KR20120080655A

KR20120080655A - 유기 박막의 성막 장치 및 유기 재료 성막 방법

Info

Publication number: KR20120080655A
Application number: KR1020127014728A
Authority: KR
Inventors: 도시오 네기시; 히로시 후지모토; 히데유키 히라이와
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-07-17
Also published as: TW201132776A; CN102639746B; TWI461554B; KR101379646B1; WO2011071064A1; CN102639746A; JP5474089B2; JPWO2011071064A1

Abstract

증발조 (41) 내에 소량씩 공급된 유기 재료가, 가열부 (43) 에 접촉하여 가열되고, 증기가 되어 버퍼 장치 (50) 에 도입된다. 버퍼 장치 (50) 에는, 유로를 갖는 버퍼부 (52) 가 형성되어 있고, 유로를 흐르는 증기는 버퍼부 (52) 에 충돌하여, 버퍼부 (52) 에 고체의 유기 재료가 되어 부착된다. 버퍼부 (52) 의 표면이 고체의 유기 재료로 덮여 있으면, 증발조 (41) 내의 증기 발생량의 변동은 버퍼부 (52) 에 의해 없어져, 방출 장치 (12) 로부터의 증기 방출이 안정된다. 방출 장치 (12) 로부터의 증기 방출이 안정될 때까지는, 증기를 트랩 장치 (60) 로 유도하여, 트랩부 (62) 표면에 석출시켜 두면, 회수하여 재이용할 수 있다.

Description

유기 박막의 성막 장치 및 유기 재료 성막 방법{FILM FORMING DEVICE FOR ORGANIC THIN FILMS, AND METHOD FOR FORMING FILM USING ORGANIC MATERIALS}

본 발명은 유기 박막의 성막 장치에 관한 것으로, 특히, 재료를 소량씩 가열하여 증발시키는 성막 장치 및 유기 재료 성막 방법에 관한 것이다.

유기물로 이루어지는 발광 재료가 첨가된 유기 박막은, 막두께 방향으로 전류가 흐르면 발광 재료의 종류에 따른 색의 광으로 발광하기 때문에, 최근에는, 유기 박막을 사용한 표시 장치나 조명 장치가 실용화되어 양산화되도록 되어 있다.

그러나, 다량의 유기 재료를 가열하면, 가열 중의 유기 재료의 일부는 단시간에 증발하지만, 대부분의 유기 재료는 장시간 가열되기 때문에, 유기 재료가 변질되어, 품질이 높은 유기 박막을 얻을 수 없다.

그에 대해, 기판마다 일정량의 유기 재료를 조금씩 가열 장치에 공급하고, 유기 재료를 소량씩 가열하여 증기를 발생시키고자 하면, 1 장의 기판에 대한 일정량의 유기 재료의 공급을 개시하고, 종료할 때까지의 동안에, 공급량이 변동되어, 성막 대상물의 성막 속도도 변동된다.

특히, 동일한 성막 대상물에 호스트가 되는 유기 재료의 증기와, 발광 재료가 되는 유기 재료의 증기를 함께 도달시켜 발광층을 형성하는 경우에는, 최적인 함유율이 정해져 있기 때문에, 일방의 유기 재료의 증기의 도달 속도가 변동되면 함유율이 변화하고, 막두께 방향의 함유율이 변동된다. 발광에 최적인 함유율이 되지 않는 부분이 형성되면, 발광층의 발광량이 저하된다.

또, 종래에는, 성막 대상물을 향하여 방출되지 않는 유기 재료의 증기는 폐기되고 있었기 때문에, 방출 장치로부터의 증기 방출량이 안정될 때까지 성막을 개시하지 않도록 하면, 소용없어지는 유기 재료가 증가된다는 문제도 있다.

일본 공개특허공보 2002－249868호

성막에 사용하는 유기 재료를 소량씩 가열하여 증발시킬 때, 방출 장치로부터 방출되는 유기 재료의 증기량이 일정한 성막 장치를 제공한다.

또, 성막에 사용되지 않는 증기로부터 유기 재료를 회수하여, 재이용할 수 있는 성막 장치를 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 성막 대상물이 배치되는 성막조와, 유기 재료의 증기가 생성되는 증기 생성 장치와, 상기 증기 생성 장치에서 생성된 상기 증기가 공급되는 방출 장치를 갖고, 상기 방출 장치에 형성된 방출구로부터, 상기 성막조 내에 상기 증기가 방출되는 유기 박막의 성막 장치로서, 상기 증기 생성 장치는, 상기 유기 재료를 공급하는 재료 공급 장치와, 상기 재료 공급 장치로부터 상기 유기 재료가 공급되고, 상기 유기 재료를 증발시키는 증발 장치와, 상기 증발 장치에서 생성된 상기 증기를 석출 및 재증발시키는 버퍼부와, 상기 버퍼부의 온도를 제어하는 버퍼용 온도 제어 장치를 갖고, 상기 증발 장치에서 생성된 상기 증기는 상기 버퍼부를 지나 상기 방출 장치에 공급되고, 상기 성막 대상물에 상기 유기 박막이 형성되는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 복수의 상기 증기 생성 장치를 갖는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 버퍼부에서 나온 증기의 일부를 검출하는 막두께 모니터를 갖고, 상기 버퍼용 온도 제어 장치는, 상기 막두께 모니터의 검출값에 기초하여, 상기 버퍼부의 온도를 제어하는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 재료 공급 장치는, 나선을 갖는 축을 회전시켜 상기 유기 재료를 상기 증발 장치에 낙하시키는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 증발 장치는, 상기 재료 공급 장치로부터 공급된 상기 유기 재료의 양을 측정하는 재료 공급량 측정 수단을 갖는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 재료 공급량 측정 수단은, 상기 재료 공급 장치로부터 공급된 상기 유기 재료를 수용하는 수용 부재와 상기 수용 부재의 온도 변화로부터 상기 유기 재료의 공급량을 산출하는 온도 측정 해석 장치를 갖는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 버퍼부는, 복수의 금속 세선이 집합하여 이루어지고, 상기 금속 세선이 서로 부분적으로 중첩되어, 상기 금속 세선과 상기 금속 세선의 간극에 의해 유로가 형성된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 버퍼부는, 복수의 그물로 구성되고, 상기 그물의 그물코와 상기 그물코의 간극에 유로가 형성된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 복수의 상기 그물 중, 제 1 그물의 단위 면적당의 그물코 개수는, 상기 버퍼부 내를 흐르는 상기 증기의 상기 제 1 그물보다 하류측에 위치하는 제 2 그물의 단위 면적당의 그물코 개수 이하로 되어 있는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 재료 공급 장치에는, 역류 방지 가스를 공급하는 역류 방지 가스 공급 장치가 접속된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 증기 생성 장치는, 상기 버퍼부를 통과한 상기 증기의 진행 방향을, 상기 방출 장치 내부인 제 1 방향과, 상기 방출 장치의 내부 이외로향하는 제 2 방향 사이에서 전환하는 전환 장치를 갖는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 증기 생성 장치는, 상기 증기가 접촉하는 트랩부가 트랩조의 내부에 배치되고, 상기 트랩조 내부가 진공 배기 가능하게 구성된 트랩 장치와, 상기 트랩부를 상기 증발 온도보다 저온인 트랩 온도로 냉각시키는 저온 장치를 갖고, 상기 제 2 방향은 상기 트랩조 내부로 된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 성막 대상물이 배치되는 성막조와, 유기 재료의 증기가 생성되는 증기 생성 장치와, 상기 증기 생성 장치에서 생성된 상기 증기가 공급되는 방출 장치를 갖고, 상기 방출 장치에 형성된 방출구로부터, 상기 성막조 내에 상기 증기가 방출되는 유기 박막의 성막 장치로서, 상기 증기 생성 장치는, 상기 유기 재료를 공급하는 상기 재료 공급 장치와, 상기 재료 공급 장치로부터 공급되는 상기 유기 재료를 증발시키는 증발 장치와, 상기 증기가 접촉하는 트랩부가 트랩조의 내부에 배치되고, 상기 트랩조 내부가 진공 배기 가능하게 구성된 트랩 장치와, 상기 트랩부를 상기 증발 온도보다 저온인 트랩 온도로 냉각시키는 저온 장치와, 상기 증발 장치에서 생성된 상기 증기의 진행 방향을, 상기 방출 장치와 상기 트랩부의 어느 일방으로 전환하는 전환 장치를 갖고, 상기 증발 장치에서 생성되고 상기 증기가 상기 방출 장치에 공급되어, 상기 성막 대상물에 상기 유기 박막이 형성되는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 증기 생성 장치는, 막두께 센서를 갖고, 상기 증기 생성 장치에서 생성되고, 상기 전환 장치에 도달하기 전의 상기 증기의 일부가 상기 막두께 센서로 유도되어, 상기 막두께 센서 상에 상기 유기 박막이 성장하도록 구성된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 동일한 상기 방출 장치에 접속된 복수의 상기 증기 생성 장치를 갖는 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 복수의 상기 증기 생성 장치의 상기 재료 공급 장치에는, 상이한 화학 구조의 상기 유기 재료가 각각 배치된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 복수의 상기 증기 생성 장치의 상기 재료 공급 장치에 배치된 상기 유기 재료는, 형성되는 상기 유기 박막 중의 함유율이 상이한 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 방출 장치에는, 상기 유기 박막 내에, 상기 유기 재료보다 소량 함유되는 유기 화합물인 부재료가 배치된 증발용 용기가 접속되고, 상기 부재료의 증기는, 상기 유기 재료의 증기보다 작은 도입 속도로 상기 방출 장치 내에 도입되도록 구성된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 상기 부재료의 증기가 접촉하는 트랩부가 트랩조의 내부에 배치되고, 상기 트랩조 내부가 진공 배기 가능하게 구성된 부트랩 장치를 갖고, 상기 증발용 용기 내에서 생성된 상기 부재료의 증기는, 상기 방출 장치와 상기 부트랩 장치로 전환하여 도입시킬 수 있도록 구성된 성막 장치이다.

또, 본 발명은, 유기 재료를 소정량의 속도로 가열부에 공급하여, 증기를 발생시키고, 상기 증기를 버퍼부에 도입하여, 상기 버퍼부 내에서 석출시키고, 상기 버퍼부에서 석출된 유기 재료를 재증발시켜, 상기 재증발시킨 증기를 기판에 방출하여 성막시키는 유기 재료 성막 방법이다.

또, 본 발명은, 상기 버퍼부로부터 도출되는 증기의 일부를 측정하고, 상기 측정된 값에 기초하여 상기 버퍼부의 온도를 제어하는, 유기 재료 성막 방법이다.

또, 본 발명은, 상기 기판의 교체시에 상기 버퍼부 내에 상기 증기를 석출시키도록 상기 버퍼부의 온도를 상기 유기 재료의 증발 온도보다 낮추고, 상기 기판에 대한 성막시에 상기 버퍼부 내에 석출된 상기 유기 재료가 재증발하도록 상기 버퍼부의 온도를 상기 유기 재료의 증발 온도보다 높이는, 유기 재료 성막 방법이다.

본원에 의하면, 필요한 양의 원료를 공급하면서 단시간에 가열하여 증발시키고, 또한, 성막 속도를 안정시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수 종류의 유기 재료가 혼합된 유기 박막의 막두께 방향의 조성을 일정하게 할 수 있다.

단일한 유기 재료로 유기 박막을 형성하는 경우에는, 막두께 방향의 품질이 일정한 유기 박막을 얻을 수 있다.

또, 종래에는 폐기되고 있던 증기를 트랩 장치에 의해 유기 재료의 종류마다 개별적으로 회수할 수 있으므로, 재이용할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 예의 성막 장치를 설명하기 위한 내부 측면도이다.
도 2 는 그 성막 장치의 복수의 증기 발생 장치의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 예의 성막 장치를 설명하기 위한 내부 측면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 3 예의 성막 장치를 설명하기 위한 내부 측면도이다.

＜전체의 구성＞

도 1, 2 의 부호 2 는, 본 발명의 제 1 예의 성막 장치를 나타내고 있다.

도 1 은 이 성막 장치 (2) 를 측면에서 보았을 때의 단면도이고, 도 2 는 상방에서 본 내부의 배치도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 성막 장치 (2) 는 성막조 (11) 와, 방출 장치 (12) 를 가지고 있고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 동일한 방출 장치 (12) 에, 복수의 증기 생성 장치 (13a, 13b) (도 1 에서는 2 대) 가 접속되어 있다.

증기 생성 장치 (13a, 13b) 는 여기서는 내부 구조는 동일하고, 도 1 에서는 부호 13 으로 나타내는 증기 생성 장치에 의해, 2 대의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 의 내부가 함께 나타나 있다.

도 2 에서는 증기 생성 장치 (13a, 13b) 는 방출 장치 (12) 의 길이 방향으로 동일한 측의 단부에 접속되어 있는데, 동일한 단부에 접속되어도 되고, 일방과 타방이 반대측의 단부에 접속되어 있어도 된다.

성막조 (11) 에는 성막 대상물 (15) 을 반입·반출할 때 개폐되는 반입구 (81) 와 반출구 (82) 가 형성되어 있다.

먼저, 반입구 (81) 와, 반출구 (82) 와, 후술하는 구획 밸브 (29) 를 닫고 진공 배기계 (19) 를 동작시키고, 성막조 (11) 의 내부를 진공 배기시켜, 진공 분위기로 한다. 진공 배기계 (19) 는 계속적으로 동작시켜, 성막조 (11) 의 내부를 진공 배기시킨다.

방출 장치 (12) 는 본체부 (35) 와, 본체부 (35) 의 개구를 막는 방출판 (36) 을 가지고 있다. 방출판 (36) 에는 복수의 방출구 (37) 가 형성되어 있다.

방출 장치 (12) 는 성막조 (11) 내에 배치되어 있고, 방출 장치 (12) 의 내부는 방출구 (37) 를 개재하여, 진공 배기계 (19) 에 의해 진공 배기된다.

각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 내에는, 동일 또는 상이한 화학 구조의 유기 재료가 배치되어 있다.

상이한 화학 구조인 경우에는, 예를 들어, 일방이 유기 박막의 모재 (母材) (유기 박막을 구성하는 재료) 의 유기 화합물이고, 타방이 모재의 유기 박막 중에 함유되는 도펀트 (예를 들어 발광재) 이며, 형성되는 유기 박막 중의 함유율 (중량 백분율) 은 상이하고, 모재의 유기 화합물과 도펀트의 유기 화합물은, 각각의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 내에 모재가 도펀트보다 많이 배치되어 있다. 이 경우, 증기 생성 장치 (13a, 13b) 를 동시에 가동시켜 모재와 도펀트를 공증착시킬 수 있다. 혹은, 증기 생성 장치 (13a, 13b) 에 상이한 재료를 배치하여, 따로 따로 가동시켜 적층막을 형성할 수도 있다.

각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 는, 배치된 유기 재료의 증기를 생성하여 동일한 방출 장치 (12) 에 각각 공급하도록 구성되어 있다.

방출 장치 (12) 는, 각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 로부터 공급된 증기를 각각 유기 재료의 종류마다 다른 방출구 (37) 로부터 성막조 (11) 의 내부에 방출하도록 구성되어 있거나, 또는 본체부 (35) 내에 공동 (空洞) 이 형성되고, 각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 가 생성한 증기는 동일한 공동에 공급되고, 공동 내에서 혼합되어 각 방출구 (37) 로부터 성막조 (11) 의 내부에 방출되도록 구성되어 있다.

이 예에서는 방출 장치 (12) 는, 본체부 (35) 와 방출판 (36) 이 성막조 (11) 의 내부에 배치되어 있는데, 성막조 (11) 의 기밀성을 유지한 상태이면, 방출판 (36) 을 성막조 (11) 의 내부에 위치시키면서, 본체부 (35) 의 일부 또는 전부를 성막조 (11) 의 외부에 배치할 수도 있다.

성막조 (11) 내의 방출 장치 (12) 의 상방 위치에는, 이동 장치 (17) 가 배치되어 있다. 성막조 (11) 의 내부에는, 성막조 (11) 의 외부로부터, 반입구 (81) 를 지나 홀더 (16) 에 배치된 기판 혹은 기판과 마스크가 일체가 된 성막 대상물 (15) 이 반입되고, 이동 장치 (17) 는, 반입된 홀더 (16) 와 성막 대상물 (15) 을 함께 이동시키고, 방출 장치 (12) 의 바로 위 위치에서 일단 정지시켜 성막한 후, 반출구 (82) 로부터 성막조 (11) 의 외부에 반출하도록 구성되어 있다.

반입구 (81) 와 반출구 (82) 의 외부에는, 주입 취출실 (도시 생략) 혹은 다른 진공 처리실 (도시 생략) 이 접속되고, 반입구 (81) 로부터의 성막 대상물 (15) 의 반입과, 반출구 (82) 로부터의 성막 대상물 (15) 의 반출시에는, 성막조 (11) 내의 진공 분위기가 유지되도록 되어 있다.

성막 대상물 (15) 의 유기 박막을 형성하는 성막면은 방출 장치 (12) 를 향하고 있고, 방출 장치 (12) 의 바로 위에 위치하고, 방출 장치 (12) 의 방출판 (36) 과 대면한 상태에서 일단 정지시켜 방출 장치 (12) 의 방출구 (37) 로부터 유기 재료의 증기를 방출시키면, 증기가 성막면에 균일하게 도착되어, 성막면에 유기 박막이 형성된다. 성막 대상물 (15) 을 정지시키지 않고, 방출 장치 (12) 의 바로 위 위치를 통과시켜 성막해도 된다.

복수의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 로부터 상이한 유기 재료의 증기가 방출 장치 (12) 에 공급되고, 방출 장치 (12) 로부터 방출되어 각 유기 재료의 증기가 성막 대상물 (15) 의 성막면에 도달하면, 복수 종류의 유기 재료의 증기가 균일하게 혼합된 가스가 도달하여, 유기 박막이 형성된다.

증기 생성 장치 (13a, 13b) 의 구성을 설명한다.

각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 는 교환 장치 (30), 재료 공급 장치 (20), 증발 장치 (40), 버퍼 장치 (50), 트랩 장치 (60) 를 각각 가지고 있다.

교환 장치 (30) 는 재료 공급 장치 (20) 와 접속되고, 재료 공급 장치 (20) 는 증발 장치 (40) 에 접속되고, 증발 장치 (40) 는 버퍼 장치 (50) 에 접속되고, 버퍼 장치 (50) 는 전환 장치 (10) 에 접속되어 있다. 전환 장치 (10) 는 트랩 장치 (60) 와 방출 장치 (12) 에 접속되어 있다.

＜재료 공급 장치＞

재료 공급 장치 (20) 는 축적 용기 (21) 와, 중공의 통상부 (23) 와, 직선상의 봉상체 (俸狀體; 25) 를 가지고 있다. 축적 용기 (21) 는 하부가 깔때기상으로 경사지고, 깔때기상 부분의 하단에 개구가 형성되어 있다. 통상부 (23) 는 축적 용기 (21) 에, 그 하단의 개구에 내부가 연통되어 접속되어 있다. 봉상체 (25) 는 통상부 (23) 와 축적 용기 (21) 의 내부에 연직으로 삽입 통과되어 있다. 봉상체 (25) 의 상부는 축적 용기 (21) 의 깔때기상 부분보다 상방에 위치하고, 하부는 통상부 (23) 내에 위치하고 있다.

봉상체 (25) 에는, 회전하면서 연직 방향으로 신장되는 나선상의 돌기 (26) 가 형성되어 있다. 축적 용기 (21) 내에는, 분체의 유기 재료가 배치되어 있다. 통상부 (23) 내에서는, 돌기 (26) 의 외주와 통상부 (23) 의 내주면 사이의 거리는, 유기 재료의 입자의 크기보다 좁게 형성되어 있고, 유기 재료는 돌기 (26) 와 통상부 (23) 사이의 간극을 지나 낙하하지 않도록 구성되어 있다.

또, 축적 용기 (21) 내에 분체상의 유기 재료가 배치되면, 유기 재료는 돌기 (26) 상에 오르도록 구성되어 있는데, 돌기 (26) 의 나선상의 경사는, 봉상체 (25) 가 정지된 상태에서는 유기 재료가 돌기 (26) 상을 활락 (滑落) 또는 전락하지 않는 각도로 형성되어 있기 때문에, 봉상체 (25) 가 정지된 상태에서는 축적 용기 (21) 의 내부의 유기 재료가, 통상부 (23) 내부를 돌기 (26) 상을 지나 낙하하지는 않는다.

증발 장치 (40) 는 증발조 (41) 를 가지고 있고, 증발조 (41) 의 천정에는, 관통공이 형성되고, 통상부 (23) 의 하단은 관통공으로부터 증발조 (41) 내에 기밀하게 삽입되어 있다. 통상부 (23) 의 하단은 깔때기상으로 오므라들어 있고, 그 선단에는 낙하구 (24) 가 형성되어 있고, 통상부 (23) 의 내부 공간과 증발조 (41) 의 내부 공간은, 낙하구 (24) 에 의해 접속되어 있다. 여기서는 증발조 (41) 는 성막조 (11) 의 내부에 배치되어 있다.

돌기 (26) 와 돌기 (26) 사이의 공간은, 상단이 축적 용기 (21) 의 내부 공간에 접속되고, 하단이 통상부 (23) 의 내부 공간과 낙하구 (24) 를 개재하여, 증발조 (41) 의 내부 공간과 접속되어 있다.

봉상체 (25) 에는 회전 장치 (28) 가 접속되어 있고, 봉상체 (25) 는 그 연직인 중심축선을 중심으로 회전할 수 있도록 되어 있다.

봉상체 (25) 가 소정 방향으로 회전하면, 돌기 (26) 상에 위치하는 유기 재료는 압출되고, 돌기 (26) 와 돌기 (26) 의 간극의 하단으로부터 낙하하여, 통상부 (23) 를 지나, 낙하구 (24) 로부터 증발조 (41) 의 내부에 들어간다.

축적 용기 (21) 내에 유기 재료가 배치된 상태에서는, 낙하량은 회전량에 비례하고, 낙하량과 회전량의 관계는 미리 구해져 있다. 1 개의 성막 대상물에 박막을 형성할 때에는, 봉상체 (25) 는 1 개의 성막 대상물에 대해 필요한 양의 유기 재료가 낙하하는 회전량만큼 천천히 회전한다. 따라서, 재료 공급 장치 (20) 로부터 증발 장치 (40) 에 유기 재료가 소량씩 낙하되어 공급된다.

이 예에서는, 각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 의 축적 용기 (21) 내에, 서로 상이한 화학 구조이고, 예를 들어 유기 박막의 모재의 유기 재료와 발색제의 유기 재료가, 따로 따로 배치되어 있는 것으로 한다. 유기 박막 중의 함유량은, 모재와 발색재에서 크게 상이하다.

＜교환 장치＞

교환 장치 (30) 는 진공조인 교환실 (31) 을 가지고 있고, 교환실 (31) 은 성막조 (11) 의 천정에 배치되어 있다.

교환실 (31) 과 성막조 (11) 사이에는, 구획 밸브 (29) 가 형성되고, 교환실 (31) 내의 분위기와 성막조 (11) 내의 분위기는, 구획 밸브 (29) 를 개재하여 접속할 수 있도록 구성되어 있다.

축적 용기 (21) 에는 이동 장치가 형성되어 있고, 축적 용기 (21) 는 통상부 (23) 와 봉상체 (25) 와 함께 상하 이동 가능하게 구성되어 있다.

성막 작업시에는, 축적 용기 (21) 는 성막조 (11) 내에 배치되어, 구획 밸브 (29) 바로 밑에 위치되어 있고, 구획 밸브 (29) 가 닫혀진 상태에서는, 성막조 (11) 내부는 대기 분위기로부터 분리되어, 성막조 (11) 에 접속된 진공 배기계 (19) 를 동작시켜 성막조 (11) 내를 진공 분위기로 할 수 있다.

교환실 (31) 에는 문 (32) 이 형성되어 있고, 문 (32) 을 열면 교환실 (31) 을 대기 분위기에 접속할 수 있도록 되어 있다.

교환실 (31) 에는 진공 배기계 (33) 가 접속되어 있고, 구획 밸브 (29) 와 문 (32) 을 닫은 상태에서 진공 배기계 (33) 에 의해 교환실 (31) 내를 진공 배기시키고, 교환실 (31) 이 성막조 (11) 와 동일한 정도의 진공 분위기가 되었을 때, 구획 밸브 (29) 바로 아래에 위치하는 축적 용기 (21) 를 통상부 (23) 와 봉상체 (25) 와 함께 상방으로 이동시켜, 구획 밸브 (29) 를 통과시키고, 축적 용기 (21) 를 통상부 (23) 와 봉상체 (25) 와 함께 교환실 (31) 내에 반입한다.

이어서, 구획 밸브 (29) 를 닫아 성막조 (11) 내를 교환실 (31) 로부터 떼어내고, 진공 배기계 (33) 를 교환실 (31) 로부터 떼어낸 후, 교환실 (31) 내에 대기를 도입하여, 교환실 (31) 내를 대기압으로 한다. 이 때, 성막조 (11) 내의 진공 분위기는 유지되어 있다.

그 상태에서 문 (32) 을 열어 축적 용기 (21) 의 내부와 대기 분위기를 문 (32) 에서 접속시키고, 대기 분위기 중에서 유기 재료를 축적 용기 (21) 내에 투입한다. 이 때, 상기 서술한 바와 같이, 축적 용기 (21) 내에 투입된 유기 재료는, 돌기 (26) 상을 활락이나 전락하지 않는다.

축적 용기 (21) 내에 유기 재료가 배치된 후, 문 (32) 을 닫아 진공 배기계 (33) 에 의해 교환실 (31) 내를 진공 배기시키고, 교환실 (31) 내가 성막조 (11) 와 동일한 정도의 압력까지 진공 배기시킨다. 이 때, 축적 용기 (21) 의 내부나 통상부 (23) 의 내부도 진공 배기된다.

교환실 (31) 내가 진공 배기된 후, 구획 밸브 (29) 를 열어 축적 용기 (21) 를 통상부 (23) 와 봉상체 (25) 와 함께 성막조 (11) 내로 이동시켜, 구획 밸브 (29) 의 하방에 위치되었을 때, 구획 밸브 (29) 를 닫는다.

＜증발 장치＞

상기 서술한 낙하구 (24) 는, 증발조 (41) 의 저면 (底面) 의 상방에 위치하고 있고, 재료 공급 장치 (20) 의 낙하구 (24) 로부터 낙하된 유기 재료는, 증발조 (41) 의 저면에 충돌하여, 저면과 접촉되어 있는 상태에서 저면 상에서 정지한다.

증발조 (41) 의 주위에는 증발조 (41) 를 가열하는 증발용 가열 장치 (42) 가 형성되어 있다. 저항 발열체 등의 증발용 가열 장치 (42) 는 가열용 전원 (44) 에 접속되어 있고, 가열용 전원 (44) 에 의해 통전되면 발열되어, 증발조 (41) 를 가열시킨다.

따라서, 증발 장치 (40) 에서는, 증발용 가열 장치 (42) 에 의해 증발조 (41) 의 저면이 가열되기 때문에, 증발조 (41) 의 저면이, 재료 공급 장치 (20) 로부터 공급된 유기 재료와 접촉하여 유기 재료를 가열하는 가열부 (43) 이다.

유기 재료는 증발을 개시하는 온도인 증발 온도를 가지고 있고, 가열되었을 때에 증발 온도로 승온되어도 곧바로 증발하지 않기 때문에, 유기 재료는 증발 온도보다 고온으로 가열된다. 고온이 되면 증발 속도는 빨라지지만, 온도가 높을수록 분해되는 양이 많아진다.

증발용 가열 장치 (42) 의 발열은 가열용 전원 (44) 의 통전량에 따라 제어되고 있고, 가열부 (43) 는 그 표면에 배치된 유기 재료의 증발 온도보다 높은 온도인 증기 생성 온도로 되어 있다. 증기 생성 온도는 유기 재료의 분해가 발생하지 않을 정도로 고온이다. 가열부 (43) 상의 유기 재료는 증기 생성 온도로 승온되어 증발되고, 유기 재료의 증기가 발생한다.

또한, 증발조 (41) 의 저면 상에 가열용 부재를 배치하고, 가열용 부재에 재료 공급 장치 (20) 로부터 공급된 유기 재료를 접촉시켜, 증발용 가열 장치 (42) 에 의해 가열용 부재를 가열하는 경우에는, 그 가열용 부재가 가열부 (43) 가 되어 증기가 발생한다.

또, 증발조 (41) 내부에는, 낙하구 (24) 로부터 낙하된 유기 재료의 질량을 계측하는 재료 공급량 측정 수단 (100) 을 형성해도 된다. 예를 들어 재료 공급량 측정 수단 (100) 은, 재료 수용 부재 (101) 와 온도 측정 해석 장치 (102) 를 갖는다. 온도 측정 해석 장치 (102) 는 재료 수용 부재 (101) 의 온도를 측정한다. 재료 수용 부재 (101) 는 증발용 가열 장치 (42) 에 의해 일정 온도로 가열되고 있지만, 유기 재료가 낙하하면 유기 재료의 열용량과 기화열에 의해 일시적으로 온도가 저하된다. 사전에 재료의 낙하량과 온도 변화를 측정해 두어 대응표가 작성된다. 온도 측정 해석 장치 (102) 는 재료 수용 부재 (101) 의 온도와 대응표로부터 유기 재료의 낙하량을 산출한다.

증발조 (41) 와 방출 장치 (12) 는 접속관 (45) (45₁ ∼ 45₃) 에 의해 접속되어 있고, 그 도중에는, 버퍼 장치 (50) 가 형성되어 있다.

또, 버퍼 장치 (50) 와 방출 장치 (12) 사이의 접속관 (45) 에는, 3 방 밸브로 이루어지는 전환 장치 (10) 가 형성되어 있다. 전환 장치 (10) 에는, 후술하는 트랩 장치 (60) 의 트랩조 (61) 가 접속되어 있고, 전환 장치 (10) 의 동작에 따라, 버퍼 장치 (50) 는 방출 장치 (12) 와 트랩 장치 (60) 의 어느 일방에 접속되도록 구성되어 있다. 버퍼 장치 (50) 가 어느 쪽에도 접속되지 않도록 해도 된다.

트랩조 (61) 는, 성막조 (11) 의 내부 또는 진공 배기계 (19) 에 접속되어 있다. 여기서는 성막조 (11) 의 내부에 접속되어 있다.

성막시에는, 성막조 (11) 는, 성막조 (11) 에 접속된 진공 배기계 (19) 에 의해 계속하여 진공 배기되고 있고, 버퍼 장치 (50) 가 방출 장치 (12) 에 접속되어 있으면 버퍼 장치 (50) 와 증발조 (41) 는 방출 장치 (12) 를 개재하여 진공 배기계 (19) 에 의해 진공 배기된다. 버퍼 장치 (50) 가 트랩 장치 (60) 에 접속되어 있으면 버퍼 장치 (50) 는 트랩 장치 (60) 를 개재하여 진공 배기된다.

재료 공급 장치 (20) 내에서는, 봉상체 (25) 는 천천히 회전하고, 1 개의 성막 대상물에 대해 공급되는 양의 유기 재료는, 소량씩 가열부 (43) 에 공급된다.

가열부 (43) 와 접촉된 유기 재료는 단시간에 증발되고, 가열부 (43) 상에 위치하는 유기 재료는 증가하지 않도록 되어 있고, 그 결과, 증발조 (41) 내에서는, 일정한 증발 속도로 유기 재료의 증기가 발생하고 있다.

통상부 (23) 에는, 역류 방지 가스 공급계 (49) 가 접속되어 있고, 증발조 (41) 에서 발생된 증기가 축적 용기 (21) 내에 들어가지 않도록 역류 방지 가스가 도입된다. 또, 역류 방지 가스는 통상부 (23) 의 온도의 상승을 억제함으로써, 통상부 (23) 내의 유기 재료가, 용해 또는 승화하는 것을 방지한다. 증발조 (41) 내에서 역류 방지 가스는 증발조 (41) 내의 온도와 대략 동일한 온도로 가열된다. 역류 방지 가스는 아르곤 등의 희가스이다.

증발조 (41) 내의 압력과 성막조 (11) 내의 압력은, 성막조 (11) 가 낮기 때문에, 증기는 역류 방지 가스와 함께, 성막조 (11) 방향으로 유출된다.

＜버퍼 장치＞

버퍼 장치 (50) 는 버퍼조 (51) 를 가지고 있고, 일단 (一端) 이 증발조 (41) 의 개구 (48) 에 접속된 접속관 (45₁) 은, 그 타단이 버퍼조 (51) 의 개구 (53) 에 접속되어 접속관 (45₁) 내를, 증기는 버퍼조 (51) 내를 향하여 이동한다.

또한, 접속관 (45) (45₁ ∼ 45₃) 에는 보온 장치 (46) 가 감겨 있고, 보온용 전원 (47) 으로부터의 통전에 의해 발열되고, 접속관 (45) 을 이 증기 생성 장치 (13) 에 배치된 유기 재료의 증발 온도 이상의 온도로 승온시키고 있다.

버퍼조 (51) 의 내부에는, 기체가 흐르는 가는 유로를 복수 갖는 버퍼부 (52) 가 배치되어 있고, 유로 내를 증기가 흐르면, 증기가 버퍼부 (52) 내의 유로의 벽면에 충돌한다.

일례에서는, 버퍼부 (52) 는, 금속 세선이 부분적으로 서로 중첩되고, 금속 세선의 간극이 유로로 되어 있고, 구체적으로는, 금속제의 그물을 복수 장 적층하여 구성할 수도 있다.

버퍼조 (51) 의 주위에는, 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 가 설치되어 있고, 버퍼용 전원 (56) 이 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 에 통전되면 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 는 발열되어, 버퍼조 (51) 와 버퍼부 (52) 를 가열시킨다.

버퍼용 온도 제어 장치 (55) 의 온도는 버퍼용 전원 (56) 의 통전량에 따라 제어 가능하도록 되어 있다. 또, 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 는, 버퍼부 (52) 를 냉각시키는 수단을 가지고 있어도 된다. 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 에 의해 버퍼층 (51) 의 온도를 유기 재료의 증발 온도보다 낮게 하면, 버퍼층 (51) 내에서 유기 재료가 석출되어 버퍼부 (52) 에 축적된다.

또, 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 에 의해 버퍼층 (51) 의 온도를, 유기 재료의 증발 온도보다 높게 하면, 버퍼층 (51) 내에서 유기 재료가 재증발하여 버퍼층 (51) 으로부터 방출된다. 또한, 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 는 후술하는 막두께 센서 (86) 의 검출값에 의해 제어된다.

구체적으로는, 막두께 센서 (86) 의 검출값이 원하는 값보다 작을 때에는 버퍼부 (52) 의 온도를 높이고, 원하는 값보다 클 때에는 버퍼부 (52) 의 온도를 낮춘다. 버퍼조 (51) 의 기체 유입용 개구 (53) 는 버퍼부 (52) 에 의해 덮여 있고, 버퍼부 (52) 내에서는 그물과 그물이 중첩된 간극이나 그물코가 중첩된 부분이 증기와 역류 방지 가스의 유로가 되어, 버퍼부 (52) 내를 증기가 흐른다.

버퍼조 (51) 에는 유출용 개구 (57) 가 형성되어 있고, 이 개구 (57) 에 접속관 (45₂) 의 일단이 접속되고, 타단이 전환 장치 (10) 에 접속되어 있다.

또, 전환 장치 (10) 는 접속관 (45₃, 69) 에 의해, 방출 장치 (12) 의 본체부 (35) 와 트랩 장치 (60) 의 트랩조 (61) 에 각각 접속되어 있다.

전환 장치 (10) 는 버퍼 장치 (50) 를 방출 장치 (12) 와 트랩 장치 (60) 의 어느 일방에 접속하도록 구성되어 있고, 버퍼 장치 (50) 가 방출 장치 (12) 에 접속되어 있는 경우에는, 버퍼조 (51) 로부터 유출된 증기는, 방출 장치 (12) 의 본체부 (35) 에 도입되고, 트랩 장치 (60) 에 접속되어 있는 경우에는 트랩 장치 (60) 의 트랩조 (61) 내에 도입된다.

유기 재료를 낙하시키고 증발시켜 유기 재료의 증기를 발생시키는 경우에는, 재료의 낙하 속도의 변동에 따라 증기 발생량이 변동되는 경우가 있다. 특히 유기 재료는 분체이기 때문에, 일정량을 동 속도로 낙하시키는 것은 어렵다. 그러나, 버퍼 장치 (50) 에 1 번 축적시키고, 그것을 재증발시키면, 증발 속도의 제어가 용이하여, 일정량의 증기를 공급할 수 있다. 또, 버퍼 장치 (50) 를 증발 온도 이하의 증발 온도에 가까운 온도에서 유기 재료를 축적해 두면, 증발 온도 이상으로 신속하게 승온시킬 수 있다. 또, 유기 재료가 버퍼 장치 (50) 에 축적되는 시간은 단시간이기 때문에, 유기 재료가 열화되는 경우도 없다.

구체적으로는, 성막 대상물 (15) 을 교환하는 동안에, 버퍼 장치 (50) 에 유기 재료를 축적하여, 성막시에 버퍼 장치 (50) 로부터 증기를 방출하도록 제어한다.

축적시에는, 증발 장치 (40) 로부터 증기를 공급하고, 버퍼 장치 (50) 를 증발 온도 이하로 하여, 버퍼 장치 (50) 를 전환 장치 (10) 에서 트랩조 (61) 에 접속시킨다. 버퍼 장치 (50) 에서 축적되는 양을 제어하기 위해서, 재료 공급량 측정 수단 (100) 의 측정 결과에 기초하여, 회전 장치 (28) 의 회전수가 제어된다.

성막 개시시에는, 버퍼 장치 (50) 를 증발 온도 이상으로 하여, 막두께 센서 (86) 의 검출값이 일정해졌을 때, 버퍼 장치 (50) 를 전환 장치 (10) 에서 방출 장치 (12) 에 접속시킨다. 성막시에는 버퍼 장치 (50) 의 온도를 제어하기 위해서, 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 를 후술하는 막두께 센서 (86) 의 검출값에 따라 제어한다. 성막시에는, 버퍼 장치 (50) 에 성막 속도보다 느린 공급량으로 증발 장치 (40) 로부터 증기를 공급해도 되고, 증발 장치 (40) 로부터의 증기를 정지시켜도 된다. 막두께 센서 (86) 의 검출값에 따라 규정 두께의 성막이 종료된 것이 검출되면, 전환 장치 (10) 의 접속처를 트랩조 (61) 로 전환하여 버퍼 장치 (50) 의 온도를 증발 온도 이하로 낮춘다.

＜트랩 장치＞

전환 장치 (10) 가, 버퍼 장치 (50) 를 트랩 장치 (60) 에 접속하고 있는 경우, 버퍼 장치 (50) 로부터 방출된 증기는 트랩조 (61) 내에 도입된다.

트랩조 (61) 의 내부에는, 트랩조 (61) 내에 도입된 증기가 접촉하는 금속제의 트랩부 (62) 를 가지고 있다.

트랩조 (61) 에는 냉각 매체관 (63) 이 권회되어 있고, 순환 장치 (66) 에서 냉각된 액체상의 냉각 매체가 냉각 매체관 (63) 에 공급되고, 트랩조 (61) 와 트랩부 (62) 가, 트랩 장치 (60) 에 공급되는 증기를 발생시킨 유기 재료의 증발 온도보다 낮은 온도인 트랩 온도로 냉각되어 있다. 냉각 매체관 (63) 을 흐른 냉각 매체는 순환 장치 (66) 로 돌아와, 순환 장치 (66) 내에서 냉각되어 냉각 매체관 (63) 에 재공급된다.

트랩조 (61) 에는 폐기관 (68) 의 일단이 접속되어 있고, 폐기관 (68) 의 타단인 배출구 (67) 는 성막조 (11) 내에 배치되어 있다.

트랩조 (61) 내에서 트랩부 (62) 의 표면과 접촉된 증기는 트랩부 (62) 의 표면에 석출되어, 트랩조 (61) 내를 흐르는 기체로부터 제거된다. 따라서, 배출구 (67) 로부터 배출되는 가스에는 유기 재료의 증기는 거의 함유되어 있지 않고, 역류 방지 가스로서 도입된 가스가 대부분이고, 진공 배기계 (19) 의 진공 배기에 의해 진공 배기된다.

트랩부 (62) 에 석출된 유기 재료는, 트랩조 (61) 의 내부로부터 트랩부 (62) 를 취출하고, 박리 혹은 재증발시킴으로써 회수할 수 있다.

또한, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 성막 장치 (3) 는, 트랩 장치 (60) 를 형성하지 않고, 전환 장치 (10) 에 의해, 버퍼 장치 (50) 의 방출 장치 (12) 와, 폐기관 (68) 사이의 접속을 전환하고, 폐기관 (68) 의 선단의 배출구 (67) 를, 성막조 (11) 의 성막 대상물 (15) 의 하방과는 상이한 위치에 배치하거나, 배출구를 진공 배기 장치에 접속할 수도 있다 (제 2 예). 다른 구성은, 도 1 의 성막 장치 (2) 와 동일하다.

트랩부 (62) 는, 이간하여 간극을 두고 배치되고, 간극을 증기나 역류 방지 가스가 흐르는 복수의 금속제판으로 구성되어 있는데, 금속제 섬유의 집합물이나, 금속제의 복수의 그물을 적층시켜 구성해도 된다. 또한, 이들은 금속제가 아니어도 된다.

＜막두께 센서＞

본 발명의 성막 장치 (2, 3) 에서는, 버퍼 장치 (50) 와 전환 장치 (10) 사이의 증기가 흐르는 경로 (여기서는 접속관 (45₂)) 에 샘플링 장치 (84) 가 장착되고, 샘플링 장치 (84) 에 형성된 세공 (85) 으로부터, 버퍼부 (52) 를 통과하여 전환 장치 (10) 에 도달하기 전의 증기가 역류 방지 가스와 함께 추출되고, 성막조 (11) 내의, 성막 대상물 (15) 의 통과 위치와는 상이한 위치에서, 접속관 (45₂) 내의 일부가 방출되고 있다.

세공 (85) 과 대면하는 위치에는, 근접하여 막두께 센서 (86) 가 배치되어 있고, 세공 (85) 으로부터 성막조 (11) 내에 방출된 가스는 막두께 센서 (86) 에 도달하여, 도달 가스 중의 유기 재료의 증기에 의해 막두께 센서 (86) 표면에 유기 박막이 형성된다.

막두께 센서 (86) 표면에 성장하는 유기 박막의 막두께와, 홀더 (16) 에 유지되어 방출 장치 (12) 상에 위치하는 성막 대상물 (15) 에 성장하는 유기 박막의 막두께와의 관계는 미리 조사되어 있고, 버퍼 장치 (50) 로부터 방출된 증기가 트랩 장치 (60) 로 유도되고 있어도, 막두께 센서 (86) 가 접속된 측정 장치 (87) 에 의한 측정에 의해, 막두께 센서 (86) 표면에 형성된 유기 박막의 막두께로부터, 트랩 장치 (60) 에 유도된 증기가 성막 대상물 (15) 표면에 도달할 때의 유기 박막의 막두께를 구할 수 있다. 성막 시간으로부터, 막두께 센서 (86) 와 측정 장치 (87) 의 측정에 의해, 성막 대상물 (15) 표면에서의 성막 속도를 구할 수도 있다. 막두께 센서 (86) 의 검출값에 기초하여, 버퍼용 온도 제어 장치 (55) 의 온도가 제어되고, 버퍼 장치 (50) 로부터의 재증발량이 제어된다. 또, 막두께 센서 (86) 의 검출값에 기초하여, 성막 종료시가 검출된다.

＜성막 작업＞

성막 작업을 개시하는 경우, 전환 장치 (10) 에 의해, 버퍼 장치 (50) 를 방출 장치 (12) 에 접속시킨 후, 1 장의 성막 대상물 (15) 을 홀더 (16) 에 유지하여 방출 장치 (12) 의 상방에 위치시킨다.

성막 대상물 (15) 에 형성되는 유기 박막의 조성과 막두께는 결정되어 있고, 1 개의 성막 대상물 (15) 의 유기 박막의 형성에 필요하고, 복수의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 내에서 증발시키는, 각 종류의 유기 재료의 필요량은 알고 있고, 각 증기 생성 장치 (13a, 13b) 내에서, 배치된 유기 재료의 필요량을, 재료 공급 장치 (20) 로부터 일정한 공급량 속도 (공급량 속도=필요량/성막 시간) 로, 증발조 (41) 내에 낙하시켜, 가열부 (43) 에 의해 증기를 생성시킨다.

여기서는, 회전 장치 (28) 에 의해, 공급 속도가 정해진 값이 되도록, 봉상체 (25) 를 회전시켜, 나선의 돌기 (26) 상의 유기 재료가, 통상부 (23) 내에서 상방으로부터 하방으로 이동하고, 유기 재료는, 통상부 (23) 하단의 낙하구 (24) 로부터 증발조 (41) 내에 낙하된다. 공급 속도는, 회전 속도에 따른 값이고, 회전수도 필요량에 따른 값이다.

생성된 각 유기 재료의 증기는, 일시적으로 버퍼 장치 (50) 에 축적되어 재증발시킴으로써, 안정적인 공급량 속도로 방출 장치 (12) 에 공급된다. 소정의 방출량 속도 (단위 시간당의 증기의 방출량) 로 방출구 (37) 로부터 성막조 (11) 내에 방출되면, 성막 대상물 (15) 표면에, 소정의 막두께로, 막두께 방향으로 조성이 소정값으로 일정한 유기 박막이 형성된다.

방출 장치 (12) 는, 히터 (38) 가 형성되어 있고, 전원 (39) 에 의해 통전되면 발열되어, 본체부 (35) 나 방출판 (36) 을 가열시킨다. 복수의 유기 재료의 증기가 공급되는 경우, 방출 장치 (12) 는 공급되는 증기의 증발 온도 중, 최고의 증발 온도 이상의 온도로 가열되어 있다.

방출 장치 (12) 상의 성막 대상물 (15) 은, 소정 막두께의 유기 박막이 형성된 후, 방출 장치 (12) 상에서 이동되어 미성막의 성막 대상물이 방출 장치 (12) 상에 배치된다.

필요량의 유기 재료의 공급이 종료되면, 봉상체 (25) 의 회전은 정지되어 있기 때문에, 방출 장치 (12) 상에 성막 대상물 (15) 이 위치하지 않을 때에는, 가열부 (43) 상에 유기 재료는 배치하지 않고, 쓸데없는 증기는 생성되지 않도록 되어 있다.

단, 성막 대상물 (15) 이 방출 장치 (12) 상에 배치되어 있지 않은 동안에는, 전환 장치 (10) 에 의해 버퍼 장치 (50) 를 트랩 장치 (60) 에 접속해도 된다.

또한, 제 1, 제 2 예의 성막 장치 (2, 3) 에서는, 각 성막 장치 (2, 3) 가 갖는 복수의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 의 구조는 동일했지만, 상이해도 된다. 예를 들어, 도 4 에 나타내는 성막 장치 (4) 에서는, 모재가 되는 유기 화합물은 제 1, 제 2 예의 성막 장치 (2, 3) 의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 와 동일한 구조의 증기 생성 장치 (13c) 를 방출 장치 (12) 에 접속시킴과 함께, 동일한 방출 장치 (12) 에, 도펀트 재료인 유기 화합물 (72) 이 배치된 증발용 용기 (71) 를 갖는 증기 발생 장치 (14) 가 접속되어 있다.

이 증기 발생 장치 (14) 의 도펀트 재료인 유기 화합물 (72) 은, 복수 장의 기판에 대한 분량이 증발용 용기 (71) 에 배치되어 있다.

증발용 용기 (71) 의 주위에는, 저항 발열체 등의 증발용 가열 장치 (78) 가 권회되어 있고, 증발용 용기 (71) 는 접속관 (45₅) 에 의해 방출 장치 (12) 에 접속되어 있다. 여기서는, 제 1, 제 2 예의 성막 장치 (2, 3) 로 나타낸 증기 생성 장치 (13a, 13b) 의 전환 장치 (10) 와 방출 장치 (12) 사이를 접속하는 접속관 (45₃) 에 접속되어 있다.

그리고, 가열용 전원 (79) 에 의해, 증발용 가열 장치 (78) 에 통전시키고 발열시켜, 증발용 용기 (71) 를 가열시킨다. 내부의 유기 화합물 (72) 이 그 증발 온도 이상의 온도가 되면, 증발용 용기 (71) 의 내부에서 유기 화합물 증기가 발생된다.

증발용 용기 (71) 와 방출 장치 (12) 사이 (여기서는, 접속관 (45₅) 의 도중 ) 에는, 3 방 밸브로 이루어지는 전환 장치 (70) 가 형성되어 있다.

이 전환 장치 (70) 에는 트랩 장치 (60) 가 접속되어 있고, 전환 장치 (70)의 전환에 의해, 증발용 용기 (71) 내에서 발생된 증기는, 방출 장치 (12) 와 트랩 장치 (60) 의 어느 쪽에도 공급할 수 있도록 되어 있다. 트랩 장치 (60) 에 의해 증발용 용기 (71) 가 어느 쪽에도 접속되지 않도록 할 수도 있다.

증발용 용기 (71) 가 방출 장치 (12) 에 접속되면, 증발용 용기 (71) 의 내부에서 발생된 유기 화합물 (72) 의 증기는 방출 장치 (12) 에 공급된다. 이 때, 버퍼 장치 (50) 로부터, 방출 장치 (12) 내에 증발조 (41) 내에서 생성된 유기 화합물 증기가 공급되어 있으면, 방출 장치 (12) 에는 증발용 용기 (71) 내에서 생성된 증기와, 증발조 (41) 내에서 생성된 증기의 양방이, 방출 장치 (12) 내에 도입된다.

증발용 용기 (71) 에는, 캐리어 가스 공급계 (73) 가 접속되어 있고, 증발용 용기 (71) 내에서 생성된 증기가, 캐리어 가스류를 타고, 캐리어 가스와 함께 방출 장치 (12) 에 공급될 수 있도록 구성되어 있다.

증발용 용기 (71) 로부터의 방출 장치 (12) 로의 증기 공급을 정지시킬 때에는, 전환 장치 (70) 에 의해 방출 장치 (12) 와 증발용 용기 (71) 사이를 차단하여, 증발용 용기 (71) 를 트랩 장치 (90) 에 접속시킬 수 있다.

트랩 장치 (90) 는 트랩조 (77) 를 가지고 있고, 그 내부는 성막조 (11) 의 내부에 접속되어 있고, 진공 배기계 (19) 에 의해 진공 배기되도록 구성되어 있다.

트랩조 (77) 의 내부에는, 증기가 접촉하는 트랩부 (96) 가 형성되어 있고, 트랩조 (77) 주위에는, 냉각 매체관 (93) 이 권회되어 있다.

냉각 매체관 (93) 은 순환 장치 (92) 에 접속되고, 순환 장치 (92) 로부터 냉각된 액체상의 냉각 매체가 공급되어, 냉각 매체관 (93) 내를 흐르도록 되어 있다.

트랩조 (77) 와 트랩부 (96) 의 온도는, 냉각 매체관 (93) 내를 흐르는 냉각 매체에 의해, 트랩조 (77) 내를 흐르는 증기의 증발 온도보다 저온인 트랩 온도로 냉각되도록 되어 있다. 각 냉각 매체관 (63, 93) 과 각 순환 장치 (66, 92) 에서, 각각 저온 장치가 구성되어 있다.

트랩부 (96) 가 그 트랩 온도로 냉각된 상태에서, 유기 화합물 (72) 의 증기가 단독 또는 캐리어 가스와 함께, 증발용 용기 (71) 로부터 트랩 장치 (90) 를 향하여 흘러 트랩조 (77) 내에 도입되면, 그 증기는 트랩부 (96) 와 접촉하여, 트랩부 (96) 의 표면에 부착된다.

성막조 (11) 의 내부는 진공 배기계 (19) 에 의해 진공 배기되고 있기 때문에, 트랩 장치 (90) 로부터 방출된 캐리어 가스 및 극히 소량의 유기 화합물의 증기는, 진공 배기계 (19) 의 진공 배기에 의해 배기된다.

트랩부 (62, 96) 에 부착된 유기 화합물은 회수하여 재이용할 수 있다.

또한, 접속관 (45₅) 의 전환 장치 (70) 와 증발용 용기 (71) 사이에는, 샘플링 장치 (75) 가 장착되어 있고, 샘플링 장치 (75) 에 형성된 세공 (95) 과 근접하여 대면하는 위치에는, 막두께 센서 (76) 가 배치되어 있다. 막두께 센서 (76) 는, 측정 장치 (74) 에 접속되어 있다.

이 샘플링 장치 (75) 와 막두께 센서 (76) 는, 버퍼 장치 (50) 와 전환 장치 (10) 사이의 샘플링 장치 (84) 와, 그에 대면하는 막두께 센서 (86) 와 동일하고, 증기가 단독으로 또는 캐리어 가스와 함께 트랩 장치 (90) 에 유입되어 있는 상태에서, 접속관 (45₅) 내를 흐르는 증기의 일부가 샘플링 장치 (75) 의 세공 (95) 으로부터 성막조 (11) 내로 방출되어 막두께 센서 (76) 에 도달하고, 그 표면에 박막을 형성한다. 형성된 막두께의 두께는 측정 장치 (74) 에 의해 측정되고, 형성된 시간으로부터 성막 속도가 구해진다.

구한 성막 속도가 미리 정해진 값이 되면, 증발용 용기 (71) 로부터 도펀트의 증기를 방출 장치 (12) 에 공급할 수 있게 된다.

도펀트에 의한 성막 속도와, 버퍼 장치 (50) 로부터 방출 장치 (12) 에 공급되는 증기에 의한, 막두께 센서 (86) 에서 구한 성막 속도가, 양방 모두 각각 미리 정해진 값이 되었을 때, 성막 대상물 (15) 의 표면에 박막을 형성할 수 있는 상태가 된다.

이 때, 증발용 용기 (71) 와 버퍼 장치 (50) 로부터 트랩 장치 (60, 90) 에 각각 유입되고 있던 증기는, 전환 장치 (10, 70) 에 의해, 캐리어 가스와 함께 방출 장치 (12) 에 공급되도록 전환되고, 방출 장치 (12) 와 성막 대상물 (15) 이 정지 (靜止) 또는 이동하면서 대면하여, 도펀트가 첨가된 유기 박막이 성막 대상물 (15) 표면에 형성된다.

성막 대상물 (15) 표면에 유기 박막을 형성하고 있는 동안에도, 성막 속도는 막두께 센서 (76) 와 측정 장치 (74) 에 의해 측정되고 있고, 가열용 전원 (79) 은 증발용 용기 (71) 주위의 증발용 가열 장치 (78) 에 대한 통전량을 제어하고, 접속관 (45₅) 내의 증기 압력이 일정해지도록, 증발용 용기 (71) 내에서의 증기 발생 속도를 제어하고 있다.

또한, 상기 제 3 예에서는 도펀트를 축적 용기 (21) 내에는 배치하지 않고, 증발용 용기 (71) 에 배치했는데, 증발용 용기를 형성하지 않고, 모재의 유기 화합물과 도펀트의 유기 화합물을 혼합하여 축적 용기 (21) 내에 배치할 수도 있다. 단, 축적 용기 (21) 와 증발용 용기 (71) 에 따로 따로 배치하여 증발 속도를 관리하는 것이 용이하다.

도펀트는 모재보다 증발량이 적기 때문에, 모재의 증기가 접속관 (45₃) 으로부터 접속관 (45₅) 으로 역류하는 경우가 있다. 접속관 (45₃) 으로부터 접속관 (45₅) 내의 압력은 분자류 영역이므로, 접속관 (45₅) 내에 역지 배플 (110) 을 형성함으로써 역류를 방지할 수 있다.

＜기타＞

상기 각 실시예에서는, 1 대의 방출 장치 (12) 에 2 대의 증기 생성 장치 (13a, 13b) 를 접속했는데, 1 대의 방출 장치 (12) 에, 3 대 이상의 증기 생성 장치를 접속할 수도 있다.

복수의 증기 생성 장치 사이의 증기 생성 온도는, 유기 재료의 종류에 따라 증기 생성 장치마다 상이하고, 유기 재료의 종류 (화학 구조) 와 유기 박막의 조성 에 따라 분해하지 않고 증기 발생이 안정되는 최적인 값으로 설정되어 있다.

또, 복수의 증기 생성 장치 사이의 흡착 탈리 온도도, 유기 재료의 종류에 따라 증기 생성 장치마다 상이하고, 유기 재료의 종류 (화학 구조) 에 따라, 증기 발생의 변동을 일정화할 수 있는 최적인 값으로 설정되어 있다.

또, 1 대의 방출 장치 (12) 에 1 대의 증기 생성 장치를 접속할 수도 있고, 이 경우에는, 버퍼 장치 (50) 에 의해 유기 박막이 일정한 성막 속도로 형성되기 때문에, 막두께 방향으로 막질이 균일한 유기 박막을 형성할 수 있다. 또, 트랩 장치 (60) 에 의한 유기 재료의 회수도 실시할 수 있다.

또한, 버퍼조 (51) 내에서, 증기가 유입되는 개구 (53) 로부터의 거리가 상이한 그물의 그물코를 비교하면, 적층된 그물의 그물코의 단위 면적당의 개수는, 상기 개구 (53) 에 가까운 쪽과 먼 쪽의 그물에서 동일하거나, 먼 쪽의 그물을 많게 하고 있다. 이 배치에 의해, 버퍼 장치 (50) 내에서 축적시에 내부가 폐색되는 것을 방지할 수 있다.

2 ∼ 5 : 성막 장치
10, 70 : 전환 장치
11 : 성막조
12 : 방출 장치
13a, 13b : 증기 생성 장치
15 : 성막 대상물
21 : 축적 용기
41 : 증발조
43 : 가열부
45, 45₁ ∼ 45₅ : 접속관
50 : 버퍼 장치
52 : 버퍼부
60, 90 : 트랩 장치
71 : 증발용 용기

Claims

성막 대상물이 배치되는 성막조와,
유기 재료의 증기가 생성되는 증기 생성 장치와,
상기 증기 생성 장치에서 생성된 상기 증기가 공급되는 방출 장치를 갖고,
상기 방출 장치에 형성된 방출구로부터, 상기 성막조 내에 상기 증기가 방출되는 유기 박막의 성막 장치로서,
상기 증기 생성 장치는, 상기 유기 재료를 공급하는 재료 공급 장치와,
상기 재료 공급 장치로부터 상기 유기 재료가 공급되어, 상기 유기 재료를 증발시키는 증발 장치와,
상기 증발 장치에서 생성된 상기 증기를 석출 및 재증발시키는 버퍼부와,
상기 버퍼부의 온도를 제어하는 버퍼용 온도 제어 장치를 갖고,
상기 증발 장치에서 생성된 상기 증기는 상기 버퍼부를 지나 상기 방출 장치에 공급되어, 상기 성막 대상물에 상기 유기 박막이 형성되는, 성막 장치.
제 1 항에 있어서,
복수의 상기 증기 생성 장치를 갖는, 성막 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 버퍼부에서 나온 증기의 일부를 검출하는 막두께 모니터를 갖고,
상기 버퍼용 온도 제어 장치는, 상기 막두께 모니터의 검출값에 기초하여, 상기 버퍼부의 온도를 제어하는, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재료 공급 장치는, 나선을 갖는 축을 회전시켜 상기 유기 재료를 상기 증발 장치에 낙하시키는, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발 장치는, 상기 재료 공급 장치로부터 공급된 상기 유기 재료의 양을 측정하는 재료 공급량 측정 수단을 갖는, 성막 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 재료 공급량 측정 수단은, 상기 재료 공급 장치로부터 공급된 상기 유기 재료를 수용하는 수용 부재와 상기 수용 부재의 온도 변화로부터 상기 유기 재료의 공급량을 산출하는 온도 측정 해석 장치를 갖는, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버퍼부는, 복수의 금속 세선이 집합하여 이루어지고, 상기 금속 세선이 서로 부분적으로 중첩되고, 상기 금속 세선과 상기 금속 세선의 간극에 의해 유로가 형성된, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버퍼부는, 복수의 그물로 구성되고,
상기 그물의 그물코와 상기 그물코의 간극에 유로가 형성된, 성막 장치.
제 8 항에 있어서,
복수의 상기 그물 중, 제 1 그물의 단위 면적당의 그물코 개수는, 상기 버퍼부 내를 흐르는 상기 증기의 상기 제 1 그물보다 하류측에 위치하는 제 2 그물의 단위 면적당의 그물코 개수 이하로 되어 있는, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재료 공급 장치에는, 역류 방지 가스를 공급하는 역류 방지 가스 공급 장치가 접속된, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증기 생성 장치는, 상기 버퍼부를 통과한 상기 증기의 진행 방향을, 상기 방출 장치 내부인 제 1 방향과, 상기 방출 장치의 내부 이외로 향하는 제 2 방향 사이에서 전환하는 전환 장치를 갖는, 성막 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 증기 생성 장치는,
상기 증기가 접촉하는 트랩부가 트랩조의 내부에 배치되고, 상기 트랩조 내부가 진공 배기 가능하게 구성된 트랩 장치와,
상기 트랩부를 상기 증발 온도보다 저온인 트랩 온도로 냉각시키는 저온 장치를 갖고,
상기 제 2 방향은, 상기 트랩조 내부가 된, 성막 장치.
성막 대상물이 배치되는 성막조와,
유기 재료의 증기가 생성되는 증기 생성 장치와,
상기 증기 생성 장치에서 생성된 상기 증기가 공급되는 방출 장치를 갖고,
상기 방출 장치에 형성된 방출구로부터, 상기 성막조 내에 상기 증기가 방출되는 유기 박막의 성막 장치로서,
상기 증기 생성 장치는,
상기 유기 재료를 공급하는 재료 공급 장치와,
상기 재료 공급 장치로부터 공급되는 상기 유기 재료를 증발시키는 증발 장치와,
상기 증기가 접촉하는 트랩부가 트랩조의 내부에 배치되어, 상기 트랩조 내부가 진공 배기 가능하게 구성된 트랩 장치와,
상기 트랩부를 상기 증발 온도보다 저온인 트랩 온도로 냉각시키는 저온 장치와,
상기 증발 장치에서 생성된 상기 증기의 진행 방향을, 상기 방출 장치와 상기 트랩부의 어느 일방으로 전환하는 전환 장치를 갖고,
상기 증발 장치에서 생성되고 상기 증기가 상기 방출 장치에 공급되어, 상기 성막 대상물에 상기 유기 박막이 형성되는, 성막 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 증기 생성 장치는, 막두께 센서를 갖고,
상기 증기 생성 장치에서 생성되어 상기 전환 장치에 도달하기 전의 상기 증기의 일부가 상기 막두께 센서에 유도되고,
상기 막두께 센서 상에 상기 유기 박막이 성장하도록 구성된, 성막 장치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
동일한 상기 방출 장치에 접속된 복수의 상기 증기 생성 장치를 갖는, 성막 장치.
제 15 항에 있어서,
복수의 상기 증기 생성 장치의 상기 재료 공급 장치에는, 상이한 화학 구조의 상기 유기 재료가 각각 배치된, 성막 장치.
제 15 항에 있어서,
복수의 상기 증기 생성 장치의 상기 재료 공급 장치에 배치된 상기 유기 재료는, 형성되는 상기 유기 박막 중의 함유율이 상이한, 성막 장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 장치에는, 상기 유기 박막 내에, 상기 유기 재료보다 소량 함유되는 유기 화합물인 부재료가 배치된 증발용 용기가 접속되고, 상기 부재료의 증기는, 상기 유기 재료의 증기보다 작은 도입 속도로 상기 방출 장치 내에 도입되도록 구성된, 성막 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 부재료의 증기가 접촉하는 트랩부가 트랩조의 내부에 배치되고, 상기 트랩조 내부가 진공 배기 가능하게 구성된 부트랩 장치를 갖고,
상기 증발용 용기 내에서 생성된 상기 부재료의 증기는, 상기 방출 장치와 상기 부트랩 장치로 전환하여 도입시킬 수 있도록 구성된, 성막 장치.
유기 재료를 소정량의 속도로 가열부에 공급하여, 증기를 발생시키고,
상기 증기를 버퍼부에 도입하여, 상기 버퍼부 내에서 석출시키고,
상기 버퍼부에서 석출된 유기 재료를 재증발시키고,
상기 재증발시킨 증기를 기판에 방출하여 성막시키는, 유기 재료 성막 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 버퍼부로부터 도출되는 증기의 일부를 측정하고,
상기 측정된 값에 기초하여 상기 버퍼부의 온도를 제어하는, 유기 재료 성막 방법.
제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 기판의 교체시에 상기 버퍼부 내에 상기 증기를 석출하도록 상기 버퍼부의 온도를 상기 유기 재료의 증발 온도보다 낮추고,
상기 기판에 대한 성막시에 상기 버퍼부 내에 석출된 상기 유기 재료가 재증발하도록 상기 버퍼부의 온도를 상기 유기 재료의 증발 온도보다 높이는, 유기 재료 성막 방법.