KR101094001B1 - 유기물 박막퇴적용 분자빔원 - Google Patents

유기물 박막퇴적용 분자빔원 Download PDF

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쵸슈 산교 가부시키가이샤
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Abstract

대형 기판의 성막면 위에의 균일한 박막의 형성이 가능한 동시에, 성막재료의 분자방출구에 성막재료가 석출하지 않고, 방출구의 협착이나 폐색이 일어나기 어려워진다.
유기물 박막퇴적용 분자빔원은, 분자가열부(12)쪽으로부터, 발생한 성막재료의 분자를 성막면을 향하여 방출하는 분자방출구(14)에 이르기까지의 사이에 밸브(33)를 배치하고, 또한 분자방출구(14)쪽에, 방출하는 성막재료의 분자를 가열하는 히터(18, 19)를 설치한 것이다. 분자방출구(14)쪽에, 테이퍼형상의 안내벽을 가진 외부 가이드(13)와, 이 외부 가이드의 안쪽에 설치되어, 테이퍼형상의 안내벽을 가진 내부 가이드(16)를 가지며, 이들 외부 가이드(13)와 내부 가이드(16)의 사이에 분자의 방출방향을 향하여 지름이 점차 증대하도록 분자방출로(17)가 형성되어 있다. 히터(18, 19)는 외부 가이드(13)와 내부 가이드(16)에 각각 설치되어 있는 것 외에, 히터(20)가 분자방출구(14)를 관통하도록 설치되어 있다.

Description

유기물 박막퇴적용 분자빔원{A MOLECULAR BEAM SOURCE FOR USE IN ACCUMULATION OF ORGANIC THIN-FILMS}
도 1은 본 발명에 의한 유기물 박막퇴적용 분자빔원의 하나의 실시예를 나타내는 종단측면도이다.
도 2는 같은 유기물 박막퇴적용 분자빔원의 분자방출부를 나타내는 정면도이다.
도 3은 같은 유기물 박막퇴적용 분자빔원의 분자방출부와 그 바깥쪽에 배치한 냉열 유닛을 나타내는 주요부 확대 종단측면도이다.
도 4는 같은 유기물 박막퇴적용 분자빔원에 의해 기판에 성막하는 상태를 나타내는 주요부 확대 종단측면도이다.
도 5는 같은 유기물 박막퇴적용 분자빔원에 있어서, 내부 가이드를 도 4의 위치로부터 어긋나게 한 위치에서 기판에 성막하는 상태를 나타내는 주요부 확대종단측면도이다.
도 6은 상기 유기물 박막퇴적용 분자빔원의 도가니에 수납되는 가열부재를 나타내는 종단측면도이다.
도 7은 같은 유기물 박막퇴적용 분자빔원에 있어서, 분자가열실쪽에 더하여, 분자방출구쪽에도 히터를 설치하여 분자를 방출할 때의 분자가열실쪽과 분자방출구 쪽의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 같은 유기물 박막퇴적용 분자빔원에 있어서, 분자가열실쪽에 더하여, 분자방출구쪽에도 히터를 설치하여 분자를 방출할 때의 분자가열실쪽과 분자방출구쪽의 온도를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 분자빔원 셀 11 : 분자방출부
12 : 분자가열부 14 : 분자방출구
13 : 외부 가이드 16 : 내부 가이드
17 : 분자방출로 18 : 히터
19 : 히터 20 : 히터
23 : 서포트 24 : 나사
본 발명은, 기판 등의 고체의 성막면에 박막을 형성하고자 하는 재료를 가열함으로써, 그 성막재료를 용융, 증발시켜, 고체 표면에 박막을 성장시키기 위한 증발분자를 발생시키는 박막퇴적용 분자빔원으로서, 특히 유기물 박막을 기판 등의 고체의 성막면에 퇴적시키는데에 적합한 유기물 박막퇴적용 분자빔원에 관한 것이다.
근래 유기 일렉트로루미네선스(EL), 유기반도체로 대표되는 유기박막소자가 주목받고 있다. 이들 박막소자는, 진공중에서 유기재료를 가열하고, 그 증기를 기판상에 내뿜어, 냉각하는 것으로 고체화 및, 접착을 행하고 있다. 일반적으로는 유기재료를 텅스텐 등의 고융점재료로 작성된 도가니에 넣어, 도가니의 주위를 히터로 가열하는 것에 의해 성막하는 재료를 가열하여, 그 증기를 발생시켜 그것을 기판에 내뿜는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 성막재료인 유기재료의 대부분이 열전도성이 떨어지기 때문에, 상기와 같은 증발수단으로 성막재료의 균일한 가열을 할 수 없고, 증기의 발생에 불균일함이 생겨 버리게 되는 결점이 있었다. 이 결점은 생산성향상을 위해서 유기재료를 대량으로 도가니에 수용하게 되면, 더욱 큰 문제가 되는 것은 자명하다.
따라서, 하기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 열적, 화학적으로 안정되어 있으며, 또한 성막재료보다 현격히 열전도가 뛰어난 재료를 성막재료와 함께 도가니에 수용함으로써 이러한 문제의 해결을 도모하고 있다.
또한 유기물 성막재료의 증발수단의 다른 문제점으로서, 유기물 성막재료는 증기압이 높고, 저온에서 증기가 발생하기 때문에, 단순히 도가니에 재료를 넣어 진공중에 방치하는 것만으로는, 의도하지 않게 성막재료의 증기가 발생해 버려, 기판에의 오염을 초래하는 폐해도 있다. 이러한 문제에 대해서, 하기 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 도가니를 밀폐구조로 하고, 증기량을 니들 밸브로 조정하는 안이 제안되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 2003-2778호
[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 2003-95787호
본 발명자에 의한 검토에서는, 성막재료와 함께 열전도율이 뛰어난 재료를 도가니에 수용함으로써, 균일한 증기발생을 달성할 수는 있다. 그러나, 대형 기판의 성막 면 위에 균일하게 유기물의 박막을 형성하고자 하면, 증착원과 기판의 사이의 거리를 크게 취할 필요가 있어, 재료의 이용효율이 크게 악화되는 것이 판명되었다. 또한, 니들 밸브에 의한 분자방출구의 차폐는, 재료증기의 방출 및 방출정지의 제어를 위해서는 우수하지만, 분자의 방출구는 좁고, 점형상에 가깝기 때문에, 대형 기판의 성막 면 위에의 균일한 박막 형성에는 문제가 있었다.
또한 유기물 성막재료는 증기압이 높고, 저온에서 증기가 발생하지만, 온도저하에 의해 재응고하기 쉽다. 이 때문에, 분자방출구 부근에서 성막재료의 증기가 벽면에 접촉하고, 그 온도가 저하하면, 벽면에 유기물 성막재료가 석출한다. 이 결과, 분자방출구가 좁아지거나, 혹은 분자방출구가 폐색하기 때문에, 기판에의 성막효율이 저하하거나, 혹은 성막에 장해를 초래하게 된다. 게다가, 분자방출구에 재응고한 유기물 성막재료가 벽면으로부터 벗겨져 먼지상태가 되어 진공공간에 비산하고, 이것이 성막하는 막면에 부착할 기회가 증대한다. 이 때문에, 형성하는 막에 결함이 발생하기 쉬워진다.
본 발명은, 상기와 같은 종래의 유기물 박막 퇴적용 분자빔원이 가진 과제에 비추어, 특히 분자방출구에 있어서의 분자의 방출부분의 구조를 검토하여, 그 결과로서, 대형 기판의 성막면위에의 균일한 박막의 형성이 가능한 동시에, 성막재료의 분자방출구에 성막재료가 석출하지 않고, 방출구의 협착이나 폐색이 일어나기 어려 운 유기물 박막퇴적용 분자빔원을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기의 과제에 대하여, 본건 발명자 등은 이하와 같이 하여 해결되는 것을 발견하였다. 먼저, 저온에서도 증기압이 높은 재료의 증기 누설을 방지하기 위해서, 밸브를 증기의 경로에 두어, 방출하는 증기의 차단을 가능하게 한다. 이 때, 밸브를 닫는 것에 의해, 증기를 누설시키지 않고 재료를 가열할 수 있기 때문에, 증기발생원쪽에서는 재료온도에 따른 압력으로 평형압에 도달한다. 이에 따라, 증기발생원쪽에서는 완전히 균일한 압력을 유지할 수 있다.
또한, 성막재료를 기화하기 위해서 성막재료를 가열하는 증발부분뿐만 아니라, 증기가 응고하기 쉬운 분자방출구쪽에도 히터를 배치하여, 분자방출구 부근에서의 증발 재료의 석출을 방지한다. 이에 따라, 분자방출구쪽에서의 협착이나 폐색이 발생하는 것을 방지한다.
즉, 본 발명에 의한 유기물 박막퇴적용 분자빔원은, 증기발생원에서 발생한 성막재료의 분자를 성막면을 향하여 방출하는 분자방출구쪽에, 방출하는 성막재료의 분자를 가열하는 히터를 설치한 것이다. 보다 구체적으로는, 분자방출구쪽에, 테이퍼형상의 안내벽을 가진 외부 가이드와, 이 외부 가이드의 안쪽에 설치되어, 테이퍼형상의 안내벽을 가진 내부 가이드를 설치하여, 이들 외부 가이드와 내부 가이드의 사이에 분자의 방출방향을 향해서 지름이 점차 증대하도록 하는 테이퍼를 가진 분자방출로를 형성하고 있다. 히터는 외부 가이드와 내부 가이드에 각각 설치되고, 이에 따라, 분자방출로의 바깥쪽과 안쪽에 히터가 설치되어 있다.
이러한 유기물 박막퇴적용 분자빔원에서는, 증기가 재응고하기 쉬운 분자방출구에도 히터를 배치하고, 분자방출구 부근에서의 증발재료의 석출을 방지하도록 한 것에 의해, 증기의 재응고에 의해 발생하는 분자방사구의 협착이나 폐색이 발생하지 않는다. 이에 따라, 안정된 증기의 방출이 가능하다.
또한, 외부 가이드와 내부 가이드를 지지하는 서포트 부재에 인접하여 분자방출로를 관통하도록 히터를 설치함으로써, 분자방출로를 관통하는 서포트 부재에 대하여 증기의 재응고가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이에 따라, 분자방사구에 이르는 그 바로 앞의 분자방출로에 있어서의 협착이나 폐색도 확실하게 방지할 수 있다.
그리고, 증기발생원으로부터 분자방출구에 이르기까지의 사이에 밸브를 배치함으로써, 증발을 시작할 때에 밸브를 닫는 것에 의해, 증기를 누설시키지 않고 재료를 가열할 수 있다. 이 때문에, 증기발생원쪽에서 재료온도에 따른 압력으로 평형압을 용이하게 유지할 수 있다. 이 상태에서는 증기발생원쪽에서는 완전하게 균일한 압력을 유지할 수 있다.
한편, 분자방출구쪽에 설치하는 히터는, 증기발생원쪽의 히터에 비하여 단위면적당의 발열량이 커지도록 권선의 밀도를 조밀하게 한다. 이에 따라, 분자방출구에 있어서의 증기의 재응고를 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 외부 가이드와 내부 가이드를 성막면쪽을 향한 방향으로 서로 이동이 가능하도록 한다. 이에 따라, 분자방출구의 개구부를 넓게 혹은 좁게 조정할 수 있다. 또한, 분자방출구의 개구부의 중심위치도 변동시킬 수 있으므로, 박막을 형 성하는 성막면의 면적의 대소 등에 따라 임의로 분자의 방출상태를 설정하는 것이 가능하다.
[발명의 실시형태]
본 발명에서는, 밸브를 증기의 경로에 두고, 방출하는 증기의 차단을 가능하게 하였다. 또한, 증기가 응고하기 쉬운 분자방출구쪽에 히터를 배치하여, 분자방출구 부근에서의 증발 재료의 석출을 방지하도록 하였다.
이하, 이러한 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적인 예를 들어 상세하게 설명한다.
[실시예]
도 1은, 성막재료(b)를 승화 또는 증발하여 방사하는 분자빔원 셀(1)을 나타낸다.
이 분자빔원 셀(1)의 가열재료 수납부(3)는, SUS 등의 금속의 고열 전도재료로 이루어진 원통형상의 증기발생원(31)을 가지며, 이 도가니(31)안에 가열재료(a)가 수납되어 있다. 이 가열재료(a)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 입자상태의 전열매체(c)를 코어로 하여, 그 표면에 막의 주성분이 되는 성막재료(b)를 피복하도록 하여 설치한 것이다. 이 가열재료(a)를 상기의 가열재료 수납부(3)의 도가니(31)에 수납하고 있다.
또한, 전열매체(c)의 표면에 성막재료(b)를 피복하는 대신에, 전열매체(c)와 성막재료(b)를 적당한 비율로 균일하게 혼합한 상태로 가열재료 수납부(3)의 도가니(31)에 수납하여도 좋다. 전열매체(c)와 성막재료(b)를 안에 수납하는 용적비 는, 70%:30% 전후가 적당하다.
전열매체(c)는, 열적, 화학적으로 안정되어 있고, 또한 성막재료(b)보다 열전도율이 높은 것으로 만들어진다. 예를 들면 전열매체(c)는, 파이로리틱·붕소·나이트라이드(PBN), 실리콘 카바이트 혹은 질화알루미늄 등의 고열 전도재료로 만들어져 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 도가니(31)의 주위에는 히터(32)가 배치되고, 그 바깥쪽은 액체질소 등으로 냉각되는 슈라우드(shroud)(39)로 둘러싸여져 있다. 도가니(31)에 설치한 열전쌍 등의 온도측정수단(도시하지 않음)에 의해, 히터(32)의 발열량을 제어하고, 도가니(31)의 가열재료(a)를 가열함으로써, 도가니(31)내의 성막재료(b)가 승화 또는 증발하여, 그 분자가 발생한다. 또한, 히터(32)의 발열을 정지하고, 슈라우드(39)로 도가니(31)의 내부를 냉각함으로써, 가열재료(a)가 냉각되어, 성막재료의 승화 또는 증발이 정지된다.
가열시에는, 전열매체(c)를 통하여 성막재료(b)가 가열된다. 전열매체(c)는 성막재료(b)보다 열전도율이 높기 때문에, 성막재료(b)만으로는 도가니(31)의 중앙에까지 열이 전해지지 않는 경우에도, 이 전열매체(c)에 의해 도가니(31)의 중앙까지 열이 전해져, 그 도가니(31)의 중앙에 있는 성막재료(b)도 가열하여 용융, 증발시킨다. 이에 따라, 도가니(31)에 수납된 성막재료(b)가 골고루 가열, 용융, 증발된다.
또한 전열매체(c)는, PBN, 실리콘카바이트 혹은 질화알루미늄 등과 같이, 열적, 화학적으로 안정된 재료로 만들어져 있기 때문에, 히터(32)에 의해 성막재료 (b)가 증발될 정도로 가열되어도, 용융, 증발하는 경우는 없다. 따라서, 도가니(31)의 증기 방출구(2)로부터 방사되는 증발분자중에 전열매체(c)를 형성하는 분자가 포함되는 경우는 없고, 결정성장하는 막의 조성에 영향을 주지 않는다.
한편, 성막재료(b)가 EL발광능을 가진 유기저분자 또는 유기고분자재료인 경우, 그 기화온도는, 구리 등의 금속 등에 비해 훨씬 더 낮고, 대부분은 200℃ 이하이다. 한편, 내열온도도 비교적 낮고, 상기의 같은 유기저분자 또는 유기고분자재료의 증발에는, 그 기화온도 이상, 내열온도 이하의 온도로 가열할 필요가 있다.
이 도가니(31)의 성막재료의 분자가 방출되는 쪽에 밸브(33)가 설치되어 있다. 이 밸브(33)는, 니들 밸브이며, 첨예한 니들(34)과 그 니들(34)의 선단이 끼워 넣어지는 것에 의해, 유로가 닫혀지거나 혹은 유로단면적이 좁혀지는 분자통과구멍을 가진 밸브 시트(valve seat)(35)를 가지고 있다. 상기의 니들(34)은, 밸로우즈(37)를 통하여 서보 모터(36)에 의해 도입되는 리니어 운동에 의해 그 중심축방향으로 이동된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 이 밸브(33)에 의해 개폐되는 밸브 시트(35)의 분자통과구멍은, 도입로(21)를 통하여 분자방출부(11)로 통하고 있다. 이 분자방출부(11)는 원통형의 분자가열실(12)을 가지며, 이 분자가열실(12)의 주위에 히터(15)가 설치되어 있다. 이 분자가열실(12)은, 증발한 분자를 분자 가열실(12)쪽으로 도입하는 도입로(21)를 통하여 상기의 밸브(33)쪽과 연락되고 있다. 상기의 밸브(33)쪽으로부터 리크하여, 도입로(21)를 거쳐 분자방출부(11)에 도달한 성막재료의 분자는, 이 분자 가열실(12)내에서 히터(15)에 의해 필요한 온도로 재가열되어, 분자방출구(14)로부터 진공조내에 설치된 기판을 향해서 방사된다.
도 2와 도 3에 이 분자빔원 셀(1)의 선단인 분자방출부(11)를 상세하게 나타내고 있다.
분자가열실(12)의 선단 주변부와 분자방출구(14)의 사이에는 외부 가이드(13)가 설치되어 있다. 이 외부 가이드(13)의 내면은, 분자 가열실(12)의 선단 주변부쪽으로부터 분자방출구(14)를 향해서 점차 지름이 커지도록 하는 테이퍼형상의 가이드면이 되고 있다.
또한 이 외부 가이드(13)의 안쪽에는, 내부 가이드(16)가 설치되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 내부 가이드(16)의 바깥면은 가이드면이 되고 있고, 이 가이드면은, 상기 외부 가이드(13)의 내면의 가이드면과 같은 구배의 테이퍼, 즉 분자 가열실(12)의 선단 주변부쪽으로부터 분자방출구(14)를 향해서 점차 지름이 커지는 테이퍼형상이다. 이 내부 가이드(16)의 가이드면과 외부 가이드(13)의 가이드면의 사이에는, 상기 분자 가열실(12)의 선단 주변부쪽으로부터 분자방출구(14)에 이르는 분자방출로(17)가 되고 있다.
내부 가이드(16)와 외부 가이드(13)의 사이의 분자방출로(17)에는, 서포트(23)이 45°간격으로 방사상으로 삽입되어 있다. 도시한 실시예의 서포트(23)는, 내부 가이드(16)와 외부 가이드(13)의 원주방향으로 간격을 둔 2매의 판형상의 부재로 이루어진다. 이들 서포트(23)내에 나사(24)가 삽입되고, 서포트(23)는 이들 나사(24)에 의해 내부 가이드(16)와 외부 가이드(13)에 고정되어 있다. 이들 서포트(23)나 나사(24) 등을 주된 구성부재로 하는 서포트 부재의 지지구조에 의해, 내 부 가이드(16)와 외부 가이드(13)는, 그들 중심축이 일치하도록 동심형상으로 배치되어 고정되어 있다.
내부 가이드(16)는, 박막을 성막하는 기판의 성막면을 향한 방향으로 외부 가이드(13)에 대하여 이동하고, 임의의 위치에서 고정할 수 있도록 되어 있다. 그 내부 가이드(16)의 이동가능한 방향은, 도 3에 있어서 상하의 방향이다. 도 3에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 내부 가이드(16)의 위치는, 실선으로 나타내는 내부 가이드(16)의 위치보다 분자방출부(11)쪽으로 후퇴한 위치이다. 내부 가이드(16)가 실선으로 나타낸 위치에 있을 때는, 내부 가이드(16)가 2점쇄선으로 나타낸 위치에 있을 때에 비하여, 내부 가이드(16)의 바깥면인 테이퍼형상의 가이드면이 외부 가이드(13)의 내면인 가이드면에 근접하여, 분자방출로(17)가 좁아지고 있다. 도 4는, 내부 가이드(16)가 도 3에 있어서 실선으로 나타내는 위치에 있을 때의 상태이다. 또한, 도 5는, 내부 가이드(16)가 도 3에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 위치에 있을 때의 상태이다. 이와 같이 내부 가이드(16)는, 도 3에 있어서 상하의 방향으로 이동이 가능하고, 또한 그 임의의 위치에서 고정된다.
외부 가이드(13)의 바깥쪽에는, 히터(18)와 냉각기(22)를 구비한 냉열 유닛(21)이 배치되고, 외부 가이드(13)가 이 냉열 유닛(21)에 의해 둘러싸여 있다. 냉열 유닛(21)의 냉각기(22)는, 물이나 액체질소 등의 냉각수에 의해 외부 가이드(13)를 그 주위로부터 냉각한다. 또한, 냉열 유닛(21)의 히터(18)는, 예를 들면 마이크로 히터를 사용한 것으로, 외부 가이드(13)를 그 주위로부터 가열하고, 이에 따라 그 안쪽의 분자방출로(17)를 가열한다. 냉열 유닛(21)의 히터(18)의 발열량 밀도, 즉 단위면적당 발생하는 열량은, 분자 가열실(12)의 주위에 설치한 히터(15)의 발열량 밀도보다 커지고 있다. 그 때문에, 히터(18)의 권선 밀도는, 분자 가열실(12)의 히터(15)의 권선 밀도보다 조밀하게 되어 있다.
또한, 내부 가이드(16)에도 히터(19)가 조립되어 있다. 이 히터(19)는, 예를 들면 마이크로 히터를 사용한 것으로, 내부 가이드(16)를 그 안쪽으로부터 가열하고, 그 바깥쪽의 분자방출로(17)를 가열한다. 내부 가이드(16)의 히터(19)의 발열량 밀도, 즉 단위면적당 발생하는 열량은, 분자 가열실(12)의 주위에 설치한 히터(15)의 발열량 밀도보다 크게 한다. 그 때문에, 히터(19)의 권선 밀도는, 분자 가열실(12)의 히터(15)의 권선 밀도보다 조밀하게 되어 있다.
외부 가이드(13)와 내부 가이드(16)의 사이의 분자방출로(17)에는, 히터(20)가 관통하여 배선되어 있다. 이 히터(20)는, 상기 서포트(23)에 삽입된 나사(24)와 함께 서포트(23)내에 삽입된 상태로 분자방출로(17)를 관통하고 있으며, 서포트(23) 및 그 중의 나사(24)에 근접하고 있다. 이 분자방출로(17)를 관통하는 히터(20)는, 분자방출로(17)의 바깥쪽의 히터(18)와 안쪽의 히터(19)를 접속하는 히터의 중간선을 이용하는 것이 적당하지만, 히터(20)를 그들 히터(18)와 히터(19)와 별개의 독립한 것으로 하여도 좋다.
이와 같이, 증기가 재응고하기 쉬운 분자방출구 부근, 구체적으로는 분자방출로(17)의 바깥쪽과 안쪽에 각각 히터(18, 19)를 배치한 것 외에, 분자방출로(17)를 관통하도록 히터(20)를 설치하고 있는 것에 의해, 분자방출구(14) 부근에서의 증발재료의 석출이 확실하게 방지된다. 이에 따라, 증기의 재응고에 의해 발생하 는 분자방사구의 협착이나 폐색이 생기지 않는다. 특히 히터(20)는, 상기 서포트(23)에 삽입된 나사(24)와 함께 서포트(23)내에 삽입된 상태로 분자방출로(17)를 관통하고 있기 때문에, 그 분자방출로(17)를 관통하여 설치되어 있는 서포트(23)나 나사(24) 등의 서포트 부재에 있어서 증기의 재응고가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
도 7과 도 8은, 실제의 분자방출시험에 있어서, 분자가열실(12)쪽의 히터(15)외에, 외부 가이드(13)쪽의 히터(18)와 내부 가이드(16)쪽의 히터(19)를 설치하여 분자방출로(17)를 가열했을 때에, 내부 가이드(16)의 벽면의 온도를 측정한 결과이다. 도 7은, 내부 가이드(16)의 벽면의 분자방출구(14)에 가까운 선단쪽을 측온점으로서 측정한 결과이다. 도 8은, 서포트(23)의 분자가열실(12)에 가까운 기초부쪽을 측온점으로서 측정한 결과이다. 분자가열실(12)쪽을 히터(15)로 가열하면서, 그 분자가열실(12)의 벽면 온도를 200∼400℃의 범위에서 바꾸어 측정하고 있다. 외부 가이드(13)쪽의 히터(18)와 내부 가이드(16)쪽의 히터(19)를 설치하지 않는 경우도 포함하여, 분자방출구(14)쪽의 히터의 권선 밀도가 다른 것을 여러 종류 사용하여 측정하였다. 히터(18, 19)의 권선 밀도는, 분자가열실(12)쪽의 히터(15)와의 비로 나타내고 있다.
외부 가이드(13)나 내부 가이드(16)나 그들을 고정하고 있는 서포트 부재는, 분자를 방출하는 바깥쪽에 면하고 있기 때문에, 복사열에 의해 온도가 저하하기 쉽다. 그 때문에, 분자방출구(14)로부터 방출되려고 하는 성막재료의 분자는, 외부 가이드(13)나 내부 가이드(16)에 접하면, 거기서 열을 빼앗겨 재응고되기 쉽다.
따라서, 외부 가이드(13)쪽에 히터(18)를 설치하고, 그 권선 밀도를 분자가열실(12)쪽의 히터(15)의 권선 밀도의 4배 이상으로 함으로써, 내부 가이드(16)의 벽면 온도를 분자 가열실(12)의 벽면 온도에 가깝게 할 수 있다. 또한, 내부 가이드(16)쪽에도 히터(19)를 설치하여 양쪽의 히터(18, 19)의 권선 밀도를 분자 가열실(12)쪽의 히터(15)의 권선 밀도의 12배로 함으로써, 내부 가이드(16)의 벽면 온도를 분자 가열실(12)의 벽면 온도 이상으로 유지할 수 있다. 또한, 분자방출로(17)를 관통하고 있는 나사(24)와 함께 서포트(23)내에 히터(20)를 삽입하고 있기 때문에, 분자방출로(17)를 관통하여 설치되어 있는 서포트(23)나 나사(24) 등의 서포트 부재도 같은 온도로 유지 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 유기물 박막 퇴적용 분자빔원에서는, 증기발생원으로부터의 예정되지 않는 증기의 방출을 방지하여, 안정된 정상 상태로 증기의 방출이 가능하기 때문에, 기판의 성막면 위에 안정적으로 박막의 형성이 가능하다. 이에 따라, 대형의 기판이라 하더라도, 균일한 박막의 형성이 가능하다. 또한, 증기방출구 쪽에 히터를 설치함으로써, 증기방출구에서 성막재료의 증기가 재응고하여 성막재료가 석출하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 분자방출구의 협착이나 폐색이 일어나기 어려워져, 장기간에 걸쳐 안정된 분자의 방출이 가능해진다. 따라서 안정된 성막이 가능해진다.

Claims (6)

  1. 유기재료를 증착하기 위한 유기물 박막퇴적용 분자빔원으로서, 증기발생원에서 발생한 성막재료의 분자를 성막면을 향하여 방출하는 분자방출구쪽에 테이퍼형상의 안내벽을 가진 외부 가이드와, 이 외부 가이드의 안쪽에 설치되고, 테이퍼형상의 안내벽을 가진 내부 가이드를 설치함으로써, 이들 외부 가이드와 내부 가이드의 사이에 분자의 방출 방향을 향해서 지름이 점차 증대하는 테이퍼를 가진 분자방출로를 형성하고, 이 분자방출로에, 방출하는 성막재료의 분자를 가열하는 히터를 설치한 것이며, 상기 외부 가이드와 상기 내부 가이드가, 성막면쪽을 향한 방향으로 서로 이동가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 박막퇴적용 분자빔원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    증기발생원쪽으로부터 이 증기발생원에서 발생한 성막재료의 분자를 성막면을 향하여 방출하는 분자방출구에 이르기까지의 사이에 밸브를 배치한 것을 특징으로 하는 유기물 박막퇴적용 분자빔원.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    히터가 외부 가이드와 내부 가이드에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 박막 퇴적용 분자빔원.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    히터가 외부 가이드와 내부 가이드를 지지하는 서포트 부재에 인접하여 분자방출로를 관통하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 박막퇴적용 분자빔원.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    분자방출구쪽에 설치한 히터는, 증기발생원쪽의 히터에 비하여 권선 밀도가 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유기물 박막퇴적용 분자빔원.
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