KR101321807B1 - 증착 헤드 및 성막 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

종래의 소형 기판뿐만 아니라 대형의 기판에 대해서도 각 부에서의 분출량이 균일화되고, 또한 균열성이 담보된 재료 가스를 분출하여 균일한 박막을 성막시킬 수 있는 증착 헤드 및 이 증착 헤드를 구비하는 성막 장치를 제공한다.
기판에 박막을 성막하는 증착 처리 장치 내에 설치되고, 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 증착 헤드로서, 외측 케이싱과, 상기 외측 케이싱 내에 배치되고 재료 가스가 도입되는 내측 케이싱을 구비하고, 상기 내측 케이싱에는 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 개구부가 형성되고, 상기 외측 케이싱의 외면 또는 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에 재료 가스를 가열하는 히터가 배설되는 증착 헤드가 제공된다.

Description

증착 헤드 및 성막 장치 {DEPOSITION HEAD AND FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들면 유기 EL 소자의 제조에서 유기막을 증착하는데 이용되는 증착 헤드 및 이 증착 헤드를 구비하는 증착 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 일렉트로루미네선스(EL : Electro Luminescence)를 이용한 유기 EL 소자가 개발되고 있다. 유기 EL 소자는 브라운관 등에 비해 소비 전력이 작고 또한 자발광이므로, 액정 디스플레이(LCD) 등에 비해 시야각이 뛰어나다는 등의 이점이 있어 향후의 발전이 기대되고 있다.
이 유기 EL 소자의 가장 기본적인 구조는, 글라스 기판 상에 애노드(양극) 층, 발광층 및 캐소드(음극)층을 적층하여 형성된 샌드위치 구조이다. 발광층의 광을 밖으로 취출하기 위하여, 글라스 기판 상의 애노드층에는 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 투명 전극이 이용된다. 이러한 유기 EL 소자는, 표면에 ITO층(애노드층)이 미리 형성된 글라스 기판 상에 발광층과 캐소드층을 차례로 성막하고, 추가로 봉지막층을 성막함으로써 제조되는 것이 일반적이다.
이상과 같은 유기 EL 소자의 제조는, 일반적으로 발광층 또는 캐소드층, 봉지막층 등을 성막시키는 다양한 성막 처리 장치 또는 에칭 장치 등을 구비하는 처리 시스템에 의해 행해진다.
예를 들면 상기 발광층을 성막시키는 방법으로서, 재료 가스를 재료 가스 공급원으로부터 증착 헤드로 공급하고, 증착 헤드로부터 글라스 기판을 향하여 재료 가스를 분출시켜 증착시키는 방법이 일반적으로 알려져 있다.
그래서 특허 문헌 1에는, 도 2에 도시한 다수개의 관통홀(40)을 분산 배치한 1 매의 분산판(41)을 내부에 설치한 증착 헤드(20)와, 도 3에 도시한 재료 가스 투입구(43)로부터 연통하는 가스 유로가 분기하고 내부에 복수의 분기 유로(44)가 구성되는 증착 헤드(20)가 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2004-79904 호
그러나, 도 2에 도시한 분산판을 이용한 증착 헤드를 이용하여 유기막의 성막을 행할 경우, 증착 헤드 내로 재료 가스의 공급이 행해지는 공급구로부터의 거리에 따라, 분산판의 관통홀을 통과하는 재료 가스의 양은 상이하게 된다. 또한, 재료 가스의 균열성에 대해서는 고려되어 있지 않기 때문에, 공급구로부터의 거리에 따라 재료 가스의 온도에 불균일이 생겨, 기판에서 충분히 균일한 성막이 행해지지 않는다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 도 3에 도시한 분기 유로가 내부에 구성되는 증착 헤드를 이용한 유기막의 성막은, 20 인치 정도의 소형 디스플레이에 대응하는 소형 기판을 대상으로 하고 있고, 최근 생산이 요구되고 있는 예를 들면 종래의 4.6 배의 크기인 대형 디스플레이 등에 이용하는 대형 글라스 기판에의 성막 시에는, 증착 헤드도 상응하여 대형인 것이 필요하다. 대형의 증착 헤드에서 내부에 분기 유로를 형성하고자 하면, 유로의 분기수가 매우 많아져 증착 헤드의 제작 기간이 장기화되고 또한, 제작비가 증대한다고 하는 문제점이 있었다. 또한 분기 유로의 분기수가 많아지면, 유로 내를 통과하는 재료 가스의 온도 분포에 큰 불균일이 생겨, 저온이 된 재료 가스가 유로 내에 석출된다는 등의 가능성이 있었다.
그래서 본 발명의 목적은, 종래의 소형 기판뿐만 아니라 대형의 기판에 대해서도 각 부에서의 유출량이 균일화되고 또한 균열성이 담보된 재료 가스를 분출하고, 균일한 박막을 성막시킬 수 있는 증착 헤드 및 이 증착 헤드를 구비하는 증착 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따르면, 기판에 박막을 성막하는 증착 처리 장치 내에 설치되고, 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 증착 헤드로서, 외측 케이싱과 상기 외측 케이싱 내에 배치되고, 재료 가스가 도입되는 내측 케이싱을 구비하고, 상기 내측 케이싱에는 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 개구부가 형성되고, 상기 외측 케이싱의 외면 또는 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에 재료 가스를 가열하는 히터가 배설되는 증착 헤드가 제공된다.
또한, 상기 히터가 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에 배치되는 판부재에 고정되어 있어도 좋고, 상기 히터가 상기 외측 케이싱 또는 상기 내측 케이싱의 측면에 있어서 주변부를 따라 배치되어 있어도 좋다. 또한 상기 히터는, 예를 들면 시스 히터 또는 카트리지 히터여도 좋다. 또한 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 중 적어도 일방에는, 상기 외측 케이싱 내면과 상기 내측 케이싱 외면을 부분적으로 접촉시키는 스페이서 부재가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에는 밀폐 공간이 형성되고, 상기 히터는 상기 밀폐 공간 내에 설치되고, 상기 밀폐 공간에는 휘발성의 액체가 봉입되어 있어도 좋다.
또한, 상기 외측 케이싱의 열전도가 상기 내측 케이싱의 열전도와 동등하거나 그보다도 높아도 좋다. 이러한 증착 헤드에 있어서는 외측 케이싱의 열전도가 높기 때문에, 히터의 열이 외측 케이싱 전체로 신속하게 전도하고 외측 케이싱 전체가 균일하게 가열된다. 그리고, 외측 케이싱 내면과 내측 케이싱 외면과 부분적으로 접촉시키고 있는 스페이서 부재를 개재하여, 외측 케이싱으로부터 내측 케이싱으로 열이 전도하고 내측 케이싱이 가열된다. 이 경우, 외측 케이싱 내면과 내측 케이싱 외면을 접촉시키고 있는 스페이서 부재가 외측 케이싱 혹은 내측 케이싱의 전체에 분포하여 형성되어 있으므로, 내측 케이싱 전체로 거의 균일하게 열이 전도하고 내측 케이싱 전체가 균일하게 가열된다. 이에 따라 내측 케이싱 내로 도입된 재료 가스가 동일한 조건으로 가열되고, 내측 케이싱 내에서의 재료 가스의 온도가 균일하게 된다. 이리하여 균일한 온도가 된 재료 가스가 개구부로부터 기판을 향하여 분출되고 균일한 성막이 행해진다.
또한, 상기 스페이서 부재가 상기 외측 케이싱 및 상기 내측 케이싱의 일방 또는 양방에 형성되고, 상기 외측 케이싱에 형성되는 상기 스페이서 부재와 상기 내측 케이싱에 형성되는 상기 스페이서 부재는 다른 부재로 구성되어도 좋다. 또한 상기 스페이서 부재는, 프레스 성형에 의해 형성되는 복수의 돌기부 또는 충전재여도 좋다.
상기 프레스 성형은, 예를 들면 엠보스 가공 또는 용접 가공이다. 또한 상기 외측 케이싱의 재질은, 예를 들면 스테인리스 스틸 또는 구리이고, 상기 내측 케이싱의 재질은 예를 들면 스테인리스 스틸이다. 또한, 상기 내측 케이싱의 적어도 일부의 판 두께는 3 mm 이하가 바람직하다. 또한, 상기 내측 케이싱의 내부에 가스 분산판을 구비하고 있어도 좋다. 이 경우 상기 가스 분산판은, 예를 들면 메쉬 형상의 배플판 또는 펀칭 메탈이다.
또한, 상기 내측 케이싱 및 상기 외측 케이싱의 일방 또는 양방에 열전도성 피막이 실시되어 있어도 좋고, 상기 열전도성 피막은 적어도 상기 내측 케이싱의 외면에 실시되어 있어도 좋다. 또한, 상기 개구부에는 재료 가스를 균일하게 분사시키는 분사판이 설치되어 있어도 좋다. 여기서, 상기 분사판에는 재료 가스를 분출하는 슬릿이 형성되어 있어도 좋고, 또한 재료 가스를 분출하는 분사홀이 형성되어 있어도 좋다. 또한 상기 분사판은, 스테인리스 스틸판, 스테인리스 블록, 구리판 또는 구리 블록인 것이 바람직하다.
또한 다른 관점으로부터의 본 발명에 따르면, 기판에 유기 박막을 성막하는 증착 처리 장치로서, 기판을 수납하는 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에 있어서 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 개구부를 가지는 상기 증착 헤드를 구비하는 증착 처리 장치가 제공된다. 여기서 상기 증착 처리 장치는, 재료 가스를 수송하는 예를 들면 불활성 가스 등의 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부를 구비하고 있어도 좋고, 상기 처리 용기의 내부가 감압되어도 좋다.
본 발명에 따르면, 종래의 소형 기판뿐만 아니라 대형의 기판에 대해서도 각 부에서의 유출량이 균일화되고 또한 균열성이 담보된 재료 가스를 분출하고, 균일한 성막을 행할 수 있는 증착 헤드 및 이 증착 헤드를 구비하는 증착 처리 장치가 제공된다.
도 1은, 증착을 이용한 성막 장치(1)의 개략도이다.
도 2는, 다수개의 관통홀(40)을 분산 배치한 1 매의 분산판(41)을 내부에 설치한 증착 헤드(20)의 설명도이다.
도 3은, 재료 가스 투입구(43)로부터 연통하는 가스 유로가 분기하여 내부에 복수의 분기 유로(44)가 구성되는 증착 헤드(20)의 설명도이다.
도 4는, 유기 EL 소자(A)의 제조 공정의 설명도이다.
도 5는, 증착 처리 장치(60)의 개략적인 설명도이다.
도 6의 (a)는, 증착 헤드(66)를 기울기 하방으로부터 본 사시도이다. 도 6의 (b)는, 증착 헤드(66)의 하면도이다.
도 7은, 외측 케이싱(70)의 사시도이다.
도 8은, 내측 케이싱(71)의 사시도이다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는, 히터(77)의 설치에 대한 설명도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에서의 히터(77)의 설치의 일례를 도시한 증착 헤드(66a)의 개략 단면도이다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는, 히터(77)의 설치 형상의 일례를 도시한 증착 헤드(66)의 측면도이다.
도 12는, 본 발명의 제 2 의 다른 실시예에서의 히터(77)의 설치의 일례를 도시한 증착 헤드(66b)의 개략 단면도이다.
도 13의 (a)는, 슬릿(96)이 형성된 분사판(95a)을 장착한 증착 헤드(66)의 개략도이다. 도 13의 (b)는, 분사홀(97)이 형성된 분사판(95a)을 장착한 증착 헤드(66)의 개략도이다.
도 14의 (a)는, 밀폐 공간(100)이 형성된 증착 헤드(66)의 개략 정면도이다. 도 14의 (b)는, 밀폐 공간(100)이 형성된 증착 헤드(66)의 개략 측면도이다.
도 15의 (a) 및 도 15의 (b)는, 실험예의 결과를 나타낸 도이다.
도 16은, 실험예 2의 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은, 증착을 이용한 성막 장치(1)의 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 성막 장치(1)는, 챔버(10)와 챔버(10)의 하방에 설치되는 기판 보지실(11)을 구비하고 있고, 챔버(10)와 기판 보지실(11)을 걸쳐지도록 증착 헤드(20)가 설치되어 있다. 증착 헤드(20)는, 기판 보지실(11) 내에서 재료 가스를 분출시키는 개구부(21)가 하방을 향하여 배치되어 있다. 또한, 기판 보지실(11)에는 기판(G)을 수평으로 보지하는 보지대(12)가 설치되고, 기판(G)은 성막이 행해지는 면을 위로 한 상태(페이스 업)로 보지대(12)에 재치된다. 이에 따라, 증착 헤드(20)의 개구부(21)가 기판(G)의 상면에 대향하도록 배치된다.
또한, 챔버(10)에는 진공 펌프(13)에 의해 배기를 행하는 배기구(14)가 형성되어 있고, 성막 시에는 챔버(10) 및 기판 보지실(11)의 내부는 진공 상태로 된다. 증착 헤드(20)는 챔버(10)의 외부에 설치되는 재료 공급기(30)와 재료 공급관(31)을 개재하여 연통되어 있고, 재료 공급관(31)에는 재료 가스의 공급을 제어하는 밸브(32)가 설치되어 있다. 재료 공급관(31)으로부터는 밸브(32)를 닫았을 때의 가스를 퇴피시키기 위한 진공 펌프(13)로 연통되는 가스 퇴피관(33)이 설치되고, 가스 퇴피관(33)에는 밸브(34)가 설치된다. 또한 증착 헤드(20)에는, 성막 종료 후에 증착 헤드(20) 내에 잔류한 재료 가스를 회수하기 위한 진공 펌프(13)에 연통하는 가스 유출관(35)이 형성되고, 가스 유출관(35)에는 밸브(36)가 설치된다.
이상과 같이 구성되는 성막 장치(1)의 내부에 설치되는 증착 헤드(20)에서는, 기판(G)에 성막되는 박막을 균일하게 하기 위하여, 재료 공급기(30)로부터 공급된 재료 가스를 개구부(21)로부터 기판(G)을 향하여 가능한 한 유출량이 균등하고 또한 균열성이 담보된 상태로 분출시키는 것이 요구된다.
또한 도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 증착 헤드(66)를 이용한 증착 처리 장치(60)를 포함하는 다양한 성막 장치에 의해 제조되는 유기 EL 소자(A)의 제조 공정의 설명도이다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 상면에 애노드(양극)층(50)이 성막된 기판(G)이 마련된다. 기판(G)은 예를 들면 글라스 등으로 이루어진 투명한 재료로 이루어진다. 또한 애노드층(50)은, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명한 도전성 재료로 이루어진다. 또한 애노드층(50)은, 예를 들면 스퍼터링법 등에 의해 기판(G)의 상면에 형성된다.
우선 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 애노드층(50) 상에, 발광층(유기층)(51)이 증착법에 의해 성막된다. 또한 발광층(51)은, 예를 들면 홀 수송층, 비발광층(전자 블록층), 청색 발광층, 적색 발광층, 녹색 발광층, 전자 수송층을 적층한 다층 구성 등으로 이루어진다.
이어서 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 발광층(51) 상에 예를 들면 Ag, Al 등으로 이루어진 캐소드(음극)층(52)이, 예를 들면 마스크를 이용한 스퍼터링에 의해 형성된다.
이어서 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 캐소드층(52)을 마스크로 하여 발광층(51)을 예를 들면 드라이 에칭함으로써 발광층(51)이 패터닝된다.
이어서 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 발광층(51) 및 캐소드층(52)의 주위와 애노드층(50)의 노출부를 덮도록, 예를 들면 질화 실리콘(SiN)으로 이루어진 절연성의 봉지막층(53)이 성막된다. 이 봉지막층(53)의 형성은, 예를 들면 μ 파 플라즈마 CVD법에 의해 행해진다.
이리하여 제조된 유기 EL 소자(A)는, 애노드층(50)과 캐소드층(52) 간에 전압을 가함으로써 발광층(51)을 발광시킬 수 있다. 이러한 유기 EL 소자(A)는 표시 장치 또는 면발광 소자(조명 / 광원 등)에 적용할 수 있고, 그 외 다양한 전자 기기에 이용하는 것이 가능하다.
이어서, 도 4의 (a)에 도시한 발광층(51)을 성막하는 증착 처리 장치(60)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도 4에 도시한 도 4의 (a) 이외의 성막 공정인 스퍼터링 처리, 에칭 처리, 플라즈마 CVD 처리에 대해서는 일반적인 장치 및 방법을 이용하기 때문에 이들의 설명은 생략한다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 증착 처리 장치(60)의 개략적인 설명도이다. 도 5에 도시한 증착 처리 장치(60)는, 증착에 의해 도 4의 (a)에 도시한 발광층(51)을 포함하는 유기층을 성막하는 것이다.
증착 처리 장치(60)는 밀폐된 처리 용기(61)를 가지고 있다. 처리 용기(61)는 길이 방향이 기판(G)의 반송 방향이 되는 직육면체 형상이며, 처리 용기(61)의 전후면은 게이트 밸브(62)를 개재하여 다른 성막 처리 장치 등에 접속되어 있다.
처리 용기(61)의 저면(底面)에는 진공 펌프(도시하지 않음)를 가지는 배기 라인(63)이 접속되고, 처리 용기(61)의 내부는 감압되도록 되어 있다. 또한, 처리 용기(61)의 내부에는 기판(G)을 수평으로 보지하는 보지대(64)를 가진다. 기판(G)은, 애노드층(50)이 형성된 상면을 위로 향한 페이스 업의 상태로 보지대(64)에 재치된다. 보지대(64)는, 기판(G)의 반송 방향을 따라 배치된 레일(65) 상을 주행하고 기판(G)을 반송하도록 되어 있다.
처리 용기(61)의 천장면에는 복수(도 5에서는 6 개)의 증착 헤드(66)가 기판(G)의 반송 방향을 따라 배치되어 있다. 각 증착 헤드(66)에는, 발광층(51)을 성막 시키는 성막 재료의 증기(재료 가스)를 공급하는 복수의 재료 공급원(67)이 재료 공급관(68)을 개재하여 각각 접속되어 있다. 이들 재료 공급원(67)으로부터 공급된 성막 재료의 증기를 각 증착 헤드(66)로부터 분출시키면서 보지대(64) 상에 보지한 기판(G)을 반송시킴으로써, 기판(G)의 상면에 홀 수송층, 비발광층, 청색 발광층, 적색 발광층, 녹색 발광층, 전자 수송층 등이 차례로 성막되고, 기판(G)의 상면에 발광층(51)이 형성된다.
도 6은, 증착 헤드(66)의 개략적인 설명도이다. 도 6의 (a)는, 증착 헤드(66)를 기울기 하방으로부터 본 사시도이며, 도 6의 (b)는, 증착 헤드(66)의 하면도이다. 도 7은, 증착 헤드(66)를 구성하는 외측 케이싱(70)의 사시도이며, 도 8은, 내측 케이싱(71)의 사시도이다. 또한 도 5에서는, 증착 헤드(66)가 복수 기재되어 있지만, 각 증착 헤드(66)의 구조는 동일하다. 또한 상술한 바와 같이, 처리 용기(61)의 내부에 있어서, 보지대(64) 상에 페이스 업의 상태로 수평으로 보지된 기판(G)의 상면에 증착 헤드(66)의 하면이 대향하고 있다. 여기서, 본 명세서에서 이하의 설명에서는, 외측 케이싱(70)을 제 1 케이싱(70)으로 하고, 내측 케이싱(71)을 제 2 케이싱(71)으로 한다.
제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71)은 모두 직육면체 형상으로 형성되어 있고, 제 1 케이싱(70)은 제 2 케이싱(71)보다도 약간 크고, 증착 헤드(66)는 제 1 케이싱(70)의 내부에 제 2 케이싱(71)을 배치한 구성이다. 제 1 케이싱(70)의 하면과 제 2 케이싱(71)의 하면은 개구면(72, 73)으로 되어 있고, 제 1 케이싱(70)의 하개구면(72)으로부터 제 2 케이싱(71)을 삽입하여 양자의 개구면(72, 73)을 일치시킨 상태로 되어 있다.
제 1 케이싱(70)은 제 2 케이싱(71)보다도 열전도율이 높은 재료로 구성되어 있어도 좋고, 예를 들면 구리로 이루어진다. 제 1 케이싱(70)의 상면(개구면(72)과 대향하는 측면)에는, 도 5에 도시한 재료 공급원(67)에 연통하는 재료 공급관(68)이 접속되어 있다.
제 1 케이싱(70)의 측면(75, 76) 중 측면(76)보다도 면적이 넓은 측면(75)에서는, 홈(80)에 히터(77)가 매입된 상태로 되어 있다. 여기서 히터(77)는, 사각 형상의 측면(75)의 주변부를 따라 배치되어 있다. 홈(80)에 히터(77)를 매입함으로써, 제 1 케이싱(70)의 측면(75)과 히터(77)의 접촉 면적을 크게 하여 열전도 효율을 높이고 있다.
또한 도시의 예에서는, 제 1 케이싱(70)의 상면에 접속된 재료 공급관(68)의 측면에도 홈(80)을 연장하여 히터(77)를 매입한 구성으로 되어 있다.
여기서 홈(80)에 대한 히터(77)의 매입 방법은, 도 9의 (a)와 같이 홈(80) 내에 히터(77)를 끼우는 것만으로도 좋지만, 바람직하게는 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 히터(77)를 홈(80) 내에 끼운 후에 홈(80)의 상방으로부터 프레스를 행하여 제 1 케이싱(70)의 측면(75)과 히터(77)를 확실히 접촉시키고 또한, 접촉 면적을 크게 하여 열전도 효율을 높이는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 케이싱(70)의 측면(75, 76) 중 측면(75)보다 면적이 좁은 측면(76)에는, 히터(78)를 내장하는 히터 블록(81)이 장착되어 있다. 히터 블록(81)은 열전도가 뛰어난 재료로 구성되고, 예를 들면 구리로 이루어진다. 히터 블록(81)은 제 1 케이싱(70)의 측면(76)에 면접촉되어 있어, 히터(78)로부터 히터 블록(81)으로 전도한 열이 제 1 케이싱(70)의 측면(76) 전체로 신속하게 전도하도록 되어 있다.
내측 케이싱(71)은, 제 1 케이싱(70)보다 열전도율이 낮은 재료로 구성되어 있어도 좋고, 예를 들면 스테인리스 스틸로 이루어진다. 내측 케이싱(71)의 상면(개구면(73)과 대향하는 측면)에는, 재료 공급관(68)으로부터 재료 가스가 도입되는 재료 가스 유입구(82)가 형성되어 있다.
또한 도 6의 (a), 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 제 2 케이싱(71)의 내부에서 개구면(73)과 재료 가스 유입구(82)의 사이를 구획하도록 가스 분산판인 배플판(83)이 설치되어 있다. 배플판(83)은, 개구면(73)으로부터 떨어진 위치에서 제 2 케이싱(71) 내에 개구면(73)에 평행하게 배치되어 있다. 배플판(83)은 예를 들면 메쉬 형상이며, 배플판(83)의 전체에 다수의 홀(84)이 형성되어 있다. 또한 제 2 케이싱(71) 내에 배치되는 배플판(83)의 매수는, 1 매 또는 복수 매의 어느 쪽이어도 좋고, 그 배치에 대해서도 제 2 케이싱(71) 내의 임의의 위치이면 된다. 배플판(83)의 배치 / 설치 매수 등은, 제 2 케이싱(71) 내에 재료 가스가 보다도 균일하게 확산되도록, 재료 가스의 유속 또는 유량 등에 따라 적절히 변경해도 좋다. 또한 배플판(83)은, 재료 가스를 분산시킬 수 있는 형상이면 좋고, 메쉬 형상 이외의 예를 들면 펀칭 메탈 형상 등이어도 좋다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제 2 케이싱(71)에는 스페이서 부재로서의 복수의 돌기부(85)가 전체에 분포하여 형성되어 있다. 이들 복수의 돌기부(85)는, 예를 들면 엠보스 가공 등의 프레스 성형에 의해 형성되고, 각 돌기부(85)의 높이는 거의 균일하며, 제 2 케이싱(71)의 외면 전체에 복수의 돌기부(85)가 균일하게 분포하여 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 케이싱(70)의 내부에 제 2 케이싱(71)을 삽입함으로써, 제 1 케이싱(70)의 내면과 제 2 케이싱(71)의 외면이 돌기부(85)의 위치에서 부분적으로 접촉한 상태로 되어 있다. 또한, 본 실시예에 따른 증착 헤드(66)에 서는, 도 8에 도시하고 상술한 바와 같이, 제 2 케이싱(71)에 스페이서 부재로서의 돌기부(85)가 형성되어 있을 경우를 설명하고 있다. 그러나, 스페이서 부재(돌기부(85))를 설치하지 않고, 제 1 케이싱(70)으로부터 제 2 케이싱(71)으로의 열전도가 신속하게 행해지는 것을 확인할 수 있는 경우에는, 반드시 제 2 케이싱(71)에 스페이서 부재(돌기부(85))를 설치할 필요는 없다.
이상 설명한 바와 같이 구성되는 도 5에 도시한 증착 헤드(66)를 구비하는 증착 처리 장치(60)의 처리 용기(61)의 내부에서, 도 4에 도시한 애노드층(50)이 형성된 상면을 위로 향한 페이스 업 상태로, 도 5와 같이 기판(G)이 보지대(64)에 재치되고, 레일(65) 상을 반송되어 간다. 또한, 재료 공급원(67)으로부터 재료 공급관(68)을 거쳐 제 2 케이싱(71) 내로 성막 재료의 증기(재료 가스)가 도입된다. 그리고, 도 6에 도시한 재료 가스 유입구(82)로부터 제 2 케이싱(71) 내로 도입된 재료 가스가 배플판(83)을 통과할 때에 확산되고, 거의 균일한 상태로 증착 헤드(66)의 하면(개구면(72, 73))으로부터 도 5에 도시한 바와 같이 기판(G)의 상면에 대하여 분출된다.
또한, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시한 증착 헤드(66)에서는, 시스 히터 또는 카트리지 히터 등의 히터(77, 78)에 의해 제 1 케이싱(70)의 가열이 행해진다. 이 경우, 제 1 케이싱(70)은 열전도가 높은 재료로 구성되어 있기 때문에, 히터(77, 78)의 열이 제 1 케이싱(70) 전체로 신속하게 전도되어 제 1 케이싱(70) 전체가 균일하게 가열된다. 그리고, 제 1 케이싱(70)의 내면과 제 2 케이싱(71)의 외면을 부분적으로 접촉시키고 있는 복수의 돌기부(85)를 개재하여, 제 1 케이싱(70)으로부터 제 2 케이싱(71)으로 열이 전도되어 제 2 케이싱(71)이 가열된다. 이 경우, 제 1 케이싱(70)의 내면과 제 2 케이싱(71)의 외면을 접촉시키고 있는 복수의 돌기부(85)가 제 2 케이싱(71)의 전체에 분포하여 형성되어 있으므로, 제 2 케이싱(71)의 전체에 거의 균일하게 열이 전도되어 제 2 케이싱(71) 전체가 균일하게 가열된다. 이에 따라, 제 2 케이싱(71) 내로 도입된 재료 가스가 제 2 케이싱(71) 내에서 동일한 조건으로 가열되고, 제 2 케이싱(71) 내에서의 재료 가스의 온도가 균일해진다. 이리하여 균일한 온도가 된 재료 가스가, 도 5에 도시한 바와 같이 증착 헤드(66)의 하면(개구면(72, 73))으로부터 기판(G)의 상면에 대하여 분출된다.
즉, 본 실시예에 따른 증착 헤드(66)에 따르면, 도 4에 도시한 바와 같이, 가스 유량의 면 및 가스 온도의 면의 쌍방에서 기판(G)에 대한 분출이 균일(균열(均熱))하게 행해지고, 기판(G)에는 균일성이 높은 유기 박막(발광층(51))이 성막된다. 또한, 종래의 분기 유로를 내부에 형성한 증착 헤드와 비교하면, 본 실시예에 따른 증착 헤드(66)는 내부의 균열성이 담보되고, 온도가 낮은 부분에서의 재료 가스의 석출이 방지된다.
한편, 최근 수요가 증가하고 있는 대형 디스플레이 등에 이용하는 대형 기판에 대한 재료 가스의 분출을 행할 경우, 스틸에 깎아내기 등을 실시한 판금 구조로 함으로써, 분기 유로를 내부에 형성하는 증착 헤드와 비교하여, 본 실시예에 따른 증착 헤드(66)는 제작비를 크게 삭감시키는 것이 가능해진다. 또한, 종래의 소형 디스플레이를 위한 소형 기판에 대한 재료 가스의 분출을 행하는 증착 헤드에서는 고비용인 면 형상 히터(마이카 히터)를 이용했지만, 대형 기판에 적용하는 대형 증착 헤드에서는 면 형상 히터를 이용하면 그 면적이 크기 때문에 코스트면에서 문제가 있다. 그래서, 본 실시예에 나타낸 시스 히터 또는 카트리지 히터 등의 파이프형의 히터(77, 78)를 병용함으로써, 코스트를 억제하고 또한 증착 헤드 내의 균열성을 담보할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예의 일례를 설명했으나, 본 발명은 도시의 형태에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구의 범위에 기재된 사상의 범주내에서 각종의 변경예 또는 수정예를 도출할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면 상기 실시예에서는, 유기 EL 소자(A)를 제조할 경우에 대한 증착 처리 장치(60)를 예로서 설명했지만, 각종 전자 디바이스 등의 처리에서, 예를 들면 Li 증착 등, 증착법에 의해 성막이 행해질 경우에는 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 처리 대상인 기판(G)은 주로 글라스 기판이 예시되지만, 실리콘 기판, 사각형 기판, 원형 기판 등이어도 좋고, 또한 기판 이외의 피처리체에 대해서도 본 발명은 적용할 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 증착 헤드(66)의 측면(75, 76)의 쌍방에 히터(77(홈(80)), 78(히터 블록(81))가 설치되어 있다고 했지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 1 개의 면에만 히터(77, 78)를 설치해도 좋다. 즉, 측면(75, 76)에서의 히터(77, 78)의 일방을 생략해도 좋다. 또한, 히터(77, 78)의 형상 또는 수, 배치 개소에 대해서도, 증착 헤드(66)의 가열시 온도 분포를 측정함으로써 적합하게 변경하는 것이 바람직하고, 반드시 도 6에 도시한 배치 등으로 한정되지 않는다.
예를 들면 도 10에는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터(77)의 설치를 변경한 증착 헤드(66a)의 개략 단면도를 도시한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 증착 헤드(66a)에서는, 상호 접촉하지 않는 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71) 간의 공간에 판부재(90)를 개재하여 히터(77)가 설치되어 있다. 이 때 히터(77)는, 제 2 케이싱(71)에 고착되지 않는 것이 바람직하고, 히터(77)는 도열을 최소한에 그치도록 부분적으로 제 1 케이싱(70)에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 판부재(90)를 대신하는 다른 부재에 고정되고, 제 2 케이싱(71)과 제 1 케이싱(70) 간에 배설되어 있어도 좋다. 이에 따라, 보다 효율적으로 증착 헤드(66a)의 내부 균열성이 담보되게 된다. 또한 도 10에서, 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71)의 하단부(下端部)(도 10 중 개구면(72, 73) 주연부)에서 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71)은 접속되어 있지 않은 경우를 도시했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71)은 개구면(72, 73)의 주연부에서 접속하고, 히터(77)(판부재(90))가 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71) 간에 밀폐되는 구성으로 되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에 따른 증착 헤드(66)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 측면(75)에 원환 형상으로 홈(80)을 형성하고, 그 홈(80)에 히터(77)를 설치했지만, 이 히터(77)의 형상은 원환 형상에 한정되지 않는다. 도 11의 (a), 도 11의 (b)는, 히터(77)의 설치 형상의 예를 도시한 증착 헤드(66)의 측면도이다. 히터(77)의 설치 형상은 적절히 변경 가능하며, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 측면(75)에서 외주 근방과 중심부 근방의 쌍방을 가열할 수 있는 형상으로 히터(77)를 설치하는 것이 가능하다. 도 11의 (a)에 도시한 측면(75)의 주변부에 더하여 중앙부에도 히터(77)가 배치되는 배치 형상에 따르면, 증착 헤드(66)의 외주 근방과 중심부 근방의 온도가 거의 균일하게 보지되고, 증착 헤드(66) 내부의 단면 내 온도차가 작아지고, 증착 헤드(66) 내부에서의 재료 가스의 균열성이 고정밀도로 담보된다.
또한, 측면(75)에서 그 열전도율이 충분히 담보되어 있는 경우에는, 히터(77)의 설치를 줄여도 증착 헤드(66) 내부의 균열성이 충분히 확보되기 때문에, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 히터(77)의 설치 밀도를 상기 도 11의 (a)의 경우에 비해 줄이는 것도 가능하다. 또한, 히터(77)의 설치 밀도는 적절히 변경 가능하며, 증착 헤드(66)의 내부의 단면 내 온도차를 측정하여 적절히 정하면 된다. 여기서 증착 헤드(66) 내부는 진공 상태이기 때문에, 특히 그 중심부 근방은 외주 근방에 비해 방열하기 어렵게 되어 있어, 그 방열 상황에 따라서는 중심부 근방보다도 외주 근방을 보다 히터(77)에 의해 가열 / 균열되도록 하는 히터 배치 형상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 11에 도시한 히터(77)의 배치 형상은, 증착 헤드(66)의 측면(75), 즉 외측 케이싱(70)의 외면에 설치될 경우에만 적용되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 도 10에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 헤드(66a)에서 설치되는 히터(77)에 대해서도 적용 가능하다.
또한 상기 실시예에 따른 증착 헤드(66)에서는, 제 1 케이싱(70)은 구리로 이루어지고, 제 2 케이싱(71)은 스테인리스 스틸로 이루어지며, 제 1 케이싱(70)의 외면에 히터(77)가 설치된다고 했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 증착 헤드(66)의 내부의 균열성을 담보하기 위해서는 반드시 제 1 케이싱(70)의 외면에 히터(77)가 설치되어 있을 필요는 없다. 그래서 이하에는, 본 발명의 제 2 다른 실시예로서, 히터(77)의 설치 개소, 각 케이싱의 재질이 상이한 경우에 대하여 설명한다.
예를 들면, 본 발명의 제 2 다른 실시예로서, 제 1 케이싱(70), 제 2 케이싱(71)이 모두 스테인리스 스틸로 구성되고, 열전도율을 제 1 케이싱(70)보다 제 2 케이싱(71)이 높아지도록, 예를 들면 제 2 케이싱(71)에만, 예를 들면 두께 30 미크론 이상의 구리 도금 등의 열전도성 피막을 시공하는 것이 생각된다. 이 때 히터(77)의 설치 개소는, 상기 실시예와는 상이한 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71)의 사이인 것이 바람직하다. 또한, 증착 헤드(66) 내의 단면 내 온도차를 측정하고 그 불균일을 줄이기 위하여, 제 2 케이싱(71)에 추가로 적절히 제 1 케이싱(70)에 열전도성 피막을 실시할 수도 있다. 즉, 제 1 케이싱(70) 및 제 2 케이싱(71)의 일방 또는 쌍방에 열전도성 피막을 실시할지의 여부는, 증착 헤드(66) 내의 단면 내 온도차를 측정하여 적절히 판단하면 된다. 또한, 각 케이싱의 편면에만 열전도성 피막을 실시하는 것도 가능하지만, 통상적으로 예를 들면 구리 도금을 행할 경우에는, 스테인리스 스틸판을 구리 도금 조에 침지시키는 공정에 의해 행하기 때문에, 구리 도금은 스테인리스 스틸판의 양면에 실시되게 된다.
여기서 도 12에는, 제 2 케이싱(71)에만, 예를 들면 구리 도금 등의 열전도성 피막이 실시되어 있는 경우의 증착 헤드(66b)의 개략 단면도를 도시한다. 또한 도 12에는, 열전도성 피막에 대해서는 도시하지 않았다. 도 12에 도시한 증착 헤드(66b)는, 제 2 케이싱(71)의 외면에 열전도성 피막이 시공되어 있고, 상호 접촉하지 않는 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71) 간의 공간에서 제 2 케이싱(71)의 외면에 히터(77)가 설치되어 있다. 여기서, 제 2 케이싱(71)의 외면에는 열전도성 피막이 실시되어 있기 때문에, 제 2 케이싱(71)의 외면 전면에 히터(77)를 설치하지 않아도 충분한 가열 / 균열이 행해진다. 이 때문에, 히터(77) 설치비 등을 감안하여 제 2 케이싱(71)의 외면에 설치하는 히터(77)의 배치 형상은, 상기 도 11의 (b)에 도시한 바와 같은 히터 설치 밀도가 낮은 배치 형상으로 충분하다.
상술한 바와 같이, 스테인리스 스틸로 이루어진 각 케이싱(특히 제 2 케이싱(71))에 구리 도금 등의 열전도성 피막을 실시함으로써, 케이싱의 열변형에 대한 강성이 담보되고 또한, 이 열전도율이 상승하여 증착 헤드(66) 내부의 각 부분에서의 온도의 불균일을 억제할 수 있다. 또한, 각 케이싱(특히 제 2 케이싱(71))에서의 열전도율이 상승하기 때문에, 도 11의 (b)에 예시한 바와 같이, 장착하는 히터(77)의 수량을 삭감할 수 있어 코스트 면에서도 유효하다. 또한, 이 때 제 1 케이싱(70) 및 제 2 케이싱(71)의 편방의 면에만 구리 도금을 행할지 혹은 양면에 행할지에 대해서는, 증착 헤드(66)의 온도 분포를 측정하여 적절히 판단하면 된다.
즉, 제 1 케이싱(70) 및 제 2 케이싱(71)을 모두 스테인리스 스틸로 구성함으로써, 구리로 케이싱을 구성하는 경우에 비교해 대폭적인 코스트 다운 및 강도의 상승이 도모된다. 또한, 스테인리스 스틸에 열전도성 피막을 시공함으로써, 증착 헤드(66) 내의 균열성도 담보된다. 또한, 열전도가 뛰어난 구리판으로 케이싱을 구성하는 경우에 우려되는 구리의 열에 의한 변형의 가능성이 회피된다. 또한 여기서는, 스테인리스 스틸의 열전도율을 상승시키기 위한 열전도성 피막으로서 구리 도금을 예시했으나, 반드시 구리 도금일 필요는 없으며, 모재(케이싱의 소재)보다 열전도율이 높은 피막이면 된다. 예를 들면, 금 도금 또는 은 도금 등의 열전도율이 상승하는 재료를 이용하는 도금을 시공하는 것이 가능하다. 또한, 금박 / 은박 등의 박의 접합에 의한 시공 또는 블라스트 처리, 확산 접합 등의 방법에 의해 열전도성 피막을 시공하는 것도 생각된다. 단, 코스트 면에서는 구리 도금을 시공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에 따른 증착 헤드(66)에서는, 개구면(72(73))의 형상은 직사각형인 케이싱의 측면 중 한 면이 개구되어 있는 형상이다. 증착 헤드(66) 내부의 가스 분산판(배플판(83))의 효과에 의해 증착 헤드(66) 내의 재료 가스는 분산 되고, 개구면(72(73))으로부터 기판(G)에 분사된다. 그러나, 가스 분산판의 효과만으로는 증착 헤드(66) 내의 재료 가스가 충분히 분산되지 않고, 그 결과 개구면(72(73))으로부터 기판(G)에 분사되는 재료 가스가 균일하지 않아, 성막이 균일하게 행해지지 않을 우려가 있는 경우도 생각된다. 이러한 경우에는, 상기 실시예에 나타낸 증착 헤드(66)에서 개구면(72(73))에 재료 가스의 분사를 균일하게 하는, 예를 들면 구리판 등으로 이루어진 분사판을 설치하는 것이 바람직하다.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는, 증착 헤드(66)에 분사판(95(95a, 95b))을 장착했을 경우의 개략도이다. 도 13의 (a)는, 슬릿(96)이 형성된 분사판(95a)을 장착한 증착 헤드(66), 도 13의 (b)는, 분사홀(97)이 형성된 분사판(95b)을 장착한 증착 헤드(66)을 각각 도시하고 있다. 상기 슬릿(96)의 개구폭은 예를 들면 1 mm이다. 또한, 재료 가스를 증착 헤드(66)으로부터 균일하게 분사한다고 하는 관점에서, 분사홀(97)은 복수 형성되는 것이 바람직하고, 균일하게 재료 가스가 분사되도록 하는 배치 또는 수인 것이 바람직하다. 도 13에 도시한 분사판(95(95a, 95b))을 증착 헤드(66)의 개구면(72(73))에 장착함으로써, 기판(G)에의 재료 가스의 분사가 보다 균일하게 행해지고, 그 결과, 균일성이 높은 박막이 성막되게 된다. 단, 슬릿(96)이 형성된 분사판(95a)에서는, 승온 시에 열에 의해 슬릿(96)의 폭이 변동하여 재료 가스의 분포가 상이해질 우려가 있기 때문에, 특히 온도가 높은 재료 가스를 이용할 경우에는, 분사홀(97)을 형성한 분사판(95b)을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 분사홀(97)의 홀 직경은 1.5 mm ~ 3.5 mm, 분사홀(97)의 피치는 5 mm이며, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이 1 열로 배치하는 것에 한정되지 않고, 2 열 이상으로 배치해도 좋다.
또한 상기 실시예에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 히터(77, 78)로서 예를 들면 시스 히터 또는 카트리지 히터 등의 히터를 제 1 케이싱(70)의 외면에 형성된 홈(80)에 매입하는 구성을 설명하고, 그 변형예(다른 실시예)에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71) 간의 공간에 판부재(90)를 개재하여 히터(77)가 설치되어 있는 구성에 대하여 설명했지만, 증착 헤드(66)에 설치되는 히터의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 케이싱(70)과 제 2 케이싱(71) 간에 밀폐 공간(100)을 형성하고, 그 밀폐 공간(100)에 휘발성의 액체(L)와 온도 제어 가능한 파이프 형상의 히터(77)를 배치하는 구성으로 해도 좋다.
그래서 이하에는, 밀폐 공간(100)이 형성된 증착 헤드(66)를 본 발명의 제 3 다른 실시예로서 도면을 참조하여 설명한다. 도 14는, 밀폐 공간(100)이 형성된 증착 헤드(66)의 개략 정면도(도 14의 (a)) 및 개략 측면도(도 14의 (b))이다. 또한, 밀폐 공간(100)의 내부를 설명하기 위하여, 일부 밀폐 공간(100)에 대해서는 그 단면을 기재하고 있다. 밀폐 공간(100)은 히터(77)와 액체(L)가 내부에 봉입된 구성으로 되어 있으며, 액체(L)는 예를 들면 물 또는 나프탈렌 등의 소정의 온도 하에 기화하는 것이 예시된다. 또한 히터(77)로서는, 예를 들면 카트리지 히터, 시스 히터 등을 들 수 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 밀폐 공간(100)은, 증착 헤드(66)의 개구면(72)(도 14 중 증착 헤드(66)의 하면)을 제외한 전 측면(상기 실시예에서의 측면(75, 76)의 쌍방)에 형성되어 있다. 도 14의 (a), 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 측면(75)(측면(76)보다 넓은 측면)에는 그 측면(75)을 길이 방향으로 거의 3 분할한 부분에 대응하여 3 개의 밀폐 공간(100)이 형성되고, 측면(76)에는 그 전면을 덮는 밀폐 공간(100)이 1 개 형성되어 있다. 또한, 증착 헤드(66)의 내부에 재료 가스를 공급하는 재료 공급관(68)의 외면을 덮도록 밀폐 공간(100)이 형성되어 있다.
밀폐 공간(100)의 내부는 밀폐 구조로 되어 있으며, 그 내부에는 액체(L)와 히터(77)가 배치되어 있다. 액체(L)는 밀폐 공간(100) 내에 충전될 만큼 많은 양은 아니고, 액체(L)의 양은 밀폐 공간(100) 내의 저부(底部)에 저류하는 정도이다. 또한, 본 실시예에서는 히터(77)가 밀폐 공간(100) 내에 저류된 액체(L)에 침지하도록 배치되어 있는 것으로 한다. 또한 히터(77)는, 밀폐 공간(100)의 저면에 저류하는 액체(L)를 충분히 가열하는 것이 가능한 정도의 크기 / 길이를 가지고 있으며, 이 크기 / 길이는 적절히 정하는 것이 가능하다.
또한 밀폐 공간(100)에서는, 밀폐 공간(100) 내에 저류된 액체(L)가 히터(77)의 가열에 의해 증발하고, 증발한 증기가 밀폐 공간(100)의 내부 측면 전면에 접촉함으로써 밀폐 공간(100) 전체가 가열된다. 즉, 밀폐 공간(100)은, 이른바 히트 파이프로 불리는 구성 / 작동 원리를 가지는 것이다. 이 때, 밀폐 공간(100)의 내부 측면에 접촉한 액체(L)의 증기는, 그 내부 측면과의 열 교환에 의해 냉각되고, 다시 액체(액체(L))로 돌아와, 밀폐 공간(100) 내에 저류된 액체(L)로 돌아오게 된다. 즉, 밀폐 공간(100) 내에서 액체(L)가 증발과 액화를 반복하면서 순환한다. 또한 본 실시예에서는, 밀폐 공간(100)의 내부 측면의 형상은 특별히 한정되어 있지 않고, 통상적인 평면 형상이어도 좋지만, 밀폐 공간(100)의 내부 측면에서 액화한 액체(L)가 보다 효율적으로 밀폐 공간(100)의 저부에 저류된 액체(L)로 환류하기 위해서는, 내부 측면의 표면적이 크고, 또한 모세관 현상을 쉽게 유발시키는 형상인 편이 바람직하고, 예를 들면 메쉬 형상 또는 홈 형상에 표면 가공되어 있어도 좋다.
이상 설명한 주위에 밀폐 공간(100)이 형성된 증착 헤드(66)에서는, 재료 공급을 행할 때에, 밀폐 공간(100) 내에서 액체(L)가 히터(77)에 의해 가열되고 증기가 되어, 밀폐 공간(100) 내가 거의 일정한 온도의 증기에 의해 충만된다. 이에 따라, 그 측면 전면이 밀폐 공간(100)으로 덮인 구성인 증착 헤드(66)의 측면은, 각각의 밀폐 공간(100)에 의해 소정의 온도로 균열된다. 따라서, 재료 공급관(68)으로부터 공급된 재료 가스의 온도가 증착 헤드(66) 내에서 균일한 온도로 가열된다. 밀폐 공간(100)이 증착 헤드(66)의 측면 전면에 형성되어 있음으로써, 증착 헤드(66)의 측면은 매우 정밀도 높게 균열되고, 균열화된 증착 헤드(66)의 측면으로부터의 복사열에 의해 내부의 재료 가스도 정밀도 높게 균열 / 가열된다.
또한, 각 밀폐 공간(100) 내에 배치되는 히터(77)의 온도는 제어 가능하기 때문에, 복수 설치된 각 밀폐 공간(100)의 각각에 대하여 내부의 온도 제어가 가능해진다. 증착 헤드(66) 내부의 온도 분포를 계측하여 적절히 각 밀폐 공간(100) 내의 온도를 제어하고, 증착 헤드(66)를 원하는 온도로 정밀도 높게 균열 / 가열할 수 있다. 즉, 증착 헤드(66) 내의 일부만이 다른 부분에 비교해 저온이 되었을 경우에도, 그 저온 부분에 대응하는 밀폐 공간(100)의 온도 조정을 적절히 행함으로써, 증착 헤드(66)의 내부 전체를 빠르게 균열화하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시예(제 3의 다른 실시예)에서는, 증착 헤드(66)의 측면(75)을 길이 방향으로 3 분할하고, 그 각각에 대응하는 밀폐 공간(100)을 3 개소 형성하는 것으로서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 증착 헤드(66)의 측면에 형성되는 밀폐 공간(100)의 수 또는 형성하는 위치 등에 대해서는, 증착 헤드(66) 내부가 효율적으로 균열화되도록 적절히 변경 가능하다.
또한 상기 실시예에서는, 증착 헤드(66)를 제 1 케이싱(70) 및 제 2 케이싱(71)에 의해 구성하는 것으로 했지만, 본 발명은 반드시 증착 헤드(66)을 구성하는데 케이싱을 이용할 필요는 없고, 예를 들면 판 형상의 부재를 케이싱 형상으로 배치한 구성이어도 상관없다.
또한 상기 실시예에서는, 제 2 케이싱(71)의 외면에는, 제 1 케이싱(70) 내면과 제 2 케이싱 외면(71)을 부분적으로 접촉시키는 스페이서 부재로서의 복수의 돌기부(85)가 전체에 분포하여 형성되어 있다고 했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제 1 케이싱(70)의 내면에 돌기부(85)가 형성되어 있어도 좋고, 또한 제 1 케이싱(70)의 내면 및 제 2 케이싱(71)의 외면의 쌍방에 다른 부재로 이루어진 돌기부(85)가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 스페이서 부재로서 예를 들면 쇠수세미 등의 충전재를 이용해도 좋다.
[실험예]
본 발명에 따른 실험예 1로서, 도 6에 도시한 구조를 가지는 증착 헤드를 실제로 증착 처리 장치에 설치했다. 외측 케이싱의 재료로서 구리, 내측 케이싱의 재료로서 스테인리스 스틸을 이용하고, 내측 케이싱에는 균일하게 엠보스 가공을 실시했다. 또한, 파이프형의 히터를 도 6에 도시한 각 위치에 실제로 설치했다. 그리고, 각 히터에 의해 증착 헤드를 가열하고, 재료 가스를 개구면으로부터 분출시켰다. 그리고, 이 때의 증착 헤드의 표면 온도 및 개구면 근방의 온도를 해석(시뮬레이션)했다. 도 15의 (a) 및 도 15의 (b)에는 그 해석 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 15의 (a)에 증착 헤드의 표면 온도, 도 15의 (b)에 증착 헤드의 개구면 근방의 온도를 측정한 결과를 나타냈다.
증착 헤드의 표면 온도 및 개구면 근방의 온도는, 도 15의 (a)에 나타낸 외벽 중심부와 외벽 주위부의 온도차, 도 15의 (b)에 나타낸 개구면 중앙과 개구면 단부의 온도차가 모두 1℃ 이내가 되어, 균열성이 정밀도 높게 담보되어 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 실험예 2로서, 히터의 배치 형상의 차이 및 열전도성 피막으로서의 구리 도금의 유무에 의한 증착 헤드의 단면 내 온도 분포의 변화를 측정했다. 도 16은, 이 증착 헤드에서의 측정 개소와 그 온도 분포를 나타낸 그래프이다. 여기서 도 16에서는, 종축을 온도(℃), 횡축을 증착 헤드의 폭 방향 중심으로부터의 거리(mm)로서 측정 결과를 기재했다. 단, 도 16에 나타낸 측정은, 모두 히터를 내측 케이싱의 외면에 설치하는 형태를 취하는 증착 헤드에서 행하였다.
도 16의 (a)는, 도 11의 (a)에 도시한 히터 설치 밀도가 높을 경우의 증착 헤드의 단면 내 온도차를 측정한 그래프이다. 또한 도 16의 (b)는, 도 11의 (b)에 나타낸 히터 설치 밀도가 낮을 경우의 증착 헤드의 단면 내 온도차를 측정한 그래프이며, 도 16의 (c)는, 도 11의 (b)에 나타낸 히터 설치 밀도가 낮을 경우의 증착 헤드의 내측 케이싱 외면에 구리 도금을 시공한 증착 헤드의 단면 내 온도차를 측정한 그래프이다.
도 16의 (a)에 나타낸 바와 같이, 히터의 설치 밀도가 높을 경우의 증착 헤드 내의 단면 내 온도차는, 원하는 내부 온도 450℃에 대하여 최대 ± 35℃ 정도였다. 또한, 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 히터의 설치 밀도가 낮을 경우의 증착 헤드 내의 단면 내 온도차는, 원하는 내부 온도 450℃에 대하여 최대 ± 20℃ 정도였다. 한편, 도 16의 (c)에 나타낸 바와 같이, 히터의 설치 밀도가 낮은 상태에서 히터 설치면에 구리 도금을 시공한 경우, 증착 헤드 내의 단면 내 온도차는, 원하는 내부 온도 450℃에 대하여 최대 ± 4.5℃ 정도였다.
이상의 실험예 2의 결과로부터, 히터의 설치 밀도를 낮게 억제하고 히터 설치면에 구리 도금(열전도성 피막)을 시공함으로써, 증착 헤드 내의 단면 내 온도차를 저감시키고, 충분한 균열성을 담보시키는 것이 가능하다는 것을 알았다. 즉, 히터 설치면에 열전도성 피막을 시공함으로써, 히터의 설치량을 저감하면서 균열성을 담보하여 코스트 다운을 도모할 수 있다.
본 발명은, 예를 들면 유기 EL 소자의 제조에서 유기막을 증착하는데 이용되는 증착 헤드 및 이 증착 헤드를 구비하는 증착 처리 장치에 적용할 수 있다.
1 : 성막 장치
10 : 챔버
11 : 기판 보지(保持)실
12, 54 : 보지대
13 : 진공 펌프
14 : 배기구
20, 66, 66a, 66b : 증착 헤드
30 : 재료 공급기
40 : 관통홀
41 : 분산판
43 : 재료 가스 투입구
44 : 분기 유로
50 : 애노드층
51 : 발광층
52 : 캐소드층
53 : 봉지막층
60 : 증착 처리 장치
61 : 처리 용기
62 : 게이트 밸브
63 : 배기 라인
65 : 레일
67 : 재료 공급원
68 : 재료 공급관
70 : 외측 케이싱(제 1 케이싱)
71 : 내측 케이싱(제 2 케이싱)
72, 73 : 개구면
77, 78 : 히터
80 : 홈
81 : 히터 블록
82 : 재료 가스 유입구
83 : 배플판
85 : 돌기부
90 : 판부재
95 : 분사판
96 : 슬릿
97 : 분사홀
100 : 밀폐 공간
G : 기판
L : 액체

Claims (24)

  1. 기판에 박막을 성막하는 증착 처리 장치 내에 설치되고, 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 증착 헤드로서,
    외측 케이싱과 상기 외측 케이싱 내에 배치되고, 재료 가스가 도입되는 내측 케이싱을 구비하고,
    상기 내측 케이싱에는 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 개구부가 형성되고,
    상기 외측 케이싱의 외면 또는 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에 재료 가스를 가열하는 히터가 배설되고,
    상기 외측 케이싱의 열전도가 상기 내측 케이싱의 열전도와 동등하거나 그보다 높은 증착 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터가 상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에 배치되는 판부재에 고정되는 증착 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터가 상기 외측 케이싱 또는 상기 내측 케이싱의 측면에 있어서 주변부를 따라 배치되는 증착 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 시스 히터 또는 카트리지 히터인 증착 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 중 적어도 일방에는, 상기 외측 케이싱 내면과 상기 내측 케이싱 외면을 부분적으로 접촉시키는 스페이서 부재가 형성되는 증착 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 케이싱과 상기 내측 케이싱 간에는 밀폐 공간이 형성되고,
    상기 히터는 상기 밀폐 공간 내에 설치되고,
    상기 밀폐 공간에는 휘발성의 액체가 봉입되어 있는 증착 헤드.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 스페이서 부재가 상기 외측 케이싱 및 상기 내측 케이싱의 일방 또는 양방에 형성되고, 상기 외측 케이싱에 형성되는 상기 스페이서 부재와 상기 내측 케이싱에 형성되는 상기 스페이서 부재는 다른 부재로 구성되는 증착 헤드.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 스페이서 부재는, 프레스 성형에 의해 형성되는 복수의 돌기부 또는 충전재인 증착 헤드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프레스 성형은 엠보스 가공 또는 용접 가공인 증착 헤드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 케이싱의 재질은 스테인리스 스틸 또는 구리로 이루어진 증착 헤드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이싱의 재질은 스테인리스 스틸인 증착 헤드.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이싱의 적어도 일부의 판 두께가 3 mm 이하인 증착 헤드.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이싱의 내부에 가스 분산판을 구비하는 증착 헤드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 가스 분산판은 메쉬 형상의 배플판 또는 펀칭 메탈인 증착 헤드.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이싱 및 상기 외측 케이싱의 일방 또는 양방에 열전도성 피막이 실시되어 있는 증착 헤드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 열전도성 피막은 적어도 상기 내측 케이싱의 외면에 실시되어 있는 증착 헤드.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부에는 재료 가스를 균일하게 분사시키는 분사판이 설치되어 있는 증착 헤드.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 분사판에는 재료 가스를 분출하는 슬릿이 형성되어 있는 증착 헤드.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 분사판에는 재료 가스를 분출하는 분사홀이 형성되어 있는 증착 헤드.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 분사판은 스테인리스 스틸판, 스테인리스 블록, 구리판 또는 구리 블록인 증착 헤드.
  22. 기판에 유기 박막을 성막하는 증착 처리 장치로서,
    기판을 수납하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에 있어서 기판을 향하여 재료 가스를 분출시키는 개구부를 가지는 제 1 항에 기재된 증착 헤드를 구비하는 증착 처리 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    재료 가스를 수송하는 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급부를 구비하는 증착 처리 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 내부가 감압되는 증착 처리 장치.

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