KR100809930B1 - 증착원 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모든 증착 재료에 균일하게 열을 공급할 수 있는 구조를 가짐으로써 증착 재료 증기를 균일하게 발생시키고 증착 재료의 낭비를 방지할 수 있는 증착원을 개시한다. 본 발명에 따른 증착원은 상단에 셀 캡이 장착되어 있는 증착 셀; 및 증착 셀의 외부에 설치된 가열 수단을 포함하되, 증착 셀은 내부 공간을 형성하는 바닥 부재와 외벽 부재 및 외벽 부재로부터 연장되어 내부 공간을 복수의 단위 공간들로 구분하는 내벽 부재를 포함한다. 여기서, 내벽 부재는 그 종단이 서로 연결되어 단위 공간들을 독립적인 공간으로 구성할 수 있으며, 이때 내벽 부재들은 방사형으로 연장되어 있어 단위 공간들이 방사형으로 배치된다. 내벽 부재들은 그 종단이 서로 이격되어 단위 공간들이 서로 연결될 수 있으며, 내벽 부재의 높이를 외벽의 높이보다 낮게 설정할 수 있다.
증착원

Description

증착원{Deposition source}
도 1은 본 발명에 따른 포인트 증착원의 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착원을 구성하는 증착 셀의 사시도 및 평면도.
도 4는 도 2의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원을 구성하는 증착 셀의 사시도 및 평면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착원을 구성하는 증착 셀의 사시도.
본 발명은 증착 재료 증기의 균일한 발생 및 증착 재료의 낭비를 방지할 수 있는 구조를 갖는 증착원에 관한 것이다.
열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(예를 들어, 유기물)의 증기를 이용하여 기판 표면에 예를 들어, 증착 재료층(예를 들어, 유기물층)을 형성하는 기술로서, 증착원(deposition source) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증 착 재료의 증기는 증착원 밖으로 이동한 후 기판 표면에서 응축된다.
이와 같은 기능을 수행하는 증착원은 그 형상 및 증착 재료 증기의 배출 분포 형태에 따라 크게 포인트 증착원(point source)과 선형 증착원(linear source)으로 구분된다.
포인트 증착원의 단면도로서, 내부에 증착 재료가 수용되는 증착 셀(이하, "셀"로 정의함), 셀 상단에 장착된 셀 캡 및 셀 외측에 설치되어 셀 내의 증착 재료에 열을 공급하는 가열 수단(예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)을 포함한다.
가열 수단에서 발생한 열은 셀에 전달되며, 따라서 셀 내부에 수용된 증착 재료가 가열, 기화되어 증착 재료 증기가 발생된다. 증착 재료 증기는 셀 캡에 형성된 개구를 지나 외부, 즉 기판(챔버 내부에 장착된 상태)을 향하여 배출된다.
유기 발광 소자의 유기물층을 형성하기 위하여 사용되는 유기물은 온도에 매우 민감하며, 따라서 셀 내의 온도 편차, 즉 셀 내에 담겨져 있는 유기물의 온도 분포가 균일하게 유지되는 것이 바람직하다.
그러나, 유기물 재료가 수용, 가열되는 셀의 내부 공간 중에서 가열 수단에 인접한 유기물, 즉 셀의 벽에 인접한 유기물에는 충분한 열이 공급되는 반면에, 셀의 벽에서 멀어질수록 유기물에 전달되는 열이 적어지며, 특히 셀의 중심부에 위치한 유기물은 가장 적은 양의 열을 전달받을 수 밖에 없다.
따라서, 셀의 벽 주변에 있는 유기물의 온도와 비교하여, 셀의 중심부에 위치하는 유기물의 온도는 상대적으로 낮게 되며, 이러한 상태에서 증착 공정이 진행될 경우, 유기물의 증기는 셀의 전 면적에 걸쳐 균일하게 발생하지 않는다.
한편, 셀의 벽 주변에서의 높은 유기물 온도와 중심부의 비교적 낮은 유기물 온도는 셀 내에서 불균일한 유기물 높이를 발생시킨다. 즉, 다량의 열을 전달받는 셀의 벽 주변에 있는 고온의 유기물은 원활하게 기화되는 반면에, 셀의 중심부에 위치하는 비교적 저온의 유기물은 상대적으로 기화 속도가 낮아질 수 밖에 없다. 따라서, 일정 시간 경과된 후, 셀 중심부의 유기물의 높이가 셀의 벽 주변의 유기물의 높이보다 높아진다.
일정 시간 동안 증착 공정이 진행된 후, 유기물이 채워진 새로운 증착원으로 교체하여야 한다. 증착원 교체 시기임에도 불구하고 위와 같은 이유로 인하여 셀의 중심부에는 다량의 유기물이 존재하게 되며, 따라서 고가의 유기물을 폐기해야만 하는 문제점이 수반된다.
본 발명은 증착원을 구성하는 증착 셀의 구조 및 그 사용 과정에서 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모든 증착 재료에 균일하게 열을 공급할 수 있는 구조를 가짐으로써 증착 재료 증기를 균일하게 발생시키고 증착 재료의 낭비를 방지할 수 있는 증착원을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착원은 상단에 셀 캡이 장착되어 있는 증착 셀; 및 증착 셀의 외부에 설치된 가열 수단을 포함하되, 증착 셀은 내부 공간을 형성하는 바닥 부재와 외벽 부재 및 외벽 부재로부터 연장되어 내부 공간을 복수의 단위 공간들로 구분하는 내벽 부재를 포함한다.
여기서, 내벽 부재는 그 종단이 서로 연결되어 단위 공간들을 독립적인 공간으로 구성할 수 있으며, 이때 내벽 부재들은 방사형으로 연장되어 있어 단위 공간들이 방사형으로 배치된다.
한편, 내벽 부재들은 그 종단이 서로 이격되어 단위 공간들이 서로 연결될 수 있으며, 내벽 부재의 높이를 외벽의 높이보다 낮게 설정할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 포인트 증착원의 단면도로서, 본 발명에 따른 증착원(10)은 측벽 부재(11), 바닥 부재(12), 및 측벽 부재(11) 내에 장착된 증착 셀(100, 200 또는 300; 이하, "셀"로 정의함), 셀(100, 200 또는 300)에 장착된 셀 캡(13) 및 측벽 부재(11)와 셀(100, 200 또는 300) 사이에 설치되어 셀(100, 200 또는 400) 내에 수용된 증착 재료(M; 예를 들어, 유기물)에 열을 공급하는 가열 수단(14)을 포함한다.
셀 캡(13)의 중앙부에는 개구(13-1)가 형성되어 있으며, 가열 수단(14)에서 발생된 열에 의하여 생성된 유기물(M)의 증기는 이 개구(13-1)를 통하여 외부, 즉 챔버 내부에 장착된 기판(도시되지 않음)으로 배출된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착원을 구성하는 셀의 사시도 및 평면도로서, 본 실시예에 따른 셀(100)은 바닥 부재(102) 및 외벽 부재(101)를 포함하며, 셀(100)에는 바닥 부재(102)와 외벽 부재(101)에 의하여 상부가 개방된 공간이 형성된다.
본 실시예에 따른 셀(100)은 외벽 부재(101)에서 연장된, 적어도 하나의 내벽 부재(103)를 더 포함한다. 내벽 부재(103)는 외벽 부재(101)에서 연장되며, 그 종단은 외벽 부재(101)의 내면에 고정된다. 따라서, 외벽 부재(101) 내의 공간은 이 내벽 부재(103)에 의하여 적어도 2개 이상의 단위 공간(110)으로 분리된다.
내벽 부재(103)와 외벽 부재(101)는 열 전도도가 우수한 금속 재료(예를 들어, 티타늄)로 구성되며, 특히 외벽 부재(101)는 외측에 장착된 가열 수단(도 1의 14)에서 발생한 열이 직접적으로 전달된다.
본 실시예에 따른 셀(100)의 구체적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 2, 도 3 및 도 2의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도인 도 4에서는 외벽 부재(101)로부터 중심부를 향하여 방사형으로 연장된 5개의 내벽 부재(103)를 도시하고 있다. 이 내벽 부재(103)들은 외벽 부재(101) 내의 공간부 중심부에서 서로 연결되며, 따라서, 외벽 부재(101)의 내부 공간은 외벽 부재(101)와 내벽 부재(103)에 의하여 한정된 5개의 단위 공간(110)으로 구분된다. 각 단위 공간(110)에는 증착 재료(M)가 수용된다.
이와 같은 구조의 셀(100)을 포함한 증착원을 이용하여 증착 공정을 진행하는 과정에서 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
각 단위 공간(110) 내에 증착 재료(M)를 수용시킨 상태에서 가열 수단(14)을 가동하면, 가열 수단(14)에서 발생한 열은 셀(100)의 외벽 부재(101)로 전달된다. 외벽 부재(101)로 전달된 열 중 일부는 외벽 부재(101)를 통하여 각 단위 공간(110) 내에 수용된 증착 재료(M)로 전달되어 증착 재료를 가열시킨다.
한편, 외벽 부재(101)로 전달된 열의 일부는 외벽 부재(101)로부터 연장된 각 내벽 부재(103)로 전달되며, 따라서, 열은 각 내벽 부재(103)에 인접한 증착 재료로 전달된다.
결과적으로, 외벽 부재(101)에서 전달된 열 및 각 내벽 부재(103)로부터 전달된 열에 의하여 각 단위 공간(110) 내에서 수용된 증착 재료(M)는 균일하게 가열, 기화된다.
이러한 증착 재료(M)의 균일한 가열은 모든 단위 공간(110) 내에서 이루어지며, 따라서 셀(100) 전체적으로 증착 재료 증기가 균일하게 발생된다.
이 외에, 셀(100)의 전체 내부 공간과 비교하여 각 단위 공간(110)은 작은 체적(폭)을 갖고 있기 때문에 각 단위 공간(110) 내에 수용된 증착 재료(M)의 중앙부에도 둘러싼 외벽 부재(101) 및 내벽 부재(103)로부터 충분한 열이 공급될 수 있으며, 따라서 각 단위 공간(110)의 중앙부에 위치한 증착 재료는 그 외측에 있는 증착 재료와 동일한 속도로 기화될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에서는 각 단위 공간(110)이 대략적인 원통 형상으로 구성되어 있음을 도시하고 있으나, 각 내벽 부재(103)의 연장 방향 및 길이에 따라 사각 기둥 형상, 오각 기둥 형상 등 그 형상은 제한되지 않는다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원을 구성하는 셀의 사시도 및 평면도로서, 본 실시예에 따른 셀(200) 역시 바닥 부재(202) 및 외벽 부재(201)를 포함하며, 셀(200) 내에는 바닥 부재(202)와 외벽 부재(201)에 의하여 상부가 개방된 공간이 형성된다.
본 실시예에 따른 셀(200)은 외벽 부재(201)에서 연장된, 적어도 하나의 내벽 부재(203)를 더 포함한다.
내벽 부재(203)는 외벽 부재(201)로부터 연장되며, 그 종단은 외벽 부재(201)에서 연장된 또 다른 내벽 부재의 종단과 이격되어 있다. 따라서, 외벽 부재(201) 내의 공간은 이 내벽 부재(203)들에 의하여 서로 연결된, 적어도 2개 이상의 서로 연결된 단위 공간(210)으로 분리된다.
내벽 부재(203)와 외벽 부재(201)는 열 전도도가 우수한 금속 재료(예를 들어, 티타늄)로 구성되며, 특히 외벽 부재(201)는 외측에 장착된 가열 수단에서 발생한 열이 직접적으로 전달된다.
본 실시예에 따른 셀(200)의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
도 5 및 도 6에서는 외벽 부재(201)로부터 중심부를 향하여 방사형으로 연장된 6개의 내벽 부재(203)를 도시하고 있다. 이 내벽 부재(203)들은 외벽 부재(201) 내의 공간부 중심부에서 서로 이격되어 있으며, 따라서, 외벽 부재(201)의 내부 공간은 서로 연결된 6개의 단위 공간(210)으로 구분된다. 각 단위 공간 및 중심부에는 증착 재료가 수용된다.
이와 같은 구조의 셀(200)을 포함한 증착원을 이용하여 증착 공정을 진행하는 과정에서 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
각 단위 공간(210) 내에 증착 재료를 수용시킨 상태에서 가열 수단(도 1의 14)을 가동하면, 가열 수단(14)에서 발생한 열은 외벽 부재(201)로 전달된다. 외벽 부재(201)로 전달된 열 중 일부는 외벽 부재(201)를 통하여 각 단위 공간(210) 내 에 수용된 증착 재료로 전달되어 증착 재료를 가열시킨다.
한편, 외벽 부재(201)로 전달된 열의 일부는 외벽 부재(201)로부터 연장된 각 내벽 부재(203)로 전달되며, 따라서, 열은 각 내벽 부재(203)에 인접한 증착 재료로 전달된다. 결과적으로, 외벽 부재(201)에서 전달된 열 및 각 내벽 부재(203)로부터 전달된 열에 의하여 각 단위 공간(210) 내에서 수용된 증착 재료는 균일한 상태로 가열, 기화된다.
이러한 증착 재료의 균일한 가열은 모든 단위 공간(210) 내에서 이루어지며, 따라서 셀(200) 전체적으로 증착 재료 증기가 균일하게 발생된다.
이 외에, 셀(200)의 전체 내부 공간과 비교하여 작은 체적(폭)을 갖는 각 단위 공간(210) 내에 수용된 증착 재료의 중앙부에도 각 단위 공간(210)의 한정하는 외벽 부재(210) 및 내벽 부재(203)로부터 충분한 열이 공급될 수 있으며, 따라서 각 단위 공간(210)의 중앙부에 위치한 증착 재료도 외측의 증착 재료, 즉 외벽 부재(210)와 내벽 부재(203)에 인접한 증착 재료와 동일한 속도로 기화될 수 있다.
한편, 내벽 부재(203)가 존재하지 않는 셀(200)의 중심부에 위치하는 증착 재료에는 각 내벽 부재(203)의 종단을 통하여 열이 전달되며, 따라서 모든 증착 재료의 균일한 가열 및 기화가 이루어진다.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.
예를 들어, 도 2 및 도 5는 각 실시예에 따른 증착원을 구성하는 셀(100 및 200)에서 각 내벽 부재(103 및 203)의 높이가 셀(100 및 300)의 높이, 즉 외벽 부재(101 및 201)와 동일한 상태를 도시하고 있으나, 각 내벽 부재(103 및 203)의 높이는 이에 제한되지 않는다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
셀(100 또는 200) 상부에 결합되는 셀 캡(도 1의 13)에 가열 수단이 장착되는 경우, 증착 공정 초기에 증착 재료의 상부에도 열이 균일하게 가해진다. 그러나, 증착 공정이 진행됨에 따라 캡(13)에 장착된 가열 수단으로부터의 열이 증착 재료에 충분하게 공급되지 않는 지점까지 증착 재료의 높이가 감소하게 된다.
이러한 점을 고려하여 도 7에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 셀(300)에서는, 각 내벽 부재(303)를 바닥 부재(302)로부터 캡(13)에 장착된 가열 수단으로부터의 열이 공급되지 않는 지점까지 연장하는 구성을 갖고 있다.
따라서, 증착 공정 초기에는 셀(300)의 상부에 위치하는 증착 재료, 즉 내벽 부재(303)와 대응하지 않는 증착 재료에도 셀 캡(13)에 장착된 가열 수단에서 발생한 열이 직접적으로 전달되어 가열 기화된다.
이후, 증착 공정이 진행됨에 따라 증착 재료의 높이가 낮아져 셀 캡(13)에 장착된 가열 수단으로부터 증착 재료로 열이 도달하지 않더라도 각 내벽 부재(303)를 통하여 전달된 열에 의하여 증착 재료는 균일하게 가열될 수 있다.
본 발명에 따른 증착원은 증착 재료가 수용되는 증착 셀 내의 공간을 다수의 내벽을 이용하여 다수의 단위 공간으로 구분함으로써 각 단위 공간 내에 수용된 증착 재료를 균일하게 가열, 기화시킬 수 있다. 또한, 외벽뿐만 아니라 증착 셀의 중앙부로 연장된 각 내벽을 통하여 열이 공급됨으로써 모든 증착 재료를 가열, 기화시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 상단에는 셀 캡이 장착되어 있는 증착 셀; 및
    증착 셀의 외부에 설치된 가열 수단을 포함하되,
    상기 증착 셀은, 내부 공간을 형성하는 바닥 부재와 외벽 부재 및 상기 외벽 부재로부터 연장되어 내부 공간을 복수의 단위 공간들로 구분하는 내벽 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내벽 부재들은 그 종단이 서로 연결되어 상기 단위 공간들은 독립적인 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착원.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 내벽 부재들은 방사형으로 연장되어 상기 단위 공간들이 방사형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 증착원.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 내벽 부재들은 그 종단이 이격되어 상기 단위 공간들이 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 증착원.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내벽 부재는 그 높이가 외벽의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 증착원.
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