KR100645719B1 - 물질증착용 증착원 및 이를 구비한 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물질증착용 증착원 및 이를 구비한 증착장치에 관한 것으로서, 진공챔버; 상기 진공챔버의 일측에 설치되는 기판과 마스크를 정렬된 상태로 지지하는 척을 갖는 스테이지; 상기 진공챔버의 타측에 설치되는 구동축; 및 상기 구동축을 따라서 이동가능하도록 설치되는 증착원으로 구성되고, 상기 증착원은 복수개로 구분된 분할구역을 갖고, 상기 분할구역 각각에는 유기물질을 저장하는 도가니와; 상기 도가니를 가열하는 가열체와; 상기 가열체의 가열작용에 의해 상기 유기물질이 증발함으로써 형성되는 유기기상물질이 분사되는 분사노즐부로 이루어진 것을 특징으로 하므로 분사노즐부를 통해서 분사되는 유기기상물질의 증착율을 전체적으로 균일화시켜 기판에 균일한 유기물층을 형성할 수 있다.

가열체, 증착율 감지센서, 유기기상물질

Description

물질증착용 증착원 및 이를 구비한 증착장치{EFFUSION CELL FOR DEPOSITING MATERIAL AND DEPOSITION APPARATUS HAVING IT}

도 1은 본 발명에 따른 진공증착장치의 버퍼영역에 증착원이 위치하고 있는 상태를 나타내는 개략도;

도 2는 본 발명에 따른 진공증착장치의 성막영역에 증착원이 위치하고 있는 상태를 나타내는 개략도;

도 3은 본 발명에 따른 도가니가 내장된 증착원을 도시한 측단면도;

도 4는 본 발명에 따른 다수의 분할구역을 갖는 도가니를 도시한 사시도;

도 5는 도가니의 분할구역에 대응하여 분사노즐부로부터 분사되는 유기기상물질의 증착율을 측정하는 센서의 설치상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 진공챔버

20 : 증착원

22 : 도가니

24 : 분사노즐부

26a, 26b, 28 : 센서

30 : 기판

40 : 마스크

50 : 척

100 : 진공증착장치

본 발명은 유기물질을 저장하는 도가니를 갖는 증착원 및 이를 구비한 증착장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 복수개로 나누어져 있는 분할구역 각각에 유기물질이 저장되어 있는 도가니를 갖는 증착원 및 이를 구비한 증착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 평판 디스플레이 중의 하나인 전계발광 디스플레이 장치는 발광층으로 사용하는 물질에 따라서 무기전계발광 디스플레이 장치와, 유기전계발광 디스플레이 장치로 구분되고, 유기전계발광 디스플레이 장치는 저전압으로 구동이 가능하고, 경량의 박형이면서 시야각이 넓을 뿐만 아니라 응답속도 또한 빠르다는 장점을 구비하고 있기 때문에 각광을 받고 있다.

이러한 유기전계발광 디스플레이 장치의 유기전계 발광소자는 기판 상에 적층식으로 형성되는 양극, 유기물층 및 음극으로 구성된다. 상기 유기물층은 정공과 전자가 재결합하여 여기자를 형성하고 빛을 방출하는 유기 발광층의 유기물층을 포함하고, 또한 정공과 전자를 유기 발광층으로 원활하게 수송하여 발광효율을 향상시키기 위하여 상기 음극과 유기 발광층 사이에 전자 주입층과 전자 수송층의 유기물층을 개재시키면서 양극과 유기 발광층 사이에 정공 주입층과 전자 수송층의 유기물층을 개재시킨다.

상술된 구조로 이루어진 유기전계 발광소자는 일반적으로, 진공증착법, 이온 플레이팅법 및 스퍼터링법 등과 같은 물리기상 증착법 또는 가스 반응에 의한 화학기상 증착법으로 제작된다. 특히, 유기전계 발광소자의 유기물층을 형성하기 위해서는 진공중에서 증발시킨 유기물질을 기판에 증착시키는 진공증착법이 널리 사용되고 있으며, 이러한 진공증착법에는 진공챔버 내에서 증발되는 유기물질을 기판에 분사시키는 증착원(effusion cell)이 사용된다.

상기 증착원은 유기물질이 수용되어 있는 도가니와, 상기 도가니를 가열시키는 가열수단과, 상기 가열수단에 의해서 증발되는 유기기상물질을 분사하는 분사노즐부를 포함한다.

따라서, 기판이 진공챔버 내에 장착된 상태에서, 도가니에 수용된 유기물질이 가열수단에 의해서 가열됨으로써 형성되는 유기기상물질은 분사노즐을 통해서 기판으로 분사되어 증착된다. 이때, 진공증착법의 취급자는 기판에 형성되는 유기물층의 스텝 커버리지 및 균일도를 향상시키기 위한 노력을 경주하고 있다.

특히, 기판이 대형화되는 추세하에서, 양호한 스텝 커버리지와 균일도를 갖는 유기물층을 기판에 형성하기 위하여 증착원이 진공챔버 내에서 수직 상하방향으로 이동하면서 정지되어 있는 기판에 유기물질을 증발시킴으로써 형성되는 유기기 상물질을 분사하는 수직 이동형 유기물 증착장치가 개발되었다.

그러나, 이러한 수직 이동형 유기물 증착장치에 있어서, 도가니와 가열수단의 크기도 상대적으로 증가한다. 그리고, 가열수단에 의한 가열작용이 도가니 전체에 걸쳐서 균일해지면 유기물질의 가열상태가 균일해져서 분사노즐을 통해서 분사되는 유기기상물질의 증착율도 균일해진다.

그러나, 도가니에 대한 가열수단의 가열작용이 불균일해지면 분사노즐을 통해서 분사되는 유기기상물질의 증착율도 불균일해지며, 결과적으로 유기물층의 균일도를 저하시킨다.

따라서, 대면적 증착에 사용되는 수직 이동형 유기물 증착장치에 있어서, 도가니의 크기가 증가하여도 도가니에 수용되어 있는 유기물질을 균일하게 가열하여 기판에 형성되는 유기물층의 균일도를 향상시킬 수 있는 방안이 요구되었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기판의 대형화에 대응하기 위한 수직 이동형 유기물 증착장치에 있어서 복수개로 나누어져 있고 유기물질이 각각 저장되어 있는 분할구역을 갖는 도가니를 가짐으로써 도가니의 크기가 증가하여도 도가니에 수용되어 있는 유기물질을 균일하게 가열할 수 있는 증착원 및 이를 구비한 증착장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 물질증착용 증착원은 격벽에 의해서 구분된 복수개의 분할구역을 갖고, 상기 분할구역 각각에는 유기물질이 저장되어 있는 도가니와; 상기 도가니를 가열하는 가열체와; 상기 가열체의 가열작용에 의해 상기 유기물질이 증발함으로써 형성되는 유기기상물질이 분사되는 분사노즐부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 증착장치는 진공챔버; 상기 진공챔버의 일측에 설치되는 기판과 마스크를 정렬된 상태로 지지하는 척을 갖는 스테이지; 상기 진공챔버의 타측에 설치되는 구동축; 및 상기 구동축을 따라서 이동가능하도록 설치되는 증착원으로 구성되고, 상기 증착원은 격벽에 의해서 구분된 복수개의 분할구역을 갖고, 상기 분할구역 각각에는 유기물질이 저장되어 있는 도가니와; 상기 도가니를 가열하는 가열체와; 상기 가열체의 가열작용에 의해 상기 유기물질이 증발함으로써 형성되는 유기기상물질이 분사되는 분사노즐부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 도가니의 분할구역에 각각 대응하는 상기 분사노즐부 전방에는 상기 분사노즐부로부터 분사되는 유기기상물질의 증착율을 감지하는 복수개의 증착율 감지센서를 더 포함한다.

더 바람직하게, 상기 복수개의 증착율 감지센서는 상기 증착원의 양단에 설치되는 한 쌍의 외부 감지센서와, 상기 증착장치의 내부 바닥면에 고정설치되는 중앙 감지센서로 이루어진다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그리 고, 용어 '유기물질'은 기판에 유기물층을 형성하기 위하여 도가니에 액체상태 또는 고체상태로 저장되어 있는 물질을 의미하고, 용어 '유기기상물질'은 도가니를 가열할 때 유기물질이 증발함으로써 형성되는 기체상태의 물질을 의미한다. 이와 같이, 본 발명을 설명함에 있어서 사용되는 특정용어는 설명의 편리성을 위하여 정의된 것이므로 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고 또한 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니될 것이다.

먼저, 유기전계 발광소자의 유기물층을 형성하기 위한 진공증착법은 진공챔버를 포함하는 진공증착장치에서 수행된다.

도 1을 참조하면, 진공증착장치(100)의 진공챔버(10)에는 유기물층을 형성하고자 하는 기판(30)과, 기판(30)의 전방에 위치되는 마스크(40)와, 마스크(40)로부터 소정 간격으로 이격되어 있는 증착원(20)이 설치된다. 마스크(40)와 기판(30)은 얼라인먼트 시스템(미도시)에 의해서 정렬된 상태로 척(50)에 서로 밀착된 상태로 고정된다.

마스크(40)는 기판(30)에 형성하고자 하는 유기물층에 대응하는 패턴이 형성되어 있는 패턴형성부(가상선으로 표시됨)와, 마스크 프레임(미도시)에 용접을 통해서 고정되는 고정부로 구성된다. 이때, 진공챔버(10)는 마스크(40) 및 기판(30)의 설치위치에 대응하는 성막영역(B)과 상기 성막영역(B) 이외의 위치에 대응하는 버퍼영역(A)으로 구분된다.

증착원(20)은 이동수단(미도시)의 작동에 의해서 축회전하는 구동축에 이동 가능하게 장착되고, 상기 구동축의 회전방향에 따라서 진공챔버(10) 내에서 수직 상하방향으로 이동한다.

도 3을 참조하면, 증착원(20)은 유기물질이 저장되어 있는 도가니(22)와, 도가니에서 형성된 유기기상물질이 분사되는 분사노즐부(24)로 구성된다. 또한, 도 4를 참조하면, 도가니(22)는 복수개의 격벽(22a, 22b)에 의해서 나누어진 복수개의 분할구역을 포함한다. 도면에는 단지 2개의 격벽만이 도시되어 있지만 격벽의 갯수는 이에 한정되지 않는다.

상기 분할구역 각각에는 유기물질이 저장된다. 그리고, 분할구역 각각의 외부에는 가열체(22-1)가 설치되고, 가열체(22-1) 각각의 가열작용은 제어수단(미도시)에 의해서 개별적으로 제어된다. 바람직하게 가열체(22-1)에 대한 상기 제어수단의 제어동작은 도가니(22)의 분할구역 단위로 수행된다. 따라서, 상기 제어수단에 의해서 가열체(22-1)의 가열작용이 도가니(22)의 분할구역 단위로 제어됨으로써 도가니(22)의 분할구역은 개별적으로 가열될 수 있다.

이때, 가열체(22-1)는 열선과 같이 통전 등에 의해서 열을 발산시키는 부재를 의미하지만 이에 한정되지는 않는다.

도 5를 참조하면, 분사노즐부(24)의 전방에는 분사노즐부(24)의 분사노즐(24a)로부터 분사되는 유기기상물질의 증착율을 감지하기 위한 증착율 감지센서(26a, 26b, 28)가 제공된다. 이때, 제1감지센서와 제2감지센서(26a, 26b)는 증착원(22)의 양단에 각각 설치되므로, 증착원(22)이 수직 상하방향으로 이동함에 따라서 같은 방향으로 이동한다. 그리고, 제3감지센서(28)는 진공챔버(10)의 바닥면, 특히 진공챔버(10)의 버퍼영역(A)에서 분사노즐부(24)의 전방에 고정설치된다. 이는, 하기에 설명되는 바와 같이 증착원(22)이 성막영역(B)에서 유기기상물질을 분사하여 기판(10)에 유기물층을 형성하는 것을 제3감지센서(28)가 방해하지 않도록 하기 위함이다.

증착율 감지센서(26a, 26b, 28)은 이에 한정되지는 않지만 증착율에 대한 감지효율을 향상시키기 위하여 크리스탈 센서가 사용될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 상술된 구조로 이루어진 진공증착장치(100)에 있어서 증착원(20)은 진공챔버(10) 내에서 버퍼영역(A)에 위치한다. 마스크(40)와 기판은 증착원(20)으로부터 이격해서 위치하고, 이들은 서로 정렬된 상태로 얼라인먼트 시스템(미도시)의 척(50)에 밀착된다.

그리고, 기판(30) 상에 유기물층을 형성하기 위하여 가열체(22-1)에 동력이 인가되면, 가열체(22-1)의 가열작용에 의해 도가니(22)가 가열됨으로써 도가니(22)에 저장되어 있는 유기물질이 증발하여 유기기상물질을 형성한다. 이때, 상술된 바와 같이, 상기 제어수단에 의해서 가열체(22-1)의 가열작용은 도가니(22)의 분할구역 단위로 이루어지므로, 도가니(22)의 분할구역 각각에 저장되어 있는 유기물질은 개별적으로 가열된다.

이 후에, 유기기상물질은 분사노즐부(24)의 분사노즐(24a)을 통해서 분사된다. 이때, 분사되는 유기기상물질의 증착율은 분사노즐부(24)의 전방에 위치하는 증착율 감지센서(26a, 26b, 28)에 의해서 감지되어 상기 제어수단으로 전송된다. 상기 감지수단은 감지센서로부터 제공되는 감지신호에 의해서 도가니(22)의 분할구 역 각각에 대한 가열체(22-1)의 가열작용을 제어하여 유기기상물질의 증착율이 전체적으로 균일해지도록 한다.

분사노즐부(24)를 통해 분사되는 유기기상물질의 증착율이 전체적으로 균일해지면, 증착원(22)은 성막영역(B)으로 이동한 후 수직 상하방향으로 이동하면서 유기기상물질을 분사하여 기판(30)에 유기물층을 형성한다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

본 발명에 따르면, 유기물질이 저장되어 있는 도가니를 복수개의 분할구역으로 나누고 분할구역 각각에 대한 가열체의 가열작용을 개별적으로 제어함으로써 증착원의 분사노즐부를 통해 분사되는 유기기상물질의 증착율을 전체적으로 균일화시켜 기판에 유기물층을 균일하게 증착할 수 있다.

Claims (10)

1. 격벽에 의해서 구분된 복수개의 분할구역을 갖고, 상기 분할구역 각각에는 유기물질이 저장되어 있는 도가니와;

   상기 도가니를 가열하는 가열체와;

   상기 가열체의 가열작용에 의해 상기 유기물질이 증발함으로써 형성되는 유기기상물질이 분사되는 분사노즐부로 이루어진 것을 특징으로 하는 물질증착용 증착원.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가열체는 상기 분할구역 각각에 대응하는 복수개의 분할 가열수단으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 물질증착용 증착원.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가열체는 열선으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 물질증착용 증착원.
4. 진공챔버;

   상기 진공챔버의 일측에 설치되는 기판과 마스크를 정렬된 상태로 지지하는 척을 갖는 스테이지;

   상기 진공챔버의 타측에 설치되는 구동축; 및

   상기 구동축을 따라서 이동가능하도록 설치되는 증착원으로 구성되고,

   상기 증착원은 격벽에 의해서 구분된 복수개의 분할구역을 갖고, 상기 분할구역 각각에는 유기물질이 저장되어 있는 도가니와; 상기 도가니를 가열하는 가열체와; 상기 가열체의 가열작용에 의해 상기 유기물질이 증발함으로써 형성되는 유기기상물질이 분사되는 분사노즐부로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가열체는 상기 분할구역 각각에 대응하는 복수개의 분할 가열수단으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 증착장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 분할 가열수단에 대한 가열제어를 개별적으로 수행할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 도가니의 분할구역에 각각 대응하는 상기 분사노즐부 전방에는 상기 분사노즐부로부터 분사되는 유기기상물질의 증착율을 감지하는 복수개의 증착율 감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 복수개의 증착율 감지센서는 상기 증착원의 양단에 설치되는 한 쌍의 외부 감지센서와, 상기 진공챔버의 내부 바닥면에 고정설치되는 중앙 감지센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 중앙 감지센서는 상기 진공챔버의 버퍼영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 증착율 감지센서는 크리스탈 센서인 것을 특징으로 하는 증착장치.

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