KR101373782B1 - 증발원 및 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 도가니의 복사열을 차열하고, 또한 노즐에 막힘을 일으키지 않도록 하는 것을 목적으로 한다. 그 해결 수단으로서, 본 발명의 증발원(1)은, 증착 재료(M)를 가열하여 증발시키는 도가니(5)로부터 돌출되도록 하여 설치되어, 증발된 증착 재료(M)를 기판(2)을 향하여 분사하는 노즐(12)과, 병렬로 배치한 복수의 금속판(15)을 가지고, 이들 복수의 금속판(15) 중 가장 기판(2)에 가까운 금속판(15)을 노즐(12)의 노즐 선단면(13)보다 기판(2)에 가까운 위치에 설치한 리플렉터(6)와, 리플렉터(6)를 구성하는 복수의 금속판(15) 중 일부와 일체적으로 구성되어, 노즐(12)과 리플렉터(6) 사이를 폐색하는 커버 부재(8)를 구비하고 있다.

Description

증발원 및 증착 장치{EVAPORATION SOURCE AND DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은, 피증착체에 소정의 증착 재료를 증착시키기 위한 증발원 및 증착 장치에 관한 것이다.

소정의 대상물에 증착막을 형성하여 구성하는 장치로서 유기 EL 디스플레이나 유기 EL 조명 등이 있다. 이 중, 유기 EL 디스플레이는, 백라이트를 필요로 하지 않는 저소비 전력·경량 박형의 화상 표시 장치로서 많이 이용되고 있다. 그 구조로는, 투명성의 유리 기판 상에 소정의 증착막을 박막층으로서 형성한다. 이 박막층으로는, 발광층이나 주입층, 수송층 등의 유기 EL 박막층, 또한 금속 배선을 형성하는 전극층 등이 있다.

각 층의 기판으로의 형성에는 주로 진공 증착법이 이용된다. 진공 증착법은, 10^-3∼10^-5Pa의 고진공 상태를 유지한 챔버에 증착 재료의 분자를 방출하는 증발원을 배치한다. 증발원은 증착 재료를 봉입하는 도가니와 히터 단면 부재로 구성된다. 히터에 의해 도가니를 고온 가열하여 증착 재료를 증발 또는 승화(이하, 증발)시키고, 도가니에 설치한 노즐에 의해 증착 재료의 분자를 외부를 향하여 방출한다. 챔버 내에는 기판 및 이 기판에 밀착시킨 증착 마스크(메탈 마스크)를 배치하고 있고, 도가니로부터 증발된 증착 재료를 기판 상에 증착시킨다. 증착 마스크에는 소정 패턴의 개구부가 형성되어 있고, 이에 의해 기판 상에 소정 패턴의 박막층이 성막된다.

증착 재료는 상온에서는 기본적으로는 고형 상태로 되어 있고, 고진공 하에서 도가니 내부에서 고온으로 가열되어 증발된다. 이 때문에, 증발원의 노즐부로부터 복사를 일으키고 있으며, 이 챔버 내에 배치한 기판 및 증착 마스크의 온도 상승의 원인이 된다. 기판은 유리 소재이고, 증착 마스크는 일반적으로는 저열팽창의 금속 소재이다. 그 소재로서 인바재, 슈퍼 인바재, 42-얼로이 등이 사용된다. 또한, 기판 사이즈는 텔레비전 생산을 목표로 하는 메이커도 늘어나, 오늘날 확대 일로를 걷고 있으며, 1변이 1.0m나 1.5m를 넘는 것도 취급되기 시작하였다. 이 때문에, 증착 마스크와 기판은 점점 맞춤 어긋남이 증대되어 왔다.

기판 상에 형성하는 박막층의 패턴은, 발광색마다 박막층을 나누어 칠하는 경우, 매우 높은 정밀도가 요구된다. 이 때문에, 기판과 증착 마스크 사이는 미리 엄격하게 얼라인먼트(위치 결정)를 실시하여 밀착시키고 있고, 이 얼라인먼트 정밀도를 유지하면서 증착을 행하여야 한다. 이 때에, 복사열의 작용에 의해, 기판과 증착 마스크의 열팽창의 차이를 일으키면, 기판과 증착 마스크의 패턴 사이에 치수의 어긋남을 일으킨다. 특히, 복사열에 의해 양자가 고온이 되면 큰 위치 어긋남을 일으켜, 정확한 패턴 형성을 행할 수 없게 된다.

이 문제에 대하여, 도가니 상부에 단열 부재(방사 저지체)를 배치한 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 기술에서는, 도가니의 복사열이 기판에 작용하는 것을 방지하기 위한 방사 저지체를 도가니 상부에 설치하고 있다. 도가니에는 증착 재료를 사출하기 위한 돌출부가 설치되어 있고, 이 돌출부의 주위에 방사 저지체를 배치하고 있다. 그리고, 증발된 증착 재료가 방사 저지체에 부착되지 않도록 하기 위하여, 돌출부의 사출측 개구부와 동일한 높이 또는 그보다 낮은 위치에 방사 저지체를 설치하도록 하고 있다.

일본 공개특허공보 제2004-214185호

특허문헌 1의 돌출부의 출사측 개구부는 방사 저지체보다 돌출되어 있거나, 혹은 동일한 높이 위치가 되도록 구성하고 있다. 이 때문에, 돌출부의 선단(先端) 부위는 방사 저지체로부터 기판 및 증착 마스크를 향하여 노출되어 있다. 돌출부는 주위로 열방사하기 때문에, 온도 저하가 발생한다.

돌출부는 증발시킨 증착 재료의 통과 경로가 되어 있으며, 고온이면 특별한 문제는 없지만, 일정 온도 이하의 온도 저하에 수반하여 돌출부의 구멍의 내면에 부착된 증착 재료가 석출된다. 그리고, 구멍의 내면에서 석출된 증착 재료가 서서히 성장하여, 최종적으로는 돌출부의 구멍의 선단 근방을 막아, 막힘을 일으킨다. 돌출부에 막힘을 일으키면, 증착 작업을 계속하여 행할 수 없고, 진공 챔버의 진공 상태를 해제하여 메인터넌스를 행하여야 한다.

또한, 도가니는 매우 고온 상태가 되어 있기 때문에, 복사열의 작용을 기판이나 증착 마스크에 미치지 않게 하기 위해서는, 방사 저지체에 높은 차열(遮熱) 기능을 갖게 해야 한다. 통상적으로는 복수장의 양면이 경면인 미러를 이간, 적층한 리플렉터라고 불리는 방사 저지체를 형성하는데, 1장으로 구성하는 경우에는 열팽창률이 낮은 재료의 판재의 두께를 두껍게 해야 한다. 따라서, 방사 저지체의 전체 두께로서는 얇게 하기가 곤란하다.

종래의 방법에서는, 돌출부는 방사 저지체보다 돌출시키고 있고, 따라서 돌출부의 길이는 방사 저지체의 두께보다 길게 구성해야 한다. 이 때문에 증발된 증착 재료의 통과 경로가 되는 돌출부의 전체 길이는 긴 것이 된다. 이 때문에, 긴 돌출부일수록 주위로의 복사에 의한 방열이 크고, 구멍의 내부에서 증착 재료의 석출을 일으키기 쉬워져, 돌출부(특히, 선단부 근방의 영역)에서 막힘을 일으키기 쉬워진다.

그래서, 본 발명은, 도가니의 복사열을 차열하고, 또한 노즐에 막힘을 일으키지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

이상의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 증발원은, 증착 재료를 가열하여 증발시키는 증발 수단에 설치되어, 증발된 상기 증착 재료를, 피증착체를 향하여 분사하는 분사부와, 병렬로 배치한 복수의 금속판을 가지고, 당해 금속판 중 가장 상기 피증착체에 가까운 금속판을 상기 분사부의 선단면보다 상기 피증착체에 가까운 위치에 설치한 차열 수단과, 상기 차열 수단을 구성하는 복수의 금속판 중의 일부와 일체적으로 구성되어, 상기 분사부와 상기 차열 수단 사이를 폐색하는 방착(防着) 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 분사부의 선단면은 차열 수단의 최외층보다 내층 측에 위치시키고 있다. 이에 의해, 차열 수단 내부의 높은 온도 영역에 분사부를 배치할 수 있어, 분사부의 길이를 짧게 구성할 수 있기 때문에, 분사부에 막힘은 일어나지 않게 된다. 분사부로부터 증발된 증착 재료는 방착 수단에 의해 폐색되어 있기 때문에, 차열 수단에 부착되는 일도 없다. 또한, 방착 수단은 차열 수단의 열에 의해 고온 상태가 되어 있기 때문에, 방착 수단에 증착 재료가 석출되어 고형화되는 일이 없어진다.

또한, 제2 증발원은, 제1 증발원으로서, 상기 방착 수단은, 상기 차열 수단을 구성하는 복수의 금속판 중 1장의 금속판을 사용하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 차열 수단의 금속판과 동일한 금속판을 방착 수단으로서 사용하고 있기 때문에, 차열 수단이 가지는 열을 효율적으로 방착 수단에 전달할 수 있다. 게다가, 방착 수단을 위하여 전용의 금속판을 준비할 필요가 없기 때문에, 구성이 간단해진다.

또한, 제3 증발원은, 제2 증발원으로서, 상기 방착 수단은, 상기 증발 수단 측의 개구 면적이 가장 좁고, 상기 피증착체 측을 향하여 서서히 개구 면적이 넓어지는 오목 형상으로 구성한 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 방착 수단은 개구 면적이 서서히 넓어지는 오목 형상으로 되어 있다. 분사부로부터 분사된 증착 재료는 확산되어 비산하여 가기 때문에, 방착 수단의 개구 면적을 넓히도록 함으로써, 방착 수단이 증착 재료의 비산 방향을 제한하는 일은 없다.

또한, 제4 증발원은, 제3 증발원으로서, 상기 분사부의 선단면을 상기 방착 수단의 가장 기단(基端) 측의 부위보다 돌출시킨 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 분사부의 선단면이 방착 수단으로부터 돌출되어 있기 때문에, 분사부가 분사한 증착 재료가 방착 수단의 내측에 부착되는 일이 없어진다.

또한, 제5 증발원은, 제3 증발원으로서, 상기 차열 수단을 수용하는 하우징 수단의 상기 피증착체에 대향하는 면보다 상기 방착 수단의 가장 선단 측의 부위를 돌출시킨 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 방착 수단의 선단 측을 하우징 수단의 기판 대향면보다 돌출시키고 있음으로써, 하우징 수단에 증착 재료가 부착되는 것을 억제할 수 있게 된다.

또한, 제6 증발원은, 제2 증발원으로서, 상기 방착 수단을 구성하는 금속판은, 상기 차열 수단을 구성하는 금속판 중 상기 증착 재료가 고형화되지 않는 온도이고, 또한 그 중 가장 낮은 온도를 가지는 금속판을 사용하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 방착 수단의 금속판은 증착 재료가 고형화되지 않는 열을 가지는 금속판을 선택하고 있음으로써, 분사부의 막힘을 회피할 수 있다. 또한, 증착 재료가 고형화되지 않는 열을 가지는 금속판 중 가장 저온의 금속판을 선택하고 있음으로써, 외부 공간에 노출되는 방착 수단에 과잉으로 높은 온도를 갖게 하는 일이 없어진다.

또한, 제7 증발원은, 제2 증발원으로서, 상기 차열 수단을 구성하는 복수의 금속판 중 상기 증착 재료가 고형화되지 않는 온도를 가지는 금속판의 위치에 상기 분사부의 선단면을 위치시킨 것을 특징으로 한다.

이 증발원에 의하면, 분사부의 전체 길이를 증착 재료가 고형화되지 않는 온도 상황 하에 위치시키는 길이로 제한하고 있음으로써, 분사부의 막힘을 일으키지 않게 된다. 또한, 당해 위치까지 분사부를 구성하는 것을 허용함으로써, 분사하는 증착 재료에 소정의 지향성을 갖게 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 증착 장치는, 제1 내지 제7 중 어느 하나의 증발원을 배치한 증착 장치가 된다. 본 발명의 증발원은 유기 EL 디스플레이나 유기 EL 조명 등의 유기 EL 장치를 제조할 때의 증착 장치에 적용할 수 있다.

본 발명은, 증발 수단의 열을 차단하는 차열 수단보다 증발 수단 측에 분사부의 선단면을 설치하고 있기 때문에, 높은 온도 상태로 분사부 전체를 배치할 수 있어, 분사부의 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 복사열을 차열함과 함께 분사부에 막힘을 일으키는 일이 없어진다. 또한, 분사부와 증발 수단을 폐색하기 위한 방착 수단을 설치하고 있기 때문에, 차열 수단에 증착 재료가 부착되는 일이 없어지고, 방착 수단이 고온 상태가 되어 있기 때문에, 방착 수단에 증착 재료가 고형화되는 일도 없어진다.

도 1은 증발원의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 증발원으로부터 측방(側方)을 향하여 증착 재료를 증착시키고 있는 도면이다.
도 3은 증발원의 단면도이다.
도 4는 리플렉터의 금속판을 커버 부재로서 사용한 일례를 설명한 도면이다.
도 5는 리플렉터의 금속판을 커버 부재로서 사용한 다른 예를 설명한 도면이다.
도 6은 커버 부재를 용접에 의해 리플렉터와 접합시킨 예를 설명한 도면이다.
도 7은 커버 부재를 깔때기 형상으로 구성하였을 때의 증발원의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 증발원으로부터 상방을 향하여 증착 재료를 증착시키고 있는 도면이다.
도 9는 진공 증착 장치의 일례를 설명한 도면이다.
도 10은 복수의 진공 증착 챔버를 구비한 시스템의 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 증발원(1)의 개략을 나타내고 있고, 도 2는 증발원(1)을 사용하여 증착을 행하는 경우의 일례를 나타내고 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 화살표는 Z방향이 중력 방향이고, X 및 Y의 2방향이 수평면 방향을 형성하고 있다. 또한, 이하에 있어서는, 유기 EL 디스플레이를 구성하는 기판에 소정의 유기 박막층을 증착시키는 경우에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 일은 없다. 예를 들어, 금속 박막층이나 무기 박막층 등을 증착시키는 것이어도 된다. 또한, 유기 EL 디스플레이가 아니라, 유기 EL 조명을 구성하는 유기 박막층을 증착시키는 것이어도 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 증발원(1)은 증착 재료(M)를 기판(2)에 증착시키기 위한 장치로 되어 있다. 기판(2)은 증착 재료(M)를 증착시키기 위한 피증착체로서, 증착 마스크(메탈 마스크)(3)를 기판에 밀착시켜 증착시킨다. 증착 마스크(3)에는 소정의 마스크 패턴(3A)을 관통 영역으로서 형성하고 있으며, 마스크 패턴(3A)을 통과하여 증착 재료(M)를 기판(2)에 증착시킨다. 유기 EL 디스플레이를 구성하는 유기 박막층의 경우에는, 발광층이나 주입층, 수송층 등의 재료가 증착 재료(M)가 되고, 금속 배선을 형성하는 전극층의 경우에는 당해 재료가 증착 재료(M)가 된다.

기판(2)에는 정확한 패턴 형성을 행하여야 한다. 이를 위하여, 기판(2)과 증착 마스크(3) 사이는 엄격하게 얼라인먼트가 되어 있다. 기판(2)은 유리 소재이고, 증착 마스크(3)는 금속 소재[예를 들어, 니켈계의 합금(인바) 등]이다. 따라서, 금속 소재인 증착 마스크(3)는 유리 소재인 기판(2)보다 열팽창률이 낮은 것으로 되어 있다. 이에 의해, 기판(2)이나 증착 마스크(3)에 고온이 작용하면, 기판(2)과 증착 마스크(3) 사이에 열팽창률의 차이에 기초하는 위치 어긋남이 일어난다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 증발원(1)은 도가니(5)와 리플렉터(6)와 하우징(7)과 커버 부재(8)를 구비하여 개략 구성되어 있다. 도가니(5)는 상자 형상을 한 증발 수단으로서, 내부에 증착 재료(M)를 설치하고 있다. 이 증착 재료(M)는 고형 상태 등으로 도가니(5)의 내부에 미리 충전되어 있다. 도가니(5)의 외주면(外周面)에는 도가니(5)를 가열하기 위한 가열 수단으로서의 히터(11)가 설치되어 있다. 이 히터(11)의 가열 작용에 의해 도가니(5)는 고온 상태가 되고, 내부의 증착 재료(M)가 증발된다.

본 도면에서는, 도가니(5)는 4개의 면[상면(5A), 하면(5B), 제1 측면(5C), 제2 측면(5D)]을 가지고 구성되어 있다. 그리고, 이 중 히터(11)를 상면(5A) 및 하면(5B)에 장착하고 있다. 물론, 임의의 면에 히터(11)를 장착하도록 해도 된다. 제1 측면(5C)에는 Y방향으로 1열로 노즐(12)을 배열하고 있다. 노즐(12)은 증착 재료(M)를 분사하기 위한 분사부이며, 기단면은 도가니(5)에 개구되어 있고, 선단면[노즐 선단면(13)]으로부터 증발된 증착 재료(M)가 분사된다. 노즐(12)에는 관통 구멍이 형성되어 있고, 이 관통 구멍이 분사되는 증착 재료(M)에 지향성을 부여한다. 따라서, 노즐(12)에는 지향성을 부여할 정도의 길이를 갖게 한다.

리플렉터(6A∼6D)(이하, 간단히 "리플렉터(6)"이라고 표기하는 경우도 있다.)는 도가니(5)[히터(11)]의 복사열을 단열하기 위한 차열 수단으로서, 도가니(5)를 둘러싸도록 하여 배치되어 있다. 리플렉터(6)는 복수의 금속판(15)을 가지고 구성되어 있고, 각 금속판(15)은 스테인리스강이나 몰리브덴, 텅스텐 등을 소재로 한 금속 재료로 되어 있다. 그리고, 각 금속판(15)의 표면은 경면 연마가 가해져 있고, 방사율을 작게 함으로써 외부로 방출되는 복사열의 에너지를 저감시킨다.

리플렉터(6)는 복수의 금속판(15)을 서로 소정 간격을 가지고 병렬로 배치한 구성으로 되어 있고, 금속판(15)과 공간이 다층으로 적층된 구조로 되어 있다. 이 때문에, 금속판(15)의 단체(單體)로서는 두께가 얇게 구성되지만, 리플렉터(6)의 전체로서는 두께가 두꺼워진다. 리플렉터(6)는 도가니(5)의 주위를 둘러싸도록 하여 배치되어 있고, 도가니(5)의 각 면(5A∼5D)에 대응하는 지점의 리플렉터(6)를 6A∼6D로 한다. 도 1의 예에서는, 리플렉터(6A∼6D)는 각각 개별적으로 설치하도록 하고 있으나, 리플렉터(6A∼6D)의 각 금속판(15)을 각각 1장으로 구성하도록 해도 된다. 이 중, 리플렉터(6C)에는 띠 형상으로 좁은 개구부[리플렉터 개구부(6E)]를 형성한다. 이 리플렉터 개구부(6E)는 도가니(5)에 1열로 배열한 노즐(12)이 노출되는 지점에 형성한다.

하우징(7)은 리플렉터(6)[및 도가니(5)]를 수용하는 하우징 수단이다. 하우징(7)은 상자 형상을 하고 있고, 주위 4개의 면(7A∼7D)(5A∼5D에 대응) 중 면(7C)[제1 측면(5C)에 대응하는 면 : 기판에 대향하는 기판 대향면]의 일부에 띠 형상으로 좁은 개구부[하우징 개구부(7E)]를 형성하고 있다. 하우징 개구부(7E)는 리플렉터 개구부(6E)와 동일한 면의 측에 설치되어 있고, 하우징 개구부(7E) 및 리플렉터 개구부(6E)를 통하여 노즐(12)이 외부 공간에 노출되도록 한다. 또한, 하우징 개구부(7E)는 리플렉터 개구부(6E)보다 넓은 개구 면적을 가지고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 커버 부재(8)는 노즐(12)[노즐 선단면(13)]과 리플렉터(6) 사이를 폐색하여, 노즐(12)로부터 분사된 증착 재료(M)가 리플렉터(6)에 부착되지 않도록 설치한 방착 부재이다. 커버 부재(8)는 하우징(7)에 착탈 가능하게 설치되어 있고, 떼어냄으로써, 하우징(7) 및 커버 부재(8)의 메인터넌스를 행할 수 있다. 또한, 리플렉터(6)도 하우징(7)에 착탈 가능하게 설치되어 있고, 리플렉터(6)를 떼어내 메인터넌스를 행할 수 있게 되어 있다.

커버 부재(8)는 리플렉터(6C)를 구성하는 복수의 금속판(15) 중 1장의 금속판(15)을 사용하여 구성되어 있다. 커버 부재(8)는 오목 형상으로 구성되어 있고, 기단 측[도가니(5)에 가까운 측]으로부터 선단 측[기판(2)에 가까운 측]을 향하여 개구 면적이 서서히 넓어지도록 형성되어 있다. 따라서, 커버 부재(8)에는 테이퍼면(8T)이 형성된다.

하우징(7)의 면(7C) 측의 구성으로는, 리플렉터(6C)의 영역은 복수의 금속판(15)을 소정 간격으로 적층시킨 구조로 되어 있으나, 커버 부재(8)의 부위는 1장의 금속판(15)이 설치된 구조로 되어 있다. 따라서, 기판(2)을 기준으로 하여 하우징(7)을 보면, 커버 부재(8)의 두께는 리플렉터(6C)의 두께보다 얇게 되어 있다.

도가니(5)의 고열을 커버 부재(8)에 직접적으로 작용시키지 않기 위하여, 커버 부재(8)와 도가니(5)는 비접촉으로 설치하도록 한다. 한편, 커버 부재(8)의 외부 공간[기판(2)이 면하고 있는 공간]에 노즐(12)의 노즐 선단면(13)을 돌출시키도록 하고 있다. 이를 위하여, 커버 부재(8)의 기단 측에는 노즐(12)을 돌출시키기 위한 노즐 노출 구멍(16)이 Y방향으로 1열로 배열되도록 형성되어 있다. 도 1 및 도 3의 예에서는, 커버 부재(8)의 기단 측에는 바닥면이 형성되어 있고, 당해 바닥면에 노즐 노출 구멍(16)을 형성하도록 한다. 이에 의해, 각 노즐 노출 구멍(16)으로부터 노즐(12)을 외부 공간을 향하여 돌출시킬 수 있다. 노즐 노출 구멍(16)은 노즐(12)보다 약간 큰 직경을 갖게 하도록 하여, 커버 부재(8)과 노즐(12)을 비접촉으로 하면서, 커버 부재(8)와 노즐(12)의 간극을 가능한 한 작은 것으로 한다.

본 발명에서는, 리플렉터(6C)의 최외층의 금속판(15)[가장 기판(2)에 가까운 금속판(15)]을 노즐(12)의 노즐 선단면(13)보다 기판(2)에 가까워지도록 배치하고 있다. 바꿔 말하면, 노즐 선단면(13)은 리플렉터(6)의 최외층의 금속판(15)보다 내층 측에 위치하도록 구성되어 있다. 리플렉터(6C)는 금속판(15)과 공간의 다층의 적층 구조로 되어 있고, 1층마다 열류속(熱流束)이 저하되어 간다. 이에 의해, 도가니(5)의 온도는 매우 고온이었다고 해도, 리플렉터(6C)의 최외층에는 그 열이 거의 전달되지 않게 된다. 따라서, 리플렉터(6C)에 있어서는 최외층[가장 기판(2)에 가까운 층]으로부터 최내층[가장 도가니(5)에 가까운 층]을 향하여 단계적으로 온도가 상승되어 간다.

여기서, 노즐(12)의 구멍의 내면은 증착 재료(M)의 통과 경로로 되어 있다. 노즐(12)이 저온 상태가 되면, 구멍의 내면에 부착된 증착 재료(M)가 냉각되어 석출된다. 그리고, 석출되어 고형화된 증착 재료(M)가 서서히 성장함으로써, 노즐(12)을 막게 되고, 최종적으로는 노즐 막힘을 초래한다. 이에 의해, 기판(2)에 대한 증착 작업을 계속할 수 없어, 진공 상태를 해제하여 메인터넌스를 행할 필요가 있다.

전술한 바와 같이, 리플렉터(6C)는 단계적으로 온도가 변화하고 있고, 각 단은 각각의 온도의 4승에 비례한 에너지를 복사로 방열하고, 예를 들어 표면 상태가 동일한 경우, 즉 방사율이 동일한 경우, 도가니(5)의 외부로의 방출 에너지는 (단수+1)분의 1로 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 최외층의 방열 상태가 도가니(5)에 미치는 영향을 저감시킬 수 있다. 이 단계적으로 온도가 내려가는 것을 이용하여, n단째의 리플렉터의 열을 커버 부재(8)에 전도시키면, 노즐(12)이 냉각되는 것을 방지하여, 구멍의 내면에 부착된 증착 재료(M)가 석출되어 고형화되는 일이 없다. 이에 의해, 노즐 막힘의 발생을 회피할 수 있다.

그리고, 노즐(12)은 리플렉터(6C)의 두께에 영향을 받는 일은 없다. 즉, 노즐(12)의 노즐 선단면(13)을 리플렉터(6C)의 최외층의 금속판(15)보다 내층 측에 위치시키도록 하면 되기 때문에, 차열 기능을 향상시키기 위하여 리플렉터(6C)의 두께를 극단적으로 두껍게 하였다고 해도, 노즐(12)의 전체 길이는 길게 구성할 필요가 없다. 이에 의해, 노즐(12)의 전체 길이를 짧게 구성할 수 있어, 노즐(12)로부터의 방열을 억제할 수 있다.

이 때, 노즐 선단면(13)보다 기판(2) 측에 리플렉터(6) 중 적어도 1개의 금속판(15)이 위치한다. 이에 의해, 증착 재료(M)의 분사 방향에 금속판(15)이 위치하기 때문에, 증착 재료(M)가 리플렉터(6)에 부착될 우려가 있다. 금속판(15)에 증착 재료(M)가 부착되면 단열 기능이 저하되어, 복사열을 차열할 수 없게 된다. 그래서, 노즐(12)과 리플렉터(6) 사이에 방착 부재로서의 커버 부재(8)를 개재시키고 있다. 이에 의해, 커버 부재(8)가 리플렉터(6)를 보호하기 때문에, 리플렉터(6)에 증착 재료(M)가 부착되는 일은 없다. 커버 부재(8)는 어디까지나 리플렉터(6)에 증착 재료(M)를 부착시키지 않기 위하여 설치되어 있으며, 차열 기능은 가지고 있지 않다. 따라서, 방착 부재에 증착 재료(M)를 부착시켜도 차열 기능에는 영향이 없다.

그리고, 커버 부재(8)는 리플렉터(6C) 중 1장의 금속판(15)을 사용하여 구성되어 있다. 즉, 복수장의 금속판(15) 중 1장의 금속판(15)을 커버 부재(8) 및 리플렉터(6)의 양자의 기능을 가지도록 하고 있고, 바꿔 말하면 리플렉터(6)를 구성하는 일부의 금속판(15)이 커버 부재(8)와 일체적으로 구성되어 있다. 전술한 바와 같이, 금속판(15)은 차열 기능에 의해 열의 작용을 받고 있고, 단계적으로 온도가 다르지만, 각 금속판(15)은 고온 상태를 유지하고 있다.

이 고온 상태의 금속판(15)을 커버 부재(8)로서 이용함으로써, 커버 부재(8)를 고온 상태로 할 수 있다. 커버 부재(8)에는 노즐(12)로부터 분사된 증착 재료(M)가 부착된다. 커버 부재(8)가 저온 상태가 되면, 부착된 증착 재료(M)가 석출되어 고형화된다. 그리고 고형화된 증착 재료(M)가 서서히 성장하면, 노즐 선단면(13)을 막게 되어, 노즐 막힘과 동일한 결과를 초래한다. 그래서, 리플렉터(6)를 구성하는 1장의 금속판(15)을 커버 부재(8)로서 이용하여 고온 상태를 유지함으로써, 커버 부재(8)에 증착 재료(M)가 부착되었다고 해도 재증발되어 석출되는 일이 없어진다.

또한, 커버 부재(8)는 기단 측이 가장 개구 면적이 좁고, 선단 측을 향하여 서서히 개구 면적을 확대시키고 있다. 이를 위하여, 리플렉터(6C) 및 커버 부재(8)의 양자의 기능을 가지는 금속판(15)은 하우징 개구부(7E)의 주연부(周緣部)에서 기판을 향하는 형상으로 하고 있다. 그리고, 선단으로부터 도가니(5)를 향하는 테이퍼면(8T)을 형성하도록 하고 있다.

노즐 선단면(13)으로부터 분사된 증착 재료(M)는 확산되도록 비산하여 간다. 노즐 선단면(13)은 하우징(7)의 면(7C)을 기준으로 하면 패인 위치에 설치되어 있고, 비산 방향에는 커버 부재(8)가 위치하고 있다. 그래서, 커버 부재(8)의 개구 면적을 기단 측으로부터 선단 측을 향하여 서서히 확대시키도록 형성하고 있음으로써, 커버 부재(8)가 증착 재료(M)의 비산 방향을 제한하지 않도록 하고 있다. 이에 의해, 기판(2)의 원하는 범위에 증착 재료(M)를 증착시키고, 또한 커버 부재(8)에 불필요한 증착 재료(M)를 부착시키지 않도록 할 수 있다.

이 점에서, 분사되는 증착 재료(M)의 확산 각도보다 커버 부재(8)의 테이퍼면(8T)의 경사 각도를 크게 하면, 커버 부재(8)에 증착 재료(M)를 더욱 부착시키지 않도록 할 수 있다. 단, 이 경우에는, 하우징(7)의 하우징 개구부(7E)의 개구 면적이 커져, 외부 공간에 불필요하게 온도를 상승시킬 우려가 있다. 그래서, 커버 부재(8)의 테이퍼면의 경사 각도를 증착 재료(M)의 확산 각도와 평행(혹은 대략 평행한 각도)하게 함으로써, 외부 공간에 불필요하게 온도를 상승시키지 않고, 또한 증착 재료(M)의 비산 방향을 제한하는 일이 없어진다.

또한, 커버 부재(8)는 고온 상태의 리플렉터(6)의 금속판(15)과 일체적으로 구성되어 있고, 하우징(7)과는 비접촉으로 되어 있다. 하우징(7)은 외부 공간에 노출되어 있고, 이상적으로는 상온 상태를 유지하고 있다. 이 때문에, 하우징(7)과 커버 부재(8)가 접촉하면, 커버 부재(8)에 부여하고 있는 열이 하우징(7)에 분산되어, 하우징(7)의 온도가 상승하고, 커버 부재(8)의 온도가 저하된다. 이에 의해, 커버 부재(8)에 부착된 증착 재료(M)가 석출되어 고형화될 우려가 있다. 이 때문에, 커버 부재(8)를 하우징(7)과 비접촉으로 함으로써, 열의 분산에 의한 커버 부재(8)의 온도 저하를 회피할 수 있다.

노즐(12)의 노즐 선단면(13)은 커버 부재(8)의 기단 측에 설치한 노즐 노출 구멍(16)보다 돌출시키도록 하고 있다. 이에 의해, 노즐 선단면(13)으로부터 분사된 증착 재료(M)가 커버 부재(8)의 내측[하우징(7)의 내부 측]으로부터 돌아 들어가 리플렉터(6)에 부착되는 일이 없어진다.

또한, 커버 부재(8)의 선단 측의 부위를 하우징(7)의 면(7C)[기판(2)을 향하고 있는 면]보다 기판(2)을 향하여 돌출시키고 있다. 노즐(12)로부터 분사된 증착 재료(M)는 지향성을 가지고 있어, 분사 후의 증착 재료(M)가 하우징(7)을 향하여 부착되는 일은 거의 없지만, 극히 미량의 증착 재료(M)가 하우징(7)에 부착될 우려도 있다. 그래서, 커버 부재(8)의 선단 측의 부위를 돌출시킴으로써, 하우징(7)은 커버 부재(8)의 뒤가 되기 때문에, 부착될 우려가 없어진다.

또한, 전술한 바와 같이, 커버 부재(8)는 리플렉터(6C)의 각 금속판(15) 중 1장을 사용하여 구성되어 있지만, 임의의 금속판(15)을 커버 부재(8)로서 사용해도 된다. 도 4는 최외층의 금속판(15)을 커버 부재(8)로서 사용하고 있지만, 도 5와 같이 최외층으로부터 2층째를 사용하도록 해도 된다. 단, 최외층의 금속판(15)이 가장 저온으로 되어 있고, 최내층의 금속판(15)이 가장 고온으로 되어 있다. 따라서, 각 금속판(15)으로부터 최적의 금속판(15)을 선택하여 커버 부재(8)로서 사용한다.

리플렉터(6C)의 금속판(15)을 커버 부재(8)로서 사용하고 있는 것은, 커버 부재(8)를 고온 상태로 유지하여, 부착된 증착 재료(M)를 고형화시키지 않기 위해서이다. 따라서, 증착 재료(M)가 고형화되지 않는 최저한의 온도를 커버 부재(8)에 갖게 하고 있으면 되고, 그 이상의 온도를 부여할 필요는 없다. 반대로 불필요하게 높은 온도를 커버 부재(8)에 갖게 하면, 외부 공간에 여분의 열을 부여하게 된다. 리플렉터(6C)는 최내층으로부터 최외층을 향하여 단계적으로 온도가 저하되어 가기 때문에, 증착 재료(M)가 고형화되지 않는 온도를 갖게 하는 층에 위치하는 금속판(15)을 사용하도록 한다. 이에 의해, 증착 재료(M)의 석출을 방지하면서, 외부 공간에 불필요한 온도 상승을 부여하지 않게 할 수 있다.

증착 재료(M)가 석출되어 고형화되는 온도는 증착 재료(M)의 종류에 따라 다르다. 그래서, 도가니(5)에 충전한 증착 재료(M)의 종류에 따라, 고형화되지 않는 최저한의 온도의 열량을 커버 부재(8)에 공급 가능한 금속판(15)을 복수의 금속판(15)에서 선택할 수 있다. 이에 의해, 증착 재료(M)에 따른 최적의 금속판(15)을 선택할 수 있다.

또한, 노즐(12)은 증착 재료(M)가 고형화되지 않는 온도를 가지는 금속판(15)의 위치까지의 길이로 구성할 수 있다. 불필요한 방열을 회피하기 위하여 노즐(12)의 길이는 짧게 구성하는 것이 바람직하지만, 분사하는 증착 재료에 지향성을 부여하기 위하여, 어느 정도의 길이를 갖게 하도록 한다. 증착 재료(M)가 고형화되지 않는 온도 상황 하이면 노즐(12)을 길게 구성하는 것이 허용된다. 이에 의해, 노즐(12)로부터 분사되는 증착 재료(M)에 충분한 지향성을 부여할 수 있고, 또한 노즐(12)에 막힘을 일으키지 않도록 할 수 있다.

전술한 커버 부재(8)는 리플렉터(6)를 구성하는 금속판(15) 중 1장을 이용하고 있었지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 리플렉터(6)와는 다른 금속판(21)을 준비하여, 당해 금속판(21)을 리플렉터(6)의 금속판(15) 중 임의의 금속판(15)과 용접에 의해 일체화시켜도 된다. 이에 의해, 일체화한 금속판(21)에는 리플렉터(6)의 금속판(15)으로부터 열이 전달되어 고온 상태로 할 수 있다.

또한, 도 7과 같이, 커버 부재(8)를 깔때기 형상으로 구성할 수도 있다. 깔때기 형상의 선단 부분(개구 면적이 변화하지 않는 부분)(8A)에 노즐(12)을 삽입하도록 구성하고, 선단 부분(8A)과 노즐(12) 사이는 비접촉을 유지하면서, 또한 근접시키도록 한다. 이에 의해, 리플렉터(6C)와 노즐(12) 사이가 매우 근접하게 된다. 이 구성에 의해, 리플렉터 개구부(6E)의 개구 면적을 좁게 할 수 있어, 복사열의 영향을 최소한으로 할 수 있다. 또한, 노즐(12)을 따르도록 하여 커버 부재(8)(의 개구 면적이 변화하지 않는 부분)를 설치하고 있음으로써, 리플렉터(6C)와의 사이를 폐색할 수 있다.

이 때, 깔때기 형상의 커버 부재(8)의 선단 부분(8A)으로부터 테이퍼면(8T)의 부분으로 이행하는 부위에 노즐 선단면(13)이 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 리플렉터 개구부(6E)의 개구 면적을 최소한으로 할 수 있고, 또한 리플렉터(6C)와의 사이를 폐색할 수 있다.

도 1의 예에서는, 증발원(1)으로부터 측방(수평면 방향)을 향하여 증착 재료(M)를 분사하고 있었지만, 도 8에 나타내는 바와 같이 노즐(12)을 상방을 향하도록 하여 증발원(1)을 구성해도 된다. 이 때에는, 기판(2) 및 증착 마스크(3)는 증발원(1)의 상방에 배치해 두고, 증발원(1)으로부터 상방(수직 방향)을 향하여 증착 재료(M)를 분사하도록 한다.

도 9는 증발원(1)을 구비하는 진공 증착 장치(30)의 일례를 나타내고 있다. 진공 증착 장치(30)는 소정의 챔버(진공 증착 챔버)를 구성하고 있고, 내부 공간은 진공 펌프(31)(도면 중에서 VP)가 에어퍼지함으로써 진공 상태가 되어 있다. 기판(2) 및 증착 마스크(3)는 수직 방향으로 세운 상태로 반송되고 있고, 진공 증착 장치(30)의 소정 위치에서 정지된다. 증발원(1)은 이동 테이블(32)에 고정되어 탑재되어 있고, 진공 증착 장치(30)의 벽면에 설치한 레일(33)을 따라 이동 테이블(32)이 이동한다. 구동 수단으로는 볼 나사(34)를 설치하고 있고, 레일(33)을 수직 방향(Z방향)으로 연장시킴으로써, 이동 테이블(32)은 수직 방향으로 이동한다. 따라서, 이동 테이블(32)에 탑재되어 있는 증발원(1)도 수직 방향으로 이동한다.

기판(2)은 광범위한 면적을 가지고 있고, 증발원(1)이 고정된 이동 테이블(32)을 이동시켜 증착을 행하여 간다. 이 예에서는, 증발원(1)을 이동 가능하게 하고 있지만, 기판(2)을 이동시켜도 된다. 증발원(1)에는 분사된 증착 재료(M)의 막두께를 측정하기 위한 레이트 센서(35)를 설치하고 있으며, 증착 상황을 감시하고 있다.

도 10은 복수의 진공 증착 장치(30)에 의해 구성되는 시스템(40)의 일례를 나타내고 있다. 이 시스템(40)에서는, 기판 이동 장치(41∼43)와 중계 챔버(44∼47)와 진공 증착 챔버(진공 증착 장치)(48∼59)를 가지고 구성되어 있다. 각 진공 증착 챔버(48∼59)는 각각 다른 증착 재료(M)를 기판(2)에 증착시키고 있다. 예를 들어, 주입층이라면 정공 주입층이나 전자 주입층, 수송층이라면 정공 수송층이나 전자 수송층, 발광층이라면 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색의 발광층, 혹은 전극층이라면 양극층과 음극층과 같이, 각각 다른 증착 재료(M)를 증착한다.

도 10의 예에서는, 3개의 진공 증착 챔버 48∼51과 52∼55와 56∼59의 4개가 하나의 스테이지를 구성하고 있고, 합계 3단의 스테이지 구성으로 되어 있다. 기판 이동 장치(41)는 1단째의 스테이지의 각 챔버, 42는 2단째의 스테이지의 각 챔버, 43은 3단째의 스테이지의 각 챔버에 기판을 이동시킨다. 중계 챔버(44∼47)는 다음 단의 스테이지로 기판을 이행시키기 위한 중계 지점으로서 설치되어 있다.

유기 EL 디스플레이의 경우에는, 기판(2)에 복수의 유기 박막층을 적층하여 구성하기 때문에, 도 10과 같은 시스템(40)을 구축함으로써, 기판(2)에 유기 박막층을 순차적으로 적층시켜 갈 수 있게 된다.

1 증발원 2 기판
3 증착 마스크 5 도가니
6 리플렉터 6E 리플렉터 개구부
7 하우징 7E 하우징 개구부
8 커버 부재 11 히터
12 노즐 13 노즐 선단면
15 금속판 16 노즐 노출 구멍
30 진공 증착 장치 40 시스템
M 증착 재료

Claims (8)

1. 증착 재료를 가열하여 증발시키는 증발 수단에 설치되어, 증발된 상기 증착 재료를, 피증착체를 향하여 분사하는 분사부와,
   병렬로 배치한 복수의 금속판을 가지고, 당해 금속판 중 가장 상기 피증착체에 가까운 금속판을 상기 분사부의 선단면(先端面)보다 상기 피증착체에 가까운 위치에 설치한 차열(遮熱) 수단과,
   상기 차열 수단을 구성하는 복수의 금속판 중의 1장의 금속판으로 구성되어, 상기 분사부와 상기 차열 수단 사이를 폐색하는 방착(防着) 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 증발원.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방착 수단은, 상기 증발 수단 측의 개구 면적이 가장 좁고, 상기 피증착체 측을 향하여 서서히 개구 면적이 넓어지는 오목 형상으로 구성한 것을 특징으로 하는 증발원.
3. 제2항에 있어서,
   상기 분사부의 선단면을 상기 방착 수단의 가장 기단(基端) 측의 부위보다 돌출시킨 것을 특징으로 하는 증발원.
4. 제2항에 있어서,
   상기 차열 수단을 수용하는 하우징 수단의 상기 피증착체에 대향하는 면보다 상기 방착 수단의 가장 선단 측의 부위를 돌출시킨 것을 특징으로 하는 증발원.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방착 수단을 구성하는 금속판은, 상기 차열 수단을 구성하는 금속판 중 상기 증착 재료가 고형화되지 않는 온도이고, 또한 그 중 가장 낮은 온도를 가지는 금속판을 사용하여 구성한 것을 특징으로 하는 증발원.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차열 수단을 구성하는 복수의 금속판 중 상기 증착 재료가 고형화되지 않는 온도를 가지는 금속판의 위치에 상기 분사부의 선단면을 위치시킨 것을 특징으로 하는 증발원.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 증발원을 배치한 증착 장치.
8. 삭제

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