KR101879274B1 - 저온 증착 장치 - Google Patents

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    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates

Abstract

본 발명에 따른 저온 증착 장치는 증착빔을 분사하는 열증착 소스부, 상기 열증착 소스부에 연결되어 있으며 상기 증착빔이 통과하는 차등 펌핑부, 상기 차등 펌핑부에 연결되어 있으며 상기 차등 펌핑부의 내부에 냉각 가스를 주입하여 상기 증착빔을 냉각시키는 냉각 가스 주입부를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 저온의 무기 증착빔을 기판에 증착하여 저온의 무기 금속층을 형성할 수 있어 유기층 위에 저온의 무기 금속층을 형성하는 경우 유기층의 데미지를 최소화할 수 있다.

Description

저온 증착 장치{LOW TEMPORATURE DEPOSITON APPARATUS}
본 발명은 저온 증착 장치에 관한 것으로서, 바람직하게는 유기 발광 표시 장치의 제조에 사용되는 저온 증착 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 유기 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 유리 기판 위의 패터닝 된 투명 전극 위에 유기층을 순차적으로 진공 열증착(thermal evaporation) 공정으로 증착한 후, 알루미늄(Al) 등의 무기 금속층을 수 백 Å 이상의 두께로 진공 열증착 공정으로 증착한다. 이와 같이, 유기층의 증착 공정과 무기 금속층의 증착 공정을 구분함으로써, 무기 금속층의 증착에 의한 유기층의 데미지(damage)를 최소화한다.
그러나, 500℃ 이상의 열증착 공정에서 증착되는 무기 금속층과 500℃ 이하의 열증착 공정에서 증착되는 유기층이 동시 증착(co evaporation) 될 경우 유기층이 변형되기 쉽다. 또한, 유기층을 증착하고 그 위에 무기 금속층을 순차적으로 증착할 경우에도 하부의 유기층이 변형되기 쉽다.
따라서 종래의 열증착 공정에서는 유기층의 변형을 방지하기 위해 복수개의 유기층을 먼저 형성하고, 마지막에 한 번의 무기 금속층을 형성한다. 또한, 유기층의 변형을 최소화 하기 위해 버퍼층(buffer layer)층을 적용하거나 유기층의 변형을 역이용하는 방법이 이용된다. 따라서 유기 발광 표시 장치에서 무기 금속층과 유기층의 동시 증착은 제한적이었다.
본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무기 금속층의 증착 시 유기층의 변형을 방지할 수 있는 저온 증착 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 저온 증착 장치는 증착빔을 분사하는 열증착 소스부, 상기 열증착 소스부에 연결되어 있으며 상기 증착빔이 통과하는 차등 펌핑부, 상기 차등 펌핑부에 연결되어 있으며 상기 차등 펌핑부의 내부에 냉각 가스를 주입하여 상기 증착빔을 냉각시키는 냉각 가스 주입부를 포함할 수 있다.
상기 차등 펌핑부는 상기 열증착 소스부에 연결되는 제1 고진공부, 상기 제1 고진공부와 연결되며 상기 냉각 가스 주입부에 연결되는 저진공부, 상기 저진공부에 연결되는 제2 고진공부를 포함할 수 있다.
상기 제1 고진공부와 상기 저진공부를 분리하는 제1 경계벽에 형성되어 있으며 상기 증착빔이 관통하는 제1 증착 홀, 상기 저진공부와 상기 제2 고진공부를 분리하는 제2 경계벽에 형성되어 있으며 상기 증착빔이 관통하는 제2 증착 홀을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 고진공부 및 제2 고진공부에는 각각 제1 고진공 펌프 및 제2 고진공 펌프가 연결되어 있고, 상기 저진공부에는 저진공 펌프가 연결되어 있을 수 있다.
상기 제1 고진공부는 상기 열증착 소스부에 직접 연결되어 있으며 증착빔이 통과하는 제1 고진공 증착관, 상기 제1 고진공 증착관과 수직으로 연결되어 있으며 제1 고진공 펌프와 연결되어 있는 제1 고진공 펌프관을 포함할 수 있다.
상기 제2 고진공부는 상기 증착빔이 통과하는 제2 고진공 증착관, 상기 제2 고진공 증착관과 수직으로 연결되어 있으며 상기 제2 고진공 펌프와 연결되어 있는 제2 고진공 펌프관을 포함할 수 있다.
상기 저진공부는 상기 제1 고진공 폄프관과 평행하게 배치되는 제1 저진공 펌프관, 상기 제2 고진공 펌프관과 평행하게 배치되는 제2 저진공 펌프관, 상기 제1 저진공 펌프관 및 상기 제2 저진공 펌프관을 서로 연결하며 상기 증착빔이 통과하는 저진공 증착관을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 증착빔을 분사하는 열증착 소스부, 증착빔이 통과하는 차등 펌핑부, 차등 펌핑부의 내부에 냉각 가스를 주입하여 증착빔을 냉각시키는 냉각 가스 주입부를 포함함으로써, 저온의 무기 증착빔을 기판에 증착하여 저온의 무기 금속층을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치를 이용하여 유기층 위에 저온의 무기 금속층을 형성하는 경우 유기층의 데미지를 최소화할 수 있다.
또한, 유기 증착빔을 조사하는 열증착 장치와 무기 증착빔을 조사하는 저온 증착 장치를 이용하여 동시에 유기 증착빔과 저온의 무기 증착빔을 증착 및 혼합시켜 유무기 혼합층을 형성함으로써, 저온의 무기 증착빔이 유기 증착빔에 데미지를 주지 않도록 하여 좋은 특성의 유무기 혼합층을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치의 진공도 분포를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치를 이용하여 유무기 혼합층을 형성하는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치의 진공도 분포를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치(10)는 증착빔(11)을 분사하는 열증착 소스부(100), 열증착 소스부(100)에 연결되어 있으며 증착빔(11)이 통과하는 차등 펌핑부(200), 차등 펌핑부(200)에 연결되어 있으며 차등 펌핑부(200)의 내부에 냉각 가스를 주입하여 증착빔(11)을 냉각시키는 냉각 가스 주입부(300)를 포함한다.
열증착 소스부(100)는 열소스 챔버(110), 열소스 챔버(110) 내에 설치되어 있는 열증착원(120)을 포함한다.
열소스 챔버(110)는 진공 상태를 유지하며, SUS(Steel Us Stainless) 재질로 만들어질 수 있다.
열증착원(120)은 무기물의 증착물질(123)이 채워지는 증착 용기(121), 증착 용기(121)를 둘러싸며 증착 용기(121)를 가열하여 증착물질(123)을 방향성을 가지는 증착빔(11)으로 만드는 가열 부재(122)를 포함한다.
열증착원(120)에서 생성된 증착빔(11)은 열소스 챔버(110)의 개구부(110a)를 통해 차등 펌핑부(200)로 전달된다.
차등 펌핑부(200)는 열증착 소스부(100)에 연결되는 제1 고진공부(210), 제1 고진공부(210)와 연결되며 냉각 가스 주입부(300)에 연결되는 저진공부(220), 저진공부(220)에 연결되는 제2 고진공부(230)를 포함한다.
제1 고진공부(210) 및 제2 고진공부(230)에는 각각 제1 고진공 펌프(410) 및 제2 고진공 펌프(430)가 연결되어 있고, 저진공부(220)에는 저진공 펌프(420)가 연결되어 있다.
제1 고진공 펌프(410) 및 제2 고진공 펌프(430)로는 제1 고진공부(210) 및 제2 고진공부(230)를 고진공으로 유지하기 위해 터보 몰레큘라(turbo molecular) 펌프 또는 크라이오제닉 (cryogenic) 펌프가 사용될 수 있다.
저진공 펌프(420)로는 저진공부(220)를 저진공으로 유지하기 위해 로타리 배인(rotary vane) 펌프가 사용될 수 있다.
제1 고진공부(210)는 열증착 소스부(100)에 직접 연결되어 있으며 증착빔(11)이 통과하는 제1 고진공 증착관(211), 제1 고진공 증착관(211)과 수직으로 연결되어 있으며 제1 고진공 펌프(410)와 연결되어 있는 제1 고진공 펌프관(212)을 포함한다.
제2 고진공부(230)는 증착빔(11)이 통과하는 제2 고진공 증착관(231), 제2 고진공 증착관(231)과 수직으로 연결되어 있으며 제2 고진공 펌프(430)와 연결되어 있는 제2 고진공 펌프관(232)을 포함한다.
저진공부(220)는 제1 고진공 폄프관(212)과 평행하게 배치되는 제1 저진공 펌프관(221), 제2 고진공 펌프관(232)과 평행하게 배치되는 제2 저진공 펌프관(222), 제1 저진공 펌프관(221) 및 제2 저진공 펌프관(222)을 서로 연결하며 증착빔(11)이 통과하는 저진공 증착관(223)을 포함한다.
이와 같이, 제1 저진공 펌프관(221), 제2 저진공 펌프관(222) 및 저진공 증착관(223)을 배치함으로써, 저진공 증착관(223)을 통과하는 증착빔(11)에 미치는 저진공 펌프(420)의 압력이 좌우로 동일하게 미치게 된다. 따라서, 증착빔(11)이 틀어짐없이 진행할 수 있다.
제1 고진공부(210) 및 제2 고진공부(230)에는 고온의 증착빔(11)에서 열을 빼앗아 올 매질이 없으나, 저진공부(220)의 내부에는 질소, 아르곤 등의 비활성 냉각 가스가 채워져 있어 고온의 증착빔에서 열을 빼앗아 올 수 있다.
제1 고진공부(210)의 진공도를 P1, 저진공부(220)의 진공도를 P2, 제2 고진공부(230)의 진공도를 P3라 할 때, P2는 102 내지 10-9 토르(Torr)이고, P1 및 P3는 101 내지 10-10 토르(Torr)일 수 있다. 이 때, log(P2/P1) ≥ 0, log(P2/P3) ≥ 0 일 수 있다.
제1 고진공 증착관(211), 저진공 증착관(223) 및 제2 고진공 증착관(231)은 일직선 상에 배치되어 증착빔(11)이 용이하게 진행하도록 한다.
제1 고진공부(210)와 저진공부(220) 사이에는 제1 경계벽(215)이 설치되어 있으며, 저진공부(220)와 제2 고진공부(230) 사이에는 제2 경계벽(235)이 설치되어 있다. 제1 경계벽(215)은 제1 고진공 펌프관(212) 및 제1 저진공 펌프관(221)과 경사지게 배치되어 있으며, 제2 경계벽(235)은 제2 고진공 펌프관(232) 및 제2 저진공 펌프관(222)과 경사지게 배치되어 있다.
제1 경계벽(215)에 형성되어 있는 제1 증착 홀(215a)을 통해 제1 고진공부(210)와 저진공부(220)가 연결되어 있으며, 제2 경계벽(235)에 형성되어 있는 제2 증착 홀(235a)을 통해 저진공부(220)와 제2 고진공부(230)가 연결되어 있다.
제1 증착 홀(215a) 및 제2 증착 홀(235a)은 원형 또는 다양한 기하학적 형상도 가능하며, 복수개의 서브 증착 홀로 이루어질 수도 있다.
제1 증착 홀(215a)의 직경(d1)은 0.1 mm 내지 1000 mm일 수 있으며, 제2 증착 홀(235a)의 직경(d2)은 0.1 mm 내지 1000 mm일 수 있다. 이러한 제1 증착 홀(215a)의 직경(d1)과 제2 증착 홀(235a)의 직경(d2)은 서로 다를 수 있다.
열증착 소스부(100)에서 생성된 증착빔(11)은 제1 증착 홀(215a)과 제2 증착 홀(235a)을 관통하여 제1 고진공부(210), 저진공부(220) 및 제2 고진공부(230)를 차례로 통과하게 된다.
냉각 가스 주입부(300)는 냉각 가스를 저장하고 있는 냉각 가스 저장부(310), 냉각 가스를 저진공부(220)로 전달하는 냉각 가스 이송부(320)를 포함한다.
냉각 가스 주입부(300)는 냉각 가스를 저진공부(220)에 주입하여 저진공부(220)를 통과하는 증착빔(11)의 온도를 냉각시킨다. 이 때, 저진공부(220)의 저진공을 유지하기 위해 냉각 가스 주입부(300)에 진공 유지부(330)가 설치될 수 있다. 진공 유지부(330)는 리크 밸브(leak valve), 스로틀 밸브(throttle valve) 또는 MFC(mass flow control)일 수 있다.
따라서, 제1 고진공부(210)를 통과한 고온의 증착빔(11)이 저진공부(220)를 통과하며 냉각 가스에 열을 빼앗겨 저온의 증착빔(11)이 된다. 그리고, 저온의 증착빔(11)은 제2 고진공부(230)를 거쳐 기판에 증착된다.
증착빔(11)이 무기물로 이루어진 저온의 무기 증착빔인 경우, 저온의 무기 증착빔을 기판에 증착하여 저온의 무기 금속층을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치를 이용하여 유기층 위에 저온의 무기 금속층을 형성하는 경우 유기층의 데미지를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치를 이용하여 유무기 혼합층을 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치를 이용하여 유무기 혼합층을 형성하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 유기 증착빔(12)을 조사하는 열증착 장치(20)와 무기 증착빔(11)을 조사하는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 증착 장치(10)를 동시에 증착 챔버(1)에 설치한다.
그리고, 열증착 장치(20)에서 유기 증착빔(12)을 조사하고, 동시에 저온 증착 장치(10)에서 저온의 무기 증착빔(11)을 조사한다.
따라서, 증착 챔버(1)에 위치한 기판(2) 위에 유기 증착빔(12)과 저온의 무기 증착빔(11)이 혼합되어 유무기 혼합층(3)을 형성한다. 이 때, 무기 증착빔(11)이 저온이므로 유기 증착빔(12)에 데미지를 주지 않게 되어 좋은 특성의 유무기 혼합층(3)을 형성하게 된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10: 저온 증착 장치 20: 열증착 장치
100: 열증착 소스부 200: 차등 펌핑부
300: 냉각 가스 주입부

Claims (7)

  1. 증착빔을 분사하는 열증착 소스부,
    상기 열증착 소스부에 연결되어 있으며 상기 증착빔이 통과하는 차등 펌핑부,
    상기 차등 펌핑부에 연결되어 있으며 상기 차등 펌핑부의 내부에 냉각 가스를 주입하여 상기 증착빔을 냉각시키는 냉각 가스 주입부
    를 포함하고,
    상기 차등 펌핑부는
    상기 열증착 소스부에 연결되는 제1 고진공부,
    상기 제1 고진공부와 연결되며 상기 냉각 가스 주입부에 연결되는 저진공부,
    상기 저진공부에 연결되는 제2 고진공부
    를 포함하는 저온 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 고진공부와 상기 저진공부를 분리하는 제1 경계벽에 형성되어 있으며 상기 증착빔이 관통하는 제1 증착 홀,
    상기 저진공부와 상기 제2 고진공부를 분리하는 제2 경계벽에 형성되어 있으며 상기 증착빔이 관통하는 제2 증착 홀
    을 더 포함하는 저온 증착 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 고진공부 및 제2 고진공부에는 각각 제1 고진공 펌프 및 제2 고진공 펌프가 연결되어 있고,
    상기 저진공부에는 저진공 펌프가 연결되어 있는 저온 증착 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 고진공부는 상기 열증착 소스부에 직접 연결되어 있으며 증착빔이 통과하는 제1 고진공 증착관, 상기 제1 고진공 증착관과 수직으로 연결되어 있으며 제1 고진공 펌프와 연결되어 있는 제1 고진공 펌프관을 포함하는 저온 증착 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 고진공부는 상기 증착빔이 통과하는 제2 고진공 증착관, 상기 제2 고진공 증착관과 수직으로 연결되어 있으며 상기 제2 고진공 펌프와 연결되어 있는 제2 고진공 펌프관을 포함하는 저온 증착 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 저진공부는 상기 제1 고진공 펌프관과 평행하게 배치되는 제1 저진공 펌프관, 상기 제2 고진공 펌프관과 평행하게 배치되는 제2 저진공 펌프관, 상기 제1 저진공 펌프관 및 상기 제2 저진공 펌프관을 서로 연결하며 상기 증착빔이 통과하는 저진공 증착관을 포함하는 저온 증착 장치.
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