KR100597923B1 - 증발 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 증발 장치에 있어서, 길이 방향에 균일한 증착물을 방출하는 데 있다.

도가니(10)의 상부에 배치된 전열 히터(12)에 통전함으로써 도가니(10) 내에 수납되어 전열 히터(12)의 하방에 설치되어 있는 증발 재료를 가열하고, 기화된 증착 재료가 통과하는 전열 히터(12)의 개구로부터 방출된다. 이 도가니(10)의 외면에는 금속 코팅(25)을 실시하고 있고, 이에 의해 도가니(10)의 외부에 복사되는 열을 감소시킬 수 있어 전열 히터(12)에서 발생한 열을 높은 효율로 증발 재료의 승온에 이용할 수 있다. 이를 위해, 도가니(10) 내의 가열을 효율적으로 하는 동시에, 내부 온도의 균일화를 도모한다.

도가니, 전열 히터, 히터 홀더, L자형 앵글, 클램프, 종이 형태의 재료

Description

증발 장치{VAPORIZING APPARATUS}

도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 증발 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.

도2는 도가니의 개구를 덮는 전열 히터의 구조를 도시하는 단면도.

도3은 도2에 있어서의 도가니와 전열 히터의 교합부를 확대하여 도시하는 도면.

도4는 L자형의 앵글재의 전열 히터(12)의 측단부(각부)로의 배치를 도시하는 도면.

도5는 L자형 앵글재의 형상을 도시하는 사시도.

도6은 도가니, 전열 히터 및 L자형 앵글재를 클램프에 의해 고정하는 것을 도시하는 단면도.

도7은 클램프의 형상을 도시하는 사시도.

도8은 금속 코팅을 실시한 도가니를 도시하는 사시도.

도9는 도가니에 실시한 금속 코팅의 높이를 도시하는 도가니의 측면도.

도10은 진공 챔버 내에 있어서의 증발 장치의 구성을 도시하는 도면.

도11은 접속판을 거친 전열 히터로의 전기적 접속을 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도가니(직육면체 형상의 도가니)

12 : 전열 히터

14 : 종이 형태의 재료

20 : L자형 앵글

24 : 클램프

25 : 금속 코팅

26 : 전극

28 : 접속판

30 : 히터 홀더

32 : 판

34 : 볼트

본 발명은 증발 재료를 가열 증발시키는 증발 장치에 관한 것이다.

종래부터 각종 물질에 의한 박막 형성에 증착(특히, 진공 증착)이 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이로 대표되는 차세대 플랫 디스플레이 중 하나로서 주목받아 실용화를 위한 연구가 진행되고 있는 유기 일렉트로 루미네센스(이하 EL) 디스플레이에서는 그 디스플레이 패널에 형성되는 유기 EL 소자의 발광층 등에 이용되는 유기 박막이나 금속 전극층의 형성에 상기 진공 증착이 이용되고 있다.

진공 증착 장치에서는 진공의 증착실 내에 내열성과 화학적 안정성이 우수한 도가니를 배치하고, 도가니 내에 넣은 증착 재료(증발 재료)를 가열하여 증발시켜 피착물에 증착층을 형성한다. 종래 알려져 있는 진공 증착 장치에서는 증착원으로서 단일이면서 또한 점형의 증착원이 이용되고 있고, 이 증착원(증발 장치)으로부터 방사형으로 증착 재료를 피착물 표면으로 비산시켜 그 피착물 표면에 층을 형성한다.

그런데, 디스플레이는 대면적화의 요구가 강해져 유기 EL 디스플레이에 있어서도 예외가 없다. 이로 인해, 유기 EL 디스플레이에 이용하는 증착 장치는 소자를 형성하는 패널 기판의 대면적화, 바꿔 말하면 증착 면적의 증대에 대응할 필요가 있다.

한편, 예를 들어 중형, 소형 패널 등에서는 대부분의 경우, 1매의 대형 기판(주요 기판)에 복수의 패널을 동시에 형성하고, 후에 개별 패널로 분리하는 이른바 다면 취득이 행해지고 있다. 이와 같은 다면 취득에 의해 제조되는 중형 소형 패널에서는 그 제조 비용을 한층 저감하기 위해 1매의 주요 기판을 대형화하고, 동시에 제조 가능한 패널수를 증가시키는 것이 요구되고, 이 경우에도 증착은 큰 주요 기판의 전체에 대해 행해야만 하기 때문에, 증착 면적의 증대에 대응하는 것이 필요해진다.

이상과 같이 대면적에 증착을 행할 필요가 있는 경우, 상기 단일 점형 증착원에서는 증착원으로부터 막 형성 위치까지의 거리가 피착 대상 기판의 위치에 따 라 현저하게 다르므로, 기판 상에 균일한 증착층을 형성하는 것이 어려워진다. 이에 대해, 예를 들어 하기 특허 문헌 1에서는 증착원으로서 긴 증착원, 이른바 리니어 소스를 채용하는 것이 제안되어 있다. 그리고, 리니어 소스를 채용함으로써 원리적으로 기판의 각 위치와 리니어 소스로부터의 거리의 차를 작게 할 수 있어, 대면적 기판 상으로의 증착 조건을 보다 균일하게 하는 것이 가능해진다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 2001-247959호 공보

디스플레이에 있어서, 발광 휘도나 발광색의 불균일은 표시 품질을 크게 손상시키므로, 유기 EL 디스플레이에 있어서도 발광 휘도 등의 균일화가 강하게 요구되고 있다. 상술한 바와 같이, 유기 EL 디스플레이의 제조시에는 발광층이나 전하 수송층, 전하 주입층 등의 유기층이나, 금속 전극 등을 진공 증착법을 이용하지만, 유기층은 매우 얇은 막이고, 막 두께의 불균일이 발광 휘도나 발광색의 불균일에 미치는 영향이 매우 크다. 또한, 유기층은 양극과 음극의 층 사이에 형성되므로, 그 두께가 불균일하면 양극과 음극 사이의 단락 등에 의한 표시 결함이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 예를 들어 이와 같은 유기 EL 디스플레이 등의 제조에 이용하는 증착 장치에서는 넓은 면적에 대해 매우 정밀도 좋게 증착층을 형성하는 것이 요구된다.

유기 EL 소자의 제조에 있어서 상술한 바와 같은 리니어 소스를 채용하면, 대면적 기판으로의 증착은 용이해진다. 그러나, 단순하게 리니어 소스를 이용하여 소자의 유기층 등을 증착 형성해도, 이렇게 얻게 된 유기 EL 소자 특성의 불균일이 커 유기 EL 디스플레이의 실용화를 위해 요구되는 균일성을 충족시킬 수 없다.

이 소자 특성 불균일의 원인에 대해 본 출원인이 조사 연구한 결과, 증착원을 긴 리니어 소스로 한 경우, 증착 물질의 방출이 그 길이 방향에 있어서 균일하지 않은 것이 크게 영향을 미치고 있는 것이 판명되었다. 따라서, 넓은 증착면에 대해 균일한 증착층을 형성하기 위해서는, 리니어 소스의 길이 방향의 전체 위치로부터 균일하게 증착 재료를 방출시키는 것이 불가결하여 대응이 필요하다.

그래서, 본 발명은 도가니의 각 위치로부터 불균일하게 증착 재료의 방출을 가능케 하는 증발 장치를 제공한다.

본 발명은 상부가 개방되어 증발 재료를 수용하는 가늘고 긴 도가니와, 상기 도가니의 상부 개방부를 덮고, 통전에 의해 발열하여 상기 도가니 내의 상기 증발 재료를 가열하고, 또한 가열에 의해 기화된 상기 증발 재료가 통과 가능한 개구를 구비한 전열 히터를 포함하는 증발 장치이고, 상기 도가니의 외면에 금속 코팅을 실시하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 도가니에 금속 코팅이 실시되어 있으므로 도가니로부터 외부로 복사되는 열은 감소하고, 전열 히터에서 발생한 열은 높은 효율로 증발 재료를 승온시킬 수 있다. 따라서, 전열 히터의 온도를 필요 이상으로 높이지 않아도 증발 재료의 증발을 행할 수 있고, 도가니의 내부 온도의 균일성을 높일 수 있다. 그리고, 도가니의 온도가 균일하므로, 증착 재료는 도가니 내에서 길이 방향으로 균일 하게 기화하여 전열 히터의 개구로부터 길이 방향에 걸쳐서 균일하게 증발물을 방출한다. 이 증발 장치를 기판에 대해 도가니의 길이 방향에 수직인 방향으로 이동시킴으로써 기판에 증발물을 균일하게 증착시킬 수 있고, 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 있어서, 상기 금속 코팅은 알루미늄재인 것이 적합하다.

알루미늄재는 반사율이 좋으므로 복사열을 도가니 내에 효율적으로 축적할 수 있고, 또한 열전도율이 좋으므로 도가니 전체를 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 저렴하고, 가열함으로써 용이하게 용사할 수 있는 이점도 있다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 있어서, 상기 금속 코팅은 도가니 바닥으로부터 도가니 측벽에 대략 균일한 높이까지 실시되어 있는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 있어서, 상기 금속 코팅은 용사에 의해 형성된 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 다른 태양은 상술한 증발 장치를 이용하여 이 증발 장치로부터 증발시킨 증발물을 대상물에 증착하는 증착 장치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 태양에서는, 상부가 개방되어 증발 재료를 수용하는 가늘고 긴 도가니와, 상기 도가니의 상부 개방부를 덮고, 통전에 의해 발열하여 상기 도가니 내의 상기 증열 재료를 가열하고, 또한 가열에 의해 기화된 상기 증발 재료가 통과 가능한 개구를 구비한 전열 히터와, 이 전열 히터를 상기 도가니에 대해 압박하여 고정하는 고정 부재를 구비하고, 상기 도가니의 외면에는 금속 코팅이 실시되고, 상기 고정 부재와, 상기 전열 히터 사이에는 상기 도가니의 길이 방향에 따라서 상기 도가니의 상면 측부 및 측면 상부에 적합한 면 부분을 갖고, 적어도 그 표면에 절연성의 앵글이 배치되고, 상기 고정 부재에 의한 압박력을 상기 앵글을 거쳐서 상기 전열 히터에 작용시켜 상기 전열 히터를 상기 도가니에 밀착시킨다.

본 발명의 다른 태양에서는, 상기 증발 장치의 상기 앵글은 상기 고정 부재가 상기 앵글을 압박하는 압박보다도 상기 도가니의 길이 방향으로 길다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 있어서, 상기 증발 장치의 상기 앵글은 상기 고정 부재보다도 열전도율이 낮은 재료로 구성해도 좋다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 도가니에 금속 코팅이 실시되어 있으므로, 도가니로부터 외부로 복사되는 열은 감소하고, 전열 히터에서 발생한 열은 높은 효율로 증발 재료를 승온시키는 데 이용된다. 따라서, 전열 히터의 온도를 필요 이상으로 높게 하지 않아도 증발 재료를 가열 및 증발시킬 수 있고, 도가니 내부 온도의 균일성을 높일 수 있다. 그리고, 도가니의 온도가 균일하므로, 증착 재료는 도가니 내에서 길이 방향에 균일하게 기화하고, 전열 히터의 개구로부터 길이 방향에 걸쳐서 균일하게 증발물을 방출한다. 이 증발 장치를 기판에 대해 도가니의 길이 방향에 수직인 방향으로 이동시킴으로써 기판에 균일한 박막을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 절연성의 앵글재에 의해 고정 부재와 전열 히터를 전열함으로써 전열 히터와, 고정 부재에 전기적으로 접속되는 금속 코팅이 전기적 으로 접속되는 것을 방지할 수 있고, 금속 코팅에 전류가 흘러 발열하거나 변질되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 기초로 하여 설명한다.

도1은 일실시 형태에 관한 증발 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 도가니(10)는 상부 개방의 증발 재료를 수용하는 용기로 되어 있다. 이 도가니(10)는 전체적으로, 예를 들어 석영으로 형성된 직육면체 형상이고, 그 내부가 구멍이 뚫려 구성된다. 봉형의 석영 내부를 구멍을 뚫어 구성해도 좋고, 형태에 따라 성형해도 좋다. 예를 들어, 길이가 60 ㎝, 높이 4 ㎝, 폭 4 ㎝ 정도이지만, 그 사이즈는 증착 대상(예를 들어, 유기 EL 기판)의 사이즈에 따라서 결정된다.

이 도가니(10)의 상부는 전열 히터(12)에 의해 덮여져 밀봉된다. 이 전열 히터(12)는, 예를 들어 탄탈(Ta)에 의해 형성되고, 길이 방향의 양단부에 연장 설치된 설부(12f)로부터 전원에 접속되어, 그 결과 전류가 흘러 발열한다. 통상은 직류이지만, 교류라도 상관없다. 또한, 전열 히터(12)의 폭 방향으로 중앙부에는 길이 방향에 따라서 소정의 복수개의 슬릿형 개구(12e)가 마련되어 있고, 여기서부터 증발물이 방출된다.

전열 히터(12)는 도2에 도시한 바와 같이 그 주변부가 하방을 향해 절곡된 측벽을 갖는 본체(12a)와, 그 본체(12a)의 주변부이며 측벽의 소정 거리 내측에 측벽과 마찬가지로 하방을 향해 형성된 플랜지부(12b)와, 본체(12a)로부터 일정 거리만큼 떨어져 형성된 배플판(12c)을 갖고 있다. 플랜지부(12b)는 본체(12a)의 주변 부로부터 하방으로 돌출되도록 용접되어 있다. 즉, 플랜지부(12b)와 본체(12a)의 측벽에 의해 본체의 주변부에 홈이 형성되고, 그 홈의 내부에 도가니(10)의 상단부가 삽입된다.

또한, 도가니(10)의 상단부의 홈과 전열 히터(12) 사이에는 도3에 도시한 바와 같이 그래포일(등록 상표)이라 불리우는 직포나 부직포로 이루어지는 탄소성의 종이 형태의 재료(14)가 개재되어 패킹으로서 기능하고 있다.

또한, 본체(12a)의 중앙 부분에는 개구(12e)가 소정 개수 형성되어 있다. 이 개구(12e)는 도가니(10)의 길이 방향으로 직선 상에 복수개 정렬하여 배치되어 있다. 또한, 개구(12e)의 형상은 슬릿형으로, 매우 가늘고 긴 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 증발된 재료를 기판 상의 소정의 범위로 증착할 수 있다.

그리고, 전열 히터(12)의 긴 방향의 측단부 상에는 도4에 도시한 바와 같이 L자형의 앵글재(20)가 배치되어 있다. 이 앵글재(20)는, 예를 들어 도가니(10)와 같은 석영으로 구성되고, 전열 히터(12)의 측단부(모서리부)를 씌우도록 배치되어 있다. 앵글재(20)는, 예를 들어 길이 9 ㎝ 정도, 상면 및 측면의 폭이 5 ㎜ 정도, 두께가 1 ㎜ 정도로 형성되어 있다. 이에 의해, 전열 히터(12)의 상면측부 및 측면[도가니(10)의 측면 상단부에 대응함]에 적합하다.

도시한 예에서는, 앵글재(20)는 도가니(10)의 일측에 대해 4개, 양측에 8개 설치되어 있지만, 실제로는 도가니(10)는 조금 더 긴 것으로, 앵글재(20)가 6개 또는 8개 설치되는 것이 일반적이다. 단, 장치에 따라서 앵글재(20)의 수도 변동한다. 그리고, 이들 앵글재(20)는 도가니(10)를 균일하게 압박할 수 있도록 균등하 게 배치되어 있다. 즉, 일측에 대해 말하면, 길이 방향으로 대략 등간격으로 앵글재(20)가 배치되어 있다. 또한, 길이 방향의 양측 앵글재(20)는 길이 방향에 있어서 동일한 위치에 배치되어 있다. 또한, 본 예에서는 길이 방향의 단부에 위치하는 앵글재(20)와 도가니(10)의 단부 사이에 내측 앵글재(20)와의 간격의 1/2의 거리를 남기도록 하였지만, 앵글재(20)의 단부와 도가니의 단부를 일치시켜 배치하는 것도 적합하다.

또한, 이 도가니(10), 전열 히터(12) 및 앵글재(20)는 클램프(24)에 의해 도가니(10)의 상단부를 향해 압박 고정된다. 본 예에서는, 도가니(10)의 길이 방향의 길이 앵글재(20)에 비해 약간 짧은 클램프(24)를 이용하고 있다. 또한, 클램프(24)의 상세에 대해서는 후술한다.

이와 같이 앵글재(20) 및 고정 부재로서의 클램프(24)를 복수 이용하여 도가니(10)와 전열 히터(12)를 밀착시킴으로써, 증착 대상이 되는 기판 등의 사이즈에 대응시켜 도가니(10)의 길이 방향의 사이즈 변경을 행한 경우에도 이용하는 수를 바꿈으로써 용이하게 대응할 수 있어 변경에의 태양이 용이하고, 또한 취급이 용이하여 작업성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전열 히터(12)의 상부에 형성되어 있는 증착 재료를 방출하는 개구(12e)의 위치나, 전열 히터(12)에 설치되는 열전대 등을 앵글 및 클램프(24)의 배치 위치를 조정하는 것만으로 우회할 수 있다. 특히, 앵글재(20)에 있어서는 열전대의 부착 위치를 피하는 것이 적합하다.

전열 히터(12)의 길이 방향 측단부 상에서는, 클램프(24)는 L자형의 앵글재(20)를 거쳐서 전열 히터(12)를 압박하므로, 클램프(24)의 압박력은 L자형 앵글재(20)의 길이 방향으로 분산되어 전체적으로 균일한 압박을 전열 히터(12)에 부여한다. 특히, L자형 앵글재(20)는 도5에 도시한 바와 같은 형상을 하고 있고, 그 전열 히터(12)에 접촉하는 내측 면(20a)은 충분히 평탄하다. 이로 인해, L자형 앵글재(20)가 접촉하는 면에 있어서 전열 히터(12)는 도가니(10)를 향해 균일하게 압박한다.

또한, 앵글재(20)는 도시한 바와 같이 짝수개 설치되는 것이 바람직하고, 예를 들어 길이 60 ㎝인 도가니에 대해 6개 또는 8개(일측에 대한 수) 정도 설치하는 것이 바람직하고, 고정 부재로서의 클램프(24)도 6개 또는 8개(전체에 대한 수)가 된다. 이와 같이 앵글재(20)를 짝수개 설치함으로써, 중앙부 및 단부에 열전대를 배치하여 중앙부의 도가니(10) 내 온도를 계측하는 것이 가능해진다. 또한, 앵글재(20)를 홀수개로 할 수도 있다.

이와 같은 증발 장치의 사용 순서를 다음에 설명한다. 우선, 도가니(10) 내에 증발 재료를 수용하여 전열 히터(12)를 씌운다. 그리고, 전열 히터(12)의 모서리에 접촉하도록 L자형 앵글재(20)를 배치하고, 이 상태에서 도가니(10)와 전열 히터(12)를 클램프(24)에 의해 고정한다. 이에 의해, 도가니(10)는 전열 히터에 설치된 개구(12e)를 제외하고 밀폐된다. 이상에 의해, 증착의 준비가 완료된다.

박막 형성시에는 감압된 진공 챔버 내에서 전열 히터(12)에 전류를 유통시켜 전열 히터(12)의 온도를 상승시킨다. 전열 히터(12)는 균일한 재료로 구성되고, 도가니(10)를 덮는 길이 방향으로 균일한 구조이므로, 전열 히터(12)로부터는 도가니(10)의 길이 방향에 걸쳐서 균일하게 열이 발생한다.

전열 히터(12)에서 발생한 열은 전열 히터(12)와 접촉하고 있는 도가니(10)의 상부 모서리로부터 도가니(10)로 전도된다. 전열 히터(12)는 도가니(10)에 균일하게 압박되어 있으므로, 도가니(10)에 길이 방향으로 균일하게 열이 전도된다. 또한, 전열 히터(12)의 열은 복사에 의해서도 도가니(10) 및 증발 재료로 전도된다. 전열 히터(12)는 길이 방향으로 균일한 온도이므로, 도가니(10) 및 증발 재료로 길이 방향으로 균일하게 열복사된다.

도가니(10)의 상부 모서리로부터 접촉 전도된 열은 도가니(10) 전체에 전도 및 복사에 의해 확산되어 전열 히터(12)로부터의 직접 복사열과 함께, 도가니(10)의 온도를 길이 방향으로 대략 균일하게 상승시킨다. 도가니(10) 내에 수납되어 있는 증착 재료는 도가니(10)로부터의 열의 접촉 전도 및 열복사에 의해 승온된다. 증발 재료가 소정 온도 이상이 되면 증발 재료는 기화하고, 도가니(10) 내의 기압이 상승하여 기체가 된 증발 재료는 전열 히터(12)의 개구(12e)로부터 방출된다. 증착 재료의 온도는 도가니(10) 내의 길이 방향에 걸쳐서 균일하므로, 증발 재료의 개구(12e)로부터의 방출은 길이 방향에 걸쳐서 직선 상에 균일하게 행해진다. 이 상태에서 전열 히터(12)의 개구(12e) 근방에 박막 형성시키고 싶은 기판을 배치하고, 기판에 대해 이 증발 장치를 도가니(10)의 길이 방향에 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면, 기판의 전체면에 동일한 조건으로 증발 재료의 기체가 접촉하게 되어 기판 상에 평면적으로 균일한 박막을 형성할 수 있다.

특히, 도가니(10)로부터의 증발 재료를 직접 기판 상에 증착하는 것은 아니고, 마스크를 거쳐서 증착하는 경우도 있다. 예를 들어, 유기 EL 패널의 경우, 그 발광층의 증착에는 화소마다 개구된 마스크를 이용하는 경우도 많다. 마스크를 이용한 경우, 증발원과 마스크의 각도가 다르면, 마스크의 음이 되는 면적이 달라 증착층의 패턴 정밀도가 저하된다. 그러나, 마스크가 배치된 기판의 하방을 도가니(10)가 상대 이동함으로써, 기판 상의 어떤 위치라도 그 위치로의 증착시에 소스와 기판 및 마스크와의 위치 관계가 대략 동일 조건이 되어 균일한 증착이 달성된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 도가니(10)의 길이 방향에 있어서 전열 히터(12)와 클램프(24) 사이에 앵글재(20)를 배치하여 클램프(24)에 의해 도가니(10)와 전열 히터(12)를 고정시킴으로써, 도가니(10)와 전열 히터(12)의 밀착성이 앵글재(20)의 작용에 의해 도가니(10)의 길이 방향에 있어서 균일하게 유지할 수 있다. 이로 인해, 전열 히터(12)와 도가니(10) 내의 증착 재료와의 거리, 가열 조건, 증발물의 방출을 비교적 균일하게 행할 수 있다. 즉, 도가니(10) 내로 넣게 되는 증착 재료를 도가니(10)의 길이 방향 등의 위치에서도 균일하게 가열하는 동시에, 도가니(10)의 개구로부터 확실하게 증발물을 방출시킬 수 있다.

여기서, L자형 앵글재(20)는 석영으로 구성되는 것을 예로서 설명하였지만, 절연성이 있고, 열전도율이 작은 재료, 예를 들어 세라믹재라도 좋다. 또한, 전열 히터(12)와 접촉하는 내면(20a)의 평탄도는 전열 히터의 재질 및 두께 등에 따르지만, 요철의 산과 골의 차가 ±100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 앵글재(20)가 전열 히터(12)와 접촉하고 있는 전체 영역에 있어서, 압박력을 균일하게 작용시킬 수 있다.

또한, 앵글재(20)를 열전도율이 낮은 재료로 구성함으로써, 열전도성의 전열 히터(12)로부터의 열이 앵글재(20)를 거쳐서 클램프(24) 등의 고정 부재에 전달되는 것을 방지할 수 있고, 도가니(10)의 길이 방향에 있어서 클램프(24)의 배치 장소에서 방열이 일어나 도가니(10) 내의 온도가 부분적으로 변동하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 앵글재(20)는 적어도 그 표면이 절연성이고, 상기 전열 히터(12)와 도전성의 클램프(24)를 절연한다.

고정 부재로서 이용되는 상기 클램프(24) 등이 도전성인 경우에는, 전열 히터(12)와 고정 부재가 도통하면 고정 부재에도 전류가 흘러 발열하거나, 장기간 사용하는 동안에 고정 부재가 변질되는 등의 가능성이 있다. 본 실시 형태에서는 고정 부재가 앵글재(20)를 거쳐서 전열 히터(12)를 도가니(10)에 밀착시키는 구성이므로, 상기한 바와 같이 앵글재(20)를 절연성으로 함으로써 클램프(24)와 전열 히터(12)를 확실하게 절연할 수 있다. 또한, 도가니(10) 내를 보다 균일하게 가열하기 위해 도가니(10)의 외주에 금속층을 배치하는 경우(후술)에도 앵글재(20)에 의해 고정 부재를 전열 히터(12)로부터 절연함으로써 고정 부재와 접하는 상기 금속층이 전열 히터(12)와 전기적으로 접속되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 금속층에 전류가 흘러 발열이나 변질이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도가니(10)는 상술한 바와 같이 석영으로 형성되고, 이 경우에 앵글재(20)도 석영으로 형성되면 열팽창률 등도 같아져 바람직하다.

다음에, 전열 히터(12)를 도가니(10)에 고정하는 고정 부재로서의 클램프(24)에 대해 설명한다.

클램프는, 도6에 도시한 바와 같이 도가니(10) 및 전열 히터(12)의 길이 방향에 수직인 단면에서 보면, 스프링재로 형성되어 도가니(10)의 바닥에 접촉하는 곡면부(24a)와, 이 곡면부(24a)의 양단부로부터 도가니(10)의 측벽에 따라서 도가니(10)의 상부 모서리 근방까지 연장되는 한 쌍의 측면부(24b)와, 그 측면과 포개어져 용접된 2매의 아암부(24c)에 의해 구성되어 있다. 또한, 아암부(24c)는 측면부(24b)에 포개어져 있는 부분의 상단부에 내측을 향해 신장하는 갈고리부(24f)를 갖고 있고, 이 갈고리부(24f)가 L자형 앵글(20) 상면에 접촉한다. 또한, 도면에 있어서는, 클램프(24)의 하부에 있어서의 도가니(10)의 측벽과의 거리를 비교적 크게 그렸지만, 측면부의 내측을 향한 힘은 그만큼 강할 필요는 없으므로, 도가니(10)의 측벽과의 거리는 훨씬 작아도 좋다.

곡면부(24a)는 그 중앙부가 상방을 향해 팽출된 형상이고, 도가니(10)의 폭보다 크다. 그리고, 도가니(10)에 부착되지 않은 상태에 있어서, 갈고리부(24f)로부터 곡면부(24a)의 최상부와의 거리는 도가니(10)의 높이보다 작다. 따라서, 클램프(24)는 도가니(10)에 셋트된 상태에 있어서 갈고리부(24f)와, 곡면부(24a)에 의해 도가니(10)의 바닥면과 앵글재(20)의 상면과의 사이로 압박력을 부여한다. 또한, 곡면부(24a)의 변형에 의해 아암부(24c)의 상단부에 앵글재(20)의 측면 내측을 향한 압박력도 발생하고, 이에 의해 앵글재(20)가 도가니(10)를 향해 압박되지만, 이 힘은 비교적 작다. 또한, 실제로는 힘을 가하지 않은 상태에 있어서, 갈고리부(24f)를 포함하지 않은 아암부(24c)의 상단부간의 거리는 도가니(10)의 폭보다 작고, 장착 상태에 있어서 반드시 측면부(24c)의 상단부에 내측을 향한 힘이 가해지도록 되어 있다.

이와 같이 하여, 도가니(10)에 부착된 상태에서 클램프(24)는 곡면부(24a)가 도가니(10)의 바닥면에 의해 외측(하측)을 향해 변형되고, 앵글재(20)를 전열 히터(12)를 향해 압박한다.

클램프의 곡면부(24a) 및 측면부(24b)는 도가니 가열시에도 압박력이 변하지 않도록 스프링 정수의 온도 변화가 작은 재료, 예를 들어 니켈 합금인 인코넬(등록 상표) 등의 고내열 내식 합금으로, 두께 0.4 ㎜ 정도의 것으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, L자형 앵글 상면에 접하는 아암부(24c)는 스프링성은 별로 필요없으며, 강도가 높은 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 인코넬(등록 상표)로 두께 0.7 내지 0.8 ㎜ 정도인 것이 채용되어 있다.

클램프(24), 도가니(10), 전열 히터(12) 및 L자형 앵글(20)로의 부착은 스프링재에 의해 내측으로 압박되고 있는 2매의 아암부(24c)를 외측으로 개방하고, 그 상태에서 전열 히터(12) 및 앵글재(20)를 설치한 도가니(10)를 내부로 삽입한다. 그리고, 2매의 아암부(24c)를 개방한 상태에서 곡면부(24a)를 도가니(10)의 바닥면에 압박하여 변형시켜, 그 상태에서 2매의 아암부(24c)를 폐쇄시키고, 그 후 도가니(10)의 바닥면으로의 압박을 해제하여 부착을 종료한다. 또한, 이와 같은 클램프(24)의 부착용으로는 클램프용 지그를 이용하는 것이 적합하다.

또한, 클램프는 도7에 도시한 바와 같이 측면에 개구(24d), 바닥면에 개구(24e)를 구비하는 것이 바람직하다. 개구(24d) 및 개구(24e)를 마련함으로써, 클램프(24)의 표면적을 작게 하여 클램프(24)로부터의 방열을 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 전열 히터(12)에 의한 가열은 최소한으로 증착 재료의 기화가 생기므로, 도가니 내의 온도의 불균일을 작게 억제할 수 있다. 또한, 개구(24e)는 클램프(24)의 압박력을 조정하는 역할도 갖는다. 개구(24e)를 크게 취하면 압박력을 작게 할 수 있고, 개구(24e)를 작게 하면 압박력을 크게 할 수 있어, 전열 히터(12)의 강도, L자형 클램프의 크기 등에 의해 전열 히터(12)가 도가니(10)의 개구를 최적으로 폐색할 수 있도록 조정할 수 있다.

또한, 클램프(24)의 표면은 샌드블라스트 가공, 쇼트블라스트 가공 등의 조면 가공되어 있는 것이 바람직하다. 조면 가공에 의해 클램프(24)의 제조 공정에서 부착된 표면의 불순물을 제거할 수 있고, 증착시의 고온 환경에 있어서도 불순물 가스의 방출을 방지할 수 있다. 또한, 조면 가공에 의해 증착 공정에 있어서 부착된 증착 재료와의 밀착성이 좋아지므로, 클램프(24)에 부착된 증착 재료가 박리되어 진공실 내로 낙하해 버리는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 클램프(24)에 의해 전열 히터(12)를 도가니에 대해 압박 고정한다. 클램프(24)는 다수 동일한 것을 제작해 둘 수 있다. 그리고, 어떠한 클램프(24)를 이용해도 대략 동일한 압박력으로 고정을 행할 수 있다. 클램프(23)가 아닌, 와이어를 이용하여 고정한 경우에는 작업원의 그 때마다의 작업에 의해 압박력이 다르기 쉬웠지만, 클램프(24)를 이용함으로써 이와 같은 문제를 해결할 수 있다. 또한, 지그를 이용하는 작업 자체도 간단해서 작업의 효율화를 도모할 수도 있다.

또한, 클램프(24)를 제거함으로써, 전열 히터(12)를 도가니(10)로부터 제거할 수 있고, 그 상태에서 증착 재료를 도가니(10) 내에 수용하여 다시 한 번 클램프(24)를 셋트함으로써 고정을 행할 수 있다. 와이어의 경우에는, 일단부를 제거한 와이어를 재이용하는 것은 효율적이지 않았지만, 클램프(24)의 경우에는 몇 번이나 반복하여 이용할 수 있다.

또한, 클램프(24)의 갈고리부(24f)는 앵글재(20)의 상면과 대략 같은 면적을 갖고 있다. 이에 의해, 압박력을 균일하게 작용시킬 수 있다.

또한, 도가니(10)의 길이 방향 측면을 도시하는 도8 및 짧은 방향을 도시하는 도9의 측면도에 도시한 바와 같이 이 도가니(10)의 외면에 금속 코팅(25)이 실시되는 것도 좋다. 금속 코팅(25)은 대략 균일한 두께로, 도가니 바닥면 및 도가니(10) 측벽에 대략 균일한 높이까지 실시되어 있다.

이 구성에 따르면, 전열 히터에서 발생하여 복사 및 접촉에 의한 열전도에 의해 도가니로 전도된 열은 적외선 반사율 및 열전도율이 높은 금속 코팅(25) 막에 의해 재복사 및 확산 전도를 행하므로, 도가니(10) 내의 온도를 균일하게 할 수 있다.

이 도가니 측벽의 금속 코팅(25)의 모서리는 도가니(10)에 넣는 증착 재료의 높이 위치보다 높고, 도가니(10)의 상부 모서리보다 낮은 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 증착 재료를 효율적으로 가열할 수 있고, 도가니 개구부를 덮는 전열 히터(12)와 금속 코팅(25)과의 전기적 접속을 방지할 수 있다. 또한, 본 예에 있어서는, 도가니(10)의 측벽 상의 금속 코팅은 높이 4 ㎝ 정도에서 전열 히터(12)의 하단부와 거리로서 2 ㎜ 정도의 간격이 유지되고 있다.

또한, 이 금속 코팅(25)은 적외선 반사율 및 열전도율이 좋은 알루미늄인 것이 바람직하다. 구리와 알루미나의 코팅도 시험하였지만, 알루미늄 코팅 쪽이 보다 균일한 증착 재료의 성막을 행할 수 있었다.

알루미늄 코팅은, 예를 들어 용사법에 의해 도가니에 직접 코팅함으로써 얻는 것이 바람직하다. 즉, 용사에 의해 형성된 코팅은 도가니(10)의 측면에 직접 적층되어 있고, 도가니(10)의 내를 균일한 온도로 유지할 수 있다. 알루미늄 코팅의 두께는, 예를 들어 150 ㎛ 정도이다.

상술한 클램프(24)를 이용한 경우, 금속제의 클램프(24)의 곡면부(24a)가 도가니(10)의 바닥면에 접촉한다. 이 부분에는 금속 코팅(25)이 되어 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 앵글재(20)가 클램프(24)와 전열 히터(12) 사이에 개재되어 있으므로, 금속 코팅(25)에 전류가 흘러 버리는 것을 방지할 수 있다.

이상 설명한 증발 장치는 도10에 도시한 바와 같이 진공 챔버 내에 있어서 배치된다.

진공 챔버 내에 있어서, 지지대(100) 상에 다리(102)를 거쳐서 도가니(10)가 적재된다. 전열 히터(12)의 양단부의 설부(12f)는 히터 홀더(30)에서 접속판(28)에 전기적으로 각각 접속되고, 또한 접속판(28)은 증착 장치 본체로부터 연장되어 히터 홀더(30)의 상면 높이 부근에서 히터 홀더(30) 측으로 구부러진 한 쌍의 전극(26)에 전기적으로 각각 접속된다. 또한, 이 한 쌍의 전극(26)도 지지대(100), 도가니(10) 등과 함께 이동한다. 또한, 본 예에서는 히터 홀더(30) 측을 향해 절곡된 전극의 상면에 히터 홀더(30)측으로부터 접속판(28)이 연장되어 전극(26)과 접속판(28)이 포개어진 위치에서 접속판(28)과 전극(26)이 볼트 체결로 접속되어 있다.

이 지지대(100)는 전극(26)과 함께 도가니(10)의 길이 방향에 수직인 방향으로 평행 이동한다. 도가니(10)의 상방에는 증착하기 위한 기판이 고정된다. 도가니(10)는 그 길이 방향에 수직인 방향으로 수평 이동하고, 기판 상(도가니에 대향 배치된 면. 여기서는 하면)에 증발물을 퇴적한다. 이에 의해, 고정된 기판 전체면에 균일한 증착층이 형성된다.

복수의 증착 재료를 다른 도가니(10)로부터 증착하는 경우에는 복수의 도가니(10)를 정렬 배치해 두고, 이를 적절하게 이행시켜 증착을 행한다.

도11은 히터 홀더(30) 부분을 확대한 도면이다. 전열 히터의 설부(12f)와 접속판(28)은 히터 홀더(30)에 있어서 구리로 된 판(32)을 거쳐서 볼트(34)를 이용하여 포개어져 고정된다. 이에 의해, 설부(12f)와 접속판(28)이 면 접촉하여 전기적인 접속이 이루어진다. 또한, 이 히터 홀더(30)에 있어서의 고정의 해제에 의해 전열 히터(12)의 접속판(28)과의 접속을 해제할 수 있고, 이 상태에서 전열 히터(12)를 도가니(10)로부터 제거할 수 있다. 그리고, 제거된 상태에서 클램프(24) 등의 고정 수단을 떼어 내어 전열 히터(12)를 도가니(10)로부터 제거하고, 도가니(10) 내의 증착 재료의 정기적인 보충을 행한다.

접속판(28)은 저항 발열 금속판(28a)과 양도전 금속판(28b)으로 구성되는 것이 바람직하다.

저항 발열 금속판(28a)과 양도전 금속판(29b)의 조합에 의해 도가니(10)의 온도를 길이 방향에 걸쳐서 일정하게 할 수 있다. 즉, 도가니(10)의 단부에 있어서의 온도는 도가니(10)의 단부로부터의 복사, 전열 히터(12)의 설부(12f) 및 접촉판(28)에서 발생하는 줄열, 전열 히터 설부(12f)로부터 히터 홀더(30) 및 또한 접속판(28)으로부터 전극(26)으로 전도되는 열 등에 의해 좌우된다. 따라서, 전열 히터(12)의 중앙 부분과 단부에서는 그 온도가 같은 위치는 되지 않는다. 본 실시 형태에서는 이 접속판(28)에 저항 발열 금속판(28a)과 양도전 금속판(28b)의 조합을 채용하고, 이에 의해 접속판(28)에서의 열의 발생과, 접속판(28)을 거친 열의 전도를 조정할 수 있고, 도가니(10)의 온도를 길이 방향에 걸쳐서 일정해지도록 결정할 수 있다.

발명자의 실험에 따르면, 저항 발열 금속판(28a)으로서 탄탈(Ta), 양도전 금속판(28b)으로서 구리(Cu)로 함으로써, 도가니(10)의 온도를 길이 방향에 걸쳐서 균일하게 할 수 있었다.

또한, 양도전 금속판(28b)의 전열 히터 설부(12f)와의 면 접촉 영역에는 금 도금이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 전열 히터(12)로서 이용되는 탄탈(Ta)은 딱딱하므로, 예를 들어 구리로 구성되는 양도전 금속판(28b)과의 접촉 영역에 있어서 실효적인 접촉 면적은 작고, 또한 전열 히터(12)의 부착시마다 접속판(28)과의 접촉 저항이 크게 변화되어 버린다. 이 접촉 영역에 금 도금을 실시함으로써 전열 히터(12)의 설부(12f) 표면의 요철에 따라서 금속이 변형되고, 실효적인 접촉 면적을 증가시키면서 또한 접촉 저항의 안정성을 높일 수 있다.

또한, 접속판(28)은 휘어지는 것이 가능한 박판형이다. 이 구성에 의해, 전열 히터에 전류가 유통되어 전열 히터의 온도가 올라가고, 전열 히터(12)가 열팽창해도 히터 홀더(30)가 길이 방향으로 움직여 도가니(10) 상부의 폐색과, 전열 히터(12)와 접속판(28)의 전기적인 접속을 유지할 수 있다.

상기 실시 형태에 있어서, 전열 히터(12)에 대해 저항 발열 금속판(28a)이 위로, 양도전 금속판(28b)이 아래로 중착되는 것으로 하였지만, 그 상하 관계는 반대라도 좋다. 단, 그 경우, 증착 장치 본체로부터 전류를 공급하는 전극(26)에 보다 많은 전류가 흐르는 양전도 금속판(28b)이 직접 접촉하도록 접속판(28)의 굴곡 방향을 반대로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 접속판(28)을 복수의 금속으로 구성함으로써 접속판(28)의 저항치를 적절한 것으로 조정할 수 있고, 또한 접속판(28)에 있어서의 발열량의 조정도 가능해진다. 이에 의해, 전열 히터(12)의 단부에 있어서의 온도를 적절한 것으로 조정하는 것이 가능해지고, 도가니(10) 내의 증발 재료를 균일하게 가열 기화할 수 있다. 그래서, 전열 히터(12)의 복수의 개구(12e)로부터 길이 방향에 걸쳐서 균일하게 증발물을 방출할 수 있다. 또한, 증발 재료는 통상 분말형으로, 가열에 의해 용융되어 증발하는 것과, 승화하여 기화하는 것이 있다. 또한, 증발 재료에 따라서는 액상인 것도 있어, 그 경우에는 가열에 의해 증발 기화된다.

따라서, 예를 들어 이 증발 장치를 유기 EL 패널 등의 비교적 큰 기판에 대한 증착에 이용한 경우에 있어서, 도가니(10)의 길이 방향에 수직은 방향으로 이동 시킴으로써 기판에 균일한 박막을 형성할 수 있다.

또한, 전열 히터(12)와의 면 접촉 영역에 금 도금을 실시함으로써, 양자의 면 접촉을 확실하게 행할 수 있다. 그래서, 증착 재료 보충을 위한 전열 히터(12)의 착탈 전후의 접촉 저항을 재현성 좋게 작게 억제할 수 있다.

특히, 저항 발열 금속판(28a)으로서 전열 히터(12)와 같은 탄탈을 이용하고, 양도체 금속판(28b)에 금 도금 구리를 이용함으로써 전열 히터(12)에 의한 적절한 증발 물질의 가열을 행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 접속판을 복수의 금속으로 구성함으로써 접속판의 저항치를 적절한 것으로 조정할 수 있고, 또한 그에 있어서의 발열량의 조정도 가능해진다. 이에 의해, 전열 히터의 단부에 있어서의 온도를 적절한 것으로 조정하는 것이 가능해지고, 도가니 내의 증발 재료를 균일하게 가열, 기화할 수 있다. 따라서, 전열 히터의 개구로부터 긴 방향에 걸쳐서 균일하게 증발물을 방출할 수 있다.

따라서, 예를 들어 이 증발 장치를 비교적 큰 기판에 대한 증착에 이용한 경우에 있어서, 도가니의 길이 방향에 수직인 방향으로 이동시킴으로써 기판에 균일한 박막을 형성할 수 있다.

또한, 전열 히터와의 면 접촉 영역에 금 도금을 실시함으로써, 양자의 면 접촉을 확실하게 행할 수 있다. 여기서, 증착 재료 보충을 위한 전열 히터의 착탈 전후의 접촉 저항을 재현성 좋게 작게 억제할 수 있다.

Claims (9)

1. 상부가 개방되어 증발 재료를 수용하는 도가니(10)와, 상기 도가니(10)의 상부 개방부를 덮고, 통전에 의해 발열하여 상기 도가니(10) 내의 상기 증발 재료를 가열하고, 또한 가열에 의해 기화된 상기 증발 재료가 통과 가능한 개구를 구비한 전열 히터(12)를 포함하는 증발 장치이고,

   상기 도가니(10)의 외면에 알루미늄재에 의한 금속 코팅(25)을 실시하고 있는 것을 특징으로 하는 증발 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 코팅(25)은 도가니 바닥으로부터 도가니 측벽에 균일한 높이까지 실시되고, 상기 전열 히터(12)와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 증발 장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 금속 코팅(25)은 용사에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 증발 장치.
5. 제1항 또는 제3항에 기재된 증발 장치를 이용하여, 이 증발 장치로부터 증발시킨 증발물을 대상물에 증착하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
6. 증발 장치이며,

   상부가 개방되어 증발 재료를 수용하는 도가니(10)와,

   상기 도가니(10)의 상부 개방부를 덮고, 통전에 의해 발열하여 상기 도가니(10) 내의 상기 증발 재료를 가열하고, 또한 가열에 의해 기화된 상기 증발 재료가 통과 가능한 개구를 구비한 전열 히터(12)와,

   이 전열 히터(12)를 상기 도가니(10)에 대해 압박하여 고정하는 고정 부재(24)를 구비하고,

   상기 도가니(10)의 외면에는 알루미늄재에 의한 금속 코팅(25)이 실시되고,

   상기 고정 부재(24)와, 상기 전열 히터(12) 사이에는 상기 도가니(10)의 길이 방향에 따라서 상기 도가니(10)의 상면 측부 및 측면 상부에 적합한 면 부분을 갖고 적어도 그 표면에 절연성의 앵글(20)이 배치되고,

   상기 고정 부재(24)에 의한 압박력을 상기 앵글을 거쳐서 상기 전열 히터(12)에 작용시켜 상기 전열 히터(12)를 상기 도가니(10)에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 증발 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 앵글은 상기 고정 부재(24)의 상기 앵글(20)을 압박하는 압박부보다도 상기 도가니(10)의 길이 방향으로 긴 것을 특징으로 하는 증발 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 앵글(20)은 상기 고정 부재(24)보다도 열전도율이 낮은 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 증발 장치.
9. 제4항에 기재된 증발 장치를 이용하여, 이 증발 장치로부터 증발시킨 증발물을 대상물에 증착하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.

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