KR102152502B1 - 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법을 제공한다. 상기 증발 헤드는 증발 헤드 캐비티를 포함하고, 분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐을 더 포함하며, 상기 다수의 노즐은 모두 상기 증발 헤드 캐비티와 연통된다. 본 발명은 다수의 노즐을 구비하는 증발 헤드를 사용하여, 다수의 증착필요 베이스를 동시에 증착하는 목적을 실현한다. 또한, 본 발명은 선행기술에 비해 마스크 플레이트의 사이즈를 축소하여 마스크 플레이트가 지나치게 커 변형이 발생되는 문제를 감소시키거나 방지할 수 있고, 동시에 축소 후의 마스크 플레이트를 사용함으로써, 위치 맞춤 정밀도 및 제품 해상도를 향상시키는데 유리하다.

Description

진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법 {Vacuum Evaporation Device, Evaporation Head Thereof and Vacuum Evaporation Method}

본 발명은 진공 증착 분야에 관한 것으로, 특히 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법에 관한 것이다.

유기발광다이오드(Organic Light Emitting Display, OLED로 약칭함)는 유기 박막에 기반한 자체 광원 디스플레이 스크린 기술을 사용하므로, 자체 발광, 빠른 새로고침 속도, 낮은 에너지 소모, 높은 명암비, 우수한 저온 특성 및 만곡 응용 등 장점이 있으므로, 전망이 좋은 디스플레이 기술이고, "꿈의 디스플레이”로 불린다. OLED 업계의 발전에 따라, 큰 사이즈, 고해상도, 고안정성, 긴 수명 및 저 원가와 같이, OLED에 대한 요구가 점점 높아져 가고 있다.

증착은 OLED 제조 공정의 중요한 조성 부분으로, 이는 금속 마스크 플레이트(FMM, 마스크 플레이트라고도 함)의 정밀한 통공을 통해 유기 발광 재료를 기판(예를 들어, 유리 기판)에 증착하는 것이다. 디스플레이 스크린의 응용에 있어서, 해상도에 대한 소비자들의 관심도가 점점 높아지고 있는데, 특히 가상현실 기술(Virtual Reality, VR로 약칭함)이 등장한 후， 해상도에 대한 요구는 더 가혹해 졌고, 이는 금속 마스크 플레이트에 있어서 반드시 고해상도라는 어려운 문제를 극복하도록 요구한다.

또한, 발명자가 연구 과정에서 발견한 바에 따르면, OLED의 큰 사이즈로의 발전에 따라, 기존의 진공 증착 장치를 사용한다면 큰 사이즈의 마스크 플레이트를 상응하게 배치해야 하는데, 이는 보다 높은 메쉬 정밀도와 증착 조준 정밀도를 요구하고, 동시에 마스크 플레이트가 지나치게 커 변형이 발생되는 문제를 방지해야 한다.

이 외에, 발명자가 더 발견한 바에 따르면, 기존의 진공 증착 장치는 하나의 증착실에서 한 번에 하나의 증착필요 베이스만 증착할 수 있어 생산 능력이 보다 떨어진다.

본 발명의 목적은 하나의 증착실에서 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착하여 생산 능력을 향상시킬 수 있는, 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법을 제공하데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 마스크 플레이트의 변형으로 인하여, 위치 맞춤 정밀도가 떨어지고 제품 해상도가 떨어지는 것을 효과적으로 개선할 수 있는 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 증착 후의 박막 균일성을 개선할 수 있는 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 증착필요 베이스에 증착 재료를 분사하고 증발 헤드 캐비티를 포함하는, 진공 증착 장치의 증발 헤드를 제공하고, 상기 증발 헤드는, 분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐을 더 포함하며, 상기 다수의 노즐은 모두 상기 증발 헤드 캐비티와 연통되는 것을 특징으로 한다.

선택 가능하게, 상기 노즐의 개수는 두 개이고, 두 개의 상기 노즐의 분사 방향은 서로 반대된다.

선택 가능하게, 상기 증발 헤드 캐비티는 직육면체, 정육면체, 주상 구조, 타원체 구조 또는 구형 구조이고, 상기 노즐은 다수의 가림판에 의해 둘러싸여 있는 양단이 개구된 구조이며, 상기 노즐의 일단은 상기 증발 헤드 캐비티에 고정되고, 상기 노즐의 타단은 상기 증발 헤드 캐비티로부터 멀어지는 방향을 향하며, 상기 증발 헤드 캐비티에 설치되는 관통홀을 통해 상기 다수의 노즐이 모두 상기 증발 헤드 캐비티와 연통되도록 한다.

선택 가능하게, 증착 재료의 분사 강도를 증가시키도록 상기 증발 헤드 캐비티 내에 설치되는 증압 어셈블리를 더 포함한다.

본 발명의 제2 양태는 상술한 증발 헤드를 포함하는 진공 증착 장치를 제공한다.

선택 가능하게, 상기 진공 증착 장치는, 고체 상태의 증착 재료를 기체 상태의 증착 재료로 전환시키기 위한 증발원; 기체 상태의 증착 재료를 증착필요 베이스에 증착하는 환경을 제공하기 위한 증착실; 및 상기 증발원 및 상기 증발 헤드를 연결하여 상기 증발 헤드에 기체 상태의 증착 재료를 수송하기 위한 수송관을 더 포함한다.

선택 가능하게, 상기 진공 증착 장치는, 증발 헤드를 고정하고 상기 증발 헤드가 이동 가능하도록 하는 증발 헤드 고정 수단; 마스크 플레이트를 고정하고 상기 마스크 플레이트가 이동 가능하도록 하는 마스크 플레이트 고정 수단; 증착필요 베이스를 고정하고 상기 증착필요 베이스가 이동 가능하도록 하는 베이스 고정 수단을 더 포함한다.

선택 가능하게, 각각의 상기 노즐의 분사 방향에 하나의 마스크 플레이트 고정 수단과 하나의 베이스 고정 수단이 대응되게 설치된다.

선택 가능하게, 상기 마스크 플레이트, 증착필요 베이스, 증발 헤드 사이는 서로 평행되게 설치된다.

선택 가능하게, 상기 마스크 플레이트와 증착필요 베이스는 모두 수평면에 수직되거나 평행된다.

선택 가능하게, 상기 노즐의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 45 ~ 90도 사이이다.

선택 가능하게, 상기 마스크 플레이트와 증착필요 베이스는 모두 직사각형이고; 상기 마스크 플레이트 장변의 변의 길이는 증착필요 베이스 장변의 변의 길이와 같으며, 상기 마스크 플레이트 단변의 변의 길이는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이의 1/n이거나; 상기 마스크 플레이트 장변의 변의 길이는 증착필요 베이스 장변의 변의 길이의 1/n이고, 상기 마스크 플레이트 단변의 변의 길이는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이와 같으며, 여기서, n은 1보다 큰 정수이다.

선택 가능하게, 상기 증발 헤드로부터 증착필요 베이스까지의 거리와 증착필요 베이스의 면적의 비는 4 ~ 6 사이이다.

본 발명의 제3 양태는, 증착실이 진공 상태를 유지할 경우, 증발원은 고체 상태의 증착 재료를 기체 상태의 증착 재료로 전환시키고, 수송관은 기체 상태의 증착 재료를 증발 헤드에 수송하며, 상술한 증발 헤드의 다수의 노즐을 경유하여 다수의 증착필요 베이스에 증착 재료를 분사하는 진공 증착 방법을 제공한다.

선택 가능하게, 증발 헤드, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스 삼자 사이는 상대적으로 이동하고, 동시에, 기체 상태의 증착 재료는 상기 증발 헤드에 수송되며 상기 증발 헤드의 다수의 노즐을 경유하여 다수의 마스크 플레이트에 분사되어, 다수의 상기 증착필요 베이스에 대해 스캐닝 증착을 진행한다.

선택 가능하게, 상기 노즐의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 45 ~ 90도 사이이다.

선행기술에 비교할 경우, 본 발명은 현저한 장점과 유익한 효과가 있으며, 구체적으로 하기와 같은 몇 측면에서 표현된다.

1. 본 발명이 제공하는 진공 증착 장치의 증발 헤드에는 분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐이 설치되어 있고, 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착할 수 있어, 생산 능력을 향상시켰다.

2. 본 발명이 제공하는 진공 증착 장치에서 사용하는 마스크 플레이트의 사이즈는 증착필요 베이스의 사이즈보다 작고, 즉, 선행기술에 비해 마스크 플레이트의 사이즈를 축소시킴으로써, 마스크 플레이트가 지나치게 커 변형이 발생되는 문제를 감소시키거나 방지할 수 있고, 동시에 축소 후의 마스크 플레이트를 사용함으로써, 위치 맞춤 정밀도 및 제품 해상도를 향상시키는데 유리하다.

3. 본 발명이 제공하는 진공 증착 방법에서, 증발 헤드와 증착필요 베이스 사이의 거리 및 증발 헤드, 마스크 플레이트와 증착필요 베이스 사이의 상대적인 이동을 조정하는 것을 통하여 증착 후의 박막 균일성을 개선하였다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 증착 장치의 단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 증착 장치의 사용 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 증착 방법의 이동을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 증착 방법에서 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 정지할 경우의, 증발원으로부터 베이스까지의 거리가 상이할 시의 막 두께의 분포 모의 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 이동할 경우의, 증발원으로부터 베이스까지의 거리가 상이할 시의 막 두께 분포 모의 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 증착 장치의 작동 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 진공 증발 헤드의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 진공 증착 장치의 단면을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 진공 증착 장치의 이동을 나타내는 도면이다.

진공 증발 증착법은 진공 증착이라고도 하는데, 이의 원리는 형성하고자 하는 박막의 원재료를 가열하여 이의 원자 또는 분자가 재료 표면으로부터 기화되어 빠져 나오도록 하여 증기 흐름을 형성하고 베이스(기판 또는 서브스트레이트) 표면에 입사되어 고체 상태의 박막으로 응결되는 것이다. 증착 공정은 전자 소자의 증착 생산 과정에 광범위하게 적용된다.

배경기술의 서술과 같이, 발명자가 연구 과정에서 발견한 바에 따르면, 기존의 진공 증착 장치는 증착필요 베이스가 비교적 크기에, 사이즈가 동일하게 큰 마스크 플레이트를 배치해야 하는데, 이에 의해 아래와 같은 문제가 나타난다. 즉 마스크 플레이트가 쉽게 변형되고 제품의 해상도가 떨어지며 메쉬 정밀도가 낮고, 증착 과정의 소요시간이 보다 길다. 동시에, 진공 증착 과정에서, 증착필요 베이스에서 균일한 박막을 획득하는 것은 증착에서의 핵심일 뿐만 아니라, 소자의 제조의 핵심이기도 하지만, 기존의 진공 증착 장치에 의해 형성되는 박막의 균일성은 아직 이상적이지 못하다.

상기 연구를 기반으로, 본 발명은 분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐을 증발 헤드에 설치하여 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착하는 것을 실현함으로써, 생산 능력을 향상시킨다. 또한, 마스크 플레이트의 사이즈가 증착필요 베이스의 사이즈보다 작은 해결수단을 사용한 것은, 해상도와 메쉬 정밀도를 향상시키는데 유리하다. 그 외, 증발 헤드와 증착필요 베이스 사이의 거리 및 증발 헤드, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스 사이의 상대적인 이동을 조정하는 것을 통하여 증착 후의 박막 균일성을 개선한다.

아래, 도면과 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명의 증발 헤드, 진공 증착 장치 및 진공 증착 방법을 더 상세하게 설명한다. 본 발명의 장점과 특징은 아래 설명과 특허청구범위에 의해 더 명확해질 것이다. 설명해야 할 점은, 도면은 모두 아주 간단한 형식을 사용하였고, 모두 정밀하지 않은 비율을 사용하였는데, 이는 단지 본 발명의 실시예를 편리하고 명확하게 보조적으로 설명하는 것을 목적으로 한다.

실시예 1

도 1은 본 실시예에 따른 진공 증착 장치의 단면을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 진공 증착 장치를 공개하였는데, 상기 진공 증착 장치는 증착실(1)을 포함한다. 증착실(1)은 내부 공기 배출 시스템을 통해 진공 상태를 유지할 수 있으며, 증착 재료를 베이스에 증착시키는 환경을 제공한다.

상기 진공 증착 장치는 증발원(7)을 더 포함한다. 증발원(7)은 증착실(1)의 외부에 설치되어 고체 상태의 증착 재료를 가열하여 기체 상태의 증착 재료로 전환시킨다. 증발원(7)의 개수는 하나일 수 있고 다수일 수도 있다. 본 실시예에서, 진공 증착 장치는 하나의 증발원(7)을 포함한다.

상기 진공 증착 장치는 수송관(8)을 더 포함한다. 수송관(8)은 상기 증발원(7) 및 상기 증발 헤드(2)를 연결하여 상기 증발 헤드(2)에 기체 상태의 증착 재료를 수송한다. 하나의 수송관(8)이 하나의 증발원(7)에 연결될 수 있고, 다수의 수송관(8)이 하나의 증발원(7)에 공동으로 연결될 수도 있으며, 다수의 수송관(8)이 다수의 증발원(7)에 연결될 수도 있는 바, 여기서 수송관의 개수는 증발원의 개수보다 크거나 같다. 본 실시예에서, 하나의 수송관(8)은 하나의 증발원(7)에 연결된다.

도 7은 본 실시예에 따른 진공 증발 헤드의 사시도이고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 진공 증착 장치는 증발 헤드(2)를 더 포함한다. 상기 증발 헤드(2)는 증발 헤드 캐비티(21)를 포함하고, 분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐을 더 포함한다. 상기 다수의 노즐은 상기 증발 헤드 캐비티(21)와 연통된다. 상기 증발 헤드 캐비티(21)는 예컨대 직육면체, 정육면체, 주상 구조, 타원체 구조 또는 구형 구조이다. 상기 증발 헤드 캐비티(21)의 대응되게 설치되는 두 개의 면에는 복수개의 관통홀(21a)이 설치되고, 상기 증발 헤드 캐비티(21)는 상기 관통홀(21a)을 통해 상기 노즐과 연통된다. 본 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 증발 헤드(2)에는 분사 방향이 상이하고 서로 평행되는 두 개의 노즐(91, 92)이 설치되어 있고, 상기 증발 헤드(2)는 노즐을 통해 기체 상태의 증착 재료를 분사하며, 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착한다. 상기 노즐(91, 92)은 모두 다수의 가림판, 예를 들어 4 개의 가림판에 의해 둘러싸여 있는 양단이 개구된 구조이고, 상기 노즐(91, 92)의 일단은 상기 증발 헤드 캐비티(21)에 고정되며, 증발 헤드 캐비티(21) 내의 증착 재료는 관통홀(21a)과 노즐(91, 92)을 경유하여 분사된다. 선택 가능하게, 상기 증발 헤드(2) 내부에는 증착 재료의 분사 강도를 증가시키기 위한 증압 어셈블리(미도시)가 더 설치되어 있다.

각각의 상기 노즐의 분사 방향에 하나의 마스크 플레이트 고정 수단과 하나의 베이스 고정 수단이 대응되게 설치되어 있다. 상기 마스크 플레이트 고정 수단은 마스크 플레이트를 고정하고 상기 마스크 플레이트가 이동 가능하도록 한다. 상기 베이스 고정 수단은 증착필요 베이스를 고정하고 상기 증착필요 베이스가 이동 가능하도록 한다. 본 실시예에서, 노즐(91)에 대응되는 일측에는 마스크 플레이트 고정 수단(31)과 베이스 고정 수단(41)이 설치되어 있고; 노즐(92)에 대응되는 일측에는 마스크 플레이트 고정 수단(32)과 베이스 고정 수단(42)이 설치되어 있다. 마스크 플레이트 고정 수단(31)은 마스크 플레이트(51)를 고정하고 상기 마스크 플레이트(51)가 이동 가능하도록 하고; 마스크 플레이트 고정 수단(32)은 마스크 플레이트(52)를 고정하고 상기 마스크 플레이트(52)가 이동 가능하도록 한다. 베이스 고정 수단(41)은 증착필요 베이스(61)를 고정하며 상기 증착필요 베이스(61)가 이동 가능하도록 하고; 베이스 고정 수단(42)은 증착필요 베이스(62)를 고정하고 상기 증착필요 베이스(62)가 이동 가능하도록 한다. 여기서, 마스크 플레이트(51)와 마스크 플레이트(52)의 형상과 사이즈는 완전히 같을 수 있고, 증착필요 베이스(61)와 증착필요 베이스(62)의 형상과 사이즈는 완전히 같을 수 있다. 물론, 마스크 플레이트(51)와 마스크 플레이트(52)의 형상과 사이즈는 상이할 수도 있고, 증착필요 베이스(61)와 증착필요 베이스(62)의 형상과 사이즈는 상이할 수도 있다. 이로부터 알 수 있는 바, 본 실시예는 동시에 두 개의 증착필요 베이스를 증착할 수 있으며, 생산 능력 능력을 향상시켰다.

도 2는 본 실시예에 따른 진공 증착 장치의 사용 상태를 나타내는 도면이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진공 증착 장치는 증발 헤드를 고정하고 상기 증발 헤드가 이동 가능하도록 하는 증발 헤드 고정 수단(10)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 증발 헤드(2)는 증발 헤드 고정 수단(10)에 고정되고, 증발 헤드 고정 수단(10)은 지면에 수직되게 장착되며, 즉, 증발 헤드 고정 수단(10)은 Z방향을 따라 장착되고 XY방향에 의해 한정되는 수평면에 수직되며, 물론, 증발 헤드(2)는 수직 방향을 따라 상하로 신축되게 이동할 수 있고(Z방향으로 이동), 증발 헤드(2)는 수평 방향을 따라 이동(X방향 또는 Y방향으로 이동) 할 수도 있으며, 증발 헤드(2)는 트위스트 또는 스윙 가능하다.

상기 증발 헤드(2), 마스크 플레이트(51) 및 증착필요 베이스(61) 사이는 서로 평행되게 설치되어 상대적으로 이동할 수 있으며, 마찬가지로, 상기 증발 헤드(2), 마스크 플레이트(52) 및 증착필요 베이스(62) 사이는 서로 평행되게 설치되어 상대적으로 이동할 수 있다. 본 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마스크 플레이트와 증착필요 베이스는 수평 방향을 따라 배열된다(모두 수평면에 수직됨). 상기 노즐의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 예를 들어 45 ~ 90도 사이이다. 마스크 플레이트 고정 수단(31)과 베이스 고정 수단(41)의 위치와 각도를 조절하여, 마스크 플레이트(51)와 증착필요 베이스(61)를 수평으로 배열되게 하고 수평면에 수직되게 설치되도록 할 수 있으며, 동시에, 노즐(91)의 분사 방향과 마스크 플레이트(51)는 서로 수직되며, 즉, 노즐의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 90도이고; 마스크 플레이트 고정 수단(32)과 베이스 고정 수단(42)의 위치와 각도를 조절하여, 마스크 플레이트(52)와 증착필요 베이스(62)를 수평으로 배열되게 하고 수평면에 수직되게 설치되도록 할 수 있으며, 동시에, 노즐(92)의 분사 방향과 마스크 플레이트(52)는 서로 수직되며, 즉, 노즐(92)의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트(52) 사이의 협각은 90도이다. 여기서, 마스크 플레이트(51) 및 증착필요 베이스(61)의 위치 관계와 마스크 플레이트(52) 및 증착필요 베이스(62)의 위치 관계는 완전히 같다.

도 3은 본 실시예에 따른 진공 증착 방법의 이동 방식을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 증착필요 베이스(61)는 정지하고, 증발 헤드(2), 마스크 플레이트(51) 및 증착필요 베이스(61)는 서로 평행되게 설치되며, 마스크 플레이트(51)와 증발 헤드(2)는 상하로 이동하고(예를 들어, 아래부터 위로 등속으로 이동함); 증착필요 베이스(62)는 정지하고, 증발 헤드(2), 마스크 플레이트(52) 및 증착필요 베이스(62)는 서로 평행되게 설치되며, 마스크 플레이트(52)와 증발 헤드(2)는 상하로 이동한다(예를 들어, 아래부터 위로 등속으로 이동함).

상기 마스크 플레이트와 증착필요 베이스는 모두 직사각형이다. 상기 마스크 플레이트 장변의 변의 길이는 증착필요 베이스 장변의 변의 길이와 같고, 상기 마스크 플레이트의 단변의 변의 길이는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이의 1/n이거나; 또는 상기 마스크 플레이트 장변의 변의 길이는 증착필요 베이스 장변의 변의 길이의 1/n이며, 상기 마스크 플레이트의 단변의 변의 길이는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이와 같다. 여기서, n은 1보다 큰 정수이다. 본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 마스크 플레이트(51) 장변의 변의 길이(a1)는 증착필요 베이스(61) 장변의 변의 길이(b1)와 같고, 마스크 플레이트(51)의 단변의 변의 길이(a1')는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이(b1')의 1/2이며; 마스크 플레이트(52) 장변의 변의 길이(a2)는 증착필요 베이스(62) 장변의 변의 길이(b2)와 같고, 마스크 플레이트(52)의 단변의 변의 길이(a2')는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이(b2')의 1/2이다. 동시에 마스크 플레이트(51)와 마스크 플레이트(52)의 형상은 같고, 증착필요 베이스(61)와 증착필요 베이스(62)의 형상은 같다. 따라서, 마스크 플레이트(51)와 마스크 플레이트(52)의 사이즈와 형상은 완전히 같고, 증착필요 베이스(61)와 증착필요 베이스(62)의 사이즈와 형상은 완전히 같다. 도 2에 도시된 경우에 있어서, 증착 플레이트(61, 62)를 고정하여 Y방향을 따라 증발 헤드(2)와 마스크 플레이트(51, 52)를 이동시켜 증착을 실현할 수 있다.

본 실시예에 따른 진공 증착 장치로부터 알 수 있다시피, 선행기술에 비해 마스크 플레이트의 사이즈를 현저히 축소시킴으로써(기존의 마스크 플레이트의 형상 및 사이즈는 통상적으로 증착필요 베이스의 형상 및 사이즈와 완전히 같음), 마스크 플레이트가 변형되는 문제를 효과적으로 개선할 수 있다. 또한, 증착 공정 과정에서 마스크 플레이트의 사이즈를 현저히 축소시켜, 메쉬 정밀도, 위치 맞춤 정밀도 및 제품 해상도를 모두 개선시킬 수 있다.

계속하여 도 4를 참조하면, 도 4는 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 정지할 경우의, 증발원으로부터 베이스까지의 거리가 상이할 시의, 막 두께 분포 모의 다이어그램이고, 도시된 바와 같이,

먼저, 막 두께의 균일성은 Max-Min(%)이고, 이는 하기와 같은 관계식을 만족한다.

Max-Min(%)=

×100%,

여기서, Max와 Min는 각각 증착필요 베이스 범위 내 막 두께의 최대치와 최소치를 대표한다.

본 실시예에서, 증발 헤드(2)로부터 증착필요 베이스(61)까지의 거리는 h1이고, 증발 헤드(2)로부터 증착필요 베이스(62)까지의 거리는 h2이며, h1=h2이고, 증착필요 베이스(61)의 면적은 s1이며, 증착필요 베이스(62)의 면적은 s2이고, s1=s2이다. 증착필요 베이스가 정지할 경우, 무차원 H의 변화는 관계식

을 만족하고, 각각 0.5, 1, 2 및 5의 값을 취하며, 기체 분자가 직선을 따라 유동되고 분자간 충돌이 발생하지 않는다고 가정하면, 기체 분자는 증착필요 베이스에 증착된 즉시 응결되어 재증발 현상이 발생되지 않고, 몬테카를로 방법을 통해 박막 생장을 모의하여, 도 4를 얻었으며, 도 4에서 막 두께의 균일성을 이용한 관계식으로부터 알 수 있는 바, 무차원 H가 상이한 네가지 값을 취할 경우, 나쁨에서 좋음의 순서에 따른 막 두께의 균일성은 (H=0.5)<(H=1)<(H=2)<(H=5)이다. 실험으로부터, 상기 증발 헤드로부터 증착필요 베이스까지의 거리와 증착필요 베이스의 면적의 비는 4 ~ 6 사이인 것이 효과가 제일 좋고, 특히 H=5일 경우 증착 후의 막 두께의 균일성이 가장 이상적임을 발견하였다.

계속하여 도 5를 참조하면, 도 5는 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 이동할 경우의, 증발원으로부터 베이스까지의 거리가 상이할 시의 막 두께 분포 모의 다이어그램이고, 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 정지할 경우의 막 두께의 균일성 관계식은, 마찬가지로 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 이동할 경우의 막 두께의 균일성에 적용된다. 증착필요 베이스가 이동할 경우, 무차원 H는 각각 0.5, 1, 2 및 5의 값을 취하며, 기체 분자가 직선을 따라 유동되고 분자간 충돌이 발생하지 않는다고 가정하면, 기체 분자는 증착필요 베이스에 증착된 즉시 응결되어 재증발 현상이 발생되지 않고, 몬테카를로 방법을 통해 박막 생장을 모의하여 도 5를 얻을 수 있고, 도 5에서 막 두께의 균일성을 이용한 관계식으로부터 알 수 있는 바, 무차원 H가 상이한 네가지 값을 취할 경우, 나쁨에서 좋음의 순서에 따른 막 두께의 균일성은 (H=0.5)<(H=1)<(H=2)<(H=5)이다. 마찬가지로, 상기 증발 헤드로부터 증착필요 베이스까지의 거리와 증착필요 베이스의 면적의 비는 4 ~ 6 사이인 것이 효과가 제일 좋고, 특히 H=5일 경우 증착 후의 막 두께의 균일성이 가장 이상적이다.

도 4 및 도 5로부터 알 수 있는 바, 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 이동할 경우의 막 두께의 균일성은 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 정지할 경우의 막 두께의 균일성보다 좋고, 특히 증착필요 베이스와 증발 헤드가 상대적으로 이동하고 H=5일 경우, 증착 후의 막 두께의 균일성이 비교적 좋다. 이로부터 알 수 있는 바, 본 실시예에서 증발원, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스의 거리에 대한 설정 및 이들의 상대적인 이동은, 증착 후의 막 두께의 균일성을 향상시킨다.

비록 본 실시예에서, 증발원은 수직 방향(Z방향)을 따라 아래로부터 위로 이동하지만, 증발원은 수직 방향(Z방향)을 따라 위로부터 아래로 이동할 수도 있거나; 또는 증발원은 수평 방향(X방향 또는Y방향)을 따라 이동할 수도 있는데, 예를 들어, 우로부터 좌로, 좌로부터 우로, 앞으로부터 뒤로, 뒤로부터 앞으로 이동할 수도 있다.

비록 본 실시예에서, 노즐의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 90도로, 상대적으로 이동하지만, 실제적으로 협각은, 협각이 45 ~ 90도 사이인 것을 만족할 경우, 모두 효과가 비교적 이상적이고, 물론 본 발명은 노즐의 분사 방향과, 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각을 한정하지 않으며, 이는 45도보다 작을 수도 있다.

비록 본 실시예에서, 증발원은 두 개의 노즐을 포함하여 동시에 두 개의 증착필요 베이스를 증착하는 것을 예로 들었지만, 다수의 노즐을 사용하여 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착할 수 있다는 것을 당업자들은 쉽게 이해하며, 본 실시예에서, 두 개의 노즐은 서로 평행되지만, 증발원이 분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐을 포함하여 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착할 수 있다는 것을 당업자들은 쉽게 이해한다.

비록 본 실시예에서, 두 그룹의 동일한 마스크 플레이트와 증착필요 베이스를 사용하였지만, 실제적으로 마스크 플레이트와 증착필요 베이스의 개수는 상술한 바에 한정되지 않고, 세 그룹, 네 그룹 또는 더 많은 그룹의 마스크 플레이트와 증착필요 베이스를 설치할 수도 있는데, 예를 들어, 증발 헤드 캐비티(21)의 하나의 면에 한 그룹의 노즐만 설치할 수 있고, 증발 헤드 캐비티(21)의 하나의 면에 향하는 방향이 다른 두 개의 노즐을 설치할 수도 있으며, 해당 면에는 두 그룹의 마스크 플레이트와 증착필요 베이스가 대응되게 설치된다. 물론, 더 많은 변형된 형태가 있으며 여기서 일일이 예를 들지 않는다.

또한, 다수 그룹의 마스크 플레이트 사이의 사이즈는 동일하거나 상이할 수 있고, 마찬가지로, 다수 그룹의 증착필요 베이스의 사이즈는 동일하거나 상이할 수 있다.

비록 본 실시예에서, 증착필요 베이스가 정지하고 증발 헤드와 마스크 플레이트가 이동하는 방식을 사용하였지만, 당업자들은 쉽게 이해 할 수 있는 바, 증발 헤드, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스의 상대적인 이동을 만족하는 방식은, 증발 헤드와 마스크 플레이트가 정지하고 증착필요 베이스가 이동하는 방식을 사용할 수 있거나; 또는 마스크 플레이트가 정지하고 증발 헤드와 증착필요 베이스가 마주하여 이동하는 방식을 사용할 수 있거나; 또는 증발 헤드가 정지하고 마스크 플레이트와 증착필요 베이스가 마주하여 이동하는 방식 등을 사용할 수 있다. 물론, 더 많은 변화 형식이 있으며 여기서 일일이 예를 들지 않는다.

본 실시예는 하기와 같은 단계를 포함하는 진공 증착 방법을 더 제공한다.

증착실이 내부 공기 배출 시스템을 통해 진공 상태를 유지할 경우, 증발원은 고체 상태의 증착 재료를 기체 상태의 증착 재료로 전환시키고, 수송관은 기체 상태의 증착 재료를 증발 헤드에 수송하며, 증발 헤드의 다수의 노즐을 경유하여 분사시킨다. 상기 진공 증착 방법은 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착할 수 있어 생산 능력을 향상시킨다. 이해할 수 있는 점은, 증발원이 구비하는 노즐과, 대응되는 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스가 많을 수록, 동시에 증착할 수 있는 증착필요 베이스가 더 많고, 생산 능력이 더 높다.

도 6은 본 실시예에 따른 진공 증착 장치의 작동 흐름도이다. 아래 도 6을 결합하여 본 실시예에 따른 진공 증착 장치의 작동 방법을 상세하게 설명한다.

단계1: 마스크 플레이트를 고정하고, 즉, 마스크 플레이트를 마스크 플레이트 고정 수단에 고정하고, 마스크 플레이트에 대해 위치 맞춤을 진행하며, 위치 맞춤을 성공하면 다음 단계에 진입하고, 위치 맞춤을 실패하면 그 전 단계로 돌아가 다시 위치 맞춤을 진행하거나, 또는 마스크 플레이트를 언로딩하고 하나의 마스크 플레이트를 다시 로딩한다.

여기서, 마스크 플레이트(51) 장변의 변의 길이(a1)는 증착필요 베이스(61) 장변의 변의 길이(b1)와 같고, 마스크 플레이트(51)의 단변의 변의 길이(a1')는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이(b1')의 1/2이며, 마스크 플레이트(52) 장변의 변의 길이(a2)는 증착필요 베이스(62) 장변의 변의 길이(b2)와 같고, 마스크 플레이트(52)의 단변의 변의 길이(a2')는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이(b2')의 1/2이다. 동시에 마스크 플레이트(51)와 마스크 플레이트(52)의 형상은 같고, 증착필요 베이스(61)와 증착필요 베이스(62)의 형상은 같다. 즉, 마스크 플레이트(51) 및 마스크 플레이트(52)의 사이즈와 형상은 완전히 같고, 증착필요 베이스(61) 및 증착필요 베이스(62) 의 사이즈와 형상은 완전히 같다.

단계2: 증착필요 베이스를 고정하고, 증착필요 베이스와 마스크 플레이트에 대해 위치 맞춤을 진행하며, 위치 맞춤을 성공하면 다음 단계에 진입하고, 위치 맞춤을 실패하면 그 전 단계로 돌아가 다시 위치 맞춤을 진행하거나, 또는 증착필요 베이스를 언로딩하고, 하나의 증착필요 베이스를 다시 로딩한다. 상기 증발 헤드로부터 증착필요 베이스까지의 거리와 증착필요 베이스의 면적의 비는 4 ~ 6 사이이고, 증착 후의 막 두께의 균일성이 비교적 좋으며, 본 실시예에서, 증발 헤드로부터 증착필요 베이스까지의 거리와 증착필요 베이스의 면적의 비가 5일 경우, 증착 후의 막 두께의 균일성이 비교적 좋다.

단계3: 증발원(7)을 가열한다. 증발원의 개수는 하나 또는 다수일 수 있다.

단계4: 증발 헤드, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스는 예를 들어 서로 평행되게 설치되고, 증발 헤드, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스 삼자 사이는 상대적으로 이동하며, 동시에, 기체 상태의 증착 재료를 증발 헤드에 수송되고 증발 헤드의 다수의 노즐을 경유하여 마스크 플레이트에 분사되어 증착필요 베이스에 대해 스캐닝 증착을 진행하며, 여기서, 노즐의 분사 방향과 마스크 플레이트 사이의 협각은 바람직하게 45 ~ 90도 사이이다.

단계5: 증착 후의 베이스를 언로딩한다.

상술한 바와 같이, 이상의 프로세스에 따라 동일한 증착실 내에서 동시에 다수의 증착필요 베이스를 증착할 수 있다.

실시예 2

도 8은 본 실시예에 따른 진공 증착 장치의 단면을 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 실시예 1의 구별점은, 한편, 상기 진공 증착 장치의 증발 헤드(2)는 지면(수평면)에 평행되게 장착되고, 증발 헤드(2)는 증발 헤드 고정 수단(10)에 고정되며, 증발 헤드 고정 수단(10)은 지면에 평행되고, 증발 헤드 고정 수단(10)은 증발 헤드(2)가 수평 방향(예를 들어, X방향)을 따라 이동하도록 할 수 있고, 증발 헤드(2)는 회전하거나 스윙할 수 있으며; 다른 한편, 마스크 플레이트(51)와 증착필요 베이스(61)는 서로 평행되고 지면에 평행되게 안착되며(즉, 수직 방향으로 배열됨), 마찬가지로, 마스크 플레이트(52)와 증착필요 베이스(62)는 서로 평행되고 지면에 평행되게 안착되는 것이다.

계속하여 도 9를 참조하면, 도 9는 본 실시예에 따른 진공 증착 장치의 이동을 나타내는 도면이고, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 실시예 1의 구별점은, 본 실시예에서, 증발 헤드(2), 마스크 플레이트(51) 및 증착필요 베이스(61)는 X방향을 따라 서로 평행되는 것이다. 증발 헤드(2)는 정지하고, 마스크 플레이트(52)와 증착필요 베이스(62)는 반대 방향으로 평행 등속 이동하며, 즉, 마스크 플레이트(52)는 X방향을 따라 좌로부터 우로 등속으로 이동하고, 증착필요 베이스(62)는 X방향을 따라 우로부터 좌로 등속으로 이동한다. 실시예 1과 비교해보면, 증발 헤드, 마스크 플레이트, 증착필요 베이스의 다른 장착 고정 방식을 제공한다. 또한, 실시예 1의 각 부재의 사이즈 관계, 위치 관계 및 상대적 이동은 실시예 2에 동일하게 적용되므로, 여기서 더 설명하지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 진공 증착 장치 및 이의 증발 헤드, 진공 증착 방법을 사용하여 다수의 증착필요 베이스를 동시에 증착할 수 있고, 동시에 마스크 플레이트가 비교적 커 변형이 발생되는 문제를 해결하였고, 제품 해상도를 향상시켜 제품의 경쟁력을 향상시켰다. 필요한 응용 및 희망하는 효과에 따라, 실시예 1과 실시예 2에 따라 임의로 조합할 수 있고, 이는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

상술한 설명은 본 발명의 범위에 대한 임의의 한정이 아닌, 단지 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의, 위에서 개시된 내용에 대한 임의의 변경, 수식은 모두 특허청구범위의 보호 범위에 속한다.

1 : 증착실
2 : 증발 헤드
7 : 증발원
8 : 수송관

Claims (16)

1. 증발 헤드 캐비티를 포함하는 증발 헤드에 있어서,
   분사 방향이 상이하고 분사 방향이 서로 교차되지 않는 다수의 노즐; 및
   증착 재료의 분사 강도를 증가시키도록 상기 증발 헤드 캐비티 내에 설치되는 증압 어셈블리를 더 포함하고,
   상기 다수의 노즐은 모두 상기 증발 헤드 캐비티와 연통되는 것을 특징으로 하는 증발 헤드.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 노즐의 개수는 두 개이고, 두 개의 상기 노즐의 분사 방향은 서로 반대되는 것을 특징으로 하는 증발 헤드.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 증발 헤드 캐비티는 직육면체, 정육면체, 주상 구조, 타원체 구조 또는 구형 구조이고, 상기 노즐은 다수의 가림판에 의해 둘러싸여 있는 양단이 개구된 구조이며, 상기 노즐의 일단은 상기 증발 헤드 캐비티에 고정되고, 상기 노즐의 타단은 상기 증발 헤드 캐비티로부터 멀어지는 방향을 향하며, 상기 증발 헤드 캐비티에 설치되는 관통홀을 통해 상기 다수의 노즐이 모두 상기 증발 헤드 캐비티와 연통되도록 하는 것을 특징으로 하는 증발 헤드.
4. 삭제
5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 증발 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   고체 상태의 증착 재료를 기체 상태의 증착 재료로 전환시키기 위한 증발원;
   기체 상태의 증착 재료를 증착필요 베이스에 증착하는 환경을 제공하기 위한 증착실; 및
   상기 증발원 및 상기 증발 헤드를 연결하여 상기 증발 헤드에 기체 상태의 증착 재료를 수송하기 위한 수송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
7. 제5 항에 있어서,
   증발 헤드를 고정하고 상기 증발 헤드가 이동 가능하도록 하는 증발 헤드 고정 수단;
   마스크 플레이트를 고정하고 상기 마스크 플레이트가 이동 가능하도록 하는 마스크 플레이트 고정 수단;
   증착필요 베이스를 고정하고 상기 증착필요 베이스가 이동 가능하도록 하는 베이스 고정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   각각의 상기 노즐의 분사 방향에 하나의 마스크 플레이트 고정 수단과 하나의 베이스 고정 수단이 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 마스크 플레이트, 증착필요 베이스, 증발 헤드 사이는 서로 평행되게 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
10. 제7 항에 있어서,
    상기 마스크 플레이트와 증착필요 베이스는 모두 수평면에 수직되거나 평행되는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
11. 제8 항에 있어서,
    상기 노즐의 분사 방향과 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 45 ~ 90도 사이인 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
12. 제7 항에 있어서,
    상기 마스크 플레이트와 증착필요 베이스는 모두 직사각형이고;
    상기 마스크 플레이트 장변의 변의 길이는 증착필요 베이스 장변의 변의 길이와 같으며, 상기 마스크 플레이트 단변의 변의 길이는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이의 1/n이거나; 상기 마스크 플레이트 장변의 변의 길이는 증착필요 베이스 장변의 변의 길이의 1/n이고, 상기 마스크 플레이트 단변의 변의 길이는 증착필요 베이스 단변의 변의 길이와 같으며,
    n은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
13. 제7 항에 에 있어서,
    상기 증발 헤드로부터 증착필요 베이스까지의 거리의 수치와 증착필요 베이스의 면적의 수치의 비는 4 ~ 6 사이인 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
14. 증착실이 진공 상태를 유지할 경우, 증발원은 고체 상태의 증착 재료를 기체 상태의 증착 재료로 전환시키고, 수송관은 기체 상태의 증착 재료를 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 증발 헤드에 수송하며, 증발 헤드의 다수의 노즐을 경유하여 다수의 증착필요 베이스에 증착 재료를 분사하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.
15. 제14 항에 있어서,
    증발 헤드, 마스크 플레이트 및 증착필요 베이스 삼자 사이는 상대적으로 이동하고, 동시에, 기체 상태의 증착 재료는 상기 증발 헤드에 수송되며 상기 증발 헤드의 다수의 노즐을 경유하여 다수의 마스크 플레이트에 분사되어, 다수의 상기 증착필요 베이스에 대해 스캐닝 증착을 진행하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 노즐의 분사 방향과 대응되게 설치되는 마스크 플레이트 사이의 협각은 45 ~ 90도 사이인 것을 특징으로 하는 진공 증착 방법.
    

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