KR102062224B1

KR102062224B1 - 증착장치

Info

Publication number: KR102062224B1
Application number: KR1020130017832A
Authority: KR
Inventors: 유지 마쓰모토; 다케시 노다; 히로유키 다이쿠
Original assignee: 히다치 조센 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2020-01-03
Also published as: TW201337022A; JP2013189678A; CN103305797B; CN103305797A; TWI568872B; JP5936394B2; KR20130105352A

Abstract

증착장치에 있어서, 증발입자를 글라스 기판(12)으로 인도하는 재료수송관(17)에, 경로의 개도를 조절하는 유량제어밸브(18)가 설치되고, 유량제어밸브(18)보다도 하류측의 재료수송관(17)내에 제1압력센서(21)가 설치되고, 진공챔버(11)내에 제2압력센서(22)가 설치된다. 컨트롤러(24)는, 이들 2대의 압력센서(21, 22)에 의하여 측정된 압력(P1, P2)의 압력차(P1 - P2)에 의하여 증발입자의 유량을 구함으로써 증발입자의 글라스 기판(12)에 대한 증착 레이트를 계측한다. 그리고 컨트롤러(24)는, 이렇게 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되도록 유량제어밸브(18)에 의하여 재료수송관(17)의 개도를 조절한다.

Description

증착장치{VACUUM EVAPORATION APPARATUS}

본 발명은 증착장치에 관한 것으로서, 예를 들면 금속박막, 유기재료박막, 태양전지나 디스플레이 패널 등의 금속전극배선, 유기ＥＬ발광층 등의 증착에 사용되는 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상기 박막 등은, 진공도를 10-4Ｐａ이상의 고진공으로 한 진공분위기에 있어서 증착으로 형성된다. 예를 들면 일본국 공개특허 특개2005-330537호 공보에 나타나 있는 바와 같이, 진공증착장치는, 고진공으로 한 진공챔버내에, 가열기구를 설치한 재료수납용기(도가니)로부터 증발된 증착재료(증발입자)가 인도되는 분산실(分散室)(매니폴드)을 설치하고, 증발입자를 이 매니폴드의 상부에 설치한 복수의 노즐로부터 방출시켜 기판에 증착시킴으로써 박막을 형성하는 구성으로 하고 있다. 이러한 증착장치는, 매니폴드의 노즐의 설계(배치, 크기, 각도 등)를 적정화함으로써 기판회전부 등의 가동부분이 없어도, 대면적 기판에 대하여 막두께 균일성을 얻을 수 있다.

기판에 단위시간당 증착하는 증착재료의 양, 즉 증착 레이트(증착률, 증착비율)는 보통은 도가니의 가열온도에 의하여 제어된다. 그러나 도가니 온도가 안정되어 있어도 도가니내 재료에는 열전도 등에 의하여 열이 서서히 전달되는 등에 의하여 증착 레이트는 안정되기 어렵다. 거기에서, 증발분자의 이동경로내에 유량조정밸브를 설치하고, 막두께 센서로부터의 신호를 유량조정밸브에 피드백 함으로써 증착 레이트를 안정시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 일본국 공개특허 특개2010-242202호 공보).

상기 증착 레이트의 계측이나 증착 레이트 제어의 피드백을 위한 막두께 센서에는, 수정진동자식 막두께 센서가 널리 사용되고 있다. 이 수정진동자식 막두께 센서는, 수정진동자에 교류전장을 인가하고, 수정진동자의 고유진동수와 교류전장의 진동수가 동일해짐으로써 공진하는 현상을 이용한 것이다. 수정진동자 표면에 금속 등의 물질이 증착되면, 수정진동자의 고유진동수는 저진동수의 방향으로 변화한다. 이 변화량은 증착물질의 양에 비례한다. 즉, 상기한 공진현상을 사용하여 이 공진주파수의 변화를 정밀하게 검출함으로써 증착물의 막두께가 산출되고 있다.

그러나 수정진동자의 표면상에 예를 들면 7000∼8000옹스트롬 (700∼800ｎｍ)의 두께의 증착막이 부착되면, 공진주파수가 과도하게 낮아져서 계측오차가 커지게 된다. 이 때문에, 이미 수정진동자로서 사용하는 것이 곤란하게 되어 새로운 수정진동자와 교환하여야만 한다. 예를 들면 매분 2옹스트롬(0.2ｎｍ)의 증착 레이트로 성막처리를 하면, 60∼70시간정도에서 수정진동자의 수명이 다하게 된다. 교환에 있어서는, 증착원을 냉각하고 진공챔버내를 대기압으로 되돌릴 필요가 발생한다. 그러나 생산라인 등에서는 1주일정도의 연속증착이 요구되어 증착재료를 빈번하게 냉각할 수는 없다. 예를 들면 증착재료가 유기ＥＬ용의 유기화합물인 경우에, 세라믹스 등의 도가니를 사용하여 300도 정도로 가열함으로써 증착을 하지만, 이 도가니를 냉각해서 다시 가열하기 위하여는 장시간이 필요하여, 그 사이에 증착공정이 정지하기 때문에 생산성이 저하한다.

거기에서, 수정진동자를 사용하지 않고 증착 레이트를 제어하는 증착장치가, 일본국 공개특허 특개2004-91858호 공보에 개시되어 있다. 이러한 일본국 공개특허 특개2004-91858호 공보에 개시된 증착장치에서는, 진공용기내에 도가니가 배치되고, 또한 이 도가니와 대향하여 기판홀더가 설치되어 있다. 상기 도가니의 외주부에는, 도가니내에 수용되는 증착재를 가열하여 증발시키기 위한 가열수단으로서 전기히터가 감겨져 있다. 진공용기내에는 증착재의 주변 분위기의 압력을 측정하기 위하여 압력센서가 배치되어 있고, 이 압력센서에 컨트롤러가 접속되고 또한 컨트롤러에 상기한 전기히터가 접속되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 컨트롤러로부터 전기히터에 전력이 공급되어 전기히터에 의하여 도가니내의 증착재가 가열되면, 도가니로부터 방출된 증발입자(기화분자 ; 증발된 증착재)에 의하여 증착재의 주변 분위기의 압력이 높아지고, 그것이 압력센서에 의하여 측정된다. 여기에서 증착재의 주변 분위기의 압력과 기화한 증착재의 양(증발입자의 유량) 사이에는 일정한 상관관계가 있고, 또 증발입자의 유량과 증착 레이트 사이에도 일정한 상관관계가 있기 때문에, 컨트롤러는 압력센서에 의하여 측정된 압력으로부터 증착 레이트를 산출할 수 있다. 거기에서, 컨트롤러는 압력센서에 의하여 측정된 압력(측정치)이 미리 설정되어 있는 설정치가 되도록, 전기히터에 공급하는 전력량을 조정한다. 이에 따라 소정의 증착 레이트가 유지되어, 기판의 표면상에 형성되는 증착막의 두께가 제어된다.

일본국 공개특허 특개2004-91858호 공보에서 있어서는, 증착재의 주변 분위기의 압력을 측정하는 1대의 압력센서에 의하여 증발입자의 유량을 구하고 있다. 이것은, 기판의 주위의 압력변동은 적다고 하고, 기판의 주위의 압력을 일정값으로서 취급하고 있기 때문이라고 생각된다. 그러나 실제로는, 증발입자가 도가니로부터 진공챔버로 방출되면, 진공챔버내의 증발입자량이 증대하여 압력변동을 발생시키기 때문에, 증발입자의 유량을 정확하게 계측할 수 있다라고는 할 수 없다. 이 때문에, 정확한 증착 레이트로 증착막을 형성할 수 없고, 그 때문에 증착막에 요구되는 특성을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한 1대의 압력센서로서는, 2종류의 증착재료에 의한 공증착(共蒸着)에 의하여 증착막을 형성할 때에는, 각 증착재료의 증착 레이트를 구할 수 없다고 하는 문제가 있다. 거기에서, 본 발명은, 진공챔버내의 압력을 대기압으로 되돌리지 않고 증착 레이트를 연속적으로 계측할 수 있어서 생산성의 저하를 회피할 수 있음과 아울러 증발입자의 유량을 정확하게 구할 수 있고, 그 때문에 정확한 증착 레이트로 증착막을 형성할 수 있는 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 진공챔버내의 압력을 대기압으로 되돌리지 않고 증착 레이트를 연속적으로 계측할 수 있어서 생산성의 저하를 회피할 수 있음과 아울러, 2종류의 증착재료에 의하여 증착막을 형성할 때에 각 증착재료의 증발입자의 유량을 정확하게 구할 수 있고, 그 때문에 정확한 증착 레이트로 증착막을 형성할 수 있는 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 청구항1에 관한 본 발명의 증착장치는, 진공조내에 있어서 증발된 증착재료를 피증착부재에 부착되게 하는 증착장치에 있어서, 상기 증발된 증착재료를 상기 피증착부재로 인도하는 경로에 이 경로의 개도(開度)를 조절하는 조절수단을 설치하고, 상기 조절수단보다도 하류측의 상기 경로내에 제1압력센서를 설치함과 아울러, 상기 제1압력센서보다도 하류측의 상기 경로내 또는 상기 진공조내에 제2압력센서를 설치하고, 이들 2대의 압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 상기 증발된 증착재료의 유량을 구함으로써, 상기 증발된 증착재료의 상기 피증착부재에 대한 증착 레이트를 계측하고, 이렇게 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되도록, 상기 조절수단에 의하여 상기 경로의 개도를 조절하는 컨트롤러를 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성에 의하면, 제1압력센서와 제2압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 경로를 통과하는 증발입자(증발된 증착재료)의 유량이 정확하게 구해진다. 이렇게 하면, 이 증발입자의 유량은 피증착부재에 대한 증착 레이트에 비례함으로써 증착 레이트가 연속적으로 정확하게 계측된다. 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되기 위하여는, 증발입자의 유량을 소정의 증착 레이트에 상당하는 소정의 유량으로 제어할 필요가 있다. 이것은, 조절수단에 의하여 경로의 개도를 조절함으로써 실현된다.

청구항2에 관한 본 발명의 증착장치는, 청구항1에 관한 본 발명의 증착장치에 있어서, 조절수단보다도 하류측의 경로내에 오리피스를 설치하고, 제1압력센서를 이 오리피스보다도 상류측에 설치함과 아울러 제2압력센서를 이 오리피스보다도 하류측에 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 오리피스의 Ｃ(컨덕턴스)에 의하여 오리피스의 전후에서 압력차가 발생하고, 이 압력차에 의거하여 더 정확하게 유량을 구할 수 있다.

청구항3에 관한 본 발명의 증착장치는, 청구항1에 관한 본 발명의 증착장치에 있어서, 조절수단보다도 하류측의 경로의 일부에, 이 경로에 있어서의 다른 부분보다도 지름이 작은 소경로를 형성하고, 제1압력센서를 이 소경로보다도 상류측에 설치함과 아울러 제2압력센서를 이 소경로보다도 하류측에 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 지름이 작아진 소경로의 Ｃ(컨덕턴스)에 의하여 전후에서 압력차가 발생하고, 이 압력차에 의거하여 더 정확하게 유량을 구할 수 있다.

청구항4에 관한 본 발명의 증착장치는, 진공조내에 있어서, 제1경로에 의하여 인도된 증발된 제1증착재료와, 증발된 상기 제1증착재료의 증착량과 비교하여 증착량이 작고 제2경로에 의하여 인도된 제2증착재료를 제3경로에 있어서 합류시켜서 혼합하고, 증발된 이들 2종류의 증착재료를 피증착부재에 부착되게 하는 증착장치에 있어서, 상기 제1경로에 이 제1경로의 개도를 조절하는 제1조절수단을 설치하고, 상기 제2경로에 이 제2경로의 개도를 조절하는 제2조절수단을 설치하고, 상기 제2조절수단보다도 하류측의 상기 제2경로내에 오리피스를 설치하고, 상기 제1조절수단보다도 하류측의 제1경로내에 제1압력센서를 설치하고, 상기 제3경로내 또는 상기 진공조내에 제2압력센서를 설치하고, 상기 제2조절수단보다도 하류측이고 또한 상기 오리피스보다도 상류측의 제2경로내에 제3압력센서를 설치하고, 상기 오리피스보다도 하류측의 제2경로내에 제4압력센서를 설치하고, 상기 제1압력센서와 상기 제2압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 상기 증발된 제1증착재료의 유량을 구함으로써 상기 증발된 제1증착재료의 상기 피증착부재에 대한 증착 레이트를 계측하고, 이렇게 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되도록, 상기 제1조절수단에 의하여 상기 제1경로의 개도를 조절하고 또한 상기 제3압력센서와 상기 제4압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 상기 증발된 제2증착재료의 유량을 구함으로써 상기 증발된 제2증착재료의 상기 피증착부재에 대한 증착 레이트를 계측하고, 이렇게 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되도록, 상기 제2조절수단에 의하여 상기 제2경로의 개도를 조절하는 컨트롤러를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 제1압력센서와 제2압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 제1조절수단보다도 하류측의 제1경로를 통과하는 제1증발입자(증발된 제1증착재료)의 유량이 정확하게 측정되어, 이 제1증발입자의 피증착부재에 대한 증착 레이트가 계측된다. 계측된 증착 레이트를 소정의 증착 레이트로 하기 위하여, 제1조절수단에 의하여 제1경로의 개도를 조정함으로써 제1증발입자의 유량이 조절된다.

또 오리피스의 Ｃ(컨덕턴스)에 의하여 오리피스의 전후에서 압력차가 발생하고, 제3압력센서와 제4압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 제2조절수단보다도 하류측의 제2경로를 통과하는 제2증발입자(증발된 제2증착재료)의 유량이 더 정확하게 측정되어, 이 제2증발입자의 피증착부재에 대한 증착 레이트가 계측된다. 계측된 증착 레이트를 소정의 증착 레이트로 하기 위하여, 제2조절수단에 의하여 제2경로의 개도를 조정함으로써 제2증발입자의 유량이 조절된다.

또한 오리피스를 설치함으로써 오리피스보다도 상류측의 압력이 하류측의 압력보다도 높아진다. 이에 따라 제2경로에 있어서의 제2증발입자의 역류 및 제1경로로부터 제2경로에 대한 제1증발입자의 유입이 방지된다.

청구항5에 관한 본 발명의 증착장치는, 청구항4에 관한 본 발명의 증착장치에 있어서, 제2조절수단보다도 하류측의 제2경로내에 설치한 오리피스를 대신하여, 제2조절수단보다도 하류측의 제2경로의 일부에, 제2경로에 있어서의 다른 부분보다도 작은 직경의 소경로를 형성하고, 제3압력센서를 상기 소경로보다도 상류측에 설치함과 아울러 제4압력센서를 상기 소경로보다도 하류측에 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 소경로의 Ｃ(컨덕턴스)에 의하여 전후에서 압력차가 발생하고, 이 압력차에 의하여 제1증착재료의 증착량과 비교하여 증착량이 작은 제2증착재료의 증발입자의 유량을 더 정확하게 구할 수 있다.

본 발명의 증착장치는, 2대의 압력센서를 설치함으로써 증착 레이트를 정확하게 구할 수 있고, 따라서 증착막을 정확한 증착 레이트로 형성할 수 있어, 증착막에 요구되는 특성을 확실하게 실현시킨다. 또한 본 발명의 증착장치에 의하면, 수정진동자식 막두께 센서를 사용했을 때에 필요했던 수정진동자의 교환이 불필요가 되고, 진공조를 대기압으로 되돌리지 않고 장시간 연속적으로 증착 레이트를 계측할 수 있다. 따라서 장시간의 연속증착이 가능하게 되어 생산성의 저하를 회피할 수 있다.

본 발명의 다른 증착장치는, 4대의 압력센서를 설치함으로써 2개의 증착재료의 증착 레이트를 개별적으로 정확하게 계측할 수 있고, 따라서 각 증착재료에 의한 증착막을 정확한 비율/증착 레이트로 형성할 수 있어, 증착막에 요구되는 특성을 확실하게 실현시킨다. 또한 본 발명의 다른 증착장치에 의하면, 수정진동자식 막두께 센서를 사용했을 때에 필요했던 수정진동자의 교환이 불필요하게 되고, 진공조를 대기압으로 되돌리지 않고 장시간 연속적으로 증착 레이트를 계측할 수 있고, 따라서 장시간의 연속증착이 가능하게 되어 생산성의 저하를 회피할 수 있다. 또한 오리피스를 설치함으로써 제2경로에 있어서의 제2증발입자의 역류 및 제1경로로부터 제2경로에 대한 제1증발입자의 유입을 방지할 수 있다.

도1은 본 발명의 증착장치의 실시예1의 구성도이다.
도2는 동(同) 증착장치의 컨트롤러의 블럭도이다.
도3은 동(同) 증착장치에 있어서의 증착 레이트와 2대의 압력센서의 압력차와의 특성을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 증착장치의 실시예2의 구성도이다.
도5는 본 발명의 증착장치의 실시예3의 구성도이다.
도6은 본 발명의 증착장치에 있어서의 재료수송관의 변형예의 요부 단면도이다.
도7은 본 발명의 증착장치에 있어서의 재료수송관의 다른 변형예의 요부 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

[실시예1]

도1은, 본 발명의 증착장치의 실시예1의 구성도이다. 도1에 나타나 있는 바와 같이 진공챔버(진공조/증착용 용기)(11)내에, 진공분위기 중에서 글라스 기판(피증착부재의 일례)(12)의 표면(하면)에 대하여 증발입자(증발한 증착재료, 예를 들면 유기ＥＬ재료)를 증착하는 증착실(13)이 설치되어 있다. 진공챔버(11)에는, 진공유닛에 의하여 진공분위기로 되는 진공포트(도면에는 나타내지 않는다)가 형성되어 있다. 진공챔버(11)의 상부에는 글라스 기판(12)을 지지하는 워크 지지구(15)가 설치되어 있다. 즉, 도면에 나타내는 증착장치는, 워크 지지구(15)에 지지된 글라스 기판(12)의 하면(피증착면)에 하방으로부터 증발입자를 증착하는 업블로우(up-blow) 타입(업데포지션(up-deposition))이다.

진공챔버(11)의 하부에는, 증발입자를 글라스 기판(12)으로 인도하는 재료수송관(증발입자를 글라스 기판으로 인도하는 경로의 일례)(17)이 설치되어 있다. 17a는 재료수송관(17)의 개구부로서, 이 개구부(17a)는 글라스 기판(12)의 하면과 대향하도록 배치되어 있다. 재료수송관(17)에는, 진공챔버(11)의 외측에 있어서 유량제어밸브(조절수단의 일례 ; 컨트롤 밸브(control valve))(18)가 설치되어 있다. 유량제어밸브(18)는, 그 개도를 조절함으로써 증발입자의 유량을 제어할 수 있다.

진공챔버(11)의 외측에 있어서 재료수송관(17)의 상류단에는 재료수납용기(19)가 설치되어 있다. 이 재료수납용기(19)에는, 히터에 의한 통전에 의하여 증착재료를 가열하여 증발입자를 형성하는 도가니(도면에는 나타내지 않는다)가 설치되어 있다. 이 도가니로부터 증발입자가 재료수송관(17)으로 공급된다.

진공챔버(11)의 내측에서 재료수송관(17)에 있어서 유량제어밸브(18)보다 하류측의 부분에는, 이 재료수송관(17)의 내부의 압력을 검출 가능한 제1압력센서(21)가 설치되어 있다. 진공챔버(11)내에는 제2압력센서(22)가 설치되어 있다. 이 제2압력센서(22)는, 재료수송관(17)의 내부에 있어서의 제1압력센서(21)보다도 하류측의 부분의 압력을 검출 가능하여도 좋다. 이들 압력센서(21, 22)에는, 기체분자에 의한 열전도를 이용하는 열전도식 압력센서를 사용할 수 있다.

또한, 도면에 나타내지 않고 있지만, 재료수납용기(19)(도가니) 이외에, 재료수송관(17), 유량제어밸브(18) 및 압력센서(21, 22)는 히터에 의한 통전 등에 의하여 가열되고 있다. 압력센서(21, 22)를 가열하여 압력센서(21, 22)의 온도를 주위온도보다도 고온으로 함으로써 센서부에 증발입자가 부착되는 것을 회피하고 있다. 이에 따라 연속계측을 가능하게 하고 있다.

2대의 압력센서(21, 22)에 의하여 측정된 압력(P1, P2)의 압력차(P1 - P2)에 의하여 증발입자의 유량(Q)을 구함으로써 글라스 기판(12)에 대한 증발입자의 증착 레이트(R)를 계측할 수 있다. 이렇게 계측한 증착 레이트(R)가 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)가 되도록, 유량제어밸브(18)를 제어하여 재료수송관(17)의 개도를 조절하는 컨트롤러(24)가 설치되어 있다.

상세하게는, 컨트롤러(24)에는 제1압력센서(21)에 의하여 측정된 압력(P1)과 제2압력센서(22)에 의하여 측정된 압력(P2)이 입력된다. 그리고 컨트롤러(24)로부터 유량제어밸브(18)에 밸브개도명령(L)(밸브개도 0∼100%에 상당하는 전기신호)이 출력되고 있다. 컨트롤러(24)는, 도2에 나타나 있는 바와 같이 제1감산기(31)와, 증착 레이트 연산부(32)와, 제2감산기(33)와, ＰＩ제어부(34)를 구비하고 있다. 제1감산기(31)는, 입력된 압력(P1)과 압력(P2)의 압력차를 연산한다. 증착 레이트 연산부(32)는, 제1감산기(31)에 의하여 연산된 압력차(P1 - P2)에 의하여 재료수송관(17)을 흐르는 증발입자의 유량(Q)을 구하고, 구해진 증발입자의 유량(Q)에 의하여 글라스 기판(12)에 대한 증발입자의 증착 레이트(R)를 구한다. 제2감산기(33)는, 미리 설정된 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)와 증착 레이트 연산부(32)에 의하여 구해진 증착 레이트(R)의 편차를 구한다. ＰＩ제어부(34)는, 제2감산기(33)에 의하여 구해진 편차를 없애도록 밸브개도명령(L)을 출력한다.

증착 레이트 연산부(32)는, 재료수송관(17) 등의 컨덕턴스를 C로 하여 증발입자의 유량(Q)를 다음의 식(1)로 구하고, 또한 이 증발입자의 유량(Q)에 증착 레이트(R)가 비례함으로써 비례승수를 F로 하여 증착 레이트(R)를 다음의 식(2)로 구한다.

Q = C x (P1 - P2) … (1）

R = F x Q

＝ G x (P1 - P2) … (2)

또한, G = F x C

도3에, 증착 레이트(R)와 압력차(P1 - P2)의 관계의 일례가 나타내어진다.

승수(G)는, 증발입자의 재료, 재료수납용기(19)내의 도가니에 의한 증착재료의 가열온도, 재료수송관(17)의 유로의 길이/재질/지름, 재료수송관(17)의 개구부(17a)와 글라스 기판(12)의 거리 등에 의하여 다르게 되고, 미리 실험에 의하여 구할 수 있다.

실제로 압력센서(21, 22)를 사용하여 증착 레이트(R)를 계측하는 구체적 방법의 일례를 이하에 나타낸다.

ａ．글라스 기판(12)의 옆에 증착막 두께를 측정하기 위한 수정진동식 막두께 센서를 설치하고, 이 막두께 센서의 지시값(X)이 거의 일정치가 되도록 증착한다.

이 때의 증착 레이트(R)는, 수정진동식 막두께 센서에 의하여 측정되는 증착막 두께를 Ｄｖ, 증착시간을 T라고 하면, 다음의 식(3)으로 구해진다.

R = Ｄｖ/T … （3）

ｂ．막두께 센서의 지시값(X)이 식(3)에 의하여 구한 증착 레이트(R)와 같게 되도록, 막두께 센서의 이득(게인)을 조정하고, 막두께 센서값의 교정을 한다.

ｃ．증착 레이트(R)를 변화시키고, 압력센서(21, 22)에 의하여 압력(P1, P2)을 측정하고, 막두께 센서 지시값(X)과 이들 압력센서(21, 22)의 압력차(P1 - P2)의 관계, 즉 승수(G)를 구한다.

d. 상기한 관계로부터, 압력차(P1 - P2)로 증착 레이트(R)를 계측 가능하다.

상기 구성에 의거하여, 2대의 압력센서(21, 22)를 설치하고, 제1압력센서(21)와 제2압력센서(22)에 의하여 측정된 압력차(P1 - P2)를 구함으로써 재료수송관(17)을 통과하는 증발입자의 유량(Q)이 구해진다. 이러한 증발입자의 유량(Q)은 글라스 기판(12)에 대한 증착 레이트에 비례하기 때문에, 이에 따라 연속적으로 증착 레이트(R)가 계측된다. 이렇게 계측된 증착 레이트(R)가 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)가 되도록, 유량제어밸브(18)가 제어되어 재료수송관(17)의 개도가 조절된다. 이에 따라 증발입자의 유량(Q)이, 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)에 상당하는 소정의 유량으로 제어되고, 따라서 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)로 글라스 기판(12)에 증발입자가 증착된다.

이상과 같이, 본 실시예1에 의하면 2대의 압력센서(21, 22)의 압력차(P1 - P2)와 증착 레이트(R)의 관계를 수정진동자식 센서를 사용하여 미리 파악해 둠으로써, 그 이후에는 수정진동자식 막두께 센서를 사용하지 않고 압력센서(21, 22) 만으로 증착 레이트(R)의 계측을 할 수 있다. 이것에 의하면, 종래의 1대의 압력센서를 설치했을 때와 비교하여 증착 레이트(R)를 정확하게 구할 수 있다. 따라서 정확한 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)로 글라스 기판(12)에 증발입자를 증착할 수 있고, 즉 증착막을 정확한 증착 레이트로 형성할 수 있고, 따라서 증착막에 요구되는 특성을 확실하게 실현시킨다. 또 수정진동자식 막두께 센서를 사용했을 때에 필요했던 수정진동자의 교환이 불필요하게 되어, 진공챔버(11)를 대기압으로 되돌리지 않고 연속적으로 증착 레이트(R)를 계측할 수 있다. 따라서 장시간의 연속증착이 가능하게 되어 생산성의 저하를 회피할 수 있다.

[실시예2]

도4는 본 발명의 증착장치의 실시예2의 구성도이다. 이 실시예2에 있어서는, 도1에 나타내는 실시예1의 증착장치의 구성에 대하여, 유량제어밸브(18)보다 하류측의 재료수송관(17)내에 오리피스(41)가 새롭게 설치되어 있다. 그리고 제1압력센서(21)가 재료수송관(17)에 있어서 오리피스(41)보다도 상류측에 부착되고, 제2압력센서(22)가 오리피스(41)보다도 상류측에 부착되어 있다.

이러한 구성에 의하여 실시예1과 마찬가지로, 제1압력센서(21)와 제2압력센서(22)에서 의하여 측정된 압력차(P1 - P2)를 구하고, 연속적으로 증착 레이트(R)를 계측하고, 이렇게 계측된 증착 레이트(R)가 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)가 되도록 유량제어밸브(18)가 제어되어서 재료수송관(17)의 개도가 조절되어, 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)로 글라스 기판(12)에 증발입자가 증착된다. 이 때에, 오리피스(41)를 설치함으로써 오리피스(41)의 Ｃ(컨덕턴스)에 의하여 오리피스(41)의 전후에서 압력차가 발생하고, 오리피스(41)의 하류측의 압력이 저하하고, 따라서 오리피스(41)를 설치하지 않는 경우와 비교하여 압력차(P1 - P2)가 커지므로, 재료수송관(17)을 통과하는 증발입자의 유량(Q)이 더 정확하게 계측된다.

이상과 같이, 본 실시예2에 의하면, 오리피스(41)를 설치함으로써 재료수송관(17)을 통과하는 증발입자의 유량(Q)을 더 정확하게 계측할 수 있다. 따라서 더 정확하게 연속적으로 증착 레이트(R)를 계측할 수 있어, 정확하게 소정의 증착 레이트(Ｒｅ)로 글라스 기판(12)에 증발입자를 증착할 수 있다.

[실시예3]

도5는 본 발명의 증착장치의 실시예3의 구성도이다. 이 증착장치는, 예를 들면 유기ＥＬ의 디바이스를 제작할 때에 발광효율의 향상 때문에 2종류의 유기재료를 동시에 성막하는 공증착(共蒸着)을 실현시키는 증착장치이다. 이들 2종류의 유기재료 중에서 증발할 때에 농도가 짙은 쪽의 유기재료(이하, 「재료B」라고 부른다 ; 제1증착재료의 일례)와, 증발할 때에 농도가 옅은 쪽의 유기재료(이하, 「재료S」라고 부른다 ; 제1증착재료의 증착량과 비교하여 증착량이 적은 제2증착재료의 일례)과 농도의 비율은 10∼100 : 1이다.

도5에 나타나 있는 바와 같이, 실시예1에 있어서의 재료수송관(17)을 대신하여 분기관(45)이 설치되어 있다. 이러한 분기관(45)의 일방의 분기부(45A)(제1경로의 일례)에 의하여 인도된 재료B의 제1증발입자와, 타방의 분기부(45B)(제2경로의 일례)에 의하여 인도된 재료S의 제2증발입자를, 분기관(45)의 합류부(45C)(제3경로의 일례)에 있어서 합류시켜서 혼합하고, 이들 2종류의 증발입자를 글라스 기판(12)에 부착시키도록 구성되어 있다.

일방의 분기부(45A)에는, 이 분기부(45A)의 개도를 조절하는 제1조절수단으로서 제1유량밸브(18A)가 설치되어 있다. 타방의 분기부(45B)에는, 이 분기부(45B)의 개도를 조절하는 제2조절수단으로서 제2유량밸브(18B)가 설치되어 있다.

이러한 2종류의 유기재료를 동시에 성막하는 공증착에서는, 재료S가 지나는 경로에는 오리피스가 필요하다. 구체적으로는, 타방의 분기부(45B)의 내부에 있어서의 제2유량밸브(18B)보다도 하류측의 부분에는 오리피스(41)가 설치되어 있다. 이것은, 재료S가 증발할 때에 재료B에 대하여 압력이 낮아지기 때문에 발생하는, 타방의 분기부(45B)에 있어서의 재료S의 역류 및 재료B의 유입을 방지하기 위한 것이다. 오리피스(41)보다도 상류측의 압력이 하류측의 압력보다도 높아진다.

이 때에, 오리피스(41)의 지름은 다음과 같이 하여 선택된다. 즉, 공증착을 하기 전에, 재료B 및 재료S에 대하여 각각 단독으로, 밸브(18A, 18B)의 개도에 대한 압력센서의 지시값을 파악해 둔다. 그리고 실제로 공증착을 할 때에, 재료S가 지나는 타방의 분기부(45B)에 설치되어 있는 오리피스(41)보다도 상류측의 압력이 하류측의 압력보다도 커지게 되도록 오리피스(41)의 지름이 선택된다.

진공챔버(11) 외측에 있어서 일방의 분기부(45A)의 상류단에는 제1재료수납용기(19A)가 설치되어 있다. 이 제1재료수납용기(19A)에는, 히터에 의한 통전에 의하여 제1증착재료를 가열하여 제1증발입자를 형성하는 도가니(도면에는 나타내지 않는다)가 설치되어 있다. 이에 따라 제1증발입자가 일방의 분기부(45A)에 공급된다. 또 진공챔버(11) 외측에 있어서 타방의 분기부(45B)의 상류단에는 제2재료수납용기(19B)가 설치되어 있다. 이 제2재료수납용기(19B)에는, 히터에 의한 통전에 의하여 제2증착재료를 가열하여 제2증발입자를 형성하는 도가니(도면에는 나타내지 않는다)가 설치되어 있다. 이에 따라 제2증발입자가 타방의 분기부(45B)에 공급된다.

제1압력센서(21)는 제1유량밸브(18A)보다도 하류측의 일방의 분기부(45A)내에 설치되고, 제2압력센서(22)는 진공챔버(11)내에 설치되어 있다. 또한 제2압력센서(22)를 분기관(45)의 합류부(45C)에 설치하여도 좋다.

제2유량밸브(18B)보다도 하류측에서, 오리피스(41)보다도 상류측의 타방의 분기부(45Ｂ)내에 제3압력센서(46)가 설치되어 있다. 오리피스(41)보다도 하류측의 타방의 분기부(45Ｂ)내에 제4압력센서(47)가 설치되어 있다. 이들 제3압력센서(46)와 제4압력센서(47)는, 압력센서(21, 22)와 마찬가지로 열전도식 압력센서로 구성할 수 있다.

또한, 도면에 나타내지 않고 있지만, 실시예1과 마찬가지로 2대의 재료수납용기(19A, 19B)(도가니) 이외에, 분기관(45), 2대의 유량제어밸브(18A, 18B), 오리피스(41), 및 4대의 압력센서(21, 22, 46, 47)를 히터에 의한 통전 등에 의하여 가열하고 있다. 압력센서(21, 22, 46, 47)를 가열하여 이들 압력센서(21, 22, 46, 47)의 온도를 주위온도보다도 고온으로 함으로써 센서부에 증발입자가 부착되는 것을 회피하고 있어, 그 결과 연속계측을 가능하게 하고 있다.

컨트롤러(24′)에는, 압력센서(21, 22, 46, 47)에 의하여 측정된 압력이 입력되고 있다. 이 입력신호에 의거하여, 컨트롤러(24′)는 제1유량밸브(18A)와 제2유량밸브(18B)의 개도를 제어한다.

즉 컨트롤러(24′)는, 제1압력센서(21)에 의하여 측정된 압력(P1)과 제2압력센서(22)에 의하여 측정된 압력(P2)의 압력차(P1 - P2)에 의하여 제1증발입자의 유량을 구함으로써, 글라스 기판(12)에 대한 제1증발입자의 증착 레이트(R1)를 계측한다. 그리고 이렇게 계측한 증착 레이트(R1)가 소정의 증착 레이트(Ｒｅ1)가 되도록, 제1유량밸브(18A)에 밸브개도명령(L1)을 출력하여 일방의 분기부(45A)의 개도를 조절한다. 또한 컨트롤러(24′)는, 제3압력센서(46)에 의하여 측정된 압력(P3)과 제4압력센서(47)에 의하여 측정된 압력(P4)의 압력차(P3-P4)에 의하여 제2증발입자의 유량을 구함으로써 글라스 기판(12)에 대한 제2증발입자의 증착 레이트(R2)를 계측한다. 그리고 이렇게 계측한 증착 레이트(R2)가 소정의 증착 레이트(Ｒｅ2)가 되도록, 제2유량밸브(18B)에 밸브개도명령(L2)을 출력하여 타방의 분기부(45B)의 개도를 조절한다.

즉, 컨트롤러(24′)에 의하여 제1압력센서(21)와 제2압력센서(22)에 의하여 측정된 압력(P1, P2)의 압력차(P1 - P2)에 의거하여, 소정의 증착 레이트(Ｒｅ1)가 되도록 일방의 분기부(45A)의 개도가 조정되어 제1증발입자의 유량이 조절된다.

오리피스(41)의 전후에서 압력차가 발생하지만, 컨트롤러(24′)에 의하여 제3압력센서(46)와 제4압력센서(47)에 의하여 측정된 압력(P3, P4)의 압력차(P3-P4)에 의거하여, 소정의 증착 레이트(Ｒｅ2)가 되도록 타방의 분기부(45B)의 개도가 조정되어서 제2증발입자의 유량이 조절된다. 또한 오리피스(41)를 설치함으로써, 오리피스(41)의 상류측의 압력(P3)이 하류측의 압력(P4)보다도 높아진다. 이에 따라 타방의 분기부(45B)에 있어서의 제2증발입자의 역류 및 일방의 분기부(45A)로부터 타방의 분기부(45B)에 대한 제1증발입자의 유입이 방지된다.

이상과 같이, 실시예3에 의하면, 4대의 압력센서(21, 22, 46, 47)를 설치함으로써, 2개의 증착재료의 증착 레이트(R1, R2)를 개별적으로 정확하게 계측할 수 있고, 따라서 정확한 소정의 증착 레이트(Ｒｅ1, Ｒｅ2)로 글라스 기판(12)에 각 증착재료의 증발입자를 증착할 수 있다. 즉 각 증착재료에 의한 증착막을 각각 정확한 비율/증착 레이트로 형성할 수 있어, 증착막에 요구되는 특성을 확실하게 실현시킨다.

또한 공지기술과 같은, 증착막이 두꺼워지면 수정진동자식 막두께 센서의 수정진동자를 교환할 필요가 없어진다. 따라서 2종류의 유기재료를 동시에 성막하는 연속공증착이 장시간에 걸쳐 가능하게 되어 생산성의 저하를 회피할 수 있다. 공증착할 때에는, 수정진동자식 센서를 사용하면 각각의 증착 레이트(R1, R2)를 개별로 계측할 수는 없지만, 압력센서(21, 22, 46, 47)를 사용함으로써 개별로 계측할 수 있다.

실시예3에 의하면, 상기한 바와 같이 오리피스(41)를 설치함으로써 타방의 분기부(45B)에 있어서 제2증발입자의 역류 및 일방의 분기부(45A)로부터의 제1증발입자의 유입을 방지할 수 있다.

[변형예]

도4의 증착장치에서는 오리피스(41)를 설치하고 있지만, 도6에 나타나 있는 바와 같이 오리피스(41)를 대신하여, 유량제어밸브(18)보다도 하류측의 재료수송관(17)의 일부에 다른 부분보다도 지름이 작은 소경로(51)를 형성하고, 제1압력센서(21)를 이 소경로(51)보다도 상류측에 부착하고, 제2압력센서(22)를 이 소경로(51)보다도 하류측에 부착하여도 좋다. 소경로(51)라 함은, 유로방향의 길이가 오리피스(41)보다도 긴 것을 가리킨다. 또한 마찬가지로, 도5의 증착장치에 있어서도, 오리피스(41)를 대신하여 타방의 분기부(45B)에 있어서의 제2유량밸브(18B)보다도 하류측의 부분에 다른 부분보다도 지름이 작은 소경로(51)를 형성하고, 제3압력센서(46)를 이 소경로(51)보다도 상류측에 부착하고, 제4압력센서(47)를 이 소경로(51)보다도 하류측에 부착하여도 좋다.

소경로(51)를 설치함으로써, 이 소경로(51)의 Ｃ(컨덕턴스)에 의거하여 소경로(51)의 전후의 압력차가 커지고, 그것에 의하여 유량을 더 정확하게 구할 수 있다.

실시예1∼3에서는, 압력센서(21, 22, 46, 47)를, 증착입자가 흐르는 경로(17, 45Ｂ)내에 직접 설치하고 있다. 이를 대신하여, 도7에 나타나 있는 바와 같이 증발분자가 통과하는 경로(17, 45B)에, 증발입자가 통과하는 경로 이외의 공간(52)을 부속적으로 형성하고, 이 공간(52)을 가능한 한 정압공간(靜壓空間)으로서 형성하고, 이 공간(52)에 압력센서(21, 22, 46, 47)를 설치할 수 있다. 이에 따라 계측 정밀도의 더 한츠의 향상을 도모할 수 있다.

실시예1∼3에서는, 워크 지지구(15)에 지지된 글라스 기판(12)의 하면(피증착면)에 하방으로부터 증발입자를 증착하는 업블로우 타입(업데포지션)의 구성으로 하고 있지만, 증착방향의 방향을 선택하지 않는 구성, 즉 사이드 데포지션 혹은 다운 데포지션의 구성으로 할 수도 있다.

Claims

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진공조내에 있어서, 제1경로에 의하여 인도된 증발된 제1증착재료와, 증발된 상기 제1증착재료의 증착량과 비교하여 증착량이 작고 제2경로에 의하여 인도되는 제2증착재료를 제3경로에 있어서 합류시켜서 혼합하고, 증발된 이들 2종류의 증착재료를 피증착부재에 부착되게 하는 증착장치로서,
상기 제1경로에, 이 제1경로의 개도를 조절하는 제1조절수단을 설치하고,
상기 제2경로에, 이 제2경로의 개도를 조절하는 제2조절수단을 설치하고,
상기 제2조절수단보다도 하류측의 상기 제2경로내에 오리피스를 설치하고,
상기 제1조절수단보다도 하류측의 제1경로내에 제1압력센서를 설치하고,
상기 제3경로내 또는 상기 진공조내에 제2압력센서를 설치하고,
상기 제2조절수단보다도 하류측이고 또한 상기 오리피스보다도 상류측의 제2경로내에 제3압력센서를 설치하고,
상기 오리피스보다도 하류측의 제2경로내에 제4압력센서를 설치하고,
상기 제1압력센서와 상기 제2압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 상기 증발된 제1증착재료의 유량을 구함으로써 상기 증발된 제1증착재료의 상기 피증착부재에 대한 증착 레이트를 계측하고, 이렇게 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되도록, 상기 제1조절수단에 의하여 상기 제1경로의 개도를 조절하고 또한
상기 제3압력센서와 상기 제4압력센서에 의하여 측정된 압력차에 의하여 상기 증발된 제2증착재료의 유량을 구함으로써 상기 증발된 제2증착재료의 상기 피증착부재에 대한 증착 레이트를 계측하고, 이렇게 계측한 증착 레이트가 소정의 증착 레이트가 되도록, 상기 제2조절수단에 의하여 상기 제2경로의 개도를 조절하는 컨트롤러를 설치한 것을 특징으로 하는 증착장치.
제4항에 있어서,
제2조절수단보다도 하류측의 제2경로내에 설치한 오리피스를 대신하여, 제2조절수단보다도 하류측의 제2경로의 일부에 제2경로에 있어서의 다른 부분보다도 작은 직경의 소경로를 형성하고,
제3압력센서를 상기 소경로보다도 상류측에 설치함과 아울러 제4압력센서를 상기 소경로보다도 하류측에 설치한 것을 특징으로 하는 증착장치.