KR101188163B1

KR101188163B1 - 유기 재료용 증발원 및 유기 증착 장치

Info

Publication number: KR101188163B1
Application number: KR1020067008948A
Authority: KR
Inventors: 도시오 네기시; 다츠히코 고시다; 고지 하네; 도시미츠 나카무라
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2012-10-05
Also published as: KR20070012314A; JP4558375B2; TWI364463B; JP2005325424A; WO2005111259A1; CN1950536A; TW200606268A

Abstract

본 발명은, 대형 기판에 대하여 균일한 막두께 분포를 갖는 성막이 가능하게 됨과 함께, 증착시에 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하고 응답성 좋게 행하는 것이 가능한 유기 재료용 증발원 및 이것을 사용한 유기 증착 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 증발원은, 고주파 유도 코일 (50) 로 이루어진 가열부를 가지며 소정의 유기 재료를 수용하기 위한 용기 본체부 (31a) 와, 당해 유기 재료의 증기를 통과시키기 위한 증발구 (31c) 를 갖는 뚜껑부 (31b) 를 구비한다. 뚜껑부 (31b) 의 증발구 (31c) 로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이, 소정의 기준 위치를 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성되어 있다.

유기 재료용 증발원, 유기 증착 장치

Description

유기 재료용 증발원 및 유기 증착 장치{ORGANIC MATERIAL EVAPORATION SOURCE AND ORGANIC VAPOR DEPOSITION DEVICE}

기술 분야

본 발명은, 예를 들어, 유기 EL 소자 등을 제조할 때에, 기판 상에 유기 화합물의 증착막을 형성하기 위한 유기 재료용 증발원 및 이것을 사용한 유기 증착 장치에 관한 것이다.

배경기술

도 7 은 종래의 유기 EL 소자를 제작하기 위한 유기 증착 장치의 개략 구성도이다. 도 7 에 나타낸 바와 같이, 이 유기 증착 장치 (101) 에 있어서는 진공조 (102) 의 하부에 증발원 (103) 이 배치됨과 함께, 이 증발원 (103) 의 상방에 성막 대상물인 기판 (104) 이 배치되어 있다.

그리고, 증발원 (103) 으로부터 증발되는 유기 재료의 증기를, 마스크 (105) 를 통하여 기판 (104) 에 증착시키는 것에 의해 소정 패턴의 유기 박막을 형성하도록 되어 있다.

그런데 최근, 유기 EL 소자의 기술 분야에서는 대형 기판에 대응하는 양산화기술이 요구되고 있지만, 종래의 증발원에서는 균일한 막두께 분포를 얻기가 곤란하다는 문제가 있다.

또한, 종래의 증발원에서는 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하게 행하 는 것이 곤란함과 함께, 제어의 응답성이 충분하지 않다는 문제도 있다.

특허문헌 1:일본 공개특허공보 평10-168560호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적하는 바는, 대형 기판에 대해 균일한 막두께 분포를 갖는 성막이 가능한 유기 재료용 증발원 및 이것을 사용한 유기 증착 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 증착시에 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하고 응답성 좋게 행하는 것이 가능한 유기 재료용 증발원 및 이것을 사용한 유기 증착 장치를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명은, 고주파 유도 코일로 이루어진 가열부를 갖고 소정의 유기 재료를 수용하기 위한 용기 본체부와 당해 유기 재료의 증기를 통과시키기 위한 증발구를 갖는 뚜껑부를 구비하며, 상기 증발구로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이 소정의 기준 위치를 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성되어 있는 유기 재료용 증발원이다.

본 발명은, 상기 발명에서 상기 뚜껑부에 복수의 증발구가 형성되고, 당해 복수의 증발구가 끝이 넓어지는 형상으로 배치되어 있는 것이다.

본 발명은, 상기 발명에서 상기 뚜껑부의 증발구가 상기 기준 위치로부터의 거리에 따라 총 개구 면적이 커지도록 구성되어 있는 것이다.

본 발명은, 상기 발명에서 상기 뚜껑부의 증발구가 상기 기준 위치를 중심으로 하는 복수의 동심 원호를 따라 배열되어 있는 것이다.

본 발명은, 상기 발명에서 상기 뚜껑부가 끝이 넓어지는 형상으로 형성되어 있는 것이다.

본 발명은, 상기 발명에서 상기 용기 본체부가 끝이 넓어지는 형상으로 형성되어 있는 것이다.

또한, 본 발명은, 상기 유기 재료용 증발원이 배치된 진공조를 구비하고, 상기 진공조 내에서 성막 대상물이 상기 유기 재료용 증발원에 대하여 소정의 회전 중심축을 중심으로 하여 상대적으로 회전하도록 구성되며, 상기 유기 재료용 증발원이 그 증발구의 기준 위치가 상기 회전 중심축의 근방에 위치하도록 배치되어 있는 유기 증착 장치이다.

본 발명의 유기 재료용 증발원은, 증발구로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이 소정의 기준 위치를 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성되어 있으며, 이 유기 재료용 증발원을 그 증발구의 기준 위치가 성막 대상물의 회전 중심축의 근방에 위치하도록 배치함으로써, 성막 대상물의 회전 중심축 근방으로부터 떨어진 부위에서 유기 재료의 증기를 많이 증착시킬 수 있고, 이로 인해 성막 대상물 상에서의 막두께 분포를 균일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 유기 재료용 증발원은, 용기 본체부에 고주파 유도 코일로 이루어진 가열부를 갖고 있으므로, 증발원으로서 예를 들어 크누센 셀을 사용한 경우에 비해 증착시에 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하고 응답성 좋게 실시하는 것이 가능해진다.

본 발명의 유기 재료용 증발원에서는, 뚜껑부에 복수의 증발구를 형성하고 당해 복수의 증발구를 끝이 넓어지는 형상으로 배치하는 것, 뚜껑부의 증발구를, 기준 위치로부터의 거리에 따라 총 개구 면적이 커지도록 구성하는 것, 뚜껑부의 증발구를, 기준 위치를 중심으로 하는 복수의 동심 원호를 따라 배열함으로써, 증발구로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양을, 당해 기준 위치를 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성할 수 있고, 이로 인해 성막 대상물 상에서의 막두께 분포를 균일하게 하는 것이 가능해진다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 대형 기판에 대하여 균일한 막두께 분포를 갖는 성막이 가능해짐과 함께, 증착시의 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하고 응답성 좋게 행하는 것이 가능해진다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명에 관련된 유기 증착 장치의 실시형태의 구성을 나타낸 단면도.

도 2 는 본 발명에 관련된 유기 증착 장치에서의 증발원의 구성을 나타낸 평면도.

도 3 은 본 발명에 관련된 유기 증착 장치에서의 증발원의 구성을 나타낸 평 면도.

도 4 는 유기 증착 장치의 호스트 증발원의 외관 구성을 나타낸 사시도.

도 5 는 실시예에 의한 결과를 나타낸 그래프.

도 6 은 비교예에 의한 결과를 나타낸 그래프.

도 7 은 종래의 유기 EL 소자를 제작하기 위한 유기 증착 장치의 개략 구성도.

부호의 설명

1???진공 증착 장치

2???진공조

3???증발부

4???기판 홀더

5???기판 (성막 대상물)

30???증발원

31???호스트 증발원

32???도펀트 증발원

O???회전 중심축

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은, 본 실시형태의 유기 증착 장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2 및 도 3 은, 본 실시형태의 유기 증착 장치에서의 증발원의 구성을 나타낸 평면도이며, 도 4 는, 본 실시형태의 유기 증착 장치의 호스트 증발원의 외관 구성을 나타낸 사시도이다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 유기 증착 장치 (1) 는 도시하지 않은 진공 배기계에 접속된 진공조 (2) 를 가지며, 이 진공조 (2) 의 하방에 후술하는 증발부 (3) 가 배치되어 있다.

여기에서, 증발부 (3) 의 상방 근방에는 증발부 (3) 로부터 증발하는 증기를 제어하기 위한 도시하지 않은 셔터가 설치되어 있다.

또한, 진공조 (2) 내의 상부에는 기판 홀더 (4) 가 설치되고, 이 기판 홀더 (4) 에 증착막을 형성해야할 기판 (성막 대상물) (5) 이 고정되어 있다. 그리고, 기판 (5) 의 하방 근방에는 마스크 (6) 가 설치되어 있다.

본 실시형태의 경우, 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 기판 (5) 이 수평 방향으로 회전하도록 구성되어 있다.

이 경우, 기판 (5) 은 그 중앙부에 위치하는 회전 중심축 (O) 을 중심으로 하여 회전하게 되어 있다.

한편, 증발부 (3) 는 복수의 증발원 (30) 으로 구성되어 있다.

본 실시형태의 경우, 각 증발원 (30) 은 호스트 재료를 증발시키기 위한 호스트 증발원 (31) 과, 도펀트 재료를 증발시키기 위한 도펀트 증발원 (32) 을 가지며, 예를 들어, 호스트 증발원 (31) 의 양측부에 도펀트 증발원 (32) 이 배치되도록 되어 있다.

우선, 호스트 증발원 (31) 에 대해 설명하면, 호스트 증발원 (31) 은 끝이 넓어지는 형상 (소정의 한 방향을 향하여 점차 넓어지는 형상), 예를 들어, 부채형 형상의 증발 용기 (31a) 를 갖고 있다.

여기에서, 호스트 증발원 (31) 의 증발 용기 (31a) 는, 예를 들어, 그라파이트로 이루어진 것으로, 그 내부의 공통되는 공간에는 소정의 유기계 증발 재료가 수용된다.

이 증발 용기 (31a) 는, 증발 용기 (31a) 와 같은 부채형 형상의 뚜껑부 (31b) 에 의해 덮히도록 되어 있다.

호스트 증발원 (31) 은, 증발 용기 (31a) 의 주위에 소정의 코일 (50) 이 감겨지고, 진공조 (2) 의 외부에 설치된 교류 전원 (51) 으로부터 이 코일 (50) 에 대해 소정 주파수의 교류 전압을 인가하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 예를 들어 증발 용기 (31a) 의 주위에 예를 들어 가스 등의 냉매를 순환시키기 위한 냉각 파이프 (도시하지 않음) 를 배치함으로써 증발 용기 (31a) 를 소정의 온도로 제어할 수 있다.

호스트 증발원 (31) 의 뚜껑부 (31b) 에는, 이하에서 설명하는 복수의 증발구 (31c) 가 형성되어 있다.

본 실시형태의 경우에, 각 증발구 (31c) 는 동일한 크기의 원형 형상으로 형성되고, 뚜껑부 (31b) 의 형상에 대응하도록 끝이 넓어지는 형상으로 배치되어 있다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 각 호스트 증발원 (31) 은 그 끝이 좁아지는 형상의 선단부를 상기 서술한 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 의 위치를 향해 배치되어 있다.

그리고, 뚜껑부 (31b) 의 증발구 (31c) 가 이 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 을 중심으로 하는 복수의 동심원 (33) 을 따라 배열되어 있다.

이 경우, 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 으로부터의 거리에 따라 증발구 (31c) 의 총 개구 면적이 커지도록, 회전 중심축 (O) 으로부터 외측을 향하여 증발구 (31c) 의 수가 많아지도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 증발구 (31c) 로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 을 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 경우, 증발구 (31c) 의 직경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 막두께 균일성 확보 관점에서는, 그 직경이 1mm～8mm 가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 증발구 (31c) 간의 피치는, 막두께 균일성 확보 관점에서 3mm～10mm 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 증발 용기 (31a) 및 뚜껑부 (31b) 의 부채형의 중심각에 대해서는, 도펀트와 호스트의 공증착의 농도 및 막두께를 일정하게 하는 관점에서, 30°～60°로 하는 것이 바람직하다.

한편, 도펀트 증발원 (32) 의 기본 구성은, 호스트 증발원 (31) 과 동일하며, 증발 용기 (32a) 와 뚜껑부 (32b) 로 구성되어 있다.

그리고, 도펀트 증발원 (32) 의 증발 용기 (32a) 의 주위에 소정의 코일 (50) 이 감겨지고, 교류 전원 (51) 에서 이 코일 (50) 에 대해 소정 주파수의 교류 전압을 인가하도록 구성되어 있다.

또한, 도펀트 증발원 (32) 의 뚜껑부 (32b) 에는 복수의 증발구 (32c) 가 형성되어 있다. 각 증발구 (32c) 는 동일한 크기의 원형 형상으로 형성되고, 뚜껑부 (32b) 의 형상에 대응하도록 끝이 넓어지는 형상으로 배치되어 있다.

또한, 각 도펀트 증발원 (32) 은 그 끝이 좁아지는 형상의 선단부를 상기 서술한 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 의 위치를 향해 배치되어 있다.

그리고, 뚜껑부 (32b) 의 증발구 (32c) 가 이 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 을 중심으로 하는 복수의 동심원 (33) 을 따라 배열되어 있다.

이 경우, 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 으로부터의 거리에 따라 증발구 (32c) 의 총 개구 면적이 커지도록, 회전 중심축 (O) 으로부터 외측을 향하여 증발구 (32c) 의 수가 많아지도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 각 도펀트 증발원 (32) 은, 증발구 (32c) 로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이, 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 을 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 경우, 증발구 (32c) 의 직경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 막두께 균일성 확보 관점에서는 그 직경이 1mm～2mm 가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 증발구 (32c) 간의 피치는, 막두께 균일성 확보 관점에서 2mm～5mm 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 증발 용기 (32a) 및 뚜껑부 (32b) 의 부채형의 중심각에 대해서는, 도펀트의 농도 분포의 관점에서 1°～30°로 하는 것이 바람직하다.

이상 서술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 호스트 증발원 (31) 및 도펀트 증발원 (32) 의 증발구 (31c, 32c) 로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 을 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성되어 있으며, 그 결과, 기판 (5) 의 회전 중심축 (O) 근방으로부터 떨어진 부위에서 유기 재료의 증기를 많이 증착시킬 수 있고, 이로 인해 기판 (5) 상에서의 막두께 분포를 균일하게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 고주파 유도 코일 (50) 에 의해 증착 재료를 가열함으로써, 증발원으로서 예를 들어 크누센 셀을 사용한 경우에 비해 증착시에 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하고 응답성 좋게 행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지의 변경을 행할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서 나타낸 증발원의 수, 배치나 증발원의 증발구의 형상, 배치, 크기 등은 일례이며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않은 한, 예를 들어 증발구의 형상을 슬릿 형상으로 하는 등, 적절하게 변경이 가능하다.

실시예

실시예로서 상기 증발원과 비교예로서 크누센 셀을 사용하고, 동일한 조건으로 증착을 행하였다. 그 결과를 도 5 및 도 6 에 나타낸다.

도 5 및 도 6 에서 분명한 것과 같이, 도 5 에 나타낸 실시예는 도 6 에 나타낸 비교예에 비해 가열 온도 및 증발 속도의 제어를 정확하고 응답성 좋게 행할 수 있고, 그 결과, 약 1/2 의 시간으로 프로세스를 종료할 수 있었다.

산업상이용가능성

본 발명의 유기 재료용 증발원 및 유기 증착 장치는 유기 EL 소자 등을 제조할 때에, 기판 상에 유기 화합물의 증착막을 형성하는 수단으로서 이용할 수 있다.

Claims

유기 재료용 증발원으로서,

고주파 유도 코일로 이루어진 가열부를 가지며 유기 재료를 수용하기 위한 용기 본체부와,

당해 유기 재료의 증기를 통과시키기 위한 증발구를 갖는 뚜껑부를 구비하며,

상기 증발구로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이, 기준 위치를 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성되어 있고,

상기 뚜껑부가, 끝이 넓어지는 형상으로 형성되어 있는, 유기 재료용 증발원.
제 1 항에 있어서,

상기 뚜껑부에 복수의 증발구가 설치되고, 당해 복수의 증발구가 끝이 넓어지는 형상으로 배치되어 있는, 유기 재료용 증발원.
제 1 항에 있어서,

상기 뚜껑부의 증발구가, 상기 기준 위치로부터의 거리에 따라 총 개구 면적이 커지도록 구성되어 있는, 유기 재료용 증발원.
제 1 항에 있어서,

상기 뚜껑부의 증발구가, 상기 기준 위치를 중심으로 하는 복수의 동심 원호 를 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 유기 재료용 증발원.
제 1 항에 있어서,

상기 용기 본체부가, 끝이 넓어지는 형상으로 형성되어 있는, 유기 재료용 증발원.
유기 증착 장치로서,

진공조와,

상기 진공조 내에 배치되고, 고주파 유도 코일로 이루어진 가열부를 가지며 유기 재료를 수용하기 위한 용기 본체부와, 당해 유기 재료의 증기를 통과시키기 위한 증발구를 갖는 뚜껑부를 구비하고, 상기 증발구로부터 방출되는 유기 재료의 증기의 양이, 기준 위치를 기준으로 하여 이차원적 위치에 관해 끝이 넓어지는 형상으로 증가하도록 구성되어 있는 유기 재료용 증발원을 구비하며,

상기 진공조 내에서 성막 대상물이 상기 유기 재료용 증발원에 대해 회전 중심축을 중심으로 하여 상대적으로 회전하도록 구성되고,

상기 유기 재료용 증발원이 그 증발구의 기준 위치가 상기 회전 중심축의 근방에 위치하도록 배치되어 있는, 유기 증착 장치.
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