KR100726136B1 - 증착원 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증착원 분사장치에 관한 것으로서, 기판에 유기물 또는 금속 증착막을 형성하기 위한 본 발명의 증착원 분사장치는 증착원을 수용하고 가열하는 하나 이상의 도가니; 상기 도가니로부터 공급된 증착원을 적어도 하나 이상의 분기관으로 분기하는 하나 이상의 파티션부; 상기 분기관과 연결되어, 유입된 상기 증착원을 분사하는 다수개의 노즐을 포함하는 하나의 분사헤드; 및 상기 분사헤드를 스캐닝하기 위한 직선왕복운동기구;를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따르면 유기물 또는 금속 등의 증착막의 균일도와 재현성이 탁월한 효과가 있다. 또한 소스의 수율이 향상되는 효과도 있다.

유기발광소자. 증착막 형성. 스캐닝. 분사헤드. 파티션부. 노즐.

Description

증착원 분사장치{Apparatus for spraying source on substrate}

도 1은 본 발명에 의한 증착원 분사장치를 나타낸 것이다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 분사헤드의 평면도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 분사장치 10: 도가니

11: 본체 12: 히터

13: 질량 유량 제어기 14: 가스 공급라인

15: 돌기부 16: 쉴드

20: 밸로우즈 31: 파티션부

32: 쉴드 40a, 40b: 분기관

50: 분사헤드 51: 샤워헤드

52: 노즐 60: 가이드레일

본 발명은 증착원 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기물 또는 금속 등의 증착막의 균일도와 재현성이 탁월하고, 소스의 수율이 향상되는 증착원 분사장치에 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 구현이 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. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위한 캡이 봉지된다.

따라서 유기발광소자를 제조하기 위하여는 다양한 증착막을 형성하여야 하는데, 이러한 증착막 형성을 위한 종래의 방법으로는 포인트 증착, 라인증착, 유기기상증착(OVPD), 및 스캐닝프로세스(DSP) 등이 있다.

그러나 상술한 종래의 방법들은 하나의 노즐부로 하나의 증착원만을 분사할 수 있는 한계가 있었다.

특히 DSP방법은 기판과 포토 마스크를 장착한 상태에서, 증착원을 고속분사하는 노즐부를 수평방향으로 이송하는 것을 다수번 반복함으로써 원하는 증착막을 얻는 것이다. 그러나 이와 같은 종래의 DSP방법은 증착원의 증착율이 캐리어가스의 유동율에 의해서만 계산될 수 있고, 계산된 데이터는 증착원으로 피드백될 수 없다는 단점 즉, 재현성 및 균일도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기물 또는 금속 등의 증착막의 균일도와 재현성이 탁월하고, 소스의 수율이 향상되는 증착원 분사장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 기판에 유기물 또는 금속 증착막을 형성하기 위한 본 발명의 증착원 분사장치는 증착원을 수용하고 가열하는 하나 이상의 도가니; 상기 도가니로부터 공급된 증착원을 적어도 하나 이상의 분기관으로 분기하는 하나 이상의 파티션부; 상기 분기관과 연결되어, 유입된 상기 증착원을 분사하는 다수개의 노즐을 포함하는 하나의 분사헤드; 및 상기 분사헤드를 스캐닝하기 위한 직선왕복운동기구;를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 도가니 및 파티션부의 내부에는 다수개의 쉴드가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 분사헤드는 상기 증착원을 각각의 노즐로 공급하는 샤워헤드 및 노즐에 열을 가할 수 있는 히터가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 노즐은 상기 분기관과의 이격거리에 비례하여 그 직경이 점점 더 크게 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

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

도 1을 참조하면, 본 실시예는 도가니(10)와, 파티션부(31)와, 2개의 분기관(40a, 40b)과, 분사헤드(50) 및 직선왕복운동기구(미도시)를 포함하여 이루어진다.

상기 도가니(10)는 고체상태의 증착원을 가열하여 증발 또는 승화시키는 구성요소이다. 이는 상기 증착원을 수용하는 본체(11)와, 상기 증착원을 가열하는 히터(12)와, 상기 본체(11)의 내부에 돌출형성되어 열전도를 보조하기 위한 돌기부(15)와, 상기 돌기부(15)로부터 연장형성된 다수개의 쉴드(16)로 구성된다. 또한 상기 증착원의 승압속도는 질량 유량 제어기(Mass Flow Controller, MFC)(13)에 의해 제어되는데, 이 때 희석가스(dilution gas)가 사용된다. 즉, 상기 희석가스는 질량 유량 제어기(13)에 의해 공급량이 제어되면서 공급라인(14)을 통해 주입된다. 상기 쉴드(16)는 기화된 증착원을 증압하는 작용을 한다.

상기 파티션부(31)는 도가니(10)와 밸로우즈(20)를 통해 연결된다. 따라서 상기 밸로우즈(20)를 통해 공급된 증착원은 내부에 위치하는 쉴드(32)를 따라 2개의 분기관(40a, 40b)으로 분기된다. 또한 상기 쉴드(32)를 적절히 배치함으로써 증착원의 압력을 균일하게 제어할 수 있으며, 분기관(40a, 40b)에 미치는 열적 균일도를 작게한다.

이와 같이 2개로 분기된 증착원은 분사헤드(50) 특히, 샤워헤드(51)로 유입되게 된다. 각각의 분기관(40a, 40b)은 상기 분사헤드(50)의 양단부에 연결되어 있다.

상기 샤워헤드(51)는 상기 2개의 분기관(40a, 40b)을 통해 유입되는 증착원 을 각각의 노즐(52)로 분사하는 구성요소이다.

한편 상기 도가니(10) 내의 쉴드(16), 상기 벨로우즈(20), 상기 파티션부(31) 내의 쉴드(32) 각각을 히터로 가열함으로써, 증발되는 증착원이 온도차로 인하여 상기의 구성들에 부착되는 현상을 방지하여 증착율을 향상시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 분사헤드(50)에는 증착원을 고속분사하는 다수개의 노즐(52)이 구비되는데, 상기 노즐(52)의 직경을 서로 달리할 수 있다. 즉, 다수개의 노즐(52) 중에서 중앙부위에 위치하는 노즐은 상기 분기관(40a, 40b)을 통해 유입되는 증착원의 이동경로가 길다. 따라서 증착막의 균일도를 향상시키기 위하여 증착원의 이동경로가 짧은 가장자리에 위치하는 노즐보다 중앙부위로 갈수록 노즐의 직경을 점점 더 크게 형성하는 것이다.

또한 두개의 증착원(예를 들어 호스트와 도펀트)을 사용하여 유기증착막을 형성할 경우에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 호스트(host)를 분사하는 노즐(52a)과, 도펀트(dopant)를 분사하기 위한 노즐(52b)을 지그재그로 교차형성할 수 있다.

또한 본 실시예에서는 분사헤드(50)를 수평 또는 수직방향으로 스캐닝하기 위한 직선왕복운동기구가 구비되어 있다. 상기 직선왕복운동기구(미도시)은 구동력을 제공하기 위한 구동모터(미도시)와, 가이드(60)를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예의 작용을 구체적으로 설명한다.

먼저 증착챔버의 하부에 위치하는 도가니(10)에서 유기물 또는 금속 증착원 을 가열하고, 증발 또는 승화된 증착원은 밸로우즈(20)를 통해 파티션부(31)로 유입된다. 이 때 증착원의 승압속도는 질량 유량 제어기(13)에 의해 제어된다. 또한 증착원은 쉴드(32)에 의해 2개의 분기관(40a, 40b)으로 각각 공급된다. 또한 증착원은 상기 분기관(40a, 40b)과 연결된 분사헤드(50)의 샤워헤드(51)로 유입되는데, 이를 따라 각 노즐(52)로 공급된다. 이때, 이동경로가 긴 증착원을 분사하는 노즐일수록 노즐의 직경이 크기 때문에, 증착막의 균일도가 보장된다.

본 발명에 따르면 유기물 또는 금속 등의 증착막의 균일도와 재현성이 탁월한 효과가 있다.

또한 소스의 수율이 향상되는 효과도 있다.

Claims (11)

1. 기판에 증착막을 형성하기 위한 증착원 분사장치에 있어서,

   증착원을 수용하고 가열하는 하나 이상의 도가니;

   내부에 다수개의 쉴드가 구비되며, 상기 도가니로부터 공급된 증착원을 적어도 하나 이상의 분기관으로 분기하는 하나 이상의 파티션부;

   상기 분기관과 연결되어, 유입된 상기 증착원을 분사하는 다수개의 노즐을 포함하는 하나의 분사헤드; 및

   상기 분사헤드를 스캐닝하기 위한 직선왕복운동기구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도가니가 두개 이상일 경우에, 상기 각각의 도가니에 수용된 증착원은 서로 다른 유기물 또는 금속인 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 도가니는 그 내부에 다수개의 쉴드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 다수개의 쉴드 각각에 열을 가할 수 있는 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수개의 쉴드 각각에 열을 가할 수 있는 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 분기관 각각에 열을 가할 수 있는 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 분기관은 신축가능한 밸로우즈인 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사헤드는 상기 증착원을 각각의 노즐로 공급하는 샤워헤드가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 노즐은 상기 분기관과의 이격거리에 비례하여 그 직경이 점점 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 분사헤드는 상기 다수개의 노즐에 열을 가할 수 있는 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착원 분사장치.

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