KR102073717B1 - 선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원 - Google Patents

Abstract

선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 폭 방향을 따라 선형으로 증착입자를 분사하여 상기 기판에 증착을 수행하는 선형 증발원에 사용되는 도가니로서, 상부가 개구되는 증발공간이 형성되며, 상기 증발공간에 증착물질이 충전되며 가열에 따라 증착물질이 증발되어 증착입자가 분출되는 도가니 본체와; 상기 도가니 본체의 상단에 결합되어 상기 증발공간을 커버하며, 상기 증착입자가 분출되는 제1 노즐구와, 상기 제1 노즐구의 양쪽 외측에 각각 형성되며 상기 증착입자가 분출되는 복수의 제2 노즐구가 이격되어 형성되는 노즐커버와; 상기 제1 노즐구에 결합되는 관 형의 노즐팁과; 외측으로 상향 경사를 이루어 관통하는 복수의 유도슬릿이 복수의 상기 제2 노즐구에 각각 상응하여 내부에 형성되며, 복수의 상기 유도슬릿이 상기 제2 노즐구와 각각 연통되도록 상기 노즐커버에 결합되는 한 쌍의 노즐박스를 포함하며, 상기 노즐박스는, 상기 복수의 유도슬릿 중 최하단 유도슬릿이 상기 노즐커버에 증착되는 기생증착 높이 보다 높게 위치하도록 상기 노즐커버의 상면에서 외측으로 상향 경사를 이루어 돌출되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니가 제공된다.

Description

선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원{Crucible for linear evaporation source and Linear evaporation source having the same}

본 발명은 선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 선형 증발원의 양측에 위치하는 노즐에서 분출되는 증착입자의 그림자 효과를 최소화하여 증착 균일도를 높일 수 있는 선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원을 제공하는 것이다.

유기 전계 발광소자(Organic Luminescence Emitting Device: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.

이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두 되고 있다.

유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착하게 된다.

진공열증착법은 진공의 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크(mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발원의 도가니를 가열하여 도가니에서 증발되는 유기물을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.

최근에는 기판이 대면적화 됨에 따라 대면적 기판에 유기 박막을 균일하게 증착하기 위해 선형 증발원이 사용되고 있다.

선형 증발원을 이용한 증착 방법은 기판의 폭 방향으로 증착물질이 선형으로 분출되는 선형 증발원을 배치하고, 선형 증발원과 기판을 상대적으로 기판의 길이 방향으로 이동시켜 기판의 전면에 걸쳐 증착물질의 증착을 수행하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 선행 증발원의 증착과정을 설명하기 위한 도면이다. 선형 증발원(106)은, 증착물질이 수용되고 상단이 개방된 도가니 본체(115)와 도가니 본체(115) 상단을 커버하며 기체 상태의 증착물질이 분출되는 노즐(107)이 형성된 도가니 커버(112)를 이루어진 도가니(104), 도가니(104)를 가열하는 히터부(미도시) 등으로 구성된다.

히터부에 의해 도가니(104)를 가열하면 도가니(104) 내부에 수용되어 있는 증착물질이 증발되면서 증착입자가 노즐(107)을 통해 기판(102)을 향하여 선형으로 분출된다. 선형 증발원(106)에서 분출되는 증착입자는 일정 패턴이 형성된 마스크(110)를 통과하여 기판(102) 상에 증착되는데, 일정한 위치에서 분출되는 증착입자가 경사를 이루어 마스크(110)의 패턴을 통과하는 경우 그림자 효과(shadow effect)에 의해 균일한 두께의 증착을 형성하기 어려운 문제가 있다.

도 1을 참고하면, 최외측에 위치하는 노즐(107)에서 분출되는 증착입자가 대각선 방향의 최외측의 마스크(110)의 패턴을 통과할 때 가장 큰 경사를 이루어 패턴을 통과하기 때문에 가장 큰 그림자 효과를 발생시키고, 중앙의 노즐(107)로 갈수록 마스크(110)의 패턴으로 입력되는 증착입자의 경사가 작아져 그림자 효과가 낮게 나타남을 알 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0087985호(2016.07.25 공개)

본 발명은 선형 증발원의 양측에 위치하는 노즐에서의 분출되는 증착입자의 그림자 효과를 최소화하여 증착 균일도를 높일 수 있는 선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 폭 방향을 따라 선형으로 증착입자를 분사하여 상기 기판에 증착을 수행하는 선형 증발원에 사용되는 도가니로서, 상부가 개구되는 증발공간이 형성되며, 상기 증발공간에 증착물질이 충전되며 가열에 따라 증착물질이 증발되어 증착입자가 분출되는 도가니 본체와; 상기 도가니 본체의 상단에 결합되어 상기 증발공간을 커버하며, 상기 증착입자가 분출되는 제1 노즐구와, 상기 제1 노즐구의 양쪽 외측에 각각 형성되며 상기 증착입자가 분출되는 복수의 제2 노즐구가 이격되어 형성되는 노즐커버와; 상기 제1 노즐구에 결합되는 관 형의 노즐팁과; 외측으로 상향 경사를 이루어 관통하는 복수의 유도슬릿이 복수의 상기 제2 노즐구에 각각 상응하여 내부에 형성되며, 복수의 상기 유도슬릿이 상기 제2 노즐구와 각각 연통되도록 상기 노즐커버에 결합되는 한 쌍의 노즐박스를 포함하며, 상기 노즐박스는, 상기 복수의 유도슬릿 중 최하단 유도슬릿이 상기 노즐커버에 증착되는 기생증착 높이 보다 높게 위치하도록 상기 노즐커버의 상면에서 외측으로 상향 경사를 이루어 돌출되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니가 제공된다.

상기 노즐박스는, 상기 유도슬릿에 상응하는 슬릿이 형성되는 사각형의 횡단면을 갖는 사각형 박스 형태일 수 있으며, 이 경우 상기 노즐커버의 상면에 대하여 둔각을 이루는 제1 경사면과, 상기 제1 경사면에 대향하여 위치하며 상기 노즐커버의 상면에 대하여 예각을 이루는 제2 경사면을 포함하되, 상기 제2 경사면의 상기 노즐커버의 상면에서의 연장 길이는 상기 제1 경사면의 상기 노즐커버의 상면에서의 연장 길이 보다 길 수 있다.

상기 노즐커버의 상면과 상기 노즐박스의 상단면이 이루는 각도는 90도 이하일 수 있다.

상기 유도슬릿의 상향 경사 각도는, 상기 노즐커버의 상면에 대하여 35 ~ 50도 일 수 있다.

상기 제2 노즐구은, 상기 노즐커버의 횡방향으로 길게 형성되는 슬릿(slit) 형태이며, 상기 유도슬릿은, 상기 슬릿과 연통되도록 동일한 단면으로 형성될 수 있다.

상기 증발공간은, 상부가 개구되는 직육면체 형상을 이루고, 상기 노즐커버는, 상기 직육면체의 상면을 커버할 수 있도록 직사각형 형상일 수 있다.

상기 노즐커버는, 중앙에 긴 장공이 형성되는 노즐커버 본체와; 상기 긴 장공을 커버하도록 상기 노즐커버 본체에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 노즐팁과 상기 노즐박스가 결합되는 노즐유닛을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 선형 증발원용 도가니는, 바닥면에 복수의 배플공이 형성되는 상부가 개구되는 함입부가 형성되며, 상기 증발공간의 상부에 삽입되는 배플박스와; 상기 배플박스의 상기 함입부가 커버되도록 상기 함입부 상단에 결합되며, 복수의 배플공이 형성되는 배플플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 증발공간은, 상기 증착물질이 각각 수용되도록 길이 방향으로 복수의 격벽을 형성하여 복수 개의 증발공간으로 구획될 수 있다.

상기 도가니 본체는 두 개로 분절될 수 있으며, 서로 분절되는 두 개의 도가니 본체는 상기 기판의 폭의 길이에 상응하여 서로 이격거리가 조절될 수 있다.

상기 노즐커버는, 두 개로 분절되는 상기 도가니 본체에 상응하여 두 개로 분절되며, 상기 제1 노즐구 및 상기 제2 노즐구는 상기 두 개의 분절된 노즐커버에 대칭되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 선형 증발원용 도가니와; 상기 도가니를 감싸도록 설치되어 상기 도가니에 열을 가하는 히터부와; 상기 히터부를 감싸도록 설치되는 하우징을 포함하는, 선형 증발원이 제공된다.

상기 선형 증발원은, 상기 히터부를 감싸도록 상기 히터부와 상기 하우징 사이에 배치되며 상기 히터부의 열을 상기 도가니를 향하여 반사시키는 리플렉터(reflector)와; 상기 히터부를 향하여 상기 리플렉터의 내벽에 위치하는 고리형 열전대 온도계와; 상기 온도계 열전대의 고리를 이용하여 상기 리플렉터의 내벽에 결합하는 체결구를 더 포함할 수 있다.

상기 노즐팁과 상기 노즐박스가 통과하는 관통부가 형성되고 냉매가 순환하는 쿨링라인이 형성될 수 있으며, 상기 노즐커버의 상면에 결합되는 쿨링플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 선형 증발원의 양측에 위치하는 노즐에서의 분출되는 증착입자의 그림자 효과를 최소화하여 증착 균일도를 높일 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 선행 증발원의 증착과정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원 도가니를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 노즐커버를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 노즐유닛의 일부분을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 노즐유닛의 기하학적 형상 결정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 구비하는 선형증발원을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 쿨링 플레이트를 나타낸 도면.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 구비하는 선형증발원의 고리형 열전대 온도계를 도시한 도면.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 구비하는 선형증발원의 고리형 열전대 온도계의 결합 상태를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 선형 증발원용 도가니 및 선형 증발원의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원 도가니를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 노즐커버를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 노즐유닛의 일부분을 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 노즐유닛의 기하학적 형상 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 6에는, 선형 증발원용 도가니(10), 기판(11), 도가니 본체(12), 증발공간(13), 증착물질(15), 노즐커버(16), 마스크(17), 노즐커버 본체(18), 패턴(19), 노즐유닛(20), 제1 노즐구(22), 제2 노즐구(24), 슬릿(26), 노즐팁(28), 유도슬릿(30), 노즐박스(32), 상단(33), 격벽(34), 쿨링플레이트(36), 배플박스(38), 함입부(40), 배플플레이트(42), 제1 경사면(60), 제2 경사면(62), 최하단 슬릿(64)이 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니(10)는, 기판(11)의 폭 방향을 따라 선형으로 증착입자를 분사하여 상기 기판(11)에 증착을 수행하는 선형 증발원에 사용되는 도가니(10)로서, 상부가 개구되는 증발공간(13)이 형성되며, 상기 증발공간(13)에 증착물질(15)이 충전되며 가열에 따라 증착물질(15)이 증발되어 증착입자가 분출되는 도가니 본체(12)와; 상기 도가니 본체(12)의 상단에 결합되어 상기 증발공간(13)을 커버하며, 상기 증착입자가 분출되는 제1 노즐구(22)와, 상기 제1 노즐구(22)의 양쪽 외측에 각각 형성되며 상기 증착입자가 분출되는 복수의 제2 노즐구(24)가 형성되는 노즐커버(16)와; 상기 제1 노즐구(22)에 결합되는 관 형의 노즐팁(28)과; 외측으로 상향 경사를 이루어 관통하는 복수의 유도슬릿(30)이 복수의 상기 제2 노즐구(22)에 각각 상응하여 내부에 형성되며, 복수의 상기 유도슬릿(30)이 상기 제2 노즐구(22)와 각각 연통되도록 상기 노즐커버(16)에 결합되는 한 쌍의 노즐박스(32)를 포함한다. 이 때, 상기 노즐박스(32)는, 상기 복수의 유도슬릿(30) 중 최하단 유도슬릿(64)이 상기 노즐커버(16)에 증착되는 기생증착 높이 보다 높게 위치하도록 상기 노즐커버(16)의 상면에서 외측으로 상향 경사를 이루어 돌출된다.

선형 증발원에서 선형으로 분출되는 증착입자가 기판(11)의 폭 방향을 따라 배출되도록 기판(11)의 길이 방향에 대해 선형 증발원은 횡방향으로 배치된다.

기판(11)의 폭 방향으로 선형 증발원이 횡방향으로 배치된 상태에서 선형 증발원이나 기판(11)을 기판(11)의 길이 방향을 따라 상대적으로 이동하면 선형으로 분출되는 증착입자가 기판(11)의 전면에 걸쳐 증착된다.

도가니 본체(12)에는, 상부가 개구되는 증발공간(13)이 형성되며, 증발공간(13)에 증착물질(15)이 충전된다. 증착물질(15)은 도가니 본체(12)의 증발공간(13)에 충전되어 있으며, 도가니(10)의 외주에 있는 히터부(도 7의 48)에 의해 도가니(10)가 가열되면, 증착물질(15)이 증발되면서 형성되는 증착입자가 도가니(10)의 상단으로 분출된다.

본 실시예에 따른 도가니 본체(12) 내부에는, 일변에 비해 인접한 변이 긴 직육면체 형상의 증발공간(13)이 형성된다. 증발공간(13)를 직육면체 형상으로 구현함으로써 보다 많은 증착물질(15)이 수용될 수 있고, 노즐커버(16)를 도가니 본체(12)의 개구된 상단에 결합하여 하나의 도가니(10)를 형성하게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 증발공간(13)은, 증착물질(15)이 각각 수용되도록 길이 방향으로 복수의 격벽(34)을 형성하여 복수 개의 증발공간(13)으로 구획될 수 있다.

넓은 증발공간(13)에 증착물질(15)이 충진되어 있는 경우 도가니(10)의 외측의 히터부(도 7의 48)에 의해 도가니(10)를 가열하면 증발공간(13)에서 증착물질(15)의 증발이 일어나면서 증착입자가 발생하게 되는데, 넓은 증발공간(13)으로 인해 히터부(48)의 열이 증발공간(13) 내부에 일정 하게 전달되지 않을 수 있고, 이로 인해 증착물질(15)의 전 표면에서 걸쳐 증착입자가 고르게 증발되지 않는 경우가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 넓은 증발공간을 격벽(34)에 의해 복수 개의 증발공간(13)으로 구획하여 히터부(48)의 열이 개개의 증발공간(13)에 고르게 전달되어 각 증발공간(13)에서 고른 증착물질(15)의 증발이 일어날 수 있도록 하였다.

노즐커버(16)는, 도가니 본체(12)의 상단에 결합되어 증발공간(13)을 커버한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐커버(16)에는 증발공간(13)의 증착입자가 분출되는 제1 노즐구(22)와, 상기 제1 노즐구(22)의 양쪽 외측에 각각 형성되며 상기 증착입자가 분출되는 복수의 제2 노즐구(24)가 형성된다.

본 실시예에 따르면 제1 노즐구(22)가 노즐커버(16)의 중앙부에 형성되고 제1 노즐구(22)의 양쪽 외측에 복수의 제2 노즐구(24)가 각각 형성되어 있다. 노즐커버(16)의 중앙부에 위치하는 제1 노즐구(22)에는 후술할 관 형상의 노즐팁(28)이 결합되고, 복수의 제2 노즐구(24)에는 후술할 노즐박스(32)가 결합된다.

제1 노즐구(22)는 노즐커버(16)의 중앙부에 형성되며 기판(11)의 폭의 중앙부에 대향하여 위치하게 된다. 제1 노즐구(22)는 기판(11)의 폭 방향에서 중앙부에 위치하고 있어 제1 노즐구(22)에서 분출되는 증착입자는 마스크(17)의 양단부의 패턴(19)에서 상대적으로 작은 그림자 현상(shadow effect)가 발생한다. 반면, 제1 노즐구(22)의 양쪽에 각각 위치하는 제2 노즐구(24)는 서로 대각선 방향에 위치하는 마스크(17)의 패턴(19)에서 상대적으로 큰 그림자 현상이 발생하게 된다.

본 실시예는 제2 노즐구(24)에서 분출되는 증착입자의 대각선 방향의 패턴(19)에서의 그림자 현상을 최소화하여 증착의 균일도를 높이게 된다.

노즐팁(28)은, 일단에서 타단으로 관통홀이 형성되는 관 형의 튜브체로서, 제1 노즐구(22)에 결합된다. 제1 노즐구(22)를 통과한 증착입자는 노즐팁(28)의 관통홀을 통과하여 기판(11)에 도달하게 된다. 각 노즐팁(28)의 관통홀의 단면 크기는 기판(11) 폭의 길이, 증착율에 따라 달리 할 수 있다.

노즐박스(32)는, 외측으로 상향 경사를 이루어 관통하는 복수의 유도슬릿(30)이 복수의 제2 노즐구(24)에 각각 상응하여 내부에 형성되며, 복수의 유도슬릿(30)이 제2 노즐구(24)와 각각 연통되도록 노즐커버(16)에 결합된다. 복수의 제2 노즐구(24)는 제1 노즐구(22)의 양쪽에 각각 형성되고, 한 쌍의 노즐박스(32)는 복수의 제2 노즐구(24)와 각각 연통되도록 결합된다.

노즐박스(32)에는 외측으로 상향 경사를 이루어 관통하는 복수의 유도슬릿(30)이 형성되어 있는데, 복수의 유도슬릿(30)은 복수의 제2 노즐구(24)와 각각 연통된다. 도 3을 참조하면, 좌측의 노즐박스(32)의 경우, 유도슬릿(30)이 제1 노즐구(22)의 외측 즉, 기판(11)의 폭에 대해 좌측 방향으로 상향 경사를 이루어 형성되어 있고, 우측의 노즐박스(32)의 경우, 유도슬릿(30)이 제1 노즐구(22)의 외측 즉, 기판(11)의 폭에 대해 우측 방향으로 상향 경사를 이루어 형성되어 있다.

도가니 본체(12)의 증발공간(13)에서 증발되는 증착입자는 제2 노즐구(24)를 거쳐 외측으로 상향 경사를 이루는 유도슬릿(30)을 통과하여 기판(11)의 양단부로 유도된다. 이때, 외측으로 상향 경사를 이룬 유도슬릿(30)을 통과한 증착입자는 대각선 방향에 위치하는 마스크(17)의 패턴(19)으로의 도달이 제한되어 그림자 현상이 최소화된다. 즉, 도 3을 참조하면, 좌측에 배치된 노즐박스(32)의 유도슬릿(30)은 좌측으로 상향 경사를 이루고 있어 유도슬릿(30)을 통과한 증착입자가 우측에 위치하는 마스크(17) 패턴(19)으로의 도달이 제한되어 우측의 패턴(19)에서의 그림자 현상이 최소화되고, 우측에 배치된 노즐박스(32)의 유도슬릿(30)은 우측으로 상향 경사를 이루고 있어 유도슬릿(30)을 통과한 증착입자가 좌측에 위치하는 마스크(17) 패턴(19)으로의 도달이 제한되어 좌측의 패턴(19)에서의 그림자 현상이 최소화된다.

그리고, 노즐박스(32)는, 복수의 유도슬릿(30) 중 최하단 유도슬릿(64)이 노즐커버(16)에 증착되는 기생증착 높이 보다 높게 위치하도록 노즐커버(16)의 상면에서 외측으로 상향 경사를 이루어 돌출된다. 도 6을 참조하면, 노즐박스 (32)내부에 형성된 복수의 유도슬릿(30)이 상향 경사를 이루어 층층이 쌓여 형성하게 되는데, 층층이 쌓인 유도슬릿(30) 중 최하단 유도슬릿(64)의 높이(h)를 기생증착 높이보다 높게 위치하도록 할 필요가 있다.

진공 챔버 내에서 증착 공정을 진행하는 동안 기판을 향하여 분출되는 증착입자 중 일부가 기판의 증착면 이외에 증착되는 것을 기생증착이라 하는데, 노즐커버(16) 상면의 냉각 등으로 인해 증착입자가 노즐커버(16) 상면에 증착되어 쌓여지게 되는데, 기생증착의 높이가 높아져서 최하단 유도슬릿(64)에 도달하는 경우 최하단 유도슬릿(64)의 입구를 막아 증착입자의 분출을 방해할 수 있다. 따라서, 노즐커버(16) 상면의 기생증착으로 인한 유도슬릿(64)의 닫힘을 방지하기 위해 노즐박스(32)는 노즐커버의 상면에서 일정 높이 이상 돌출될 수 있도록 한다. 이때 노즐커버(16)의 상면에 기생증착의 높이는 실제 실행되는 증착 공정의 시뮬레이션 실험을 통해 미리 예측하고 이에 따라 노즐박스(32)의 돌출높이를 결정할 수 있다.

본 실시예에 따른 노즐박스(32)는, 유도슬릿(64)에 상응하는 슬릿이 형성되는 사각형의 횡단면을 갖는 사각형 박스 형태이다.

이에 따라 사각형 박스 형태의 노즐박스(32)가 노즐커버(16)의 상면에 대하여 외측으로 상향 경사를 이루어 돌출되기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이, 노즐커버(16)의 상면에 대하여 둔각을 이루는 제1 경사면(60)과, 제1 경사면(60)에 대향하여 위치하며 노즐커버(16)의 상면에 대하여 예각을 이루는 제2 경사면(62)을 포함하게 된다. 이때, 제2 경사면(62)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ')는 제1 경사면(60)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ) 보다 길게 형성된다.

제2 경사면(62)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ')는 제1 경사면(60)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ) 보다 길게 형성되기 때문에, 노즐박스(32)의 상단면(33)은 유도슬릿(30)의 길이 방향에 대해 횡방향으로 경사를 이루게 된다.

다만, 이 경우, 노즐커버(16) 상면의 열이 노즐박스(32)의 상단면(33)까지 도달하여 증착입자가 유도슬릿(30)에 기생증착되는 것을 방지할 수 있도록, 제2 경사면(62)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ') 및 제1 경사면(60)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ)를 결정하는 것이 좋다. 이와 관련하여, 본 실시예에서는 노즐커버(16)의 상면과 노즐박스(32)의 상단면(33)이 이루는 각도는 90도 이하로 설정하는 것을 제안한다. 즉, 제1 경사면(60)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ)보다 제2 경사면(62)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ)를 길게 하되, 노즐커버(16)의 상면과 노즐박스(32)의 상단면(33)이 이루는 각도를 90도 이하로 설정함으로써 제2 경사면(62)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ')를 제한하여 선형 도가니의 가열에 따른 노즐커버(16)의 열이 제2 경사면(62)에 폭넓게 도달할 수 있도록 한다.

도 5 및 도 6은 우측의 노즐박스(32)를 도시하고 있는데, 유도슬릿(30)은 우측으로 상향 경사를 이루어 형성되어 있고, 제2 경사면(62)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ')를 제1 경사면(60)의 노즐커버(16)의 상면에서의 연장 길이(δ) 보다 길게 형성함으로써 노즐박스(32)의 상단면(33)은 유도슬릿(30)의 길이 방향에 대해 횡방향으로 경사를 이루어 형성되어 있다. 이와 같은 형태에 의해 증착입자의 대부분은 유도슬릿(30)에 의해 유도된 기판(11) 우측을 향하여 분출되고, 일부는 대각선 방향의 기판(11) 좌측을 향하여 이동하게 되는데 노즐박스(32)의 상단이 유도슬릿(30)에 대해 횡방향으로 경사를 이루고 있어 증착입자가 기판(11) 좌측의 마스크 패턴(19)으로의 이동이 제한되어 좌측의 패턴(19)에서 그림자 현상이 최소화되게 된다. 반대로, 좌측의 노즐박스(32)의 경우는, 좌측 노즐박스(32)의 유도슬릿(30)에 분출되는 증착입자가 기판(11) 우측의 마스크 패턴(19)으로 이동하는 것을 제한하여 우측의 패턴(19)에서 그림자 현상이 최소화되게 된다.

한편, 노즐박스(32)에 형성되는 유도슬릿(30)의 상향 경사 각도는 노즐커버(16)의 상면에 대하여 35 ~ 50도로 설정할 수 있다. 유도슬릿(30)의 각도는 기판과 선형 증발원과의 길이, 제1 노즐구(22)와 제2 노즐구(24)의 위치 등에 따라 달라질 수 있으나, 유도슬릿(30)의 각도를 35도 이하로 하는 경우 노즐박스(32)에서 분출되는 증착입자가 낮은 밀도로 넓게 분포되어 그림자 현상 방지에 취약하고, 50도 이상으로 하는 경우 증착입자가 높은 밀도로 좁게 분포되어 기판에 대한 증착량 조절이 어려울 수 있다. 본 실시예에서는 유도슬릿(30)의 상향 경사 각도가 40도인 것을 제시하고 있다.

노즐커버(16)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙에 긴 장공이 형성되는 노즐커버 본체(18)와; 긴 장공을 커버하도록 노즐커버 본체(18)에 탈착 가능하게 결합되며, 노즐팁(28)과 노즐박스(32)가 결합되는 노즐유닛(20)으로 구성될 수 있다. 이는 노즐유닛(20)의 교체를 용이하게 하기 위한 것으로, 노즐팁(28)의 크기, 유도슬릿(30)의 경사각 등을 달리한 다양한 형태의 노즐유닛(20)을 준비하여 두고 필요에 따라 교체하여 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

노즐커버 본체(18)는 긴 판 형태로서 중앙부에 노즐유닛(20)이 결합되기 위한 장공이 형성되고, 노즐유닛(20)은 노즐커버 본체(18)의 장공을 커버하도록 노즐커버 본체(18)에 탈착 가능하게 결합된다.

한편, 제1 노즐구(22)의 양쪽 외측에 각각 형성되는 제2 노즐구(24)는, 노즐커버(16)의 횡방향으로 길게 형성된 슬릿(26)(slit) 형태로 형성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 노즐구(22)는 원형 형태로서 노즐커버(16)의 중앙부에 형성되고, 제2 노즐구(24)는 노즐커버(16)의 횡방향으로 길게 형성된 슬릿(26)형태로 제1 노즐구(22)의 양쪽에 각각 형성될 수 있다.

제2 노즐구(24)를 슬릿(26) 형태로 형성하는 경우 복수의 슬릿(26)를 매우 인접시켜 여러 개를 연속하여 형성할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 이에 따라 슬릿(26)과 연통되는 유도슬릿(30)도 컴팩트하게 구성할 수 있어 노즐박스(32)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 제2 노즐구(24)를 슬릿(26) 형태로 구성한 경우 유도슬릿(30) 또한 동일한 단면 크기로 하여 제2 노즐구(24)의 슬릿(26)과 유도슬릿(30)이 단차없이 연통되도록 구성할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니(10)는, 바닥면에 복수의 배플공이 형성되는 상부가 개구되는 함입부(40)가 형성되며, 증발공간(13)의 상부에 삽입되는 배플박스(38)와; 배플박스(38)의 함입부(40)가 커버되도록 함입부(40) 상단에 결합되며, 복수의 배플공이 형성되는 배플플레이트(42)를 더 포함할 수 있다.

배플박스(38)은 상단이 개구되는 함입부(40)가 형성된 용기 형상으로서, 바닥면에 복수의 배플공(미도시)이 형성되어 있다. 용기 형상의 배플박스(38)는 개구된 도가니 본체(12)의 상단을 통해 도가니 본체(12) 내부로 삽입되며, 배플박스(38)의 함입부(40)에는 다시 복수의 배플공(미도시)이 형성된 배플플레이트(42)가 결합된다.

도 3을 참조하면, 증발공간(13)의 내부에는 증착물질(15)이 수용되는데, 히터부(48)의 가열에 따라 증착물질(15)이 증발되면서 기체 상의 증착입자는 배플박스(38) 바닥면의 배플공을 통해 배플박스(38)의 함입부(40)로 유입되고, 함입부(40)로 유입되는 증착입자는 다시 배플플레이트(42)의 배플공을 통과하여 제1 노즐구(22) 및 제2 노즐구(24)를 통해 외부로 분출된다. 증발공간(13)에서 증발된 증착입자는 배플박스(38)의 함입부(40)로 유입되면서 함입부(40)에 고루 퍼지게 되고 고루 퍼진 함입부(40) 내의 증착입자는 배플플레이트(42)의 배플공을 통과하면서 다시 한번 넓게 퍼지면서 제1 노즐구(22)와 제2 노즐구(24)를 통해 외부로 분출된다. 한편, 배플박스(38)와 배플플레이트(42)는 히터부(48)의 가열에 따른 증착입자의 증발 과정에서 증착물질(15)이 작은 덩어리 형태 외부로 튀어 도가니(10)의 입구나 기판(11) 상에 증착되는 것을 방지한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 구비하는 선형증발원을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니의 쿨링 플레이트를 나타낸 도면이고, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 구비하는 선형증발원의 고리형 열전대 온도계를 도시한 도면이며, 도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니를 구비하는 선형 증발원의 고리형 열전대 온도계의 결합 상태를 도시한 도면이다.

도 7 내지 도 9에는, 선형 증발원용 도가니(10), 쿨링플레이트(36), 관통부(44), 쿨링라인(46), 히터부(48), 리플렉터(50), 하우징(52), 고리부(54), 고리형 열전대 온도계(56), 체결구(58)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 선형 증발원은, 상술한 선형 증발원용 도가니(10)와; 상기 도가니(10)를 감싸도록 설치되어 상기 도가니(10)에 열을 가하는 히터부(48)와; 상기 히터부(48)를 감싸도록 설치되는 하우징(52)과; 상기 히터부(48)를 감싸도록 상기 히터부(48)와 상기 하우징(52) 사이에 배치되며 상기 히터부(48)의 열을 상기 도가니(10)를 향하여 반사시키는 리플렉터(50)(reflector)를 포함한다.

히터부(48)는, 도가니(10)를 감싸도록 설치되어 도가니(10)에 열을 가한다. 히터부(48)는, 열선을 포함할 수 있으며, 열선이 도가니(10)의 외측에 설치되는 열선고정부(미도시)에 나선 또는 지그재그 형태로 권선되어 히터부(48)를 구성할 수 있다.

히터부(48)는 도가니(10)의 전체 높이에 걸쳐 배치되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 도가니(10)의 상단과 하단에 대응되어 히터부(48)가 배치될 수 있다.

리플렉터(50)는 히터부(48)를 감싸도록 설치되며 히터부(48)에서 발생한 열이 도가니(10)를 향하도록 반사시킨다. 히터부(48)에서 방출되는 복사열을 도가니(10) 측으로 다시 반사되도록 하여 히터부(48)에서 방출되는 복사열 에너지의 낭비를 최소화할 수 있으며, 복사열 에너지가 도가니(10)를 향해 집중적으로 방출됨으로써 도가니(10) 내의 증발물질의 증발 작용을 보다 촉진할 수 있다.

하우징(52)은 리플렉터(50)를 감싸도록 설치되어 내부에 배치되는 도가니(10), 히터부(48), 리플렉터(50) 등을 보호한다. 도가니(10)는 하우징(52)에 대해 탈착이 가능하여 증착물질(15)이 소진된 경우 도가니(10)를 하우징(52)으로부터 인출하여 증착물질(15)을 교체하거나 충전하여 도가니(10)를 하우징(52)으로 다시 결착할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 선형 증발원은, 노즐팁(28)과 노즐박스(32)가 통과하는 관통부(44)가 형성되고 냉매가 순환하는 쿨링라인(46)이 형성되며, 노즐커버(16)의 상면에 결합되는 쿨링플레이트(36)를 포함할 수 있다.

히터부(48)의 가열에 따라 도가니(10)의 열이 대향하고 있는 기판(11)이나 마스크(17) 등에 전달되고 이에 따라 기판(11)이나 마스크(17)가 열팽창되면서 증착의 정밀도가 떨어지는 경우가 있다. 따라서, 도가니(10) 상단의 열이 마스크(17)나 기판(11)에 도달하는 것을 방지하기 위해 도가니(10) 상단에 쿨링플레이트(36)가 결합될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 쿨링플레이트(36)는 도가니(10) 상단 즉, 노즐커버(16)의 상면에 결합되기 때문에 노즐커버(16)에 결합되는 노즐팁(28)과 노즐박스(32)가 관통하도록 관통부(44)가 형성된다. 그리고, 쿨링을 위한 냉매가 순환하는 쿨링라인(46)이 내부에 형성되어 증착과정에서 냉매를 쿨링라인(46)에 순환시켜 도가니(10)의 상단의 열을 쿨링하게 된다.

도 10은 도가니(10)의 열을 측정하기 위한 고리부(54)를 갖는 고리형 열전대 온도계(56)를 도시하고 있다. 기판(11)에 대한 증착율을 제어하기 위해서는 하우징(52) 내부의 히터부(48)의 온도를 수시로 측정하여야 한다.

종래의 막대형 열전대 온도계의 경우, 열전대 온도계의 선단이 하우징(52)의 외측에서 하우징(52)과 리플렉터(50)를 관통하여 히터부(48)의 외주에 대향하여 배치되는데, 하우징(52)과 리플렉터(50)를 관통한 막대형 열전대 온도계의 고정이 불안정하여 온도계의 위치의 변동에 따라 정확한 온도 측정이 이루어지지 않았었다.

본 실시예에서는 고리부(54)가 구비된 고리형 열전도 온도계(56)를 적용하여 히터부(48)를 마주하여 리플렉터(50)의 내벽에 고리형 열전대 온도계(56)를 배치시킨 상태에서 볼트 등의 체결구(58)를 고리형 열전대 온도계(56)의 고리부를 관통시켜 리플렉터(50)에 고정함으로써 열전대 온도계(56)의 위치를 확고히 하여 보다 정확한 히터부(48)의 온도를 측정할 수 있도록 하였다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니(10)를 나타낸 도면이다. 도 11에는, 선형 증발원용 도가니(10), 도가니 본체(12, 12'), 노즐커버(16, 16'), 노즐커버 본체(18), 노즐유닛(20), 노즐팁(28), 유도슬릿(30), 노즐박스(32)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니(10)는 기판의 폭의 길이 대응하여 도가니(10)에서 분출되는 선형의 증착입자의 길이 조절할 수 있도록 구성한 형태이다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 도가니 본체(12, 12')를 한 쌍으로 구성하여 한 쌍의 도가니 본체(12, 12')의 이격 거리를 기판의 폭 방향으로 조절함으로써 다양한 기판 규격에 대응할 수 있도록 구성한 형태이다.

본 실시예에 따른 선형 증발원용 도가니(10)에 있어, 도가니 본체(12, 12')는 두 개로 분절되며, 서로 분절되는 두 개의 도가니 본체(12, 12')를 기판의 폭의 길이에 상응하여 서로 이격시킬 수 있다. 이에 따라, 노즐커버(16, 16')는, 두 개로 분절되는 도가니 본체(12, 12')에 상응하여 두 개로 분절되어 각각 결합되며, 제1 노즐구 및 제2 노즐구는 두 개의 분절된 노즐커버(16, 16')에 대칭되도록 형성된다.

두 개의 도가니 본체(12, 12')가 기판의 폭에 대해 선형으로 배열되기 때문에 제1 노즐구는 두 개의 도가니 본체(12, 12')의 중심에 대하여 대칭되도록 두 개의 노즐커버(16, 16')에 각각 형성되고, 제1 노즐구의 양 쪽에 각각 형성되는 제2 노즐구도 두 개의 노즐커버(16, 16')에 나뉘어 각각 형성된다. 관 형의 노즐팁(28)은 두 개의 노즐커버(16, 16')에 형성되는 제1 노즐구에 각각 결합되고, 두 개의 노즐박스(32)는 두 개의 노즐커버(16, 16')에 나뉘어 각각 결합되게 된다.

두 개로 나누어진 선형 증발원용 도가니(10)는 기판의 폭에 상응하여 일정 거리 이격되어 배치된 상태로 하우징 내부에 배치될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

10: 선형 증발원용 도가니 11: 기판
12, 12': 도가니 본체 13: 증발공간
15: 증착물질 16, 16': 노즐커버
17: 마스크 18: 노즐커버 본체
19: 패턴 20: 노즐유닛
22: 제1 노즐구 24: 제2 노즐구
26: 슬릿 28: 노즐팁
30: 유도슬릿 32: 노즐박스
33: 상단 34: 격벽
36: 쿨링플레이트 38: 배플박스
40: 함입부 42: 배플플레이트
44: 관통부 46: 쿨링라인
48: 히터부 50: 리플렉터
52: 하우징 54: 고리부
56: 고리형 열전대 온도계 58: 체결구
60: 제1 경사면 62: 제2 경사면
64: 최하단 유도슬릿

Claims (14)

1. 기판의 폭 방향을 따라 선형으로 증착입자를 분사하여 상기 기판에 증착을 수행하는 선형 증발원에 사용되는 도가니로서,
   상부가 개구되는 증발공간이 형성되며, 상기 증발공간에 증착물질이 충전되며 가열에 따라 증착물질이 증발되어 증착입자가 분출되는 도가니 본체와;
   상기 도가니 본체의 상단에 결합되어 상기 증발공간을 커버하며, 상기 기판의 중앙부에 대향하여 위치하며 상기 증착입자가 분출되는 제1 노즐구와, 횡방향으로 긴 슬릿(slit) 형태로 상기 제1 노즐구의 양쪽 외측에 각각 형성되며 상기 증착입자가 분출되는 복수의 제2 노즐구가 이격되어 형성되는 노즐커버와;
   상기 제1 노즐구에 결합되는 관 형의 노즐팁과;
   외측으로 상향 경사를 이루어 관통하는 복수의 유도슬릿이 복수의 상기 제2 노즐구에 각각 상응하여 내부에 형성되며, 복수의 상기 유도슬릿이 상기 제2 노즐구와 각각 연통되도록 상기 노즐커버에 결합되는 한 쌍의 노즐박스를 포함하며,
   상기 노즐박스는,
   상기 유도슬릿에 상응하는 슬릿이 형성되는 사각형의 횡단면을 갖는 사각형 박스 형태이며,
   상기 노즐커버의 상면에 대하여 둔각을 이루는 제1 경사면과, 상기 제1 경사면에 대향하여 위치하며 상기 노즐커버의 상면에 대하여 예각을 이루는 제2 경사면을 포함하되,
   상기 제2 경사면의 상기 노즐커버의 상면에서의 연장 길이는 상기 제1 경사면의 상기 노즐커버의 상면에서의 연장 길이 보다 길고,
   상기 복수의 유도슬릿 중 최하단 유도슬릿이 상기 노즐커버에 증착되는 기생증착 높이 보다 높게 위치하도록 상기 노즐커버의 상면에서 외측으로 상향 경사를 이루어 돌출되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 노즐커버의 상면과 상기 노즐박스의 상단면이 이루는 각도는 90도 이하인 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 유도슬릿의 상향 경사 각도는,
   상기 노즐커버의 상면에 대하여 35 ~ 50도 인 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 노즐구은,
   상기 노즐커버의 횡방향으로 길게 형성되는 슬릿(slit) 형태이며,
   상기 유도슬릿은,
   상기 슬릿과 연통되도록 동일한 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
6. 제1항이 있어서,
   상기 증발공간은,
   상부가 개구되는 직육면체 형상을 이루고,
   상기 노즐커버는,
   상기 직육면체의 상면을 커버할 수 있도록 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 노즐커버는,
   중앙에 긴 장공이 형성되는 노즐커버 본체와;
   상기 긴 장공을 커버하도록 상기 노즐커버 본체에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 노즐팁과 상기 노즐박스가 결합되는 노즐유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
8. 제1항에 있어서,
   바닥면에 복수의 배플공이 형성되는 상부가 개구되는 함입부가 형성되며, 상기 증발공간의 상부에 삽입되는 배플박스와;
   상기 배플박스의 상기 함입부가 커버되도록 상기 함입부 상단에 결합되며, 복수의 배플공이 형성되는 배플플레이트를 더 포함하는, 선형 증발원용 도가니.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 증발공간은,
   상기 증착물질이 각각 수용되도록 길이 방향으로 복수의 격벽을 형성하여 복수 개의 증발공간으로 구획되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 도가니 본체는 두 개로 분절되며,
    서로 분절되는 두 개의 도가니 본체는 상기 기판의 폭의 길이에 상응하여 서로 이격거리가 조절되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 노즐커버는,
    두 개로 분절되는 상기 도가니 본체에 상응하여 두 개로 분절되며,
    상기 제1 노즐구 및 상기 제2 노즐구는 상기 두 개의 분절된 노즐커버에 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 선형 증발원용 도가니.
    
12. 제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 선형 증발원용 도가니와;
    상기 도가니를 감싸도록 설치되어 상기 도가니에 열을 가하는 히터부와;
    상기 히터부를 감싸도록 설치되는 하우징을 포함하는, 선형 증발원.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 히터부를 감싸도록 상기 히터부와 상기 하우징 사이에 배치되며 상기 히터부의 열을 상기 도가니를 향하여 반사시키는 리플렉터(reflector)와;
    상기 히터부를 향하여 상기 리플렉터의 내벽에 위치하는 고리형 열전대 온도계와;
    상기 온도계 열전대의 고리를 이용하여 상기 리플렉터의 내벽에 결합하는 체결구를 더 포함하는, 선형 증발원.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 노즐팁과 상기 노즐박스가 통과하는 관통부가 형성되고 냉매가 순환하는 쿨링라인이 형성되며, 상기 노즐커버의 상면에 결합되는 쿨링플레이트를 더 포함하는, 선형 증발원.

Images