KR100590235B1 - 유기물 증착장치의 증착원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기물 증착장치의 증착원에 관한 것으로서, 그 외부에 가열수단이 마련되어 소정의 온도로 가열되며 그 내부에 박막재료인 유기물이 수용되는 도가니; 및 상기 도가니의 내부에 설치되며 상기 도가니가 가열됨에 따라 승화된 기상유기물을 도가니의 내벽측으로 밀집시켜 소정의 공간으로 1차 확산시킨 후 다시 도가니 내벽측으로 밀집시켜 도가니의 상부측으로 2차 확산시키는 플럭스가이드수단을 포함한다.

상술한 바와 같이 구성함에 따라 균일한 플럭스 유지에 따른 성막 두께를 균일하게 하는 이점이 있으며, 도가니 내부의 중앙부측에 남게되는 유기물 잔사량을 줄이는 이점을 갖는다.

유기물, 박막형성, 피처리기판, 증착, 승화, 도가니

Description

유기물 증착장치의 증착원{EVAPORATION SOURCE}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 증착원의 구성을 도시한 측단면도,

도 2는 상기 도 1의 플럭스가이드수단의 구성을 입체적으로 도시한 사시도,

도 3은 상기 도 1의 A-A′를 따른 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 증착원의 구성을 도시한 측면도,

도 5는 상기 도 2a의 플럭스가이드수단의 구성을 입체적으로 도시한 사시도,

도 6은 상기 도 4의 B-B′를 따른 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유기물 3 : 도가니

5 : 가열수단 10 : 플럭스가이드수단

11 : 지지대 13 : 상부판

15 : 하부판 17 : 스페이서

S(S1,S2,S3) : 증기유기물통과부

본 발명은 유기물 증착장치의 증착원에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유 기물을 수용하는 도가니의 내부에 승화된 유기물의 흐름을 가이드하는 구조체를 추가로 구성하여 플럭스의 안정화 및 유기물의 잔사 문제를 해결하도록 하는 유기물 증착장치의 증착원에 관한 것이다.

현재 유기박막형성 방법으로 진공증착법이 사용되고 있다.

상기 진공증착법은 진공챔버의 하부에 증착원과 그 상부에 성막용 기판을 설치하여 박막을 형성하는 것으로서, 진공증착법을 이용한 유기박막 형성장치의 개략적인 구성을 살펴보면, 진공챔버에 연결된 진공배기계가 존재하며 이를 이용하여 진공챔버의 내부를 일정한 진공을 유지시킨 후, 진공챔버의 하부에 배치된 적어도 하나 이상의 유기박막재료 증착원으로부터 유기박막재료인 유기물을 증발시키도록 구성된다.

상기 증착원은 그 내부에 박막재료인 유기물재료가 수용되는 도가니(crucible)와 상기 도가니의 주변에 감겨져 전기적으로 가열하는 히터로 구성된다. 따라서, 상기 히터가 가열됨에 따라 상기 도가니도 함께 가열되어 일정온도가 되면 유기물이 증발되기 시작한다.

상기 진공챔버의 내부에는 상기 증착원의 상부로부터 일정거리 떨어진 곳에 박막이 형성될 피처리기판이 위치하게 된다.

따라서, 상기 도가니로부터 증발된 유기물은 상기 피처리기판으로 이동되어 흡착, 증착, 재 증발 등의 연속적 과정을 거쳐 상기 피처리기판위에 고체화되어 얇은 박막을 형성한다.

증착공정을 통한 성막된 막의 두께를 균일하게 하고 공정의 안정성 및 제조 가격 등을 유리하게 하기 위해 증착원의 설계에서 고려해야하는 중요한 요소는 열전달속도, 온도균일도, 플러스(flux) 균일도 등이 있다.

열전달 및 온도 균일도는 도가니(crucible)의 재료에 밀접한 영향을 받으며 플럭스 균일도는 그 도가니의 구조에 큰 영향을 받는다. 플럭스를 안정화시키기 위한 도가니의 구조로 종래에는 상부의 중간 부분이 지름이 작은 가는 목 구조를 사용하여 승화된 분자들이 가는 목 부근에서 일단 집중되었다가 다시 확산되도록 하여 발산되는 구조와, 실린더형 도가니의 상부 중앙에 일정크기의 구멍이 있는 캡(CAP)을 씌워서 가는 목 구조와 유사한 플럭스 안정의 효과를 얻는 구조 2가지 대안이 적용되어 왔다.

그러나, 상술한 가는 목 구조는 플럭스의 안정화면에서는 유리하나 증착공정 후 잔여재료가 많이 남게되어 도가니의 세척과 재료의 충진 등에 불합리한 문제점이 있다.

상기와 같이 잔여재료가 남게되는 이유는 도가니의 가장자리에서부터 승화가 일어나 시간이 지날수록 잔여 유기물의 높이가 달라지는 것으로 유기물의 증착률은 시간 및 공간적으로 일정하지 않게 되어 발광특성을 변하게 하는 요인이 된다.

한편, 상기 실린더형 도가니에 캡을 씌워서 사용하는 구조는 상기 캡의 가열이 용이하지 않은 구조로 그 캡 구멍의 막힘이 발생하는 단점이 있고, 상기 가는 목 구조에서 발생되는 유기물 잔여 문제가 여전히 존재하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 도가니의 내부에 플럭스의 흐름을 가이드함과 아울러 그 유기물 잔여문제를 해결할 수 있는 구조체를 설치하여 플럭스의 안정화 및 유기물의 잔여재료가 도가니 내부에 남는 문제점을 해소하는 유기물 증착장치의 증착원을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 그 외부에 가열수단이 마련되어 소정의 온도로 가열되며 그 내부에 박막재료인 유기물이 수용되는 도가니; 및 상기 도가니의 내부에 설치되며 상기 도가니가 가열됨에 따라 승화된 기상유기물을 도가니의 내벽측으로 밀집시켜 소정의 공간으로 1차 확산시킨 후 다시 도가니 내벽측으로 밀집시켜 도가니의 상부측으로 2차 확산시키는 플럭스가이드수단을 포함한다.

상기 플럭스가이드수단은 상기 지지대를 매개로 소정의 간격을 두고 상기 지지대의 상·하단에 설치되는 상·하부판으로 구성되며; 상기 상·하부판은 상기 도가니 내벽과 근접된 위치에 기상유기물이 통과하는 기상유기물통과부가 마련된다.

상기 기상유기물통과부는 상기 상·하부판의 에지부와 상기 도가니의 내벽이 이루는 간극부로 이루어진다.

상기 기상유기물통과부는 상기 상부판의 에지부에 소정의 간격을 두고 설치된 복수의 관통홀과; 상기 하부판의 에지부와, 상기 도가니 내벽과의 간극부로 구성된다.

상기 하부판은 그 저면의 중앙부를 돌출되게 하는 것으로서, 고깔형상으로 함이 바람직하다.

상기 상부판에는 보조가열수단이 추가로 구성한다.

상기 플럭스가이드수단은 열전도도가 높은 재료로 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 유기화합물 증착장치의 증착원에 대해서 좀더 상세히 설명한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 그 내부에 박막재료인 유기물(1)이 수용됨과 아울러 그 상부가 개방된 도가니(3)가 있고, 상기 도가니(3)의 외부에는 상기 도가니(3)를 소정온도로 가열함으로써 상기 도가니(3) 내부에 저장된 유기물(1)에 열을 가하여 유기물(1)을 기화시키도록 하는 가열수단(5)이 있다.

상기 도가니(3)의 내부에는 상기 가열수단(5)에 의해 기화된 유기물(이하 “기상유기물”이라 칭함)의 흐름(FLUX)를 가이드하는 플럭스가이드수단(10)이 마련된다.

상기 플럭스가이드수단(10)은 상기 도가니(3)의 내부에 설치되어 상기 도가니(3)가 가열됨에 따라 승화된 기상유기물을 1차 확산시켜 소정의 공간에 머물게 한 후 다시 그 분출경로를 축소시키되 그 분출경로를 상기 도가니(3)의 내벽측으로 하여 2차 확산시키도록 구성된 것으로서, 그 구체적 구성은 상기 도가니(3)의 내부에 직립되게 설치되는 지지대(11)와, 상기 지지대(11)의 상단 및 하단에 설치된 상부판(13) 및 하부판(15)으로 구성된다.

상기 상부판(13) 및 하부판(15)에는 기상유기물이 통과하도록 기상유기물통과부(S)가 마련되는데, 상기 기상유기물통과부(S)는 상기 도가니(3)의 내벽측에 근접한 위치에 마련함이 바람직하다.

상기 기상유기물통과부(S)는 상기 상부판(13) 및 하부판(15)의 크기를 상기 도가니(3)의 내부 크기보다 작게 마련하여 상기 상·하부판(13,15)의 에지부와 상기 도가니(3) 내벽사이에 형성된 간극(S1,S2)으로 구성한다.

이때, 그 간극(S1) 유지는 복수개의 스페이서부재(17)에 의한다.

상기 하부판(15)은 그 저면의 중앙부가 돌출된 형상으로 예컨대, 고깔모양으로 마련하여 상기 플럭스가이드수단(10) 전체가 누르는 자중과 더해져 유기물(1)의 승화가 가장 활발하게 일어나는 도가니(3)의 측면으로 유도하여 상기 도가니(3) 내부에 충진된 유기물(1)이 남는 문제점을 해소시키도록 구성함이 바람직하다.

이때, 상기 플럭스가이드수단(10)은 상기 유기물(1)이 소모됨에 따라 자중에 의해 하강할 수 있도록 상기 도가니(3)의 내벽에 고정된 것이 아니라 스페이서부재(17)의 단부가 상기 도가니(3) 내벽에 단순 접촉하여 슬라이딩이 가능토록 함이 바람직할 것이다.

상술한 바와 같이 상기 플럭스가이드수단(10)을 상기 도가니(3)의 내부에 단순 접촉되는 구조로 함에 따라 상기 도가니(3) 외부로 인출이 쉽게 가능하여 상기 도가니(3)내부를 세정하고 유기물(1)을 충진하는 작업을 보다 쉽게 행할 수 있게 된다.

다음, 상기 상부판(13)에는 보조가열수단(19)을 추가로 구성하여 그 상면이 개구된 도가니(3) 구조에 의해 상기 상부판(13)의 온도가 떨어져 기상유기물이 쌓이는 현상을 방지하도록 한다.

상기 플럭스가이드수단(10)은 열전도도가 높은 재료 예컨대 메탈재료를 사용 함이 바람직하다.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 증착원의 증착원리에 대해서 설명한다.

먼저, 가열수단(5)이 동작되어 소정의 온도로 가열됨에 따라 도가니(3)가 함께 가열되어 상기 도가니(3) 내부에 수용된 유기물(1)이 승화된다.

그 승화작용은 하부판(15)과 도가니(3) 내벽과 인접한 부분에서 가장 활발하게 일어나게 되는 것으로, 간극(S2)을 통해 상기 상부판(13) 및 하부판(15)의 사이로 1차 확산되었다가 간극(S1)측으로 밀집되어 상대적으로 균일한 플럭스를 유지하며 상기 상부판(13) 상부의 공간으로 확산된다.

상기와 같이 균일한 플럭스에 따라 피처리기판(미도시)에 증착되는 증착레이트(EVAPORATION RATE : 피처리기판위에 단위 시간당 증착되는 유기물의 양)를 안정적으로 유지시켜 균일한 박막을 형성한다.

또한, 상기 하부판(17)의 저면 중앙부를 돌출되게 예컨대 고깔모양으로 제작하여 상기 플럭스가이드수단(10) 전체가 누르는 자중과 함께 작용하여 도가니(3) 내부에 수용된 유기물(1)을 승화가 가장 활발하게 일어나는 도가니(3) 내 측면쪽으로 유도하므로 도가니(3) 중앙부에 쌓이게 되는 잔여 유기물(1)량을 줄여 재료변성의 우려 없이 충분한 승화가 이루어진다.

한편, 상기와 같은 원리에 의해 유기물이 승화되어 확산하는 동안 상부가 개구된 도가니(3) 구조에 따라 상부판(13)의 온도가 상대적으로 저하되어 기상유기물이 흡착될 위험성이 있는데 그것을 상기 상부판(13)에 마련된 보조가열수단(19)에 의해 해소된다.

다음, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 유기화합물 증착장치의 증착원의 구조를 도시한 도면으로서, 상기 도 1내지 도 3의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 명기하며 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 도 4내지 도 6에서 다른 점은 상기 플럭스가이드수단(10)에서 기상유김물통과부(S)로서, 상기 도 1내지 도 3에 도시된 간극(S1) 대신 상부판(13)의 사이즈를 확대시켜 상기 도가니(3)의 내벽에 밀착되는 사이즈로 확대시키고, 상기 상부판(13)의 둘레부에 복수개의 관통홀(S3)을 마련한 것이 다르다.

상기의 내용에 있어서, 기상유기물통과부(S)의 구성을 환형의 간극부(S1,S2) 또는 소정의 간격을 두고 형성된 관통홀(S3)에 한정하여 설명하였으나, 유기물의 승화작용이 가장 활발하게 일어나는 도가니(3)의 내벽과 근접한 위치로 하여 다양한 형태로 형성 가능할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도가니의 내부에 플럭스가이드수단을 설치하여 기상유기물을 승화가 가장 활발하게 일어나는 도가니의 내측벽 쪽으로 유도하여 1차 확산시킨 후 다시 도가니 내측벽쪽으로 유도하여 좁은 유로를 통해 밀집된 후 2착 확산이 이루어지도록 구성하여 균일한 플럭스 유지에 따른 성막 두께를 균일하게 하는 이점이 있다.

또한, 플럭스가이드수단의 자중 및 상기 플럭스가이드수단을 이루는 하부판의 저면을 형상을 고깔모양으로 제작하는 것에 의해 도가니 내부의 중앙부측에 남게되는 유기물 잔사량을 줄이는 이점을 갖는다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

1. 그 외부에 가열수단이 마련되어 소정의 온도로 가열되며 그 내부에 박막재료인 유기물이 수용되는 도가니; 및

   상기 도가니의 내부에 설치되며 상기 도가니가 가열됨에 따라 승화된 기상유기물을 도가니의 내벽측으로 밀집시켜 소정의 공간으로 1차 확산시킨 후 다시 도가니 내벽측으로 밀집시켜 도가니의 상부측으로 2차 확산시키는 플럭스가이드수단을 포함하며, 상기 플럭스가이드수단은 상기 지지대를 매개로 소정의 간격을 두고 상기 지지대의 상·하단에 설치되는 상·하부판으로 구성되며,

   상기 상·하부판의 에지부측으로 하여 상기 도가니 내벽과 근접하는 위치에는 기상유기물이 통과하는 기상유기물통과부가 마련된 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기상유기물통과부는 상기 상·하부판의 크기를 상기 도가니의 내부 크기보다 작게 하여 상기 상·하부판의 에지부 및 상기 도가니 내벽 사이에 형성된 간극부로 하는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기상유기물통과부는 상기 상부판의 에지부에 소정의 간격을 두고 설치된 복수의 관통홀과;

   상기 하부판의 에지부와, 상기 도가니 내벽과의 간극부로 된 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 하부판은 그 저면의 중앙부가 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 하부판의 저면은 고깔형상으로 된 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 상부판에는 상기 상부판이 온도가 떨어지는 것을 보상하도록 보조가열수단이 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 플럭스가이드수단은 메탈재료로 된 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치의 증착원.

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