KR20090012087A

KR20090012087A - 경사진 용기를 구비한 증착 기기

Info

Publication number: KR20090012087A
Application number: KR1020080069742A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 부쉬벡크; 미하엘 쾨니히; 슈테판 켈러; 슈테판 방게르트
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-02-02
Also published as: CN101403092A; US20090025885A1; EP2020454A1; EP2020454B1

Abstract

본 발명은, 수직을 향한 기판(10) 상에 물질을 증착하기 위한 증착 기기에 관한 것이다. 상기 기기는, 하나 이상의 증착 용기(100)로서, 상기 증착 용기는 고체 물질을 증기로 변형시키도록 이루어진 유닛인, 하나 이상의 증착 용기를 포함하며, 상기 증착 용기(100)는 물질(300)을 증착하기 위한 증착 표면(120)을 가지며, 상기 증착 표면은 수평면에 대해 경사각(α)으로 경사진다. 또한, 본 발명은 기판 상에 물질을 증착하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 수직을 향한 기판(10)을 제공하는 단계, 물질을 증착하도록 증착 표면(120)을 갖는 용기를 제공하는 단계로서, 상기 증착 용기는 고체 물질을 증기로 변형하도록 이루어진 유닛인, 용기 제공 단계, 수평면에 대해 경사각(α)으로 경사진 상기 증착 표면(120) 상에 상기 물질을 증착하는 단계를 포함한다.

Description

경사진 용기를 구비한 증착 기기{EVAPORATION APPARATUS WITH INCLINED CRUCIBLE}

본 발명은 박막 형성을 위한 증착 기기(evaporation apparatus)에 사용되는 박막 형성 기기 및 용기(crucible)에 관한 것이다. 상세히, 본 발명은 합금 또는 금속의 증착을 위한 증착 기기 및 증착 방법에 관한 것이다. 보다 상세히, 본 발명은 유기 발광 다이오드 제조에 사용되기 위한 증착 기기 및 그 사용 방법에 관한 것이다.

기판 상에 물질의 박막 코팅을 위해 열적 증착기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 필름 코팅은 예를 들어 대형 패널 디스플레이의 커패시터 또는 가요성 기판이나 웹(web) 상의 보호층을 제공하며, 이들은 증착기로서 적용될 수 있다.

특히 유기 증착기가 유기 발광 다이오드(OLED)의 특정 제조 형식에 있어서 필수적 기기이다. OLED는 방사층의 특정 형식으로서, 이들은 특정 유기 혼합물의 박막을 포함한다. 이러한 시스템은 텔레비전 스크린, 컴퓨터 디스플레이, 휴대용 시스템 스크린 등에 사용될 수 있다. OLED는 일반적인 방 조명을 위해 사용될 수 있다. OLED 픽셀이 직접 빛을 방사하고 후광(back light)을 필요로 하지 않기 때문에 OLED 구비가능한 색상, 밝기 또는 시각 범위는 종래의 LCD에서보다 크다. 따라서, OLED 디스플레이의 에너지 소비는 LCD 디스플레이에서보다 매우 작다. 더욱이, OLED가 가요성 기판 상에 코팅될 수 있다는 사실은 롤업(roll-up) 디스플레이 또는 의류 내에 포함되는 디스플레이에서도 새로이 적용 가능하다는 분야를 개척한다.

일반적으로, OLED의 다수의 방사층 및 전도층이 전극에 의해 샌드위치된다. OLED의 기능은 일명 전극의 코팅 두께에 따른다. 따라서 OLED의 제조에서 전극 물질이 영향을 받는 코팅 비율이 미리 정해진 공칭 범위 내에 놓인다. 일반적으로, 코팅 두께는 가급적 균등한 것이 바람직하다. 더욱이, 금속과 같은 물질로 기판을 코팅하는 경우, 특히 유기 물질로 기판 상에 이미 증착된 층들은, 플라스마 방사와 같은 증착 처리의 부수적 효과로서 손상될 수 있다. 특히, 유기 물질은 종래 증착 처리에 사용되는 비-유기 물질에 비해 손상에 더욱 민감하다. 소위 플래시 증착이 유기 물질 코팅에 사용되었으나 연속적 코팅 처리에 해결책을 제공하지는 않는다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 청구항 제 1 항에 따른 증착 기기 및 청구항 제 16 항에 따른 증착 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따라, 수직을 향한 기판 상에 물질을 증착하기 위한 증착 기기에 하나 이상의 증착 용기가 제공되며, 증착 용기는 수평면에 대한 경사각으로 기울어진 증착 표면으로 물질을 증착하기 위한 증착 표면을 갖는다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명은 기판 상에 물질을 증착하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 수직을 향한 기판을 제공하는 단계; 물질을 증착하도록 증착 표면을 갖는 용기를 제공하는 단계로서, 상기 증착 용기는 고체 물질을 증기로 변형하도록 이루어진 유닛인, 용기 제공 단계; 수평면에 대해 경사각으로 경사진 상기 증착 표면(120) 상에 상기 물질을 증착하는 단계를 포함한다.

전형적인 경사각은 10 ° 내지 90°이며, 특히 전형적으로 60° 내지 90°이다.

보다 바람직하게는, 전술한 실시예들에서 조합되는 특징, 양상 및 설명이 종속항, 상세한 설명 및 도면으로부터 명백하다.

또한, 실시예들은 각각 전술한 방법 단계들을 수행하는 기기 부품을 포함하고 개시한 방법들을 수행하기 위한 기기들에 관한 것이다. 이러한 방법 단계들은 하드웨어 구성요소에 의해, 적정 소프트웨어로 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이 둘의 조합에 의해 또는 다른 적정 방법에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 전술한 기기를 작동하거나 또는 전술한 기기들을 제조하는 방법에 관한 것이다. 기기의 기 능을 수행하거나 기기의 부품을 제조하는 방법 단계를 포함한다.

이하에서는 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실시예로서, 기판 상에 증착되는 물질로서 알루미늄이 기술된다. 여전히, 본 발명은 기판 코팅에 사용되고 증착되는 물질로서 금속, 합금 또는 다른 물질을 지칭한다. 더욱이, 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 기판은 예를 들어 디스플레이와 같은 디스플레이 기술에서 종종 사용되는 유리 기판을 전형적으로 지칭한다. 본 발명의 실시예들은, 예를 들어 가요성 기판 또는 웹과 같은 다른 기술에서 사용되는 다른 기판 상에 박막 기상 증착에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 OLED 제조에 사용될 수 있다. 전형적으로, 본 발명에 따른 증착 기기는 유기 물질로 코팅되었던 기판을 코팅하기 위한, 또는 유기 물질로 다시 코팅되기 위한 것이다. 즉, 기판은 제조되는 유기 발광 다이오드일 수 있다.

도면의 이하 기술에서, 동일한 참조 번호가 동일한 구성 요소에 지칭된다. 일반적으로 각각의 실시예에 대한 차이점만 기술된다.

전형적으로, 증착되는 물질은 본 발명의 실시예에서 열적으로 증착된다.

일반적으로, 특히 대형 패널 디스플레이에서 예를 들어 대형이며 비교적 박막인 유리 플레이트로서 제공될 수 있는 기판은 전형적으로 코팅 처리에 있어서 수직으로 위치하고 수직 증착기로 코팅된다. "비교적 박막(relatively thin)"의 용어는 0.5mm 내지 4.0mm의 전형적인 유리 두께를 지칭하며, 전형적으로 0.5mm 내지 0.7mm, 또는 0.7mm 내지 1.2mm와 같은 0.5mm 내지 1.2mm이다. "수직 증착기(vertical evaporator)"는 수직 방향 기판을 코팅하도록 배열되고 이루어진 증착기를 지칭할 수 있다. 또한, "기판(substrate)"은 필름 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 따라 처리되는 기판은 유기 물질로 이미 코팅된 것일 수 있다.

본 발명의 수직 증착은, OLED와 같은 코팅된 기판의 연속적 직렬 처리를 허용한다. 보다 상세히, 수직 증착은 대형 기판의 코팅 및 기판 상의 입자의 효과적 방지를 허용한다. 일반적으로, 본 발명은 임의의 길이 및 높이를 갖는 기판의 코팅을 허용한다. 전형적 실시예에서, 하나의 증착기는 기판의 30~40cm 높이마다 제공된다. 여기에서 높이는 증착 기기 내에 위치한 기판의 수직 치수를 지칭한다. 예를 들어 80cm 높이의 기판은 2개 또는 3개의 수직 증착기를 갖는 증착 기기에서 증착될 수 있다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 증착 기기에 사용될 수 있는 2개의 용기(100)의 개략적 측면도이다. 도 1a에 도시된 용기는 용기 중앙에 리세스 영역(110)을 위해 증측 표면을 제공하고 이는 참조 번호 (120)으로 지칭되며, 도 1b의 용기는 평면형이다. 대안적으로 용기는 상승면(elevation)을 포함할 수 있다. 상이한 형태의 용기의 사용이 가능하다. 예를 들어, 용기의 단면이 삼각형, 사다리꼴, 또는 둥근 형태일 수 있다. 이하에서 설명을 위해 용기는 평면 형태, 즉 사각형 단면을 갖는 것으로 묘사한다. 그러나 이는 설명을 위한 것이며 다른 용기 형태도 가능하다.

작동시, 상세히 후술될 바와 같이, 용기(100)는 기판 상에 물질의 박막 형성을 가능하게 한다. 기술되는 전형적 실시예에서, 기판 상에 증착되는 물질은 알루 미늄, 금, 구리 또는 이러한 금속 중 적어도 하나를 포함하는 합금일 수 있다.

일반적으로, 기재되는 실시예에 따라, 용기의 물질은 전도성이다. 전형적으로 사용되는 물질은 용융 및 증착에 사용되는 온도에 온도 저항성이다. 일반적으로 용기의 물질은 증착되는 물질 및/또는 증착 처리에서 생성되는 물질에 대해 저항성이다. 예를 들어, 알루미늄은 높은 저항성을 가지며, 용기의 부적절한 물질이 선택된 경우 용기에 큰 손상을 줄 수 있다.

전형적으로, 본 발명의 용기는 금속성 붕소화물, 금속성 질소화물, 금속성 카바이드, 비금속성 붕소화물, 비금속성 질소화물, 비금속성 카바이드, 질화물, 질화 티타늄, 붕소화물, 그래파이트, TiB2, BN, B₄N 및 SiC로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 금속으로 이루어질 수 있다. 용기의 전형적인 길이는 90mm 내지 350mm 범위 내에 있으며, 130mm와 같이 90mm 내지 180mm 사이에서 보다 전형적이며, 용기의 전형적 너비는 30mm와 같이 20mm 내지 40mm 범위 내에 있다. 용기의 전형적인 높이는 10mm와 같이 5mm 내지 15mm 범위 내에 있다.

증착되는 금속이 증착 용기(100)의 가열에 의해 용융되고 증착된다. 가열은 제 1 전기적 연결부(162) 및 제 2 전기적 연결부(164)에 연결된 (도시되지 않은) 전력 공급원을 제공함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 이러한 전기적 연결부들은 구리 또는 그 합금으로 이루어진 전극일 수 있다. 따라서, 가열은 용기(100)의 바디를 통해 유동하는 전류에 의해 이루어진다. 다른 실시예에서, 가열은 증착 기기의 방사 가열기 또는 증착 기기의 유도성 가열기에 의해 이루어질 수 있다.

용기 표면의 온도는 전형적으로 1300℃ 내지 1600℃의 범위 내에서 선택되며, 예를 들어 약 1560℃이다. 이는 용기를 통하는 전류를 조절함으로써 또는 방사를 조절함으로써 이루어진다. 전형적으로 용기 물질은 그 안정성이 이러한 범위의 온도에 부정적인 영향을 받지 않도록 선택된다.

도 2a에 도시된 바와 같이 본 발명의 전형적 실시예에서 증착 기기(100)가 수직 증착에 사용되며, 즉 기판(10)이 수직으로 배열된다. 본 발명에 따른 수직 증착기의 전형적 실시예에 따라, 기판(10)은 증착 용기(100)를 수평으로 지나 이동한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 증착 기기는 수평 방향으로 수직으로 배열된 기판의 연속적 코팅 처리를 제공한다. 이러한 연속적 코팅 처리는 본 출원에서 "직렬 코팅(in-line coating)"으로 지칭된다.

다른 실시예에서, 증착 용기(100)는 수직으로 배열된 기판(10)의 정면에 제공된다. 증착 용기(100)와 기판(10) 사이에 마스크(200)가 위치한다. 마스크는 코팅 두께의 바람직하지 않은 불균등성을 추가로 방지하는데 도움을 준다. 전형적인 마스크 크기는 50mm 내지 200mm 범위 내이다. 전형적인 마스크 형태는 굴곡진 형태이다. 전형적으로, 마스크는 수직 방향으로 대칭이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크는 전형적으로 증착 분포의 중심이 감추어지도록 위치한다. 이는, 일반적으로 기판 코팅이 가능한 균등하며 증착 분포는 분포 중심에서 최대이기 때문이다.

도 2c에서, 수직 방향으로 기판(10)을 지지하도록 이루어진 수단(210)이 도시된다. 이러한 수단은 예를 들어 컨베이어 벨트, 구동 롤러 등과 같이 예를 들어 기판을 용기를 지나도록 하는 수단일 수 있다. 기판 지지 수단은, 예를 들어 기판의 바닥면 및 상부면에서와 같이 수개의 위치에서 기판에 부착될 수 있다. 증착 처리 동안, 기판은 용기를 지나 이동되며, 그동안 물질로 코팅된다. 전형적으로 기판의 속도는 20cm/분 내지 200cm/분 범위 내이며, 보다 전형적으로 100cm/분과 같이 80cm/분 내지 120cm/분이다. 이러한 경우 전송 수단은 이러한 속도로서 기판을 전송할 수 있다.

도 2a, 2b 및 2c에 도시된 바와 같이 증착 용기(100)는 수직 배열된 기판(10)의 정면에 위치한다. 기판으로부터 증착 용기 사이의 간격에 따라 기판 상의 증착 영역 크기가 제한된다.

도 2a, 2b 및 2c에 도시된 실시예에서와 같이, 용기는 수평면에 대해 경사진다. 도 2a~2c, 3, 4 및 5에서, 용기는 예시적으로 바닥면과 평행한 상부면을 구비한 평평한 표면을 갖는 것으로 도시된다. 따라서, 이 경우, 용기의 경사각은 용기의 증착 표면의 경사각이다. 따라서, 설명을 위해, 적적한 경우 "용기가 경사진다(the crucible is inclined)"는 의미는 "용기의 증착 표면이 경사진다(the evaporation surface of the crucible is inclined)"의 의미 대신 사용될 수 있다. 그러나 당업자는 이러한 실시예들이 용기의 증착 표면만이 경사진 경우의 실시예도 지칭하는 것으로 이해할 수 있다. 본 발명에 따라, 경사각(α)은 10° 내지 90°, 전형적으로 10° 내지 80°이다. 본 발명의 일 실시예에서, 경사각(α)은 45° 내지 90°, 보다 전형적으로 60° 내지 90° 또는 75° 내지 90°이다. 용기는 수동 또는 전자식으로 경사각을 조절하는 지지대 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 지 지대는 퍼스널 컴퓨터와 같은 제어부에 연결된 전자모터에 의해 구동될 수 있다.

전형적으로, 용기는 그 너비에 대해 경사진다. 용기는 3차원을 따라 연장된다. 일반적으로, 용기가 가장 큰 크기를 갖는 방향은 용기의 너비 방향을 한정하다. 유사하게, 용기의 가장 작은 크기를 갖는 방향은 용기의 두께 방향을 한정한다. 용기의 너비 방향은 두께 및 길이 방향에 수직으로 한정된다. 용기의 너비에 대한 경사는 용기의 너비를 따른 상이한 위치가 수평으로부터 이격되는 상황을 지칭한다. 너비에 대한 경사는 용기의 길이 방향에 평행한 축을 따라 용기를 회전시킴으로써 가능하다. 더욱이, 도 7a에 관련되어 후술되는 바와 같이, 용기의 증착 측면의 경사는 예를 들어 그 너비를 따라 상이한 두께를 갖는 용기를 제공함으로써 이루어질 수 있다.

다른 실시예에서, 용기는 길이에 대해 경사진다. 용기의 길이에 대한 경사는 용기의 길이를 따라 상이한 위치가 수평으로부터 이격되는 상황을 지칭한다. 길이에 대한 경사는 용기의 너비 방향에 평행한 축을 따라 용기를 회전시킴으로써 가능하다.

증착을 위한 전형적인 방법에서 예를 들어 알루미늄인 증착 물질이 공급 와이어로서 물질을 연속적으로 공급함으로써 제공된다. 전형적인 실시예에서, 공급 와이어의 지름은 약 0.5mm 내지 2.0mm에서 선택되며, 보다 전형적으로 1.0mm 내지 1.5mm이다. 증착되는 물질의 양은 공급 와이어의 공급 속도 밀 지름에 의해 제공된다. 다른 실시예에 따라, 와이어는 단일 부재를 포함할 수 있다. 기판 상에 합금이 증착되는 경우, 와이어에 합금 물질이 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 기 판 상에 합금이 증착되는 경우 바람직한 합금을 구성하는 물질의 소정의 와이어가 바람직한 합금을 형성하도록 제공될 수 있다. 따라서, 와이어의 공급 속도가 바람직한 합금 조성을 제공하도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 실시예에서, 증착되는 물질은 개략적으로 도시된 코일(310)로부터 용기에 공급되며, 이는 도 3에서 사시도로서 용기 뒤에 위치한다. 본 발명에 따른 증착 기기는 코일 캐리어(320)를 포함하며, 여기에 증착되는 물질을 구비한 코일(310)이 장착된다. 더욱이, 코일 캐리어는 전형적으로 일정 속도로 와이어를 언코일링하는 수단을 포함하며, 이는 예를 들어 증착 기기의 작동자에 의해 설정가능하다. 전형적인 와이어의 공급 속도는 50cm/분 내지 150cm/분 범위 내이며, 보다 전형적으로 70cm/분 내지 100cm/분이다. 증착되는 물질의 와이어(300)는 와이어 코일(310)로부터 언코일링되어 증착되는 용기의 정면측 또는 후면측을 통해 용기(100)에 공급된다.

본 출원에 사용되는 "용기(crucible)" 용어는, 용기가 가열되는 경우 용기에 공급되는 물질의 증착을 가능하게 하는 유닛으로서 이해되어야 한다. 달리 표현하면, 용기는 고체 물질을 증기로 변형하도록 이루어진 유닛으로 한정된다. 본 발명의 전형적인 실시예에서, 물질이 용기에 공급되는 공급 속도 및 용기의 온도는, 고체 물질의 실질적인 일부가 직접 물질 증기로 변형되도록 조절된다. 즉, 용기 내의 액체 물질의 양이 본 발명의 전형적인 실시예에서 매우 작다. 보다 특정적으로, 액체는 와이어를 용기에 공급하는 지점으로부터 보는 경우 10mm 내지 60mm의 범위 내에서 이격되어 용기의 표면 상에서 천천히 흩어진다. 그러나 액체 물질의 양이 매우 작아서 액체는 자유로이 유동할 수 없으며, 특히 중력에 의해 유동하지 않는다. 용기 상의 물질의 분포는 습윤화 행동에 의해 한정된다. 따라서, 본 발명의 전형적인 실시예에서, 액체를 위한 어떠한 리세스를 제공하지 않으면서도 용기 사용이 평면적인 경우에도, 용기는 수평면에 대해 높은 경사각(α)으로 경사질 수 있다.

하나의 증착기를 구비한 본 발명의 전형적인 실시예에서, 수직 방향으로 도시되는 경우, 용기는 기판의 하부에 위치한다. 즉, 용기는 전형적으로 기판의 수직 중심보다 낮다. 예를 들어, 용기는 기판의 수직 중심의 50 내지 150mm 아래에 위치한다. 다른 실시예에서, 용기는 기판의 바닥 위 0 내지 150mm, 전형적으로 50 내지 150mm 위에 위치한다. 둘 또는 그 이상의 증착기를 갖는 본 발명의 다른 실시예들에서, 증착기는 전형적으로 상호 상하로 위치한다. 코팅되는 기판의 높이는 수개의 서브-높이로 구분되며, 하나의 증착기가 각각의 서브-높이에 위치된다. 전형적으로, 하나의 증착기는 코팅되는 증착기의 각각 30~40cm에 제공된다. 수개의 증착기를 구비한 실시예에서, 각각의 증착기는 각각의 서브-높이의 하부에 위치하며, 서브-높이의 수직 중심 아래 이는 약 50 내지 150mm이다.

또한, 용기는 기판의 바닥면 상에 수직으로 위치한다. 이는, 60° 내지 90°와 같은 본 발명의 전형적인 경사각이 평균 방향이 방향의 수직 성분을 상방으로 이끄는 증착 분포를 야기하는 사실에 기인한다. 이는 도 3에 예시적으로 도시되며, 증착 분포의 평균 방향을 지칭한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 마스크 유닛(200)은 증착 분포의 축 부분을 매우 벗어난 부분을 막도록 사용될 수 있다. 전 형적 실시예에서, 증착 분포는 용기의 형태 및/또는 경사로 인하여 대칭이 아니다.

전형적인 경사각(α)은 10° 내지 90°, 보다 전형적으로 45° 내지 90°이다. 본 발명의 다수의 실시예에서, 경사각(α)은 60° 내지 90°, 보다 전형적으로 75° 내지 90°이다. 다수의 실시예에서, 보다 큰 각도는 보다 큰 효율을 야기한다. 더욱이, 분석 결과 중력은 용기 상의 물질의 습윤화에 영향을 주지 않는다. 또한, 증착 분포는 중력에 영향을 받지 않는다. 본 발명의 전형적인 실시예에 따라, 용기는 약 90° 각도로 경사진다. "약 90°(about 90°)" 용어는 80° 내지 100° 사이의 각도를 지칭할 수 있다.

공간 내에서 용기의 증착 표면의 경사는 다음과 같이 한정될 수 있다: 전형적으로 용기는 물질이 공급되고 물질이 증착되는 표면을 갖는다. 이러한 표면은 증착 표면으로 지칭될 수 있으며, 평평하거나 또는 구조화된다. 형태적으로 이러한 표면의 모든 지점에 법선을 구성할 수 있다. 이러한 지점의 법선은 이러한 특정 지점에서 수직인 표면을 가로지르는 직선으로서 한정된다. 평균 법선은 용기의 표면의 모든 법선의 평균으로 한정된다. 평균 법선에 수직인 평면이 용기의 증착 표면의 방향으로 한정될 수 있다. 달리 말하면, 용기의 증착 표면이 수평으로 위치한다면 이는 평균 법선이 수평선에 수직임을 뜻하고, 평균 법선에 수직인 평면은 수평하게 놓인다. "용기의 증착 표면이 수평면에 대해 10° 경사진다"는 것은, 평균 법선에 수직인 평면이 수평면에 대해 10° 경사짐을 의미한다. 이는 평균 법선이 수직선에 대해 10° 경사진다는 것으로 표현될 수 있다.

실시예로서, 도 4는 본 발명에 따른 증착 기기에 사용되는 용기(100)를 도시 한다. 용기는 대칭인 리세스 영역(110)을 갖는다. 도 4의 용기의 리세스 영역(110)은 용기 가장자리 영역(580)에 의해 둘러싸인 증착 표면(120)을 한정한다. 당업자에게 명백하듯, 용기 가장자리 영역은 증착 물질을 뜻하지 않는다. 작동시, 가장자리 영역은 증착 물질에 의해 습윤화되지 않는다. 용기는 수평면(560)에 대해 각도(α)로 경사진다. 이는 수평면과 평면(550) 사이의 각도이다. 용기의 증착 표면의 소정의 법선이 도 4에 예시적으로 도시된다: 법선(510, 530)은 수직선에 대해 경사각(α)으로 경사진다. 법선(520, 525)은 리세스(110)의 가장자리에서의 법선이다. 도시된 모든 법선들의 평균 법선이 법선(500)으로 도시된다. 법선(520, 525)의 벡터적인 추가로 인한 추가 벡터는 평균 법선(500)의 방향에서 지칭된다. 법선(500)은 수직선(570)에 대해 각도(α)로 경사진다. 평균 법선은 평균 법선에 수직인 평면으로서 평면(550)을 한정한다.

따라서, 경사각은 수직 방향으로부터 증착 표면의 평균 법선의 상이한 각도(α)로서 한정될 수 있다. 이는 수평 방향으로부터 증착 표면 상의 평균 표면 방향의 상이한 각도(α)에서 경사 한정과 동일하다. 증착 표면은 물질 증착이 의도된 용기의 표면이다. 전형적으로 증착 표면은 증착 분포를 위해 제공되지 않는 용기의 가장자리 영역을 포함하지 않는다.

도 4는 이격된 위치에 대해 경사진 증착 표면을 갖는 용기의 형태를 예시적으로 도시한 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로 본 발명에 따른 증착 기기에 사용되는 용기는 임의의 형태를 가지며, 특히 대칭 또는 비대칭일 수 있다.

예시적 실시예에서, 박막을 형성하기 위한 방법은 10^-2 내지 10^-6mbar의 전형적 분위기에서 진공 챔버 내에 완전히 위치한 기기를 사용함으로써 이루어진다. 따라서, 박막은 주변 분위기로부터의 오염 없이 기판 상에 증기 증착될 수 있다. 진공을 제공하도록, 본 발명의 증착 기기는 전형적으로 (도시되지 않은) 진공 챔버 내에 위치한다. 진공 챔버는 (도시되지 않은) 진공 펌프 및/또는 (도시되지 않은) 튜브 출구를 구비하여 챔버 밖으로 공기를 펌핑한다.

다른 실시예에서, 개시된 실시예는 디스플레이 기술 등을 위해 기판을 코팅하도록 사용될 수 있다. 따라서, 기판 크기는 다음과 같을 수 있다. 전형적인 유리 기판 및 이에 따른 코팅 영역은 약 0.7mm x 500mm x 750mm의 치수일 수 있다. 여전히 본 발명으로 처리될 수 있는 다른 기판은 약 1500mm x 1850mm의 크기 또는 2500mm보다 큰 크기가 가능하다.

전술한 바와 같이, 증착 기기의 전형적인 실시에서, 수직으로 배열된 기판은 증착 용기를 따라 수평으로 이동한다. 이에 따라, 물질의 양은 증착 용기의 수평 증기 분포에 걸쳐 일체화된다.

전형적으로, 마스크와 기판 사이의 거리는 50 내지 200mm이다. 용기와 기판 사이의 전형적 거리는 200 내지 600mm이며, 예를 들어 350 내지 450mm이다. 마스크와 용기 사이의 전형적 거리는 200 내지 400mm이다.

도 5a는 증착 기기의 실시예이다. 여기에서 3개의 증착 용기(100)가 기판(10)의 정면에 제공된다. 각각의 용기들과 기판 사이에, 각각의 마스크(200)가 제공된다. 벽체와 같은 분리 유닛(405)이 도 5b에 도시된 바와 같이 용기들 사이에 위치하는 것이 가능하다. 일반적으로, 다수의 용기들은 각각의 증착 분포가 인접한 용기(들)의 증착 분포에 겹치도록 위치한다.

전형적 실시예에서, 각각의 용기는 구분된 물질 와이어를 로딩한다. 전형적으로, 모든 용기들을 위한 와이어는 동일 물질로 이루어진다. 도 5a 및 5b에 도시된 실시예들에서, (도시되지 않은) 코일 캐리어가 제공되어 증착되는 물질의 와이어로서 코일을 장착하는 것이 가능하다. 전형적으로 소정의 용기들의 경사각은 동일하다.

도 5b에 도시된 실시예에서, 진공 챔버(400)가 도시되며, 여기에 본 발명에 따른 증착 기기가 위치한다. 기재되는 모든 증착 기기의 실시예들은 진공 챔버 내에 위치할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

도 6a 및 6b에 도시된 다른 실시예에서, 용기들은 상호 인접하여 수평으로 배열된다. 결과적으로, 증착 용기들의 증착 분포는 상호 인접하여 제공되며, 이에 따라 실질적으로 균등한 기판 코팅이 제공될 수 있다. 본 실시예에 따라, 각각의 증착 용기들이 구분된 물질 와이어로 로딩된다.

도 6b에 도시된 실시예에 따라, 용기(100)들은 상호 이격되어 위치한다. 즉, 소정의 용기들은 다른 용기들보다 기판에 인접하여 위치한다. 전형적인 이격 간격은 20 내지 60mm이다. 전형적으로, 이격 거리는 용기와 기판 사이의 거리의 5% 내지 15%이며, 예를 들어 10%이다. 이러한 간격은 기판에서 가장 먼 용기와 기판 사이의 간격에서 기판에서 가장 가까운 용기와 기판 사이의 간격을 감한 값을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

추가하여, 또는 대안적으로, 각각의 용기의 각각의 마스크가 상호 이격되어 배열되는 것이 가능하다(미도시). 일반적으로 용기 및/또는 마스크의 이격은 대안적일 수 있으며 또는 다른 논리에 따를 수 있다. 이격은 기판 상의 코팅 특성을 증진시킨다. 용기의 배치는, 증착 분포의 상이한 평균 방향이 고려되도록 이루어질 수 있다.

다수의 용기의 실시예에서, 하나의 공통 마스크가 수개의 틈을 갖도록 예를 들어 하나의 용기를 위해 각각 사용되는 것이 가능하다.

더욱이, 다수의 용기의 실시예에서, 용기 및 각각의 경사각의 개수는 전형적으로 가능한 균등하게 코팅되는 기판을 갖도록 최적화된다. 일반적으로 용기의 개수는, 하나의 용기가 기판의 각각의 서브-높이에 할당된다. 이는, 예를 들어 2개 내지 5개의 용기 개수를 야기할 수 있다. 예를 들어, 1100mm의 높이의 기판은 전형적으로 3~4개의 용기를 제공받는다. 전술한 바와 같이, 기판의 높이는 수직 증착 기기 내에 위치한 용기의 수직 방향을 지칭한다.

도 7a~7c는, 본 발명에 따른 증착 기기를 위한 용기의 다양한 실시예를 도시한다. 도 7a에 도시된 용기(100)는 경사진 증착 표면(120)을 제공한다. 주어진 한정에 따라, 도 7a의 용기의 평균 법선은 수직 방향에 대해 경사진다. 용기의 바닥이 수평면에 평행하다면, 특히 그러하다. 그러나 추가로 증착 측면의 경사각이 증가하도록 용기를 기울이는 것이 가능하다.

도 7b는, 본 발명에 따른 증착 기기용 용기의 다른 실시예를 도시한다. 도 7b에서, 공급 지점(700)이 개략적으로 도시된다. 공급 지점(700)은 용기의 증착 표면(120) 상의 지점이며, 여기에서 물질 와이어가 공급 지점에서 용융된다. 그 결과, 공급 지점 주변의 영역(710)은 용융된 물질로 습윤화된다. 이는 도 7b에 개략적으로 도시된다. 영역(710)의 크기는 공급 속도, 물질, 용기의 온도 등에 따른다. 그러나 도 7b의 용기(100)의 증착 표면이 수평면을 향하는 것과 수직면을 향하는 것 모두 가능하다. 이러한 관점에서, 용기 상에 용융된 물질의 분포가 중력에 영향을 받지 않는 용기의 작동이 가능하다. 도 7b의 용기의 증착 측면은 45°의 경사각을 갖는다.

도 7c는 U-형 용기를 구비한 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 여기에서 "U" 개구부가 수평을 향한다. 전형적으로, 물질은 용기의 수직을 향한 증착 측면 상에서 공급 지점(700)에 공급된다. 용기에 따라, 특히 그 상세한 구성, 물질에 따라, 수직을 향한 측면은 추가로 증착 표면으로 사용될 수 있다. 이 경우, 증착 물질은 공급 지점(700)에서 용융된다. U-형 용기의 수직 및 수평을 향한 내측 표면 측면은 용기의 작동시 증착 물질로 습윤화된다.

U-형 용기의 수평을 향한 내측 표면 측면이 증착 물질을 위해 고려되었는지 여부와 무관하게, 용기의 경사각은 도 7c에서 90°이다.

본 발명에 따라 증착 기기 및 본 발명에 따른 방법에서 고려된 증착의 효율은 전형적으로 4% 내지 10%, 보다 전형적으로 6% 내지 10%이다. 여기에서 효율은 증착기에 공급된 물질의 총량에 대한 기판 상의 코팅된 물질의 양이다. 이러한 범위의 수득률은 본 분야에서 이루기 어렵다. 특히, 반사기로서 작동하는 가열 플레 이트로 준비된 수평을 향한 용기에서 제공되는 본 분야에서는 이러한 정도의 증착 효율을 제공하지 않는다. 몇 가지 관점에서 이러한 고효율이 바람직하다: 먼저, 특히 값비싼 금속의 경우, 소비되는 물질의 비용이 감소한다. 둘째로, 코팅 비율이 높을수록 기판이 증착에 노출되는데 필요한 시간 정도가 감소한다, 따라서 제조 시간이 감소할 수 있다. 그러나 본 발명의 다수의 실시예에서 가장 중요한 것은, 효율이 높을수록 증착 기기의 장치 상의 증착 비율이 낮아진다는 점이다. 증착 기기 장치의 세정은 큰 문제이며, 특히 알루미늄 등과 같은 물질에서 그러하며, 효율의 개선은 모두 바람직하다.

본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징들이 명세서의 설명 및 첨부된 도면들을 부분적으로 참고하여 기술된다.

도 1a는, 본 발명에 따른 증착 기기에 사용되는 리세스를 갖는 용기의 개략적 도면이다.

도 1b는, 본 발명에 따른 증착 기기에 사용되는 평면 표면을 구비한 용기의 다른 실시예의 개략적 도면이다.

도 2a, 2b, 2c 및 3은, 본 발명에 다른 증착 기기의 다양한 실시예를 도시한다.

도 4는, 본 발명에 따른 증착 기기에 사용 가능한 용기의 경사 형태를 도시한다.

도 5a 및 5b는, 본 발명에 따른 증착 기기의 실시예들을 도시하며, 상호 수평으로 위치한 다수의 용기를 도시한다.

도 6a 및 6b는, 본 발명에 따른 증착 기기의 실시예들을 도시하며, 상호 수평으로 위치한 다수의 용기를 도시한다.

도 7a, 7b 및 7c는, 본 발명에 따른 증착 기기를 위한 경사진 용기의 실시예들을 도시한다.

Claims

수직을 향한 기판(10) 상에 물질을 증착하기 위한 증착 기기(evaporation apparatus)로서,

상기 증착 기기는, 하나 이상의 증착 용기(crucible)(100)로서, 상기 증착 용기는 고체 물질을 증기로 변형시키도록 이루어진 유닛인, 하나 이상의 증착 용기를 포함하며;

상기 증착 용기(100)는 물질(300)을 증착하기 위한 증착 표면(120)을 가지며;

상기 증착 표면은 수평면에 대해 경사각(α)으로 경사지는,

증착 기기.
제 1 항에 있어서,

상기 경사각(α)은 10° 내지 90°인,

증착 기기.
제 1 항에 있어서,

상기 경사각(α)은 60° 내지 90°인,

증착 기기.
제 1 항에 있어서,

상기 경사각(α)은 80° 내지 100°인,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판은 유기 물질을 포함하는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기의 상기 증착 표면은 실질적으로 평면인,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 증착 측면 상에 상승면(elevation) 및/또는 리세스(110)를 포함 하는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증착 기기는.

상기 수직을 향한 기판을 전송하기 위한 수단(210)을 더 포함하는,

증착 기기.
제 8 항에 있어서,

상기 전송 수단(210)은 상기 기판을 연속적으로 전송하도록 배열된,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증착 기기는,

마스크(200)를 더 포함하는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증착 기기는,

상기 용기(100)에 증착되는 물질의 와이어(300)를 공급하기 위한 코일 캐리어(320)를 더 포함하는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 전류 공급원에 연결되기 위한 전극(162, 164)을 더 포함하는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는, 금속성 붕소화물, 금속성 질소화물, 질화 티타늄, 금속성 카바이드, 비금속성 붕소화물, 비금속성 질소화물, 비금속성 카바이드, 질화물, 붕소화물, 그래파이트, TiB2, BN, B₄N 및 SiC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 물질로 이루어지는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증착 기기는,

상호 상하로 위치한 2개 이상의 용기를 포함하는,

증착 기기.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증착 기기는,

수평 방향으로 상호 인접하여 위치한 2개 이상의 용기를 포함하는,

증착 기기.
기판 상에 물질을 증착하기 위한 방법으로서,

- 수직을 향한 기판(10)을 제공하는 단계;

- 물질을 증착하도록 증착 표면(120)을 갖는 용기를 제공하는 단계로서, 상기 증착 용기는 고체 물질을 증기로 변형하도록 이루어진 유닛인, 용기 제공 단계;

- 수평면에 대해 경사각(α)으로 경사진 상기 증착 표면(120) 상에 상 기 물질을 증착하는 단계

를 포함하는,

증착 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 증착 방법은,

상기 용기에 상기 물질의 와이어(300)를 공급하는 단계

를 더 포함하는,

증착 방법.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,

상기 물질은 50cm/분 내지 150cm/분의 범위 내의 속도로 공급되는,

증착 방법.
제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증착 단계는 직렬 제조(in-line production)에서 연속적으로 이루어지는,

증착 방법.
제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방법은 유기 발광 다이오드를 제조하기 위한 방법인,

증착 방법.
제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 10° 내지 90°로 경사진,

증착 방법.
제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 60° 내지 90°로 경사진,

증착 방법.
제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 80° 내지 100°로 경사진,

증착 방법.
제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용기는 1300℃ 내지 1600℃의 온도로 가열되는,

증착 방법.