(57)【要約】【課題】薄膜蒸着装置及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供する。【解決手段】基板が装着されるチャンバと、チャンバ内を往復動しながら基板に対して蒸着蒸気を噴射する噴射ユニットと、噴射ユニットに蒸着蒸気のソースを供給するソース供給ユニットと、を備える薄膜蒸着装置である。これにより、基板を固定させた状態で噴射ユニットをその基板の面積内で移動させながら蒸着を進めるため、基板を動かす既存の場合に比べて、装置の規模を大きく減らすことができ、また、この移動方向を垂直に配置すれば、平面上の空間占有率も大きく低下させることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が装着されるチャンバと、
前記チャンバ内を往復動しながら前記基板に対して蒸着蒸気を噴射する噴射ユニットと、
前記噴射ユニットに前記蒸着蒸気のソースを供給するソース供給ユニットと、を備える薄膜蒸着装置。
【請求項２】
前記蒸着蒸気のソースは、液状のモノマーと、そのモノマーのキャリアガスとして混合される不活性ガスと、を含み、
前記ソース供給ユニットは、前記不活性ガスを保存して供給するキャリアガス供給部と、前記液状のモノマーを保存して供給するモノマー供給部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項３】
前記モノマー供給部は、
保存された前記モノマーを前記噴射ユニットに吐出させるシリンジポンプを備えることを特徴とする請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項４】
前記シリンジポンプは、前記モノマーの供給作業を交互に行えるように複数個が備えられることを特徴とする請求項３に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項５】
前記複数のシリンジポンプに前記モノマーを充填させるために着脱可能に連結されるモノマー保存庫がさらに備えられることを特徴とする請求項４に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項６】
前記噴射ユニットは、
前記基板に対面し、前記ソースを蒸気化させるヒータが装着された噴射部と、
前記モノマー供給部と前記噴射部とを連結する第１供給ラインと、
前記キャリアガス供給部と前記噴射部とを連結する第２供給ラインと、
前記第１供給ラインに設置されて前記噴射部への前記モノマー供給量を制御する第１流量コントローラと、
前記第２供給ラインに設置されて前記噴射部への前記キャリアガス供給量を制御する第２流量コントローラと、を備えることを特徴とする請求項２に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項７】
前記第１供給ラインに前記モノマーの圧力を測定する圧力センサーがさらに備えられることを特徴とする請求項６に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項８】
前記第１供給ラインと第２供給ラインとを連結し、前記圧力センサーの測定値が正常範囲未満である場合、前記キャリアガスを前記第１供給ラインに通過させる第３供給ラインをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の膜蒸着装置。
【請求項９】
前記噴射ユニットには、前記基板に向かって紫外線を照射する紫外線ランプがさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１０】
前記基板は、前記チャンバ内に垂直に装着され、
前記噴射ユニットは、前記基板に対面して垂直方向に往復動することを特徴とする請求項１に記載の薄膜蒸着装置。
【請求項１１】
チャンバ内に蒸着蒸気を噴射する噴射ユニット、及び前記噴射ユニットに前記蒸着蒸気のソースを供給するソース供給ユニットを準備するステップと、
前記チャンバ内に基板を装着するステップと、
前記ソース供給ユニットを稼動して、前記噴射ユニットにソースを供給するステップと、
前記噴射ユニットを前記基板に対して移動させながら前記蒸着蒸気を噴射するステップと、を含む薄膜蒸着方法。
【請求項１２】
前記蒸着蒸気のソースは、液状のモノマーと、そのモノマーのキャリアガスとして混合される不活性ガスと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１３】
前記モノマーを前記ソース供給ユニットに備えられたシリンジポンプの稼動で供給することを特徴とする請求項１２に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１４】
前記シリンジポンプは、複数個が備えられ、この複数個のシリンジポンプが交互に稼動し、前記モノマーを前記噴射ユニットに供給することを特徴とする請求項１３に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１５】
前記複数のシリンジポンプにモノマー保存庫を連結してモノマーを充填させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１６】
前記蒸着蒸気噴射ステップは、
前記モノマーと前記キャリアガスとがそれぞれ通過する第１供給ライン及び第２供給ラインでそれぞれの供給量を制御して混合させるステップと、
前記モノマーと前記キャリアガスとが混合されたソースを加熱して蒸気化させるステップと、
前記蒸気化された蒸着蒸気が前記基板の前面に蒸着されるように、前記噴射ユニットを前記基板に対して移動させるステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１７】
前記噴射ユニットに供給される前記モノマーの圧力を測定するステップがさらに含まれることを特徴とする請求項１６に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１８】
前記圧力測定値が正常範囲未満である場合、前記第１供給ラインと前記第２供給ラインとを連結する第３供給ラインを開放して、前記キャリアガスを前記モノマーの供給ラインに通過させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項１９】
前記基板に向かって紫外線を照射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜蒸着方法。
【請求項２０】
前記基板を前記チャンバ内に垂直に装着し、
前記噴射ユニットを前記基板に対面して垂直方向に往復動させることを特徴とする請求項１１に記載の薄膜蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着源の蒸気を発生させて対象体の表面に蒸着する薄膜蒸着装置に係り、特に蒸着源の移動蒸着作業を可能にするように改善された薄膜蒸着装置及びそれを利用した薄膜蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、有機発光ディスプレイ装置の薄膜封止の形成のような薄膜製造工程には、蒸着源の蒸気を発生させて、基板のような対象体の表面に付着させる蒸着工程が多数利用される。
【０００３】
しかし、最近では、有機発光ディスプレイ装置が大型化されるにつれて、蒸着を進める基板の面積も次第に拡大されている。したがって、基板及び蒸着源をいずれも固定させた状態で蒸着を進めれば、基板の全体面積に対する均一な成膜が期待し難い。
【０００４】
このような問題を解決するために、これまでは蒸着源を固定させた状態で基板を移動させ、基板の全体面積に対して均一に成膜させる方式が採用されてきた。しかし、この方式では、大面積基板を往復させる空間を設けなければならないので、蒸着装置が相当に大きくなるという負担が伴う。
【０００５】
したがって、このような短所を解消する新たな形態の蒸着装置が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、対象体に対して蒸着源を移動させて蒸着作業が行えるように改善された薄膜蒸着装置及びそれを利用した薄膜蒸着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明の実施形態による薄膜蒸着装置は、基板が装着されるチャンバと、前記チャンバ内を往復運動しながら前記基板に対して蒸着蒸気を噴射する噴射ユニットと、前記噴射ユニットに前記蒸着蒸気のソースを供給するソース供給ユニットと、を備える。
【０００８】
前記蒸着蒸気のソースは、液状のモノマーと、そのモノマーのキャリアガスとして混合される不活性ガスと、を含み、ソース供給ユニットは、前記不活性ガスを保存して供給するキャリアガス供給部と、前記液状のモノマーを保存して供給するモノマー供給部と、を備えてもよい。
【０００９】
前記モノマー供給部は、保存された前記モノマーを前記噴射ユニットに吐出するシリンジポンプを備えてもよい。
【００１０】
前記シリンジポンプは、前記モノマーの供給作業を交互に行えるように複数個が備えられてもよい。
【００１１】
前記複数のシリンジポンプに前記モノマーを充填させるために着脱自在に連結されるモノマー保存庫がさらに備えられてもよい。
【００１２】
前記噴射ユニットは、前記基板に対面し、前記ソースを蒸気化させるヒータが装着された噴射部と、前記モノマー供給部と前記噴射部とを連結する第１供給ラインと、前記キャリアガス供給部と前記噴射部とを連結する第２供給ラインと、前記第１供給ラインに設置され、前記噴射部への前記モノマー供給量を制御する第１流量コントローラと、前記第２供給ラインに設置され、前記噴射部への前記キャリアガス供給量を制御する第２流量コントローラと、を備えてもよい。
【００１３】
前記第１供給ラインに前記モノマーの圧力を測定する圧力センサーがさらに備えられてもよい。
【００１４】
前記第１供給ラインと第２供給ラインとを連結し、前記圧力センサーの測定値が正常範囲未満である場合、前記キャリアガスを前記第１供給ラインに通過させる第３供給ラインをさらに備えてもよい。
【００１５】
前記噴射ユニットには、前記基板に向かって紫外線を照射する紫外線ランプがさらに備えられてもよい。
【００１６】
前記基板は、前記チャンバ内に垂直に装着され、前記噴射ユニットは、前記基板に対面して垂直方向に往復動しうる。
【００１７】
本発明の実施形態による薄膜蒸着方法は、チャンバ内に蒸着蒸気を噴射する噴射ユニット、及び前記噴射ユニットに前記蒸着蒸気のソースを供給するソース供給ユニットを準備するステップと、前記チャンバ内に基板を装着するステップと、前記ソース供給ユニットを稼動して前記噴射ユニットにソースを供給するステップと、前記噴射ユニットを前記基板に対して移動させながら前記蒸着蒸気を噴射するステップと、を含む。
【００１８】
前記蒸着蒸気のソースは、液状のモノマーと、そのモノマーのキャリアガスとして混合される不活性ガスと、を含んでもよい。
【００１９】
前記モノマーを前記ソース供給ユニットに備えられたシリンジポンプの稼動で供給してもよい。
【００２０】
前記シリンジポンプは、複数個が備えられ、この複数のシリンジポンプが交互に稼動し、前記モノマーを前記噴射ユニットに供給してもよい。
【００２１】
前記複数のシリンジポンプにモノマー保存庫を連結してモノマーを充填させるステップをさらに含んでもよい。
【００２２】
前記蒸着蒸気の噴射ステップは、前記モノマーと前記キャリアガスとがそれぞれ通過する第１供給ライン及び第２供給ラインでそれぞれの供給量を制御して混合させるステップと、前記モノマーと前記キャリアガスとが混合されたソースを加熱して蒸気化させるステップと、前記蒸気化した蒸着蒸気が前記基板の全面に蒸着されるように、前記噴射ユニットを前記基板に対して移動させるステップと、を含んでもよい。
【００２３】
前記噴射ユニットに供給される前記モノマーの圧力を測定するステップがさらに含まれうる。
【００２４】
前記圧力測定値が正常範囲未満である場合、前記第１供給ラインと前記第２供給ラインとを連結する第３供給ラインを開放して、前記キャリアガスを前記モノマーの供給ラインに通過させるステップをさらに含んでもよい。
【００２５】
前記基板に向かって紫外線を照射するステップをさらに含んでもよい。
【００２６】
前記基板を前記チャンバ内に垂直に装着し、前記噴射ユニットを前記基板に対面して垂直方向に往復動させうる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による薄膜蒸着装置及び薄膜蒸着方法によれば、基板を固定させた状態で噴射ユニットをその基板の面積内で移動させながら蒸着を進めるため、基板を動かす既存の場合に比べて、装置の規模を大幅に減らすことができ、また、この移動方向を垂直に配すれば、平面上の空間占有率も大きく低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜蒸着装置の構造を示す図面である。
【図２】図１に示された薄膜蒸着装置のソース供給ユニットのうち、モノマー供給部の構造を示す図面である。
【図３】図１に示された薄膜蒸着装置の噴射ユニット構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
【００３０】
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による薄膜蒸着装置を説明する。図１による薄膜蒸着装置は、蒸着対象材である基板１０が固設されるチャンバ１００と、チャンバ１００内で垂直に移動して蒸着蒸気を発生させる噴射ユニット２００と、噴射ユニット２００に蒸着ソースを供給するソース供給ユニット３００と、を備えている。したがって、前記基板１０がチャンバ１００に装着された状態で、前記ソース供給ユニット３００から噴射ユニット２００へ蒸着ソースを供給し、噴射ユニット２００は、垂直に設置された基板１０に沿って垂直移動しながら基板１０の前面に蒸着蒸気を噴射して、蒸着を進める。これにより、基板１０は、固定された状態であり、噴射ユニット２００が基板１０の面積内で動いて蒸着が進められるため、チャンバ１００の空間占有率がかなり低下する。同様に噴射ユニット２００が垂直に移動するため、平面上の空間占有率が特に低下する。
【００３１】
以下には、このような低い空間占有率を具現すると同時に、安定的な蒸着を行えるように構成された各ユニットの詳細構造を説明する。
【００３２】
まず、前記ソース供給ユニット３００は、液状のモノマーを保存して、第１供給ライン２３１を通じて噴射ユニット２００に供給するモノマー供給部３１０と、キャリアガスであるアルゴン(Ａｒ)などの不活性ガスを保存して、第２供給ライン２３２を通じて噴射ユニット２００に供給するキャリアガス供給部３２０と、を備えている。すなわち、本構成では、蒸着源であるモノマーのみをモノマー供給部３１０により供給するのではなく、キャリアガス供給部３２０からのキャリアガスを混合して共にソースとして供給することによって、噴射ユニット２００の移送を円滑にし、蒸着源によって供給ライン２３１,２３２,２３３が詰まるクロッギング(Clogging)現象も予防するものである。キャリアガスを利用してクロッギングを予防する方法については、後述する。
【００３３】
ここで、前記モノマー供給部３１０は、図２に示したように構成されうる。まず、モノマーを一時保存していて、第１供給ライン２３１を通じて送るためのシリンジポンプ３１１,３１２が複数個備えられている。図２では、説明の簡略化のため二つのシリンジポンプ３１１，３１２を示すが、例えば左側及び右側のシリンジポンプをそれぞれ２個、或いは３個さらには４、５、・・・ｎ個用いてもよい。図２に示した二つの各シリンジポンプ３１１,３１２には、着脱式モノマー保存庫３１３からモノマーが充填され、蒸着作業時にその充填されたモノマーが第１供給ライン２３１を通じて噴射ユニット２００に供給される。そして、このようにシリンジポンプ３１１,３１２を複数個設ける理由は、これらを交互に使用することによって、充填及び供給作業を円滑に連続的に行わせるためである。例えば、左側のシリンジポンプ３１１が噴射ユニット２００にモノマーを供給しており、右側のシリンジポンプ３１２が、その間（シリンジポンプ３１１がモノマーを供給している間）にモノマー保存庫３１３からモノマーを充填している場合ならば、図面のＶ７弁、Ｖ８弁は、開いた状態となり、Ｖ６弁、Ｖ９弁は、閉じた状態となる。したがって、左側シリンジポンプ３１１から吐出されたモノマーは、開かれたＶ７弁を通過して、第１供給ライン２３１を通じて噴射ユニット２００に供給され、右側のシリンジポンプ３１２には、開かれたＶ８弁を通じて、モノマー保存庫３１３のモノマーが充填される。そして、左側のシリンジポンプ３１１のモノマーが使い果たされれば、次には、Ｖ７弁、Ｖ８弁は閉じ、Ｖ６弁、Ｖ９弁は、開かれる。前述したように、例えば左側のシリンジポンプ３１１が複数個ある場合には、複数個のシリンジポンプのモノマーがいずれも使い果たされれば、同様に次には、Ｖ７弁、Ｖ８弁は閉じ、Ｖ６弁、Ｖ９弁は、開かれる。これにより、右側のシリンジポンプ３１２から吐出されたモノマーは、開かれたＶ９弁を通過して、第１供給ライン２３１を通じて噴射ユニット２００に供給され、左側のシリンジポンプ３１１には、開かれたＶ６弁を通じて、モノマー保存庫３１３のモノマーが充填される。このように、複数のシリンジポンプ３１１,３１２を交互に使用すれば、連続的なモノマーの充填及び供給作業が円滑に進められる。そして、本実施形態では、モノマー保存庫３１３がただ一つ連結される場合を例示したが、このモノマー保存庫３１３をシリンジポンプ３１１,３１２のように、複数個が交互に連結されるように構成することもある。
【００３４】
次いで、前記噴射ユニット２００は、図１に示したように、蒸着ソースを蒸気化させるヒータ２１１が装着された噴射部２１０と、前記第１供給ライン２３１に設置されて、前記噴射部２１０へのモノマー供給量を制御する第１流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２２１と、前記第２供給ライン２３２に設置されて、前記噴射部２１０へのキャリアガス供給量を制御する第２流量コントローラ（ＭＦＣ）２２２と、を備えている。したがって、第１供給ライン２３１を通じて供給されるモノマーは、前記第１流量コントローラ２２１によって適当な量に制御され、第２供給ライン２３２を通じて供給されるキャリアガスは、前記第２流量コントローラ２２２によって適当な量に制御されながら混合される。蒸着作業が進められる間には、Ｖ５弁を除外したＶ１弁、Ｖ２弁、Ｖ３弁、Ｖ４弁がいずれもオープンされる。
【００３５】
参照番号２２３は、第１供給ライン２３１内のモノマー密度を測定するセンサー（ＤＳ）を表し、参照番号２２４は、圧力センサー（ＰＴ）を表す。
【００３６】
そして、参照番号２３３は、前記Ｖ５弁によって開閉されながら、前記第１、２供給ライン２３１,２３２を連結する第３供給ラインを表す。この第３供給ライン２３３を通じて、第１、２供給ライン２３１,２３２が連結されるタイミングは、前述したクロッギング現象を防止しようとする場合である。すなわち、前記圧力センサー２２４で測定した圧力値が正常範囲未満であれば、第１供給ライン２３１が詰まっているので、モノマーが正常的に供給されていないという意味であるので、これを解消するために、Ｖ５弁を開いて、第２供給ライン２３２に入っているキャリアガスが、第３供給ライン２３３を通じて第１供給ライン２３１に出る。それにより、不活性ガスを利用したパージング(Purging）が進められる。
【００３７】
そして、前記第１、２流量コントローラ２２１,２２２によって適正量が制御されながら、供給されたモノマーとキャリアガスとは、互いに混合された後に前記噴射部２１０に送られる。
【００３８】
前記噴射部２１０には、ヒータ２１１が設置されており、前記キャリアガスと混合されたモノマーを加熱して蒸着蒸気を作る。また、この噴射部２１０には、図３に示したように、前記蒸着蒸気を基板１０の表面に噴射する噴射ノズル２１２と、基板１０に紫外線を照射して蒸着層の硬化を促進させるための紫外線ランプ２１３と、が備えられてもよい。すなわち、噴射ノズル２１２を通じては、モノマー蒸気を噴射して基板１０に蒸着層を形成し、すぐに紫外線ランプ２１３に紫外線を照射して迅速な硬化を進める。
【００３９】
そして、前記噴射部２１０を備える噴射ユニット２００は、垂直に立てられた基板１０の全面に沿って垂直に移動可能に設置されている。噴射ユニット２００の垂直移動器具は、駆動シリンダーやボールスクリューまたは移送ベルトのような一般的な往復移送器具が使われうる。
【００４０】
前述したような構造の薄膜蒸着装置は、次のように運用されうる。まず、蒸着作業を進めるためには、前記チャンバ１００内に基板１０を、図１のように垂直に固定させる。そして、チャンバ１００内を９.９×１０−５Ｐａ以下の真空状態にし、前記噴射部２１０のヒータ２１１を稼動して、蒸着蒸気が作られる温度に上げる。この時、噴射部２１０は、図１のように、基板１０の最下端部に対面する位置で待機する。
【００４１】
その後、噴射部２１０の温度が蒸着温度に達すれば、前記Ｖ１弁、Ｖ２弁、Ｖ３弁、Ｖ４弁を開いて、第１、２流量コントローラ２２１,２２２を稼動する。この時、Ｖ３弁、Ｖ４弁を先に開いて、キャリアガス供給部３２０から噴射部２１０にキャリアガスをまず供給して設定された流量を合わせる。その後、前記Ｖ１弁、Ｖ２弁を開いて、前記モノマー供給部３１０のシリンジポンプ３１１,３１２を稼動してモノマーを供給する。もちろん、二つのシリンジポンプ３１１,３１２は、交互に使われるので、二つのうち一つが供給に使われ、残りの一つは、モノマー充填中であるか、または供給待機状態である。
【００４２】
この時、もし、圧力センサー２２４から測定された圧力値が設定範囲未満であると測定されれば、Ｖ５弁を開いて第１供給ライン２３１に対するパージングを行う。
【００４３】
圧力が正常範囲であると測定されれば、モノマーが正常的に供給されていると意味であるので、Ｖ５弁は閉じ、噴射部２１０を垂直方向に移動させながら基板１０の全面に対する蒸着を進める。
【００４４】
この時、前述したように、モノマー蒸気は、前記噴射ノズル２１２を通じて基板１０に噴射され、次いで、紫外線ランプ２１３が紫外線を照射して蒸着層の硬化を促進させる。
【００４５】
そして、二つのシリンジポンプ３１１,３１２のうち、使用中である側のモノマーが蒸着中に全部消尽されれば、自動的に残りのものに切換えられて使われる。
【００４６】
したがって、以上のような過程で蒸着作業が進められ、蒸着終了時には、シリンジポンプ３１１,３１２が停止し、紫外線ランプ２１３は、オフとなり、Ｖ１弁、Ｖ２弁、Ｖ３弁、Ｖ４弁も、いずれも閉められる。この時、Ｖ１弁、Ｖ２弁を先に閉じ、Ｖ３弁、Ｖ４弁は、噴射部２１０に対する不活性ガスのパージングを少し進めた後に閉じることが望ましい。
【００４７】
したがって、前述したような薄膜蒸着装置を利用すれば、基板を固定させた状態で噴射ユニットを基板の範囲内で移動させながら蒸着を進めるため、装置の規模を減らすことができ、また、モノマーとキャリアガスとを混合して使用するので、蒸着ソースをさらに円滑に供給できる。
【００４８】
本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、薄膜蒸着関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    基板
１００    チャンバ
２００    噴射ユニット
２１０    噴射部
２１１    ヒータ
２１２    噴射ノズル
２１３    紫外線ランプ
２２１    第１流量コントローラ
２２２    第２流量コントローラ
２２３    センサー
２２４    圧力センサー
２３１    第１供給ライン
２３２    第２供給ライン
２３３    第３供給ライン
３００    ソース供給ユニット
３１０    モノマー供給部
３１１，３１２    シリンジポンプ
３２０    キャリアガス供給部
【図１】
2013139620.tif 000003
【図２】
2013139620.tif 000004
【図３】
2013139620.tif 000005