KR101194851B1 - 증착원 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착 재료의 종류가 다른 경우에도 증착 재료 증기를 혼합시킴과 동시에 일정한 속도로 배출시킬 수 있는 증착원을 개시한다. 본 발명에 따른, 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 설치된 증착원은 셀 캡 내에 설치되어 발생된 증착 재료 증기의 배출 속도를 조절할 수 있는 배출 조절 수단을 포함하며, 배출 조절 수단은 셀 캡 내에 장착되며, 외곽부에 다수의 관통공이 형성된 제 1 플레이트; 및 제 1 플레이트의 하부에 위치한 상태로 셀 캡 내에 회전 가능하게 장착되며, 외곽부에는 제 1 플레이트의 관통공과 각각 대응하는 다수의 관통공이 형성된 제 2 플레이트로 이루진다. 따라서, 제 2 플레이트의 회전에 따라 제 1 플레이트의 각 관통공과 제 2 플레이트의 대응 관통공이 중첩되는 면적이 변화되어 제 1 플레이트의 각 관통공을 통하여 배출되는 증착 재료 증기의 배출 속도가 조절된다.
증착원

Description

증착원{Deposition source}
도 1은 일반적인 포인트 증착원의 단면도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 증착원의 단면도.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 증착원의 단면도.
도 4 및 도 5는 관통공의 개방 정도 변화를 도시하는 플레이트의 평면도.
본 발명은 유기 전계 발광층의 형성을 위한 증착 장치에 관한 것으로서, 특히 증착 재료 증기의 배출량을 조절할 수 있는 수단을 구비한 증착원에 관한 것이다.
열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(예를 들어, 유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 증착원(deposition source) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 증착원 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. 이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 증착원 및 코팅될 기판을 구비한 10-7 내지 10-2 Torr 범위의 압력 상태의 진공 챔버 내에서 진행 된다.
증착원은 그 형상에 따라 포인트 증착원(point source) 및 선형 증착원(linear source)으로 구분된다. 도 1은 일반적인 포인트 증착원의 단면도로서, 원통형의 측벽 부재(1B), 원판형의 바닥 부재(1C), 셀 캡(1A) 및 원통형 셀(1D)로 이루어진 포인트 증착원(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 셀 캡(1A) 및 셀(1D)로 인하여 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)인 유기물이 수용되어 있다.
측벽 부재(1B) 내부, 즉 측벽 부재(1B)와 셀(1D) 사이에는 셀(1D)의 내부 공간에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 수단(1B-1; 예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)이 위치하고 있다.
셀 캡(1A)의 중앙부에는 개구(1A-1)가 형성되어 있으며, 측벽 부재(1B)에 장착된 가열 수단(1B-1)에서 발생된 열에 의하여 가열, 기화된 증착 재료(M)의 증기는 이 개구(1A-1)를 통하여 외부, 즉 기판(챔버 내부에 장착된 상태)을 향하여 배출된다.
미설명 부호 "11"은 셀 캡(1A)으로 전달된 열의 외부 발산을 막기 위하여 측벽 부재(1B) 상단에 고정된 금속성 재질의 원판형 커버이며, "11-1"은 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)와 대응하는, 커버(11)에 형성된 재료 증기 배출용 개구이다.
한편, 공정이 진행됨에 따라 증착원 내에 수용된 증착 재료의 양이 적정량 이하로 줄어들며, 따라서 증착 재료가 충만되어 있는 새로운 증착원으로 교체해야 한다. 그러나, 증착 공정이 진행되는 챔버의 내부 공간은 진공 상태이기 때문에 증착원을 교체할 때마다 챔버 내의 진공 상태를 해제하여야 하며, 또한 새로운 증착 원이 장착된 후에는 챔버 내부를 다시 진공 상태로 조성해야 하는 문제점이 발생한다.
이러한 상황을 방지하기 위하여 도 1에 도시된 다수의 증착원들(약 6개)이 내부에 배치된 리볼버(revolver)를 이용하며, 이러한 리볼버를 진공 챔버 내에 장착함으로서 각 증착원 내에 담겨진 증착 재료가 모두 소모될 때까지 증착 공정을 지속적으로 수행할 수 있다.
이상과 같은 구조를 갖는 증착원을 통하여 진행되는 증착 공정 과정에서 발생하는 문제점은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 증착원(1)의 내부에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 수단(1B-1)은 측벽 부재(1B)의 전 높이에 걸쳐 장착되어 있으며, 따라서 증착 재료(M) 중에서 중심부에 인접한 증착 재료보다는 측벽 부재(1B)에 인접한 증착 재료에 더 많은 열이 공급된다.
증착 재료(M)에 대한 이러한 가열 조건에서는 다른 부분, 즉 중앙부의 증착 재료에서보다 열을 더 많은 전달받는 측벽 부재(1B)에 인접한 증착 재료(M)로부터 더 많은 양의 증기가 발생하며, 따라서 동일한 증착원(1) 내부 공간일지라도 발생된 증착 재료 증기는 부분적으로 그 양이 달라질 수 밖에 없다.
위와 같이 증착원(1)의 셀(1D) 내에서 발생하는 증착 재료 증기의 양이 부분적으로 다른 조건 하에서는 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)를 통하여 외부로 배출되는 발생되는 양 역시 전체적으로 균일한 상태일 수는 없으며, 결과적으로 기판의 전체 표면에는 불균일한 두께의 증착막이 형성된다.
도 1에 표시된 점선은 위에서 설명한 바와 같은 상태로 증착 재료 증기가 발생함에 따라서 일정 시간의 증착 공정 진행 후 변형된 증착원(1) 내의 증착 재료(M)의 상태를 나타낸다.
한편, 증착 재료의 종류에 따라 발생된 증착 재료 증기의 조건들이 다르게 나타난다. 다른 종류의 증착 재료를 사용하는 경우에도 설정된 시간에 기판 표면에 설정된 두께의 증착막을 형성하기 위해서는 증착 속도가 일정해야 하며, 따라서 증착원의 셀(1D) 내에 담겨져 있는 증착 재료(유기물)의 종류에 따라 증착 재료 증기가 배출되는 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)의 직경을 달리하는 것이 바람직하다.
본 발명은 증착 공정에서 나타나는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내부 공간에서 증착 재료 증기를 균일하게 혼합한 후 배출시킬 수 잇는 구조를 갖는 증착원을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또다른 목적은 증착 재료의 종류가 다른 경우에도 증착 재료 증기를 일정한 속도로 배출시킬 수 있는 증착원을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른, 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 설치된 증착원은 셀 캡 내에 설치되어 셀 내에서 발생된 증착 재료 증기를 균일하게 혼합하는 증착 재료 증기 혼합 수단을 포함한다.
본 발명에서의 증착 재료 증기 혼합 수단은 셀 캡 내주면에 고정되며, 다수의 관통공이 형성된 플레이트이다.
또다른 구조의 증착 재료 증기 혼합 수단은 셀 캡 내에 장착되며, 다수의 관 통공이 형성된 제 1 플레이트; 및 제 1 플레이트의 하부에 위치한 상태로 셀 캡 내에 회전 가능하게 장착되며, 제 1 플레이트의 관통공과 각각 대응하는 다수의 관통공이 형성된 제 2 플레이트로 이루어지며, 제 2 플레이트의 회전에 따라 제 1 플레이트의 각 관통공과 제 2 플레이트의 대응 관통공이 중첩되는 면적이 변화되어 제 1 플레이트의 각 관통공을 통하여 배출되는 증착 재료 증기의 배출 속도가 조절된다.
첨부된 도면을 참고로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 포인트 증착원의 단면도로서, 증착원의 전체적인 구성은 도 1에 도시된 일반적인 포인트 증착원의 구성과 동일하며, 따라서 동일한 부재에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
본 실시예에 따른 증착원의 가장 큰 특징은 셀 캡(1A) 내에 증차 재료 증기 혼합 수단으로서 플레이트(2)가 장착되어 있는 구조이다.
플레이트(2)의 평면 형상은 셀 캡(1A)의 단면 형상과 동일하며, 외곽부에는 다수의 관통공(2A)이 형성되어 있다. 플레이트(2)의 엣지면은 셀 캡(1A)의 내주면에 부착되어 있으며, 따라서, 셀 캡(1A)과 플레이트(2) 사이에는 소정의 공간이 형성된다. 한편, 도 2에서는 2개의 관통공(2A)만을 도시하였으나, 그 갯수는 이에 한정되지 않는다.
이와 같은 구조의 증착원에서는, 열에 의하여 발생된 증착 재료 증기는 플레 이트(2)의 외곽부에 형성된 관통공(2A)을 통하여 셀 캡(1A)과 플레이트(2) 사이의 공간으로 유입되며, 이후 셀캡(1A)의 개구(1A-1)를 통하여 외부로 배출된다.
이와 같이, 모든 증착 재료 증기는 플레이트(2)의 외곽부에 형성된 관통공(2A)을 통하여 셀 캡(1A)과 플레이트(2) 사이의 공간으로 유입되며, 이러한 유입 과정에서 증착 재료 증기는 균일하게 혼합된다.
결과적으로, 증착 공정이 진행됨에 따라 셀(1D) 내에 담겨진 증착 재료의 상태가 점선으로 표시된 바와 같이 불균일하게 변형될지라도 발생된 증착 재료 증기는 플레이트(2)의 관통공(2A)을 통과하는 과정에서, 그리고 셀 캡(1A)과 플레이트(2) 사이의 공간에서 균일하게 혼합된 후 기판으로 배출되며, 따라서 기판 표면에는 균일한 두께를 갖는 증착층이 형성될 수 있다.
한편, 한편, 증착 재료의 종류에 따라 발생된 증착 재료 증기의 조건들이 다르게 나타난다. 다른 종류의 증착 재료를 사용하는 경우에도 설정된 시간에 기판 표면에 설정된 두께의 증착막을 형성하기 위해서는 증착 속도가 일정해야 하며, 따라서 증착원의 셀(1D) 내에 담겨져 있는 증착 재료(유기물)의 종류에 따라 증착 재료 증기가 배출되는 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)의 직경뿐만 아니라 플레이트(2)에 형성된 관통공(2A)의 직경을 달리 하는 것이 바람직하다.
이러한 점을 보완하기 위하여 도 3에 도시된 실시예에 따른 증착원에는 증착 재료 증기의 혼합 및 배출 속도를 조절할 수 있는 수단을 구비하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포인트 증착원의 단면도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하였다.
본 실시예에 따른 증착원에는, 셀(1D) 내에서 발생된 증착 재료 증기를 혼합시키고 그 배출 속도를 조절할 수 있는 수단(20)을 셀 캡(1A) 내에 설치되어 있다.
증착 재료 증기 혼합/조절 수단(20)은 셀 캡(1A) 내에 상하로 설치된 제 1 플레이트(21) 및 제 2 플레이트(22)로 이루어진다. 제 1 플레이트(21) 및 제 2 플레이트(22)는 거의 인접한 상태에서 셀 캡(1A)의 내부에 설치되어 있다. 각 플레이트(21 및 22)의 소정의 위치(도 3에서는 외곽부)에는 다수의 관통공(21A 및 22A)이 각각 형성되어 있으며, 제 1 플레이트(21)에 형성된 관통공(21A)은 제 2 플레이트(22)에 형성된 관통공(22A)과 각각 대응된다.
한편, 2개의 플레이트(21 및 22)는 그 평면 형상이 셀 캡(1A)의 단면 형상과 동일한 원형이며, 셀 캡(1A) 내에 회전(自轉) 가능한 상태로 장착된다. 그러나, 2개의 플레이트(21 및 22)중 상부에 위치한 제 1 플레이트(21)는 셀 캡(1A) 내주면에 고정된 상태로, 하부에 위치한 제 2 플레이트(22)는 회전 가능한 상태로 셀 캡(1A)에 각각 장착될 수도 있다.
도 3에는 도시되지 않았지만, 회전하는 플레이트(21 또는 22)의 원주와 대응하는 셀 캡(1A) 내주면에 요홈을 형성함으로서 플레이트(21 및 22)가 셀 캡(1A) 내에서 이탈되지 않고 회전(자전)할 수 있다.
도 4 및 도 5는 셀 캡에 장착된 플레이트의 평면도로서, 제 1 및 제 2 플레이트(21 및 22)의 관통공(21A 및 22A)의 개방 정도 변화를 도시하고 있다.
한편, 편의상 도 4 및 도 5에서는 각 플레이트(21 및 22)에 4개의 관통공(21 및 22)만이 형성되어 있음을 나타내고 있다. 또한, 제 1 및 제 2 플레이트(21 및 22), 그리고 각 플레이트(21 및 22)에 형성된 관통공(21A 및 22A)의 직경은 동일하나, 2개의 플레이트(21 및 22)의 관계를 명확하게 도시하기 위하여 도 4 및 도 5에서는 제 1 플레이트(21)의 하부에 위치하는 제 2 플레이트(22) 및 제 2 플레이트(22)에 형성된 관통공을 직경을 보다 작게 하여 점선으로 도시하였다.
도 4에서는, 제 1 플레이트(21)에 형성된 관통공(21A)과 제 2 플레이트(22)에 형성된 관통공(22A)이 서로 대응(중첩)된 상태, 즉 셀 캡(1A)에 형성된 개구(1A-1)와 대응하는 상부 플레이트인 제 1 플레이트(21)의 각 관통공(21A)의 개방 정도가 최대인 상태를 도시하고 있다.
도 4의 상태에서, 회전 가능한 상태로 셀 캡(1A)에 장착된 제 2 플레이트(22)를 회전시키면(도 4의 화살표 "가" 방향), 제 1 플레이트(21)의 각 관통공(21A)에 대응되어 있는 제 2 플레이트(22)의 각 관통공(22A)은 대응하는 제 1 플레이트(21)의 관통공(21A)에서 벗어난 상태로 위치한다.
따라서 제 1 플레이트(21)의 각 관통공(21A)은 그 일부가 제 2 플레이트(22)에 의하여 밀폐되며, 나머지 부분(사선으로 처리한 부분)만이 제 2 플레이트(22)의 대응 관통공(22A)과 중첩되어 개방된 상태가 된다.
이와 같이, 제 1 플레이트(21)에 대하여 제 2 플레이트(22)를 회전시킴으로서 제 1 플레이트(21)에 형성된 각 관통공(21A)의 개방 정도(즉, 제 1 플레이트(21)의 각 관통공(21A)과 제 2 플레이트(22)의 대응 관통공(22A)의 중첩 정도)가 조절된다.
따라서 증착 재료의 종류에 따라서 증착 재료 증기가 통과하는 제 1 플레이 트(21)에 형성된 각 관통공(22A)의 개방 정도를 선택적으로 조절, 즉 제 2 플레이트(22)의 회전 각도를 조절함으로써 증착 재료의 종류에 관계없이 증착 재료 증기의 배출 속도를 일정하게 유지할 수 있다. 특히, 제 1 플레이트(21)의 관통공(21A)을 통하여 배출된 증착 재료 증기는 그 과정에서, 그리고 제 1 플레이트(21)와 셀 캡(1A) 사이의 공간에서 혼합된다.
한편, 제 2 플레이트(22)를 회전시켜 제 1 플레이트(21)의 관통공(21A)의 개방 정도를 조절한 후, 셀 캡(1A)을 셀(1D)에 장착한다.
이상과 같은 본 발명은 증착 공정이 진행됨에 따라 셀 내에서 영역별로 불균일하게 발생된 증착 재료 증기를 균일하게 혼합한 후 외부로 배출시킴으로서 기판 표면에 형성되는 증착층은 균일한 두께를 가질 수 있다.
또한 본 발명은 증착 재료의 종류에 따라 어느 한 플레이트를 회전시킴으로써 증착 재료 증기가 통과하는, 다른 플레이트에 형성된 각 관통공의 개방 정도를 조절함으로써 증착 재료 증기의 혼합은 물론 증착 재료의 종류에 관계없이 증착 속도를 일정하게 유지할 수 있으며, 그에 따라 기판 표면에 균일한 증착막을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
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.

Claims (4)

  1. 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 설치된 증착원에 있어서,
    셀 캡 내에 설치되어 셀 내에서 발생된 증착 재료 증기를 균일하게 혼합하여 외부로 배출시키는 증착 재료 증기 혼합 수단을 포함하고,
    상기 증착 재료 증기 혼합 수단은
    상기 셀 캡 내에 장착되며, 다수의 관통공이 형성된 제 1 플레이트; 및
    상기 제 1 플레이트의 하부에 위치한 상태로 셀 캡 내에 회전 가능하게 장착되며, 상기 제 1 플레이트의 관통공과 각각 대응하는 다수의 관통공이 형성된 제 2 플레이트로 이루어져,
    상기 제 2 플레이트의 회전에 따라 상기 제 1 플레이트의 각 관통공과 상기 제 2 플레이트의 대응 관통공이 중첩되는 면적이 변화되어, 상기 제 1 플레이트의 관통공의 개방 정도를 조절할 수 있도록 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트는 인접되는 것을 특징으로 하는 증착원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 증착 재료 증기 혼합 수단은 상기 셀 캡 내주면에 고정되며, 다수의 관통공이 형성된 플레이트인 증착원.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 플레이트는 그 원주면이 상기 셀 캡 내주면에 고정되어 있는 증착원.
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