031] 图7是显示本实用新型的第3实施方式的原子层沉积装置的成膜室的示意图。
[0032] 图8是显示接续图7的成膜室的示意图。
[0033] 图9是显示原子层沉积装置的变形例的示意图。
[0034] 图10是显示原子层沉积装置的变形例的示意图。
[0035] 图11是显示表面安装型发光装置的截面图。
具体实施方式
[0036] 以下参照附图说明本实用新型的实施方式。
[0037] 第1实施方式
[0038] 图1中显示了发光装置10。发光装置10具有基板11、导电体12a、12b、LED元件13、配线14a、14b、灌封树脂15、荧光体16和透明树脂17。发光装置10为所谓的炮弹型发光装置。
[0039] 灌封树脂15填充于反射部19内以灌封LED元件13的上面和侧面。
[0040] 荧光体16分散的分布于灌封树脂15内。
[0041] 透明树脂17形成为覆盖灌封树脂15的整体。透明树脂17形成为大致半球状。通过这个形状，发光装置10发出的光扩展成大致半球状。透明树脂17具有透光性。透明树脂17与灌封树脂15一样由环氧树脂或硅树脂等制成。本实施方式中，透明树脂17由硅树脂形成。
[0042] 接下来，对于本实施方式的原子层沉积装置按照透明膜的成膜工序进行说明。以下，图面是用于说明原子层沉积装置的结构以及成膜工序等的概略图，而非实际尺寸。
[0043] 首先，原子层沉积装置使用图2所示的光特性测定装置41测定发光装置10的色度。
[0044] 光特性测定装置41具有电源42、探头43、测定装置44、承载台45和控制部48。
[0045] 光特性测定装置41通过连接端子将发光装置10的导电体12a、12b连接于电源42。透明树脂17的上方设置有探头43。探头43是接受来自发光装置10的光的受光体。
本实施方式中探头43具有碗状形状。探头43的内面对向于设置在承载台45上的发光装置10的透明树脂17。探头43连接于测定装置44。测定装置44测定探头43接受的光。另外，测定装置44是输出作为基于如图3的CIE（国际照明委员会）-XYZ表色系的色度（x，y）利用的测定结果的装置。控制部48由CPU（中央处理器）、RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）等构成。控制部48控制光特性测定装置41的整体动作。实施例中碗状的探头接受全方向的光，但也可以接受指定角度方向的光。或者，使用可移动的探头接受各个角度方向的光。接受全方向的光的情况下，可将探头设计为弯曲形状或球面形状，配置发光装置的出光面对向于弯曲内面。本装置测定色度的同时测定总光通量。此外，本装置不限于色度、总光通量，可以测定各种光特性。
本实施方式中探头43具有碗状形状。探头43的内面对向于设置在承载台45上的发光装置10的透明树脂17。探头43连接于测定装置44。测定装置44测定探头43接受的光。另外，测定装置44是输出作为基于如图3的CIE（国际照明委员会）-XYZ表色系的色度（x，y）利用的测定结果的装置。控制部48由CPU（中央处理器）、RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）等构成。控制部48控制光特性测定装置41的整体动作。实施例中碗状的探头接受全方向的光，但也可以接受指定角度方向的光。或者，使用可移动的探头接受各个角度方向的光。接受全方向的光的情况下，可将探头设计为弯曲形状或球面形状，配置发光装置的出光面对向于弯曲内面。本装置测定色度的同时测定总光通量。此外，本装置不限于色度、总光通量，可以测定各种光特性。
[0046] 图2中色度测定的结果在图3（a）-（c）的例如Χ印记处标示。图3（a）-（c）中相对作为示例的9个发光装置分别标示1-9的样品编号和测定结果。该结果只要在发光装置的规定合格范围内的话则没有问题。然而图3（a）的Χ印记处的示例则为色度在合格范围之外。
[0047] 相对色度在合格范围之外的发光装置10，通过ALD（atomic layer deposition，原子层沉积）法在透明树脂17的表面形成透明膜18（图4）。ALD法可以使用热ALD法和PE-ALD（Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，等离子体增强原子层沉积）法。特别的在本说明书说明的发光装置中，较好的是能够以比较低的温度形成细致的层的PE-ALD法。
[0048] 本实施方式中使用TiO2作为透明膜18的材料。TiO2形成的透明膜18具有比硅树脂形成的透明树脂17的材料的折射率（约1.41）更高的、大约2.42的折射率。透明膜18反射短波长一侧的光，即在本实施方式为蓝色光。由此，透明膜18具有使得发光装置10向外部发射的光的色度向长波长一侧变化的效果。基于图3（a）的Χ印记处显示的色度的测定结果，调整透明膜18的膜厚度。
[0049] 如图4所示，成膜室51具有给气部52、排气装置53、承载台55和控制部58。给气部52和排气装置53连接于成膜室51。可以向成膜室51外部的搬出以及从成膜室51外部搬入承载台55。ALD法成膜时在规定的位置配置承载台55。控制部58由CPU、RAM和ROM等构成。控制部58控制成膜室51的整体动作。
[0050] 以下为透明膜18的概要成膜工序。首先将发光装置10设置在成膜室51内的规定的承载台55。之后，从给气部52向成膜室51供给包含Ti的原料气体。本实施例使用四异丙醇钛（TTIP），但是原料气体的种类不限于此。使得Ti原子吸着在发光装置10的表面上之后，通过排气装置53排除原料气体。之后，向成膜室51供给氧气。通过氧气氧化发光装置10的Ti原子，形成TiO2膜。从成膜室51排除氧气之后到达到期望的膜厚为止，继续上述循环。本实施方式中，在样品编号1-3的发光装置上形成10nm的TiO2膜，在样品编号4-6的发光装置上形成20nm的TiO2膜，在样品编号7-9的发光装置上形成30nm的TiO2膜。
[0051] 完成相对发光装置10的透明膜18的形成之后，对该发光装置10使用图2的光特性测定装置41进行色度的再测定。图3（a）-（c）的□印记显示再测定的结果。图3（a）显示形成10nm的TiO2膜时的色度变化。图3（b）显示形成20nm的TiO2膜时的色度变化。图3（c）显示形成30nm的TiO2膜时的色度变化。与Χ印记相同的，在□印记处也显示样品编号。由此，观察相同编号的印记处，可以看出从Χ印记处到□印记色度在变化。这意味着蓝色由透明膜18反射，蓝色的成分减少，出射光整体在长波长一侧的红色和绿色变的比较强。另外，图3（a）-（c）中透明膜18的厚度越大色度变化越大。由此，可以看出通过调整透明膜18的膜厚可以调整色度。
[0052] 在图3（a）的□印记处标示，发光装置的色度变为在合格范围之内。只要相应于期望的合格范围，图3（b），（c）的示例以及其他的膜厚即可。控制部48和控制部58可以构成为一体，或者联结设置。基于透明树脂17和透明膜18的折射率以及光特性测定装置41输出的测定结果，控制部48或者控制部58计算出色度调整所需要的膜厚。基于计算结果，只要控制部58控制给气部52使得在期望的膜厚完成成膜即可。
[0053] 对在图3（a）-（c）实际上色度在合格范围内（□印记）的发光装置10的总光通量进行测定。其结果为样品编号1-9的任一发光装置的光通量变化率都不到3%。与透明膜18形成前相比较，光通量变化量非常小。由此，本实施方式在可以进行色度调节的同时，能够实现现有没有的、将总光通量降低抑制在微小的程度的效果。
[0054] 同样的，供给包含Nb的原料气体准备形成了Nb2O5膜的样品，供给包含Ta的原料气体准备形成了Ta2O5膜的样品，实施色度测定和总光通量测定。其结果，确认了任一种情况都抑制了总光通量降低同时色度发生变化。
[0055] 本实施方式中，相对发光装置10在透明树脂17的表面上形成透明膜18。透明膜18的膜厚为数十nm程度非常薄，所以对发光装置的外形影响很小。另外，通过本实施方式那样的ALD法，可以一层一层的形成原子层，很容易控制膜厚，而且可以形成均一性高的膜。通过使用ALD法，相对炮弹型的发光装置10也可以形成均一的膜。另外，透明树脂17使用的硅树脂或环氧树脂的线膨胀系数较大，通过溅射法或蒸发法形成透明膜会在膜上产生裂缝，然而通过使用ALD法可以形成没有裂缝的膜。由此，通过使用ALD法形成透明膜，可以提高产品的成品率。作为比较例，图5显示了溅射法形成的13nm的透明膜。溅射法的透明树脂和透明膜之间的密着力弱，13nm的极薄膜也产生裂缝，透明膜剥离。相对于此，ALD法的透明树脂和透明膜之间的密着力强，不产生裂缝和剥离。另外，发光装置10的制造工序中，设定与最终产品要求的色度不同的目标色度，在本实施方式的原子层沉积装置构成逼近期望色度的结构，可以进一步提高产品的成品率。例如，设定色度坐标中x值或y值的目标值为比最终产品要求的色度小的值，形成发光装置10，分别形成所需膜厚的TiO2膜，使x值或y值增加即可。
[0056] 本实施方式以未形成透明膜18的状态的发光装置10进行了说明，但是相对形成了透明膜18的发光装置，通过原子层沉积装置的色度调整也为可能。即，通过追加成膜具有规定色度调整效果的透明膜，抑制对外形影响的同时可以实现期望的色度。如上，通过本实施方式，可以形成表面即使不平坦但是均一且对外形影响小的色度调整层（透明膜18）。
[0057] 第2实施方式
[0058] 第1实施方式说明了相对1个发光装置10形成透明膜18的示例。除此之外，可以如本实施方式一样集中多个发光装置10通过ALD法形成透明膜18。
[0059] 如图6所示，在成膜室51内的规定承载台上排列设置例如10个发光装置10。成膜室51具有转移机56。转移机56为在承载台上搭载多个发光装置10的结构。本实施例中，在搬出到成膜室51的外部的承载台上，使用转移机56转移多个发光装置10，将转移后的承载台搬入成膜室51内部的规定位置。本实施例将转移机56设计在成膜室51的外部，但转移机56也可以在成膜室51的外部和内部之间转移多个发光装置10。虽然省略了图示，但在成膜室51内部如图4一样配置有承载发光装置10的规定的承载台（以下的成膜室也为同样）。此状态下，与第1实施方式相同的，使用给气部52和排气装置53向成膜室51内分别供给/排除原料气体以及氧气。由此，在发光装置10的表面上形成透明膜18。在达到期望的膜厚为止反复继续这个循环。本实施方式构成为预先测定多个发光装置10的色度进行分组，使用转移机56在承载台上搭载相同色度范围的发光装置10，同时进行处理的结构。通过同时处理色度范围相同的发光装置10，形成相同厚度的透明膜18，可以使得多个发光装置同时处于合格范围的色度。
[0060] 通过使用ALD法，可以相对多个发光装置10形成均一性高的透明膜18。由此，ALD法相对于LED发光装置这样的量产产品特别有效果。图示了发光装置10为10个的示例，但是可以根据成膜室51的规格、发光装置10的大小、透明膜18的成膜条件，适宜决定1次处理可提供的个数。
[0061] 第3实施方式
[0062] 本实施方式在一个室内进行发光装置10的色度测定和透明膜18的形成。
[0063] 如图7所示，通过移动发光装置10，在相同的处理室71实施色度的测定和透明膜的成膜。
[0064] 在处理室71内的规定的承载台上设置发光装置10。发光装置10的上方配置有探头43。本实施方式中，发光装置10固定于臂46。通过驱动机构47可以从图示的位置向左右方向移动发光装置10。另外，也可以将发光装置10固定于臂46，通过相对于驱动机构47的臂46的移动，使得发光装置10向左右方向移动。另外，控制部78由CPU、RAM和ROM等构成。控制部78控制光特性测定和成膜的动作整体。
[0065] 在色度的测定中，如图7所示，探头43配置于发光装置10的上方，即光的出射方向相对的位置。然后与第1实施方式相同的，使用电源42、探头43以及测定装置44测定发光装置10的色度。本实施方式中，连接于发光装置10的导电体12a、12b的连接端子配置于处理室71的内部。
[0066] 接下来，在透明膜18的形成工序中如图8所示使得发光装置10朝离开探头43的位置移动。虽未图示，可以设计屏蔽（遮蔽）板等，其用于保护探头43不受原料气体影响。图8的状态下，使用给气部52以及排气装置53与第1实施方式相同的，通过ALD法在发光装置10的表面上形成透明膜18。
[0067] 此后，再次使得发光装置10回到图7的位置，再次测定色度。色度变为合格范围，完成在发光装置10上的透明膜18的成膜。
[0068] 作为变形例，图9显示了同时进行色度测定和透明膜的成膜的示例。成膜室81具有电源42、探头43、测定装置44、给气部/排气部82和控制部88。可以代替给气部/排气部82而具有图4那样的给气部52和排气装置53。控制部88控制成膜室81中的色度测定和透明膜的成膜的整体。
[0069] 图9的示例中，在成膜室81的外部配置探头43。然后，以玻璃等透过性（透過性）材料构成与探头43对向的成膜室81的壁。由此可以保护探头43不受原料气体影响。或者，可以在成膜室81内配置探头43，在探头43的前面设置保护探头43不受原料气体影响的透过性的遮蔽板。使得发光装置连接于电源42并发光，在测定光特性的状态下实施成膜。由于在透过性的遮蔽板或者透过性的成膜室壁上通过成膜沉积了膜，所以探头接受的光发生变化。测定装置通过计算除去沉积膜为原因的光变化，计算出透明膜18所成膜的发光装置10的实际色度即可。沉积膜为原因的光变化可从沉积膜的折射率和膜厚计算出。ALD装置一层一层沉积原子层，由此通过原料气体供给和排除的循环，可以测得膜厚，通过原料气体和反应气体的种类可以特定折射率。通过现场（in-situ）色度测定，可以以期望的色度完成成膜。
[0070] 作为变形例，图10显示了成膜室内部导入光纤的示例。图10所示的装置在真空的成膜室81内部导入光纤90，在大气下配置检测部91。其他构成与图9相同。在成膜室81内部配置多个光纤，检测各个位置处的光谱特性，测定色度。在图10所示的示例中，测定发光装置10的多个方向的色度。此外，可以只具有一组光纤和检测部，只检测一个方向的色度。以其他工序测定全方向的光束。
[0071] 通过构成本实施方式这样的结构，可以在一个处理装置实施色度的测定工序、透明膜的形成工序以及膜形成后的再测定工序。由此，可以实现工序的时间短缩和成本降低。
[0072] 本实用新型不限于上述的实施方式和具体示例，可以有各种变形和应用。
[0073] 上述的实施方式中使用TiO2、ZnO、Ta2O5、Nb2O5作为透明膜材料。此外，可以使用ZrO2、HfO2等高折射材料作为透明膜材料。各实施方式和比较例中使用的材料在波长450nm下的实测折射率结果为TiO2为2.4，ZnO为1.9，Ta2O5为2.2，Nb2O5为2.4，ZrO2为2.1，HfO2为2.0，SiO2为1.5，Al2O3为1.7。
[0074] 相对虽是成品但色度在合格范围之外的不良品，通过使用上述各实施方式调整色度，可以挽救现有当做不良品废弃的产品。通过在LED发光装置生产线的最终工序设计本实施方式的色度调整工序，可以提高生产线的良品率。
[0075] 另外，在上述的各实施方式，以所谓炮弹型的LED发光装置的透明膜的形成为例进行了说明。然而，LED发光装置的形状不限于此。例如，可以使用图11所示表面安装型发光装置。图11所示的发光装置20具有基板21、导电体22a、22b、LED元件23、配线24a、24b，灌装树脂25、荧光体26和透明膜28。发光装置20的上述各个构成部分分别对应于炮弹型发光装置10的基板11、导电体12a、12b、LED元件13、配线14a、14b，灌装树脂15、荧光体16和透明膜18。
[0076] 另外，在上述的各实施方式中，以蓝色的LED元件和红色绿色的荧光体的组合进行了说明。此外，蓝色的LED元件和黄色的荧光体组合，或者蓝色、红色和绿色的LED元件等的组合的多芯片方式的发光装置中，也可以适用本说明书的制造方法，特别是色度调整方法。
[0077] 另外，可以在发光装置中一体形成例如散热片等部件。
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