KR101969551B1 - 분배 튜브의 히팅 장치 및 그것을 구비한 증착 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 분배 튜브의 히팅 장치 및 그것을 구비한 증착 장비는, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 도가니에서 증발된 증발 물질을 다수의 노즐로 분배하는 분배 튜브를 가열하기 위한 것으로, 상기 분배 튜브에서 일정 간격 이격되고, 상기 분배 튜브의 외측 둘레를 따라 배치되는 히터와; 상기 분배 튜브의 외측에 구비되어 상기 히터를 지지하는 히터 지지수단을 포함하여 구성됨으로써, 분배 튜브를 적정한 온도로 집중 가열할 수 있는 동시에, 일정한 온도로 균일하게 가열하여 분배 튜브의 히팅 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

분배 튜브의 히팅 장치 및 그것을 구비한 증착 장비{Heating device of distribution-tube and deposition equipment with it}

본 발명은 OLED 등을 제조하는 증착 장비에 관한 것으로서, 특히 다수의 노즐에 증착 물질을 분배하여 제공하는 분배 튜브와 이를 가열하는 히팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 증착 공정은 유기물질을 증발시키고, 이렇게 증발된 유기물질을 기판에 증착시키는 공정이다.

이러한 증착 공정은 글라스 등의 기판을 증착챔버 내에 배치하고, 유기물질이 담긴 증발원을 기판에 대향하도록 배치한 후에, 증발원을 가열하여 그 내부에 저장된 유기물질을 증발시켜 기판에 증착시킴으로써 기판 상에 유기 박막을 형성하게 된다.

최근에는 기판이 대면적화 됨에 따라, 기판에 대면적 박막이 균일하게 형성되도록 점증발원 대신 선형 증발원이 사용되고 있으며, 이러한 선형 증발원은 대면적의 기판에 유기물질이 고르게 분사되도록 도가니의 상부에 다수의 노즐이 구성되어 있다. 또한, 도가니와 노즐 사이에는 분배 튜브가 구성되어 증발 물질을 각각의 노즐에 균일하게 분배하여 제공할 수 있도록 구성된다.

그리고, 도가니 및 분배 튜브의 외부에는 히터가 설치되어 증발물질을 계속 가열하면서 분사할 수 있도록 구성된다.

그러나, 종래 증발원의 분배 튜브를 가열하는 히터 장치는 도가니, 분배 튜브, 다수의 노즐로 이루어진 증발원 외부에 박스형 구조로 설치되어 증발원 전체를 가열하도록 구성되기 때문에 증발 물질의 유동 특성에 맞게 부분적으로 온도를 제어하면서 가열하기가 쉽지 않고, 또 분배 튜브의 내부를 보다 균일하게 가열하기도 어려운 문제점이 있다.

한국 공개특허 10-2016-0005875호 한국 등록특허 10-1671757호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 납작 구조의 분배 튜브 외측에 히터를 설치함으로써 분배 튜브를 적정한 온도로 집중 가열할 수 있는 동시에, 일정한 온도로 균일하게 가열하여 분배 튜브의 히팅 성능을 향상시킬 수 있는 분배 튜브의 히팅 장치 및 그것을 구비한 증착 장비를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 분배 튜브의 히팅 장치는, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 도가니에서 증발된 증발 물질을 다수의 노즐로 분배하는 분배 튜브를 가열하기 위한 것으로, 상기 분배 튜브에서 일정 간격 이격되고, 상기 분배 튜브의 외측 둘레를 따라 배치되는 히터와; 상기 분배 튜브의 외측에 구비되어 상기 히터를 지지하는 히터 지지수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 분배 튜브는, 증발물질이 가열되는 도가니에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 상부에 연결되고 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 증발물질을 분배하는 분배 통체와, 상기 분배 통체의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 히터는 전기 열선이 포함되고, 이 전기 열선이 상기 분배 튜브의 좌우 길이 방향으로 지그재그 형상으로 연속적으로 연결되게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 히터는 상기 분배 튜브의 둘레에 복수의 세트로 분할되어 설치되는 것이 바람직하다.

상기 히터 지지수단은 상기 분배 튜브의 길이 방향으로 길게 설치되고, 상기 분배 튜브의 둘레 방향으로 복수개가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 히터 지지수단은, 상기 분배 튜브에서 돌출되는 마운팅 리브와, 상기 마운팅 리브에 고정되어 상기 히터를 지지하는 히터 지지체와, 상기 히터 지지체와 체결 수단으로 조립되어 상기 히터 지지체와의 사이에 히터를 고정하는 히터 고정체를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 히터 지지체와 히터 고정체 중 적어도 어느 한쪽에는 상기 히터가 통과하는 히터 설치홈을 갖는 것이 바람직하다.

상기 히터 지지체와 히터 고정체는 세라믹 소재로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착 장비는, 증착 공간을 구성하는 증착 챔버와; 상기 증착 챔버의 내부 상측에 배치되어 기판을 지지하는 기판 지지대와; 상기 증착 챔버의 내부 하측에 배치되어 증발 물질을 가열하여 증발시키는 도가니와; 상기 도가니에 연결되는 것으로, 상기한 분배 튜브와; 상기한 히팅 장치를 포함하여 구성되고, 상기 도가니, 상기 분배 튜브, 상기 히팅 장치는 하나의 세트로 구성되어 상기 증착 챔버 내에 복수개의 세트가 나란히 설치되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.

본 발명에 따른 분배 튜브의 히팅 장치 및 그것을 구비한 증착 장비는, 납작 구조의 분배 튜브 외측 둘레에 히터가 바로 설치되기 때문에 분배 튜브를 적정한 온도로 집중 가열할 수 있는 동시에, 일정한 온도로 균일하게 가열하여 분배 튜브의 히팅 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브 및 이를 가열하는 히팅 장치를 구비한 증착 장비가 도시된 내부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브 및 이를 가열하는 히팅 장치가 도시된 사시도 및 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브 및 이를 가열하는 히팅 장치가 도시된 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브 및 이를 가열하는 히팅 장치가 도시된 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브 및 이를 가열하는 히팅 장치가 도시된 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브 및 이를 가열하는 히팅 장치가 도시된 아래 방향에서 본 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분배 튜브의 히팅 장치를 구비한 증착 장비가 도시된 내부 구성도이다.

도 1을 참조하면, 증착 챔버(10)의 내측 상부에는 기판(S)을 지지하는 기판 지지대(12)가 구성되고, 하부에는 증착 물질을 증발시켜 공급하는 증발원(20)이 위치된다.

기판 지지대(12)는 정전 척 등을 이용하여 기판(S)을 고정하는 부분으로서, 통상 증착 패턴이 형성되어 있는 마스크와 합착된 기판을 고정하도록 구성된다. 이러한 기판 지지대(12)의 구성은 증착 장비의 주요 구성 부분으로 널리 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

증발원(20)은 내부에 저장된 증착 물질을 가열하여 증발시키는 도가니(25)와, 이 도가니(25)의 상부에 연결되어 증발된 물질을 각각의 노즐(50)로 균일하게 분배하여 기판 지지대(12) 방향으로 분사하도록 하는 분배 튜브(30)로 구성된다.

도가니(25)는 그 내부에 저장된 증착 물질을 가열하여 증발시킬 수 있도록 구성된 것으로, 공지의 여러 구조의 도가니(25)를 채택하여 구성할 수 있다.

분배 튜브(30)는 크게 유입관(32), 분배 통체(34), 복수개의 노즐(50)을 포함하여 구성되고, 분배 통체(34)의 외측에는 분배 튜브를 가열하기 위한 히팅 장치(60)가 설치된다. 물론, 도면 등에 예시하지는 않았지만 도가니(25)를 가열하기 위한 히팅 장치도 설치된다. 또한 노즐(50)을 가열하기 위한 히팅 장치를 설치하는 것도 가능하다.

분배 튜브(30) 및 이를 가열하는 히팅 장치(60)에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.

이와 같은 도가니(25), 분배 튜브(30), 히팅 장치(60)는 하나의 세트를 이뤄서 구성되며, 증착 챔버(10) 내에 복수개의 세트가 구성되는 것이 바람직하다. 도 1에서는 2개의 세트가 나란히 설치된 구성을 보여주고 있다.

이제, 분배 튜브(30) 및 히팅 장치(60)에 대하여 도 2 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 분배 튜브 및 히팅 장치가 도시된 도면들로서, 도 2는 사시도, 도 3은 정면도, 도 4는 측면도, 도 5는 정단면도, 도 6은 저면 방향 단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 분배 튜브(30)는, 증발물질이 가열되는 도가니(25)에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관(32)과, 이 유입관(32)의 상부에 연결되고 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성되어 증발물질을 분배하는 분배 통체(34)와, 이 분배 통체(34)의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐(50)을 포함하여 구성된다.

먼저, 유입관(32)은 하부와 상부가 개방된 원통형상으로 이루어져 도가니(25)와 분배 통체(34)를 연결하도록 구성된다.

다음, 분배 통체(34)는 전체적으로 육면체 형상의 통형 구조로 이루어지되, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어진다. 즉, 분배 통체(34)는 수평 면적이 넓게 형성되어 도가니(25)에서 증발한 물질이 전체적으로 균일하게 확산된 상태에서 각각의 노즐(50)을 통해 균일하게 분사될 수 있도록 구성되는 것이다.

또한, 분배 통체(34)는 노즐(50)들이 연결되는 측면을 포함한 양쪽 측면(도면상 전면과 후면)이 라운드형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 양측면 라운드형 구조는 분배 통체(34) 내로 유입된 증발물질의 와류 형성을 최소화하면서 노즐(50) 쪽으로 원활하게 유동하도록 유도하기 위한 것이다.

또한, 분배 통체(34)는 좌우 양쪽에 증착 챔버(10) 내의 지지 구조물에 고정하여 설치할 수 있도록 설치 브래킷(37)들이 구성되는 것이 바람직하며, 한쪽, 즉 노즐(50)이 설치되는 쪽과 직교하는 일측면에 증발 물질의 양을 측정하기 위한 측정 홀(38)이 형성될 수 있다. 이때 측정 홀(38) 앞쪽에는 두께 센서(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 분배 통체(34) 내에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 각 노즐(50)의 입구 쪽에 증발물질을 노즐(50) 쪽으로 유도하는 유도 가이드(40)가 설치되는 것이 바람직하다.

유도 가이드(40)는 노즐(50)의 입구 양쪽에 나란히 세워진 격벽 구조로 이루어질 수 있는데, 2개의 격벽이 평형하게 설치되어 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 유도 가이드(40)는 분배 통체(34)의 내측 상부면과 노즐(50)이 연결된 면에는 부착되어 고정되고, 하부면은 적어도 일부분이 유입관(32)에서 유입되는 증발 물질이 원활하게 유입될 수 있도록 고정되지 않고 떠있는 구조로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 분배 통체(34)의 내측 상면에는 도 6에 도시된 바와 같이 강성 보강을 위한 격자형 리브(45)가 구성되는 것이 바람직하다. 분배 통체(34)는 큰 면적의 통형 구조로 이루어짐에 따라 내부의 증발열과 외부의 히터의 열에 의해 쉽게 변형될 수 있다. 따라서 분배 통체(34)의 내측 상면에 격자형 리브(45)를 설치함으로써 뒤틀리는 등의 변형을 방지할 수 있게 된다.

이러한 격자형 리브(45)는 별도의 격자 구조물을 용접 등의 방법으로 분배 통체(34) 내측에 설치할 수 있고, 실시 조건에 따라서는 분배 통체(34)를 성형할 때 리브를 일체로 형성하여 구성할 수도 있다. 또한 격자형 구조에 한정되지 않고, 일자형, 원형 등 다양한 구조로 변경하여 분배 통체(34)의 강성을 보강하는 것도 가능하다. 또한 격자형 리브(45)를 구성하지 않고 아래에서 설명할 히터 지지수단(65)의 마운팅 리브(63)로 대체하여 구성하는 것도 가능하다.

다음, 노즐(50)은 분배 통체(34)의 측면에 일정 정도 길게 연결되어 기판 지지대(12)를 향하여 상측 방향으로 절곡된 구조로 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 노즐(50)은 노즐관(52) 끝단에 노즐 캡(54)을 씌워서 분사 각, 분사 형태 등을 개선할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이제, 분배 튜브(30)를 가열하는 히팅 장치(60)에 대하여 설명한다.

히팅 장치(60)는, 도 4에서와 같이 측면에서 보았을 때 분배 통체(34)의 외측 둘레를 따라 배치되는 히터(62)와, 이 히터(62)를 분배 통체(34)로부터 일정 간격 이격된 상태로 지지하는 히터 지지수단(65)으로 이루어진다.

여기서, 히터(62)는 전기 열선을 포함한 구성으로 이루어질 수 있으며, 이 전기 열선이 분배 통체(34)의 길이 방향으로 지그재그 형상 또는 U자형 구조로 연속적으로 연결되게 구성될 수 있다. 물론, 도면에 예시하지는 않았지만, 전기 열선에 전기를 인가하는 전기 인가장치 및 히터를 제어하는 수단이 구성되고, 이러한 히팅 장치(60)의 추가 구성 요소는 공지의 히터와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있다.

히터(62)는 분배 통체(34)의 둘레에 복수개가 설치되어 구성될 수 있다. 즉, 도 도 2 및 도 4 등에 도시된 바와 같이 분배 통체(34) 전후(또는 좌우)로 한 세트씩 설치되게 구성할 수 있는 것이다. 물론, 히터(62)를 좌우로 분할하여 구성하지 않고, 연속된 하나의 구성으로 전기 열선을 연결하여 구성하는 것도 가능하고, 3개 이상의 세트로 분할하여 구성하는 것도 가능하다.

이러한 히터(62)는 히터 지지수단(65)과 함께 유입관(32) 및 노즐(50)이 위치되는 부분은 생략하거나 회피하는 구조로 구성되는 것이 바람직하다.

다음, 히터 지지수단(65)은 분배 통체(34)의 외측에 위치되는 히터(62)의 전기 열선을 지지하기 위해, 분배 통체(34)의 좌우 길이 방향으로 길게 설치되고, 전체 히터(62)를 안정적으로 지지하기 위해 분배 통체(34)의 전후 방향으로 복수 개소에 구성되는 것이 바람직하다. 도 4를 참조하면, 히터 지지수단(65)은 분배 통체(34)의 앞쪽 및 뒤쪽에 각각의 히터(62)를 지지하기 위해 각각 5열 구조로 설치된 구성을 보여준다.

이러한 히터 지지수단(65)은, 분배 통체(34)에서 돌출되는 마운팅 리브(63)와, 이 마운팅 리브(63)에 고정되어 히터(62)를 지지하는 히터 지지체(66)와, 히터 지지체(66)와 체결 수단(69)으로 조립되어 상기 히터 지지체(66)와의 사이에 히터(62)를 고정하는 히터 고정체(68)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

마운팅 리브(63)는 분배 통체(34)의 외면에서 외측 방향으로 돌출되는 구조로 이루어지고, 분배 통체(34)의 좌우 방향으로 길게 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 마운팅 리브(63)는 분배 통체(34)를 내측에서 바깥쪽으로 확장하여 구성하는 것도 가능하고, 별도로 구성하여 분배 통체(34)의 외면에 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

히터 지지체(66)는 긴 사각 플레이트 구조로 형성되어 뒷면에 상기 마운팅 리브(63)에 끼워져 고정될 수 있도록 리브 삽입홈(66a)을 갖도록 구성할 수 있다. 히터 지지체(66)를 마운팅 리브(63)에 고정하는 방법은 억지 끼움, 나사 고정, 부착 고정 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.

그리고 히터 지지체(66)의 상면에 히터(62)가 지나가는 면은 히터 설치홈(66b)이 형성될 수 있다.

히터 고정체(68)도 긴 사각 플레이트 구조로 형성되고 히터 지지체(66)와 마주하는 면에 히터(62)가 통과하는 히터 설치홈이 형성될 수 있다.

히터 고정체(68)를 히터 지지체(66)에 고정하는 체결 수단(69)은 볼트나 나사 등을 이용하여 구성할 수 있다.

이러한 히터 지지체(66)와 히터 고정체(68)는 절연성을 가지면서 열전도도가 있는 AlN 등의 세라믹 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 히터 지지체(66)와 히터 고정체(68)는 긴 사각 플레이트 구조로 이루어져 그 사이에 히터(62)를 고정할 수 있도록 하나의 짝을 이루며, 조립이 용이하도록 길이 방향으로 다수 분할된 구조로 구성할 수 있다.

한편, 상기한 본 발명의 실시예에서는 히터 지지수단(65)이 각각 5열 구조로 설치된 구성을 보여주고 있으나, 히터(62)의 설치 조건 등에 따라서 히터 지지수단(65)의 배열 개수는 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 증착 챔버 12 : 기판 지지대
20 : 증발원 25 : 도가니
30 : 분배 튜브 32 : 유입관
34 : 분배 통체 37 : 설치 브래킷
38 : 측정 홀 40 : 유도 가이드
45 : 격자형 리브 50 : 노즐
52 : 노즐관 54 : 노즐 캡
60 : 히팅 장치 62 : 히터
63 : 마운팅 리브 65 : 히터 지지수단
66 : 히터 지지체 68 : 히터 고정체

Claims (9)

1. 판 형상으로 이루어져 도가니에서 증발된 증발 물질을 다수의 노즐로 분배하는 분배 튜브를 가열하기 위한 것으로,
   상기 분배 튜브는, 증발물질이 가열되는 도가니에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 상부에 연결되고 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 증발물질을 분배하는 분배 통체와, 상기 분배 통체의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐을 포함하고,
   상기 분배 튜브에서 일정 간격 이격되고, 상기 분배 튜브의 외측 둘레를 따라 배치되는 히터와;
   상기 분배 튜브에서 돌출되는 마운팅 리브와, 상기 마운팅 리브에 고정되어 상기 히터를 지지하는 히터 지지체와, 상기 히터 지지체와 체결 수단으로 조립되어 상기 히터 지지체와의 사이에 히터를 고정하는 히터 고정체를 포함하며, 상기 분배 튜브의 외측에 서로 일정한 간격을 이루도록 설치되어 상기 히터를 지지하는 복수의 히터 지지수단을 포함한 것을 특징으로 하는 분배 튜브의 히팅 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터는 전기 열선이 포함되고, 이 전기 열선이 상기 분배 튜브의 좌우 길이 방향으로 지그재그 형상으로 연속적으로 연결되게 구성된 것을 특징으로 하는 분배 튜브의 히팅 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터는 상기 분배 튜브의 둘레에 복수의 세트로 분할되어 설치된 것을 특징으로 하는 분배 튜브의 히팅 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터 지지수단은 상기 분배 튜브의 길이 방향으로 길게 설치되고, 상기 분배 튜브의 둘레 방향으로 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 분배 튜브의 히팅 장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터 지지체와 히터 고정체 중 적어도 어느 한쪽에는 상기 히터가 통과하는 히터 설치홈을 갖는 것을 특징으로 하는 분배 튜브의 히팅 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터 지지체와 히터 고정체는 세라믹 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 분배 튜브의 히팅 장치.
9. 증착 공간을 구성하는 증착 챔버와;
   상기 증착 챔버의 내부 상측에 배치되어 기판을 지지하는 기판 지지대와;
   상기 증착 챔버의 내부 하측에 배치되어 증발 물질을 가열하여 증발시키는 도가니와;
   수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 상기 도가니에서 증발된 증발 물질을 다수의 노즐로 분배하는 분배 튜브와;
   상기 청구항 1,3,4,5,7 및 8 중 어느 한 항에 기재된 히팅 장치를 포함하여 구성되고,
   상기 도가니, 상기 분배 튜브, 상기 히팅 장치는 하나의 세트로 구성되어 상기 증착 챔버 내에 복수개의 세트가 나란히 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비.
   

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