KR100804521B1 - 진공 증착장치의 가열용기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 유기물이 담기며 개구부를 가진 공간부가 구비된 본체와, 상기 본체의 공간부에 설치되며 각 부위에 따라 개구들의 분포 밀도가 다른 적어도 하나의 매쉬 판부재와, 상기 본체와 결합되어 개구부를 밀폐하며 본체 내의 승화된 유기물이 토출되는 토출구가 마련된 캡을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

진공 증착장치의 가열용기{Heating crucible of deposit apparatus}

도 1은 일반적인 진공증착장치의 단면도,

도 2는 가열용기의 일부절제 분리 사시도,

도 3은 매쉬판부재의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

31; 개구

32;(본체의)공간부

33; 본체

36; 캡

40; 매쉬판부재

본 발명은 진공증착장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 승화성 물질을 가열하기 위한 가열용기(heating crucible)에 관한 것이다.

EL 소자는 능동발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시소자로서 주목받 고 있다.

EL 소자는 발광층(emitter layer) 형성용 물질에 따라 무기 EL 소자와 유기 EL 소자로 구분된다. 여기에서 유기 EL 소자는 무기 EL 소자에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

일반적인 유기 EL 소자는 기판 상부에 소정패턴의 양전극층이 형성되어 있다. 그리고 이 양전극층 상부에는 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층이 순차적으로 형성되고, 상기 전자수송층의 상면에는 상기 양전극층과 직교하는 방향으로 소정패턴의 음전극층이 형성되어 있다. 여기에서 홀 수송층, 발광층 및 전자수송층는 유기 화합물로 이루어진 유기박막들이다.

이러한 구성을 가지는 유기 EL 소자를 제조하는 과정에서 홀수송층, 발광층, 전자 수송층등의 유기박막은 내부 압력이 10^-6 내지 10^-7 torr로 조절되는 진공챔버와 이의 내부에 기판과 대향되게 설치되고 소량의 유기물이 담긴 가열용기와 이 가열용기에 설치되어 유기물을 가열 승화시키기 위한 히터를 포함하는 증착장치에 의해 형성된다.

상술한 증착장치에 의해 유기박막의 증착이 이루어지는 과정에서 가열용기의 중요성이 요구된다. 예컨데, 가열용기의 개구부가 완전히 열려 있는 경우 증착된 유기박막의 균일도가 떨어짐과 동시에 내부온도 불균일 문제 또는 유기재료의 소모가 많아서 유기 EL 소자의 제작에 많은 단점이 야기된다. 반면, 가열용기의 개구부를 점 소스(source)를 사용할 경우 유기재료 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 증착된 유기박막의 균일도 등 상술한 문제점등을 해결 할 수 있다.

그러나 이 경우 역시 열이 가열용기의 내벽에서만 유기재료로 전달되므로 가열용기 내부 온도 불균일 이라는 문제점을 가지고 있다. 실질적으로 열은 가열용기의 내부에서만 전달되므로 증착 승화율을 맞추기 위해서는 온도를 더 높여야 하므로 유기 EL 재료의 특성이 떨어지는 개시 분해 온도에 도달되어 유기 EL소자의 특성에 문제가 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 진공증착 장치의 가열용기의 일예가 대한 민국 특허 공개공보 2000-0054211호에 개시되어 있다.

개시된 가열용기는 가열에 의해서 승화된 유기물이 방출되는 개방구에 망사형의 커튼이 설치된다.

그러나 이 가열용기는 개방구에 단순한 망사상의 커튼이 설치되어 있으므로 히터로부터의 열전도가 원활하게 이루어지지 않게 되어 가열용기의 내부로부터 일차 증발하여 망상의 커튼에 증착된 이물이 원활하게 증발하지 않게 되는 문제점이 있다. 특히 상기 망상의 커튼은 그 구멍들의 밀도가 각 부위에서 일정하므로 히터에 의한 유기물의 불균일 한 가열로 인한 승화된 유기물의 밀도 차이에 따른 유기박막이 균일한 두께로 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한 일본 공개 특허번호 평 7-24205 호에는 용기의 내부에 다수의 관통공이 형성된 플레이트가 장착된 구성이 개시되어 있다.

이 가열용기는 저장용기의 내부에 다공성판이 설치되어 승화된 유기물의 밀도를 균일하게 하고 있으나 같은 개구율을 가진 다단열전도성 다공성판을 장착 및 고정하면서 밑부분의 재료 승화시 윗부분의 매수에 막혀서 재료를 많이 사용하면서 증착 승화율이 떨어지는 치명적인 단점을 가지고 있다.

물론 온도를 더 올려서 증착 승화율을 맞출수는 있으나 이와 같이 하면 상술한 바와 같이 유기재료의 개시분해 온도를 넘게 되어 유기 EL 소자의 특성에 문제가 있게 된다. 또한 유기EL소자에 있어서, 증착 승화율은 유기박막의 클러스터 형성과 관련이 매우 민감하고 중요한 요소이다. 실험에 의하면, 승화율에 따라 유기 박막의 클러스터의 크기가 틀려져 유기 EL 소자의 특성이 다르게 나타나는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기물의 증발이 원활하게 이루어져 기판에 균일한 두께의 유기막을 형성할 수 있는 진공 증착 장치의 가열용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있고 미세하게 온도조절이 가능한 진공 증착장치의 가열용기를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는,
유기물이 담기며 개구부를 가진 공간부가 구비된 본체와, 상기 본체의 공간부에 설치되며 각 부위에 따라 개구들의 분포 밀도가 다른 적어도 하나의 매쉬 판부재와, 상기 본체와 결합되어 개구부를 밀폐하며 본체 내의 승화된 유기물이 토출되는 토출구가 마련된 캡을 포함하며, 상기 매쉬판부재에 형성된 개구의 밀도 분포가 주변부로부터 중앙부로 낮아지는 것을 특징으로 하는 진공증착장치의 가열용기를 제공한다.

삭제

본 발명에 있어서, 상기 본체의 내주면과 매쉬판 부재에는 상기 매쉬판부재 의 승하강을 가이드 하는 가이드수단이 더 구비된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가열용기의 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

진공 증착장치의 가열용기는 도 1 에 도시된 바와 같이 진공챔버(21)의 내부진공증착 하고자 하는 기판(22)이 설치되고, 이 기판(22)과 대응되는 진공챔버(21)의 하면에는 유기물을 승화시키기 위한 가열용기(30)가 설치되며, 상기 기판(22)과 가열용기 사이의 기판(22)과 근접되는 측에는 기판(22)에 증착 하고자 하는 패턴과 동일한 패턴의 개구부를 가진 마스크(23)가 설치된다.

상기 가열용기(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기판(22)과 대응되는 측에 개구부(31)가 형성된 유기물이 담기는 공간부(32)를 가지는 본체(33)와, 상기 본체(33)의 내부에 적어도 하나의 매쉬판부재(40)가 설치된다. 상기 본체(33)의 외주면에는 공간부(32)에 담긴 유기물을 가열하여 승화시키기 위한 히터(34)가 설치되고, 본체(33)의 하면에는 유기물의 온도를 측정하기 위한 온도 측정수단(35)이 설치된다.

상기 본체(33)의 개구부(31)의 크기는 유기물의 증착조건 및 증차상태에 따라 변형 가능하다. 그리고 상기 매쉬판부재(40)는 본체(33)에 형성되는 공간부(32)의 수평 단면적과 실질적으로 동일한 단면적을 가지며, 이에 형성된 개구(41)의 분포 밀도는 공간부에 채워진 유기물의 가열 불균일을 보상하기 위해 히터로부터 점차적으로 멀어지는 방향으로 그 밀도가 낮게 형성된다. 즉, 매쉬판부재의 주변부의 개구밀도를 중앙부의 개구밀도 보다 높게 형성함이 바람직하다.

상기 개구(41)의 분포 밀도는 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 국부적으로 밀도의 차이를 다르게 형성할 수도 있다. 상기 본체(33)의 공간부(32)에 복수개의 매쉬판부재(40)가 적층된 경우에는 상호 간에 소정간격 이격되도록 설치함이 바람직하며, 하부에 위치되는 매쉬판부재의 개구(41)밀도를 상부에 위치된 매쉬판부재의 개구(41) 밀도 보다 높게 형성함이 바람직하다. 한편 상기 매쉬판부재의 재료는 열전도성이 좋은 금, 은, 백금등 화학적 안정성이 뛰어난 것을 사용함이 바람직하다.

한편, 상기 본체(33)의 내부에는 상기 매쉬판부재(40)의 승강을 가이드 하는 가이드수단(50)이 더 구비된다. 상기 가이드 수단(50)은 상기 본체(33)의 내주면에 길이 방향으로 적어도 하나의 가이드 레일부(51)가 설치되고 상기 매쉬판부재(40)의 가장자리에는 상기 가이드 레일부(51)와 결합되는 가이드 홈(52)이 형성되어 이루어진다. 상기 가이드 수단은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 본체내의 공간부 내에서 매쉬판부재가 회전하지 않고 승강 될 수 있는 구성이면 어느 것이나 가능하다.

그리고 상기 가열용기의 본체(33)의 상부에는 캡(36)이 결합되는데, 이 캡(36)의 중앙부에는 승화된 유기물이 토출되는 토출구(36a)가 형성된다. 상기 토출구(36a)는 유기물의 확산이 용이하도록 점차적으로 확개되도록 함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 진공 증착장치의 작동을 통하여 가열용기의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 진공 증착장치를 이용하여 기판에 유기막을 형성하기 위해서는 가열용 기의 내부의 공간부에 전자수송층, 발광층 또는 정공수송층을 형성하기 위한 유기물을 주입한다. 이때에 매쉬판부재(40)는 가이드 레일부(51)를 따라 상승시켜 유기물의 상부에 위치하여 자중에 의해 유기물이 가압되도록 한다. 이 상태에서 히터(34)에 소정의 전압을 인가하여 본체(33)를 가열함으로써 유기물이 가열되어 승화 되도록 한다.

또한 상기 유기물의 승화에 따라 유기물이 감소되고 가열용기 내부에 위치된 매쉬가 자동 하강되어 처음 증착상태의 승화율을 유지할 수 있다.

상기 유기물이 승화되는 과정에서 상기 히터(34)에 의해 본체(33)로 전달된 열은 매쉬판부재(40)를 통하여 본체의 내주면으로부터 공간부의 중앙부 측으로 전달된다. 따라서 유기물의 증발량은 상대적으로 온도가 높은 본체의 내벽과 근접된 측에서 많아지게 되는데, 유기물의 상부에 위치된 매쉬판부재(40)의 개구(41)의 밀도 분포가 그 주변부에 비하여 중앙부가 낮게 되어 있으므로 상기 온도차에 의한 유기물의 승화량의 차이를 보상하게 된다. 특히 상기 매쉬판부재(40)의 주변부의 개구(41)의 밀도가 높으므로 열전달을 위한 매쉬판부재의 단위 단면적이 넓어져 주변부로부터 주변부로의 열전달 효율이 향상된다.

또한 상기와 같은 작용은 공간부에 채워진 유기물의 량이 승화 됨에 따라 감소되면 매쉬판부재(40)는 가이드 레일을 따라 회전하지 않고 하강하여 상술한 바와 같은 작용의 산포를 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 각 부위에서 균일한 밀도로 승화된 유기물은 캡(36)의 토출구를 통하여 토출된 후 기판에 균일한 두께로 증착된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 진공증착장치의 가열용기는 유기물을 균일하게 가열할 수 있어 공간부내의 유기물의 불균일한 승화에 다른 문제점을 근본적으로 해결할 수 있으며, 나아가서는 기판에 형성된 유기막의 품질을 높일 수 있는 이점을 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 유기물이 담기며 개구부를 가진 공간부가 구비된 본체와,

   상기 본체의 공간부에 설치되며 각 부위에 따라 개구들의 분포 밀도가 다른 적어도 하나의 매쉬 판부재와,

   상기 본체와 결합되어 개구부를 밀폐하며 본체 내의 승화된 유기물이 토출되는 토출구가 마련된 캡을 포함하며,

   상기 매쉬판부재에 형성된 개구의 밀도 분포가 주변부로부터 중앙부로 낮아지는 것을 특징으로 하는 진공증착장치의 가열용기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 매쉬판부재가 적층시 상부에 위치된 매쉬판부재의 개구밀도가 하부에 위치된 매쉬판부재의 개구 밀도 보다 낮은 것을 특징으로 하는 진공증착장치의 가열용기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 본체의 내주면과 매쉬판부재에는 상기 매쉬판부재의 승하강을 가이드 하는 가이드수단이 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 진공증착장치의 가열용기.

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