KR100794343B1 - Evaporator source of organic thin film vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 분리된 유입구를 통해 들어와 혼합된 호스트 물질과 도판트 물질을 노즐을 통해 분사하는 증착원을 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a schematic view of a deposition source for injecting a mixed host material and a dopant material through a nozzle through a conventional inlet.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a deposition source of a top-down organic thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원 하우징 하단에 위치한 노즐부의 사시도이다. 3 is a perspective view of a nozzle unit located at the bottom of a deposition source housing according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙에서 외곽으로 갈수록 천공의 크기가 커지도록 형성된 헤드의 평면도이다. Figure 4 is a plan view of the head formed to increase the size of the perforation from the center to the outside in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중앙에서 외곽으로 갈수록 천공 사이의 간격이 좁아지도록 형성된 헤드의 평면도이다. 5 is a plan view of a head formed to narrow the interval between the perforations from the center to the outside according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 기판 110: 증착원 하우징100: substrate 110: deposition source housing
120: 헤드 125: 천공120: head 125: perforated
130: 노즐부 135: 슬릿130: nozzle 135: slit
140: 밸브 장치 200: 증착원140: valve device 200: vapor deposition source
본 발명은 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 유입구를 통해 호스트 물질(host material), 도판트 물질(dopant material)과 가스가 들어와 물질의 혼합이 용이하고, 헤드와 노즐 두 부분을 거쳐 기판에 물질을 분사함으로써 열에 의한 기판의 손상을 줄이고 박막의 균일도를 향상시키는 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원에 관한 것이다.The present invention relates to a deposition source of a top-down organic thin film deposition apparatus, and more particularly, a host material, a dopant material and a gas are introduced through a single inlet to facilitate mixing of a material, and a head. The present invention relates to a deposition source of a top-down organic thin film deposition apparatus which reduces damage to a substrate by heat and improves uniformity of a thin film by spraying a substance on a substrate through two parts of a and a nozzle.
유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Diodes) 증착 장비는 크게 증착원이 기판 아래에 위치하는 상향식 증착 방법을 사용하는 것과 증착원이 기판 위에 위치하는 하향식 증착 방법을 사용하는 것으로 나뉜다. 하향식 증착 장치는 증착 장치 외부에서 이송관을 통해 기화된 증착 물질을 유입시켜 헤드 구조를 통하여 기판에 분사를 하여 증착을 시킨다. Organic Light Emitting Diodes (OLED) deposition equipment is largely divided into using a bottom-up deposition method in which the deposition source is located below the substrate and a top-down deposition method in which the deposition source is located above the substrate. The top-down deposition apparatus injects vaporized deposition material through the transfer pipe from the outside of the deposition apparatus and sprays the substrate through the head structure to deposit the deposition.
도 1은 종래의 분리된 유입구를 통해 들어와 혼합된 호스트 물질과 도판트 물질을 노즐을 통해 분사하는 증착원을 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a schematic view of a deposition source for injecting a mixed host material and a dopant material through a nozzle through a conventional inlet.
종래에는 한 쪽 끝단에서 호스트 물질과 가스를 유입시키고 또 다른 끝단에서 도판트 물질과 가스를 유입시키는 방법으로, 양단에서 유입된 두 물질이 혼합된 후 기판(100)으로 증착 물질을 분사시킨다. 이때, 기판(100)을 회전시키면서 증착이 이루어지도록 하여 박막의 균일도를 향상시킨다. Conventionally, the host material and the gas are introduced at one end and the dopant material and the gas are introduced at the other end. After the two materials introduced at both ends are mixed, the deposition material is sprayed onto the
각각의 끝단에서 유입되는 가스의 압력은 다르기 때문에 서로 다른 유량 제 어장치(MFC; Mass Flow Cotroller)를 이용하여 호스트 물질과 도판트 물질의 혼합비를 맞춘다. 따라서, 두 물질이 일정한 성분비를 가지면서 혼합되도록 하는 것이 어렵다는 문제점이 있다. 특히 노즐 헤드의 중간 부분에 두 물질이 용이하게 퍼지도록 하여 혼합시키는 것이 어렵다. Since the pressure of the gas flowing in each end is different, different flow control devices (MFC) are used to adjust the mixing ratio of the host material and the dopant material. Therefore, there is a problem that it is difficult to mix the two materials having a constant component ratio. In particular, it is difficult to mix the two materials easily in the middle part of the nozzle head.
그리고 노즐 헤드에 타공된 천공에서 물질이 응고되어 천공이 막히는 현상을 방지하기 위해서 일반적으로 노즐 헤드에는 열원이 공급된다. 노즐 헤드로부터 직접적으로 증착 물질이 기판(100)에 분사되는 경우 열원에 의해 기판(100)이 손상된다는 문제점도 있다. In addition, a heat source is generally supplied to the nozzle head in order to prevent a phenomenon in which the hole is clogged due to solidification of the material in the punched hole in the nozzle head. In addition, when the deposition material is sprayed onto the
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 유입구를 통해 호스트 물질(host material), 도판트 물질(dopant material)과 가스가 들어와 물질의 혼합이 용이하고, 헤드와 노즐 두 부분을 거쳐 기판에 물질을 분사함으로써 열에 의한 기판의 손상을 줄이고 기판 박막의 균일도를 향상시키는 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원을 제공하는 것이다.The present invention is designed to improve the above problems, and the technical problem to be achieved by the present invention is that a host material, a dopant material and a gas enter through a single inlet, and it is easy to mix materials. The present invention provides a deposition source of a top-down organic thin film deposition apparatus that sprays a material onto a substrate through a head and a nozzle to reduce damage to the substrate by heat and improve uniformity of the substrate thin film.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원은 상부에 증착 물질과 가스가 유입되는 입구를 가지고 하부에는 슬롯 형상의 출구가 형성된 증착원 하우징, 상기 증착원 하우징 내부의 중간에 위치하여 상기 증착원 하우징 내 영역을 분리하며 천공이 형성된 헤드 및 상기 증착원 하우징의 하단 출구에 형성되어 중앙에서 외곽으로 갈수록 폭이 넓어지도록 슬릿이 형성된 노즐부를 포함한다. In order to achieve the above object, the deposition source of the top-down organic thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention has an inlet through which the deposition material and the gas flows in the upper portion, the lower portion of the deposition source housing formed with a slot-shaped outlet, the deposition source Located in the middle of the housing to separate the region inside the deposition source housing and formed in the perforated head and the bottom outlet of the deposition source housing, the nozzle portion is formed so that the width is wider from the center toward the outer.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for describing a deposition source of a top-down organic thin film deposition apparatus according to embodiments of the present invention.
증착원 하우징(110)의 입구를 통해 유입되는 것은 호스트 물질, 도판트 물질, 가스(불활성 가스)이다. 호스트 물질은 유기화합물, 유기금속화합물, 고분자 등의 유기물 재료를 가열하여 증발된 물질이고 도판트 물질은 발광의 색을 달리하도록 하는 물질이다. 호스트 물질, 도판트 물질과 함께 불활성 가스가 유입되는데, 불활성 가스는 기상유기물의 이동매체 역할을 하고 기상유기물의 이송량을 미세하게 제어하며 기상유기물을 균일하게 분산시키는 역할을 한다. 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 질소(N2) 등이 사용된다. 본 발명에 있어서 유입되는 불활성 가스는 증착시키고자 하는 물질과 물질의 성질에 따라 상기 제시한 물질에 한정되지 않고 다양하게 선택될 수 있다. What is introduced through the inlet of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원(200)의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of the
본 발명의 실시예에 따른 유기 박막 증착 장치의 증착원(200)은 증착원 하우징(110), 천공(125)이 형성된 헤드(120) 및 슬릿(135)이 형성된 노즐부(130)를 포함하여 구성된다. The
증착원 하우징(110)은 상부에는 증착 물질과 가스가 유입되는 좁은 입구를 가지고 하부에는 슬롯 형상의 출구가 형성되어 있다. 입구는 가스의 유량을 조절하는 유량 제어 장치(MFC)(미도시)와 연결되어 유입되는 가스의 양을 조절한다. 하나의 입구를 통해서 호스트 물질(host material), 도판트 물질(dopant material), 가스가 유입되고, 하나의 유량 제어 장치에 의해서 가스의 유량이 제어될 수 있어서 증착 물질의 혼합이 용이하다. The
증착원 하우징(110)의 입구 또는 입구와 연결되는 이송관(미도시) 중간에 밸브 장치(140)를 형성할 수 있다. 밸브 장치(140)에 의해 공정 시간 이외의 시간에는 밸브(140)를 닫아 물질이 증착원(200) 안으로 유입되는 것을 막아 낭비되는 재료의 양을 최소화 할 수 있다. 증착 물질인 유기물이 고가인 점을 감안할 때 밸브 장치(140)로 증착 비용을 크게 줄일 수 있다. The
헤드(120)는 증착원 하우징(110)의 좁은 입구를 지나 아래로 단면적이 넓어지는 증착원 하우징(110)의 중간에 형성되어 증착원 하우징(110) 내 영역을 상하 두 부분으로 분리한다. 헤드(120)에는 천공(125)이 뚫려 있어서 증착원 하우징(110)의 입구로부터 들어온 증착 물질이 천공(125)을 지나 아래로 관통하게 된다. 천공(125)의 반지름은 다양하게 형성될 수 있는데, 증착 물질이 응고하여 천공(125)이 막히는 것을 방지하기 위해 헤드(120)에는 열원이 제공될 수 있다. 천공(125)의 크기와 간격은 도 4와 도 5를 참조하여 후술하기로 한다. The
노즐부(130)는 증착원 하우징(110)의 하단 출구에 형성되어 증착 물질이 관통하도록 긴 슬릿(135)이 형성되어 있다. 슬릿(135)은 슬릿(135)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성됨이 바람직하다. 노즐부(130)는 증착원 하우징(110)에 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 제작되어 증착원 하우징(110)의 하단 출구에 고정될 수 있다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원 하우징(110) 하단에 위치한 노즐부(130)의 사시도이다. 3 is a perspective view of the
도면과 같이, 슬릿(135)은 슬릿(135)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성됨이 바람직하다. 일반적으로, 증착원(200)이 고정된 상태로 하부의 기판(100)이 움직이면서, 또는 하부의 기판(100)이 고정된 상태에서 상부에 있는 증착원(200)이 움직이면서 대면적 기판(100)에 대하여 증착이 이루어진다. 폭이 일정한 슬릿(135)을 사용하면, 증착원(200)에서 증착 물질이 분사되어 기판(100)에 증 착이 이루어질 때, 증착원(200)에서 증착 물질이 분사되는 슬릿(135)의 길이 방향으로 기판(100)의 외곽에는 적은 양의 증착 물질이 도달하여 균일한 증착이 이루어지지 않게 된다. 따라서 슬릿(135)의 외곽으로 갈수록 폭이 커지도록 하여 상대적으로 슬릿(135)의 외곽으로 많은 양의 증착 물질이 관통하게 함으로써 기판(100)의 외곽에 더 많은 양의 증착 물질이 도달하도록 하여 균일한 증착막을 형성시킬 수 있다. As shown in the figure, the
종래에는 천공이 형성된 샤워헤드로부터 분사된 증착 물질이 직접 기판(100)에 닿아 샤워헤드의 열원에 의해 기판(100)이 손상될 위험이 있었다. 그러나 본 발명에서는 증착 물질이 천공(125)이 형성된 헤드(120)를 통과 한 후 다시 노즐부(130)의 슬릿(135)을 통과하여 기판(100)에 도달하기 때문에 헤드(120)에 공급되는 열원에 의한 기판(100)의 손상을 방지할 수 있으면서, 동시에 전술한 슬릿(135)의 형상으로 기판(100)에 균일한 박막을 형성시킬 수 있다. In the related art, a deposition material sprayed from a perforated showerhead directly touches the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙에서 외곽으로 갈수록 천공(125)의 크기가 커지도록 형성된 헤드(120)의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 중앙에서 외곽으로 갈수록 천공(125) 사이의 간격이 좁아지도록 형성된 헤드(120)의 평면도이다. 4 is a plan view of the
도 4와 같이, 헤드(120)에 형성된 천공(125)은 헤드(120)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 직경이 커지도록 형성됨이 바람직하다. 증착원 하우징(110)의 좁은 입구를 통하여 증착 물질이 유입되기 때문에, 헤드(120)의 중앙부에 비해 헤드(120)의 주변부에 상대적으로 적은 양의 물질이 도달하게 된다. 따라서 천공(125)의 크기가 일정하다면 헤드(120)의 하단으로 플로우(flow)되는 양이 주변부가 중앙부에 비해 상대적으로 적어지게 된다. 따라서, 헤드(120)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 직경이 커지도록 하여 외곽으로 갈수록 증착 물질이 관통하도록 하는 단면적을 크게함으로써 헤드(120) 아래에 노즐부(130)에 증착 물질이 균일하게 공급될 수 있도록 할 수 있다. As shown in FIG. 4, the
또한, 도 5와 같이, 헤드(120)에 형성된 천공(125) 중심 사이의 간격은 헤드(120)의 중앙에서 외곽으로 갈수록 좁아지도록(a>b>c) 함이 바람직하다. 외곽으로 갈수록 중심 사이의 간격이 좁아지므로 중심 사이의 간격이 일정한 경우보다 헤드(120)의 외곽에 있는 천공(125)으로 더 많은 양의 증착 물질이 관통하도록 하여 헤드(120) 아래에 있는 노즐부(130)에 증착 물질이 균일하게 공급될 수 있도록 할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5, the distance between the centers of the
따라서, 상기 설명한 바와 같이 헤드(120)에 형성된 천공(125)의 크기와 간격을 조절하여 일차적으로 노즐부(130)에 증착 물질이 균일하게 될 수 있도록 하고, 다시 노즐부(130)의 슬릿(135) 모양을 통해 기판(100)에 균일하게 증착 물질이 분사될 수 있도록 하여 증착막의 균일도를 향상시키고 동시에 헤드(120)에 공급되는 열원에 의한 기판(100)의 손상을 방지할 수 있다. Therefore, as described above, by controlling the size and spacing of the
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상 기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention. Should be interpreted as
상기한 바와 같은 본 발명의 하향식 유기 박막 증착 장치의 증착원에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다. According to the deposition source of the top-down organic thin film deposition apparatus of the present invention as described above has one or more of the following effects.
첫째, 천공이 형성된 헤드와 노즐부에 형성된 슬릿의 형상으로 증착막의 균일도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. First, there is an advantage in that the uniformity of the deposited film can be improved by the shape of the head and the slits formed in the nozzle unit.
둘째, 헤드 아래에 노즐부를 두어 헤드에 공급되는 열원에 의한 기판의 손상을 방지할 수 있다는 장점도 있다. Secondly, there is an advantage that the nozzle portion under the head can be prevented from damaging the substrate by the heat source supplied to the head.
셋째, 증착원에 증착 물질을 공급하는 부분에 밸브 장치를 두어 증착 물질의 사용 효율을 높일 수 있다는 장점도 있다. Third, there is also an advantage that the use of the deposition material can be improved by placing a valve device in the portion supplying the deposition material to the deposition source.
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