KR101286803B1 - 유기 화합물 증기 발생 장치 및 유기 박막 제조 장치 - Google Patents

유기 화합물 증기 발생 장치 및 유기 박막 제조 장치 Download PDF

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Abstract

발생조 내에서 발생한 유기 화합물 증기가, 유기 화합물을 발생조에 공급하는 내측 접속관으로 역류하지 않는 기술을 제공한다. 유기 재료가 배치된 저장조 (31) 와, 유기 재료를 가열하여 유기 재료의 증기를 발생시키는 발생조 (33) 와, 저장조 (31) 내의 유기 재료를 발생조 (33) 에 공급하는 수송 장치 (32) 를 갖는 유기 박막 제조 장치 (1) 에 있어서, 수송 장치 (32) 는, 저장조 (31) 의 내부 분위기와 발생조 (33) 의 내부 분위기를 기밀하게 접속하는 외측 접속관 (37) 과, 외측 접속관 (37) 의 내부에 배치되고, 저장조 (31) 의 내부로부터 발생조 (33) 의 내부로 유기 재료를 이동시키는 석영으로 이루어지는 내측 접속관 (38) 의 내부에 기체를 도입하는 가스 도입구 (42) 가 형성되어 있다.

Description

유기 화합물 증기 발생 장치 및 유기 박막 제조 장치{ORGANIC COMPOUND STEAM GENERATOR AND APPARATUS FOR PRODUCING ORGANIC THIN FILM}
본 발명은, 유기 EL 을 제조하기 위해서 사용되는 증발원과 유기 EL 제조 장치에 관한 것이다.
도 3 에 나타낸 종래의 증기 발생 장치 (130) 는, 저장조 (131) 와, 수송 장치 (132) 와, 발생조 (133) 를 갖고 있다.
저장조 (131) 의 내부에는, 깔때기 형상의 깔때기 용기 (134) 가 연직으로 배치되어 있다. 깔때기 용기 (134) 는, 역원추 형상의 깔때기 경사면 (129) 과, 깔때기 형상의 중앙 위치의 구멍에 접속된 관인 관 형상 삽입부 (128) 를 갖고 있다. 관 형상 삽입부 (128) 는 연직 하방으로 신장되어 있고, 관 형상 삽입부 (128) 의 상단보다 상방 위치로부터 관 형상 삽입부 (128) 의 내부에 걸쳐서, 계량봉 (135) 이 연직으로 삽입 통과되어 있다.
저장조 (131) 의 하방에는 발생조 (133) 가 배치되어 있고, 수송 장치 (132) 는 저장조 (131) 와 발생조 (133) 사이에 배치되어 있다.
수송 장치 (132) 는 외측 접속관 (137) 을 갖고 있으며, 외측 접속관 (137) 의 상단은 저장조 (131) 의 바닥면에 장착되고, 하단은 발생조 (133) 의 천정에 장착되어 있어, 저장조 (131) 의 내부와 발생조 (133) 의 내부는 외측 접속관 (137) 에 의해 접속되어 있다. 관 형상 삽입부 (128) 는 외측 접속관 (137) 에 삽입되어 있다.
깔때기 용기 (134) 에 유기 재료를 공급하고, 유기 재료를 계량봉 (135) 에 형성된 나사홈의 하단으로부터 하방으로 낙하시키면, 깔때기 용기 (134) 의 관 형상 삽입부 (128) 안을 지나, 발생조 (133) 의 바닥면 상에 낙하하고, 발생조 (133) 의 바닥면 상에 배치된 발열체 (139) 에 의해 유기 재료가 가열되어 유기 재료 증기가 발생한다.
이 유기 재료 증기는, 발생조 (133) 에 접속된 가스 도입계 (141) 로부터 발생조 (133) 내에 도입되는 캐리어 가스에 의해 발생조 (133) 의 외부로 공급된다.
종래의 증기 발생 장치 (130) 에서는, 발생조 (133) 내에서 발생한 유기 재료 증기가 관 형상 삽입부 (128) 안으로 역류한다는 문제가 발생하고 있었다.
일본 공개특허공보 2006-307239호 일본 공개특허공보 2003-226961호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해서 창작된 것으로, 그 목적은, 발생조 내에서 발생한 유기 화합물 증기가 유기 화합물 증기를 발생조에 공급하는 접속 배관으로 역류하지 않는 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 유기 재료가 배치된 저장조와, 상기 유기 재료를 가열하여 상기 유기 재료의 증기를 발생시키는 발생조와, 상기 저장조 내의 상기 유기 재료를 상기 발생조에 공급하는 수송 장치를 갖는 유기 화합물 증기 발생 장치로서, 상기 수송 장치는, 상기 저장조의 내부 분위기와 상기 발생조의 내부 분위기를 기밀하게 접속하고, 상기 저장조 내의 상기 유기 재료를 통과시켜, 상기 발생조 내로 이동시키는 접속 배관과, 상기 접속 배관에 형성되고, 기체를 공급하는 가스 도입계에 접속되면 상기 기체는, 상기 접속 배관 내에 도입되는 가스 도입구를 갖는 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
또, 본 발명은, 상기 저장조 내에는, 깔때기 형상의 깔때기 형상 용기가, 상기 깔때기 형상의 경사면을 위를 향하게 하고, 깔때기 형상의 중앙에 위치하는 구멍에 접속된 관 형상의 관 형상 삽입부를 아래를 향하게 하여 상기 접속 배관에 삽입되고, 상기 관 형상 삽입부의 하단은 상기 접속 배관 내에 위치하고, 상기 경사면 상에는, 상기 유기 재료의 분체 (粉體) 가 배치되고, 상기 깔때기 형상 용기 내의 상기 유기 재료는, 상기 관 형상 삽입부의 하단으로부터 상기 접속 배관의 내부를 지나 상기 발생조에 공급되도록 구성되고, 상기 가스 도입구는, 상기 접속 배관 내에서, 상기 관 형상 삽입부와 상기 접속 배관 사이에 상기 기체를 공급하도록 형성되고, 공급되는 상기 기체는, 상기 관 형상 삽입부와 상기 접속 배관 사이의 간극을 지나 상기 발생조에 도입되도록 구성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
본 발명은, 상기 깔때기 형상 용기에는, 하단이 개방된 나사홈이 측면에 나선 형상으로 형성된 계량봉이, 상기 나사홈의 하단이 상기 관 형상 삽입부 내에 위치하도록 삽입 통과되고, 상기 계량봉의 회전에 의해 상기 유기 재료가 상기 나사홈 내를 이동하여 낙하하여, 상기 관 형상 삽입부로부터 상기 수송 장치 내에 공급되도록 구성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
또한, 본 발명은, 상기 접속 배관은 외측 접속관과 내측 접속관을 갖고, 상기 내측 접속관은 상기 외측 접속관의 내부에 배치되고, 하단이 상기 발생조 내에 배치되며, 상기 관 형상 삽입부는 상기 내측 접속관 내에 삽입되고, 상기 관 형상 삽입부의 하단은 상기 내측 접속관 내에 배치된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
또한, 본 발명은, 상기 내측 접속관의 열전도율은, 상기 외측 접속관의 열전도율보다 낮게 된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
본 발명은, 상기 외측 접속관에는, 냉각 매체가 유통하는 냉각로가 형성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
본 발명은, 상기 내측 접속관은, 상기 발생조 내에 위치하는 선단 부분이 테이퍼 형상으로 형성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
본 발명은, 상기 관 형상 삽입부는, 하단이 상기 내측 접속관 내에 위치하고, 상기 관 형상 삽입부와 상기 내측 접속관 사이에는 간극이 형성되고, 상기 기체는 상기 가스 도입구로부터 상기 간극에 도입되고, 도입된 상기 기체는, 상기 가스 도입구로부터 상기 관 형상 삽입부의 하단을 향해 흐르도록 구성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
본 발명은, 각 상기 깔때기 형상 용기는 상기 내측 접속관에 대해 상하 이동하여 상기 내측 접속관 안으로부터 넣고 뺄 수 있게 구성되고, 상기 저장조와 상기 수송 장치 사이에는, 상기 관 형상 삽입부를 상기 내측 접속관 안으로부터 빼냈을 때에, 상기 저장조 내부와 상기 수송 장치 내부를 차단할 수 있는 개폐 밸브가 형성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
본 발명은, 상기 저장조의 내부에는, 상기 유기 화합물의 액체가 배치되는 액체 공급 용기와, 상기 액체 공급 용기 내의 상기 유기 화합물을 상기 수송 장치에 공급하는 토출 장치가 형성된 유기 화합물 증기 발생 장치이다.
또, 본 발명은, 성막조와, 상기 성막조 내에 배치된 방출 장치와, 상기에 기재된 유기 화합물 증기 발생 장치를 갖고, 상기 방출 장치의 내부와 상기 유기 화합물 증기 발생 장치의 내부는, 상기 유기 화합물 증기의 도통·차단을 전환하는 접속 밸브를 통하여 접속되고, 상기 저장조로부터 상기 수송 장치를 지나 상기 발생조로 이동한 유기 재료는, 상기 발생조에서 가열되어 유기 재료 가스를 발생시키고, 발생된 상기 유기 재료 가스는 상기 방출 장치로부터 상기 성막조 안으로 방출되는 유기 박막 제조 장치이다.
또한, 본 발명은, 상기 접속 밸브는, 상기 접속 밸브가 상기 방출 장치 내부와 상기 발생조 내부를 차단 상태로 할 때에, 상기 발생조 내부를, 유기 화합물 증기를 고착시키는 고착 장치에 접속하는 유기 박막 제조 장치이다.
본 발명에 의해, 유기 화합물 증기가, 유기 화합물을 발생조에 공급하는 접속 배관 내에 침입하기 어렵다. 특히 내측 접속관은, 발생조 내에서 발생한 유기 화합물 증기가 내측 접속관 내에 침입하기 어렵고, 또, 내측 접속관의 하부가 발생조 내에서 가열되어도, 내측 접속관의 상단부에는 열이 잘 전도되지 않는 유기 박막 제조 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 유기 박막 제조 장치의 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 증기 발생 장치의 단면도이다.
도 3 은 종래의 증기 발생 장치의 단면도이다.
도 1 의 부호 1 은, 본 발명의 일례의 유기 박막 제조 장치 (증착 장치) 이다.
이 유기 박막 제조 장치 (1) 는, 성막조 (10) 와, 증기 발생 장치 (30) 와, 증기 방출 장치 (50) 를 갖고 있다.
증기 방출 장치 (50) 는 성막조 (10) 의 내부에 배치되어 있다. 증기 발생 장치 (30) 는, 증기 방출 장치 (50) 와 접속 밸브 (20) 를 통하여 접속되어 있고, 접속 밸브 (20) 가 도통 상태가 되면, 증기 발생 장치 (30) 내에서 생성된 유기 화합물의 증기가 증기 방출 장치 (50) 에 공급되도록 구성되어 있다. 증기 방출 장치 (50) 에 공급된 유기 화합물 증기는, 증기 방출 장치 (50) 의 복수의 방출구 (51) 로부터 진공 분위기로 된 성막조 (10) 안으로 방출된다.
도 2 에 나타낸 증기 발생 장치 (30) 는 본 발명의 일례로, 저장조 (31) 와, 수송 장치 (32) 와, 발생조 (33) 를 갖고 있다.
저장조 (31) 의 내부에는, 깔때기 형상의 깔때기 용기 (34) 가 연직으로 배치되어 있다. 깔때기 용기 (34) 는, 상단의 깔때기 개구 부분이 대직경이고, 중앙에 가까워짐에 따라 소직경이 되면서 하방으로 경사지는 역원추 형상의 깔때기 경사면 (29) 과, 그 깔때기 경사면 (29) 의 하단인 깔때기 형상의 중앙에 구멍을 갖고 있고, 이 구멍에 상단이 접속된 관인 관 형상 삽입부 (28) 를 갖고 있다. 도 1, 도 2 의 부호 22 는, 이 깔때기 용기 (34) 내의 깔때기 경사면 (29) 상에 배치된 유기 화합물의 분체를 나타내고 있다.
깔때기 용기 (34) 의 관 형상 삽입부 (28) 는 연직 하방으로 신장되어 있고, 관 형상 삽입부 (28) 의 상단보다 상방 위치로부터 관 형상 삽입부 (28) 의 내부에, 계량봉 (35) 이 연직으로 삽입 통과되어 있다.
계량봉 (35) 에는, 그 측면에, 관 형상 삽입부 (28) 의 상단보다 상방으로부터 관 형상 삽입부 (28) 의 내부에 도달할 때까지 나선 형상의 나사홈이 형성되어 있다.
계량봉 (35) 측면의 나사홈 사이의 나사산의 정상은, 관 형상 삽입부 (28) 의 내벽면과 접촉하거나, 또는 근소한 간극을 두고 배치되어 있어, 계량봉 (35) 이 그 중심 축선을 중심으로 하여 회전할 수 있도록 되어 있다.
나사홈 사이의 나사산의 정상과 관 형상 삽입부 (28) 의 내벽면 사이에 간극이 있는 경우, 그 간극은 사용되는 유기 화합물의 입자 (분체) 의 직경보다 작게 되어 있어, 깔때기 용기 (34) 의 관 형상 삽입부 (28) 내에 계량봉 (35) 이 삽입 통과되고, 계량봉 (35) 이 정지하고 있는 상태에서는, 깔때기 용기 (34) 에 투입된 분체상 (狀) 의 유기 화합물 (22) 은 관 형상 삽입부 (28) 내로 낙하하지 않고, 깔때기 경사면 (29) 상에 축적된다.
저장조 (31) 의 하방에는 수송 장치 (32) 가 배치되어 있다. 저장조 (31) 의 바닥면과 수송 장치 (32) 의 상단 사이에는 개폐 밸브 (25) 가 배치되어 있고, 저장조 (31) 의 내부와 수송 장치 (32) 의 내부는 개폐 밸브 (25) 를 통하여 접속되어 있다.
발생조 (33) 는, 수송 장치 (32) 의 하방에 배치되어 있고, 수송 장치 (32) 의 하단은 발생조 (33) 의 천정에 장착되어 있다.
수송 장치 (32) 는 접속 배관을 갖고 있다.
이 접속 배관은, 외측 접속관 (37) 과, 외측 접속관 (37) 의 내부에 배치된 내측 접속관 (38) 으로 구성되어 있고, 외측 접속관 (37) 의 상단은, 개폐 밸브 (25) 를 통하여, 저장조 (31) 의 바닥면에 장착되어 있다.
저장조 (31) 의 바닥면과 발생조 (33) 의 천정의, 외측 접속관 (37) 이 장착되는 위치에는 각각 구멍이 형성되고, 구멍은 외측 접속관 (37) 의 내측에 위치하고 있다. 개폐 밸브 (25) 가 열린 상태에서는, 저장조 (31) 의 내부와 발생조 (33) 의 내부는 구멍과 외측 접속관 (37) 에 의해 접속되어 있다.
개폐 밸브 (25) 를 통한 저장조 (31) 와 외측 접속관 (37) 사이의 접속과, 발생조 (33) 와 외측 접속관 (37) 사이의 접속은, 각각 기밀하게 되어 있어, 개폐 밸브 (25) 가 열린 상태에서는, 저장조 (31) 내나 발생조 (33) 내가 진공 배기되면, 저장조 (31) 내부와 외측 접속관 (37) 내부와 발생조 (33) 내부를 진공 분위기로 할 수 있다.
관 형상 삽입부 (28) 는, 개폐 밸브 (25) 가 열린 상태로 된 후에, 개폐 밸브 (25) 를 관통하고 있으며, 관 형상 삽입부 (28) 의 상단은 저장조 (31) 내에 위치하고, 하단은 내측 접속관 (38) 내에 위치하고 있다.
관 형상 삽입부 (28) 를 상방의 저장조 (31) 내로 이동시켜, 개폐 밸브 (25) 로부터 빼내면, 개폐 밸브 (25) 를 닫힌 상태로 할 수 있다.
개폐 밸브 (25) 가 닫힌 상태에서는, 발생조 (33) 내부의 진공 분위기와, 수송 장치 (32) 내부의 진공 분위기를 유지하면서, 저장조 (31) 의 내부에 대기를 도입할 수 있다.
내측 접속관 (38) 은 외측 접속관 (37) 내부에서 연직으로 되어 있고, 그 상단은 저장조 (31) 측을 향해 있고, 하단은 발생조 (33) 의 천정의 구멍으로부터 발생조 (33) 내부에 삽입되어 있다.
이 예에서는, 통상적인 장치 운전 상태에서는 개폐 밸브 (25) 는 열린 상태이고, 관 형상 삽입부 (28) 의 하부는, 개폐 밸브 (25) 를 지나 외측 접속관 (37) 내에 위치하는 내측 접속관 (38) 의 내부로 연장되어 있고, 관 형상 삽입부 (28) 의 하단이 내측 접속관 (38) 내에 위치하도록 되어 있다. 또한, 관 형상 삽입부 (28) 의 하단은 저장조 (31) 내에 위치할 수도 있고, 그 경우는, 내측 접속관 (38) 의 상단이 저장조 (31) 의 내부로 연장되면 된다.
계량봉 (35) 의 나사홈의 크기는, 유기 화합물의 입경 (분체의 직경) 보다 크게 되어 있어, 유기 화합물은 나사홈 내에 진입할 수 있고, 유기 화합물이, 깔때기 경사면 (29) 과 관 형상 삽입부 (28) 가 접속된 관 형상 삽입부 (28) 의 상단 위치보다 위의 위치에서 나사홈 내에 들어가, 계량봉 (35) 을 회전시키면, 유기 화합물은 나사홈 내를 하방으로 이동한다.
나사홈은, 계량봉 (35) 의 하단 또는 도중에서 종료되어 있고, 계량봉 (35) 은, 관 형상 삽입부 (28) 의 도중 위치에서 종료되어 있다. 도 2 의 부호 27 은, 관 형상 삽입부 (28) 중 계량봉 (35) 보다 하방에 위치하는 연장 부분이다.
나사홈의 하단의 위치에서는 나사홈은 폐색되어 있지 않고, 나사홈 내의 공간은 관 형상 삽입부 (28) 내의 공간에 접속되어 있고, 관 형상 삽입부 (28) 의 연장 부분 (27) 의 하단이 갖는 구멍에 의해, 관 형상 삽입부 (28) 내부의 공간은 내측 접속관 (38) 내부의 공간에 접속되어 있다.
내측 접속관 (38) 의 하단에는 분출구 (49) 가 형성되어 있고, 그 분출구 (49) 는, 발생조 (33) 의 바닥면과는 간극을 갖는 높이로 발생조 (33) 의 내부에 위치하도록 되어 있다. 분출구 (49) 의 가장자리는 원형이고, 그 직경은 0.5 ㎜ ∼ 3 ㎜ 이다. 발생조 (33) 의 바닥면의 분출구 (49) 에 면하는 위치에는 발열체 (39) 가 배치되어 있고, 분출구 (49) 와 발열체 (39) 사이의 간극의 높이는 1 ㎜ ∼ 2 ㎜ 이다. 여기서는 분출구 (49) 의 직경이 0.5 ㎜, 간극의 높이는 1 ㎜ 로 되어 있다.
따라서, 나사홈 내를 그 하단 위치까지 이동한 유기 화합물은, 나사홈의 하단으로부터 연장 부분 (27) 내의 공간을 하방으로 낙하한다. 그리고, 연장 부분 (27) 으로부터 내측 접속관 (38) 내에 들어가, 내측 접속관 (38) 내를 지나, 분출구 (49) 로부터 발생조 (33) 의 바닥면 상에 위치하는 발열체 (39) 상에 낙하한다. 유기 화합물의 낙하량은 계량봉 (35) 의 회전량에 비례하고 있어, 원하는 양을 낙하시킬 수 있다.
이 발열체 (39) 는 미리 통전되어, 300 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 온도로 승온되어 있다. 또한, 발생조 (33) 는, 리플렉터 케이스 내에 배치되어 있고, 발열체 (39) 가 발생하는 열은 리플렉터 케이스의 외측에는 방사되지 않게 되어 있다.
발생조 (33) 의 바닥면 상에 낙하한 유기 화합물의 입자는 발열체 (39) 로부터의 열전도나, 측벽으로부터 조사되는 방사열에 의해 가열되고, 그 유기 화합물의 증발 온도 이상으로 승온하면 기화되어, 발생조 (33) 내에서 유기 화합물 증기를 발생시킨다.
증기 발생 장치 (30) 의 외부에는, 가스 도입계 (41) 가 배치되어 있다.
내측 접속관 (38) 은, 관 형상 삽입부 (28) 의 하단보다 상방 위치에, 수송 장치 (32) 의 외부 분위기에 접하는 부분을 갖고 있고, 그 부분에는 가스 도입구 (42) 가 형성되어 있다.
내측 접속관 (38) 과, 그 내부에 삽입 통과된 관 형상 삽입부 (28) 의 연장 부분 (27) 사이에는 간극 (36) 이 형성되어 있다. 내측 접속관 (38) 과 연장 부분 (27) 사이의 간극 (36) 은 상단에서 폐색되어 있다.
가스 도입구 (42) 는, 간극 (36) 에 접속되어 있고, 연장 부분 (27) 의 하단보다 높은 위치에 배치되어 있다.
이 가스 도입구 (42) 는 가스 도입계 (41) 에 접속되어 있고, 가스 도입계 (41) 가 공급하는 기체를 내측 접속관 (38) 내부의 간극 (36) 내에 도입할 수 있도록 되어 있다.
발생조 (33) 의 내부는, 접속 밸브 (20) 를 갖는 배관 (43) 에 의해, 증기 방출 장치 (50) 에 접속할 수 있도록 되어 있다.
접속 밸브 (20) 는 발생조 (33) 의 내부와 증기 방출 장치 (50) 의 내부를 접속 또는 차단 중 어느 것으로 하도록 구성되어 있다. 성막조 (10) 내부는 진공 배기계 (55) 에 접속되어 있어, 접속 밸브 (20) 에 의해 증기 방출 장치 (50) 내부와 발생조 (33) 내부를 접속한 상태에서, 진공 배기계 (55) 에 의해 성막조 (10) 내부가 진공 배기되면, 증기 방출 장치 (50) 와 접속 밸브 (20) 를 통하여 발생조 (33) 의 내부와 저장조 (31) 의 내부가 진공 배기된다.
이 상태에서, 가스 도입계 (41) 에 의해, 내측 접속관 (38) 의 가스 도입구 (42) 로부터 Ar 등의 희가스로 이루어지는 캐리어 가스가 내측 접속관 (38) 내에 도입되면, 도입된 캐리어 가스는, 내측 접속관 (38) 과 연장 부분 (27) 사이의 간극 (36) 을 지나, 연장 부분 (27) 의 하단에서 내측 접속관 (38) 의 내부에 분출되고, 내측 접속관 (38) 내부의 연장 부분 (27) 의 하단 위치로부터 내측 접속관 (38) 하단의 분출구 (49) 를 향하여 흐른다.
나사홈 하단 위치로부터 낙하된 유기 화합물 입자는, 연장 부분 (27) 의 하단에서 내측 접속관 (38) 내로 낙하되면, 캐리어 가스의 흐름을 타고 분출구 (49) 를 향해 흘러, 내측 접속관 (38) 의 내벽면에 부착되지 않게 되어 있다.
캐리어 가스와, 캐리어 가스에 의해 운반된 유기 화합물의 입자는, 분출구 (49) 로부터 발열체 (39) 를 향해 분출되고, 유기 화합물의 입자는, 발열체 (39) 상에 산란된다. 따라서, 발열체 (39) 상에서 유기 화합물 입자는 1 지점에서 덩어리져 뭉치는 경우가 없이, 각 입자가 균일하게 가열되며, 단시간에 유기 화합물 입자가 기화되어 소멸한다.
발생조 (33) 내에서 생성된 유기 화합물 증기는, 캐리어 가스의 흐름에 의해 접속 밸브 (20) 를 통하여 증기 방출 장치 (50) 로 이동하고, 증기 방출 장치 (50) 의 방출구 (51) 로부터, 진공 분위기에 있는 성막조 (10) 안으로 방출된다.
증기 방출 장치 (50) 의 방출구 (51) 와 대면하는 위치에는 성막 대상물 (기판 (5)) 이 배치되어 있고, 방출구 (51) 로부터 방출된 유기 화합물 증기는 성막 대상물 (기판 (5)) 표면에 도달하여, 유기 화합물의 박막이 형성된다.
발생조 (33) 내에서 발생한 유기 화합물 증기가 내측 접속관 (38) 내에 침입하면, 유기 화합물 증기는 내측 접속관 (38) 내를 지나 나사홈의 하단에 도달하고, 유기 화합물 증기는 나사홈의 하단 부근의 유기 화합물을 용융시켜, 입자끼리를 융착시킨다. 이것으로는 나사홈의 하단이 폐색된다.
본 발명에서는, 유기 화합물 (22) 을 발생조 (33) 내에 공급하는 내측 접속관 (38) 은 하부가 오므라들고, 그 하단에 위치하는 분출구 (49) 는 내측 접속관 (38) 의 상방보다 소직경으로 되어 있고, 또한 내측 접속관 (38) 내에 캐리어 가스를 도입하여 분출구 (49) 로부터 취출시키고 있으므로, 발생조 (33) 내에서 발생한 유기 화합물 증기는 내측 접속관 (38) 내에 침입하기 어렵게 되어 있다.
또, 내측 접속관 (38) 내에 공급되는 캐리어 가스는, 내측 접속관 (38) 내를 점성류의 압력 (10 ㎩ 이상 150 ㎩ 이하의 범위) 으로 하는 유량으로 공급되고 있고 (일례로서 내측 접속관 (38) 의 하단의 분출구 (49) 가 직경 0.5 ㎜ 일 때, 0.5 ∼ 2 SCCM 으로 공급하면, 상기 점성류의 압력 범위가 된다), 캐리어 가스는, 내측 접속관 (38) 내에서, 관 형상 삽입부 (28) 의 하단보다 상방 위치로부터 분출구 (49) 를 향해 흐름을 형성하고 있다.
분출구 (49) 하단으로부터 내측 접속관 (38) 의 내부로 유기 화합물 증기가 침입한 경우에는, 내측 접속관 (38) 내의 캐리어 가스의 점성류에 의해 유기 화합물 증기가 밀려 나와, 분출구 (49) 로부터 발생조 (33) 의 내부로 되돌아가게 되어 있다.
성막조 (10) 의 진공 배기에 의해, 발생조 (33) 내의 압력은 1 × 10-5 ㎩ 이상 1 × 10-2 ㎩ 이하의 압력으로 되어 있고, 따라서, 내측 접속관 (38) 내부의 압력은, 내측 접속관 (38) 외부의 발생조 (33) 내의 분위기 압력보다 크다.
내측 접속관 (38) 의 테이퍼 형상 부분은 발생조 (33) 내에 위치하고 있어, 발생조 (33) 의 벽면으로부터의 방사열에 의해 가열되고 있다.
내측 접속관 (38) 내를 낙하하는 유기 화합물의 입자가 내측 접속관 (38) 의 테이퍼 형상 부분의 하단 부근에서 내측 접속관 (38) 의 벽면과 접촉하여, 그곳에 부착되고 용융되면 분출구 (49) 가 폐색된다. 본 발명은 캐리어 가스가 점성류로 분출구 (49) 로부터 유출되고 있기 때문에, 용융된 유기 화합물 (22) 은 분출구 (49) 로부터 발생조 (33) 내로 밀려 나와 분출구 (49) 가 폐색되는 경우는 없다.
다음으로, 내측 접속관 (38) 의 외주 측면과 외측 접속관 (37) 의 내주 측면은 밀착되어 있고, 외측 접속관 (37) 에는, 액체가 유통하는 냉각로 (52) 가 형성되어 있다. 여기서는 냉각로 (52) 는 금속제의 배관이고, 금속제 외측 접속관 (37) 의 외주 측면에 1 회 또는 복수 회 권회되어 용접 고정되어 있다.
냉각로 (52) 는 온도 제어·순환 장치 (53) 에 접속되어 있어, 온도 제어·순환 장치 (53) 로부터 실온 정도로 냉각된 액상의 냉각 매체가 냉각로 (52) 에 공급되고, 외측 접속관 (37) 의 온도를 저하시키고 승온된 냉각 매체가 온도 제어·순환 장치 (53) 로 되돌아온다. 이와 같이, 외측 접속관 (37) 에는 온도 제어된 냉각 매체가 순환되어, 고온으로 승온되지 않도록 되어 있다.
따라서, 발생조 (33) 의 벽면이 승온해도, 발생조 (33) 의 열은 저장조 (31) 에 전도되지 않는다.
외측 접속관 (37) 이 냉각된 경우, 외측 접속관 (37) 과 접촉하는 내측 접속관 (38) 이 간접적으로 냉각되어, 내측 접속관 (38) 의 내벽면에 유기 화합물의 입자가 접촉해도, 유기 화합물의 입자는 용융되지 않게 되어 있다.
또, 외측 접속관 (37) 이 금속으로 구성되어 있는 것에 반해, 내측 접속관 (38) 은 금속보다 열전도율이 낮은 세라믹스 (여기서는 석영) 로 형성되어 있다.
따라서, 내측 접속관 (38) 의 하부가 발생조 (33) 내에서 가열되어도, 내측 접속관 (38) 의 상단부에는 열이 잘 전도되지 않게 되어 있다.
이와 같은 유기 박막 제조 장치 (1) 에 의해 기판 (5) 표면에 박막을 형성하는 경우, 미리, 저장조 (31) 에 접속된 진공 배기계 (54) 와 성막조 (10) 에 접속된 진공 배기계 (55) 를 동작시켜, 저장조 (31) 와, 수송 장치 (32) 와, 발생조 (33) 와, 성막조 (10) 의 내부를 진공 배기하여 소정 압력으로 해 둔다. 또, 발생조 (33) 내의 발열체 (39) 에 통전하여 승온시켜 둔다.
또, 유기 박막 제조 장치 (1) 는 냉각 트랩 (60) 을 갖고 있고, 접속 밸브 (20) 가 증기 발생 장치 (30) 내부와 증기 방출 장치 (50) 내부 사이를 차단할 때에, 배관 (44) 에 의해, 증기 발생 장치 (30) 내부가 냉각 트랩 (60) 내부에 접속되게 되어 있다.
접속 밸브 (20) 에 의해 발생조 (33) 내부를 증기 방출 장치 (50) 내부에 접속한 상태에서, 가스 도입계 (41) 에 의해 내측 접속관 (38) 내에 캐리어 가스를 공급하면서 저장조 (31) 안으로부터 발열체 (39) 상에 소정량의 유기 화합물을 낙하시켜, 발생조 (33) 내에서 유기 화합물 증기를 발생시킨다.
발생한 유기 화합물의 증기는, 접속 밸브 (20) 를 통과해 증기 방출 장치 (50) 에 도입되고, 증기 방출 장치 (50) 의 방출구 (51) 로부터 성막조 (10) 안으로 방출된다. 방출된 유기 화합물 증기는, 증기 방출 장치 (50) 의 방출구 (51) 와 대향 배치된 기판 (5) 의 표면에 도달하여, 유기 박막이 형성된다.
상기 유기 박막이 기판 (5) 의 표면에 형성된 후, 유기 박막이 형성된 기판 (5) 을 성막조 (10) 로부터 반출하고, 미성막의 기판을 반입하여, 상기 순서로 유기 박막을 형성하는 것을 반복하면, 복수의 기판에 동일한 조성의 유기 박막을 한층씩 형성할 수 있다.
이 유기 박막 제조 장치 (1) 에서는, 깔때기 용기 (34) 는 저장조 (31) 의 내부에 복수대 배치되어 있고, 계량봉 (35) 은, 각 깔때기 용기 (34) 의 내부에 각각 삽입 통과되어 있다.
복수의 기판에 다층의 유기 박막을 형성하는 경우에는, 먼저, 최초의 깔때기 용기 (34) 내의 유기 화합물 (22) 에 의해 기판 상에 소정 막 두께의 유기 박막을 형성한 후, 접속 밸브 (20) 에 의해 발생조 (33) 와 증기 방출 장치 (50) 의 접속을 차단하고, 발생조 (33) 를 냉각 트랩 (60) 에 접속시킨다.
냉각 트랩 (60) 내에는, 냉각 매체를 순환시키는 냉각 장치 (61) 에 의해 35 ℃ 이하의 온도로 냉각되는 냉각판 (62) 이 배치되어 있고, 냉각 트랩 (60) 내에 침입한 유기 화합물 증기는 냉각판 (62) 상에 고착되어 배기되어서, 유기 화합물 증기는 발생조 (33) 안이나 배관 안으로부터 제거된다.
저장조 (31) 에는 모터 (23) 가 형성되어 있어, 복수의 깔때기 용기 (34) 는, 저장조 (31) 내나 수송 장치 (32) 내의 진공 분위기를 유지한 채로, 계량봉 (35) 과 함께 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
깔때기 용기 (34) 내의 유기 화합물의 분체가 소비되면, 깔때기 용기 (34) 를 상방으로 이동시켜, 관 형상 삽입부 (28) 의 연장 부분 (27) 을 내측 접속관 (38) 으로부터 빼내고, 개폐 밸브 (25) 를 닫으면 저장조 (31) 의 내부가 수송 장치 (32) 및 발생조 (33) 의 내부로부터 분리된다. 수송 장치 (32) 나 발생조 (33) 내부의 진공 분위기를 유지한 채로, 저장조 (31) 를 대기에 개방하고, 깔때기 용기 (34) 내에 유기 화합물의 분체를 배치할 수 있다.
또한, 본 발명의 내측 접속관 (38) 은 석영으로 한정되지 않고, 세라믹스여도 된다.
또, 본 발명의 유기 박막 제조 장치 (1) 는, 1 개의 성막조 (10) 에, 복수의 증기 발생 장치 (30) 를 각각 접속 밸브 (20) 를 통하여 접속하고, 어느 1 개의 증기 발생 장치 (30) 의 내부를 성막조 (10) 에 접속하여 성막을 실시하며, 접속 상태가 되는 접속 밸브 (20) 를 변경함으로써, 각 증기 발생 장치 (30) 내에서 생성되는 유기 화합물 증기에 의한 박막을 1 장의 기판 표면에 적층시킬 수 있다.
이와 같이 복수의 기판에 대해 성막하면, 각 기판에 원하는 유기 박막을 적층시킬 수 있다.
또한, 상기 유기 재료는 입자였지만, 원하는 양을 원하는 때에 발생조 (33) 에 공급할 수 있으면, 저장조 (31) 에 액체상의 유기 재료를 배치해 두고, 내측 접속관 (38) 내에 기체를 도입하면서, 액체상의 유기 재료를 저장조 (31) 로부터 발생조 (33) 에 공급하도록 해도 된다.
1 …… 유기 박막 제조 장치
5 …… 기판
10 …… 성막조
20 …… 접속 밸브
27 …… 연장 부분
28 …… 관 형상 삽입부
29 …… 깔때기 경사면
30 …… 증기 발생 장치
31 …… 저장조
32 …… 수송 장치
33 …… 발생조
34 …… 깔때기 용기
35 …… 계량봉
36 …… 간극
37 …… 외측 접속관
38 …… 내측 접속관
39 …… 발열체
41 …… 가스 도입계
42 …… 가스 도입구
49 …… 분출구
50 …… 증기 방출 장치
51 …… 방출구
52 …… 냉각로
53 …… 온도 제어·순환 장치
54, 55 …… 진공 배기계
60 …… 냉각 트랩
61 …… 냉각 장치
62 …… 냉각판

Claims (12)

  1. 유기 재료가 배치된 저장조와,
    상기 유기 재료를 가열하여 상기 유기 재료의 증기를 발생시키는 발생조와,
    상기 저장조 내의 상기 유기 재료를 상기 발생조에 공급하는 수송 장치를 갖고,
    상기 수송 장치는,
    상기 저장조의 내부 분위기와 상기 발생조의 내부 분위기를 기밀하게 접속하고, 상기 저장조 내의 상기 유기 재료를 통과시켜, 상기 발생조 내로 이동시키는 접속 배관과,
    상기 접속 배관에 형성되고, 기체를 공급하는 가스 도입계에 접속되면 상기 기체는, 상기 접속 배관 내에 도입되는 가스 도입구를 갖는, 유기 화합물 증기 발생 장치로서,
    상기 저장조 내에는, 깔때기 형상의 깔때기 형상 용기가, 상기 깔때기 형상의 경사면을 위를 향하게 하고, 깔때기 형상의 중앙에 위치하는 구멍에 접속된 관 형상의 관 형상 삽입부를 아래를 향하게 하여 상기 접속 배관에 삽입되고,
    상기 관 형상 삽입부의 하단은 상기 접속 배관 내에 위치하고,
    상기 경사면 상에는, 상기 유기 재료의 분체가 배치되고, 상기 깔때기 형상 용기 내의 상기 유기 재료는, 상기 관 형상 삽입부의 하단으로부터 상기 접속 배관의 내부를 지나 상기 발생조에 공급되도록 구성되고,
    상기 가스 도입구는, 상기 접속 배관 내에서, 상기 관 형상 삽입부와 상기 접속 배관 사이에 상기 기체를 공급하도록 형성되고, 공급되는 상기 기체는, 상기 관 형상 삽입부와 상기 접속 배관 사이의 간극을 지나 상기 발생조에 도입되도록 구성된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 깔때기 형상 용기에는, 하단이 개방된 나사홈이 측면에 나선 형상으로 형성된 계량봉이, 상기 나사홈의 하단이 상기 관 형상 삽입부 내에 위치하도록 삽입 통과되고, 상기 계량봉의 회전에 의해 상기 유기 재료가 상기 나사홈 내를 이동하여 낙하하여, 상기 관 형상 삽입부로부터 상기 수송 장치 내에 공급되도록 구성된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 배관은, 외측 접속관과, 내측 접속관을 갖고,
    상기 내측 접속관은, 상기 외측 접속관의 내부에 배치되고, 하단이 상기 발생조 내에 배치되며,
    상기 관 형상 삽입부는, 상기 내측 접속관 내에 삽입되고, 상기 관 형상 삽입부의 하단은 상기 내측 접속관 내에 배치된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 내측 접속관의 열전도율은, 상기 외측 접속관의 열전도율보다 낮게 된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 외측 접속관에는, 냉각 매체가 유통하는 냉각로가 형성된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 내측 접속관은, 상기 발생조 내에 위치하는 선단 부분이 테이퍼 형상으로 형성된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 관 형상 삽입부는, 하단이 상기 내측 접속관 내에 위치하고, 상기 관 형상 삽입부와 상기 내측 접속관 사이에는 간극이 형성되고,
    상기 기체는 상기 가스 도입구로부터 상기 간극에 도입되고, 도입된 상기 기체는, 상기 가스 도입구로부터 상기 관 형상 삽입부의 하단을 향해 흐르도록 구성된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    각 상기 깔때기 형상 용기는 상기 내측 접속관에 대해 상하 이동하여 상기 내측 접속관 안으로부터 넣고 뺄 수 있게 구성되고,
    상기 저장조와 상기 수송 장치 사이에는, 상기 관 형상 삽입부를 상기 내측 접속관 안으로부터 빼냈을 때에, 상기 저장조의 내부와 상기 수송 장치의 내부를 차단할 수 있는 개폐 밸브가 형성된, 유기 화합물 증기 발생 장치.
  10. 삭제
  11. 성막조와,
    상기 성막조 내에 배치된 방출 장치와,
    제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물 증기 발생 장치를 갖고,
    상기 방출 장치의 내부와 상기 유기 화합물 증기 발생 장치의 내부는, 상기 유기 화합물 증기의 도통·차단을 전환하는 접속 밸브를 통하여 접속되고,
    상기 저장조로부터 상기 수송 장치를 지나 상기 발생조로 이동한 유기 재료는, 상기 발생조에서 가열되어 유기 재료 가스를 발생시키고, 발생된 상기 유기 재료 가스는 상기 방출 장치로부터 상기 성막조 안으로 방출되는, 유기 박막 제조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 접속 밸브는, 상기 접속 밸브가 상기 방출 장치의 내부와 상기 발생조의 내부를 차단 상태로 할 때에, 상기 발생조의 내부를, 유기 화합물 증기를 고착시키는 고착 장치에 접속하는, 유기 박막 제조 장치.
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