KR100697699B1 - 양산용 금속박막 연속 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 금속을 증발시켜 증착하는 금속 증착챔버는 상기 챔버의 바닥면에 위치하는 케이싱; 상기 케이싱에 수납되는 2개 이상의 금속보트; 및 상기 케이싱 및 금속보트를 냉각하는 냉각수단;을 포함하여 이루어진다. 특히 상기 챔버에는 한 쌍의 케이싱이 구비되며, 상기 케이싱에는 각각 상기 금속보트 4개가 동시에 수납되는 것이 바람직하며, 상기 케이싱이 상기 챔버의 내부에서 수평이동하도록 이송수단;이 더 구비되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면 증착챔버의 진공을 파기하고 금속보트를 교체할 필요가 없기 때문에 연속적으로 증착할 수 있어 양산성이 향상되는 효과가 있다.

금속 증착. 금속 보트. 케이싱. 피더.

Description

양산용 금속박막 연속 증착장치{Apparatus for continuous metal deposition process in OLED manufacturing}

도 1은 종래의 금속 증착장치의 내부구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발며에 의한 금속보트 어셈블리를 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 금속보트 어셈블리의 평면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 금속 증착장치의 내부구성을 나타내는 사시도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 챔버 바닥면 11: 볼트

20: 케이싱 30: 금속 보트

31: 전극부 32: 캐비티

40: 본체 41: 결합부

42: 볼트홀 43: 오링

51: LM가이드 52: 볼스크류

53: 냉각수 라인 54: 전원라인

60: 밸로우즈 70: 피더

본 발명은 금속박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OLED 양산시 보트의 교체없이 기판에 알루미늄 등의 금속박막을 연속적으로 증착할 수 있는 양산용 금속박막 연속 증착장치에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.

그 중에서 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초 박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.

이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생하는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현 이 가능하다.

유기발광소자의 자세한 구조는 도면에는 도시하지 않았지만 기판상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq₃, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한, 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다.

따라서 유기발광소자를 제조하기 위하여는 음극으로 사용되는 LiF-Al 금속을 증착하여야 한다. 도 1을 참조하여 종래 금속 증착장치를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래의 금속 증착챔버에서 상기 LiF를 증착하는 공정은 일반적으로 도가니(130)에 증발재료를 수용하고, 상기 도가니(130)를 가열함으로써 증착하게 된다.

또한 증착챔버의 바닥면(100)에 알루미늄 보트(110)가 구비되어 있다. 상기 알루미늄 보트(110)는 몸체와, 전기 저항에 의해 발열하도록 전원이 인가되는 한쌍의 전극부(111)와, 증발재료인 고체상태의 알루미늄이 공급되는 캐비티(112)를 포함하여 이루어진다. 또한 상기 알루미늄 보트(110)에 알루미늄 와이어를 공급하는 피더(feeder, 120)가 그 일측에 구비되어 있다.

또한 상기 알루미늄 보트(110)는 증착의 균일도를 위하여 중심으로부터 소정거리(d)만큼 오프셋(offset)되어 배치된다.

위와 같이 구성된 종래의 증착챔버의 작용을 살펴보면, 릴에 권취되어 있는 알루미늄 와이어가 상기 피더(120)로부터 인출되어 상기 알루미늄 보트(110)의 캐비티(112)로 연속적으로 공급되며, 상기 알루미늄 와이어는 공급됨과 동시에 가열되어 증발함으로써 증착된다.

그러나 위와 같은 종래의 증착챔버는 알루미늄 보트(110)가 1개 구비되어 있었다. 그런데 상기 알루미늄 보트(110)의 사용연한은 기판의 사이즈 및 두께에 따라 다르긴 하지만, 일반적으로 180번 정도(보통 1일 공정량)의 증착을 수행할 수 있는 것으로 알려져 있다. 그 이상 사용할 경우 그 저항값이 달라져 불량증착 우려가 매우 높다. 따라서 종래의 구조로는 하루에 한번씩 알루미늄 보트(110)를 교체해야 하는 문제점이 있었다. 유기소자의 양산장비 내에서는, 보통 6일간의 장시간 금속박막 공정을 위하여, 6개의 보트와, 6개의 알루미늄 와이어 피더 및 6개의 센서가 필요하므로, 증착용기내의 구조가 매우 복잡해지고 운영이 어려워 유기소자의 양산성이 저하되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 양산장비의 가격상승의 원인이 되기도 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목 적은 증착챔버의 진공을 파기하고 금속보트를 교체할 필요없이 연속적으로 증착할 수 있는 양산용 금속박막 연속 증착장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 금속을 증발시켜 증착하는 금속박막 증착장치는 챔버의 바닥면에 위치하는 케이싱; 상기 케이싱에 수납되는 2개 이상의 금속보트; 및 상기 케이싱 및 금속보트를 냉각하는 냉각수단;을 포함하여 이루어진다.

특히 상기 챔버에는 한 쌍의 케이싱이 구비되며, 상기 케이싱에는 각각 상기 금속보트 4개가 동시에 수납되는 것이 바람직하며, 상기 케이싱이 상기 챔버의 내부에서 수평이동하도록 이송수단;이 더 구비되는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 케이싱은 상기 챔버의 바닥면에 형성된 절개부를 통하여 입설되고, 상기 챔버와 기밀성 있게 결합된다.

또한 상기 냉각수단은, 냉각용매를 공급하는 냉매공급기; 및 상기 케이싱의 내벽과 상기 금속보트의 내벽으로 형성된 냉매유로;를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 금속 보트 어셈블리의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 평면도이다. 이를 참조하면, 본 실시예는 케이싱(20)과, 금속보트(30)와, 본체(40)와, 이송수단을 포함하여 이루어진다.

상기 케이싱(20)은 상부가 개구된 대략 직육면체 형상이다. 상기 케이싱(20)에는 알루미늄 등을 증발시키는 금속보트(30) 4개가 동시에 수납되어 있다.

상기 금속보트(30)는 전기저항에 의해 발열하도록 한쌍의 전극부(31)가 구비되어 있고, 전극부(31) 사이에는 증발재료인 알루미늄 와이어가 공급되는 캐비티(32)가 형성되어 있다.

상기 한쌍의 전극부(31)에는 각각 다른 극성의 전원이 인가되도록 전원라인(54)이 형성된다. 또한 상기 전원라인(54)과 별도로 한 쌍의 전극부(31) 각각에는 냉각수가 공급 및 배출되는 냉각수 라인(53)이 형성되어 있다. 상기 냉각수 라인(53)은 위와 같이 각 전극부(31)에도 형성되어 있을 뿐만 아니라 상기 케이싱(20)의 측벽에도 형성되어 있다.

상기 본체(40)는 챔버의 하부에 형성된 절개부에 기밀성 있게 결합함으로써, 상기 케이싱(20) 및 금속보트(30)를 상기 증착챔버의 내부에 입설하도록 하는 구성이다. 따라서 상기 본체(40)에는 챔버와의 결합부(41)가 형성되며, 상기 결합부(41)에는 볼트홀(42)이 형성되어 있어 볼트에 의해 상기 챔버의 절개부에 결합된다. 또한 상기 결합부(41)에는 오링(43)이 개재되어 있기 때문에 기밀성이 유지된다.

상기 케이싱(20) 및 금속보트(30)는 이송수단에 의해 수평이동한다. 본 실시예의 이송수단은 구동원인 모터(미도시)와, 상기 모터의 회전력을 수평운동으로 전환하는 볼스크류(52)를 포함하여 이루어지며, 상기 케이싱(20) 및 금속보트(30)는 상기 챔버의 내부에서 LM가이드(51)를 따라 수평으로 이동하도록 구성된다. 이는 하나의 금속보트(30)의 사용연한이 경과되면, 공정의 단절없이 연속적으로 공정을 수행하기 위하여 다른 금속보트(30)를 사용할 수 있도록 하기 위한 구성이다.

또한 외부에서 공급되는 전원 및 냉각수는 상술한 바와 같이 전원라인(54) 및 냉각수 라인(53)을 따라 전달되는데, 역시 기밀성을 유지하기 위하여 상기 전원라인(54) 및 냉각수 라인(53)은 밸로우즈(60)의 내부를 통해 연결된다.

도 4는 상기 금속보트 어셈블리가 증착챔버에 결합된 상태를 나타낸 것으로서, 이를 참조하면 상기 증착챔버의 바닥면(10)에 형성된 절개부를 통하여 4개의 금속보트(30)가 수납된 상기 케이싱(20)이 챔버의 내부로 진입되어 있음을 알 수 있다. 또한 상기 본체(40)의 결합부(41)와 챔버의 절개부는 볼트(11)에 의해 체결되어 있다. 물론 상기 결합부(41)와 챔버의 사이에는 기밀성 유지를 위하여 오링(43)이 개재되어 있을 것이다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 금속보트 어셈블리를 구비한 증착챔버의 작용을 설명한다.

기밀성을 유지하면서 챔버 내부에 위치하고 있는 8개의 금속보트(30) 중에서 어느 하나의 금속보트(30)에 알루미늄 와이어를 공급하면서 증착을 수행한다. 물론 상기 와이어는 피더(70)에 의해 공급된다. 시간이 지남에 따라 상기 금속보트(30)의 사용연한이 경과되면, 당해 금속보트(30)는 사용을 중지하여야 한다. 이를 다른 금속보트(30)로 교체하는 대신, 상기 구동부 및 볼스크류(52)에 의하여 상기 LM가이드(51)를 따라 다음 금속보트(30)를 수평이동하고, 이송된 다음 금속보트(30)에 와이어를 공급하면서 연속적으로 증착을 수행한다. 이와 같은 방식으로 하나의 케이싱(20)에 수납되어 있는 4개의 금속보트(30)의 사용연한이 모두 경과되면, 다른 케이스(20)에 있는 금속보트(30)에 와이어를 공급하여 증착을 수행하는 것이다.

본 발명에 따르면 증착챔버의 진공을 파기하고 금속보트를 교체할 필요가 없기 때문에 연속적으로 증착할 수 있어 양산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 금속을 증발시켜 증착하는 금속박막 증착장치에 있어서,

   챔버의 바닥면에 형성된 절개부를 통하여 설치되는 케이싱;

   상기 케이싱에 수납되는 2개 이상의 금속보트;

   상기 케이싱 및 금속보트를 냉각하는 냉각수단; 및

   상기 케이싱을 상기 절개부의 범위 내에서 수평이동하며, 상기 챔버의 바닥면 하부에 위치하는 이송수단;을 포함하여 이루어지며,

   상기 냉각수단은,

   냉각용매를 공급하는 냉매공급기와,

   상기 케이싱의 내벽과 상기 금속보트의 내벽으로 형성된 냉매유로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양산용 금속박막 연속 증착장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버에는 한 쌍의 케이싱이 구비되며, 상기 케이싱에는 각각 상기 금속보트 4개가 동시에 수납되는 것을 특징으로 하는 양산용 금속박막 연속 증착장치.
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