KR101375527B1 - 일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치 - Google Patents

일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치 Download PDF

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Abstract

일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 증발 소스는, 기판의 표면에 증착되는 증착물질이 이동되는 장소를 형성하는 소스 바디(source body); 소스 바디를 둘러싸도록 배치되어 소스 바디를 냉각시키는 쿨링 블록(cooling block); 및 소스 바디의 일측 단부 영역에 마련되며, 기판이 증착되는 챔버에 대해 소스 바디를 열차단시키면서 챔버에 고정되는 열차단용 고정부를 포함한다.

Description

일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치{One body type evaporation linear source and thin layers deposition apparatus for flat panel display having the same}
본 발명은, 일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 일체형 증발 소스를 챔버에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 챔버에 대해 일체형 증발 소스의 소스 바디를 부분적으로 열차단시킬 수 있어 원활한 증착 공정을 진행시킬 수 있는 일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.
이러한 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
이 중에서 유기전계발광소자, 예컨대 OLED는 빠른 응답속도, 기존의 LCD보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.
다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.
이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 캐소드로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
도 1에 도시된 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.
한편, 도 1에 도시된 유기전계발광소자를 만들기 위해, 즉 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하기 위해 평판표시소자용 기판 증착장치가 마련된다.
진공 증착 방식(thermal evaporation)이 적용되는 평판표시소자용 기판 증착장치에는 기판을 향해 증착물질을 분사하는 증착원으로서의 증발 소스(evaporation linear source)가 마련된다.
다수의 부품들에 의해 제작되는 증발 소스의 가장 큰 특징은 바디(body)의 온도가 고온이어야 한다는 점이다.
따라서 증발 소스의 소스 바디(source body)는 고온 유지에 적합하면서도 형태 가공이 용이한 메탈(metal)로 가공된다. 메탈로 가공되는 소스 바디의 외벽에는 복사열을 발생시키는 열선이 배치된다.
이러한 소스 바디를 구비하는 종래의 증발 소스는 그 일단부가 챔버의 어느 일 벽면에 접촉 고정되는 형태로 챔버에 장착된다.
그런데, 종래기술처럼 소스 바디의 일단부를 챔버의 어느 일 벽면에 단순히 접촉시켜 고정시키는 경우, 증착 공정을 위하여 열선의 복사열에 의해 승온된 소스 바디의 열을 챔버로 빼앗길 수 있을 뿐만 아니라 가열된 챔버에서 소스 바디로의 열간섭이 발생될 소지가 있어 원활한 증착 공정이 어려워질 수 있으므로 이에 대한 대안이 요구된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2007-0013776호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 일체형 증발 소스를 챔버에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 챔버에 대해 일체형 증발 소스의 소스 바디를 부분적으로 열차단시킬 수 있어 원활한 증착 공정을 진행시킬 수 있는 일체형 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 표면에 증착되는 증착물질이 이동되는 장소를 형성하는 소스 바디(source body); 상기 소스 바디를 둘러싸도록 배치되어 상기 소스 바디를 냉각시키는 쿨링 블록(cooling block); 및 상기 소스 바디의 일측 단부 영역에 마련되며, 상기 기판이 증착되는 챔버에 대해 상기 소스 바디를 열차단시키면서 상기 챔버에 고정되는 열차단용 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스가 제공될 수 있다.
상기 열차단용 고정부는, 상기 쿨링 블록과 부분적으로 연결되며, 내부에 냉각수가 유동되는 쿨링 플레이트; 및 상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트 사이에서 상기 쿨링 플레이트와 나란하게 배치되어 상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트에 연결되는 적어도 하나의 열차단 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 열차단용 고정부는 바닥을 형성하며, 상기 챔버에 고정되는 바텀 플레이트(bottom plate)를 더 포함할 수 있으며, 상기 쿨링 플레이트는 상기 바텀 플레이트에 대해 이격 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 열차단 플레이트는, 상기 소스 바디와 연결되는 제1 열차단 플레이트; 및 상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 배치되되 상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트와 각각 연결되는 제2 열차단 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 제1 열차단 플레이트, 상기 제2 열차단 플레이트 및 상기 쿨링 플레이트 사이사이에는 열차단 블록이 더 개재될 수 있다.
상기 열차단 블록은 세라믹 재질로 제작될 수 있다.
상기 열차단용 고정부는, 상기 소스 바디와 상기 열차단 플레이트 사이에 배치되며, 상기 소스 바디 측의 복사열이 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달되는 것을 저지시키는 리플렉트 시트(reflect sheet)를 더 포함할 수 있다.
상기 리플렉트 시트는 상호간 이격공간을 두고 나란하게 다수 장이 배치될 수 있으며, 다수 장의 상기 리플렉트 시트는 상호간 접촉면적의 감소를 위하여 와이어 용접될 수 있다.
상기 열차단용 고정부는, 일단부는 상기 소스 바디에 고정되고 타단부는 상기 열차단 플레이트에 접촉되어 상기 소스 바디 측의 열을 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달하는 열전달 샤프트를 더 포함할 수 있다.
상기 쿨링 블록의 일측에 결합되며, 상기 증착물질이 내부에 수용되는 크루시블(crucible); 열선 클램프에 의해 상기 소스 바디의 외벽에 마련되어 상기 소스 바디를 가열하는 열선; 및 일단부는 상기 소스 바디에 연결되고 타단부는 상기 쿨링 블록의 표면에 노출되게 배치되어 상기 증착물질을 상기 쿨링 블록의 외부로 분사하는 다수의 노즐(nozzle)을 더 포함할 수 있다.
상기 열선 클램프는, 상기 소스 바디의 외표면으로부터 돌출되게 마련되는 보스; 상기 보스에 삽입되며, 둘레면에서 상기 열선이 가이드되는 열선 가이드 홀더; 및 상기 열선 가이드 홀더를 통해 상기 보스에 체결되어 상기 열선 가이드 홀더의 자리 이탈을 저지시키는 체결부재를 포함할 수 있다.
상기 쿨링 블록에는 상기 노즐이 배치되는 면의 대향측에 마련되어 상기 크루시블이 착탈 가능하게 결합되는 크루시블 결합덕트가 더 마련될 수 있다.
상기 크루시블과 상기 크루시블 결합덕트가 결합되는 면은 경사면을 형성할 수 있다.
상기 크루시블은, 상기 증착물질이 내부에 수용되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일단부에 형성되되 상기 몸체부의 길이 방향에 대해 일정한 각도로 경사지게 형성되는 경사헤드부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버; 및 상기 챔버의 일측에 마련되어 상기 기판을 향해 증착물질을 분사하는 일체형 증발 소스를 포함하며, 상기 일체형 증발 소스는, 기판의 표면에 증착되는 증착물질이 이동되는 장소를 형성하는 소스 바디(source body); 상기 소스 바디를 둘러싸도록 배치되어 상기 소스 바디를 냉각시키는 쿨링 블록(cooling block); 및 상기 소스 바디의 일측 단부 영역에 마련되며, 상기 기판이 증착되는 챔버에 대해 상기 소스 바디를 열차단시키면서 상기 챔버에 고정되는 열차단용 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치가 제공될 수 있다.
상기 열차단용 고정부는, 상기 쿨링 블록과 부분적으로 연결되며, 내부에 냉각수가 유동되는 쿨링 플레이트; 및 상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트 사이에서 상기 쿨링 플레이트와 나란하게 배치되어 상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트에 연결되는 적어도 하나의 열차단 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 열차단용 고정부는 바닥을 형성하며, 상기 챔버에 고정되는 바텀 플레이트(bottom plate)를 더 포함할 수 있으며, 상기 쿨링 플레이트는 상기 바텀 플레이트에 대해 이격 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 열차단 플레이트는, 상기 소스 바디와 연결되는 제1 열차단 플레이트; 및 상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 배치되되 상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트와 각각 연결되는 제2 열차단 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 제1 열차단 플레이트, 상기 제2 열차단 플레이트 및 상기 쿨링 플레이트 사이사이에는 열차단 블록이 더 개재될 수 있다.
상기 열차단용 고정부는, 상기 소스 바디와 상기 열차단 플레이트 사이에 배치되며, 상기 소스 바디 측의 복사열이 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달되는 것을 저지시키는 리플렉트 시트(reflect sheet)를 더 포함할 수 있으며, 상기 리플렉트 시트는 상호간 이격공간을 두고 나란하게 다수 장이 배치될 수 있으며, 다수 장의 상기 리플렉트 시트는 상호간 접촉면적의 감소를 위하여 와이어 용접될 수 있다.
상기 열차단용 고정부는, 일단부는 상기 소스 바디에 고정되고 타단부는 상기 열차단 플레이트에 접촉되어 상기 소스 바디 측의 열을 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달하는 열전달 샤프트를 더 포함할 수 있다.
상기 일체형 증발 소스는, 상기 쿨링 블록의 일측에 결합되며, 상기 증착물질이 내부에 수용되는 크루시블(crucible); 열선 클램프에 의해 상기 소스 바디의 외벽에 마련되어 상기 소스 바디를 가열하는 열선; 및 일단부는 상기 소스 바디에 연결되고 타단부는 상기 쿨링 블록의 표면에 노출되게 배치되어 상기 증착물질을 상기 쿨링 블록의 외부로 분사하는 다수의 노즐(nozzle)을 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)용 기판일 수 있다.
본 발명에 따르면, 일체형 증발 소스를 챔버에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 챔버에 대해 일체형 증발 소스의 소스 바디를 부분적으로 열차단시킬 수 있어 원활한 증착 공정을 진행시킬 수 있다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판표시소자용 기판 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2에 적용되는 일체형 증발 소스의 정면도이다.
도 4는 도 3의 측단면 구조도이다.
도 5는 크루시블의 사시도이다.
도 6은 소스 바디의 부분 확대 사시도이다.
도 7은 열선 클램프의 분해도이다.
도 8은 도 3의 A 영역인 열차단용 고정부에 대한 내부 구조도이다.
도 9는 도 8을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판표시소자용 기판 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도면 대비 설명에 앞서, 평판표시소자는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하나 이하에서는 평판표시소자를 유기전계발광소자(OLED)용 기판이라 하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판표시소자용 기판 증착장치는, 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버(1)와, 챔버(1)의 일측에 마련되어 기판을 향해 증착물질을 분사하는 일체형 증발 소스(100)를 포함한다.
챔버(1)는 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 장소이다. 즉 도 1에 도시된 유기전계발광소자의 제조를 위해 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하는 장소를 형성한다. 증착 공정 시 챔버(1)의 내부는 진공 분위기를 유지할 수 있다.
일체형 증발 소스(100)는 챔버(1)의 일측에 결합되어 기판을 향해 증착물질을 분사한다. 챔버(1)에 대한 일체형 증발 소스(100)의 결합 구조 및 일체형 증발 소스(100)의 세부 구조는 후술한다.
본 실시예의 일체형 증발 소스(100)는 별도의 조립이 필요 없는 일체형 구조를 개시하고 있기 때문에, 매 사용 시마다 야기될 수 있는 온도 편차 발생을 줄일 수 있다.
따라서 종래의 간접 가열 방식의 조립식 증발 소스(미도시)를 사용함에 따라 발생되어 왔던 구멍 막힘 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 동일 공정을 일정하게 수행할 수 있어 장비의 가동률을 향상시킬 수 있다.
또한 조립 또는 유지보수의 핸들링 작업이 종래보다 월등히 편리함은 물론 핸들링 작업 시 주변 부품들이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 일체형 증발 소스(100)의 구조에 대해 도 3 내지 도 9를 참조하여 자세히 알아보도록 한다.
도 3은 도 2에 적용되는 일체형 증발 소스의 정면도, 도 4는 도 3의 측단면 구조도, 도 5는 크루시블의 사시도, 도 6은 소스 바디의 부분 확대 사시도, 도 7은 열선 클램프의 분해도, 도 8은 도 3의 A 영역인 열차단용 고정부에 대한 내부 구조도, 그리고 도 9는 도 8을 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 일체형 증발 소스(100)는, 기판(도 2 참조)의 표면에 증착되는 증착물질이 이동되는 장소를 형성하는 소스 바디(140, source body)와, 소스 바디(140)를 둘러싸도록 배치되어 소스 바디(140)를 냉각시키는 쿨링 블록(110, cooling block)과, 소스 바디(140)의 일측 단부 영역에 마련되며, 기판이 증착되는 챔버(1, 도 2 참조)에 대해 소스 바디(140)를 열차단시키면서 챔버(1)에 고정되는 열차단용 고정부(160)를 포함한다.
이 외에도 본 실시예의 일체형 증발 소스(100)는, 쿨링 블록(110)의 일측에 결합되며, 증발되면서 기판의 표면에 증착되는 증착물질이 내부에 수용되는 크루시블(120, crucible)과, 소스 바디(140)의 외벽에 마련되어 크루시블(120)을 가열하는 열선(130)과, 일단부는 소스 바디(140)에 연결되고 타단부는 쿨링 블록(110)의 표면에 노출되게 배치되어 증발된 증착물질을 쿨링 블록(110)의 외부로 분사하는 다수의 노즐(150, nozzle)을 포함한다.
본 실시예의 일체형 증발 소스(100)가 수평 기판에 대한 증착 공정을 진행할 때는 챔버(1, 도 2 참조) 내에서 쿨링 블록(110)이 수평 상태로 배치되고, 수직 기판에 대한 증착 공정을 진행할 때는 챔버(1) 내에서 쿨링 블록(110)이 수직 상태로 배치될 수 있다. 쿨링 블록(110)의 내부에는 냉각수가 유동될 수 있다. 따라서 쿨링 블록(110)의 외측에 냉각용 배관(111)이 갖춰진다.
쿨링 블록(110)은 길이 방향을 따라 다수의 단위 블록(unit block)으로 연결될 수 있다. 이처럼 다수의 단위 블록을 길이 방향을 따라 연결시켜 하나의 쿨링 블록(110)을 제작할 경우, 작은 사이즈에서부터 큰 사이즈에 이르기까지 적절하게 사용할 수 있으며, 이에 따라 챔버(1, 도 2 참조)의 사이즈에 따라 대응되게 설계될 수 있다.
물론, 이러한 사항은 하나의 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 즉 작은 사이즈의 챔버에 적용되는 것과 큰 사이즈의 챔버에 적용되는 것을 각각 개별적으로 일체 제작하여 사용할 수도 있다.
크루시블(120)은 쿨링 블록(110)의 일측에 결합되는 통 형상의 구조물로서, 내부에는 증발되면서 기판의 표면에 증착되는 증착물질이 수용된다. 크루시블(120) 내에 수용되는 증착물질은 고체 형상일 수 있다.
크루시블(120)은 개폐식 도어(125)에 의해 교체될 수 있다. 개폐식 도어(125)의 내부에는 쿨링 또는 히팅 재킷이 더 마련될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 크루시블(120)의 구조에 대해 살펴보면, 크루시블(120)은, 증착물질이 내부에 수용되는 몸체부(121)와, 몸체부(121)의 일단부에 형성되되 몸체부(121)의 길이 방향에 대해 일정한 각도로 경사지게 형성되는 경사헤드부(122)를 포함한다. 경사헤드부(122)는 크루시블 결합덕트(116)의 경사 플랜지(117)에 경사지게 결합된다.
이처럼 크루시블(120)에 경사헤드부(122)가 형성됨으로써 크루시블(120)을 쿨링 블록(110)에 착탈 가능하게 결합시키기에 용이하다. 뿐만 아니라 크루시블(120)에 경사헤드부(122)가 형성됨으로써 증발되는 증착물질의 이동을 원활하게 할 수 있다.
이에 대해 살펴보면, 쿨링 블록(110)에는 노즐(150)이 배치되는 면의 대향측에 크루시블(120)이 착탈 가능하게 결합되는 크루시블 결합덕트(116)가 마련되는데, 크루시블 결합덕트(116)에는 경사 플랜지(117)가 형성되며, 경사 플랜지(117)에 크루시블(120)의 경사헤드부(122)가 맞대어지면서 경사지게 결합된다.
다시 말해, 경사 플랜지(117)와 경사헤드부(122)를 상호간 경사지게 맞대어 두고 볼트를 이용하여 경사 플랜지(117)와 경사헤드부(122)를 결합시키면 크루시블(120)을 크루시블 결합덕트(116)에 경사진 상태로 용이하게 결합시킬 수 있다.
경사 플랜지(117)와 경사헤드부(122)가 상호 결합될 때, 경사 플랜지(117)와 경사헤드부(122) 사이는 실링(sealing) 처리, 예컨대 개스킷 등이 개재되면서 실링 처리될 수 있다.
소스 바디(140)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 쿨링 블록(110) 내에서 크루시블(120)에 연결되는 내부가 빈 박스 타입(box type)의 구조물로서 내부는 증착물질이 노즐(150) 쪽으로 안내될 수 있도록 비어 있다.
소스 바디(140)를 사이에 두고 쿨링 블록(110) 쪽과 크루시블(120) 쪽 모두에는 도 4에 도시된 바와 같이, 열손실을 줄이기 위한 리플렉터(145,146)가 배치된다.
소스 바디(140)의 외벽에는 열선(130)이 배치된다. 열선(130)은 전기가 인가될 때 온(on)되면서 발열되어 크루시블(120)을 가열하게 되며, 이에 따라 크루시블(120) 내의 증착물질이 가열되면서 증발될 수 있다.
열선(130)은 소스 바디(140)의 외벽 전 영역에 지그재그(zigzag) 형상으로 배치된다. 본 실시예의 경우, 소스 바디(140)가 사각 단면 구조를 가지므로 열선(130)은 소스 바디(140)의 4벽면 모두에 지그재그 형상으로 배치되어 열효율을 높인다.
열선(130)이 소스 바디(140)의 외벽에 지그재그 형상으로 배치될 수 있도록 소스 바디(140)의 외벽에는 열선(130)을 클램핑하는 다수의 열선 클램프(135)가 결합된다.
열선 클램프(135)에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴보면 열선 클램프(135)는 소스 바디(140)의 외표면으로부터 돌출되게 마련되는 보스(135a)와, 보스(135a)에 삽입되며, 둘레면에서 열선(130)이 가이드되는 열선 가이드 홀더(135b)와, 열선 가이드 홀더(135b)를 통해 보스(135a)에 체결되어 열선 가이드 홀더(135b)의 자리 이탈을 저지시키는 체결부재(135c)를 포함한다.
체결부재(135c)는 볼트이거나 핀(pin)일 수 있는데, 후자의 경우, 보스(135a)를 통해 삽입되어 보스(135a) 내에 체결된 체결부재(135c)에 고정됨으로써 체결부재(135c)의 자리 이탈을 저지시키는 고정부재(미도시)가 더 사용될 수도 있다.
본 실시예에서 열선 가이드 홀더(135b)는 롤러(roller) 내지는 장구 형상을 가질 수 있다. 따라서 열선(130)이 지그재그 형상으로 배치될 때, 열선(130)을 단선 없이 용이하게 가이드할 수 있다. 열선(130)은 열변형에 강한 세라믹(ceramic) 재질로 제작될 수 있다.
다수의 노즐(150)은 일단부는 소스 바디(140)에 연결되고 타단부는 쿨링 블록(110)의 표면에 노출되게 배치되어 증발된 증착물질을 쿨링 블록(110)의 외부로 분사하는 장소를 형성한다. 노즐(150)들은 쿨링 블록(110) 상에서 일렬로 이격 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4의 확대된 부분을 참조하면, 쿨링 블록(110)에는 노즐(150)이 외부로 노출되는 공간을 형성하되 소스 바디(140)의 길이 방향을 따라 길게 장공으로 형성되는 다수의 열팽창 보상용 노즐공(112)이 마련된다. 다시 말해, 열팽창 보상용 노즐공(112)은 노즐(150)의 상부 영역에서 좀 더 큰 개구를 형성한다. 따라서 소스 바디(140)가 열팽창되어 도면상 상부로 노즐(150)이 이동되는데 아무런 문제가 없으며, 이에 따라 노즐(150) 막힘 현상을 개선할 수 있다.
노즐(150)의 단부에는 강도 보강을 위해, 세라믹 비드(ceramic bead) 처리되며, 소스 바디(140)에 스크루 결합되는 스크루 탭(151, screw tap)이 형성된다. 세라믹 비드 처리되는 스크루 탭(151)으로 인해 노즐(150)의 유지보수가 용이해질 수 있다.
노즐(150)과 소스 바디(140) 사이에는 고온 실링(sealing)이 가능하도록 그래파이트 시트(미도시, graphite sheet)가 마련된다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 소스 바디(140)의 일단부를 종래처럼 챔버(1, 도 2 참조)의 어느 일 벽면에 단순히 접촉시켜 고정시키는 경우, 증착 공정을 위하여 열선(130)의 복사열에 의해 승온된 소스 바디(140)의 열을 챔버(1)로 빼앗길 수 있을 뿐만 아니라 가열된 챔버(1)에서 소스 바디(140)로의 열간섭이 발생될 소지가 있어 원활한 증착 공정이 어려워질 수 있다. 이를 해결하기 위해, 열차단용 고정부(160)가 마련되는 것이다.
열차단용 고정부(160)는 도 3, 도 4, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 소스 바디(140)의 일측 단부 영역(본 실시예의 경우 하단부 영역)에 마련되며, 기판이 증착되는 챔버(1)에 대해 소스 바디(140)를 열차단시키면서 챔버(1)에 고정된다.
이와 같은 열차단용 고정부(160)가 적용됨에 따라 일체형 증발 소스(100)를 챔버(1)에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 챔버(1)에 대해 일체형 증발 소스(100)의 소스 바디(140)를 부분적으로 열차단시킬 수 있어 원활한 증착 공정을 진행시킬 수 있다.
열차단용 고정부(160)는, 쿨링 블록(110)과 부분적으로 연결되며, 내부에 냉각수가 유동되는 쿨링 플레이트(161)와, 소스 바디(140)와 쿨링 플레이트(161) 사이에서 쿨링 플레이트(161)와 나란하게 배치되어 소스 바디(140)와 쿨링 플레이트(161)에 연결되는 열차단 플레이트(162,163)를 포함한다.
쿨링 플레이트(161)의 하부에는 본 실시예의 일체형 증발 소스(100)의 바닥을 형성하는 바텀 플레이트(164, bottom plate)가 마련된다. 바텀 플레이트(164)는 도 2처럼 챔버(1)에 고정된다.
이때, 쿨링 플레이트(161)는 바텀 플레이트(164)에 대해 상부로 이격 배치된다. 즉 이격부재(165)에 의해 쿨링 플레이트(161)는 바텀 플레이트(164)에 대해 상부로 이격 배치된다. 때문에 소스 바디(140)로부터 챔버(1)로 향하는 열차단 효과가 더욱 클 수 있다.
쿨링 플레이트(161)의 내부에는 냉각수가 유동된다. 따라서 도 8처럼 쿨링 플레이트(161)의 일측에는 냉각용 배관(112)이 갖춰진다.
열차단 플레이트(162,163)는, 소스 바디(140)와 연결되는 제1 열차단 플레이트(162)와, 제1 열차단 플레이트(162)와 쿨링 플레이트(161) 사이에 배치되되 제1 열차단 플레이트(162)와 쿨링 플레이트(161)와 각각 연결되는 제2 열차단 플레이트(163)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 2개의 열차단 플레이트(162,163)가 마련되나 이의 개수는 2개 보다 많을 수도 있고 적을 수도 있다.
열차단 플레이트(162,163)들은 쿨링 플레이트(161)처럼 냉각수가 유동되는 플레이트는 아니며, 단지 그 위치에서 열을 차단시키는 역할을 한다.
이때, 제1 열차단 플레이트(162)는 열전달 샤프트(166)에 의해 소스 바디(140)와 연결된다. 즉 열전달 샤프트(166)는 그 일단부가 소스 바디(140)에 고정되고 타단부는 제1 열차단 플레이트(162)에 접촉되어 소스 바디(140) 측의 열을 쿨링 플레이트(161) 측으로 전달하는 역할을 한다. 소스 바디(140)의 전체가 쿨링 플레이트(161)에 접촉되면 아니 되기 때문에 그 접촉면적을 줄이기 위해 열전달 샤프트(166)가 마련되어 소스 바디(140)와 쿨링 플레이트(161)에 접촉되는 것이다.
제1 열차단 플레이트(162)는 제1 결합부재(168a)에 의해 제2 열차단 플레이트(163)와 연결되고, 제2 열차단 플레이트(163)는 제2 결합부재(168b)에 의해 쿨링 플레이트(161)와 연결된다.
제1 열차단 플레이트(162), 제2 열차단 플레이트(163) 및 쿨링 플레이트(161) 사이사이에는 열차단 블록(167a,167b)이 개재된다. 세라믹 재질로 제작되는 열차단 블록(167a,167b)으로 인해 열차단의 효과가 더욱 높아질 수 있다. 뿐만 아니라 열차단 블록(167a,167b)으로 인해 증발 소스(100)의 무게 분산 효과를 제공할 수 있다.
소스 바디(140)와 제1 열차단 플레이트(162) 사이에는 리플렉트 시트(169, reflect sheet)가 배치된다.
리플렉트 시트(169)는 소스 바디(140)와 제1 열차단 플레이트(162) 사이에 배치되며, 소스 바디(140) 측의 복사열, 다시 말해 열선(130)에서 발생되는 복사열이 쿨링 플레이트(161) 측으로 전달되는 것을 저지시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 리플렉트 시트(169)는 상호간 이격공간을 두고 나란하게 다수 장이 배치된다. 본 실시예처럼 리플렉트 시트(169)가 다수 장 배치되고 리플렉트 시트(169)들 사이에 빈 공간이 있으면 리플렉트 시트(169)들로 열이 복사열로 전달되어야 하기 때문에 열 손실이 줄어든다. 이는 복사열 전달이 전도열 전달보다 어렵기 때문이다.
리플렉트 시트(169)들 간의 전도열을 줄이기 위해서는 접촉면적을 줄여야 하는데, 이를 위해 리플렉트 시트(169)들은 상호간 와이어(W) 용접될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 평판표시소자용 기판 증착장치의 작용에 대해 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
기판에 대한 증착 공정이 진행되기 위해 일체형 증발 소스(100)의 열선(130)으로 전원이 공급된다.
공급되는 전원에 의해 열선(130)이 예컨대, 수백도 이상으로 발열되면 이러한 열이 크루시블(120)로 전달되어 크루시블(120)을 가열한다.
크루시블(120)이 가열되면 크루시블(120) 내에 수용된 고체상의 증착물질이 증발되면서 소스 바디(140)를 경유하여 다수의 노즐(150)을 통해 쿨링 블록(110)의 외부로 분사되고, 이로써 기판의 표면이 증착될 수 있게 된다.
이때, 본 실시예의 경우, 열차단용 고정부(160)가 적용되어 있기 때문에 일체형 증발 소스(100)를 챔버(1)에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 챔버(1)에 대해 일체형 증발 소스(100)의 소스 바디(140)를 부분적으로 열차단시킬 수 있어 원활한 증착 공정을 진행시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 일체형 증발 소스(100)를 챔버(1)에 안정적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라 챔버(1)에 대해 일체형 증발 소스(100)의 소스 바디(140)를 부분적으로 열차단시킬 수 있어 원활한 증착 공정을 진행시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 챔버 100 : 일체형 증발 소스
110 : 쿨링 블록 120 : 크루시블
130 : 열선 135 : 열선 클램프
140 : 소스 바디 150 : 노즐
160 : 열차단용 고정부 161 : 쿨링 플레이트
162,163 : 열차단 플레이트 164 : 바텀 플레이트
165 : 이격부재 166 : 열전달 샤프트
167a,167b : 열차단 블록 169 : 리플렉트 시트

Claims (23)

  1. 기판의 표면에 증착되는 증착물질이 이동되는 장소를 형성하는 소스 바디(source body);
    상기 소스 바디를 둘러싸도록 배치되어 상기 소스 바디를 냉각시키는 쿨링 블록(cooling block);
    상기 소스 바디의 일측 단부 영역에 마련되며, 상기 기판이 증착되는 챔버에 대해 상기 소스 바디를 열차단시키면서 상기 챔버에 고정되는 열차단용 고정부; 및
    일단부는 상기 소스 바디에 연결되고 타단부는 상기 쿨링 블록의 표면에 노출되게 배치되어 상기 증착물질을 상기 쿨링 블록의 외부로 분사하는 다수의 노즐(nozzle)을 포함하며,
    상기 열차단용 고정부는,
    상기 쿨링 블록과 부분적으로 연결되며, 내부에 냉각수가 유동되는 쿨링 플레이트;
    상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트 사이에서 상기 쿨링 플레이트와 나란하게 배치되어 상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트에 연결되는 적어도 하나의 열차단 플레이트; 및
    바닥을 형성하며, 상기 챔버에 고정되는 바텀 플레이트(bottom plate)를 포함하며,
    상기 쿨링 플레이트는 상기 바텀 플레이트에 대해 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열차단 플레이트는,
    상기 소스 바디와 연결되는 제1 열차단 플레이트; 및
    상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 배치되되 상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트와 각각 연결되는 제2 열차단 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열차단 플레이트, 상기 제2 열차단 플레이트 및 상기 쿨링 플레이트 사이사이에는 열차단 블록이 더 개재되는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열차단 블록은 세라믹 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열차단용 고정부는,
    상기 소스 바디와 상기 열차단 플레이트 사이에 배치되며, 상기 소스 바디 측의 복사열이 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달되는 것을 저지시키는 리플렉트 시트(reflect sheet)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리플렉트 시트는 상호간 이격공간을 두고 나란하게 다수 장이 배치되며,
    다수 장의 상기 리플렉트 시트는 상호간 접촉면적의 감소를 위하여 와이어 용접되는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열차단용 고정부는,
    일단부는 상기 소스 바디에 고정되고 타단부는 상기 열차단 플레이트에 접촉되어 상기 소스 바디 측의 열을 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달하는 열전달 샤프트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 블록의 일측에 결합되며, 상기 증착물질이 내부에 수용되는 크루시블(crucible); 및
    열선 클램프에 의해 상기 소스 바디의 외벽에 마련되어 상기 소스 바디를 가열하는 열선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열선 클램프는,
    상기 소스 바디의 외표면으로부터 돌출되게 마련되는 보스;
    상기 보스에 삽입되며, 둘레면에서 상기 열선이 가이드되는 열선 가이드 홀더; 및
    상기 열선 가이드 홀더를 통해 상기 보스에 체결되어 상기 열선 가이드 홀더의 자리 이탈을 저지시키는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 쿨링 블록에는 상기 노즐이 배치되는 면의 대향측에 마련되어 상기 크루시블이 착탈 가능하게 결합되는 크루시블 결합덕트가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 크루시블과 상기 크루시블 결합덕트가 결합되는 면은 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 크루시블은,
    상기 증착물질이 내부에 수용되는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일단부에 형성되되 상기 몸체부의 길이 방향에 대해 일정한 각도로 경사지게 형성되는 경사헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 소스.
  15. 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버; 및
    상기 챔버의 일측에 마련되어 상기 기판을 향해 증착물질을 분사하는 일체형 증발 소스를 포함하며,
    상기 일체형 증발 소스는,
    기판의 표면에 증착되는 증착물질이 이동되는 장소를 형성하는 소스 바디(source body);
    상기 소스 바디를 둘러싸도록 배치되어 상기 소스 바디를 냉각시키는 쿨링 블록(cooling block);
    상기 소스 바디의 일측 단부 영역에 마련되며, 상기 기판이 증착되는 챔버에 대해 상기 소스 바디를 열차단시키면서 상기 챔버에 고정되는 열차단용 고정부; 및
    일단부는 상기 소스 바디에 연결되고 타단부는 상기 쿨링 블록의 표면에 노출되게 배치되어 상기 증착물질을 상기 쿨링 블록의 외부로 분사하는 다수의 노즐(nozzle)을 포함하며,
    상기 열차단용 고정부는,
    상기 쿨링 블록과 부분적으로 연결되며, 내부에 냉각수가 유동되는 쿨링 플레이트;
    상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트 사이에서 상기 쿨링 플레이트와 나란하게 배치되어 상기 소스 바디와 상기 쿨링 플레이트에 연결되는 적어도 하나의 열차단 플레이트;
    바닥을 형성하며, 상기 챔버에 고정되는 바텀 플레이트(bottom plate)를 더 포함하며,
    상기 쿨링 플레이트는 상기 바텀 플레이트에 대해 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열차단 플레이트는,
    상기 소스 바디와 연결되는 제1 열차단 플레이트; 및
    상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트 사이에 배치되되 상기 제1 열차단 플레이트와 상기 쿨링 플레이트와 각각 연결되는 제2 열차단 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 열차단 플레이트, 상기 제2 열차단 플레이트 및 상기 쿨링 플레이트 사이사이에는 열차단 블록이 더 개재되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 열차단용 고정부는,
    상기 소스 바디와 상기 열차단 플레이트 사이에 배치되며, 상기 소스 바디 측의 복사열이 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달되는 것을 저지시키는 리플렉트 시트(reflect sheet)를 더 포함하며,
    상기 리플렉트 시트는 상호간 이격공간을 두고 나란하게 다수 장이 배치되며,
    다수 장의 상기 리플렉트 시트는 상호간 접촉면적의 감소를 위하여 와이어 용접되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 열차단용 고정부는,
    일단부는 상기 소스 바디에 고정되고 타단부는 상기 열차단 플레이트에 접촉되어 상기 소스 바디 측의 열을 상기 쿨링 플레이트 측으로 전달하는 열전달 샤프트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 일체형 증발 소스는,
    상기 쿨링 블록의 일측에 결합되며, 상기 증착물질이 내부에 수용되는 크루시블(crucible); 및
    열선 클램프에 의해 상기 소스 바디의 외벽에 마련되어 상기 소스 바디를 가열하는 열선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)용 기판인 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
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