KR100685808B1 - 유기물 증발장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기물 증발장치에 관한 것으로써, 챔버와 상기 챔버의 내부에서 설치된 기판 및 상기 기판의 폭보다 넓은 분사범위로 유기물이 분사되도록 하는 유기물 증발원을 구비하여 기판의 가장자리 부분에도 균일한 밀도의 증착물질을 분사하는 효과가 있다.
유기물, 증발원

Description

유기물 증발장치{Vapor deposition apparatus for organic material}
도 1은 본 발명에 따른 유기물 증발장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기물 증발원을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 도시한 단면도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 유기물 증발장치
200 : 챔버
300 : 증발원
400 : 증발원 이송장치
401 : 이송레일
403 : 모터
본 발명은 유기물 증발장치에 관한 것이다.
일반적으로, 증발장치는 각종 전자부품의 박막 증착에 이용되며, 반도체, 엘 씨디(LCD), 유기 전계 표시장치 등의 전자장치 및 표시장치의 박막형성에 주로 사용된다.
여기서 유기 전계 표시장치의 유기 전계 발광소자는 기판 상에 적층식으로 형성되는 양극, 유기막 및 음극으로 구성된다. 유기막은 유기발광층을 구비하는데, 이 유기발광층에서 정공(hole)과 전자가 재결합하여 여기자를 형성하고 빛이 발생한다.
발광효율을 보다 높이기 위해서는 전공과 전자를 유기발광층(EML,Emitting Layer)으로 보다 원활하게 수송하여야 하고 이를 위해 음극과 유기발광층 사이에는 전자수송층(ETL,Electron Transfer Layer)이 배치될 수 있고 양극과 유기발광층 사이에는 전공수송층이 배치될 수 있다.
또한, 양극과 정공수송층 사이에 정공주입층(HIL,Hole Injection Layer)이 배치될 수 있고, 음극과 전자수송층 사이에 전자주입층(EIL,Electron Injection Layer)이 배치될 수 있다.
기판에 박막을 형성하는 일반적인 방법으로는 진공증착법(Evaportion)과, 이온 플레이팅법(Ion-plation) 및 스퍼터링법(Sputtering)과 같은 물리증착법(PVD)과 가스반응에 의한 화학기상증착법(CVD) 등이 있다.
이 중에서 유기 전계 발광소자의 금속막 등의 박막형성에는 진공증착법이 주로 이용된다.
진공증착법에 사용되는 증발원으로는 간접가열방식(또는 유도가열방식)의 증발원이 사용되는데, 이러한 간접가열방식은 증착물질을 소정온도(예를 들면 유기물 의 경우 400~500℃정도)로 가열가능한 도가니에 의해 이루어진다. 이때, 도가니는 증착물질을 가열하도록 히터 등이 구비되어 있고, 그 일측에는 코일히터 등에 의해 증발된 증착물질을 기판 측으로 분사되게 하는 노즐부가 결합된다.
따라서, 코일히터 등에 의해 증발된 증착물질은 이 노즐부를 통하여 기판 측으로 분사되어 소정 패턴박막을 형성하게 되는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래의 유기물 증발장치는 증착물질의 분사거리가 기판의 범위보다 작아 이로 인해 이 기판의 가장자리에는 원활한 유기물 분자의 분사가 이루어지지 않아 기판의 균일도가 떨어지는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 증발원의 노즐부의 크기를 개선하여 기판 상에 균일한 밀도의 증착물질을 효율적으로 분사할 수 있는 유기물 증발장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 챔버와, 상기 챔버의 내부에서 설치된 기판 및 상기 기판의 폭보다 넓은 분사범위로 유기물이 분사되도록 하는 유기물 증발원을 구비한다.
바람직하게, 상기 유기물 증발원은 내부에 유기물이 저장되고 일면이 개구된 도가니와, 상기 도가니의 개구된 부분에 설치되어 상기 도가니를 밀폐하는 노즐몸체와, 상기 노즐몸체의 입구측에 형성되어 토출방향으로 내경이 커지도록 형성된 다수의 분사유로로 이루어진 유기물 분사노즐부를 구비한다.
바람직하게, 상기 분사유로의 배치 폭은 상기 기판보다 큰 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기판과 상기 증발원은 상기 챔버 내부에 수직으로 서로 마주보게 설치되며, 상기 기판은 지면에 대하여 70°내지 110°의 각도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판과 상기 증발원은 상기 챔버 내부에 수평으로 서로 마주보게 설치될 수도 있다.
상기 분사유로는 상기 노즐부의 중앙부분에서 외측으로 갈수록 간격이 좁아지는 것이 바람직하다.
상기 챔버 내부에는 상기 노즐부가 상기 기판 상에서 양방향으로 이동가능하도록 하는 이송장치가 설치된다.
상기 분사유로 중 가장 외측에 위치한 분사유로는 상기 기판의 외측에 분사 위치가 유지되는 것이 바람직하다.
상기 이송장치는 상기 노즐부의 이송을 안내하는 볼스크류와 상기 볼스크류를 회전시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 챔버 내부에는 상기 증발원의 이동을 안내하는 가이드가 설치된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 증발장치는 도 1에 도시된 바와 같이 증발장치(100)의 몸체를 이루는 챔버(200)와, 기판(S) 상으로 증착물질을 분사시키기 위한 적어도 하나 의 증발원(300)을 구비한다.
챔버(200)는 도시되지 않은 진공펌프에 의하여 내부가 진공상태를 유지하도록 되어 있다. 그리고, 챔버(200) 내부에는 증발원(300)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있는 증발원 이송장치(400)가 설치되어 증발원(300)을 증착 방향으로 이동시키도록 되어 있다.
한편, 이송장치(400)는 진공으로 유지되는 챔버(200) 내에서 사용이 적합한 수직 이송 장치로써, 공정 조건에 따라 증발원(300)의 이동 속도를 조절할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 그 구성은 볼스크류(401)와 이 볼스크류(401)를 구동시키는 모터(403)를 구비한다. 그리고, 이 증발원 이송장치(400)는 다른 실시예로 리니어 모터를 이용하여 정속으로 구동하도록 구현할 수 있다.
한편, 챔버(200) 내부에 위치하는 기판(S)은 증착물질의 증발을 위하여 대략 수직방향으로 위치한다. 바람직하게 지면에 대하여 대략 70° 내지 110°의 각도를 유지하도록 한다.
또한, 챔버(200) 내부에 위치하는 기판(S)은 증착물질의 증발을 위하여 수평으로 설치할 수도 있다.
그리고, 기판(S)의 전면, 즉 증발원(300)과 기판(S) 사이에는 증착되는 박막의 형상을 결정하는 마스크 패턴(M)이 설치된다. 따라서 증발원(300)에서 증발된 증착물질은 마스크 패턴(M)을 거치면서 기판(S) 상에 증착되어 소정 형상의 박막이 기판(S) 상에 형성되도록 한다.
한편, 증발원(300)은 챔버(200) 내부의 기판(S) 상에 증착하고자 하는 증착물질을 수용하고, 수용된 증착물질을 가열하여 증발시킨 후 이를 기판(S) 상으로 분사하여 기판(S) 상에 박막이 형성되도록 하는 기능을 한다.
도 2는 본 발명에 따른 증발원을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 A단면을 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 증발원(300)은 증착물질을 저장하며 일면이 개구된 하우징(320)을 구비하고, 하우징(320)의 내부에는 도가니(crucible)(360)가 설치된다.
여기서, 하우징(320)은 도가니(360)를 감싸는 형태로 이루어져, 도가니(360)를 외부 환경과 격리하는 역할을 수행한다.
그리고, 도가니(360)는 하우징(320) 보다 작은 크기로 되어 하우징(320) 내부에 설치되게 되어 있으며, 하우징(320)의 개구면과 동일 방향으로 개구된 개구면을 확보하고 있다.
또한, 도가니(360)는 기판(S) 상에 증착하고자 하는 유기 박막의 원재료인 증착물질이 저장된다. 그리고 이 도가니(360)는 열전도도가 우수한 흑연(graphite)으로 형성되어 있다. 이때의 흑연은 육방정계(六方晶系) 다공성 물질로써 단열효율이 매우 우수하다.
따라서 도가니(360) 내부의 가열 온도를 안정적으로 유지할 수 있다. 하지만, 이러한 흑연에서는 유기물의 누설이 발생할 수도 있다. 따라서, 도가니(360)에는 니켈이나 고융점 금속 등으로 이루어진 유기물 누설방지부재(미도시)가 코팅될 수 있다.
한편, 도가니(360)의 개구된 면의 내측으로는 유기물 저장부(360) 내부에서 증발하여 토출되는 유기물을 분사하는 노즐부(350)가 마련되고, 도가니(360)와 하우징(320) 사이에는 가열부(370)가 개재되어 설치된다.
그리고, 노즐부(350)는 도가니(360)에서 증발되는 유기물 입자를 기판(S) 상으로 분사하며, 증착물질이 기판(S) 상에 분사, 증착되는 형태를 결정하는 역할을 수행한다.
이때, 노즐부(350)는 열전도도가 우수한 흑연(graphite)으로 이루어질 수 있으며, 증착물질의 누설을 방지하기 위하여 그 표면에 누설방지부재(미도시)가 코팅될 수 있다.
한편, 노즐부(350)는 도가니(360)의 개구된 부분을 밀폐하는 노즐몸체(353)와, 이 노즐몸체(353)를 관통하여 형성되며 도가니(360) 내측의 증착물질을 기판 측으로 분사하는 분사유로(351)를 구비한다.
이때의 노즐부(350)는 기판(S)의 크기보다 크게 형성되어 분사유로(351)에서 분사되는 증착물질의 분사범위가 기판(S)의 크기보다 크게 형성된다. 그리고, 상기 분사유로(351) 중 가장 외측에 위치한 분사유로는 상기 기판의 외측에 분사 위치가 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 분사유로(351)는 노즐부(350)의 중앙부분에서 양측으로 갈수록 그 숫자가 더욱 조밀하게 형성될 수 있다.
따라서, 기판(S) 상에는 이러한 분사유로(351)로 인하여 균일한 밀도의 증착 물질의 분사 및 증착이 이루어지게 되는 것이다.
상기한 바와 같은 증발장치(100)를 이용하는 박막의 형성 방법은 이하에서 설명한다.
먼저, 증발장치(100)의 챔버(200) 내에 기판(S)을 지면에 대략 수직, 바람직하게는 지면과 70° 내지 110°각도를 유지하도록 장착한다.
그런 다음, 증발원(300)의 기판(S) 상에 증착하고자 하는 증착물질을 수용하고 있는 도가니(360)를 가열부(미도시)를 통하여 가열하여 입자 상태로 증발시킨다.
따라서, 증발된 입자는 노즐부(350)로 유입되고, 노즐부(350)를 통하여 분사되어 기판(S) 상에 증착된다.
한편, 증발원(300)은 이송장치(400)에 의해 기판(S) 상에 왕복이동하여 증착물질 입자를 분사하게 되는데 이 증발원의 노즐부의 크기가 기판보다 넓게 형성되어 증착물질 분사범위가 기판의 범위보다 넓게 형성된다.
따라서, 이송장치(400)에 의해 이동된 증발원(300)은 기판(S)의 가장자리에도 균일도 있게 증착을 진행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 증발장치는 기판 상에 가열된 증착물질을 분사하는 증발원의 크기를 기판보다 크게 함으로써, 기판의 가장자리에도 균일하게 증착과정을 진행하는 효과가 있다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부에서 설치된 기판;
    상기 기판의 폭보다 넓은 분사범위로 유기물이 분사되도록 하는 유기물 증발원을 구비하고,
    상기 유기물 증발원은 증착물질을 저장하며 일면이 개구된 하우징과, 상기 하우징의 내부에는 설치되며 일면이 개구된 도가니와, 상기 도가니의 개구된 부분에 설치되어 상기 도가니를 밀폐하는 노즐몸체와, 상기 노즐몸체의 입구측에 형성되어 토출방향으로 내경이 커지도록 형성된 다수의 분사유로로 이루어진 노즐부를 구비하며,
    상기 분사유로는 상기 노즐부의 중앙부분에서 외측으로 갈수록 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분사유로의 전체 배치 폭은 상기 기판보다 큰 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 증발원은 상기 챔버 내부에 수직으로 서로 마주보게 설치된 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 지면에 대하여 70°내지 110°의 각도를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 증발원은 상기 챔버 내부에 수평으로 서로 마주보게 설치된 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 상기 노즐부가 상기 기판 상에서 양방향으로 이동가능하 도록 하는 이송장치가 설치된 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 분사유로 중 가장 외측에 위치한 분사유로는 상기 기판의 외측에 분사 위치가 유지되는 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 이송장치는 상기 노즐부의 이송을 안내하는 볼스크류와 상기 볼스크류를 회전시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 유기물 증발장치.
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