KR100473485B1 - 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 반도체 소자 등의 박막 제작을 위한 증발원에 관한 것으로서 특히, 선형의 증발원을 제공하기 위한 것으로서, 내부에 증착용 물질을 담고, 열을 가하여 유기 반도체 소자 박막을 증착하여 제작하기 위한 것으로서, 긴 통 형상으로 형성되고, 그 상측면에 길이 방향을 따라 양끝부분에서 중앙부분으로 갈수록 좁아지는 개구부(11)가 형성되는 도가니(10)로 구성되어, 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 기판(1)을 이동시키거나, 상기 도가니(10)를 이동시켜 박막을 증착하도록 함으로써, 박막 제작을 위한 진공 증발원의 낮은 물질 사용률을 개선하고, 전체 박막의 균일성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

Description

유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원 {Linear type evaporator for manufacturing elements of organic semiconductor device}

본 발명은 유기 반도체 소자 등의 박막 제작을 위한 증발원에 관한 것으로서 특히, 선형의 증발원을 제공함으로써, 박막 제작을 위한 진공 증발원의 낮은 물질 사용률을 개선하고, 전체 박막의 균일성을 확보할 수 있도록 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원에 관한 것이다.

유기 전기 발광소자 등을 포함하는 유기 반도체 소자의 제작에는 크게, 저분자 물질을 진공중에서 증발시켜 제작하는 경우와, 고분자 물질을 용제에 녹여서 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 등을 이용하여 제작하는 경우가 있다.

상기 방법 중에서, 진공에서 박막을 제작하는 경우에는 원하는 모양의 개구부를 가지는 쉐도우 마스크를 기판의 앞에 정렬하여, 이 기판에 물질을 증착함으로서 기판에 박막을 제작하게 된다.

상기와 같은, 진공 증착 방법을 사용하는 경우, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 박막의 균일성을 확보하기 위하여 기판(1)과 증발원(2) 사이의 거리를 멀리 떨어뜨리고, 증발원(2)을 기판(1)의 중앙 하부에 위치시킨 후에 기판(1)을 회전시켜 증착 하게 된다.

또한, 상기의 방법을 개선하여, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 기판(1)의 하부에서 증발원(2)이 일정각도를 이루도록 위치시킨 후에 기판(1)을 회전시켜 증착 함으로써, 기판(1)에 증착되는 박막의 균일성을 향상시키기도 한다.

그러나 상기와 같은 기판의 증착방법은 기판의 크기가 커지게 되면, 기판과 증발원 사이의 거리가 함께 증가하게 되고, 이와 같이, 거리가 증가할 경우에는 증발원에서 증발된 물질이 기판에도 증착되지만, 많은 부분이 진공 챔버에 증착되게 되어, 그 물질의 사용율이 현저하게 낮아지는 문제점이 발생한다. 실제 사용되고 있는 유기물질이 고가임을 감안하면 산업화되었을 경우 원가 상승의 큰 요인이 된다.

더구나, 기판이 대면적화 되었을 때는, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 쉐도우 마스크(3)와 증발원(2)이 이루는 각도 때문에 발생하는 그림자 효과(a 부분 참고)가 문제가 된다. 이는, 기판(1)의 중간부분과 끝부분이 증발원(2)과 이루는 각도가 달라서 발생하는 것이다. 이러한 문제는 쉐도우 마스크의 개구부가 더욱 감소하게 되는 천연색 소자 제작에 있어서 많은 문제를 야기하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다수의 증발원을 선형으로 배치하거나, 선형의 증발원을 하여 기판이나 증발원을 스캔하는 방법을 사용하기도 한다.

그러나, 다수의 증발원을 사용하는 경우에는 각각의 증발원을 조절하여 원하는 증발률을 유지하는 것이 용이하지 않고, 선형의 증발원을 이용하는 경우에는 기판의 끝부분에서 발생하는 박막의 불균일성을 해결하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 박막 제작을 위한 진공 증발원의 낮은 물질 사용률을 개선하고, 전체 박막의 균일성을 확보할 뿐만 아니라 쉐도우 마스크에 의한 그림자효과를 개선할 수 있도록 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은, 내부에 증착용 물질을 담는 것으로, 길이 방향으로 일정길이 연장되고, 그 상측에 상기 길이 방향을 따라 개구부가 형성되는 도가니를 구성하여, 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 기판 또는 증발원을 이동시키며 박막을 증착하도록 함으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을 나타내는 개략 사시도이고, 도 5는 그 단면도로서, 본 발명은, 내부에 증착용 물질(A)을 담는 것으로, 긴 통 모양으로 형성되고, 그 상측면에 길이 방향을 따라 개구부(11)가 형성되는 도가니(10)로 구성되어, 상기 길이 방향에 수직인 방향으로 기판을 이동시키거나, 상기 도가니(10)를 이동시켜 박막을 증착하도록 함을 그 기술상의 특징으로 한다.

상기 개구부(11)의 크기는 길이방향의 양끝부분으로부터 중앙부분으로 갈수록 좁아지도록 함으로써, 박막을 증착했을 때, 중앙부에 물질이 두껍게 증착되고, 주변부로 갈수록 물질이 얇게 증착되는 현상을 개선하여, 균일한 두께로 박막을 증착할 수 있다.

또한, 상기 개구부(11)의 중앙부분은 일정길이 막혀있어도 거의 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

도 6a 및 도 6b에서 도시하는 바와 같이, 상기 개구부(11)는 일정한 크기로 개구시키고, 상기 개구부(11)의 상측에, 개구 면적을 조절하는 노즐부(21)를 갖는 별도의 개구부조절부(20)를 추가 구성하여, 증착을 위한 개구 면적의 조절을 더욱 용이하게 할 수도 있다.

일반적으로 도가니로는 상기와 같은 형상을 정밀하게 조절하는 것이 용이하지 않으므로, 다른 재질을 갖는 개구부조절부(20)를 착탈 가능하도록 제작하여, 상기 도가니(10)의 개구부(11)에 부착하여 사용하는 것이다.

또한, 상기 개구부(11)의 하측에는 물질의 튐방지부(30)를 추가로 구성함으로써, 도가니(10) 내의 물질(A)이 튀어나가 기판 등에 손상을 방지하도록 한다.

한편, 상기 개구부조절부(20)를 사용하는 경우, 때로는 개구부 조절부의 상대적인 온도가 낮아서 증착물질이 상기 개구부조절부(20)에 증착될 수 있다. 그러한 경우에 증착이 진행되게 되면 증착되는 물질이 개구부조절부(20)의 개구부의 형태를 변형시키거나 나아가 입구를 막아버리는 결과를 야기할 수 있다. 이를 개선하기 위해서 도 7과 같이, 도가니(10)의 일부분을 파내어 가열부(12)를 구성함으로써, 증착시의 열선의 열이 직접 개구부조절부(20)를 가열할 수 있도록 하여, 개구부조절부(20)에 물질(A)이 증착되어 입구가 막히는 것을 방지하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

도 8은 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을 이용하여 박막을 증착하는 상태를 도시하는 개략도로서, 상기 도 4 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 선형 증발원을 이용하여 증착을 하는 경우에는 기판(1)과 마스크(3)를 상기 도가니(10)의 개구부(11)의 길이방향에 대하여 수직방향으로 선형 이동을 시키며 증착을 하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 기판(1)과 마스크(3)가 고정된 상태에서 도가니(10)가 선형으로 이동하며 증착을 수행할 수도 있다.

상기 도가니(10)의 개구부(11)는 양끝부분보다 중앙부분이 좁아지는 형상을 이루기만 하면 다양한 형상을 가질 수 있다. 즉, 양끝부분이 삼각형 모양으로 형성되고, 상기 삼각형의 중앙부측 꼭지점에서 중앙부측으로 좁은 틈이 연장되어 개구부를 형성해도 마찬가지의 효과를 이룰 수 있고, 이러한 개구부(11)에 의하여 증착되는 박막의 균일성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 도 6a 및 도 6b에서 도시하는 바와 같이, 별도의 개구부조절부(20)를 상기 개구부(11)에 부착하여 물질(A)이 증발되는 개구 면적을 조절함으로써, 그 개구 면적을 용이하게 조절하는 것이 가능하고, 상기 개구부조절부(20)는 착탈이 가능하도록 함으로써, 물질(A)의 증착에 의하여 노즐부(21)가 오염되어 개구 면적이 좁아질 경우에는 이를 분리하여 세척하는 것이 용이하도록 하는 것이다.

한편, 증착이 처음 시작되는 경우나, 물질의 밀도 변화 등에 의하여 증착시 물질(A)이 튀어 기판(1)을 오염시키거나 예기치 않는 증착이 이루어질 가능성이 있고, 이는 박막형성에 큰 손상을 가져오게 된다. 따라서, 상기 개구부(11)의 하측(내측)이나, 상기 노즐부(21)의 하측에는 튐방지부(30)를 구성하여 이를 용이하게 방지할 수 있도록 할 수 있다.

무엇보다, 종래의 증발원을 이용하여 증착하는 경우에는 증착되는 박막의 균일성을 위하여 기판(1)과 증발원 사이의 거리를 길게 떨어뜨려야 하나, 본 발명의 선형 증발원의 경우에는 비교적 가까이 접근한 상태에서 증착이 가능하므로, 물질(A)의 사용률을 크게 향상시킬 수 있고, 따라서 물질을 빈번하게 보충할 필요도 없게 되는 것이다.

한편, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 경우에 따라서는, 기판(1)과 마스크(3)를 세로로 세우고, 도가니(10)도 세로방향으로 위치시켜, 상기 기판(1)과 마스크(3)를 세운 상태에서 좌우방향으로 이송하며 증착시키는 경우도 있다. (도 9에서 열선은 생략하였다.)

상기와 같은 경우에는 일반적인 형태의 도가니를 사용하게 되면 물질이 중력에 의해 아래 쪽으로 치우치게 되어 증착물질이 흘러내리는 문제가 있거나 설사 박막을 제작할 수 있다 하더라고 박막의 균일성은 보장할 수 없다. 이러한 경우는 상기 도가니(10) 내의 물질이 위치하는 공간에 블록(13)을 설정하거나, 이 블록(13)을 여닫이가 가능한 서랍(미도시)형태로 설치함으로써, 도가니(10)를 수직으로 세운 경우에, 물질이 아래쪽으로 치우치게 되어 증착이 안되는 상황을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 기판과 마스크가 세로로 위치하는 경우에 있어서, 도가니(10)의 측면에 개구부(11)를 형성하여 증착을 실시할 수도 있다. 이러한 경우 물질(A)의 튐을 방지하기 위해서 도 10에서와 같이 튐방지부(13)를 형성함으로써, 도 11에서 도시하는 바와 같이(열선은 생략), 기판(1)과 마스크(3)를 수직으로 세운 상태에서, 이 도가니(10)를 수직방향으로 이송시키면서 증착을 하는 것도 가능하다.

도 12는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원의 효과를 도시하고 있다. 도시하는 바와 같이, 본 발명의 선형 증발원을 이용하여 박막을 제작하는 경우(○)에는 점증발원을 사용한 경우나(△), 개구부 조절부를 사용하지 않은 경우(□) 보다 개선된 박막의 균일성을 나타내고 있다.

이상과 같은 본 발명은 유기 반도체 소자 등의 제작에 있어서, 증착을 이용하여 박막을 제작할 경우에, 박막 제작을 위한 진공 증발원의 낮은 물질 사용률을 개선하고, 전체 박막의 균일성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 쉐도우 마스크에 의한 그림자효과를 개선하는 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 증발원을 이용하여 증착하는 방법을 나타내는 개략도,

도 2는 종래의 증발원을 이용하여 증착하는 다른 방법을 나타내는 개략도,

도 3은 종래의 증발원을 이용하여 증착하는 경우 발생하는 그림자효과를

나타내는 개략도,

도 4는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을

나타내는 개략 사시도,

도 5는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을

나타내는 단면도,

도 6a는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원의 제 2

실시예를 나타내는 단면도,

도 6b는 도 6a의 측면도,

도 7은 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원의 제 3

실시예를 나타내는 단면도,

도 8은 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을

이용하여 박막을 증착하는 상태를 도시하는 개략도,

도 9는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을

이용하여 박막을 증착하는 다른 상태를 도시하는 개략도,

도 10은 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원의 제 4

실시예를 나타내는 단면도,

도 11은 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원의 제 4

실시예를 이용하여 박막을 증착하는 다른 상태를 도시하는 개략도,

도 12는 본 발명의 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원을

사용한 경우의 박막의 균일성을 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도가니 11 : 개구부

12 : 가열부 13 : 블록

14 : 가로벽 20 : 개구부조절부

21 : 노즐부 30 : 튐방지부

Claims (7)

1. 내부에 증착용 물질을 담기 위한 것으로서, 긴 통 형상으로 형성되고, 그 상측면에 개구부가 형성되는 도가니와;

   상기 도가니의 개구부에 삽입되며, 길이 방향을 따라 양 끝부분에서 중앙부분으로 갈수록 개구면적이 좁아지는 노즐부를 갖는 개구부조절부와;

   상기 개구부조절부를 직접 가열할 수 있도록 상기 도가니의 측면 상측에 형성되는 가열부로 구성되어,

   상기 도가니의 길이 방향에 수직인 방향으로 기판을 이동시키거나, 상기 도가니를 이동시킴으로써, 박막을 증착하도록 함을 특징으로 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원.
2. 제 1항에 있어서, 상기 개구부조절부의 중앙부분은 일정길이 막혀짐을 특징으로 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 개구부조절부를 가열하는 가열부와는 별도로, 상기 도가니의 측면을 가열하는 열선을 추가 구성하는 것을 특징으로 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원.
5. 제 1항에 있어서, 상기 도가니 내의 증착용 물질이 위치하는 공간에 블록을 설정하거나, 또는, 상기 블록에 여닫이가 가능한 서랍을 설치함으로써,

   상기 블록 또는 서랍에 증착용 물질이 위치하도록 함을 특징으로 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원.
6. 제 1항에 있어서, 상기 개구부의 하측에는 도가니 내의 물질이 튀어나가 기판 등에 손상을 주는 것을 방지하기 위한 튐방지부가 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원.
7. 내부에 증착용 물질을 담고, 열을 가하여 유기 반도체 소자 박막을 증착하여 제작하기 위한 것으로서,

   긴 통 형상으로 형성되고, 그 측면에 길이 방향을 따라 양끝부분에서 중앙부분으로 갈수록 좁아지는 개구부가 형성되는 도가니와;

   상기 개구부의 내측에 상기 증착용 물질이 빠져나가지 않도록 막아주는 가로벽으로 구성되어,

   상기 길이 방향에 수직인 방향으로 기판을 이동시키거나, 상기 도가니를 이동시킴으로써, 박막을 증착하도록 함을 특징으로 하는 유기 반도체 소자 박막 제작을 위한 선형 증발원.