KR20220007159A - 증착 유닛 및 이 증착 유닛을 구비하는 진공 증착 장치 - Google Patents

Abstract

범용성이 높고 유지 보수성이 뛰어난 증착 유닛을 제공한다. 증착 물질 Vm이 수납되는 수용함(3)과 수용함 내의 증착 물질을 가열하는 가열 수단(4)을 갖추고 수용함 일면에 가열에 의해 승화 또는 기화된 증착 물질을 방출하는 방출 개구(34c)가 형성되는 본 발명의 증착 유닛 VU는, 일면을 개구한 격납 챔버(30)내에 설치되어 격납 챔버의 개구를 향하는 방향을 위로 하여 이 개구에 방출 개구의 위상을 일치시킨 자세로 격납 챔버에 설치되는 증착 유닛을 상하 방향으로 진퇴하는 이동 수단(5)을 구비한다.

Description

증착 유닛 및 이 증착 유닛을 구비하는 진공 증착 장치

본 발명은, 증착 물질이 수납되는 수용함과 수용함 내의 증착 물질을 가열하는 가열 수단을 구비하고, 수용함의 일면에, 가열에 의해 승화 또는 기화된 증착 물질을 방출하는 방출 개구가 형성되는 증착 유닛 및 이 증착 유닛을 구비하는 진공 증착 장치에 관한 것으로, 특히, 캔롤러에 감긴 시트 형상의 기재에 대해 성막하는 데 적합한 것에 관한 것이다.

예를 들어, 소정 속도로 이동(주행)하는, 비교적 폭 넓은 시트 형상의 기재나 기판 등의 피증착물에 성막하는 증착 유닛은 예를 들어, 특허 문헌 1에 알려져 있다. 이 제품은, 증착 물질을 수용하는 수용함과 이 수용함 내의 증착 물질을 가열하는 가열 수단을 구비한다. 수용함(상면)의 뚜껑부에는 통 형상의 방출 개구가 기재의 폭 방향으로 간격을 두고 나란히 배치되어 있다(소위, 소스 라인). 그리고 진공 분위기의 진공 챔버(메인 챔버)내에서 수용함을 가열함으로써 승화 또는 기화된 증착 물질이 각 방출 개구로부터 방출되어, 소정의 코사인 법칙에 따라 그 방출 개구로부터 돔 형상으로 확산되면서 피증착물을 향하여 비산, 증착된다.

이러한 증착 유닛의 수용함은, 통상, 진공 챔버 내에 고정 배치된다. 이 때문에 증착 유닛을 장착하여 진공 증착 장치를 설계하는 경우, 사용되는 증착 물질의 종류나 수용함에 대한 단위 시간당 가열 수단으로부터의 가열량에 따른 증착 물질의 비산 분포를 고려하여 방출 개구와 피증착물 사이의 거리를 설정하는 것이 일반적이다. 그러나, 같은 증착 물질이라도 그 가열량(가열 온도)에 따라서는 수용함 내에서 승화 또는 기화하는 증착 물질의 양이 달라짐으로써 그 비산 분포도 달라지는 한편, 다른 증착 물질의 경우 가열량을 적절히 제어하여 수용함 내에서 승화 또는 기화하는 증착 물질의 양을 일치시켜도 그 종류에 따라서는 비산 분포가 달라진다. 이 때문에 수용함을 진공 챔버 내에 고정 배치하는 것은 범용성이 떨어진다. 게다가 증착 시 방출 개구를 포함해 수용함에도 증착 물질이 부착, 퇴적되기 때문에 수용함 클리닝을 포함한 유지 보수를 정기적으로 하게 되는데, 이것을 복수의 부품이 설치된 진공 챔버 내에서 실시하는 것은, 유지 보수의 작업성이 나쁘다.

특허문헌 1 : 특개 2014-77193호 공보

본 발명은 이상의 점에 비추어, 범용성이 높고 유지 보수성이 우수한 증착 유닛 및 이 증착 유닛을 구비하는 진공 증착 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 증착 물질이 수납되는 수용함과 수용함 내의 증착 물질을 가열하는 가열 수단을 구비하고 수용함 일면에 가열에 의해 승화 또는 기화된 증착 물질을 방출하는 방출 개구가 형성되는 본 발명의 증착 유닛은, 일면을 개구한 격납 챔버 내에 설치되어, 격납 챔버 내에서 증착 유닛을 상하 방향으로 진퇴하는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 과제를 해결하기 위해 상기 증착 유닛을 구비하는 본 발명의 진공 증착 장치는, 캔롤러를 가진 진공 챔버를 구비하고 진공 챔버에 개설된 장착 개구에 상기 격납 챔버가 그 개구 측으로부터 장착되어, 상기 수용함의 상기 방출 개구가 캔롤러의 축선에 대해 직교하는 자세로 상기 증착 유닛이 세팅되도록 구성한 것이 특징이다. 이 경우, 상기 방출 개구와 상기 캔롤러에 감긴 시트 형상의 기재와의 거리를 상기 이동 수단에 의해 증착 유닛의 상하 이동 스트로크 범위 내에서 변화시켜, 상기 수용함 내에서 승화 또는 기화한 증착 물질의 비산 분포를 조정 가능하게 하는 구성을 채용할 수 있다.

이상에 따르면 격납 챔버에 증착 유닛을 설치하여 모듈화되어 있기 때문에, 예를 들어, 캔롤러를 가지고 이 캔롤러에 감긴 시트 형상의 기재 부분에 대해 성막이 실시되는 메인 챔버(진공 챔버)에 개설된 장착 개구에 격납 챔버를 그 개구 측으로부터 장착하는 것만으로 수용함의 방출 개구가 캔롤러의 축선에 직교하는 자세로 증착 유닛을 세팅할 수 있다. 그리고 이동 수단에 의해 증착 유닛을 상하 방향으로 이동시키면 방출 개구가 캔롤러(나아가 그것에 감긴 시트 형상의 기재 부분)에 대해 근접 또는 이간하는, 즉, 방출 개구와 피증착물과의 거리를 증착 유닛의 상하 이동 스트로크 범위 내에서 임의로 변화시킬 수 있다. 그 결과, 예를 들어, 증착 물질의 종류나 가열 온도에 따라 승화 또는 기화한 증착 물질의 비산 분포를 조정할 수 있게 된다. 게다가 유지 보수 시에는 메인 챔버의 장착 개구로부터 격납 챔버 별로 증착 유닛을 분리할 수 있기 때문에 상기 종래 예의 것보다 유지 보수의 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서의 증착 유닛에서 상기 수용함은 상면을 개구한 외용기와 외용기의 내벽면에 고정 지지 프레임과 지지 프레임 내측에 배치되어 증착 물질이 수납되는 내용기와, 외용기와 내용기와의 상면 개구를 덮는 방출 개구가 형성된 뚜껑체를 구비하고, 지지 프레임의 소정 위치에 그 안쪽 방향을 향해 돌출하는 복수 개의 지지핀이 배치되어, 외용기 내에 내용기를 격납 했을 때 각 지지핀으로 내용기가 지지되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따르면 지지핀으로 내용기를 지지하기 때문에 전열에 따른 열 손실이 작아져 효율적으로 내용기를 가열할 수 있다. 이 경우, 외용기의 내면을 예를 들어, 전해 연마에 의해 경면 마감해 두면, 가열 수단으로 내용기를 가열할 때에, 외용기 내면이 열을 반사하는 리플렉터 역할을 하며 복사열이 더해져 더욱 효율적으로 내용기를 가열할 수 있어 유리하다.

그런데 증착 시 방출 개구가 형성되는 뚜껑체가 냉각되는 경우가 있는데, 이러한 경우에는 수용함(내용기)에 온도 구배가 생겨 단위 시간 당 가열 수단으로부터의 가열량에 따른, 수용함 내에서 승화 또는 기화하는 증착 물질의 양이 변화하고, 나아가 비산 분포가 변화하는 경우가 있다. 그래서 본 발명에서는 상기 가열 수단은 상기 지지 프레임로 유지되어 상기 내용기의 외벽면에 대향 배치되는 복수 개의 시스 히터로 구성되어, 상기 내용기의 외벽을 복수의 영역으로 나누어 각 영역에 각각 대향 배치되는 시스 히터 별로 소정 전류 값으로 통전 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이에 따르면 영역별로 전류 값을 적절히 설정하여 시스 히터로부터의 가열량을 조정하면, 수용함(내용기)에 온도 구배가 생기는 것을 가급적 억제할 수 있어 유리하다.

도 1은 본 실시 형태의 증착 유닛을 설치한 진공 증착 장치를 그 증착 유닛의 퇴피 위치에서 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 실시 형태의 증착 유닛을 설치한 진공 증착 장치를 그 증착 유닛의 증착 위치에서 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ－Ⅲ선에 따른 부분 단면도이다.
도 4는 가열 수단을 일체로 장착한 증착 유닛의 수용함을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ－Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6는 제2 격벽을 이동시키는 기구를 그 차폐 위치에서 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 7은 제2 격벽을 이동시키는 기구를 그 퇴피 위치에서 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 8은 증착 유닛의 수용함의 변형예를 도시한 사시도이다. 제2 격벽을 이동시키는 기구를 그 퇴피 위치에서 도시한 부분 분해 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 소위 권취식 진공 증착 장치에 적용한 경우를 예로 본 발명 실시 형태의 증착 유닛 및 이 증착 유닛을 구비한 진공 증착 장치를 설명한다. 이하에서는 캔롤러의 축선 방향이 수평 방향에 일치하는 자세로 해당 캔롤러가 진공 챔버로서의 메인 챔버 내에 수용되어 있는 것으로 하고, 축선 방향을 X축 방향, 동일한 수평면 내에서 X축에 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 및 Y축에 직교하는 연직 방향을 Z축 방향으로 하고, 또한 「위」, 「아래」와 같은 방향은 도 1을 기준으로 한다.

도 1~도 3을 참조하여, 본 실시 형태의 진공 증착 장치 Cm은, 메인 챔버(1)를 구비한다. 메인 챔버(1)에는 도시 생략의 터보 분자 펌프, 로터리 펌프 등으로 구성된 진공 펌프가 접속되어 진공 분위기 형성(예를 들면 10^－５Pa)이 가능하게 되어 있다. 메인 챔버(1)의 하면 중앙에는 도 1에 도시한 단면도에서 반정육각형의 윤곽을 가지는, 하방으로 돌출하는 돌출부(11)가 형성되어 있다. X축 방향으로 연장되는 돌출부(11)의 각 평탄면(12)에는 후술의 캔롤러(2)를 마주하는 장착 개구 (13)가 형성되고, 장착 개구(13)를 통해 본 실시 형태의 증착 유닛 VU를 탈착 가능하게 장착할 수 있도록 되어 있다.

메인 챔버(1)의 상부 공간에는 도 외의 조출 롤러에서 이송되는 시트 형상의 기재 Sw를 캔롤러(2)로 안내하고, 캔롤러(2)를 선회한 시트 형상의 기재 Sw를 도 외의 권취 롤러로 이송하기 위해서 복수 개의 가이드 롤러 Gr이 배치되어 있다. 또한, 특별히 도시해서 설명하지는 않지만, 메인 챔버(1)에는 상류측 챔버와 하류측 챔버가 연설되어, 상류측 챔버에는 시트 형상의 기재 Sw가 감겨 일정한 속도로 이 시트 형상의 기재 Sw를 풀어내는 조출 롤러가 설치되어, 하류측 챔버에는 메인 챔버(1)에서 캔롤러(2)의 주위를 선회함으로써 성막된 성막이 끝난 시트 형상의 기재 Sw를 감아내는 권취 롤러가 설치되어 있다. 시트 형상의 기재 Sw를 풀어 권취할 때 까지의 기구로서는 공지의 것을 이용할 수 있기 때문에 더 이상의 상세한 설명을 생략한다.

캔롤러(2)는 회전축(21)을 구비하고, 회전축(21)이 메인 챔버(1) 내에서 X축 방향(축선 방향)으로 간격을 두고 배치되는 2개의 베어링 장치 Bm으로 축지되어, 메인 챔버(1)외에 배치되는 모터 M1에 의해 소정의 회전 속도로 회전 구동되게 되어 있다. 베어링 장치 Bm은 특별히 상세하게 도시하고 있지 않지만, 프레임에 방사(radial) 방향 내측의 안쪽 방향 베어링과 방사 방향 외측의 바깥쪽 베어링을 일체로 조립한 것이며, 안쪽 방향 베어링이 회전축(21)을 축지함과 동시에 바깥쪽 베어링이 후술의 제2 격벽의 회동암을 회동 가능하게 지지하게 되어 있다. 특별히 도시하여 설명하지는 않지만, 캔롤러(2)에는 공지의 방법으로 시트 형상의 기재 Sw를 가열 또는 냉각하는 기구가 내장되어 있다.

각 증착 유닛 VU는, 동일한 구조를 가져, 연통 개구(30a)가 형성되도록 일면을 개구한 격납 챔버(30)를 구비하고, 격납 챔버(30)가, 장착 개구(13)를 둘러싸도록 하여 메인 챔버(1)의 평탄면(12)에 그 외측으로부터 각각 장착되게 되어 있다. 격납 챔버(30)에는 연통 개구(30a)에 후술의 방출 개구(34c)의 위상을 일치시킨 자세로 격납되는 수용함(3)이 설치되어 수용함(3)에는 그 내부의 증착 물질 Vm을 가열하는 가열 수단(4)이 일체로 조립되어 있다. 증착 물질 Vm로서는 시트 형상의 기재 Sw에 형성하려고 하는 박막에 따라 금속 재료나 유기 재료가 이용된다. 본 실시 형태에서는 연직 방향 하방에 위치한 한 쪽의 평탄면(12)(도 1의, 우측)과 수평면에 대해 경사진 다른 쪽의 평탄면(12)(도 1의, 좌측)에 2개의 증착 유닛 VU가 각각 장착된 것을 예로 설명하는데, 이것에 한정되는 것이 아니라 예를 들어, 모든 평탄면(12)에 증착 유닛 VU를 장착하거나 혹은 연직 방향 아래 쪽에 위치한 평탄면(12)에만 증착 유닛 VU를 장착할 수도 있다. 이 경우 증착 유닛 VU가 장착되지 않는 장착 개구(13)에는 이를 막는 뚜껑체(도 1 및 도 2에서는 이를 생략하고 있다)가 장착된다.

도 4 및 도 5도 참조해서 수용함(3)은 연직 방향 아래 쪽에 위치한 평탄면(12)에 장착되는 것을 예로 설명하면, 예를 들어, 스테인리스재질이며 상면(캔롤러(2)와 대치면)을 개구한 외용기(31)와, 상면을 제외한 외용기(31)의 내벽면을 덮듯이 판 형상 부재(32a, 32b)를 격자 형상으로 조립하여 이루어진 외용기(31)에 고정 지지 프레임(32)과 지지 프레임(32)의 내측에 배치되어 증착 물질 Vm이 수납되는 내용기(inner container)(33)와, 외용기(outer container)(31)와 내용기(33)의 상면 개구를 덮는 뚜껑체(34)로 구성되어 있다. 외용기(31)와 내용기(33)는 도 1에 도시된 단면도에서 서로 유사한 바닥이 있는 직방체 형상의 윤곽을 가지고, 외용기(31)와 내용기(33)의 X축 방향 길이는, 캔롤러(2)의 모선(X축 방향) 길이와 동등 이상으로 설정되어 있다(도 3 참조). 외용기(31)와 내용기(33)의 Y축 방향 길이(폭)는 시트 형상의 기재 Sw의 가로폭(구체적으로는 기재 Sw에 대한 X축 방향의 증착 범위)과 증착 레이트 등을 고려하여 적절히 설정된다.

또한 지지 프레임(32)의 소정 위치에는 그 안쪽 방향을 향해 돌출하는 복수 개의 지지핀으로서의 볼트(35)가 입설되어, 외용기(31)의 내측에 내용기(33)를 삽입하면 각 볼트(35)의 두부에서만 내용기(33)가 지지되도록 하고 있다. 캔롤러(2)의 외주면에 대치하는 뚜껑체(34)는 각각 서로 평행한 2개의 횡변(34a)과 종변(34b)으로 이루어진 판재를 캔롤러(2)의 외주면에 일치하는 곡률로 만곡시켜 구성되며, 그 중앙에는 내용기(33)의 상면 개구에 합치하는 단일 방출 개구(34c)가 개설되어 있다. 방출 개구(34c)의 내연부가 내용기(33)의 상단에 고정되어, 내용기(33)와 뚜껑체(34)가 일체화되어 있다. 그리고, 도 4에 가상선으로 도시한 뚜껑체(34)가 일체의 내용기(33)를 외용기(31)에 그 상면 개구 측에서 삽입하면, 이 외용기(31)의 상면의 개구가 뚜껑체(34)로 폐쇄된다. 또한 격납 챔버(30)의 외벽면에는 직동 모터나 에어 실린더로 구성된 이동 수단(5)이 설치되어, 그 외벽면을 관통하여 그 내부로 연장되는 이동 수단(5)의 구동축(51)이 수용함(3)에 연결되어 있다. 이로 인해 이동 수단(5)에 의해 증착 유닛 VU의 수용함(3)이 상하 방향(즉, 뚜껑체(34)의 방출 개구(34c)의 공축(孔軸)이 캔롤러(2)의 축선에 대해 직교하는 방향)으로 진퇴한다.

가열수단(4)은 내용기(33)의 X축 방향의 양 외측 벽면, Y축 방향의 양 외측 벽면 및 내용기(33)의 아래 외벽 전체를 덮도록 배설한 복수 대의 시스 히터(sheath heater)(41)로 구성되며, 지지 프레임(32)로 고정되어 있다. 그리고 진공 분위기의 증착 물질 Vm이 수납된 내용기(33)를 외용기(31)에 삽입한 상태에서 가열 수단(4)의 각 시스 히터 (41)로 가열하면 증착 물질 Vm이 내용기(33) 내에서 승화 또는 기화하여 이 승화 또는 기화된 증착 물질이 방출 개구(34c)로부터 방출된다. 여기서 캔롤러(2)에 내장한 냉각 기구에 의해 시트 형상의 기재 Sw를 냉각하면서 증착 하도록 하는 경우, 방사(放射) 냉각에 의해 뚜껑체(34)가 냉각됨으로써 내용기(33)에 상하 방향의 온도 구배가 발생할 우려가 있다. 본 실시 형태에서는 내용기(33)의 외벽 중 내용기(33)의 Y축 방향의 양 외측벽 상부와 내용기(33)의 Y축 방향의 양 외측벽 중앙부와 내용기(33)개 Y축 방향의 양 외측벽 하부 및 내용기(33)의 아래 외벽과 내용기(33)의 X축 방향 양 외측 벽과의 4개 영역으로 나누어 각 영역에 대향하는 시스 히터를 제1 ~ 제4의 각 시스 히터(41a, 41b, 41c, 41d)로 하고, 제1 ~ 제4의 각 시스 히터(41a, 41b, 41c, 41d)를 제1~제4의 각 전원 장치(Ps1, Ps2, Ps3, Ps4)에 각각 접속했다. 그리고 제1 ~ 제4의 각 전원 장치(Ps1, Ps2, Ps3, Ps4)에 의해 제1 ~ 제4의 각 시스 히터(41a, 41b, 41c, 41d)로 통전할 때에는 시스 히터별로 다른 전류 값으로 통전 가능하도록 하고 있다. 이로 인해 영역별로 전류 값을 적절히 설정하여 제1 ~ 제4의 각 시스 히터(41a, 41b, 41c, 41d)로부터의 가열량을 조정하면, 내용기(33)에 온도 구배가 생기는 것을 가급적 억제할 수 있어 유리하다.

상기 실시 형태에 따르면 격납 챔버(30)에 증착 유닛 VU가 설치되어 모듈화되어 있기 때문에 메인 챔버(1)의 장착 개구(13)에 격납 챔버(30)를 장착하는 것만으로 증착 유닛 VU가 그 방출 개구(34c)를 캔롤러(2)에 감긴 시트 형상의 기재 Sw를 향한 자세로 세팅된다. 또한 각 볼트(35)의 두부에서 내용기 (33)가 지지되므로 전열에 의한 열손실이 작아져 효율적으로 내용기(33)를 가열할 수 있다. 이 경우, 외용기(31)의 내면을 예를 들어, 전해 연마를 통해 경면 마감(mirror-finished)해 두면, 각 시스 히터(41)에서 내용기(33)를 가열할 때, 외용기(31)의 내면이 열을 반사하는 리플렉터(reflector) 역할을 하며 복사열이 더해져 더욱 효율적으로 내용기(33)를 가열할 수 있다. 수용함(3)의 내용기(33)에 대한 증착 물질 Vm의 충전율은 예를 들어, 증착 물질 Vm의 종류나 수용함(3)에 충전된 증착 물질 Vm 전부를 승화 또는 기화시킬 때까지의 내용기(33)의 내압 변동에 따른 증착 레이트의 변화량을 고려하여 20~40%의 범위에서 적절히 설정된다.

또한, 격납 챔버(30)의 외벽면에 이동 수단(5)을 설치했기 때문에 장착 개구 (13)에 격납 챔버(30)를 장착한 후에는 이동 수단(5)에 따라 증착 유닛 VU 수용함 (3)이 도 1에 도시된, 뚜껑체(34)가 캔롤러(2)의 외주면으로부터 이간한 이간 위치와 도 2에 도시된, 뚜껑체(34)가 캔롤러(2)의 외주면에 상기 곡률로 만곡한 간극(이하, 이를 「제2 간극 Gp2」라 한다)을 두고 근접하는 증착 위치 사이에 이동 가능하게 되고, 이 때 이동 수단(5)의 스트로크 범위 내에서 방출 개구(34c)와 캔롤러(2)에 감긴 시트 형상의 기재 Sw의 거리(즉 제2 간극 Gp2의 크기)를 임의로 변화시킬 수 있다. 제2 간극 Gp2가 뚜껑체(34)와 이에 대치하는 캔롤러(2)의 부분으로 구획되는 증착 공간이 된다.

메인 챔버(1) 내에는 캔롤러(2)의 주위에 위치시키고, 메인 챔버(1)의 내측벽에 고정된 X축 방향으로 연장되는 고정 격벽(6a, 6b, 6c, 6d)이 각각 설치되어, 고정 격벽(6a, 6b, 6c, 6d)에 의해서, 격납 챔버(30)에 통하는, 증착 유닛 VU가 격납되는 증착실 Vs가 메인 챔버(1)내에 각각 구획된다. 이 경우, 특별히 도시하여 설명하지는 않지만 메인 챔버(1)와 별도로 증착실 Vs내를 진공 배기할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 메인 챔버(1)내에는, 캔롤러(2)의 외통 부분을 상기 곡률로 만곡하는 간극(이하 이를 「제1 간극 Gp1」이라 한다)을 통해 덮는 제2 격벽(7a, 7b)이 각각 설치되어(도 2 참조), 제1 간극 Gp1을 경계로 증착실 Vs와 이 증착실 Vs에 인접한 메인 챔버(1)내의 인접실 As(예를 들면 시트 형상의 기재 Sw의 반송 공간)가 서로 연통하고, 제2 격벽(7a, 7b)에서 증착실 Vs와 인접실 As 사이의 컨덕턴스(conductance) 값이 확정되도록 구성되어 있다.

도 6 및 도 7도 참조해서 제2 격벽(7a, 7b)은 예를 들어, 스테인리스재질의 판재를 상기 곡률로 만곡시켜 구성되어 X축 방향으로 간격을 두고 배치되는 각 베어링 장치 Bm의 바깥쪽 베어링(도시하지 않음)에서 회동 가능하게 각각 지지되는 각 회동암(71, 72)의 선단 사이에 각각 가설되어 있다. 각 베어링 장치 Bm의 외주면에는 톱니(73a, 73b)가 소정 피치로 각각 형성되어, 각 톱니(73a, 73b)에는 도 외의 모터로 구동되는 랙(rack)(74a, 74b)이 맞물려 있다(도 3 참조). 모터에 의해 랙(74a, 74b)을 Y축 방향으로 이동시키면 제2 격벽(7a, 7b)이 캔롤러(2)의 외주면을 따라 상반되는 방향으로 회동한다. 이 경우, 각 회동 암(71, 72)의 서로 마주보는 면에는 카운터보어(counterbore) 가공이 이루어져 제1 간극부 S1을 두고, 카운터보어 가공면(71a, 71b)를 겹치는 것으로, 양 제2 격벽(7a, 7b)이 캔롤러(2)의 주위에서 제1 간극 Gp1을 유지한 채로 각자 이동할 수 있도록 하고 있다. 이로 인해, 제2 격벽(7a, 7b)이, 뚜껑체(34)의 방출 개구(34a)가 마주하는 캔롤러(2)의 부분을 차폐하는 차폐 위치와 증착 유닛 VU로부터 원주 방향으로 이간한 퇴피 위치 사이에서 캔롤러(2)의 회전축(21)을 회전 중심으로 해서 회동이 가능하게 된다. 이 경우 제2 격벽(7a, 7b)의 차폐 위치 및 퇴피 위치를 포함한 제2 격벽(7a, 7b)의 회동 경로에서 각 제2 격벽(7a, 7b)의 X축 방향(축선 방향)의 단면과 이에 대치하는 메인 챔버(1)의 내벽면과의 사이에 제2 간극부 S2가 형성됨과 동시에 각 제2 격벽 (7a, 7b)의 외주면과 메인 챔버(1)의 내벽면과의 사이에 제3 간극부 S3가 형성되도록 메인 챔버(1)의 내벽면이 형성되어 있다.

도 1에 도시한 증착 유닛 VU가 이간 위치, 제2 격벽(7a, 7b)이 차폐 위치에 각각 있을 때, 증착실 Vs와 인접실 As와는 제1 간극부 S1 ~ 제3 간극부 S3만을 통해서 연통하지만(도 7 참조), 장치의 구성상 피할수 없는 제2 간극부 S2 및 제3 간극부 S3의 크기나 미리 실험적으로 구할 수 있는 인접실 As의 압력과 증착실 Vs의 압력 간의 압력 차이로부터, 제1 간극부 S1에 있어서의 컨덕턴스 값이 소정 값이 되도록, 예를 들면 카운터보어 가공면(71a, 71b)의 면적을 적절히 설정하면, 증착실 Vs와 인접실 As를 확실히 분위기 분리할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 상태에서 제2 격벽(7a, 7b)를 퇴피 위치로 이동시킨 상태에서는 증착실 Vs와 인접실 As가 제1 간극부 S1~ 제3 간극부 S3에 더해 제1 간극 Gp1을 통해 서로 연통하는데, 상기와 마찬가지로 인접실 As의 압력과 증착실 Vs의 압력과 압력 차나 캔롤러(2)의 회전에 의한 시트 형상의 기재 Sw의 통과에 있어서 피할수 없는 제1 간극 Gp1의 크기로부터, 이 제1 간극 Gp1에 있어서의 컨덕턴스 값이 소정 값이 되도록 제2 격벽(7a, 7b)의 원주 방향의 길이를 적절히 설정하면, 증착실 Vs와 인접실 As를 확실히 분위기 분리할 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 증착 유닛 VU가 증착 위치, 제2 격벽(7a, 7b)을 퇴피 위치로 각자 이동시켜도 증착 공간으로서의 제2 간극 Gp2는 인접실 As와 서로 분위기 분리된 상태를 유지한다. 또한, 특별히 도시하여 설명하지는 않지만, 제2 격벽(7a, 7b)내에 냉매를 순환시키는 냉매 순환로를 형성해, 제2 격벽(7a, 7b)을 차폐 위치로 이동시킨 후, 베어링 장치 Bm를 통해 냉매 순환로에 냉매를 순환시켜 제2 격벽(7a, 7b)을 소정 온도로 냉각할 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 제2 격벽(7a, 7b)의 원주 방향 단면에는 캔롤러(2)의 모선 방향 길이와 동등 이상의 길이를 가지는 격벽판(75a, 75b, 75c, 75d)이 각각 설치되어 있다. 도 1에 도시된 제2 격벽(7a, 7b)의 차폐 위치에서는 각 격벽판 (75a, 75b, 75c, 75d)이 고정 격벽(6a, 6b, 6c)의 방사 방향 내 단면에 각각 맞닿는 한편, 제2 격벽(7a, 7b)을 서로 상반되는 방향으로 회동시킨 도 2에 나타내는 제2 격벽(7a, 7b)의 퇴피 위치에서는 한쪽 제2 격벽(7a)의 격벽판 (75b)이 고정 격벽(6a)에, 다른 한쪽의 제2 격벽(7b)의 격벽판(75c)이 고정 격벽 (6c)에 각각 맞닿는다. 그리고 제2 격벽(7a, 7b)의 퇴피 위치에서 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 증착 위치에 진입시키면, 뚜껑체(34)의 각 횡변(34a, 34a)이, 각 제2 격벽(7a, 7b)의 각 격벽판(75a, 75d)에 각각 맞닿아, 캔롤러(2)의 주위에 제1 간극 Gp1과 제2 간극 Gp2가 서로 연통하도록 되어 있다(도 2 참조).

상기 진공 증착 장치 Cm에서 시트 형상의 기재 Sw를 주행하면서 캔롤러(2)에 감긴 시트 형상의 기재 Sw의 부분에 증착하는 경우, 우선, 메인 챔버(1)의 장착 개구(13)에 그 외측에서 증착 유닛 VU가 내장된 격납 챔버(30)를 장착한다. 그리고, 증착실 Vs를 포함한 메인 챔버(1)를 소정 압력까지 진공 배기한다. 이 때 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 이간 위치로, 각 제2 격벽(7a, 7b)을 차폐 위치로 각각 이동시킨다. 이 상태에서 가열 수단(4)에 의해 증착 물질 Vm을 가열한다. 그러면, 수용함(3) 내에서 증착 물질 Vm이 승화 또는 기화되면서, 가열 수단(4)의 가열량에 따라 점차 그 증착량이 안정되는데, 그 때까지 수용함(3) 내에서 승화 또는 기화한 증착 물질의 일부가 뚜껑체(34)의 방출 개구(34c)로부터 시트 형상의 기재 Sw를 향해 방출되어 제2 격벽(7a, 7b)에 각각 부착한다. 다음으로, 수용함(3) 내에서의 증착 물질 Vm의 증착량이 안정되면 각 제2 격벽(7a, 7b)을 퇴피 위치로 각각 이동시키고 그 후 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 증착 위치로 이동한다. 이로 인해 증착 공간이 메인 챔버(1) 내에 형성되어 기재 주행 수단으로 시트 형상의 기재 Sw를 주행시키면 캔롤러(2)에 감긴 시트 형상의 기재 Sw 부분에 방출 개구 (34c)로부터 방출되는 증착 물질이 부착, 퇴적되어 연속적으로 증착된다.

증착 시, 증착실 Vs와 인접실 As는 분위기 분리되어 있기 때문에, 방출 개구 (34c)로부터 증착 공간으로서의 제2 간극 Gp2를 거쳐 제1 간극 Gp1을 통해 인접 공간 As에 이르는 경로의 밀폐도를 높일 수 있다. 그 결과, 극히 높은 성막 레이트를 얻기 위해 방출 개구(34c)의 개구 면적을 비교적 크게 설정했음에도 방출 개구(34c)로부터 방출되는 증착 물질은 광범위하게 확산되기 전에 제2 간극 Gp2를 거쳐 시트 형상의 기재 Sw의 부분에 부착, 퇴적되게 되는 한편, 방출 개구(34c)로부터 제2 간극 Gp2로 방출된 증착 물질 중 기재 Sw로의 증착에 기여하지 않는 것은 내용기(33)로 돌아가게 된다. 이로 인해, 인접실 As를 포함한 메인 챔버(1)내에 돌아 들어가 시트 형상의 기재 Sw 이외의 부분(부품)에 착막하는 것이 가급적으로 억제되고 나아가서는 증착 물질 Vm의 낭비를 방지하는 것이 가능하게 된다. 마지막으로, 유지 관리 시에는 메인 챔버(1)의 장착 개구(13)에서 격납 챔버(30)를 떼어낸 상태에서 유지 보수가 실시된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기 실시 형태의 것에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 여러 가지 변형이 가능하다. 상기 실시 형태에서는 직동 모터나 에어 실린더 등의 이동 수단 (5)에서 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 캔롤러(2)의 외주면에 대해 직접 진퇴시키고 있는데, 그 이동을 가이드하는 공지의 가이드 기구를 격납 챔버(30)내에 설치해도 된다. 또한, 증착 유닛 VU의 수용함(3)이 상하 방향 즉, 뚜껑체(34)의 방출 개구 (34c)의 공축이 캔롤러(2)의 축선에 대해 직교하는 방향으로 진퇴 시키고 있는데, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 방출 개구(34c)로부터 방출되는 증착 물질 Vm의 비산 분포를 고려하여 적절히 변경할 수 있다.

또한 상기 실시 형태에서는 단일의 방출 개구(34c)를 설치하는 것을 예로 설명했는데, 이에 한정되는 것이 아니라 통 형상의 방출 개구 복수 개를 시트 형상의 기재 Sw의 폭 방향으로 소정 간격으로 나란히 배치한 것도 좋다. 이 경우, 통 형상의 각 방출 개구의 공축이 캔롤러(2)의 축선에 대해 직교할 뿐만 아니라, 소정의 각도로 경사지도록 각 방출 개구가 뚜껑체에 형성되는 경우가 있으므로, 이에 따라 격납 챔버 내에서의 증착 유닛의 자세나 격납 챔버 내에서의 증착 유닛의 이동 방향을 적절히 변경할 수 있다. 또한 상기 실시 형태에서는 캔롤러 (2)를 가지고 이에 감긴 시트 형상의 기재 Sw 부분에 대해 성막이 실시되는 메인 챔버(1)에 개설된 장착 개구에 설치하는 경우를 예로 설명했는데, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 피증착물을 직사각형의 기판으로 하여 복수장의 기판을 순차 반송하는 반송 기구를 구비한 진공 증착 장치에도 본 발명은 적용할 수 있고, 이 때, 예를 들어, 수용함의 방출 개구가 기판의 성막 면에 대해 직교하는 자세로 증착 유닛이 격납 챔버 내에 세팅된다.

그런데, 상기 실시 형태에서는 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 증착 위치로 이동하고 방출 개구(34c)로부터 증착 물질 Vm을 방출시켜 캔롤러(2)에 감긴 시트 형상의 기재 Sw부분에 증착할 때, 뚜껑체(34) 자체가 시트 형상의 기재 Sw부분에 대한 증착 범위를 규정하는 마스크로서의 역할도 한다. 한편, 뚜껑체(34)는 방사 냉각으로 냉각되고 있다고 해도 가열되는 내용기(33)의 상단에 고정되어 일체화되어 있기 때문에 열 변형(팽창)하는 경우가 있다. 이 때, 뚜껑체(34)는 캔롤러(2)의 모선(X축 방향) 길이와 동등 이상으로 설정되는 관계로 X축 방향으로 길기 때문에 그 때의 온도 조건에 따라 Y축 방향보다 현저히 X축 방향으로 열 변형한다.

변형 예와 관련된 것은 도 8에 도시한 바와 같이 뚜껑체(34)의 Y축 방향으로의 변위(열 변형) 및 Z축 주위의 회전은 허용하나 X축 방향 및 Z축 방향으로의 변형은 허용하지 않도록 규제 수단이 마련되어 있다. 규제 수단은 예를 들어, X축 방향 중앙 영역에서 방출 개구(34)의 외연부에 대치시켜 설치한 제1 및 제2의 양 규제부(8a, 8b)와 X축 방향 양단부에서 방출 개구(34)의 외연부에 설치한 한 쌍의 제3의 규제부(8c)를 갖춘다. 제1 및 제2의 각 규제부(8a)는 방출 개구(34) 상면의 소정 위치에 설치한 기둥 형상의 돌출부(81a, 82a)와 각 돌출부(81a, 82a)에 대응시켜 메인 챔버(도시하지 않음)에 고정 배치된, 각 돌출부 (81a, 82a)를 각각 수용하는 수용 홀(821, 822)을 갖는 수용 부재(82a, 82b)를 구비한다.

이동 수단(5)에 의해 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 증착 위치로 이동하면, 각 수용 홀(821, 822)에 각 돌출부(81a, 81b)가 각각 끼워 삽입되도록 되어 있다. 이 경우 수용 홀(821)은 Y축 방향으로의 변위는 허용하나 X축 방향으로의 변형은 허용하지 않도록 Y축 방향으로 긴 장원 형상의 윤곽을 가지며 또한 수용 홀(822)은 Z축 주위의 회전은 허용하지만 Z축 방향으로의 변위는 허용하지 않도록 수용 홀 (82a)은 원형 윤곽을 가진다. 또한 제3 규제부(8c)는 뚜껑체(34)에 일치하는 곡률로 만곡시킨 압압편(押壓片)으로 구성되며, 이동 수단(5)에 따라 증착 유닛 VU의 수용함(3)을 증착 위치로 이동하면 뚜껑체(34)에 맞닿아 뚜껑체(34)의 Z축 방향으로의 변위를 규제한다. 또한 규제 수단은 뚜껑체(34)의 하면과 지지 프레임 (32)과 상면 사이에 둘 수도 있다.

Sw…시트 형상의 기재(피증착물)
Vm…증착 물질
VU…증착 유닛
1…메인 챔버(진공 챔버)
13…장착 개구
3…수용함
30…격납 챔버
30a…연통 개구
31…외용기
32…지지 프레임
33…내용기
34…뚜껑체
34c…방출 개구
35…볼트(지지핀)
4…가열수단
41a, 41b, 41c, 41d…시스 히터
5…이동수단

Claims (5)

1. 증착 물질이 수납되는 수용함과 수용함 내의 증착 물질을 가열하는 가열 수단을 구비하고 수용함 일면에 가열에 의해 승화 또는 기화된 증착 물질을 방출하는 방출 개구가 형성된 증착 유닛에 있어서,
   증착 유닛이, 일면을 개구한 격납 챔버 내에 설치되어, 격납 챔버의 개구를 향하는 방향을 위로 하여, 격납 챔버 내에서 증착 유닛을 상하 방향으로 진퇴하는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 증착 유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수용함은 상면을 개구한 외용기와 외용기의 내벽면에 고정 지지 프레임과 지지 프레임 내측에 배치되어 증착 물질이 수납되는 내용기(inner container)와, 외용기(outer container)와 내용기와의 상면 개구를 덮는 방출 개구가 형성된 뚜껑체를 구비하고, 지지 프레임의 소정 위치에 그 안쪽 방향을 향해 돌출하는 복수 개의 지지핀이 배치되어, 외용기 내에 내용기를 격납 했을 때 각 지지핀으로 내용기가 지지되도록 구성하는 것을 특징으로 하는, 증착 유닛.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가열 수단은 상기 지지 프레임로 유지되어 상기 내용기의 외벽면에 대향 배치되는 복수 개의 시스 히터(sheath heater)로 구성되어, 상기 내용기의 외벽을 복수의 영역으로 나누어 각 영역에 각각 대향 배치되는 시스 히터 별로 소정 전류 값으로 통전 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 증착 유닛.
4. 청구항1 내지 청구항 3 기재의 증착 유닛을 구비하는 진공 증착 장치에 있어서, 캔롤러를 가진 진공 챔버를 구비하고 진공 챔버에 개설된 장착 개구에 상기 격납 챔버가 그 개구 측으로부터 장착되어, 상기 수용함의 상기 방출 개구가 캔롤러의 축선에 대해 직교하는 자세로 상기 증착 유닛이 세팅되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 진공 증착 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 방출 개구와 상기 캔롤러에 감긴 시트 형상의 기재와의 거리를 상기 이동 수단에 의해 증착 유닛의 상하 이동 스트로크 범위 내에서 변화시켜, 상기 수용함 내에서 승화 또는 기화한 증착 물질의 비산 분포를 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 진공 증착 장치.

Images