KR20130035863A

KR20130035863A - 증발원 및 성막 장치

Info

Publication number: KR20130035863A
Application number: KR1020120091802A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 야마모또; 도시아끼 구스노끼; 다쯔야 미야께; 다께시 다마꼬시; 히로야스 마쯔우라; 히데아끼 미네까와; 아끼오 야자끼; 도모히꼬 오가따
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-04-09
Also published as: CN103031520A; JP2013076120A; JP5557817B2; TW201319282A

Abstract

본 발명의 과제는, 알루미늄의 기어오름을 방지하여 파손이 일어나기 어려운 안정된 증발원을 갖는 성막 장치를 제공하는 것이다. 또한, 기판을 수직으로 하여 횡방향으로부터 증착하는 종형 증착에 알맞은 성막 장치를 제공하는 것이다.
적어도, 도가니와, 가열부로 이루어지고, 도가니는 증착 재료에 대한 습윤성이 다른 재질로 이루어지는 2종류의 구조로 이루어지는 도가니로서, 적어도 개구부는 습윤성이 작은 재료로 이루어지고, 증착 재료가 공급되는 부분은 습윤성이 큰 재료로 이루어지는 증발원을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.

Description

증발원 및 성막 장치{EVAPORATION SOURCE AND FILM FORMING APPARATUS}

본 발명은, 증착막을 형성하는 장치에 관한 것으로, 특히 증착 재료를 용융 상태로 증발시켜 기판 상에 박막을 형성하기 위해 유효한 성막 장치에 관한 것이다.

현재, 유기 EL 소자의 개발이 활발화되고 있다. 유기 EL 디스플레이(유기 EL 표시 장치)는 액정이나 플라즈마 디스플레이 등을 대신하는 차세대 박막 디스플레이로서 기대되고 있다. 현재에도, 휴대 전화 등의 휴대 기기나 카 오디오에 유기 EL 디스플레이가 사용되고 있다. 또한, 유기 EL 조명은, 이미 제품화가 되어 있는 LED 조명의 뒤를 쫓도록 개발이 진행되고 있다. 특히 LED 조명은, 대부분 점 발광이므로 소형화에는 적합해도 발열이라고 하는 제약이나 광의 확산에 고안이 요구된다. 한편, 유기 EL 조명은, 면 발광, 형상에 제약이 없다, 투명하다 등의 특색을 갖고, 금후 이러한 장점을 살려 더욱 LED를 초과하여 보급될 가능성이 있다고 생각되고 있다.

유기 EL 표시 장치나 조명 장치에 이용되는 유기 EL 소자는, 유기층을 음극과 양극으로 끼운 샌드위치 형상 구조가 글래스판이나 플라스틱판 등의 기판 상에 형성된 것이다. 이 음극과 양극에 전압을 인가함으로써 각각으로부터 전자와 정공이 유기층에 주입되고, 그들이 재결합하여 발생하는 여기자(엑시톤)의 실활(deactivation process)에 의해 발광한다.

이 유기층은, 일반적으로 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층을 포함하는 다층막 구조로 되어 있다. 이 유기층에 사용되는 유기 재료에는 고분자와 저분자가 있다. 이 중 저분자 재료는, 증착 장치를 사용하여 성막된다.

일반적으로 전극에는, 음극으로서 금속 재료, 양극으로서 투명 도전 재료가 사용된다. 음극은 전자를 유기층에 주입하기 위해 일함수가 작은 쪽이 유리하고, 양극은 정공 주입층이나 정공 수송층 등의 유기층에 정공을 주입하기 위해 일함수가 큰 것이 필요하기 때문이다. 구체적으로는, 양극에는 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 주석(SnO₂) 등이 사용된다. 음극에는, MgAg(비율이 9:1) 합금, Al 등이 사용된다. 이들 음극 재료는 성막 장치로서 증착 장치를 사용하는 경우가 많다.

일본 특허 출원 공개 소63-76415호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-327125호 공보

예를 들면, 음극 재료로서 Al을 사용하고, 증착 장치를 사용하여 성막할 때에, 증발원의 도가니(crucible)에 투입된 Al이 가열되어 용융된 경우, 용융된 Al이 도가니의 내벽면을 따라 상승하고, 도가니로부터 넘쳐 나오는, 기어오름(creeping up) 현상이 발생하는 것이 알려져 있다. 이 Al의 기어오름, 혹은 Al 증기 침입에 의해, Al이 가열용 히터, 혹은 히터를 지지하고 전기적 절연성을 가져야 하는 애자에 부착되어 전기적 단락을 발생시키고, 증발원 고장, 파손의 원인으로 되는 문제가 있었다.

또한, 대형 기판의 성막에서는, 기판을 수직으로 하여 가로 방향으로부터 증착하는 종형 증착이 필수적으로 되고 있다.

본 발명의 목적은, 알루미늄의 기어오름을 방지하여 파손이 일어나기 어려운 안정된 증발원을 갖는 성막 장치를 제공하는 것이다. 또한, 종형 증착할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 적어도, 도가니와, 가열부로 이루어지고, 도가니는 증착 재료에 대한 습윤성이 다른 재질로 이루어지는 2종류의 구조로 이루어지는 도가니로서, 적어도 개구부는 습윤성이 작은 재료로 이루어지고, 증착 재료가 공급되는 부분은 습윤성이 큰 재료로 이루어지는 증발원 및 그것을 갖는 성막 장치로 구성된다.

알루미늄의 기어오름을 방지하여 파손이 일어나기 어려운 안정된 증발원을 갖는 성막 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도.
도 2는 제2 실시예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도.
도 3은 제3 실시예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도.
도 4는 제4 실시예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도.
도 5는 제5 실시예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도.
도 6은 제6 실시예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도.
도 7은 제7 실시예의 성막 장치의 다른 증발원의 개략 단면도.
도 8은 제8 실시예의 성막 장치의 개략 구성도.
도 9는 제9 실시예의 성막 장치의 개략 구성도.
도 10은 제10 실시예의 성막 장치의 개략 구성도.
도 11은 제11 실시예의 성막 장치의 개략 구성도.
도 12는 제12 실시예의 성막 장치의 개략 구성도.
도 13은 유기 EL 디스플레이 생산 공정의 일례를 나타낸 공정도.
도 14는 고체 상에 둔 액적의 단면 형상을 모식적으로 그린 것.
도 15는 비교예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도 (1).
도 16은 비교예의 성막 장치의 증발원의 개략 단면도 (2).

알루미늄의 기어오름에 의해, 이하의 문제가 있다.

(1) 알루미늄이 가열용 히터에 부착되어 전기적 단락을 발생시키고, 증발원이 파손된다.

(2) 냉각 시에 증착 재료(알루미늄)의 수축에 의한 도가니 벽면에의 응력에 의해, 도가니가 파손된다. 도가니가 클수록 응력이 커지므로, 파괴되기 쉽다.

이 문제를 해결하기 위한, 구체적인 주된 수단은 이하와 같다.

증착 재료(알루미늄)의 기어오름은, 알루미늄에 대한 도가니 재료의 습윤성이 큰 경우에 발생한다. 도가니 재료로서 일반적으로 사용되는 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)은 기상 성장법(CVD법)에 의해 만들어진 질화 붕소(BN)이다. PBN은 알루미늄에 대하여 습윤성이 크므로, 기어오름이 일어나기 쉽다. 이 대책으로서, 도가니 개구부에 습윤성이 작은 재료의 구조체를 설치한다.

또한, 응력을 작게 하기 위해, 가능한 한 작은 도가니를 사용한다. 작은 도가니에서 증착 재료의 안정된 증발을 행하기 위해, 증착 재료 공급부에는, 증착 재료에 대하여 습윤성이 큰 재질의 내측 도가니를 설치하고, 기어오름에 의한 도가니 개구부로부터의 증착 재료의 유실을 방지하기 위해, 외측에는 습윤성이 작은 재질의 도가니를 사용한다.

작은 도가니를 사용하여 안정적으로 고(高)레이트로 장시간 증착할 수 있는 성막 장치로 하기 위해, 증착 재료를 도가니 외부로부터 공급하는 수단을 갖게 한다.

증발원의 저면과 대략 수평 방향으로 증착 재료의 증기를 방사시키기 위해, (외측) 도가니 개구부를 대략 수평 방향으로 되도록 한다. 종형 증착하기 위해서는, 대략 수평 방향이 바람직하지만, 대략 수평 내지 60°이면 된다. 도가니 개구부의 방향(각도)이라 함은, 도가니의 저면부와 개구부 중심을 연결하는 선이 도시하지 않은 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판(15)의 표면의 법선 방향과 이루는 각으로 한다.

구체적 수단 및 그 효과는, 이하와 같다.

<구체적 수단 1>

증착 재료(알루미늄)에 대한 습윤성이 다른 재질로 이루어지는 2종류의 구조로 이루어지는 도가니에서, 적어도 개구부에 습윤성이 작은 재료(그래파이트, 알루미나, SiO₂, BN, 지르코니아 등)의 구조체를 배치하고, 증착 재료가 공급되는 부분은 습윤성이 큰 재료(PBN 등)로 이루어진다. 이에 의해, 도가니 개구부측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 그로 인해, 파손이 일어나기 어려운 증발원을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지므로, 증착 재료가 안정적으로 증발하고 안정된 성막을 할 수 있다.

<구체적 수단 2>

도가니 개구부의 방향이 －5 내지 60도이다. 이에 의해, 증착 재료(알루미늄)를 도가니 외부로부터 공급하므로, 대형 기판에서 필수적인 기판 종배치에서 수평 방향으로 증착하는 종형 증착을, 안정적으로 고레이트로 장시간 증착할 수 있다.

<구체적 수단 3>

증착 재료(Al)를 도가니 외부로부터 공급하는 수단을 갖는다. 이에 의해, 도가니를 작게 할 수 있으므로, 냉각 시 응력을 작게 할 수 있어, 파손이 일어나기 어렵다. 또한 증착 재료가 안정적으로 증발한다.

<구체적 수단 4>

Al 공급 수단이 도가니 증발의 반대측에 있다. 이에 의해, 증발의 방해로 되지 않아, 기판에의 균일한 증착을 할 수 있다.

본 발명은, 이하, 실시예를 이용하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일 기능을 갖는 것은 동일 부호를 부여하고, 그 반복 설명은 생략한다.

제1 실시예

도 1은 본 실시예의 성막 장치의 증발원(100)의 개략 단면도이다. 도 1의 (A) 내지 (D)의 모든 증발원에서 이중 도가니[외측 도가니(1), 내측 도가니(2)]를 채용하고 있다. 또한, 증발원은 증착원이라고도 한다. 본 발명에 있어서는, 각 도가니에 있어서, 도가니 외부를 향해 개방되어 있는 외부 프레임 부근의 부분을 개구부라 정의하고, 개구부에 대향하는 부분을 저면부라 하고, 개구부와 저면부의 사이에 존재하는 부분을 측면부라 한다.

도 1의 (A)는 외측 도가니의 개구부(9)가 대략 수평 방향을 향한[외측 도가니의 개구부(9)의 방향과, 도시하지 않은 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판(15)의 표면의 법선 방향이 대략 0도임] 증발원(100)의 예이다. 도 1의 (A)의 증발원은, 도가니 플랜지(8)를 갖고, 증착 재료(5)의 증기가 도가니 외부를 향해 방사되는 외측 도가니(1), 내측 도가니(2), 가열부(히터)(3), 리플렉터(4), 증착 재료(5), 외통(6), 외측 도가니의 개구부(9)로 이루어진다. 내측 도가니(2)는 증착 재료(5)를 수용하는 부분이므로 수용부로 되어 있다.

도 1에 있어서는 도가니를 외측 도가니(1)와 내측 도가니(2)의 이중 도가니로 구성한다. 외통(6)과 외측 도가니(1)에 둘러싸여 가열부(3)가 존재하는 영역을 가열실(10)이라 한다. 본 실시예에서는, 증착 재료(5)는 알루미늄(Al)으로서 설명한다. 도가니는 증착 재료(5)에 대한 습윤성이 다른 재질로 이루어지는 2종류의 구조로 이루어지는 도가니로서, 외측 도가니(1)는, 이 경우 외측 도가니의 개구부(9)도 형성하고 있고, Al에 대한 습윤성이 작은 재료로 이루어지고, 증착 재료(5)가 공급되는 내측 도가니(2)는 습윤성이 큰 재료로 이루어진다. Al은 고온에서 금속과 반응하여 합금을 만들기 위해, 도가니는 세라믹 등의 절연체로 제작된다. 예를 들면 PBN(Pyrolytic Boron Nitride)은 기상 성장법(CVD법)에 의해 만들어진 질화 붕소(BN)이다. 습윤성이 큰 내측 도가니(2)는 PBN으로 형성되고, 습윤성이 작은 외측 도가니(1)는 습윤성이 작은 그래파이트, 알루미나, SiO₂, BN, 지르코니아 등으로 형성된다.

또한, 내측 도가니의 개구부(30)의 방향과, 증착 재료(5)가 도가니 외측을 향해 방사되는 외측 도가니의 개구부(9)의 방향이 다르다. 바꾸어 말하면, 내측 도가니의 개구부(30)의 방향과, 증착 재료(5)가 도가니 외측을 향해 방사되는 외측 도가니의 개구부(9)의 방향이 대략 90도(85° 내지 95°의 범위이면 됨)의 관계를 갖는다. 또한, 내측 도가니(2)의 저면부와, 외측 도가니(1)의 측면부가 접하고 있다고도 할 수 있다.

또한, 도 1에서는 내측 도가니(2)의 측면부와, 외측 도가니(1)의 저면부가 접하고 있지만, 여기는 접하는 일 없이, 내측 도가니(2)의 측면부와 외측 도가니(1)의 저면부가 이격되어 있어도 본 발명에서 상정하는 효과를 달성할 수 있다.

여기서, 각각의 도가니의 개구부의 방향(각도)이라 함은, 개구부가 이루는 평균적인 면에 대한 법선이 수평 방향[도시하지 않은 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판(15)의 표면의 법선 방향]과 이루는 각 θ로 한다. 이에 의해, 증착 재료(5)가 도가니 외측을 향해 방사되는 외측 도가니의 개구부(9)의 방향이 대략 수평이어도, 내측 도가니(2)에 증착 재료(5)를 공급 유지할 수 있다. 여기서, 외측 도가니(1)는 원통형이며, 수평 방향으로부터 본 내측 도가니(2)의 단면 형상은 외측 도가니(1)의 원통 내면을 따르는 반원과 같은 형상이다.

도 1에 있어서, 도시하지 않은 전원으로부터의 전력에 의해 고온으로 된 가열부(3)에 의해 내측 도가니(2)에 들어가 있는 증착 재료(5)인 Al이 융점 660℃ 이상으로 가열되어 용융 상태로 된다. 리플렉터(4)에 의해 가열부(3)로부터의 복사열을 반사시켜 가열부(3) 혹은 내측 도가니(2) 내지 외측 도가니(1)에 되돌아가 발생한 열이 가능한 한 낭비 없이 Al의 가열에 이용되도록 하고 있다.

가열부(3)는 증착 재료(5)가 공급되어 있는 내측 도가니(2)가 존재하는 부근을 집중적으로 가열하도록 배치되어 있다. 이들은 외통(6) 중에 수납되고, 외측 도가니(1)는 도가니 플랜지(8)에 의해 외통(6)에 접하고 있다. 이들이 고진공으로 유지된 도시되지 않은 진공 챔버 중에 설치되어 있다. 외통(6)은 도시되지 않은 수냉 등의 냉각 기구에 의해 냉각되고, 진공 챔버 내에의 불필요한 방출 가스를 억제하거나, 진공 챔버 자신의 고온화를 억제하고 있다. 내측 도가니(2) 중의 용융 상태의 Al로부터는 Al 증기가 발생하여 외측 도가니(1) 내에 채워지고, 외측 도가니의 개구부(9)로부터 Al 증기가 분출된다. 그 분출된 Al 증기는 수직으로 세워진 기판(15)에 분사되어 증착된다(종형 증착됨).

이 증발원(100)의 Al은 용융된 경우, 용융된 Al이 내측 도가니(2)의 내벽면을 따라 상승하고, 도가니로부터 넘쳐 나오는, 기어오름 현상이 발생하는 것이 알려져 있다. 실험의 결과, 1400℃에서는, 용융 Al이 습윤성이 큰 내측 도가니(2)의 내벽을 기어오르고, 외측 도가니(1)의 내벽에 흘러 넘친다. 그러나 외측 도가니(1)는, Al에 대한 습윤성이 작으므로, 외측 도가니의 개구부(9)까지는 이르지 않고 막혔다. 또한, 내측 도가니(2)의 습윤성이 크므로, Al을 안정적으로 증발시킬 수 있다. 또한, 내측 도가니(2)가 외측 도가니의 개구부(9)에 직교하여, 후미진 위치에 배치되어 있으므로, Al의 스플래시가 발생한 경우라도, 외측 도가니(1)의 내벽에 충돌할 뿐, 기판(15)에는 도달하지 않으므로, 균일하고 안정된 성막을 할 수 있다.

이상과 같이, 외측 도가니의 개구부(9)측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지므로, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고 안정된 성막을 할 수 있다. 이에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 염가에 제공할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착에 알맞은 성막 장치를 제공할 수 있다.

도 1의 (A)에서는 증발원(100)의 외측 도가니의 개구부(9)의 방향과, 도시하지 않은 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판(15)의 표면의 법선 방향이 대략 수평으로 되어 있다.

도 1의 (B)는, 도 1의 (A)의 증발원(100)을 θ=45° 기울여 배치한 증발원(100)이다. 이 경우에도 수직으로 배치한 기판(15)에 성막하는 것이 가능하다. 이와 같이, 기울인 경우, Al의 기어오름에 의한 외측 도가니의 개구부(9)로부터의 유실을 방지하기 쉽다. 그러나 60°를 초과하는 각도로 되면, 이용 효율이 대폭으로 저하되므로, 60° 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 대략 수평으로 배치하는 것이다. 이때 가장 이용 효율을 높게 할 수 있고, 분포도 균일하게 하기 쉽다.

한편, 증발원(100)을, 외측 도가니의 개구부(9)의 방향과, 도시하지 않은 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판(15)의 표면의 법선 방향이 5° 정도만큼 마이너스 방향으로 각도를 갖도록 설치하였다고 해도, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착이 가능하다.

도 1의 (C)는, 내측 도가니의 개구부(30)의 방향을 외측 도가니의 개구부(9)의 방향과 일치시킨 예이다. 이 경우 원통형끼리이므로 제작이 용이하다. 도 1의 (D)는, 내측 도가니의 개구부(30)의 방향을, 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판(15)의 표면의 법선 방향과 수직으로 한 예이다. 그러나 스플래시를 방지할 수 있는 이점은 없어진다. 도 1의 (C) 내지 (D)에 있어서도, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착에 알맞은 성막 장치를 제공할 수 있다.

이상과 같이, 제1 실시예에 따르면, 외측 도가니의 개구부(9)측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지므로, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고 안정된 성막을 할 수 있다. 이에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 염가에 제공할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착에 알맞은 성막 장치를 제공할 수 있다.

지금까지, 도가니의 재질에 관해 증착 재료에 대한 「습윤성」이 다른 재질로 이루어지는 2종류의 구조로 이루어지는 도가니라고 기술하였다. 이 「습윤성」은 젖음의 정도이며, 고체 상에 액체를 두었을 때의 퍼지는 방법으로 나타낼 수 있다. 도 14는 고체 상에 둔 액적의 단면 형상을 모식적으로 그린 것으로, 액체와 고체는 어떤 각도 θ로 접촉하고 있다. 이 각도를 접촉각이라 하고, 접촉각이 작을수록[도 14의 (a)보다 도 14의 (b) 쪽이] 「습윤성이 크다」(혹은, 습윤성이 좋다, 혹은, 습윤성이 높다, 혹은, 습윤성이 강하다)고 한다. 여기서, 예를 들면 상기 「고체」가 도가니이며, 「액체, 액적」이 용융 상태의 Al 등의 증착 재료이다. 용융 Al에 대한 접촉각의 예를 이하에 나타낸다. 습윤성이 큰 재질의 예로서, 질화 붕소(BN)는, 0°이다. 습윤성이 작은 재질의 예로서, 그래파이트는 120° 내지 30°의 것이 있고, 알루미나는 45 내지 75°, SiO₂는 39°, 지르코니아는 145° 내지 59°이다. 따라서, 외측 도가니(1)의 적어도 표면은, 용융 Al에 대한 접촉각이 30° 이상의 물질로 이루어진다. 또한, 내측 도가니(2)의 적어도 표면은 용융 Al에 대한 접촉각이 30° 미만, 바람직하게는 10° 이하, 더욱 바람직하게는 1° 이하의 물질로 이루어진다.

제2 실시예

도 2는 제2 실시예의 성막 장치의 증발원(100)의 개략 단면도이다. 제2 실시예에서는 도가니(7)는 단체로 구비되어 있다. 도가니(7)의 저면부, 2개의 측면부로 둘러싸여지는 공간을 수용부(40)로 한다.

도 2의 (A)에 있어서, 증발원(100)은, 증착 재료(Al)(5)가 공급되는 예를 들면 PBN제의 도가니(7)와 예를 들면 알루미나제의 노즐(11)로 이루어진다. PBN은 Al에 대한 습윤성이 크고, 도가니의 개구부(31) 부근까지 기어오른다. 여기에서는 가열부(3)가 도가니의 개구부(31)로부터 먼 위치에 배치되어 있으므로, 증착 재료(5)의 용융 표면에 비해 온도가 저하되어 있다. 또한, Al에 대하여 습윤성이 작은 알루미나로 이루어지는 노즐(11)을 도가니의 개구부(31)에 배치함으로써, Al은 이 이상 기어오르지 않아, Al이 도가니 외부에 흘러 넘칠 일은 없다. 또한, 본 발명에 있어서는 노즐(11)을 도가니의 개구부(31)의 일부로 간주해도 된다.

도 2의 (B)는, 도 2의 (A)의 도가니(7)와 노즐(11)의 형상을 바꾼 것이다. 도가니(7)에는, 지지 구조(13)가 구비되고, 도가니(7)의 내측에서 습윤성이 작은 노즐(11)을 지지하고 있다.

도 2의 (C)는, 도 2의 (B)와는 다른 도가니(7)의 지지 구조(13)의 예이다. 이들에 의해, 습윤성이 작은 노즐(11)이 도가니(7) 내측에서 용융 Al의 기어오름을 막으므로, 도가니 외부에의 기어오름을 방지할 수 있다.

이들 도 2의 (A) 내지 (C)는, 도 1의 (B) 내지 (D)와 같이, 도가니를 기울여 배치함으로써, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향(혹은 경사 방향)으로 증착하는 종형 증착을 할 수 있는 성막 장치를 제공할 수 있다.

이상과 같이, 제2 실시예에 따르면, 도가니의 개구부(31)측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지므로, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고 안정된 성막을 할 수 있다. 이에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 염가에 제공할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착을 할 수 있는 성막 장치를 제공할 수 있다.

제3 실시예

도 3은 제3 실시예의 성막 장치의 증발원(100)의 개략 단면도이다. 본 실시예의 특징은, 제2 실시예와는 달리, 습윤성이 작은 외측 도가니(1)의 내측에, 증착 재료(5)가 공급된 습윤성이 큰 내측 도가니(2)가 배치되어 있는 것이다. 또한, 가열부(3)는 내측 도가니(2)가 존재하는 높이까지의 범위에 배치되어 있다. 이에 의해, 외측 도가니(1)의 상부는 불필요하게 가열되는 일 없고, Al의 기어오름도 하기 어렵게 하고 있다. 내측 도가니(2)의 Al은 내측 도가니(2)의 내벽을 기어오르지만, 습윤성이 작은 외측 도가니(1)의 내벽에는 기어오르지 않는다. 외측 도가니(1)는 도 3에 그려져 있는 것보다 짧아도 되는 것은 물론이다. 도 3은, 도 1의 (B) 내지 (D)와 같이, 도가니를 기울여 배치함으로써, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향(혹은 경사 방향)으로 증착하는 종형 증착을 할 수 있는 성막 장치를 제공할 수 있다.

본 실시예에 있어서도, 외측 도가니의 개구부(9)측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지므로, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고 안정된 성막을 할 수 있다. 이에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 염가에 제공할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착을 할 수 있는 성막 장치를 제공할 수 있다.

제4 실시예

도 4는 제4 실시예의 성막 장치의 증발원(100)의 개략 단면도이다. 본 실시예의 특징은, 습윤성이 작은 외측 도가니(1)와, 증착 재료(5)가 공급된 습윤성이 큰 내측 도가니(2)로 이루어지는 도가니의 용량이 작고, 내측 도가니(2)에 공급되는 증착 재료(5)가 소량이며, 또한, 도시하지 않은 증착 재료 축적부와 증착 재료 공급로(12)로 이루어지는 증착 재료 공급 수단을 설치한 것이다. 외측 도가니(1)는 예를 들면, 알루미나제로, 반경 약 1.5(㎝), 높이 약 3(㎝), 용량 약 21(㏄)이다. 내측 도가니(2)는 예를 들면, PBN제로, 반경 약 1.2(㎝), 높이 약 1.5(㎝), 용량 약 7(㏄)이다. 내측 도가니(2) 내의 증착 재료(Al)(5)는 예를 들면, 용융 상태로 높이 약 0.05 내지 0.5(㎝)이다. 증착 재료(5)는, 도시하지 않은 증착 재료 축적부로부터 Al립을 내측 도가니(2)에 공급시키고 증착 재료 공급로(12)를 거쳐, 내측 도가니(2)에 공급된다. 이 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써, 소용량의 도가니(7)에서 대량의 증착을 행할 수 있다. 증착 재료(5)가 소량인 경우, 내측 도가니(2)의 습윤성이 작은 경우, 증착 재료(5)가 볼 형상으로 되기 쉽다. 증착 재료(5)가 볼 형상으로 된 경우에는, 증발량이 안정되지 않고 증착 유량(혹은 증착 레이트)이 시간적으로 변화하므로, 균일한 막 두께의 성막이 곤란하다. 본 실시예의 경우, 내측 도가니(2)는 습윤성이 크므로, 증착 재료(5)가 소량인 경우라도, 볼 형상으로 되는 일 없이 표면을 충분히 적시므로, 안정된 증착을 행할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)의 용융 표면과 외측 도가니의 개구부(9)의 길이가 시간적으로 거의 일정하므로, 이 부분에 대응하는 컨덕턴스는 시간적으로 변하지 않고, 일정 증착 레이트로 안정된 증착을 행할 수 있다. 소용량이기 때문에 경량이므로, 기판(15)에 대하여 주사(走査)하여 성막하는 기구도 경량화할 수 있다. 도 4는, 약간의 치수를 바꾸어, 도 1의 (B) 내지 (D)와 같이, 도가니를 기울여 배치함으로써, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향(혹은 경사 방향)으로 증착하는 종형 증착을 할 수 있는 성막 장치를 제공할 수 있다.

본 실시예에 의해, 외측 도가니의 개구부(9)측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지고, 도가니의 컨덕턴스를 시간적으로 거의 일정하게 할 수 있으므로, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고 안정된 증착 레이트로 성막을 할 수 있다. 이들에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 염가에 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써, 소용량의 도가니에서 대량의 증착을 행할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착을 할 수 있는 성막 장치를 제공할 수도 있다.

제5 실시예

도 5는, 제5 실시예의 성막 장치의 증발원(100)의 개략 단면도이다. 본 실시예는 도가니 직경이 도가니 높이보다 큰 점에서 제4 실시예와 다르다. 이에 의해, 도가니의 컨덕턴스를 크게 할 수 있고, 고증착 레이트가 필요한 성막 장치의 증발원(100)에 이용할 수 있다.

본 실시예에 의해, 도가니의 컨덕턴스를 크게 할 수 있고, 고증착 레이트가 필요한 성막 장치의 증발원(100)에 이용할 수 있다.

제6 실시예

도 6은 제6 실시예의 증착 장치의 증발원(100)의 개략 단면도이다. 본 실시예 도 6의 (A)와 제1 실시예의 도 1의 (A)의 차이는, 우선, 도시하지 않은 증착 재료 축적부와 증착 재료 공급로(12)로 이루어지는 증착 재료(Al) 공급 수단을 갖고, 증착 재료 공급로(12)가 외측 도가니의 개구부(9)의 반대측에 있는 것이다. 또한, 증착 재료(Al) 공급 수단을 가지므로, 습윤성이 큰 내측 도가니(2)의 용량이 작거나, 혹은 작아도 된다. 내측 도가니(2) 내에 있는 증착 재료(Al)(5)의 양도 소량이다. 또한, 외측 도가니의 개구부(9)에 노즐(11)을 갖는 것도 차이이다.

또한, 가열부(3)가, 내측 도가니(2)의 근방에 국소적으로 배치되어 있다. 증착 재료(Al)(5)가 들어간 내측 도가니(2)는 습윤성이 크므로, 내측 도가니(2) 내의 Al이 소량이어도 내벽이 용융 Al에 의해 젖은 상태로 된다. 이로 인해, 안정적으로 Al이 증발한다. Al이 내측 도가니(2)로부터 기어오름에 의해 흘러 넘쳐도 외측 도가니(1)의 내벽이 습윤성이 작으므로 막혀, 외측 도가니의 개구부(9)로부터 유출되는 일은 없다. Al 증기는 외측 도가니(1)와 노즐(11)로 이루어지는 공간에 가열된 온도로 결정되는 증기압을 가지고 거의 균일하게 채워지고, Al 증기가 노즐(11)의 개구로부터 외부로 분출된다. 외측 도가니의 개구부(9)에 대향하여 수직으로 배치된 기판(15)에 Al이 증착된다. 도가니(7)의 컨덕턴스를 노즐(11)의 개구에 의해 결정할 수 있으므로, 안정된 증착 레이트로 성막을 할 수 있다.

또한, 증착 재료(5)는, 도시하지 않은 증착 재료 축적부로부터 Al립을 내측 도가니(2)에 공급시키고 증착 재료 공급로(12)를 거쳐, 내측 도가니(2)에 공급된다. 이 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써, 소용량의 도가니에서 대량의, 장시간의 증착을 행할 수 있다. 또한, 증착 재료 공급로(12)가 외측 도가니의 개구부(9)의 반대측에 있음으로써, 기판(15)에의 증착의 장해로 되는 일 없이 재료 공급을 할 수 있다. 또한, Al이 공급되는 내측 도가니(2)를 가열부(3)가 국소적으로 효율적으로 가열하므로, 최소한의 전력으로 증착 재료(Al)(5)를 원하는 온도로 할 수 있다.

도 6의 (B)는, 제6 실시예의 성막 장치의 다른 증발원(100)의 개략 단면도이다. 도 6의 (A)와의 차이는, 증착 재료 공급로(12)가 외측 도가니(1)의 측면에 배치되어 있는 것이다. 이러한 배치에 있어서도, 도 6의 (A)와 마찬가지로, 증착 재료(5)의 증기 분출의 장해로 되지 않는다. 요컨대, 증착 재료 공급로(12)를 증착 재료(5)의 증기가 도가니 외부로 분출되는 것을 방해하지 않는 위치에 배치하는 것이다. 즉, 증착 재료 공급로(12)가, 외측 도가니(1)의 저면부 또는 측면부를 통과하여 내측 도가니(2)에 접속됨으로써, 증착 재료(5)의 증기의 분출을 고려한 설계로 하고 있다.

본 실시예에 의해, 외측 도가니의 개구부(9)측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지고, 도가니(7)의 증기압을 거의 일정하게 할 수 있으므로, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고 안정된 증착 레이트로 성막을 할 수 있다. 이들에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써, 소용량의 도가니에서 대량의 증착을 행할 수 있다. 또한, 증착 재료 공급 수단의 증착 재료 공급로(12)가, 외측 도가니(1)의 개구부(9)의 반대측, 또는 증착 재료(5)의 증기가 도가니 외부로 분출되는 것을 방해하지 않는 위치에 배치되어 있으므로, 증착 재료(5)의 증기 분출의 장해로 되지 않는다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착에 적절한 성막 장치를 제공할 수 있다.

제7 실시예

도 7은, 제7 실시예의 성막 장치의 다른 증발원(100)의 개략 단면도이다. 본 실시예와 제6 실시예의 도 6의 (A)의 차이는, 외측 도가니(1)의 개구부(9)가 원 형상인 경우의 도가니 직경 L, 또는 외측 도가니(1)의 개구부(9)가 원 형상 이외의 형상(예를 들면, 타원 등)인 경우의 길이 방향의 길이 L이 외측 도가니(1)의 깊이[외측 도가니의 개구부(9)로부터 저면부까지의 길이] D보다 큰 것이다. 이에 의해, 노즐(11)의 개구 면적을 크게 설정할 수 있고, 이에 의존하는 컨덕턴스를 크게 할 수 있고, 고증착 레이트가 필요한 성막 장치의 증발원(100)에 적합해진다. 이것 이외의 효과는, 제6 실시예와 마찬가지이다.

이상의 실시예는, 오로지 성막 장치에 이용하는 증발원(100)에 대해 설명하였다. 이후, 이들 증발원(100)을 이용한 성막 장치에 관한 예를 나타낸다.

제8 실시예

도 8은, 제8 실시예의 성막 장치의 개략 구성도이다. 도 8은, 도 6의 (A)의 증발원을 이용한 성막 장치의 예이다. 증발원(100)은, 제6 실시예 (A)에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 제7 실시예의 증발원(100)이어도 되는 것은 물론이다.

고진공으로 유지된, 진공 챔버(14) 중에, 기판(15)과, 그 위에 성막된 유기 박막(16)과, 기판(15)을 보유 지지하고, 상하로 주사, 이동하기 위한 기판 보유 지지 이동 기구(20)가 배치되어 있다. 이 기판 보유 지지 이동 기구(20)에 의해, 기판(15)은 이동 가이드(21)를 따라 진공 챔버(14) 내를 상하 이동한다. 또한, 기판 상에 패턴을 형성하기 위한 메탈 마스크(17)와, 도 6의 (A)의 증발원(100)을 복수개 배열한 증발원군(18), 기판(15)에의 성막 레이트를 모니터하는 증발원(100)에 고정된 막 두께 모니터(19)가 설치되어 있다. 증발원군(18)의 증발원(100)은 증착 재료 공급로(12)를 구비하고, 입상의 증착 재료(Al)(5)가 저장되고, 증착 재료 공급로(12)에의 Al립의 양을 조정하는 기구를 구비한 증착 재료 축적부(27), 증착 재료 축적부(27)를 제어하는 증착 재료 공급 제어기(28)를 구비한다. 증발원군(18)이 구비하는 도시하지 않은 도가니를 가열하는 가열부(3)에 전력을 투입하는 전원(23)과, 막 두께 모니터(19)로부터의 신호를 받아 막 두께 정보를 전원(23)에 피드백하는 막 두께 제어기(22)를 구비하고, 증발원군(18)으로부터 증발 입자의 발생량을 조절하기 위해 증발원군(18)의 온도를 제어한다. 기판(15)을 상하로 이동시키는 기판 보유 지지 이동 기구(20)를 제어하는 이동 기구 제어기(24)와, 전원(23)과 막 두께 제어기(22), 증착 재료 공급 제어기(28) 및 이동 기구 제어기(24)를 제어하는 제어기(25)를 구비하고 있다.

기판(15)에 성막된 유기 박막(16)의 다음에는, 계면층으로서 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속의 산화물이나 불화물, 예를 들면 LiF 등의 극박막(내지 0.5㎚)이 형성된다. 이 후에 Al 박막(내지 150㎚)이 형성된다. 이 Al 박막을 전부 증착에 의해 형성하는 경우나, 보다 얇은 Al 박막을 증착에 의해 형성한 후, 진공 챔버(14)로부터 다른 진공 챔버에 이동하여 스퍼터에 의해 남은 Al 박막을 형성하는 경우가 있다.

Al의 증착은 이하와 같이 행한다. 제어기(25)에 의해 막 두께 제어기(22), 전원(23), 이동 기구 제어기(24), 증착 재료 공급 제어기(28)가 제어된다. 전원(23)에 의해 증착 재료(5)로서 Al이 수용된 복수개의 증발원(100)으로 이루어지는 증발원군(18)의 각 가열부(3)가 각각 가열되고, 이들 증발원(100)으로 이루어지는 증발원군(18)의 수평 방향의 각 도가니 개구부(9)로부터, 증착 입자, 지금의 경우 Al 입자(증기)가 기판(15)을 향해 분사된다. 증발원(100)을 열 형상으로 배열하여 증발원군(18)으로 하고, 증발원군(18)과 기판(15)을 상대적으로 주사함으로써, 기판(15)에의 균일한 성막이 가능해진다. 막 두께 제어기(22)는, 분출된 Al 입자의 일부를 검출하는 막 두께 모니터(19)로부터의 신호를 받아 막 두께 정보를 전원(23)에 피드백하고, 증발원(100)이 구비하는 도시하지 않은 도가니를 가열하여 증발원군(18)으로부터 증발 입자를 발생시키기 위해 증발원군(18)의 온도를 증발원(100)마다 제어하여, 기판(15)에의 Al 증착 속도를 일정하게 유지한다. 증발원군(18)의 증발원(100)에는 각각 도가니(7)의 온도를 검출하는 도시하지 않은 온도 검출기가 구비되어, 각 증발원 유닛의 도가니 온도를 모니터하고, 거의 1400℃로 유지된 뒤에, 막 두께 모니터(19)를 이용하여 보다 정확하게 증착막 두께가 제어된다. 도 8에는 막 두께 모니터(19)는 1개밖에 그려져 있지 않지만, 증발원군(18)의 각 증발원(100)에 대하여 1개씩 설치하여 개별로 증착 속도를 제어하는 것이 바람직하다. 증발원군(18)은, 이동 기구 제어기(24)에 의해 제어되는 기판 보유 지지 이동 기구(20)에 의해 이동 가이드(21)를 따라 진공 챔버(14) 내를 상하 이동한다. 증발원군(18)은 편도, 혹은 왕복 수평 방향으로 주사되고, 메탈 마스크(17)를 통해 기판(15) 상에 형성된 유기 박막(16), LiF 박막 상에 증착되어 Al 박막이 형성된다.

기판(15)의 주사는 이하와 같이 행한다. 우선, 기판(15)은 증발원군(18)으로부터 발하여지는 Al 증기가 도달하지 않는 위치까지 하방으로 내린 대기 위치에서 대기한다. 이때 방착판, 혹은 셔터를 증발원군(18)의 상방에 설치하여, 대기 위치가 증발원군(18)으로부터 지나치게 벗어나지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 위치로부터 기판(15)을 상방으로 이동, 주사하면서, 기판(15)의 표면에 증착 재료(5)를 증착한다. 기판(15)의 주사에 수반하여, 기판(15)의 하방으로부터 상방을 향해 기판(15)의 표면에 증착 재료(5)가 증착된다. 기판(15)의 하방까지 증착된 후, 이번에는 기판(15)이 하방으로 주사되고, 더욱 증착 재료(5)가 증착되어 다시 기판(15)은 대기 위치로 되돌아간다.

증착 재료(5)는 도가니(7) 중에, 적어도 상기 주사에 의해 없어지지 않는 양이 수용되어 있다. 대기 위치에서, 대기 시간에 증착 재료 공급로(12)로부터 입상의 증착 재료(Al)(5)가 도가니(7)에 공급된다. 증착 재료 공급로(12)에는, 증착 재료 공급 제어기(28)로부터의 명령에 의해, Al립의 공급량을 조정하는 기구를 구비한 증착 재료 축적부(27)로부터 공급된다. Al립의 공급량을 조정하는 기구는, 예를 들면, 증착 재료 축적부(27)와 증착 재료 공급로(12)의 접속부에 셔터를 설치하여, 공급량을 중량 계측에 의해 모니터하면서, 셔터를 개폐하여 도가니(7)에의 증착 재료(5)의 공급량을 제어한다. 또한, 본 성막 장치의 메인터넌스 이전에는, 도가니(7) 내의 증착 재료(5)는 전부 증발시켜 도가니(7) 내, 혹은 외측 도가니(1)[내측 도가니(2)] 내에 남지 않도록 한다. 이에 의해, 도가니 온도가 냉각되는 과정에서 Al과 도가니 재료의 사이에 작용하는 응력을 없앨 수 있어, 파손되지 않는 증발원(100)으로 된다. Al이 도가니(7) 내에 잔류하는 경우라도, 도가니(7)가 작으므로, 도가니 온도가 냉각되는 과정에서 Al과 도가니 재료의 사이에 작용하는 응력을 작게 할 수 있으므로, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 기판(15)을 수직(상하) 방향으로 주사하였지만, 증발원(100)을 상하 방향으로 배열하여 증발원군(18)으로 하고, 기판(15)을 수평 방향으로 주사해도 된다.

본 실시예에 의해, 도가니 개구부측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써 증착 재료(5)를 수용하는 도가니(7)를 작게 할 수 있고, 도가니 온도가 냉각되는 과정에서 Al과 도가니 재료의 사이에 작용하는 응력을 작게 할 수 있다. 또한, 도가니(7)가 작으므로, 증착 재료(5)를 완전히 날리는 시퀀스로 하는 것을 용이하게 할 수 있고, 냉각 시 응력이 작용하지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 도가니(7)가 습윤성이 큰 재료로 이루어지고, 증착 재료(5)가 도가니 표면을 적시고, 증착 재료(5)가 안정적으로 증발하고, 도가니(7)의 증기압을 거의 일정하게 할 수 있으므로, 안정된 증착 레이트로 성막을 할 수 있다. 이들에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써, 소용량의 도가니(7)에서 대량 또한 장시간의 증착을 행할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착하는 성막 장치를 제공할 수 있다.

도 13은, 유기 EL 디스플레이 생산 공정의 일례를 나타낸 공정도이다. 도 13에 있어서, 유기층과 유기층에 흐르는 전류를 제어하는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 TFT 기판과, 유기층을 외부의 습기로부터 보호하는 밀봉 기판은 각각 형성되고, 밀봉 공정에 있어서 조합된다.

도 13의 TFT 기판의 제조 공정에 있어서, 웨트 세정된 기판(15)에 대하여 드라이 세정을 행한다. 드라이 세정은 자외선 조사에 의한 세정을 포함하는 경우도 있다. 드라이 세정된 TFT 기판에 우선, TFT가 형성된다. TFT 상에 패시베이션막 및 평탄화막이 형성되고, 그 위에 유기 EL층의 하부 전극이 형성된다. 하부 전극은 TFT의 드레인 전극과 접속하고 있다. 하부 전극을 애노드로 하는 경우에는, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide)막이 사용된다.

하부 전극 상에 유기 EL층이 형성된다. 유기 EL층은 복수개의 층으로 구성된다. 하부 전극이 애노드인 경우에는, 하방으로부터, 예를 들면, 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이다. 이러한 유기 EL층은 증착에 의해 형성된다.

유기 EL층 상에는, 각 화소 공통으로, 베타막으로 상부 전극이 형성된다. 유기 EL 표시 장치가 톱에미션인 경우에는, 상부 전극에는 IZO 등의 투명 전극, 혹은, Ag, MaAg 등의 금속 혹은 합금이 사용되고, 유기 EL 표시 장치가 보텀에미션인 경우에는, Ag, Mg, Al 등의 금속막이 사용된다. 이상에서 설명한 상기한 Al 증착 등의 예는 본 공정에서의 상부 전극의 증착에 상당한다.

도 13의 밀봉 기판 공정에 있어서, 웨트 세정 및 드라이 세정을 행한 밀봉 기판에 대하여 데시칸트(건조제)가 배치된다. 유기 EL층은 수분이 있으면 열화되므로, 내부의 수분을 제거하기 위해 데시칸트가 사용된다. 데시칸트에는 다양한 재료를 이용할 수 있지만, 유기 EL 표시 장치가 톱에미션인지 보텀에미션인지에 의해 데시칸트의 배치 방법이 다르다.

이와 같이, 각각 제조된 TFT 기판과 밀봉 기판은 밀봉 공정에 있어서, 조합된다. TFT 기판과 밀봉 기판을 밀봉하기 위한 시일재는, 밀봉 기판에 형성된다. 밀봉 기판과 TFT 기판을 조합한 후, 시일부에 자외선을 조사하여, 시일부를 경화시키고, 밀봉을 완료시킨다. 이와 같이 하여 형성된 유기 EL 표시 장치에 대하여 점등 검사를 행한다. 점등 검사에 있어서, 흑점, 백점 등의 결함이 발생하고 있는 경우라도 결함 수정 가능한 것은 수정을 행하고, 유기 EL 표시 장치가 완성된다. 또한, 밀봉 기판이 존재하지 않는, 소위 고체 밀봉의 유기 EL 표시 장치의 제조에 대해서도, 본 발명의 증착 장치를 사용할 수 있는 것은 물론이다.

제9 실시예

도 9는, 제9 실시예의 성막 장치의 개략 구성도이다. 제8 실시예와의 차이는, 기판(15)은 정지하고, 증발원군(18)이 주사되는 것이다. 제8 실시예와의 차이만을 이하에 기재한다. 증발원군(18)을 보유 지지하고, 이동 가이드(21)를 따라 상하로 이동시키는 증발원 보유 지지 이동 기구(29), 증발원 보유 지지 이동 기구(29)를 제어하는 이동 기구 제어기(24) 및 이동 기구 제어기(24)를 제어하는 제어기(25)를 구비하고 있다.

또한, 본 실시예에서는, 증발원군(18)을 수직(상하) 방향으로 주사하였지만, 증발원(100)을 상하 방향으로 배열하여 증발원군(18)으로 하고, 증발원군(18)을 수평 방향으로 주사해도 된다.

본 실시예에 따르면, 기판(15)보다 콤팩트한 증발원군(18)이 이동하므로, 주사의 이동 거리를 보다 단축할 수 있다. 이에 의해, 보다 콤팩트한 성막 장치를 제공할 수 있다.

제10 실시예

도 10은, 제10 실시예의 성막 장치의 개략 구성도이다. 제9 실시예와의 차이는, 증착 재료 축적부(27)가 정지하여 배치되고, 주사되는 증발원군(18)과 분리되어 있는 것이다. 제9 실시예와의 차이만을 이하에 기재한다. 증착 재료 축적부(27)는, 증발원군(18)의 대기 위치(도 10에 나타내는 위치)에 배치되어 있다. 증발원군(18)은, 우선 대기 위치에서 증착 재료 축적부(27)로부터 증착 재료 공급로(12)를 거쳐 증착 재료(Al)립의 보급을 받는다. 증착 재료 공급로(12)의 입구는 나팔 형상으로 넓게 되어 있고, 입구에는 셔터를 구비하고 있고, 증발원군(18)이 대기 위치에서 증착 재료(5)의 보급을 받는 타이밍에 셔터가 자동적으로 개방된다. 증착 재료 축적부(27)에는, 증발원군(18)의 각 증발원(100)의 증착 재료 공급로(12)에 대응하는 위치에, 증착 재료 공급을 위한 출구가 설치되어 있다. 이 출구에는 출구를 개폐하는 개폐 기구가 설치되어 있고, 증착 재료 공급 제어기(28)에 의해 이 개폐 기구가 제어됨으로써, 도가니(7)에의 증착 재료 공급량이 제어된다. 증착 재료의 공급을 마치면, 증발원군(18)의 증착 재료 공급로(12)의 입구 셔터는 폐쇄되고, 증기가 외부로 나오지 않도록 하고 있다. 증발원군(18)은 상방으로 주사됨과 함께, 기판 방향으로 증기를 방출하여, 기판(15)에 증착 재료(5)가 증착된다. 증발원군(18)은, 기판 상까지 도달하여, 기판 전체를 균일하게 성막하면, 하방으로 주사되고, 왕복으로 증착을 행하고, 다시 대기 위치로 되돌아가, 1매의 기판(15)의 성막을 마친다. 다음으로는, 자동적으로 기판(15)을 교환하여, 마찬가지의 수순으로 다음 기판의 성막을 행한다.

증착 재료 공급 제어기(28)는, 기판(15)에 성막하지 않는 타이밍에 증착 재료(5)의 공급을 행한다. 이것은, 전술한 바와 같이 증착 재료(5)의 공급 중에는 증착 재료 공급로(12)의 입구 셔터를 개방한 채로 해 둘 필요가 있고, 개방한 채이면 기판(15)에의 성막에 악영향을 미치기 때문이다.

또한, 본 실시예에서는, 증발원군(18)을 수직(상하) 방향으로 주사하였지만, 증발원(100)을 상하 방향으로 배열하여 증발원군(18)으로 하고, 증발원군(18)을 수평 방향으로 주사해도 된다. 또한, 증착 재료 공급로(12)의 입구는 나팔 형상으로 넓게 되어 있다고 하였지만, 넓게 되어 있지 않아도, 예를 들면 통 형상이어도 된다. 단, 나팔 형상으로 되어 있는 쪽이, 증착 재료(5)가 외부에 흘러 넘치기 어렵다. 또한, 증착 재료 축적부(27)로부터의 증착 재료(5)의 공급 빈도를, 기판(15)을 1매마다 1회의 예를 서술하였지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 기판 2매에 1회여도, 기판 8 내지 10매에 1회여도 되지만, 빈도를 높게 할수록, 증발원군(18)을 경량화할 수 있다. 증발원군(18)을 콤팩트하고, 경량화할 수 있으므로, 증발원군(18)의 이동 기구도 콤팩트화할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 정지한 증착 재료 축적부(27)와는 별도로, 증발원군(18)의 주사가 행해진다. 증발원군(18)을 보다 경량, 콤팩트하게 할 수 있으므로, 증발원군 등 보유 지지 이동 기구(26)도 경량, 콤팩트하게 할 수 있다. 이에 의해, 보다 콤팩트한 성막 장치를 제공할 수 있다.

제11 실시예

도 11은, 제11 실시예의 성막 장치의 개략 구성도이다. 제10 실시예와의 차이는, 증발원군(18)의 증발원(100)은 도면의 좌측으로부터 홀수번째의 증발원(100)의 도가니에는 증착 재료 A, 짝수번째의 증발원(100)의 도가니에는 증착 재료 B가 수용되어 있고, A, B 2원의 공(共)증착을 행할 수 있다. 이러한 증발원군(18)에 맞추어, 증착 재료 축적부(27)는, 개개의 증발원(100)마다 독립된 재료실로 되고, 대응하는 증착 재료(5)가 들어있다. 증착 재료 공급로(12)는 이들 증발원군(18)의 개개의 증발원(100)과 증착 재료 축적부(27)의 개개의 재료실을 접속한다. 막 두께 모니터(19)는 도 11에서는 우측 단부의 증발원용의 1개밖에 그려져 있지 않지만, 모든 증발원(100)에 마찬가지로 구비되어 있고, 개개에 증착 레이트가 제어된다.

본 실시예에 따르면, 제10 실시예와 마찬가지로, 증발원군(18)의 증발원(100)을 극히 경량, 콤팩트하게 할 수 있으므로, 다원의 공증착을 행하는 경우라도 증발원(100)을 일렬로 배열할 수 있어, 증발원군(18)이 콤팩트해지고, 막 두께 모니터(19)가 모니터하기 쉬운 위치에 설치되기 쉽다. 이에 의해, 보다 콤팩트하고, 공증착을 제어성 좋게 행할 수 있는 안정된 성막 장치를 제공할 수 있다. 본 실시예에서는, 공증착으로서 2원의 예를 서술하였지만, 3원 이상도 마찬가지로 가능한 것은 물론이다.

제12 실시예

도 12는, 제11 실시예의 성막 장치의 개략 구성도이다. 제10 실시예와의 차이는 기판이 수평으로 배치되고, 이에 수반하여, 증발원군(18)이 상향인 것이다. 다음으로, 증착 재료 공급로(12)가 증착 재료 축적부(27)측에 설치되어 있는 것이다. 우선, 증착 재료 축적부(27)가 정지하여 배치되고, 주사되는 증발원군(18)과 분리되어 있는 것이다. 제10 실시예와의 차이만을 이하에 기재한다. 증발원군(18)의 각 증발원(100)의 도가니(7)에는, 대기 위치에서 상방의 증착 재료 축적부(27)로부터 증착 재료 공급로(12)를 거쳐, 증착 재료(5)가 공급된다. 이 공급은 도가니의 개구부(31)가 상방향이므로, 이와 다른 방향으로 구멍을 개방할 필요가 없어, 증기가 누설될 걱정이 없다. 본 실시예에 따르면, 제10 실시예와 마찬가지로, 증발원군(18)의 증발원(100)을 극히 경량, 콤팩트하게 할 수 있고, 불필요하게 증기가 누설될 걱정이 없는 안정된 성막 장치를 제공할 수 있다.

이상의 제1 실시예로부터 12까지 서술한 본 발명은, 상기한 형태에만 제한되지 않고, 상기에서 서술한 여러 가지 조합도 포함된다. 또한, 유기 EL 표시 장치나 조명 장치에 이용되는 유기 EL 소자를 제조하는 공정을 예로 하여 서술하였지만, 자기 테이프, 과자의 봉지의 Al 내장 등, 다른 분야의 증착 공정을 포함하는 것의 전부에 적용 가능한 것은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 성막 장치에 따르면, 도가니의 개구부측이 알루미늄에 대하여 습윤성이 작은 재료로 구성되어 있으므로, 도가니 외부에의 기어오름이 발생하기 어렵다. 이에 의해, 파손이 일어나기 어려운 증발원(100)을 제공할 수 있다. 또한, 증착 재료(5)가 공급되는 부분이 습윤성이 큰 재료로 이루어지므로, 증착 재료가 안정적으로 증발하고 안정된 성막을 할 수 있다. 이에 의해, Al의 기어오름을 방지할 수 있어 고장, 파손이 일어나기 어렵고 안정적으로 성막할 수 있는 증발원(100)을 갖는 성막 장치를 염가에 제공할 수 있다. 또한, 기판(15)을 세로로 배치하여 수평 방향으로 증착하는 종형 증착에 알맞은 성막 장치를 제공할 수 있다.

또한, 증착 재료 공급 수단을 가짐으로써, 소용량의 도가니(7)에서 대량의 증착을 행할 수 있다. 또한, 증착 재료 공급 수단의 증착 재료 공급로(12)가, 도가니 개구부의 반대측, 또는 증착 재료의 증기가 도가니 외부로 분출되는 것을 방해하지 않는 위치에 배치되어 있으므로, 증착 재료(5)의 증기 분출의 장해로 되지 않는다.

또한, 증발원군(18)을 보다 경량, 콤팩트하게 할 수 있으므로, 증발원군 등 보유 지지 이동 기구(26)도 경량, 콤팩트하게 할 수 있다. 이에 의해, 보다 콤팩트한 성막 장치를 제공할 수 있다. 또한, 다원의 공증착을 행하는 경우라도 증발원(100)을 일렬로 배열할 수 있고, 막 두께 모니터(19)가 모니터하기 쉬운 위치에 설치되기 쉽다. 이에 의해, 보다 콤팩트하고, 공증착을 제어성 좋게 행할 수 있는 안정된 성막 장치를 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 구성에서는, 기판(15)에 대하여 증발원(100)이 소정의 방향으로 이동하여, 기판에 증착하는 구성이다. 그러나 본 발명은, 증발원(100)이 고정되고, 기판(15)이 소정의 방향으로 이동하는 구성의 증착 장치에 대해서도 적용할 수 있다. 즉, 기판(15)에 균일한 증착막을 형성하기 위해서는, 기판(15)과 증발원(100)이 상대적으로 이동하면 된다. 그러나 본 발명의 증발원군(18)은 경량, 콤팩트하게 할 수 있으므로, 증발원(100)을 이동시키는 쪽이, 이동 거리를 단축할 수 있고, 성막 장치도 콤팩트하게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 전술한 각 실시 형태의 여러 조합으로, 가능한 것 전부가 본 발명으로서 실시 가능한 것은 물론이다.

이상, 상기 여러 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.

<제1 비교예>

도 15는, 비교예로서, 본 발명의 구성을 채용하지 않는 성막 장치의 증발원(200)의 개략 단면도 (1)을 나타낸다. PBN(Pyrolytic Boron Nitride)으로 이루어지는 도가니(207) 중에 증착 재료(205)가 수용되어 있고, 이 도가니(207)를 가열부(히터)(203)에 의해 가열하고, 리플렉터(204)에 의해 도피하는 열을 도가니(207), 가열부(203)로 되돌려 열효율을 올려 증착 재료(205)를 가열한다. 가열된 증착 재료(205)는 승화 혹은 기화에 의해 증발하여, 도가니의 개구부(209)로부터 분출되고 도시하지 않은 기판 상에 증착 재료(205)가 증착된다.

특히 증착 재료(205)가 Al인 경우, Al은 융점 이하에서 증기압이 낮으므로 온도를 융점(660℃) 이상으로 설정하여 용융 상태로 증착한다. 이 경우에, 용융된 Al이 도가니(207)의 내벽면을 따라 상승하고, 도가니(207)로부터 넘쳐 나오는, 소위 기어오름 현상이 발생하는 것이 알려져 있다. 용융된 Al은 도 15의 도가니(본체)(207)의 내벽을 기어오르고, 온도 등의 조건에 따라서는 도가니의 개구부(209)의 도가니 플랜지(208) 상면을 기어오르고, 가열부(203)가 배치되어 있는 도가니(207)와 외통(206)으로 둘러싸여진 가열실(210)에 돌아 들어오는 경우가 있다. Al이 가열실(210)에 들어가면 가열부(203), 리플렉터(204)에 부착 반응하여, 가열부(203)를 열화시켜 단선의 원인으로 되거나, 가열부(203)를 지지하는 도시하지 않은 절연 애자에 퇴적하여 도전성을 가지게 하고, 리플렉터(204)에 퇴적하고, 표면 도전성을 갖는 애자를 개재하여 가열부(203)와 리플렉터(204)(이 경우 접지되어 있는 것으로 함)가 전기적으로 단락하는 등, 증착 장치의 증발원 고장의 원인으로 되는 문제가 있었다.

또한, 대형 기판의 성막에서는, 기판을 수직으로 하여 횡방향으로부터 증착하는 종형 증착이, 마스크의 굴곡이 없이 정합 정밀도를 좋게 할 수 있으므로, 필수적으로 되고 있다.

<제2 비교예>

도 16은, 도 15와 마찬가지로, 비교예로서, 본 발명의 구성을 채용하지 않는 성막 장치의 증발원(200)의 개략 단면도 (2)를 나타낸다. 도 16에서는, 도가니의 개구부(209)가 대략 수평 방향을 향한[도가니의 개구부(209)의 방향과, 도시하지 않은 기판 보유 지지 이동 기구에 의해 보유 지지된 기판의 표면의 법선 방향이 대략 0도임] 증발원(200)의 예이다.

이 증발원(200)의 Al은 용융된 경우, 용융된 Al이 도가니(207)의 내벽면을 따라 상승하고, 도가니 플랜지(208)를 타고 넘어, 도가니로부터 넘쳐 나오는, 기어오름 현상이 발생한다. 또한, Al의 스플래시가 발할 가능성도 있다.

또한, 이 제2 비교예에 대하여, 제1 실시예의 도 1의 (A)에서는 내측 도가니(2)가 외측 도가니(1)의 개구부(9)에 직교하여, 후미진 위치에 배치되어 있으므로, Al의 스플래시가 발생한 경우라도, 외측 도가니(1)의 내벽에 충돌할 뿐, 기판(15)에는 도달하지 않는다. 또한, 가령 Al이 외측 도가니(1)의 측면에 흘러 나왔다고 해도, 외측 도가니(1)는 습윤성이 작으므로 기어오름 현상의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명은, 증착 장치에 관한 것으로, 특히, 고장, 파손이 일어나기 어려운 증발원을 갖는 성막 장치에 이용 가능하다.

1 : 외측 도가니
2 : 내측 도가니(수용부)
3, 203 : 가열부(히터)
4, 204 : 리플렉터
5, 205 : 증착 재료
6, 206 : 외통
7, 207 : 도가니
8, 208 : 도가니 플랜지
9 : 외측 도가니의 개구부
10, 210 : 가열실
11, 211 : 노즐
12 : 증착 재료 공급로
13 : 지지 구조
14 : 진공 챔버
15 : 기판
16 : 유기 박막
17 : 메탈 마스크
18 : 증발원군
19 : 막 두께 모니터
20 : 기판 보유 지지 이동 기구
21 : 이동 가이드
22 : 막 두께 제어기
23 : 전원
24 : 이동 기구 제어기
25 : 제어기
26 : 증발원군 등 보유 지지 이동 기구
27 : 증착 재료 축적부
28 : 증착 재료 공급 제어기
29 : 증발원 보유 지지 이동 기구
30 : 내측 도가니의 개구부
31, 209 : 도가니의 개구부
100, 200 : 증발원

Claims

증착 재료를 수용하는 수용부와, 상기 수용부에 수용된 증착 재료의 증기를 외부에 방사하는 개구부를 구비한 도가니와,
상기 도가니 내의 상기 수용부에 수용된 증착 재료를 가열하는 가열부를 갖는 증발원으로서,
상기 수용부의 상기 증착 재료에 대한 습윤성은, 상기 개구부의 상기 증착 재료에 대한 습윤성보다도 큰 것을 특징으로 하는 증발원.
제1항에 있어서,
상기 도가니는, 상기 수용부를 구비한 내측 도가니와, 상기 개구부를 구비한 외측 도가니로 구성하는 것을 특징으로 하는 증발원.
제2항에 있어서,
상기 내측 도가니의 개구부의 방향과, 상기 외측 도가니의 개구부의 방향이 다른 것을 특징으로 하는 증발원.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 내측 도가니의 저면부와, 상기 외측 도가니의 측면부가 접하는 것을 특징으로 하는 증발원.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열부를 상기 수용부의 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 증발원.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도가니는, 상기 개구부에 대향하는 위치에 저면부를 갖고,
상기 도가니의 개구부로부터 저면부까지의 길이는, 상기 도가니의 개구부의 직경 또는 길이 방향의 길이보다도 큰 것을 특징으로 하는 증발원.
제1항에 있어서,
상기 도가니의 외부에 있는 증착 재료 축적부로부터 상기 수용부에 증착 재료를 공급하는 증착 재료 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 증발원.
제7항에 있어서,
상기 증착 재료 공급 수단은, 상기 수용부의 증착 재료의 축적 상태를 검출하고, 상기 증착 재료의 축적 상태에 기초하여 상기 수용부에의 증착 재료의 공급을 중지하는 것을 특징으로 하는 증발원.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 증착 재료 공급 수단은, 상기 도가니의 저면부 또는 측면부를 통하여 상기 수용부에 접속하는 것을 특징으로 하는 증발원.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 증착 재료 공급 수단은, 기판에 성막하지 않는 타이밍에 증착 재료의 공급을 행하는 것을 특징으로 하는 증발원.
제1항 내지 제3항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 재료는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 증발원.
제11항에 있어서,
상기 개구부의 표면은, 용융된 알루미늄에 대한 접촉각이 30도 이상의 물질로 이루어지고,
상기 수용부의 표면은, 용융된 알루미늄에 대한 접촉각이 30도 미만의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증발원.
제1항 내지 제3항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 증발원을 복수 배열하여 구성하는 증발원군과,
기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부를 갖는 성막 장치로서,
상기 증발원 또는 상기 기판 보유 지지부 중 한쪽이 주사하고, 다른 쪽이 정지함으로써 기판을 성막하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제13항에 있어서,
상기 도가니의 개구부의 방향과, 상기 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지된 기판의 표면의 법선 방향이 －5 내지 60도의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제13항에 있어서,
상기 증발원이 주사하고, 상기 기판 보유 지지부가 정지하는 경우에 있어서, 상기 증착 재료 축적부는 정지하고 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제13항에 있어서,
상기 증발원군 중 제1 증발원과 제2 증발원에서, 증착 재료는 다른 것인 것을 특징으로 하는 성막 장치.