KR100813199B1 - 개구부의 각도가 상이한 증착원 및 이를 이용하는 박막증착 장치 - Google Patents

Abstract

개구부의 각도가 상이한 증착원 및 이를 이용하는 박막 증착 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원은 상면은 개방되어 복수의 개구부를 형성하고, 내부에는 증착물질을 담는 도가니 및 도가니를 가열하는 가열부를 포함하며, 각각의 개구부의 개방 각도는 증착원의 중앙부에 존재하는 개구부는 직각으로, 중앙에서 외곽으로 갈수록 중앙 쪽으로 더 기울어지게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치는 증착하고자 하는 기판과, 기판의 증착이 필요 없는 부분을 가려 기판의 필요한 부분만 증착하게 하고 기판에 결합되는 마스크와, 기판과 마스크를 지지하는 기판 처킹 시스템 및 상면은 개방되어 복수의 개구부를 형성하고 내부에는 증착물질을 담는 도가니와 도가니를 가열하는 가열부로 이루어지는 증착원을 포함하는 박막 증착 장치로서, 각각의 개구부의 개방 각도는 증착원의 중앙부에 존재하는 개구부는 직각으로, 중앙에서 외곽으로 갈수록 중앙 쪽으로 더 기울어지게 형성된다.

개구부, 회전 증착원, 회전 수단, 각도, 기판 처킹 시스템

Description

개구부의 각도가 상이한 증착원 및 이를 이용하는 박막 증착 장치{The evaporators with the openings having different angles and apparatus for vapor deposition of thin film using the evaporators}

도 1은 종래의 균일한 증착을 위한 증착 장치의 개념도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다.

도 3은 개구부의 각도의 변화없이 상면으로 개방된 증착원을 이용하여 증착하는 모습을 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도가 상이한 개구부를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트를 이용하여 증착원을 회전시키는 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어를 이용하여 증착원을 회전시키는 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 증착원 20: 기판

30: 마스크 40: 기판 처킹 시스템

400: 샤프트 500: 샤프트

600: 벨트 700: 기어

본 발명은 유기물질을 증착하는 증착원을 증착시키는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래기술과 상이하게, 기판 대신에 증착원을 회전시키고 또한 증착원의 개구부의 각도를 변화를 줌으로써, 기판을 회전시키는 경우에 비하여 더 효율적으로 기판에 대하여 균일한 증착이 이루어지도록 하는 박막 증착을 위한 장치에 관한 것이다.

인터넷이 광범위하게 사용되면서, 이에 관련된 데이터 처리, 애플리케이션, 데이터 전송 등의 기술이 급속도로 발전하고 있다. 이에 따라, 디지털데이터 전송속도는 빠르게 증가하고 있으며, 자연히 그에 상응하는 응답속도로 동화상 등을 구현할 수 있는 디스플레이 소자의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 현재, 빠른 응답속도를 가지는 유기 EL이 주목받고 있으며, 유기 EL은 빠른 응답속도 이외에도 기존의 액정보다 소비전력이 작고, 가벼우며 초박형으로 만들 수 있고, 휘도가 매우 좋은 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이로 각광 받고 있다.

유기 EL은 유리 기판 위에 ITO 양극막, 유기박막, 금속 음극막을 입혀서 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기박막에서 형성되어 이를 통하여 발광하는 원리에 의한다. 즉 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결 합하며 방출되는 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기물질의 도판트의 양에 따라 나오는 빛의 파장을 조절할 수 있고 총천연색(RGB)의 구현이 가능하다. 그 구조로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO (Indium Tin Oxide)막이 있으며, 발광효율을 높이기 위해서 유기박막은 HIL, HTL, EML, ETL, EIL의 다층으로 구성되고, 그 위에 금속막(LiF-Al)이 있다. 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이며, 도판트로는 cumarine6, BczVBi 등이 사용된다.

유기 EL의 특성은 주로 유기 박막 층에 의해 정해지며, 다층의 유기박막은 고진공 분위기에서 증착을 이용하여 유기물질의 셰도우 마스크(shadow mask)를 통한 화소의 패턴을 만드는 이른바 진공 증착 방법에 의해 만들어진다. 다층의 유기 박막들이 증착되는 진공 챔버 내에는 유기물질의 증착물질, 증착원, 유리기판과 마스크의 얼라인(Align) 장치, 마스크와 기판이 정확하게 일치하였는 지 등을 알려주는 비전 시스템, 두께 모니터(thickness Monitor) 등이 설치되어 있다.

도 1은 종래의 균일한 증착을 위한 증착 장치의 개념도이다.

종래 기술에 의하면 균일하게 증착을 하고자, 마스크(30), 기판(20), 기판 처킹 시스템(40) 등을 회전시키면서 증착한다.

그러나, 기판(20)의 크기가 커질수록 기판과 마스크를 챔버의 상단에서 붙잡고 있는 기판 처킹 시스템(chuking system)(40)의 크기도 커지게 되고, 이에 따라 기판을 회전시키는데 어려움이 따른다. 또한, 챔버의 상단에는 마스크 얼라인 장치 또는 비전 시스템이 등이 존재하므로, 이 역시 기판(20) 등을 회전시키는 데 장애가 된다. 뿐만 아니라, 서로 대면하고 있는 대면적인 마스크(10)와 기판(20)을 이 격없이 회전시켜야 하는 등 여러 제한 사항이 존재해왔다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 기판 등을 회전시키는 대신에 증착원을 회전시켜 균일하게 증착되도록 하는 증착 장치의 설계를 보다 쉽게하고 증착 장치를 운용하는데 소모되는 비용을 절감하고자 하는 데 그 목적이 있으며, 또한 증착원을 회전시키는 경우에 있어서, 증착의 균일도를 향상시키기 위하여 기판보다 크기가 큰 증착원을 회전시켜야 하는데, 이 대신에 증착원의 개구부의 각도를 변화시킴으로써 증착원의 크기를 줄일 수 있게 되어, 증착원에 비례하여 진공 챔버가 커지는 문제점을 해결하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

박막 증착용 회전 증착원 및 이를 이용하는 박막 증착 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원은 상면은 개방되어 복수의 개구부를 형성하고, 내부에는 증착물질을 담는 도가니 및 상기 도가니를 가열하는 가열부를 포함하며, 각각의 상기 개구부의 개방 각도는 상기 증착원의 중앙부에 존재하는 상기 개구부는 직각으로, 중앙에서 외곽으로 갈수록 중앙 쪽으로 더 기울어지게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치는 증착하고자 하는 기판과, 상기 기판의 증착이 필요 없는 부분을 가려 상기 기판의 필요한 부분만 증착하게 하고 상기 기판에 결합되는 마스크와, 상기 기판과 상기 마스크를 지지하는 기판 처킹 시스템 및 상면은 개방되어 복수의 개구부를 형성하고 내부에는 증착물질을 담는 도가니와 상기 도가니를 가열하는 가열부로 이루어지는 증착원을 포함하는 박막 증착 장치로서, 각각의 상기 개구부의 개방 각도는 상기 증착원의 중앙부에 존재하는 상기 개구부는 직각으로, 중앙에서 외곽으로 갈수록 중앙 쪽으로 더 기울어지게 형성된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

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

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 박막 증착을 위한 선형 증착원을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치는 증착원(10), 기판(20), 마스크(30), 개구부(400), 기판 처킹 시스 템(40) 및 증착원(10)에 결합된 샤프트(500)로 구성될 수 있다.

증착원(10)은 상면은 개방되어 복수의 개구부(400)를 형성하고, 그 내부에는 증착물질을 담는 도가니와 그 도가니를 가열하는 가열부를 포함하며, 기판(20)은 증착원에서 증발되는 증착물질이 증착되는 곳으로 유리 기판 등이 이에 해당된다.

마스크(30)는 기판에 증착될 필요가 없는 부분을 가려, 기판의 원하는 부분에 화소를 만드는 패터닝(patterning)을 수행하며, 증착과정에서는 기판(20)과 마스크(30)가 결합되어 있다.

기판 처킹 시스템(40)은 결합되어 있는 기판(20) 및 마스크(30)를 지지하여, 이를 진공 챔버의 상부에 위치케 한다.

개구부(400)는 증착원(10)의 각각의 도가니에 있어 하나의 도가니의 개방된 상면을 말하며, 도가니에서 증발되는 증착물질은 개구부(400)를 통해 기판(20)에 증착된다.

증착원(10)에 결합된 샤프트(500)는 증착원(10)을 회전시키기 위해 증착원(10)에 결합된 것으로, 이러한 샤프트(500)를 통해 증착원을 회전시키는 에너지가 전달된다.

증착을 균일하게 하기 위하여, 종래에는 기판(20), 마스크(30) 및 기판(20)과 마스크(30)를 지지하고 있는 상기 기판 처킹 시스템(40)을 회전시켰으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이 대신에 기판(20) 아래에 위치한 증착원(10)을 회전시킨다. 이러한 증착원(10)을 회전시키기 위해 증착원(10)의 하면에 샤프트(500)를 설치하여 증착원을 회전시킨다.

도 3은 개구부의 각도의 변화없이 상면으로 개방된 증착원을 이용하여 증착하는 모습을 나타내는 개략도이다.

도 3에서와 같이, 각도의 변화없이 상면으로 개방된 증착원(10)을 이용하는 경우에, 외곽쪽의 개구부(400)에서 발산되는 증착물질의 많은 양이 기판(20)이 아닌 다른 곳으로 분사된다. 따라서 균일하게 증착하기 위해서는, 기판(20)의 크기보다 증착원(10)의 크기를 키워야 하고, 이에 따라 진공 챔버를 키워야 하는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 개구부(400)의 각도를 변화를 주어 개구부(400)에서 발산되는 증착물질이 더 많이 기판(20)이 닿도록 할 수 있는데, 이러한 개구부(400)가 설치된 증착원(10)이 도 4에 도시되어 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각도가 상이한 개구부(400)를 나타내는 도면이다.

도 4에서는 개구부(400)의 각도에 변화를 줌으로써, 특히 증착원(10)의 중앙부에 존재하는 개구부(400)의 각도는 직각을 유지하고, 증착원의 중앙에서 외곽으로 갈수록 개구부(400)를 중앙 쪽으로 더 기울어지게 개구부(400)가 형성되어 있어, 증착원(10)을 회전시키는 경우에 균일한 증착을 위해서 기판(20)보다 증착원(10)이 커져야 한다는 문제점을 해결할 수 있다. 이를 통하여, 진공 챔버의 설계상 및 운용상의 비용을 절감할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트를 이용하여 증착원(10)을 회전시키는 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치를 나타내는 도면이 다.

앞서 살펴 보았던 본 발명의 일 실시예에 해당하는 증착원(10), 기판(20), 마스크(30), 기판 처킹 시스템(40), 개구부(400), 증착원(10)에 결합된 샤프트(500)를 포함하는, 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치의 상기 샤프트(500)에 벨트(600)를 결합하여 증착원(10)을 회전시킬 수 있다.

이 때, 벨트(600)에 일정한 에너지 공급 장치를 통해 에너지를 공급하여, 상기 벨트(600)를 이용하여 증착원(10)을 회전시키게 되며, 벨트(600) 및 벨트(600)에 에너지를 공급하는 장치는 개별 상황에 따라 진공 챔버 내부 또는 외부에 설치할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어(700)를 이용하여 증착원(10)을 회전시키는 개구부의 각도가 상이한 증착원을 이용하는 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다.

앞서 살펴 보았던 본 발명의 일 실시예에 해당하는 증착원(10), 기판(20), 마스크(30), 기판 처킹 시스템(40), 증착원(10)에 결합된 샤프트(500)를 포함하는, 회전 증착원을 이용하는 박막 증착 장치의 상기 샤프트(500)에 기어(700)를 결합하여, 증착원(10)을 회전시킬 수 있다.

이 때, 기어(700)에 일정한 에너지 공급 장치를 통해 에너지를 공급하여, 상기 기어(700)를 이용하여 증착원(10)을 회전시키게 되며, 기어(700) 및 기어(700)에 에너지를 공급하는 장치는 개별 상황에 따라 진공 챔버 내부 또는 외부에 설치할 수 있다.

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 상기 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.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고정되어 있는 기판과 마스크 및 기판 처킹 시스템이 같이 회전하면서 발생할 수 있는 기판과 마스크의 어긋남을 방지할 수 있으며, 기판 처킹 시스템을 회전시켜야 하는 설계상 및 비용상의 부담을 줄일 수 있다. 또한, 증착원의 각 개구부의 각도를 변화시킴으로써, 회전시켜야하는 증착원의 크기가 기판의 크기보다 많이 크지 않아도 되므로, 더 효율적인 증착이 가능하다.

Claims (6)

1. 상면은 개방되어 복수의 개구부를 형성하고, 내부에는 증착물질을 담는 도가니; 및

   상기 도가니를 가열하는 가열부를 포함하는 증착원에 있어서,

   각각의 상기 개구부의 개방 각도는 상기 도가니의 중앙부에 존재하는 상기 개구부는 직각으로, 중앙에서 외곽으로 갈수록 중앙 쪽으로 더 기울어지게 형성되고,

   상기 증착원은 외부에서 공급되는 동력을 이용하는 회전 수단에 의해 회전되는 개구부의 각도가 상이한 증착원
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전 수단은 상기 증착원의 하단에 설치된 샤프트와 상기 샤프트에 벨트 또는 기어를 연결하여 회전시키는 개구부의 각도가 상이한 증착원
5. 증착하고자 하는 기판;

   상기 기판의 증착이 필요 없는 부분을 가려 상기 기판의 필요한 부분만 증착하게 하고 상기 기판에 결합되는 마스크;

   상기 기판과 상기 마스크를 지지하는 기판 처킹 시스템;

   상면은 개방되어 복수의 개구부를 형성하고 내부에는 증착물질을 담는 도가니와 상기 도가니를 가열하는 가열부로 이루어지는 증착원; 및

   외부에서 공급되는 동력을 이용하여 상기 증착원을 회전시키는 회전 수단을 포함하는 박막 증착 장치로서,

   각각의 상기 개구부의 개방 각도는 상기 도가니의 중앙부에 존재하는 상기 개구부는 직각으로, 중앙에서 외곽으로 갈수록 중앙 쪽으로 더 기울어지게 형성되는 박막 증착 장치
6. 삭제

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