KR102310236B1 - 도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템 - Google Patents

도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템 Download PDF

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Abstract

도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증발소스는, 진공챔버 내에서 기판에 기상 증착물질을 공급하는 증발소스로서, 기상 증착물질을 노즐을 통해 분출하는 분배파이프; 분배파이프와 연결되고, 증착물질을 수용하는 증발도가니; 증발도가니를 수용하는 수용하우징; 및 수용하우징에 설치되고, 증발도가니를 가열하는 제1 히터 및 제2 히터를 포함하는 증발소스이다.

Description

도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템{Evaporation Source For Automatic Exchange Of Crucible And Evaporation Deposition System Having The Same}
본 발명은 도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 진공챔버 내에서 증착물질을 증발시켜 기판의 표면에 박막을 형성하는 도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템에 관한 것이다.
증착장치란, 반도체 제조용 웨이퍼, LCD 제조용 기판, AMOLED 제조용 기판 등과 같은 기판의 표면에 CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), 증발증착 등의 방법을 이용하여 박막을 형성하는 장치를 말한다.
그리고 AMOLED 제조용 기판의 경우 증착물질의 증착에 있어서 유기물, 무기물, 금속 등을 증발시켜 기판 표면에 박막을 형성하는 공정이 사용되고, 이러한 증착 공정이 이루어지는 진공 챔버에는, 증발소스, 유리기판, 마스크 및 정렬장치 등이 구비될 수 있다.
증착물질(증발재료)을 증발시켜 박막을 형성하는 종래의 OLED 증착장치는, 증착용 기판이 수직으로 로딩되는 증착챔버(진공챔버)와, 증착챔버 내부에 설치되어 기판에 대하여 증착물질이 증발하도록 가열하여 증발시키는 증발소스를 포함할 수 있고, 증착물질이 증발되어 기판표면에 박막을 형성하게 된다.
그리고 소스는, 증착물질이 수용되는 증발용기, 증발용기를 가열하는 히터, 증발용기와 결합된 튜브, 기판을 향하여 돌출되고 튜브와 연통된 복수의 노즐들을 포함하여 이루어질 수 있다.
OLED 기판에 증착물질을 증착하는 과정에는 다양한 난제들이 존재한다. 하나의 예로는, 증착물질은 증발용기의 용량에 종속하여 증발용기 내에 제한적으로 수용되는데, 증발용기의 용량은 대형 기판에 원하는 수준의 박막을 형성하는데에 사용되는 증착물질의 총량보다 적으므로, 대형 기판에 증착물질의 박막을 원하는 수준까지 증착시키기 위해서는 도가니를 수회 내지 수십 회 교체해야 한다.
도가니 교체는 작업자의 수작업에 의해 행하여지므로, 도가니를 교체하는 작업공간에는 대기압 환경이 조성된다. 작업공간 내부에 여과된 기체를 투입한다고 하더라도 여과과정에서 불순물이나 수분을 완전히 제거하기는 어려우므로, 증착물질, 특히 유기물의 증착물질로 기체에 함유된 불순물(또는 산소, 수분)이 쉽게 침투된다.
로봇을 이용하여 도가니를 교체하는 방안을 고려해볼 수도 있으나, 도가니와 튜브가 플랜지부의 볼트체결이나 클램프체결에 의해 결합력을 형성하므로, 도가니 이동용 로봇과 함께 플랜지부 체결용 로봇을 투입해야만 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 도가니를 신속하고 용이하게 교체하고, 도가니 교체과정에서 증착물질로의 불순물 침투를 차단하며, 도가니와 튜브가 신속하게 결합 및 분리될 수 있는 도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템을 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 증발소스는, 진공챔버 내에서 기판에 기상 증착물질을 공급하는 증발소스로서, 상기 기상 증착물질을 노즐을 통해 분출하는 분배파이프; 상기 분배파이프와 연결되고, 상기 증착물질을 수용하는 증발도가니; 상기 증발도가니를 수용하는 수용하우징; 및 상기 수용하우징에 설치되고, 상기 증발도가니를 가열하는 제1 히터 및 제2 히터를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스에서, 상기 수용하우징은, 상기 증발도가니가 드나드는 개구가 형성되고, 상기 제1 히터가 결합된 수용부; 및 상기 개구를 개폐하고, 상기 제2 히터가 결합된 도어부를 포함하고, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터는, 상기 도어부가 상기 개구를 폐쇄한 상태에서 상기 증발도가니의 외면에 밀착되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스는, 상기 증발도가니를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 지지부에는 상기 증발도가니를 승강시키는 액추에이터가 설치되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스에서, 상기 액추에이터는, 상기 증발도가니를 승강시키는 힘을 형성하는 구동부; 상기 구동부에 의해 승강하는 승강패널; 상기 증발도가니가 안착되고, 상기 승강패널과 함께 회전하는 안착패널; 및 상기 안착패널과 상기 승강패널 사이에 개재된 탄성부재를 포함하고, 상기 분배파이프와 상기 증발도가니의 연결부위는 상기 탄성부재의 압축력에 의해 밀착되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스는, 상기 증발도가니를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 지지부에는 상기 증발도가니를 승강 및 회전시키는 액추에이터가 설치되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스에서, 상기 액추에이터는, 상기 증발도가니를 승강 및 회전시키는 힘을 형성하는 구동부; 상기 구동부에 의해 승강 및 회전하는 승강패널; 상기 증발도가니가 안착되고, 상기 승강패널과 함께 회전하는 안착패널; 및 상기 안착패널과 상기 승강패널 사이에 개재된 탄성부재를 포함하고, 상기 분배파이프와 상기 증발도가니의 연결부위는, 상기 승강패널의 회전에 의해 나사결합되는 나사결합부; 및 상기 탄성부재의 압축력에 의해 밀착되는 탄성밀착부를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스에서, 상기 안착패널에는 세로바가 형성되고, 상기 승강패널에는 세로바가 삽입되어 슬라이드 이동하는 삽입홀이 형성되며, 상기 세로바에는 상기 탄성부재의 탄성 회복시 상기 안착패널과 상기 승강패널의 최대 이격거리에서 상기 승강패널에 걸리는 걸림부가 형성되고, 상기 안착패널에는 상기 승강패널의 회전중심을 기준으로 비대칭형의 돌출부가 형성되며, 상기 증발도가니의 저면에는 상기 돌출부가 삽입되는 삽입홈이 형성되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스에서, 상기 증발도가니의 상단부에는 제1 플랜지가 형성되고, 상기 분배파이프의 하단부에는 제2 플랜지가 형성되며, 상기 제1 플랜지에는 제1 인터포저가 밀착결합되고, 상기 제2 플랜지에는 상기 제1 인터포저에 결합 및 분리되는 제2 인터포저가 밀착결합되며, 상기 제1 인터포저 및 상기 제2 인터포저는 상기 기상 증착물질과의 관계에서 비젖음성(Non-wettable)인 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발소스에서, 상기 증발도가니의 상단부에는 제1 플랜지가 형성되고, 상기 분배파이프의 하단부에는 제2 플랜지가 형성되며, 상기 제1 플랜지에는 제1 인터포저가 밀착결합되고, 상기 제2 플랜지에는 상기 제1 인터포저에 결합 및 분리되는 제2 인터포저가 밀착결합되며, 상기 제1 인터포저는 적어도 상측 표면에 제1 코팅층이 형성되고, 상기 제2 인터포저는 적어도 하측 표면에 제2 코팅층이 형성되며, 상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 상기 기상 증착물질과의 관계에서 비젖음성(Non-wettable)인 소재로 이루어질 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 증발 증착 시스템은, 기판을 수용하는 진공챔버; 및 상기 기판에 기상 증착물질을 공급하는 증발소스를 포함하고, 상기 증발소스는, 상기 기상 증착물질을 노즐을 통해 분출하는 분배파이프; 상기 분배파이프와 연결되고, 상기 증착물질을 수용하는 증발도가니; 상기 증발도가니를 수용하는 수용하우징; 및 상기 수용하우징에 설치되고, 상기 증발도가니를 가열하는 제1 히터 및 제2 히터를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발 증착 시스템에서, 상기 수용하우징은, 상기 증발도가니가 드나드는 개구가 형성되고, 상기 제1 히터가 결합된 수용부; 및 상기 개구를 개폐하고, 상기 제2 히터가 결합된 도어부를 포함하고, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터는, 상기 도어부가 상기 개구를 폐쇄한 상태에서 상기 증발도가니의 외면에 밀착되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발 증착 시스템은, 상기 진공챔버와 연결되고, 개폐밸브에 의해 상기 진공챔버와 선택적으로 격리되는 유지보수챔버를 포함하고, 상기 유지보수챔버에는 상기 개구를 통해 상기 증발도가니를 교체하는 로봇이 구비되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템에 의하면, 도가니를 신속하고 용이하게 교체하고, 도가니 교체과정에서 증착물질로의 불순물 침투를 차단하며, 도가니와 튜브가 신속하게 결합 및 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템의 개략적 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템의 개략적 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발소스의 개략적 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발소스의 개략적 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 시스템의 개략적 평면도.
도 7 및 도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스의 개략적 분해 단면도.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템의 개략적 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템의 개략적 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발소스의 개략적 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 도가니를 신속하고 용이하게 교체하도록 이루어지며, 증발소스(10), 기판(20), 진공챔버(30) 및 유지보수챔버(40)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은 제어부(미도시)에 의해 자동제어될 수 있다.
진공챔버(30)는 내부에 진공상태를 형성하는 구성으로, 진공챔버(30) 내에는 기판(20) 및 증발소스(10)를 이송하기 위한 이송트랙(11,23)이 각각 구비된다. 기판(20) 및 증발소스(10)를 이송하기 위한 이송트랙(11,23)은 대한민국 공개특허공보 제2018-0005285호에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 이의 상세한 설명은 생략하고자 한다. 도시되지는 않았으나, 진공챔버(30)는 진공펌프에 의해 진공상태를 형성한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(20)은 진공챔버(30) 내에 세워진 상태로 구비된다. 미설명된 도면부호 21은 마스크를 의미하고, 도면부호 22는 마스크를 지지하는 프레임을 의미한다. 증발소스(10)는 이송트랙(11)을 따라 이동하면서 기판(20)의 전면을 향해 기상 증착물질을 배출한다. 대한민국 공개특허공보 제2018-0005285호를 참조하면, 기판(20)은 정렬유닛에 연결된 기판지지부(400)에 의해 지지될 수 있다. 도 2의 R은 기판(20)을 지지하는 롤러를 의미한다.
기판(20)의 표면은 금속성 재료 등으로 이루어진 증착물질에 의해 코팅된다. 금속성 재료는 금속, 칼슘, 알루미늄, 바륨, 루테늄, 마그네슘, 은 등으로 이루어질 수 있다.
유지보수챔버(40)는 증발소스(10)의 유지보수를 하기 위한 구성으로, 유지보수챔버(40) 내에는 증발도가니(200)를 교체하는 로봇(41)이 구비된다. 유지보수챔버(40)는 개폐밸브(V)에 의해 진공챔버(30)와 선택적으로 연결되거나 격리된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 개폐밸브(V)는 증발소스(10)의 유지보수시 열리며, 이에 따라 진공챔버(30)와 유지보수챔버(40)가 연결된다. 이때 증발소스(10)는 이송트랙(11)을 따라 진공챔버(30)에서 유지보수챔버(40)로 이동한다. 증발소스(10)가 유지보수챔버(40)로 이동되면, 개폐밸브(V)가 닫히며, 진공챔버(30)와 유지보수챔버(40)가 격리된다. 도시되지는 않았으나, 유지보수챔버(40)는 진공펌프에 의해 진공상태를 형성한다.
도 6은 1개의 유지보수챔버(40)가 2개의 진공챔버(30)와 각각 개폐밸브(V)에 의해 연결되거나 격리되는 증발 증착 시스템(1')을 도시하고 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발소스(10)는 진공챔버(30) 내에서 기판(20)에 기상 증착물질을 공급하는 구성으로서, 분배파이프(100), 증발도가니(200), 수용하우징(300) 및 지지부(400)를 포함하여 구성된다. 증발소스(10)는 진공챔버(30) 내에서 이송트랙(11)을 따라 수평방향으로 이동하면서 세워진 기판(20)의 전면에 기상 증착물질을 배출한다. 도 1 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발소스(10)로서, 한 쌍의 분배파이프(100)와 한 쌍의 증발도가니(200)를 포함하는 타입을 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 분배파이프(100)는 노즐(110)을 통해 기상 증착물질을 배출하는 구성으로서, 세로방향으로 길게 형성된다. 분배파이프(100)의 내부에는 세로방향으로 긴 내부공간이 형성된다. 분배파이프(100)에는 복수의 노즐(110)이 길이방향을 따라 형성된다.
자세하게 도시되지는 않았으나, 분배파이프(100)는 다층구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 분배파이프(100)는 내부공간의 경계를 형성하고 기상 증착물질과 접촉하는 제1층, 히터가 설치된 제2층, 히터의 열에너지를 제2층 쪽으로 반사하는 제3층, 분배파이프(100)의 바깥면을 형성하고 냉매가 흐르는 제4층 등의 다층구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 분배파이프(100)의 다층구조는 히터의 열에너지 효율을 극대화하는 구조를 형성한다. 분배파이프(100)의 다층구조는 대한민국 등록특허공보 제685431호, 대한민국 등록특허공보 제928136호에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 상세한 설명을 생략하고자 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)는 증착물질(미도시)을 수용하는 구성으로서, 분배파이프(100)의 아래에 배치된다. 자세하게 도시되지는 않았으나, 증발도가니(200)는 다층구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 증발도가니(200)는 증착물질과 접촉하는 제1층, 히터가 설치된 제2층, 히터의 열에너지를 제2층 쪽으로 반사하는 제3층 등의 다층구조로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)의 상단부에는 제1 플랜지(P1)가 형성되고, 분배파이프(100)의 하단부에는 제2 플랜지(P2)가 형성된다. 분배파이프(100)와 증발도가니(200)는 플랜지 접속구조에 의해 연결된다. 도시되지는 않았으나, 제1 플랜지(P1)와 제2 플랜지(P2)는 체결용 클램프나 볼트체결에 의해 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수용하우징(300)은 증발도가니(200)를 수용하는 구성으로서, 지지부(400)의 상측에 형성된다. 수용하우징(300)은 수용부(310) 및 도어부(320)를 포함하여 구성된다. 도 2에는 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)만 도시되고, 수용부(310) 및 도어부(320)의 도시는 생략되었다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수용부(310)는 제1 히터(H1)가 결합된 구성으로서, 내부에 증발도가니(200)를 수용하는 공간을 형성한다. 수용부(310)에는 증발도가니(200)가 드나들 수 있게 증발도가니(200)를 측방향으로 노출시키는 개구가 형성된다. 도어부(320)는 제2 히터(H2)가 결합된 구성으로서, 개구를 개방하거나 폐쇄하게 된다. 도어부(320)는 회전하여 개구를 측방향으로 개방하거나 폐쇄한다. 도어부(320)에는 도어부(320)를 회전시키기 위한 액추에이터(미도시)가 설치된다.
도 2(a) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는 함께 증발도가니(200)를 가열하는 구성으로서, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 증발도가니(200)의 외면에 밀착된다. 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 증발도가니(200)의 측면을 함께 둘러싸며 증발도가니(200)에 열에너지를 전달하게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지지부(400)는 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)를 지지하는 구성으로서, 이송트랙(11)에 이동 가능하게 장착된다. 대한민국 공개특허공보 제2018-0005285호를 참조하면, 지지부(400)에는 이송력을 형성하는 전동장치가 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지지부(400)에는 분배파이프(100)를 지지하는 지지프레임(420)이 형성될 수 있다. 지지프레임(420)은 지지부(400)의 상부에 형성된다. 분배파이프(100)는 지지프레임(420)에 결합되어 유동이 차단된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지부(400)에는 증발도가니(200)를 승강시키는 액추에이터(410)가 설치된다. 액추에이터(410)는 구동부(411), 승강패널(412), 안착패널(413) 및 탄성부재(414)를 포함하여 구성된다. 구동부(411)는 증발도가니(200)를 승강시키는 힘을 형성하는 구성으로서, 유압 실린더나 리니어 액추에이터(linear actuator)로 구비된다. 구동부(411)는 유압이나 모터의 구동력에 의해 로드가 승강하는 구조를 형성한다.
승강패널(412)은 구동부(411)에 의해 승강하는 구성으로서, 구동부(411)의 로드 상단에 결합된다. 안착패널(413)은 증발도가니(200)가 안착되는 구성으로서, 승강패널(412)의 위쪽에 배치된다. 승강패널(412)과 안착패널(413)은 각각 평판형태로 제작될 수 있다.
탄성부재(414)는 증발도가니(200)와 분배파이프(100)의 접촉면을 밀착시키는 구성으로서, 안착패널(413)과 승강패널(412) 사이에 개재된다. 탄성부재(414)는 압축스프링으로 구비될 수 있다. 승강패널(412)과 안착패널(413)은 탄성부재(414)에 의해 세로방향으로 이격된다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200) 교체시 분배파이프(100)와 증발도가니(200)의 연결부위는 탄성부재(414)의 압축력에 의해 밀착된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 안착패널(413)에는 세로바(B)가 형성되고, 승강패널(412)에는 세로바(B)가 삽입되는 삽입홀이 형성된다. 삽입홀에는 도면부호를 표기하지 않았다. 삽입홀은 세로방향으로 형성된 구멍으로 이해되어야 한다.
세로바(B)는 삽입홀 내에서 상하방향(Y)으로 슬라이드 이동하게 된다. 세로바(B)의 하단부에는 승강패널(412)의 저면에 걸리는 걸림부(K)가 형성된다. 걸림부(K)는, 탄성부재(414)의 탄성 회복시 안착패널(413)과 승강패널(412)의 최대 이격거리에서 승강패널(412)의 저면에 걸리게 된다.
OLED 기판에 증착물질을 증착하는 과정에는 다양한 난제들이 존재한다. 하나의 예로는, 증착물질은 증발용기의 용량에 종속하여 증발용기 내에 제한적으로 수용되는데, 증발용기의 용량은 대형 기판에 원하는 수준의 박막을 형성하는데에 사용되는 증착물질의 총량보다 적으므로, 대형 기판에 증착물질의 박막을 원하는 수준까지 증착시키기 위해서는 도가니를 수회 내지 수십 회 교체해야 한다.
도가니 교체는 작업자의 수작업에 의해 행하여지므로, 도가니를 교체하는 작업공간에는 대기압 환경이 조성된다. 작업공간 내부에 여과된 기체를 투입한다고 하더라도 여과과정에서 불순물이나 수분을 완전히 제거하기는 어려우므로, 증착물질, 특히 유기물의 증착물질로 기체에 함유된 불순물(또는 산소, 수분)이 쉽게 침투된다.
로봇을 이용하여 도가니를 교체하는 방안을 고려해볼 수도 있으나, 도가니와 튜브가 플랜지부의 볼트체결이나 클램프체결에 의해 결합력을 형성하므로, 도가니 이동용 로봇과 함께 플랜지부 체결용 로봇을 투입해야만 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 수용하우징(300) 및 액추에이터(410)를 형성하여 로봇(41)을 이용한 증발도가니(200)의 교체를 용이하게 한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)을 통한 증발도가니(200)의 교체과정을 설명하고자 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)는 수용하우징(300) 내에서 제1 히터(H1)와 제2 히터(H2)에 의해 가열된다. 증발도가니(200)에 있는 증착물질은 제1 히터(H1)와 제2 히터(H2)의 열에너지에 의해 가열되어 기상으로 변환된다.
증발소스(10)는 진공챔버(30) 내에서 이송트랙(11)을 따라 수평방향으로 이동하며 기판(20)에 기상 증착물질을 배출한다. 진공챔버(30)는 진공펌프에 의해 진공상태를 형성한다. 지지부(400)는 이송트랙(11)에 이동 가능하게 장착된다. 지지부(400)에는 이송력을 형성하는 전동장치가 설치된다.
증착물질은 증발도가니(200)의 용량에 종속하여 증발도가니(200) 내에 제한적으로 수용되므로, 대형 기판에 증착물질의 박막을 원하는 수준까지 증착시키기 위해서는 증발도가니(200)를 수회 내지 수십 회 교체해야 한다. 유지보수챔버(40) 내에는 증발도가니(200)를 교체하는 로봇(41)이 구비된다. 유지보수챔버(40)는 개폐밸브(V)에 의해 진공챔버(30)와 선택적으로 연결되거나 격리된다.
개폐밸브(V)는 증발소스(10)의 유지보수시 열리며, 이에 따라 진공챔버(30)와 유지보수챔버(40)가 연결된다. 이때 증발소스(10)는 이송트랙(11)을 따라 진공챔버(30)에서 유지보수챔버(40)로 이동한다. 증발소스(10)가 유지보수챔버(40)로 이동되면, 개폐밸브(V)는 닫히며, 이에 따라 진공챔버(30)와 유지보수챔버(40)가 격리된다. 유지보수챔버(40)는 진공펌프에 의해 진공상태를 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)의 교체를 위해 우선적으로 액추에이터(410)가 작동한다. 도 2(a)에 도시된 상태에서 제어부는 구동부(411)를 작동시켜 승강패널(412)을 하강시킨다. 승강패널(412)이 하강하더라도, 걸림부(K)가 승강패널(412)의 저면에 걸리기 전까지는 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 안착패널(413)의 높이가 유지된다.
따라서, 제1 플랜지(P1)는, 걸림부(K)가 승강패널(412)의 저면에 걸리기 전까지 제2 플랜지(P2)에 밀착된 상태를 유지한다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 이후 걸림부(K)가 승강패널(412)의 저면에 걸린 시점부터, 안착부재는 승강패널(412)과 함께 하강하며, 제1 플랜지(P1)와 제2 플랜지(P2)는 이격된다.
그리고 나서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)의 교체를 위해 도어부(320)가 개방된다. 도어부(320)에는 도어부(320)를 회전시키기 위한 액추에이터(미도시)가 설치된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유지보수챔버(40)에는 증발도가니(200)를 수용하는 테이블(42)이 구비된다. 로봇(41)은 수용부(310)로부터 사용이 완료된 증발도가니(200)를 꺼내 테이블(42)에 안착시킨다. 그리고 나서 로봇(41)은 새로운 증발도가니(200)를 테이블(42)에서 수용부(310) 안쪽으로 이동시킨다.
새로운 증발도가니(200)가 수용부(310) 내로 이동되면 도어부(320)가 개구를 폐쇄한다. 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 함께 증발도가니(200)의 외면에 밀착된다.
따라서 제1 플랜지(P1)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄하는 과정에서 제2 플랜지(P2)의 바로 아래 정확한 위치에 정렬된다. 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 증발도가니(200)의 측면을 함께 둘러싸며 증발도가니(200)에 열에너지를 전달하게 된다.
그리고 나서 제1 플랜지(P1)와 제2 플랜지(P2)의 연결을 위해 액추에이터(410)가 작동한다. 제어부는 구동부(411)를 작동시켜 승강패널(412)을 상승시킨다. 안착패널(413)은, 제1 플랜지(P1)가 제2 플랜지(P2)에 밀착되기 전까지 승강패널(412)과 함께 상승한다. 안착패널(413)은, 제1 플랜지(P1)가 제2 플랜지(P2)에 밀착되기 전까지 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 승강패널(412)과의 높이차이가 유지된다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 제1 플랜지(P1)가 제2 플랜지(P2)에 밀착된 이후부터, 승강패널(412)이 상승하더라도 안착패널(413)은 상승하지 않고 높이를 유지한다. 제1 플랜지(P1)가 제2 플랜지(P2)에 밀착된 이후부터, 승강패널(412)이 상승하면서 탄성부재(414)는 승강패널(412)과 안착패널(413) 사이에서 압축된다. 따라서, 제1 플랜지(P1)와 제2 플랜지(P2)는 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 긴밀히 밀착된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 증발도가니(200) 교체시 도어부(320)가 수용부(310)의 개구를 닫으면, 제1 히터(H1)와 제2 히터(H2)가 증발도가니(200)의 외면에 밀착되어, 제1 플랜지(P1)가 제2 플랜지(P2)의 바로 아래에 정확하게 정렬된다.
그리고 나서 액추에이터(410)가 작동하면, 제1 플랜지(P1)와 제2 플랜지(P2)는 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 긴밀히 밀착된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 유지보수챔버(40)에서 1대의 로봇(41)으로 증발도가니(200)를 간단히 교체하면서도, 연결부위에서 긴밀한 결합력을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발소스(10)의 개략적 단면도이다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발소스(10)는, 진공챔버(30) 내에서 기판(20)에 기상 증착물질을 공급하는 구성으로서, 분배파이프(100), 증발도가니(200), 수용하우징(300) 및 지지부(400)를 포함하여 구성된다. 증발소스(10)는 진공챔버(30) 내에서 이송트랙(11)을 따라 수평방향으로 이동하면서 세워진 기판(20)의 전면에 기상 증착물질을 배출한다.
분배파이프(100)는 노즐(110)을 통해 기상 증착물질을 배출하는 구성으로서, 세로방향으로 길게 형성된다. 분배파이프(100)의 내부에는 세로방향으로 긴 내부공간이 형성된다. 분배파이프(100)에는 복수의 노즐(110)이 길이방향을 따라 형성된다.
도시되지는 않았으나, 분배파이프(100)는 다층구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 분배파이프(100)는 내부공간의 경계를 형성하고 기상 증착물질과 접촉하는 제1층, 히터가 설치된 제2층, 히터의 열에너지를 제2층 쪽으로 반사하는 제3층, 분배파이프(100)의 바깥면을 형성하고 냉매가 흐르는 제4층 등의 다층구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 분배파이프(100)의 다층구조는 히터의 열에너지 효율을 극대화하는 구조를 형성한다. 분배파이프(100)의 다층구조는 대한민국 등록특허공보 제685431호, 대한민국 등록특허공보 제928136호에 개시된 바와 같이 널리 공지된 기술이므로 상세한 설명을 생략하고자 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)는 증착물질을 수용하는 구성으로서, 분배파이프(100)의 아래에 배치된다. 자세하게 도시되지는 않았으나, 증발도가니(200)는 다층구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 증발도가니(200)는 증착물질과 접촉하는 제1층, 히터가 설치된 제2층, 히터의 열에너지를 제2층 쪽으로 반사하는 제3층 등의 다층구조로 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200)의 상단부에는 제1 연결부(210)가 형성되고, 분배파이프(100)의 하단부에는 제2 연결부(120)가 형성된다. 제1 연결부(210) 및 제2 연결부(120)에는 각각 나사결합부(NP)와 탄성밀착부(EP)가 형성된다.
나사결합부(NP)는 승강패널(412)의 회전에 의해 서로 나사결합되는 부분이다. 제1 연결부(210)의 나사결합부(NP)에는 수나사가 형성되고, 제2 연결부(120)의 나사결합부(NP)에는 암나사가 형성된다. 탄성밀착부(EP)는 탄성부재(414)의 압축력에 의해 서로 밀착되는 부분이다. 제1 연결부(210)의 탄성밀착부(EP)에는 기밀을 위해 개스킷(G)이 결합된다.
도 3을 참조하면, 수용하우징(300)은 증발도가니(200)를 수용하는 구성으로서, 지지부(400)의 상측에 형성된다. 수용하우징(300)은 수용부(310) 및 도어부(320)를 포함하여 구성된다.
수용부(310)는 제1 히터(H1)가 결합된 구성으로서, 내부에 증발도가니(200)를 수용하는 공간을 형성한다. 수용부(310)에는 증발도가니(200)가 드나드는 개구가 형성된다. 도어부(320)는 제2 히터(H2)가 결합된 구성으로서, 개구를 개방하거나 폐쇄하게 된다. 도어부(320)는 회전하여 개구를 개방하거나 폐쇄한다. 도어부(320)에는 도어부(320)를 회전시키기 위한 액추에이터(미도시)가 설치된다.
제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는 함께 증발도가니(200)를 가열하는 구성으로서, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 증발도가니(200)의 외면에 밀착된다. 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 증발도가니(200)의 측면을 함께 둘러싸며 증발도가니(200)에 열에너지를 전달하게 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지부(400)는 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)를 지지하는 구성으로서, 이송트랙(11)에 이동 가능하게 장착된다. 대한민국 공개특허공보 제2018-0005285호를 참조하면, 지지부(400)에는 이송력을 형성하는 전동장치가 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지지부(400)에는 분배파이프(100)를 지지하는 지지프레임(420)이 형성될 수 있다. 지지프레임(420)은 지지부(400)의 상부에 형성된다. 분배파이프(100)는 지지프레임(420)에 결합되어 유동이 차단된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 지지부(400)에는 증발도가니(200)를 승강 및 회전시키는 액추에이터(410)가 설치된다. 액추에이터(410)는 구동부(411), 승강패널(412), 안착패널(413) 및 탄성부재(414)를 포함하여 구성된다. 구동부(411)는 증발도가니(200)를 승강 및 회전시키는 힘을 형성하는 구성으로서, 대한민국 등록특허공보 제1679170호 직선·회전 복합 액추에이터 시스템으로 구비될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 승강패널(412)은 구동부(411)에 의해 승강 및 회전하는 구성으로서, 구동부(411)의 로드 상단에 결합된다. 안착패널(413)은 증발도가니(200)가 안착되는 구성으로서, 승강패널(412)의 위쪽에 배치된다. 승강패널(412)과 안착패널(413)은 각각 평판형태로 제작될 수 있다.
안착패널(413)에는 승강패널(412)의 회전중심을 기준으로 비대칭형의 돌출부(P)가 형성되며, 증발도가니(200)의 저면에는 돌출부(P)가 삽입되는 삽입홈(201)이 형성된다. 따라서, 증발도가니(200)는, 돌출부(P)가 삽입홈(201)에 삽입된 상태에서 승강패널(412)과 함께 회전하게 된다.
탄성부재(414)는 증발도가니(200)와 분배파이프(100)의 접촉면을 밀착시키는 구성으로서, 안착패널(413)과 승강패널(412) 사이에 개재된다. 탄성부재(414)는 압축스프링으로 구비될 수 있다. 승강패널(412)과 안착패널(413)은 탄성부재(414)에 의해 세로방향으로 이격된다. 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 증발도가니(200) 교체시 분배파이프(100)와 증발도가니(200)의 연결부위는 탄성부재(414)의 압축력에 의해 나사결합된 후 밀착된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안착패널(413)에는 세로바(B)가 형성되고, 승강패널(412)에는 세로바(B)가 삽입되는 삽입홀이 형성된다. 삽입홀은 세로방향으로 형성된다. 세로바(B)는 삽입홀 내에서 상하방향(Y)으로 슬라이드 이동하게 된다. 삽입홀에는 도면부호를 표기하지 않았다.
안착패널(413)과 승강패널(412)은 세로바(B)에 의해 상대회전이 구속되어 승강패널(412)의 회전중심을 기준으로 함께 회전하게 된다. 세로바(B)의 하단부에는 승강패널(412)의 저면에 걸리는 걸림부(K)가 형성된다. 걸림부(K)는, 탄성부재(414)의 탄성 회복시 안착패널(413)과 승강패널(412)의 최대 이격거리에서 승강패널(412)의 저면에 걸리게 된다.
OLED 기판에 증착물질을 증착하는 과정에는 다양한 난제들이 존재한다. 하나의 예로는, 증착물질은 증발용기의 용량에 종속하여 증발용기 내에 제한적으로 수용되는데, 증발용기의 용량은 대형 기판에 원하는 수준의 박막을 형성하는데에 사용되는 증착물질의 총량보다 적으므로, 대형 기판에 증착물질의 박막을 원하는 수준까지 증착시키기 위해서는 도가니를 수회 내지 수십 회 교체해야 한다.
도가니 교체는 작업자의 수작업에 의해 행하여지므로, 도가니를 교체하는 작업공간에는 대기압 환경이 조성된다. 작업공간 내부에 여과된 기체를 투입한다고 하더라도 여과과정에서 불순물이나 수분을 완전히 제거하기는 어려우므로, 증착물질, 특히 유기물의 증착물질로 기체에 함유된 불순물(또는 산소, 수분)이 쉽게 침투된다.
로봇을 이용하여 도가니를 교체하는 방안을 고려해볼 수도 있으나, 도가니와 튜브가 플랜지부의 볼트체결이나 클램프체결에 의해 결합력을 형성하므로, 도가니 이동용 로봇과 함께 플랜지부 체결용 로봇을 투입해야만 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 로봇(41)을 이용한 증발도가니(200)의 교체를 용이하게 한다. 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)을 통한 증발도가니(200)의 교체과정을 설명하고자 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 증발도가니(200)는 수용하우징(300) 내에서 제1 히터(H1)와 제2 히터(H2)에 의해 가열된다. 증발도가니(200)에 있는 증착물질은 제1 히터(H1)와 제2 히터(H2)의 열에너지에 의해 가열되어 기상으로 변환된다.
증발소스(10)는 진공챔버(30) 내에서 이송트랙(11)을 따라 수평방향으로 이동하며 기판(20)에 기상 증착물질을 배출한다. 진공챔버(30)는 진공펌프에 의해 진공상태를 형성한다. 지지부(400)는 이송트랙(11)에 이동 가능하게 장착된다. 지지부(400)에는 이송력을 형성하는 전동장치가 설치된다.
증착물질은 증발도가니(200)의 용량에 종속하여 증발도가니(200) 내에 제한적으로 수용되므로, 대형 기판에 증착물질의 박막을 원하는 수준까지 증착시키기 위해서는 증발도가니(200)를 수회 내지 수십 회 교체해야 한다. 유지보수챔버(40) 내에는 증발도가니(200)를 교체하는 로봇(41)이 구비된다. 유지보수챔버(40)는 개폐밸브(V)에 의해 진공챔버(30)와 선택적으로 연결되거나 격리된다.
개폐밸브(V)는 증발소스(10)의 유지보수시 열리며, 이에 따라 진공챔버(30)와 유지보수챔버(40)가 연결된다. 이때 증발소스(10)는 이송트랙(11)을 따라 진공챔버(30)에서 유지보수챔버(40)로 이동한다. 증발소스(10)가 유지보수챔버(40)로 이동되면, 개폐밸브(V)는 닫히며, 이에 따라 진공챔버(30)와 유지보수챔버(40)가 격리된다. 유지보수챔버(40)는 진공펌프에 의해 진공상태를 형성한다.
도 5를 참조하면, 증발도가니(200)의 교체를 위해 우선적으로 액추에이터(410)가 작동한다. 도 5(c)에 도시된 상태에서 제어부는 구동부(411)를 작동시켜 나사결합부(NP)의 나사결합이 풀리는 방향으로 승강패널(412)을 회전시킨다.
상술한 바와 같이, 안착패널(413)과 승강패널(412)은 세로바(B)에 의해 상대회전이 구속되어 승강패널(412)의 회전중심을 기준으로 함께 회전하게 된다. 그리고 안착패널(413)에는 승강패널(412)의 회전중심을 기준으로 비대칭형의 돌출부(P)가 형성되며, 증발도가니(200)의 저면에는 돌출부(P)가 삽입되는 삽입홈(201)이 형성된다. 따라서, 증발도가니(200)는, 돌출부(P)가 삽입홈(201)에 삽입된 상태에서 승강패널(412)과 함께 회전하게 된다.
나사결합부(NP)의 나사결합이 풀리면, 제어부는 구동부(411)를 작동시켜 승강패널(412)을 하강시킨다. 5(b)를 참조하면, 승강패널(412)이 하강하더라도, 걸림부(K)가 승강패널(412)의 저면에 걸리기 전까지는 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 안착패널(413)의 높이가 유지된다.
따라서, 한 쌍의 탄성밀착부(EP)는, 걸림부(K)가 승강패널(412)의 저면에 걸리기 전까지 서로 밀착된 상태를 유지한다. 이후 걸림부(K)가 승강패널(412)의 저면에 걸린 시점부터 안착부재는 승강패널(412)과 함께 하강하며, 제1 연결부(210)와 제2 연결부(120)는 서로 이격된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 그리고 나서 증발도가니(200)의 교체를 위해 도어부(320)가 개방된다. 도어부(320)에는 도어부(320)를 회전시키기 위한 액추에이터(미도시)가 설치된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유지보수챔버(40)에는 증발도가니(200)를 수용하는 테이블(42)이 구비된다. 로봇(41)은 수용부(310)로부터 사용이 완료된 증발도가니(200)를 꺼내 테이블(42)에 안착시킨다. 그리고 나서 로봇(41)은 새로운 증발도가니(200)를 테이블(42)에서 수용부(310) 안쪽으로 이동시킨다.
새로운 증발도가니(200)가 수용부(310) 내로 이동되면 도어부(320)가 개구를 폐쇄한다. 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 함께 증발도가니(200)의 외면에 밀착된다.
따라서 제1 플랜지(P1)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄하는 과정에서 제2 플랜지(P2)의 바로 아래 정확한 위치에 정렬된다. 제1 히터(H1) 및 제2 히터(H2)는, 도어부(320)가 개구를 폐쇄한 상태에서 증발도가니(200)의 측면을 함께 둘러싸며 증발도가니(200)에 열에너지를 전달하게 된다.
그리고 나서 제1 플랜지(P1)와 제2 플랜지(P2)의 연결을 위해 액추에이터(410)가 작동한다. 제어부는 구동부(411)를 작동시켜 승강패널(412)을 상승시킨다.
안착패널(413)은, 제1 연결부(210)가 제2 연결부(120)에 밀착되기 전까지 승강패널(412)과 함께 상승한다. 안착패널(413)은, 제1 연결부(210)가 제2 연결부(120)에 밀착되기 전까지 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 승강패널(412)과의 높이차이가 유지된다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(210)가 제2 연결부(120)에 밀착된 이후부터, 승강패널(412)이 상승하더라도 안착패널(413)은 상승하지 않고 높이를 유지한다. 제1 연결부(210)가 제2 연결부(120)에 밀착된 이후부터, 승강패널(412)이 상승하면서 탄성부재(414)는 승강패널(412)과 안착패널(413) 사이에서 압축된다. 도 5(b)에 도시된 상태에서 제어부는 구동부(411)를 작동시켜 한 쌍의 나사결합부(NP)가 나사결합되는 방향으로 승강패널(412)을 회전시킨다.
상술한 바와 같이, 안착패널(413)과 승강패널(412)은 세로바(B)에 의해 상대회전이 구속되어 승강패널(412)의 회전중심을 기준으로 함께 회전하게 된다. 그리고 안착패널(413)에는 승강패널(412)의 회전중심을 기준으로 비대칭형의 돌출부(P)가 형성되며, 증발도가니(200)의 저면에는 돌출부(P)가 삽입되는 삽입홈(201)이 형성된다.
따라서, 증발도가니(200)는, 돌출부(P)가 삽입홈(201)에 삽입된 상태에서 승강패널(412)과 함께 회전하게 된다. 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 탄성밀착부(EP)는 나사결합부(NP)의 나사결합이 완료된 이후 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 긴밀히 밀착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 증발도가니(200) 교체시 도어부(320)가 수용부(310)의 개구를 닫으면, 제1 히터(H1)와 제2 히터(H2)가 증발도가니(200)의 외면에 밀착되어, 제1 플랜지(P1)가 제2 플랜지(P2)의 바로 아래에 정확하게 정렬된다.
그리고 나서 액추에이터(410)가 작동하면, 한 쌍의 나사결합부(NP)는 나사결합력에 의해 긴밀히 밀착되고, 한 쌍의 탄성밀착부(EP)는 탄성부재(414)의 탄성 회복력에 의해 긴밀히 밀착된다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 시스템(1)은, 유지보수챔버(40)에서 1대의 로봇(41)으로 증발도가니(200)를 간단히 교체하면서도, 연결부위에서 긴밀한 결합력을 형성할 수 있다.
도 7 및 도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스(10')의 개략적 분해 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스(10')는, OLED(Organic Light Emitting Diode) 제조용 기판 등에 유기물, 무기물, 금속 등을 증발시켜 증착하는 OLED 증착기에 사용되는 것이며, 증착물질을 담는 증발도가니(200)와 이와 연결되는 분배파이프(100)가 서로 결합 및 분리되도록 이루어지는 것이다.
그리고 본 발명의 또 다른 실시예는 Al, Ag, Mg, LiF과 같은 고온용 증착물질의 증발에 적합하며, 특히 증착물질로서 Al, Ag가 사용될 때 적합하다. 이하, 본 발명에서는 증발도가니(200)가 형성되는 쪽을 아래쪽, 분배파이프(100)가 형성되는 쪽을 위쪽으로 정하여 설명하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스(10')는, 증착공정에서의 진공챔버(30) 내부에 구비되며, 증발도가니(200), 제1 인터포저(I1), 분배파이프(100) 및 제2 인터포저(I2)를 포함하여 이루어질 수 있고, 이러한 구성이 상하방향(Y)에서 적층되어 결합될 수 있다. 그리고 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스(10')는 좌우방향(X)에서 대칭된 형태로 이루어질 수 있다. 증발도가니(200)는 용기부(220) 및 제1 플랜지(P1)를 포함하여 이루어질 수 있다.
용기부(220)는 상측으로 개구된 용기 형태를 이루고 내부에 증착물질이 수용된다. 이에 따라 용기부(220)는 바닥(221)과 측벽(222)이 구비되고, 측벽(222)은 상하방향(Y)의 축을 기준으로 원주방향 전체를 따라 형성(전,후,좌,우 모든 방향에 형성)됨은 물론이다. 용기부(220)의 외부(증착물질이 수용되는 공간의 바깥)에는, 용기부(220)에 담긴 증착물질을 가열할 수 있도록 열선과 같은 히터(50)가 형성될 수 있다.
제1 플랜지(P1)는 용기부(220)의 상단에서 직경이 확장되는 형태로 이루어지고, 용기부(220)와 일체로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제1 플랜지(P1)는 상하방향(Y)의 축을 기준으로 원주방향 전체를 따라 형성됨은 물론이다. 그리고 단면상, 제1 플랜지(P1)는 용기부(220)의 측벽(222)과 직교하는 방향을 따라 이루어지는 것이 바람직하다.
제1 인터포저(I1)는 증발도가니(200)와 별개로 이루어진 후 증발도가니(200)에 고정결합된다. 특히, 제1 인터포저(I1)는 증발도가니(200)의 상측에서 제1 플랜지(P1)에 밀착된 형태로 결합된다. 상측에서 바라볼 때, 제1 인터포저(I1)는 제1 플랜지(P1)와 동일한 형상 및 크기로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 인터포저(I1) 및 제1 플랜지(P1)는 각각 상단면 및 하단면이 편평한 원형 링 형태로 이루어질 수 있고, 또는 제1 인터포저(I1) 및 제1 플랜지(P1)는 상단면 및 하단면이 편평한 사각형 링 형태로 이루어질 수 있다.
제1 인터포저(I1)는 단일의 소재로 이루어질 수 있고(도 7 참조), 또는 표면에 제1 코팅층(C1)이 형성된 형태로 이루어질 수 있다.(도 8 참조) 제1 인터포저(I1)와 제1 플랜지(P1)는 전체 면적에 걸쳐 서로 긴밀하게 접촉하도록 그 면(접촉면)이 이루어질 수 있으며, 필요시 적절한 표면가공이 이루어질 수 있다.
분배파이프(100)는 증발도가니(200)와 결합되어 증발된 증착물질이 이동하는 통로를 이루며 이동채널 및 제2 플랜지(P2)를 포함하여 이루어진다. 다만, 분배파이프(100)는 증발도가니(200)와 직접 접촉하면서 결합되는 것은 아니고, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)를 매개로 하여 결합된다. 즉, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)는 분배파이프(100)와 증발도가니(200)의 직접적인 접촉을 차단한다.
이동채널은, 증발도가니(200)의 용기부(220) 내부에서 증발된 증착물질이 이동하는 통로를 이루는 것이며, 이는 적용되는 OLED 증착기의 조건에 따라 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 이동채널은 노즐(110)과 연통되고, 노즐(110)을 통하여 증발된 증착물질이 토출된 후 기판(20)에 증착되게 된다.
제2 플랜지(P2)는 이동채널의 하단에서 직경이 확장되는 형태로 이루어지고, 이동채널과 일체로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제2 플랜지(P2)는 상하방향(Y)의 축을 기준으로 원주방향 전체를 따라 형성됨은 물론이다. 그리고 단면상, 제2 플랜지(P2)는 이동채널의 측벽(222)과 직교하는 방향을 따라 이루어지는 것이 바람직하고, 증발도가니(200)와 결합됨에 있어서 제1 플랜지(P1)와 평행하게 이루어진다.
제2 인터포저(I2)는 분배파이프(100)와 별개로 이루어진 후 분배파이프(100)에 고정결합된다. 특히 제2 인터포저(I2)는 분배파이프(100)의 하측에서 제2 플랜지(P2)에 밀착된 형태로 결합된다. 하측에서 바라볼 때, 제2 인터포저(I2)는 제2 플랜지(P2)와 동일한 형상 및 크기로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 인터포저(I2) 및 제2 플랜지(P2)는 각각 상단면 및 하단면이 편평한 원형 링 형태로 이루어질 수 있고, 또는 제2 인터포저(I2) 및 제2 플랜지(P2)는 상단면 및 하단면이 편평한 사각형 링 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상측에서 바라볼 때, 제2 인터포저(I2)는 제1 인터포저(I1)와 동일한 형상 및 크기로 이루어질 수 있다. 제2 인터포저(I2)는 단일의 소재로 이루어질 수 있고(도 7 참조), 또는 표면에 제2 코팅층(C2)이 형성된 형태로 이루어질 수 있다.(도 8 참조)
제2 인터포저(I2)와 제2 플랜지(P2)는 전체 면적에 걸쳐 서로 긴밀하게 접촉하도록 접촉면이 이루어질 수 있으며, 필요시 표면가공이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 제1 인터포저(I1)와 제2 인터포저(I2)는 전체 면적에 걸쳐 서로 긴밀하게 접촉하도록 접촉면이 이루어질 수 있으며, 필요시 표면가공이 이루어지도록 할 수 있다.
제1 플랜지(P1), 제1 인터포저(I1), 제2 인터포저(I2) 및 제2 플랜지(P2)는 별도의 고정수단(미도시)을 통하여 서로 적층된 형태로 고정결합될 수 있다. 고정수단으로는, 통상의 볼트, 클램프 등이 사용될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 또 다른 실시예에서 증발도가니(200)와 분배파이프(100)는 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)가 개재된 상태로 결합되게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스(10')에서, 상술한 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)는 증착물질과의 관계에서 비젖음성(Non-wettable)인 소재로 이루어진다. 특히, 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)가 증착물질과의 관계에서 젖음성(wettable)인 소재로 이루어질 때, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)는 증착물질과의 관계에서 비젖음성인 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
예컨대, 증착물질이 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)일 경우, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)는 각각 그라파이트(Graphite), PBN(Pyrolytic Boron Nitride), AlN(aluminium nitride) 등으로 이루어질 수 있고, 특히 그라파이트로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
또한, 증착물질이 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)일 경우, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)는 PG(Pyrolytic Graphite), PBN(Pyrolytic Boron Nitride) 또는 유리질(Glassy)이 코팅된 그라파이트(Graphite)일 수 있다.
즉, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)를 이루는 모재가 그라파이트(Graphite)일 때 제1 코팅층(C1) 및 제2 코팅층(C2)은 PG(Pyrolytic Graphite), PBN(Pyrolytic Boron Nitride) 또는 유리질(Glassy)로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)를 이루는 모재가 임의의 금속일 때 제1 코팅층(C1) 및 제2 코팅층(C2)은 그라파이트(Graphite)로 이루어질 수 있다.
그리고 이때, 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)는 금속, 예컨대, 스테인리스스틸, 니켈, 몰리브텐, 타이타늄, 또는 텅스텐 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발소스(10')에서, 제1 플랜지(P1)와 제1 인터포저(I1), 제1 인터포저(I1)와 제2 인터포저(I2), 제2 인터포저(I2)와 제2 플랜지(P2)는 각각, 증착물질의 누출을 방지하고 안정된 결합상태를 유지하기 위하여 접촉면들이 물리적으로 최대한 밀착된 형태로 결합되는 것이 바람직하나, 증발도가니(200) 내부에 수용된 증착물질인 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)이 가열되어 증발될 때, 이러한 증발된 물질의 미세한 입자가 제1 플랜지(P1)와 제1 인터포저(I1)의 미세한 틈 사이, 제1 인터포저(I1)와 제2 인터포저(I2)의 미세한 틈 사이, 제2 인터포저(I2)와 제2 플랜지(P2)의 미세한 틈 사이를 통하여 침투할 가능성을 고려하여야 한다.
특히, 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)가 금속으로 이루어지고, 증착물질이 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속일 때, 증착물질은 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)의 내측면에서 젖음성(wettable)이므로 증발도가니(200) 및 분배파이프(100)의 내측면을 따라 이동할 수 있으며, 제1 플랜지(P1)와 제1 인터포저(I1)의 틈 사이, 제2 인터포저(I2)와 제2 플랜지(P2)의 틈 사이로 증발된 물질(증착물질)이 침투할 가능성은 상대적으로 더 커지게 된다.
그러나 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)는 증착물질과의 관계에서 비젖음성(Non-wettable)이므로, 증착물질의 입자가 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)의 틈 사이로 침투하려고 할 때 제1 인터포저(I1) 및 제2 인터포저(I2)의 표면을 따라 이동하지 못하게 되고, 결국 제1 인터포저(I1)와 제2 인터포저(I2)의 틈 사이로 증착물질이 침투할 가능성을 현저히 낮출 수 있게 된다.
이에 따라, 제1 인터포저(I1)와 제2 인터포저(I2)가 증착공정에서 서로 접합(brazing)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 증발도가니(200)와 분배파이프(100) 간의 용이한 결합 및 분리가 이루어지게 된다.
아울러, 제1 플랜지(P1)와 제1 인터포저(I1)의 틈 사이, 및 제2 인터포저(I2)와 제2 플랜지(P2)의 틈 사이로 증발된 증착물질이 침투하더라도, 이에 따라 증발도가니(200)와 분배파이프(100) 간의 결합 및 분리에 영향이 없을 뿐 아니라, 침투한 증착물질은 제1 플랜지(P1)와 제1 인터포저(I1)를 결합시키고 또한 제2 인터포저(I2)와 제2 플랜지(P2)를 결합시켜 추가적인/후속하는 증착공정에서 증착물질의 의도하지 않은 누설 및 침투를 방지할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1,1' : 증발 증착 시스템
10,10' : 증발소스
100 : 분배파이프 200 : 증발도가니
110 : 노즐 210 : 제1 연결부
120 : 제2 연결부 201 : 삽입홈
NP : 나사결합부 220 : 용기부
EP : 탄성밀착부 221 : 바닥
G : 개스킷 222 : 측벽
P2 : 제2 플랜지 P1 : 제1 플랜지
I2 : 제2 인터포저 I1 : 제1 인터포저
C2 : 제2 코팅층 C1 : 제1 코팅층
400 : 지지부 300 : 수용하우징
410 : 액추에이터 310 : 수용부
411 : 구동부 320 : 도어부
412 : 승강패널 H1 : 제1 히터
413 : 안착패널 H2 : 제2 히터
B : 세로바
K : 걸림부
P : 돌출부
414 : 탄성부재
420 : 지지프레임
20 : 기판 40 : 유지보수챔버
21 : 마스크 41 : 로봇
22 : 프레임 42 : 테이블
11,23 : 이송트랙 50 : 히터
30 : 진공챔버
V : 개폐밸브

Claims (12)

  1. 진공챔버 내에서 기판에 기상 증착물질을 공급하는 증발소스로서,
    상기 기상 증착물질을 노즐을 통해 분출하는 분배파이프;
    상기 분배파이프와 연결되고, 상기 증착물질을 수용하는 증발도가니;
    상기 증발도가니를 수용하는 수용하우징; 및
    상기 수용하우징에 설치되고, 상기 증발도가니를 가열하는 제1 히터 및 제2 히터를 포함하고,
    상기 수용하우징은,
    상기 증발도가니를 측방향으로 노출시키고, 이를 통해 상기 증발도가니를 교체할 수 있는 개구가 형성된 수용부; 및
    상기 개구를 측방향으로 개폐하도록 구성된 도어부
    를 포함하고,
    이때, 상기 제1 히터는 상기 수용부에 설치되고, 상기 제2 히터는 상기 도어부에 설치되며,
    상기 도어부가 상기 개구를 폐쇄할 때, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터는 상기 증발도가니의 측면에 밀착되어 상기 증발도가니의 측면 둘레를 둘러싸는,
    증발소스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증발도가니를 지지하는 지지부를 포함하고,
    상기 지지부에는 상기 증발도가니를 승강시키는 액추에이터가 설치되는,
    증발소스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 증발도가니를 승강시키는 힘을 형성하는 구동부;
    상기 구동부에 의해 승강하는 승강패널;
    상기 증발도가니가 안착되고, 상기 승강패널과 함께 회전하는 안착패널; 및
    상기 안착패널과 상기 승강패널 사이에 개재된 탄성부재를 포함하고,
    상기 분배파이프와 상기 증발도가니의 연결부위는 상기 탄성부재의 압축력에 의해 밀착되는,
    증발소스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증발도가니를 지지하는 지지부를 포함하고,
    상기 지지부에는 상기 증발도가니를 승강 및 회전시키는 액추에이터가 설치되는,
    증발소스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 증발도가니를 승강 및 회전시키는 힘을 형성하는 구동부;
    상기 구동부에 의해 승강 및 회전하는 승강패널;
    상기 증발도가니가 안착되고, 상기 승강패널과 함께 회전하는 안착패널; 및
    상기 안착패널과 상기 승강패널 사이에 개재된 탄성부재를 포함하고,
    상기 분배파이프와 상기 증발도가니의 연결부위는,
    상기 승강패널의 회전에 의해 나사결합되는 나사결합부; 및
    상기 탄성부재의 압축력에 의해 밀착되는 탄성밀착부를 포함하는,
    증발소스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안착패널에는 세로바가 형성되고,
    상기 승강패널에는 세로바가 삽입되어 슬라이드 이동하는 삽입홀이 형성되며,
    상기 세로바에는 상기 탄성부재의 탄성 회복시 상기 안착패널과 상기 승강패널의 최대 이격거리에서 상기 승강패널에 걸리는 걸림부가 형성되고,
    상기 안착패널에는 상기 승강패널의 회전중심을 기준으로 비대칭형의 돌출부가 형성되며,
    상기 증발도가니의 저면에는 상기 돌출부가 삽입되는 삽입홈이 형성된,
    증발소스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증발도가니의 상단부에는 제1 플랜지가 형성되고,
    상기 분배파이프의 하단부에는 제2 플랜지가 형성되며,
    상기 제1 플랜지에는 제1 인터포저가 밀착결합되고,
    상기 제2 플랜지에는 상기 제1 인터포저에 결합 및 분리되는 제2 인터포저가 밀착결합되며,
    상기 제1 인터포저 및 상기 제2 인터포저는 상기 기상 증착물질과의 관계에서 비젖음성(Non-wettable)인 소재로 이루어지는,
    증발소스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 증발도가니의 상단부에는 제1 플랜지가 형성되고,
    상기 분배파이프의 하단부에는 제2 플랜지가 형성되며,
    상기 제1 플랜지에는 제1 인터포저가 밀착결합되고,
    상기 제2 플랜지에는 상기 제1 인터포저에 결합 및 분리되는 제2 인터포저가 밀착결합되며,
    상기 제1 인터포저는 적어도 상측 표면에 제1 코팅층이 형성되고,
    상기 제2 인터포저는 적어도 하측 표면에 제2 코팅층이 형성되며,
    상기 제1 코팅층 및 상기 제2 코팅층은 상기 기상 증착물질과의 관계에서 비젖음성(Non-wettable)인 소재로 이루어지는,
    증발소스.
  10. 기판을 수용하는 진공챔버; 및
    상기 기판에 기상 증착물질을 공급하는 증발소스를 포함하고,
    상기 증발소스는,
    상기 기상 증착물질을 노즐을 통해 분출하는 분배파이프;
    상기 분배파이프와 연결되고, 상기 증착물질을 수용하는 증발도가니;
    상기 증발도가니를 수용하는 수용하우징; 및
    상기 수용하우징에 설치되고, 상기 증발도가니를 가열하는 제1 히터 및 제2 히터를 포함하고,
    상기 수용하우징은,
    상기 증발도가니를 측방향으로 노출시키고, 이를 통해 상기 증발도가니를 교체할 수 있는 개구가 형성된 수용부; 및
    상기 개구를 측방향으로 개폐하도록 구성된 도어부
    를 포함하고,
    이때, 상기 제1 히터는 상기 수용부에 설치되고, 상기 제2 히터는 상기 도어부에 설치되며,
    상기 도어부가 상기 개구를 폐쇄할 때, 상기 제1 히터와 상기 제2 히터는 상기 증발도가니의 측면에 밀착되어 상기 증발도가니의 측면 둘레를 둘러싸는,
    증발 증착 시스템.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 진공챔버와 연결되고, 개폐밸브에 의해 상기 진공챔버와 선택적으로 격리되는 유지보수챔버를 포함하고,
    상기 유지보수챔버에는 상기 개구를 통해 상기 증발도가니를 교체하는 로봇이 구비된,
    증발 증착 시스템.
KR1020180126566A 2018-10-23 2018-10-23 도가니 자동교체를 위한 증발소스 및 이를 포함하는 증발 증착 시스템 KR102310236B1 (ko)

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