KR101456264B1 - 박막증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 박막증착 공정 중에 도가니로 물질이 공급되는 과정에서 물질이 도가니로 공급되어 가열되기 전에는 물질을 냉각하여 물질이 변성되는 가능성을 줄여주고 도가니 내에 공급된 물질은 국소적으로 가열하여 증발시키며, 도가니에 물질을 공급함과 동시에 증발시킴으로써 장시간 동안 박막증착 공정을 할 수 있는 박막증착장치에 관한 것으로서, 본 발명은 물질을 도가니로 공급해 주는 물질공급장치와, 상기 물질공급장치로부터 공급된 상기 물질이 가열되어 증발이 이루어지는 도가니와, 상기 도가니에 설치되어 상기 물질을 가열해 주는 히터와, 상기 히터에 맞닿아 설치되어 상기 물질을 국소적으로 가열해 주는 가열판과, 상기 도가니 하단에 위치하여 상기 가열판에서 증발되지 못하고 상기 도가니 내로 떨어진 상기 물질을 가열하여 증발시키는 서브 히터와, 상기 도가니에서 가열되어 증발된 상기 물질을 기판으로 분사하는 선형증착원과, 상기 선형증착원에 설치되어 상기 도가니에서 상기 물질이 국소적으로 가열되면서 발생하는 스피팅을 방지하는 스피팅 방지 장치를 포함한다.
본 발명에 따르면 박막증착 공정 중에 진공챔버의 진공상태를 해제하지 않고도 도가니에 물질을 공급함과 동시에 증발시킴으로써 장시간 동안 증착공정이 가능하고, 도가니에 물질을 공급하는 과정에서 도가니로 물질이 이동될 때에는 물질을 냉각하고 도가니 내에서만 국소적으로 물질을 가열하고 증발시키기 때문에 물질이 변성되는 가능성을 줄여주는 효과가 있다.

Description

박막증착장치{Thin Film Deposition Apparatus}

본 발명은 박막증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 박막증착 공정 중에 도가니로 물질이 공급되는 과정에서 물질이 도가니로 공급되어 가열되기 전에는 물질을 냉각하여 물질이 변성되는 가능성을 줄여주고 도가니 내에 공급된 물질은 국소적으로 가열하여 증발시키며, 도가니에 물질을 공급함과 동시에 증발시킴으로써 장시간 동안 박막증착 공정을 할 수 있는 박막증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 박막증착 공정은 물질을 증발시키고, 증발된 물질을 기판에 증착시키게 된다. 이러한 증착 공정은 글래스 등의 기판을 진공챔버 내에 배치하고, 물질이 담긴 증발원을 기판에 대향하도록 배치한다. 이후, 물질이 담긴 증발원을 가열하여 증발되는 물질을 기판에 증착시키면서 박막을 형성하게 된다.

그러나, 최근에는 기판이 대면적화됨에 따라, 대면적 박막이 균일하게 형성되도록 점증발원 대신 선형증발원이 사용되며, 이러한 선형증발원은 유기물이 대면적의 기판에 고르게 분사되도록 도가니의 상부에 다수의 증발구를 형성하여 구성된다.

여기서, 도가니에 담긴 물질이 대면적 기판에 증착되기 위해서는 많은 양의 물질이 필요로 하지만 도가니의 크기가 한정되어 있어서 물질을 다 사용하게 되면 도가니 내에 물질을 공급하는 별도의 시간이 필요하다. 다시 말해서 종래에는 증착공정 중 도가니 내에 물질이 다 증발되면 진공챔버 내의 진공상태를 해제하고 물질을 도가니에 피딩한 뒤, 증착공정을 위해 다시 진공챔버를 진공상태로 만들어야 했기 때문에 많은 시간과 비용이 소비되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 10-0727470호에는 유기물 증착 장치 및 방법이 개시되어 있다. 상기 유기물 증착 장치는 유기물 증발기를 자동으로 교체하고, 유기물 증착 공정의 중단없이 유기물 증발기의 교체가 가능한 유기물 증착 장비를 제공하고 있지만, 유기물 증발기가 자동으로 교체될 때 유기물 증발기가 증착 챔버로부터 반출 챔버로 반출되면 반출 챔버의 압력을 증착 챔버의 공정 압력과 일치시켜 주어야 하며, 유기물 증발기를 대기 챔버로부터 증착 챔버로 반입되면 대기 챔버의 압력을 증착 챔버의 공정 압력과 일치시켜 주어야 하는 등 각 단계별로 공정 압력을 맞춰 주어야 하는 문제점이 있다.

또한, 유기물 증발기 내의 유기물을 한꺼번에 가열하기 때문에 증발되지 않고 유기물 증발기에서 가열되고 있는 유기물이 변성되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 본 발명은

많은 양의 물질을 도가니에 공급함과 동시에 증발시킴으로써 장시간 동안 증착할 수 있으며, 도가니에 물질을 공급하는 과정에서 물질이 도가니로 이동될 때에는 물질을 냉각하고 도가니 내에서만 물질을 국소적으로 가열함으로써 물질이 변성되는 가능성을 줄여주는 박막증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 물질을 도가니로 공급해 주는 물질공급장치와, 상기 물질공급장치로부터 공급된 상기 물질이 가열되어 증발이 이루어지는 도가니와, 상기 도가니에 설치되어 상기 물질을 가열해 주는 히터와, 상기 히터에 맞닿아 설치되어 상기 물질을 국소적으로 가열해 주는 가열판과, 상기 도가니 하단에 위치하여 상기 가열판에서 증발되지 못하고 상기 도가니 내로 떨어진 상기 물질을 가열하여 증발시키는 서브 히터와, 상기 도가니에서 가열되어 증발된 상기 물질을 기판으로 분사하는 선형증착원과, 상기 선형증착원에 설치되어 상기 도가니에서 상기 물질이 국소적으로 가열되면서 발생하는 스피팅을 방지하는 스피팅 방지 장치를 포함하는 박막증착장치가 제공된다.

본 발명에서 있어서, 상기 물질공급장치는 물질이 저장되는 저장소와, 상기 저장소의 하단에 위치하고, 상기 저장소에 저장된 상기 물질이 상기 도가니로 이동할 수 있는 연결관과, 별도의 구동수단에 의해 앞뒤로 이동하고, 상기 연결관 내의 상기 물질을 밀어내어 도가니로 공급해 주는 피스톤과, 상기 물질이 변성되지 않도록 상기 물질을 냉각하는 쿨링 재킷을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 저장소의 상부에 앵글 밸브(angle valve)가 설치되어 상기 물질이 상기 저장소로 공급될 수 있다.

또한, 상기 연결관은 상기 연결관 끝의 일부가 상기 도가니의 일측을 관통하여 삽입될 수 있다.

아울러, 상기 연결관은 상기 피스톤이 투입되는 상기 연결관의 입구에 페로실(Ferroseal)과 오링실(O-ring seal)이 장착될 수 있다.

한편, 상기 피스톤은 LM 가이드와 볼스크류에 의해 직선으로 왕복이동을 하며 상기 물질을 상기 도가니로 이동시켜 줄 수 있다.

또한, 상기 쿨링 재킷은 상기 연결관의 외측 표면에 구비될 수 있다.

본 발명에서, 상기 히터는 상기 도가니에 삽입된 상기 연결관과 마주하도록 상기 도가니에 'ㄷ'단면형상으로 삽입되어 구비될 수 있다.

아울러, 상기 가열판은 상기 도가니에 삽입된 상기 연결관과 소정의 간격을 두고 위치할 수 있다.

또한, 상기 서브히터는 '┌┐'단면형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 스피팅 방지 장치는 복수의 슬릿이 '》《'단면형상으로 형성되고, 상기 슬릿의 간격을 조절하여 상기 도가니 내부 압력을 유지하거나 조절할 수 있다.

또한, 상기 선형증착원은 상기 도가니로부터 증발된 상기 물질의 온도를 유지하기 위해 히터열선이 설치될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 박막증착 공정 중에 진공챔버의 진공상태를 해제하지 않고도 도가니에 물질을 공급함과 동시에 증발시킴으로써 장시간 동안 증착공정이 가능하고, 도가니에 물질을 공급하는 과정에서 도가니로 물질이 이동될 때에는 물질을 냉각하고 도가니 내에서만 국소적으로 물질을 가열하고 증발시키기 때문에 물질이 변성되는 가능성을 줄여주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 박막증착장치를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 박막증착장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 박막증착장치를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막증착장치는 물질을 도가니(200)로 공급해 주는 물질공급장치(100)와, 상기 물질공급장치(100)로부터 공급된 상기 물질이 가열되어 증발이 이루어지는 도가니(200)와, 상기 도가니(200)에 설치되어 상기 물질을 가열해 주는 히터(300)와, 상기 히터(300)에 맞닿아 설치되어 상기 물질을 국소적으로 가열해 주는 가열판(400)과, 상기 도가니(200) 하단에 위치하여 상기 가열판(400)에서 증발되지 못하고 상기 도가니(200) 내로 떨어진 상기 물질을 가열하여 증발시키는 서브 히터(500)와, 상기 도가니(200)에서 가열되어 증발된 상기 물질을 기판으로 분사하는 선형증착원(600)과, 상기 선형증착원(600)에 설치되어 상기 도가니(200)에서 상기 물질이 국소적으로 가열되면서 발생하는 스피팅을 방지하는 스피팅 방지 장치(610)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서, 상기 물질공급장치(100)는 물질이 저장되는 저장소(110)와, 상기 저장소(110)의 하단에 위치하고, 상기 저장소(110)에 저장된 상기 물질이 상기 도가니(200)로 이동할 수 있는 연결관(120)과, 별도의 구동수단에 의해 앞뒤로 이동하고, 상기 연결관(120) 내의 상기 물질을 밀어내어 도가니(200)로 공급해 주는 피스톤(130)과, 상기 물질이 변성되지 않도록 상기 물질을 냉각하는 쿨링 재킷(140)을 포함한다.

상기 저장소(110)는 상부에 앵글 밸브(111)가 설치되어 상기 물질이 상기 저장소(110)로 공급되는데, 상기 저장소(110)에는 진공챔버 내에서 박막증착 공정이 이루어지는 동안에 진공상태를 해제하지 않고 박막증착 공정 중에 필요한 양만큼의 물질을 상기 도가니(200)에 공급할 수 있도록 많은 양의 물질이 저장된다.

여기서, 상기 저장소(110)에 저장되어 있던 상기 물질은 상기 저장소(110)의 하단과 연통되어 형성되는 상기 연결관(120)으로 이동하게 되는데, 상기 연결관(120)은 상기 연결관(120) 끝의 일부가 상기 도가니(200)의 일측을 관통하여 삽입되어 구비됨으로써 상기 물질은 상기 연결관(120)을 따라 상기 도가니(200)로 공급되게 된다.

이때, 상기 연결관(120)에 있는 상기 물질은 상기 피스톤(130)의 왕복운동으로 상기 도가니(200)로 공급되게 된다.

본 발명에서, 상기 피스톤(130)이 투입되는 상기 연결관(120)의 입구에는 상기 피스톤(130)과 상기 연결관(120) 사이의 밀폐성을 유지하기 위해 페로실(135)과 오링실(도시안함)이 장착된다.

또한, 상기 저장소(110)에서 상기 연결관(120)으로 이동해 온 상기 물질을 상기 도가니(200)로 밀어주며 공급해 주어야 하기 때문에 상기 피스톤(130)의 길이는 상기 연결관(120)의 길이보다 길게 구비되어야 한다.

그리고, 상기 피스톤(130)은 피스톤 구동수단(131)에 의해 구동되며, 상기 피스톤 구동축(134)이 LM 가이드(132)와 볼스크류(133)에 의해 직선으로 왕복이동을 하며 상기 연결관(120)에 있는 상기 물질을 상기 도가니(200)로 이동시켜 준다.

한편, 상기 연결관(120)에는 외측 표면에 상기 쿨링 재킷(140)이 구비되어 상기 연결관(120)을 통해 이동하는 상기 물질이 변성되지 않도록 상기 물질을 냉각시켜 준다.

이와 같이 상기 연결관(120)의 단부에서 상기 도가니(200)로 공급되는 상기 물질은 상기 도가니(200) 내에 설치되는 상기 히터(300)의 열에 의해 국소적으로 가열되고 증발하게 된다.

이때, 상기 히터(300)에는 상기 가열판(400)이 맞닿아 설치되는데, 상기 연결관(120)에서 이동해 오는 상기 물질이 가열되어야 하므로 상기 가열판(400)의 면적은 상기 가열판(400)과 마주하는 상기 연결관(120)의 단면적과 같거나 상기 연결관(120)의 단면적보다 조금 넓게 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 히터(300)는 상기 도가니(200)에 삽입된 상기 연결관(120)과 마주하도록 상기 도가니(200)에 'ㄷ'단면형상으로 삽입되어 구비된다.

여기서, 상기 히터(300)에는 상기 히터(300)를 포함하는 'ㄷ'단면형상의 히터 외관부가 구비되고 상기 히터 외관부는 양 끝단에 제1플랜지(A, A')가 형성되며, 상기 제1플랜지(A, A')는 상기 히터(300)가 삽입되는 삽입구의 상기 도가니(200) 외측면에서 고정부재로 상기 도가니(200)에 고정되어 상기 도가니(200)와 결합된다.

아울러, 상기 연결관(120)도 상기 도가니(200)에 삽입되는 입구에서 제2플랜지(B, B')가 형성되고, 상기 제2플랜지(B, B')는 상기 도가니(200)의 외측면에서 고정부재로 상기 도가니(200)에 고정되고 상기 도가니(200)와 결합된다.

상기 가열판(400)은 상기 도가니(200)에 삽입된 상기 연결관(120)의 단부와 소정의 간격을 두고 위치하여, 가열되어 증발되는 상기 물질이 상기 도가니(200)의 상단에 구비되는 선형증착원(600)으로 증발되거나 상기 도가니(200) 내의 하부로 떨어지게 된다.

한편, 상기 가열판(400)과 상기 연결관(120)으로부터 공급되는 상기 물질이 너무 가까우면 상기 가열판(400)에 상기 물질이 눌러 붙을 수 있고, 너무 멀면 상기 가열판(400)의 열이 상기 물질에 전달되지 않는다.

따라서, 상기 가열판(400)과 상기 도가니(200) 내로 삽입된 상기 연결관(120)에서 공급되는 상기 물질과의 거리는 상기 물질을 상기 도가니(200)로 공급하는 상기 피스톤(130)의 이동 속도에 의해 조절될 수 있다.

또한, 증발되지 못하고 상기 도가니(200) 내의 하부로 떨어지는 상기 물질은 상기 서브 히터(500)에 의해 가열되는데, 상기 서브 히터(500)는 상기 도가니(200) 하부에 위치하고 '┌┐'단면형상으로 구비되어 상기 도가니(200)를 가열하고 상기 물질이 상기 선형증착원(600)으로 증발하게 된다.

이때, 상기 선형증착원(600)에는 상기 도가니(200)로부터 증발된 상기 물질의 온도를 유지하기 위해 히터열선이 설치된다.

한편, 상기 물질이 상기 히터(300)로 국소적으로 가열될 때 스피팅이 발생하게 되는데, 상기 스피팅 방지 장치(610)가 상기 도가니(200)와 연결되는 상기 선형증착원(600)의 입구에 설치된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 스피팅 방지 장치(610)는 복수의 슬릿이 '》《'단면형상으로 형성되고, 상기 슬릿의 간격을 조절하여 상기 도가니(200) 내부 압력을 유지하거나 조절할 수 있다.

이와 같이 구비되는 상기 스피팅 방지 장치(610)는 본 발명의 실시예에서 적용된 스피팅을 방지하는 장치로 상기와 같은 구조에 한정하지는 않는다.

이상에서 본 발명의 바람한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 물질공급장치 110 : 저장소
111 : 앵글 밸브 120 : 연결관
130 : 피스톤 131 : 피스톤 구동수단
132 : LM 가이드 133 : 볼스크류
134 : 피스톤 구동축 135 : 페로실
140 : 쿨링 재킷 200 : 도가니
300 : 히터 400 : 가열판
500 : 서브 히터 600 : 선형증착원
610 : 스피팅 방지 장치 A, A' : 제1플랜지
B, B' : 제2플랜지

Claims (12)

1. 물질을 도가니로 공급해 주는 물질공급장치;
   상기 물질공급장치로부터 공급된 상기 물질이 가열되어 증발이 이루어지는 도가니;
   상기 도가니에 설치되어 상기 물질을 가열해 주는 히터;
   상기 히터에 맞닿아 설치되어 상기 물질을 국소적으로 가열해 주는 가열판;
   상기 도가니 하단에 위치하여 상기 가열판에서 증발되지 못하고 상기 도가니 내로 떨어진 상기 물질을 가열하여 증발시키는 서브 히터;
   상기 도가니에서 가열되어 증발된 상기 물질을 기판으로 분사하는 선형증착원; 및
   상기 선형증착원에 설치되어 상기 도가니에서 상기 물질이 국소적으로 가열되면서 발생하는 스피팅을 방지하는 스피팅 방지 장치;를 포함하되,
   상기 물질공급장치는
   물질이 저장되는 저장소와,
   상기 저장소의 하단에 위치하고, 상기 저장소에 저장된 상기 물질이 상기 도가니로 이동할 수 있는 연결관과,
   별도의 구동수단에 의해 앞뒤로 이동하고, 상기 연결관 내의 상기 물질을 밀어내어 도가니로 공급해 주는 피스톤과,
   상기 연결관의 외측 표면에 구비되며, 상기 물질이 변성되지 않도록 상기 물질을 냉각하는 쿨링 재킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 저장소의 상부에 앵글 밸브(angle valve)가 설치되어 상기 물질이 상기 저장소로 공급되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 연결관은 상기 연결관 끝의 일부가 상기 도가니의 일측을 관통하여 삽입되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 연결관은 상기 피스톤이 투입되는 상기 연결관의 입구에 페로실(Ferroseal)과 오링실(O-ring seal)이 장착되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤은 LM 가이드와 볼스크류에 의해 직선으로 왕복이동을 하며 상기 물질을 상기 도가니로 이동시켜 주는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 히터는 상기 도가니에 삽입된 상기 연결관과 마주하도록 상기 도가니에 'ㄷ'단면형상으로 삽입되어 구비되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 가열판은 상기 도가니에 삽입된 상기 연결관과 소정의 간격을 두고 위치하는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 서브히터는 '┌┐'단면형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 스피팅 방지 장치는 복수의 슬릿이 '》《'단면형상으로 형성되고, 상기 슬릿의 간격을 조절하여 상기 도가니 내부 압력을 유지하거나 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 선형증착원은 상기 도가니로부터 증발된 상기 물질의 온도를 유지하기 위해 히터열선이 설치되는 것을 특징으로 하는 박막증착장치.

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