KR20020001555A - 진공 증기증착장치 및 방법 그리고 유기 전자발광장치 - Google Patents

Abstract

진공 증기증착장치는 다수의 증기 원과 이 증기 원을 가열하는 히터를 갖는 진공챔버를 포함하여, 이 진공챔버내에서 적어도 하나의 기판의 표면상에 진공 증기증착을 달성한다. 적어도 하나의 증기 원은 유기재료를 이용한다. 증기 원과 이 증기 원과 기판이 서로 대면하는 공간을 둘러싸는 열벽이 유기재료가 증착되지 않으며 분해되지 않는 온도로 가열된다. 증기 원과 기판이 서로 관련하여 이동하는 동안 이 증기 원을 가열함으로써 기판의 표면상에 유기재료가 증기증착된다.

Description

진공 증기증착장치 및 방법 그리고 유기 전자발광장치{APPARATUS FOR AND METHOD OF VACUUM VAPOR DEPOSITION AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}

본 발명은 전자발광장치를 형성하기 위해 기판상에 전자발광 재료를 진공 증기증착하는 기술에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 전자발광 재료의 진공 증기증착을 이루기 위한 장치 및 방법 그리고 그로부터 생긴 유기 전자발광장치에 관한 것이다.

진공 증기증착을 수행하기 위하여 내부에 서로 맞댄 관계에 놓인 진공 원과 기판을 가지는 진공챔버를 통상 포함하는 진공 증착시스템이 널리 사용된다. 진공 증착시스템에 있어서는, 진공챔버가 진공상태로 된 후, 증기 원은 가열되어 용해 및 증발하거나 또는 승화되어 증발함으로써 기판의 한 면에서 그 후에 놓이는 증기 원의 기체상태를 형성한다. 증기 원을 가열함에 있어서, 그것을 가열하도록 증기 원을 향해 전자가 가속되는 전자 빔 방사와, 증기 원이 보트(boat) 등에 놓이는 동안, 텅스텐 또는 몰리브덴 등의 고융점 재료로 제조된 보트의 형태로 구성된 저항 엘리먼트에 전원이 공급되는 저항가열과 같은 무수한 방법이 채택되어 왔다. 후자가 가열되는 바와 같은 증기 원으로부터의 증기분자발산이 증기 원에 직교하는 방향으로 직진성을 가지고 발산되는 동안, 증기분자가 발산되는 공간은 진공상태로 유지되고, 따라서, 이 증기분자는 증기 원과 마주하는 관계에 배치된 기판상에 이어서 놓인 직진성을 가지고 이동하는 증기분자와 수십 미터의 평균 자유 행정을 이동한다.

증기분자는 상술한 바와 같은 증기 원에 직교하는 방향으로 직진성을 가지고 발산되기 때문에, 증기분자는 도 14에서 화살표로 도시된 바와 같이 모든 방향으로 분산하기 위한 방향으로 직진성을 가지고 이동한다. 3으로 도시된 기판이 평면을가진다면, 증기 원(2)으로부터 기판(3)의 중심 영역까지의 거리(d1)는 증기 원(2)으로부터 기판(3)의 단부 영역까지의 거리(d2)와 다르므로, 기판(3)의 중심 영역상에서의 증발된 재료의 증착량과 기판의 단부 영역상에서의 증발된 재료의 증착량은 서로 상이한데, 이는 기판(3)상에 형성된 필름의 두께가 기판(3)의 표면에 걸쳐서 불균일한 경향이 있다는 문제를 낳는다.

또한, 증기 원(2)으로부터의 증기분자가 모든 방향으로 분산하는 방향으로 직진성을 가지고 이동하므로, 기판(3)을 향해 이동하지 못함과 아울러 기판(3) 표면에 놓이지 못하고 또한 기판(3) 표면상의 필름형성에 기여하지 못하는 증기분자의 충분한 양이 존재함으로써 재료가 낭비된다. 따라서, 증기 원(2)에 사용된 재료의 이용효율이 낮다는, 즉 양산성이 낮다는 것과, 기판(3) 표면상에 필름이 형성되는 증착율 또한 낮다는 문제가 발견되었다.

기판(3)상에 증착되지 않는 증기분자들 중 몇몇은 진공챔버의 내벽면상에 증착된다. 진공 증기증착이 같은 진공챔버를 이용하지만 재료를 변경함으로써 달성된다면, 상이한 재료의 진공 증기증착은 진공챔버의 내벽면상에 미리 침전된 재료를 재가열하여 재증발시키는 결과를 낳고, 이는 결국 뒤섞여 이후 진공 증기증착되는 필름을 오염시켜 필름의 순도를 감소시킨다.

더욱이, 상술한 방법으로 진공챔버의 내벽면상에 재료가 증착되면, 진공챔버의 대기로의 해방이 외부공기의 습기 및 기체성분을 진공챔버의 진공하에서의 유지를 저해하는 범위까지 증착된 재료에 의해 차단시킨다는 문제가 발생되었다. 또한, 증착된 재료에 의한 대기의 습기 및 기체성분의 차단을 일으키는 그와 같은 문제가, 보트와 같은 도가니 및 기판의 오염 원인을 만들어 내는 정교하게 분리된 박편 부스러기의 형태로 진공챔버의 내벽면으로부터의 증착된 재료의 결과적인 분리를 가져올 가능성이 존재한다.

유기 전자발광 재료 등의 유기재료가 진공 증기증착시에 사용될 상대적으로 낮은 가열온도를 필요로 함을 고려해보면, 기판(3)상에 증착되지 않는 증기분자중 몇몇은 진공챔버의 내벽면상에 증착되기 쉽고, 더구나 진공챔버의 내벽면상에 증착된 증기분자는 증발되기가 쉽다. 따라서, 진공챔버의 내벽면상의 몇몇 증기분자의 증착과 관련한 문제가 발생할 가능성이 높다.

개별적인 기능을 나타내도록 기판상에 유기 박막을 연속적으로 라미네이팅(laminating)하여 증착시킴으로써 유기 박막 엘리먼트가 통상 생성된다. 유기 전자발광(EL)장치에 관해서 말하면, 이 유기 전자발광장치는 통상 유기 박막이 기판상의 투명전극위에 연속적으로 층을 이루는 계층구조를 나타낸다. 이와 같은 계층구조는 다수의 유기재료를 증착하는 연속적인 진공 증기에 의해서 제조된다. Tang 등으로 1988년 9월 6일에 발행되고 Eastman Kodak Company에 양도된 미국특허 제4,769,292호가 공고되었기 때문에, 진공 증기증착동안에 유기 호스트 재료(organic host material) 안으로 소량의 형광방출 재료를 도핑하는 방법이 널리 실시되었다. 예로써, 녹색 컬러 엘리먼트의 형성을 위해, 퀴나크리돈이 동시에 진공 증기증착되는 공증착(codeposition)에 의해 Alq3(트리스-(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄)층의 형태로 사용되는 호스트 재료 안으로 퀴나크리돈을 도핑하는 것이 널리 알려져 있다. 또한, 고효율 유기 EL장치를 형성하기 위해, 홀이동 유기재료와양극으로부터 홀주입 효율을 향상시키는 억셉터를 공증착(codeposit)시키는 것과, 전자이동 유기재료와 Li등의 도너를 공증착시킴으로써 전자주입층을 형성하는 것이 널리 공지되어 있다.

유기재료가 진공 증기증착되는 필름형성방법에 있어서, 싱글 진공챔버(single vacuum chamber)내에 두개 이상의 증기 원을 증착시켜 진공 증기증착을 달성하는 것이 일반적인 실시이나, 이와 같은 공증착을 수행함에 있어서 도펀트(dopant)의 농도는 결과로서 생기는 필름의 특성을 결정하는 중요한 요소이다. 다시 말해서, 유기재료의 경우에 있어서 그것들이 증발하는 온도는 낮고, 듀얼 증기증착(dual vapor deposition)이 달성될 때 조차도 두개의 증기 원의 각각의 증발온도가 서로 밀접한 경우가 자주 발생한다. 유기재료중 하나가 증착되는 장소, 예컨대 진공챔버의 벽에서는, 진공챔버의 벽면상에 증착되는 유기재료의 재가열 및 그로 인한 재증발이 결과적으로 형성된 필름내의 도핑농도에 불리하게 작용할 것이다. 따라서, 이와 같은 경우 조차도, 증기분자 몇몇의 증착과 관련된 문제, 즉 기판상에 증착되지 않고 진공챔버의 벽면에 증착되는 것과 같은 문제가 발생할 가능성이 높다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 개발되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 유기재료가 증기증착될 때 균일한 필름 두께로 고증착율로 그리고 고수율로 유기재료가 증착될 수 있음과 아울러, 진공챔버내에서 증발된 물질의 증착을 줄이고, 진공챔버내에서 고품질의 진공을 유지하는 동안 진공 증기증착이 고순도로 수행될 수 있는 진공 증기증착장치를 제공하는 것이다.

상기 및 다른 목적을 달성함에 있어서, 본 발명은 다수의 증기 원과 내부에 있는 적어도 하나의 기판의 표면상에 진공 증기증착을 달성하도록 증기 원을 가열하는 히터를 가지는 진공챔버를 포함하되, 증기 원중 적어도 하나는 유기재료를 이용하는 진공 증기증착장치를 제공한다. 증기 원과 기판이 서로 마주하는 공간은 유기재료가 증착되지도 않고 분해되지도 않을 온도로 가열되는 열벽(hot wall)에 의해 둘러싸여 있다. 증기 원과 기판이 서로 관련하여 이동하는 동안 증기 원을 가열함으로써 기판의 표면상에 유기재료가 증기증착된다.

바람직하게는, 증기 원과 열벽이 서로 관련하여 이동하는 동안 증기 원을 가열함으로써 기판의 표면상에 증기증착이 달성된다.

기판과 증기 원 사이에서 관련한 이동을 이루기 위해서, 진공 증기증착장치는 바람직하게는 증기 원과 관련한 기판을 움직이는 기판 이동장치를 포함한다. 이 기판이동장치는 기판의 이동속도를 조절할 수 있다. 바람직하게는, 기판이동장치는 기판을 원경로를 따라 움직이게 할 능력을 가질 수 있다.

본 발명에 의한 진공 증기증착장치에 의해 처리될 기판은 공급롤로부터 감는롤을 향해 이동되는 스트립의 길이일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 진공챔버는 이와 유체연결된 적어도 하나의 보조챔버를 가질 수 있다. 이 보조챔버는 공기가 빠질 수 있다. 이 설계에 있어서, 증기 원중 하나는 진공챔버와 보조챔버 사이에서 선택적으로 로드(load)되거나 언로드(unload)된다.

기판에 인접한 열벽의 상부구멍은 바람직하게는, 기판의 이동방향에 직교하는 방향에서 측정되는 기판의 폭보다 20% 크고, 기판의 폭보다 20% 작은 값의 범위에 있는, 기판의 이동방향에 직교하는 방향에서 측정된 폭을 가진다. 또한, 열벽은 바람직하게는, 증기 원과 기판이 서로 마주하는 공간의 60% 내지 90%를 둘러싼다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 증기 원과 기판이 서로 마주하는 공간과 마주하는 열벽의 표면은 유기재료와 반응하기 어려운 재료로 만들어진다.

본 발명은, 또한 진공챔버내에 증기 원을 가열함으로써 적어도 하나의 기판면상에 다수의 재료를 진공 증기증착하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 적어도 하나의 증기 원에 대해서 하나의 유기재료를 이용함과; 유기재료가 증착되지 않고 분해되지 않을 온도로 열벽을 가열함과; 서로 마주하는 증기 원과 기판이 열벽에 의해서 둘러싸인 동안 증기 원을 가열함과; 서로 관련하여 기판과 증기 원을 이동함을 포함한다. 증기 원으로서 사용되는 유기재료는 유기 전자발광 재료일 수 있다.

본 발명은, 더욱이 상기한 진공 증기증착방법에 의해서 기판의 면에 다수의 유기 전자발광 재료를 증착함으로써 형성된 유기 전자발광장치를 제공한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적 및 특징은 동일 부분에 대해서 동일 참조부호를 붙인 첨부도면을 참조하여 그 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 진공 증기증착장치의 개략적인 종단면도.

도 2a는 본 발명의 제2실시예에 의한 진공 증기증착장치의 개략적인 사시도.

도 2b는 도 2a의 유사도로서 그것의 변경을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 의한 진공 증기증착장치의 개략적인 사시도.

도 4a는 본 발명의 제3실시예에 의한 진공 증기증착장치의 일부 개략적인 종단면도.

도 4b는 도 4a에 도시된 진공 증기증착장치의 일부 개략적인 사시도.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 의한 진공 증기증착장치의 일부 사시도.

도 6은 본 발명의 제5실시예에 의한 진공 증기증착장치의 사시도.

도 7은 본 발명의 제6실시예에 의한 진공 증기증착장치의 개략적인 종단면도.

도 8은 본 발명의 제7실시예에 의한 진공 증기증착장치의 개략적인 종단면도.

도 9a, 9b, 9c, 9d 및 9e는 도 8에 도시된 진공 증기증착장치의 개략적인 일부 종단면도로서, 그것의 작동 시퀀스를 도시하는 도면.

도 10은 도 8에 도시된 진공 증기증착장치의 다른 부분을 도시하는 개략적인 확대 사시도.

도 11은 도 8에 도시된 진공 증기증착장치의 다른 부분을 도시하는 개략적인 확대 사시도.

도 12는 도 10에 도시된 진공 증기증착장치의 상기 부분의 개략적인 단면도.

도 13a는 본 발명의 제7실시예에 의한 진공 증기증착장치의 수정을 도시하는 개략적인 사시도.

도 13b는 도 13a에 도시된 수정된 진공 증기증착장치의 개략적인 상부 평면도.

도 14는 증기분자가 증기 원으로부터 기판을 향해 이동하는 방법을 도시하는 개략적인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 상세한 부호의 설명

1 : 진공챔버 2 : 증기 원

3 : 기판 4 : 벽

16 : 지지대 18 : 통기공

20 : 진공펌프 23, 26 : 전원

본 출원은, 내용이 전체적인 참조로서 여기에 명백히 일체화된, 일본에서 2000년 6월 22에 출원된 출원번호 제2000-187582호에 기초하고 있다.

[제1실시예] (도 1)

본 발명의 제1실시예에 의한 진공 증기증착장치를 도시하는 도 1을 참조하여 보면, 도시된 진공챔버(1)는 지지대(16)와 이 지지대(16)위에 덮여지는 진공용기(17)를 포함한다. 지지대(16)는 그 안에 규정된 통기공(18)을 가지는데, 그 통기공(18)은 게이트 밸브(gate valve)(19)를 통해 진공펌프(20)와 연결되어 있으며, 이 진공펌프(20)와 게이트 밸브(19)는 진공용기(17)와 대향하는, 지지대(16)의 일측에 위치한다. 예시된 실시예에 있어서, 증기 원(2)과 기판(3)이 서로 마주하는 공간을 둘러싸는 벽(4)과 같이, 오픈엔디드(open-ended) 중공체(5)는 지지대(16)위에 그리고 진공챔버(1)내에 사용되어 장착된다. 증기 원(2)과 기판(3)이 서로 마주하는 공간을 둘러싸는 벽(4)은 원통 구조의 중공체(5)로 항상 제한되지는 않으나, 예컨대 다각형 또는 원뿔형 등의 소정형상의 관체로 규정될 수 있으며, 관형을 나타내도록 함께 조립된 다수의 분할벽 세그먼트(segment)로 이루어질 수 있다. 피복히터(21)는 중공체(5) 외부둘레에 나선형으로 감겨져 있으며, 지지대(16)에 안착된 전류도입 단자부재(22)를 통해 전원(23)과 전기접속되어 중공체(5)를 가열하도록 피복히터(21)에 전기가 공급될 수 있다.

고융점을 가진 금속재질의 보트형의 가열 엘리먼트(24)가 중공체(5)의 하부영역 그리고 그 중공체(5)의 안에 배치된다. 가열 엘리먼트(24)의 양단부는 진공용기(17) 및 중공체(5)를 통하여 내부로 뻗는 각각의 전류도입 단자부재(25)와 전기접속되어 가열 엘리먼트(24)의 주변을 종단시킨다. 전류도입 단자부재(25)는 전원(26)과 교대로 전기 접속되어 가열 엘리먼트(24)는 전원(26)으로부터 공급되는전력에 의해서 저항 가열될 수 있다. 다수의 지지봉(27)은 중공체(5)의 외측에 위치하고 있으며, 지지대(16)에 대해 오른쪽 각으로 위를 향해 뻗도록 지지대(16)위에 직립하고 있어, 지지봉(27)의 정상에 기판지지대(28)가 장착된다. 이 기판지지대(28)는 수평위치를 취하도록 지지봉(27)의 각 상부단부에 안착되며, 중공체(5)의 상부구멍위에 배치된 그리고 중공체(5)내에서 가열 엘리먼트(24)와 정렬되어 있는 기판지지대(28)의 중심부는 증착창(deposition window)을 규정하도록 관통되어 있다.

예시된 실시예에 관한 한, 단지 가열 엘리먼트(24)가 중공체(5)안의 하부영역에 배치되어 있어 단지 하나의 증기 원(2)이 증발되도록 가열될 수 있다. 그러나, 다수의 가열 엘리먼트(24)는 상이한 증기 원(2)을 수용하도록 중공체(5)내의 하부영역에 배치되어 상이한 증기 원(2)은 한번에 하나씩 가열될 수 있어 단일 기판상에 이들 증기 원(2)의 공증착을 달성하도록 한다.

본 발명의 실시에 있어서 다수의 증기 원(2)이 사용되는 장소에 있어서는, 적어도 하나의 증기 원(2)이 유기재료를 사용한다. 이 유기재료는 유기 전자발광 재료(이후, "유기 EL재료"라 함)일 수 있고, 그 재료의 예는 트리스-(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 착화합물, 퀴나크로돈, 루브렌, N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(TPD), 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(α-NPD), 바토페난트롤린, 바토쿠프로인 및 옥사디아졸을 포함한다. 이 EL이 증기증착되어야 할 때, 유기 EL재료 이외의 다른 금속이 어느 정도 사용될 수 있다. 따라서, 하나 또는 소정의 다수 증기 원(2)은, 유기재료 이외의 금속과 같은 재료를 사용할 수 있고, 유기재료의 증기증착과 동시에 증기증착될 수 있다. 유기재료 이외의 다른 재료로서, 리튬, 세슘, 리튬 플루오라이드 및 그것들 중 적어도 하나를 포함하는 합금이 사용된다. 또한, 유기 EL재료와 기타 재료가 증착되어야 하는 표면을 갖는 기판(3)은, 유리, 금속 또는 합성수지로 만들어진 기판일 수 있고, 따라서 특정 재료로 제한되지 않는다.

그러나, 본 발명에 의한 진공 증기증착장치는, 증기 원(2)으로서 상술한 유기 EL재료가 사용되는 타입으로 항상 제한되지는 않고, 증기 원(2)이, 예컨대 태양전지에 있어서의 광전변환층에 사용되는 종류의 유기재료 형태로 사용된다 할지라도 만족스럽게 작동할 수 있다. 광전변환층을 형성하기 위해 사용되는 유기재료는, 예컨대 페릴렌 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체 등을 포함한다.

사용시, 중공체(5)의 하부 중심 영역의 위치에 차례로 설정된 가열 엘리먼트(24)상에 증기 원(2)이 놓이고, 기판(3)은 증착창(29)을 통해 아래로 노출된 그 하부면이 기판지지대(28)상에 놓인다. 이 방법에 있어서, 기판(3)과 증기 원(2)은 서로 대향하여 배치된다. 진공펌프(20)는 이어서 진공챔버(1)내에서 공기를 빼서 진공상태로 활성화되고, 가열 엘리먼트(24)는 이후 전기가 공급되어 증기 원(2)을 가열하는 한편, 피복히터(21)에 전기가 공급되어 중공체(5)를 가열한다. 증기 원(2)은, 이와 같이 진공챔버(1)에서 공기가 빠지는 동안 가열될 때, 증기 원(2)은 용해되어 증발되거나 승화되어 증기를 형성한다. 이와 같이 증기 원(2)으로부터 형성된 증기분자(31)는 증기 원(2)으로부터 정규적인 방향으로 직진성을 가지고 발산되고, 이후 다양한 방향으로 직진성을 가지고 여행한다.

전술한 바와 같이, 증기분자(3) 중 몇몇은 기판(3)을 향하여 직진성을 가지고 여행하고, 그 증기분자(3)의 나머지 부분은 기판(3)으로부터 타방향으로 전환하는 방향으로 직진성을 가지고 여행한다. 그러나, 증기분자(31)가 여행하는 증기 원(2)과 기판(3) 사이의 공간이 중공체(5)에 의해서 둘러싸여 증기분자(3)가 결과적으로 중공체(5)안에 한정되며, 증기분자(31)의 나머지 부분은, 잘못하여 분산됨이 없이 기판(3)으로부터 전환되는 각각의 방향을 여행하는 경향이 있으며, 중공체(5)의 내부 벽면에 의해서 반사된 후 기판(3)을 향해 여행하고, 따라서 증기 원(2)으로부터 발생된 증기분자(31)의 주요 양은 기판(3)의 표면에 도달하여 증착하게 될 수 있어 필름의 형성에 참여하게 된다.

결과적으로, 재료의 낭비는 최소화될 수 있고, 증기 원(2)의 재료의 실용효율은 증가될 수 있어 높은 수율을 가진 증기증착이 달성되며, 기판(3)의 표면에 필름이 형성되는 비율은 증가될 수 있다. 중공체(5)의 내부 벽면으로부터 반사되는 증기분자(31)가 다양한 방향으로부터 기판(3) 표면의 다양한 영역에 증착되기 때문에, 기판(3) 표면의 이와 같은 다양한 영역상에서의 침전량은 균일하게 될 수 있어 균일한 필름 두께의 필름을 형성할 수 있게 만든다.

또한, 이와 같이 가열된 중공체(5)가 열벽을 규정하기 때문에, 중공체(5)의 표면에 증기분자(31)가 증착될 지라도, 증착물질은 중공체(5)에 의해서 재가열될 수 있어 중공체(5)의 표면상에 증착됨이 없이 증발할 가능성은 없다. 따라서, 중공체(5)의 표면상에 증기 원(2) 재료의 증착을 피할 수 있고, 증기 원(2)으로부터 발산하는 증기분자(31)는 중공체(5)에 의해 그 중공체(5)내에서 한정되기 때문에 진공챔버(1)의 내벽면상에 증착됨을 최소화할 수 있다. 따라서, 진공 증기증착이 동일 진공챔버(1)를 이용하여 상이한 재료를 사용하여 수행될 경우에는, 진공 증기증착 동안에 상이한 재료들이 차례차례 연속적으로 가열될 지라도 진공챔버(1)의 표면은 가열로써 다시 증발되는 종류의 증착된 물질로부터 자유롭다(또는 조금이라도 존재한다면 소량의 증착된 물질을 생성한다). 따라서, 진공 증기증착에 의해 형성된 증기증착필름은 오염되지 않아 고순도의 필름을 형성할 수 있게 할 것이다. 또한, 공기에 포함된 습기와 기체성분을 차단하는 증착된 재료가 중공체(5)의 표면 위와 진공챔버(1)의 위에 존재하지 않기 때문에(또는 조금이라도 존재한다면 소량으로 존재함), 진공챔버(1)를 진공 아래로 유지함에 있어서 직면하게 되는 어려움은 제거될 수 있다.

본 발명의 경우에 있어서와 같은 증기 원(2)으로서 유기 EL재료 등의 유기재료가 사용되는 경우에는 유기재료가 증발하는 온도가 낮기 때문에, 기판(3)상에 증착되지 않는 증기분자(31)중 몇몇은 중공체(5)상에 증착되기 쉽다. 그러나, 상술한 방법으로 중공체(5)를 가열함은 이와 같은 증착을 회피하는데 효과적이다. 또한, 기판(3)상에 형성된 유기 EL필름이 수백 나노미터의 두께를 갖는 박막이며, 그 필름의 순도가 엄격히 요구되는 동안에, 고순도의 필름이 위에 설명된 바와 같이 형성될 수 있기 때문에 본 발명은 유기 EL재료를 증기증착하는데 특히 효과적이다.

증기 원(2)의 재료가 증착되지 않을 온도로 중공체(5)를 가열하게 될 때, 중공체(5)가 가열되는 가열온도는 증기 원(2)이 진공 증기증착을 위해 사용된 감소된 압력하에서 증발되는 온도(증발 또는 승화온도) 이상의 값이 바람직하다.중공체(5)의 온도에 있어서의 상한값은 특히 제한되지 않을 수 있을 지라도, 증기 원(2)의 재료가 가열온도에서 분해되지 않는 것이 필수적이고, 따라서 중공체(5)의 가열온도는 증기 원(2)을 형성하는 유기 EL재료가 증발되는 온도 ＋ 약 100℃인 상한값을 가지는 것을 통상 권할 만하다. 이와 같은 유기 EL재료의 증발온도는 약 50 내지 300℃의 범위에 있기 때문에, 중공체(5)의 가열온도는 통상 약 100 내지 400℃의 범위 값으로 설정된다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서 중공체(5)의 가열원이 중공체(5) 둘레에 확고하게 감긴 형태로 사용될 지라도, 예컨대 할로겐 램프로부터의 방사열이 사용될 수 있다.

진공챔버(1)가 공기가 빠지게 되는 압력은 적절히 선택될 수 있는 반면에, 증기 원(2)으로부터 발산되는 증기분자(31)를 진공챔버(1)내에 존재하는 기체분자에 대해 충돌함이 없이 기판(3)에 도달할 수 있게 하는, 즉 증기분자(31)가 수십 센티미터의 평균 자유행정을 여행할 수 있게 하는 충분한 값이어야 하고, 따라서 0.01 Pa 이하의 값중에서 선택된다. 진공챔버(1) 내부의 압력이 낮으면 낮을 수록 좋고, 이상적으로는 0 Pa이다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 기판(3)에 인접한 중공체(5)의 상부구멍은 기판(3)의 폭보다 10% 큰 폭 내지는 기판(3)의 폭보다 10%작은 폭의 범위에 있는 폭을 갖도록 형성된다.

[제2실시예] (도 2a 및 도 2b)

본 발명의 제2실시예를 도시하는 도 2를 참조하여 보면, 진공챔버(1)는 사각단면 구조의 한줄로 선 다수(예컨대, 3개)의 중공체(5)를 수용한다. 이들 중공체(5)는 한줄로 거의 직사각형의 지지대(33)상에 장착되고, 그 외부둘레에 나선형으로 감긴 각각의 피복히터(21)에 의해 가열되도록 되어 있다. 그 안에 증발될 각각의 증기 원(2)을 수용하는 중공체(5) 각각의 하부영역에 가열 엘리먼트(24)가 배치되어 있다. 중공체(5) 각각의 상부구멍위에 바로 배치된 것은 공간분리된 공통 구동 및 피동롤(34 및 34) 둘레 및 사이에 취해진 이음매 없는 벨트와 같은 한쌍의 이음매 없는 컨베이어를 포함하는 기판이동장치(7)이다. 따라서, 구동롤(34)이 구동될 때 이음매 없는 벨트(35 및 35)는 서로 일치하여 한방향으로 이동할 수 있어 중공체(5)의 각각의 상부 구멍을 걸쳐서 연속적으로 움직이도록 연속적으로 이동될 벨트 상부 런(run) 사이를 벌리는 형태로 이음매 없는 벨트(35 및 35)의 각각의 상부 런에 놓인 기판(3)을 이동하도록 한다.

도 2a에 도시된 실시예에 의한 증기증착장치에 있어서, 진공챔버(1)에서 공기가 빠진 후, 대응하는 중공체(5)의 하부영역내의 각각의 증기 원(2)이 결합된 가열 엘리먼트(24)의 전기 공급에 의해 가열되는 한편, 중공체(5)가 결합된 피복히터(21)에 의해서 가열될 때, 각각의 중공체(5)내의 증기 원(2)으로부터 증기분자(31)가 발생된다. 기판이동장치(7)에 의해서 운반되는 기판(3)은 그 중공체(5)의 상부구멍 바로 위의 각각의 증착위치를 지나서 연속적으로 움직이기 때문에, 중공체(5)내에서 발생되는 증기분자(31)는 기판(3)의 하부면상에 증착되어 결과적으로 상이한 재료의 필름이 겹쳐싸인 계층형태로 기판(3)의 하부면상에 형성된다.

기판이동장치(7)가 기판(3)을 이동시켜 중공체(5)의 상부구멍 바로 위의 각 위치를 지나 연속적으로 이동하도록 함으로써 일련의 증기증착이 한묶음의 기초하에서가 아니라 단일 기판에 대해서 연속적으로 수행될 수 있다. 기판이동장치(7)에의해서 이동되는 기판(3)이 중공체(5)의 상부구멍 바로 위의 위치를 지나 순차적으로 이동하면서 기판(3)의 하부면상에 증기분자(31)를 증착함으로써 진공 증기증착된 필름이 형성될 수 있기 때문에, 기판(3)의 하부면상에 균일하게 증기분자(31)를 증착시킴으로써 균일한 두께의 필름이 형성될 수 있다. 그러나, 중공체(5)의 상부 구멍 각각에 걸쳐서 이동하면서 기판(3)이 진공 증기증착되기 때문에, 연결된 중공체(5)의 내부에 놓인 각각의 증기 원(2)에 있어서 상이한 재료를 사용하는 것은 각각의 재료로 만들어진 층을 포함하는 계층구조의 필름형성을 용이하게 한다. 기판(3)상에 유기 EL재료가 증착되어 발광능력을 가지도록 하기 위해 기판상에 형성된 필름이 계층구조임에도 불구하고, 증기증착이 아래에 설명하는 바와 같은 계층구조가 생기기 때문에 본 발명은 유기 EL재료를 진공 증기증착함에 있어서 특히 효과적이다.

기판이동장치(7)는 조절되어 이음매 없는 벨트(35 및 35)가 기판(3)을 이동하도록 이동되는 이동속도가 임의로 선택된 속도로 조절될 수 있음을 고려해보면, 기판(3)이 이동하는 속도는 원하는 대로 조절될 수 있다. 기판(3)상에 증착되는 필름의 두께는 기판(3)이 중공체(5) 각각의 상부구멍과 마주하는 시간 길이에 달려 있기 때문에, 기판(3)의 이동속도가 조절되어 기판(3)이 중공체(5) 각각을 걸쳐서 통과하기 위해 필요한 시간의 길이를 조절한다면 기판상에 형성될 필름의 두께를 조절할 수 있다.

도 2a에 도시된 실시예에서, 기판(3)의 이동방향에 직교하는 방향에서 측정된 중공체(5)의 상부구멍 각각의 폭(W1)은, 기판(3)의 이동방향에 직교하는 방향에서 측정된 기판(3)의 폭(W2)보다 20% 크고, 그 폭(W2)보다 20% 작은 값의 범위에 들도록 선택된다. 중공체(5) 각각의 상부 구멍의 폭(W1)이 상기 범위보다 크면, 각 중공체(5)의 상부 구멍과 기판(3) 사이의 공간을 통해 외부로 분산되는 증기분자(31)의 량은 증가할 것이고, 이로 인해 수율의 감소를 낳는다. 반대로, 중공체(5) 각각의 상부 구멍의 폭(W1)이 상기 범위보다 작으면, 기판(3)의 측방단부를 향해 이동하는 증기분자(31)의 양은 기판의 측방단부에 대응하는 결과로서 생기는 필름부분의 두께가 감소되는 정도까지 감소될 것이고, 이로 인해 균일한 두께의 필름을 안착시키는데 어려움이 있다.

본 발명의 제2실시예를 설명함에 있어서, 중공체(5)의 상부구멍 바로 위의 각각의 위치를 지나 연속적으로 이동되는 기판(3)과 같이 도시됨과 아울러 기술되었다. 그러나, 본 실시예의 넓은 실시형태에 있어서, 하나의 중공체(5)가 기판(3)의 이동과 일치하여 증기 원(2)을 지나 연속적으로 움직임을 위해 유지된다면 다수의 중공체(5)보다는 오히려 단하나의 중공체(5)면 충분하다. 다시 말해서, 도 2a에 도시된 실시예에 있어서, 중공체(5)의 수는 2개 이상으로 한정되지 않고, 단일 중공체(5)가 도 2b에 도시된 바와 같이 이음매 없는 벨트(35 및 35)에 의해서 이동되는 기판(3)의 움직임과 일치하여 증기 원(2)의 열과 일치하는 방향으로 움직임을 위하여 유지된다면, 단하나의 중공체(5)가 충분히 사용될 수 있다.

(예)

상이한 재료의 필름이 다음의 조건하에서 도 2a에 도시된 증기증착장치를 사용하여 기판(3)의 하부면에 형성되었다.

ㆍ열벽의 사이즈 : 50㎜L ×50㎜W ×250㎜H

ㆍ열벽의 재료 : 스테인리스강(SUS316)

ㆍ기판의 사이즈 : 50㎜L ×50㎜W ×0.7㎜H

ㆍ기판의 재료 : 유리

ㆍ증기 원 : 텅스텐 필라멘트 + 도가니

증기 원 1 : CuPc(구리 프탈로시아닌)

250℃(열벽 온도)

증기 원 2 : α- NPD(α-나프틸페닐비페닐디아민)

250℃(열벽 온도)

증기 원 3 : Alq3(트리스-(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄)

250℃(열벽 온도)

ㆍ전류 : 각 증기 원에 대해서 5A

ㆍ기판의 이동속도 : 2㎜/sec

(비교예)

ㆍ열벽이 사용되지 않음.

ㆍ다른 조건이 상기와 같음.

(평가)

ㆍ핑거타입 두께 미터(finger-type thickness meter)를 사용하여 필름 두께가 측정됨 →증착률(택트 타임(Tact Time))

ㆍ증착 전, 후에 기판 중량의 변화 및 도가니 중량의 변화가 측정됨.

기판 중량의 변화/도가니 중량의 변화 ×100 →재료의 실시효율

(결과)

ㆍ본 발명

전체 필름 두께 = 1300Å(평균 증착률 = 17.3Å/sec)

재료의 실시효율 = 35.0%

ㆍ비교예

전체 필름 두께 = 140Å(평균 증착률 = 1.9Å/sec)

재료의 실시효율 = 4.2%

[제3실시예] (도 3, 4a 및 4b)

본 발명의 제3실시예가 도 3, 4a 및 4b에 도시되어 있다. 본 실시예에서 진공챔버(1)는 내부에 원통형 구조의 개방 중공체(5)를 수용한다. 이 중공체(5)는 각각 중공체(5)의 상부 및 하부구멍으로부터 위, 아래로 각각 개방된 세로방향으로 뻗는 평행챔버(37)의 대응하는 수를 규정하도록 그 안에 설치된 다수(예컨대, 3개)의 분할벽(6)을 가진다. 중공체(5) 안에서 분할벽(6) 각각은 그 위에 확고하게 장착되어 각각의 분할벽(6)을 중공체(5)의 온도와 같은 온도로 가열할 수 있는 피복히터(21)를 가진다. 분할벽(6)에 의해서 분할된 챔버(37) 각각은 가열 엘리먼트(24)에 채워짐과 아울러 그 하부영역에 위치한 각각의 증기 원(2)을 가진다. 따라서, 예시된 실시예에 의한 진공 증기증착장치는 중공체(5)내의 분할된 챔버(37)와 수에 있어서 동일한 증기 원(2)을 수용할 수 있고, 중공체(5)내의 대응하는 분할된 챔버(37)내에서 각각의 증기 원(2)과 기판(3) 사이의 공간이 한정되어있다. 피복히터(21)가 또한 중공체(5) 외부 둘레에 나선형으로 감겨져 있어 중공체(5)를 가열하도록 하고 그리고/또는 진공챔버(1)내에 할로겐 램프(38)가 배치되어 있어 중공체(5)가 가열될 수 있는 열원을 제공하도록 한다.

기판이동장치(7)는 진공챔버(1)내에 배치되어 있음과 아울러 중공체(5)의 상부구멍 바로 위해 배치되어 있다. 본 실시예에 사용되는 기판이동장치(7)는 수평으로 놓여진 캐리어 디스크(carrier disc)(39)와, 진공챔버(1)의 외부에 위치되어 있음과 아울러 수평 평면내의 그 기하학적 중심에 대한 캐리어 디스크(39)를 회전하는 출력축(41)을 통해 캐리어 디스크(39)와 구동가능하게 결합되어 있는 구동모터(40)를 포함한다. 캐리어 디스크(39)는 캐리어 디스크(39)의 회전축과 동심의 회전 열로 그 안에 규정된 다수의 증착창(29)을 가진다. 기판(3)은 대응하는 증착창(29)과 정렬하도록 캐리어 디스크(39)상에 장착되도록 되어 있다.

도 4a 및 4b는 캐리어 디스크(39)를 회전할 수 있게 지지하는 리테이너 메카니즘(retainer mechanism)을 예시한다. 이 리테이터 메카니즘은 진공챔버(1)내에서 중공체(5)의 상부구멍 바로 위에 확고하게 유지된 가이드 링레일(guide ring rail)(43)과, 일단은 링레일(43)에 그리고 타단에는 진공챔버(1)의 내벽면에 각기 고정된 다수(예컨대, 2개)의 접속암(42)을 포함한다. 캐리어 디스크(39)는 캐리어 디스크(39)에 의해서 운반되는 원형 열의 캐스터(caster) 또는 소정의 롤러(44)에 의해서 링레일(43)위에 회전할 수 있게 장착된다.

도 3, 4a 및 4b에 도시된 제3실시예에 의하면, 진공챔버(1)에서 공기가 빠진후 결합된 가열 엘리먼트(24)에 전기 공급을 함으로써 대응하는 중공체(5)의 하부영역내의 각 증기 원(2)이 가열되는 한편, 결합된 피복히터(21)에 의해서 중공체(5)와 분할벽(6)이 가열될 때, 진공챔버(1) 내측의 각각의 분할챔버(37)내에서 증기 원(2)으로부터 증기분자(31)가 발생된다. 한편, 기판이동장치(7)의 캐리어 디스크(39)가 출력축(41)에 대해서 구동되면서, 기판(3)은 분할챔버(37) 바로 위의 각각의 증착위치를 지나 연속적으로 회전한다.

따라서, 캐리어 디스크(39)에 의해서 운반되는 기판(3)은 분할챔버(37) 바로 위의 각각의 증착위치를 지나서 연속적으로 움직임에 따라, 분할챔버(37)내에서 발생된 증기분자(31)는 기판(3)의 하부면위에 증착됨으로써 증착된 필름을 형성한다.

따라서, 각각의 기판(3)을 분할챔버(37) 각각의 상부구멍을 지나서 움직이게 함으로써 각 기판(3)위의 증기분자(31)를 증착하여 각 기판(3)위에 증착된 필름을 형성할 수 있고, 이에 따라서, 균일한 두께의 증착된 필름을 형성할 수 있다. 또한, 기판이동장치(7)에 의해서 이동되는 기판(3)이 분할챔버(37)의 상부구멍 바로 위의 위치를 지나서 연속적으로 이동할 때, 기판(3) 각각의 하부면상에 증기분자(31)를 증착함으로써 증기증착된 필름이 형성될 수 있기 때문에, 결합된 분할챔버(37) 내부에 배치된 각각의 증기 원(2)에 대해서 상이한 물질을 사용함은 각각의 재료로 만들어진 층을 포함하는 계층구조의 필름형성을 용이하게 한다.

도 3, 4a 및 4b에 도시된 제3실시예는 도 2a의 이미 설명한 실시예에서 필요한 다수의 중공체(5)를 필요로 하지 않으나, 상이한 재료를 사용하여 계층구조의 증착된 필름을 형성할 수 있다. 따라서, 장치가 단순화될 수 있다.

[제4실시예] (도 5)

도 5에 도시된 본 실시예는 중공체(5)위에서 기판(3)을 회전하도록 설계되어 있는 기판이동장치(7)로 지적되어 있다. 도시된 기판이동장치(7)는, 링레일(ring rail)(43)에 추가하여 링레일(43)에 롤링하게(rollingly) 놓여져 있는 다수(예컨대, 3개)의 캐리어 디스크(39)와, 출력축(41)에 의해서 구동모터(도 5에는 도시 안되었으나 도 4a 및 4b에 도시됨)와 구동가능하게 결합되어 있는 구동디스크(45)를 포함한다. 링레일(43)의 외주부에 놓은 캐리어 디스크(39) 각각은 구동디스크(45)의 외주부와 마찰접촉을 유지하고 있는 외주부의 대향부분을 가져, 구동디스크(45)의 회전이 그것 자신의 기하학적 중심에 대해서 각각의 캐리어 디스크(39)의 회전을 야기할 수 있다. 따라서, 교대로 이와 같이 초래된 캐리어 디스크(39) 각각의 회전은 구동축(41)과 동축에 대해서 링레일(43)을 따라 각각의 캐리어 디스크(39)의 원운동을 초래한다.

[제5실시예] (도 6)

도 6에 도시된 본 발명의 제5실시예에 의한 진공 증기증착장치는 도 3, 4a 및 4b에 도시된 제3실시예와 관련한 설명과 거의 유사하다. 그러나, 도 6에 도시된 본 실시예에 있어서, 도 3에서 6으로 식별되는 분할벽의 사용이 제거되어 각각의 가열 엘리먼트(24)상의 상이한 재료로부터 발산되는 증기분자가 혼합된 형태로 각각의 기판(3)상에서 동시에 증착될 수 있다.

[제6실시예] (도 7)

기판(3)이, 예컨대 PET 또는 폴리에틸렌 등의 합성수지로 만들어진 필름 스트립(film strip)과 같은 스트립(8)의 길이 형태로 이용될 수 있는 경우에 있어서는, 도 7에 도시된 진공 증기증착장치는 그것과 함께 효과적으로 사용될 수 있다.

도 7의 본 실시예에 있어서의 진공 증기증착장치에 사용되는 진공챔버(1)는 서로 협력하는 다수의 분할벽(4)을 포함하여 위, 아래로 개방된 이웃하는 분할벽(4) 사이에서 각기 평행챔버(37)를 규정하도록 한다. 분할벽(4) 각각은 대응하는 분할벽(4)을 가열하기 위해 거기에 안착된 각각의 피복히터(21)를 가진다. 가열 엘리먼트(24)는 분할챔버(37) 각각의 하부영역에 배치되어 있고, 가열 엘리먼트(24)상에 증기 원(2)이 장착된 뒤에 위치에 설정될 수 있다.

진공챔버(1)의 내부는 분할챔버(37) 위의 위치에서 그 안에 규정된 증착창(47)을 가지는 분할천장(46)에 의해서 상, 하부 칸막이로 분리된다. 한쌍의 롤(9 및 10)은 분할천장(46) 위에 규정된 상부칸막이에 수용된다.

상기 롤중 하나인 롤(9)은 그 주위에 감긴 한 두루말이의 연장된 스트립(8)을 가지는 한편, 다른 롤(10)은 공급롤(9)로부터 외부로 뽑아내어지는 연장된 스트립(8)의 길이를 끝맺기 위해 사용된다. 지지롤(48)은 공급롤(9)과 감는롤(10) 사이에 배치되어 있고, 증착창(47)과 정렬되어 있어 그 바깥부분이 증착창(47)내에 놓인다.

연장된 스트립(8)은 공급롤(9)로부터 감는롤(10)까지 뻗어 있어, 그것의 거의 중간부분이 지지롤(9) 둘레에 감겨 증착창(47)을 통해 증기 원(2)과 마주한다.

도 7에 도시된 제6실시예에 의하면, 진공챔버(1)가 진공펌프(20)에 의해서 공기가 빠진 후, 대응하는 분할챔버(37)의 하부영역내의 각각의 증기 원(2)이 결합된 가열 엘리먼트(24)의 전원공급으로 인해 가열되는 한편, 분할벽(4)이 결합된 피복히터(21)에 의해서 가열될 때는, 진공챔버(1) 내부의 각각의 분할챔버(37)내에서 증기 원(2)으로부터 증기분자(31)가 발생된다. 한편, 연장된 스트립(8)이 공급롤(9)로부터 감는롤(10)을 향해 지지롤(48)을 지나 연속적으로 이동되고, 이 연장된 스트립(8)의 일부분이 증착창(47)과 마주하는 지지롤(48)의 주변부분을 따라 움직이면서, 분할챔버(37)내의 증기분자(31)는 증착되어 연장 스트립(8)상에 증착된 필름을 형성하도록 한다.

상기한 바와 같이 연장된 스트립(8)의 표면상에 증착된 필름이 형성될 수 있으며, 스트립(8)이 공급롤(9)로부터 감는롤(10)을 향해 연속적으로 이동하기 때문에, 연장된 스트립(8)의 길이에 걸쳐 균일한 두께의 증착된 필름을 형성할 수 있다. 또한, 롤(9 및 10)이 회전하는 속도는 조절할 수 있게 제어되고, 따라서, 롤(9 및 10)의 회전속도를 제어하여 스트립 감기는 속도를 변경함으로써 연장된 스트립(8)이 움직이는 속도가 조절되어 연장된 스트립(8)상에 형성된 필름의 두께가 제어될 수 있는 한편, 필름의 형성이 고속으로 수행될 수 있다.

앞선 실시예들 중 어느 한 실시예에 있어서, 증기 원(2)과 관련하여 움직이는 바와 같이 기판 또는 기판들(3)이 설명되었음을 주목하자. 그러나, 기판 또는 기판들(3)과 관련한 증기 원(2)의 움직임은 동일하게 사용될 수 있다. 선택여하에 따라서는, 기판(2)이 고정된 위치에 유지될 수 있는 반면에, 증기 원(2)은 이 기판과 관련하여 이동할 수 있으며, 또는 기판(3)과 증기 원(2) 둘다 움직이도록 지원될 수 있다.

증기 원(2)이 위치에 고정되고 열벽(4)이 또한 위치에 고정되는 경우에 있어서 열벽(4)과 관련한 증기 원(2)의 위치는 고정될 수 있어, 증기 원(2)의 재료는 열벽(4)의 국부적인 영역에 증착되는 경향을 가지며, 열벽(4)을 가열함으로써 재료의 증착을 막는 효과는 불충분하다. 이와 같은 경우에 있어서, 증기 원(2)과 열벽(4) 중 적어도 하나가 다른 것과 관련하여 움직이도록 지원되고, 진공 증기증착이 영향을 받는 한편, 증기 원(2)이 열벽(4) 중 하나가 다른 것들과 관련하여 움직이면, 열벽(4)의 특정부상에 증기분자(31)의 국부적인 증기증착이 회피될 수 있으므로, 열벽(4)을 가열함으로써 증착을 방지하는 효과는 향상될 수 있다.

[제7실시예] (도 8 내지 12)

도 8 내지 12에 도시된 제7실시예에 있어서, 진공챔버(1)는 진공챔버의 기초부와 인접하여 배치됨과 아울러 각기 선택적으로 개폐될 수 있는 각각의 게이트 밸브(49)를 통하여 진공챔버(1)의 내부와 결합되어 있는 다수(예컨대, 2개)의 보조챔버(11)를 포함한다. 보조챔버(11) 각각은 각각의 게이트 밸브(49)가 개방되는 경우 진공챔버(1)의 내부와 결합될 수 있으나, 각각의 게이트 밸브(49)가 폐쇄되면 고립되어 기밀될 수 있다. 위에 설명한 바와 같이 진공챔버(1)가 진공펌프(20)와 유체접속되어 있는 동안, 보조챔버(11)는 그것들과 각기 유체접속된 그들 자신의 진공펌프(20)를 가진다. 보조챔버(11) 각각은 각각의 보조챔버(11)의 상부구멍을 선택적으로 개폐하는 상부뚜껑(50)을 가진다.

분할벽 형태의 다수의 벽(4) 각각은 진공챔버(1)의 상부영역에 배치되어, 이웃하는 벽(4)이 진공챔버(1)를 상하로 개방하는 분할챔버(37)를 규정한다. 벽(4)은 이에 안착된 각각의 피복히터(21)에 의해서 가열될 수 있다. 기판지지대(28)는 진공챔버(1)내에서 분할챔버(37)의 상부구멍 바로 위에 배치되어 있고, 그 안에 규정된 다수(예컨대, 2개)의 증착창(29)을 가지고 있어, 기판지지대(28)위에 놓인 기판(3)이 결합된 증착창(29)을 통해 아래로 노출되어 아래에 설명하는 바와 같은 각각의 증기 원(2)과 대면하도록 할 수 있다.

각각의 보조챔버(11)내에는 거의 직선형인 가이드 레일(52)이 배치되어 있어, 진공챔버(1)를 향해 근접하는 방향 그리고 그 진공챔버(1)로부터 멀어지는 방향으로의 움직임을 위하여 가이드 레일(52)상에 피동 슬라이드 피이스(driven slide piece)(53)가 미끄러지게 장착된다. 캐리어 암(carrier arm)(54)은 피동 슬라이드 피이스(53)상에 장착되어 약간의 거리 위로 뻗도록 하고 있으며, 가이드 레일(52)에 평행한 방향으로 그리고 진공챔버(1)를 향해 돌출되도록 감겨 있다. 그 위에 장착된 증기 원 유지카세트(63)를 가진 가동 스테이지(55)는 캐리어 암(54)의 자유단에 확고히 장착된다.

각각의 보조챔버(11)내의 가동 스테이지(55)는 도 10에 명백하게 도시되어 있듯이, 진공챔버(1)를 향해 개방하는 거의 U자형 구조를 나타낸다.

가이드 레일(52)과 형상에 있어서 비슷함과 아울러 그 위에 미끄러지게 장착된 구동 슬라이드 피이스(57)를 가진 구동 가이드 레일(56)은 각각의 보조챔버(11)의 바닥벽의 바깥에 그리고 그 바닥벽에 안착되어 있어, 가이드 레일(52)에 평행하게 뻗는다. 피동 및 구동 슬라이드 피이스(53 및 57)는 자석의 형태로 사용되어, 구동 슬라이드 피이스(57)가 가이드 레일(56)을 따라 움직이면 이들 슬라이드 피이스(53 및 57) 사이에서 생긴 자석의 인력 효과에 의해 피동 슬라이드 피이스(53)는가이드 레일(52)을 따라 동시에 움직일 수 있다.

진공챔버(1)의 바닥상에는 정지 스테이지(59)가 확고하게 장착되어 있다. 정지 스테이지(59)는 도 11에 가장 잘 도시되어 있듯이, 그 안에 규정된 중심구멍을 가진 거의 직사각형 또는 정사각형 구조이고, 정지 스테이지(59)의 중심구멍 안에 리프트 테이블(lift table)(60)이 배치되어 있다. 리프트 테이블(60)은 교대로 실린더장치(61)와 구동가능하게 결합되어 있어, 리프트 테이블(60)은 도 11에 가상선으로 도시되어 있듯이 정지테이블(59)의 중심구멍위의 위치에 선택적으로 들어 올려질 수 있고, 도 11에 실선으로 도시되어 있듯이 정지테이블(59)의 중심구멍내의 위치로 하강할 수 있다.

도 10은 증기 원 유지카세트(63)를 상세하게 도시하고 있다. 거기에 도시되어 있듯이, 증기 원 유지카세트(63)는 그 위에 확고하게 장착된 다수(예컨대, 2개)의 거의 L자형 단자부재(65) 쌍을 가진 캐리어 플레이트(carrier plate)(64)를 포함한다. 고융점을 가진 금속으로 만들어진 보트형상의 가열 엘리먼트(24)는 각 쌍의 단자부재(65)상에 장착되어 각 쌍의 단자부재(65) 사이에서 벌리도록 하였다. 단자부재(65)의 쌍은, 후에 설명하는 바와 같이, 대응하는 전력공급 전극부재(67)를 통해 전원(도 1에 26으로 도시됨)과의 전기접속을 위해 캐리어 플레이트(64)의 주위로부터 바깥으로 돌출하는 각각의 접속단부(66)를 가진다. 각 보조챔버(11)내에 있는 이 증기 원 유지카세트(63)는 결합된 가동 스테이지(55)상에 장착되어 이용된다.

본 발명의 제7실시예에 의한 진공 증기증착장치는 다음의 방법으로 작동되어, 기판상에 필름을 형성하도록 진공 증기증착을 수행한다. 처음에, 보조챔버(11) 하나의 상부뚜껑(50)은 개방되어, 증기 원(2)이 증기 원 유지카세트(63)위의 결합된 가열 엘리먼트(24)상에 배치되고 나서 이와 같은 보조챔버(11)내에 배치된다. 상부뚜껑(50)이 도 9a에 도시되어 있듯이 폐쇄된 후, 진공펌프(20)가 구동되어 보조챔버(11)의 공기를 빼서 거의 진공상태로 만든다. 한편, 진공챔버(1)에서는 계속해서 공기가 빠지고, 벽(4)은 또한 계속해서 가열된다. 이후, 결합된 게이트 밸브(49)는 개방되어 진공챔버(1)와 보조챔버(11)중 하나 사이의 연통을 확립하고, 보조챔버(11) 하나와 결합된 구동 슬라이드 피이스(57)는 진공챔버(1)를 향해 가이드 레일(56)을 따라 미끄러지고, 구동 슬라이드 피이스(53)와 자기적으로 결합된 피동 슬라이드 피이스(53)는 이후, 진공챔버(1)를 향해 가이드 레일(52)을 따라 대응하여 미끄러져서, 가동 스테이지(55)는 결과적으로 개방된 게이트 밸브(40)를 통해 진공챔버(1)로 도입됨으로써 도 9b에 도시되어 있듯이 정지 스테이지(59) 바로 위의 위치에 취해진다.

물론, 가동 스테이지(55)상에 놓인 증기 원 유지카세트(63)는 또한, 정지 스테이지(59) 바로 위의 위치까지 가동 스테이지(55)와 함께 진공챔버(1)에 도입된다. 이후, 리프트 테이블(60)은 정지 스테이지(59)의 중심 구멍을 통해 위쪽으로 들어 올려져, 증기 원 유지카세트(63)는 결과적으로 도 9c에 도시한 바와 같이 가동 스테이지(55)로부터 들어 올려진다. 이와 같은 방식으로 증기 원 유지카세트(63)는 들어 올려지기 때문에, 구동 슬라이드 피이스(57)는 결합된 보조챔버(11)를 향해 가이드 레일(56)을 따라 미끄러지고, 가이드 레일(52)을 따르는피동 슬라이드 피이스(53)의 대응하는 미끄러짐을 수반하여, 도 9d에 도시되어 있듯이 결과적으로 가동 스테이지(55)가 진공챔버(1)로부터 결합된 보조챔버(11)로 귀환한다.

도 9d에 도시된 상태에 이어서, 리프트 테이블(60)은 하강하여 도 9e에 도시된 바와 같이 증기 원 유지카세트(63)를 정지 스테이지(59)상에 놓게 한다. 도 9e에 도시된 바와 같이, 정지 스테이지(59)상의 증기 원 유지카세트(63)의 배치후, 진공챔버(1)내에 작동가능하게 수용된 전력공급 전극부재(67)는 하강함으로써, 증기 원 유지카세트(63)상의 한쌍의 단자부재(65)의 접속단(66)을 전원과 접속하여 가열 엘리먼트(24)를 가열한다.

가열 엘리먼트(24)로의 전원공급과 동시에 또는 전원공급 잠시 후에, 게이트 밸브(49)는 폐쇄되어 진공챔버(1)를 결합된 보조챔버(11)로부터 분리시킨다. 이 상태에서, 진공 증기증착이 초래되어 기판(3)위에 가열 엘리먼트(24)상에 놓인 증기 원(2) 재료를 증착함으로써 이전에 설명한 바와 유사한 방법으로 기판(3)위에 필름을 형성한다.

증기 원(2)이 소모된 후 증기 원 유지카세트(63)는 상기한 바와 거의 역방식으로 결합된 보조챔버(11)로 귀환한다. 보다 상세하게는, 증기 원(2)이 소모된 후 리프트 테이블(60)이 들어 올려져 유지카세트(63)를 들어 올리고, 게이트 밸브(49)의 개방에 의해서 가동 스테이지(55)를 진공챔버(1)에 도입될 수 있게 한다. 리프트 테이블(60)은 이후 하강하여 가동 스테이지(55)위로 증기 원 유지카세트(63)를 놓고, 가동 스테이지(55)와 함께 증기 원 유지카세트(63)를 결합된 보조챔버(11)로귀환시킨다. 마지막으로, 게이트 밸브(49)는 폐쇄된다.

하나의 보조챔버(11)내의 증기 원(2)이 상기와 같은 방식으로 실시된 후 다른 보조챔버(11)내의 증기 원(2)이 위에 설명한 바와 유사한 방식으로 실시될 수 있다.

상기한 구조의 진공 증기증착장치에 있어서, 진공챔버(1)는 대기로 개방할 필요가 없고, 진공챔버(1)내의 증기 원(2)의 교체는 빨리 수행될 수 있으며, 따라서, 기판(3)위에 증가된 필름 두께의 필름을 증기증착시킬 수 있다.

도 8 내지 12에 도시된 실시예를 설명함에 있어서, 한쌍의 보조챔버(11)의 사용이 언급되었으나, 보조챔버(11)의 수는 항상 도시된 바와 같이 두개로 제한되지 않고, 하나 또는 두개보다 많을 수 있다. 3개 이상의 보조챔버(11)가 사용될 경우에, 이들 보조챔버(11)는, 진공챔버(1)의 상부에서 볼 때, 통상 거미형태로 진공챔버(1)의 바닥으로부터 방사상 외측으로 뻗도록 배치됨이 바람직하다.

[수정] (도 13a 및 13b)

도 13a 및 13b는 도 8 내지 12에 도시된 진공 증기증착장치에 있어서 5개의 보조챔버(11)를 포함하도록 본 발명에 의해 수정된 것이다. 도시된 진공챔버(1)는, 5개의 보조챔버(11)가, 도 13b에 가장 잘 도시되어 있듯이, 거기로부터 방사상 외측으로 뻗도록 배치된 5개의 측면을 가진 5각형 단면을 가진다. 간략화를 위해서 5개의 보조챔버(11) 각각은 내부에 단일 증기 원(2)을 수용하는 바와 같이 도시되어 있음을 주목하자. 사용시 진공챔버(1)내의 증기 원(2)은 연속하여 보조챔버(11)내의 증기 원(2)들중 하나로 교체될 수 있다. 선택여하에 따라서, 각각의보조챔버(11)내의 증기 원(2)은 각각 상이한 재료를 포함할 수 있어, 상이한 증기 원(2)이 한번에 하나씩 진공챔버(1) 안으로 연속적으로 로드될 수 있다.

증기 원(2)과 기판(3)이 서로 마주하는 챔버가 열벽(4)에 의해서 둘러싸일 때, 이 챔버는 열벽(4)에 의해서 완전히 둘러싸이지 않고, 챔버의 60 내지 90%가 열벽에 의해서 둘러싸임을 주목하자. 이렇게 함으로써 높은 수율로 진공 증기증착에 의해서 균일한 두께의 필름을 형성할 수 있다.

또한, 유기재료의 증착을 피하는데 효과적인 온도로 가열되는 열벽(4)은, 증기 원(2)과 기판(3)이 서로 대면하는 챔버를 둘러싸는 열벽(4)의 표면이 유기재료와 거의 반응하지 않는 재료로 만들어진 구조임이 바람직하다.

그 재료의 예는, 예컨대 알루미나, 탄화규소, 다이아몬드 또는 스테인리스 강 등의 세라믹 재료를 포함한다. 이와 같은 재료로 열벽(4)이 만들어지면, 열벽(4)상에 장착시 달리 일어나는 유기재료의 소정의 가능한 변화가 회피될 수 있고, 비록 유기재료가 일단 열벽(4)에 증착되었을 때 조차도 가열에 의해 재증발되어 기판상에 증착됨으로써 필름을 형성하여, 결과로서 생기는 필름의 순도에 있어서의 가능한 감소가 회피될 수 있다.

본 발명을 전적으로 첨부도면을 참조하여 예를 들어서 설명하였으나, 그 기술분야의 숙련자에게는 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 주목하자. 따라서, 본 발명의 사상 및 범위로부터 상기 변경 및 수정이 벗어나지 않는 한, 그것들은 포함되는 것으로 이해해야 한다.

본 발명에 의한 진공 증기증착장치에 의하면, 유기재료가 증기증착될 때 균일한 필름 두께로 고증착률로 그리고 고수율로 유기재료가 증착될 수 있음과 아울러, 진공챔버내에서 증발된 물질의 증착을 줄이고 진공챔버내에서 고품질의 진공을 유지하는 동안 진공 증기증착이 고순도로 수행될 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (12)

1. 다수의 증기 원과 내부에 있는 적어도 하나의 기판의 표면상에 진공 증기증착을 달성하도록 증기 원을 가열하는 히터를 가지는 진공챔버와,

   유기재료를 이용하는 적어도 하나의 증기 원과,

   상기 유기재료가 증착되지도 않고 분해되지도 않는 온도로 가열되는 열벽을 포함하되,

   상기 열벽은 증기 원과 기판이 서로 마주하는 공간을 둘러싸고,

   상기 증기 원과 상기 기판이 서로 관련하여 이동하는 동안 상기 증기 원을 가열함으로써 상기 기판의 표면상에 상기 유기재료가 증기증착됨을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 증기 원과 상기 열벽이 서로 관련하여 이동하는 동안 상기 증기 원을 가열함으로써 상기 기판의 표면상에 증기증착이 달성됨을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 증기 원과 관련하여 상기 기판을 움직이는 기판이동장치를 더 포함하되, 상기 기판이동장치는 상기 기판의 움직임 속도를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 증기 원과 관련하여 상기 기판을 움직이는 기판이동장치를 더 포함하되, 상기 기판이동장치는 상기 기판을 원경로를 따라 움직이게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
5. 제1항에 있어서, 공급롤과 감는롤을 더 포함하되, 상기 기판은 상기 공급롤로부터 상기 감는롤을 향해 이동되는 스트립의 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 진공챔버와 유체결합됨과 아울러 공기가 빠질 수 있는 적어도 하나의 보조챔버를 더 포함하되, 상기 증기 원중 하나가 상기 진공챔버와 상기 보조챔버 사이에서 선택적으로 로드되거나 언로드됨을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 기판에 인접한 상기 열벽의 상부구멍은, 상기 기판의 이동방향에 직교하는 방향에서 측정되는 기판의 폭보다 20% 크고, 상기 기판의 폭보다 20% 작은 값의 범위에 있는, 상기 기판의 이동방향에 직교하는 방향에서 측정된 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 열벽은 상기 증기 원과 상기 기판이 서로 마주하는 공간의 60% 내지 90%를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 증기 원과 상기 기판이 서로 마주하는 공간과 마주하는 상기 열벽의 표면은 상기 유기재료와 반응하기 어려운 재료로 만들어짐을 특징으로 하는 진공 증기증착장치.
10. 진공챔버내에서 증기 원을 가열함으로써 적어도 하나의 기판의 면상에 다수의 재료를 진공 증기증착하는 방법에 있어서,

    상기 방법은,

    적어도 하나의 증기 원에 대해서 하나의 유기재료를 이용하는 단계와;

    상기 유기재료가 증착되지 않고 분해되지 않을 온도로 열벽을 가열하는 단계와;

    서로 마주하는 상기 증기 원과 상기 기판이 열벽에 의해서 둘러싸인 동안 증기 원을 가열하는 단계와;

    서로 관련하여 상기 기판과 상기 증기 원을 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증기증착방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 증기 원으로서 사용되는 유기재료는 유기 전자발광 재료임을 특징으로 하는 진공 증기증착방법.
12. 상기 제11항에 규정된 방법에 의해서, 기판의 표면상에 다수의 유기 전자발광 재료를 증착시킴으로써 형성된 유기 전자발광장치.