KR100861089B1 - 박막 증착용 면 증발장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 - Google Patents

박막 증착용 면 증발장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 Download PDF

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Abstract

유기가스를 배출하는 덮개보다 작은 사이즈를 갖는 용기를 구비하는 박막 증착용 면 증발장치 및 이를 구비하는 박막 증착장치가 개시된다. 면 증발장치는 소스물질을 포함하기 위한 내부공간을 구비하며 제1 사이즈를 갖는 용기, 상기 용기와 결합하여 상기 내부공간을 외부로부터 밀폐시키며 상기 소스물질이 기화된 소스가스를 주변부로 안내하기 위한 가스 가이드 및 상기 가스 가이드와 연통하는 다수의 개구를 구비하고 제1 사이즈보다 큰 제2 사이즈를 갖는 덮개, 및 상기 내부공간으로 열을 공급하기 위한 열 공급원을 포함한다. 제1 사이즈는 제2 사이즈의 약 40% 내지 약 50%를 갖는다. 소스물질의 충전 균일도를 향상할 수 있다.

Description

박막 증착용 면 증발장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치 {Planar evaporation device for depositing material onto a substrate and apparatus for forming a thin layer using the same}
도 1은 유기박막 증착 장치에 이용되는 종래의 평면 다점 증발 도가니를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 덮개를 I-I'방향으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 평면 다점 증발 도가니를 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 덮개를 분해한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 덮개의 상판을 II-II'방향으로 절단한 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 박막 증착용 면 증발장치를 구비하는 유기박막 증착장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 용기 120: 용기본체
140: 제1 걸림턱 200: 덮개
210: 덮개 상판 212: 돌출부
220: 덮개 하판 222: 고정 홈
224: 유입구 226: 가스 가이드
240: 제2 걸림턱 300: 열공급부재
500: 면 증발장치 600: 공정챔버
700: 지지대 900: 박막 증착장치
본 발명은 박막 증착용 면 증발장치 및 박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유기물을 균일하게 충전하여 유기박막의 균일도를 저해하지 않으며서 충전 균일도를 향상할 수 있는 박막 증착용 면 증발장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.
정보를 표시하기 위한 디스플레이 장치는 이동성을 중시하는 사용 환경에 따른 경박 단소화 경향과 디지털 기술의 진전과 융합에 따른 멀티미디어 환경 등을 반영하여 종래의 CRT에서 평판 디스플레이(flat panel display, FPD) 장치로 급격하게 수요가 옮겨지고 있다. 특히, 상기와 같은 평판 디스플레이 장치 중, 유기전계 발광 소자(organic light emitting device, OLED)는 디스플레이를 위한 광을 장치내부에서 발생하는 발광형 평판 디스플레이 장치로서 수광형 소자인 액정표시(liquid crystal display, LCD) 장치와 비교하여 백라이트가 필요 없기 때문에 제조공정이 간단하고 제조비가 저렴하며 저소비전력의 특성을 갖고 있어 차세대 디스플레이 소자로 가장 널리 주목받고 있다.
상기 OLED는 막 구조를 갖는 양극 및 음극 전극과 상기 양극과 음극 사이에 인가된 전기장에 따라 발광 기능을 수행하는 형광 박막을 구비한다. 일반적으로 유기물질은 무기물질과 비교하여 디스플레이 소자로서 작은 구동전압, 높은 휘도 등의 장점이 있으므로 상기 형광막으로서 유기물질이 널리 이용되고 있다. OLED 기판을 제조하기 위해서는 기판 상에 TFT와 같은 전극을 형성하기 위한 무기물 증착공정과 패터닝 공정이 반복적으로 이루어지고, 이후 상기 형광 박막을 구성하기 위한 유기물 증착이 이루어진다. 최종적으로 산소와 수분을 차폐하기 위한 밀폐(encapsulation)공정이 수행된다.
상기 기판 상에 유기물을 증착시키는 방법으로서 진공 증착법이 가장 널리 이용되고 있다. 내부 압력을 약 10-6Torr 내지 약 10-2Torr로 조절하여 공정 챔버 내부를 거의 진공상태로 형성하고 상부에는 유기물이 증착될 기판을 장착한다. 상기 기판과 대응하는 공정 챔버의 하부에 위치하는 증발장치(evaporation device)로 증착공정의 조건에 따라 결정되는 소정 부피의 유기물을 충전한다. 상기 증발장치로서 증발 도가니(evaporation pot)가 가장 널리 이용되고 있다. 상기 증발 도가니를 가열하면 내부에 위치하는 상기 유기물이 증발하여 상기 기판의 표면에 증착됨으로써 유기물로 형성된 상기 형광박막(이하, 유기박막)을 형성한다.
상기 증발 도가니는 본체가 상방으로 개구되어 있고 상기 본체의 외벽을 히터가 감싸는 개방형과 본체의 개구를 밀폐하는 커버를 구비하고 상기 커버를 관통하는 노즐을 통하여 본체의 외부로 유기물이 토출되는 밀폐형으로 구분된다. 상기 개방형 증발 도가니는 도가니 상부의 개구가 완전히 개방되기 때문에 기판에 증착되는 유기박막의 균일도가 불량하고 유기물이 많이 소모되는 문제점이 있다. 이에 따라, 사이즈가 큰 기판을 이용하여 대량 생산을 요구하는 최근의 유기박막 증착 공정에서는 주로 밀폐형 증발 도가니가 이용되고 있다.
특히, 최근에는 도가니의 전체적인 형상이 증착하고자 하는 기판의 형상과 동일한 사이즈를 갖는 평판 형태로 구성하고 커버를 관통하는 노즐을 다수개 형성한 평면 다점 증발 도가니가 널리 이용되고 있다. 상기 평면 다점 증발 도가니(planar dotted evaporation pot)는 기판의 전면을 증착함으로써 증착공정의 효율을 높이고 유기박막의 균일도를 향상할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 유기박막 증착 장치에 이용되는 종래의 평면 다점 증발 도가니를 나타내는 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 덮개부를 I-I'방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 유기박막 증착장치용 평면 다점 증발 도가니(90)는 유기물질을 수용하기 위한 내부 공간(30)을 구비하는 용기(10), 상기 용기(10)의 상부와 결합하여 상기 내부 공간(30)을 외부로부터 밀폐시키고 증발된 유기물질의 가스를 토출하기 위한 다수의 개구(25)를 구비하는 덮개(20) 및 상기 용기(10)의 외측벽을 따라 형성된 열공급부(40)를 포함한다.
상기 용기(10)의 내부공간(30)에 유기물질을 충전하고 상기 용기(10)의 상단부에 형성된 제1 걸림턱(14) 및 상기 덮개(20)의 하단부에 형성된 제2 걸림턱(24)을 결합하여 상기 내부공간(30)을 외부로부터 밀폐시킨다. 이어서, 상기 용기 본 체(12)의 외측벽을 따라 형성된 열공급부(40)로 전원을 공급하면 열이 발생하여 상기 내부공간(30)으로 전도된다. 내부공간(30)에 충전된 유기물질은 상기 열량에 의해 기화되어 유기가스로 변화되고, 상기 유기가스는 상기 덮개 본체(22)를 관통하는 다수의 개구(25)를 통하여 상방향으로 분출된다.
상기 덮개(20)는 사각형상으로 구비되며 덮개 본체(22)의 상면은 주변부로부터 중심부로 갈수록 낮아지도록 다수의 단차가 형성되어 상기 덮개 본체의 주변부에 대응하는 상기 제1 부분(22a)은 중앙부에 대응하는 제4 부분(22d)보다 큰 두께를 갖는다. 따라서, 상기 제1 부분(22a)에 위치하는 제1 개구(25a)는 제 4부분(22d)에 위치하는 제4 개구(25d)보다 큰 높이를 갖는다. 이와 같이 서로 다른 높이를 갖는 상기 개구(25)는 상기 덮개 본체(22)의 상면 전체에 걸쳐 일정한 방향을 따라 조밀하게 배열된다.
그러나, 이와 같은 종래의 평면 다점 증발 도가니는 상기 용기(10)와 상기 덮개(20)의 사이즈가 동일하여 유기물질이 상기 용기(10)의 내부에 균일하게 충전되지 못하여 상기 유기박막의 두께가 불균일하게 되는 문제점이 있다.
평면 증발 도가니는 증착 대상 기판 및 증발 도가니의 상대운동 없이 동시에 기판의 전면을 증착하기 위해 사용하는 것으로서, 상기 덮개(20)는 기판과 동일한 사이즈를 갖는다. 따라서, 상기 덮개(20)에 대응하는 용기(10)도 기판과 동일한 사이즈를 갖는 대용량으로 구성된다. 상기 용기(10)의 사이즈가 크게 되면 용기의 내부로 충전된 유기물질이 용기 내부에서 균일하게 분포되지 않고 충전구의 위치와 충전방법에 따라 상기 용기(10) 내에서의 퇴적 밀도가 달라진다. 이와 같은 유기 물질의 불균일한 충전은 상기 덮개의 각 개구로 분출되는 유기 가스의 분출을 불균일하게 만들고 이는 증착되는 유기박막을 불균일하게 형성한다.
따라서, 증착되는 유기박막의 균일성을 향상하기 위해 충전 소스물질인 유기물질을 용기 내에서 균일하게 분포시킬 수 있는 요구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 소스가스를 분출시키는 덮개의 사이즈보다 소스물질을 저장하는 용기의 사이즈를 작게 형성함으로써 소스물질을 충전 균일도를 향상할 수 있는 평면 증발장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 평면 증발장치를 구비하는 박막 증착 장치를 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박막 증착 장치용 면 증발장치는 용기, 덮개 및 상기 용기로 열을 공급하기 위한 열공급부를 포함한다. 상기 용기는 소스물질을 포함하기 위한 내부공간을 구비하며 제1 사이즈를 갖고, 상기 덮개는 상기 용기와 결합하여 상기 내부공간을 외부로부터 밀폐시키며 상기 소스물질이 기화된 소스가스를 주변부로 안내하기 위한 가스 가이드 및 상기 가스 가이드와 연통하는 다수의 개구를 구비한다. 이때, 상기 덮개는 제1 사이즈보다 큰 제2 사이즈를 갖는다. 상기 열 공급부는 상기 용기의 외측벽에 설치되어 상기 내부공간으로 열을 공급한다.
일실시예로서, 상기 용기는 상기 내부공간을 한정하는 용기 본체와 상기 용 기 본체의 상단부로부터 돌출된 제1 걸림턱을 포함하며, 상기 제1 사이즈는 상기 제2 사이즈의 40% 내지 50%로 구성된다. 상기 덮개는 상기 개구가 형성된 상판, 상기 가스 가이드를 구비하는 하판 및 상기 하판으로부터 돌출되며 상기 제1 걸림턱과 결합하는 제2 걸림턱을 포함한다.
상기 상판은 바닥면 주변부를 따라 제1 두께를 갖고 돌출한 돌출부를 포함하며, 상기 하판은 상면 주변부를 따라 상기 제1 두께에 대응하는 폭을 갖고 상기 돌출부를 수용하는 고정홈을 포함하며, 상기 상판 및 하판은 상기 고정홈 및 상기 돌출부 사이의 억지끼워맞춤에 의해 결합된다. 특히, 상기 하판은 상면으로부터 일정한 깊이로 함몰된 리세스를 포함하며, 상기 리세스의 중앙부는 상기 제2 걸림턱을 경유하여 상기 용기의 내부공간과 연통하여 상기 소스가스를 유입하는 유입구를 형성하고 상기 리레스의 주변부는 상기 가스 가이드를 형성한다. 일실시예로서, 상기 가스 가이드는 상기 유입구를 중심으로 방사상으로 연장된다.
일실시예로서, 상기 상판의 상면은 주변부로부터 중심부 방향으로 형성된 적어도 하나의 단차를 포함하여, 상기 상판의 두께는 주변부로부터 중심부 방향으로 줄어든다. 상기 열 공급원은 상기 내부공간으로 주울열을 공급하기 위한 전열선이며, 상기 용기는 전도성 부재를 포함한다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박막 증착장치는 증착공정을 수행할 공간을 한정하는 공정챔버, 상기 공정챔버의 상부에 위치하여 증착대상 기판을 고정하는 지지대 및 상기 지지대와 대향하여 상기 공정챔버의 하부에 위치하는 면 증발장치를 포함한다.
일실시예로서, 상기 공정챔버의 내부에 진공을 형성하기 위한 진공펌프를 더 포함할 수 있으며, 상기 지지대는 상기 공정챔버의 상부면에 고정된 평판을 포함하고 상기 기판은 진공흡착에 의해 상기 지지대에 고정된다. 상기 기판은 반도체 기판 또는 유리기판을 포함한다.
일실시예로서, 상기 면 증발장치는 소스물질을 포함하기 위한 내부공간을 구비하며 제1 사이즈를 갖는 용기, 상기 용기와 결합하여 상기 내부공간을 외부로부터 밀폐시키며 상기 소스물질이 기화된 소스가스를 주변부로 안내하기 위한 가스 가이드 및 상기 가스 가이드와 연통하는 다수의 개구를 구비하고 제1 사이즈보다 큰 제2 사이즈를 갖는 덮개 및 상기 내부공간으로 열을 공급하기 위한 열 공급원을 구비한다. 이때, 상기 제1 사이즈는 상기 제2 사이즈의 40% 내지 50%의 범위에서 형성된다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 의하면, 소스물질을 저장할 수 있는 용기의 사이즈를 기화된 소스물질을 배출하기 위한 개구를 구비하는 덮개의 사이즈보다 작게 형성함으로써 소스물질의 충전 균일도를 향상할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 아울러, 도면들에 있어서, 개구, 단차면, 걸림턱, 용기 등은 그 명확성을 기하기 위하여 다소 과장되어진 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 유기 박막을 수득하기 위한 장치에 대하여 한정하고 있지만, 소스 물질의 증발을 이용하여 박막을 증착하는 장치에 대해서도 본 발명의 실시예를 용이하게 확장시킬 수 있음은 자명하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 평면 다점 증발 도가니를 나타내는 분해사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 덮개를 분해한 분해 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 덮개의 상판을 II-II'방향으로 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 평면 다점 증발 도가니(500)는 유기물질을 수용하기 위한 내부 공간(S)을 구비하는 용기(100), 상기 용기(100)의 상부와 결합하여 상기 내부 공간(S)을 외부로부터 밀폐시키고 증발된 유기물질의 가스를 토출하기 위한 다수의 개구(250)를 구비하는 덮개(200) 및 상기 용기(100)의 외측벽을 따라 형성된 열공급부(300)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 용기(100)는 상부면이 개방된 직육면체 형상을 가지며 외측벽을 따라 상기 열공급부(300)가 위치하는 용기 본체(120) 및 상기 용기 본체(120)의 상부로부터 돌출하여 상기 덮개(200)를 고정시키기 위한 제1 걸림턱(140)을 포함한다.
상기 용기 본체(120)는 상기 열공급부(400)에서 발생한 열을 상기 내부 공간(300)으로 충분히 전달할 수 있도록 열전도성이 우수한 재질로 형성하며, 상기 덮개(200)보다 작은 단면적을 갖는다. 즉, 도 3에 도시된 좌표계를 기준으로 할 때, 상기 용기 본체(120)의 x-y 평면에 관한 단면적(이하, xy 단면적)은 상기 덮개(200)의 x-y 평면에 관한 단면적보다 작게 형성한다. 일실시예로서, 상기 용기 본체(120)의 xy 단면적은 상기 덮개(200)의 xy 단면적의 약 40% 내지 약 50%를 갖도록 형성한다. 따라서, 종래와 동일한 양의 유기물질을 충전하기 위해서는 상기 용기 본체(120)의 높이는 약 40% 내지 약 50% 길어진다. 이에 따라, 충전되는 유기물질의 전체 용량은 변화되지 않으면서 유기물질이 퇴적되는 단면적을 축소함으로써 상기 용기(100) 내에서의 유기물질의 분포 불균일을 개선할 수 있다. 특히, 유기물질의 충전을 완료한 후 기계적 진동에 의해 유기물질의 퇴적을 균일하게 하는 경우에도 단면적이 작기 때문에 보다 효율적으로 유기물질의 용기 내 분포를 균일하게 형성할 수 있다.
상기 용기(100)의 외측벽에 의해 한정된 내부공간(S)에는 증착 대상 기판에 박막을 증착할 소스물질로서 Alq3(tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum)와 같은 유기물질이 충전된다.
상기 제1 걸림턱(140)은 상기 용기 본체(120)의 상면으로부터 일정한 높이까지 돌출하며, 용기 본체(120)의 외측벽으로부터 제1 거리(d1)만큼 내측으로 이격되어 위치한다. 일실시예로서, 상기 덮개(200)의 제2 걸림턱(240)이 상기 제1 걸림턱(140)과 상기 용기 본체(120)의 외측벽 사이의 이격거리(d1)에 대응하는 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
일실시예로서, 상기 덮개(200)는 상기 유기물질이 기화된 가스(이하, 유기가스)를 토출하기 위한 다수의 개구(250)들이 관통하는 상판(220), 상기 용기(100)로부터 공급된 유기가스를 상기 다수의 개구로 균일하게 공급하기 위한 가스 가이드(226)를 구비하는 하판(220) 및 상기 하판(220)의 하면으로부터 돌출하여 상기 제1 걸림턱(140)과 결합하여 상기 덮개(200)와 상기 용기(100)를 결합하는 제2 걸림턱(240)을 포함한다.
상기 상판(220)의 상면은 주변부로부터 중심부로 갈수록 낮아지도록 다수의 단차가 형성되어 각 단차면(214,215,216)을 중심으로 제1 내지 제4 부분(210a,210b,210c,210d)으로 구분된다. 따라서, 상기 상판(210)의 주변부에 대응하는 상기 제1 부분(210a)은 중앙부에 대응하는 제4 부분(210d)보다 큰 두께를 갖는다. 상기 다수의 개구(250)는 상기 상판(210)의 중심부인 제4 부분(210d)을 제외한 제1 내지 제 3부분(210a,210b,210c)의 표면을 관통하여 상기 하판(220)의 가스 가이드(226)와 각각 연결된다. 상기 상판(210)의 하면에는 상기 상판(210)과 하판(220)을 결합하기 위한 돌출부(212)가 가장자리를 따라 배치된다. 상기 돌출부(212)의 두께(w1)는 후술하는 하판(220)의 가장자리를 따라 파여진 고정 홈(222)의 폭(w2)과 동일하게 형성한다. 따라서, 상기 돌출부를 상기 고정 홈(222)의 내부로 삽입하여 상기 상판(210)과 하판(220)을 결합한다. 즉, 상기 상판(210)과 하판(220)은 억지끼워맞춤에 의해 서로 결합된다. 그러나, 억지끼워맞춤뿐만 아니라 나사결합, 리벳결합 또는 용접결합과 같이 다양한 기계요소의 체결방식에 의해 상기 상판(210)과 하판(220)이 결합될 수 있음은 자명하다. 그러나, 유지보수의 편의를 위하여 상기 상판(210)과 하판(220)이 분리 가능한 결합구조로 체결되는 것이 바람직하다.
상기 하판(220)은 주변부를 따라 소정의 깊이를 갖고 일정한 폭(w2)을 갖는 고정 홈(222) 및 상부 표면(A)으로부터 소정의 깊이까지 함몰되어 상기 용기로부터 공급된 유기 가스를 포함 할 수 있는 리세스(B)를 포함한다. 상기 고정 홈(222)은 상기 상판(210)의 돌출부(212)를 수용하여 하판(220)과 상판(210)을 고정하는 역할을 한다. 따라서, 상기 고정 홈(222)의 폭(w2)은 상기 돌출부(212)의 폭(w1)을 고려하여 결정한다. 상기 리세스(B)는 유기가스를 유입하기 위한 유입구(224) 및 상기 유입구(224)로 유입된 유기가스를 상판 전면에 형성된 각 개구로 안내하기 위한 가스 가이드(226)를 포함한다.
상기 유입구(224)는 상기 리세스(B)의 중앙부에 형성되어 상기 하판(220)의 하면에 형성된 제2 걸림턱(240)의 내부를 경유하여 상기 용기(100)의 내부공간(S)과 연결된다. 따라서, 상기 용기(100)에서 생성된 유기가스는 상기 제2 걸림턱(240) 및 상기 유입구(224)를 경유하여 상기 리세스(B)로 공급된다. 일실시예로서, 상기 가스 가이드(226)는 상기 하판(220)의 상면에서 방사상으로 형성되어 상기 하판(220)의 가장자리까지 연장된다. 따라서, 상기 유입구(224)를 통하여 공급된 상기 유기가스는 상기 가스 가이드(226)를 통하여 상기 하판(220)의 가장자리까지 공급된다.
상기 제2 걸림턱(240)은 상기 하판(220)의 하면으로부터 돌출되며 상기 용기(100)의 제1 걸림턱(140)과 결합한다. 상기 제2 걸림턱(240)은 소정의 두께를 갖는 벽체와 상기 벽체에 의해 한정된 가스이동 공간으로 구성된다. 일시시예로서, 상기 제2 걸림턱(240)는 상기 제1 걸림턱(140)의 제1 이격거리(d1)와 동일한 두께를 구비하며, 상기 가스공간은 상기 용기(100)의 내부공간(S) 및 상기 유입구(224)와 연통된다.
상기 상판(210) 및 하판(220)이 결합하면, 상기 상판(210)의 하면과 상기 한판(220)의 상면(A)이 접촉하여, 상기 리세스(B)는 밀폐된다. 따라서, 상기 상판(210)과 하판(220) 사이에서 상기 리세스(B)에 대응하는 저장 공간이 형성되며 유기 가스는 상기 유입구를 경유하여 상기 저장공간으로 공급된다. 상기 가스 가이드(226)에 대응하는 저장 공간은 상기 개구(250)에 의해 외부와 연통된다.
상기 용기(100)의 사이즈가 축소되어 상기 개구로 공급되는 유기가스도 불균일하게 되지만, 상기 가스 가이드(226)를 통하여 각 개구(250)로 공급되는 유기가스를 균일하게 유지할 수 있다. 즉, 상기 용기 사이즈의 축소로 인한 유기가스 공급의 불균일성을 상기 가스 가이드(226)를 통하여 보완할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 개구들(250)의 각각에는 분사용 노즐이 결합되어 상기 내부공간에서 증발된 가스를 외부로 분출할 수 있다. 일실시예로서, 상기 개구(250)들의 내측 표면에는 나사산이 형성되어 상기 분사용 노즐을 기계적으로 결합할 수 있다. 또한, 상기 제1 결합부(140) 및 제2 결합부(240)에는 실링부재 삽입부(미도시)를 더 형성하여 상기 용기(100)와 상기 덮개(200) 사이의 밀봉성을 향상할 수 있다.
상기 열공급부(300)는 상기 용기 본체(120)의 외측벽을 둘러싸도록 위치하여 상기 용기(100)의 내부공간(S)으로 열을 공급한다. 일실시예로서, 상기 열공급부(400)는 외부전원(미도시)과 연결된 전열선(310,320을 포함하며 상기 내부공간(S)으로 주울열을 공급한다. 본 실시예에서는, 상기 열공급부(400)가 상기 용기 본체(120)의 외측벽에만 형성되어 있는 것을 개시하고 있지만, 필요한 경우에는 상 기 덮개(200)의 외측벽을 따라 형성될 수도 있음은 자명하다. 또한, 본 실시예에서는 사각형상의 용기(100) 및 덮개(200)를 개시하고 있지만 본원발명의 범주가 사각형상으로만 한정되지 않는 것은 자명하다. 특히, 상기 용기는 단지 소스물질의 저장소 역할만 하므로 충분한 저장공간과 열전도의 편리성만 충족한다면 다양한 형상과 크기로 제작될 수 있음은 자명하다. 또한, 상기 덮개(200)는 증착 대상 기판의 형상 및 사이즈에 따라 그 형상 및 사이즈가 변동될 수 있음도 자명하다.
도 6은 도 3에 도시된 박막 증착용 면 증발장치를 구비하는 유기박막 증착장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 유기박막 증착장치(900)는 증착공정을 수행하기 위한 공정챔버(600), 상기 공정챔버(600)의 상부에 위치하여 증착 대상 기판(W)을 지지하는 지지부(700) 및 상기 지지부와 대향하여 상기 공정챔버(600)의 하부에 위치하는 면 증발장치(500)를 포함한다.
상기 공정챔버(600)는 외부로부터 밀폐되는 구조를 가지며 일측에 진공 펌프(미도시)를 구비하여 내부에 진공상태를 형성할 수 있다. 일실시예로서, 상기 공정챔버의 상부는 개폐 가능하게 형성된다. 상부(610)를 개방하여 증착대상 기판(W)을 상기 지지부(700)에 고정한 후 하부(620)와 결합하여 상기 공정챔버의 내부를 외부로부터 격리시킨다. 이어서, 상기 진공펌프를 가동하여 내부에 진공을 형성함으로써 이후의 증착공정이 진공상태에서 수행될 수 있게 한다.
상기 지지대(700)는 상기 챔버(600)의 상부에 위치하여 증착대상 기판(W)을 고정한다. 일실시예로서, 상기 지지대(700)는 원판형으로 형성되어 그 표면에 증착 대상 기판(W)을 고정한다. 상기 기판(W)은 상기 클램프나 접착제 등을 이용하여 기계적으로 고정할 수도 있고 진공흡착과 같은 공압을 이용하여 고정할 수도 있다. 상기 기판(W)은 박막이 증착되는 대상물로서, 상기 기판이 적용되는 완성품의 용도에 따라 다양한 종류가 포함될 수 있다. 따라서, 웨이퍼와 같은 반도체 소자용 기판이나 액정표시 장치용 투명기판을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판(W)은 OLED에 적용하기 위한 유리기판을 포함한다. 이때, 상기 기판(W)의 증착면이 상기 챔버(600)의 하부에 위치하는 면 증발장치(500)에 대향하도록 고정된다.
상기 면 증발장치(500)는 도 3 내지 도 5에 개시된 면 증발장치와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 공정챔버(600)의 상부(610)를 개방하여 상기 지지대(700)에 기판(W)을 고정한다. 본 실시예의 경우에는 진공흡착에 의해 고정함으로써 상기 지지부에 추가적인 구조물을 설치하지 않으면서 고정 및 분리를 용이하게 할 수 있다. 이어서, 상기 용기 본체(120)로 증착될 소스물질인 유기물질을 충전한다. 이때, 상기 용기본체(120)의 사이즈를 충분히 작게 형성함으로써 상기 유기물질이 용기 본체의 내부에 충분히 균일하게 분포될 수 있다. 따라서, 유기물질의 불균일한 분포에 기인하는 유기가스의 불균일한 분출을 방지할 수 있다. 이어서, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 공정챔버(600)의 내부압력을 내부 압력을 약 10-6Torr 내지 약 10-8Torr로 조절하고, 외부전원에 의해 상기 열공급부(300)로 전원을 공급한다. 이에 따라, 상기 전열선(310,320)에서 주울열이 발생하고, 발생된 주울열은 상기 용기 본체(120) 에 의해 전도되어 상기 내부 공간(S)으로 전달된다. 상기 내부 공간(S)에 수용된 유기물질이 증발하여 가스 상태로 상변화를 일으키며 유기가스를 형성한다. 상기 유기 가스는 상기 덮개(200)의 상판(210)과 하판(220) 사이에 형성된 저장공간으로 공급되고 상기 저장공간의 단부에 위치하는 가스 가이드(226)에 의해 상기 하판(220)의 가장자리로 균일하게 공급된다. 상기 가스 가이드(226)와 연통된 상기 개구(250)를 통하여 상기 기판(W)의 증착면으로 균일하게 분출되어 유기박막을 형성한다. 따라서, 상기 기판에 증착되는 유기박막의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 소스물질을 저장할 수 있는 용기의 사이즈를 기화된 소스물질을 배출하기 위한 개구를 구비하는 덮개의 사이즈보다 작게 형성함으로써 소스물질의 충전 균일도를 향상할 수 있다. 이에 따라, 개구를 통하여 분출되는 가스의 균일도를 향상할 수 있다. 또한, 덮개의 내측에 가스 가이드를 형성하고 개구를 상기 가스 가이드와 대응되게 형성함으로써 용기 사이즈의 축소에 따라 가스의 공급이 불균일하게 이루어진다 할지라도 개구를 통하여 분출되는 가스의 균일도는 훼손되지 않는다. 이에 따라, 소스물질을 저장하는 용기의 사이즈를 줄여서 소스물질의 충전 균일도는 향상하고 증발장치로부터 분출되는 가스의 균일도는 훼손되지 않게 유지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 소스물질을 포함하기 위한 내부공간을 구비하며 상기 내부공간을 한정하는 용기 본체와 상기 용기 본체의 상단부로부터 돌출된 제1 걸림턱을 포함하고 제1 사이즈를 갖는 용기;
    상기 용기와 결합하여 상기 내부공간을 외부로부터 밀폐시키며 상기 소스물질이 기화된 소스가스를 주변부로 안내하기 위한 가스 가이드 및 상기 가스 가이드와 연통하는 다수의 개구를 구비하고 제1 사이즈보다 큰 제2 사이즈를 갖는 덮개; 및
    상기 내부공간으로 열을 공급하기 위한 열 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소스 물질은 Alq3(tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum)를 포함하는 유기물인 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 사이즈는 상기 제2 사이즈의 40% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 덮개는 상기 개구가 형성된 상판, 상기 가스 가이드를 구비하는 하판 및 상기 하판으로부터 돌출되며 상기 제1 걸림턱과 결합하는 제2 걸림턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 상판은 바닥면 주변부를 따라 제1 두께를 갖고 돌출한 돌출부를 포함하며, 상기 하판은 상면 주변부를 따라 상기 제1 두께에 대응하는 폭을 갖고 상기 돌출부를 수용하는 고정홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상판 및 하판은 상기 고정홈 및 상기 돌출부 사이의 억지끼워맞춤에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 하판은 상면으로부터 일정한 깊이로 함몰된 리세스를 포함하며, 상기 리세스의 중앙부는 상기 제2 걸림턱을 경유하여 상기 용기의 내부공간과 연통하여 상기 소스가스를 유입하는 유입구를 형성하고 상기 리레스의 주변부는 상기 가스 가이드를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가스 가이드는 상기 유입구를 중심으로 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 상판의 상면은 주변부로부터 중심부 방향으로 형성된 적어도 하나의 단차를 포함하여, 상기 상판의 두께는 주변부로부터 중심부 방향으로 줄어드는 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열 공급원은 상기 내부공간으로 주울열을 공급하기 위한 전열선이며, 상기 용기는 전도성 부재인 것을 특징으로 하는 박막 증착용 면 증발장치.
  11. 증착공정을 수행할 공간을 한정하는 공정챔버;
    상기 공정챔버의 상부에 위치하여 증착대상 기판을 고정하는 지지대; 및
    상기 지지대와 대향하여 상기 공정챔버의 하부에 위치하며 소스물질을 포함하기 위한 내부공간을 구비하며 제1 사이즈를 갖는 용기, 상기 용기와 결합하여 상기 내부공간을 외부로부터 밀폐시키며 상기 소스물질이 기화된 소스가스를 주변부로 안내하기 위한 가스 가이드 및 상기 가스 가이드와 연통하는 다수의 개구를 구비하고 제1 사이즈보다 큰 제2 사이즈를 갖는 덮개 및 상기 내부공간으로 열을 공급하기 위한 열 공급원을 구비하는 면 증발장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공정챔버의 내부에 진공을 형성하기 위한 진공펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 지지대는 상기 공정챔버의 상부면에 고정된 평판을 포함하며, 상기 기판은 진공흡착에 의해 상기 지지대에 고정되는 것을 특징으로 하 는 박막 증착장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기판은 반도체 기판 또는 유리 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 사이즈는 상기 제2 사이즈의 40% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 박막 증착장치.
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