KR102222875B1 - 증발원 및 이를 포함하는 증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발원 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 증발원은 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 증발원에 있어서, 상기 증발물질이 수용되는 도가니; 상기 도가니의 상단에 결합되는 노즐부; 및 상기 노즐부를 감싸며, 상기 노즐부를 가열하는 히터부를 포함하고, 상기 히터부는 상기 노즐부를 감싸도록 서로 결합되는 제1 히터블록 및 제2 히터블록을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록은, 하우징; 및 상기 하우징의 내면에 지지되는 열선을 포함하고, 상기 하우징 외벽에는 냉각 유로가 형성될 수 있다.

Description

증발원 및 이를 포함하는 증착장치{Evaporation source and Deposition apparatus including the same}

본 발명은 증발원 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노즐부를 감싸고 있는 히터부의 결합이 용이하여 제작 재현성을 향상시키면서 진공챔버의 오염을 방지할 수 있는 증발원 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것이다.

유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: 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. 특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

유기 전계 발광소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열 증착방법으로 기판 상에 증착된다.

진공열 증착방법은 진공 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다. 증발원은 통상 도가니와 그 상단에 연결되는 노즐부로 이루어지는데, 가열되어 이동하던 증발입자가 노즐부의 내벽에 증착되는 문제와, 증발입자의 이동에 영향을 미치는 노즐부 내부의 열분포 문제 등을 해결하기 위하여 노즐부에 대해서도 가열이 이루어질 필요가 있다.

종래에는 이를 위하여 피복 타입의 히터를 노즐부의 겉표면에 부착하는 접촉식 가열방법을 이용하였으나, 이는 제작 재현성이 낮고, 전기적 절연체로 산화마그네슘(MgO)을 사용하게 됨으로써 진공챔버 내 불순물이 발생하게 되는 문제가 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2006-0060074호 (2006.6.5. 공개)

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노즐부를 감싸고 있는 히터부의 결합이 용이하여 제작 재현성을 향상시키면서 진공챔버의 오염을 방지할 수 있는 증발원 및 이를 포함하는 증착장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 증발원은 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 증발원에 있어서, 상기 증발물질이 수용되는 도가니; 상기 도가니의 상단에 결합되는 노즐부; 및 상기 노즐부를 감싸며, 상기 노즐부를 가열하는 히터부를 포함하고, 상기 히터부는 상기 노즐부를 감싸도록 서로 결합되는 제1 히터블록 및 제2 히터블록을 포함하며, 상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록은, 하우징; 및 상기 하우징의 내면에 지지되는 열선을 포함하고, 상기 하우징 외벽에는 냉각 유로가 형성될 수 있다.

상기 제2 히터블록의 하부에는 지지대가 구비될 수 있다.

상기 노즐부의 하부에는 결합돌기가 돌출되어 구비되고, 상기 제2 히터블록의 내벽에는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홈이 형성될 수 있다.

상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록은 하프파이프 형상을 가지고, 양측 부분이 클램핑 장치에 의해 체결될 수 있다.

상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록의 내벽과, 상기 열선의 사이에는 복수개의 반사판이 방사상으로 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 증착장치는 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증착장치에 있어서, 상기 기판이 내부에 안착되는 진공챔버; 및 상기 기판에 대향되도록 상기 진공챔버 내측에 배치되고, 상기 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 증발원을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 노즐부를 감싸고 있는 히터부의 결합이 용이하여 제작 재현성을 향상시키면서 진공챔버의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 히터부의 외벽 내부에 냉각 유로를 형성함으로써, 복사열에 의해 히터부가 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 보인 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 보인 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 결합된 증발원을 보인 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 제2 히터블록의 외벽을 상세하게 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치를 개략적으로 보인 구성도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 본 발명에 의한 증발원 및 이를 포함하는 증착장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 보인 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 보인 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 결합된 증발원을 보인 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 제2 히터블록의 외벽을 상세하게 보인 단면도이다.

이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 증발원은 증발물질이 수용되는 도가니(10); 상기 도가니(10)의 상단에 결합되는 노즐부(20); 및 상기 노즐부(20)를 감싸며, 상기 노즐부(20)를 가열하는 히터부(30,40)를 포함하고, 상기 히터부(30,40)는 상기 노즐부(20)를 감싸도록 서로 결합되는 제1 히터블록(30) 및 제2 히터블록(40)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 히터블록(30) 및 제2 히터블록(40)은, 하우징(31,41); 및 상기 하우징(31,41)의 내면에 지지되는 열선(47)을 포함하고, 상기 하우징(31,41) 외벽에는 냉각 유로(46)가 수용될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 피복 타입의 히터를 노즐부(20)의 겉표면에 직접 부착하지 않고, 별도로 제작된 하프파이프(half-pipe) 형상의 제1 히터블록(30)과 제2 히터블록(40) 사이에 노즐부(20)를 위치시킨 뒤 이들을 단순히 결합하는 것만으로 노즐부(20)를 가열할 수 있어 생산성이 향상될 수 있고, 절연체(48)가 외부로 노출되지 않아 상대적으로 진공챔버(100) 내에 불순물이 발생하는 현상을 억제할 수 있다.

노즐부(20)는 진공챔버(100) 내부에 설치되어 기판(110)에 증착을 위한 증발입자를 제공하는 기능을 수행하는 것으로서, 이동관(21), 분배관(22) 및 분사노즐(23)로 구성될 수 있다.

이동관(21)은 튜브 형태로서, 하단이 도가니(10)의 개방된 상단과 연통되도록 결합될 수 있다. 도가니(10)에서 분출되는 증발입자는 이동관(21)을 통해 분배관(22)으로 안내된다.

분배관(22)은 좌우 양단이 막힌 튜브 형태로서, 이동관(21)의 상단에 횡방향으로 결합되어 이동관(21)과 연통된다. 서로 결합된 이동관(21)과 분배관(22)은 대략 T자 형상을 가진다. 분배관(22)의 상단에는 분배관(22)의 길이방향으로 분사노즐(23)이 형성된다.

분사노즐(23)은 다수의 노즐공이 분배관(22)의 길이방향으로 이격되어 형성된 형태이거나, 분배관(22)의 길이방향으로 형성된 긴 슬릿 형태일 수 있다. 본 실시예에서는 분사노즐(23)로서 분배관(22)의 길이방향을 따라 다수의 노즐공이 형성된 형태를 제시한다.

그리고, 노즐부(20)의 하부에는 결합돌기(24)가 돌출되어 구비된다. 결합돌기(24)는 복수개가 노즐부(20)의 하부에 돌출되어 구비될 수 있다. 결합돌기(24)는 제2 히터블록(40)의 내벽에 형성된 결합홈(44)에 삽입되어 노즐부(20)가 제2 히터블록(40)에 안정적으로 고정될 수 있도록 한다.

히터부(30,40)는 노즐부(20)를 감싸는 형상을 가지므로, 상술한 바와 같이 노즐부(20)가 전체적으로 T자 형상을 가지는 경우, 히터부(30,40) 또한 T자 형상을 가진다. 보다 구체적으로, 하프파이프 형상을 가진 제1 히터블록(30)과 제2 히터블록(40)이 서로 결합됨으로써 T자 형상의 노즐부(20)를 감쌀 수 있다.

한편, 제1 히터블록(30) 및 제2 히터블록(40)의 외관을 형성하는 하우징(31,41)은 탄탈륨(Ta, tantalum) 소재로 만들어질 수 있으며, 이 경우 하프파이프 형상을 가진 하우징(31,41)의 내측면은 열선(47)에서 발생하는 열을 노즐부(20) 방향으로 집중시키는 반사판으로서의 역할도 수행할 수 있다. 또한, 하우징(31,41)에는 노즐부(20)의 분사노즐(23)에 대응되는 홀(미도시)이 형성되어 증발입자가 기판(110)을 향해 이동할 수 있는 경로가 확보될 수 있다.

제2 히터블록(40)의 하부에는 히터부(30,40)를 지지하기 위한 지지대(42)가 구비될 수 있다. 그리고, 제2 히터블록(40)의 내면에는 상술한 바와 같이 결합돌기(24)가 삽입되는 결합홈(44)이 형성된다.

도 3을 참조하면, 제1 히터블록(30) 및 제2 히터블록(40)은 상술한 바와 같이 하프파이프 형상을 가지고, 양측 부분이 클램핑 장치(32)에 의해 체결될 수 있다. 클램핑 장치(32)는 예를 들어, 제1 히터블록(30) 또는 제2 히터블록(40)의 양측에 돌출된 부분에 걸어지는 형태로 제1 히터블록(30) 및 제2 히터블록(40)을 결합시킬 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하면, 하우징(41)의 외벽 내부에는 냉각 유로(46)가 형성될 수 있다. 본 도면에서는 제2 히터블록(40)의 하우징(41)에 냉각 유로(46)가 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 제1 히터블록(30)의 하우징(31)에도 냉각 유로(46)가 형성될 수 있다. 이와 같이 히터부(30,40)의 외벽 내부에 냉각 유로(46)를 형성함으로써, 복사열에 의해 히터부(30,40)가 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다. 냉각 유로(46)는 히터부(30,40)의 외벽의 원주방향을 따라 복수개가 소정의 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.

열선(47)은 본 도면에는 구체적으로 도시되지 않았지만, 소정의 패턴으로 수회 절곡되는 형상을 가지고, 열선(47)의 양단을 통해 인가되는 전원에 의해 열선(47)에서는 열이 발생할 수 있다. 이때, 제1 히터블록(30)과 제2 히터블록(40)에 구비되는 열선(47)의 패턴은 서로 다를 수 있다. 그리고, 열선(47)의 외측에는 절연체(48)가 구비될 수 있다.

한편, 열선(47)과, 제1 히터블록(30) 및 제2 히터블록(40)의 내벽 사이에는 반사판(49)이 구비될 수 있다. 반사판(49)은 열선(47)에서 발생하는 열을 노즐부(20)로 집중시키는 역할을 수행한다. 반사판(49)은 도 4에서와 같이 방사상으로 복수개가 배치될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 구조에 대해 설명하였으나, 이하에서는 도 5를 참조하여 증발원을 포함하는 증착장치에 대하여 설명하도록 한다. 증발원의 구조 및 기능은 위에서 이미 설명한 바와 동일하므로, 이하에서는 나머지 구성을 중심으로 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 증착장치는 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증착장치에 있어서, 상기 기판(110)이 내부에 안착되는 진공챔버(100); 및 상기 기판(110)에 대향되도록 상기 진공챔버(100) 내측에 배치되고, 상기 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 증발원을 포함할 수 있다.

진공챔버(100)는 기판(110)의 표면에 유기박막이 형성되는 증착공정이 이루어지는 반응공간을 제공하는 수단으로서, 그 내부는 증발입자의 증착을 위하여 진공 분위기가 유지된다. 진공챔버(100)의 내부에는 별도의 지지수단에 의해 지지되는 안착부(120)가 구비되는데, 이러한 안착부(120)의 하부에 기판(110)이 안착되어 지지될 수 있다.

안착부(120)의 하부에는 소정의 패턴이 형성된 금속 재질의 마스크(130)가 고정되고, 그 위에 기판(110)이 별도의 고정용 지그(jig) 등을 통해 고정되어 지지된다. 그리고, 기판(110)의 상부에는 별도의 마그넷(미도시) 등이 설치되어 마스크(130)와 기판(110)을 밀착시키게 된다. 이러한 구조를 통하여 기판(110)의 저면은 마스크(130)에 형성된 패턴을 통하여 일부분만이 선택적으로 노출된다.

한편, 마스크(130)를 중심으로 기판(110)과 대향되는 위치에는 상술한 증발원이 배치되는데, 도가니(10)에 수용되는 증발물질(12)이 가열되어 증발입자로 변형된 뒤 이동하여 마스크(130)를 통해 기판(110)의 표면에 증착된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 다양한 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : 도가니 12 : 증발물질
20 : 노즐부 21 : 이동관
22 : 분배관 23 : 분사노즐
24 : 결합돌기 30 : 제1 히터블록
31 : 하우징 32 : 클램핑 장치
40 : 제2 히터블록 41 : 하우징
42 : 지지대 44 : 결합홈
46 : 냉각 유로 47 : 열선
48 : 절연체 49 : 반사판
100 : 진공챔버 110 : 기판
120 : 안착부 130 : 마스크

Claims (6)

1. 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 증발원에 있어서,
   상기 증발물질이 수용되는 도가니;
   상기 도가니의 상단에 결합되는 노즐부; 및
   상기 노즐부를 감싸며, 상기 노즐부를 가열하는 히터부를 포함하고,
   상기 히터부는 상기 노즐부를 감싸도록 서로 결합되는 제1 히터블록 및 제2 히터블록을 포함하며,
   상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록은,
   하우징; 및
   상기 하우징의 내면에 지지되는 열선을 포함하고,
   상기 하우징 외벽에는 냉각 유로가 형성되며,
   상기 제2 히터블록의 하부에는 지지대가 구비되고,
   상기 노즐부의 하부에는 결합돌기가 돌출되어 구비되고, 상기 제2 히터블록의 내벽에는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홈이 형성되며,
   상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록은 하프파이프 형상을 가지고, 양측 부분이 클램핑 장치에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 증발원.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 히터블록 및 제2 히터블록의 내벽과, 상기 열선의 사이에는 복수개의 반사판이 방사상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 증발원.
6. 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증착장치에 있어서,
   상기 기판이 내부에 안착되는 진공챔버; 및
   상기 기판에 대향되도록 상기 진공챔버 내측에 배치되고, 상기 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 제 1 항 또는 제 5 항에 따른 증발원을 포함하는 증착장치.

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