KR20210037507A - 증발원 장치, 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
[과제] 용기를 다중으로 둘러싸는 복수의 히터를, 히터끼리 접촉하지 않도록 지지하고, 효율적으로 용기 내의 증착 재료를 가열할 수 있는 증발원 장치, 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 증착 재료가 수용되는 용기와, 상기 용기의 주위에 다중으로 설치되는 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서, 상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고, 상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제1 지지 부재를 구비하고, 상기 제1 지지 부재는, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터 중 일방의 히터의 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.
[해결 수단] 증착 재료가 수용되는 용기와, 상기 용기의 주위에 다중으로 설치되는 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서, 상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고, 상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제1 지지 부재를 구비하고, 상기 제1 지지 부재는, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터 중 일방의 히터의 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 증발원 장치, 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 디스플레이의 일종으로서, 유기 재료의 전계발광을 이용한 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 장치가 주목을 받고 있다. 이러한 유기 EL 디스플레이 등의 전자 디바이스의 제조에 있어서, 증발원 장치를 이용하여, 기판 상에 유기 재료나 금속 전극 재료 등의 증착 재료를 증착시켜 성막을 행하는 공정이 있다.
복수의 히터를 갖는 구성으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1과 같은 성막 장치가 알려져 있다. 이 성막 장치는, 원료가 충전되는 도가니와, 도가니를 덮도록 배치된 제1 히터와, 이에 더해 제1 히터를 덮도록 배치된 열반사판과, 열반사판을 덮도록 배치된 제2 히터를 구비한 구성으로 되어 있다. 그러나, 이 특허문헌 1의 제2 히터는, 슈라우드를 가열하여 냉각면에 응축 또는 흡착되어 있는 불순물 가스를 가열하여 제거하기 위한 것으로, 도가니의 가열에 기여하는 것은 아니었다.
이에, 특허문헌 1의 성막 장치에서, 열반사판을 떼어 내고, 제2 히터의 복사열이 도가니에 직접 조사되도록 구성하는 것이 생각되지만, 제1 히터, 제2 히터의 구체적인 지지 구조가 기재되어 있지 않다. 특히, 제1 히터와 제2 히터가 접촉하면 접촉부가 손상될 우려가 있다. 또한, 드러난 전열선을 이용하고 있을 경우에는, 이상 전류가 흘러, 소손될 우려도 있다.
본 발명의 목적은, 용기를 다중으로 둘러싸는 복수의 히터를, 히터끼리가 접촉하지 않도록 지지하고, 효율적으로 용기 내의 증착 재료를 가열할 수 있는 증발원 장치, 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 증발원 장치는,
증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제1 지지 부재를 구비하고,
상기 제1 지지 부재는, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터 중 일방의 히터의 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 발명의 증발원 장치는,
증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비하고 있는 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제3 지지 부재를 구비하고,
상기 제3 지지 부재는, 상기 제1 히터의 히터선을 지지하는 제3 히터선 지지부와, 상기 제2 히터의 히터선을 지지하는 제4 히터선 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.
나아가, 다른 발명의 증발원 장치는,
증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터를 지지하는 제4 지지 부재와 제2 히터를 지지하는 제5 지지 부재를 가지고,
상기 제4 지지 부재는 제1 히터에 대해 제2 히터와 반대측에 배치되고, 상기 제5 지지 부재는 제2 히터에 대해 제1 히터와 반대측에 배치되고,
상기 제4 지지 부재는, 상기 제1 히터의 히터선을 지지하는 제5 히터선 지지부를 가지고, 상기 제5 지지 부재는, 상기 제2 히터의 히터선을 지지하는 제6 히터선 지지부를 가지고,
상기 제4 지지 부재와 상기 제5 지지 부재가, 하나의 지지 부재조로서 서로 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 성막 장치는,
증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제1 지지 부재를 구비하고,
상기 제1 지지 부재는, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터 중 일방의 히터 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부를 갖는 증발원 장치와,
상기 증발원 장치가 배치되고, 상기 증착 재료의 증착이 행해지는 진공 챔버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 성막 장치는,
증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비하고 있는 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제3 지지 부재를 구비하고,
상기 제3 지지 부재는, 상기 제1 히터의 히터선을 지지하는 제3 히터선 지지부와, 상기 제2 히터의 히터선을 지지하는 제4 히터선 지지부를 갖는 증발원 장치와,
상기 증발원 장치가 배치되고, 상기 증착 재료의 증착이 행해지는 진공 챔버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 본 발명의 다른 성막 장치는,
증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터를 지지하는 제4 지지 부재와 제2 히터를 지지하는 제5 지지 부재를 가지고,
제4 지지 부재는 제1 히터에 대해 제2 히터와 반대측에 배치되고, 상기 제5 지지 부재는 제2 히터에 대해 제1 히터와 반대측에 배치되고,
상기 제4 지지 부재는, 상기 제1 히터의 히터선을 지지하는 제5 히터선 지지부를 가지고, 상기 제5 지지 부재는, 상기 제2 히터의 히터선을 지지하는 제6 히터선 지지부를 가지고,
상기 제4 지지 부재와 상기 제5 지지 부재가, 하나의 지지 부재조로서 서로 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 성막 방법은,
증착 재료를 수용한 용기를, 해당 용기의 주위에 설치되는 복수의 나선 형상의 히터에 의해 가열하여, 피증착체에 상기 증착 재료의 증착을 행하는 성막 방법으로서,
상기 복수의 히터를 상기 용기의 주위에 다중으로 배치하고, 서로 이웃하는 히터의 사이에 배치되는 지지 부재에 의해 히터 사이의 간격을 유지한 상태로, 상기 복수의 히터에 의해 용기를 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전자 디바이스의 제조 방법은,
증착 재료를 수용한 용기를, 해당 용기의 주위에 설치되는 나선 형상의 히터에 의해 가열하고, 피증착체에 상기 증착 재료의 증착을 행하는 성막 방법으로서, 상기 히터를 상기 용기의 주위에 다중으로 배치하고, 서로 이웃하는 히터의 사이에 배치되는 지지 부재에 의해 히터 사이의 간격을 유지한 상태로, 상기 복수의 히터에 의해 용기를 가열하는 성막 방법에 의해, 전자 디바이스의 피증착체에 증착 재료를 증착시켜 성막하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 용기를 다중으로 둘러싸는 복수의 히터를, 히터끼리가 접촉하지 않도록 확실하게 지지할 수 있고, 효율적으로 용기 내의 증착 재료를 가열할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 실시형태에 따른 증발원 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.
도 3(A)는, 도 2의 증발원 장치의 보다 상세한 단면도, (B), (C)는, 각각 다른 타입의 히터 구성을 나타내는 사시도.
도 4(A)는 지지 부재조의 분해도, (B)는, 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면, (D), (E)는 지지 부재조의 위치 결정 부재를 나타내는 사시도.
도 5(A)는 제1 히터에 제1 지지 부재를 조립한 상태를 나타내는 도면, (B)는 (A)에 제2 히터를 장착하고, 제2 지지 부재를 조립하는 상태를 나타내는 도면.
도 6(A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 1을 나타내는 설명도, (D)~(F)는, 변형예 2를 나타내는 설명도.
도 7은 (A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 3을 나타내는 설명도, (D)~(F)는, 변형예 4를 나타내는 설명도이다.
도 8(A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 5를 나타내는 설명도.
도 9(A)~(B)는, 히터 지지 구조의 변형예 6을 나타내는 설명도, (C)~(D)는, 히터 지지 구조의 변형예 7을 나타내는 설명도, (E)~(F)는, 히터 지지 구조의 변형예 8을 나타내는 설명도.
도 10(A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 9를 나타내는 설명도.
도 11(A)는 전자 디바이스로서의 유기 EL 표시 장치의 전체도, 도 11(B)는 1화소의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 2는 실시형태에 따른 증발원 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.
도 3(A)는, 도 2의 증발원 장치의 보다 상세한 단면도, (B), (C)는, 각각 다른 타입의 히터 구성을 나타내는 사시도.
도 4(A)는 지지 부재조의 분해도, (B)는, 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면, (D), (E)는 지지 부재조의 위치 결정 부재를 나타내는 사시도.
도 5(A)는 제1 히터에 제1 지지 부재를 조립한 상태를 나타내는 도면, (B)는 (A)에 제2 히터를 장착하고, 제2 지지 부재를 조립하는 상태를 나타내는 도면.
도 6(A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 1을 나타내는 설명도, (D)~(F)는, 변형예 2를 나타내는 설명도.
도 7은 (A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 3을 나타내는 설명도, (D)~(F)는, 변형예 4를 나타내는 설명도이다.
도 8(A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 5를 나타내는 설명도.
도 9(A)~(B)는, 히터 지지 구조의 변형예 6을 나타내는 설명도, (C)~(D)는, 히터 지지 구조의 변형예 7을 나타내는 설명도, (E)~(F)는, 히터 지지 구조의 변형예 8을 나타내는 설명도.
도 10(A)~(C)는, 히터 지지 구조의 변형예 9를 나타내는 설명도.
도 11(A)는 전자 디바이스로서의 유기 EL 표시 장치의 전체도, 도 11(B)는 1화소의 단면 구조를 나타내는 도면.
이하에, 본 발명을 도시한 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 이들 구성에 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에 있어서의, 장치의 형상, 치수, 재질 등은, 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.
본 발명은, 증발원 장치에 관한 것으로, 특히, 증착에 의해 피증착체에 박막을 형성하기 위한 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법에 바람직하다. 본 발명은, 예를 들면, 피증착체인 기판의 표면에 진공 증착에 의해 원하는 패턴 박막(재료층)을 형성하는 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로서는, 유리, 수지, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 또한, 증발원 장치의 피증착체는, 평판 형상의 기판에 한정되지 않는다. 예를 들면, 요철이나 개구가 있는 기계 부품을 피증착체로 하여도 된다. 또한, 증착 재료로서도, 유기 재료, 무기 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 또한, 유기막 뿐만 아니라 금속막을 성막하는 것도 가능하다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 전자 디바이스나 광학 부재 등의 제조 장치에 적용 가능하며, 특히, 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 EL 표시 장치, 박막 태양 전지, 유기 CMOS 이미지 센서)의 제조에 바람직하다.
[실시형태]
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 성막 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 성막 장치는, 진공 챔버(200)을 갖는다. 진공 챔버(200)의 내부는, 진공 분위기나, 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지되고 있다. 또한, 여기서 말하는 진공이란, 통상의 대기압(전형적으로는 1013hPa)보다 낮은 압력의 기체로 채워진 상태를 말한다. 진공 챔버(200)의 내부에는, 개략적으로, 기판 보유지지 유닛(도시하지 않음)에 의해 보유지지된 피증착체인 기판(201)과, 마스크(202)와, 증발원 장치(100)가 설치된다. 기판 보유지지 유닛은, 기판(201)을 재치하기 위한 갈고리 등의 지지구나, 기판을 압압(押壓) 보유지지하기 위한 클램프 등의 압압구(押壓具)에 의해 기판을 보유지지한다.
기판(201)은, 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해 진공 챔버(200) 내로 반송된 후, 기판 보유지지 유닛에 의해 보유지지되고, 성막 시에는 수평면(XY 평면)과 평행이 되게 고정된다. 마스크(202)는, 기판(201) 상에 형성하는 소정 패턴의 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 갖는 마스크이며, 예를 들면 메탈 마스크이다. 성막 시에는 마스크(202) 상에 기판(201)이 재치된다. 또한, 본 실시형태에서는 성막 시에 기판(201)이 수평면과 평행이 되게 고정되는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 기판(201)은 성막 시에 수평면과 교차하도록 고정되어도 되고, 수평면과 수직이 되게 고정되어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는 기판(201)의 성막면이 중력 방향 하방을 향한 상태로 성막이 행해지는 상향 증착(Deposition Up)의 구성을 채용하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 기판(201)의 성막면이 중력 방향 상방을 향한 상태로 성막이 행해지는 하향 증착(Deposition Down)의 구성이어도 된다. 또는, 기판(201)이 수직으로 세워진 상태, 즉, 기판(201)의 성막면이 중력 방향과 평행한 상태로 성막이 행해지는 구성이어도 된다.
증발원 장치(100)는, 증착 재료(6)가 수용되는 용기(4)와, 용기(4)를 이중으로 둘러싸는 나선 형상의 제1 히터(1)와, 제2 히터(2)를 구비하고 있다. 제1 히터(1)는 용기측, 제2 히터(2)는 용기(4)와 반대측에 위치하고, 제2 히터(2)의 외측에는, 가열 효율을 높이기 위한 원통 형상의 리플렉터(102)가 설치되어 있다.
용기(4)의 재질로서는, 예를 들면 세라믹, 고융점의 금속, 카본 재료 등이 알려져 있으나, 이에 한정되지 않으며, 증착 재료(6)의 물성이나 가열 온도와의 관계에서 바람직한 것이 이용된다. 리플렉터(102)는 열효율을 높이는 보온재(단열재)이며, 예를 들면 금속 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(207)는, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 제어, 예를 들면 가열의 시작이나 종료의 타이밍 제어, 온도 제어를 행하나, 증발원 장치(100)의 다른 제어, 예를 들면, 셔터를 설치할 경우는 그 개폐 타이밍 제어, 증발원 구동 기구를 설치할 경우는 그 구동 제어(증발원의 이동 제어) 등도 행한다.
제어부(207)의 구성은, 예를 들면, 프로세서, 메모리, 스토리지, I/O, UI 등을 갖는 컴퓨터에 의해 구성 가능하다. 이 경우, 제어부(207)의 기능은, 메모리 또는 스토리지에 기억된 프로그램을 프로세서가 실행함으로써 실현된다. 컴퓨터로서는, 범용의 컴퓨터를 이용해도 되고, 임베디드형의 컴퓨터 또는 PLC(programmable logic controller)를 이용해도 된다. 또는, 제어부(207)의 기능 일부 또는 전부를 ASIC나 FPGA와 같은 회로로 구성해도 된다. 또한, 성막 장치마다 제어부(207)가 설치되어 있어도 되고, 1개의 제어부(207)가 복수개의 성막 장치를 제어해도 된다.
다음으로, 성막의 기본적인 순서에 대해 설명한다. 용기(4) 내부에 증착 재료(6)가 수용되면, 제어부(207)의 제어에 의해 제1 히터(1), 제2 히터(2)가 동작을 시작하고, 증착 재료(6)가 가열된다. 온도가 충분히 높아지면, 진공 챔버(200) 내에 마스크(202) 및 기판(201)이 반입되어, 기판(201)과 마스크(202)의 얼라인먼트 등이 행해진다. 그 후, 증발원 장치(100)의 셔터가 닫힌 상태로부터 열린 상태로 되면, 증발 또는 승화한 증착 재료(6)가 기판(201)의 표면에 부착되어, 박막을 형성한다. 복수의 용기(4)에 다른 종류의 증착 재료(6)를 수용해 둠으로써 공증착(共蒸着)도 가능하다. 형성된 막을, 도시하지 않은 막두께 모니터로 측정하면서 제어를 행함으로써, 기판(201) 상에 원하는 두께를 가진 막이 형성된다. 균일한 두께로 성막하기 위해, 예를 들면, 기판(201)을 회전시키거나, 증발원 구동 기구에 의해 증발원 장치(100)를 이동시키거나 하면서 증착을 행해도 된다. 또한, 기판(201)의 크기에 따라서는, 복수의 증발원을 병행하여 가열하는 것도 바람직하다. 용기(4)의 형상은 임의이다. 또한, 증발원의 종류도, 점 형상의 증발원, 선 형상의 증발원, 면 형상의 증발원 중 어느 것이라도 상관없다.
후술하는 바와 같이, 어떤 종류의 증착 재료가 성막된 기판 상에 다른 종류의 증착 재료를 성막함으로써, 복층 구조를 형성할 수 있다. 그 경우, 용기 내의 증착 재료를 교환하거나, 용기 자체를 다른 종류의 증착 재료가 격납된 것으로 교환하거나 해도 된다. 또한, 진공 챔버 내에 복수의 증발원 장치를 마련하여 교환하면서 이용해도 되고, 기판(201)을 현재의 성막 장치로부터 반출하여, 다른 종류의 증착 재료가 수납된 증발원 장치를 구비하는 다른 성막 장치에 반입해도 된다.
<증발원 장치의 구성>
다음으로, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 실시형태의 증발원 장치에 대해서 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하여, 증발원 장치(100)의 전체 구성에 대해 설명한다.
증발원 장치(100)는, 증착 재료(6)가 수용되는 용기(4)와, 용기(4)를 둘러싸도록 배치되는 나선 형상의 제1 히터(1)와, 제1 히터(1) 보다 직경이 크고 제1 히터(1)를 둘러싸도록 배치되는 나선 형상의 제2 히터(2)가, 동심 형상으로 용기(4)를 이중으로 둘러싸고 있다. 또한, 이 제2 히터(2)를 둘러싸도록, 원통 형상의 리플렉터(102)가 동심 형상으로 배치되고, 나아가, 리플렉터(102)를 둘러싸도록 냉각 자켓(104)이 동심 형상으로 배치되어 있다. 리플렉터(102) 및 냉각 자켓(104)의 하단은 기대(106)에 고정되며, 용기(4)의 저부는 기대(106)의 중앙에 입설되는 지주(101)에 지지되어 있다.
제1 히터(1) 및 제2 히터(2)의 사이에는, 용기측의 제1 히터(1)를 지지하는 히터선 지지부를 갖는 제1 지지 부재(10)가 설치되어 있다. 또한, 제2 히터(2)를 지지하는 제2 지지 부재(20)가, 제2 히터(2)에 대해 용기와 반대측에 배치되어 있다. 이 제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)는, 볼트, 너트 등에 의해 구성되는 고정 부재(30)에 의해 결합되어, 1조(組)의 지지 부재조(40)를 구성하고 있다. 이 지지 부재조(40)는, 제1 히터(1)과 제2 히터(2)의 둘레 방향으로 복수 조 설치되고, 지지 부재조(40)의 하단부는, 위치 결정 부재(50)에 의해 서로 연결되어 있다. 위치 결정 부재(50)는, 기대(106) 상에 고정되어 있다.
다음으로, 도 3~도 5를 참조하여, 제1 히터(1) 및 제2 히터(2)의 히터 지지 구조를 보다 상세하게 설명한다. 도 3은, 도 2의 증발원 장치의 용기를 생략하여 나타내는 단면도, 도 4(A)는 하나의 지지 부재조의 분해도, (B)는 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면, (D), (E)는 지지 부재조의 위치 결정 부재를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 5(A)는 제1 히터와 제2 히터를 분해하여 나타내는 도면, (B)는 조립 상태를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 히터(1) 및 제2 히터(2)는 저항 가열식의 발열 방식이며, 텅스텐, 탄탈, 몰리브덴 등의 고융점 금속선, 또는 금속 파이프 형상의 시즈 히터를 포함하는 히터선(5)을, 소정 피치의 나선을 따라 원통 코일 형상으로 성형된 것이다. 제1 히터(1) 및 제2 히터(2)는, 용기(4)의 중심축 선 N과 평행 방향(이하, 축방향이라고 함)의 높이가 동일하고, 제1 히터(1)의 외경보다 용기(4)와 반대측의 제2 히터(2)의 내경이 소정 치수만큼 크게 설정되어 있다. 제1 히터(1)의 중심축과 제2 히터(2)의 중심축은, 용기(4)의 중심축 선 N과 동심적으로 배치되고, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이는, 소정 간격만큼 이격되어 있다. 제1 히터(1) 및 제2 히터(2)는, 도 3(A), (B)에 도시한 바와 같이, 각각 다른 2개의 히터선(5, 5)으로 구성되고, 그 상하 양단에 도선이 접속되는 단자(7, 7)가 설치되고, 각각 따로 제어되는 타입으로 할 수 있다. 또한, 도 3(C)에 도시한 바와 같이, 1개의 히터선(5)을 뒤집어 접어, 같은 히터선(5)으로 제1 히터(1)와 제2 히터(2)를 구성하여, 동일하게 제어되는 타입으로 하는 것으로도 할 수 있다. 도 3(C)의 경우에는, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 상단에, U자 형상의 되접음부(5a)가 위치하고 있고, 단자(7, 7)은 히터선(5)의 양단의 2군데에서, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)는 직렬 접속이 된다. 어느 경우라도, 단자 사이에 전압을 걸음으로써, 주울 열에 의해 발열한다. 용기(4)는, 발열한 히터선(5)으로부터 용기(4) 외면으로의 열복사에 의해 가열된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 제1 히터 및 제2 히터를 지지하는 제1 지지 부재 및 제2 지지 부재에 대해 설명한다.
지지 부재조(40)를 구성하는 제1 지지 부재(10) 및 제2 지지 부재(20)는, 동석(steatite), 알루미나(alumina) 등의 내열성의 절연 부재에 의해 구성된다. 제1 지지 부재(10)는, 도 4(C)에 도시한 바와 같이, 용기(4)의 중심축 선 N과 평행 방향(이하, 축방향이라고 칭함)으로 연장되는 긴 길이의 판 형상 부재로, 축방향의 길이는, 제1 히터(1)의 축방향 길이보다 길고, 상하 양단부가 제1 히터(1)의 상하 양단보다 소정 치수만큼 돌출해 있다. 또한, 제1 지지 부재(10)의 판면은, 용기(4)의 중심축 선 N과 직교하는 방사 방향을 따라 배치되어 있다. 제1 지지 부재(10)의 용기측의 측변(10a)는, 도 4(A)에 도시한 바와 같이, 축방향으로 직선 형상으로 연장되어, 제1 히터(1)의 감김 피치와 동일 피치로, 히터선(5)이 계합하는 제1 히터선 지지부로서의 계합 홈(12)이 감김 수 분 만큼 축방향으로 설치되어 있고, 나선 형상으로 형성된 각 히터선(5)이 한번 감김마다 계합 홈(12)에 계합한다.
또한, 제1 지지 부재(10)의 용기(4)와 반대측의 용기와 반대측의 측변(10b)도, 용기(4)의 중심축 선 N과 평행 방향으로 연장되는 직선 형상이며, 하단부에는 용기(4)와 반대측으로 돌출하는 돌출편(15)이 설치되어 있다. 제1 지지 부재(10)의 계합 홈(12)의 안쪽 단부로부터 용기와 반대측의 측변(10b)까지의 치수는, 제1 히터(1)의 외경보다 크고, 제2 히터(2)의 내경과 동일 또는 약간 작다. 제2 히터(2)는, 제1 지지 부재(10)의 용기(4)와 반대측의 측변을 따라, 축방향 및 회전 방향으로 이동 자유롭게 지지되나, 하방으로의 이동은 제2 히터(2)의 하단이 접촉하고 돌출편(15)에 의해 규제된다.
제2 지지 부재(20)도, 축방향으로 연장되는 긴 길이의 판 형상 부재로, 축방향 길이는 제2 히터(2)의 축방향 길이보다 길고, 상하 양단부가 제2 히터(2)의 상하 양단보다 소정 치수만큼 돌출해 있다. 또한, 제2 지지 부재(20)의 판면도, 용기(4)의 중심축 선 N과 직교하는 방사 방향을 따라 배치되어 있다. 제2 지지 부재(20)의 용기측의 측변(20a)는, 축방향으로 직선 형상으로 연장되고, 제2 히터(2)와 대응하는 부분에, 제2 히터(2)의 각 히터선(5)이 계합하는 제2 히터선 지지부로서의 계합홈(22)이 설치되어 있다. 이 제2 지지 부재(20)의 용기측의 측변(20a)의 상하 양단부에는, 제1 지지 부재(10)의 상하 양단부와 겹치도록, 용기측을 향해 돌출하는 고정편(24, 25)이 설치되어 있다. 이 고정편(24, 25)과 제1 지지 부재(10)가 겹치는 부분을, 도 4(B)에 도시한 바와 같이, 볼트, 너트 등에 의해 구성되는 고정 부재(30)로 결합함으로써, 지지 부재조(40)가 구성된다. 고정편(25)과 제1 지지 부재(10)가 겹치는 부분에는, 볼트가 삽입 통과되는 삽통 구멍(33)이 설치되어 있다. 고정 부재(30)로서는, 나사 결합에 한하지 않으며, 예를 들면, 리벳 결합이어도 되고, 요철 계합하는 것과 같은 결합 구조이어도 된다. 이 예에서는, 제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)의 축방향 길이는 동일하며, 상하 단의 위치를 맞추어 고정되도록 되어 있다. 제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)의 계합 홈(12, 22)은, 축방향으로 동일 위치로 설정되어 있다.
제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)의 지지 부재조(40)는, 복수 조, 도시된 예에서는, 6조 둘레 방향으로 균등하게 배치되고, 그 하단부에 있어서, 도 3 및 도 4(D)에 도시한 바와 같이, 위치 결정 부재(50)에 의해, 축방향, 둘레 방향 및 직경방향으로 위치 결정된 상태로 위치 결정 고정되어 있다. 각 조의 지지 부재조(40)의 제1 히터(1) 및 제2 히터(2)의 계합 홈(12, 22)의 축방향 위상은, 히터선의 감김 피치 범위에서, 1/6 피치씩 어긋나게 하여 두면, 상하 단의 위치는 일정하게 유지된다.
위치 결정 부재(50)는 원판 형상으로, 그 중심에, 용기(4)를 지지하는 지주(101)가 감합하는 감합 구멍(51)이 설치되며, 외주에는 중심을 향해 반경 선 방향을 따라, 소정 폭으로 직선 형상으로 잘려 들어간 위치 결정 홈(52)이, 지지 부재조(40)에 대응하여 둘레 방향으로 복수 개, 이 예에서는 6군데에 설치되어 있다. 위치 결정 홈(52)에 지지 부재조(40)의 하단부가 축방향 아래쪽, 그리고 직경 방향 안쪽을 향해 끼워지고, 하단부가 기대에 당접하고, 내측면이 위치 결정 홈(52)의 내경 단부에 맞닿게 됨으로써, 제1 히터(1) 및 제2 히터(2)가 용기(4)에 대해 동심적으로 위치 결정된다.
위치 결정 부재로서는, 외주측에서 위치 결정 홈을 설치하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 4(E)에 도시한 바와 같이, 링 형상의 위치 결정 부재(250)를 이용할 수도 있다. 즉, 위치 결정 부재(250)의 내주면에, 반경 방향 바깥쪽을 향해, 소정 폭으로 직선 형상으로 잘려 들어간 위치 결정 홈(252)을 구비한 구성으로 한다. 위치 결정 부재(250)의 외주면은 리플렉터에 끼워지는 구성으로 한다. 이러한 링 형상의 위치 결정 부재(250)를 이용하면, 지지 부재조(40)의 상단부, 또는 중도 부분에서 위치 결정하는 것도 가능하다.
또한, 위치 결정 부재의 다른 예로서, 증발원 장치(100)의 기대(106) 자체에 위치 결정 홈을 설치하고, 기대(106)를 위치 결정 부재로서 이용할 수도 있다.
다음으로, 도 5를 참조하고, 제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)의 조립 순서에 대해서 설명한다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 독립 구성인 경우(도 3(A), 도 3(B)의 경우)
먼저, 제1 히터(1)의 외주측에, 제1 지지 부재(10)를 용기측의 측변(10a)을 맞추어, 빗살 형상의 계합 홈(12)에 제1 히터(1)의 소정 감김 수의 히터선(5)을 한번 감김마다 계합시켜, 제1 지지 부재(10)를 조립한다. 이 제1 지지 부재(10)를, 제1 히터(1)의 둘레 방향 6군데에 조립한 후, 도 5(A)에 도시한 바와 같이, 제2 히터(2)를 제1 지지 부재(10)의 용기(4)와 반대측의 측변(10b)을 따라 장착한다. 상단측에서부터 장착하면, 제2 히터(2)의 하단은, 제1 지지 부재(10)의 측변(10b)을 따라 미끄러져 제1 지지 부재(10)의 돌출편(15)에 접촉한다.
다음으로, 도 5(B)에 도시한 바와 같이, 제2 히터(2)를 돌출편(15)으로부터 상방으로 들어 올려 제2 지지 부재(20)의 계합홈(22)에, 제2 히터(2)의 히터선(5)을 한번 감김마다 모두 계합시켜, 제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)를 중첩시키고, 상하 양단부를 겹쳐 고정 부재(30)에 의해 고정한다. 이 고정 절차를 6군데에서 행하고, 각 지지 부재조(40)의 하단부를 위치 결정 부재(50)의 위치 결정 홈(52)에 끼워넣음으로써, 지지 부재조(40)의 축방향 위치, 직경 방향 위치, 및 둘레 방향 위치가 정확하게 정해지고, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 용기에 대해 동심적으로 조립된다.
이와 같이 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 용기(4)에 대해 동심적으로 위치 결정되므로, 용기를 균일하게 효율적으로 가열할 수 있다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있는 경우(도 3(C)의 경우)
이 경우에는, 도 5(A)의 상태는 없고, 도 5(B)에 나타내는 상태를 참조하여 설명하면, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 제1 지지 부재(10)를 삽입하고, 제1 지지 부재(10)의 계합 홈(12)에 제1 히터(1)의 히터선(5)을 한번 감김마다 계합시킨다. 또한, 제2 지지 부재(1020)의 계합홈(22)에 제2 히터(2)의 히터선(5)을 계합하고, 제1 지지 부재(10)와 제2 지지 부재(20)를 겹쳐 고정 부재(30)에 의해 고정하여 지지 부재조(40)를 구성한다. 이 지지 부재조(40)를 6군데에서 작성하고, 각 지지 부재조(40)의 하단부를 위치 결정 부재(50)의 위치 결정 홈(52)에 끼워넣어 고정한다. 이에 의해, 지지 부재조(40)의 축방향 위치, 직경 방향 위치, 및 둘레 방향 위치가 정확하게 정해지고, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 용기에 대하여 동심적으로 조립될 수 있게 된다.
[히터의 지지 구조의 변형예]
다음으로, 상기 히터의 지지 구조의 변형예에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 주로 상기 실시형태에서 나타낸 지지 형태와 다른 점에 대해서만 설명하는 것으로 하여 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명은 생략하는 것으로 한다.
변형예 1
도 6(A) 내지 (C)는, 히터의 지지 구조의 변형예 1을 나타내고 있다. (A)는 하나의 지지 부재조를 구성하는 부재의 분해도, (B)는 하나의 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 1은, 기본적으로는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되는 제1 지지 부재(10)에 의해, 용기측의 제1 히터(1)를 지지하고, 용기 반대측의 제2 히터(2)를, 제2 히터(2)의 용기(4)와 반대측에 배치되는 제2 지지 부재(20)에 의해 지지하는 것이지만, 이에 더해 보조적으로 제1 히터(1)의 감김부 내주를 지지하는 보조 지지 부재(45)가 설치되어 있다. 이 보조 지지 부재(45)는, 축방향으로 연장되는 긴 길이의 판 형상 부재로, 그 용기측의 측변 및 용기와 반대측의 측변은 직선 형상으로 연장되어 있으며, 양단부가 제1 지지 부재(10)에 고정 부재(30)에 의해 결합되어 있다. 이 예에서는, 제1 지지 부재(10)의 상하 양단부에 용기측으로 연장되는 고정편(16, 17)이 설치되고, 이 고정편(16, 17)이 보조 지지 부재(45)의 양단부에 서로 겹쳐져 고정 부재(30)에 의해 고정되어 있다.
변형예 2
도 6(D)~(F)는, 히터의 지지 구조의 변형예 2를 나타내고 있다. (D)는 하나의 지지 부재조를 구성하는 부재의 분해도, (E)는 하나의 지지 부재조를 나타내는 도면, (F)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
상기 실시형태에서는, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되는 제1 지지 부재(10)에 의해, 용기(4)측의 제1 히터(1)를 지지하고, 용기(4) 반대측의 제2 히터(2)를, 제2 히터(2)의 용기(4)와 반대측에 배치되는 제2 지지 부재(20)에 의해 지지하는 구성으로 되어 있으나, 이 실시형태 2는, 반대측을 지지하도록 한 것이다. 즉, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되는 제1 지지 부재(210)에 의해, 용기(4)와 반대측의 제2 히터(2)를 지지하고, 용기측의 제1 히터(1)를, 제1 히터(1)의 용기측에 배치되는 제2 지지 부재(220)에 의해 지지하는 구성으로 되어 있다. 제1 지지 부재(210)는, 용기(4)와 반대측의 측변(10b)에, 제2 히터(2)의 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부인 계합 홈(12)이 설치되고, 제2 지지 부재(220)의 용기와 반대측의 측변(20b)에, 제1 히터(1)의 히터선을 지지하는 제2 히터선 지지부인 계합홈(22)이 설치되어 있다. 이 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)의 양단부가 고정 부재(30)에 의해 결합되어, 하나의 지지 부재조(240)을 구성하고 있다.
변형예 3
도 7(A)~(C)는, 히터의 지지 구조의 변형예 3을 나타내고 있다. (A)는 하나의 지지 부재조를 구성하는 부재의 분해도, (B)는 하나의 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 3에서는, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에, 제1 히터(1)를 지지하는 제1 지지 부재(310)와 함께, 제2 히터(2)를 지지하는 제2 지지 부재(320)를 배치한 것으로, 제1 지지 부재(310)와 제2 지지 부재(320)의 양단부가 고정 부재(30)에 의해 결합되어, 하나의 지지 부재조(340)를 구성하고 있다. 제2 지지 부재(320)는, 제2 히터(2)의 용기측, 즉, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되고, 용기측의 측변(20a)이 아니라, 용기와 반대측의 측변(320b)에 히터선이 계합하는 계합홈(22)이 설치되어 있다.
변형예 4
도 7(D)~(F)는, 히터의 지지 구조의 변형예 4를 나타내고 있다. (D)은 하나의 지지 부재조를 구성하는 부재의 분해도, (E)는 하나의 지지 부재조를 나타내는 도면, (F)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 4는, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 제1 지지 부재도 제2 지지 부재도 배치되어 있지 않고, 제1 히터(1)를 지지하는 제4 지지 부재(410)와, 제2 히터(2)를 지지하는 제5 지지 부재(420)를 구비하고 있다. 제4 지지 부재(410)는, 제1 히터(1)에 대해 제2 히터(2)와 반대측(용기측)에 배치되고, 제5 지지 부재(420)는 제2 히터(2)에 대해 제1 히터(1)의 반대측(용기와 반대측)에 배치되며, 제4 지지 부재(410)와 제5 지지 부재(420)의 양단부가 고정 부재(30)에 의해 결합되어, 하나의 지지 부재조(440)를 구성하고 있다. 제4 지지 부재(410)는, 용기(4)와 반대측의 측변(410b)에, 제1 히터(1)의 히터선(5)을 지지하는 제5 히터선 지지부인 제5 계합홈(412)이 설치되어 있다. 제5 지지 부재(420)는, 용기측의 측변(420a)에, 제2 히터(2)의 히터선(5)을 지지하는 제6 히터선 지지부인 제6 계합홈(422)이 설치되어 있다. 이와 같이 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 지지 부재가 없어도, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)를 소정 간격을 유지한 상태로 지지할 수 있다.
변형예 5
도 8(A)~(C)는, 히터의 지지 구조의 변형예 5를 나타내고 있다. (A)는 하나의 지지 부재조를 구성하는 부재의 분해도, (B)는 하나의 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 5는, 용기측의 제1 히터(1)를 지지하는 제1 지지 부재(510)와, 용기와 반대측의 제2 히터를 지지하는 제2 지지 부재(520)를 구비한 구성이나, 제1 지지 부재(510) 및 제2 지지 부재(520) 모두, 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부 및 제2 히터선 지지부로서, 계합홈이 아닌, 히터선이 삽입 통과되는 계합 구멍(512, 522)을 구비한 구성으로 되어 있다.
따라서, 제1 지지 부재(510)는, 일부가 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 위치하고, 일부가 제1 히터(1)에 대해 용기측에 위치하고 있다. 즉, 제1 지지 부재(510)는, 제1 히터(1)에 대해, 용기측과, 용기와 반대측에 걸쳐 배치되게 된다. 또한, 제2 지지 부재(520)는, 일부가 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 위치하고, 일부가 제2 히터(2)에 대해 용기와 반대측에 위치하고 있다. 즉, 제2 지지 부재(520)는, 제2 히터(2)에 대해 용기측과 용기와 반대측에 걸쳐 배치되어 있다. 이 제1 지지 부재(510)와 제2 지지 부재(520)의 양단부가, 고정 부재(30)에 의해 결합되어, 하나의 지지 부재조(540)를 구성하고 있다.
지지 부재조(540)의 조립 순서
다음으로, 이 변형예 5의 지지 부재조(540)의 조립 순서에 대해 설명한다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 독립 구성인 경우(도 3(A), 도 3(B)의 경우)
제1 지지 부재(510)의 계합 구멍(512)으로의 제1 히터(1)의 히터선(5)의 지지는, 제1 히터(1)의 히터선(5)의 끝에서부터, 제1 지지 부재(510)의 상단 또는 하단에 위치하는 계합 구멍부터 차례로 통과시켜 가며, 히터선을 모든 계합 구멍(512)에 삽통시킨다. 복수의 제1 지지 부재(510)에 제1 히터(1)를 지지하는 경우에는, 복수 장의 제1 지지 부재(510)를 겹쳐, 겹친 상태로, 제1 지지 부재(510)의 상단 또는 하단에 위치하는 계합 구멍에서부터 차례로 통과시켜, 히터선(5)을 겹친 제1 지지 부재(510)의 모든 계합 구멍에 삽통시킨다. 그 후, 겹친 제1 지지 부재(510)를 둘레 방향으로 이격하도록 이동시키면 된다.
제2 지지 부재(520)의 계합 구멍(522)으로의 제2 히터(2)의 히터선(5)의 지지도, 마찬가지로, 제2 히터(2)의 히터선(5)을, 끝에서부터, 제2 지지 부재(520)의 상단 또는 하단에 위치하는 계합 구멍부터 차례로 삽입 통과시켜, 히터선을 모든 계합 구멍에 삽통시킨다. 복수의 제2 지지 부재(520)에 제2 히터(2)를 지지하는 경우에는, 복수 장의 제2 지지 부재(520)를 겹쳐, 겹친 상태로, 히터선을, 제2 지지 부재(520)의 상단 또는 하단에 위치하는 계합 구멍(522)에서부터 차례로 통과시켜, 복수개의 제2 지지 부재(520)의 모든 계합 구멍(522)에 삽입 통과시킨다. 그 후, 겹친 제2 지지 부재(520)를 둘레 방향으로 이격하도록 이동시키면 된다. 이와 같이, 히터선(5)을 삽입 통과한 제1 지지 부재(510)와 제2 지지 부재(520)의 상하 양단부를 고정 부재(530)에 의해 결합함으로써, 지지 부재조(540)가 구성된다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있는 경우(도 3(C)의 경우)
도 3(C)의 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있고, 동일한 제어로 가열되어 있는 것인 경우는, 히터선(5)을 나선 형상으로 가공함과 동시에 지지 부재를 조립하는 순서로 된다. 예를 들면, 제1 지지 부재와 제2 지지 부재를 미리 고정 부재(30)로 고정하여 지지 부재조(540)를 구성해 두고, 2개의 히터선(5)을 나선 형상으로 가공하면서, 각 계합 구멍(522)에 통과시킴으로써, 조립할 수 있다.
변형예 6
도 9 (A), (B)는, 히터의 지지 구조의 변형예 6을 나타내고 있다. (A)는 제3 지지 부재(670)를 나타내는 도면, (B)는 제3 지지 부재(670)에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 6은, 서로 이웃하는 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되고, 용기측의 제1 히터(1)와 용기와 반대측의 제2 히터의 양쪽을 지지하는 제3 지지 부재(670)를 구비한 구성으로 되어 있다. 제3 지지 부재(670)는, 축방향으로 연장하는 긴 길이의 판 형상 부재이며, 용기측의 직선 형상의 측변(671)에는, 제1 히터(1)의 히터선을 한번 감김마다 지지하는 제3 히터선 지지부로서의 제3 계합홈(672a)이 빗살 형상으로 설치되고, 용기와 반대측의 측변(673)에는, 제2 히터(2)의 히터선(5)을 한번 감김마다 지지하는 제4 히터선 지지부로서의 제4 계합홈(672b)이 빗살 형상으로 설치되어 있다. 이 위상은 기본적으로 동일 위상이다. 그리고, 제3 지지 부재(672)를, 용기(4)의 둘레 방향으로 복수, 예를 들면, 실시형태 1과 마찬가지로, 6군데에 배치하고, 복수의 제3 지지 부재(670)의 하단부를, 도 4에 기재한 것과 같은 위치 결정 부재(50)에 의해 연결한다. 이와 같이 하면, 제3 지지 부재(670)만으로, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)를 지지할 수 있고, 구조가 간소화되어, 조립 작업이 용이하게 된다.
변형예 7
도 9(C), (D)은, 히터의 지지 구조의 변형예 7을 나타내고 있다. (A)는 제3 지지 부재(770)를 나타내는 도면, (B)는 제3 지지 부재(770)에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 7도, 변형예 6과 마찬가지로, 서로 이웃하는 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되고, 용기측의 제1 히터(1)와 용기와 반대측의 제2 히터 양쪽을 지지하는 제3 지지 부재(770)를 구비한 구성으로 되어 있다. 이 제3 지지 부재(770)도, 축방향으로 연장되는 긴 길이의 판 형상 부재이나, 용기측의 직선 형상의 측변(771)의 근방에는, 제1 히터(1)의 히터선을 한번 감김마다 지지하는 제3 히터선 지지부로서의 제3 계합 구멍(772a)이 빗살 형상으로 설치되고, 용기와 반대측의 측변(773)의 근방에는, 제2 히터(2)의 히터선(5)을 한번 감김마다 지지하는 제4 히터선 지지부인 제4 계합 구멍(772b)이 설치되어 있다. 그리고, 제3 지지 부재(772)를, 용기(4)의 둘레 방향에 복수 배치하고, 복수의 제3 지지 부재(770)의 하단부를, 도 4에 기재된 것과 같은 위치 결정 부재(50)에 의해 연결한다. 제3 지지 부재(770)의 조립 순서에 대해서는, 변형예 5의 경우와 마찬가지이다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 독립 구성인 경우(도 3(A), 도 3(B)의 경우)
나선 형상의 제1 히터(1)의 히터선(5)을, 끝에서부터 제3 지지 부재(770)의 제3 계합 구멍(772a)에 계합하고, 제2 히터(2)의 히터선(5)을, 끝에서부터 제3 지지 부재(772)의 제4 계합 구멍(772b)에 계합할 수 있다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있는 경우(도 3(C)의 경우)
도 3(C)의 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있고, 동일한 제어로 가열되고 있는 것인 경우는, 히터선(5)을 나선 형상으로 가공함과 동시에, 제3 지지 부재(770)의 제3 계합 구멍(772a) 및 제4 계합 구멍(772b)을 조립하는 순서로 된다.
변형예 8
도 9(E), (F)는, 히터의 지지 구조의 변형예 8을 나타내고 있다. (E)는 제3 지지 부재(870)를 나타내는 도면, (F)는 제3 지지 부재(870)에 의해 지지되는 2중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
이 변형예 8도, 변형예 6과 마찬가지로, 서로 이웃하는 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이에 배치되고, 용기측의 제1 히터(1)와 용기(4)와 반대측의 제2 히터(2)의 양쪽을 지지하는 제3 지지 부재(870)를 구비한 구성으로 되어 있다. 이 제3 지지 부재(870)는, 용기측의 직선 형상의 측변(871)의 근방에는, 제1 히터(1)의 히터선(5)을 한번 감김마다 지지하는 제3 히터선 지지부인 제3 계합 구멍(872a)이 일렬로 설치되고, 용기와 반대측의 측변(873)의 근방에는, 제2 히터(2)의 히터선(5)을 한번 감김마다 계합하는 제4 히터선 지지부인 제4 계합홈(872b)이 설치되어 있다. 그리고, 제3 지지 부재(872)를, 용기(4)의 둘레 방향에 복수 배치하고, 복수의 제3 지지 부재(870)의 하단부를, 위치 결정 부재(850)에 의해 연결한다. 이와 같이 하면, 제3 지지 부재(870)만으로, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)를 지지할 수 있고, 구조가 간소화되어, 조립 작업이 용이하게 된다. 한편, 이 제3 지지 부재(870)에 있어서, 용기측의 측변(871)에 계합홈을 설치하고, 용기와 반대측의 측면 가장자리에, 계합 구멍을 설치하도록 해도 된다.
이 제3 지지 부재(870)의 조립 순서도, 변형예 5의 경우와 마찬가지이다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 독립 구성인 경우(도 3(A), 도 3(B)의 경우)
나선 형상의 제1 히터(1)의 히터선(5)을, 끝에서부터 제3 지지 부재(870)의 제3 계합 구멍(872a)에 계합하고, 제2 히터(2)의 히터선(5)을, 끝에서부터 제3 지지 부재(870)의 제4 계합홈(872b)에 계합할 수 있다.
· 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있는 경우(도 3(C)의 경우)
도 3(C)의 제1 히터(1)와 제2 히터(2)가 연결되어 있고, 동일한 제어로 가열되고 있는 것인 경우는, 히터선(5)을 나선 형상으로 가공함과 동시에, 제3 지지 부재(870)의 제3 계합 구멍(872a) 및 제4 계합홈(872b)에 조립하는 순서로 된다.
변형예 9
도 10(A)~(C)는, 히터의 지지 구조의 변형예 9를 나타내고 있다. (A)는 지지 부재조의 분해도, (B)는 지지 부재조를 나타내는 도면, (C)는 지지 부재조에 의해 지지되는 3중의 히터와 용기의 관계를 나타내는 도면이다.
상기 각 변형예에서는, 제1 히터와 제2 히터로 용기를 이중으로 둘러싸는 구성으로 되어 있으나, 3개 이상의 복수의 나선 형상의 히터를 다중 배치로 할 경우에도 적용 가능하다. 이 변형예 9는, 용기(4)를, 제1 히터(1)와 제2 히터(2)에 더해, 제2 히터(2)의 용기(4)와 반대측에 배치된 제3 히터(3)를 구비하고, 용기를 3개의 히터로 둘러싸는 구성으로 되어 있다.
이 경우, 복수의 히터의, 서로 이웃하는 제1 히터(1)와 제2 히터(2)의 사이, 및 제2 히터(2)와 제3 히터(3)의 사이에, 각각 제1 지지 부재(910A, 910B)가 배치되어 있다. 일방의 제1 지지 부재(910A)는, 그 용기측의 측변에, 제1 히터(1)의 히터선을 지지하는 계합 홈(12)이 설치되어 있다. 또한, 타방의 제1 지지 부재(910B)의 용기측의 측변에, 제2 히터(2)의 히터선을 지지하는 계합 홈(12)이 설치되어 있다.
그리고, 복수의 히터 중, 용기(4)에 향해 있는 제1 히터(1)와 용기(4)와 가장 떨어진 측에 위치하는 제3 히터(3) 중, 서로 이웃하는 히터의 사이에 배치되는, 상기 제1 지지 부재(910A, 910B)에 의해 지지되고 있지 않은 측의 히터, 이 예에서는 제3 히터(3)의 히터선을 지지하는 계합홈(22)를 갖는 제2 지지 부재(920)를, 더 구비하고 있다. 이 예에서는, 제2 지지 부재(920)는, 제3 히터(3)의 용기와 반대측에 배치되어 있다.
한편, 이 3중 배치의 경우도, 제1 지지 부재(910A)에 대해, 이중 배치의 경우의 변형예 1과 같이, 보조 지지 부재를 설치할 수 있다. 또한, 변형예 2와 같이, 제1 지지 부재(910A)에 의한 지지를 용기와 반대측의 제2 히터, 제1 지지 부재(910B)에 의한 지지를 용기와 반대측의 제3 히터로 하고, 제2 지지 부재(920)를 제1 히터의 용기측에 배치하여 제1 히터를 지지하도록 구성할 수 있다. 또한, 제1 히터와 제2 히터 사이, 또는 제2 히터와 제3 히터 사이에, 변형예 3, 변형예 4 또는 변형예 5와 같은 구성예를 적용할 수 있다. 나아가, 변형예 6~변형예 8과 같이, 제1 히터와 제2 히터 사이, 또는 제2 히터와 제3 히터 사이에, 제3 지지 부재를 적용하는 것도 가능하다.
<전자 디바이스의 제조 방법의 구체예>
다음으로, 도 11을 참조하여, 상기 증발원 장치를 구비하는 성막 장치를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 전자 디바이스의 예로서, 유기 전자 디바이스인 유기 EL 표시 장치의 구성 및 제조 방법을 예시하고 있다. 도 11(A)는 유기 EL 표시 장치(60)의 전체도, 도 11(B)는 1화소의 단면 구조를 나타내고 있다.
먼저, 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 11(A)에 도시한 바와 같이, 유기 EL 표시 장치(60)의 표시 영역(61)에는, 발광 소자를 복수개 구비하는 화소(62)가 매트릭스 형상으로 복수개 배치되어 있다. 상세한 것은 후에 설명하겠으나, 발광 소자의 각각은, 한 쌍의 전극에 끼워진 유기층을 구비한 구조를 갖고 있다. 또한, 여기서 말하는 화소란, 표시 영역(61)에 있어서 원하는 색 표시를 가능하게 하는 최소 단위를 가리키고 있다. 본 도면의 유기 EL 표시 장치의 경우, 서로 다른 발광을 나타내는 제1 발광 소자(62R), 제2 발광 소자(62G), 제3 발광 소자(62B)의 조합에 의해 화소(62)가 구성되어 있다. 화소(62)는, 적색 발광 소자와 녹색 발광 소자와 청색 발광 소자의 조합으로 구성되는 경우가 많지만, 황색 발광 소자와 시안 발광 소자와 백색 발광 소자의 조합이어도 되고, 적어도 1색 이상이면 특히 제한되는 것은 아니다.
도 11(B)는, 도 11(A)의 A-B 선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는, 피증착체인 기판(63) 상에, 제1 전극(양극)(64)과, 정공수송층(65)과, 발광층(66R, 66G, 66B) 중 어느 하나와, 전자수송층(67)과, 제2 전극(음극)(68)을 구비하는 유기 EL 소자를 갖고 있다. 이들 중, 정공수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자수송층(67)이 유기층에 해당한다. 또한, 본 실시형태에서는, 발광층(66R)은 적색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66G)은 녹색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66B)은 청색을 발하는 유기 EL 층이다. 발광층(66R, 66G, 66B)은, 각각 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광 소자(유기 EL 소자라고 기술할 경우도 있음)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 제1 전극(64)는, 발광 소자마다 분리하여 형성되어 있다. 정공수송층(65)과 전자수송층(67)과 제2 전극(68)은, 복수의 발광 소자(62R, 62G, 62B)와 공통으로 형성되어 있어도 되고, 발광 소자마다 형성되어 있어도 된다. 또한, 제1 전극(64)과 제2 전극(68)이 이물에 의해 쇼트되는 것을 방지하기 위해, 제1 전극(64) 사이에 절연층(69)이 설치되어 있다. 나아가, 유기 EL 층은 수분이나 산소에 의해 열화되기 때문에, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하기 위한 보호층(70)이 설치되어 있다.
다음으로, 유기 EL 표시 장치의 제조 방법의 예에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 유기 EL 표시 장치를 구동하기 위한 회로(도시하지 않음) 및 제1 전극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다.
제1 전극(64)이 형성된 기판(63) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트에 의해 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피법에 의해, 제1 전극(64)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(69)을 형성한다. 이 개구부가, 발광 소자가 실제로 발광하는 발광영역에 상당한다.
절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 제1 성막 장치에 반입하고, 기판 보유지지 유닛에서 기판을 보유지지하여, 정공수송층(65)을 표시 영역의 제1 전극(64) 상에 공통되는 층으로서 성막한다. 정공수송층(65)은 진공증착에 의해 성막된다. 실제로는 정공수송층(65)은 표시 영역(61)보다 큰 사이즈로 형성되기 때문에, 고정밀도(고정세)의 마스크는 불필요하다. 여기서, 이 단계에서의 성막이나, 이하의 각 층의 성막에 있어서 이용되는 성막 장치는, 상기 각 실시형태 중 어느 하나에 기재된 증발원 장치를 구비하고 있다. 증발원 장치가 상기 실시형태의 구성을 가지며, 상기 실시형태에 기재된 가열 제어를 행함으로써, 용기의 개구 부근을 고온으로 유지한 채, 증착 레이트를 일정하게 유지할 수 있어, 일정한 막두께의 정공수송층(65)의 성막을 행할 수 있다.
다음으로, 정공수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 성막 장치에 반입하고, 기판 보유지지 유닛에서 보유지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트를 행하고, 기판을 마스크 위에 재치하고, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에, 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다. 이 예에 의하면, 마스크와 기판을 양호하게 겹칠 수 있고, 고정밀도인 성막을 행할 수 있다.
발광층(66R)의 성막과 마찬가지로, 제3 성막 장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(66G)을 성막하고, 나아가 제4 성막 장치에 의해 청색을 발하는 발광층(66B)을 성막한다. 발광층(66R, 66G, 66B)의 성막이 완료된 후, 제5 성막 장치에 의해 표시 영역(61)의 전체에 전자수송층(67)을 성막한다. 전자수송층(67)은, 3색의 발광층(66R, 66G, 66B)에 공통인 층으로서 형성된다.
전자수송층(67)까지 형성된 기판을 스퍼터링 장치에 이동하여, 제2 전극(68)을 성막하고, 그 후 플라스마 CVD 장치로 이동하여 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시 장치(60)가 완성된다.
절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 성막 장치에 반입하고 나서 보호층(70)의 성막이 완료될 때까지는, 수분이나 산소를 포함하는 분위기에 노출되면, 유기 EL 재료로 이루어지는 발광층이 수분이나 산소에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 이 예에 있어서, 성막 장치 간의 기판의 반입 반출은, 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행해진다.
이와 같이 하여 얻어진 유기 EL 표시 장치는, 발광 소자마다 발광층이 정밀도 좋게 형성된다. 따라서, 상기 제조 방법을 이용하면, 발광층의 위치 어긋남에 기인하는 유기 EL 표시 장치의 불량 발생을 억제할 수 있다. 본 실시형태에 따른 성막 장치에 의하면, 증발원 장치의 가열을 적절하게 제어함으로써, 양호한 증착이 가능해진다.
1: 제1 히터
2: 제2 히터
3: 제3 히터
5: 히터선
10, 210, 310, 510, 910A, 910B: 제1 지지 부재
20, 220, 320, 520, 920: 제2 지지 부재
12: 계합홈(제1 히터선 지지부)
22: 계합홈(제2 히터선 지지부)
670, 770, 870: 제3 지지 부재
672a, 772a, 872a: 제3 계합홈, 제3 계합 구멍(제3 히터선 지지부)
672b, 772b, 872b: 제4 계합홈, 제4 계합 구멍(제4 히터선 지지부)
410: 제4 지지 부재
420: 제5 지지 부재
411: 제5 계합홈(제5 히터선 지지부)
422: 제6 계합홈(제6 히터선 지지부)
40, 240, 340, 440, 540, 940: 지지 부재조
50: 위치 결정 부재
4: 용기
6: 증착 재료
2: 제2 히터
3: 제3 히터
5: 히터선
10, 210, 310, 510, 910A, 910B: 제1 지지 부재
20, 220, 320, 520, 920: 제2 지지 부재
12: 계합홈(제1 히터선 지지부)
22: 계합홈(제2 히터선 지지부)
670, 770, 870: 제3 지지 부재
672a, 772a, 872a: 제3 계합홈, 제3 계합 구멍(제3 히터선 지지부)
672b, 772b, 872b: 제4 계합홈, 제4 계합 구멍(제4 히터선 지지부)
410: 제4 지지 부재
420: 제5 지지 부재
411: 제5 계합홈(제5 히터선 지지부)
422: 제6 계합홈(제6 히터선 지지부)
40, 240, 340, 440, 540, 940: 지지 부재조
50: 위치 결정 부재
4: 용기
6: 증착 재료
Claims (21)
- 증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되어 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제1 지지 부재를 구비하고,
상기 제1 지지 부재는, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터 중 일방의 히터의 히터선을 지지하는 제1 히터선 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 증발원 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 히터와 상기 제2 히터 중 타방의 히터의 히터선을 지지하는 제2 히터선 지지부를 갖는 제2 지지 부재를 더 구비하고 있는 증발원 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 지지 부재와 상기 제2 지지 부재는, 하나의 지지 부재조로서 서로 고정되어 있는 증발원 장치. - 제3항에 있어서,
상기 지지 부재조가, 상기 용기의 둘레 방향에 복수 조(組) 배치되고,
상기 복수 조의 지지 부재조가, 위치 결정 부재에 의해 위치결정 고정되어 있는 증발원 장치. - 증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비하고 있는 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되고 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터와 제2 히터의 사이에 배치되는 제3 지지 부재를 구비하고,
상기 제3 지지 부재는, 상기 제1 히터의 히터선을 지지하는 제3 히터선 지지부와, 상기 제2 히터의 히터선을 지지하는 제4 히터선 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 증발원 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제3 지지 부재는, 상기 용기의 둘레 방향에 복수 배치되고,
상기 복수의 제3 지지 부재가, 위치 결정 부재에 의해 위치결정 고정되어 있는 증발원 장치. - 증착 재료가 수용되는 용기와,
상기 용기의 주위에 다중으로 설치된 복수의 히터를 구비한 증발원 장치에 있어서,
상기 복수의 히터는, 히터선이 나선 형상으로 구성되고 있고,
상기 복수의 히터 중 서로 이웃하는 제1 히터를 지지하는 제4 지지 부재와 제2 히터를 지지하는 제5 지지 부재를 가지고,
상기 제4 지지 부재는 제1 히터에 대해 제2 히터와 반대측에 배치되고, 상기 제5 지지 부재는 제2 히터에 대해 제1 히터와 반대측에 배치되고,
상기 제4 지지 부재는, 상기 제1 히터의 히터선을 지지하는 제5 히터선 지지부를 가지고, 상기 제5 지지 부재는, 상기 제2 히터의 히터선을 지지하는 제6 히터선 지지부를 가지고,
상기 제4 지지 부재와 상기 제5 지지 부재가, 하나의 지지 부재조로서 서로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 증발원 장치. - 제7항에 있어서,
상기 지지 부재조가, 상기 용기의 둘레 방향에 복수 조 배치되고,
상기 복수 조의 지지 부재조가, 위치 결정 부재에 의해 위치결정 고정되고 있는 증발원 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 지지 부재는 절연 부재인 증발원 장치. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 지지 부재는 절연 부재인 증발원 장치. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제3 지지 부재는 절연 부재인 증발원 장치. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제4 지지 부재와 상기 제5 지지 부재는 절연 부재인 증발원 장치. - 제1항 내지 제4항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 히터선 지지부는, 상기 히터선이 계합하는 계합홈, 또는 상기 히터선이 끼워져 통과되는 계합 구멍인 증발원 장치. - 제2항 내지 제4항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 히터선 지지부는, 상기 히터선이 계합하는 계합홈, 또는 상기 히터선이 끼워져 통과되는 계합 구멍인 증발원 장치. - 제2항 내지 제4항 또는 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 히터선 지지부와 상기 제4 히터선 지지부는, 각각, 상기 히터선이 계합하는 계합홈, 또는 상기 히터선이 끼워져 통과되는 계합 구멍인 증발원 장치. - 제7항, 제8항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제5 히터선 지지부와 상기 제6 히터선 지지부는, 각각, 상기 히터선이 계합하는 계합홈인 증발원 장치. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 히터와 상기 제2 히터가, 각각 다른 2개의 히터선으로 구성되고, 각각 따로따로 제어되는 구성으로 되어 있는 증발원 장치. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 히터와 상기 제2 히터가 1개의 히터선으로 구성되고, 동일하게 제어되는 구성으로 되어 있는 증발원 장치. - 제1항 내지 제18항 중 어는 한 항에 기재된 증발원 장치와,
해당 증발원 장치가 배치되어, 피증착체에 상기 증착 재료의 증착이 행해지는 진공 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치. - 증착 재료를 수용한 용기를, 해당 용기의 주위에 설치되는 복수의 나선 형상의 히터에 의해 가열하여, 피증착체에 상기 증착 재료의 증착을 행하는 성막 방법으로서,
상기 복수의 히터를 상기 용기의 주위에 다중으로 배치하고, 서로 이웃하는 히터의 사이에 배치되는 지지 부재에 의해 히터 사이의 간격을 유지한 상태로, 상기 복수의 히터에 의해 용기를 가열하는 것을 특징으로 하는 성막 방법. - 제20항에 기재된 성막 방법에 의해, 전자 디바이스의 피증착체에 증착 재료를 증착시켜 성막하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
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