KR20150015359A - Electron beam evaporation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 전자빔(電子beam)을 사용한 증착장치(蒸着裝置)에 관한 것이다.
The present invention relates to a deposition apparatus using an electron beam.
전자빔을 사용한 증착장치는, 소정의 전압에 의하여 가속화된 전자를 진공용기 내에 배치한 도가니(crucible) 내의 재료에 조사(照射)하여 가열함으로써 증발시키고, 이 증발된 재료를 진공용기 내에 배치한 피증착부재인 기판의 표면에 부착되도록 하여 박막(薄膜)을 형성하는 것이다.A vapor deposition apparatus using an electron beam is a vapor deposition apparatus in which electrons accelerated by a predetermined voltage are irradiated to a material in a crucible disposed in a vacuum container and heated to evaporate the evaporated material, To form a thin film (thin film) on the surface of the substrate.
이 증착장치는 많은 종류의 재료에 대하여 고속도의 성막(成膜)을 할 수 있기 때문에 여러 가지 용도로 사용되고 있지만, 전자빔이 도가니 내의 재료에 조사되어 발생하는 2차전자나 반사전자(反射電子)가 성막부에 입사함으로써 성막부의 조성변화(組成變化)를 야기하는 경우가 있다. 특히 기판으로서 유기 디바이스(有機 device)의 성막 프로세스 중에 전자빔 증착을 하는 경우에, 상기 2차전자나 반사전자에 의한 유기박막 표면의 조성변화, 유기 디바이스로서의 특성저하가 발생하는 경우가 있다.This deposition apparatus is used for various purposes because it can form a film at a high speed for many types of materials. However, when a secondary electron or a reflection electron (reflection electron) generated by irradiation of a material in an crucible with an electron beam is deposited (Compositional change) of the film-forming portion may occur. Particularly, when electron beam evaporation is performed as a substrate during the film formation process of an organic device, a change in the composition of the surface of the organic thin film due to the secondary electrons or reflected electrons, and deterioration of characteristics as an organic device may occur.
2차전자나 반사전자를 억제하기 위하여 예를 들면 특허문헌1이 알려져 있다. 특허문헌1에는, 기판과 도가니가 대향(對向)하는 공간에 한 쌍의 전자석(電磁石)을 자계(磁界)의 방향을 가로로 하여 대향하도록 배치하고, 기판의 근방에 프로브(probe)를 설치하여 상기 프로브에 흐르는 전자전류(電子電流)를 보면서 한 쌍의 전자석에 대한 여자전류(勵磁電流)를 조정하는 것이 개시되어 있다.For example,
그러나 상기 특허문헌1에서는, 자석에 의한 전자빔 편향자장(電子beam 偏向磁場)에 대한 간섭을 고려하면, 자석과 전자빔의 사이에 전자빔 편향에 영향을 주지 않도록 일정한 거리를 설정할 필요가 있어 자석을 기판에 치우치도록 설치하지 않을 수 없지만, 도가니와 기판이 대향하는 공간에 한 쌍의 자석에 의하여 자장영역을 형성하기 때문에 자석 자체가 차폐물(遮蔽物)이 되어 증착범위가 한정되므로 예를 들면 G2∼G4 사이즈의 대형의 글래스 기판(glass 基板)에 대한 적용이 곤란하다.However, in
또한 도가니로부터 기판으로 직접 입사하는 2차전자나 반사전자를 자석에 의하여 차폐할 수 있다고 하더라도, 자장영역에 의하여 기판방향으로부터 편향된 2차전자, 반사전자가 진공용기의 내벽 등에 반사됨으로써 자장영역을 돌아 들어가서 기판에 도달할 가능성이 있어, 한 쌍의 자석만으로는 기판의 성막면에 입사하는 전자를 완전하게 차폐할 수 없다는 문제도 있다.
Secondary electrons and reflected electrons, which are deflected from the substrate direction by the magnetic field region, are reflected on the inner wall of the vacuum container and so on, so that they can travel around the magnetic field region There is a possibility that electrons incident on the deposition surface of the substrate can not be completely shielded by a pair of magnets.
본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 기판과 도가니가 대향하는 공간에 자장영역을 형성하기 위한 자석 자체가 차폐물이 되어 증착 가능범위가 제한됨과 아울러, 2차전자나 반사전자가 기판으로 입사하는 것을 방지하는 효과가 낮다는 점이다.
The problem to be solved by the present invention is that a magnet itself for forming a magnetic field region in a space where a substrate and a crucible are opposed to each other becomes a shield to limit the deposition range and prevent the secondary electrons or the reflected electrons from entering the substrate The effect is low.
가속된 전자를 조사하여 가열함으로써 증발시킨 재료를, 형성한 자장에 의하여 전자를 차폐하면서 기판 표면에 부착시켜서 박막을 형성하는 전자빔 증착장치로서,An electron beam vapor deposition apparatus for forming a thin film by evaporating a material by irradiating and accelerating accelerated electrons by attaching the evaporated material to a surface of a substrate while shielding electrons by a formed magnetic field,
증착하는 기판 하방에 증착재료의 수용기를 위치시키고,Placing a receiver of the deposition material under the substrate to be deposited,
상기 수용기의 중심에서 기판의 중심방향의 상방 공간에, 상기 수용기의 중심을 사이에 두고 소정의 간격을 띄운 한 쌍의 자석을 설치하고, 이들 한 쌍의 자석에 있어서 각각의 기판중심측 끝부를 타방 끝부보다 하방으로 경사지게 배치하는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.A pair of magnets spaced apart from each other by a center of the receptacle are provided in a space above the center of the substrate at the center of the receptacle, And is arranged to be inclined downward than the end portion.
상기의 본 발명의 전자빔 증착장치는, 증착하는 기판 하방에 증착재료의 수용기를 위치시키는 것에 대응시켜서 최적의 자장을 형성하도록 자석을 배치함으로써 자석이 증착의 방해가 되는 차폐물이 되지 않도록 되어 있다.In the electron beam vapor deposition apparatus of the present invention, the magnets are arranged so as to form an optimum magnetic field in correspondence with the positioning of the receiver of the evaporation material below the substrate to be evaporated, so that the magnets do not become shields that interfere with evaporation.
또한 자석의 배치에 관해서는, 상기 수용기의 중심을 사이에 두고 소정의 간격을 띄운 한 쌍의 자석을 설치하고, 이들 한 쌍의 자석에 있어서 각각의 기판중심측 끝부를 타방 끝부보다 하방으로 경사지게 배치함으로써 자석이 증착의 방해가 되지 않으며, 또한 수용기를 향하여 조사된 전자빔에 의하여 발생하는 2차전자나 반사전자가 기판의 성막부에 직접 입사하는 것을 방지하고 있다.As for the disposition of the magnets, a pair of magnets spaced apart from each other with a predetermined distance therebetween is disposed between the centers of the receivers, and the respective center centers of the magnets are inclined downward from the other end The magnet does not interfere with the deposition and prevents the secondary electrons or the reflected electrons generated by the electron beam irradiated toward the receiver from directly entering the film forming portion of the substrate.
상기의 전자빔 증착장치에 있어서, 수용기의 주위에 어스된 전자 차폐판을 증착의 차폐물이 되지 않는 범위에서 설치하면, 2차전자나 반사전자가 내벽 등에 의하여 어스로 흐름으로써 기판 성막부로 입사하는 것을 억제할 수 있다.In the above-described electron beam vapor deposition apparatus, if the electromagnetic shielding plate grounded around the receptacle is provided within a range that does not become a shielding material for deposition, the secondary electrons or the reflected electrons flow into the earth through the inner wall, .
또한 상기의 전자빔 증착장치에 있어서, 기판의 증착면으로부터 수용기까지의 높이를 변경하는 수용기 승강기구와, 수용기의 상기 높이에 있어서의 자석의 경사 상단 높이를 변경하는 자석승강기구와, 자석의 경사각도를 변경하는 자석경사 변경기구와, 한 쌍의 자석의 간격을 변경하는 자석간 이동기구와, 상기 수용기 승강기구, 상기 자석승강기구, 상기 자석경사 변경기구, 상기 자석간 이동기구의 작동을 제어하는 제어부를 구비함으로써, 증착재료 종류와 기판 형상에 의거하여, 및 기판 외측의 회전궤적에 있어서 지름이 대향하는 위치에 설치한 전자계측기에 의하여 계측한 전자량에 의거하여 자석을 최적으로 배치할 수 있다.
The electron beam vapor deposition apparatus may further include a receiver elevating mechanism for changing the height from the deposition surface of the substrate to the receiver, a magnet elevating mechanism for changing the inclined upper height of the magnet at the height of the receiver, And a control section for controlling operations of the recipient elevator mechanism, the magnet elevator mechanism, the magnet inclination changing mechanism, and the inter-magnet moving mechanism, It is possible to optimally arrange the magnets on the basis of the type of the evaporation material and the shape of the substrate and on the basis of the amount of electrons measured by the electromagnetic measuring instrument provided at the position where diameters are opposite to each other on the rotation locus outside the substrate.
본 발명에서는, 전자빔 증착 시에 발생하는 반사전자나 2차전자가 전자빔 증착 전에 형성된 유기박막 표면에 입사함으로써 발생하는 유기박막의 조성변화를 기인으로 한 유기 디바이스의 특성이 저하되는 것을 억제하여, 영구자석에 의하여 방해되고 있었던 증착범위를 G4기판 사이즈까지는 기판의 전역으로까지 넓힐 수 있고, 또한 원리상 2차전자나 반사전자의 발생이 없어 이들을 기인으로 한 특성의 저하가 없는 저항가열식의 증착에 의하여 형성된 유기 디바이스와 동등한 특성이 얻어지고, 또한 상기 저항가열식의 경우에 비하여 고속 성막이 용이한 전자빔 증착장치의 사용이 가능하게 된다.In the present invention, it is possible to suppress deterioration of the characteristics of an organic device due to a change in the composition of an organic thin film, which is generated when reflected electrons or secondary electrons generated during electron beam deposition are incident on a surface of an organic thin film formed before electron beam deposition, The deposition range which was disturbed by the magnet can be extended to the entire area of the substrate up to the size of the G4 substrate and is formed by resistance heating type evaporation which does not generate secondary electrons or reflected electrons in principle The characteristics equivalent to those of the organic device can be obtained and it is possible to use an electron beam vapor deposition apparatus which is easier to form at a high speed than the case of the resistance heating type.
또한 본 발명은, 전자 차폐를 하는 자석에 전자석을 사용하였을 경우에, 영구자석에서는 증착에 사용하는 재료에 따라 자석 간격을 변경하였을 때에 필요하게 되는 자장조정(磁場調整)이 장치를 정지시켜서 할 필요는 없어, 복수의 재료를 연속적으로 증착하는 경우에 적절한 전자 차폐용 자장의 형성과 균일적인 막두께 분포를 가지며 또한 고속의 성막이 가능하게 된다.
Further, in the present invention, when an electromagnet is used for the electromagnetic shielding magnet, the magnetic field adjustment (magnetic field adjustment) necessary when the magnet gap is changed according to the material used for deposition in the permanent magnet must be stopped So that it is possible to form a magnetic field for electromagnetic shielding and to have a uniform film thickness distribution and to perform high-speed film formation when a plurality of materials are continuously deposited.
도1은, 본 발명의 전자빔 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도2의 (a), (b)는 본 발명의 전자빔 증착장치에 있어서의 자석의 최적배치를 나타내는 도면이다.
도3의 (a), (b)는 본 발명의 전자빔 증착장치의 기판에 대한 자석 및 수용기의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도4는, 본 발명의 전자빔 증착장치에 있어서의 전자 차폐판의 배치를 나타내는 도면이다.
도5는, 증착 레이트에 대한 자장의 영향량을 설명하기 위한 도면이다.
도6은, 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시한 시험에 있어서 유기EL소자의 증착범위 내의 위치를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electron beam vapor deposition apparatus of the present invention. FIG.
2 (a) and 2 (b) are views showing the optimum arrangement of the magnets in the electron beam vapor deposition apparatus of the present invention.
3 (a) and 3 (b) are views showing the arrangement relationship of the magnet and the receiver with respect to the substrate of the electron beam vapor deposition apparatus of the present invention.
4 is a view showing the arrangement of the electromagnetic shielding plate in the electron beam vapor deposition apparatus of the present invention.
5 is a diagram for explaining the influence amount of the magnetic field on the deposition rate.
Fig. 6 is a view showing the position within the deposition range of the organic EL device in the test conducted to confirm the effect of the present invention. Fig.
본 발명에서는, 2차전자(二次電子)나 반사전자(反射電子)가 기판에 입사하는 것 또한 자석 자체가 차폐물이 되어 증착(蒸着)을 방해하는 것의 양자(兩者)를 억제한다는 목적을, 증착하는 기판 하방에 증착재료의 수용기(收容器)를 위치시키고 또한 수용기의 중심에서 기판의 중심방향의 상방 공간에, 수용기의 중심을 사이에 두고 소정의 간격을 띄운 한 쌍의 자석을 설치하고, 이들 한 쌍의 자석에 있어서 각각의 기판중심측 끝부를 타방(他方) 끝부보다 하방으로 경사지게 배치함으로써 실현하였다.In the present invention, the purpose of suppressing both of the secondary electrons (secondary electrons) and the reflection electrons (reflected electrons) entering the substrate and the magnet itself as a shielding material hinders evaporation A pair of magnets spaced apart from each other by a center of the receiver is installed in a space above the center of the substrate at the center of the substrate and a receiver of the evaporation material is positioned below the substrate to be deposited , And by arranging the center side end portions of the respective substrates in the pair of magnets so as to be inclined downward from the other (the other) end portion.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면에는 본 발명의 전자빔 증착장치(電子beam 蒸着裝置)의 특징이 되는 요부만을 나타내고, 도면에 나타내는 것을 생략한 부재에 대해서는 이하의 설명 중에서는 참조부호를 붙이지 않고 있다.In the drawings, only essential parts that are features of the electron beam evaporation apparatus of the present invention are shown, and members omitted in the drawings are not given the same reference numerals in the following description.
본 예의 전자빔 증착장치는, 진공용기의 내부 상방에, 표면에 박막(薄膜)을 형성하는 예를 들면 사각형 모양의 기판(1)을 설치하고, 상기 기판(1)의 면중심(面中心)을 회전시키면서 증착을 하는 구성으로 되어 있다.In the electron beam vapor deposition apparatus of this embodiment, a
기판(1)은 예를 들면 G4 사이즈까지를 대상으로 하고 있고, 유기막(有機膜)과 금속 또는 투명전극(透明電極)으로 구성되는, 유기EL 조명, 유기EL 디스플레이, 유기TFT, 유기태양전지와 같은 소위 유기 디바이스(有機 device)에 제공된다.The
2는, 증착재료(蒸着材料)(이하, 재료라고 기재한다)가 장입(裝入)된 수용기인 도가니(crucible)이다. 도가니(2)는, 기판의 끝부, 본 예에서는 사각형 모양의 기판(1)의 회전 원궤도 하방에 배치되어 있다.2 is a crucible which is a receiver into which an evaporation material (evaporation material) (hereinafter referred to as a material) is charged. The
도가니(2)는, 본 예에서는 도가니 승강기구(crucible 昇降機構)(21)에 의하여 그 높이와 기판(1)의 증착면으로부터의 거리(후술하는 높이(H) : 도3을 참조)를 변경할 수 있도록 되어 있다. 도가니(2)는, 예를 들면 하나의 증발원(蒸發源) 위치에서 복수의 재료를 절체(切替)하여 사용하는 소위 터릿방식(turret方式)을 사용하는 경우가 있다. 이 때에 재료별로 고유의 증착분포를 가지기 때문에, 상기한 바와 같이 도가니 승강기구(21)에 의하여 증착원으로 사용하는 재료별로 그 높이(H)를 변경하여 막두께의 균일성을 유지하도록 되어 있다.The
또 도가니(2)를 기판(1)의 중심축으로부터의 거리를 이동시켜서 조정하지 않는 이유는, 상기한 바와 같이 복수의 재료를 증착하는 터릿방식에서는 도가니(2)와, 기판(1)의 중심축으로부터의 거리(Y)를 이동시키는 것은 구조상 곤란한 것을 이유로 한다.The reason why the
이 도가니(2)에 장입된 재료는, 전자빔원(電子beam源)인 전자총(電子銃)(3)으로부터 조사된 전자가 자석에 의하여 그 진로가 편향되어 도가니(2)로 인도되고, 도가니(2)에 도달한 전자의 충돌에 의하여 가열되어 증발한다. 전자빔 진로편향용의 자석의 구성에 대한 도시(圖示) 및 설명은 생략한다.The material charged into the
전자빔원에 관해서는, 본 예에서는 가속전압에 의존하는 X선량을 감소시키기 위하여 저가속전압(예를 들면 - 6kV 이상)의 조정이 가능하도록 되어 있다. 증착대상인 유기 디바이스에 대한 증착에 있어서는 가속전압이 - 2kV 이상에서 증착을 한다.With respect to the electron beam source, in this embodiment, it is possible to adjust the low-speed voltage (for example, -6 kV or more) to reduce the X-ray dose depending on the acceleration voltage. Deposition is carried out at an acceleration voltage of-2 kV or more for the deposition of organic devices to be deposited.
4(4A, 4B)는, 도가니(2) 내의 재료에 조사된 후에 발생하는 2차전자, 반사전자를 편향시키기 위한 예를 들면 네오디뮴 자석(neodymium 磁石), 사마륨-코발트 자석(samarium-cobalt 磁石)과 같은 자석이며, 본 예에서는 도2(a)에 나타내는 바와 같이 도가니(2)에 있어서 기판(1) 방향의 공간에, 상기 도가니(2)의 중심을 사이에 두고 상기 중심으로부터 서로 이간하는 방향으로 소정의 등간격(等間隔)을 두고 N극과 S극을 대향(對向)시키고 또한 일단측(一端側)을 타단측(他端側)으로 경사지게 배치한다.4 (4A and 4B) are made of, for example, neodymium magnets, samarium-cobalt magnets, and the like for deflecting secondary electrons and reflected electrons generated after irradiation of the material in the
자석(4)의 NS극의 배치는, 도2(b)에 나타내는 바와 같이 기판(1)의 중심을 향하여 우측이 N극, 좌측을 S극으로 한다. 본 실시예에서는 자석(4A)을 S극, 자석(4B)을 N극으로 하여, 자계(磁界)의 방향은 자석(4B)으로부터 자석(4A)의 방향이 된다. 이 때에 전자빔 증착장치에서 발생한 전자는 자석(4A, 4B) 내의 자계에 진입하면, 전자는 기판(1)의 외부로 유도된다(반대로 자석(4A)을 N극, 자석(4B)을 S극으로 하면, 기판측으로 전자가 유도된다).The arrangement of the NS poles of the
자석(4(4A,4B))은, 본 예에서는 도1에 나타내는 바와 같이 자석승강기구(磁石昇降機構)(41)에 의하여 후술하는 도가니(2)의 상면으로부터의 「높이(H')」를, 자석경사 변경기구(磁石傾斜 變更機構)(42)에 의하여 후술하는 자석(4)의 「경사(θ)」의 각도를, 자석간 이동기구(磁石間 移動機構)(43)에 의하여 후술하는 도가니(2)를 사이에 둔 자석(4A, 4B)의 「거리(C)」를 각각 변경할 수 있도록 구성되어 있다.The magnets 4 (4A and 4B) have a height H 'from the upper surface of the
또 상기한 바와 같이 도가니(2)는 도가니 승강기구(21)에 의하여 그 높이와 기판(1)의 증착면으로부터의 거리(후술하는 높이(H))를 변경하지만, 기판(1)의 중심으로부터의 거리(Y)는 변경하지 않는 구성으로 되어 있다. 여기에서 본 예에서는, 사용하는 재료에 따라서는 기판(1)에 대한 증착분포가 변화하기 때문에 도가니(2)의 높이(H)를 변경할 필요가 있지만, 자석(4)이 증착범위를 덮을 수 없어 전자 차폐가 곤란하게 되는 경우 혹은 자석(4) 자체가 증착의 방해가 되는 경우가 있다.As described above, the
그래서 본 예에서는, 도1에 나타내는 바와 같이 기판(1)의 회전궤적에 있어서 지름이 대향하는 위치에 설치한 전자계측기(45)에 의하여 기판(1)에 도달하는 전자량(電子量)을 모니터하여, 후술하는 자석배치조건이 되도록 자석(4)의 「높이(H')」를 자석승강기구(41)에 의하여, 「경사(θ)」를 자석경사 변경기구(42)에 의하여, 「거리(C)」를 자석간 이동기구(43)에 의하여 변경하도록 되어 있다.1, the amount of electrons (the amount of electrons) reaching the
본 발명의 전자빔 증착장치는, 제어부(制御部)(10)에 있어서 도면에 나타내지 않은 입력부에서 입력한 증착재료의 종류와 기판(1)의 형상(기판(1)의 세로 × 가로)에 의거하여 도가니 승강기구(21), 자석승강기구(41), 자석경사 변경기구(42), 자석간 이동기구(43)의 초기작동을 제어하고, 증착이 시작되면 상기의 전자계측기(45)로부터의 출력이 제어부(10)로 보내져서 리니어 제어(linear 制御)되도록 구성되어 있다.The electron beam vapor deposition apparatus of the present invention is characterized in that the
5는, 도4에 나타내는 바와 같이 반사전자나 2차전자가 기판(1)에 도달하는 것을 방지하기 위하여 설치한 전자 차폐판(電子 遮蔽板)이다. 전자빔의 전자는, 자석(4)의 자장(磁場)에 의하여 자석(4A, 4B) 사이의 전자는 여기에서 차폐되지만, 자석(4)의 하방을 통과한 후에 자장에 의하여 구부러진 전자가 기판(1)으로 입사하는 것이 있다. 또한 기판(1)의 외부로 날아가서 진공용기 내에서 반사된 전자도 기판(1)에 도달하는 것이 있다.5 is an electromagnetic shielding plate (electron shielding plate) provided to prevent reflected electrons and secondary electrons from reaching the
그래서 본 예에서는, 자석(4)과 도가니(2)가 위치하는 자장의 하방에 도가니(2)를 둘러싸도록 전자 차폐판(5)을 설치하고 있다. 전자 차폐판(5)은 어스 접속(earth 接續)되고, 도가니(2)의 주위에, 기판(1)의 중심방향(이것을 전방이라고 한다)과 원궤적의 외측방향(이것을 후방이라고 한다), 자석(4A, 4B)의 이간폭(離間幅)방향(이것을 측방이라고 한다) 및 도가니(2)에서 본 기판(1)의 방향(이것을 상방이라고 한다)에 설치되어 있다.Thus, in this example, the electromagnetic shielding plate 5 is provided below the magnetic field where the
구체적으로는, 본 예에서는 전자 차폐판(5)을 도4에 나타내는 바와 같이 배치하고 있다. 자석(4A, 4B) 상호간의 하단 및 하단 사이에 전방의 전자 차폐판(5A)을, 자석(4A, 4B) 상호간의 상단 및 상단 사이에 상방의 전자 차폐판(5B)을, 자석(4A, 4B) 상호간의 외측부에 측방의 전자 차폐판(5C, 5D)을, 도가니(2)의 후방에 전자 차폐판(5E)을 각각 간극 없이 설치하여, 자석(4A, 4B)의 간격을 개구(開口)로 하고 도가니(2)를 덮는 프레임을 전자 차폐판(5)에 의하여 구성하고 있다.Specifically, in this example, the electromagnetic shielding plate 5 is arranged as shown in Fig. The
또 이 전자 차폐판(5)은, 상기한 바와 같이 도가니(2) 및 자석(4)의 배치가 각 기구(21, 41, 42, 43)에 의하여 변경되는 경우에는 간극 없이 설치할 수 없는 경우가 있지만, 자석(4)에 의하여 전자 차폐가 충분히 가능한 경우에는 도가니(2)나 자석(4)의 이동 스트로크(移動 stroke)분의 간극이 존재하더라도 상관없다.The electromagnetic shielding plate 5 can not be installed without gaps when the arrangement of the
이와 같이 전자 차폐판(5)을 설치함으로써 반사전자가 차단되고, 그 이외의 방향으로 날아가는 전자도 전자 차폐판(5)에 의하여 폐쇄된 프레임 공간에 감금되어 최종적으로 어스로 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 기판(1)의 증착범위에 전자가 도달하는 것을 매우 효과적으로 방지하는 것이 가능하게 된다.As described above, by providing the electromagnetic shielding plate 5, the reflected electrons are blocked, and the electrons flying in other directions are confined in the frame space closed by the electromagnetic shielding plate 5 and eventually dropped to the earth, It becomes possible to very effectively prevent electrons from reaching the deposition range of the
다음에 기판(1) 및 도가니(2)의 위치에 의거한 자석(4A, 4B)의 배치에 관하여 도2 및 도3을 사용하여 구체적으로 설명한다. 또한 이하의 자석(4)의 배치조건은, 전자 차폐효과가 최적이 되는 자장발생범위의 조건이기도 하다.Next, the arrangement of the
또 본 발명에서는, 전자 차폐를 하기 위하여 자석(4)을 전자석(電磁石)으로 하였을 경우의 자장발생출력을 조정하지 않고 자석(4)의 증착 중의 자장발생출력을 일정하게 하였을 경우에 있어서, 자석(4)의 배치를 적절한 조건으로 함으로써 전자 차폐와 균일적이고 또한 고속의 성막(成膜)을 가능하게 하는 것을 목적으로 하고 있다.In the present invention, in the case where the output of magnetic field generation during deposition of the
(자장의 빔에 대한 영향)(Influence of the magnetic field on the beam)
전자 차폐를 목적으로 한 자석(4)의 자장이 빔궤도 상까지 미치는 경우에 전자빔의 편향, 수렴에 영향을 끼쳐서 재료에 대한 전자빔의 집중적인 조사가 이루어지지 않아, 증착 레이트(蒸着 rate)의 저하가 일어난다. 도5를 보면 빔궤도 상의 자속밀도(磁束密度)가 O.5mT에서 레이트가 10% 저하하는 것으로부터, 본 실시예에서는 「전자 차폐 목적으로 형성되는 자장이, 빔궤도 상에서 자속밀도가 0.5mT 이상으로 되지 않도록」 배치한다.When the magnetic field of the
(자석배치)(Magnet placement)
기본적으로는 증착재료나 기판의 증착면적에 따라 예를 들면 자석(4)의 자장발생출력이나 전자빔의 출력을 조정함으로써 어떻게 하더라도 대응할 수 있지만, 본 예에서는 그러한 전기적 제어에 의한 것을 목적으로 하지 않고, 성막조건에 적합한 「자석(4)의 자장발생출력을 일정하게 하였을 경우에 있어서의 기판(1)의 증착면적에 대응하는 자석(4)의 최적의 배치조건」을 찾아내는 것을 목적으로 하고 있다.Basically, it is possible to cope with the problem by adjusting the output of the magnetic field generated by the
도가니(2)는 상기한 바와 같이 기판(1)의 하방에 위치시킨다. 기판(1)의 하면(성막부)과 도가니(2)의 상면과의 거리는 증착재료에 따라 고유의 증착분포를 가지기 때문에, 소정의 막두께 균일성이 얻어지는 높이로 변경하여 결정된다. 또한 본 예에서는 전자계측기(45)의 출력을 사용하여 기판(1)에 도달하는 전자량을 계측하여, 기판(1)의 하면(성막부)과 도가니(2)와의 거리에 따라 자석의 배치를 결정한다. 이하, 자석(4)은 기판(1)에 대한 도가니(2)의 위치를 기준으로 하여 각각 결정하고 있다.The
도3에 나타내는 바와 같이 자석(4)에 관해서는, 도가니(2)의 상면으로부터의 「높이(H')」, 자석(4)의 「길이(B)」와, 자석(4)의 「경사(θ)」, 자석(4A, 4B) 사이의 「거리(C)」를 다음과 같이 하면 좋다.As shown in Fig. 3, with respect to the
「높이(H')」 : 200mm ≤ 높이(H') ≤ 400mm&Quot; height (H ') ": 200 mm < height (H') &
도가니(2)의 상면으로부터, 경사지게 배치하는 자석(4)에 있어서 기판(1)의 외주측의 끝부 즉 상단까지의 높이(H')(거리)는 200mm ≤ 높이(H') ≤ 400mm로 하면 좋다. 자석(4)의 상단높이가 200mm보다 낮으면(도가니(2)에 접근한다), 전자빔의 증발원 상으로의 편향, 수렴에 간섭하여 효율적인 재료가열이 이루어지지 않아 성막속도가 저하된다. 한편 자석(4)의 상단높이가 400mm보다 높으면(도가니(2)로부터 멀어진다), 증착에 있어서의 차폐물이 된다.Assuming that the height H '(distance) from the upper surface of the
「길이(B)」"Length (B)"
자석(4)의 길이(B)는, 기판(1)의 회전궤적에 있어서 지름이 대향하는 위치와 도가니(2)의 중심을 수직의 동일 평면 상에서 연결하는 가상선(P, P')을 뺀 범위(파선) 이상의 길이로 한다. 이 자석(4)의 길이(B)는 기판(1)의 회전지름, 도가니(2)의 기판(1)에 대한 높이, 자석(4)의 높이(H'), 후술하는 경사(θ)를 요인으로 하여 변경되지만, 반대로 말하면 자석(4)의 길이(B)를 고정하더라도 상기 요인을 변경하면 대응할 수 있는 범위라면 고정된 길이라도 상관없다.The length B of the
「자석경사(θ)」 : 5° ≤ 자석경사(θ) ≤ 45°&Quot; magnetic gradient (&thetas;) ": 5 DEG &le;
자석(4)이 전자빔에 영향을 주지 않으며, 또한 자석(4)에 있어서 하방으로 경사진 하단면(下端面)(A)이 기판(1)의 회전중심을 넘지 않는 범위가 됨과 아울러 도가니(2)의 중심과 상기 기판(1)의 회전궤도에 있어서 지름이 가장 먼 부분을 수직의 동일 평면 상에서 연결하는 가상선(P') 상에 거의 위치하도록 설정한다. 한편 자석(4)의 경사진 상단면(上端面)은 상기 높이(H')에서 규정하는 바와 같다. 따라서 자석(4)의 길이(B)에 따라 자석(4)의 상단면이 높이(H')에 의하여, 하단면이 가상선(P')에 의하여 규정되는 위치가 되도록 경사진 자석(4)의 경사(θ)는 대략 5° ≤ 자석경사(θ) ≤ 45°가 된다.The
경사(θ)가 5°보다 작으면, 기판(1)이 증착의 차폐물이 됨과 아울러, 예를 들면 기판(1)의 중심에 대하여 반대측에 다른 증착원이나 기구를 설치하는 경우에는 이들이 차폐물이나 간섭물로서 저해요인이 될 가능성이 높아진다. 한편 경사(θ)가 45°보다 크면, 가상선(P - P')의 범위를 자석으로 덮을 수 없어, 반사전자나 2차전자의 편향에 필요한 자장형성영역 외부로부터 전자가 통과하여 기판(1)에 도달하거나 또는 전자빔이 상기한 전방으로부터 후방으로 진행하는 경우에, 상기한 전자 차폐용 자장에 의한 전자빔 궤도로의 간섭이 발생할 가능성이 높아진다.If the inclination angle? Is less than 5 degrees, the
「거리(C)」 : 100mm ≤ 거리(C) ≤ 400mmDistance (C): 100 mm? Distance (C)? 400 mm
기판(1)에 대한 증착이 방해가 되지 않는 간격으로 하는 것이 전제가 되어, 도가니(2)를 사이에 둔 자석(4A, 4B)의 간격이 100mm보다 짧으면, 자석(4)이 증착의 차폐물이 된다. 한편 도가니(2)를 사이에 둔 자석(4A, 4B)의 간격이 400mm보다 길면, 전자 차폐에 필요한 자장을 형성하는 것이 어려워진다. 또는 진공용기 내에서 다른 증착원의 차폐물이나 다른 기구의 간섭물이 될 가능성이 있다.It is premised that the deposition on the
다음에 자석(4)의 상기 배치조건을 충족시킨 하기 구성에 있어서 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시한 실험의 결과를 나타낸다. 우선 기초적 요건으로서, 전자빔은 가속전압이 - 2kV 이하 예를 들면 - 2kV로 하고, 자석(4)에 있어서 자석(4A, 4B) 사이의 자속밀도를 5mT 이상 예를 들면 영구자석에 의하여 5mT로 설정하였다.Next, the results of an experiment conducted to confirm the effect of the present invention in the following constitution satisfying the arrangement condition of the
또한 도가니(2)에 있어서 기판(1)의 중심으로부터의 거리(Y)는, 기판이 회전을 하는 경우에 회전궤적의 반경(D)의 0.5배 이상 예를 들면 1배의 위치 즉 회전궤적의 바로 아래에 도가니 중심이 위치하도록 배치하였다.Further, the distance Y from the center of the
기판(1)의 증착면으로부터 도가니(2)의 중심까지의 거리(H)는, 상기 자석(4)의 높이(H')와의 관계에 의하여 당연히 (자석(4)의) 높이(H') < 거리(H)로 하지만, 도가니(2)의 중심으로부터 기판(1)의 중심까지의 거리(Y)를 1500mm 이하로 하는 점을 아울러 최종적으로 결정된다.The distance H from the deposition surface of the
기판(1)의 증착면으로부터 도가니(2)의 중심까지의 거리(H)와, 도가니(2)에 있어서 기판(1)의 중심으로부터의 거리(Y)는 목표 막두께 균일성이 되는 배치이면 특별하게 상한은 없지만, 도가니(2)의 중심으로부터 기판(1)의 중심까지의 거리(Y)가 1500mm보다 길어지면 증착 레이트가 저하되기 때문에, 증착 레이트가 10Å/s 이상이 얻어지는 1500mm를 도가니(2)의 중심으로부터 기판(1)의 중심까지의 거리(Y)의 상한으로서 설정하였다.The distance H from the deposition surface of the
이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시한 시험의 결과를 나타낸다. 시험은 다음의 조건에서 제작한 유기EL소자를 평가함으로써 이루어졌다.The results of tests conducted to confirm the effects of the present invention are shown below. The test was conducted by evaluating the organic EL device manufactured under the following conditions.
평가용의 유기EL소자는, 370mm × 470mm와 550mm × 650mm의 기판(1)에 있어서 증착범위 내의 중앙(기판중심으로부터의 거리가 Omm)과 끝부(기판중심으로부터의 거리가 250mm와 375mm)의 2개의 장소에서 가로와 세로가 각각 50mm인 글래스 기판 상에 패터닝 형성(patterning 形成)된 ITO(Indium Tin Oxide ), 유기박막의 증착 후에 가로와 세로가 각각 2mm인 소자가 되도록 증착 마스크를 사용하여 알루미늄을 증착 레이트가 10Å/s, 막두께가 2000Å로 전자빔 증착을 하여 제작하였다. 이하, 도6에 나타내는 바와 같이 증착범위에 있어서, 중앙에서 제작한 유기EL소자를 「중앙소자」라고, 끝부에서 제작한 유기EL소자를 「끝부소자」라고 기재한다.The organic EL device for evaluation has a structure in which the center (distance from the center of the substrate is Omm) and the end portion (distance from the center of the substrate is 250 mm and 375 mm) in the deposition range in the
하기의 표1에는, 자석(4)에 있어서의 높이(H'), 길이(B), 경사(θ), 간격(C)을 상기 조건에 따른 표1과 같이 하여 증착을 하고, 기판(1)에 입사되는 전자량(전류밀도)과 발광효율에 대하여 평가한 결과를 나타낸다. 한편 하기의 표2에는, 상기 조건에 따라 없거나 혹은 빠진 조건에 의하여 증착을 한 결과를 나타낸다.In Table 1 below, the height H ', the length B, the inclination? And the interval C in the
전자빔 증착 시의 2차전자, 반사전자에 의하여 선행하여 형성된 유기박막층이 조성변화되었을 경우에는 발광효율이 저하된다(X선에 의한 유기박막으로의 조성변화, 디바이스 특성의 저하가 발생하지 않는 것을 확인한 가속전압에 의하여 평가). 이 때문에 레퍼런스(reference)로서 2차전자, 반사전자가 발생하지 않는 저항가열방식(抵抗加熱方式)에 의하여 제작된 소자의 발광효율과 비교함으로써 2차전자, 반사전자량에 의한 영향을 평가하였다.When the composition of the organic thin film layer formed by the secondary electron and the reflection electron in the electron beam deposition was changed, the emission efficiency was lowered (it was confirmed that the composition change into the organic thin film by X-ray and the deterioration of the device characteristics did not occur Evaluated by acceleration voltage). For this reason, the influence of secondary electrons and the amount of reflected electrons was evaluated by comparing the luminous efficiency of a device manufactured by a resistance heating method (resistance heating method) in which secondary electrons and reflected electrons were not generated as references.
자석(4)의 배치조건 등을 충족시키지 않는 구성의 경우(표2)에는, 특히 자석(4)을 수평 모양으로 배치한 경사(θ)가 O°(즉 경사 없음) 혹은 상기 범위의 상한을 넘은 결과, 자석 자체가 증착의 차폐물이 되거나 2차전자나 반사전자를 차폐할 수 없어, 기판(1)에 도달하여 버리기 때문에 소자의 특성은 저하되었다.In the case of the configuration (Table 2) in which the arrangement conditions of the
자석(4)의 배치조건을 충족시키는 본 예 구성의 경우(표1)에는, 증착범위에 2차전자나 반사전자가 입사하는 것을 방지하여, 기판(1)의 증착범위 전역(全域) 즉 중앙소자, 끝부소자 모두 유기박막에 대하여 조성변화 등을 발생시키는 전자량을 차폐할 수 있다는 것을 저항가열방식에 의하여 알루미늄을 증착한 소자와 동등한 발광효율이 얻어진 것으로부터 확인하였다. 또한 전자 차폐판을 조합시킴으로써 더 효과적으로 전자 차폐가 가능한 것도 확인하였다.In the case of the configuration example (Table 1) that satisfies the arrangement condition of the
상기의 실시예에서는, 기판을 회전시켜서 증착을 하지만 기판을 고정하거나 혹은 반송하더라도 상관없다. 이 경우의 자석배치는 기판 혹은 증착 개구부를 회전시켰을 경우의 회전궤적을 그리고, 이 회전궤적에 의거하여 결정하면 된다.
In the above embodiment, the substrate is rotated and vaporized, but the substrate may be fixed or transported. The magnet arrangement in this case may be determined based on the rotation locus when the substrate or the deposition opening is rotated.
1 : 기판
2 : 도가니
21 : 도가니 승강기구
3 : 전자총
4 : 자석
4A, 4B : 자석
41 : 자석승강기구
42 : 자석경사 변경기구
43 : 자석간 이동기구
45 : 전자계측기
5 : 전자 차폐판
5A∼5E : 전자 차폐판
10 : 제어부1: substrate
2: Crucible
21: crucible lift mechanism
3: Electron gun
4: Magnet
4A, 4B: magnet
41: Magnet lift mechanism
42: Magnet slope changing mechanism
43: Magnet transfer mechanism
45: Electronic measuring instrument
5: Electronic shielding plate
5A to 5E: electromagnetic shield plate
10:
Claims (3)
증착하는 기판의 하방에 증착재료의 수용기(收容器)를 위치시키고,
상기 수용기의 중심에서 기판의 중심방향의 상방 공간에, 상기 수용기의 중심을 사이에 두고 소정의 간격을 띄운 한 쌍의 자석을 설치하고, 이들 한 쌍의 자석에 있어서 각각의 기판중심측 끝부를 타방(他方) 끝부보다 하방으로 경사지게 배치하는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치.
An electron beam evaporation apparatus in which a material evaporated by irradiating and heating accelerated electrons is adhered to a surface of a substrate to form a thin film while forming a magnetic field for shielding incidence of electrons from the substrate, (Electron beam evaporation device)
Placing a receiver of the evaporation material under the substrate to be evaporated,
A pair of magnets spaced apart from each other by a center of the receptacle are provided in a space above the center of the substrate at the center of the receptacle, Is arranged so as to be inclined downward from an end of the electron beam evaporation device (2).
수용기의 주위에 어스(earth)된 전자 차폐판(電子 遮蔽板)을 설치하는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치.
The method according to claim 1,
Wherein an electromagnetic shielding plate (electron shielding plate) is provided on the periphery of the receiver.
기판의 증착면으로부터 수용기까지의 수용기의 높이를 변경하는 수용기 승강기구(收容器 昇降機構)와, 수용기의 상기 높이에 있어서의 자석의 경사 상단(上端) 높이를 변경하는 자석승강기구(磁石昇降機構)와, 자석의 경사각도를 변경하는 자석경사 변경기구(磁石傾斜 變更機構)와, 한 쌍의 자석의 간격을 변경하는 자석간 이동기구(磁石間 移動機構)와, 증착재료 종류와 기판 형상에 의거하여 및 기판의 회전궤적에 있어서 지름이 대향하는 위치에 설치한 전자계측기에 의하여 계측한 전자량(電子量)에 의거하여 상기 수용기 승강기구, 상기 자석승강기구, 상기 자석경사 변경기구, 상기 자석간 이동기구의 작동을 제어하는 제어부(制御部)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착장치.3. The method according to claim 1 or 2,
A receiver elevator mechanism for changing the height of the receiver from the deposition surface of the substrate to the receiver and a magnet elevator mechanism for changing the height of the inclined upper end of the magnet at the height of the receiver A magnet inclination changing mechanism for changing the inclination angle of the magnet, an inter-magnet moving mechanism (inter-magnet moving mechanism) for changing the interval between the pair of magnets, (Magnetic amount) measured by an electromagnetic measuring instrument provided at a position where diameters of the magnet are opposite to each other on the rotation locus of the substrate, And a control section (control section) for controlling the operation of the interlayer movement mechanism.
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