KR102303175B1 - Vacuum evaporation apparatus - Google Patents
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Abstract
기판(K)에 박막을 형성하기 위한 증착용 용기(1) 내에 증착재료를 공급하는 재료공급장치(3)를, 증착재료가 충전되는 재료충전용기(11)와, 가스공급장치(14)로부터 공급되는 불활성가스에 의하여 증착재료를 충전용기(11)로부터 용기(1) 내로 안내하는 재료안내관로(12)와, 이 안내관로(12)를 가열하여 증착재료를 기화시키는 가열기(17)와, 용기(11)에 진동을 부여하는 진동부여기(13)로 구성한 것이다.A material supply device 3 for supplying a deposition material into the deposition container 1 for forming a thin film on the substrate K is provided from the material filling container 11 filled with the deposition material and the gas supply device 14 . A material guide pipe (12) for guiding the deposition material from the filling container (11) into the container (1) by the supplied inert gas, and a heater (17) for heating the guide pipe (12) to vaporize the deposition material; It is constituted by a vibration imparting device 13 that applies vibration to the container 11 .
Description
본 발명은, 금속재료, 유기재료 등의 박막(薄膜)을 기판 등의 피증착부재(被蒸着部材)에 형성하기 위한 진공증착장치(眞空蒸着裝置)에 관한 것이다.
The present invention relates to a vacuum vapor deposition apparatus for forming a thin film such as a metal material or an organic material on a vapor deposition target member such as a substrate.
기판의 표면에 박막을 형성하는 경우에 진공증착장치가 일반적으로 사용되고 있다. 이 진공증착장치는, 증착재료를 도가니 등의 용기에 넣어 두고, 이 용기에 배치된 열원(熱源)에 의하여 가열하여 재료를 증발시킴과 아울러, 이 증발된 재료를 성막실(成膜室)의 상부에 배치된 기판의 표면에 부착시키는 것이다. 또한 기판 표면에 대한 증착 레이트(蒸着 rate)를 일정하게 제어할 필요가 있고, 이 제어는, 기판의 표면에 형성되는 박막의 두께를 감지하는 막두께 센서(膜thickness sensor)에 의하여 얻어진 증착 레이트에 의거하여 도가니에 설치된 히터(heater)를 제어함으로써 이루어지고 있었다(예를 들면 특허문헌1을 참조).
In the case of forming a thin film on the surface of a substrate, a vacuum deposition apparatus is generally used. This vacuum vapor deposition apparatus puts the vapor deposition material in a container such as a crucible, heats it with a heat source disposed in the container, evaporates the material, and transfers the evaporated material to the deposition chamber. It is attached to the surface of the substrate disposed thereon. In addition, it is necessary to control the deposition rate on the surface of the substrate to be constant, and this control is based on the deposition rate obtained by a film thickness sensor that detects the thickness of the thin film formed on the surface of the substrate. It was made by controlling the heater provided in the crucible based on it (refer
상기 종래의 구성에 의하면, 증착 레이트는 용기 내에 배치된 열원을 제어함으로써 이루어지고 있었다. 예를 들면 증착 레이트가 낮은 경우에 열원의 온도를 상승시킴으로써 증착재료의 증발을 촉진시키고 있었지만, 증착재료는 온도와 시간의 곱의 팩터(factor)에 의하여 열화(劣化)되기 때문에 온도를 상승시킬 수 없는 경우가 발생하고, 따라서 택트타임(tact time)을 저하시키지 않을 수 없는 경우가 있었다. 즉 증착재료를 가열하는 것에 의한 영향이 크다는 문제가 있었다.According to the said conventional structure, the vapor deposition rate was made|formed by controlling the heat source arrange|positioned in the container. For example, when the deposition rate is low, the evaporation of the deposition material is promoted by raising the temperature of the heat source. There is a case where there is no case, and therefore, there was a case where it was unavoidable to lower the tact time. That is, there existed a problem that the influence by heating the vapor deposition material was large.
그래서 본 발명은, 증착재료의 가열에 의한 악영향을 방지할 수 있는 진공증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum vapor deposition apparatus capable of preventing adverse effects due to heating of vapor deposition materials.
상기 과제를 해결하기 위하여 제1발명에 관한 진공증착장치는, 진공상태에서 피증착부재의 표면에 증착재료를 부착시켜서 박막을 형성하기 위한 증착용 용기와, 상기 증착용 용기 내의 피증착부재로 증착재료를 인도하는 재료공급장치를 구비하고,In order to solve the above problems, the vacuum deposition apparatus according to the first invention provides a deposition container for forming a thin film by attaching a deposition material to a surface of a deposition target member in a vacuum state, and depositing with a deposition target member in the deposition container Provided with a material supply device for guiding the material,
상기 재료공급장치를,the material supply device,
분체인 증착재료가 충전되는 재료충전용기와,A material filling container in which the powder deposition material is filled, and
상기 재료충전용기 내에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단과,an inert gas supply means for supplying an inert gas into the material filling container;
상기 증착재료를 피증착부재로 안내하는 재료안내수단과,material guiding means for guiding the deposition material to the deposition target member;
상기 피증착부재로 안내되는 증착재료의 공급량을 제어하는 증착재료 제어수단과,a deposition material control means for controlling a supply amount of the deposition material guided to the deposition target member;
상기 재료안내수단을 또는 상기 재료안내수단의 내부를 가열함으로써 상기 재료안내수단에 의하여 안내되는 증착재료를 기화시키는 가열수단Heating means for vaporizing the deposition material guided by the material guide means by heating the material guide means or the inside of the material guide means
으로 구성한 것이다.is composed of
또한 제2발명에 관한 진공증착장치는, 제1발명의 증착재료 제어수단으로서, 불활성가스 공급수단에 설치되어 불활성가스의 공급량을 제어하는 가스유량 제어밸브를 사용한 것이다.Further, in the vacuum deposition apparatus according to the second invention, as the vapor deposition material control means according to the first invention, a gas flow control valve provided in the inert gas supply means to control the supply amount of the inert gas is used.
또한 제3발명에 관한 진공증착장치는, 제1발명의 증착재료 제어수단으로서, 재료안내수단의 도중에 배치되고 증착재료의 통과량을 제어하는 증착량 제어밸브를 사용한 것이다.Further, the vacuum deposition apparatus according to the third invention uses, as the deposition material control means of the first invention, a deposition amount control valve disposed in the middle of the material guide means and controlling the passage amount of the deposition material.
또한 제4발명에 관한 진공증착장치는, 제1 내지 제3발명 중에서 어느 하나의 진공증착장치에 있어서, 재료충전용기에 진동을 부여하는 진동부여수단을 설치한 것이다.Further, in the vacuum deposition apparatus according to the fourth invention, in the vacuum deposition apparatus according to any one of the first to third inventions, vibration imparting means for imparting vibration to the material filling container is provided.
또한 제5발명에 관한 진공증착장치는, 제1 내지 제3발명 중에서 어느 하나의 진공증착장치에 있어서, 재료충전용기 내를 교반하는 교반부재를 구비하는 교반수단을 설치한 것이다.Further, in the vacuum vapor deposition apparatus according to the fifth invention, in the vacuum vapor deposition apparatus in any one of the first to third inventions, a stirring means provided with a stirring member for stirring the inside of the material filling container is provided.
또한 제6발명에 관한 진공증착장치는, 제1 내지 제3발명 중에서 어느 하나의 진공증착장치에 있어서, 재료안내수단과 재료충전용기의 사이에 냉각부를 배치한 것이다.Further, in the vacuum deposition apparatus according to the sixth invention, in the vacuum deposition apparatus according to any one of the first to third inventions, a cooling unit is disposed between the material guide means and the material filling container.
또한 제7발명에 관한 진공증착장치는, 제1 내지 제3발명 중에서 어느 하나의 진공증착장치에 있어서, 재료안내수단과 재료충전용기의 사이에, 재료안내수단에 설치된 가열부에서의 복사열이 상기 증착용 용기 내의 증착재료의 표면에 직접 도달하지 않도록 재료이동경로 변경부재를 배치한 것이다.
Further, in the vacuum deposition apparatus according to the seventh invention, in the vacuum deposition apparatus according to any one of the first to third inventions, the radiant heat from the heating unit provided in the material guide means between the material guide means and the material filling container is The material movement path changing member is disposed so as not to directly reach the surface of the deposition material in the deposition container.
상기 구성에 의하면, 재료충전용기에 충전된 분체로 이루어지는 증착재료에 불활성가스를 공급하여 재료안내수단으로 안내시킴과 아울러 이 재료안내수단에 가열수단을 설치하여 증착재료를 기화시키도록 하였기 때문에, 종래와 같이 도가니에서 증착재료를 가열시킴과 아울러 도가니에서의 가열량을 제어함으로써 증착 레이트를 제어하는 것에 비하여, 도가니 즉 재료충전용기에서의 증착재료를 가열할 필요가 없어지게 되고, 따라서 증착재료의 열화를 걱정할 필요가 없다. 또한 증착재료 제어수단에 의하여 증착재료의 공급량을 제어하여 증착 레이트를 올리는 것이 가능하기 때문에, 종래와 같이 증착재료의 가열온도에 의존하고 있었던 경우와는 달리 한계온도를 고려할 필요가 없고, 따라서 증착 레이트를 광범위하게 제어할 수 있다. 즉 증착재료의 가열에 의한 악영향을 방지할 수 있다.
According to the above configuration, an inert gas is supplied to the deposition material made of powder filled in the material filling container and guided to the material guide means, and a heating means is provided in the material guide means to vaporize the deposition material. As compared to controlling the deposition rate by heating the deposition material in the crucible as well as controlling the amount of heating in the crucible, there is no need to heat the deposition material in the crucible, that is, the material filling container, and thus the deposition material is deteriorated. no need to worry about In addition, since it is possible to increase the deposition rate by controlling the supply amount of the deposition material by the deposition material control means, there is no need to consider the limit temperature, unlike the case where the heating temperature of the deposition material is relied on as in the prior art, and thus the deposition rate can be broadly controlled. That is, the adverse effect due to heating of the vapor deposition material can be prevented.
도1은, 본 발명의 실시예1에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 것으로서 일부를 절단한 측면도(cutaway side view)이다.
도2는, 동(同) 실시예1의 진공증착장치에 있어서의 진동수와 증착 레이트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도3은, 동 실시예1의 진공증착장치에 있어서의 불활성가스의 공급량과 증착 레이트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도4는, 동 실시예1의 변형예에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도5는, 동 실시예1의 변형예에 관한 진공증착장치의 요부 구성을 나타내는 단면도이다.
도6은, 도5의 A-A화살표에서 본 단면도이다.
도7은, 동 실시예1의 다른 변형예에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도8은, 본 발명의 실시예2에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 것으로서 일부를 절단한 측면도이다.
도9는, 본 발명의 실시예3에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 것으로서 일부를 절단한 측면도이다.
도10은, 동 실시예3의 진공증착장치에 있어서의 진동수와 증착 레이트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도11은, 동 실시예3의 변형예에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도12는, 동 실시예3의 변형예에 관한 진공증착장치의 요부 구성을 나타내는 단면도이다.
도13은, 도12의 B-B화살표에서 본 단면도이다.
도14는, 동 실시예3의 다른 변형예에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도15는, 본 발명의 실시예4에 관한 진공증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 것으로서 일부를 절단한 측면도이다.Fig. 1 is a partially cutaway side view showing a schematic configuration of a vacuum deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a graph showing the relationship between the frequency and the vapor deposition rate in the vacuum vapor deposition apparatus of the first embodiment.
Fig. 3 is a graph showing the relationship between the supply amount of the inert gas and the deposition rate in the vacuum deposition apparatus of the first embodiment.
Fig. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to a modification of the first embodiment.
Fig. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of essential parts of a vacuum vapor deposition apparatus according to a modification of the first embodiment.
Fig. 6 is a cross-sectional view taken along arrow AA in Fig. 5;
Fig. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to another modification of the first embodiment.
Fig. 8 is a partially cut-away side view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 9 is a partially cut-away side view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 10 is a graph showing the relationship between the frequency and the deposition rate in the vacuum deposition apparatus of Example 3;
Fig. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to a modification of the third embodiment.
Fig. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of essential parts of a vacuum vapor deposition apparatus according to a modification of the third embodiment.
Fig. 13 is a cross-sectional view taken along arrow BB in Fig. 12;
Fig. 14 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to another modification of the third embodiment.
Fig. 15 is a partially cut-away side view showing a schematic configuration of a vacuum vapor deposition apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
(실시예1)(Example 1)
이하에서는 본 발명의 실시예1에 관한 진공증착장치(眞空蒸着裝置)를 도면에 의거하여 설명한다.Hereinafter, a vacuum deposition apparatus according to Example 1 of the present invention will be described based on the drawings.
이 진공증착장치에는, 도1에 나타내는 바와 같이 소정의 진공상태(예를 들면 10-5Pa 이하의 고진공(高眞空) 상태)에서 피증착부재(被蒸着部材)인 박막(薄膜) 모양의 기판(구체적으로는 필름(film)이 사용된다)(K)의 표면(하면)에 증착재료(M)를 부착시켜서 박막을 형성하기 위한 증착실(蒸着室)(성막실(成膜室)이라고도 한다)(2)을 구비하는 증착용 용기(蒸着用 容器)(성막용 용기 또는 진공챔버(眞空chamber)라고도 한다)(1)와, 이 증착용 용기(1)에 즉 증착실(2)에 증착재료(M)를 공급하는(인도하는) 재료공급장치(材料供給裝置)(3)가 구비되어 있다.In this vacuum vapor deposition apparatus, as shown in Fig. 1, a thin film-shaped substrate as a vapor-deposited member in a predetermined vacuum state (for example, in a high vacuum state of 10 -5 Pa or less). A vapor deposition chamber (also called a film formation chamber) for forming a thin film by attaching a vapor deposition material M to the surface (lower surface) of K (specifically, a film is used) ) (2) (also referred to as a film-forming vessel or vacuum chamber) (1) provided with (2), and vapor-deposited in this vapor deposition vessel (1), that is, in the vapor deposition chamber (2) A material feeding device (材料供給裝置) 3 for feeding (leading) the material M is provided.
우선 증착용 용기(1) 내의 구성에 대하여 간단하게 설명한다.First, the structure in the
이 증착용 용기(1)의 증착실(2) 내의 상부에는 피증착부재인 기판(K)의 지지장치(支持裝置)(5)가 배치됨과 아울러, 이 지지장치(5)의 바로 측방에는 기판(K)의 표면에 부착된 증착재료(M)의 막두께를 검출하기 위한 막두께 센서(膜thickness sensor)(6)가 배치되어 있다. 또한 지지장치(5)의 하방에는, 기판(K)에 대한 증착재료(M)의 공급 및 정지를 하기 위한 셔터부재(shutter部材)(7)가 설치되어 있다.A
상기 지지장치(5)는, 기판(K)인 필름을 연속적으로 증착영역(후술하는 재료안내관로(材料案內管路) 선단의 노즐부(nozzle部)에 대응하는 소정 범위의 영역)으로 안내하기 위한 것으로서, 기판(K)을 풀어내기 위한 권취롤(卷取roll)(5a)과, 기판(K)을 감는 권취롤(5b)과, 이들 양쪽 롤(5a, 5b) 사이에 배치되고 기판(K)의 증착면을 증착영역으로 안내하는 안내롤(案內roll)(5c)로 구성되어 있다. 또 기판(K)을 안내롤(5c)의 표면을 따라 이동시키기 위한 전향용 롤(轉向用 roll)(5d)이 안내롤(5c)의 전후(기판의 이동방향에서의 전후)에 배치되어 있다.The
또한 상기 셔터부재(7)는, 예를 들면 모터 등의 회전기(回轉機)(7a)에 의하여 연직축심 주위로 회전되는 회전축체(回轉軸體)(7b)와, 지지장치(5)에 의하여 지지된 기판(K)의 증착면(안내롤(5c)의 최하단의 직선부를 포함하는 수평면)과 평행한 평면 내에서 스윙(swing)되고 이 회전축체(7b)의 상단에 부착되는 셔터판(shutter板)(7c)으로 구성되어 있다. 상기 회전축체(7b)의 회전에 의하여 셔터판(7c)이 기판(K)의 표면을 덮는 증착정지위치와, 표면을 개방하는 증착허가위치의 사이에서 스윙하도록 되어 있다. 그리고 상기 막두께 센서(6)로부터의 측정치는, 후술하는 가스유량 제어밸브를 제어하는 증착 레이트 제어장치(蒸着 rate 制御裝置)(8)에 입력되어 있다.In addition, the
다음에 본 발명의 요지인 재료공급장치(3)에 대하여 설명한다.Next, the
이 재료공급장치(3)는, 증착용 용기(1)의 하방에 배치되고 분체(粉體)(예를 들면 입경(粒徑)이 0.25mm 이하인 분말이다)인 증착재료(M)가 충전(充塡)되는 재료충전용기(材料充塡容器)(예를 들면 도가니와 동일한 밑바닥을 구비하는 원통모양 용기가 사용된다)(11)와, 이 재료충전용기(11)와 상기 증착용 용기(1)에 걸쳐서 연직방향으로 설치된 재료안내수단으로서의 재료안내관로(材料案內管路)(12)와, 상기 재료충전용기(11)의 바닥부에 부착되고 당해 용기(11) 내의 증착재료(M)에 진동을 가하는 진동부여기(振動附與器)(진동부여수단)(13)와, 상기 재료충전용기(11) 내의 하부에 불활성가스(G)를 공급하여 상기 진동부여기(13)에 의하여 진동이 부여된 증착재료(M)를 상기 재료안내관로(12) 내로 즉 상방으로 인도(안내)하기 위한 불활성가스 공급장치(不活性gas 供給裝置)(불활성가스 공급수단)(14)와, 이 불활성가스 공급장치(14)의 배관 도중(후술한다)에 설치되고 불활성가스의 공급량을 즉 가스유량을 제어하는 가스유량 제어밸브(gas流量 制御valve)(15a) 및 이 가스유량 제어밸브(15a)의 개도(開度)를 조절하는 구동부(驅動部)(15b)로 이루어지는 가스공급량 제어장치(15)와, 상기 재료안내관로(12)의 도중에 배치되고 증착재료(M)의 공급량(통과량)을 제어할 수 있는 증착량 제어밸브(蒸着量 制御valve)(16)와, 상기 재료안내관로(12)에 있어서 증착량 제어밸브(16)의 설치부분과 그 상측의 상측 안내관(12a) 및 그 하측의 하측 안내관(12b)을 가열함으로써 재료안내관로(12) 내로 이송된 증착재료(M)를 기화(승화 또는 증발)시키는 가열기(加熱器)(가열수단)(17)로 구성되어 있다. 또한 가열장소에 대해서는 적어도 하측 안내관(12b)이면 좋다. 또 불활성가스로서는 아르곤 가스, 헬륨 가스, 질소 가스 등이 사용된다. 또한 증착재료가 불소화합물이 아닌 경우에는 크립톤(krypton), 크세논(xenon), 라돈(radon) 등을 사용하더라도 좋다.This
따라서 불활성가스 공급장치(14)는, 선단부가 재료충전용기(11)에 설치된 충전실(充塡室)(11a)의 하부에 형성된 가스 공급구(1lb)에 접속된 가스 공급관(21)과, 이 가스 공급관(21)의 도중에 설치된 가스유량 제어밸브(15a)를 포함하는 가스공급량 제어장치(15)와, 상기 가스 공급관(21)의 기단부(基端部)에 접속되고 불활성가스(G)를 공급할 수 있는 가스충전봄베(gas充塡bombe)(22) 등으로 구성되어 있다.Accordingly, the inert
상기 진동부여기(13)는, 구체적으로 도면에 나타내지 않고 있지만 예를 들면 케이싱(casing) 내에 편심축(偏心軸)을 통하여 회전하도록 설치된 진동체와, 상기 편심축을 회전시켜서 당해 진동체를 진동시키는 모터 등으로 구성된 것이다. 이 진동부여기(13)에 의하여 재료충전용기(11) 내의 증착재료(M)에 주로 상하방향으로 진동이 부여되어 부유(浮游)시킴과 아울러, 수평방향으로도 진동되어 증착재료(M)가 풀어진다. 즉 진동에 의하여 증착재료(M)의 부유가 촉진된다.Although not specifically shown in the drawings, the
또한 상기 가열기(17)는, 재료안내관로(12)의 주위에 감긴 전열선(電熱線)(예를 들면 니크롬선(nichrome線) 등) 및 이 전열선에 전기를 공급하는 전원(도면에는 나타내지 않는다)으로 구성되어 있다.In addition, the
또한 상기 재료안내관로(12)의 상단(上端) 즉 상측 안내관(12a)의 상단부가 증착용 용기(1)의 저벽부(底壁部)에 삽입되어 증착실(2) 내로 개구됨과 아울러, 하단은 벨로우즈(bellows) 등의 관상접속부재(管狀接續部材)(25)를 통하여 재료충전용기(11)의 상단 개구부에 접속되어 있다. 또 상측 안내관(12a)의 상단에는, 증착재료를 방출하는 노즐부(nozzle部)(12c)가 설치되어 있다.In addition, the upper end of the
그리고 상기한 증착량 제어밸브(16)는 상측 안내관(12a)의 하부 즉 상측 안내관(12a)과 하측 안내관(12b)의 사이에 설치되어 있다. 또 상기 가열기(17)의 전열선은, 증착량 제어밸브(16)와 그 상측 안내관(12a) 및 하측 안내관(12b)에 감겨 있다.The deposition
또한 상기 증착량 제어밸브(16)의 주된 기능은, 유로(流路)의 개폐기능이며, 물론 유량제어기능도 구비하고 있다. 따라서 이 증착량 제어밸브(16)는, 보통은 진공증착장치의 주제어부(主制御部)에 의하여 개폐가 이루어지도록 되어 있고, 유량제어기능을 사용하는 경우에는 상기한 증착 레이트 제어장치(8)로부터의 개도 명령에 의거하여 제어된다. 또 여기에서의 증착량의 제어는 가스유량 제어밸브(15a)에 의하여 이루어진다.The main function of the deposition
상기 구성에 있어서 기판(K)으로서의 필름의 표면(하면)에 소정 재료의 박막을 형성하는 경우에, 증착실(2) 내의 지지장치(5)에 기판(K)을 지지시킨 상태 즉 기판(K)이 안내용 롤(7c)의 하부 표면에 걸쳐서 안내된 상태에서 증착실(2) 내를 소정의 진공도(眞空度)로 유지한다.In the above configuration, when a thin film of a predetermined material is formed on the surface (lower surface) of the film as the substrate K, the substrate K is supported by the
그리고 충전재료 공급측에서는, 재료충전용기(11)의 충전실(11a) 내에 소정의 증착재료(M)의 분체를 충전함과 아울러 가스충전봄베(22)에도 불활성가스(G)를 충전하여 두고 또한 가열기(17)에 의하여 재료안내관로(12)를 소정의 온도로 가열한다. 또 재료안내관로(12) 내에도 증착실(2)과 마찬가지로 진공상태로 되어 있다.And on the filling material supply side, while filling the predetermined vapor deposition material (M) powder in the filling chamber (11a) of the material filling container (11), the gas filling cylinder (22) is also filled with an inert gas (G), The material guide pipe (12) is heated to a predetermined temperature by the heater (17). Also, the
이 상태에서 진동부여기(13)를 작동시켜서 재료충전용기(11)에 소정의 진동수 및 진폭으로 예를 들면 1Hz∼30Hz의 진동수 및 3mm 이하의 진폭으로 진동을 부여함과 아울러, 가스유량 제어밸브(15a)를 소정의 초기 개도로 열어서 가스 공급관(21)으로부터 불활성가스(예를 들면 아르곤 가스가 사용된다)(G)를 소정의 공급량으로 충전실(11a) 내에 공급한다.In this state, the
이렇게 하면 충전실(11a) 내의 증착재료(M)는, 진동이 부여되고 또한 충전실(11a) 내에 공급된 불활성가스(G)에 의하여 상방으로 날아오름과 아울러 재료안내관로(12) 내를 상방으로 이동하여, 개방상태로 된 증착량 제어밸브(16) 및 그 상방부분에 배치된 가열기(17)에 의하여 소정 온도(구체적으로는 증착재료의 기화온도)로 가열되어 기화된다.In this way, the vapor deposition material M in the filling
이 기화된 증착재료(M)는 노즐부(12c)로부터 증착실(2) 내로 이동됨으로써 기판(K)의 표면에 부착되어 퇴적된다. 즉 기판(K)의 표면에 증착재료의 박막이 형성된다. 물론 기판(K)은 박막의 형성과 아울러 소정의 속도로 권취롤(5b)측에 감겨서 연속적으로 형성되지만, 경우에 따라서는 소정의 길이별로 간헐적으로(소위 배치식(batch式)으로) 형성하더라도 좋다.The vaporized deposition material M is moved from the
또 이 기판(K)에 대한 증착량에 대해서는, 막두께 센서(6)로부터의 측정치인 막두께값이 증착 레이트 제어장치(8)에 입력되고, 여기에서 증착 레이트가 구해짐과 아울러 미리 설정된 증착 레이트로 되도록 구동부(15b)로 개도 명령이 출력되어 가스유량 제어밸브(15a)가 제어된다. 즉 상기한 바와 같이 가스유량 제어밸브(15a)는 증착재료 제어수단으로서 기능을 하게 된다.In addition, with respect to the deposition amount on the substrate K, a film thickness value, which is a measured value from the
여기에서 증착재료에 대하여 설명한다.Here, the vapor deposition material will be described.
즉 증착재료(M)로서는, 무기물 재료 및 유기물 재료가 사용되고, 특히 유기물 재료 중에서도 유기EL용의 재료가 사용되는 것 이외에 당류(糖類) 등도 사용된다.That is, as the vapor deposition material M, inorganic materials and organic materials are used, and in particular, organic EL materials are used as well as saccharides and the like among organic materials.
상세하게 설명하면 무기물 재료로서는, 구리, 알루미늄 등의 금속(모든 금속 및 합금, 금속을 포함하는 화합물), 반금속(半金屬)(모든 반금속 및 반금속을 포함하는 화합물), 할로겐 물질(모든 할로겐 물질, 할로겐 물질을 포함하는 화합물)이 사용되고, 그 이외에 탄소(C) 혹은 셀렌(Se), 또는 탄소(C)를 포함하는 화합물, 또는 셀렌(Se)을 포함하는 화합물도 사용된다.In detail, examples of the inorganic material include metals such as copper and aluminum (all metals and alloys, and metal-containing compounds), semimetals (compounds including all semimetals and semimetals), and halogen substances (all metals and alloys). A halogen substance or a compound containing a halogen substance) is used, and in addition, a compound containing carbon (C) or selenium (Se), or a compound containing carbon (C), or a compound containing selenium (Se) is also used.
상기 금속을 포함하는 화합물로서는 예를 들면 산화갈륨(Ga2O3), 산화텅스텐(WO3) 등이 사용되고, 상기 반금속으로서는 예를 들면 붕소(B), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 폴로늄(Po) 등이 사용되고, 상기 반금속을 포함하는 화합물로서는 예를 들면 산화붕소(B2O3), 산화규소(SiO2) 등이 사용된다.As the compound containing the metal, for example, gallium oxide (Ga 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), etc. are used, and as the semimetal, for example, boron (B), silicon (Si), germanium (Ge) , arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te), polonium (Po), etc. are used, and as a compound containing the metalloid, for example, boron oxide (B 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) etc are used.
또한 유기EL용의 재료로서는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자주입층 및 전자수송층에 사용되는 것이 있다.In addition, as materials for organic EL, there are those used for a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron injection layer, and an electron transport layer.
정공주입층용 및 정공수송층용의 재료로서는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine)(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine)(α-NPD) 등이 있다.As a material for the hole injection layer and the hole transport layer, N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine (N,N' -bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine)(TPD), N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N, and N'-diphenylbenzidine (N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine) (α-NPD).
발광층용의 재료로서는 아릴아민 유도체(arylamine 誘導體), 안트라센 유도체(anthracene 誘導體), 쿠마린 유도체(coumarin 誘導體), 루브렌 유도체(rubrene 誘導體) 등이 있다.Examples of the material for the light emitting layer include arylamine derivatives, anthracene derivatives, coumarin derivatives, rubrene derivatives, and the like.
전자주입층용 및 전자수송층용의 재료로서는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(tris(8-quinolinolato)aluminum)(Alq3), 2-(4-비페닐)-5-(4-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole)(PBD) 등이 있다.As a material for the electron injection layer and the electron transport layer, tris(8-quinolinolato)aluminum)(Alq 3 ), 2-(4-biphenyl)-5-(4-tert- butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole) (PBD) and the like.
여기에서 진동수와 기판 표면에서의 증착 레이트의 관계를 조사하면, 도2에 나타내는 바와 같이 증착 레이트는 진동수에 비례하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 불활성가스의 공급량에 대해서도, 많게 하면 증착 레이트가 커지고, 적게 하면 증착 레이트가 작아진다.When the relationship between the frequency and the deposition rate on the substrate surface is examined here, it can be seen that the deposition rate is proportional to the frequency as shown in FIG. Moreover, also with respect to supply_amount|feed_rate of an inert gas, when it increases, a vapor deposition rate becomes large, and when it decreases, a vapor deposition rate becomes small.
도3에, 불활성가스의 공급량과 증착 레이트의 관계를 그래프로 나타낸다. 이 그래프로부터, 불활성가스의 공급량에 비례하여 증착 레이트가 상승하고 있는 것을 알 수 있다. 즉 진동수 및 불활성가스의 공급량에 의하여 증착 레이트를 제어할 수 있는 것을 알 수 있다. 물론 진동수를 일정하게 유지한 상태에서 불활성가스의 공급량을 제어하면, 용이하게 증착 레이트를 제어할 수 있다. 또 진동수를 일정하게 유지함으로써 증착재료를 고르게 하는 것이 가능하기 때문에 증착 레이트의 안정화를 도모할 수 있다.In Fig. 3, the relationship between the supply amount of the inert gas and the deposition rate is shown graphically. From this graph, it can be seen that the deposition rate is increasing in proportion to the supply amount of the inert gas. That is, it can be seen that the deposition rate can be controlled by the frequency and the supply amount of the inert gas. Of course, if the supply amount of the inert gas is controlled while the frequency is kept constant, the deposition rate can be easily controlled. Moreover, since it is possible to make the vapor deposition material even by keeping the frequency constant, it is possible to achieve stabilization of the deposition rate.
이와 같이 불활성가스의 공급량에 의하여 증착 레이트를 제어할 수 있다는 것은, 종래와 같이 불활성가스를 공급하지 않는 경우에 증착 레이트가 증착재료의 한계온도에 의존하고 있었던 것에 대하여, 증착 레이트를 한계온도에 의존하는 증착 레이트보다 크게 할 수 있는 것을 의미하고 있다.The fact that the deposition rate can be controlled by the amount of the inert gas supplied means that the deposition rate depends on the threshold temperature, whereas the deposition rate depends on the threshold temperature of the deposition material when the inert gas is not supplied as in the prior art. It means that it can be made larger than the deposition rate to be carried out.
상기 진공증착장치의 구성에 의하면, 재료충전용기(11)에 불활성가스를 공급함으로써 충전실(11a)에 충전된 증착재료를 재료안내관로(12)로 안내시킴과 아울러, 이 재료안내관로(12)에 가열기(17)를 설치하여 증착재료를 기화시키도록 하였기 때문에, 종래와 같이 도가니에서 증착재료를 가열시킴과 아울러 도가니에서의 가열량을 제어함으로써 증착 레이트를 제어하는 것에 비하여, 도가니 즉 재료충전용기(11)에서의 증착재료를 가열할 필요가 없어지고, 따라서 증착재료의 열화(劣化)를 걱정할 필요가 없다.According to the configuration of the vacuum deposition apparatus, the deposition material filled in the filling
또한 불활성가스의 공급량을 많게 함으로써 증착 레이트를 올리는 것이 가능하기 때문에, 종래와 같이 증착재료의 가열온도에 의존하고 있었던 경우와는 달리 그 한계온도를 고려하지 않더라도 좋고, 따라서 증착 레이트를 광범위하게 제어할 수 있다. 즉 증착재료의 가열에 의한 악영향을 방지할 수 있다.In addition, since it is possible to increase the deposition rate by increasing the supply amount of the inert gas, unlike the case where the heating temperature of the deposition material was relied on as in the prior art, it is not necessary to consider the limit temperature, and thus the deposition rate can be controlled widely. can That is, the adverse effect due to heating of the vapor deposition material can be prevented.
그런데 상기 실시예1에 있어서는, 관상접속부재(25)의 바로 상방(증착재료의 이동방향에서의 하류측)에 가열이 이루어지는 재료안내관로(12)를 배치(접속)하였지만, 도4∼도6에 나타내는 바와 같이 이들 양자 사이에, 상류측의 온도구배영역(溫度勾配領域)을 감소시키기 위한 냉각기구(冷却機構)(51)를 설치하더라도 좋다.However, in the first embodiment, the
이 냉각기구(51)는, 관상접속부재(25)와 그 바로 상방(증착재료의 이동방향에서의 하류측)의 가열이 이루어지는 하측 안내관(12b)과의 사이에 배치되는 단관부(短管部)(52)와, 이 단관부(52)와 하측 안내관(12b)의 일부에 걸치고 또한 이들의 내면에 대하여 소정의 고리모양 간극(d)을 구비하여 배치되는 냉각부(冷却部)(53)로 구성되어 있다.The cooling mechanism (51) is a short pipe portion disposed between the tubular connecting member (25) and the lower guide tube (12b) directly above it (downstream in the moving direction of the vapor deposition material) is heated.
그리고 이 냉각부(53)는, 관 내면에 배치되고 2중관 구조에 의하여 고리모양 냉각실(55)이 형성됨과 아울러 임의 위치에서 상하방향의 경계판(56)이 배치됨으로써 당해 고리모양 냉각실(55)의 수평단면(水平斷面)이 C자 형상으로 이루어진 냉각용 관체(冷却用 管體)(54)와, 이 냉각용 관체(54)에 있어서 고리모양 냉각실(55)의 경계판(56)의 일측면(一側面) 근방의 위치에서 당해 냉각용 관체(54)에 접속되어 냉각수 등의 냉각유체(冷却流體)(소위 브라인(brine)이다)(F)를 공급하는 냉각유체 공급관(57)과, 고리모양 냉각실(55)의 경계판(56)의 타측면(他側面) 근방의 위치에서 당해 냉각용 관체(54)에 접속되어 냉각유체(F)를 배출하는 냉각유체 배출관(58)과, 이들 냉각유체 공급관(57) 및 냉각유체 배출관(58)을 통하여 냉각유체를 순환시켜서 공급하기 위한 냉각기(59)로 구성되어 있다.And this cooling
또한 상기 고리모양 냉각실(55) 내에는, 냉각유체(F)를 상하로 구부러지게 하여 이동시키기 위한 배플 플레이트(baffle plate)(60)가 소정의 간격으로 또한 상하로부터 교대로 복수 돌출되도록 설치되어 있다. 또 고리모양 간극(d)의 바닥부에는 고리모양 바닥판(65)이 설치되어, 상류측(하방)으로부터 증착재료 및 불활성가스가 들어가는 것을 방지하고 있다.In addition, in the
그런데 고리모양 간극(d)을 형성한 것은 하측 안내관(12b)으로부터 열이 냉각부(53)로 전달되는 것을 방지하기 위한 것이고, 또한 이 고리모양 간극(d)에는, 서로 좁은 간극을 구비하고 통모양의 얇은 스테인레스 강판(stainless 鋼板)(도5 및 도6에 1매만 배치한 상태를 가상선으로 나타내지만, 실제에는 복수 매로 배치되어 있다)(66)이 복수 매(예를 들면 2∼3겹 정도로) 배치되어, 하측 안내관(12b)으로부터의 복사열(輻射熱)이 냉각부(53)로 전달되는 것이 확실하게 방지되어 있다.By the way, the formation of the annular gap d is to prevent heat from being transferred from the
따라서 냉각유체 공급관(57)으로부터 공급된 냉각유체(F)는, 고리모양 냉각실(55)의 일단측으로 들어감과 아울러 배플 플레이트(60)에 의하여 상하측으로 이동하면서 또한 고리모양 냉각실(55)의 타단측으로 이동하고, 즉 그 주위를 냉각시키면서 냉각유체 배출관(58)으로부터 배출된다. 이 배출된 냉각유체(F)는, 냉각기(59)에 의하여 냉각된 후에 다시 냉각유체 공급관(57)을 통하여 고리모양 냉각실(55)로 공급된다.Accordingly, the cooling fluid F supplied from the cooling
이와 같이 냉각부(53)에 의하여 하측 안내관(12b)의 일부 및 단관부(52)를 냉각시키도록 하였기 때문에, 증착재료의 온도구배의 거리를 짧게 할 수 있다. 바꾸어 말하면 냉각부(53)의 일부를 고온의 가열부에 배치하여 증착재료의 온도구배의 거리를 더 짧게 함으로써 증발된 증착재료 즉 증발재료의 액화를 억제할 수 있다.In this way, since a part of the
또 상기 냉각부(53)에 있어서는 고리모양 냉각실(55) 내에 배플 플레이트(60)를 배치하였지만, 배플 플레이트를 없앤 것이더라도 좋고 또 2중관 구조를 대신하여 관 내면(하측 안내관(12b)의 일부 및 단관부(52)의 내면)에 냉각관을 나선모양으로 감은 나선구조로 한 것이더라도 좋다. 이 경우에 나선모양으로 감긴 냉각관에 있어서의 나선부분의 내측통로에는 증착재료, 불활성가스 등이 원활하게 이동할 수 있도록 안내통부(案內筒部)가 설치됨과 아울러, 냉각관에 있어서 나선부분의 외측과 상기 관 내면의 사이에는 고리모양 간극(도5의 기호 d로 나타낸 것과 같은 고리모양 간극)이 형성되어 하측 안내관(12b)으로부터 열이 전달되는 것이 방지된다. 또한 이 고리모양 간극의 바닥부에는 고리모양 바닥판(도5의 부재번호 65로 나타낸 것과 같은 고리모양 바닥판)이 설치되어 증착재료, 불활성가스 등이 하방으로부터 고리모양 간극으로 들어가는 것이 방지된다. 또한 도5 및 도6에 대하여 설명한 바와 같이 상기 고리모양 간극에, 서로 좁은 간극을 구비하고 통모양의 얇은 스테인레스 강판(도5 및 도6의 부재번호 66으로 나타낸 것과 같은 스테인레스 강판)을 복수 매 배치하여 하측 안내관(12b)으로부터의 복사열이 냉각부(53)로 전달되는 것을 확실하게 방지하더라도 좋다.Further, in the
또한 상기 실시예1에 있어서는 관상접속부재(25)의 바로 상방에 가열이 이루어지는 재료안내관로(12)를 직선모양으로(연직방향으로) 접속하였지만, 도7에 나타내는 바와 같이 이 재료안내관로(12)의 하측 안내관(12b)과 관상접속부재(25)의 사이에 배치되고, 상방으로 이동하는 증착재료의 이동경로를 변경시키는, 측면에서 보았을 때에 L자 형상(경사진 것이더라도 좋다)의 관상체(管狀體)로 이루어지는 재료이동경로 변경관(재료이동경로 변경부재라고도 할 수 있다)(61)을 배치하더라도 좋다.Further, in the first embodiment, the
이 재료이동경로 변경관(61)은, 측면에서 보았을 때에 L자 형상(정확하게는 역L자 형상)으로 이루어진 하측 안내관(12b)에 일단부(一端部)가 접속된 수평의 제1경로 변경관부(61a)와, 이 제1경로 변경관부(61a)의 타단부(他端部)와 관상접속부재(25)에 접속된 연직의 제2경로 변경관부(6lb)로 구성되어 있다. 물론 하측 안내관(12b)과 제2경로 변경관부(6lb)는, 그 설치위치가 수평방향으로 서로 비키어 놓아져 있다. 또 이 재료이동경로 변경관(61)은 비가열영역(非加熱領域)으로 되어 있다.This material movement
이와 같이 하측 안내관(12b)과 관상접속부재(25)의 사이에, 측면에서 보았을 때가 L자 형상인 재료이동경로 변경관(61)을 배치하였기 때문에, 재료충전용기(11) 내의 증착재료가, 가열기(17)가 설치된 가열영역인 하측 안내관(12b)으로부터의 복사열의 영향을 받는 것이 방지되어 있다. 즉 재료충전용기(11) 내의 증착재료 표면에서의 용융이 없어지게 되어, 증착 레이트의 안정화 및 불활성가스의 유량의 감소화를 도모할 수 있다.As described above, between the
또 재료이동경로 변경관(61)을 설치하지 않은 경우에는, 증착재료측으로부터 가열영역인 고온가열부(하측 안내관(12b))가 직접 보이기 때문에 고온가열부로부터의 복사열에 의하여 증착재료의 표면이 용융되고, 따라서 용착재료의 손실에 추가하여 재료의 날아오름이 억제됨으로써, 증착 레이트가 불안정하게 됨과 아울러 공급하는 불활성가스의 유량이 증가하게 된다.In the case where the material movement
상기 실시예1에 있어서의 증착재료의 이동경로를 구성하는 관부재 상호간의 결합부에 관한 설명은 특별하게 하지 않았지만, 도면에 나타내는 바와 같이 플랜지 커플링(flange coupling)이 사용되고 있다(이하에 나타내는 실시예2에 대해서도 동일한 것으로 한다).Although the description regarding the coupling portion between the pipe members constituting the movement path of the vapor deposition material in the first embodiment is not specifically described, as shown in the drawing, a flange coupling is used (implementation shown below). The same applies to Example 2).
(실시예2)(Example 2)
다음에 본 발명의 실시예2에 관한 진공증착장치를 도면에 의거하여 설명한다.Next, a vacuum vapor deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
상기의 실시예1에서는 재료충전용기를 진동부여기(진동수단)에 의하여 진동시키는 것으로서 설명하였지만, 본 실시예2의 진공증착장치는 진동시키는 대신에 재료충전용기 내를 교반(攪拌)시키도록 한 것이다.In the
본 실시예2에 관한 진공증착장치와 실시예1과의 다른 부분은 재료충전용기의 부분이기 때문에, 본 실시예2에서는 이 부분에 주목하여 설명함과 아울러 실시예1과 동일한 구성부재에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.Since the vacuum vapor deposition apparatus according to the second embodiment and the part different from the first embodiment are parts of the material filling container, the second embodiment pays attention to this part and describes the same components as in the first embodiment. Numbers are given and detailed descriptions thereof are omitted.
간단하게 설명하면 실시예1에서 설명한 재료이동경로 변경관(61)에, 재료충전용기(11) 내의 증착재료를 교반할 수 있는 교반장치(교반수단)를 설치한 것이며, 여기에서는 이 교반장치를 중심으로 하여 설명한다. 또 재료충전용기는 진동되지 않기 때문에 관상접속부재(25)는 설치되지 않았다.Briefly, a stirring device (stirring means) capable of stirring the deposition material in the
즉 도8에 나타내는 바와 같이 실시예2에 관한 교반장치(71)는, 하측 안내관(12b)에 일단부가 접속된 수평의 제1경로 변경관부(61a)의 타단측에 배치된 전동기(電動機)(72)와, 제2경로 변경관부(6lb) 내에 연직방향으로 배치됨과 아울러 상단이 전동기(72)에 접속된 회전축(74) 및 이 회전축의 하단에 부착된 교반날개(교반부재의 일례로서 날개에 한정되는 것은 아니다)(75)로 이루어지는 교반체(73)로 구성되어 있다.That is, as shown in Fig. 8, the stirring
따라서 증착할 때에 전동기(72)에 의하여 교반체(73)를 회전시킴으로써 재료충전용기(11) 내의 증착재료를 날아오르게 하여 재료안내관로(12)측으로 이동시킬 수 있고, 따라서 상기한 실시예1에 있어서의 진동과 동일한 작용효과가 얻어진다.Therefore, by rotating the stirring
즉 재료충전용기(11) 내의 분체로 이루어지는 증착재료를 교반체(73)에 의하여 교반함과 아울러 불활성가스를 공급하여 재료안내관로(12)로 안내시키고 또한 이 재료안내관로(12)에 가열기(17)를 설치하여 증착재료를 기화시키도록 하였기 때문에, 종래와 같이 도가니에서 증착재료를 가열시킴과 아울러 도가니에서의 가열량을 제어함으로써 증착 레이트를 제어하는 것에 비하여, 도가니 즉 재료충전용기(11)에서의 증착재료를 가열할 필요가 없어지고, 따라서 증착재료의 열화를 걱정할 필요가 없다.That is, the deposition material made of powder in the
그리고 불활성가스의 공급량을 제어함으로써 즉 불활성가스의 공급량을 많게 함으로써 증착 레이트를 올리는 것이 가능하기 때문에, 종래와 같이 증착재료의 가열온도에 의존하고 있었던 경우와는 달리 한계온도를 고려할 필요가 없고, 따라서 증착 레이트를 광범위하게 제어할 수 있다. 즉 증착재료의 가열에 의한 악영향을 방지할 수 있다.And since it is possible to increase the deposition rate by controlling the supply amount of the inert gas, that is, by increasing the supply amount of the inert gas, there is no need to consider the limit temperature, unlike the case where it relied on the heating temperature of the deposition material as in the prior art. The deposition rate can be controlled over a wide range. That is, the adverse effect due to heating of the vapor deposition material can be prevented.
상기 설명에 있어서는 진동부여기를 대신하여 교반장치(71)를 설치하였지만, 교반장치(71)와 진동부여기를 함께 설치하더라도 좋다. 이 경우에 관상접속부재(25)가 필요하게 된다.Although the stirring
이 경우에 진동과 함께 교반도 이루어지기 때문에, 진동에 의하여 증착재료가 덩어리로 된 경우에, 이 덩어리를 풀 수 있다.In this case, since agitation is also performed together with vibration, when the vapor deposition material becomes agglomerate due to vibration, the agglomeration can be loosened.
또한 상기 실시예1 및 실시예2에 있어서는, 기판이 필름인 경우에 대하여 설명하였지만 예를 들면 도1, 도7 및 도8의 가상선으로 나타내는 바와 같이 기판(K')이, 평면에서 보았을 때가 사각형 모양인 스테인레스제(stainless製), 실리콘제(silicon製)의 판재(板材)이더라도 좋다. 물론 이 경우에 증착작업은 배치식으로 이루어진다.Further, in Examples 1 and 2, the case where the substrate is a film has been described. For example, as shown by the imaginary lines in Figs. 1, 7 and 8, when the substrate K' is viewed in plan. A rectangular-shaped stainless steel or silicon plate material may be used. Of course, in this case, the deposition operation is performed in a batch type.
또한 상기 실시예1 및 실시예2에 있어서는, 선단부를 제외한 재료안내관로 및 재료충전용기를 증착용 용기의 외부에 배치하였지만, 필요에 따라 재료안내관로를, 또는 재료안내관로 및 재료충전용기를 증착용 용기의 내부에 배치하더라도 좋다. 또한 증착용 용기 내에서 수평으로 배치된 기판의 하면에 증착시키도록 설명하였지만, 예를 들면 기판을 연직으로 배치하여 기판의 연직면에 증착시키는 것에도, 또는 수평으로 배치된 기판의 상면에 증착시키도록 한 것에도 적용할 수 있다.Further, in Examples 1 and 2, the material guide pipe and the material filling container were disposed outside the deposition container except for the tip, but the material guide pipe or the material guide pipe and the material filling container were increased if necessary. You may arrange|position inside the wearing container. In addition, although it has been described to deposit on the lower surface of the substrate arranged horizontally in the deposition container, for example, to deposit the substrate on the vertical surface of the substrate by placing the substrate vertically, or to deposit on the upper surface of the substrate arranged horizontally It can also be applied to one.
이 경우의 구성을, 상기한 실시예1 및 실시예2에 관한 구성에 포함시킨 진공증착장치의 구성에 적용하여 나타내면, 다음과 같이 된다.When the configuration in this case is applied to the configuration of the vacuum vapor deposition apparatus included in the configuration according to the first and second embodiments described above, it will be as follows.
즉 이 진공증착장치는, 진공상태에서 피증착부재의 표면에 증착재료를 부착시켜서 박막을 형성하기 위한 증착용 용기와, 상기 증착용 용기 내의 피증착부재에 증착재료를 인도하는 재료공급장치를 구비하고,That is, this vacuum deposition apparatus includes a deposition container for forming a thin film by attaching a deposition material to the surface of a deposition target member in a vacuum state, and a material supply device for delivering the deposition material to the deposition target member in the deposition container. do,
상기 재료공급장치를,the material supply device,
분체의 증착재료가 충전되는 재료충전용기와,A material filling container in which the powder deposition material is filled, and
상기 재료충전용기 내에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단과,an inert gas supply means for supplying an inert gas into the material filling container;
상기 증착재료를 피증착부재로 안내하는 재료안내수단과,material guiding means for guiding the deposition material to the deposition target member;
상기 피증착부재로 안내되는 증착재료의 공급량을 제어하는 증착재료 제어수단과,a deposition material control means for controlling a supply amount of the deposition material guided to the deposition target member;
상기 재료안내수단을 또는 상기 재료안내수단의 내부를 가열함으로써 당해 재료안내수단에 의하여 안내되는 증착재료를 기화시키는 가열수단으로heating means for vaporizing the deposition material guided by the material guide means by heating the material guide means or the inside of the material guide means
구성한 것이고,is composed,
또 상기 증착재료 제어수단으로서, 불활성가스 공급수단에 설치되어 불활성가스의 공급량을 제어하는 가스유량 제어밸브를 사용한 것이다.In addition, as the vapor deposition material control means, a gas flow control valve installed in the inert gas supply means to control the supply amount of the inert gas is used.
이하에서는 또한 실시예3 및 실시예4에 대하여 설명한다.Examples 3 and 4 will also be described below.
상기 실시예1 및 실시예2에서 나타낸 진공증착장치에 있어서는, 증착재료의 증발량의 제어를 진동과 불활성가스의 공급량에 의거하여 하는 것으로서 설명하였지만, 이하에 나타내는 실시예에서는 진동과 재료안내관로에서의 증착재료(증발한 증착재료)의 통과량(증착량)을 제어하도록 한 것이다.In the vacuum vapor deposition apparatus shown in the
또 실시예3 및 실시예4에 관한 진공증착장치의 구성은, 상기한 실시예1 및 실시예2에서 설명한 것과 거의 동일한 것이지만 다시 설명한다.Further, the configuration of the vacuum vapor deposition apparatus according to Examples 3 and 4 is substantially the same as that described in Examples 1 and 2 described above, but will be described again.
(실시예3)(Example 3)
이하에서는 본 발명의 실시예3에 관한 진공증착장치를 도면에 의거하여 설명한다.Hereinafter, a vacuum deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
이 진공증착장치에는, 도9에 나타내는 바와 같이 소정의 진공상태(예를 들면 10-5Pa 이하의 고진공상태)에서 피증착부재인 박막모양의 기판(구체적으로는 필름이 사용된다)(K)의 표면(하면)에 증착재료(M)를 부착시켜서 박막을 형성하기 위한 증착실(성막실이라고도 한다)(102)을 구비하는 증착용 용기(성막용 용기 또는 진공챔버라고도 한다)(101)와, 이 증착용 용기(101)에 즉 증착실(102)에 증착재료(M)를 공급하는(인도하는) 재료공급장치(103)가 구비되어 있다.In this vacuum deposition apparatus, as shown in Fig. 9, a thin-film substrate (specifically, a film is used) as a vapor-deposited member in a predetermined vacuum state (for example, a high vacuum state of 10 -5 Pa or less) (K) A vapor deposition vessel (also referred to as a film forming vessel or a vacuum chamber) 101 having a vapor deposition chamber (also referred to as a film forming chamber) 102 for forming a thin film by attaching a vapor deposition material M to the surface (lower surface) of the , a
우선 증착용 용기(101) 내의 구성에 대하여 간단하게 설명한다.First, the structure in the
이 증착용 용기(101)의 증착실(102) 내의 상부에는 피증착부재인 기판(K)의 지지장치(105)가 배치됨과 아울러, 이 지지장치(105)의 바로 측방에는 기판(K)의 표면에 부착된 증착재료(M)의 막두께를 검출하기 위한 막두께 센서(106)가 배치되어 있다. 또한 지지장치(105)의 하방에는, 기판(K)에 대한 증착재료(M)의 공급 및 정지를 하기 위한 셔터부재(107)가 설치되어 있다.A
상기 지지장치(105)는, 기판(K)인 필름을 연속적으로 증착영역(후술하는 재료안내관로 선단의 노즐부에 대응하는 소정 범위의 영역)으로 안내하기 위한 것으로서, 기판(K)을 풀어내기 위한 권취롤(105a)과, 기판(K)을 감는 권취롤(105b)과, 이들 양쪽 롤(105a, 105b) 사이에 배치되고 기판(K)의 증착면을 증착영역으로 안내하는 안내롤(105c)로 구성되어 있다. 또 기판(K)을 안내롤(105c)의 표면을 따라 이동시키기 위한 전향용 롤(105d)이 안내롤(105c)의 전후(기판의 이동방향에서의 전후)에 배치되어 있다.The
또한 상기 셔터부재(107)는, 예를 들면 모터 등의 회전기(107a)에 의하여 연직축심 주위로 회전되는 회전축체(107b)와, 지지장치(105)에 의하여 지지된 기판(K)의 증착면(안내롤(105c)의 최하단의 직선부를 포함하는 수평면)과 평행한 평면 내에서 스윙되고 이 회전축체(107b)의 상단에 부착되는 셔터판(107c)으로 구성되어 있다. 상기 회전축체(107b)의 회전에 의하여 셔터판(107c)이 기판(K)의 표면을 덮는 증착정지위치와, 표면을 개방하는 증착허가위치의 사이에서 스윙하도록 되어 있다. 그리고 상기 막두께 센서(106)로부터의 측정치는, 후술하는 증착량 제어밸브를 제어하는 증착 레이트 제어장치(108)에 입력된다.In addition, the
다음에 본 발명의 요지인 재료공급장치(103)에 대하여 설명한다.Next, the
이 재료공급장치(103)는, 증착용 용기(101)의 하방에 배치되고 분체(예를 들면 입경이 0.25mm 이하인 분말이다)의 증착재료(M)가 충전되는 재료충전용기(예를 들면 도가니와 동일한 밑바닥을 구비하는 원통모양 용기가 사용된다)(111)와, 이 재료충전용기(111)와 상기 증착용 용기(101)에 걸쳐서 연직방향으로 설치된 재료안내수단으로서의 재료안내관로(112)와, 상기 재료충전용기(111)의 바닥부에 부착되고 당해 용기(111) 내의 증착재료(M)에 진동을 부여하는 진동부여기(진동부여수단)(113)와, 상기 재료충전용기(111) 내의 하부에 불활성가스(G)를 공급하여 상기 진동부여기(113)에 의하여 진동이 부여된 증착재료(M)를 상기 재료안내관로(112) 내로 즉 상방으로 인도(안내)하기 위한 불활성가스 공급장치(불활성가스 공급수단)(114)와, 상기 재료안내관로(112)의 도중에 배치되고 증착재료(M)의 통과량(증착량)을 제어하기 위한 증착량 제어밸브(증착재료 제어밸브라고도 할 수 있다)(115a) 및 이 증착량 제어밸브(115a)의 개도를 조절하는 구동부(115b)로 이루어지는 증착량 제어장치(증착재료 제어수단)(115)와, 상기 재료안내관로(112)에 있어서 증착량 제어밸브(115a)의 설치부분과 그 상측의 상측 안내관(112a) 및 그 하측의 하측 안내관(112b)을 가열함으로써 재료안내관로(112) 내로 이송된 증착재료(M)를 기화(승화 또는 증발)시키는 가열기(가열수단)(116)로 구성된 것이다. 또한 가열장소에 대해서는 적어도 하측 안내관(112b)이면 좋다(하측 안내관(112b)을 가열하는 것은, 증착량 제어밸브(115a)에 의하여 증착 레이트를 제어하는 관계상, 그 상류측에서 증착재료(M)를 기화시킬 필요가 있기 때문에). 또 불활성가스로서는 아르곤 가스, 헬륨 가스, 질소 가스 등이 사용된다. 또한 증착재료가 불소화합물이 아닌 경우에는 크립톤, 크세논, 라돈 등을 사용하더라도 좋다.This
상기 진동부여기(113)는, 구체적으로 도면에는 나타내지 않았지만 예를 들면 케이싱 내에 편심축을 통하여 회전하도록 설치된 진동체와, 상기 편심축을 회전시켜서 당해 진동체를 진동시키는 모터 등으로 구성되어 있다. 이 진동부여기(113)에 의하여 재료충전용기(111) 내의 증착재료(M)에 주로 상하방향으로 진동이 부여되어 부유시킴과 아울러, 수평방향으로도 진동되어 증착재료(M)가 풀어진다. 즉 진동에 의하여 증착재료(M)의 부유가 촉진된다.Although not specifically shown in the drawing, the
또한 상기 가열기(116)는, 재료안내관로(112)의 주위에 감긴 전열선(예를 들면 니크롬선 등) 및 이 전열선에 전기를 공급하는 전원(도면에는 나타내지 않는다)으로 구성되어 있다.Further, the
또한 상기 불활성가스 공급장치(114)는, 선단부가 재료충전용기(111)에 설치된 충전실(111a)의 하부에 형성된 가스 공급구(11lb)에 접속됨과 아울러 도중에 가스유량 제어밸브(122)가 설치된 가스 공급관(121)과, 이 가스 공급관(121)의 기단부에 접속되고 불활성가스(G)를 공급할 수 있는 가스충전봄베(123) 등으로 구성되어 있다.In addition, the inert
또한 상기 재료안내관로(112)의 상단 즉 상측 안내관(112a)의 상단부가 증착용 용기(101)의 저벽부에 삽입되어 증착실(102) 내에 개구됨과 아울러, 하단은 벨로우즈 등의 관상접속부재(125)를 통하여 재료충전용기(111)의 상단 개구부에 접속되어 있다. 또 상측 안내관(112a)의 상단에는 증착재료를 방출하는 노즐부(112c)가 설치되어 있다.In addition, the upper end of the
그리고 상기한 증착량 제어밸브(115a)는 상측 안내관(112a)의 하부 즉 상측 안내관(112a)과 하측 안내관(112b)의 사이에 설치되어 있다. 또 상기 가열기(116)의 전열선은, 증착량 제어밸브(115a)와 그 상측 안내관(112a) 및 하측 안내관(112b)에 감겨 있다. 상기 증착량 제어밸브(115a)는, 상기한 증착 레이트 제어장치(108)로부터의 개도 명령에 의거하여 제어된다.The deposition
상기 구성에 있어서 기판(K)으로서의 필름의 표면(하면)에 소정 재료의 박막을 형성하는 경우에, 증착실(102) 내의 지지장치(105)에 기판(K)을 지지시킨 상태 즉 기판(K)이 안내롤(105c)의 하부 표면에 걸쳐서 안내된 상태에서 증착실(102) 내를 소정의 진공도로 유지한다.In the above configuration, when a thin film of a predetermined material is formed on the surface (lower surface) of the film as the substrate K, the substrate K is supported by the
그리고 충전재료 공급측에서는, 재료충전용기(111)의 충전실(111a) 내에 소정의 증착재료(M)의 분체를 충전함과 아울러 가스충전봄베(123)에도 불활성가스(G)를 충전하여 두고 또한 가열기(116)에 의하여 재료안내관로(112)를 소정의 온도로 가열한다. 또 재료안내관로(112) 내에도 증착실(102)과 동일하게 진공상태로 되어 있다.And on the filling material supply side, while filling the predetermined deposition material (M) powder in the filling
이 상태에서 진동부여기(113)를 작동시켜서 재료충전용기(111)에 소정의 진동수 및 진폭으로 예를 들면 1Hz∼30Hz의 진동수 및 3mm 이하의 진폭으로 진동을 부여함과 아울러 가스유량 제어밸브(122)를 열어서 가스 공급관(121)으로부터 불활성가스(예를 들면 아르곤 가스가 사용된다)(G)를 소정의 공급량으로 충전실(111a) 내에 공급한다.In this state, the
이렇게 하면 충전실(111a) 내의 증착재료(M)는, 진동이 부여되고 또한 충전실(111a) 내에 공급된 불활성가스(G)에 의하여 상방으로 날아오름과 아울러 재료안내관로(112) 내를 상방으로 이동하여, 증착량 제어밸브(115a) 및 그 상방부분에 배치된 가열기(116)에 의하여 소정 온도(구체적으로는 증착재료의 기화온도)로 가열되어 기화한다.In this way, the vapor deposition material M in the filling
이 기화된 증착재료(M)는 노즐부(112c)로부터 증착실(102) 내로 이동하여 기판(K)의 표면에 부착되어 퇴적된다. 즉 기판(K)의 표면에 증착재료의 박막이 형성된다. 물론 기판(K)은 박막의 형성과 아울러 소정 속도로 권취롤(105b)측에 감겨서 연속적으로 형성되지만, 경우에 따라서는 소정의 길이별로 간헐적으로(소위 배치식으로) 형성하더라도 좋다.The vaporized deposition material M moves from the
또 이 기판(K)에 대한 증착량에 대해서는, 막두께 센서(106)로부터의 측정치인 막두께값이 증착 레이트 제어장치(108)에 입력되고, 여기에서 증착 레이트가 구해짐과 아울러 미리 설정된 증착 레이트로 되도록 구동부(115b)로 개도 명령이 출력되어 증착량 제어밸브(115a)가 제어된다.In addition, with respect to the deposition amount on the substrate K, a film thickness value, which is a measured value from the
여기에서 증착재료에 대하여 설명한다.Here, the vapor deposition material will be described.
즉 증착재료(M)로서는 무기물 재료 및 유기물 재료가 사용되고, 특히 유기물 재료 중에서도 유기EL용의 재료가 사용되는 것 이외에 당류 등도 사용된다.That is, as the vapor deposition material M, inorganic materials and organic materials are used, and among organic materials, materials for organic EL are used in addition to sugars and the like.
상세하게 설명하면 무기물 재료로서는 구리, 알루미늄 등의 금속(모든 금속 및 합금, 금속을 포함하는 화합물), 반금속(모든 반금속 및 반금속을 포함하는 화합물), 할로겐 물질(모든 할로겐 물질, 할로겐 물질을 포함하는 화합물)이 사용되고, 그 이외에 탄소(C) 혹은 셀렌(Se), 또는 탄소(C)를 포함하는 화합물, 또는 셀렌(Se)을 포함하는 화합물도 사용된다.In detail, as the inorganic material, metals such as copper and aluminum (all metals and alloys, and metal-containing compounds), semimetals (all semimetals and semi-metals-containing compounds), halogen substances (all halogen substances, halogen substances) compound containing ), and other compounds containing carbon (C) or selenium (Se), or carbon (C), or compounds containing selenium (Se) are also used.
상기 금속을 포함하는 화합물로서는 예를 들면 산화갈륨(Ga2O3), 산화텅스텐(WO3) 등이 사용되고, 상기 반금속으로서는 예를 들면 붕소(B), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 폴로늄(Po) 등이 사용되고, 상기 반금속을 포함하는 화합물로서는 예를 들면 산화붕소(B2O3), 산화규소(SiO2) 등이 사용된다.As the compound containing the metal, for example, gallium oxide (Ga 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), etc. are used, and as the semimetal, for example, boron (B), silicon (Si), germanium (Ge) , arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te), polonium (Po), etc. are used, and as a compound containing the metalloid, for example, boron oxide (B 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) etc are used.
또한 유기EL용의 재료로서는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자주입층 및 전자수송층에 사용되는 것이 있다.In addition, as materials for organic EL, there are those used for a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron injection layer, and an electron transport layer.
정공주입층용 및 정공수송층용의 재료로서는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(α-NPD) 등이 있다.Materials for the hole injection layer and the hole transport layer include N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine (TPD), N ,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine (α-NPD) and the like.
발광층용의 재료로서는 아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 루브렌 유도체 등이 있다.Examples of the material for the light emitting layer include arylamine derivatives, anthracene derivatives, coumarin derivatives, and rubrene derivatives.
전자주입층용 및 전자수송층용의 재료로서는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3), 2-(4-비페닐)-5-(4-터트-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(PBD) 등이 있다.As a material for the electron injection layer and the electron transport layer, tris(8-quinolinolato)aluminum (Alq 3 ), 2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4 -Oxadiazole (PBD), etc.
여기에서 진동수와 기판 표면에서의 증착 레이트의 관계를 조사하면, 도10에 나타내는 바와 같이 증착 레이트는 진동수에 비례하고 있는 것을 알 수 있다. 즉 진동수를 제어하였을 경우에도 증착 레이트를 제어할 수 있는 것을 알 수 있다. 또 진동수를 일정하게 유지함으로써 증착재료를 고르게 하는 것이 가능하기 때문에 증착 레이트의 안정화를 도모할 수 있다.When the relationship between the frequency and the deposition rate on the substrate surface is examined here, it can be seen that the deposition rate is proportional to the frequency as shown in FIG. That is, it can be seen that the deposition rate can be controlled even when the frequency is controlled. Moreover, since it is possible to make the vapor deposition material even by keeping the frequency constant, it is possible to achieve stabilization of the deposition rate.
상기 진공증착장치의 구성에 의하면, 재료충전용기(111)에 불활성가스를 공급함으로써 충전실(111a)에 충전된 증착재료를 재료안내관로(112)로 안내시킴과 아울러, 이 재료안내관로(112)에 가열기(116)를 설치하여 증착재료를 기화시키도록 하였기 때문에, 종래와 같이 도가니에서 증착재료를 가열시킴과 아울러 도가니에서의 가열량을 제어함으로써 증착 레이트를 제어하는 것에 비하여, 도가니 즉 재료충전용기(111)에서의 증착재료를 가열할 필요가 없어지고, 따라서 증착재료의 열화를 걱정할 필요가 없다.According to the configuration of the vacuum deposition apparatus, by supplying an inert gas to the
또한 상기 실시예3에 있어서는 관상접속부재(125)의 바로 상방(증착재료의 이동방향에서의 하류측)에 가열이 이루어지는 재료안내관로(112)를 배치(접속)하였지만, 도11∼도13에 나타내는 바와 같이 이들 양자 사이에, 상류측의 온도구배영역을 감소시키기 위한 냉각기구(151)를 설치하더라도 좋다.Further, in the third embodiment, the
이 냉각기구(151)는, 관상접속부재(125)와 그 바로 상방(증착재료의 이동방향에서의 하류측)의 가열이 이루어지는 하측 안내관(112b)과의 사이에 배치되는 단관부(152)와, 이 단관부(152)와 하측 안내관(112b)의 일부에 걸치고 또한 이들의 내면에 대하여 소정의 고리모양 간극(d)을 구비하여 배치되는 냉각부(153)로 구성되어 있다.The
그리고 이 냉각부(153)는, 관 내면에 배치되고 2중관 구조에 의하여 고리모양 냉각실(155)이 형성됨과 아울러 임의 위치에서 상하방향의 경계판(156)이 배치됨으로써 당해 고리모양 냉각실(155)의 수평단면이 C자 형상으로 이루어진 냉각용 관체(154)와, 이 냉각용 관체(154)의 고리모양 냉각실(155)의 경계판(156)의 일측면 근방의 위치에서 당해 냉각용 관체(154)에 접속되고 냉각수 등의 냉각유체(소위 브라인이다)(F)를 공급하는 냉각유체 공급관(157)과, 고리모양 냉각실(155)의 경계판(156)의 타측면 근방의 위치에서 당해 냉각용 관체(154)에 접속되고 냉각유체(F)를 배출하는 냉각유체 배출관(158)과, 이들 냉각유체 공급관(157) 및 냉각유체 배출관(158)을 통하여 냉각유체를 순환시켜서 공급하기 위한 냉각기(159)로 구성되어 있다.And the
또한 고리모양 냉각실(155) 내에는, 냉각유체(F)를 상하로 구부러지게 하여 이동시키기 위한 배플 플레이트(160)가 소정의 간격으로 또한 상하로부터 교대로 복수 돌출하도록 설치되어 있다. 또 고리모양 간극(d)의 바닥부에는 고리모양 바닥판(165)이 설치되어, 상류측(하방)으로부터 증착재료 및 불활성가스가 들어가는 것을 방지하고 있다.In addition, in the
그런데 고리모양 간극(d)을 형성한 것은 하측 안내관(112b)으로부터 열이 냉각부(153)로 전달되는 것을 방지하기 위한 것이고, 또한 이 고리모양 간극(d)에는, 서로 좁은 간극을 구비하고 통모양의 얇은 스테인레스 강판(도12 및 도13에 1매만 배치한 상태를 가상선으로 나타내지만, 실제에는 복수 매로 배치되어 있다)(166)이 복수 매(예를 들면 2∼3겹 정도로) 배치되어, 하측 안내관(112b)으로부터의 복사열이 냉각부(153)로 전달되는 것이 확실하게 방지되어 있다.However, the formation of the annular gap d is to prevent heat from being transferred from the
따라서 냉각유체 공급관(157)으로부터 공급된 냉각유체(F)는, 고리모양 냉각실(155)의 일단측으로 들어감과 아울러 배플 플레이트(160)에 의하여 상하로 이동하면서 또한 고리모양 냉각실(155)의 타단측으로 이동하여 즉 그 주위를 냉각시키면서 냉각유체 배출관(158)으로부터 배출된다. 이 배출된 냉각유체(F)는, 냉각기(159)에서 냉각된 후에 다시 냉각유체 공급관(157)을 통하여 고리모양 냉각실(155)로 공급된다.Accordingly, the cooling fluid F supplied from the cooling
이와 같이 냉각부(153)에 의하여 하측 안내관(112b)의 일부 및 단관부(152)를 냉각시키도록 하였기 때문에, 증착재료의 온도구배의 거리를 짧게 할 수 있다. 바꾸어 말하면 냉각부의 일부를 고온의 가열부에 배치하여 증착재료의 온도구배의 거리를 더 짧게 함으로써 증발된 증착재료 즉 증발재료의 액화를 억제할 수 있다.In this way, since a part of the
또 상기 냉각부(153)에 있어서는 고리모양 냉각실(155) 내에 배플 플레이트(160)를 배치하였지만, 배플 플레이트를 없앤 것이더라도 좋고 또 2중관 구조를 대신하여 관 내면(하측 안내관(112b)의 일부 및 단관부(152)의 내면)에 냉각관을 나선모양으로 감은 나선구조로 한 것이더라도 좋다. 이 경우에 나선모양으로 감긴 냉각관에 있어서 나선부분의 내측통로에는, 증착재료, 불활성가스 등이 원활하게 이동할 수 있도록 안내통부가 설치됨과 아울러 냉각관에 있어서의 나선부분의 외측과 상기 관 내면의 사이에는 고리모양 간극(도12의 기호 d로 나타낸 것과 같은 고리모양 간극)이 형성되어, 하측 안내관(112b)으로부터 열이 전달되는 것이 방지된다. 또한 이 고리모양 간극의 바닥부에는 고리모양 바닥판(도12의 부재번호 165로 나타낸 것과 같은 고리모양 바닥판)이 설치되어 증착재료, 불활성가스 등이 하방으로부터 고리모양 간극으로 들어가는 것이 방지된다. 또한 도12 및 도13에 대하여 설명한 바와 같이 상기 고리모양 간극에, 서로 좁은 간극을 구비하고 통모양의 얇은 스테인레스 강판(도12 및 도13의 부재번호 166으로 나타낸 것과 같은 스테인레스 강판)을 복수 매 배치하여 하측 안내관(112b)으로부터의 복사열이 냉각부(153)로 전달되는 것을 확실하게 방지하더라도 좋다.Further, in the
또한 상기 실시예3에 있어서는 관상접속부재(125)의 바로 상방에 가열이 이루어지는 재료안내관로(112)를 직선모양으로(연직방향으로) 접속하였지만, 도14에 나타내는 바와 같이 이 재료안내관로(112)의 하측 안내관(112b)과 관상접속부재(125)의 사이에 배치되고 상방으로 이동하는 증착재료의 이동경로를 변경시키는 측면에서 보았을 때에 L자 형상(경사진 것이더라도 좋다)의 관상체로 이루어지는 재료이동경로 변경관(재료이동경로 변경부재라고도 할 수 있다)(161)을 배치하더라도 좋다.Further, in the third embodiment, the
이 재료이동경로 변경관(161)은, 측면에서 보았을 때에 L자 형상(정확하게는 역L자 형상)으로 이루어진 하측 안내관(112b)에 일단부가 접속된 수평의 제1경로 변경관부(161a)와, 이 제1경로 변경관부(161a)의 타단부와 관상접속부재(125)에 접속된 연직의 제2경로 변경관부(16lb)로 구성되어 있다. 물론 하측 안내관(112b)과 제2경로 변경관부(16lb)는, 그 설치위치가 수평방향으로 서로 비키어 놓아져 있다. 또 이 재료이동경로 변경관(161)은 비가열영역으로 되어 있다.The material movement
이와 같이 하측 안내관(112b)과 관상접속부재(125)의 사이에, 측면에서 보았을 때가 L자 형상인 재료이동경로 변경관(161)을 배치하였기 때문에, 재료충전용기(111) 내의 증착재료가, 가열기(116)가 설치된 가열영역인 하측 안내관(112b)으로부터의 복사열의 영향을 받는 것이 방지되어 있다. 즉 재료충전용기(111) 내의 증착재료 표면에서의 용융이 없어지게 되어, 증착 레이트의 안정화 및 불활성가스의 유량의 감소화를 도모할 수 있다.As described above, between the
또 재료이동경로 변경관(161)을 설치하지 않은 경우에는, 증착재료측으로부터 가열영역인 고온가열부(하측 안내관(112b))가 직접 보이기 때문에, 고온가열부에서의 복사열에 의하여 증착재료의 표면이 용융되고, 따라서 용착재료의 손실에 추가하여 재료의 날아오름이 억제됨으로써 증착 레이트가 불안정하게 됨과 아울러 공급하는 불활성가스의 유량이 증가하게 된다.In addition, when the material movement
상기 실시예3에 있어서의 증착재료의 이동경로를 구성하는 관부재 상호간의 결합부에 관한 설명은 특별하게 하지 않았지만, 도면에 나타내는 바와 같이 플랜지 커플링이 사용되고 있다(이하에 나타내는 실시예4에 대해서도 동일한 것으로 한다).Although the description of the coupling portion between the pipe members constituting the movement path of the vapor deposition material in the third embodiment is not particularly made, as shown in the drawings, a flange coupling is used (also in the fourth embodiment shown below). be the same).
(실시예4)(Example 4)
다음에 본 발명의 실시예4에 관한 진공증착장치를 도면에 의거하여 설명한다.Next, a vacuum vapor deposition apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
상기의 실시예3에서는 재료충전용기를 진동부여기(진동수단)에 의하여 진동시키는 것으로서 설명하였지만, 본 실시예4의 진공증착장치는 진동시키는 대신에 재료충전용기 내를 교반시키도록 한 것이다.In the
본 실시예4에 관한 진공증착장치와 실시예3과의 다른 부분은 재료충전용기의 부분이기 때문에, 본 실시예4에서는 이 부분에 주목하여 설명함과 아울러 실시예3과 동일한 구성부재에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.Since the vacuum vapor deposition apparatus according to the fourth embodiment and the part different from the third embodiment are parts of the material filling container, the fourth embodiment pays attention to this part and describes the same components as in the third embodiment. Numbers are attached and detailed descriptions thereof are omitted.
간단하게 설명하면 실시예3에서 설명한 재료이동경로 변경관(161)에, 재료충전용기(111) 내의 증착재료를 교반할 수 있는 교반장치(교반수단)를 설치한 것이며, 여기에서는 이 교반장치를 중심으로 하여 설명한다. 또 재료충전용기는 진동되지 않기 때문에 관상접속부재(125)는 설치되어 있지 않다.Briefly, a stirring device (agitating means) capable of stirring the deposition material in the
즉 도15에 나타내는 바와 같이 실시예4에 관한 교반장치(171)는, 하측 안내관(112b)에 일단부가 접속된 수평의 제1경로 변경관부(161a)의 타단측에 배치된 전동기(172)와, 제2경로 변경관부(16lb) 내에 연직방향으로 배치됨과 아울러 상단이 전동기(172)에 접속된 회전축(174) 및 이 회전축의 하단에 부착된 교반날개(교반부재의 일례이며, 날개에 한정되는 것은 아니다)(175)로 이루어지는 교반체(173)로 구성되어 있다.That is, as shown in Fig. 15, the stirring
따라서 증착할 때에 전동기(172)에 의하여 교반체(173)를 회전시킴으로써 재료충전용기(111) 내의 증착재료를 날아오르게 하여 재료안내관로(112)측으로 이동시킬 수 있고, 따라서 상기한 실시예3에 있어서의 진동과 동일한 작용효과가 얻어진다.Therefore, by rotating the stirring
즉 재료충전용기(111) 내의 분체로 이루어지는 증착재료를 교반체(173)에 의하여 교반함과 아울러 불활성가스를 공급하여 재료안내관로(112)로 안내시키고 또한 이 재료안내관로(112)에 가열기(116)를 설치하여 증착재료를 기화시키도록 하였기 때문에, 종래와 같이 도가니에서 증착재료를 가열시킴과 아울러 도가니에서의 가열량을 제어함으로써 증착 레이트를 제어하는 것에 비하여, 도가니 즉 재료충전용기(111)에서의 증착재료를 가열할 필요가 없어지고, 따라서 증착재료의 열화를 걱정할 필요가 없다.That is, the deposition material made of powder in the
상기 설명에 있어서는 진동부여기를 대신하여 교반장치(171)를 설치하였지만, 교반장치(171)와 진동부여기를 함께 설치하더라도 좋다. 이 경우에 관상접속부재(125)가 필요하게 된다.Although the
이 경우에 진동과 함께 교반도 이루어지기 때문에, 진동에 의하여 증착재료가 덩어리로 된 경우에 이 덩어리를 풀 수 있다.In this case, since agitation is also performed along with vibration, when the vapor deposition material becomes agglomerate due to vibration, the mass can be loosened.
또한 본 실시예4에 있어서도, 상기 실시예3에서 설명한 도11∼도13에 관한 변형예와 동일한 구성을 적용할 수 있다.Also in the fourth embodiment, the same configuration as the modified examples of Figs. 11 to 13 described in the third embodiment can be applied.
즉 재료안내관로(112)의 하측 안내관(112b)에 냉각기구를 적용할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 가열이 이루어지는 측면에서 보았을 때에 L자 형상의 하측 안내관(112b)의 연직부가 길어지게 되고, 또 이 하측 안내관(112b)의 상방부가 가열부로 됨과 아울러 이 하측 안내관(112b)의 하방부가 단관부로 되고, 이 단관부와 하측 안내관(112b)의 상방부에 걸치고 또한 이들의 내면에 대하여 소정의 고리모양 간극을 구비하여 배치되는 냉각부가 설치된다. 또 냉각부의 구성은 도11∼도13에서 설명한 것과 동일하게 된다.That is, the cooling mechanism can be applied to the lower guide pipe (112b) of the material guide pipe (112). Specifically, the vertical portion of the L-shaped
또한 상기 각 실시예에 있어서는 기판이 필름인 경우에 대하여 설명하였지만, 예를 들면 도9, 도14 및 도15의 가상선으로 나타내는 바와 같이 기판(K')이, 평면에서 보았을 때가 사각형 모양인 스테인레스제, 실리콘제의 판재이더라도 좋다. 물론 이 경우에 증착작업은 배치식으로 이루어진다.Further, in each of the above embodiments, the case where the substrate is a film has been described. For example, as shown by the phantom lines in Figs. 9, 14 and 15, the substrate K' is a stainless steel that has a rectangular shape when viewed in a plan view. It may be a plate material made of a product made from a silicon material. Of course, in this case, the deposition operation is performed in a batch type.
또한 상기 실시예3 및 실시예4에 있어서는 선단부를 제외한 재료안내관로 및 재료충전용기를 증착용 용기의 외부에 배치하였지만, 필요에 따라 재료안내관로를, 또는 재료안내관로 및 재료충전용기를 증착용 용기의 내부에 배치하더라도 좋다. 또한 증착용 용기 내에서 수평으로 배치된 기판의 하면에 증착시키도록 설명하였지만, 예를 들면 기판을 연직으로 배치하여 기판의 연직면에 증착시키는 것에도 또는 수평으로 배치된 기판의 상면에 증착시키도록 한 것에도 적용할 수 있다.In addition, in Examples 3 and 4, the material guide pipe and the material filling container except for the tip part were disposed outside the deposition container. You may arrange|position inside a container. In addition, although it has been described to deposit on the lower surface of the substrate horizontally arranged in the deposition container, for example, the substrate is arranged vertically and deposited on the vertical surface of the substrate or deposited on the upper surface of the horizontally arranged substrate. can also be applied to
이 경우의 구성을, 상기한 실시예3 및 실시예4에 관한 구성을 포함시킨 진공증착장치의 구성에 적용하여 설명하면 다음과 같이 된다.The configuration in this case will be described by applying the configuration of the vacuum vapor deposition apparatus including the configurations according to the third and fourth embodiments described above.
즉 이 진공증착장치는, 진공상태에서 피증착부재의 표면에 증착재료를 부착시켜서 박막을 형성하기 위한 증착용 용기와, 상기 증착용 용기 내의 피증착부재에 증착재료를 인도하는 재료공급장치를 구비하고,That is, this vacuum deposition apparatus includes a deposition container for forming a thin film by attaching a deposition material to the surface of a deposition target member in a vacuum state, and a material supply device for delivering the deposition material to the deposition target member in the deposition container. do,
상기 재료공급장치를,the material supply device,
분체의 증착재료가 충전되는 재료충전용기와,A material filling container in which the powder deposition material is filled, and
상기 재료충전용기 내에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단과,an inert gas supply means for supplying an inert gas into the material filling container;
상기 증착재료를 피증착부재로 안내하는 재료안내수단과,material guiding means for guiding the deposition material to the deposition target member;
상기 피증착부재로 안내되는 증착재료의 공급량을 제어하는 증착재료 제어수단과,a deposition material control means for controlling a supply amount of the deposition material guided to the deposition target member;
상기 재료안내수단을 또는 상기 재료안내수단의 내부를 가열함으로써 당해 재료안내수단에 의하여 안내되는 증착재료를 기화시키는 가열수단으로heating means for vaporizing the deposition material guided by the material guide means by heating the material guide means or the inside of the material guide means
구성한 것이고,is composed,
또 상기 증착재료 제어수단으로서, 재료안내수단의 도중에 배치되고 증착재료의 통과량을 제어하는 증착량 제어밸브를 사용한 것이다.Further, as the vapor deposition material control means, a deposition amount control valve disposed in the middle of the material guide means to control the passage amount of the deposition material is used.
그런데 상기 실시예1 및 실시예2에 있어서는 불활성가스의 공급량을 증착 레이트 제어장치에 의하여 제어하도록 설명하고, 또 상기 실시예3 및 실시예4에 있어서는 재료안내수단에서의(재료안내관로 내의) 증착재료의 통과량을 증착 레이트 제어장치에 의하여 제어하도록 설명하였지만, 경우에 따라서는 불활성가스의 공급량 및 증착재료의 통과량을 증착 레이트 제어장치에 의하여 제어하더라도 좋다. 즉 가스유량 제어밸브 및 증착량 제어밸브를 증착 레이트 제어장치에 의하여 제어하더라도 좋다.
However, in Examples 1 and 2, it is explained that the supply amount of the inert gas is controlled by the deposition rate control device. Although it has been described that the amount of material passing through is controlled by the deposition rate control device, the supply amount of the inert gas and the amount of passing of the deposition material may be controlled by the deposition rate control device in some cases. That is, the gas flow control valve and the deposition amount control valve may be controlled by the deposition rate control device.
G : 불활성가스
K : 기판
K' : 기판
M : 증착재료
1 : 증착용 용기
2 : 증착실
3 : 재료공급장치
8 : 증착 레이트 제어장치
11 : 재료충전용기
11a : 충전실
12 : 재료안내관로
12a : 상측 안내관
12b : 하측 안내관
13 : 진동부여기
14 : 불활성가스 공급장치
15 : 가스공급량 제어장치
15a : 가스유량 제어밸브
16 : 증착량 제어밸브
17 : 가열기
21 : 가스 공급관
25 : 관상접속부재
51 : 냉각기구
52 : 단관부
53 : 냉각부
61 : 재료이동경로 변경관
61a : 제1경로 변경관부
6lb : 제2경로 변경관부
71 ; 교반장치
72 : 전동기
73 : 교반체
74 : 회전축
75 ; 교반날개
101 : 증착용 용기
102 : 증착실
103 : 재료공급장치
108 : 증착 레이트 제어장치
111 : 재료충전용기
111a : 충전실
112 : 재료안내관로
112a : 상측 안내관
112b : 하측 안내관
113 : 진동부여기
114 : 불활성가스 공급장치
115 : 증착재료 제어장치
115a : 증착량 제어밸브
115b : 구동부
116 : 가열기
121 : 가스 공급관
125 : 관상접속부재
151 : 냉각기구
152 : 단관부
153 : 냉각부
161 : 재료이동경로 변경관
161a : 제1경로 변경관부
16lb : 제2경로 변경관부
171 : 교반장치
172 : 전동기
173 : 교반체
174 : 회전축
175 : 교반날개G: inert gas
K: substrate
K': substrate
M: vapor deposition material
1: Container for deposition
2: deposition chamber
3: material supply device
8: deposition rate control device
11: material filling container
11a: charging chamber
12: material guide pipe
12a: upper guide tube
12b: lower guide tube
13: vibration imparting device
14: inert gas supply device
15: gas supply amount control device
15a: gas flow control valve
16: deposition amount control valve
17: heater
21: gas supply pipe
25: tubular connection member
51: cooling mechanism
52: single pipe part
53: cooling unit
61: material movement path change pipe
61a: 1st route change department
6lb: 2nd route change pipe part
71; agitator
72: electric motor
73: stirring body
74: rotation shaft
75 ; stirring blade
101: container for deposition
102: deposition chamber
103: material supply device
108: deposition rate control device
111: material filling container
111a: charging chamber
112: material guide pipe
112a: upper guide tube
112b: lower guide tube
113: vibration imparting device
114: inert gas supply device
115: deposition material control device
115a: deposition amount control valve
115b: drive unit
116: heater
121: gas supply pipe
125: tubular connection member
151: cooling mechanism
152: single pipe part
153: cooling unit
161: material movement path change hall
161a: 1st route change department
16lb: 2nd route change pipe part
171: stirring device
172: electric motor
173: stirring body
174: rotation axis
175: stirring blade
Claims (7)
상기 재료공급장치를,
분체(粉體)인 증착재료가 충전(充塡)되는 재료충전용기(材料充塡容器)와,
상기 재료충전용기 내에 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급수단(不活性gas 供給手段)과,
상기 증착재료를 피증착부재로 안내하는 재료안내수단(材料案內手段)과,
상기 피증착부재로 안내되는 증착재료의 공급량을 제어하는 증착재료 제어수단(蒸着材料 制御手段)과,
상기 재료안내수단을 또는 상기 재료안내수단의 내부를 가열함으로써 상기 재료안내수단에 의하여 안내되는 증착재료를 기화(氣化)시키는 가열수단(加熱手段)
으로 구성하고,
상기 재료충전용기에 진동을 부여하는 진동부여수단(振動附與手段)을 설치하고,
불활성가스를, 진동하고 있는 상기 재료충전용기의 하부로부터 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 진공증착장치(眞空蒸着裝置).
A deposition container for forming a thin film by attaching the deposition material to the surface of the deposition target member in a vacuum state, and delivering the deposition material to the deposition target member in the deposition container equipped with a material supply device that
the material supply device,
A material filling container in which the deposition material, which is a powder, is filled, and
an inert gas supply means for supplying an inert gas into the material filling container;
a material guide means for guiding the deposition material to the deposition target member;
a deposition material control means for controlling the supply amount of the deposition material guided to the deposition target member;
heating means for vaporizing the deposition material guided by the material guide means by heating the material guide means or the inside of the material guide means
Doing configuration,
Installing a vibration imparting means for imparting vibration to the material filling container,
A vacuum deposition apparatus characterized in that an inert gas is supplied from a lower part of the vibrating material filling container.
상기 증착재료 제어수단으로서, 상기 불활성가스 공급수단에 설치되어 불활성가스의 공급량을 제어하는 가스유량 제어벨브(gas流量 制御valve)를 사용한 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
According to claim 1,
A vacuum deposition apparatus according to claim 1, wherein a gas flow control valve provided in the inert gas supply means to control the supply amount of the inert gas is used as the deposition material control means.
상기 증착재료 제어수단으로서, 상기 재료안내수단의 도중에 배치되고 증착재료의 통과량을 제어하는 증착량 제어밸브(蒸着量 制御valve)를 사용한 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
According to claim 1,
A vacuum deposition apparatus according to claim 1, wherein a deposition amount control valve disposed in the middle of the material guide means for controlling the passage amount of the deposition material is used as the deposition material control means.
상기 재료충전용기 내를 교반(攪拌)하는 교반부재를 구비하는 교반수단(攪拌手段)을 설치한 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A vacuum deposition apparatus, characterized in that a stirring means (攪拌手段) provided with a stirring member for stirring the inside of the material filling container (攪拌手段) is provided.
상기 재료안내수단과 상기 재료충전용기의 사이에 냉각부(冷却部)를 배치하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A vacuum deposition apparatus, characterized in that a cooling unit is disposed between the material guide means and the material filling container.
상기 재료안내수단과 상기 재료충전용기의 사이에, 상기 재료안내수단에 설치된 가열부에서의 복사열이 상기 재료충전용기 내의 증착재료의 표면에 직접 도달하지 않도록 재료이동경로 변경부재(材料移動經路 變更部材)를 배치하는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Between the material guide means and the material filling container, a material movement path changing member is provided so that radiant heat from the heating unit provided in the material guide means does not directly reach the surface of the deposition material in the material filling container. A vacuum deposition apparatus, characterized in that for arranging the part.
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