KR102192495B1 - 진공증착장치 및 진공증착방법 - Google Patents

진공증착장치 및 진공증착방법 Download PDF

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Abstract

(과제)
유기EL막 전체의 두께의 균일성을 향상시킬 수 있는 진공증착장치를 제공한다.
(해결수단)
진공증착장치는, 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로와, 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재를 구비한다. 방출부재가, 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기(7)와, 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단에 구비하는 복수의 노즐부재(8)를 구비한다. 각 노즐부재(8)는, 노즐부재(8)의 내직경(D), 노즐부재(8)의 길이(L) 및 조리개 개구부(8a)의 지름(D')을 구비한다. 방출부재가, 각 노즐부재(8)에 있어서의 증발재료의 유량이 소정값이 되도록 각 노즐부재(8)에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단(13)을 구비한다. 노즐부재(8)의 내직경(D)(mm), 노즐부재(8)의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)은, 관계식 :
L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
L < 9D 및 D' ≤ D / 3
을 충족시킨다.

Description

진공증착장치 및 진공증착방법{VACUUM EVAPORATION APPARATUS AND VACUUM EVAPORATION METHOD}
본 발명은 유기EL막(有機EL膜)을 형성하기 위한 진공증착장치(眞空蒸着裝置) 및 진공증착방법(眞空蒸着方法)에 관한 것이다.
종래의 유기EL막 형성용의 진공증착장치는, 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원(蒸發源)과, 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로(誘導路)와, 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재(被蒸着部材)로 방출하는 방출부재(放出部材)를 구비한다(예를 들면 특허문헌1).
상기한 방출부재는, 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기(分散容器)와, 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단(先端)에 구비하는 복수의 노즐부재(nozzle部材)를 구비한다.
막두께의 균일성(均一性)을 향상시키는 방법으로서, 예를 들면 각 노즐에 있어서의 조리개 개구부의 지름을 변경함으로써, 각 노즐부재로부터 피증착부재로 방출되는 증발재료의 양을 조정하는 것을 들 수 있다.
일본국 공개특허 특개2007-332458호 공보
그러나 노즐부재의 조리개 개구부의 지름에 의하여, 각 노즐부재로부터 피증착부재로 방출되는 증발재료의 양뿐만 아니라 확산되는 정도(程度)가 크게 달라지는 경우가 있으며, 막두께가 증발재료의 양뿐만 아니라 확산되는 정도의 영향도 받아서 변화된다. 그 때문에 각 노즐부재의 조리개 개구부의 지름을 변화시킴으로써, 각 노즐부재로부터 피증착부재로 방출되는 증발재료의 양 및 확산되는 정도를 동시에 정밀하게 조정하여 막 전체의 두께의 균일성을 향상시키는 것은 어렵다.
따라서 본 발명은, 각 노즐부재로부터 피증착부재로 방출되는 증발재료의 양 및 확산되는 정도를 정밀하게 조정하여 유기EL막 전체의 두께의 균일성을 향상시킬 수 있는 진공증착장치 및 진공증착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
유기EL막 형성용의 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원과, 상기 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로와, 상기 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재를 구비하고,
상기 방출부재가, 상기 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기와, 상기 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 상기 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단에 구비하는 복수의 노즐부재를 구비하는 진공증착장치로서,
각 노즐부재는, 노즐부재의 내직경(內直徑)(D)(mm), 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)을 구비하고,
상기 노즐부재의 내직경(D)(mm), 상기 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 상기 조리개 개구부의 지름(D')(mm)은, 관계식 :
L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
L < 9D 및 D' ≤ D / 3
을 충족시키고,
상기 방출부재가, 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량(流量)이 소정값이 되도록 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 유기EL막 형성용의 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원과, 상기 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로와, 상기 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재를 구비하고,
상기 방출부재가, 상기 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기와, 상기 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 상기 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단에 구비하는 복수의 노즐부재를 구비하는 진공증착장치를 사용한 진공증착방법으로서,
각 노즐부재에, 노즐부재의 내직경(D)(mm), 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)을 구비하고, 상기 노즐부재의 내직경(D)(mm), 상기 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 상기 조리개 개구부의 지름(D')(mm)이, 관계식 :
L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
L < 9D 및 D' ≤ D / 3
을 충족시키는 노즐부재를 사용하고, 또한
각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량이 소정값이 되도록 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 각 노즐부재로부터 피증착부재로 방출되는 증발재료의 양 및 확산되는 정도를 정밀하게 조정하여 유기EL막 전체의 두께의 균일성을 향상시킬 수 있는 진공증착장치 및 진공증착방법을 제공할 수 있다.
도1은 (노즐부재의 길이(L))·(조리개 개구부의 지름(D')) / (노즐부재의 내직경(D)) 2 과, cos n θ법칙의 n값과의 관계를 나타내는 도면이다.
도2는 (조리개 개구부의 지름(D')) / (노즐부재의 내직경(D))과, cos n θ법칙의 n값과의 관계를 나타내는 도면이다.
도3은 L = 30mm, D = 7mm, D' = 2mm의 경우에 있어서의, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 각도분포를 나타내는 도면이다.
도4는 L = 30mm, D = 7mm, D' = 4mm의 경우에 있어서의, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 각도분포를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 1실시형태에 관련되는 진공증착장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도6은 도5에 나타내는 진공증착장치에 있어서의 방출부재의 노즐부재 부근을 확대한 주요부 단면도이다.
도7은 도5에 나타내는 진공증착장치에 있어서의 각 노즐부재의 유량계측시의 상태를 나타내는 주요부 단면도이다.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 관련되는 진공증착장치에 있어서의 방출부재의 노즐부재 부근을 확대한 주요부 단면도이다.
도9는 도6에 나타내는 노즐부재의 조리개 개구부 부근을 확대한 단면도이다.
본 발명의 진공증착장치는, 유기EL막 형성용의 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원과, 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로와, 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재를 구비한다. 방출부재는, 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기와, 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단에 구비하는 복수의 노즐부재를 구비한다.
본 발명의 진공증착장치에서 사용되는 복수의 노즐부재는, 서로 대략 동일한 형상 및 치수를 구비한다. 복수의 노즐부재는 일렬로 배치하더라도 좋고, 그 복수의 열을 병렬로 배치하더라도 좋다.
상기의 증착은 진공상태에서 이루어진다. 따라서 노즐부재는 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 있으면 좋고, 노즐부재로부터 피증착부재로 증발재료가 방출되는 방향은, 예를 들면 수평방향으로도 좋고, 상하방향으로도 좋다.
각 노즐부재는, 노즐부재의 내직경(D)(mm), 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)을 구비한다. 노즐부재의 길이(L)란 노즐부재의 내측의 길이이다. 예를 들면 도6에 나타내는 장치의 경우에 노즐부재의 길이(L)는, 노즐부재(8)의 내측에 있어서의 노즐부재(8)의 축방향을 따른 도6중의 L로 나타내는 길이 치수를 가리킨다.
그리고 노즐부재의 내직경(D)(mm), 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)은, 관계식(1) :
L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
L < 9D 및 D' ≤ D / 3
을 충족시킨다.
상기의 식(1)은, 유기EL막의 형성에 사용되는 유기재료에 대하여 얻어진다. 상기한 식(1)을 충족시킬 경우(도1(L≥9D의 경우)에 나타나 있는 L·D'/D 2 이 0 초과 2.7 이하인 영역, 또는 도2(L<9D의 경우)에 나타나 있는 D'/D가 0 초과 1/3 이하인 영역에 있어서)에, 각 노즐부재의 조리개 개구부로부터 피증착부재를 향하여 방출되는 증발재료의 확산되는 정도는 cos n θ법칙에 따른다. 즉 cos n θ곡선에 수렴(收斂)된다. 이 경우에 각 노즐부재의 조리개 개구부로부터 방출된 증발재료는, 피증착부재의 표면에 충분하게 확산성을 가지고 퇴적(堆積)되기 때문에, 막두께의 균일성을 향상시킬 수 있다. 도1에 나타나 있는 바와 같이 L ≥ 9D의 경우에, L·D' / D 2 이 0 초과 2.7 이하인 영역에서는, cos n θ법칙의 n값은 약 4∼4.25이다. 또한 도2에 나타나 있는 바와 같이 L < 9D의 경우에, D' / D ≤ 1/3의 영역에서는, cos n θ법칙의 n값은 약 4.05∼4.25이다.
cos n θ법칙의 n값이 작을수록, 증발재료는 피증착부재의 표면에 확산되어 퇴적하여, 막두께의 균일성을 향상시킬 수 있다. cos n θ법칙의 n값이 약 4∼4.1이며, 막두께의 균일성을 더 향상시키기 위하여, L ≥ 9D의 경우에 D' ≤ 2D 2 / L이 바람직하다. cos n θ법칙의 n값이 약 4.05∼4.1이며, 막두께의 균일성을 더 향상시키기 위하여, L < 9D의 경우에 D' ≤ 0.2D가 바람직하다.
조리개 개구부의 지름(D')의 치수 정밀도의 관점으로부터, 조리개 개구부의 지름(D')은, 예를 들면 1mm 이상이다.
L ≥ 9D 및 D' > 2.7D 2 / L, 또는 L < 9D 및 D' > D / 3이면, 각 노즐부재의 조리개 개구부로부터 피증착부재를 향하여 방출되는 증발재료의 확산되는 정도는 cos n θ법칙을 따르지 않는다. 이 때문에 각 노즐부재의 조리개 개구부로부터 방출된 증발재료는, 피증착부재의 표면에 충분하게 확산성을 가지고 퇴적하지 않는다. 그 결과, 피증착부재에 있어서의 각 노즐부재의 조리개 개구부와 대향하는 영역에 있어서 증발재료가 퇴적되는 양이 과도하게 많아져, 막두께의 균일성이 저하된다.
여기에서 도3은 식(1)을 충족시킬 경우에 있어서의, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 각도분포(角度分布)의 일례를 나타낸다. 도4는 식(1)을 충족시키지 못할 경우에 있어서의, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 각도분포의 일례를 나타낸다. 도면중의 가로축은 조리개 개구부의 노즐 중심으로부터의 증발재료의 방사각도(放射角度)를 나타내고, 세로축은 방사각도에 대한 증발재료의 방출량(放出量)을 나타낸다. 도면중의 실선은 cos n θ곡선, 검은색 동그라미는 각 방사각도에 대한 증발재료의 양을 나타낸다.
방사각도는, 도5 및 도6에 나타내는 장치의 경우에 조리개 개구부(8a) 부근을 확대한 도9에 나타내는 단면도에 있어서, 노즐부재(8)의 조리개 개구부(8a)로부터 바로 위의 방향(기판(5)의 방향)에 대하여 증발재료(2)가 좌우로 각각 퍼지는 각도(θ)를 가리킨다. 방사각도은 최대 90°이다. 예를 들면 방사각도가 45°인 것은, 노즐부재(8)의 조리개 개구부(8a)로부터 바로 위의 방향에 대하여 증발재료(2)가 좌우로 각각 45°의 각도로 퍼지는 것, 즉 증발재료(2)가 조리개 개구부(8a)로부터 기판(5)을 향하여 실질적으로 90°의 각도로 방출되는 것을 가리킨다.
도3은, L = 30mm, D = 7mm, D' = 2mm의 경우를 나타내고, L < 9D의 경우에 있어서 D' ≤ D / 3을 충족시킨다. 이 경우에 도3에 나타나 있는 바와 같이 cos n θ곡선을 따른 각도분포가 얻어진다. 한편 도4는, L = 30mm, D = 7mm, D' = 4mm의 경우를 나타내고, L < 9D의 경우에 있어서 D' ≤ D / 3을 충족시키지 않는다. 이 경우에 도4에 나타나 있는 바와 같이, 방사각도가 20° 부근보다 작은 영역에 있어서 cos n θ곡선으로부터 크게 벗어나는 각도분포가 얻어진다.
도3 및 도4는, L < 9D의 경우에 있어서의 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 각도분포의 일례를 나타내지만, L ≥ 9D의 경우에도, 도3 및 도4와 동일한 경향을 나타낸다. 구체적으로는 L ≥ 9D의 경우에 있어서 D' ≤ 2.7D 2 / L을 충족시킬 경우에, 도3과 같은 모든 영역에 있어서 cos n θ곡선에 수렴하는 각도분포가 얻어진다. L ≥ 9D의 경우에 있어서 D' ≤ 2.7D 2 / L을 충족시키지 못할 경우에, 도4와 같은 방사각도가 작은 영역에 있어서 cos n θ곡선으로부터 크게 벗어나는 각도분포가 얻어진다.
L의 치수가 D의 치수에 비하여 충분하게 클 경우에, 증발재료의 분자가 노즐 내벽에 충돌하는 확률이 높아진다. 이 때문에 조리개 개구부로부터 증발재료의 분자가 방출되기 어려워짐과 아울러, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 분자중에, 노즐의 내벽을 따른 방향으로 방출되는 증발재료의 분자의 비율이 증대한다. 즉 노즐의 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료의 분자중에, 노즐 바로 위를 향하여 방출되는 증발재료의 분자의 비율이 증대한다. 그 결과, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료가 확산성을 가지지 못하는 경향이 강해진다. 이 경향은 노즐이 길어질수록 현저하게 나타난다.
이에 대하여 본 발명에서는, L의 값이 D의 값에 비하여 충분하게 큰 L ≥ 9D의 경우에도, 조리개 개구부의 지름(D')을 2.7D 2 / L 이하로 작게 하여 조리개 개구부와 충돌하는 증발재료의 분자의 비율을 크게 함으로써, 조리개 개구부로부터 방출되는 증발재료에 확산성을 주어, 증발재료의 확산되는 정도를 cos n θ곡선에 접근하고 있다.
상기의 식(1)을 충족시키는 대략 동일한 형상 및 치수를 구비하는 복수의 노즐부재를 사용한 경우에도, 분산용기에 있어서의 복수의 노즐부재의 배치형태, 분산용기와 유도로의 접속부분, 분산용기의 형상 등에 의하여 각 노즐부재 사이에서 방출되는 증발재료의 양에 오차가 발생한다.
따라서 본 발명의 진공증착장치에서는, 상기한 노즐부재를 포함하는 방출부재를 사용함과 아울러, 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량이 소정값이 되도록 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단을 설치한다. 상기의 수단으로서, 예를 들면 각 노즐에 있어서의 분산용기측의 기부(基部) 부근의 개구 정도를 조정가능한 기구(예를 들면 니들밸브(needle valve)나 슬라이드 가능한 차폐판(遮蔽板))가 설치된다.
각 노즐부재에 대하여 조정되는 소정의 유량은, 상기한 오차를 감소시키기 위해서 설정된다. 예를 들면 장치를 실제로 사용하기 전에, 상기한 식(1)을 충족시키는 대략 동일한 형상 및 치수를 구비하는 복수의 노즐부재를 사용하는 경우에 있어서 상기한 오차를 감소시키기 위한 막두께 분포에 관한 시뮬레이션(simulation)을 미리 함으로써 얻어진다.
막두께 분포는, 각 노즐부재의 조리개 개구부로부터 피증착부재로 방출되는 증발재료의 양 및 확산되는 정도를 합성함으로써 얻어진다.
상기의 식(1)을 충족시키는 노즐부재를 사용하여(조리개 개구부의 지름의 치수를 일정하게 하여) 각 노즐부재 내부의 유량을 조정함으로써, 노즐부재의 조리개 개구부로부터 피증착부재를 향하여 방출되는 증발재료의 양 및 확산되는 정도를 정밀하게 조정할 수 있다. 그 결과, 피증착부재의 표면에 증발재료가 퇴적하여 형성되는 막 전체의 두께의 균일성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 방출부재 및 피증착부재를 고정한 상태에서 대략 균일한 막이 얻어진다.
노즐부재의 유량이 시뮬레이션에 의거하는 값으로 조정되고 있는지 여부는, 예를 들면 각 노즐부재로부터 방출된 증발재료의 양을 계측하는 수단을 사용해서 확인하면 된다. 각 노즐부재로부터 방출된 증발재료의 양을 계측하는 수단은, 노즐부재의 출구(조리개 개구부)의 바로 위에 형성된 증착막의 두께를 계측하는 막두께 검출수단인 것이 바람직하다. 막두께 검출수단으로서는, 예를 들면 수정진동자형(水晶振動子型)의 막두께 검출센서를 들 수 있다. 막두께 검출센서는, 각 노즐부재의 출구(조리개 개구부)의 바로 위에 각각 설치된다. 증착막의 두께를 계측하는 수단은 실제로 사용시에는 철거된다.
본 발명의 진공증착방법은, 유기EL막 형성용의 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원과, 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로와, 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재를 구비하고, 방출부재가, 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기와, 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단에 구비하는 복수의 노즐부재를 구비하는 진공증착장치를 사용한 방법에 관한 것이다.
그리고 각 노즐부재에 상기한 본 발명의 진공증착장치에서 사용되는 노즐부재를 사용한다. 또한 상기의 본 발명의 진공증착장치에 있어서의 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단에 의하여 이루어지는 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량의 조정을 한다.
이에 따라 분산용기에 설치된 복수의 노즐부재의 조리개 개구부로부터 피증착부재를 향하여 방출되는 증발재료의 양 및 확산되는 정도를 용이하고 정밀하게 조정할 수 있다. 그 결과, 피증착부재의 표면에 증발재료가 퇴적하여 형성되는 막 전체의 두께의 균일성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
상기의 증발재료의 유량의 조정은, 각 노즐부재로부터 방출된 증발재료의 양을 계측하여 얻어지는 계측결과에 따라 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 미리 막두께 분포의 시뮬레이션으로 구한 소정의 유량으로 조정할 수 있다.
상기한 증발재료의 양의 계측은, 노즐부재의 출구(조리개 개구부)의 바로 위에 형성된 증착막의 두께를 계측하여 얻어지는 계측결과에 따라 이루어지는 것이 바람직하다. 수정진동자형의 막두께 검출센서와 같은 막두께 검출수단 등에 의하여 증착막의 두께를 계측함으로써, 노즐부재로부터 방출된 증발재료의 양을 용이하게 구할 수 있다.
여기에서 본 발명의 진공증착장치의 1실시형태를 도5 및 도6을 참조하면서 설명한다.
도5에 나타나 있는 바와 같이 진공증착장치(1)는, 유기EL막 형성용의 증착재료(2)를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원으로서의 도가니(crucible)(3)와, 도가니(3)에 의하여 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로(4)와, 유도로(4)로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로서의 기판(5)으로 방출하는 방출부재(6)를 구비한다. 방출부재(6)는, 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기로서의 대략 원기둥모양의 매니폴드(manifold)(7)와, 기판(5)을 향하여 돌출하도록 설치된 복수의 노즐부재(8)를 구비한다.
또한 장치(1)는, 기판(5)을 지지하기 위한 기판 홀더(5a)와, 증착재료(2)가 들어간 도가니(3)를 가열하는 수단으로서의 히터(10)(heater)와, 각 노즐부재(8)로부터 기판(5)으로 증발재료가 방출되는 경로를 개폐하는 수단으로서의 셔터(shutter)(11)와, 기판(5)의 표면에 형성된 증착막(제조된 유기EL막)의 두께를 계측하는 수단으로서의 막두께 검출센서(12)를 구비한다. 장치(1)를 구성하는 상기한 각종 구성부재는 증발용기(9)내에 수납된다. 장치(1)에는, 증발용기(9)의 내부를 진공상태로 하기 위한 탈기수단(脫氣手段)이 접속되어 있다. 탈기수단으로서 예를 들면 진공펌프가 사용된다.
도6에 나타나 있는 바와 같이 복수의 노즐부재(8)는, 대략 원기둥모양의 매니폴드(7)의 축방향을 따라 일렬로 일정한 간격으로 배치되어 있다. 각 노즐부재(8)는, 그 선단에 기판(5)으로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부(8a)를 구비한다. 복수의 노즐부재(8)는 서로 대략 동일한 형상 및 치수를 구비한다. 각 노즐부재(8)의 형상은 대략 원통모양이며, 조리개 개구부(8a)의 형상은 대략 원형모양이다. 각 노즐부재(8)는, 노즐부재(8)의 내직경(D), 노즐부재(8)의 길이(L) 및 조리개 개구부(8a)의 지름(D')을 구비한다.
노즐부재(8)의 내직경(D)(mm), 노즐부재(8)의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부(8a)의 지름(D')(mm)은, 관계식(1) :
L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
L < 9D 및 D' ≤ D / 3
을 충족시킨다.
방출부재(6)는, 각 노즐부재(8)에 있어서의 증발재료의 유량이 소정값이 되도록 각 노즐부재(8)에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단으로서의 선단부(先端部)가 대략 원뿔모양의 니들밸브(13)를 구비한다. 보다 구체적으로는 니들밸브(13)는, 복수의 노즐부재(8)에 각각 설치되어 각 노즐부재(8)의 분산용기(7)측의 기부의 개구 부근에 있어서, 그 개구의 정도를 조정가능하게 배치되어 있다. 이렇게 배치함으로써 매니폴드(7)로부터 각 노즐부재(8)의 내부로 공급되는 증발재료의 유량을 정밀하게 조정할 수 있다. 그 결과, 조리개 개구부(8a)의 지름을 바꾸지 않고, 조리개 개구부(8a)로부터 방출되는 증발재료의 양을 정밀하게 조정할 수 있다.
도5 및 도6에 나타내는 장치에 있어서, 각 노즐부재(8)의 유량이 시뮬레이션에 의거하는 값으로 조정되어 있는지 확인하려는 경우에, 예를 들면 도7에 나타나 있는 바와 같이 각 노즐부재(8)의 출구(조리개 개구부(8a))의 바로 위에, 막두께 검출수단으로서의 수정진동자형의 막두께 검출센서(14)를 설치하면 된다. 이때에 인접하는 노즐부재(8)로부터 방출되는 증발재료의 영향을 받지 않도록, 각 노즐부재(8)를 격리하기 위한 격리벽(隔離壁)(15)이 설치된다. 막두께 검출센서(14) 및 격리벽(15)은, 막두께의 검출시에 설치되고 실제로 사용시에는 철거된다.
본 실시형태의 진공증착장치를 사용한 진공증착방법의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
도5 및 도6에 나타내는 진공증착장치를 사용하여, 도가니(3) 및 유도로(4)가 매니폴드(7)의 중앙부에 배치된다. 각 노즐부재(8)의 길이(L)를 30mm, 각 노즐부재(8)의 내직경(D)을 7mm, 조리개 개구부(8a)의 지름(D')을 2mm로 한다. 노즐부재(8)의 조리개 개구부(8a)와 기판(5)(사이즈 100mm×100mm)과의 간격을 50mm로 한다. 방출부재(6)에 있어서 16개의 노즐부재(8)가 소정의 간격으로 배치된다.
1.0Å/sec의 증착 레이트(蒸着 rate)로 막두께 분포가 ±3% 이하가 되도록 미리 시뮬레이션을 하여, 각 노즐부재(8)로부터의 증발재료의 적정한 방출량을 구한다.
막두께 분포의 시뮬레이션은, 예를 들면 이하의 순서로 이루어진다.
1개의 노즐로부터 방출되는 증발재료는 cos n θ법칙에 따라 확산된다. 이러한 확산에 의하여 기판에 부착되는 증발재료의 양, 즉 1개의 노즐로부터 방출되는 증발재료에 의하여 기판의 표면에 형성되는 막두께 분포를 구한다. 막두께 분포는, 예를 들면 공지의 방법(예를 들면 신판 진공 핸드북(新版 眞空 handbook), (주)알박 편((株)ULVAC 編), 250쪽)을 사용해서 계산에 의하여 구해진다.
상기한 증발재료의 부착량(막두께 분포)을 각 노즐에 대하여 각각 구한다. 각 노즐로부터 기판에 도달하는 증발재료의 부착량을 기판의 각 부분에서 적분(積分)한다. 기판의 각 부분에 있어서의 증발재료의 부착량의 적분값의 최대값 및 최소값을 구하고, 이하의 식에 의하여 막두께 균일성을 구한다.
막두께 균일성(%) = (최대값 - 최소값) / (최대값 + 최소값) × 100
그리고 각 노즐로부터의 증발재료의 방출량을 조금씩 바꾸어, 막두께균일성이 ±3% 이하가 되는 증발재료의 방출량을 구한다.
노즐부재(8)의 출구(조리개 개구부(8a))의 바로 위에 수정진동자형의 막두께 검출센서(14)를 설치하고, 각 노즐부재(8)를 격리하는 격리판(15)을 설치한다.
다음에 진공증착장치(1)의 도가니(3)내에 증착재료로서 트리스(8-퀴노리노라토) 알루미늄(tris(8-quinolinolato) aluminium)(이하 Alq3)을 투입한다. 각 노즐부재(8)로부터 방출되는 증발재료의 양을 막두께 검출센서(14)로 계측한다. 그 계측결과에 따라 시뮬레이션으로 구한 소정의 유량이 되도록, 노즐부재(8)의 분산용기측의 기부 부근의 개구부에 설치된 니들밸브(13)를 조정한다.
수정진동자형의 막두께 검출센서(14)를 철거한다. 그 후에 1.0Å/sec의 증착 레이트로 기판(5)에 Alq3의 증착막을 생성한다. 이때에 증착막의 막두께균일성을 ±3% 이내로 유지할 수 있다.
본 실시형태에서는 매니폴드(7)의 형상을 대략 원기둥모양으로 했지만, 매니폴드(7)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 대략 타원기둥모양도 좋고, 대략 4각기둥 등의 대략 다각기둥모양도 좋다.
본 실시형태에서는, 복수의 노즐부재(8)를 일정한 간격으로 일렬로 배치했지만, 복수의 노즐부재(8)의 배치형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 그 일렬의 복수를 병렬로 배치하더라도 좋다.
본 실시형태에서는, 각 노즐부재(8)에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단으로서 니들밸브(13)를 사용했지만, 니들밸브(13) 대신에, 도8에 나타나 있는 바와 같이 대략 원판모양의 차폐판(23)을 사용하더라도 좋다. 차폐판(23)의 단부(端部)에 접속된 회전축(23a)를 회전시켜 차폐판(23)을 슬라이드 시킴으로써, 노즐부재(8)의 개구 정도가 조정된다.
또한 도8에서는 대략 원판모양의 차폐판(23)을 사용했지만, 차폐판(23)의 형상은, 노즐부재(8)의 개구 정도를 조정가능한 형상이라면 대략 원판모양 이외라도 좋다.
1 ; 진공증착장치
2 ; 증발재료
3 ; 도가니
4 ; 유도로
5 ; 기판
5a ; 기판 홀더
6 ; 방출부재
7 ; 매니폴드
8 ; 노즐부재
8a ; 조리개 개구부
9 ; 증발용기
10 ; 히터
11 ; 셔터
12 ; 막두께 검출센서
13 ; 니들밸브
14 ; 막두께 검출센서
15 ; 격리벽
23 ; 차폐판
23a ; 회전축

Claims (3)

  1. 유기EL막 형성용의 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원(蒸發源)과,
    상기 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로(誘導路)와,
    상기 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재(放出部材)를
    구비하고,
    상기 방출부재가,
    상기 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기(分散容器)와,
    상기 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어, 상기 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단(先端)에 구비하는 복수의 노즐부재(nozzle部材)를
    구비하는 진공증착장치(眞空蒸着裝置)로서,
    각 노즐부재는, 노즐부재의 내직경(內直徑)(D)(mm), 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)을 구비하고,
    상기 노즐부재의 내직경(D)(mm), 상기 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 상기 조리개 개구부의 지름(D')(mm)은, 관계식 :
    L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
    L < 9D 및 D' ≤ D / 3
    을 충족시키고,
    상기 방출부재가, 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량(流量)이 소정값이 되도록 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
  2. 유기EL막 형성용의 증착재료를 가열하여 증발재료를 얻기 위한 증발원과,
    상기 증발원으로부터 얻어진 증발재료를 이송하는 유도로와,
    상기 유도로로부터 유입되는 증발재료를 피증착부재로 방출하는 방출부재를
    구비하고,
    상기 방출부재가,
    상기 증발재료를 확산시키기 위한 분산용기와,
    상기 피증착부재를 향하여 돌출하도록 설치되어, 상기 피증착부재로 증발재료를 방출하기 위한 조리개 개구부를 선단에 구비하는 복수의 노즐부재를
    구비하는 진공증착장치를 사용한 진공증착방법으로서,
    각 노즐부재에, 노즐부재의 내직경(D)(mm), 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 조리개 개구부의 지름(D')(mm)을 구비하고, 상기 노즐부재의 내직경(D)(mm), 상기 노즐부재의 길이(L)(mm) 및 상기 조리개 개구부의 지름(D')(mm)이, 관계식 :
    L ≥ 9D 및 D' ≤ 2.7D 2 / L, 또는
    L < 9D 및 D' ≤ D / 3
    을 충족시키는 노즐부재를 사용하고, 또한
    각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량이 소정값이 되도록 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 것을 특징으로 하는 진공증착방법.
  3. 제2항에 있어서,
    각 노즐부재로부터 방출된 증발재료의 양을 계측하고, 그 계측결과에 의거하여 각 노즐부재에 있어서의 증발재료의 유량을 조정하는 진공증착방법.
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