KR20210136967A

KR20210136967A - 진공 증착 장치

Info

Publication number: KR20210136967A
Application number: KR1020217021831A
Authority: KR
Inventors: 슈우지 사이토; 아키히로 요코야마
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-11-17
Also published as: DE112019006510T5; TW202039898A; WO2020183777A1; SG11202100867RA; TWI717226B

Abstract

캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재의 부분에 대해 증착할 때, 증착 유닛이 설치되는 증착실과 이에 인접한 메인 챔버 내의 인접실의 분위기를 확실히 분리할 수 있도록 구성한 진공 증착 장치를 제공한다. 기재 주행 수단과 캔 롤러(2)를 갖는 메인 챔버(1)와, 캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재(Sw)의 부분에 대해 증착하는 증착 유닛(Vu)을 포함한다. 메인 챔버 내에 증착 유닛이 격납된 증착실을 구획하는 제 1 격벽(75), 제 1 격벽에 연결되어 증착 유닛의 둘레 방향 양측에 위치하는 캔 롤러의 외통 부분을 상기 곡률로 휘어진 제 1 간극(Gp1)을 사이에 두고 덮는 제 2 격벽(7a, 7b)을 추가로 포함하고, 제 1 간극을 경계로 하여 증착실(Vs)과 이 증착실에 인접한 메인 챔버 내의 인접실(As)이 서로 연통되며, 제 2 격벽으로 증착실과 인접실 간의 컨덕턴스가 확정되도록 구성했다.

Description

진공 증착 장치

본 발명은 시트 형상의 기재를 주행시키는 기재 주행 수단과, 이 기재 주행 수단에 의해 주행되는 시트 형상의 기재가 감기는 캔 롤러를 갖는 진공 분위기를 형성할 수 있는 메인 챔버와, 캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재의 부분에 증착하는 증착 유닛을 포함하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

이런 종류의 진공 증착 장치는 예를 들면 특허문헌 1과 같이 알려져 있다. 이것은 진공 분위기를 형성할 수 있는 진공 챔버(메인 챔버) 내에, 시트 형상의 기재를 기재 주행 수단의 공급 롤러로부터 연속적으로 공급되고, 공급된 기재를 냉각용 캔 롤러에 감으면서, 이 캔 롤러에 대해 그 방사 방향으로 소정의 간격을 두고 설치된 증착 유닛으로부터 증착 물질을 증착시키고, 증착된 시트 형상의 기재를 기재 주행 수단의 권취 롤러로 감아서 꺼내는 구성이다. 이 경우, 진공 챔버는 캔 롤러 주위에 배치된 칸막이 판에 의해 두 공간으로 구획되며, 한쪽 공간(증착실)에는 기재 주행 수단이, 다른 한쪽 공간(인접실)에는 증착 유닛이 각각 배치된다. 증착 유닛으로는, 진공 챔버 내에 고정 배치되어 증착 물질을 수용하는 도가니와, 도가니에 수용된 증착 물질을 가열하는 저항 가열 방식, 유도 가열 방식, 전자빔 방식 등의 가열 수단을 구비한 것을 이용할 수 있으며, 가열을 통해 도가니에 수용한 증착 물질을 승화 또는 기화시키고, 이 승화 또는 기화된 증착 입자를 캔 롤러에 감아 시트 형상의 기재의 부분에 부착 및 퇴적시켜 증착(성막)된다.

또 다른 예로는 소정의 속도로 이동(주행)하는 비교적 넓은 시트 형상의 기재나 기판과 같은 피증착물에 증착하는 증착 유닛으로, 이른바 라인 소스가 일반적으로 알려져 있다(특허문헌 2 참조). 이것은 증착 물질을 수용하는 수용함과, 이 수용함 내의 증착 물질을 가열하는 가열 수단을 포함하고, 수용함(윗면)의 덮개에는 원통형의 방출 개구가 기재의 폭 방향으로 간격을 두고 줄지어 설치된 구성이다. 이러한 증착 유닛에서는, 수용함을 가열하여 승화 또는 기화된 증착 입자가 각 방출 개구로 방출될 때 소정의 코사인 법칙에 따라 그 방출 개구에서 돔 형상으로 확대되면서 피증착물을 향해 비산되나, 각 방출 개구의 직경이 작기 때문에 성막 속도를 높이는 데는 한계가 있다. 그래서 수용함의 덮개에, (각 방출 개구의 직경의 총합보다 훨씬) 큰 면적의 방출 개구를 개방 설치하고, 이 방출 개구에서 승화 또는 기화된 증착 입자를 방출시킴으로써 성막 속도를 높이는 방법을 생각해볼 수 있다.

그러나 이러한 큰 면적의 방출 개구를 가지는 증착 유닛을 상기 기존 예의 진공 증착 장치에 단순히 적용하면, 기화된 유닛의 방출 개구에서 방출된 입자가 증착실 내로 확산 및 비산되기 때문에, 증착실이 오염되고 또한 캔 롤러 주위에 감긴 기재에 대한 증착 효율이 저하된다. 게다가 방출된 입자가 칸막이 판과 냉각용 캔 롤러 사이의 간극으로부터 누출되어 인접실까지 들어가기 때문에, 인접실도 오염되어버린다. 이 경우, 칸막이판과 캔 롤러 사이의 간극이나, 캔 롤러와 진공 챔버 내벽면의 간극에서 증착실과 인접실의 밀폐도(즉, 증착실과 인접실을 연결하는 저항 성분인 컨덕턴스 값(conductance value))를 확보해야 하는데, 칸막이판과 캔 롤러 사이의 간극은, 캔 롤러의 회전에 의해 시트 형상의 기재가 통과하는 공간이기도 하기 때문에 일정 이상의 간극을 확보할 필요가 있으며, 이러한 구성에서 증착실과 인접실의 밀폐도를 높이기(바꿔 말하면 증착실에서 누출된 입자가 인접실로 들어가는 것을 방지하도록 증착실과 인접실의 분위기를 분리하기)는 어렵다.

특허문헌 1: 일본특허공개공보 제2010-163693호 특허문헌 1: 일본특허공개공보 제2014-077193호

본 발명은 이상의 점을 감안하여, 캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재의 부분에 대해 증착 시 증착실과 인접실의 분위기를 확실히 분리할 수 있도록 구성한 진공 증착 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 시트 형상의 기재를 주행시키는 기재 주행 수단과, 이 기재 주행 수단을 통해 주행되는 시트 형상의 기재가 감기는 캔 롤러를 갖는 진공 분위기를 형성할 수 있는 메인 챔버와, 캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재의 부분에 증착하는 증착 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 진공 증착 장치는, 메인 챔버 내에, 증착 유닛이 격납된 증착실을 구획하는 제 1 격벽과, 제 1 격벽에 연결되어 증착 유닛의 둘레 방향 양측에 위치하는 캔 롤러의 외통 부분을 상기 곡률로 휘어진 제 1 간극을 사이에 두고 덮는 제 2 격벽을 추가로 포함하고, 제 1 간극을 경계로 하여 증착실과 이 증착실에 인접한 메인 챔버 내의 인접실이 서로 연통되며, 제 2 격벽으로 증착실과 인접실 간의 컨덕턴스가 확정되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 캔 롤러의 외통 부분을 덮는 제 2 격벽을 설치하고, 이 제 2 격벽으로 증착실과 인접실 간의 컨덕턴스가 확정되도록 구성했기 때문에, 예를 들어 미리 실험적으로 구한 인접실의 압력과 증착실의 압력 간의 압력 차이나, 캔 롤러의 회전에 의한 시트 형상의 기재의 통과에 있어 불가피한 제 1 간극의 크기로부터, 제 1 간극의 컨덕턴스 값이 소정의 값이 되도록 제 2 격벽의 둘레 방향의 길이를 적절히 설정하면, 증착실과 인접실의 분위기를 확실히 분리할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 증착 유닛은, 증착 물질을 수용하는 수용함과 증착 물질을 가열할 수 있는 가열 수단을 포함하며, 상기 캔 롤러에 대치하는 수용함의 덮개는, 캔 롤러의 모선 방향 길이와 같거나 그 이상인 두 개의 횡변을 가지고 캔 롤러의 외주면에 일치하는 곡률로 휘어지며, 이 덮개에 가열 수단에 의해 가열되어 승화 또는 기화된 증착 입자를 방출하는 방출 개구가 개방 설치되고, 덮개가 캔 롤러의 외주면에 상기 곡률로 휘어진 제 2 간극을 두고 근접하는 증착 위치와, 덮개가 캔 롤러의 외주면으로부터 이격된 이격 위치와의 사이에서 증착 유닛을 캔 롤러의 방사 방향으로 진퇴시키는 이동 수단을 포함하며, 상기 제 2 격벽 중 적어도 하나가, 상기 덮개의 방출 개구가 마주하는 캔 롤러 부분을 차폐하는 차폐 위치와 증착 유닛으로부터 둘레 방향으로 떨어진 퇴피 위치와의 사이에서 캔 롤러의 회전축을 회전 중심으로 하여 자유롭게 회전 구동될 수 있도록 구성되고, 제 2 격벽의 퇴피 위치에서 증착 유닛을 증착 위치에 진입시키면, 덮개의 각 횡변이 제 1 격벽에 각각 당접(當接) 또는 근접하여, 제 2 간극을 통해 구획되는 증착 공간이 제 1 간극을 경계로 하여 인접실에 연통되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이에 따르면 기재 주행 수단을 통해 시트 형상의 기재를 주행시키면서, 캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재의 부분에 증착하는 경우, 증착 유닛을 수용함의 덮개가 제 2 간극을 두고 근접하는 증착 위치로 이동하고, 가열 수단으로 증착 물질을 가열하면, 이 덮개에 형성된 방출 개구로 승화 또는 기화된 증착 입자가 방출된다. 이 때, 제 2 간극으로 구획되는 증착 공간은, 제 1 간극을 경계로 하여 인접실에 연통되고, 앞서 말한 것처럼 제 2 격벽으로 인접 공간과의 컨덕턴스가 확정되어 있으므로, 증착 공간이 인접실로부터 확실히 분위기 분리된다. 즉, 방출 개구로부터 증착 공간을 거쳐 제 1 간극을 통해 인접실에 이르는 경로의 밀폐도가 높아진다. 그 결과 매우 높은 증착 속도를 얻기 위해 방출 개구의 개구 면적을 비교적 크게 설정하더라도, 방출 개구로 방출되는 증착 입자는, 광범위하게 확산되기 전에 제 2 간극으로서의 증착 공간을 거쳐 시트 형상의 기재의 부분에 부착 및 퇴적하는 한편, 방출 개구에서 제 2 간극으로 방출된 증착 입자 중 기재에 증착되는 것에 기여하지 않는 것은, 예를 들면 수용함으로 돌아온다. 그 결과, 메인 챔버 내의 인접실로 들어가, 시트 형상의 기재 이외의 부분(부품)에 착막하는 등의 것이 가급적 억제되고, 나아가 증착 물질의 낭비를 방지할 수 있다. 덧붙여, 증착 공간을 포함한 증착실과 인접실의 분위기가 확실히 분리되어 있으면, 성막 전 또는 성막 후의 시트 형상의 기재 표면에 대해, 인접실에서 예를 들면 소정의 가스를 이용하여 전처리나 후처리를 실시하는 경우에는, 해당 가스가 증착실로 유입되는 등의 것도 방지할 수 있다.

그런데 가열 수단으로 증착 물질을 가열할 때, 당초 수용함에서의 증착 물질의 증착량이 안정되지 않는 경우가 있다. 이러한 상태에서 시트 형상의 기재에 증착하면, 예를 들어 막 두께가 균일하지 않는 등의 문제가 생긴다. 본 발명에서는, 상기 제 2 격벽의 적어도 하나가 상기 덮개의 방출 개구가 마주하는 캔 롤러의 부분을 차폐하는 차폐 위치와, 증착 유닛으로부터 둘레 방향으로 떨어진 퇴피 위치와의 사이에서 자유롭게 회전 구동될 수 있도록 구성되어 있으므로, 시트 형상의 기재에 대한 증착이 시작되기에 앞서, 증착 유닛을 이격 위치로 이동시키고, 가열 수단으로 수용함 내의 증착 물질을 가열할 수 있다. 이 때, 수용함 내에서 증착 물질이 승화 또는 기화되며, 가열 수단의 가열량에 따라 점차 그 증착량이 안정되지만, 그동안 수용함 내에서 승화 또는 기화된 증착 입자의 일부는 덮개의 방출 개구를 통해 시트 형상의 기재를 향해 방출되어 버리므로, 수용함 내의 증착 물질의 증착량이 안정될 때까지, 제 2 격벽을 차폐 위치로 이동시켜두면 제 2 격벽이 시트 형상의 기재의 부분에 증착되는 것을 방지하는 차단기의 역할도 수행한다. 따라서 메인 챔버(인접실)와 증착 공간의 분위기를 분리하는 제 2 격벽을 차단기로 겸용함으로써, 부품 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 메인 챔버에 별도 차단기를 마련하는 경우와 비교하여 메인 챔버의 용적도 줄일 수 있어 유리하다. 덧붙여, 제 2 격벽을 차단기로 사용하는 경우, 증착 입자가 부착되면 그 응고 잠열에 의해 제 2 격벽이 가열되고, 이 가열된 차단기로부터의 복사열로 캔 롤러나 여기에 감겨진 시트 형상의 기재가 가열되어 손상될 우려가 있다. 이 때문에, 예를 들면 제 2 격벽에 냉매를 순환시키는 냉매 순환로를 형성하고 제 2 격벽을 차폐 위치로 이동시킨 후, 해당 제 2 격벽을 냉각할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제 2 격벽의 둘레 방향 양단에, 캔 롤러의 모선 방향 길이와 같거나 그 이상의 길이를 갖는 격벽판이 각각 장착되며, 제 2 격벽을 차폐 위치 또는 퇴피 위치로 이동했을 때, 어느 한쪽의 격벽판과 이 격벽판과 같은 길이를 갖는 메인 챔버에 고정된 고정 격벽이 당접 또는 근접하여 제 1 격벽을 구성하도록 해두면, 더욱 부품 수를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 진공 증착 장치를 증착 유닛의 퇴피 위치에서 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 진공 증착 장치를 증착 유닛의 증착 위치에서 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선 부분 단면도이다.
도 4는 가열 수단을 일체로 조립한 증착 유닛의 수용함을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V선 단면도이다.
도 6은 제 2 격벽을 이동시키는 기구를 그 차폐 위치에서 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 7은 제 2 격벽을 이동시키는 기구를 그 퇴피 위치에서 나타낸 부분 분해 사시도이다.

아래에서는 도면을 참조하여, 캔 롤러의 주위에 두 개의 증착 유닛을 마련하고, 시트 형상의 기재(Sw)에 증착(성막)하는 경우를 예로 들어 본 발명에 따른 진공 증착 장치의 실시형태를 설명한다. 이하에서는, 캔 롤러의 축선 방향이 수평 방향과 일치하는 자세로 해당 캔 롤러가 메인 챔버 내에 수용된다고 설정하고, 축선 방향을 X축 방향, 동일한 수평면 내에서 X축에 직교하는 방향을 Y축 방향, X축과 Y축에 직교하는 수직 방향을 Z축 방향으로 하며, 또한 ‘위’, ‘아래’와 같은 방향은 도 1을 기준으로 한다.

도 1 ~ 도 3을 참조하여, 본 실시형태의 진공 증착 장치(CM)는, 메인 챔버(1)을 포함한다. 메인 챔버(1)에는, 도시 생략한 터보 분자 펌프, 로터리 펌프 등으로 구성된 진공 펌프가 연결되어, 진공 분위기를 형성(예를 들면, 10^-5 Pa)할 수 있다. 메인 챔버(1)의 아랫면 중앙에는, 도 1에 나타낸 단면을 봤을 때, 반 정육각형의 윤곽을 가지며 아래로 돌출된 돌출부(11)가 형성된다. X축 방향으로 뻗은 돌출부(11)의 각 평탄면(12)에는, 후술할 캔 롤러(2)와 마주하는 장착 개구(13)가 형성되며, 장착 개구(13)를 통해 후술할 증착 유닛(Vu)이 착탈 가능하도록 장착할 수 있게 구성된다.

메인 챔버(1) 내의 상부 공간에는, 도면 밖의 공급 롤러로부터 이송되는 시트 형상의 기재(Sw)를 캔 롤러(2)로 안내하고, 캔 롤러(2)를 주회한 시트 형상의 기재(Sw)을 도면 밖의 권취 롤러로 이송하기 위해, 본 실시형태의 기재 주행 수단의 구성 요소로서 복수 개의 가이드 롤러(Gr)가 배치된다. 덧붙여, 따로 도시하여 설명하지 않으나, 메인 챔버(1)에는 상류측 챔버와 하류측 챔버가 연결되는데, 상류측 챔버에는 시트 형상의 기재(Sw)이 감겨, 일정한 속도로 이 시트 형상의 기재(Sw)을 공급하는 기재 주행 수단의 공급 롤러가 설치되고, 하류측 챔버에는 메인 챔버(1)에서 캔 롤러(2)의 주위를 주회함으로써 성막된 성막 완료된 시트 형상의 기재(Sw)를 감아서 꺼내는 기재 주행 수단의 권취 롤러가 설치된다. 시트 형상의 기재(Sw)를 공급하고 감아서 꺼내는 과정을 수행하는 기구로는 알려진 것을 이용할 수 있으므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

캔 롤러(2)는 회전축(21)을 포함하고, 회전축(21)이 메인 챔버(1) 내에서 X축 방향(축선 방향)으로 간격을 두고 배치된 두 개의 베어링 장치(Bm)로 축지지되며, 메인 챔버(1) 외부에 배치된 모터(M1)에 의해 소정의 속도로 회전 구동되도록 구성된다. 베어링 장치(Bm)는, 따로 상세하게 도시하지 않았으나 프레임에 방사 방향 안쪽의 내부 베어링과 방사 방향 바깥쪽의 외부 베어링을 일체로 조립한 것으로, 내부 베어링이 회전축(21)을 축지지하고 외부 베어링이 후술할 제 2 격벽의 회전 구동 암을 자유롭게 회전 구동하도록 지지하여 구성된다. 덧붙여, 캔 롤러(2)에는 알려진 방법으로 시트 형상의 기재(Sw)를 가열 또는 냉각하는 기구를 내장할 수도 있다.

각 증착 유닛(Vu)은 동일한 구조를 가지며, 장착 개구(13)를 둘러싸듯이 메인 챔버(1)의 평탄면(12)에 그 바깥에서 각각 장착되는 저장 챔버(30)를 포함한다. 본 실시형태에서는, 수직 방향으로 위치하는 한쪽의 평탄면(12)(도 1의 중앙)과, 수평면에 대해 경사진 다른 한쪽의 평탄면(12)(도 1의 왼쪽)에, 두 개의 증착 유닛(Vu)이 각각 장착된 것을 예로 들어 설명하나 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 모든 평탄면(12)에 증착 유닛(Vu)을 장착하고, 또는 수직 방향으로 위치하는 평탄면(12)에만 증착 유닛(Vu)을 장착할 수도 있다. 이 경우, 증착 유닛(Vu)이 장착되지 않는 장착 개구(13)에는, 이를 덮는 덮개(도 1 및 도 2에는 생략됨)가 장착된다. 수직 방향으로 위치하는 평탄면(12)에 장착되는 것을 예로 들어 설명하면, 저장 챔버(30)에는 증착 물질(Vm)이 수납되는 수용함(3)과 수용함(3)에 일체로 조립되어 증착 물질(Vm)을 가열하는 가열 수단(4)이 설치된다. 증착 물질(Vm)로는 시트 형상의 기재(Sw)에 형성하고자 하는 박막에 따라 금속 재료나 유기 재료가 사용된다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 수용함(3)은, 예를 들면 스테인리스로 만들어 졌으며, 윗면(캔 롤러(2)와 대치하는 면)을 개방한 외용기(31)와, 윗면을 제외한 외용기(31)의 내벽면을 덮도록 판 형상 부재(32a, 32b)를 격자 모양으로 조립하여 구성되는 외용기(31)에 고정된 지지틀(32)과, 지지틀(32)의 안쪽에 배치되어 증착 물질(Vm)이 수납되는 내용기(33)와, 외용기(31)와 내용기(33)의 윗면의 개구를 덮는 덮개(34)로 구성된다. 외용기(31)와 내용기(33)는, 도 1에 나타낸 단면을 봤을 때, 서로 닮은 바닥이 있는 직육면체 모양의 윤곽을 가지며, 외용기(31)와 내용기(33)의 X축 방향의 길이는, 캔 롤러(2)의 모선(X축 방향) 길이와 같거나 그 이상으로 설정된다 (도 3 참조). 외용기(31)와 내용기(33)의 Y축 방향의 길이(폭)는, 시트 형상의 기재(Sw)의 횡폭(구체적으로는 기재(Sw)에 대한 X축 방향의 증착 범위)나 증착 속도 등을 고려하여 적절하게 설정된다.

또한, 지지틀(32)의 소정 위치에는 그 안쪽을 향해 돌출된 복수의 지지핀으로서 볼트(35)가 세워지며, 외용기(31)의 안쪽에 내용기(33)를 삽입하면 각 볼트(35)의 머리부만으로 내용기(33)가 지지된다. 캔 롤러(2)의 외주면과 대치하는 덮개(34)는, 각각이 서로 평행한 두 개의 횡변(34a)과 종변(34b)으로 구성된 판재를 캔 롤러(2)의 외주면에 일치하는 곡률로 구부려 구성되며, 그 중앙에는 내용기(33)의 윗면 개구에 맞는 단일 방출 개구(34c)가 개방 설치된다. 방출 개구(34c)의 내연부는 내용기(33)의 상단에 고정되어, 내용기(33)와 두껑체(34)가 일체화된다. 그리고, 도 4에 가상 선으로 나타낸 덮개(34)가 일체인 내용기(33)를 외용기(31)에 그 윗면 개구 측에서 삽입하면 이 외용기(31)의 윗면 개구가 덮개(34)로 닫혀 막힌다.

가열 수단(4)은 복수의 시스 히터(sheathed heater)(41)로 구성된다. 각 시스 히터(41)는 지지틀(32)에 고정되어, 도면 밖의 전원 장치로부터 통전되도록 구성된다. 캔 롤러(2)에 내장된 냉각기구에 의해 시트 형상의 기재(Sw)를 냉각하면서 증착하는 경우, 방사 냉각에 의해 덮개(34)가 냉각되어 내용기(33)에 상하 방향의 온도 구배가 생길 우려가 있다. 이 때문에 각 시스 히터(41)에 통전되는 경로를 내용기(33)의 상하 방향으로 복수의 블록으로 나누어, 블록마다 통전 전류를 바꾸도록 구성할 수도 있다. 그리고 진공 분위기에서 증착 물질(Vm)이 수납된 내용기(33)를 외용기(31)에 삽입한 상태에서 가열 수단(4)인 각 시스 히터(41)로 가열하면, 증착 물질(Vm)이 내용기(33) 내부에서 승화 또는 기화되어, 이 승화 또는 기화된 증착 입자가 방출 개구(34c)로부터 방출된다.

위와 같이 각 볼트(35)의 머리부로 내용기(33)를 지지하는 구조를 채용하면, 열 전달로 인한 열 손실이 작아져 효율적으로 내용기(33)를 가열할 수 있다. 이 경우, 외용기(31)의 내면을 예를 들면 전해 연마를 통해 경면 가공을 해두면, 각 시스 히터(41)로 내용기(33)를 가열할 때 외용기(31)의 내면이 열을 반사하는 반사경으로서의 역할을 하므로, 복사열이 더해져 더욱 효율적으로 내용기(33)를 가열할 수 있다. 수용함(3)의 내용기(33)에 대한 증착 물질(Vm)의 충진율은, 예를 들면 증착 물질(Vm)의 종류나 수용함(3)에 충진된 증착 물질(Vm) 전부를 승화 또는 기화시키는 동안의 내용기(33) 압력의 변동에 따른 증착 속도의 변화량을 고려하여, 20 ~ 40%의 범위에서 적절히 설정할 수 있다.

저장 챔버(30)의 외벽면에는 이동 수단으로서 에어 실린더(5)가 설치되며, 그 외벽면을 관통하여 그 내부로 연장되는 에어 실린더(5)의 구동축(51)이 수용함(3)에 연결된다. 에어 실린더(5)에 의해 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)은, 도 1에 나타낸 덮개(34)가 캔 롤러(2)의 외주면으로부터 이격된 이격 위치와, 도 2에 나타낸 덮개(34)가 캔 롤러(2)의 외주면에 상기 곡률로 휘어진 간극(이하, ‘제 2 간극(Gp2)’)을 두고 근접한 증착 위치와의 사이에서 자유롭게 이동할 수 있으며, 제 2 간극(Gp2)은 덮개(34)와 이에 대치하는 캔 롤러(2)의 부분으로 구획되는 증착 공간이 된다. 메인 챔버(1) 내에는 캔 롤러(2)의 주위에 위치하며, 메인 챔버(1)의 안쪽 벽에 고정된 X축 방향으로 늘어선 고정 격벽(6a, 6b, 6c, 6d)이 각각 설치되며, 고정 격벽(6a, 6b, 6c, 6d)을 통해 저장 챔버(30)로 통하는 증착 유닛(Vu)이 들어있는 증착실(Vs)이 메인 챔버(1) 내에 각각 구획된다. 이 경우, 따로 도시하여 설명하지 않으나 메인 챔버(1)와 별도로 증착실(Vs) 내를 진공 배기할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 메인 챔버(1) 내에는 캔 롤러(2)의 외통 부분을 상기 곡률로 휘어진 간극(이하, ‘제 1 간극(Gp1)’)을 사이에 두고 덮는 제 2 격벽(7a, 7b)이 각각 설치되어(도 2 참조), 제 1 간극(Gp1)을 경계로 하여 증착실(Vs)과 이 증착실(Vs)에 인접한 메인 챔버(1)의 인접실(As)(예를 들어, 시트 형상의 기재(Sw)의 반송 공간)이 서로 연통하여, 제 2 격벽(7a, 7b)으로 증착실(Vs)과 인접실(As) 간의 컨덕턴스 값이 확정되도록 구성한다.

도 6 및 도 7을 참조하여, 제 2 격벽(7a, 7b)은 예를 들면 스테인리스로 된 판재를 상기 곡률로 휘어 구성되어, X축 방향으로 간격을 두고 배치되는 각 베어링 장치(Bm)의 바깥 베어링(도시하지 않음)으로 자유롭게 회전 구동될 수 있도록 각각 지지되는 각 회전 구동 암(71, 72)의 선단 사이에 각각 가설(架設)된다. 각 베어링 장치(Bm)의 외주면에는 기어(73a, 73b)가 소정의 간격으로 각각 형성되고, 각 기어(73a, 73b)에는, 도면 밖의 모터에 의해 구동되는 랙(74a, 74b)이 맞물린다. 모터에 의해 랙(74a, 74b)을 Y축 방향으로 이동시키면, 제 2 격벽(7a, 7b)이 캔 롤러(2)의 외주면을 따라 상반되는 방향으로 회전 구동한다. 이 경우 각 회전 구동 암(71, 72)의 서로 마주보는 면에는 카운터보링 가공이 실시되어, 제 1 간극부(S1)를 두고 카운터보링 가공면(71a, 71b)을 겹침으로서, 양 제 2 격벽(7a, 7b)이 캔 롤러(2)의 주위로 제 1 간극(Gp1)을 유지하면서 각각 이동할 수 있도록 구성된다. 이를 통해, 제 2 격벽(7a, 7b)이 덮개(34)의 방출 개구(34c)에 마주하는 캔 롤러(2)의 부분을 차폐하는 차폐 위치와 증착 유닛(Vu)로부터 둘레 방향으로 떨어진 퇴피 위치와의 사이에서 캔 롤러(2)의 회전축(21)을 회전 중심으로 하여 자유롭게 회전 구동될 수 있다. 이 경우 제 2 격벽(7a, 7b)의 차폐 위치 및 퇴피 위치를 포함하는 제 2 격벽(7a, 7b)의 회전 구동 경로에서, 각 제 2 격벽(7a, 7b)의 X축 방향(축선 방향)의 단면과 이에 대치하는 메인 챔버(1)의 내벽면 사이에 제 2 간극부(S2)가 형성되고, 각 제 2 격벽(7a, 7b)의 외주면과 메인 챔버(1)의 내벽면 사이에 제 3 간극부(S3)가 형성되도록 메인 챔버(1)의 내벽면이 형성된다.

도 1에 나타낸 것처럼 증착 유닛(Vu)이 이격 위치에, 제 2 격벽(7a, 7b)이 차폐 위치에 각각 있을 때, 증착실(Vs)과 인접실(As)은 오직 제 1 간극부(S1) ~ 제 3 간극부(S3)를 통해서 연통되나(도 7 참조), 장치의 구성 상 불가피한 제 2 간극부(S2) 및 제 3 간극부(S3)의 크기나, 미리 실험적으로 구해진 인접실(As)의 압력과 증착실(Vs)의 압력 간의 압력 차이로부터, 제 1 간극부(S1)에서의 컨덕턴스 값이 소정의 값이 되도록, 예를 들면 카운터보링 가공면(71a, 71b)의 면적을 적절히 설정하면, 증착실(Vs)과 인접실(As)의 분위기를 확실히 분리할 수 있다. 한편, 도 1에 나타낸 상태에서, 제 2 격벽(7a, 7b)을 퇴피 위치로 이동시킨 상태에서는, 증착실(Vs)과 인접실(As)이 제 1 간극부(S1) ~ 제 3 간극부(S3) 뿐만 아니라 제 2 간극(Gp2)을 통해 서로 연통되나, 위와 마찬가지로 인접실(As)의 압력과 증착실(Vs)의 압력 간의 압력 차이나, 캔 롤러(2)의 회전에 의한 시트 형상의 기재(Sw)의 통과에 있어 불가피한 제 1 간극(Gp1)의 크기로부터, 이 제 1 간극(Gp1)의 컨덕턴스 값이 소정의 값이 되도록 제 2 격벽(7a, 7b)의 둘레 방향의 길이를 적절히 설정하면, 증착실(Vs)과 인접실(As)의 분위기를 확실히 분리할 수 있다. 그리고, 도 2에 나타낸 것처럼 증착 유닛(Vu)을 증착 위치로, 제 2 격벽(7a, 7b)을 퇴피 위치로 각각 이동시켜도, 증착 공간으로서의 제 2 간극(Gp2)은 인접실(As)과 서로 분위기가 분리된 상태를 유지한다. 덧붙여 따로 도시하여 설명하지는 않으나, 제 2 격벽(7a, 7b) 내에 냉매를 순환시키는 냉매 순환로를 형성하고, 제 2 격벽(7a, 7b)을 차폐 위치로 이동시킨 후, 베어링 장치(Bm)을 통해 냉매 순환로에 냉매를 순환시켜 제 2 격벽(7a, 7b)을 소정의 온도로 냉각할 수 있도록 구성할 수 있다.

또한, 제 2 격벽(7a, 7b)의 둘레 방향의 단면에는, 캔 롤러(2)의 모선 방향의 길이와 같거나 그 이상의 길이를 갖는 격벽판(75a, 75b, 75c, 75d)이 각각 장착된다. 도 1에 나타낸 제 2 격벽(7a, 7b)의 차폐 위치에서는, 각 격벽판(75a, 75b, 75c, 75d)이 고정 격벽(6a, 6b, 6c)의 방사 방향 안쪽 단면에 각각 당접하는 한편, 제 2 격벽(7a, 7b)을 서로 상반되는 방향으로 회전시킨 도 2에 나타낸 제 2 격벽(7a, 7b)의 퇴피 위치에서는, 한쪽의 제 2 격벽(7a)의 격벽판(75b)이 고정 격벽(6a)에, 다른 한쪽의 제 2 격벽(7b)의 격벽판(75c)이 고정 격벽(6c)에 각각 당접한다. 그리고 제 2 격벽(7a, 7b)의 퇴피 위치에서 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)을 증착 위치로 진입시키면, 덮개(34)의 각 횡변(34a, 34a)이 각 제 2 격벽(7a, 7b)의 각 격벽판(75a, 75d)에 각각 당접하고, 캔 롤러(2)의 주위에서 제 1 간극(Gp1)과 제 2 간극(Gp2)이 서로 연통되도록 구성된다(도 2 참조). 이 경우 각 격벽판(75a, 75b, 75c, 75d)과 고정 격벽(6a, 6b, 6c)으로 본 실시형태의 제 1 격벽이 구성된다.

상기 진공 증착 장치(CM)에서, 기재 주행 수단에 의해 시트 형상의 기재(Sw)를 주행시키면서, 캔 롤러(2)에 감겨진 시트 형상의 기재(Sw)의 부분에 증착하는 경우, 먼저 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)을 이격 위치로, 각 제 2 격벽(7a, 7b)을 차폐 위치로 각각 이동시킨다. 이 상태에서 가열 수단(4)에 의해 증착 물질(Vm)을 가열한다. 그러면 수용함(3) 내에서 증착 물질(Vm)이 승화 또는 기화되고, 가열 수단(4)의 가열량에 따라 점차 그 증착량이 안정되나, 그동안 수용함(3) 내에서 승화 또는 기화된 증착 입자의 일부가 덮개(34)의 방출 개구(34c)로부터 시트 형상의 기재(Sw)를 향해 방출되어, 제 2 격벽(7a, 7b)에 각각 부착된다. 다음으로 수용함(3) 내에서의 증착 물질(Vm)의 증착량이 안정되면, 각 제 2 격벽(7a, 7b)을 퇴피 위치로 각각 이동시킨 후, 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)을 증착 위치로 이동한다. 이를 통해 증착 공간이 메인 챔버(1) 내에 형성되며, 기재 주행 수단에 의해 시트 형상의 기재(Sw)를 주행 시키면 캔 롤러(2)에 감겨진 시트 형상의 기재(Sw)의 부분에, 방출 개구(34c)로부터 방출되는 증착 입자가 부착 및 퇴적되어 연속적으로 증착된다.

본 실시형태에 따르면 항상 증착실(Vs)과 인접실(As)의 분위기를 확실히 분리할 수 있다. 그리고 도 2에 나타낸 것처럼, 증착 유닛(Vu)이 증착 위치에, 제 2 격벽(7a, 7b)이 퇴피 위치에 있을 때는, 방출 개구(34c)로부터 증착 공간으로서의 제 2 간극(Gp2)를 거쳐 제 1 간극(Gp1)을 통해 인접실(As)에 이르는 경로의 밀폐도가 높아진다. 그 결과, 매우 높은 성막 속도를 얻기 위해 방출 개구(34c)의 개구 면적을 비교적 크게 설정하더라도, 방출 개구(34c)에서 방출되는 증착 입자는 광범위하게 확산되기 전에 제 2 간극(Gp2)을 거쳐 시트 형상의 기재(Sw)의 부분에 부착 및 퇴적되는 한편, 방출 개구(34c)로부터 제 2 간극(Gp2)으로 방출된 증착 입자 중 기재(Sw)에 증착되는 것에 기여하지 않는 것은 내용기(33)로 돌아온다. 이로 인해, 인접실(As)를 포함한 메인 챔버(1) 내로 들어가, 시트 형상의 기재(Sw) 이외의 부분(부품)에 착막하는 등의 것이 가급적 억제되고, 나아가 증착 물질(Vm)의 낭비를 방지할 수 있다. 덧붙여, 증착 공간을 포함한 증착실(Vs)과 인접실(As)의 분위기가 분리되기 때문에, 성막 전 또는 성막 후의 시트 형상의 기재(Sw) 표면에 대해, 인접실(As)에서 예를 들면 소정의 가스를 이용하여 전처리나 후처리를 실시하는 경우에는 해당 가스가 증착실(Vs)로 유입되는 등의 것도 방지할 수 있다. 또한, 제 2 격벽(7a, 7b)은 시트 형상의 기재(Sw)의 부분으로 증착되는 것을 방지하는 차단기의 역할도 수행한다. 이처럼 메인 챔버(1) 내의 인접실(As)과 증착실(Vs)의 분위기를 분리하는 제 2 격벽(7a, 7b)을 차단기로 겸용함으로써 부품 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 메인 챔버(1)에 별도 차단기를 마련하는 경우와 비교하여 메인 챔버(1)의 용적을 줄일 수 있어 유리하다. 게다가 각 격벽판(75a, 75b, 75c, 75d)과 고정 격벽(6a, 6b, 6c)으로 제 1 격벽을 구성하고 있기 때문에, 부품 수를 더욱 줄일 수 있다.

위와 같이 본 발명에 따른 실시형태에 대해 설명했으나 본 발명은 상기 실시형태의 것으로 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 가능하다. 상기 실시형태에서, 증착 유닛(Vu)이 수용함(3)을 내포하는 저장 챔버(30)를 포함하고, 메인 챔버(1)에 자유롭게 착탈할 수 있도록 장착되는 것을 예로 들어 설명했으나 이에 한정되지 않으며, 저장 챔버를 생략하고 수용함(3)을 메인 챔버(1) 내에 직접 설치할 수도 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 두 개의 제 2 격벽(7a, 7b)이 캔 롤러(2)의 외주면을 따라 자유롭게 회전 구동될 수 있는 것을 예로 들어 설명했으나 이에 한정되지 않으며, 예를 들면 메인 챔버(1)에 단일 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)을 마련하는 경우, 수용함(3)의 둘레 방향의 한쪽에 위치하는 제 2 격벽을 고정 배치할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)를 캔 롤러(2)의 외주면에 대해 진퇴시키는 이동 수단으로서 저장 챔버(30)의 외벽면에 설치한 에어 실린더(5)를 예로 들어 설명했으나 이에 한정되지 않으며, 모터와 같은 다른 구동원을 사용할 수 있고, 또 증착 유닛(Vu)의 수용함(3)을 진퇴시킬 때 그 이동을 안내하는 알려진 가이드 기구를 저장 챔버(30) 내에 마련할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 제 2 격벽(7a, 7b) 및 수용함(3)을 이동시켰을 때 각 격벽판(75a, 75b, 75c, 75d)이 고정 격벽(6a, 6b, 6c)의 방사 방향 안쪽 단면에 각각 당접하고, 덮개(34)의 각 횡변(34a, 34a)이 각 격벽판(75a, 75d)에 각각 당접하는 것을 예로 들어 설명했으나 이에 한정되지 않으며, 방출 개구(34c)로부터 제 2 간극(Gp2)으로 방출된 증착 입자가 메인 챔버(1)로 새어 나오지 않는 범위의 간극을 가지고 근접하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 제 2 격벽의 회전 구동 범위를 적절하게 제한하는 스토퍼를 설치하는 것이 바람직하다.

CM ... 진공 증착 장치
Gr ... 가이드 롤러(기재 주행 수단)
Sw ... 시트 형상의 기재
Vu ... 증착 유닛
1 ... 메인 챔버
2 ... 캔 롤러
3 ... 수용함
4 ... 수용함의 덮개
34a ... 횡변
34c ... 방출 개구
4 ... 가열 수단
5 ... 에어 실린더(이동 수단)
7a, 7b ... 제 2 격벽
75a, 75b, 75c, 75d ... 격벽판(제 1 격벽)
6a, 6b, 6c ... 고정 격벽(제 1 격벽)
As ... 인접실
Gp1 ... 제 1 간극(증착 공간)
Gp2 ... 제 2 간극
S1 ... 제 1 간극부
S2 ... 제 2 간극부
S3 ... 제 3 간극부

Claims

시트 형상의 기재를 주행시키는 기재 주행 수단과, 이 기재 주행 수단에 의해 주행되는 시트 형상의 기재가 감기는 캔 롤러를 갖는 진공 분위기를 형성할 수 있는 메인 챔버와, 캔 롤러에 감겨진 시트 형상의 기재의 부분에 증착하는 증착 장치를 포함하는 진공 증착 장치에 있어서,
메인 챔버 내에, 증착 유닛이 격납된 증착실을 구획하는 제 1 격벽과, 제 1 격벽에 연결되어 증착 유닛의 둘레 방향 양측에 위치하는 캔 롤러의 외통 부분을 상기 곡률로 휘어진 제 1 간극을 사이에 두고 덮는 제 2 격벽을 추가로 포함하고, 제 1 간극을 경계로 하여 증착실과 이 증착실에 인접한 메인 챔버 내의 인접실이 서로 연통되며, 제 2 격벽으로 증착실과 인접실 간의 컨덕턴스(conductance)가 확정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 증착 유닛은, 증착 물질을 수용하는 수용함과 증착 물질을 가열할 수 있는 가열 수단을 포함하며, 상기 캔 롤러에 대치하는 수용함의 덮개는, 캔 롤러의 모선 방향 길이와 같거나 그 이상인 두 개의 횡변을 가지고 캔 롤러의 외주면에 일치하는 곡률로 휘어지며, 이 덮개에 가열 수단에 의해 가열되어 승화 또는 기화된 증착 입자를 방출하는 방출 개구가 개방 설치되고,
덮개는 캔 롤러의 외주면에 상기 곡률로 휘어진 제 2 간극을 두고 근접하는 증착 위치와, 덮개가 캔 롤러의 외주면으로부터 이격된 이격 위치와의 사이에서 증착 유닛을 캔 롤러의 방사 방향으로 진퇴시키는 이동 수단을 포함하며,
상기 제 2 격벽 중 적어도 하나가, 상기 덮개의 방출 개구가 마주하는 캔 롤러 부분을 차폐하는 차폐 위치와 증착 유닛으로부터 둘레 방향으로 떨어진 퇴피 위치와의 사이에서 캔 롤러의 회전축을 회전 중심으로 하여 자유롭게 회전 구동될 수 있도록 구성되고,
제 2 격벽의 퇴피 위치에서 증착 유닛을 증착 위치에 진입시키면, 덮개의 각 횡변이 제 1 격벽에 각각 당접 또는 근접하여, 제 2 간극을 통해 구획되는 증착 공간이 제 1 간극을 경계로 하여 인접실에 연통되는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
청구항 2항에 있어서,
상기 제 2 격벽의 둘레 방향 양단에, 캔 롤러의 모선 방향 길이와 같거나 그 이상의 길이를 갖는 격벽판이 각각 장착되며, 제 2 격벽을 차폐 위치 또는 퇴피 위치로 이동했을 때, 어느 한쪽의 격벽판과 이 격벽판과 같은 길이를 갖는 메인 챔버에 고정된 고정 격벽이 당접 또는 근접하여 제 1 격벽을 구성하도록 한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.