KR101357089B1 - 화학량적 구배 층을 생산하기 위한 방법 및 장치 그리고 층 시스템 - Google Patents

화학량적 구배 층을 생산하기 위한 방법 및 장치 그리고 층 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각각 증발기 튜브를 구비하는 두 개 이상의 증발 장치가 제공되는 인-라인 코팅 시스템에서 화학량적 구배로 기판을 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라 두 개의 증발기 튜브는 서로 독립적으로 기울어질 수 있도록 실시되어, 두 개의 증기 로브의 변이 영역이 구배 프로파일의 요구조건에 적용될 수 있다. 더욱이, 기판으로부터의 그리고 서로로부터의 증발기 튜브의 간격이 설정될 수 있다.

Description

화학량적 구배 층을 생산하기 위한 방법 및 장치 그리고 층 시스템 {PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCING STOICHIOMETRIC GRADIENT LAYERS AND LAYER SYSTEM}
본 발명은 각각 증발기 튜브를 구비하는, 두 개 이상의 증발 장치를 포함하는 인-라인(in-line) 코팅 시스템에서 기판을 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
광원, 모니터, 광전지, 일렉트로닉스, 또는 다른 제품에서 이용하기 위한 소위 "소 분자(small molecules)"로부터 유기 반도체의 대량 생산에서, 두 개 또는 세 개 이상의 유기 재료의 탄소 증발(carbon evaporation)이 매우 중요하다.
이는 특히 OLED(유기 발광 다이오드: Organic Light Emitting Diodes)의 발광 층 및 OSC(유기 태양 전지; Organic Solar Cell)의 흡수 층 뿐만 아니라 종종 전하 캐리어의 주입을 위해 기능할 수 있는 도핑 전하 운반 층(doped charge transport layer)으로 적용된다.
많은 경우, 다중-층 성분의 하나의 층 내의 두 개 또는 세 개 이상의 유기 재료의 일정한 화학량론(stoichiometry)이 요구된다. 한편, 하나의 재료의 100%가 하나의 경계면에 증착되며 예를 들면 단지 10% 또는 심지어 단지 0%가 다른 경계면에 증착되는 경우가 있다. 광학 전하 캐리어 주입(100% 부분), 유효 전하 운반(10%), 또는 인접한 층의 재료와의 학학적 불화합성(incompatibility)(o%)과 같은 전체 어레이의 인자가 여기서 작용할 수 있다.
마지막 바로 앞의 경우(next-to-last case)는 일반적으로 먼저 단지 하나의 재료가 제 1 층에 증착되고(100% 부분) 이어서 제 2 재료(90% 부분)와 조합하여 동일한 재료(10% 부분)의 탄소 증발이 제 2 층을 위해 수행됨으로써 달성된다.
제 1 층과 제 2 층 사이의 화학량론 또는 각각의 층의 상이한 형태(morphology)의 갑작스런 변이(transition)는 가능하게는 성분의 기능에 대해 적합하지 않게 될 수 있다. 따라서, 이러한 경우 예를 들면 제 1 층 및 제 2 층의 화학량론비의 평균 값으로 화학량적 대응 관계를 가지는 제 3 층이 제 1 층과 제 2 층 사이에 층착된다.
클러스터 시스템에서 부품의 제조에서 단지 두 개의 증기 소스가 3개의 층에 대해 요구되며, 상기 증기 소스들은 시간적 시퀀스(temporal sequence)에서 스위치 온(on) 및 오프(off)된다. 제조 시스템에서, 반대로, 비용의 이유는 원칙적으로 인-라인 또는 롤-투-롤(roll-to-roll) 시스템으로 달성될 수 있는 더 큰 재료 처리량을 요구한다. 그러나, 결과는 후자의 두 개의 타입의 시스템에 대해 총 5개의 증기 소스가 요구되며(재료 1에 대해 3개 그리고 재료 2에 대해 두 개) 이에 따라 시스템의 복잡성 또는 비용이 증가된다.
3개의 층 시스템을 넘어서, 단계 방식의 변이 대신 화학량론 또는 형태학의 점차적인 변위를 얻는 것이 바람직하다.
더욱이, 가능한 일정한 층에서 화학량론을 유지하기 위하여 인-라인 또는 롤-투-롤 시스템에도 관심이 있다.
종래 기술로부터, 기판 상에 구배 층을 생산하기 위한 다양한 가능성이 공개된다.
따라서, DE 10 2004 014 323 B4는 기판 상에 구배 층 또는 층 시컨스를 형성하기 위한 방법이 공개된다. 여기서 하나의 코팅 구획부 내에 두 개 이상의 재료의 증착은 각각 타깃(target)을 지지하는 두 개의 마그네트론 캐쏘오드에 의한 스퍼터링에 의해 달성된다. 이와 같이 함으로써, 혼합된 층은 제 1 타깃으로부터 제 2 타깃으로 변위 영역에서 발생된다. 더욱이, 서로 독립적이고 기판에 대해 타킷의 차폐를 허용하는 배플이 제공된다.
US 6,488,824 B1에 의해 유사한 개선이 공개되며, 여기서 두 개의 마그네트론 캐쏘오드가 또한 배치되며, 두 개의 마그네트론 캐쏘오드는 차폐에 의해 두 개의 타깃의 변이 영역을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 일정하게 혼합된 층이 증착될 수 있다.
바람직하게는 유기 재료의 구배 층(gradient layer)을 생산하기 위해 스퍼터링 시스템을 이용하는 장점은 유기 재료가 스퍼터링 방법에 의해 통상적으로 파괴될 수 있다는 사실에 있으며, 이 때문에, 스퍼터링은 유기 재료의 증착의 방법으로서 적합하지 않다.
결론적으로, 유기 재료에 대해 증발이 도가니에서 수행된다. 인-라인 시스템 또는 롤-투-롤 시스템의 통상적인 종래 기술의 증기 소스는 튜브이며 튜브 내에서 도가니로부터 배출되는 증기가 균일하게 분배된다. 튜브는 기판의 전진 방향에 대해 횡단하는 열(row) 내에 배치되는 다수의 노즐을 포함한다. 두 개의 (유기) 재료의 탄소 증발에서 두 개의 튜브, 각각의 재료의 각각에 대해 하나가 노즐을 통하여 기판으로 증기를 관습적으로 배출한다.
DE 103 12 646 A1은 컨버터 층을 생산하기 위한 공정을 공개하며, 상기 공정에서 유기 컨버터 재료는 무기 매트릭스 내로 혼합된다. 이는 두 개의 재료의 증기 증착을 교차시킴으로써 달성된다. 이들은 두 개의 상이한 증기 증착 장치에서 가열 및 증발되며, 결과적인 증기 로브(lobe)는 교차하여 공통 증기 증착 존을 형성한다. 연속 증기 증착에 대해 두 개의 증기 증착 장치는 서로에 대해 고정된 배향을 가진다.
이에 따라 달성된 혼합된 층은 균일한 구조를 가지며 환경 하에서 구배 프로파일의 가요적 변화(flexible change)를 허용하지 않는다.
따라서 본 발명은 최소 개수의 증기 소스로 또는 증기의 최대 이용으로 층 내에서 가능하게는 일정한 화학량론으로서 층 내의 화학량론의 구배 변화를 가능하게 하는 방법 및 장치를 특정화하는 목적을 기초로 한다.
본 발명은 독립 청구항에 따른 방법에 의해 실현된다. 유용한 개선예는 종속항에서 특정된다.
또한, 상기 목적은 청구항 11에 따른 장치에 의해 실현된다. 유용한 개선예는 종속항에서 특정된다.
본 발명에 따라 두 개 이상의 증발 장치가 인-라인 진공 코팅 시스템에서 기판의 코팅을 위해 제공하는데, 각각의 증발 장치는 증발기 튜브를 포함한다. 제 1 증발 장치에서 제 1 재료는 가열되어 증발되며 제 2 증발 장치에서 제 2 재료가 가열되어 증발된다. 증발된 재료는 후속적으로 각각 증기 유입 장치와 정렬되는 증발기 튜브를 경유하여 진공 코팅 시스템 내로 도입되며 증기 로브로부터 증발된 재료는 증발기 튜브 내의 개구의 형상에 대응한다. 기판에 대한 증발기 튜브의 각도는 이러한 방식으로 조정될 수 있고, 기판과 관련된 증기 로브의 위치는 변화될 수 있다. 이에 의해 증기 로브는 기판 상에서 서로에 대해 위치될 수 있어 증기 로브의 중복 영역 내의 재료의 혼합이 초래되고 이의 결과로서, 두 개의 증발된 재료의 혼합 층의 증착이 초래된다. 두 개의 (유기) 재료의 탄소 증발에서, 두 개의 튜브, 각각의 재료를 위한 튜브는 노즐을 통하여 기판 상으로 관례적으로 증기를 배출한다.
본 발명의 일 실시예에서 기판에 대한 증기 유입 방향의 각도는 +90°< x <-90°의 범위로 설정되며, 여기서 개별 증발기 튜브의 각도는 서로 무관한 것으로 설정된다.
본 발명의 추가 실시예에서, 기판으로부터 증발기 튜브의 간격이 설정된다. 이에 의해 증기 로브의 폭이 혼합된 층 내의 증발된 재료의 원하는 구배를 형성하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서 증발기 튜브의 간격은 코팅 공정 동안 조정된다. 이는 특히 공정 매개변수가 공지될 때 증발기 튜브의 간격에 의하는 구배의 형태에서의 변화는 혼합 층을 최적화하기 위해 이용될 수 있는 경우 유용하다.
본 발명의 추가의 실시예에서, 서로로부터의 증발기 튜브의 간격이 설정된다. 이러한 방식으로 기판 상의 증발기 로브의 위치는 변화될 수 있다. 더욱이, 두 개의 증기 로브가 중복되는 중복 영역의 퍼센티지(percentage)가 설정될 수 있어 이에 의해 중복 영역 내의 두 개의 증발된 재료의 변경된 혼합이 발생되어 혼합 층 내의 구배의 형태가 변화된다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서, 서로로부터의 증발기 튜브의 간격은 코팅 공정 동안 조정된다. 이러한 방식으로, 중복 영역에서 증발된 재료의 퍼센티지를 변화시킴으로써 진행 중인 공정에서 구배의 형태가 최적화될 수 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 제 1 재료 및 제 2 재료의 구배가 혼합된 형태로 형성되고, 혼합된 층 내의 구배의 프로파일이 기판으로부터 뿐만 아니라 서로로부터 증발기 튜브의 간격을 변화시킴으로써 그리고 기판으로의 증발기 튜브의 수직한 이등분선의 각도를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서, 진공 코팅 시스템으로 들어가는 증기는 증기 로브의 형태를 가지며, 증발된 재료의 증기 로브의 형태가 증발기 튜브 내의 개구의 전방에 배치되는 배플에 의해 설정된다. 증기 로브의 형태는 개구의 전방에서 배플에 의해 변화될 수 있다. 따라서 배플의 형상에 따라 원하는 구배의 형태로 증기 로브의 형상을 적용할 가능성이 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서, 유기 재료는 증발되어야 할 재료로서 이용된다. 예를 들면, 유기 태양 전지 또는 OLED와 같은 유기 광활성 성분으로 이용하기 위한 두 개의 유기 재료, 유기 혼합 재료가 생산될 수 있다. 특히 도핑된 층(doped layer)이 생산되며, 증발되어야 할 두 개의 유기 재료들 중 하나는 도펀트(dopant)를 형성하고 다른 재료는 혼합된 재료의 어셉터(acceptor)를 형성한다.
상기 실시예의 연장에서, 본 발명에 따라 혼합된 층 내의 도펀트의 구배를 생산하는 것이 가능하며, 여기서 구배 파일은 증기의 유입의 방향의 각도, 기판으로부터 증발기 튜브의 간격, 및 서로로부터의 증발기 튜브의 간격을 설정함으로써 적용될 수 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서, 소위 소 분자는 바람직하게는 증발된다. 본 발명의 의미에서 소 분자는 정상 압력(대기의 대기 압력)하에서 및 상온에서 고체인, 100 내지 2,000의 단분산성 몰 질량을 구비한 비-폴리메릭 유지 분자를 의미하는 것으로 이해된다. 특히 이러한 소 분자는 또한 광활성이고, 여기서 광활성은 광선에 노출될 때 분자가 전하를 변경하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 이용된 유기 재료는 적어도 부분적으로 폴리머(polymer)이다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서, 인-라인 진공 코팅 시스템에서 기판을 코팅하기 위한 본 발명에 따른 장치는 증착되는 각각 두 개의 증발기 튜브를 구비하는, 재료를 가열 및 증발시키기 위한 두 개 이상의 증발 장치를 포함하며, 여기에서 개구가 증발된 재료를 진공 코팅 시스템으로 도입하기 위해 증발기 튜브 내에 배치된다. 그 안에 기판으로부터 증발기 튜브의 간격 및 기판으로의 증기의 유입 방향의 각도는 서로 독립적으로 조정될 수 있도록 실시된다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 기판으로의 증기의 유입의 방향의 각도는 +90°< x <-90°의 범위에서 조정되도록 실시된다. 이러한 방식으로, 증기의 유입의 방향의 각도는 원하는 구배 프로파일의 요구에 따라 조정될 수 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 증발기 튜브 내의 개구는 노즐로서 실시된다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 증발기 튜브 내의 개구는 슬롯으로서 실시된다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 배플은 기판을 향하는 방향으로 증발기 튜브 내의 개구의 전방에 배치된다. 이러한 배플은 증기 로브의 형태, 아마도 원하는 구배 프로파일의 요구로의 증기 로브의 적용의 형태로 적용을 허용한다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 배플은 기판의 전방에 배치된다. 이러한 방식으로 코팅의 기판의 일 부분 만이 증발되는 재료에 의해 접근가능하며, 이에 의해 증기 증착을 하는 기판의 영역의 외부의 증발된 재료의 어떠한 원하지 않는 증착도 피할 수 있다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 배플은 배플이 가열될 수 있는 방식으로 실행된다. 이는 특히 배플 상에 증발된 재료의 어떠한 증착도 방지하기 위해 유용하다.
본 발명의 부가 피쳐(feature) 및 장점은 실시예의 후술하는 상세한 설명 뿐만 아니라 첨부된 도면으로부터 추측될 수 있다.
도 1은 인-라인 코팅 시스템 또는 롤-투-롤 코팅 시스템에서 탄소 증발을 위한 개념적 배치의 개략도이며,
도 2는 증기 스트림의 동일한 방출량, 대칭적 지오메트리(gemetry), 및 대형의 센터링된 기판 배플 개구를 구비하고 노즐 배플이 없는 증발기 튜브의 표준 설정을 위해 층 두께에 대한 화학량적 차이의 몬테-카를로 시뮬레이션(Monte-Carlo simulation)의 그래프이며,
도 3은 기판 및 노즐의 각도를 변화하는 층 두께 뿐만 아니라 증발기 튜브들 사이의 간격에 대한 화학량적 차이의 몬테-카를로 시뮬레이션의 그래프이며,
도 4는 100%의 경계면으로부터 0%의 또 다른 경계면의 변이의 몬테-카를로 시뮬레이션의 그래프이며, 그리고
도 5는 전체 층 두께에 대한 두 개의 재료들의 퍼센티지를 가능한 동일하게 하는 경계면들 사이의 재료의 변이의 몬테-카를로 시뮬레이션의 그래프이며,
도 6은 100%의 경계면으로부터 100%의 또 다른 경계면으로의 재료의 변이의 몬테-카를로 시뮬레이션의 그래프를 보여주며, 제 2 재료는 오로지 층의 증간에 배치되는 도면이다.
도 1은 인-라인 코팅 시스템에서 탄소 증발을 위한 개략적인 배열체를 보여준다. 제 1 유기 재료는 제 1 증발 장치에서 가열 및 증발된다. 증기는 제 1 증발 장치의 증발기 튜브를 경유하여 인-라인 코팅 시스템으로 도입된다. 이와 같이 함으로써, 증기는 증기 유입 방향(4)을 가진다. 증기 유입 방향(4)은 슬롯 또는 노즐로서 실행될 수 있는 증발기 튜브 내의 개구의 지오메트리(geometry) 및 기판(3)에 대한 개구의 각도에 종속된다. 제 2 증발기 장치에서 제 2 재료는 가열 및 증발되고, 증기는 제 2 증발기 튜브(2)를 경유하여 인-라인 코팅 시스템 내로 도입된다. 증기 유입 방향(4)의 경우에서와 같이, 제 2 증발 장치의 결과적인 증기 유입 방향(5)은 증발기 튜브(2) 내의 개구의 지오메트리 및 개구의 각도에 종속된다. 증발기 튜브들(1, 2)은 도 1의 평면에 대해 수직하게 연장하고 기판(3)의 폭 보다 다소 길다.
이와 관련하여, 구배의 형태에 대한 중요한 인자는 제 1 및 제 2 증발 장치로부터 나와서 인-라인 시스템 내로 유입되는 증기의 결과적인 각도(6, 7)이다. 두 개의 각도(6, 7)의 세팅에 따라 제 1 및 제 2 재료의 혼합이 이루어져 그 결과 구배 형태의 혼합 층이 기판(3) 상에 증착되는, 상이한 변이 영역(13)이 발생한다. 두 개의 각도(6, 7)가 서로 독립적으로 설정될 수 있다.
제 1 및 제 2 증발기(1, 2) 사이의 간격(14)이 변화될 때, 변이 영역(13)의 변화 및 이에 따라 구배의 형태의 변화가 있다.
변화에 대한 부가 성능은 기판(3)으로부터 두 개의 증발기 튜브들(1, 2)의 간격의 변화를 초래한다. 이와 같이 함으로써, 기판(3)으로부터의 제 1 증발기 튜브(1)의 간격(8) 및 제 2 증발기 튜브(2)의 간격(9)은 서로 독립적으로 설정될 수 있다. 또한 구배 프로파일의 변화는 변화에 대한 이러한 성능을 초래한다.
기판(3)에 대한 증발기 튜브들(1, 2)의 개구의 각도(6, 7), 제 1 및 제 2 증발기 튜브들(1, 2) 사이의 간격(14) 및 기판으로부터 증발기 튜브들(1, 2)의 간격(8, 9)의 적절한 선택으로, 확실한 화학량론이 설정될 수 있다.
더욱이, 증발기 튜브들(1, 2)의 전방에 직접 위치되는 배플(11, 12) 또는 기판(3)의 전방에 직접 위치되는 배플(10)은 화학량론에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 대응하는 배플(10, 11, 12)은 항상 재료 산출량이 감소와 관련되고 단지 미세한 조정을 위해 또는 마지막 선택으로서 고려되어야 한다. 상술된 배플(11, 12)에 의해 증기 로브는 초점이 맞추어질 수 있어 화학량적 구배의 요구에 대한 적용을 위해 부가 성능을 제공한다.
도입부에서 이미 언급한 바와 같이, 기판(15)의 전진 방향으로 기판 배플(10)의 개구의 크기 뿐만 아니라 증발기 튜브들(1, 2)에 대한 배플의 개구의 위치는 화학량적으로 작용한다. 유사한 의견은 증발기 튜브들(1, 2)의 개구의 전방에 배치되는 배플(11, 12)에 대해 적용되며 배플은 서로 독립적으로 설정될 수 있다.
도 2 내지 도 6에 도시된 후술되는 그래프는 기하학적 고려와 조합하여 몬테-카를로 시뮬레이션의 도움으로 얻어지는 전형적인 결과이다. 그래프 모두에서 화학량적 차이 DB = (N2-N1)/(N2+N1)이고, 재 1 증발기 튜브(1)의 재료의 입자의 개수(N1) 및 제 2 증발기 튜브(2)의 재료의 입자의 개수(N2)가 범위가 0 내지 1인, 층 두께에 걸쳐 플로트된다.
도 2에서, 증기 스트림의 동일한 방출량, 대칭 지오메트리(A1=A2; a=b), 증발기 튜브들(1, 2)의 전방에 배플(11, 12)이 없음, 및 대형의 센터링된 기판 배플 개구에 대한 증발기 튜브들(1, 2)의 표준 설정의 결과가 나타난다. 표준 설정은 두 개의 증발기 튜브들(1, 2)의 개구의 수직한 이등분선이 기판(3)의 라인과 만난다는 사실을 특징으로 한다. 동일한 방출량은 두 개의 재료가 동일한 양으로 방출되고 이상적인 경우 기판(3) 상에 증착된 재료의 비율은 일정하게 남아 있다는 것을 의미한다. 증발기 튜브들(1, 2)의 개구에 의해 형성된 증기 로브에 의해, 실제로 발생하는 지오메트리, 및 증발기 튜브들(1, 2)에 대한 기판(3)의 전방 이동, 증착된 재료의 화학량론이 상당히 변화된다. 도시된 경우에서 DB의 변화는 ±20%이다.
DB의 허용오차를 감소시키고자 하는 경우, 즉, 재료의 화학량론을 가능한 일정하게 유지하기 위하여, 이는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 증발기 튜브들(1, 2) 사이의 간격을 감소시킬 뿐만 아니라 증발기 튜브들(1, 2)의 경사 각도(6, 7)를 변경(동일한 경사 각도의 경우)함으로써 발생될 수 있다. 여기서, DB의 변화는 ±10%로 떨어져서, 표준 매개변수의 DB의 변화의 절반이 된다.
유사한 의견이 1이 아닌 재료의 비율을 유지하기 위하여 상이하게 선택된 방출율이 적용된다.
목표가 하나의 경계면 상에서 100%의 하나의 재료 그리고 다른 경계면에서 0%의 동일한 재료 및 이들 사이에 농도의 연속적인 선형적인 감소를 얻는 것인 경우, 이는 다시 한번 기하학적 매개변수의 적절한 선택에 의해, 따라서 경사 각도(6 및 7) 뿐만 아니라 간격(8, 9, 및 14)의 적절한 선택에 의해 수행될 수 있다. 이의 예는 도 4에서 볼 수 있다.
전술한 예에 비해, 실제로 경계면 상에서의 100%로부터 다른 경계면 상의 10%의 최소치로의 감소는 더욱 요구될 것이다. 이는 일 측부 상의 기판 배플(10)에 의해, 예를 들면, 도 1의 우측 배플을 좌측 배플로 시프트함으로써 상대적으로 간단히 달성되어, 도 4에 도시된 곡선이 우측 에지에서 약간 절단될 수 있다, 즉 DB가 결코 -1.0에 도달할 수 없다. 이에 대해 선택적으로, 간격(9)이 증가되어 이에 따라 재료 산출량이 배플(10)의 시프팅에 비해 개선될 수 있다.
도 4에 대해 선택적으로, 하나의 경계면 상의 100%의 집중(concentration), 다른 경계면 상의 0%의 집중을 설정하는 것 그리고 중간 영역을 가능한 일정하게, 이러한 경우 재료의 동일한 퍼센티지를 설정하는 것이 가능하다(도 5 참조).
추가의 중요한 경우가 도 6에 나타난다. 도 6에서 재료, 예를 들면 광 흡수 또는 발광 분자가 오로지 층의 중앙에 존재한다. 단지 제 2 재료, 예를 들면 충전-운반 분자가 경계면에서 인접한 층들과 소정의 접촉을 한다. 이러한 층 구조는 인접한 층의 흡광 또는 발광 분자와 직접 접촉하는 경우를 초래하는 비의도적인 전하 캐리어 조합을 방지할 수 있다.
1 제 1 증발 장치의 증발기 튜브
2 제 2 증발 장치의 증발기 튜브
3 기판
4 제 1 증발 장치에 대한 증기 유입 방향
5 제 2 증발 장치에 대한 증기 유입 방향
6 제 1 증발 장치에 대한 증기 유입 방향의 각도
7 제 1 증발 장치에 대한 증기 유입 방향의 각도
8 기판으로부터 제 1 증발기 튜브의 간격
9 기판으로부터 제 2 증발기 튜브의 간격
10 기판의 전방에 있는 배플
11 제 1 증발기 튜브의 전방에 있는 배플
12 제 2 증발기 튜브의 전방에 있는 배플
13 두 개의 재료의 변이 영역
14 제 1 및 제 2 증발기 튜브 사이의 간격
15 기판의 전진 방향

Claims (17)

  1. 각각 증발기 튜브를 구비하는, 두 개 이상의 증발 장치를 갖춘 인-라인(in-line) 코팅 시스템에서 기판을 코팅하기 위한 방법에 있어서,
    - 제 1 증발 장치에서 제 1 재료가 가열 및 증발되며,
    - 제 2 증발 장치에서 제 2 재료가 가열 및 증발되며,
    - 증발된 상기 재료들이 각각 증기 유입 방향(4, 5)을 갖는 증발기 튜브들(1, 2)을 경유하여 진공 코팅 시스템 내로 지향되며,
    - 상기 기판(3)에 대한 상기 증기 유입 방향(4, 5)의 각도(6, 7)가 설정될 수 있고,
    증기가 기판의 전진 방향(15)에 대해 후방으로부터 기판(3)에 유입되는 경우에 기판의 전진 방향(15)과 반대방향에 대해 기판(3)의 표면으로부터 반시계방향으로 측정한 각도를 양의 각도로 하고, 증기가 기판의 전진 방향(15)에 대해 전방으로부터 기판(3)에 유입되는 경우에 기판의 전진 방향(15)에 대해 기판(3)의 표면으로부터 시계방향으로 측정한 각도를 음의 각도로 할 때, 상기 기판(3)에 대한 상기 증기 유입 방향의 각도(6, 7)는 -90°< x < +90°의 범위로 설정되고,
    각각의 증발기 튜브들(1, 2)의 증기 유입 방향(4, 5)의 각도(6, 7)는 서로 독립적으로 설정되며,
    상기 기판(3)으로부터의 상기 증발기 튜브들(1, 2)의 간격(8, 9)이 설정되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판(3)으로부터의 상기 증발기 튜브들(1, 2)의 간격(8, 9)은 코팅 공정 동안 조정되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기 튜브들(1, 2) 서로간의 간격(14)이 설정되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 증발기 튜브들(1, 2) 서로간의 상기 간격(14)이 코팅 공정 동안 조정되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료의 구배(gradient)는 혼합된 층 내에서 형성되고,
    상기 혼합된 층 내에서의 상기 구배의 프로파일은 상기 기판(3)으로부터의 상기 증발기 튜브들(1, 2)의 간격(8, 9), 상기 증발기 튜브들(1, 2)의 서로간의 간격(14), 및 상기 기판(3)에 대한 상기 증기 유입 방향(4, 5)의 각도(6, 7)에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 코팅 시스템 내로 유입되는 증기가 증기 로브(lobe)의 형태를 가지며, 증발된 상기 재료들의 증기 로브의 형태는 상기 증발기 튜브들(1, 2) 내의 개구들의 전방에 배치되는 배플들(11, 12)에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증발될 재료들로서 유기 재료들이 이용되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    증발될 상기 제 1 재료는 증발될 상기 제 2 재료와 상이한 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  9. 인-라인 코팅 시스템에서 기판을 코팅하기 위한 장치에 있어서,
    - 상기 장치는 증착될 재료를 가열 및 증발시키기 위한 두 개 이상의 증발 장치를 포함하며, 상기 증발 장치 각각은 증발기 튜브(1, 2)를 포함하며,
    - 상기 증발기 튜브(1, 2)에는 증발된 상기 재료를 진공 코팅 시스템 내로 도입하기 위해 상기 증발 장치들(1, 2) 내에 개구들이 배치되며,
    - 상기 기판(3)으로부터 상기 증발기 튜브들(1, 2)의 간격(8, 9)은 조정가능하도록 구현되며,
    - 상기 기판(3)에 대한 증기 유입 방향(4, 5)의 각도(6, 7)가 서로 독립적으로 설정될 수 있도록 구현되며,
    - 증기가 기판의 전진 방향(15)에 대해 후방으로부터 기판(3)에 유입되는 경우에 기판의 전진 방향(15)과 반대방향에 대해 기판(3)의 표면으로부터 반시계방향으로 측정한 각도를 양의 각도로 하고, 증기가 기판의 전진 방향(15)에 대해 전방으로부터 기판(3)에 유입되는 경우에 기판의 전진 방향(15)에 대해 기판(3)의 표면으로부터 시계방향으로 측정한 각도를 음의 각도로 할 때, 상기 기판(3)에 대한 상기 증기 유입 방향(4, 5)의 각도(6, 7)는 -90°< x < +90°의 범위 내에서 설정될 수 있도록 구현되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 증발기 튜브들(1, 2) 내의 개구들은 노즐들로서 구현되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 증발기 튜브들(1, 2) 내의 개구들은 슬롯들로서 구현되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기 튜브들(1, 2) 내의 개구들의 전방에 배플들(11, 12)이 상기 기판(3)을 향하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(3)의 전방에 배플들(10)이 배치되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 배플들(11, 12)이 가열될 수 있는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 배플들(10)이 가열될 수 있는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8778082B2 (en) * 2011-06-07 2014-07-15 Heliovolt Corporation Point source assembly for thin film deposition devices and thin film deposition devices employing the same
DE102012107824B3 (de) * 2012-08-24 2014-02-06 Technische Universität Braunschweig Carolo-Wilhelmina Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit mehreren Materialschichten und Mehrmaterialienabgabeeinrichtung dafür
DE102013012471A1 (de) * 2013-07-26 2015-01-29 Createc Fischer & Co. Gmbh Verdampfer und Verfahren zur Schichtabscheidung im Vakuum
CN103540898B (zh) * 2013-10-30 2015-07-01 京东方科技集团股份有限公司 一种真空蒸镀装置
CN104178734B (zh) * 2014-07-21 2016-06-15 京东方科技集团股份有限公司 蒸发镀膜装置
CN105401125B (zh) 2015-12-15 2018-09-04 深圳市华星光电技术有限公司 用于有机电激光显示的基板的蒸镀方法和蒸镀装置
JP7478007B2 (ja) * 2020-03-27 2024-05-02 キヤノン株式会社 電子デバイスおよびその製造方法、電子装置ならびに移動体
DE102021100126A1 (de) 2021-01-07 2022-07-07 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Beschichtungsanordnung und Verfahren

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003301255A (ja) * 2002-02-06 2003-10-24 Eiko Engineering Co Ltd 薄膜堆積用分子線源セルと薄膜堆積方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5167984A (en) * 1990-12-06 1992-12-01 Xerox Corporation Vacuum deposition process
KR940000259A (ko) * 1992-06-12 1994-01-03 게리 리 그리스월드 테이프 지지체상에서의 다층 필름 제조 시스템 및 방법
JP3407281B2 (ja) * 1993-04-09 2003-05-19 石川島播磨重工業株式会社 連続真空蒸着装置
US5596673A (en) * 1994-11-18 1997-01-21 Xerox Corporation Evaporation crucible assembly
JPH09143697A (ja) * 1995-11-20 1997-06-03 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 真空蒸着装置の成膜方法および真空蒸着装置
JPH09143696A (ja) * 1995-11-20 1997-06-03 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 真空蒸着装置の成膜方法および真空蒸着装置
DE19845268C1 (de) * 1998-10-01 2000-01-05 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Bedampfen bandförmiger Substrate mit einer transparenten Barriereschicht aus Aluminiumoxid
US6488824B1 (en) 1998-11-06 2002-12-03 Raycom Technologies, Inc. Sputtering apparatus and process for high rate coatings
US6364956B1 (en) * 1999-01-26 2002-04-02 Symyx Technologies, Inc. Programmable flux gradient apparatus for co-deposition of materials onto a substrate
JP4336869B2 (ja) * 2001-11-27 2009-09-30 日本電気株式会社 真空成膜装置、真空成膜方法および電池用電極の製造方法
SG149680A1 (en) * 2001-12-12 2009-02-27 Semiconductor Energy Lab Film formation apparatus and film formation method and cleaning method
US7112351B2 (en) * 2002-02-26 2006-09-26 Sion Power Corporation Methods and apparatus for vacuum thin film deposition
DE10312646A1 (de) 2003-03-21 2004-10-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Lichtemittierendes Bauelement mit anorganisch-organischer Konverterschicht
US7339139B2 (en) * 2003-10-03 2008-03-04 Darly Custom Technology, Inc. Multi-layered radiant thermal evaporator and method of use
DE102004014323B4 (de) 2004-03-22 2009-04-02 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Gradientenschichten oder Schichtenfolgen durch physikalische Vakuumzerstäubung
DE102004041855B4 (de) * 2004-04-27 2007-09-13 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen thermischen Vakuumbeschichtung
JP4535908B2 (ja) * 2005-03-14 2010-09-01 日立造船株式会社 蒸着装置
US7736438B2 (en) * 2005-06-01 2010-06-15 Los Alamos National Security, Llc Method and apparatus for depositing a coating on a tape carrier
JP4974504B2 (ja) * 2005-10-13 2012-07-11 株式会社半導体エネルギー研究所 成膜装置、発光装置の作製方法
JP4767000B2 (ja) * 2005-11-28 2011-09-07 日立造船株式会社 真空蒸着装置
JP5064810B2 (ja) * 2006-01-27 2012-10-31 キヤノン株式会社 蒸着装置および蒸着方法
EP2020454B1 (en) * 2007-07-27 2012-09-05 Applied Materials, Inc. Evaporation apparatus with inclined crucible
JP2009041040A (ja) * 2007-08-06 2009-02-26 Ulvac Japan Ltd 真空蒸着方法および真空蒸着装置
EP2204467B1 (en) 2008-12-23 2014-05-07 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing mixed layers
US9127349B2 (en) * 2008-12-23 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing mixed layers
DE102009012322B4 (de) * 2009-03-09 2017-05-18 Siemens Aktiengesellschaft Durchlaufverdampfer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003301255A (ja) * 2002-02-06 2003-10-24 Eiko Engineering Co Ltd 薄膜堆積用分子線源セルと薄膜堆積方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140014032A1 (en) 2014-01-16
US20110052796A1 (en) 2011-03-03
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US8563084B2 (en) 2013-10-22
DE102009038519A1 (de) 2011-03-03
JP5289396B2 (ja) 2013-09-11
KR20110021683A (ko) 2011-03-04
JP2011047051A (ja) 2011-03-10
DE102009038519A8 (de) 2011-06-01

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