KR100791142B1

KR100791142B1 - 기판 코팅 장치

Info

Publication number: KR100791142B1
Application number: KR1020050122654A
Authority: KR
Inventors: 우베 호프만; 만프레트 슈라일; 호세 마누엘 디에구에즈-깡뽀; 마르쿠스 벤더
Original assignee: 어플라이드 매터리얼스 게엠베하 운트 컴퍼니 카게
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2008-01-02
Also published as: JP4478645B2; TWI301511B; CN1789481A; EP1672715A1; JP2006169633A; KR20060069272A; US8192548B2; TW200622013A; US20060130765A1

Abstract

본 발명은 증발원 및 그 증발원과 기판 사이의 증기 차단 기구을 포함하는 기판 코팅 장치에 관한 것이다. 상기 증기 차단 기구은 증발될 물질의 증발 온도와 거의 같거나 더 높은 온도로 유지된다. 증기 차단 기구은 이동 가능한 막대에 연결된 구형 폐쇄부를 포함하는 석영 밸브로 형성된다. 상기 구형 폐쇄부는 제1 위치에서 증발원에 연결된 증기 전달 튜브를 폐쇄하고, 제2 위치에서 석영 튜브를 밀폐하는 구형 캡에 접한다.

Description

기판 코팅 장치{ARRANGEMENT FOR COATING A SUBSTRATE}

도 1은 코팅 장치의 주요 구성 부분의 단면도;

도 2는 밸브가 폐쇄된 상태의 도 1에 따른 장치의 변형예를 도시한 도면; 및

도 3은 밸브가 개방된 상태의 도 2에 따른 장치를 도시한 도면이다.

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 또는 텔레비전 세트를 위한 평판 스크린의 제조 분야에서 최근의 개발 방향은 소위 유기발광다이오드(OLEDs)쪽에 초점을 두고 있다. OLEDs의 생산은 OVPD 기술(OVPD-유기기상증착법(Organic Vapor Phase Deposition), US 5 554 220)로 가능한데, 가열된 반응로에서 매우 낮은 압력의 캐리어 가스 흐름이 유기 물질을 운반하여 기판 위에 얇은 층으로 증착한다.

얇은 유기층으로 기판을 코팅하는 다른 방법에서는, 가열 수단을 구비한 기판 홀더가 제공되고, 이 기판 홀더는 그 하부면에 기판, 예컨대 유리를 고정한다(EP 0 962 260 A1 = US 6 101 316). 이러한 기판 바로 밑에는 유기 물질을 증발시키는 두 개의 증발원(evaporation source)이 제공되고, 증발된 유기 물질은 기판과 증발기 사이의 셔터가 개방되면 기판에 증착된다.

또한, 유리 기구를 위한 전기 모터로 개폐되는 전기 작동 밸브가 알려져 있다(DE 201 15 333 U1). 여기서 밸브 본체는 실린더형으로 형성된다.

슬라이딩 가능한 밀폐부와 정지 밀폐부를 구비한 전체 금속 밸브가 또한 알려져 있으며, 그 중 하나의 밀폐부는 판 형상으로 형성된다(DE 30 15 487 A1). 이러한 밸브는 판상의 밀폐부에 결함이 있을때 작동하는 추가 밀폐부를 포함한다.

다른 알려진 밸브에서는 밸브 본체가 볼(ball) 형태로 형성되고, 이러한 볼은 실린더형 튜브를 폐쇄할 수 있다(JP 2000120551 A).

볼형 본체는 또한 공격성 물질(aggressive material)의 환경에서 사용될 수 있는 밸브를 포함한다(US 3 887 162).

볼형 폐쇄 본체를 포함하는 밸브가 또한 알려져 있다(US 4 195 666). 이 밸브는 부식성 큰 유체를 제어하기 위하여 사용된다. 이는 유체를 두 개의 다른 위치에서 차단할 수 있다.

두 유체를 특정 비율로 혼합하기 위한 서보 제어(servo-controlled) 밸브가 US 3 561 484에 개시되어 있다. 이 밸브는 또한 볼형 폐쇄 본체를 포함한다.

온-오프(on-off) 밸브를 포함하는 증발된 유기 물질을 위한 공급원을 구비한 증발 기구가 US 6 101 316에 개시되어 있다. 여기서 배출 장치는 유기 물질을 포함하는 용기와 연결되고, 밸브가 폐쇄될 때 용기를 비운다.

또한 OLED 물질의 증발 장치가 EP 1 357 200 A1 및 EP 1 401 036 A2에 개시되어 있다.

최근에, 기판을 코팅할 물질을 증발시키기 위한 고정 증발원을 포함하는 에어리얼(areal) 기판 코팅 장치가 알려졌다(DE 102 24 908 A1). 이 장치는 에어리얼 기판을 증발원에 대하여 이동시키는 구동 수단을 포함한다. 또한, 이 장치는 증발원에서 방출된 증기를 선형적으로 분배하는 제1 분배기 및 일단이 적어도 증발원의 근처에 배치되고 타단은 제1 분배기에서 종결되는 제2 분배기를 포함한다. 이러한 알려진 장치는 연속적인 증발을 위해 계획된 것으로, 이는 일단 시작된 코팅 공정이 몇 시간 또는 며칠 동안 실행됨을 의미한다. 우수한 단열 및 큰 열 용량으로 인해, 증발원의 제어 거동은 매우 느리다. 증발원의 가열 수단이 켜진 시간부터, 원하는 속도에 이르기까지 한 시간 이상이 걸리고, 증발원의 꺼짐 -가열 수단이 꺼진 시간부터 증발율이 제로가 될 때까지- 은 그에 상응하는 긴 시간이 걸린다.

이러한 시간 동안, 고가의 물질이 코팅에 사용되지도 않으면서 증발원으로부터 증발된다. 기판과 증발원 사이에 셔터가 제공된다면, 이 물질은 셔터에 적층된다. 몇 분 동안 증발을 단기 중단하는 것은 불가능하다.

따라서, 본 발명은 증발원에서 기판으로 증발 물질의 흐름을 중단시키고 동시에 증발 물질을 절약하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

삭제

상기한 본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징부에 의해 해결된다.
즉, 본 발명은 증발원과 기판 사이에 증기 차단 기구(vapor barrier)을 포함하는 기판 코팅 장치에 관한 것으로, 본 발명에서 상기 증기 차단 기구는 증발될 물질의 증발 온도와 같거나 더 높은 온도로 유지되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 증기 차단 기구의 온도는 증발될 물질의 증발 온도보다 5% 내지 50% 더 높게 유지된다.
또한, 상기 증기 전달 기구도 증발될 물질의 증발 온도와 같거나 더 높은 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 증기 차단 기구 또는 증기 전달 기구는 석영 유리로 형성된다.
상기 증기 차단 기구는 밸브로 구성될 수 있다.
상기 증기 전달 기구는 하나 이상의 석영 튜브를 포함할 수 있다.
특히, 상기 증기 전달 기구는 두 개의 석영 튜브를 포함하고, 상기 증기 차단 기구는 두 개의 석영 튜브 사이에 설치될 수 있다.
상기 밸브는,
a) 적어도 반구형 면을 가진 본체;
b) 상기 본체에 연결된 막대;
c) 상기 본체의 적어도 일부를 수용하기 위한 구형 캡; 및
d) 상기 막대가 이동할 수 있는 가이드;를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 본체는 구체(sphere)이다.
상기 증기 전달 기구는 서로 수직으로 연결된 두 개의 석영 튜브를 포함하고, 상기 막대의 종축은 적어도 하나의 석영 튜브의 종축과 일치하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 증기 차단 기구는 이동 가능한 막대에 연결되는 볼형 폐쇄부를 포함하는 석영 밸브로 형성될 수 있으며, 볼형 폐쇄부는 증발원에 연결된 증기 전달 튜브를 폐쇄하는 제1 위치와 구형 캡에 접하여 석영 튜브를 밀폐하는 제2 위치를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 증기 전달 기구는 가열 코일의 설치를 위한 니플을 구비하며, 상기 니플은 석영 유리로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 증발될 물질은 발광다이오드의 제조를 위한 유기 물질이다.
본 발명의 장점은 특히 증발이 중단될 수 있고 기판이 아닌 구조부에 물질 적층이 발생하지 않는다는 점이다. 즉, 밸브가 폐쇄되면, 한편으로는 기판이 더 이상 코팅되지 않고, 다른 한편으로는 증발 물질이 더 이상 소비되지 않는다. 특히 증기 차단 기구을 특정 밸브로 형성함으로써, 밸브의 개방 위치에서 한편으로는 튜브 단면이 증기 흐름을 위해 사용될 수 있고 다른 한편으로는 밸브의 후방 공간이 밸브 가이드로의 증기 침투에 대항하여 밀폐될 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세하게 설명한다.

도 1은 기판 코팅 장치(1)의 주요 구성 부분을 도시한 것이다. 여기서 참조 번호 2는 지지판을 나타내고, 상기 지지판에는 내부에 증발원(4)이 배치되는 관형 하우징(3)이 플랜지 연결된다. 상기 증발원(4)은 세라믹 튜브(5)로 둘러싸여 있고, 이는 다시 금속성 보호 튜브(6)로 둘러싸여 있다. 상기 증발원(4)은 물질 공간(10)과 빈 공간(9)을 분리하는 분리벽(8)을 구비한 도가니(7)를 포함한다. 물질 공간(10)에는 증발하는 유기 물질이 배치된다. 도가니(7) 바로 밑에는 스테잉(staying) 스프링(12,13) 및 열 센서(14)를 구비한 스테이(stay)(11)가 존재한다. 증발원(4) 상부에는 석영 튜브(15)가 존재하고, 이는 거의 45°각도로 다른 석영 튜브(16)와 연결된다. 상기 석영 튜브(16)의 앞쪽에는 코팅될 기판(17)이 존재한다. 이 코팅 장치(1)에 대한 더 구체적인 설명은 DE 102 24 908 A1을 참조할 수 있다.

도 2는 두 개의 석영 튜브(15,16)를 다시 도시한 것으로, 이번에는 석영 튜브(15)가 다른 석영 튜브(16)에 수직으로 연결된다. 석영 튜브(15)는 일단이 다른 석영 튜브(16)에서 종결되고, 타단은 다른 석영 튜브(18)와 연결되는데, 이 다른 석영 튜브(18)는 일 단부에 증발원(4)이 배치된다. 도 2에서, 석영 튜브(18)의 상단은 유리구(glass sphere)(19)에 의해 폐쇄된다. 이 유리구(19)는 유리 막대(20,21)와 연결되는데, 이 유리 막대는 하단에 구형 캡(23)이 배치된 램(22) 및 램 가이드(24)에 의해 안내된다. 상기한 유리구(19), 유리 막대(20,21), 램(22) 및 램 가이드(24), 및 구형 캡(23)은 밸브(25)를 구성한다. 상기 유리구(19), 유리 막대(20,21), 램(22) 및 램 가이드(24), 및 구형 캡(23)은 석영 유리로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 밸브(25)가 개방된 상태에서, 구형 캡(23)은 위쪽으로 램 가이드(24)에 의해 형성된 공간을 밀폐한다. 석영 튜브(18), 유리구(19), 유리 막대(20) 및 구형 캡(23)은 가열 수단(도시되지 않음)에 의해 증발원(4)의 물질이 증발하는 온도와 거의 같거나 더 높은 온도로 가열된다. 바람직하게는, 증발원(4)의 물질이 증발하는 온도보다 5% 내지 50% 더 높게 유지된다.

밸브(25)가 폐쇄된 상태에서, 유리구(19)는 석영 튜브(18)의 개구를 폐쇄한다. 증기는 석영 튜브(18)의 내벽 또는 유리구(19)의 하부면에서 응축될 수 없기 때문에, 석영 튜브(18)에서 증기압이 형성되어 증발원(4)의 물질의 추가 증발을 방지한다.

상기 밸브가 개방될 때, 유리구(19)는 유리 막대(20,21)에 의해 위로 상승되어 구형 캡(23)를 폐쇄한다.

따라서, 증발원(4)에서 증발된 물질로 인해 유리 막대(20,21), 구형 캡(23) 및 램(22)이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 석영 튜브들(15,16,18)의 배열은 절대적인 것은 아니다. 도 1에 따른 장치의 밸브(25)도 여기서 설명된 석영 튜브(15)에 배치될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 장치의 부분 사시도이다. 여기서 석영 튜브(15,16)는 단면으로 도시되지 않았으나, 석영 튜브(18) 및 램 가이드(24)는 단면으로 도시되었다.

석영 튜브들(15,16,18)에는 복수의 니플(nipple)이 명확히 도시되어 있으며, 그 중 일부에 대해서만 참조 번호 30 내지 35가 제공되어 있다. 이러한 니플은 가열 코일들(36 내지 39)(일부만 도시됨)을 제 위치에 유지하는 역할을 한다.

상기 가열 코일에 의하여, 석영 튜브들(15,16,18)은 증발할 물질의 증발 온도에 상응하는 온도로 가열된다. 도 3에 도시된 유리구(19)는 구형 캡(23) 내에 존재하는데, 도 2의 위치에서는 석영 튜브(18)를 통해 가열되고, 도 3의 위치에서는 램 가이드(24), 램(22) 및 구형 캡(23)에 의해 가열된다.

도 2 및 도 3에 도시된 밸브는 증발된 물질이 그 벽에 응축될 수 없도록 거의 500℃까지 가열될 수 있어야 한다. 상기 밸브는 한편으로는 고온에 견딜 수 있고 다른 한편으로는 화학적으로 비활성인 석영 유리로 구성되며, 따라서 OLED 물질은 고급 강철 등과 접촉하여 발생할 수 있는 분해가 일어나지 않는다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치는 증발원에서 기판으로의 증발 물질 흐름을 필요에 따라 중단시킬 수 있고, 기판이 아닌 구조부에 물질 적층이 발생하지 않는 효과가 있다. 즉, 밸브가 폐쇄되면, 기판이 더 이상 코팅되지 않고, 이때 증발 물질이 더 이상 소비되지 않아 증발 물질을 절약할 수 있다.

Claims

기판(17)을 코팅할 물질이 증발하는 증발원(4),

상기 증발원(4)에서 상기 기판(17)까지 증기를 전달하는 기구, 및

상기 증기 전달 기구에 제공되는 기계적 증기 차단 기구를 포함하는 기판 코팅 장치에 있어서,

상기 증기 차단 기구는 증발될 물질의 증발 온도와 같거나 더 높은 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기 차단 기구의 온도는 증발될 물질의 증발 온도보다 5% 내지 50% 더 높은 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 증기 전달 기구는 증발될 물질의 증발 온도와 같거나 더 높은 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기 차단 기구는 석영 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기 전달 기구는 석영 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기 차단 기구는 밸브인 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기 전달 기구는 하나 이상의 석영 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증기 전달 기구는 두 개의 석영 튜브를 포함하고, 상기 증기 차단 기구는 두 개의 석영 튜브 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 따른 기판 코팅 장치의 증기 차단 기구를 구성하는 밸브로서,

a) 적어도 반구형 면을 가진 본체;

b) 상기 본체에 연결된 막대;

c) 상기 본체의 적어도 일부를 수용하기 위한 구형 캡; 및

d) 상기 막대가 이동할 수 있는 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
제9항에 있어서,

상기 본체는 구체(sphere)인 것을 특징으로 하는 밸브.
제9항에 있어서,

증기 전달 기구는 서로 수직으로 연결된 두 개의 석영 튜브를 포함하고, 상기 막대의 종축은 적어도 하나의 석영 튜브의 종축과 일치하는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서,

상기 증기 전달 기구는 가열 코일(36,37,38,39)의 설치를 위한 니플(30 내지 35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제12항에 있어서,

상기 니플(30 내지 35)은 석영 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 증발될 물질은 발광다이오드의 제조를 위한 유기 물질인 것을 특징으로 하는 기판 코팅 장치.