KR100889760B1 - Heating crucible for forming apparatus of organic thin film - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용기 내에 수납되는 유기물질의 양에 관계없이 장시간 안정적으로 유기물질을 기화시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 내부에 유기물을 수납되고, 상부는 폐쇄되어 있으며, 하부 측면으로 기화된 유기물이 빠져 나오도록 개구부가 형성된 내부 용기와, 상기 내부 용기가 수납되는 것으로, 수납된 내부 용기와의 사이에 소정의 공간부를 구비한 외부 용기와, 상기 외부용기의 저면에 형성되어 상기 내부 용기에 수납된 유기물을 기화시키는 저면 히터와, 상기 외부용기의 외측면을 둘러싸도록 형성된 측면 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것이다.The present invention is to ensure that the organic material is stably evaporated for a long time regardless of the amount of the organic material contained in the container, the organic material is stored therein, the upper part is closed, the organic material vaporized to the lower side is taken out An inner container having an opening portion formed therein, the inner container being accommodated, an outer container having a predetermined space portion between the inner container and an organic material formed on a bottom surface of the outer container and stored in the inner container. It relates to a heating container of an organic thin film forming apparatus comprising a bottom heater to vaporize, and a side heater formed to surround the outer surface of the outer container.
Description
도 1은 일반적인 유기박막 형성장치의 개방형 가열용기의 단면도.1 is a cross-sectional view of an open heating container of a general organic thin film forming apparatus.
도 2는 일반적인 유기박막 형성장치의 커버형 가열용기의 단면도.2 is a cross-sectional view of a covered heating container of a general organic thin film forming apparatus.
도 3은 종래 커버형 가열용기의 다른 형태를 나타내는 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing another form of a conventional cover type heating vessel.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열용기의 분해 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view of the heating vessel according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 따른 가열용기 단면도.5 is a cross-sectional view of the heating vessel according to FIG. 4.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부용기를 나타내는 분해 사시도.Figure 6 is an exploded perspective view showing the inner container according to an embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 저면히터를 나타내는 파단 사시도 및 평면도.7A and 7B are broken perspective views and plan views, respectively, illustrating a bottom heater of an organic thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가열용기의 단면도.8 is a cross-sectional view of a heating vessel according to another embodiment of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 커버히터를 나타내는 파단 사시도 및 평면도.9A and 9B are broken perspective views and a plan view, respectively, of a cover heater of an organic thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110: 외부용기 113: 저면 히터110: outer container 113: bottom heater
114: 측면 히터 120: 내부용기114: side heater 120: inner container
130: 내부 커버 140: 외부 커버 130: inner cover 140: outer cover
142: 노즐 143: 커버 히터142: nozzle 143: cover heater
115,145: 열전대 150: 추115,145: thermocouple 150: weight
160: 제어부 170: 유기물160: control unit 170: organic matter
본 발명은 유기박막 형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기물질을 수납하고 가열하여 증착시키는 유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것이다.The present invention relates to an organic thin film forming apparatus, and more particularly, to a heating container of an organic thin film forming apparatus for storing, heating and depositing an organic material.
일반적으로 유기 전자 발광 소자는 기판 상부에 소정패턴의 양극층이 형성되어 있고, 이 양극층 상부로 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층 등의 유기막이 순차적으로 형성되며, 이들 유기막의 상부에 상기 양극층과 직교하는 방향으로 소정패턴의 음극층이 형성되어 있는 구조를 갖는다.In general, an organic electroluminescent device has an anode layer having a predetermined pattern formed on the substrate, and organic films such as a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer are sequentially formed on the anode layer, and the anode layer and It has a structure in which the cathode layer of a predetermined pattern is formed in the orthogonal direction.
이러한 구성을 가지는 유기 전자 발광 소자에 있어서, 홀수송층, 발광층, 전자 수송층 등 유기박막을 형성시키는 기술로 진공증착법이 널리 알려져 있다. 이 진공 증착법은 내부 압력이 10-6 내지 10-7 torr로 조절되는 진공챔버 내부에 유기박막을 성막시킬 기판을 장착하고 이 기판에 유기물이 담긴 가열용기로부터 유기물질을 증발 또는 승화시켜 증착시키는 방법으로 행해진다.BACKGROUND OF THE INVENTION In the organic electroluminescent device having such a configuration, vacuum deposition is widely known as a technique for forming an organic thin film such as a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer. In this vacuum deposition method, a substrate for depositing an organic thin film is mounted in a vacuum chamber having an internal pressure of 10 -6 to 10 -7 torr, and the organic material is evaporated or sublimed from a heating container in which the organic material is deposited. Is done.
이러한 진공 증착법에 있어서, 증착될 유기물을 수납하고 가열하여 증발 또는 승화시키는 가열용기는 증착될 유기박막의 상태를 직접적으로 제어하는 것으로 유기 박막 형성공정에 있어 중요한 부분을 차지한다. 이에 따라 근자에 이 가열용 기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In such a vacuum deposition method, a heating container for storing an organic material to be deposited, and heating and evaporating or subliming, directly controls the state of the organic thin film to be deposited, which is an important part in the organic thin film forming process. Accordingly, research on this heating vessel has been actively conducted in recent years.
도 1 및 도 2는 종래에 일반적으로 사용되고 있는 유기 박막 형성장치의 가열용기에 대한 두가지 타입을 나타낸 것이다. 1 and 2 illustrate two types of heating vessels of an organic thin film forming apparatus generally used in the related art.
우선, 도 1은 상방으로 개구된 개구부(12)를 구비한 본체(11)와, 이 본체(11)의 외벽을 감싸는 히터(13)를 포함하는 개방형 가열용기(10)를 나타낸다. 이러한 개방형 가열용기에는 일본 특개 제2000-223269호에 개시된 바와 같이, 소규모의 가열용기를 다수 개 형성하여 가열용기 자체의 개구부가 작게 함으로써 유기박막의 균일도를 향상시키는 방법이 있고, 일본 특개 제2000-12218호에서 볼 수 있듯이, 가열용기의 외측면에 히터를 밀착 형성시키고, 증착속도를 검출하여 이를 제어함으로써 장시간 안정적인 증착이 가능하고 두께의 균일도를 향상시키는 기술이 있다. 또한, 일본 특개 제2000-68055호에는 히터를 본체의 외부, 특히 본체의 측부와 바닥부에 밀착 형성시키고, 더 나아가 바닥으로부터 돌출된 히터를 더 구비시킨 가열용기가 개시되어 있으며, 일본 특개 제2000-160328호에는 본체를 감싼 히터의 외측으로 열반사 부재를 배치하여 증착되는 유기막의 균일도를 향상시키는 가열용기가 개시되어 있다. First, FIG. 1 shows an open
상기와 같은 개방형 가열용기들에 있어서는 개구부가 완전히 열려 있기 때문에 기판에 증착되는 유기박막의 균일도가 대체로 좋지 않다. 이에 따라 상기 각 특허에서도 이 균일도를 향상시키는 데 많은 초점이 맞추어져 있으나, 그 구조상의 한계로 인하여 균일도의 향상에 다소 어려움이 있다. 또한, 이러한 개방형 가열용기들은 유기물의 소모가 많아 원가를 상승시키는 문제가 있어, 유기 전자 발광 소 자의 양산과정에서는 채택하기 어렵다.In such open heating containers, the uniformity of the organic thin film deposited on the substrate is generally not good because the opening is completely open. Accordingly, in the above patents, much focus has been put on improving the uniformity, but there is a difficulty in improving the uniformity due to the structural limitations. In addition, such open heating containers have a problem of increasing costs due to high consumption of organic materials, and thus are difficult to adopt during mass production of organic EL devices.
한편, 또 다른 타입의 유기 박막 형성장치의 가열용기는 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(21)의 개구부(22)를 밀폐하도록 커버(25)가 더 구비되어 있다. 이러한 커버형 가열용기(20)는 커버(25)에 형성된 노즐(25a)을 통해 유기물이 외부로 토출되어 기판에 증착됨으로써 유기물의 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기판에 증착된 유기박막의 균일도 등의 문제를 개선하였다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the heating container of the organic thin film forming apparatus of another type is further provided with a
그러나, 이러한 커버형 가열용기는 유기물을 가열하는 히터(23)가 가열용기(20)의 본체(21) 외주를 따라 형성되어 있기 때문에 가열용기(20)의 커버(25) 부근, 특히 노즐(25a) 부위의 온도가 낮게 된다. 이렇게 노즐(25a) 부위의 온도가 낮음으로 인해 승화되어 토출되는 유기물이 노즐(25a) 부근에서 재결정화되어 그 내벽에 부착되고, 이는 결국 노즐(25a)을 폐쇄시키게 되는 구멍 막힘 현상을 유발하게 되는 것이다. 또한, 이러한 구멍 막힘 현상을 제거하기 위하여 본체(21) 외벽의 온도를 높여주게 되면 증착시 유기물이 변질되어 소자의 특성을 나쁘게 만들기 때문에 특정 온도 이상으로의 가열은 곤란하다.However, such a cover-type heating container is formed near the
이러한 구멍 막힘 현상을 방지하기 위한 다른 방법으로서, 커버의 상부에 히터를 설치하기도 하나, 이도 그 상방으로의 방열로 인해 진공 챔버를 데우게 되므로 추가 단열재의 설치가 필수적이고, 이에 따라 그 구조가 매우 복잡하게 되는 문제가 있다. 그리고, 상기 커버형 가열용기는 일반적으로 소정의 강도를 가지며 열전도성이 좋은 금속제로 형성되는 데, 이 경우 커버나 용기의 온도를 측정하기 위한 열전대의 설치가 곤란하며, 특히 그 내부의 온도를 측정하기는 더욱 곤란하였 다.As another method for preventing such a hole clogging phenomenon, a heater may be installed on the upper part of the cover, but this also heats the vacuum chamber due to the heat dissipation upward. There is a problem that becomes complicated. In addition, the cover-type heating vessel is generally formed of a metal having a predetermined strength and good thermal conductivity. In this case, it is difficult to install a thermocouple for measuring the temperature of the cover or the container. It was more difficult to do.
그리고, 상술한 바와 같은 가열용기는 기본적으로 히터로부터 전도된 열을 이용한 것으로, 이는 또한 다음과 같은 문제들을 안고 있다.In addition, the heating vessel as described above basically uses heat conducted from the heater, which also has the following problems.
곧, 용기 내에 수납된 유기물질들이 증발 또는 승화되어 토출됨에 따라 유기물의 양이 감소하게 되고, 용기의 외벽으로부터 가열하는 히터로부터의 열전도면적이 줄어들게 된다. 이에 따라 일정한 토출량을 유지하기 위해서는 히터의 온도를 높여야 한다. 그런데, 이렇게 히터의 온도를 높이게 되면, 유기물의 열분해 문제가 또한 발생하게 된다. 이는 유기 전자 발광 소자의 유기 박막을 형성하기 위한 유기물들이 그 기화 온도와 변성 온도의 차가 그리 크지 않기 때문으로 이 부근에서 상당히 세심한 주의를 기울일 필요가 있다.In other words, as the organic materials contained in the container are evaporated or sublimed and discharged, the amount of the organic material is reduced, and the heat conduction area from the heater that heats from the outer wall of the container is reduced. Accordingly, in order to maintain a constant discharge amount, the temperature of the heater must be increased. However, when the temperature of the heater is increased in this way, thermal decomposition problems of organic matters also occur. This is because the organic materials for forming the organic thin film of the organic electroluminescent device do not have a great difference between the vaporization temperature and the denaturation temperature, so it is necessary to pay close attention in this area.
이러한 커버형 가열용기의 다른 기술로서, 일본 공개 특허 제 특개평10-195639호에는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 용기보다 직경이 작은 용기형의 커버(35)를 유기물(34)이 수납되는 제1도가니(32)에 삽입하고, 이 제1도가니(32)를 외부에 히터(33)가 설치된 수납 용기(31)에 설치한 유기박막 형성장치의 증발원이 개시되어 있다. 이 유기박막 형성장치의 증발원은 커버(35)가 유기물(34) 상부에 근접하도록 형성하여 증발이 이뤄지는 증발실(36)의 부피를 최소화하였고, 이에 따라 증발 속도를 용이하게 제어하도록 하였다. 그러나, 이러한 유기박막 형성장치의 증발원은 수납되는 유기물의 양이 적어 대용량의 양산화에는 적용되기가 어려우며, 온도의 조절이 쉽지가 않고, 근본적으로 상술한 바와 같은 커버형 가열용기의 문제들을 해결하지 못한 것이다.As another technique of such a cover type heating vessel, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-195639 discloses a container-
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용기 내에 수납되는 유기물질의 양에 관계없이 장시간 안정적으로 유기물질을 증발 또는 승화시킬 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a heating container of the organic thin film forming apparatus capable of evaporating or subliming the organic material stably for a long time irrespective of the amount of the organic material contained in the container. The purpose is.
본 발명의 다른 목적은 커버의 내면, 특히 노즐 부위에서 유기물질이 재결정화하여 부착되는 구멍 막힘 현상을 방지할 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a heating container of an organic thin film forming apparatus which can prevent a hole clogging phenomenon in which an organic material is recrystallized and adhered to an inner surface of the cover, particularly a nozzle portion.
본 발명의 다른 목적은 커버의 온도 측정이 용이한 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heating vessel of the organic thin film forming apparatus that is easy to measure the temperature of the cover.
본 발명의 또 다른 목적은 가열에 따른 유기물질의 열분해 문제를 해결하여 효과적으로 유기물질을 증발 또는 승화시킬 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a heating container of an organic thin film forming apparatus capable of effectively evaporating or subliming an organic material by solving the thermal decomposition problem of the organic material due to heating.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 구조로 히터를 커버에 일체형으로 형성시켜 생산성을 향상시키며, 분해 및 결합이 용이한 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a heating vessel of an organic thin film forming apparatus which improves productivity by easily forming a heater integrally with a cover with a simple structure and is easy to disassemble and bond.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 유기물이 수납되고, 상부는 폐쇄되어 있으며, 하부 측면으로 증발 또는 승화된 유기물이 빠져 나오도록 개구부가 형성된 내부 용기와, 상기 내부 용기가 수납되는 것으로, 수납된 내부 용기와의 사이에 소정의 공간부를 구비한 외부 용기와, 상기 외부용기의 저면에 형성되어 상기 내부 용기에 수납된 유기물을 증발 또는 승화시키는 저면 히터와, 상기 외부용기의 외측면을 둘러싸도록 형성된 측면 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an organic container is accommodated therein, the upper portion is closed, the inner container is formed with an opening so that the organic material evaporated or sublimated to the lower side and the inner container is accommodated An outer container having a predetermined space between the inner container, a bottom heater formed on the bottom of the outer container and evaporating or subliming organic matter contained in the inner container, and an outer surface of the outer container. It provides a heating vessel of the organic thin film forming apparatus comprising a side heater formed to surround the.
본 발명에 있어서, 상기 내부용기에는 수납된 유기물을 누르는 추가 더 수납되도록 할 수 있다.In the present invention, the inner container may be further accommodated by pressing the stored organic material.
또한, 상기 외부 용기는 절연성 물질로 이루어지도록 하고, 이 때 상기 저면 히터 및 측면 히터 중 적어도 하나는 상기 외부용기의 외면에 밀착 형성된 박막 히터가 되도록 할 수 있다.In addition, the outer container may be made of an insulating material, and at least one of the bottom heater and the side heater may be a thin film heater formed in close contact with the outer surface of the outer container.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 외부 용기의 상부에는 상기 증발 또는 승화된 유기물이 토출되는 노즐을 구비한 외부 커버가 더 구비되고, 상기 외부 커버의 상면에는 커버 히터가 구비되도록 할 수 있으며, 이 때, 상기 외부 커버는 절연성 물질로 이루어지고, 상기 커버 히터는 상기 커버의 상면에 밀착 형성된 박막 히터가 되도록 할 수 있다.According to another feature of the invention, the outer cover is further provided with an outer cover having a nozzle for discharging the evaporated or sublimed organic material, the cover heater is provided on the upper surface of the outer container, At this time, the outer cover is made of an insulating material, the cover heater may be a thin film heater in close contact with the upper surface of the cover.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 외부용기 또는 외부 커버에는 적어도 하나 이상의 열전대가 내장되도록 할 수 있으며, 이 외부용기 또는 커버의 외부에는 단열성 및 절연성을 갖는 물질로 이루어진 단열막이 더 형성되도록 할 수 있고, 이 때, 이 단열막과 상기 히터들 사이에는 반사막이 더 개재될 수 있도록 할 수 있다.According to another feature of the present invention, at least one thermocouple may be embedded in the outer container or the outer cover, and the outer container or the cover may be further formed with an insulating film made of a material having thermal insulation and insulation. In this case, a reflective film may be further interposed between the heat insulating film and the heaters.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 박막 히터는 양단에 각각 양극 및 음극단자가 연결된 단일의 도선 패턴으로 상기 커버의 상면 또는 본체의 외면 전체에 걸쳐 고르게 패턴되도록 할 수 있다. 이 때, 이 히터들은 소정의 패턴으로 인쇄된 백금 히터로 할 수 있다.According to another feature of the present invention, the thin film heater may be uniformly patterned over the upper surface of the cover or the entire outer surface of the main body in a single conductive wire pattern having positive and negative terminals connected to both ends thereof, respectively. At this time, these heaters can be a platinum heater printed in a predetermined pattern.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 커버 또는 본체를 구성하는 절연성 물질은 열방사성이 우수한 물질인 것으로 할 수 있으며, 특히 알루미나 또는 질화 알루미늄으로 할 수 있다.According to still another feature of the present invention, the insulating material constituting the cover or the main body may be a material having excellent thermal radiation property, and in particular, alumina or aluminum nitride.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기를 상세히 설명한다.Hereinafter, a heating container of an organic thin film forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
본 발명에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기는 진공챔버의 내부에 설치된다. 이 진공챔버의 내부에는 상부에 유기박막을 진공 증착하고자 하는 기판이 설치되고, 이 기판과 대응되는 진공챔버의 하부에 유기물을 증발 또는 승화시키기 위한 가열용기가 설치된다. 이 기판의 하부에는 소정 패턴의 개구를 가진 마스크가 설치되어 증착되는 유기막을 패턴화할 수 있다.The heating vessel of the organic thin film forming apparatus according to the present invention is installed inside the vacuum chamber. The inside of the vacuum chamber is provided with a substrate on which the organic thin film is to be vacuum deposited, and a heating vessel for evaporating or subliming the organic material is provided under the vacuum chamber corresponding to the substrate. Under the substrate, a mask having an opening of a predetermined pattern is provided to pattern the organic film to be deposited.
이러한 유기박막 형성장치에 있어서, 가열용기는 도 4와 같은 구성을 갖는다. 곧, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기는 저면이 폐쇄되어 있고 상부가 개구된 외부용기(110)와, 이 외부용기의 개구된 상부에 결합되어 용기 전체를 밀폐시키는 외부 커버(140)와, 외부용기(110)에 수납되는 내부용기(120)와, 내부용기(120)의 상부를 밀폐시키는 내부 커버(130)를 구비한다. In such an organic thin film forming apparatus, the heating vessel has a configuration as shown in FIG. That is, the heating container of the organic thin film forming apparatus according to the preferred embodiment of the present invention is coupled to the
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 유기박막 형성장치의 가열용기(100)는 상기 내부용기(120)와 외부용기(110)가 모두 원통상으로 형성되고, 상기 외부용기(110)의 내경은 상기 내부용기(120)의 외경보다 크게 형성되어 내부용기(120)와 외부용기(110)는 서로 닿지 않도록 한다.In the
내부용기(120)에는 그 내부에 기화될 유기물이 수납되고, 그 하부에는 그 측면방향으로 기화된 유기물이 빠져 나오도록 개구부(122)가 형성된다. 그리고, 내부용기(120)에는 수납된 유기물의 상부로 추(150)가 수납되고, 그 상부는 내부 커버(130)에 의해 밀폐된다. 이 내부용기(120)의 상부는 일체형으로 밀폐될 수 있다.In the
외부커버(140)의 상부 중앙부에는 기화된 유기물이 토출되도록 노즐(142)이 형성되고, 외부용기(110)의 외부에는 측부와 저면으로 히터(114)(113)가 각각 설치되어 유기물을 증발 또는 승화시킨다.
다음으로, 이러한 가열용기(100)의 세부 구성을 도 5 내지 도 9b를 참고로 보다 상세히 설명한다.Next, a detailed configuration of such a
우선, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가열용기(100)는 크게 히터들을 구비한 외부용기(110)와, 유기물(170)이 수납되는 내부용기(120)로 구성되고, 내부용기(120)와 외부용기(110)의 사이에는 소정의 공간부(112)가 형성되도록 한다. 따라서, 외부용기(110)는 이 공간부(112)를 형성할 수 있도록 그 내측 반경이 내부용기(120)의 외측 반경보다 거리 L만큼 더 커야 한다. 이 공간부(112)를 통해 내부용기(120)의 개구부(122)를 통해 빠져 나온 유기물 기체(200)가 상부로 흐르게 된다.First, as can be seen in Figure 5, the
내부용기(120)는 도 5 및 도 6에서 볼 수 있듯이, 하부는 개방되어 그 내부 에 수납된 유기물(170)이 외부용기(110)의 바닥에 직접 닿도록 하는 것이 바람직하며, 상부는 내부 커버(130)에 의해 밀폐되는 것이 바람직하다. 그리고, 내부용기(120)내에는 유기물(170)이 수납되는 외에 수납된 유기물(170)의 상부로 추(150)를 더 수납하여 증착이 진행되어 감에 따라 감소되는 유기물(170)을 눌러주어 수납된 유기물(170)의 장전형태 등이 변화되지 않도록 한다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부용기(120)에는 별도의 가열수단이 설치되어 있지 않다. 상기 내부용기(120)는 유기물(170)을 수납하는 기능을 하고, 그 내부의 유기물의 온도를 높이지 않도록 하는 것이 바람직하므로, 열전도도가 적은 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 내부용기(120)는 열전도도가 비교적 낮은 스텐레스강이나, 저열전도도의 세라믹재, 또는 탄소 단열재 등으로 형성할 수 있다. 이처럼, 내부용기(120)의 열전도도가 낮으면, 외부용기(110)를 통해 전달된 열이 내부용기(120)의 내부까지 전달되기 어렵기 때문에 유기물의 온도를 높이지 않으며, 상기 외부용기(110)를 통해 전달된 열이 내부용기(120)의 외면 온도만을 상승시키기 때문에 외부용기(110)와 내부용기(120) 사이의 공간부(112)의 온도를 적당하게 유지시켜, 이 공간부(112)가 증착되는 유기물에 의해 폐쇄되지 않도록 할 수 있다. 한편, 내부용기(120)의 개구부(122)는 도 6에서 볼 수 있듯이, 그 원주상에 형성된 적어도 둘 이상의 돌기(124)들에 의해 형성될 수 있다. 이 돌기(124)들은 외부용기의 내측 바닥면을 고정적으로 지지하며, 개구부(122)를 형성시키게 된다.As shown in FIGS. 5 and 6, the
한편, 외부용기(110)는 도 5와 같이 내부용기(120)와 소정의 공간부(112)를 가지면서 하부가 밀폐된 구조를 갖는 데, 그 바깥측에는 저면에 저면 히터(113)가, 측면에 측면 히터(114)가 설치된다. 외부용기(110)는 이렇게 저면 및 측면에 설치된 히터들(113)(114)로부터 발생된 열을 그 내부로 온전히 전달할 필요가 있기 때문에 열전도성 및 열방사성이 우수한 재질로 형성하여야 한다. 따라서, 질화붕소(BN), 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN)등이 바람직하나, 상기 공간부(112)를 구성하는 내부용기(120)의 외부 벽면에 유기물이 재고착화되는 것을 방지하기 위하여 상기 내부용기(120)의 외부 벽면까지 가열할 수 있도록 열방사성이 우수한 질화알루미늄, 알루미나가 바람직하다.On the other hand, the
그리고, 외부용기(110)는 그 외부 측면에 설치된 측면 히터(114)에 의해 내부용기(120)의 측벽도 소정의 온도가 유지될 수 있도록 되어야 하기 때문에 상기 공간부(112)의 거리, 곧 내부용기(120)의 측면 벽과의 거리(L)가 적정의 거리로 유지될 수 있도록 형성되어야 한다. 이 거리(L)에 의해 내부용기(120)의 측벽 온도가 공간부(112)를 통과하는 유기물 기체의 재결정화가 이루어지지 않을 수 있는 최소 온도가 유지된다. In addition, since the side wall of the
본 발명의 가열용기에 있어서, 히터는 외부용기(110)의 외측 및 외부커버(140)의 상면에 구비되며, 내부용기(120)에는 설치되지 않는다. 외부용기(110)에 장착되는 히터는 그 외부 측면에 설치된 측면 히터(114)와 외부 저면에 설치된 저면 히터(113)로 구비될 수 있다.In the heating vessel of the present invention, the heater is provided on the outer surface of the
본 발명에 있어서 저면 히터(113)는 내부용기(120) 내에 장전된 유기물을 가열하여 기화시키기 위한 것으로, 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이 외부용기(110)의 외부 저면에 밀착되도록 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 이렇게 저면 히터가 밀착 형성되도록 할 경우에 외부용기(110)의 재질은 절연성을 띤 재질로 하여야 한다.In the present invention, the
저면 히터(113)를 도 5와 같이 박막으로 외부용기(110)의 바닥 표면에 밀착 형성시킬 경우에는 그 바닥면 전체에 걸쳐 고르게 열이 전달될 수 있도록 하며, 온도의 제어가 용이하도록 한다. 저면 히터(113)의 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.When the
저면 히터(113)는 도 7a에서 볼 수 있는 바와 같이 일단이 양극 단자(113a)와 연결되고, 타단이 음극 단자(113b)와 연결되어 이 단자들(113a)(113b)을 통해 외부에서 전기를 공급받아 발열하는 것으로, 상기 양극 및 음극 단자들(113a)(113b)은 각각 외부 선로에 연결된다. 곧, 상기 저면 히터(113)는 전류가 흐르도록 소정의 저항을 가진 물질을 박막으로 인쇄하여 형성되는 것이다. As shown in FIG. 7A, the
이 저면 히터(113)에 형성되는 패턴은 도 7b에서 볼 수 있듯이, 동심원상으로 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 이 밖에도 외부용기(110)의 저면 전체에 걸쳐 고르게 분포될 수 있도록 다양하게 패턴시킬 수 있다. 도 7b는 저면 히터(113)의 패턴 형상을 보다 상세히 나타내기 위한 평면도로서, 도면에서 단열막은 생략되었다. As shown in FIG. 7B, the pattern formed on the
이러한 저면 히터(113)는 백금을 스크린 인쇄하여 형성할 수 있으며, 이 밖에도 밀착 형성이 가능한 것이면 어떠한 것도 적용시킬 수 있다. 곧, 금속입자와 금속산화물을 함유하는 도전성 페이스트를 표면에 인쇄하고 소결하여 발열체를 형성할 수도 있으며, 열분해 그라파이트 박막을 CVD법으로 성막시킬 수도 있다.
The
이렇게 형성된 저면 히터(113)의 외부로는 다시 도 7a와 같은 단열막(116)을 형성한다. 단열막(116)은 저면 히터(113)의 열이 가열용기의 하부, 곧 진공챔버의 내부 공간을 직접적으로 가열하는 것을 방지하기 위한 것으로, 저면 히터(113)의 열이 가열용기 내부로만 향하도록 한다. The
이러한 저면 히터(113)의 가열에 의해 내부용기(120)에 수납된 유기물의 하면이 가열되고, 유기물의 기화가 이루어진다. 이처럼, 유기물의 기화는 상기 저면 히터(113)에 의해서만 이루어지도록 하는 것이 바람직하고, 이에 따라, 상기 저면 히터(113)는 그 온도 조절이 매우 정교하게 이루어져야 한다. 따라서, 상기 저면 히터(113)가 설치된 외부용기(110)의 저면에는 도 7a 및 도 7b에서 볼 수 있는 바와 같이, 열전대(115)가 적어도 하나 이상 내장되도록 할 수 있다. 이는 외부용기 본체(111)의 성형과정에서 열전대(115)를 매장하여 일체로 성형하는 것이다. 이렇게 열전대(115)가 외부용기와 일체로 형성됨에 따라 가열용기 내의 온도 제어가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.By heating of the
한편, 상술한 바와 같이, 외부용기(110)의 외부 저면에 형성된 박막의 저면 히터(113)에 의하여 이 외부용기(110)의 내측 저면에 닿아 있는 유기물(170)이 가열되는 데, 이 때, 상기 저면 히터(113)의 가열방식이 상기 저면 히터(113)로부터 전도된 열을 직접적으로 유기물질로 전달하는 접촉식 가열방식일 경우에는 히터의 온도가 높아짐에 따라 자칫 유기물질이 열분해될 위험이 있다. 따라서, 이러한 유기물의 열분해 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 접촉식 가열을 피하고, 히터로부터 전달된 열을 방사열로 바꾸어 유기물질에 전달하는 방사식 가열을 채택하였 다. 이에 따라, 상기 외부용기 본체(111)는 열전도성은 다소 떨어지더라도 열방사성이 우수한 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 이렇게 열방사성이 우수한 물질로 알루미나(Al2O3)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.On the other hand, as described above, the
그리고, 상술한 바와 같이 상기 외부용기 본체(111)를 알루미나로 형성하여 열방사성을 높인 구조에 있어서는 단열막(116)과 저면 히터(113)와의 사이에 반사막(미도시)을 더 형성시켜, 열이 용기 내측으로만 향할 수 있도록 할 수 있다.As described above, in the structure in which the outer container
한편, 측면 히터(114)는 도 5와 같이 외부용기(110)의 바깥쪽 측면에 코일상으로 감긴 히터를 사용할 수 있다. 이 측면 히터(114)는 외부용기(110)의 측면을 가열하여, 기화되어 노즐(142)을 향해 진행하는 유기물 가스가 외부용기(110)와 내부용기(120) 사이의 공간부(112)에서 재결정화되어 그 벽면에 달라붙는 것을 방지하기 위한 것으로, 이 공간부(112)의 거리(L)를 감안하여 유기물 가스가 열변형되지 않을 정도로 온도를 조절하여야 한다.On the other hand, the
상술한 바와 같이 외부용기 본체(111)를 열방사성이 우수한 재질로 형성할 경우에는 이 측면 히터(114)의 바깥쪽으로 반사막(미도시)을 더 형성할 수 있다.As described above, when the
이러한 측면 히터는 도 8과 같이 외부용기 본체(111)에 밀착 형성된 박막의 측면 히터(114')로도 구성할 수 있다. 그 구체적인 형성방법은 상술한 저면 히터의 경우와 동일하다. 이렇게 박막의 측면 히터(114')를 구성할 경우에는 그 외면으로 다시 열을 차단하는 단열막(116')을 더 형성시켜야 하며, 이 단열막(116')과 측면 히터(114')의 사이에 반사막(미도시)을 더 구비시킬 수 있다.Such a side heater may also be configured as a thin film side heater 114 'formed in close contact with the
본 발명에 있어 외부용기(110)의 상부는 유기물 가스가 토출되는 노즐(142) 이 구비된 외부커버(140)에 의해 밀폐될 수 있다. 이 외부커버(140)는 도 5와 같이 본체에 결합되는 것으로, 그 상면에 박막의 커버 히터(143)를 구비한다.In the present invention, the upper portion of the
전술한 바와 같이, 가열용기에 형성되어 유기물질이 토출되도록 하는 노즐(142) 부분은 외부용기 본체(111)의 외측벽으로부터의 열이 전달되기 어려워 본체 내부와는 온도차가 나게 된다. 이 온도차에 의해 유기물질은 재결정화되고, 노즐 부근에 달라 붙어 노즐을 폐쇄시키는 문제가 발생하게 된다.As described above, the portion of the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 9a 및 도 9b에서 볼 수 있듯이, 외부커버(140)에 커버히터(143)가 일체로 형성되도록 하였다.In order to solve this problem, the present invention, as can be seen in Figures 9a and 9b, the
곧, 본 발명에 따른 외부커버(140)는 그 중앙부에 승화되는 유기물질을 토출할 수 있도록 노즐(142)이 형성되고, 절연성 물질로 이루어진 커버 본체(141)와, 이 커버 본체(141)의 상면에 소정의 패턴으로 밀착 형성된 박막의 커버 히터(143)를 구비하며, 커버 본체(141) 및 커버 히터(143)의 상면에 형성된 단열막(146) 및 커버 본체(141)에 내장된 적어도 하나 이상의 열전대(145)를 포함한다.In other words, the
이 커버 히터(143)는 도 9b와 같이 노즐(142)을 중심으로 동심원상의 패턴으로 형성되어 외부 커버(140) 전체를 균일한 온도로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 그 구체적인 구조와 형성방법은 상술한 바와 같은 저면 히터와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버 히터(143)와 단열막(146)의 사이에는 반사막(미도시)을 더 형성하여 열이 용기 내부로 향하도록 하여 효율을 증대시킬 수 있다. 도 9b는 커버 히터(143)의 패턴 형상을 보다 명확히 나타내기 위한 평명도로, 그림에서 단열막은 생략되었다.
The
이렇게 형성된 가열용기용 커버는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 가열용기의 본체(111)와 결합되어 개구부를 밀폐하게 된다.As shown in FIG. 5, the heating container cover is combined with the
상기와 같이 구성된 가열용기에 있어서 그 외부용기(110)와 외부 커버(140)의 곳곳에는 열전대가 내장되어 있고, 이 열전대는 모두 제어부(160)로 연결되어 적정 온도로 가열용기를 제어할 수 있게 된다.In the heating vessel configured as described above, the
이렇게 본 발명에 따른 가열용기에 있어서, 히터는 절연성 물질로 만들어진 커버와 본체에 각각 밀착되도록 형성하는 데, 이 때 히터의 밀착되는 구조는 상술한 바와 같이 소정의 패턴을 갖는 도선식으로 형성할 수도 있고, 패턴 구조가 아닌 분무식으로 형성할 수도 있다. 곧, 상기 히터를 커버의 상면 및 본체의 외면에 분무식으로 도포하고, 그 일부분에 각각 양극과 음극단자를 형성하여 외부 선로를 통해 소정의 전압을 인가하면 발열할 수 있는 분무식 히터를 사용하여 패턴 구조를 갖지 않는 가열용기를 형성할 수 있는 것이다. 물론 이 경우에도 상기 분무식 히터의 위로 단열막을 형성하고, 커버 및 본체에는 적어도 하나 이상의 열전대가 내장되도록 하여 커버를 구성하며, 상기 커버 및 본체는 열방사성이 우수한 절연성 세라믹재, 바람직하게는 알루미나로 형성할 수 있다.Thus, in the heating container according to the present invention, the heater is formed to be in close contact with the cover and the body made of an insulating material, respectively, wherein the close structure of the heater may be formed in a conductive wire having a predetermined pattern as described above. It is also possible to form a spray rather than a pattern structure. In other words, the heater is sprayed on the upper surface of the cover and the outer surface of the main body, and a positive electrode and a negative electrode terminal are respectively formed on a part thereof, and a predetermined heater is used to generate heat by applying a predetermined voltage through an external line. It is possible to form a heating vessel having no pattern structure. Of course, even in this case, a heat insulating film is formed over the spray heater, and the cover and the main body constitute at least one thermocouple therein, and the cover and the main body are made of an insulating ceramic material, preferably alumina, having excellent thermal radiation. Can be formed.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 유기박막 형성장치의 가열용기의 작용에 대해 첨부한 도면을 참고로 설명한다.Next, the operation of the heating vessel of the organic thin film forming apparatus of the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
우선, 본 발명의 가열용기는 진공챔버의 하부에 장착되고, 챔버의 상부에는 유기막을 증착시킬 기판이 장착되고, 경우에 따라서 이 기판의 하부에는 증착될 유기막에 패턴을 형성시킬 메탈 마스크가 장착된다. First, the heating vessel of the present invention is mounted to the lower portion of the vacuum chamber, a substrate on which the organic film is to be deposited is mounted on the upper part of the chamber, and optionally a metal mask to form a pattern on the organic film to be deposited is mounted on the lower part of the substrate. do.
본 발명의 가열용기는 우선 도 5와 같이, 내부용기(120)에 기화될 유기물(170)을 수납하고, 그 상부로 추(150)를 얹어 유기물(170)을 누르도록 한다. 이렇게 유기물(170)이 수납된 후에는 내부 커버(130)를 닫아 내부 용기(120)를 밀폐시키고, 외부 커버(140)를 외부 용기(110)에 닫아 전체적으로 밀폐시킨다.As shown in FIG. 5, the heating container of the present invention first accommodates the
준비가 끝난 가열용기를 진공챔버 내에 상술한 바와 같이 장착하고 저면 히터(113), 측면 히터(114) 및 커버 히터(143)를 가동하면서 증착을 실시한다.The prepared heating vessel is mounted in the vacuum chamber as described above, and vapor deposition is performed while operating the
상기 내부 용기(120) 내에 장전된 유기물(170)은 그 하부가 외부용기(110)의 저면에 설치된 저면 히터(143)에 의해 가열되어 기화되기 시작하고, 기화된 기상의 유기물(200)은 내부용기(120)의 하부의 개구부(122)를 통해 내부용기(120)를 빠져 나오게 된다. 이 유기물 기체는 내부용기(120)와 외부용기(110) 사이의 공간부(112)를 통과하고 외부커버(140)의 노즐(142)을 통과하게 된다. The
이 때, 측면 히터(114)는 상기 공간부(112)를 통과하는 유기물 기체가 재결정되지 않도록 적정의 온도를 유지해 주어야 하며, 이 유기물 기체의 재결정 여부는 상술한 바와 같이, 상기 공간부(112)의 거리(L), 곧 외부용기(110)와 내부 용기(120) 사이의 거리(L)와, 상기 측면 히터(114)의 가열 온도에 의해 결정된다.At this time, the
이렇게 외부용기(110)와 내부용기(120) 사이의 공간부(112)를 통해 내부용기의 상부로 빠져나간 유기물 기체는 외부 커버(140)의 노즐(142)을 통해 토출된다. 이 때, 외부 커버(140)에는 커버 히터(143)가 설치되어 유기물 기체가 노즐(142) 주위로 부착되어 재결정화하는 것을 방지할 수 있다.In this way, the organic gas that escapes to the upper portion of the inner container through the
그리고, 이러한 히터들의 온도는 상술한 바와 같이, 곳곳에 내장된 열전대들(115)(145)에 의해 제어될 수 있다.And, as described above, the temperature of these heaters may be controlled by
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.
첫째, 용기에 장전된 유기물질을 그 하부로부터 가열해 장전된 상태의 하부로부터 증발 또는 승화되어 감에 따라 장시간 증착을 진행하여도 안정적으로 증착이 유지될 수 있다.First, as the organic material loaded in the container is heated from the bottom thereof and evaporated or sublimed from the bottom of the loaded state, deposition may be stably maintained even if the deposition proceeds for a long time.
둘째, 가열되는 부분인 하부의 전면에 걸쳐 온도가 균일하므로 장시간 증착을 진행하여도 유기물질이 일정한 형상으로 감소하게 되고, 이에 따라 증착량의 조절이 손쉽게 되며, 다량의 장전이 가능하다.Second, since the temperature is uniform over the entire surface of the lower portion, which is heated, organic materials are reduced to a certain shape even after a long time of deposition, thereby easily controlling the deposition amount, and a large amount of loading is possible.
셋째, 내장형 열전대를 사용함으로 정확한 온도의 측정 및 제어가 가능하다.Third, accurate temperature measurement and control is possible by using built-in thermocouple.
넷째, 커버 및 본체에 밀착된 박막의 히터를 사용함으로써, 열효율이 높고, 온도 응답 특성이 뛰어나 온도의 제어가 보다 용이하게 되며, 노즐 부위에서 유기물질이 재결정화하여 부착하는 구멍 막힘 현상이 일어나지 않는다.Fourth, by using a thin film heater in close contact with the cover and the main body, the thermal efficiency is high, the temperature response characteristics are excellent, and the temperature is more easily controlled, and there is no hole clogging phenomenon in which the organic material recrystallizes and adheres at the nozzle portion. .
다섯째, 본체 또는 뚜껑과 히터, 열전대 및 단열막이 일체로 형성되어 있어, 설치가 용이하고, 내부의 유기물질 등을 교체하기도 손쉽다.Fifth, since the main body or the lid and the heater, the thermocouple and the heat insulating film are integrally formed, it is easy to install, and it is easy to replace the organic materials therein.
여섯째, 본체 또는 뚜껑을 열방사성이 우수한 세라믹재로 사용함으로써 가열에 따른 유기물질의 열분해 문제를 해결하여 효과적으로 유기물질을 증발 또는 승화시킬 수 있고, 이에 따라 전체 생산성을 향상시킬 수 있다.Sixth, by using the main body or the lid as a ceramic material having excellent thermal radiation, it is possible to solve the problem of thermal decomposition of the organic material due to heating to effectively evaporate or sublimate the organic material, thereby improving the overall productivity.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다 양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. I can understand. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (17)
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KR20040021292A (en) | 2004-03-10 |
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