KR101128745B1 - 증기 방출 장치, 유기 박막 증착 장치 및 유기 박막 증착 방법 - Google Patents

증기 방출 장치, 유기 박막 증착 장치 및 유기 박막 증착 방법 Download PDF

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Abstract

증발 재료의 사용 효율을 향상시킴과 함께, 증발 재료의 시간 경과에 따른 열화를 방지하고, 또한 증착 시의 열에 의한 마스크의 변형을 확실하게 방지할 수 있는 유기 재료 증착 기술을 제공한다. 본 발명의 유기 재료용 증발원은, 복수의 방출구 (12) 가 면내에 배열된 샤워 플레이트형 방출부 (11) 와, 방출부 (11) 내에 형성되며, 도입되는 유기 증발 재료의 증기를 분출구 (15) 를 통하여 방출부 (11) 의 저부 (11a) 를 향하여 방출시켜 방출부 (11) 내로 공급하는 공급관 (14) 과, 적어도 방출부 (11) 의 방출구 (12) 측 부위에 형성되는 냉각 수단 (17) 을 갖는다. 냉각 수단 (17) 은 예를 들어 방출부 (11) 를 전체적으로 덮도록 형성되며, 방출부 (11) 의 방출구 (12) 와 대응하는 부위에, 당해 유기 증발 재료의 증기를 통과시키는 증기 통과 구멍 (17a) 을 갖는다.

Description

증기 방출 장치, 유기 박막 증착 장치 및 유기 박막 증착 방법{VAPOR EMISSION DEVICE, ORGANIC THIN-FILM VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND METHOD OF ORGANIC THIN-FILM VAPOR DEPOSITION}
본 발명은 예를 들어 유기 EL 소자의 발광층을 형성하기 위한 유기 박막 증착 기술에 관한 것이다.
종래부터, 유기 EL 소자의 발광층을 형성하는 데에는 진공 증착 장치가 사용되고 있다. 이와 같은 진공 증착 장치에서는, 많은 기판에 대하여 효율적으로 증착시키기 위해, 직선 형상이며 길이가 긴 증발 용기를 따라 증발구를 형성하고, 이 용기를 수평 방향을 향하도록 한 증발원이 제안되어 있다.
그러나, 이와 같은 직선 형상의 용기를 사용한 증발원은 대량의 유기 재료를 연속해서 증발시킬 필요가 있기 때문에, 증발 재료의 사용 효율의 저하나 증발 재료의 시간 경과에 따른 열화나 분해 등의 문제가 발생되고 있다.
한편, 이하의 특허문헌 1 에 기재된 것과 같은 샤워 플레이트형 증발원도 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허공보 2002-249868호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 과제를 고려하여 이루어진 것으로서, 증발 재료의 사용 효율을 향상시킴과 함께, 증발 재료의 시간 경과에 따른 열화를 방지할 수 있는 유기 재료 증착 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명은, 유기 증발 재료의 증기를 방출하기 위한 복수의 방출구가 면내에 배열되며, 가열할 수 있게 구성된 샤워 플레이트형 방출부와, 상기 방출부 내에 형성되며 유기 증발 재료의 증기를 당해 방출부 내로 공급하는 공급부로서, 상기 방출부의 내벽에 대하여 상기 유기 증발 재료의 증기를 분사하도록 구성된 분출구를 갖는 공급부와, 적어도 상기 방출부의 상기 방출구측 부위에 형성되는 냉각 수단을 갖는 증기 방출 장치이다.
본 발명에서는, 상기 발명에 있어서, 상기 냉각 수단이 상기 방출부를 전체적으로 덮도록 형성할 수도 있다.
본 발명에서는, 상기 발명에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 방출부의 방출구와 대응하는 부위에, 당해 유기 증발 재료의 증기를 통과시키는 증기 통과 구멍을 가질 수도 있다.
본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 방출부의 방출구가 당해 방출부에 형성된 노즐부의 선단부에 형성됨과 함께, 당해 노즐부의 선단부가 상기 냉각 수단의 증기 통과 구멍의 내측 위치에 배치되는 경우에도 효과가 있다.
본 발명은, 진공 중에서 증착 대상물에 대하여 마스크를 통하여 유기 박막을 증착시키는 유기 박막 증착 장치로서, 증착 대상물을 반입할 수 있는 증착용 진공조와, 상기 진공조 내에 형성된 증기 방출 장치를 구비하고, 상기 증기 방출 장치는, 유기 증발 재료의 증기를 방출하기 위한 복수의 방출구가 면내에 배열되며, 가열할 수 있게 구성된 샤워 플레이트형 방출부와, 상기 방출부 내에 형성되며 유기 증발 재료의 증기를 당해 방출부 내로 공급하는 공급부로서, 상기 방출부의 내벽에 대하여 상기 유기 증발 재료의 증기를 분사하도록 구성된 분출구를 갖는 공급부와, 적어도 상기 방출부의 상기 방출구측 부위에 형성되는 냉각 수단을 갖고, 상기 증기 방출 장치의 방출구가 상기 마스크와 대향하도록 배치되어 있는 유기 박막 증착 장치인 경우에도 효과가 있다.
본 발명은, 진공 중에서 증착 대상물에 대하여 마스크를 통하여 유기 박막을 증착시키는 유기 박막 증착 방법으로서, 복수의 방출구가 면내에 배열된 샤워 플레이트형 방출부를 사용하여, 당해 방출부를 가열하면서, 당해 방출부 내에서 당해 방출부의 내벽에 대하여 유기 증발 재료의 증기를 분사하여 공급하는 증발 재료 공급 공정을 갖고, 상기 증발 재료 공급 공정 시에, 상기 방출부와 상기 마스크 사이에 냉각 수단을 개재시켜, 당해 방출부로부터 당해 마스크 방향으로의 열 전달을 차폐할 수도 있다.
본 발명의 경우, 방출부 내에 공급부가 형성되며, 이 공급부의 분출구로부터 방출부의 내벽에 대하여 유기 증발 재료의 증기를 분사하도록 했기 때문에, 이 방출부의 내벽에 충돌한 유기 증발 재료의 증기는 방출부 내에서 석출되지 않아 머무르지 않고 반사되어, 면내에 배열된 복수의 방출구로부터 방출된다.
그 결과, 본 발명에 의하면, 최적량의 유기 증발 재료의 증기를 필요에 따라 공급시킬 수 있고, 이로써 장시간 연속해서 증착을 실시하는 경우에도, 증발 재료의 시간 경과에 따른 열화나 분해를 방지할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 방출부 내에서 유기 재료를 석출시키지 않고, 방출부로부터 방출되는 증기의 온도를 제어할 수 있다.
게다가, 본 발명의 경우, 적어도 방출부의 방출구측 부위에 냉각 수단을 형성하여, 증착 시에 방출부로부터 마스크 방향으로의 열 전달을 차폐하도록 했기 때문에, 증착 시의 열에 의한 마스크의 변형을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 냉각 수단이 방출부를 전체적으로 덮도록 형성되어 있는 경우에는, 방출부로부터 마스크 방향으로의 열 전달량을 감소시킬 수 있기 때문에, 증착 시의 열에 의한 마스크의 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 냉각 수단이, 방출부의 방출구와 대응하는 부위에, 당해 유기 증발 재료의 증기를 통과시키는 증기 통과 구멍을 갖는 경우에는, 증착 대상물에 대하여 충분한 양의 유기 재료의 증기를 방출하는 한편, 증착 시의 열에 의한 마스크의 변형을 확실하게 방지할 수 있다.
이 경우, 방출부의 방출구가 당해 방출부에 형성된 노즐부의 선단부에 형성됨과 함께, 이 노즐부의 선단부가 냉각 수단의 증기 통과 구멍의 내측 위치에 배치되어 있는 경우에는, 증착 시에 방출부의 방출구로부터 방출되는 유기 증발 재료 증기가 냉각 수단의 증기 통과 구멍의 가장자리부에 부착되지 않아, 일정량의 유기 재료 증기를 증착 대상물을 향하여 원활하게 유도할 수 있다.
본 발명에 의하면, 증발 재료의 사용 효율을 향상시킴과 함께, 증발 재료의 시간 경과에 따른 열화를 방지할 수 있는 유기 재료 증착 기술을 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 증착 시의 열에 의한 마스크의 변형을 확실하게 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 유기 박막 증착 장치의 주요부를 나타내는 개략 구성 사시도이다.
도 2 는 동 유기 박막 증착 장치의 주요부를 나타내는 내부 구성 단면도이다.
도 3 은 동 유기 박막 증착 장치에 있어서의 방출부의 방출구와 냉각 수단의 증기 통과 구멍의 관계를 나타내는 평면 설명도이다.
도 4 는 동 유기 박막 증착 장치에 있어서의 증착 동작을 나타내는 단면 설명도이다.
도 5 는 증발실과 공급 수단을 나타내는 내부 구성 단면도이다.
부호의 설명
1 … 유기 박막 증착 장치
2 … 진공조
3 … 증기 공급부
3a, 3b, 3c … 공급 수단
10 … 증기 방출 장치
11 … 방출부
12 … 방출구
14 … 공급관 (공급부)
14a … 본체부
15 … 분출구
16 … 히터
17 … 냉각 수단
17a … 증기 통과 구멍
20 … 기판 (증착 대상물)
21 … 마스크
50 … 유기 증발 재료 증기
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 실시형태에 관련된 유기 박막 증착 장치의 주요부를 나타내는 개략 구성 사시도, 도 2 는 동 유기 박막 증착 장치의 주요부를 나타내는 내부 구성 단면도, 도 3 은 동 유기 박막 증착 장치에 있어서의 방출부의 방출구와 냉각 수단의 증기 통과 구멍의 관계를 나타내는 평면 설명도, 도 4 는 동 유기 박막 증착 장치에 있어서의 증착 동작을 나타내는 단면 설명도이다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 유기 박막 증착 장치 (1) 는, 도시되지 않은 진공 배기계에 접속되며 증기 방출 장치 (10) 를 갖는 진공조 (2) 와, 이 진공조 (2) 내에 유기 증발 재료의 증기를 공급하기 위한 증기 공급부 (3) 를 갖고 있다.
본 실시형태의 증기 공급부 (3) 는, 복수의 공급 수단 (3a, 3b, 3c) 과, 각 공급 수단 (3a, 3b, 3c) 에 접속되며 도시되지 않은 진공 배기계에 접속된 증발실 (3A, 3B, 3C) 을 갖고 있다.
여기에서, 각 공급 수단 (3a, 3b, 3c) 은, 유기 EL 장치의 유기층을 형성하기 위한 입자상의 유기 증발 재료를 각 증발실 (3A, 3B, 3C) 에 소정량씩 공급하는 기능을 갖고 있다.
그리고, 각 증발실 (3A, 3B, 3C) 에서 증발되어 얻어진 유기 증발 재료의 증기를 밸브 (30, 31, 32, 33) 의 전환에 의해 도입관 (34) 을 통하여 이하의 증기 방출 장치 (10) 로 유도하도록 구성되어 있다.
또한, 각 증발실 (3A, 3B, 3C) 로부터 증기 방출 장치 (10) 로의 유기 증발 재료의 증기의 공급은, 진공조 (2) 내의 압력을 각 증발실 (3A, 3B, 3C) 내의 압력보다 낮게 함으로써 행해진다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 진공조 (2) 내에는, 증착 대상물인 기판 (20) 이 마스크 (21) 와 일체가 되어 반입된다. 여기에서는, 마스크 (21) 를 증기 방출 장치 (10) 측을 향하여 진공조 (2) 내에 배치되도록 되어 있다.
본 실시형태의 증기 방출 장치 (10) 는, 예를 들어 거의 플레이트 형상이며 직육면체 형상의 케이싱으로 이루어지는 방출부 (11) 를 갖고 있다.
이 방출부 (11) 는 예를 들어 금속 재료로 이루어지는 것으로서, 기판 (20) 에 대향하는 면에 복수의 방출구 (12) 가 형성되어 있다.
본 실시형태의 경우에는, 방출부 (11) 의 상부에 연직 상방, 즉 기판 (20) 을 향하는 방향으로 원추 사다리꼴 형상의 노즐부 (13) 가 복수 형성되어 있으며, 각 노즐부 (13) 의 선단부에 예를 들어 원형의 방출구 (12) 가 형성되어 있다.
한편, 방출부 (11) 의 내부에는, 공급관 (공급부 ; 14) 이 형성되어 있다.
이 공급관 (14) 은 상기 서술한 도입관 (34) 에 연결되며, 방출부 (11) 의 내부 공간에, 예를 들어 도 1 중 X 축 방향으로 직선 형상으로 연장되는 원통 파이프 형상의 본체부 (14a) 가 소정의 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
그리고, 이 공급관 (14) 의 본체부 (14a) 에 있어서의 하측 부분에는, 유기 증발 재료의 증기를 방출부 (11) 내로 도입하기 위한 분출구 (15) 가 소정의 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 각 분출구 (15) 는 공급관 (14) 의 바로 아래의 위치에 배치되며, 이로써 각 분출구 (15) 가 방출부 (11) 의 저부 (내벽 ; 11a) 에 대향하도록 구성되어 있다.
또, 방출부 (11) 의 외표면부에는, 예를 들어 저항 가열형 히터 (16) 가 형성되어 있다. 이 히터 (16) 는 방출부 (11) 의 외표면부에 감겨지며, 도시되지 않은 전원에 접속되어 있다.
또한, 이 히터 (16) 주위에는, 단열 재료로 이루어지는 냉각 수단 (17) 이 형성되어 있다.
이 냉각 수단 (17) 은 도시되지 않은 냉각 매체를 순환시키도록 구성되어 있다. 그리고, 냉각 수단 (17) 은, 방출부 (11) 를 전체적으로 덮음으로써 히터 (16) 의 열이 마스크 (21) 에 전달되지 않도록 되어 있다.
또, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 냉각 수단 (17) 의 상(정상)부에는, 방출부 (11) 의 방출구 (12) 에 대응하는 부분에 예를 들어 원형의 증기 통과 구멍 (17a) 이 형성되어, 증발 재료의 증기의 원활한 방출을 확보하도록 구성되어 있다.
본 실시형태의 경우, 증기 통과 구멍 (17a) 의 구경이 각각 방출부 (11) 의 방출구 (12) 의 구경보다 크게 형성되어 있다. 또한, 각 노즐부 (13) 의 선단부가 냉각 수단 (17) 의 각 증기 통과 구멍 (17a) 의 내측에서, 그리고 각 증기 통과 구멍 (17a) 으로부터 돌출되지 않는 위치에 배치되어 있다.
그리고, 이와 같은 구성에 의해, 증착 시에 방출부 (11) 의 방출구 (12) 로부터 방출되는 유기 증발 재료 증기 (50) 가 냉각 수단 (17) 의 증기 통과 구멍 (17a) 의 가장자리부에 부착되지 않도록 되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 실시형태에서 기판 (20) 상에 유기 박막을 증착시키는 경우에는, 각 공급 수단 (3a, 3b, 3c) 으로부터 공급되며 각 증발실 (3A, 3B, 3C) 에서 얻어진 소정량의 유기 증발 재료 증기 (50) 를, 도 2 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 도입관 (34) 을 통하여 공급관 (14) 내로 도입한다.
그리고, 공급관 (14) 의 각 분출구 (15) 로부터, 가열 중의 방출부 (11) 내의 저부 (11a) 를 향하여 유기 증발 재료 증기 (50) 를 예를 들어 연직 하방으로 분출시킨다.
그 결과, 방출부 (11) 의 저부 (11a) 에 충돌한 유기 증발 재료 증기 (50) 는 방출부 (11) 의 저부 (11a) 에서 석출되지 않아 머무르지 않고 반사되어 방출부 (11) 내에 충만되고, 이로써 복수의 방출구 (12) 로부터 방출되고, 그 후에 마스크 (21) 를 통하여 기판 (20) 에 도달한다.
이와 같은 본 실시형태에 의하면, 최적량의 유기 증발 재료를 필요에 따라 증발시킬 수 있고, 이로써 장시간 연속해서 증착을 실시하는 경우에도, 증발 재료의 시간 경과에 따른 열화나 분해를 방지할 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는, 방출부 (11) 가 가열되도록 구성됨과 함께, 공급관 (14) 의 분출구 (15) 로부터 방출부 (11) 의 저부 (11a) 에 대하여 유기 증발 재료 증기 (50) 를 분사하도록 구성되어 있어, 방출부 (11) 내에서 유기 재료를 석출시키지 않고, 방출부 (11) 로부터 방출되는 증기의 온도를 제어할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 공급관 (14) 이 파이프 형상으로 형성되며, 분출구 (15) 로부터 방출부 (11) 의 저부 (11a) 의 벽면에 대하여 유기 증발 재료 증기 (50) 를 분사하도록 구성되어 있어, 넓은 범위에 걸쳐 소량의 유기 증발 재료를 연속적으로 공급할 수 있기 때문에, 유기 증발 재료 증기 (50) 를 방출부 (11) 내에서 균일하게 분산시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 경우, 방출부 (11) 의 방출구 (12) 측 부위에 냉각 수단 (17) 을 형성하여, 증착 시에 방출부 (11) 로부터 마스크 (21) 방향으로의 열 전달을 차폐하도록 했기 때문에, 증착 시의 열에 의한 마스크 (21) 의 변형을 방지할 수 있다.
특히, 냉각 수단 (17) 이 방출부 (11) 를 전체적으로 덮도록 형성됨과 함께, 방출부 (11) 의 방출구 (12) 와 대응하는 부위에, 유기 증발 재료 증기 (50) 를 통과시키는 증기 통과 구멍 (17a) 을 갖기 때문에, 기판 (20) 에 대하여 충분한 양의 유기 증발 재료 증기 (50) 를 방출하는 한편, 증착 시의 열에 의한 마스크 (21) 의 변형을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 방출부 (11) 의 방출구 (12) 가 노즐부 (13) 의 선단부에 형성됨과 함께, 이 노즐부 (13) 의 선단부가 냉각 수단 (17) 의 증기 통과 구멍 (17a) 의 내측 위치에 배치되어 있기 때문에, 증착 시에 방출부 (11) 의 방출구 (12) 로부터 방출되는 유기 증발 재료 증기 (50) 가 냉각 수단 (17) 의 증기 통과 구멍 (17a) 의 가장자리부에 부착되지 않아, 일정량의 유기 증발 재료 증기 (50) 를 기판 (20) 을 향하여 원활하게 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지 변경을 실시할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은, 유기 EL 소자의 발광층을 형성하기 위한 진공 증착 장치뿐만 아니라, 여러가지 유기 박막을 형성하는 장치에 적용할 수 있다.
단, 본 발명은 유기 EL 소자의 발광층을 형성하기 위한 장치에 적용한 경우에 가장 유효해지는 것이다.
또, 막 두께의 균일화 및 증발 재료의 사용 효율의 향상의 관점에서, 증착 시에 마스크 (21) 및 기판 (20) 과 방출부 (11) 를 상대적으로 요동시킬 수도 있다.
특히, 상기 실시형태의 경우에는, 예를 들어 도 2 또는 도 4 에 나타내는 구동 기구 (18) 에 의해, 마스크 (21) 및 기판 (20) 을 재료 공급부 (14) 의 본체부 (14a) 가 연장되는 방향과 직교하는 방향 (도 1 중, Y 축 방향) 으로 요동시키는 것이 바람직하다. 이로써, 더욱 균일한 성막을 실시할 수 있다.
다음으로, 도 5 를 참조하여 증발실 (3A ～ 3C) 과 공급 수단 (3a ～ 3c) 의 일례를 설명한다.
도 5 의 부호 81 은 가열조 (81) 를 나타내고 있으며, 여기에서는, 가열조 (81) 가, 내부가 격벽 (85) 에 의해 구분되고, 구분된 일방에서 증발실 (3A ～ 3C) 이 구성되며, 타방에서 가스 가열 장치 (80a) 가 구성되어 있다.
여기에서는, 가열조 (81) 는 진공조 (2) 의 외부에 배치되어 있으나, 가열조 (81) 는 진공조 (2) 의 내부에 배치할 수도 있다.
증발실 (3A ～ 3C) 의 내부에는 증발 장치 (94) 가 배치되어 있다. 이 증발 장치 (94) 는 금속으로 형성되어 있고, 그 상부 표면인 증발면 (98) 은 평활하게 되며, 수평 방향에 대하여 각도 θ 로 경사져 있다 (0 ＜ θ ＜ 90°).
가스 가열 장치 (80a) 의 내부에는 가열 필터 (82) 가 배치되어 있다. 이 가열 필터 (82) 는, 다공질 SiC, 망 형상 SiC 나 금속제 망의 적층체, 그 밖에 기체가 투과할 수 있으며 고온으로 승온되어도 분해되거나 기체를 방출하지 않는 재료로 구성되어 있다.
가열조 (81) 의 측면, 저면, 표면에는 히터 (89) 가 배치되어 있어, 가열 전원 (88) 에 의해 히터 (89) 에 통전시켜 발열시키면, 가열조 (81) 가 승온되도록 구성되어 있고, 가열 필터 (82) 와 증발 장치 (94) 는 가열조 (81) 로부터의 열 전도 및 복사에 의해 가열된다. 가열조 (81) 의 외부에 유도 가열 코일을 배치하여, 교번 자계에 의해 가열 필터 (82) 나 증발 장치 (94) 를 유도 가열해도 된다.
가열조 (81) 의 내부에는, 가스 가열 장치 (80a) 와 증발실 (3A ～ 3C) 에 걸쳐 접속 배관 (93) 이 배치되어 있다. 격벽 (85) 은 기체가 통과할 수 없는 재료로서, 접속 배관 (93) 의 일단은 증발실 (3A ～ 3C) 내에서 개구되고, 타단은 가스 가열 장치 (80a) 내에서 개구되어 있으며, 가스 가열 장치 (80a) 와 증발실 (3A ～ 3C) 은 접속 배관 (93) 에 의해 접속되어, 가스 가열 장치 (80a) 내의 가스는 접속 배관 (93) 을 통과하여 증발실 (3A ～ 3C) 로 이동할 수 있도록 되어 있다.
증발실 (3A ～ 3C) 은 진공 배기계 (103) 에 접속되어 있어, 증발실 (3A ～ 3C) 을 진공 배기하면, 가스 가열 장치 (80a) 내의 기체도 접속 배관 (93) 을 통하여 진공 배기되어, 증발실 (3A ～ 3C) 과 가스 가열 장치 (80a) 의 내부를 진공 분위기로 할 수 있다. 단, 증기 발생 시에는, 발생된 증기가 배기되지 않도록 증발실 (3A ～ 3C) 과 진공 배기계 (103) 는 차단된다.
가스 가열 장치 (80a) 에는 캐리어 가스 공급계 (84) 가 접속되어 있다. 캐리어 가스 공급계 (84) 로부터는, 유기 재료와 반응하지 않는 Ar 이나 Xe 등의 희가스로 이루어지는 캐리어 가스가 공급된다. (유기 재료 증기가 반응하는 경우, 질소 가스는 캐리어 가스로는 적합하지 않다.) 캐리어 가스 공급계 (84) 로부터 가스 가열 장치 (80a) 로 캐리어 가스가 공급되면, 캐리어 가스는 가열 필터 (82) 의 미소 구멍이나 그물을 통과하여 접속 배관 (93) 의 내부로 들어가고, 접속 배관 (93) 내를 흘러 증발실 (3A ～ 3C) 내로 도입된다.
가열 필터 (82) 는 히터 (89) 에 의해 가열되며, 캐리어 가스는 가열 필터 (82) 를 통과하는 동안에, 유기 재료의 증발 온도보다 고온이며 분해 온도 미만의 온도로 가열된다.
공급 수단 (3a ～ 3c) 은 탱크실 (71) 과 원료 공급관 (72) 을 갖고 있으며, 증발실 (3A ～ 3C) 의 상방에 탱크실 (71) 이 배치되어 있다.
원료 공급관 (72) 은, 상단이 탱크실 (71) 의 하단에 기밀하게 접속되며, 하단이 증발실 (3A ～ 3C) 의 내부에 기밀하게 삽입되어 있다. 탱크실 (71) 의 내부와 증발실 (3A ～ 3C) 의 내부는 원료 공급관 (72) 에 의해 접속되어, 증발실 (3A ～ 3C) 의 내부를 진공 배기하면, 탱크실 (71) 의 내부나 원료 공급관 (72) 의 내부도 진공 배기된다.
탱크실 (71) 은 밀폐되어 있어, 탱크실 (71), 원료 공급관 (72), 증발실 (3A ～ 3C) 이 진공 배기될 때에 대기는 침입하지 않는다.
원료 공급관 (72) 의 내부에는, 측면에 나사산 및 나사홈이 형성된 회전축 (76) 이 배치되어 있다. 여기에서는, 원료 공급관 (72) 과 회전축 (76) 은 연직으로 배치되어 있다.
회전축 (76) 의 나사산과 원료 공급관 (72) 의 내벽면은 접촉하거나 미세한 간극으로 근접해 있으며, 탱크실 (71) 의 내부는 나사홈에 의해 증발실 (3A ～ 3C) 에 접속되어 있다. 나사홈의 수평 방향에 대한 경사 각도는 작게 되어 있어, 회전축 (76) 이 정지된 상태에서는, 탱크실 (71) 의 내부에 나사홈의 크기보다 작은 분체가 배치되어도, 증발실 (3A ～ 3C) 내로는 흘러 떨어지지 않는다.
탱크실 (71) 의 내부에는 상기 서술한 유기 증발 재료 (78) 가 배치되어 있다. 유기 증발 재료 (78) 는 유기 박막의 모재와 발색제가 혼합된 분체로서, 각 공급 수단 (3a ～ 3c) 의 탱크실 (71) 에는, 상이한 종류 (색) 의 유기 증발 재료 (78) 를 배치해도 되며, 동일한 종류의 유기 증발 재료 (78) 를 배치해도 된다.
도 5 의 부호 79 는 모터 등을 갖는 회전 수단을 나타내고 있으며, 회전축 (76) 은 회전 수단 (79) 에 접속되어 있다. 회전 수단 (79) 을 동작시키면, 회전축 (76) 은 그 중심 축선을 중심으로 하여 원료 공급관 (72) 내에서 상승도 하강도 하지 않고 회전한다.
회전축 (76) 이 정지된 상태에서는, 탱크실 (71) 내의 유기 증발 재료 (78) 는 이동하지 않지만, 회전축 (76) 을 회전시키면, 유기 증발 재료 (78) 는 나사홈을 통과하여 원료 공급관 (72) 의 내부로 들어가, 원료 공급관 (72) 의 나사홈을 따라 하방으로 이동한다.
원료 공급관 (72) 의 하단은 증발실 (3A ～ 3C) 의 내부에 삽입되어 있으며, 접속 배관 (93) 에 접속되어, 원료 공급관 (72) 의 내부와 접속 배관 (93) 의 내부가 연통되도록 구성되어 있다.
나사홈의 하단은 원료 공급관 (72) 내에서 개방되어 있어, 회전축 (76) 의 회전에 의해 하방으로 이동하여 나사홈의 하단에 도달한 유기 증발 재료 (78) 는, 나사홈 내로부터 접속 배관 (93) 의 내주면 상으로 낙하한다.
회전축 (76) 을 천천히 회전시켰을 때, 유기 증발 재료 (78) 의 나사홈 내에서의 이동량과 회전축 (76) 의 회전량은 일대일 관계에 있어, 회전량과 낙하량의 관계를 미리 구해 두면, 원료 공급관 (72) 으로부터 원하는 양의 유기 증발 재료 (78) 를 낙하시킬 수 있다. 천천히 회전시킨 경우에는, 소량씩 연속적으로 낙하시킬 수 있다.
접속 배관 (93) 은, 증발실 (3A ～ 3C) 내의 단부 (端部) 위치와 유기 증발 재료 (78) 가 낙하하는 위치 사이의 부분은 기울어져 있으며, 단부를 구성하는 개구 (96) 가 낙하 위치보다 하방이 되도록 되어 있다. 따라서, 접속 배관 (93) 의 내주면 상으로 낙하한 유기 증발 재료 (78) 는, 접속 배관 (93) 의 내주면을 개구 (96) 를 향하여 미끄러져 떨어진다.
개구 (96) 는 증발 장치 (94) 의 증발면 (98) 의 바로 위에 배치되어 있어, 개구 (96) 에 도달한 유기 증발 재료 (78) 는 개구 (96) 로부터 증발면 (98) 상으로 낙하한다.
증발면 (98) 상으로 낙하한 유기 증발 재료 (78) 는 증발면 (98) 상에 산포된다. 증발면 (98) 은 기울어져 있기 때문에, 유기 증발 재료 (78) 는 확산된 상태로 증발면 (98) 상을 미끄러져 떨어진다.
증발면 (98) 상으로 낙하하는 유기 증발 재료 (78) 는 실온에서는 분체이지만, 증발 온도 이상으로 가열되면 증발되어 유기 증발 재료 증기 (50) 가 생성된다. 증발 장치 (94) 는 히터 (89) 에 의해 미리 유기 증발 재료 (78) 의 증발 온도보다 고온으로 승온되어 있고, 증발면 (98) 상에는, 증발면 (98) 을 미끄러져 떨어져 하단에 도달하기 전 (즉, 미끄러져 떨어지는 동안) 에 전부 증발될 수 있는 양의 유기 증발 재료 (78) 가 공급되기 때문에, 유기 증발 재료 (78) 는 증발면 (98) 상에 산포된 직후부터 증발을 개시하고, 미끄러져 떨어지면서 증발되어, 하단에 도달하지 않고 증발면 (98) 상으로부터 소멸된다.
증발면 (98) 상으로 유기 증발 재료 (78) 를 낙하시킬 때에는, 진공조 내의 진공 배기는 실시되어 있지만, 증발실 (3A ～ 3C) 과 진공 배기계 (103) 사이의 밸브는 닫아 두어, 유기 증발 재료 (78) 의 증발에 의해 증발실 (3A ～ 3C) 내에서 생성된 유기 증발 재료 증기 (50) 가 공급관 (14) 을 통과하지 않고 진공 배기되지 않도록 해 둔다.
증발실 (3A ～ 3C) 과 공급관 (14) 은 도입관 (34) 에 의해 접속되어 있다. 증발면 (98) 상으로 유기 증발 재료 (78) 를 낙하시킬 때에는, 낙하 전부터 가스 가열 장치 (80a) 에 캐리어 가스를 공급하여, 가열된 캐리어 가스가 증발실 (3A ～ 3C) 내로 도입되도록 해 둔다.
가열된 캐리어 가스가 흐르는 접속 배관 (93) 의 개구 (96) 를 증발면 (98) 의 유기 증발 재료 (78) 가 증발되는 부분을 향하게 하여 그 부분에 가열된 캐리어 가스를 분사하면, 유기 증발 재료 증기 (50) 와 가열된 캐리어 가스는 증발실 (3A ～ 3C) 내에서 균일하게 혼합되어, 그 혼합 가스가 도입관 (34) 을 통과하여 증기 방출 장치 (10) 로 도입된다.
캐리어 가스 공급계 (84) 로부터 가스 가열 장치 (80a) 로 공급되는 캐리어 가스의 유량을 제어함으로써, 공급관 (14) 의 내부 압력이, 공급관 (14) 의 내부에서 혼합 가스 (캐리어 가스와 유기 재료 증기의 혼합 가스) 의 점성류 (粘性流) 가 형성되는 크기가 되어, 공급관 (14) 의 각 본체부 (14a) 의 내부는, 근본으로부터 선단까지 거의 동등한 압력의 혼합 가스로 충만된다.
또, 진공조 (2) 의 내부는 계속해서 직접 진공 배기되어, 공급관 (14) 주위의 압력은 공급관 (14) 의 내부 압력보다 저압으로 되어 있다. 그 결과, 각 분출구 (15) 로부터 각각 동등한 유속으로 혼합 가스가 방출되어, 유기 증발 재료 증기 (50) 는 냉각 수단 (17) 의 증기 통과 구멍 (17a) 과 마스크 (21) 의 관통공을 통과하여 기판 (20) 표면에 균일한 단위 면적당 밀도로 도달한다.
캐리어 가스를 도입함으로써, 유기 증발 재료 증기 (50) 의 도입량이 적은 경우에도, 공급관 (14) 내의 압력을, 본체부 (14a) 의 선단으로부터 근원 부분 사이에서 분출구 (15) 로부터 균일하게 증기를 방출할 수 있는 압력으로 할 수 있다.
또, 유기 증발 재료 증기 (50) 의 발생량을 변화시킨 경우에도, 캐리어 가스의 도입량을 변화시킴으로써 공급관 (14) 내의 압력을 조정할 수 있게 된다. 이 때문에, 유기 증발 재료 증기 (50) 의 발생량을 변화시키는 것, 즉 성막 속도의 조정이 가능해진다.
각 본체부 (14a) 의 근본으로부터 선단까지 기판 표면에 등량의 유기 재료 증기가 도달하기 때문에, 편재되지 않은 유기 박막이 얻어진다.

Claims (6)

  1. 유기 증발 재료의 증기를 방출하기 위한 복수의 방출구가 면내에 배열되며, 가열할 수 있게 구성된 샤워 플레이트형 방출부와,
    상기 방출부 내에 형성되며 상기 유기 증발 재료의 증기를 당해 방출부 내로 공급하는 공급부로서, 상기 방출부의 내벽에 대하여 상기 유기 증발 재료의 증기를 분사하도록 구성된 분출구를 갖는 공급부와,
    상기 방출부를 전체적으로 덮도록 형성되어 있는 냉각 수단을 갖는, 증기 방출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출부는, 복수의 원추 사다리꼴의 노즐부을 갖고, 상기 방출구는 상기 노즐부의 선단에 형성되고,
    상기 냉각 수단에는, 복수의 증기 통과 구멍이 형성되고,
    상기 노즐부의 선단부가, 상기 증기 통과 구멍의 내측에서, 또한, 상기 증기 통과 구멍으로부터 돌출되지 않는 위치에 배치되어 있는, 증기 방출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각 수단은, 상기 방출부의 방출구와 대응하는 부위에, 당해 유기 증발 재료의 증기를 통과시키는 증기 통과 구멍을 갖는, 증기 방출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방출부의 방출구가 당해 방출부에 형성된 노즐부의 선단부에 형성됨과 함께, 당해 노즐부의 선단부가 상기 냉각 수단의 상기 증기 통과 구멍의 내측 위치에 배치되어 있는, 증기 방출 장치.
  5. 진공 중에서 증착 대상물에 대하여 마스크를 통하여 유기 박막을 증착시키는 유기 박막 증착 장치로서,
    상기 증착 대상물을 반입할 수 있는 증착용 진공조와,
    상기 진공조 내에 형성된 증기 방출 장치를 구비하고,
    상기 증기 방출 장치는,
    유기 증발 재료의 증기를 방출하기 위한 복수의 방출구가 면내에 배열되며, 가열할 수 있게 구성된 샤워 플레이트형 방출부와,
    상기 방출부 내에 형성되며 상기 유기 증발 재료의 증기를 당해 방출부 내로 공급하는 공급부로서, 상기 방출부의 내벽에 대하여 상기 유기 증발 재료의 증기를 분사하도록 구성된 분출구를 갖는 공급부와,
    상기 방출부를 전체적으로 덮도록 형성되어 있는 냉각 수단을 갖고,
    상기 증기 방출 장치의 방출구가 상기 마스크와 대향하도록 배치되어 있는, 유기 박막 증착 장치.
  6. 진공 중에서 증착 대상물에 대하여 마스크를 통하여 유기 박막을 증착시키는 유기 박막 증착 방법으로서,
    복수의 방출구가 면내에 배열된 샤워 플레이트형 방출부를 사용하여, 당해 방출부를 가열하면서, 당해 방출부 내에서 당해 방출부의 내벽에 대하여 유기 증발 재료의 증기를 분사하여 공급하는 증발 재료 공급 공정을 갖고,
    상기 증발 재료 공급 공정 시에, 상기 방출부를 전체적으로 덮도록 형성되어 있는 냉각 수단을 개재시켜, 당해 방출부로부터 당해 마스크 방향으로의 열 전달을 차폐하는, 유기 박막 증착 방법.
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