KR20140110082A

KR20140110082A - 진공 증착 장치

Info

Publication number: KR20140110082A
Application number: KR1020147022362A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 기타무라; 노부유키 미야가와
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-09-16
Also published as: JPWO2013111599A1; TW201346049A; CN104066865A; WO2013111599A1

Abstract

진공 증착 장치(1)는, 증착 재료(30, 40)를 증발시키는 제1, 제2 증발원(3, 4); 제1, 제2 증발원의 동작을 각각 제어하는 증착 속도 제어부(81); 미리 설정된 제1, 제2 증발원의 설정 증착 속도 A1, A2를 각각 기억하는 설정 증착 속도 기억부(82a, 82b); 및 각 증착 재료의 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 계측하는 제1, 제2 막 두께계(7a, 7b)를 구비한다. 계측부(85)는, 제1 막 두께계(7a)에 대한 제2 막 두께계(7b)의 하나의 증착 재료의 도달량 비 B1와, 제2 막 두께계(7b)에 대한 제1 막 두께계(7a)의 다른 증착 재료의 도달량 비 B2와, 혼합 증착 속도 Y1, Y2로부터, 제1 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출하고, 증착 속도 제어부(81)는, 산출값이 설정값과 일치하도록 제1, 제2 증발원(3, 4)을 제어한다.

Description

진공 증착 장치 {VACUUM EVAPORATION APPARATUS}

본 발명은 기판 등의 복수 종류의 피증착체에 증착 재료를 증착시켜, 박막을 형성하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

진공 증착 장치는, 진공 챔버 내에 증착 재료를 포함하는 증발원과 기판 등의 피증착체를 배치하고, 진공 챔버 내를 감압시킨 상태에서, 증발원을 가열하여, 증발원을 기화시키고, 이 기화시킨 증착 재료를 피증착체의 표면에 퇴적시켜, 박막을 형성하는 것이다. 그러나, 증발원으로부터 기화된 증착 재료의 일부는 피증착체를 향해 진행하지 않고, 피증착체의 표면에 부착되지 않은 경우가 있다. 이와 같은 피증착체에 부착되지 않은 증착 재료가 많아지면, 재료의 사용 효율의 저하 및 증착 속도의 저하의 원인이 된다. 그래서, 증발원과 피증착체가 대향하는 공간을 통형체로 에워싸고, 이 통형체를 증착 재료가 재증발되는 온도로 가열하여, 기화된 증착 재료를, 통형체 내를 통해 피증착체의 표면에 증착시키도록 한 진공 증착 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그러나, 예를 들면, 유기 EL 디바이스 등의 제조에 있어서, 유기 반도체층을 진공 증착 장치에서 제작할 때, 1개의 통형체 내에서 복수 종류의 증착 재료를 혼합시켜, 피증착체의 표면에 혼합막을 증착시킬 필요가 있다. 그런데, 이 경우, 통형체 내에 1개의 막 두께계(thickness gauge)를 배치하여 증착 재료의 증착 레이트를 모니터하였다고 해도, 막 두께계에는 각 증착 재료가 혼합된 상태로 증착 재료가 부착되므로, 각 증착 재료의 증착 레이트를 개별적으로 모니터링할 수 없다.

그래서, 피증착체에 증착된 혼합 박막에 대하여 2종류의 파장의 광을 조사(照射)하여, 반사광에서의 각 파장의 감쇠율로부터, 혼합 피막 중의 재료 조성(組成)을 산출하고, 그 값을 증발원의 증착 속도의 제어에 피드백하는 박막 형성 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

일본 공개특허공보 제2003-129224호 일본 공개특허공보 제2011-195871호

그러나, 상기 특허문헌 2에 기재된 박막 형성 장치는, 실제로 피증착체에 증착된 박막 중의 재료 조성을 산출하는 것이며, 각 증발원에서의 증착 재료의 증발량을 선형적으로 모니터링할 수 없다. 그러므로, 증착 시에 증착 레이트를 적절하게 보정할 수 없고, 또한, 광을 출력하는 레이저 장치나 반사광을 검지하는 포토다이오드 등의 구성이 별도로 필요하게 된다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것이며, 피증착체에 복수 종류의 증착 재료를 증착시키는 경우에, 각 증착 재료를 증발시키는 증발원의 증착 레이트를 간단한 구성으로 개별적으로 모니터링할 수 있어, 박막의 막 두께나 혼합 농도 비를 정확하게 제어할 수 있는 진공 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 피증착체에 복수의 증착 재료를 증착하는 진공 증착 장치로서, 하나의 증착 재료를 증발시키는 제1 증발원; 다른 증착 재료를 증발시키는 제2 증발원; 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 동작을 각각 제어하는 증착 속도 제어부; 미리 설정된 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 설정 증착 속도 A1, A2를 각각 기억하는 설정 증착 속도 기억부; 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 각각으로부터 증발한 증착 재료를 부착시켜 그 막 두께로부터 각 증착 재료의 혼합 증착 속도 Y1을 계측하고, 상기 제2 증발원보다 상기 제1 증발원에 가까운 위치에 배치된 제1 막 두께계; 각 증착 재료의 혼합 증착 속도 Y2를 계측하고, 상기 제1 증발원보다 상기 제2 증발원에 가까운 위치에 배치된 제2 막 두께계; 상기 2개의 막 두께계가 계측한 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 각각 기억하는 혼합 증착 속도 기억부; 상기 제1 증발원으로부터 상기 2개의 막 두께계 각각에 도달하는 단위 시간당 상기 하나의 증착 재료 중 상기 제1 막 두께계에 대한 제2 막 두께계의 하나의 증착 재료의 도달량 비 B1과, 상기 제2 증발원으로부터 상기 2개의 막 두께계에 도달하는 단위 시간당 상기 다른 증착 재료 중 상기 제2 막 두께계에 대한 제1 막 두께계의 다른 증착 재료의 도달량 비 B2를 기억하는 도달량 비 기억부; 및 상기 혼합 증착 속도 기억부에 기억된 혼합 증착 속도 Y1, Y2와, 상기 도달량 비 기억부에 기억된 도달량 비 B1, B2로부터 제1 증발원 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출하는 계측부를 포함하고, 상기 증착 속도 제어부는, 상기 계측부에 의해 산출되는 제1 증발원 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2 중 적어도 어느 하나가, 상기 설정 증착 속도 기억부에 기억된 설정 증착 속도 A1, A2 중 적어도 어느 하나와 각각 일치하도록 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 중 적어도 어느 하나를 각각 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 계측부는, 상기 혼합 증착 속도 기억부에 기억된 혼합 증착 속도 Y1, Y2에서, 상기 설정 증착 속도 기억부에 기억된 설정 증착 속도 A2, A1 각각에 상기 도달량 비 기억부에 기억된 도달량 비 B2, B1 각각을 곱한 값을 감산함으로써, 제1 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출하는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 미리 상기 제1 증발원만을 동작시켰을 때 상기 제1 막 두께계 및 상기 제2 막 두께계에 각각 계측되는 제1 증착 속도 C1, C2와, 미리 상기 제2 증발원만을 동작시켰을 때 상기 제1 막 두께계 및 상기 제2 막 두께계에 각각 계측되는 제2 증착 속도 D1, D2를, 각각 합산한 값을 제1 가상 혼합 증착 속도 E1, E2로 하고; 미리 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 양쪽을 동작시켰을 때 상기 제1 막 두께계 및 제2 막 두께계에 각각 계측되는 값을 제2 가상 혼합 증착 속도 F1, F2로 하고; 상기 계측부는, 상기 제1 가상 혼합 증착 속도 E1, E2를 상기 제2 가상 혼합 증착 속도 F1, F2로 각각 제산(除算)한 값인 증착 속도 보정 계수 K1, K2를, 상기 혼합 증착 속도 Y1, Y2에 각각 승산(乘算)하여 보정 후 혼합 증착 속도 Y'1, Y'2를 산출하고, 상기 보정 후 혼합 증착 속도 Y'1, Y'2를, 상기 혼합 증착 속도 Y1, Y2 각각에 대신하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 도달량 비 기억부는, 상기 도달량 비 B1, B2)를 미리 기억하고 있고, 상기 계측부에는, 상기 증착 속도 보정 계수(K1, K2)가 미리 설정되어 있는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 계측부가 산출한 제1 증발원 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 증착 속도 제어부는, 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 온도를 각각 제어하는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 증착 속도 제어부는, 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 각각의 증발 개구부의 개구 면적을 변화시키는 밸브의 개구도(開口度)를 각각 제어하는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 제2 증발원과 상기 제2 막 두께계와의 이격 거리가, 상기 제1 증발원과 상기 제1 막 두께계와의 이격 거리보다 짧은 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 제2 증발원의 증발 개구부의 근방과, 상기 제2 막 두께계의 근방에 각각 개구를 가지는 통형 유로가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 제1 증발원의 증발 개구부의 근방과, 상기 제1 막 두께계의 근방에 각각 개구를 가지는 통형 유로가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 진공 증착 장치에 있어서, 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 및 상기 피증착체 사이의 공간을 둘러싸고, 상기 피증착체 측에 개구면을 가지는 통형체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 미리 도달량 비 B1, B2를 계측하고, 2개의 막 두께계의 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 계측하면, 제1 증발원, 제2 증발원으로부터의 각 증착 재료의 증착 속도 X1, X2(증착 레이트)를 개별적으로 모니터링할 수 있다. 또한, 증착 속도 X1, X2를, 설정 증착 속도 A1, A2와 각각 일치시킴으로써, 실제로 제1 증발원, 제2 증발원으로부터 증발하는 증착 재료의 증착 속도를 설정값대로 할 수 있어, 박막의 막 두께나 혼합 농도 비를 정확하게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 진공 증착 장치의 측단면(側斷面)과 제어 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 실시형태의 변형예에 따른 진공 증착 장치의 측단면과 제어부 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 상기 실시형태의 다른 변형예에 따른 진공 증착 장치의 측단면과 제어부 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 상기 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 진공 증착 장치의 측단면과 제어부 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 진공 증착 장치의 측단면과 제어 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제1 실시형태에 따른 진공 증착 장치에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 진공 증착 장치(1)는, 피증착체(2)에 복수(본 예에서는 2종류)의 증착 재료를 증착하는 것이며, 하나의 증착 재료(30)를 증발시키는 제1 증발원(3)과, 다른 증착 재료(40)를 증발시키는 제2 증발원(4)을 구비한다. 또한, 진공 증착 장치(1)는 제1, 제2 증발원(3, 4) 및 피증착체(2)의 사이의 공간을 둘러싸고, 피증착체(2) 측에 개구면을 가지는 통형체(5)와, 피증착체(2), 제1, 제2 증발원(3, 4) 및 통형체(5)가 배치되는 공간을 진공 상태로 하는 진공 챔버(6)를 구비한다. 진공 챔버(6)는, 진공 펌프(61)에 의해 그 내부를 진공 상태로 감압할 수 있도록 구성되어 있다.

통형체(5)는, 그 일단에 개구면(51)을 가지고, 이 개구면(51)에 대향하도록 기판 등의 피증착체(2)가 배치된다. 예를 들면, 피증착체(2)는, 반송(搬送) 기구(도시하지 않음)에 의하여, 도면 바로 앞 방향에서 안쪽 방향으로 반송된다. 통형체(5)의 타단에는, 제1, 제2 증발원(3, 4)이 각각 상이한 위치에 배치되고, 제1, 제2 증발원(3, 4)이 배치되어 있지 않은 부분은 바닥부(52)에 의해 연접되어 있다. 통형체(5)의 외주에는, 시즈 히터 등으로 구성되는 통형체 히터(이하, 히터(53))가 권취되어 있다. 이 히터(53)는, 전원(54)에 접속되어 급전을 받음으로써, 통형체(5) 내를 가열한다. 또한, 통형체(5)의 바닥부(52)에는, 통형체(5) 내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(55)가 설치되고, 온도 센서(55)의 측정 정보는, CPU나 메모리 등으로 구성되는 통형체 온도 제어기(56)에 출력된다. 통형체 온도 제어기(56)는 온도 센서(55)의 측정 정보를 받아 전원(54)으로부터 히터(53)에 공급되는 전력량을 제어함으로써, 통형체(5) 내의 온도를 조절할 수 있다. 이 통형체(5)에 의하여, 제1, 제2 증발원(3, 4)으로부터의 증착 재료(30, 40)가, 피증착체(2)를 향해 효율적으로 진행될 수 있다. 그리고, 개구면(51)에는, 통형체(5)로부터 피증착체(2)로의 기화된 증착 재료의 유량을 제어하기 위하여, 개폐 가능한 복수의 개구를 가지는 보정판(補正板)(도시하지 않음)이 설치되어 있어도 된다.

통형체(5)는, 그 측벽에 설치된 측면 개구부(도시하지 않음)에 면하도록 제1 막 두께계(7a) 및 제2 막 두께계(7b)가 장착되어 있다. 이들 2개의 막 두께계(7a, 7b)는 수정 진동자 막 두께계 등으로 구성되며, 증착에 의해 이들 표면에 부착된 단위 시간당 증착 재료(30, 40)의 막 두께를 검지함으로써, 증착 속도를 계측한다. 제1 막 두께계(7a)는 제2 막 두께계(7b)보다 상대적으로 제1 증발원(3)에 가까운 위치에 배치되고, 제2 막 두께계(7b)는 제1 막 두께계(7a)보다 상대적으로 제2 증발원(4)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 막 두께계(7a, 7b)는 증착 재료(30, 40)의 종류나 조성을 불문하고, 예를 들면, 제1 증발원(3)이 동작 중일 때는 증착 재료(30)의 증착 속도를, 제2 증발원(4)이 동작 중일 때는 증착 재료(40)의 증착 속도를, 양쪽이 동작 중일 때는 증착 재료(30, 40)의 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 각각 계측한다. 막 두께계(7a, 7b)가 각각 계측한 증착 속도에 관한 데이터는 진공 증착 장치(1)의 동작을 제어하는 제어 장치(8)에 출력된다.

제1, 제2 증발원(3, 4)은 도가니 등의 가열 용기(31, 41) 내에 증착 재료(30, 40)가 유지된 것이다. 가열 용기(31, 41)는, 그 개구 측이 통형체(5)의 바닥부(52)와 같은 높이가 되도록, 통형체(5)에 매립되어 있다. 이들 제1, 제2 증발원(3, 4)은, 통형체(5)의 바닥부(52)의 상이한 위치에 각각 배치되어 있다.

증착 재료(30, 40)로는, 임의의 재료가 사용되지만, 예를 들면, 유기 전계 발광 소자에 사용되는 유기 반도체 재료 등의 유기 재료가 바람직하게 사용된다. 본 실시형태에 있어서는, 제1 증발원(3)에 충전되는 증착 재료(30)가 증착막의 주체를 구성하는 호스트(host) 재료이며, 제2 증발원(4)에 충전되는 증착 재료(40)가 상기 호스트 재료에 도핑되는 도펀트(dopant) 재료인 것으로 한다. 가열 용기(31, 41)의 주변부에는, 증발원 히터(32, 42)가 각각 배치되어 있다. 이들 증발원 히터(32, 42)는, 전원(33, 43)에 접속되어 급전됨으로써, 가열 용기(31, 41) 및 증착 재료(30, 40)를 각각 가열한다. 가열 용기(31, 41)에는, 이들 온도를 측정하기 위한 온도계(34, 44)가 설치되고, 온도계(34, 44)의 측정 정보는 증발원 온도 제어기(35, 45)에 출력된다. 이 증발원 온도 제어기(35, 45)는 제어 장치(8)의 증착 속도 제어부(81)에 접속된다. 증착 속도 제어부(81)는 온도계(34, 44)의 측정 정보를 받아 전원(33, 43)에서 증발원 히터(32, 42)로 공급하는 전력량을 제어함으로써, 가열 용기(31, 41) 내의 온도를 조절하여, 제1 및 제2 증발원(3, 4)의 증발 속도를 각각 제어한다. 이로써, 피증착체(2)에 증착되는 실제의 증착 재료(30, 40)의 증착 속도가 제어된다.

제어 장치(8)는, 미리 설정된 제1, 제2 증발원(3, 4)의 설정 증착 속도 A1, A2를 각각 기억하는 설정 증착 속도 기억부(82a, 82b)와, 막 두께계(7a, 7b)가 계측한 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 각각 기억하는 혼합 증착 속도 기억부(83a, 83b)를 구비한다.

또한, 제어 장치(8)는 막 두께계(7a, 7b) 각각에 도달하는 단위 시간당 증착 재료(30, 40)의 도달량 비 B1, B2를 각각 기억하는 도달량 비 기억부(84a, 84b)를 구비한다. 한쪽의 도달량 비 기억부(84a)는, 제1 증발원(3)으로부터 막 두께계(7a, 7b) 각각에 도달하는 단위 시간당 하나의 증착 재료(30) 중 제1 막 두께계(7a)에 대한 제2 막 두께계(7b)의 증착 재료(30)의 도달량 비 B1을 기억한다. 즉, 도달량 비 B1은, 제1 막 두께계(7a)에 단위 시간당 도달한 증착 재료(30)의 막 두께를 "1"로 했을 때, 제2 막 두께계(7b)에 단위 시간당 도달한 증착 재료(30)의 막 두께를 말한다. 제2 막 두께계(7b)가 제1 증발원(3)으로부터 이격되어 있고, 제2 막 두께계(7b)의 근방은 제1 막 두께계(7a)의 근방에 비해 증착 재료(30)의 농도가 옅기 때문에, 도달량 비 B1의 값은 통상 "1" 이하가 된다. 또한, 다른 쪽의 도달량 비 기억부(84b)는, 제2 증발원(4)으로부터 막 두께계(7a, 7b)에 도달하는 단위 시간당 다른 증착 재료(40) 중 제2 막 두께계(7b)에 대한 제1 막 두께계(7a)의 다른 증착 재료(40)의 도달량 비 B2를 기억한다. 도달량 비 B2는, 도달량 비 B1과는 반대로, 제2 막 두께계(7b)에 단위 시간당 도달한 다른 증착 재료(40)의 막 두께를 "1"로 했을 때, 제1 막 두께계(7a)에 단위 시간당 도달한 다른 증착 재료(40)의 막 두께를 말한다. 도달량 비 B1, B2는, 피증착체(2)로의 진공 증착을 개시하기 전에, 미리 제1, 제2 증발원(3, 4)을 각각 개별적으로 동작시킴으로써 계측되고, 진공 증착 장치(1)에 적용되는 통형체(5)나 막 두께계(7a, 7b)의 배치 등이 변경되지 않는 이상, 상수(常數)로서 부여된다.

또한, 제어 장치(1)는 혼합 증착 속도 기억부(83a, 83b)에 기억된 혼합 증착 속도 Y1, Y2와, 도달량 비 기억부(84a, 84b)에 기억된 도달량 비 B1, B2로부터 제1 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출하는 계측부(85)를 구비한다. 여기서, 혼합 증착 속도 Y1, Y2, 도달량 비 B1, B2, 그리고 제1 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2의 사이에는, 이하의 관계식이 성립한다.

Y1=X1＋B2·X2 … (식 1)

Y2=B1·X1＋X2 … (식 2)

도달량 비 B1, B2는 미리 상수로서 부여되므로, 2개의 막 두께계(7a, 7b)에 의해 혼합 증착 속도 Y1, Y2가 계측되고, 계측부(85)는, 상기 식 1, 2의 연립 방정식을 풀어서, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 개별적으로 산출할 수 있다.

또한, 제어 장치(8)는, 계측부(85)에 의해 계측된 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 표시하는 표시부(86)를 구비한다. 이 표시부(86)는, 제어 장치(8) 자체에 설치되는 액정 디스플레이 등을 사용한 것이어도 되고, 장치 외부의 표시용 단말기에 소정의 표시 신호를 출력하는 것이어도 된다.

증착 속도 제어부(81)는, 계측부(85)에 의해 계측된 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를, 설정 증착 속도 기억부(82a, 82b)에 기억된 설정 증착 속도 A1, A2와 각각 일치하도록, 증발원 온도 제어기(35, 45)에 제어 신호를 출력한다. 그리고, 증발원 온도 제어기(35, 45)가 전원(33, 43)에서 증발원 히터(32, 42)에 공급하는 전력량을 제어함으로써, 가열 용기(31, 41) 내의 온도를 조절하여, 제1 및 제2 증발원(3, 4)으로부터의 증착 재료(30, 40)의 증발량을 제어한다. 또한, 막 두께계(7a, 7b)는 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 각각 지속적으로 계측하고, 이것을 받아, 계측부(85)는 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 산출한다. 이로써, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2가 선형적으로 모니터된다.

이와 같이 구성된 진공 증착 장치(1)에 의하면, 미리 도달량 비 B1, B2를 계측하고, 2개의 막 두께계(7a, 7b)의 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 계측하면, 제1, 제2 증발원(3, 4)으로부터의 각 증착 재료(30, 40)의 증착 속도 X1, X2(증착 레이트)를 개별적으로 모니터할 수 있다. 그리고, 증착 속도 X1, X2를, 설정 증착 속도 A1, A2와 각각 일치시킴으로써, 실제로 제1, 제2 증발원(3, 4)으로부터 증발하는 증착 재료(30, 40)의 증착 속도를 설정값대로 보정할 수 있다. 그 결과, 피증착체(2)로의 실제의 증착 재료(30, 40)의 증착 속도를 적절히 관리하여, 형성되는 박막의 막 두께나 혼합 농도 비를 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 제조되는 소자 구조에 따라서는, 증착막에서의 증착 재료의 농도보다 막 두께 쪽이, 발광 특성에 크게 영향을 주는 경우가 있다. 이 경우, 상기 증착 속도 X1, X2 중 어느 한쪽을 제어하면 된다. 또한, 예를 들면, 제1 증발원(3)의 증착 속도 X1이 작은 경우, 이 증착 속도 X1의 측정 정밀도가 나빠진다. 이 경우, 제2 증발원(4)의 증착 속도 X2 쪽이 크면, 상기 증착 속도 X1, X2의 양쪽을 제어하는 것보다, 제2 증발원(4)의 증착 속도 X2만을 제어한 편이 양호한 경우가 있다. 통상, 호스트 재료의 증착 속도는 도펀트 재료의 증착 속도보다 크기 때문에, 호스트 재료의 증착 속도를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 제어 장치(8)는 수동으로 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도를 각각 제어하기 위한 조작부(도시하지 않음)를 구비한다. 따라서, 조작자가 표시부(86)에 표시된 증착 속도 X1, X2를 참조하면서, 상기 조작부를 조작함으로써, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도를 적절하게 조정할 수 있다.

그리고, 제1, 제2 증발원(3, 4)을 개별적으로 동작시켰을 때와 이들 양쪽을 동시에 동작시켰을 때, 각각 제1 및 제2 막 두께계(7a, 7b)에 있어서 계측되는 막 두께가 약간이지만 상이한 경우가 있다. 그래서, 이들의 증착 속도를 각각 미리 계측함으로써, 상기 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 보정할 수 있다.

구체적으로는, 미리 제1 증발원(3)만을 동작시켰을 때, 제1 및 제2 막 두께계(7a, 7b)에서 각각 계측되는 값을 제1 증착 속도 C1, C2로 한다. 또한, 미리 제2 증발원(4)만을 동작시켰을 때, 제1 및 제2 막 두께계(7a, 7b)에 각각 계측되는 값을 제2 증착 속도 D1, D2로 한다. 이때, 상기 제1 증착 속도 C1, C2 및 제2 증착 속도 D1, D2를, 하기의 식 3, 4에 나타낸 바와 같이, 각각 합산한 값을 제1 가상 혼합 증착 속도 E1, E2로 한다.

E1=C1＋D1 … (식 3)

E2=C2＋D2 … (식 4)

또한, 미리 제1 및 제2 증발원(3, 4) 양쪽을 동작시켰을 때, 제1 및 제2 막 두께계(7a, 7b)에 각각 계측되는 값을 제2 가상 혼합 증착 속도 F1, F2로 한다. 이때, 계측부(85)는, 하기의 식 5, 6에 나타낸 바와 같이, 제1 가상 혼합 증착 속도 E1, E2를 제2 가상 혼합 증착 속도 F1, F2로 각각 제산한 값인 증착 속도 보정 계수 K1, K2를 산출한다. 여기서, 계측부(85)에는, 미리 증착 속도 보정 계수 K1, K2가 설정되어 있다.

K1=E1/F1 … (식 5)

K2=E2/F2 … (식 6)

그리고, 계측부(85)는, 하기의 식 7, 8에 나타낸 바와 같이, 전술한 혼합 증착 속도 Y1, Y2에 각각 곱하여 보정 후 혼합 증착 속도 Y'1, Y'2를 산출하고, 이들의 보정 후 혼합 증착 속도 Y'1, Y'2를, 상기 식 1, 2로 나타낸 혼합 증착 속도 Y1, Y2 각각에 대신하여 사용한다.

Y1·K1=Y1'=X1＋B2·X2 … (식 7)

Y2·K2=Y2'=B1·X1＋X2 … (식 8)

도달량 비 B1, B2, 및 증착 속도 보정 계수 K1, K2는, 미리 상수로서 부여되므로, 2개의 막 두께계(7a, 7b)에 의해 혼합 증착 속도 Y1, Y2가 계측되면, 계측부(85)는, 상기 식 1, 2의 연립 방정식을 풀어서, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 개별적으로 산출할 수 있다. 그 결과, 피증착체(2)로의 실제의 증착 재료(30, 40)의 증착 속도를 더욱 적절히 관리할 수 있다.

다음에, 상기 실시형태의 변형예에 따른 진공 증착 장치에 대하여, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 이들의 변형예에 따른 진공 증착 장치(1)는, 제2 증발원(4)으로부터의 증착 재료(40)의 증발량이, 제1 증발원(3)으로부터 증착 재료(30)의 증발량보다 적은 조건에서 박막이 제조되는 것으로 한다. 이 조건에 있어서, 도 2에 나타낸 변형예의 진공 증착 장치(1)는, 제2 증발원(4)과 제2 막 두께계(7b)와의 이격 거리가, 제1 증발원(3)과 제1 막 두께계(7a)와의 이격 거리보다 짧아지도록, 이들 기기의 위치 관계가 설정되어 있다. 다른 구성은, 상기 실시형태와 동일하다.

도 2에 나타낸 변형예의 진공 증착 장치(1)에 의하면, 제2 증발원(4)과 제2 막 두께계(7b)와의 이격 거리가 짧은 만큼, 제2 증발원(4)에서 증발한 증착 재료(40)의 농도가 제2 막 두께계(7b)의 근방에 있어서 높아진다. 그러므로, 제2 막 두께계(7b)에 있어서, 제2 증발원(4)에서 증발한 증착 재료(40)의 부착을 검지하기 쉬워져, 낮은 도핑 농도의 박막을 제조할 때의 증착 속도의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 3에 나타낸 변형예의 진공 증착 장치(1)는, 제2 증발원(4)의 증발 개구부의 근방과, 제2 막 두께계(7b)의 근방에 각각 개구를 가지는 통형 유로(91)가 설치되어 있다. 다른 구성은, 상기 실시형태와 동일하다. 이 변형예의 진공 증착 장치(1)에 있어서도, 제2 증발원(4)에서 증발한 증착 재료(40)가, 통형 유로(91)를 통해 제2 막 두께계(7b)의 근방에 흐른다. 그러므로, 제2 막 두께계(7b)에 있어서, 제2 증발원(4)에서 증발한 증착 재료(40)의 부착을 검지하기 쉬워져, 낮은 도핑 농도의 박막을 제조할 때의 증착 속도의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 4에 나타낸 변형예의 진공 증착 장치(1)는, 도 3에 나타낸 변형예의 구성에 더하여, 제1 증발원(3)의 증발 개구부의 근방과, 제1 막 두께계(7a)의 근방에 각각 개구를 가지는 통형 유로(92)가 설치되어 있다. 이 변형예의 진공 증착 장치(1)에 있어서는, 제1 증발원(3)에서 증발한 증착 재료(30)가, 통형 유로(92)를 통해 제1 막 두께계(7a)의 근방에 흐르므로, 증착 재료(30)의 검지 능력이 상승하여, 증착 속도의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제2 실시형태에 따른 진공 증착 장치에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 진공 증착 장치(1)는, 계측부(85)에서의 계측 방법이 상기 제1 실시형태와 다르다. 또한, 제1, 제2 증발원(3, 4) 각각의 증발 개구부에는, 각각의 개구 면적을 변화시키는 밸브(36, 46)가 설치되어 있다. 그리고, 증착 속도 제어부(81)는, 이들 밸브(36, 46)의 개구도를 각각 제어함으로써, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도를 제어한다. 그리고, 증착 속도 제어부(81)는, 상기 제1 실시형태에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 온도 제어를 병행하여 행하는 것이어도 된다.

제1 막 두께계(7a)는 제2 증발원(4)으로부터 이격되어 있으므로, 제1 막 두께계(7a)가 혼합 증착 속도 Y1을 계측함에 있어, 제2 증발원(4)의 증착 속도 X2의 영향은 적고, 제2 증발원(4)의 증착 속도 X2와 미리 설정된 설정 증착 속도 A2와는 거의 다르지 않다. 또한, 제2 막 두께계(7b)는 제1 증발원(3)으로부터 이격되어 있으므로, 제2 막 두께계(7b)가 혼합 증착 속도 Y2를 계측함에 있어, 제1 증발원(3)의 증착 속도 X1의 영향은 적고, 제1 증발원(3)의 증착 속도 X1과 미리 설정된 설정 증착 속도 A1과는 거의 다르지 않다. 따라서, 혼합 증착 속도 Y1, Y2, 도달량 비 B1, B2, 제1 및 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2, 및 설정 증착 속도 A1, A2의 사이에는, 이하의 관계식이 성립한다.

Y1=X1＋B2·A2 … (식 9)

Y2=B1·A1＋X2 … (식 10)

도달량 비 B1, B2는 미리 상수로서 부여되고, 설정 증착 속도 A1, A2는 설정값이므로, 2개의 막 두께계(7a, 7b)에 의해 혼합 증착 속도 Y1, Y2가 계측되고, 상기 식 9, 식 10을 각각 계측하면, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 개별적으로 산출할 수 있다. 즉, 제어 장치(8)에 설치된 계측부(85a, 85b)는, 각각 혼합 증착 속도 Y1, Y2로부터, 설정 증착 속도 A2, A1 각각에 도달량 비 B2, B1 각각을 곱한 값을 감산함으로써, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출할 수 있다. 즉, 제1 실시형태에 나타낸 연립 방정식의 해가 아니라, 상기 식 9, 식 10을 각각 계산하면, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2를 산출할 수 있다.

이 구성에 따르면, 제1 막 두께계(7a)에 의해 혼합 증착 속도 Y1가 계측되고, 제1 증발원(3)의 증착 속도 X1을 산출할 수 있어, 제2 막 두께계(7b)에 의해 혼합 증착 속도 Y2가 계측되고, 제2 증발원(4)의 증착 속도 X2를 산출할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 진공 증착 장치(1)는, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도 X1, X2 중 어느 한쪽을 개별적으로 산출하는 데 유용하고, 제조되는 박막에 요구되는 재료 조성에 따라, 각 재료의 증착 속도를 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 진공 증착 장치(1)에 의하면, 제1, 제2 증발원(3, 4)에 설치된 밸브(36, 46)의 개구도를 각각 제어하므로, 그것들의 온도를 제어하는 경우보다, 제1, 제2 증발원(3, 4)의 증착 속도를 신속히 조정할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되지 않고 각종 변형이 가능하다, 상기 실시형태에 있어서는, 2종류의 증착 재료를 2개의 증발원으로 증발시키는 예로 기초하여 설명하였으나, 예를 들면, 3종류의 증착 재료를 3개의 증발원으로 증발시키는 것이어도 된다. 이 경우, 제3 막 두께계를 사용하여, 혼합 증착 속도를 계측하고, 3개의 식의 연립 방정식의 해를 구하면, 각각의 증발원의 증착 속도를 개별적으로 산출할 수 있다.

본원은 일본 특허출원 제2012-013969호에 기초하며, 그 내용은 상기 특허 출원의 명세서 및 도면을 참조함으로써 본 발명에 포함된다.

1: 진공 증착 장치
2: 피증착체
3: 제1 증발원
30: 하나의 증착 재료
4: 제2 증발원
40: 다른 증착 재료
5: 통형체
7a: 제1 막 두께계
7b: 제2 막 두께계
81: 증착 속도 제어부
82a: 설정 증착 속도 기억부
82b: 설정 증착 속도 기억부
83a: 혼합 증착 속도 기억부
83b: 혼합 증착 속도 기억부
84a: 도달량 비 기억부
84b: 도달량 비 기억부
85: 계측부
86: 표시부
91: 통형 유로
92: 통형 유로
A1: 제1 증발원의 설정 증착 속도
A2: 제2 증발원의 설정 증착 속도
B1: 제2 막 두께계의 하나의 증착 재료의 도달량 비
B2: 제1 막 두께계의 다른 증착 재료의 도달량 비
X1: 제1 증발원의 증착 속도
X2: 제2 증발원의 증착 속도
Y1: 제1 막 두께계에 의해 계측되는 혼합 증착 속도
Y2: 제2 막 두께계에 의해 계측되는 혼합 증착 속도
C1: 제1 막 두께계에 의해 계측되는 제1 증발원만의 증착 속도
C2: 제2 막 두께계에 의해 계측되는 제1 증발원만의 증착 속도
D1: 제1 막 두께계에 의해 계측되는 제2 증발원만의 증착 속도
D2: 제2 막 두께계에 의해 계측되는 제2 증발원만의 증착 속도
E1: 제1 막 두께계에 의해 계측되는 제1 가상 혼합 증착 속도
E2: 제2 막 두께계에 의해 계측되는 제1 가상 혼합 증착 속도
F1: 제1 막 두께계에 의해 계측되는 제2 가상 혼합 증착 속도
F2: 제2 막 두께계에 의해 계측되는 제2 가상 혼합 증착 속도
K1: 제1 막 두께계에서의 증착 속도 보정 계수
K2: 제2 막 두께계에서의 증착 속도 보정 계수
Y'1: 제1 막 두께계에서의 혼합 증착 속도
Y'2: 제2 막 두께계에서의 혼합 증착 속도

Claims

피증착체에 복수의 증착 재료를 증착하는 진공 증착 장치로서,
하나의 증착 재료를 증발시키는 제1 증발원;
다른 증착 재료를 증발시키는 제2 증발원;
상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 동작을 각각 제어하는 증착 속도 제어부;
미리 설정된 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 설정 증착 속도 A1, A2를 각각 기억하는 설정 증착 속도 기억부;
상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 각각으로부터 증발한 증착 재료를 부착시켜 그 막 두께로부터 각 증착 재료의 혼합 증착 속도 Y1을 계측하고, 상기 제2 증발원보다 상기 제1 증발원에 가까운 위치에 배치된 제1 막 두께계;
각 증착 재료의 혼합 증착 속도 Y2를 계측하고, 상기 제1 증발원보다 상기 제2 증발원에 가까운 위치에 배치된 제2 막 두께계;
상기 2개의 막 두께계가 계측한 혼합 증착 속도 Y1, Y2를 각각 기억하는 혼합 증착 속도 기억부;
상기 제1 증발원으로부터 상기 2개의 막 두께계 각각에 도달하는 단위 시간당 상기 하나의 증착 재료 중 상기 제1 막 두께계에 대한 제2 막 두께계의 하나의 증착 재료의 도달량 비 B1과, 상기 제2 증발원으로부터 상기 2개의 막 두께계에 도달하는 단위 시간당 상기 다른 증착 재료 중 상기 제2 막 두께계에 대한 제1 막 두께계의 다른 증착 재료의 도달량 비 B2를 기억하는 도달량 비 기억부; 및
상기 혼합 증착 속도 기억부에 기억된 혼합 증착 속도 Y1, Y2와, 상기 도달량 비 기억부에 기억된 도달량 비 B1, B2로부터, 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출하는 계측부
를 포함하고,
상기 증착 속도 제어부는, 상기 계측부에 의해 산출되는 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2 중 적어도 어느 하나가, 상기 설정 증착 속도 기억부에 기억된 설정 증착 속도 A1, A2 중 적어도 어느 하나와 각각 일치하도록 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 중 적어도 어느 하나를 각각 제어하는,
진공 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 계측부는, 상기 혼합 증착 속도 기억부에 기억된 혼합 증착 속도 Y1, Y2에서, 상기 설정 증착 속도 기억부에 기억된 설정 증착 속도 A2, A1 각각에 상기 도달량 비 기억부에 기억된 도달량 비 B2, B1 각각을 곱한 값을 감산함으로써, 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 각각 산출하는, 진공 증착 장치.
제1항 또는 청구항 2항에 있어서,
미리 상기 제1 증발원만을 동작시켰을 때 상기 제1 막 두께계 및 상기 제2 막 두께계에 각각 계측되는 제1 증착 속도 C1, C2와, 미리 상기 제2 증발원만을 동작시켰을 때 상기 제1 막 두께계 및 상기 제2 막 두께계에 각각 계측되는 제2 증착 속도 D1, D2를, 각각 합산한 값을 제1 가상 혼합 증착 속도 E1, E2로 하고;
미리 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 양쪽을 동작시켰을 때 상기 제1 막 두께계 및 제2 막 두께계에 각각 계측되는 값을 제2 가상 혼합 증착 속도 F1, F2로 하고;
상기 계측부는, 상기 제1 가상 혼합 증착 속도 E1, E2를 상기 제2 가상 혼합 증착 속도 F1, F2로 각각 제산(除算)한 값인 증착 속도 보정 계수 K1, K2를, 상기 혼합 증착 속도 Y1, Y2에 각각 승산(乘算)하여 보정 후 혼합 증착 속도 Y'1, Y'2를 산출하고, 상기 보정 후 혼합 증착 속도 Y'1, Y'2를 상기 혼합 증착 속도 Y1, Y2 각각에 대신하여 사용하는, 진공 증착 장치.
제3항에 있어서,
상기 도달량 비 기억부는 상기 도달량 비 B1, B2를 미리 기억하고 있고, 상기 계측부에는, 상기 증착 속도 보정 계수 K1, K2가 미리 설정되어 있는, 진공 증착 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계측부가 산출한 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 증착 속도 X1, X2를 표시하는 표시부를 더 포함하는 진공 증착 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 속도 제어부는 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원의 온도를 각각 제어하는, 진공 증착 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 속도 제어부는, 상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 각각의 증발 개구부의 개구 면적을 변화시키는 밸브의 개구도(開口度)를 각각 제어하는, 진공 증착 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 증발원과 상기 제2 막 두께계와의 이격 거리가, 상기 제1 증발원과 상기 제1 막 두께계와의 이격 거리보다 짧은 진공 증착 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 증발원의 증발 개구부의 근방과, 상기 제2 막 두께계의 근방에 각각 개구를 가지는 통형 유로가 설치되어 있는, 진공 증착 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 증발원의 증발 개구부의 근방과, 상기 제1 막 두께계의 근방에 각각 개구를 가지는 통형 유로가 설치되어 있는, 진공 증착 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 증발원 및 상기 제2 증발원 및 상기 피증착체 사이의 공간을 둘러싸고, 상기 피증착체 측에 개구면을 가지는 통형체를 더 포함하는 진공 증착 장치.