KR101212276B1 - 증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법 - Google Patents

증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101212276B1
KR101212276B1 KR1020097018192A KR20097018192A KR101212276B1 KR 101212276 B1 KR101212276 B1 KR 101212276B1 KR 1020097018192 A KR1020097018192 A KR 1020097018192A KR 20097018192 A KR20097018192 A KR 20097018192A KR 101212276 B1 KR101212276 B1 KR 101212276B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
ejection
partition wall
forming material
distance
Prior art date
Application number
KR1020097018192A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090106649A (ko
Inventor
켄지 스도우
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20090106649A publication Critical patent/KR20090106649A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101212276B1 publication Critical patent/KR101212276B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/351—Thickness

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

크로스 콘태미네이션을 저감시키면서 동일 처리 용기 내에서 복수층의 막을 연속적으로 형성한다. 증착 장치(10)는 수납된 상이한 성막 재료를 각각 기화시키는 복수의 증착원(210)과, 복수의 증착원(210)에서 기화된 성막 재료를 분출구(Op)로부터 분출하는 복수의 분출 기구(110)와, 인접하는 분출 기구(110)를 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽(120)을 가지고 있다. 1 또는 2 이상의 격벽(120)은 각 격벽(120)으로부터 기판(W)까지의 갭(G), 각 분출구(Op)로부터 각 격벽(120)의 상면까지의 높이(T), 각 격벽의 두께(D) 및 각 증착원(210)의 중심 위치로부터 각 격벽(120)의 중심 위치까지의 거리(E)의 관계가 E < (G + T) × D × G/2 가 되도록 각각 배설(配設)한다. 또한, 성막 재료의 최장 비거리는 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧아지도록 증착 장치(10)의 내부 압력을 0.01 Pa 이하로 제어한다.

Description

증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법{DEPOSITION APPARATUS, DEPOSITION METHOD AND DEPOSITION APPARATUS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 증착 장치 내부의 오염(contamination)에 관한 것이다.
플랫 패널 디스플레이 등의 전자 기기를 제조할 때, 소정의 성막 재료를 기화시켜, 이에 의해 생성된 기체 분자를 피처리체에 부착시킴으로써, 피처리체를 성막하는 증착법이 널리 이용되고 있다. 이러한 기술을 이용하여 제조한 기기 중, 특히 유기 EL 디스플레이는 자발광(自發光)하며, 반응 속도가 빠르고, 소비 전력이 적은 등의 점에서 액정 디스플레이보다 우수하다고 언급되고 있다. 이 때문에, 향후, 수요 증가가 예상되는 플랫 패널 디스플레이의 제조업계에 있어서, 유기 EL 디스플레이에 대한 주목도는 높으며, 이에 따라 유기 EL 디스플레이를 제조할 때에 이용되는 상기 기술도 매우 중요시되고 있다.
이러한 사회적 배경으로부터 주목을 받고 있는 상기 기술은 증착 장치에 의해 구현화되는데, 종래의 증착 장치에서는 1 개의 처리 용기 내에 1 개의 증착원이수납되어 있었다(예를 들어, 특허 문헌 1을 참조.). 따라서, 종래의 증착 장치에서는 증착원으로부터 방출되는 기화(氣化) 분자를 마스크에 통과시킴으로써, 피처리 체의 소정의 위치에 기화 분자를 부착시켜, 이에 따라 피처리체 상에 원하는 성막을 실시하고 있었다. 이 때문에, 피처리체 상에 한층의 막을 형성하는데에 1 개의 처리 용기가 필요했다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 2000－282219호
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 이와 같이 한층의 막을 형성하기 위하여 1 개의 처리 용기가 필요하다면, 복수층의 막을 피처리체에 형성하기 위해서는 복수의 처리 용기가 필요해지고, 풋 프린트가 커진다. 이 결과, 공장의 규모가 커질 뿐만 아니라, 피처리체의 반송 중에 그 피처리체에 오염물이 부착될 가능성이 높아진다.
한편, 이 문제를 해소하기 위하여, 1 개의 처리 용기 내에 복수의 증착원을 배설(配設)하고, 각 증착원에 의해 기화된 성막 분자를 피처리체에 부착시킴으로써, 피처리체 상에 연속적으로 복수의 박막을 형성하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 인접하는 증착원으로부터 방출된 성막 분자가 인접하는 증착원으로부터 방출된 성막 분자에 서로 혼입되어(크로스 콘태미네이션), 각 층의 막질이 나빠질 가능성이 있다.
상기 문제를 해소하기 위하여, 본 발명에서는 크로스 콘태미네이션을 저감시키면서, 동일 처리 용기 내에서 복수층의 막을 연속적으로 형성하는 증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법이 제공된다.
발명이 해결하기 위한 수단
즉, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어떤 관점에 의하면, 증착에 의해 처리 용기 내에서 피처리체를 성막 처리하는 증착 장치로서, 성막 재료를 수납하고, 수납된 성막 재료를 각각 기화시키는 복수의 증착원과, 상기 복수의 증착원에 각각 연결되고, 분출구를 가지며, 상기 복수의 증착원에서 기화된 성막 재료를 상기 분출구로부터 각각 분출하는 복수의 분출 기구와, 상기 복수의 분출 기구 중 인접하는 분출 기구의 사이에 배치되고, 상기 인접하는 분출 기구를 각각 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽을 구비한 증착 장치가 제공된다.
여기서, 기화란 액체가 기체로 바뀌는 현상뿐만 아니라, 고체가 액체 상태를 거치지 않고 직접 기체로 바뀌는 현상(즉, 승화)도 포함하고 있다.
이에 의하면, 복수의 증착원에서 기화된 성막 재료(성막 분자)가 동일 처리 용기 내에 설치된 복수의 분출 기구의 분출구로부터 각각 분출된다. 이 때, 인접하는 분출 기구의 사이에는 상기 인접하는 분출 기구를 각각 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽이 설치되어 있다. 이에 의해, 각 분출구로부터 분출된 성막 재료가 각 격벽을 넘어 이웃하는 분출구측으로 비래(飛來)하는 것을 억제하면서(즉, 크로스 콘태미네이션을 억제하면서), 기화된 성막 재료에 의해 동일 처리 용기 내에서 피처리체에 막을 연속적으로 형성할 수 있다. 이에 의해, 인접하는 증착원으로부터 기화된 성막 분자가 인접하는 증착원으로부터 기화된 성막 분자에 혼입되어(즉, 크로스 콘태미네이션), 각 층의 막질을 열화시키는 것을 회피할 수 있다.
이에 더하여, 이러한 구성에 따르면, 동일 처리 용기 내에서 연속 성막하기 때문에 반송 중에 피처리체에 오염물이 부착되는 것을 저감시킬 수 있다. 이 결과, 크로스 콘태미네이션을 억제함으로써 각 층의 특성을 양호하게 유지하면서, 피처리체 상에 부착된 오염물의 수를 줄임으로써 에너지 계면 제어성을 높이고, 에너지 장벽을 낮출 수 있다. 이 결과, 유기 EL 소자의 발광 강도(휘도)를 향상시킬 수 있다. 또한, 동일한 처리 용기 내에서 피처리체에 연속 성막이 실시됨으로써 풋 프린트를 작게 할 수 있다.
또한, 각 증착원에 수납된 성막 재료는, 유기 EL 성막 재료 또는 유기 금속 성막 재료여도 좋고, 상기 증착 장치는, 유기 EL 성막 재료 또는 유기 금속 성막 재료를 유기 재료로서 피처리체에 유기 EL막 또는 유기 금속막 중 어느 하나를 형성하는 장치여도 좋다.
또한, 상기 복수의 분출 기구는, 동일 형상을 가지며 등간격으로 평행하게 배치되고, 상기 1 또는 2 이상의 격벽은, 동일 형상을 가지며 상기 인접하는 분출 기구의 사이에서 상기 인접하는 분출 기구로부터 등거리의 위치에 등간격으로 평행하게 배치되어 있어도 좋다.
또한, 상기 이웃하는 분출 기구의 면에 대향하는 각 격벽의 면은, 상기 이웃하는 분출 기구의 면보다 큰 편이 좋다. 이에 따르면, 격벽에 의해 각 분출 기구의 분출구로부터 분출된 성막 재료가 이웃하는 분출 기구측으로 비래(飛來)하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 1 또는 2 이상의 격벽은, 상기 인접하는 분출 기구에 설치된 분출구로부터 방사 형상으로 확산되는 성막 재료 중, 각 격벽에 차단되지 않고 직진하면서 피처리체까지 도달한 최장 비거리(飛距離)의 성막 재료의 도달 위치가, 상기 인접하는 분출 기구로부터 등거리에 있는 피처리체 상의 위치보다 상기 최장 비거리의 성막 재료가 분출된 분출구측에 위치하고, 또한, 상기 성막 재료의 최장 비거리는, 상기 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧다고 하는 두 조건을 만족시키도록 배치해도 좋다.
이에 의하면, 상기 2 개의 조건을 만족시키도록 각 격벽의 배치 위치가 특정된다. 첫 번째의 조건, 즉 각 격벽에 차단되지 않고 직진하면서 피처리체까지 도달한 최장 비거리의 성막 재료의 도달 위치는, 상기 인접하는 분출 기구로부터 등거리에 있는 피처리체 상의 위치보다 상기 최장 비거리의 성막 재료가 분출된 분출구측에 위치한다고 하는 조건이 만족됨으로써, 이웃하는 분출구로부터 분출되는 성막 분자 중에 혼입되는 콘태미네이션은 거의 없어진다. 이에 의해, 각 분출구로부터 분출된 성막 분자만으로 원하는 특성의 막을 피처리체 상에 연속적으로 형성할 수 있다.
또한, 두 번째 조건, 즉 상기 성막 재료의 최장 비거리는 상기 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧다고 하는 조건도 만족됨으로써, 각 분출구로부터 분출되어 방사 형상으로 확산된 성막 분자는, 처리 용기 공간 중을 비래(飛來) 중에 소멸되지 않고 모두 피처리체까지 도달할 수 있다. 이에 의해, 피처리체에 양질의 막을 균일하게 형성할 수 있다.
여기서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 평균 자유 행정은 압력에 의존한다. 즉, 평균 자유 행정은 압력이 낮아질수록 길어지고, 압력이 높아질수록 짧아진다. 또한, 분출구 근방에서 피처리체를 서서히 이동시키면서 피처리체 상에 연속적으로 막을 형성하는 경우, 각 격벽과 피처리체의 갭이 너무 작으면 피처리체가 이동 중에 격벽에 충돌할 우려가 있다. 그래서, 피처리체가 이동 중에 격벽에 충돌하지 않을 정도로 각 격벽과 피처리체의 갭을 유지하면서, 최장 비거리의 성막 분자가 피처리체까지 도달하기 위하여, 처리 용기 내의 압력은 0.01 Pa 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 격벽으로부터 피처리체까지의 갭(G), 각 분출구로부터 각 격벽 상면까지의 높이(T), 상기 각 격벽의 두께(D) 및 각 증착원의 중심 위치로부터 각 격벽의 중심 위치까지의 거리(E)가, E ＜ (G ＋ T) × D/2G의 식으로 나타낸 바와 같이 각 격벽을 위치시키는 것이 바람직하다.
도 9에 도시한 바와 같이, 분출구(Op)로부터 방출된 성막 분자는 방사 형상으로 각각 직진한다. 왜 성막 분자가 직진하는가를 설명하면, 분출구(Op) 내외의 압력은, 예를 들어 분출구(Op)의 내부(관 내부)가 72 ~ 73 Pa, 분출구(Op)의 외부(챔버 내)가 4 × 10-3 Pa 정도이기 때문에, 성막 분자는, 예를 들어 200 mm × 3 mm의 슬롯 형상의 분출구(Op)를 통하여 고압의 분출구 내부로부터 외부를 향하여 104 배 정도의 압력차를 가지고 한꺼번에 방출된다. 이러한 압력차에 의해 분출구(Op)로부터 방출된 성막 분자는 힘차게 「직진」한다. 따라서, 각 격벽에 차단되지 않고 직진하면서 피처리체까지 도달한 최장 비거리의 성막 재료의 도달 위치(분출구로부터 최장 비거리의 성막 재료의 도달 위치까지의 x축 방향의 거리(X))는 인접하는 분출 기구로부터 등거리에 있는 피처리체의 위치(분출구로부터 이웃하는 격벽의 중심 위치까지의 x축 방향의 거리(E))보다 작다고 하는 조건이 만족되면, 각 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자의 대부분은 방사 형상의 확산 영역 내에 넣어지고, 이웃하는 분출구(Op)로부터 분출되는 성막 분자 중에 혼입되지 않는다.
이 조건을 식으로 나타내면 다음과 같이 된다.
E ＞ X …(1)
상기 식(1)에 각 격벽으로부터 피처리체까지의 갭(G), 각 분출구로부터 각 격벽 상면까지의 높이(T), 상기 각 격벽의 두께(D)의 위치 관계를 적용하면, E ＜ (G ＋ T) × D/2G의 관계가 도출된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 증착에 의해 처리 용기 내에서 피처리체를 성막 처리하는 증착 방법으로서, 복수의 증착원에 수납된 성막 재료를 각각 기화시키고, 상기 복수의 증착원에 각각 연결된 복수의 분출 기구의 분출구로부터 상기 복수의 증착원에서 기화된 성막 재료를 각각 분출시키고, 상기 복수의 분출 기구 중 인접하는 분출 기구의 사이에 설치되고, 상기 인접하는 분출 기구를 각각 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽에 의해, 각 분출구로부터 분출된 성막 재료가 각 격벽을 넘어 이웃하는 분출구측으로 비래하는 것을 억제하면서, 기화된 성막 재료에 의해 피처리체에 막을 연속적으로 형성하는 증착 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 증착에 의해 처리 용기 내에서 피처리체를 성막 처리하는 증착 장치의 제조 방법으로서, 성막 재료를 각각 기화시키는 복수의 증착원에 각각 연결되고, 상기 복수의 증착원에서 기화된 성막 재료를 분출구로부터 각각 분출하는 복수의 분출 기구를 처리 용기 내에서 등간격으로 평행하게 배치하고, 1 또는 2 이상의 격벽을 상기 인접하는 분출 기구의 사이에서 상기 인접하는 분출 기구로부터 등거리의 위치에 등간격으로 평행하게 배치하는 증착 장치의 제조 방법이 제공된다.
이 때, 상기 1 또는 2 이상의 격벽은 상기 인접하는 분출 기구에 설치된 분출구로부터 방사 형상으로 확산되는 성막 재료 중 각 격벽에 차단되지 않고 직진 하면서 피처리체까지 도달한 최장 비거리의 성막 재료의 도달 위치가 상기 인접하는 분출 기구로부터 등거리에 있는 피처리체 상의 위치보다 상기 최장 비거리의 성막 재료가 분출된 분출구측에 위치하고, 또한, 상기 성막 재료의 최장 비거리는, 상기 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧다고 하는 2 개의 조건을 만족시키도록 각 격벽으로부터 피처리체까지의 갭, 각 격벽의 높이, 각 격벽의 두께 및 각 격벽의 위치를 정하여 각 격벽을 배치해도 좋다.
이에 따르면, 인접하는 분출 기구를 각각 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽에 의해, 각 분출구로부터 분출된 성막 재료가 각 격벽을 넘어 이웃하는 분출구측으로 비래하는 것을 억제하면서, 기화된 성막 재료에 의해 피처리체에 막을 연속적으로 형성하는 증착 장치를 제조할 수 있다.
발명의 효과
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 크로스 콘태미네이션을 저감시키면서 동일 처리 용기 내에서 복수층의 막을 연속적으로 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 주요부 사시도이다.
도 2는 이 실시예에 따른 6층 연속 성막 처리에 의해 형성되는 막을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 실험 1에 사용하기 위하여 이 실시예에 따른 증착 장치를 간략화한 실험 장치를 도시한 도이다.
도 4는 실험 1의 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 실험 1의 성막 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 평균 자유 행정의 압력 의존성을 나타낸 표이다.
도 7은 실험 2에 사용하기 위하여 이 실시예에 따른 증착 장치를 간략화한 실험 장치의 내부 위치를 변경한 도이다.
도 8은 실험 2의 성막 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 갭(G), 높이(T), 각 격벽의 두께(D) 및 각 증착원의 중심 위치로부터 각 격벽의 중심 위치까지의 거리(E)의 관계를 설명하기 위한 도이다.
부호의 설명
10 : 증착 장치
100 : 제 1 처리 용기
110, 110a ~ 110f : 분출 기구
120 : 격벽
130 : 스테이지
140 : QCM
200 : 제 2 처리 용기
210, 210a ~ 210f : 증착원
220, 220a ~ 220f : 연결관
Op : 분출구
이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에서, 동일한 구성 및 기능을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 중복 설명을 생략한다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치에 대하여 그 주요부의 사시도인 도 1을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는 본 실시예에 따른 증착 장치를 이용하여 차례대로 글라스 기판(이하, 기판이라고 칭한다.) 상에 유기층을 포함하는 6층을 연속적으로 증착함으로써 유기 EL 디스플레이를 제조하는 방법을 예로 들어 설명한다.
(증착 장치)
증착 장치(10)는 제 1 처리 용기(100) 및 제 2 처리 용기(200)로 구성되어 있다. 제 1 처리 용기(100)는 직육면체의 형상을 가지고 있고, 제 1 ~ 제 6 분출 기구(110a ~ 110f)를 내장하고 있다. 제 1 처리 용기(100)의 내부에서는 이 6 개의 분출 기구(110)로부터 분출된 기체 분자에 의해, 기판(W)에 연속적으로 성막 처리가 실시된다.
각 분출 기구(110)는 그 길이 방향이 기판(W)의 폭과 동등한 정도의 길이를 가지며, 형상 및 구조가 모두 동일하다. 이와 같이 동일한 형상의 6 개의 분출 기구(110)는 그 길이 방향이 기판(W)의 진행 방향에 대해 대략 수직이 되도록 서로 평행하게 등간격으로 배치되어 있다.
각 분출 기구(110)는 그 상부에 기화된 성막 재료를 일시적으로 저장해 두는 버퍼 공간(Sp)을 가지고, 그 하부에 기화된 성막 재료를 수송하는 수송 기구(Tr)를 가지고 있다. 각 분출 기구(110)의 상면은 프레임(Fr)에 의해 막혀 있다. 프레임(Fr)은 그 주연부에서 나사 고정되어 있다. 프레임(Fr)의 중앙에는 폭이 1 mm인 슬릿 형상의 개구가 분출구(Op)로서 설치되어 있고, 버퍼 공간(Sp)에 저장된 성막 재료를 분출구(Op)로부터 분출하도록 되어 있다.
각 분출 기구(110)의 사이에는 인접하는 분출 기구(110)를 각각 구획하는 7 매의 격벽(120)이 설치되어 있다. 7 매의 격벽(120)은 동일 형상을 가진 평판으로서, 인접하는 분출 기구(110)의 대향하는 면(Fa)으로부터 등거리의 위치에 등간격으로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 인접하는 분출 기구(110)의 면(Fa)에 대향하는 각 격벽(120)의 측면은 인접하는 분출 기구(110)의 면(Fa)보다 크다. 이와 같이 하여 7 개의 격벽(120)에 의해 각 분출 기구(110)를 구획함으로써, 각 분출 기구(110)의 분출구(Op)로부터 분출되는 성막 재료의 기체 분자가 이웃하는 분출 기구(110)의 분출구(Op)로부터 분출되는 기체 분자에 혼입되는 것을 방지하도록 되어 있다.
기판(W)은 제 1 처리 용기(100) 내의 천장부에서 도 3에 도시한 슬라이드 기구(130a)에 슬라이딩 이동 가능하게 고정된 스테이지(130)에 정전 흡착되어 있고, 제 1 처리 용기(100)의 천장면을 따라 x축 방향으로 슬라이딩 이동하도록 되어 있다.
제 1 처리 용기(100)에는 도 3에 도시한 QCM(Quartz Crystal Microbalance)(140)이 설치되어 있다. 이하에 QCM의 간단한 원리에 대하여 설명한다.
수정 진동자 표면에 물질을 부착시켜, 수정 진동체 치수, 탄성률, 밀도 등을 등가적으로 변화시킨 경우, 진동자의 압전기(壓電氣) 성질에 의해 이하의 식으로 나타내지는 전기적 공진 주파수(f)의 변화가 생긴다.
f = 1/2t(√C／ρ) t : 수정편의 두께 C : 탄성 상수 ρ : 밀도
이 현상을 이용하여, 수정 진동자의 공진 주파수의 변화량에 따라 매우 미량의 부착물을 정량적으로 측정한다. 이와 같이 설계된 수정 진동자의 총칭이 QCM이다. 상기 식에 나타낸 바와 같이, 주파수의 변화는 부착 물질에 따른 탄성 상수의 변화와 물질의 부착 두께를 수정 밀도로 환산했을 때의 두께 치수로 정해지는 것으로 생각되며, 이 결과, 주파수의 변화를 부착물의 중량으로 환산할 수 있다.
제 2 처리 용기(200)는 대략 직육면체의 형상을 가지며, 저부(底部)에서 요철을 가지고 있다. 제 2 처리 용기(200)에는 제 1 ~ 제 6 용기(210a ~ 210f)가 내장되어 있고, 각 용기(210) 내에는 3 개의 증착원이 각각 배설되어 있다. 예를 들어, 제 6 용기(210f)에는 증착원(210f1, 210f2, 210f3)이 배설되어 있다. 각 증착원은 형상 및 구조가 동일하며, 6 개의 연결관(220a ~ 220f)을 개재하여 제 1 ~ 제 6 분출 기구(110a ~ 110f)와 각각 연결되어 있다.
각 연결관(220a ~ 220f)에는 제 2 처리 용기 밖(대기 중) 또는 제 2 처리 용기 내(진공 중)에서 도시하지 않은 밸브가 각각 장착되어 있고, 각 밸브의 개폐를 조작함으로써, 각 성막 재료(기체 분자)를 제 1 처리 용기(100)에 공급할지의 여부를 제어하도록 되어 있다.
각 증착원에는 상이한 종류의 성막 재료가 성막의 원료로서 수납되어 있고, 각 증착원을, 예를 들어 200 ~ 500℃ 정도의 고온으로 함으로써, 각종 성막 재료를 기화시키도록 되어 있다.
각 증착원에는 도시하지 않은 가스 공급원으로부터 불활성 가스(예를 들어, Ar 가스)가 공급된다. 공급된 불활성 가스는 각 증착원에서 기화된 성막 재료의 유기 분자를 연결관(220)을 통해 분출 기구(110)까지 운반하는 캐리어 가스로서 기능한다.
각 증착원에는 그 저벽(底壁)에 히터가 매립되어 있고, 또한 그 측벽에 히터(이것도 도시하지 않음)가 매립되어 있고, 제 1 처리 용기(100)에 내장된 QCM(140)으로부터 출력된 신호에 기초하여 각 성막 재료의 기체 분자의 생성 속도가 구해지고, 구해진 생성 속도에 기초하여 저벽의 히터 및 측벽의 히터에 인가하는 전압이 구해진다.
여기서, 온도가 높아질수록 부착 계수(附着 係數)는 작아진다고 하는 원칙에 기초하면, 온도가 높아질수록 연결관 등에 물리적으로 흡착되는 기체 분자의 수가 적어진다. 이 원리를 이용하여, 저벽에 매립된 히터의 온도보다 측벽에 매립된 히터의 온도를 높게 한다. 이와 같이 하여, 증착원(210)의 성막 재료가 수납된 부분 근방의 온도보다 증착원(210)의 그 외의 부분의 온도를 높임으로써, 성막 재료가 기화하여 기체 분자가 되어 분출 기구(110)측으로 비래하는 동안에 증착원(210) 또는 연결관(220)에 부착되는 기체 분자의 수를 줄일 수 있다. 이에 의해, 보다 많은 기체 분자를 분출 기구(110)로부터 분출시켜 기판(W)에 부착시킬 수 있다.
또한, 제 1 처리 용기(100)의 내부 및 제 2 처리 용기(200)의 내부는 도시하지 않은 배기 장치에 의해 소정의 진공도(眞空度)까지 감압되도록 되어 있다.
기판(W)은 슬라이드 기구(130a)에 의해 각 분출 기구(110a ~ 110f)의 약간 상방을 제 1 분출 기구(110a)로부터 제 6 분출 기구(110f)를 향하여 소정의 속도로 이동한다. 이에 의해, 기판(W)에는 제 1 ~ 제 6 분출 기구(110a ~ 110f)로부터 각각 분출되는 상이한 성막 재료에 의해, 원하는 상이한 막이 6 층 적층되게 된다. 이어서, 이 6 층 연속 성막 처리 시의 증착 장치(10)의 구체적 동작에 대해 설명한다.
(6 층 연속 성막 처리)
도 2는 증착 장치(10)를 이용하여 6 층 연속 성막 처리를 실행한 결과, 기판(W)에 적층되는 각 층 상태를 도시하고 있다. 우선, 기판(W)이 제 1 분출 기구(110a)의 상방을 어느 한 속도로 진행할 때, 제 1 분출 기구(110a)로부터 분출된 성막 재료가 기판(W)에 부착됨으로써, 기판(W)의 ITO(Indium Tin Oxide: 산화 인듐)로 이루어지는 투명 전극 상에 제 1 층의 홀 수송층이 형성된다.
이와 같이 하여, 기판(W)은 제 1 분출 기구(110a) ~ 제 6 분출 기구(110f)의 상방을 차례대로 이동한다. 이 결과, 증착에 의해 ITO 상에 홀 수송층, 비발광층, 발광층 및 전자 수송층이 형성된다. 이에 의해, 동일 용기 내에서 기판(W) 상에 6 층의 유기층이 연속적으로 성막된다.
(격벽의 형상 및 배치 위치)
이상과 같이 하여, 1 개의 처리 용기 내에 복수의 증착원(210)을 배설하고, 각 증착원(210)에 의해 기화된 성막 분자를 기판(W)에 부착시킴으로써, 기판(W) 상에 연속적으로 복수의 상이한 박막을 형성하는 경우, 인접하는 증착원(210)으로부터 기화된 성막 분자가 혼합되어 각 층의 막질이 나빠지는 것으로 생각된다.
그래서, 전술한 바와 같이, 각 격벽(120)은 인접하는 분출 기구의 대향하는 면(Fa)보다 큰 측면을 가진다. 이에 의해, 각 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자가 각 격벽(120)을 넘어 이웃하는 분출구(Op)측으로 비래하는 것을 억제할(즉, 크로스 콘태미네이션을 억제할) 수 있다.
또한, 이와 같이 분출 기구의 대향하는 면보다 큰 측면을 가지는 평판 형상의 격벽(120)의 높이, 두께, 격벽 상면과 기판(W)의 거리(갭) 및 격벽(120)의 배치 위치를 최적화함으로써, 각 격벽(120)을 넘어 이웃하는 분출구(Op)측으로 비래하는 성막 분자(즉, 콘태미네이션)의 수를 더욱 저감시킬 수 있다.
(격벽의 형상 및 배치 위치를 최적화하기 위한 실험 1)
그래서, 발명자는 격벽(120)의 형상 및 배치 위치의 최적화를 도모하기 위하여 다음과 같은 실험을 거듭했다. 우선, 실험의 처리 조건에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 증착 장치(10)를 간략화한 실험 장치를 도 3에 도시한다. 이와 같이, 발명자는 증착 장치(10)의 제 1 처리 용기(100)의 내부에 분출 기구(110) 및 격 벽(120)을 1 개씩 내장하고, 제 2 처리 용기(200)의 내부에 증착원(210)을 내장한 실험 장치를 제작했다. 또한, 발명자는 분출 기구(110)와 증착원(210)을 연결관(220)에 의해 연결했다. 증착원(210)에는 성막 재료로서 Alq3(aluminum-tris-8-hydroxyquinoline)의 유기 재료를 0.1 g 수납했다.
또한, 발명자는 분출 기구(110) 내부의 분출구(Op) 부근에 캐리어 가스로서 아르곤 가스를 0.5 sccm 공급했다. 또한, 발명자들은 기판(W)을 정전 흡착하기 위하여 스테이지(130)에 4 kV의 고전압 HV(High Voltage)를 인가했다. 또한, 기판(W)의 이면의 압력 BP(Back Pressure)를 높여 스테이지의 열을 방열하기 위하여, 기판(W)의 이면에 40 Torr의 아르곤 가스를 공급했다.
또한, 발명자들은 분출 기구(110)의 중심축으로부터 분출 기구(110)에 대향하는 격벽(120)의 측면까지의 x축 방향의 거리가 60 mm가 되고, 분출구(Op)로부터 격벽(120) 상면까지의 높이(T)(z축 방향의 거리)가 7 mm가 되도록 격벽(120)을 배설했다. 그 상태에서, 발명자는 증착원(210)을 200℃로 승온시킨 후, 스테이지(130)와 격벽(120)의 상면과의 갭(G)을 6 mm로 하도록 스테이지(130)를 상하로 조정하고, 또한 스테이지(130)의 슬라이드 기구(130a)를 슬라이드시켜, 분출 기구(110)의 중심축으로부터 기판(W)의 중심축까지의 x축 방향의 거리가 121 mm가 되도록 기판(W)을 이동시켰다.
그 후, 발명자는 증착원(210)의 저부(210a)의 온도를 320℃, 증착원(210)의 상부(210b), 연결관(220) 및 분출 기구(110)의 온도를 340℃로 설정하고, 각 부의 온도가 설정 온도에 이른 것을 확인했다.
증착원(210)에 수납된 Alq3는 기화되어 성막 분자가 되어 연결관(220)으로부터 수송 기구(Tr)를 통과해서, 분출구(Op)로부터 제 1 처리 용기(100)로 방출되었다. 이와 같이 하여 방출된 Alq3의 성막 분자는 분출구(Op)의 내외부의 압력차에 의해 직진하면서 방사 형상으로 확산하여 기판(W)의 하면에 부착됐다.
그 후, 기판(W)의 하면의 표면에 부착된 성막 재료(막 두께)를 막 두께 측정 장치에 의해 측정했다. 막 두께 측정 장치의 일례로서는 광원으로부터 출력된 빛을 피검체에 형성된 막의 상면과 하면에 조사하고, 반사된 두 빛의 광로차에 의해 발생하는 간섭 무늬를 포착하고, 이를 해석하여 피검체의 막 두께를 검출하는 간섭계(예를 들어, 레이저 간섭계) 또는 광대역 파장을 조사하여 빛의 스펙트럼 정보로부터 막 두께를 산출하는 방법을 들 수 있다. 이 결과를 도 4의 그래프 J1에 나타낸다. 그 후, 발명자는, 스테이지(130)의 슬라이드 기구(130a)를 슬라이드시켜, 분출 기구(110)의 중심축으로부터 기판(W)의 중심축까지의 x축 방향의 거리가 111 mm가 되도록 기판(W)을 이동시켜서, 동일한 실험을 행했다. 그 결과를 도 4의 그래프 J2에 나타낸다.
(실험 1의 결과)
실험의 결과, 도 3의 하방에 기판(W)의 하면 표면을 도시한 바와 같이, 분출구(Op)로부터 방사 형상으로 분출된 성막 분자가 가장 멀리까지 비래했을 때에 기판(W)에 부착되는 x축 방향의 위치(Max)로부터 증착원측의 면에서는 양질의 막이 균일하게 형성되었다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 위치(Max)로부터 기판(W)의 거의 중심까지의 면에서는 분출 기구(110)로부터 멀어질수록 막이 얇아지는 것을 알 수 있었다. 한편, 기판(W)의 중심 부근으로부터 배기측의 면에서 막 두께는 거의 동일하고, 또한 단지 약간의 막이 형성된 정도였다.
이 결과에 기초하여, 발명자는 다음과 같은 고찰을 행했다. 도 5에 도시한 바와 같이, 분출구(Op)로부터 분출된 Alq3의 성막 분자는 방사 형상으로 확산된다. 이 때, 각 성막 분자는 각각 직진한다. 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자가 확산되는 방사 형상의 영역 중 가장 외측을 직선적으로 비래한 성막 분자(Mm)가 기판에 부착되기 위해서는 성막 분자(Mm)의 최장 비거리가 성막 재료 Alq3의 평균 자유 행정보다 짧을 필요가 있다. 여기서, 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G)이 6 mm, 분출구(Op)로부터 각 격벽(120) 상면까지의 높이(T)가 7 mm, 분출구(Op)로부터 성막 분자(Mm)가 부착된 x방향의 거리(Mx)가 70 mm인 것으로부터, 성막 분자(Mm)의 최장 비거리는 71.2 mm( = (Mx2 ＋ (G ＋ T)2)1/2)가 된다.
한편, 평균 자유 행정(MFP)은 문헌 “진공 기술 강좌 12의 진공 기술 상용 제표(일간 공업 신문사 1965)”에도 기재된 바와 같이, 이하의 식으로 나타낸다.
MFP = 3.11 × 10-24 × T/P(δ)2 × 1000(mm)
여기서, T는 온도(K), P는 압력(Pa), δ는 분자 직경(m)이다.
예를 들어, 상기 문헌(진공 기술 상용 제표)에도 기재된 바와 같이, Ar 가스 의 분자 직경은 3.67 × 10-10(m)이기 때문에, Ar 가스의 평균 자유 행정(MFP)은 온도(T)가 573.15(K), 압력이 0.01(Pa)일 때, 1323.4(mm)가 된다.
도 6에는 구(球) 형상인 Ar 가스, Alq3, α-NPD의 성막 분자의 평균 자유 행정이 나타나 있다. 이 표를 보면, 기체 분자의 평균 자유 행정은 압력에 의존하는 것을 알 수 있다. 이 표로부터, 발명자는 증착 장치(10)의 내부 압력을 0.01 Pa 이하로 하면, Ar 가스, Alq3, α-NPD의 각 평균 자유 행정은 1323.3(mm), 102.4(mm), 79(mm) 이상이 되므로, 최장 비행 거리가 71.2(mm)인 성막 분자(Mm)는, 비래 중에 소멸되지 않고 기판에 부착될 수 있으며, 이 결과, 기판(W)의 증착원측의 단부(端部)(Int)(도 5 참조)로부터 최장 비거리의 성막 분자(Mm)가 도달하는 위치(Max)까지의 면 내에서, 유기막이 균일하게 형성되는 것을 밝혀냈다. 또한, 상술한 바와 같이 평균 자유 행정은 압력에 의존하기 때문에, 예를 들어 압력을 0.01 Pa보다 작게 하면, 평균 자유 행정은 보다 길어진다. 이와 같이 하여, 압력을 제어함으로써, 최장 비거리의 성막 분자(Mm)를 확실히 기판까지 도달시킬 수 있다.
여기서, 서적명 “박막 광학(출판사 마루젠 주식회사 발행자 무라타 세이시로 발행 년월일 2003년 3월 15일 발행 2004년 4월 10일 제 2 쇄 발행)”의 기재에 따르면, 기판 상에 입사된 증발 분자는 결코 그대로 기판(W)에 부착되어 적층되듯이 막을 형성하는 것이 아니라, 입사된 분자의 일부는 반사되어 진공 중으로 튄다. 또한, 표면에 흡착된 분자는 표면 상을 돌아다니고, 어떤 것은 다시 진공으로 튀어나가고, 또 어떤 것은 기판(W)의 어느 지점에 붙잡혀 막을 형성한다.
따라서, 기판(W)에 부착된 성막 분자 중 어떤 것은 다시 튀어나가 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G) 사이를 반사하면서 전진하여 기판(W)과 격벽 상면의 어느 위치에 다시 부착된다. 이러한 분자의 움직임으로부터, 발명자는 최장 비거리의 성막 분자(Mm)가 도달하는 위치(Max)로부터 기판(W)의 중심 부근(Cnt)까지의 면에서는 증착원 측에서 멀어질수록 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G) 사이를 반사하면서 전진하는 분자의 비율이 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G) 사이의 어느 하나에 부착되는 분자(M)의 비율보다 적어지기 때문에, 도 3의 하부 및 도 4에 도시한 바와 같이, 막 두께가 서서히 얇아지는 것을 해명했다.
또한, 발명자는 기판(W)의 증착원측의 단부(Int)로부터 기판(W)의 중심 부근(Cnt)까지 거의 모든 성막 분자가 부착되어, 기판(W)의 중심 부근(Cnt)으로부터 기판(W)의 배기측의 단부(Ext)에서는 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G) 사이를 반사하면서 전진하는 분자(M)가 거의 없기 때문에, 도 3의 하부 및 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 중심 부근(Cnt)으로부터 기판(W)의 배기측의 단부(Ext)까지의 면에는 거의 성막 분자가 부착되지 않는 것을 해명했다.
(실험 2)
발명자는 성막 분자의 직진성을 추가로 증명하기 위하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 갭(G)을 6 mm에서 2 mm로 하고, 분출 기구(110)의 중심으로부터 기판(W)의 중심까지의 x축 방향의 거리가 116 mm가 되도록 스테이지(130)의 위치를 변경시킨 상태에서 재차 실험을 행하였다.
(실험 2의 결과)
실험 후, 발명자가 기판(W)의 전면(全面)에 UV 광을 조사한 바, 어디서도 빛(hυ)은 발산되지 않았다. 만약, Alq3의 성막 분자가 기판(W)에 부착되어 있으면, 조사한 UV 광의 에너지에 의해 성막 분자(M)가 여기 상태가 되고, 그 후, 성막 분자(M)가 기저(基底) 상태로 돌아갈 때에 빛(hυ)이 발산되는 것으로부터, 발명자는 갭(G)을 6 mm에서 2 mm로 하고, 분출 기구(110)의 중심으로부터 기판(W)의 중심까지의 x축 방향의 거리가 116 mm가 되도록 스테이지(130)의 위치를 변경한 경우, 도 7의 하부에 도시한 바와 같이, 기판(W)에 재료는 부착되어 있지 않았다고 결론을 내렸다.
갭(G)을 6 mm에서 2 mm로 변경한 경우, 발명자는 기판(W)에 성막 분자가 부착되지 않은 이유를 「성막 분자는 직진하는 성질을 가지기 때문이다」라고 생각했다. 구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이, 발명자는 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자 중 직진하면서 격벽(120)에 차단되지 않고 최장 거리를 비행한 성막 분자(Mm)의 도달 위치(Max)가, 기판(W)의 분출 기구측의 단부(Int)보다 분출 기구측이었다는 것 및 갭(G)이 매우 작으므로 어느 한 위치에 부착된 성막 분자 중 재차 부착 위치로부터 떨어져 기판(W)과 격벽 상면의 갭(G) 사이를 진입하는 성막 분자(M)가 매우 적다는 것, 또한 기판(W)과 격벽 상면의 갭(G) 사이를 진입하는 성막 분자의 양이 매우 적기 때문에, 기판(W)과 격벽 상면을 반사하면서 갭 사이를 전진하는 분자(M)는 거의 존재하지 않는다는 것이 기판(W)에 성막 재료가 부착되지 않은 이유라고 결론을 내렸다.
이상의 실험으로부터, 발명자는 이하와 같이 격벽(120)의 형상 및 배치 위치를 최적화하는 관계를 발견했다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 분출구(Op)로부터 방출된 성막 분자는 방사 형상으로 각각 직진한다. 성막 분자가 방사 형상으로 확산되는 영역에서는 기판(W)에 균일한 막이 형성된다. 기판(W)에 부착된 분자 중 일부는 기판(W)으로부터 떨어져 재차 비래하여, 기판(W)과 격벽 상면의 갭(G) 사이를 진입한다. 갭(G)의 크기에 따라, 기판(W)과 격벽 상면의 갭(G) 사이를 진입하는 분자의 양은 상이하다. 갭(G)이 2 mm일 때, 기판(W)과 격벽 상면의 갭(G) 사이를 진입하는 분자의 양은 거의 없어지고, 각 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자가 이웃하는 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자에 혼입되어 막질을 열화시킨다고 하는 크로스 콘태미네이션의 문제는 발생하지 않는다. 따라서, 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G)은 2 mm 이하가 바람직하다.
한편, 갭이 6 mm 이하여도 격벽(120)의 형상 및 배치 위치를 다음의 두 조건을 만족시키도록 최적화하면, 크로스 콘태미네이션의 문제는 문제가 되지 않는 정도가 된다. 또한, 다음의 두 조건은, 기판(W)과 격벽 상부의 갭(G)이 2 mm 이하인 경우에도 만족될 필요가 있다.
첫 번째는 성막 재료의 최장 비거리는 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧다고 하는 조건이다. 이에 의해, 각 분출구(Op)로부터 분출되어 방사 형상의 확산 영역 내에 확산된 성막 분자 중 각 격벽(120)에 차단되지 않은 성막 분자는 제 1 처리 용기(100)의 공간 중을 비래 중에 소멸하지 않고 모두 기판(W)까지 도달할 수 있다. 이에 의해, 기판(W)에 양질의 막을 균일하게 형성할 수 있다.
그리고, 두 번째는 각 격벽(120)에 차단되지 않고 직진하면서 기판(W)까지 도달한 최장 비거리의 성막 재료(Mm)의 도달 위치(분출 기구(110)의 중심 위치로부터 성막 재료(Mm)의 도달 위치까지의 x축 방향의 거리(X))는 인접하는 분출 기구(110)로부터 등거리에 있는 기판(W)의 위치(분출 기구(110)의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽(120)의 중심 위치까지의 x축 방향의 거리(E))보다 작다고 하는 조건이다.
이에 의해, 각 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자의 대부분은 방사 형상의 확산 영역 내에 넣어지고, 이웃하는 분출구(Op)로부터 분출되는 성막 분자 중에 혼입되지 않는다. 이에 의해, 각 분출구(Op)로부터 분출된 성막 분자만으로 원하는 특성의 막을 기판(W) 상에 연속적으로 형성할 수 있다.
이 두 번째의 조건을 식으로 나타내면, 다음과 같다.
E ＞ X…(1)
여기서, 격벽(120)의 두께를 D로 하면, 삼각형의 비례 관계로부터,
(G ＋ T)/T = X/(E - D/2)…(2)
가 된다.
식 (2)를 식 (1)에 대입하면,
X = (G ＋ T)(E - D/2)/T ＜ E…(3)
이 된다.
또한, 식 (3)을 변형하면,
E ＜ (G ＋ T) × D/2G…(4)
가 된다.
이와 같이 하여 구해진 식 (4)를 만족시키도록, 각 격벽(120)으로부터 기판(W)까지의 갭(G), 각 분출구(Op)로부터 각 격벽(120) 상면까지의 높이(T), 각 격벽(120)의 두께(D) 및 각 증착원(210)(분출 기구(110))의 중심 위치로부터 각 격벽의 중심 위치까지의 거리(E)를 정함으로써, 상술한 크로스 콘태미네이션을 문제가 되지 않는 정도까지 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 각 층의 특성을 양호하게 유지하면서, 동일 처리 용기 내에서 연속적으로 유기막을 형성할 수 있다.
이 결과, 동일 처리 용기 내에서 연속 성막하기 위하여, 반송 중에 기판(W)에 오염물이 부착되는 것을 저감시킬 수 있다. 이 결과, 크로스 콘태미네이션을 억제하면서 기판(W) 상에 부착된 오염물의 수를 줄임으로써, 에너지 계면 제어성을 높이고 에너지 장벽을 낮출 수 있다. 이 결과, 유기 EL 소자의 발광 강도(휘도)를 향상시킬 수 있다. 또한, 동일 처리 용기 내에서 기판(W)에 연속 성막이 실시됨으로써 풋 프린트를 줄일 수 있다.
또한, 이상에 설명한 각 실시예에서의 증착 장치(10)에서 성막 처리가 가능한 글라스 기판의 사이즈는 730 mm × 920 mm 이상이다. 예를 들어, 증착 장치(10)는 730 mm × 920 mm(챔버 내의 직경: 1000 mm × 1190 mm)인 G4.5 기판 사이즈 또는 1100 mm × 1300 mm(챔버 내의 직경: 1470 mm × 1590 mm)인 G5 기판 사이즈를 연속 성막 처리할 수 있다. 또한, 증착 장치(10)는 직경이, 예를 들어 200 mm 또는 300 mm인 웨이퍼를 성막 처리할 수도 있다. 즉, 성막 처리가 실시되는 피처리체에는 글라스 기판 또는 실리콘 웨이퍼가 포함된다.
상기 실시예에서, 각 부의 동작은 상호 관련되어 있고, 상호 관련을 고려하면서 일련의 동작으로 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환함으로써, 증착 장치의 발명의 실시예를 증착 방법의 실시예로 할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예를 도출할 수 있음은 명백하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들어, 상기 실시예에 따른 증착 장치(10)에서는, 성막 재료에 파우더 형상(고체)의 유기 EL 재료를 이용하여, 기판(W) 상에 유기 EL 다층 성막 처리를 실시하였다. 그러나, 본 발명에 따른 증착 장치는, 예를 들어 성막 재료에 주로 액체의 유기 금속을 이용하고, 기화시킨 성막 재료를 500 ~ 700℃로 가열된 피처리체 상에서 분해시킴으로써, 피처리체 상에 박막을 성장시키는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 유기 금속 화학적 기상 증착법)에 이용할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 증착 장치는 유기 EL 성막 재료 또는 유기 금속 성막 재료를 원료로 하여 증착에 의해 피처리체에 유기 EL막 또는 유기 금속막을 형성하는 장치로서 이용해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 증착 장치는 반드시 분출 기구(110)(분출구(Op))와 증착원(210)이 연결관(220)으로 연결되어 있는 구조를 가지지 않아도 좋고, 예를 들어 분출 기구(110)가 존재하지 않고 증착원(210)에 설치된 분출구로부터 성막 분자 를 방출하는 구조여도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 증착 장치는 반드시 제 1 처리 용기(100)와 제 2 처리 용기(200)가 별도로 되어 있을 필요는 없고, 1 개의 처리 용기 내에서 연속 성막하도록 구성되어 있어도 된다.

Claims (11)

  1. 증착에 의해 처리 용기 내에서 피처리체를 성막 처리하는 증착 장치로서,
    성막 재료를 수납하고, 수납된 성막 재료를 각각 기화시키는 복수의 증착원과,
    상기 복수의 증착원에 각각 연결되고, 분출구를 가지며, 상기 복수의 증착원에서 기화된 성막 재료를 상기 분출구로부터 각각 분출하는 복수의 분출 기구와,
    상기 복수의 분출 기구 중 인접하는 분출 기구의 사이에 배치되고, 상기 인접하는 분출 기구를 각각 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽을 구비하고,
    상기 1 또는 2 이상의 격벽은,
    상기 성막 재료가 상기 복수의 분출 기구 중 하나의 분출 기구로부터 확산될 때, 상기 하나의 분출 기구의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽에 차단되지 않고 직선을 따라 직진하여 피처리체까지 도달한 최장 비거리의 성막 재료의 도달 위치까지의 x축 방향의 거리(X)는, 상기 하나의 분출 기구의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽의 중심 위치까지의 x축 방향의 거리(E)보다 작고, 상기 성막 재료의 최장 비거리는, 상기 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧다고 하는 두 조건을 만족시키도록 배치되며,
    상기 하나의 분출 기구로부터 확산되는 성막 재료의 최장 비거리를 나타내는 직선은 상기 하나의 분출 기구에 이웃하는 격벽의 모서리와 접하는 접선인 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 분출 기구는,
    동일 형상을 가지며 등간격으로 평행하게 배치되고,
    상기 1 또는 2 이상의 격벽은,
    동일 형상을 가지며 상기 인접하는 분출 기구의 사이에서 상기 인접하는 분출 기구로부터 등거리의 위치에 등간격으로 평행하게 배치되는 것인 증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각 격벽과 상기 각 격벽에 인접하는 분출 기구와의 서로 대향하는 면은,
    상기 각 격벽의 면이 상기 인접하는 분출 기구의 면보다 큰 것인 증착 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 용기 내의 압력은 0.01 Pa 이하인 증착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 격벽은,
    상기 각 격벽으로부터 피처리체까지의 갭(G), 각 분출구로부터 각 격벽 상면까지의 높이(T), 상기 각 격벽의 두께(D) 및 상기 하나의 분출 기구의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽의 중심 위치까지의 x축 방향의 거리(E)의 관계가, E ＜ (G ＋ T) × D/2G가 되도록 배치되는 것인 증착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 장치는,
    유기 EL 성막 재료 또는 유기 금속 성막 재료를 유기 재료로서 피처리체에 유기 EL막 및 유기 금속막 중 어느 하나를 형성하는 것인 증착 장치.
  8. 증착에 의해 처리 용기 내에서 피처리체를 성막 처리하는 증착 방법으로서,
    복수의 증착원에 수납된 성막 재료를 각각 기화시키고,
    상기 복수의 증착원에 각각 연결된 복수의 분출 기구의 분출구로부터 상기 복수의 증착원에서 기화된 성막 재료를 각각 분출시키고,
    상기 복수의 분출 기구 중 인접하는 분출 기구의 사이에 설치되고, 상기 인접하는 분출 기구를 각각 구획하는 1 또는 2 이상의 격벽으로서, 상기 성막 재료가 상기 복수의 분출 기구 중 하나의 분출 기구로부터 확산될 때, 상기 하나의 분출 기구의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽에 차단되지 않고 직선을 따라 직진하여 피처리체까지 도달한 최장 비거리의 성막 재료의 도달 위치까지의 x축 방향의 거리(X)는, 상기 하나의 분출 기구의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽의 중심 위치까지의 x축 방향의 거리(E)보다 작고, 상기 성막 재료의 최장 비거리는, 상기 성막 재료의 평균 자유 행정보다 짧다고 하는 두 조건을 만족시키도록 배치된 상기 1 또는 2 이상의 격벽에 의해, 각 분출구로부터 분출된 성막 재료가 각 격벽을 넘어 이웃하는 분출구측으로 비래하는 것을 억제하면서, 기화된 성막 재료에 의해 피처리체에 막을 연속적으로 형성하며,
    상기 하나의 분출 기구로부터 확산되는 성막 재료의 최장 비거리를 나타내는 직선은 상기 하나의 분출 기구에 이웃하는 격벽의 모서리와 접하는 접선인 것을 특징으로 하는 증착 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 각 격벽으로부터 피처리체까지의 갭(G), 각 분출구로부터 각 격벽 상면까지의 높이(T), 상기 각 격벽의 두께(D) 및 상기 하나의 분출 기구의 중심 위치로부터 이웃하는 격벽의 중심 위치까지의 x축 방향의 거리(E)의 관계가, E ＜ (G ＋ T) × D/2G가 되도록 상기 1 또는 2 이상의 격벽을 배치하는 증착 방법.
KR1020097018192A 2007-02-01 2008-01-30 증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법 KR101212276B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-023402 2007-02-01
JP2007023402A JP5020650B2 (ja) 2007-02-01 2007-02-01 蒸着装置、蒸着方法および蒸着装置の製造方法
PCT/JP2008/051395 WO2008093726A1 (ja) 2007-02-01 2008-01-30 蒸着装置、蒸着方法および蒸着装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090106649A KR20090106649A (ko) 2009-10-09
KR101212276B1 true KR101212276B1 (ko) 2012-12-14

Family

ID=39674034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097018192A KR101212276B1 (ko) 2007-02-01 2008-01-30 증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100104751A1 (ko)
JP (1) JP5020650B2 (ko)
KR (1) KR101212276B1 (ko)
CN (1) CN101600815B (ko)
DE (1) DE112008000313T5 (ko)
TW (1) TW200907081A (ko)
WO (1) WO2008093726A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5179739B2 (ja) * 2006-09-27 2013-04-10 東京エレクトロン株式会社 蒸着装置、蒸着装置の制御装置、蒸着装置の制御方法および蒸着装置の使用方法
DE112009002374T5 (de) * 2008-09-30 2012-11-29 Tokyo Electron Ltd. Abscheidevorrichtung, Abscheideverfahren sowie Speichermedium mit hierin gespeichertem Programm
JP2012169225A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
JP2014095131A (ja) * 2012-11-09 2014-05-22 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
WO2015136857A1 (ja) * 2014-03-11 2015-09-17 株式会社Ｊｏｌｅｄ 蒸着装置及びその制御方法、蒸着装置を用いた蒸着方法、及びデバイスの製造方法
CN108026630B (zh) * 2015-09-24 2020-07-07 夏普株式会社 蒸镀源和蒸镀装置以及蒸镀膜制造方法
CN107604337A (zh) * 2017-08-28 2018-01-19 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种线性蒸发源侦测装置及其侦测方法
CN107858651B (zh) * 2017-11-27 2020-02-04 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种蒸镀设备
KR102229219B1 (ko) * 2019-10-29 2021-03-17 주식회사 파인에바 증착 장비용 가열 어셈블리
JP7473892B2 (ja) * 2020-03-10 2024-04-24 株式会社昭和真空 蒸着源
US20230137506A1 (en) * 2020-08-21 2023-05-04 Applied Materials, Inc. Processing system for processing a flexible substrate and method of measuring at least one of a property of a flexible substrate and a property of one or more coatings on the flexible substrate

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5861274A (ja) 1981-10-06 1983-04-12 Agency Of Ind Science & Technol 金属箔の表面に太陽熱選拓吸収皮膜を形成する方法
JPS63230966A (ja) 1987-03-19 1988-09-27 Nkk Corp 光化学原動装置
JP2006291258A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Tohoku Univ 成膜装置および成膜方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62230966A (ja) * 1986-04-01 1987-10-09 Canon Inc 結晶成長装置
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
US6337102B1 (en) * 1997-11-17 2002-01-08 The Trustees Of Princeton University Low pressure vapor phase deposition of organic thin films
JP3734239B2 (ja) 1999-04-02 2006-01-11 キヤノン株式会社 有機膜真空蒸着用マスク再生方法及び装置
JP2003077662A (ja) * 2001-06-22 2003-03-14 Junji Kido 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法および製造装置
JP4513329B2 (ja) * 2004-01-16 2010-07-28 東京エレクトロン株式会社 処理装置
JP5173175B2 (ja) * 2006-09-29 2013-03-27 東京エレクトロン株式会社 蒸着装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5861274A (ja) 1981-10-06 1983-04-12 Agency Of Ind Science & Technol 金属箔の表面に太陽熱選拓吸収皮膜を形成する方法
JPS63230966A (ja) 1987-03-19 1988-09-27 Nkk Corp 光化学原動装置
JP2006291258A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Tohoku Univ 成膜装置および成膜方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101600815A (zh) 2009-12-09
WO2008093726A1 (ja) 2008-08-07
CN101600815B (zh) 2012-03-28
JP2008189951A (ja) 2008-08-21
US20100104751A1 (en) 2010-04-29
DE112008000313T5 (de) 2009-12-17
JP5020650B2 (ja) 2012-09-05
TW200907081A (en) 2009-02-16
KR20090106649A (ko) 2009-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101212276B1 (ko) 증착 장치, 증착 방법 및 증착 장치의 제조 방법
EP1113087B1 (en) Film formation apparatus and method for forming a film
JP5452178B2 (ja) 真空蒸着装置、真空蒸着方法、および、有機ｅｌ表示装置の製造方法
KR101199241B1 (ko) 증착 장치, 증착 장치의 제어 장치, 증착 장치의 제어 방법및 증착 장치의 사용 방법
JP5356627B2 (ja) 蒸着粒子射出装置および蒸着装置
JP5324010B2 (ja) 蒸着粒子射出装置および蒸着装置並びに蒸着方法
US8802200B2 (en) Method and apparatus for cleaning organic deposition materials
KR20090045393A (ko) 증착 장치, 증착 장치의 제어 장치, 증착 장치의 제어 방법, 증착 장치의 사용 방법 및 분출구의 제조 방법
KR102106414B1 (ko) 증착 챔버, 이를 포함하는 증착 시스템 및 유기 발광 표시장치 제조방법
JP2003077662A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法および製造装置
KR20080046267A (ko) 성막 장치, 증발 지그, 및, 측정 방법
TW201619417A (zh) 有機材料氣相噴射沈積期間調變流之系統及方法
JP2006521461A (ja) 基板クリーニング装置を有するコータおよびそのようなコータを用いたコーティング堆積法
KR101038457B1 (ko) 발광 소자의 제조 방법 및 제조 장치
US9174250B2 (en) Method and apparatus for cleaning organic deposition materials
KR101231656B1 (ko) 성막 장치의 제어 방법, 성막 방법, 성막 장치, 유기 ｅｌ 전자 디바이스 및 그 제어 프로그램을 격납한 기억 매체
KR20110116210A (ko) 성막 장치, 성막 방법 및 유기 ｅｌ 소자
JP5095990B2 (ja) 基板処理装置およびクリーニング方法
JP2006328456A (ja) スパッタリング装置及びスパッタリング方法、プラズマディスプレイパネルの製造装置及び製造方法
JP5875851B2 (ja) 薄膜製造方法、薄膜製造装置
KR100730172B1 (ko) 유기박막 증착장치
CN115735268A (zh) 通过电感耦合等离子体进行溅射成膜的成膜装置
US9054342B2 (en) Apparatus and method for etching organic layer
JP2008063616A (ja) スパッタリング装置及びスパッタリング方法並びに有機ｅｌ素子
KR102165998B1 (ko) 유기물 증착용 마스크 및 이를 포함하는 유기물 증착 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161122

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171120

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee