KR20040032737A - 증착장치에서의 유기재료용 증발원 및 그 증착장치 - Google Patents

Abstract

유기재료를 기판에 증착할 때, 재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시켜 기판에 유기재료를 막붙임하는 증착장치에 있어서, 승온시간을 단축하여 증착레이트가 단시간에 안정하고, 대량의 재료를 충전할 수 있으며, 노즐에 재료의 막힘이 없고, 증착레이트를 정밀도 좋게 제어할 수 있는 유기재료용 증발원 및 그 증착장치를 제공하는 것.

유기재료용 증발원으로서, 도가니를 금속으로 하여 이 도가니를 고주파유도가열로 직접 가열하는 것에 의해, 도가니 주변의 발열원을 배제하여, 열응답성을 현저히 향상시킴으로써 대형도가니이더라도 승온시간을 단축하여, 증착레이트를 단시간에 정밀도 좋게 안정시켰다.

Description

증착장치에서의 유기재료용 증발원 및 그 증착장치{VACUUM EVAPORATION EQUIPMENT AND EVAPORATION SOURCE FOR ORGANIC MATERIAL IN VACUUM EVAPORATION EQUIPMENT}

본 발명은, 자발광성 유기(有機) EL의 제작에 있어서 유기재료를 기판에 증착할 때, 도가니에 수납한 유기재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시켜 기판에 유기재료를 막붙임하는 증착장치에 있어서의 유기재료용 증발원 및 그 증착장치에 관한 것이다.

유기 EL의 제작에 있어서 가루체형상의 유기재료(21)를 유리기판에 증착할 때, 증발원으로서는, 도 5에 나타내는 보트식[전원(25)에 의해 텅스텐 등으로 만들어진 보트(22)로 직접 전류를 흐르게 하여 보트(22)를 가열하여 보트(22)의 열로 유기재료(21)를 승화 또는 용융증발시키는 방식], 또는 도 3에 나타내는 바와 같이 저항가열방식[전원(25)에 의해 시즈히터(24)에 전류를 흐르게 하여 가열시켜 그 복사열로 질화붕소, 카본, 석영유리 등으로 만들어진 도가니(23)를 가열하여, 도가니 (23)의 열로 유기재료(21)를 가열하여 승화 또는 용융증발시키는 방식]을 채용하고 있다.

따라서, 보트식은 유기재료를 소량밖에 넣을 수 없어 생산에는 불리하다. 또한 저항가열식은 도가니(23)를 둘러싸는 시즈히터(24)의 복사열로 간접적으로 도가니(23)를 가열하는 구성이기 때문에, 도가니(23)를 소정의 온도로 승온시키는 데에 시간이 걸리고 생산성이 나쁘다.

또한, 시즈히터(24) 자체가 고온으로 가열되기 때문에, 도가니(23)의 온도를 내리고 싶을 때도 시즈히터(24)의 열을 받아 온도를 내리는데 시간이 걸린다. 이와 같이, 도가니(23)의 온도의 승온 또는 강온에 대한 열응답성이 나빠 증착레이트를 정밀도 좋게 제어하는 것이 어렵다.

예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이 도가니를 가열하여, 충분한 레이트로 형성할 수 있는 온도로 승온하는 데에는 약 2시간이나 걸리고, 또한, 강온·승온을반복하여, 일정한 레이트를 발생시키는 상태로 할 때까지(증착개시 가능한 상태로 할 때까지)30분 이상이나 더욱 필요로 한다. 또한 도가니를 동일온도로 제어하더라도 레이트가 변화하여 원하는 레이트로 하는 것도 정밀도 좋게 행할 수 없어, 시간도 더욱 필요로 한다.

또한 상기한 바와 같이 가열에 시간이 걸리고, 제어성도 나쁘기 때문에, 도가니는 크게 할 수 없으며(예를 들면 용량이 최대 90cc), 1주간의 연속운전을 하기 위해서는 도가니를 6개 준비하고, 도가니를 교체하여 사용하고 있기 때문에, 기구가 대단히 복잡하게 되어, 레이트가 안정될 때까지 시간이 걸린다.

또한, 제어성이 나쁘기 때문에, 증착레이트를 크게 할 수 없어 생산성이 나쁘다.

또한, 유기재료가 승화 또는 용융증발할 때 유기재료가 노즐에 막히기 쉽다고 하는 문제가 있다.

유기재료는, 도 4에서 나타내는 바와 같은 극히 근소한 온도차로 증발속도는 변동하고, 또한 일정한 온도이더라도 증발속도는 변화하는 성질을 갖고 있어, 대단히 민감한 재료이다. 외부에서 가열하는 것은, 히터에서 도가니로 복사에 의해 열이 전해지는 것으로, 도가니의 승온에 시간이 걸려 열응답성이 느린 것을 나타내고 있다. 특히 히터는 열용량을 가지고, 단시간에서 승온, 강온의 응답속도가 느리다. 도가니의 크기가 커지면, 도가니의 부피는 3승에 비례하여 커지는 데 비하여, 히터가열면적은 2승으로 밖에 비례하지 않아, 도가니가 커질수록 열응답성은 현저히 나쁘게 된다. 또한, 도가니를 측면으로부터 가열하는 것은, 증발개구부(노즐부)로부터 열이 날아가 노즐부의 온도저하를 초래한다. 이 노즐부 온도저하는 증발개구부의 유기재료의 부착, 요컨대 노즐 막힘을 발생시켜서, 증발을 중단시키는 것이 된다.

본 발명은, 이러한 현상을 감안하여, 이것을 해결하는 것으로, 도가니를 고주파유도가열로 직접 가열하여, 도가니의 열로 유기재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시킴으로써, 도가니의 승온 스피드를 올리고, 더구나 이 유도가열방식에 의하면, 열응답성이 현저히 좋아지기 때문에, 증착레이트가 일정하게 되는 상태로 정밀도 좋고 빠르게 할 수 있고, 게다가 도가니 용량을 크게 할 수 있어(예를 들면 500cc) 1주간분의 유기재료를 넣을 수 있고기구도 대단히 간단히 할 수 있으며, 또한 증착레이트를 크게 할 수 있고(예를 들면 10Å/sec) 생산성이 좋고, 또한 PID의 제어도 용이하게 제어치를 정할 수 있고, 또한 노즐에 재료가 막히는 일 없이 승화 또는 용융증발시킬 수 있는 등 많은 이점을 갖는 획기적인 유기 EL 증착장치에 있어서의 유기재료용 증발원 및 그 증발장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 실시예의 개략 구성 설명도.

도 2는 본 실시예의 증착개시전의 가열제어를 나타내는 설명도.

도 3은 종래예(저항가열방식)의 개략 구성 설명도.

도 4는 종래예(저항가열방식)의 증착개시전의 가열제어를 나타내는 설명도.

도 5는 종래예(보트식)의 주요부의 개략 구성 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유기재료2 : 기판

3 : 도가니4 : 유기코일

5 : 고주파전원9 : 진공조

첨부도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.

유기재료(1)를 기판(2)에 증착할 때, 유기재료(1)를 가열하여 승화 또는 용융증발시켜 기판(2)에 유기재료(1)를 막붙임하는 증착장치에서의 유기재료용 증발원에 있어서, 상기 유기재료(1)를 수납하는 금속제의 도가니(3)와, 이 도가니(3)를 직접 고주파유도가열하는 유도코일(4)과 고주파전원(5)으로 구성한 것을 특징으로하는 증착장치에서의 유기재료용 증발원에 관한 것이다.

또한, 청구항 1에 기재된 유기재료용 증발원의 도가니(3)와 유도코일(4)을, 한 개 이상 진공조(9)내에 배치한 것을 특징으로 하는 증착장치에 관한 것이다.

[발명의 실시형태]

바람직하다고 생각하는 본 발명의 실시형태(발명을 어떻게 실시할 것인가)를, 도면에 따라서 그 작용효과를 나타내어 간단히 설명한다.

유기 EL의 제작에 있어서 유기재료(1)를 유리기판(2)에 증착할 때, 증발원으로서 고주파유도가열로 Ti 등 금속으로 제작된 도가니(3)를 직접 가열하여, 도가니 (3)의 열로 도가니(3) 속에 장전된 유기재료(1)를 가열하여 승화 또는 용융증발하여, 유리기판(2)에 유기재료(1)를 막붙임 한다.

도가니(3)를 금속제 도가니로 하고, 도가니(3) 자신을 고주파유도가열로 직접 가열함으로써 승온속도가 빠르게 되고 도가니(3) 이외의 열원도 없기 때문에 강온속도도 빠르게 된다. 또한 대형도가니(3)에 있어서 그 효과는 현저하게 된다. 또한 도가니(3)를 직접 가열함으로써 증발개구부 요컨대 노즐부도 고주파유도가열되기 때문에 노즐부의 온도가 상승하여, 유기재료(1)에 의한 노즐막힘이 발생하지 않게 된다.

즉, 종래와 같이 저항가열방식(시즈히터에 전류를 흐르게 하여 가열시켜 그 복사열로 질화붕소, 카본, 석영유리 등으로 만들어진 도가니를 가열하여, 도가니의 열로 유기재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시키는 방식)을 채용하지 않고, 도가니(3)를 고주파유도가열로 직접 가열하여, 도가니(3)의 열로 유기재료(1)를 가열하여 승화 또는 용융증발시키기 때문에, 도가니(3)의 승온스피드는 비약적으로 향상하고, 게다가 열응답성이 좋기 때문에 증착레이트가 일정하게 되는 상태로 정밀도 좋고 빠르게 될 수 있다.

예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이 증착개시까지 차단하는 셔터부(6)에 설치한 막두께센서(7)에 의해서 레이트를 측정하는데, 우선 충분한 레이트로 막붙임할 수 있는 도가니 온도(약 250℃)까지 승온하는 데, 실시예에서는 10분정도로 끝나, 지극히 단시간에 승온가능하게 된다. 게다가, 예를 들면 10Å/sec의 증착레이트로 하기 위해 강온·승온을 반복하지만, 열응답성이 좋기 때문에, 이 레이트로 할 때까지 근소한 강온·승온을 반복하는 것만의 제어로 15분정도로 행할 수 있고, 게다가 정밀도 좋게 10Å/sec으로 이와 같이 단시간에 설정할 수 있다.

따라서, 빠르게 승온할 수 있고, 빠르게 하여 정밀도 좋게 원하는 레이트로 설정할 수 있고, 그 때문에 가령 도가니(3)의 용량이 크더라도, 순간적으로 승온할 수 있고, 레이트가 일정하게 되기까지의 시간도 짧기 때문에, 빨리 증착을 시작할 수 있으며, 게다가 정밀도가 좋은 증착을 행할 수 있기 때문에 도가니 용량을 크게 할 수 있어(예를 들면 500cc) 1주간분의 유기재료를 넣을 수 있고 기구를 대단히 간단히 할 수 있고, 또한 증착레이트를 크게할 수 있으며(예를 들면 10Å/sec) 생산성이 좋고, 또한 PID의 제어도 용이하게 제어치를 결정할 수 있게 된다.

또한, 승화시키기 어려운 미정제재료도 도가니(3)의 노즐부에 재료가 부착하지 않게 증발시킬 수 있어, 노즐에 재료가 막히는 일 없이 승화 또는 용융증발시킬 수 있다.

[실시예]

본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 도면을 따라 설명한다.

유기물과 반응하지 않는 Ti 등의 금속제의 도가니(3)의 주위에, 이 도가니 (3) 자체에 유도전류를 생기게 하여 직접 가열시킬 수 있는 유도코일(4)을 배치하고, 이 유도코일(4)에 고주파전류를 흐르게 하는 고주파전원(5)을 접속하고 있다.

진공배기장치(8)로 진공화하는 증착실(9)[진공조(9)] 에 이 도가니(3) 및 유도코일(4)을 배치하고, 이 도가니(3)의 윗부분에 유리기판(2)을 배치하며, 이 도가니(3)와 기판(2)의 사이에 셔터부(6)를 설치함과 동시에, 막두께센서(7)를 설치하고, 이 막두께센서(7)에 의해 레이트를 측정하면서, 고주파전원(5)의 출력제어를 하여 유도가열을 승온·강온제어하며, 막두께센서(7)에 의해 원하는 일정한 레이트가 된 부분에서, 셔터부(6)를 개방하여, 증착을 시작하도록 구성하고 있다.

또, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것이 아니라, 각 구성요건의 구체적 구성은 적당하게 설계할 수 있는 것이다.

본 발명은 상술과 같이 구성하였기 때문에, 도가니를 고주파유도가열로 직접 가열하고, 도가니의 열로 유기재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시키는 것으로, 도가니의 승온 스피드를 올려 종래기술에서는 승온안정화시간이 2.5시간 필요로 했었지만, 본 발명의 실시예에서는 20분으로 현저히 개선되었다. 게다가 열응답성이 현저히 좋아지기 때문에, 증착 레이트가 일정해지는 상태로 정밀도 좋고 빠르게 할 수 있으며, 게다가 도가니용량을 크게 할 수가 있고(예를 들면 500cc) 1주간분의유기재료를 넣을 수 있고 기구도 대단히 간단히 할 수 있으며, 또한 증착레이트를 크게 할 수가 있고(예를 들면 10Å/sec) 생산성이 좋고, 또한 PID의 제어도 용이하게 제어치를 결정할 수 있고, 또한 노즐에 재료가 막히는 일없이 승화 또는 용융증발시킬 수 있는 등 많은 이점을 갖는 획기적인 증착장치에서의 유기재료용 증발원 및 그 증착장치가 된다.

Claims (2)

1. 유기재료를 기판에 증착할 때, 유기재료를 가열하여 승화 또는 용융증발시켜 기판에 유기재료를 막붙임하는 증착장치에서의 유기재료용 증발원에 있어서, 상기 유기재료를 수납하는 금속제의 도가니와, 이 도가니를 직접 고주파유도가열하는 유도코일과 고주파전원으로 구성한 것을 특징으로 하는 증착장치에 있어서의 유기재료용 증발원.
2. 제 1 항에 있어서, 유기재료용 증발원의 도가니와 유도코일을, 한 개이상 진공조내에 배치한 것을 특징으로 하는 증착장치.