JP4481925B2 - マルチ真空蒸着システム - Google Patents

Description

本発明は、マルチ真空蒸着装置及び制御方法に関し、より詳細には、多数の蒸発源の中で加熱される蒸発源の熱が外部に放出される現象が遮断されるように冷却装置が設置されており、加熱位置に移動される蒸発源の回転角が制御されるようになったものである。

一般的に、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）構造は陽極ＩＴＯ／多層有機薄膜／陰極金属の構造を有しているが、多層有機薄膜は、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）と、正孔輸送層（ＨＬＴ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）と、発光層（ＥＭＬ：Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）とで構成されており、時には別途の電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）と正孔注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）または正孔防止層（ＨＢＬ：Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）が素子特性の改善のために追加挿入されている。このような多層の有機薄膜を形成することに使用される典型的なＯＬＥＤ蒸着機は一般的に次のような工程を遂行する。

先に、ＩＴＯ膜の蒸着工程として、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）によってガラス基板の表面に多数のＩＴＯ薄膜パターンを蒸着する。その後に、ＩＴＯ薄膜の前処理工程として、陽極で使用されるＩＴＯから正孔がより円滑に発光層まで移動するように放電、紫外線またはプラズマを利用して表面を酸化させる。有機薄膜蒸着工程としての一例を挙げれば、高真空状態で真空蒸着方式を利用してガラス基板の表面に順次に有機薄膜を形成する。このような薄膜が蒸着される真空チャンバーの構造は、通常、材料の蒸発源、膜の厚さの制御センサー、ガラス基板と金属シャドウマスクを位置あわせすることができる器具及び材料を蒸発させるための電源供給源などで構成されている。このような有機薄膜の蒸着が完了した後には金属電極蒸着、保護膜蒸着及び封止工程が順次に遂行される。

ここで、薄膜蒸着に利用される蒸着装置は、有機物と無機物を加熱して真空チャンバー内に設置された基板に蒸着させる装置であって、現在、多くの種類が開発されている。

前記マルチ真空蒸着装置は、多数個の蒸発源が回転可能に設置されて、前記蒸発源が所定の加熱位置に位置されると加熱装置によってるつぼが加熱されるようになっている。

ここで、前記蒸発源は、蒸着物質が収容されたるつぼが加熱装置によって加熱されるようになっている。

また、るつぼの加熱位置としては、蒸着のための本加熱位置と、この本加熱位置に移動されるるつぼを予備加熱するための予備加熱位置とが設定されている。

しかし、加熱されるるつぼから放出された熱が隣接されたるつぼに伝達することで、加熱が不必要なるつぼで蒸着物質が熱によって放出される現象が頻繁に発生しており、このような現象のため、本加熱位置と移動加熱位置ができる限り遠く離隔されるように配置されているが、このような配置によっては予備加熱の効率性が低いという問題が提起された。

一方、前記従来のマルチ真空蒸着装置及び制御方法に関する技術を記載した文献としては、下記特許文献１および２等がある。

韓国特開第２００３−００１５００９６号公報 日本特開第２００３−３１３６５７号公報

前記のような問題点を勘案して案出された本発明は、加熱体及びるつぼから発生する熱を遮断及び低温化させるためのリフレクター（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）及び低温水を含む冷却装置が蒸発源に設置されることによって、加熱される蒸発源から発生した熱が隣接した蒸発源に伝達される現象が防止されて、本加熱位置と予備加熱位置が相互近接するように位置されるようにしながら蒸発源の回転を制御して予備加熱の効率性が上昇するようしたマルチ真空蒸着装置及び制御方法を提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するための本発明によるマルチ真空蒸着装置は、ケースの内部に配置されるるつぼとこのるつぼを加熱する加熱体を内蔵してなる蒸発源と、この蒸発源が移動してある位置に停止されると加熱体に電源が供給されて蒸発源が加熱されると共に、収容された蒸着物質が拡散排出されて前方の基板に蒸着されるように前記蒸発源を加熱する加熱装置と、前記蒸発源が加熱される間に外部に伝達される熱が遮断されるように蒸発源に設置された冷却装置とが具備されてなる。

前記冷却装置には、加熱体及びるつぼの熱が遮断されるように、前記るつぼの外縁に設置された加熱体を囲むように少なくとも一つのリフレクターが配置される。

また、前記冷却装置は、るつぼと加熱体を収容したケースが内壁及び外壁の二重構造を持って、この内壁及び外壁の間の閉鎖された空間に冷却水が供給及び排出される。この時、前記閉鎖空間は、内壁と外壁及び、この内壁と外壁の上部と下部に設置されたシール材により形成される。

このような閉鎖空間は冷却水が充填されて、この冷却水の供給及び排出のために外壁の下部と上部に供給管と排出管が設置される。

前記供給管と排出管が相互隔離されるように隔壁が設置されて、また、供給管と排出管はこの隔壁と隣接するように位置される。

前記外壁の下部と上部に供給管と排出管が設置されて、前記供給管と排出管は相互対称する位置に設置される。

一方、閉鎖空間には外壁の下部と上部に設置された供給管と排出管が両端部に装着された少なくとも一つの冷却誘導管が配置される。

前記るつぼとケースの間の開放された上部を塞ぐために、ケースに支持されてるつぼ側で延長されてなされた冷却カバーが設置される。

一方、本発明によるマルチ真空蒸着装置は、前記冷却装置が設置されて移動される多数個の蒸発源と、この蒸発源の中でｎ番目の蒸発源が第１の加熱装置によって本加熱されて、前記蒸発源の中で本加熱を待つｎ-１番目の蒸発源が第２の加熱装置によって予備加熱される加熱装置とが具備されてなる。

また、本発明によるマルチ真空蒸着装置の制御方法は、前記冷却装置が設置された多数の蒸発源が回転装置によって回転されて、この回転角度θは、総蒸発源の数をｓ、自然数をｔ、及びｎ番目の蒸発源の１回転で得る角度を３６０゜とする時、
０＜（ｔ−１）／ｓ≦０.５を満足する式、
θ=３６０゜×（ｔ−１）／ｓで回転する。

前記蒸発源の数ｓは、ｓ≧２を満足する。さらに、前記自然数ｔは、１＜ｔ≦ｓを満足する。

前記蒸発源の中でｎ番目の蒸発源が第１の加熱装置によって本加熱され、前記蒸発源の中で本加熱を待つｎ−１番目の蒸発源が第２の加熱装置によって予備加熱される。

本発明によれば、本加熱及び予備加熱される蒸発源から発生した高温の熱が隣接した蒸発源に伝達される現象が防止され、本加熱される蒸発源以外の蒸発源が加熱されて蒸着物質が放出される現象が顕著に低下されると共に、本加熱位置と予備加熱位置が相互近接するように位置されるようにしながら蒸発源の回転を制御して予備加熱の本来の意図に符合しながらその効率性が上昇する効果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例に対して本発明が属する技術分野における通常の知識を持った者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は、相違する様々な形態で具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。

図１は本発明の望ましい実施例によるマルチ真空蒸着システムが概略的に図示された断面図である。

図１を参照すれば、マルチ真空蒸着システムは真空チャンバー１０に基板２０が設置されて、この基板２０に蒸着物質を蒸着させるための蒸着装置１００が配置される。

前記蒸着装置１００は、多数の蒸発源１１０と、この多数の蒸発源１１０が装着された回転部１２０と、この回転部１２０を内蔵して真空チェンバー１０に固定された固定ハウジング１３０と、電源部１４０が含まれてなる。

前記蒸発源１１０は、相互等角を成しながらある一つの蒸発源１１０が１回転された場合、回転角は３６０°になるように配置される。

前記回転部１２０は、回転のために多数のベアリング１２２が設置されて、また回転部１２０による真空状態が損傷される現象を防止するために真空シーリングを有することは当然である。

一方、前記固定ハウジング１３０の上部には、多数の蒸発源１１０の中で本加熱される蒸発源１１０を除いた他の蒸発源１１０から放出される蒸着物質が遮断されるように蒸着遮断板１３２が設置される。

この蒸着遮断板１３２は、おおよそ原型であるが、本加熱される蒸発源１１０のみが開放されるように所定の角度を持つ開口部が形成されて、固定ハウジング１３０に固定される。

図２は、図１に図示された蒸発源が拡大図示された断面図である。

図２を参照すれば、前記蒸発源１１０は、蒸着物質が収容されたるつぼ１１１と、このるつぼ１１１を加熱するためにるつぼ１１１の外側に位置された加熱体１１２と、この加熱体１１２と電源部１４０が連結されるように設置された電源端子１１３と、前記るつぼ１１１と加熱体１１２が内蔵されながら電源端子１１３が設置されたケース１１４と、前記るつぼ１１１と加熱体１１２で発生した熱が外部に伝達される現象が防止されるように冷却装置とが含まれてなる。

前記冷却装置は、前記加熱体１１２及びるつぼ１１１の熱が遮断されるように、前記加熱体１１２を囲むようにリフレクター１５０が設置されて、前記ケース１１４が内壁１１４ａと外壁１１４ｂとに区分された二重壁構造を有して冷却水１６２が流入及び排出される閉鎖空間１６０が形成されてなる。

前記リフレクター１５０は、一つ以上の多数個で形成されることがよく、加熱体１１２と近接するように配置されて加熱体１１２及びるつぼ１１１から放出される高温の熱を反射する第１のリフレクター１５０ａと、第１のリフレクター１５０ａを透過した高温の熱を再反射する第２のリフレクター１５０ｂとが含まれてなることが望ましい。

このような第１、第２のリフレクター１５０は、相互離隔されて少しの空間が形成されることがよく、また前記第１、第２のリフレクター１５０は各々加熱体１１２及び内壁１１４ａとも相互離隔された空間が形成されるようにすることが良い。これは熱の伝達現象が少し低下するようにすることができる。

また、前記閉鎖空間１６０は、相互離隔された内壁１１４ａと外壁１１４ｂの上部及び下部にシール材１１４ｃが設置されて密閉されることが望ましく、またはケース１１４の内壁１１４ａと外壁１１４ｂで密閉されることもできることは勿論である。

ここではケース１１４が二重壁構造になっており、この二重壁構造によって閉鎖空間１６０が形成されるという点が主要構成である。

ここで、前記閉鎖空間１６０へ冷却水が流入及び排出されるように、閉鎖空間１６０と連通するように外壁１１４ｂの下部と上部に各々供給管１６４と排出管１６６が設置される。

この時、前記供給管１６４は、外部に位置された供給水槽（図示しない）と連通しながら冷却水の供給のための別途のポンプ（図示しない）が配置されることが望ましく、前記排出管１６６も、外部に位置された排出水槽（図示しない）と連通することが望ましい。ここで、前記冷却水の排出のための別途のポンプ（図示しない）が設置されることもできる。

一方、るつぼ１１１の上端部と内壁１１４ａの間に開放された上部を塞ぐために冷却カバー１７０が設置される。

この冷却カバー１７０は、上部シール材１１４ｃに一端部が支持されて、るつぼ１１１の上端部まで延長されるように形成されることが望ましく、この冷却カバー１７０は、前記リフレクター１５０と同一な材質であることもでき、またこれとは違う別途の断熱材であることもできる。

図３ないし図５は、図２に図示された冷却装置の変形例である。

先に、図３を参照すれば、ケース１１４の二重壁構造によって形成された閉鎖空間１６０に供給管１６４と排出管１６６が隔離されることができるように隔壁１８０が設置される。

この隔壁１８０の両側に供給管１６４と排出管１６６が設置されることが望ましい。

このような構造は、供給管１６４を通じて供給された冷却水によって十分な冷却効果を得た後に排出管１６６へ排出されるようにするためである。

また、図４を見れば、供給管１６４と排出管１６６の位置を相互対称的に配置する。

このような配置も、供給管１６４を通じて供給された冷却水が閉鎖空間１６０で十分に流動された後、排出管１６６へ排出されるようにするためである。

図５を見れば、閉鎖空間１６０に一つ以上の冷却水誘導管１９０が設置される。

この冷却水誘導管１９０は、全閉鎖空間１６０に一つが設置されることよりは、多数個が設置されることが望ましい。

これは、冷却水による吸熱及び低温化範囲が縮小されるようにしてより大きい効果を得ることができるからである。

一方、前記冷却水誘導管１９０の両端部は、上部及び下部に位置されて各々排出管１６６と供給管１６４が装着される。

以下、前記のように冷却装置が装着された多数の蒸発源が本加熱位置に移動されるようになされたマルチ真空蒸着装置の制御方法に対して図面を参照して説明する。

図６は図１に図示された蒸着装置の平面図で、図７は図６の蒸発源が次の工程に移動された状態が図示された平面図である。

先に、図６を参照すれば、冷却装置が設置された多数の蒸発源１１０が相互等角をなして、ある一つの蒸発源１１０が回転部１２０を含む回転装置によって１回転された場合、回転角は３６０゜になるように配置される。

前記回転装置は、蒸発源１１０が設置された回転部１２０と、この回転部１２０に回転力を提供する動力部、動力部に電源を印加する電源部及び動力部の回転力による回転部１２０の回転角度を測定及び制御する制御部が含まれてなる。

そして、この回転装置１２０は、一般的に、回転型蒸着装置に設置されたものであって、その詳細な説明は省略する。

一方、蒸着遮断板１３２が設置されており、この蒸着遮断板１３２は第１の加熱装置２００によって本加熱される蒸発源１１０ａのみが開放されて、残余蒸発源１１０ｂ、１１０ｃ、・・・は遮られており、多数の蒸発源の中で本加熱された蒸発源１１０ａの蒸着物質のみが基板図１の２０に蒸着されるようにする。

また、第１の加熱装置２００によって蒸発源１１０ａが本加熱される位置と、この本加熱位置と隣接した位置に第２の加熱装置２１０によって蒸発源１１０ｂが予備加熱される位置が設定される。

この第１、第２の加熱装置２００、２１０は相互隣接するように配置される。

このように設置された蒸発源１１０は、図６及び図７を参照すれば、ある選択された位置、すなわち、１番目の蒸発源１１０ａが第１の加熱装置２００によって蒸着のための本加熱がなされて、この本加熱がなされる蒸発源１１０ａの隣接した位置、すなわち、２番目の蒸発源１１０ｂが第２の加熱装置２１０によって予備加熱がなされることにより、一回の工程を終える。

言い換えると、冷却装置が具備された多数の蒸発源１１０ａ、１１０ｂ、・・・の中でｎ番目の蒸発源１１０ａが第１の加熱装置２００によって本加熱されて、本加熱を待機するｎ-１番目の蒸発源１１０ｂが第２の加熱装置２１０によって予備加熱される。

本加熱されたｎ番目の蒸発源１１０ａの蒸着が仕上げられると、予備加熱されたｎ-１番目の蒸発源１１０ｂが本加熱位置に移動されて第１の加熱装置２００によって本加熱され、ｎ-２番目の蒸発源１１０ｃが予備加熱位置に移動されて第２の加熱装置２１０によって予備加熱される。これにより、一回の工程がなされる。

このように、蒸発源１１０が一回の工程を成す時の蒸発源１１０の回転に対して式で表現すれば、総蒸発源の数をｓとし、自然数をｔとし、ｎ番目の蒸発源が１回転して成す角度を３６０゜とした場合、前記蒸発源１１０が一回の工程を成す時に回転装置によって回転する角度θは、
θ=３６０゜×（ｔ−１）／ｓ ・・・式（１）
で、ここで前記式（１）は、
０＜（ｔ−１）／ｓ≦０.５ ・・・式（２）
を満足しなければならない。
この時、前記総蒸発源の数ｓは、
ｓ≧２
を満足して、また前記自然数ｔは、
１＜ｔ≦ｓ
を満足しなければならない。

このように、本加熱位置と予備加熱位置が相互近接することができる理由は、各蒸発源１１０に冷却装置が設置されて本加熱及び予備加熱される蒸発源１１０ａ、１１０ｂから放出される高温の熱を遮断及び冷却することができるからである。

前記のように構成された本発明によれば、本加熱及び予備加熱される蒸発源から発生した高温の熱が隣接した蒸発源に伝達される現象が防止され、本加熱される蒸発源以外の蒸発源が加熱されて蒸着物質が放出される現象が顕著に低下されると共に、本加熱位置と予備加熱位置が相互近接するように位置されるようにしながら蒸発源の回転を制御して予備加熱の本来の意図に符合しながらその効率性を上昇する効果がある。

以上、本発明の望ましい実施例に対して説明したが、本発明は、ここに限定されるものではなくて特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲の中で様々に変形して実施することが可能であり、またこれも本発明の範囲に属することは当然である。

本発明の望ましい実施例によるマルチ真空蒸着装置が概略的に示した断面図である。 図１に示した蒸発源が拡大図示された内部断面図である。 図２の変形例である。 図２の変形例である。 図２の変形例である。 図１に示した蒸着装置の平面図である。 図６の使用状態図である。

符号の説明

１０ 真空チェンバー
２０ 基板
１００ 蒸着装置
１１０ 蒸発源
１１１ るつぼ
１１２ 加熱体
１１３ 電源端子
１１４ ケース
１１４ａ 内壁
１１４ｂ 外壁
１１４ｃ シール材
１２０ 回転部
１２２ ベアリング
１３０ 固定ハウジング
１３２ 蒸着遮断板
１４０ 電源部
１５０ リフレクター
１５０ａ 第１のリフレクター
１５０ｂ 第２のリフレクター
１６０ 閉鎖空間
１６２ 冷却水
１６４ 供給管
１６６ 排出管
１７０ 冷却カバー
１９０ 冷却水誘導管

Claims (7)

1. ケースの内部にるつぼと該るつぼを加熱する加熱体とを内蔵してなる蒸発源と、
   該蒸発源が移動されてある位置に停止されると前記蒸発源に収容された蒸着物質が拡散排出されて前方の基板に蒸着されるように前記蒸発源を加熱する加熱装置と、
   前記蒸発源が加熱される間に外部に伝達される熱が遮断されるように前記蒸発源に設置された冷却装置と、が具備され、
   前記冷却装置は、前記るつぼと前記加熱体とを収容したケースが内壁及び外壁の二重構造を有し、前記内壁及び外壁の間の閉鎖された閉鎖空間に、供給管と排出管を通じて冷却水が供給及び排出され、さらに、これら供給管と排出管は、前記外壁の下部と上部にそれぞれ配置されるとともに、前記閉鎖空間内の隔壁により相互隔離されるように、かつ該隔壁と隣接する位置に配置されたことを特徴とするマルチ真空蒸着システム。
2. 前記冷却装置には、前記加熱体及び前記るつぼの熱が遮断されるように前記るつぼの外縁に設置された前記加熱体を囲むように少なくとも一つのリフレクターが配置されたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ真空蒸着システム。
3. 前記閉鎖空間は、前記内壁と外壁、及び、該内壁と外壁の上部と下部に設置されたシール材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ真空蒸着システム。
4. 前記外壁の下部と上部に前記供給管と前記排出管が設置されて、前記供給管と前記排出管は相互対称する位置に設置されたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ真空蒸着システム。
5. 前記閉鎖空間には前記外壁の下部と上部に設置された前記供給管と前記排出管が両端部に装着された少なくとも一つの冷却誘導管が配置されたことを特徴とする請求項１に記載のマルチ真空蒸着システム。
6. 前記るつぼとケースとの間の開放された上部を塞ぐためにケースに支持されて前記るつぼ側に延長されてなる冷却カバーが設置されたことを特徴とする請求項２に記載のマルチ真空蒸着システム。
7. 蒸発源が加熱される間に外部に伝達される熱を遮断する冷却装置が設置されて移動される多数個の蒸発源と、
   該蒸発源の中でｎ番目の蒸発源が第１の加熱装置によって本加熱されて、前記蒸発源の中で本加熱を待つｎ−１番目の蒸発源が第２の加熱装置によって予備加熱される加熱装置と、
   が具備され、
   前記冷却装置は、前記るつぼと前記加熱体とを収容したケースが内壁及び外壁の二重構造を有し、前記内壁及び外壁の間の閉鎖された閉鎖空間に、供給管と排出管を通じて冷却水が供給及び排出され、さらに、これら供給管と排出管は、前記外壁の下部と上部にそれぞれ配置されるとともに、前記閉鎖空間内の隔壁により相互隔離されるように、かつ該隔壁と隣接する位置に配置されたことを特徴とするマルチ真空蒸着システム。

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