KR20090114475A

KR20090114475A - 증착원, 증착 장치, 성막 방법

Info

Publication number: KR20090114475A
Application number: KR1020097019947A
Authority: KR
Inventors: 도시오 네기시
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-11-03
Also published as: KR101167547B1; TWI409346B; DE112008000669T5; US20100015324A1; CN101641457A; WO2008117690A1; JP5081899B2; TW200907078A; CN101641457B; JPWO2008117690A1

Abstract

막질이 양호한 유기 박막을 성막할 수 있는 증착 장치를 제공한다. 본 발명의 증착 장치 (1) 는, 증발실 (15) 내에 받침 접시 (41) 가 배치되고, 공급 장치 (30) 는 이 받침 접시 (41) 상에 증착 재료 (16) 를 공급한다. 받침 접시 (41) 는 질량계 (49) 에 탑재되어, 받침 접시 (41) 상에 배치된 증착 재료 (16) 의 질량을 측정하고, 제어 장치 (45) 는 그 측정값과 기준값을 비교하여, 필요한 양의 증착 재료 (16) 를 공급 장치 (30) 에 공급한다. 증착 재료 (16) 는 필요한 때에 보충되기 때문에, 성막 도중에 증착 재료 (16) 가 없어지는 경우가 없고, 또한 장시간 다량의 증착 재료 (16) 가 가열되는 경우도 없기 때문에, 증착 재료 (16) 가 변질되지 않는다.

증착원, 증착 장치, 유기 박막, 성막 방법

Description

증착원, 증착 장치, 성막 방법{EVAPORATION SOURCE, VAPOR DEPOSITION APPARATUS AND METHOD OF FILM FORMATION}

기술분야

본 발명은 유기 박막의 기술 분야에 관한 것으로서, 특히 품질이 좋은 유기 박막을 제조하는 기술에 관한 것이다.

배경기술

유기 EL 소자는 최근 가장 주목받는 표시 소자의 하나로서, 고휘도이며 응답 속도가 빠르다는 우수한 특성을 갖고 있다. 유기 EL 소자는, 유리 기판 상에 적색, 녹색, 청색의 3 색의 상이한 색으로 발색되는 발광 영역이 배치되어 있다. 발광 영역은, 애노드 전극막, 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극막이 이 순서로 적층되어 있고, 발광층 중에 첨가된 발색제에 의해, 적색, 녹색, 또는 청색으로 발색되도록 되어 있다.

홀 수송층, 발광층, 전자 수송층 등은 일반적으로 유기 재료로 구성되어 있고, 이와 같은 유기 재료 막의 성막에는 증착 장치가 널리 사용된다.

도 4 의 부호 203 은 종래 기술의 증착 장치로서, 진공조 (211) 의 내부에 증착 용기 (212) 가 배치되어 있다. 증착 용기 (212) 는 용기 본체 (221) 를 갖고 있고, 그 용기 본체 (221) 의 상부는, 1 내지 복수 개의 방출구 (224) 가 형성된 덮개부 (222) 에 의해 막혀 있다.

증착 용기 (212) 의 내부에는, 분체 (粉體) 의 유기 증착 재료 (200) 가 배치되어 있다.

증착 용기 (212) 의 측면과 저면에는 히터 (223) 가 배치되어 있고, 진공조 (211) 내를 진공 배기하여, 히터 (223) 가 발열하면 증착 용기 (212) 가 승온되어, 증착 용기 (212) 내의 유기 증착 재료 (200) 가 가열된다.

유기 증착 재료 (200) 가 증발 온도 이상의 온도로 가열되면, 증착 용기 (212) 내에 유기 재료 증기가 충만되어, 방출구 (224) 로부터 진공조 (211) 내로 방출된다.

방출구 (224) 의 상방에는 기판 반송 장치 (214) 가 배치되어 있어, 홀더 (210) 에 기판 (205) 을 유지시키며 기판 반송 장치 (214) 를 동작시키면, 기판 (205) 은 방출구 (224) 의 바로 위의 위치를 통과하고, 방출구 (224) 로부터 방출된 유기 재료 증기가 기판 (205) 표면에 도달하여, 홀 주입층이나 홀 수송층 등의 유기 박막이 형성된다.

유기 재료 증기를 방출시키면서, 기판 (205) 을 1 장씩 방출구 (224) 위를 통과시키면, 복수 장의 기판 (205) 에 축차 유기 박막을 형성할 수 있게 된다.

특허문헌 1: 일본공개특허공보 제2003-96557호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 상기와 같이 복수 장의 기판 (205) 을 성막하기 위해서는, 증착 용기 (212) 내에 다량의 유기 증착 재료 (200) 를 배치할 필요가 있다. 실제의 생산 현장에서는, 증착 재료를 350℃ ∼ 450℃ 로 가열하면서 120 시간 이상 연속하여 성막 처리를 실시하기 때문에, 증착 용기 (212) 내의 유기 증착 재료 (200) 는 장시간 고온에 노출됨으로써, 증착 용기 중의 수분과 반응하여 변질되거나, 가열에 의한 분해가 진행되어, 가열 초기의 상태에 비해 유기 증착 재료 (200) 가 열화된다.

공급 횟수를 늘려, 1 회의 공급량을 줄이면, 유기 증착 재료 (200) 의 열화가 방지되지만, 1 회의 공급량이 적으면, 연속하여 운전할 수 있는 시간이 짧아진다. 또한, 가열 수단의 트러블 등에 의해 유기 증착 재료 (200) 의 증발 속도가 빨라진 경우나, 기판 (205) 의 반송 속도가 느려진 경우에, 기판 (205) 에 성막하는 도중에 유기 증착 재료 (200) 가 없어져, 불량품이 된다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 방출구가 형성된 증착 용기와, 상기 증착 용기에 접속구를 통해 접속된 증발실과, 상기 증발실의 내부에 배치된 받침 접시와, 상기 받침 접시에 증착 재료를 배치하는 공급 장치와, 상기 받침 접시의 하중이 가해지는 질량계를 갖는 증착원이다.

본 발명은 증착원으로서, 상기 공급 장치는, 상기 증착 재료가 배치되는 공급실과, 일단이 상기 공급실에 접속되고, 타단이 상기 받침 접시의 상방 위치에서 상기 증발실에 접속된 공급관과, 상기 공급관에 삽입 통과된 회전축과, 상기 회전축의 측면에 형성된 나선 형상의 홈과, 상기 회전축을 중심 축선을 중심으로 하여 회전시키는 회전 수단을 갖는 증착원이다.

본 발명은 증착원으로서, 상기 받침 접시에 배치된 상기 증착 재료를 가열하는 가열 수단을 갖는 증착원이다.

본 발명은 증착원으로서, 상기 가열 수단은 레이저 발생 장치이고, 상기 레이저 발생 장치는, 상기 받침 접시에 배치된 상기 증착 재료에 레이저광을 조사할 수 있게 구성된 증착원이다.

본 발명은 증착원으로서, 상기 질량계와 상기 공급 장치에 각각 접속된 제어 장치를 갖고, 상기 질량계는, 상기 받침 접시의 하중에 따른 신호를 상기 제어 장치로 전달하고, 상기 제어 장치는, 상기 질량계로부터 전달되는 상기 신호에 따라 상기 회전축의 회전량을 제어하는 증착원이다.

본 발명은, 진공조와 증착원을 갖는 증착 장치로서, 상기 증착원은, 방출구가 형성된 증착 용기와, 상기 증착 용기에 접속구를 통해 접속된 증발실과, 상기 증발실의 내부에 배치된 받침 접시와, 상기 받침 접시에 증착 재료를 배치하는 공급 장치와, 상기 받침 접시의 하중이 가해지는 질량계를 갖고, 상기 증착 용기의 내부 공간과 상기 진공조의 내부 공간은, 상기 방출구를 통해 접속된 증착 장치이다.

본 발명은, 공급 장치로부터 증발실의 내부에 증착 재료를 공급하고, 상기 증착 재료를 상기 증발실의 내부에서 증발시키고, 상기 증착 재료의 증기를, 상기 증발실에 접속된 1 또는 복수 개의 방출구로부터 진공조 내부로 방출시키고, 복수 장의 기판을 반송원으로부터 반송처로 연속하여 이동시키는 동안에, 상기 방출구의 바로 위의 위치를 통과시켜, 상기 각 기판 표면에 박막을 성막하는 성막 방법으로 서, 방출구 위를 통과하는 상기 기판의 장수를 세고, 미리 결정된 장수의 상기 기판이, 가장 상기 반송처에 가까운 상기 방출구의 상방 위치를 다 통과하고 나서, 다음의 상기 기판이 가장 상기 반송원에 가까운 상기 방출구의 상방 위치에 도달하기 전에, 상기 증발실 내부의 상기 증착 재료의 질량을 측정하고, 그 측정값과 미리 결정한 기준값을 비교하여, 상기 증착 재료를 상기 증발실에 보충하는 성막 방법이다.

본 발명은 성막 방법으로서, 미리 결정된 장수의 상기 기판의 성막에 필요한 질량보다 큰 질량을 상기 기준값으로 하고, 상기 증발실 내부의 상기 증착 재료가 상기 기준값이 되도록 보충하는 성막 방법이다.

본 발명은 성막 방법으로서, 미리 결정된 장수의 상기 기판의 성막에 필요한 질량보다 큰 질량을 상기 기준값으로 하고, 상기 측정값이 상기 기준값 이하가 되었을 때에 상기 증착 재료를 보충하는 성막 방법이다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있고, 본 발명의 증착원은 증착 재료를 필요한 때에 필요량 공급할 수 있으므로, 증착 재료의 열화가 잘 일어나지 않는다.

실제 측정값과 기준값을 비교함으로써, 증발실 내부에 원하는 양의 증착 재료를 정확하게 배치할 수 있다.

레이저광을 조사하여 증착 재료를 증발시키는 방법은, 저항 가열 등의 다른 가열 방법에 비해 증착 재료의 화학 변성이 잘 일어나지 않는다.

유기 EL 재료 (전하 이동 재료, 발광 재료, 전자 이동 재료 등) 는, 가열에 의한 화학 변성이 일어나기 쉽기 때문에, 증착 재료의 가열에 레이저광을 이용하 면, 유기 EL 재료의 변성이 적고, 발광량이 많은 유기 EL 장치를 제조할 수 있다.

레이저광은 폴리머도 화학 변성 없이 증발시킬 수 있기 때문에, 종래에 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 스핀 코트법으로 성막된 폴리머 박막을 증착법으로 성막할 수 있다.

발명의 효과

본 발명의 증착원은 장시간 운전이 가능하고, 증착 재료가 고온에 장시간 노출되지 않기 때문에, 증착 재료가 분해되거나 변질되지 않는다. 증착 재료와 화학 조성이 변하지 않는 박막을 성막할 수 있다. 유기 EL 장치의 유기층의 성막에 본 발명의 증착원을 사용하면, 발광량이 많은 유기 EL 장치를 제조할 수 있다. 성막 도중에 증착 재료가 없어지지 않기 때문에, 불량품이 없어진다. 막두께 분포가 균일한 박막이 형성된다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 제 1 예의 증착 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2 는 그 증착 장치의 내부를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.

도 3 은 본 발명의 제 2 예의 증착 장치를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.

도 4 는 종래 기술의 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

부호의 설명

1, 50 … 증착 장치

2 … 레이저 발생 장치

6 … 기판

11 … 진공조

15 … 증발실

21 … 증착 용기

30 … 공급 장치

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1 의 사시도, 도 2 의 개략 단면도의 부호 1 은, 본 발명의 실시예로서, 제 1 예의 증착 장치를 나타내고 있다. 이 증착 장치 (1) 는, 진공조 (11) 와 증착원 (3) 을 갖고 있다 (도 1 에서는 진공조 (11) 는 생략되어 있다).

진공조 (11) 에는 진공 배기계 (9) 가 접속되어 있어, 진공 배기계 (9) 를 동작시키면 진공조 (11) 의 내부가 진공 배기된다.

증착원 (3) 은 증착 용기 (21) 와, 증발실 (15) 과, 공급 장치 (30) 와, 받침 접시 (41) 와, 질량계 (49) 와, 제어 장치 (45) 를 갖고 있다. 증착 용기 (21) 는 진공조 (11) 내부에 배치되어 있다.

증착 용기 (21) 에는 방출구 (24) 가 1 또는 복수 개 형성되고, 후술하는 바와 같이, 공급 장치 (30) 로부터 공급된 증착 재료 (16) 가 증발실 (15) 내에서 증발되면, 그 증기가 증착 용기 (21) 내부에 도입되고, 각 방출구 (24) 로부터는 진공조 (11) 의 내부로 증착 재료의 증기가 방출되도록 구성되어 있다.

진공조 (11) 의 내부에는, 도시되지 않은 반송원과 반송처가 형성되어 있고, 반송원으로부터 반송처로는 기판 반송 기구 (14) 가 연장되어 있다. 기판 반송 기구 (14) 에는 복수의 홀더 (10) 가 장착되어 있고, 각 홀더 (10) 에는 성막 대상물인 기판 (6) 이 각각 장착된다.

기판 (6) 은 홀더 (10) 에 유지된 상태에서, 1 또는 복수 장씩 반송원으로부터 반송처로 반송되도록 구성되어 있다.

각 방출구 (24) 는, 기판이 반송되는 반송 경로의 도중의 하방에 각각 위치하고 있고, 기판의 가장자리가 가장 반송원에 가까운 방출구 (24) 의 가장자리에 도달하고 나서, 기판의 가장자리가 가장 반송처에 가까운 방출구 (24) 의 가장자리를 다 통과하기까지의 동안, 기판 표면에 증착 재료의 박막이 성막된다. 또한, 기판과 방출구 (24) 사이에 마스크를 배치하여, 기판 표면의 소정 영역에만 박막을 형성해도 된다.

다음으로, 증착원 (3) 에 대해 상세하게 설명한다. 공급 장치 (30) 는 공급실 (31) 과, 공급관 (32) 과, 회전축 (35) 을 갖고 있다. 공급실 (31) 은 증발실 (15) 의 상방에 배치되어 있다.

공급실 (31) 의 저면에는 개구가 형성되어 있고, 공급관 (32) 은 일단이 공급실 (31) 의 내부에 접속되고, 타단이 증발실 (15) 의 천장으로부터 내부로 기밀하게 삽입되어 있다.

공급실 (31) 은 천장측이 저면측보다 큰 직경으로 되어 있고, 저부의 측벽은 경사져 있다. 이 증착 장치 (1) 에서 사용되는 증착 재료 (16) 는 분체로서, 공급실 (31) 에 증착 재료 (16) 를 수용하면, 증착 재료 (16) 는 저부에 형성된 경사를 미끄러져, 공급관 (32) 과의 접속 부분인 개구를 향해 떨어진다.

회전축 (35) 은, 상단이 개구보다 상방으로 돌출되도록 공급관 (32) 에 삽입되어 있고, 개구를 향해 떨어진 증착 재료 (16) 는 회전축 (35) 의 주위에 고인다.

회전축 (35) 의 측면 중 공급관 (32) 의 하단보다 위의 부분에는, 적어도 공급실 (31) 과 공급관 (32) 의 접속 부분보다 상방 위치까지 나선 형상의 홈이 형성되어 있고, 그 홈에 회전축 (35) 의 주위에 고인 증착 재료 (16) 가 접촉한다.

회전축 (35) 의 홈과 홈 사이의 볼록부는 공급관 (32) 의 내벽면과 접촉하거나, 볼록부와 내벽면 사이의 간극이 증착 재료 (16) 의 입자경 이하로 되어 있어, 회전축 (35) 이 정지 (靜止) 된 상태에서는, 증착 재료 (16) 가 공급실 (31) 저면의 개구를 통과하여 증발실 (15) 내부에 낙하하지 않게 되어 있다.

진공조 (11) 의 외부에는 회전 수단 (37) 이 배치되어 있다. 회전축 (35) 은 회전 수단 (37) 에 접속되어 있어, 회전 수단 (37) 의 동력을 회전축 (35) 으로 전달하면, 회전축 (35) 은 상승도 하강도 하지 않고, 공급관 (32) 내에 삽입 통과된 상태를 유지하면서, 중심 축선 C 를 중심으로 하여 회전하도록 구성되어 있다.

여기에서는, 공급관 (32) 의 내벽면에 나사산은 형성되어 있지 않고, 회전축 (35) 은 상하 방향으로는 정지된 상태에서 회전하면, 회전축 (35) 의 홈에 접촉하는 증착 재료 (16) 는 하방으로 압출된다.

홈 하단은 증발실 (15) 의 내부 공간에 접속되어 있고, 증착 재료 (16) 가 하방으로 압출되면, 증발실 (15) 내부로 낙하한다.

받침 접시 (41) 는 증발실 (15) 내부의 공급관 (32) 하단의 바로 아래에 배 치되어 있어, 낙하한 증착 재료 (16) 는 받침 접시 (41) 에 배치된다.

증발실 (15) 의 저벽에는 관통공이 형성되어 있고, 관통공에는 상축 (46) 의 상단이 삽입되고, 받침 접시 (41) 는 이 상축 (46) 에 장착되어 있다.

상축 (46) 의 하단은 지지판 (43) 을 통해 하축 (47) 의 상단에 장착되어 있다. 하축 (47) 의 하단은 질량계 (49) 에 탑재되어 있고, 따라서 받침 접시 (41) 는 상축 (46) 과 지지판 (43) 과 하축 (47) 을 통해 질량계 (49) 에 탑재되어 있고, 받침 접시 (41) 와, 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 하중은 질량계 (49) 에 가해진다.

여기에서는, 증발실 (15) 저벽의 관통공 주위에는, 벨로스 (42) 의 일단이 기밀하게 장착되고, 벨로스 (42) 의 타단은 상축 (46) 의 주위에서 지지판 (43) 에 기밀하게 장착되어 있어, 증발실 (15) 의 내부 공간은 외부 분위기로부터 차단되어 있다.

벨로스 (42) 는 신축 가능하게 되어 있어, 증착 재료 (16) 가 낙하하여 받침 접시 (41) 와 증착 재료 (16) 의 합계 질량이 증가하면, 증발실 (15) 을 외부 분위기로부터 차단한 채로 벨로스 (42) 가 신장되어, 질량이 증가한 만큼의 하중이 벨로스 (42) 에서 차단되지 않고 질량계 (49) 에 전해진다.

질량계 (49) 와 회전 수단 (37) 은 각각 제어 장치 (45) 에 접속되어 있다. 질량계 (49) 는, 예를 들어 변형 게이지로서, 받침 접시 (41) 와, 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 합계 하중에 따른 신호를 제어 장치 (45) 로 전달한다.

받침 접시 (41) 의 질량은 미리 알고 있고, 제어 장치 (45) 는 질량계 (49) 로부터 전달된 신호와 받침 접시 (41) 의 질량으로부터 받침 접시 (41) 에 배치된 증착 재료 (16) 의 질량을 산출한다.

회전축 (35) 의 회전량과, 받침 접시 (41) 에 낙하하는 증착 재료 (16) 의 질량의 관계는 미리 알고 있고 (예를 들어, 1 회전에 0.01 g), 증착 재료 (16) 의 필요량을 공급하는 만큼의 회전축 (35) 의 회전량을 구하고, 구한 회전량만큼 회전축 (35) 을 회전시키면, 필요량의 증착 재료 (16) 를 증발실 (15) 내부에 보충할 수 있다.

회전축 (35) 의 회전량과 받침 접시 (41) 에 낙하하는 양은 반드시 항상 일정한 관계에 있는 것은 아니며, 예를 들어 증착 재료 (16) 의 일부가 응집되어 덩어리가 발생한 경우, 그 덩어리가 낙하할 때에는, 회전량에 따른 양보다 다량의 증착 재료 (16) 가 받침 접시 (41) 에 낙하한다. 따라서, 회전축 (35) 을 필요량으로부터 구한 회전량 회전시키는 것만으로는, 오차가 발생하는 경우가 있다.

상기 서술한 바와 같이, 제어 장치 (45) 는 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 질량을 측정할 수 있기 때문에, 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 질량을 측정하면서, 회전축 (35) 을 회전시켜, 필요량으로부터 구한 회전량 회전이 끝나기 전에, 측정값이 필요량에 도달하면 회전을 정지시키고, 필요량에 따른 회전량 회전이 끝나도, 측정값이 필요량에 도달하지 않았을 경우에 회전량을 늘리도록 하면, 필요량의 증착 재료 (16) 를 정확하게 받침 접시 (41) 에 배치할 수 있다.

증발실 (15) 에는 투명한 창부 (19) 가 형성되어 있다. 여기에서는, 증 발실 (15) 은 진공조 (11) 내부에 위치하고, 진공조 (11) 의 측벽의 창부 (19) 와 대면하는 위치에도 창부 (4) 가 형성되어 있으나, 증발실 (15) 중 적어도 창부 (19) 가 형성된 부분이 진공조 (11) 외부에 배치되어 있는 경우에는, 진공조 (11) 에 창부 (4) 를 형성할 필요가 없다.

진공조 (11) 의 외부에는 가열 수단인 레이저 발생 장치 (2) 가 배치되어 있고, 레이저 발생 장치 (2) 가 조사하는 레이저광은 창부 (4, 19) 를 통과하여 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 에 조사되어, 승온되도록 구성되어 있다.

증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 사이에는 접속관 (26) 이 형성되고, 접속관 (26) 에 의해 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 의 내부 공간이 접속되어 있다.

상기 서술한 방출구 (24) 는 증착 용기 (21) 의 천장에 형성되어 있고, 따라서 증발실 (15) 의 내부 공간은, 접속관 (26) 과, 증착 용기 (21) 와, 방출구 (24) 를 통해 진공조 (11) 의 내부 공간에 접속되어 있다.

진공조 (11) 와 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 에는 각각 진공 배기계 (9) 가 접속되어 있고, 진공 배기계 (9) 를 동작시켜, 진공조 (11) 와 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 의 내부 공간을 진공 배기하고, 소정 압력의 진공 분위기가 형성된 시점에서, 진공조 (11) 의 진공 배기는 계속하고, 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 의 진공 배기는 정지시킨다.

유기 EL 층용의 유기 재료 (예를 들어, 전하 이동 재료, 전하 발생 재료, 전자 이동 재료) 를 증착 재료 (16) 로서 공급실 (31) 에 배치해 두고, 받침 접시 (41) 에 증착 재료 (16) 를 배치해 둔다.

진공조 (11) 의 진공 배기를 계속하면서, 레이저 발생 장치 (2) 로부터 그 증착 재료 (16) 의 흡수 파장의 레이저광을 조사하여, 증착 재료 (16) 의 증기를 발생시킨다.

접속관 (26) 의 내부 공간 중 가장 작은 직경 부분 (접속구) (38) 은, 증발실 (15) 이나 증착 용기 (21) 의 단면 형상보다 작기 때문에, 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 에 압력차가 발생하고, 증발실 (15) 에 충만된 증기는 증착 용기 (21) 에 분출된다. 여기에서는, 접속관 (26) 은 내경이 균일하고 (예를 들어, 내경 1 ㎜ 의 스테인리스관), 접속관 (26) 내부의 임의의 일부분이 접속구 (38) 로 된다.

접속구 (38) 를 통해 증착 용기 (21) 에 진입한 증기는, 증착 용기 (21) 내부에 충만되면, 증착 용기 (21) 의 천장에 형성된 방출구 (24) 를 통해 진공조 (11) 의 내부로 방출된다.

증착 용기 (21) 의 내부 압력이 안정되고, 방출구 (24) 로부터의 증기 방출량이 안정되고 나서, 기판 (6) 을 반송원으로부터 반송처로 연속하여 반송시키면, 각 기판 (6) 에는 방출구 (24) 위를 통과하는 동안에 유기 재료의 박막이 성막된다.

복수 장의 기판 (6) 을 연속하여 반송원으로부터 반송처로 보내면서, 진공조 (11) 의 진공 배기와 증착 재료 (16) 의 가열을 계속하면, 복수 장의 기판 (6) 에 연속하여 박막을 형성할 수 있다.

증착 재료 (16) 의 보충 없이 증착 재료 (16) 의 가열을 계속하여, 복수 장 의 기판 (6) 을 성막하면, 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 가 감소하여, 기판 (6) 을 성막하는 도중에 증착 재료 (16) 가 없어져, 그 기판 (6) 은 불량품이 된다.

본 발명에서는, 증착 재료 (16) 가 없어지기 전에, 각 방출구 (24) 에 기판 (6) 이 존재하지 않는 상태에서, 증착 재료 (16) 를 보충한다.

구체적으로는, 가장 반송원에 가까운 방출구 (24) 의 바로 위의 위치, 또는 그 바로 위의 위치보다 소정 거리만큼 반송원측의 위치를 성막 개시 위치로 하고, 가장 반송처에 가까운 방출구 (24) 의 바로 위의 위치, 또는 그 바로 위의 위치보다 소정 거리만큼 반송처측의 위치를 성막 종료 위치로 한 경우에, 기판 (6) 과 기판 (6) 의 반송 간격을 성막 개시 위치와 성막 종료 위치 사이의 거리보다 길게 해 두면, 앞의 기판의 반송 방향 최후미가 성막 종료 위치를 통과하고 나서, 다음의 기판 (6) 의 반송 방향 선두가 성막 개시 위치에 도달하기까지의 동안에, 적어도 가장 반송원측의 방출구 (24) 의 바로 위의 위치로부터, 가장 반송처의 방출구 (24) 의 바로 위의 위치까지의 사이에, 기판 (6) 이 존재하지 않는 상태가 발생한다.

받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 를 가열하면서 증착 재료 (16) 를 보충하는 경우, 보충된 순간 증발량이 증대되어, 단기간 동안 방출구 (24) 로부터의 방출량이 증대되는데, 앞의 기판의 반송 방향 최후미가 성막 종료 위치를 통과하고 나서, 다음의 기판 (6) 의 반송 방향 선두가 성막 개시 위치에 도달하기까지의 동안에 증착 재료 (16) 를 보충하면, 증착 재료 (16) 를 보충하고 있는 동안, 각 방 출구 (24) 위에 기판 (6) 이 존재하지 않기 때문에, 기판 (6) 의 막두께 분포에 불균일이 발생하지 않는다.

증착 재료 (16) 의 보충 방법을 보다 구체적으로 설명하면, 미리 1 회의 보충으로 성막하는 기판 (6) 의 장수를 결정해 두고, 그 장수 만큼의 기판 (6) 의 성막에 필요한 증착 재료 (16) 의 양을 구하고, 그 양보다 큰 값을 기준값으로서 결정하여, 1 회의 보충으로 성막하는 기판 (6) 의 장수와 기준값을 제어 장치 (45) 에 입력해 둔다.

제어 장치 (45) 는 성막 종료 위치를 통과하는 기판 (6) 의 장수를 세고, 미리 결정된 장수의 기판 (6) 이 성막 종료 위치를 다 통과하고 나서, 다음의 기판 (6) 이 성막 개시 위치에 도달하기 전에, 각 방출구 (24) 위에 기판 (6) 이 존재하지 않는 상태에서의 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 질량을 측정하여, 측정값과 기준값을 비교한다.

본 발명의 제 1 방법에서는, 측정값과 기준값을 비교하여, 기준값과 측정값의 차를 구하고, 다음의 기판 (6) 이 성막 개시 위치에 도달하기 전에, 그 차 만큼의 증착 재료 (16) 를 보충하여, 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 질량을 기준값으로 한다.

본 발명의 제 2 방법에서는, 측정값과 기준값을 비교하여, 측정값이 기준값 이상이면, 결정된 장수의 기판 (6) 이 성막 종료 위치를 다 통과하였을 때라도 보충을 실시하지 않고, 다음으로 결정된 장수의 기판 (6) 을 성막한다. 결정된 장수마다 측정값과 기준값을 비교하여, 측정값이 기준값 미만으로 되었을 때에, 측 정값이 기준값 이상이 되도록 증착 재료 (16) 를 보충한다.

어느 경우에도, 다음의 기판 (6) 이 성막 개시 위치에 도달하기 전에는, 결정된 장수의 성막에 필요한 양 이상의 증착 재료 (16) 가 배치되기 때문에, 기판 (6) 의 성막 도중에 증착 재료 (16) 가 없어지지 않는다.

또한, 측정값과 기준값의 비교는 동일한 장수마다 실시해도 되고, 상이한 장수마다 실시해도 된다. 상이한 장수마다 실시하는 경우에는, 그 장수마다 기준값을 구하고, 측정값과 비교하는 기준값을, 다음에 보충 없이 연속 성막하는 장수 만큼의 성막에 필요한 양보다 큰 값으로 한다.

또한, 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 질량 측정은, 기판 (6) 이 성막 종료 위치를 다 통과하고 나서 실시해도 되고, 기판 (6) 이 성막 종료 위치를 다 통과하기 전에 실시하여, 기판 (6) 이 성막 종료 위치를 통과하였을 때의 질량을 추측으로 산출해도 된다.

요컨대, 본 발명은, 각 방출구 (24) 위에 기판 (6) 이 존재하지 않는 상태에서의 받침 접시 (41) 상의 증착 재료 (16) 의 질량을 측정하고, 그 측정값에 기초하여 각 방출구 (24) 위에 기판 (6) 이 존재하지 않는 상태에서 증착 재료 (16) 를 보충하는 것이다.

증착 재료 (16) 의 보충은, 다음의 기판 (6) 이 성막 개시 위치에 도달하지 않도록, 성막 개시 위치보다 반송원측에서 정지시킨 상태에서 실시해도 되고, 기판 (6) 의 반송 간격이 길어, 다음의 기판 (6) 이 성막 개시 위치에 도달하기 전에, 증착 재료 (16) 의 보충이 끝난다면, 기판 (6) 을 반송하면서 증착 재료 (16) 를 공급해도 된다.

이상은, 증착 재료 (16) 의 가열에 레이저 발생 장치 (2) 를 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 가열 장치로서는, 통전에 의해 발열되는 저항 발열체, 전자 유전에 의해 증착 용기 (21) 를 가열하는 장치, 적외선 방사에 의해 증착 용기 (21) 를 가열하는 장치, 승온시킨 열 매체의 열 전도에 의해 증착 용기 (21) 를 가열하는 장치, 펠티에 효과에 의해 가열하는 장치 등의 증착 용기 (21) 를 가열하는 장치 등을 사용할 수 있다.

그러나, 레이저광은 무기 재료뿐만 아니라, 모노머, 올리고머, 폴리머 등의 유기 재료를 증발시킬 수 있고, 게다가 증발시킬 때에 증착 재료의 화학 조성의 변화가 적기 때문에 특히 바람직하다.

또한, 증착 재료 (16) 의 변성물이나 불순물은, 흡수 파장이, 변성되기 전의 목적 화합물과는 상이하기 때문에, 목적 화합물에 흡수되기 쉬운 파장의 레이저광을 선택하면, 증착 재료 (16) 의 일부가 변성되거나, 불순물이 혼입되었다 하더라도, 목적 화합물만을 선택적으로 증발시켜, 변성물이나 불순물의 혼입량이 적은 박막을 형성할 수 있다.

레이저 발생 장치 (2) 로서, 레이저광의 파장을 가변의 가변형인 것을 사용하면, 증착 재료 (16) 의 흡수 파장에 따라, 방출되는 레이저광의 파장을 선택할 수 있으므로, 본 발명의 증착 장치 (1) 를 다양한 증착 재료 (16) 의 성막에 사용할 수 있다.

레이저광의 파장은 특별히 한정되지 않지만, 증착 재료 (16) 가 폴리머인 경 우에는, 예를 들어 680㎚ ∼ 10.6㎛ 이다. 레이저 발생 장치 (2) 의 일례를 서술하면, 구경 10㎛ ∼ 20㎛ 인 CO₂ 레이저이다.

상기 실시예에서는 본 발명의 증착 장치에 의해 유기 박막을 형성했지만, 본 발명의 증착 장치는, 장시간의 가열에 의해 열화되는 증착 재료를 진공 분위기 내에서 증발시켜, 복수의 성막 대상물에 축차 박막을 형성하는 제조 방법에 적합하고, 증발실 (15) 내에서 증기를 발생시키는 증착 재료는 유기 화합물에 한정되는 것은 아니다. 요컨대, 본 발명의 증착 장치는, 유기 화합물의 박막을 형성하는 경우 외에, 무기 박막이나 복합 재료의 박막을 형성하는 데에도 사용할 수 있다.

증착 재료 (16) 의 증기는 냉각되면 석출되므로, 적어도 접속구 (38) 의 주위 (접속관 (26)) 에 가열 수단 (28) 을 형성하는 것이 바람직하다. 여기에서는, 가열 수단 (28) 은 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 에도 장착되어 있고, 그 가열 수단 (28) 에 통전시켜, 증발실 (15) 과, 증착 용기 (21) 와, 접속관 (26) 을 증기가 석출되지 않는 온도로 가열하면, 증기가 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 와 접속관 (26) 의 내부에서 석출되지 않는다.

증착 용기 (21) 내에 진공계 (5) 를 배치하고, 진공계 (5) 와 레이저 발생 장치 (2) 를 각각 질량계 (49) 가 접속된 것과 동일한 제어 장치 (45) 또는 상이한 제어 장치에 접속해 두고, 진공계 (5) 로부터 보내지는 신호에 기초하여 증착 용기 (21) 내의 압력을 구하고, 그 압력이 목표 압력으로 되도록 레이저 발생 장치 (2) 의 조사 시간, 펄스 수 등을 바꾸면, 증착 재료 (16) 의 증발량을 증감시킬 수 있 다.

이 경우, 방출구 (24) 로부터의 증기 방출량은 안정되지만, 레이저 발생 장치 (2) 를 제어한 경우에도, 증착 재료 (16) 를 보충할 때에는 순간적으로 증기 방출량이 증대되므로, 방출구 (24) 위에 기판 (6) 이 존재하지 않는 상태에서 증착 재료 (16) 를 보충하는 것이 바람직하다.

증발실 (15) 과 공급 장치 (30) 를 진공조 (11) 의 외부에 배치할 수도 있다. 이 경우, 진공조 (11) 에 창부 (4) 를 형성할 필요는 없다. 하나의 증착 용기 (21) 에 접속되는 증발실 (15) 의 수는 특별히 한정되지 않고, 하나의 증착 용기 (21) 에 복수의 증발실 (15) 을 접속구 (38) 를 통해 접속시키고, 복수의 증발실 (15) 로부터 증착 용기 (21) 에 증기를 공급해도 된다. 이 경우, 각 증발실 (15) 로부터 동일한 증착 재료 (16) 의 증기를 공급해도 되고, 상이한 증착 재료 (16) 의 증기를 공급해도 된다. 상이한 증착 재료 (16) 의 증기를 동시에 공급하면, 2 종류 이상의 증착 재료 (16) 로 이루어지는 박막이 형성된다.

이상은, 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 에도 진공 배기계 (9) 에 접속시키는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 진공 배기계 (9) 를 진공조 (11) 에만 접속시켜, 진공조 내부를 진공 배기함으로써, 방출구 (24) 를 통해 증착 용기 (21) 의 내부를 진공 배기하고, 또한 접속구 (38) 를 통해 증발실 (15) 의 내부를 진공 배기할 수도 있다. 또한, 증발실 (15) 과 증착 용기 (21) 중 어느 일방을 진공 배기계에 접속시킬 수도 있다.

이상은, 방출구 (24) 를 연직 상방으로 향하고, 기판 (6) 을 방출구 (24) 의 상방을 통과시키는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 가늘고 긴 증착 용기 (21) 를, 길이 방향을 연직 하방으로 향하고, 홀더 (10) 에 유지된 기판 (6) 을 연직으로 향한 상태에서 반송시키고, 방출구 (24) 와 대면하는 위치를 통과시킴으로써, 증기를 기판 (6) 표면에 도달시킬 수도 있다.

이상은, 방출구 (24) 와 면하는 위치를 일례로 기판 (6) 을 통과시키는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 반송 경로를 2 개 이상 형성하고, 2 열 이상의 기판 (6) 을 통과시키는 경우도 본 발명에 포함된다.

Claims

방출구가 형성된 증착 용기와,

상기 증착 용기에 접속구를 통해 접속된 증발실과,

상기 증발실의 내부에 배치된 받침 접시와,

상기 받침 접시에 증착 재료를 배치하는 공급 장치와,

상기 받침 접시의 하중이 가해지는 질량계를 갖는, 증착원.
제 1 항에 있어서,

상기 공급 장치는, 상기 증착 재료가 배치되는 공급실과,

일단이 상기 공급실에 접속되고, 타단이 상기 받침 접시의 상방 위치에서 상기 증발실에 접속된 공급관과,

상기 공급관에 삽입 통과된 회전축과,

상기 회전축의 측면에 형성된 나선 형상의 홈과,

상기 회전축을 중심 축선을 중심으로 하여 회전시키는 회전 수단을 갖는, 증착원.
제 1 항에 있어서,

상기 받침 접시에 배치된 상기 증착 재료를 가열하는 가열 수단을 갖는, 증착원.
제 3 항에 있어서,

상기 가열 수단은 레이저 발생 장치이고,

상기 레이저 발생 장치는, 상기 받침 접시에 배치된 상기 증착 재료에 레이저광을 조사할 수 있게 구성된, 증착원.
제 2 항에 있어서,

상기 질량계와 상기 공급 장치에 각각 접속된 제어 장치를 갖고,

상기 질량계는, 상기 받침 접시의 하중에 따른 신호를 상기 제어 장치로 전달하고,

상기 제어 장치는, 상기 질량계로부터 전달되는 상기 신호에 따라 상기 회전축의 회전량을 제어하는, 증착원.
진공조와 증착원을 갖는 증착 장치로서,

상기 증착원은, 방출구가 형성된 증착 용기와,

상기 증착 용기에 접속구를 통해 접속된 증발실과,

상기 증발실의 내부에 배치된 받침 접시와,

상기 받침 접시에 증착 재료를 배치하는 공급 장치와,

상기 받침 접시의 하중이 가해지는 질량계를 갖고,

상기 증착 용기의 내부 공간과 상기 진공조의 내부 공간은, 상기 방출구를 통해 접속된, 증착 장치.
공급 장치로부터 증발실의 내부에 증착 재료를 공급하고,

상기 증착 재료를 상기 증발실의 내부에서 증발시키고,

상기 증착 재료의 증기를, 상기 증발실에 접속된 1 또는 복수 개의 방출구로부터 진공조 내부로 방출시키고, 복수 장의 기판을 반송원으로부터 반송처로 연속하여 이동시키는 동안에, 상기 방출구의 바로 위의 위치를 통과시켜, 상기 각 기판 표면에 박막을 성막하는 성막 방법으로서,

방출구 위를 통과하는 상기 기판의 장수를 세고,

미리 결정된 장수의 상기 기판이, 가장 상기 반송처에 가까운 상기 방출구의 상방 위치를 다 통과하고 나서, 다음의 상기 기판이 가장 상기 반송원에 가까운 상기 방출구의 상방 위치에 도달하기 전에, 상기 증발실 내부의 상기 증착 재료의 질량을 측정하고, 그 측정값과 미리 결정한 기준값을 비교하여, 상기 증착 재료를 상기 증발실에 보충하는, 성막 방법.
제 7 항에 있어서,

미리 결정된 장수의 상기 기판의 성막에 필요한 질량보다 큰 질량을 상기 기준값으로 하고,

상기 증발실 내부의 상기 증착 재료가 상기 기준값이 되도록 보충하는, 성막 방법.
제 7 항에 있어서,

미리 결정된 장수의 상기 기판의 성막에 필요한 질량보다 큰 질량을 상기 기준값으로 하고,

상기 측정값이 상기 기준값 이하가 되었을 때에 상기 증착 재료를 보충하는, 성막 방법.