KR102454832B1 - 선형 증발원 - Google Patents

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KR102454832B1
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최건훈
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조영수
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Abstract

본 실시예는 내부에 증착 공간이 형성되고 좌우 방향으로 긴 도가니; 증착 공간에 배치되고 통공이 형성된 이너 플레이트; 도가니를 가열하는 히터; 도가니의 외측에서 히터를 지지하는 히터 프레임 및 수개의 노즐이 제공되며, 도가니의 상부가 결합되고, 히터 프레임에 접촉되는 도가니 캡을 포함한다.

Description

선형 증발원{Linear Deposition Source}
본 발명은 선형 증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증착 물질을 피증착물로 증착하는 증착 장치에 관한 것이다.
증착(deposition)이란 기체 상태의 입자를, 금속, 유리(glass) 등과 같은 물체의 표면에 얇은 고체 막을 입히는 방법이다.
최근에는 TV, 휴대폰 등과 같은 전자 기기에 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이의 사용이 증가하면서, OLED 디스플레이 패널을 제조하는 장치, 공정 등에 대한 연구가 활발하다. 특히, OLED 디스플레이 패널 제조 공정은 진공 상태에서 유리 기판 등의 기판에 유기 물질을 증착시키는 공정을 포함한다.
구체적으로, 증착 공정은 유기/무기 물질이 수용된 도가니(crucible)를 가열하여 유기/무기 물질을 기체 상태로 증발시키는 공정과, 기체 상태의 유기 물질이 노즐(nozzle)을 통과하여 기판에 증착되는 공정을 포함한다.
이 때, 우수한 박막 특성 확보를 위해서는 기체 상태의 유기 물질은 기판에 균일하게 증착되어야 한다. 따라서, 증착 장치는 복수개 노즐을 통과한 기체 상태의 유기 물질을 기판의 각 영역으로 균일하게 안내해야 한다.
만약, 복수개 노즐을 통과한 기체 상태의 유기 물질을 알맞게 안내하지 못하면, 표면이 불균일한 박막이 형성된다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0015387(2012년02월21일 공개)에는 도가니가 지지대에 의해 지지되는 증착 장치가 개시되고, 증착 장치는 몸체 및 상기 몸체의 일측에 형성된 개구와 연결된 노즐을 포함하는 도가니; 상기 도가니에 인접하게 배치되는 히터; 및 상기 도가니 및 상기 히터를 수용하는 하우징; 을 포함하는 유기물 증발원을 포함하며, 상기 지지대는 도가니와 히터 프레임을 연결하는 제 1 지지대 및 히터 프레임과 하우징을 연결하는 제 2지지대를 포함한다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0015387(2012년02월21일 공개)
종래 기술에 따른 유기물 증발원은 히터의 열이 지지대를 통해 열전달이 일어나는 경우 도가니의 온도 편차를 야기하여 유기물의 차등적인 소진 또는 유기물의 변성 등의 문제점이 있다.
종래 기술에 따른 유기물 증발원은 히터에서 도가니로 전달되는 열의 열전달 경로가 짧아, 유기물의 차등적인 소진 또는 유기물의 변성이 가속될 수 있다.
본 발명의 목적은 도가니의 온도 편차를 최소화한 선형 증발원을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 도가니를 지지하는 별도의 지지대가 필요 없고, 히터 프레임과 도가니의 열전달 경로가 멀어, 유기물의 차등적인 소진 또는 유기물의 변성을 최소화할 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 히터의 열이 히터 프레임과 도가니 캡을 통해 노즐로 신속하게 전달될 수 있어, 노즐의 클로깅 발생을 최소화할 수 있는 선형 증발원을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 선형 증발원은 내부에 증착 공간이 형성되고 좌우 방향으로 긴 도가니; 증착 공간에 배치되고 통공이 형성된 이너 플레이트; 도가니를 가열하는 히터; 도가니의 외측에서 상기 히터를 지지하는 히터 프레임 및 복수개의 노즐이 제공되며, 도가니의 상부가 결합되고, 히터 프레임에 접촉되는 도가니 캡을 포함할 수 있다.
도가니는 히터 프레임과 이격되게 도가니 캡에 체결될 수 있다.
도가니 캡에는 히터 프레임에 면접촉되는 면접촉부가 하측 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
도가니 캡은 직사각형 형상일 수 있다.
면접촉부의 일 예는 복수개의 노즐 중 중앙측 노즐 보다 외곽측 노즐에 더 근접할 수 있다.
면접촉부의 다른 예는 도가니 캡의 저면에 도가니 캡의 외둘레면을 따라 띠 형상으로 형성될 수 있다.
도가니는 상부에 도가니 캡에 체결부재로 체결되는 체결 바디가 돌출될 수 있다.
도가니 캡의 저면에는 체결 바디가 수용되는 체결 바디 수용홈이 함몰 형성될 수 있다.
도가니 캡은 상기 체결바디 수용홈에 내측에 위치하는 내측 영역과, 체결바디 수용홈의 외측에 위치하는 외측 영역을 포함할 수 있다.
복수개 노즐은 내측 영역에 제공될 수 있다.
면접촉부는 외측 영역에서 돌출될 수 있다.
면접촉부는 도가니 캡의 저면에 도가니 캡의 외둘레면을 따라 띠 형상으로 형성될 수 있다.
선형 증발원은 히터 프레임의 외측에서 히터 프레임을 둘러싸는 쿨링 블록 및 쿨링 블록의 상부에 배치된 어퍼 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
선형 증발원은 히터 프레임을 지지하는 하부 플레이트; 히터 프레임의 외측에 배치된 사이드 리플렉터; 및 도가니 및 히터의 하측에 위치되도록 히터 프레임에 배치된 로어 리플텍터를 더 포함할 수 있다.
선형 증발원은 도가니 캡의 위치를 고정하는 히터 프레임 핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 도가니가 도가니 캡에 결합되고, 도가니 캡이 히터 프레임에 접촉되어, 히터 프레임이 도가니와 직접 접촉되지 않고, 도가니의 국부적인 가열을 최소화할 수 있고, 도가니 내의 불균일한 온도 분포를 최소화할 수 있고, 증착 물질의 변성을 최소화할 수 있다.
또한, 도가니가 히터 프레임에 제공된 지지대에 지지되지 않기 때문에, 지지대를 통한 도가니의 국부적인 가열을 최소화할 수 있고, 히터 프레임의 구조가 간단하다.
또한, 히터의 열이 히터 프레임과 면접촉부를 통해 도가니 캡을 신속하게 전달될 수 있고, 도가니 캡에 구비된 복수개 노즐의 클로깅을 최소화할 수 있다.
또한, 면접촉부가 중앙측 노즐 보다 외곽측 노즐에 더 근접하여, 외곽측 노즐의 클로깅을 최소화할 수 있다.
또한, 띠 형상의 면접촉부가 중앙측 노즐과 외곽측 노즐에 균일하게 열 전달할 수 있어, 중앙측 노즐과 외곽측 노즐 모두의 클로깅을 최소화할 수 있다.
또한, 체결 바디에 의한 도가니와 도가니 캡의 접촉에 의해 증착 물질의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 히터 프레임 핀에 의해 도가니 캡의 흔들림을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선형 증발원의 일부 절결 사시도,
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 도가니 캡 일 예의 저면도,
도 4은 도 2의 A-A선 단면도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 도가니 다른 일 예의 저면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증착 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 선형 증발원의 일부 절결 사시도이며, 도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 도가니 캡의 저면도이다.
증착 장치는 하우징(1)와, 기판 지지대(2) 및 선형 증발원(3)을 포함할 수 있다.
하우징(1)의 내부에는 공간(11)이 형성될 수 있다. 하우징(1)은 선형 증발원(3)에 의해 증착 물질을 기판(21)을 증착할 때, 공간(11)에 진공을 형성하는 진공 챔버일 수 있다.
기판 지지대(2)는 선형 증발원(3)과 함께 하우징(1) 내부의 공간(11)에 함께 수용될 수 있다.
기판 지지대(2)는 공간(11) 중 상측에 위치될 수 있다. 기판 지지대(2)에는 피증착물인 기판(21)이 지지될 수 있다. 기판(21)은 사각형 형상일 수 있다.
기판(21)과 선형 증발원(3)의 사이에는 선형 증발원(3)에서 기화된 증착 물질이 고르게 기판(21)으로 유도되도록 마스크(22)가 배치될 수 있다. 마스크(22)는 기판(21)의 하측에 배치될 수 있다. 마스크(22)에는 기화된 증착 물질(42)이 통과하는 통공이 형성될 수 있다.
선형 증발원(3)은 하우징(2) 내에 배치되어 기판(21)에 증착 물질(42)을 기화시킬 수 있다.
선형 증발원(3)은 도가니(4)와, 이너 플레이트(5)와, 히터(6)와, 히터 프레임(7) 및 도가니 캡(8)을 포함할 수 있다.
도가니(4)는 내부에 증착 공간(41)이 형성되고 좌우 방향으로 길게 형성될 수 있다. 도가니(4)는 전후 방향(X)의 폭 보다 좌우 방향의 길이가 긴 형상일 수 있다. 도가니(4)는 상면이 개방된 용기 형상일 수 있다.
증착 공간(41)에는 증착 물질(42)이 수용될 수 있다. 증착 물질(42)의 일 예는 유기물일 수 있다.
도가니(4)는 히터 프레임(7)에 이격되게 도가니 캡(8)에 체결될 수 있다.
도가니(4)는 상부에 도가니 캡(8)에 스크류 등의 체결부재(43)로 체결되는 체결 바디(44)가 돌출될 수 있다.
도가니(4)는 도가니 캡(8)를 관통한 후 체결 바디(44)에 체결되는 체결부재
(43)에 체결될 수 있고, 도가니 캡(8)의 하부에 고정될 수 있다. 도가니(4)는 도가니 캡(8)에 매달린 상태로 도가니 캡(8)과 일체화될 수 있다.
이너 플레이트(5)는 증착 공간(41)에 배치되고 통공(51)이 형성될 수 있다.
통공(51)은 복수개 형성될 수 있다.
이너 플레이트(5)는 도가니(4) 내부에 복수개 제공될 수 있다. 복수개 이너 플레이트(5)는 상하 방향(Z)으로 이격될 수 있다.
이너 플레이트(5)는 이너 플레이트 장착 바디(52)에 배치되거나 도가나(4)에 직접 배치될 수 있다.
이너 플레이트(5)가 이너 플레이트 장착 바디(52)에 배치되는 경우, 이너 플레이트 장착 바디(52)의 상부에는 안착부(53)가 형성되고, 안착부(53)는 도가니(4)의 상부 내둘레에 형성된 걸림턱(45)에 안착될 수 있다.
복수개 이너 플레이트(5)는 이너 플레이트 장착 바디(52)에 이격되게 지지될 수 있다.
이너 플레이트(5)가 도가나(4)에 직접 배치되는 경우, 도가니(4)의 내둘레에는 이너 플레이트(5)가 안착되는 안착홈(또는 단턱부)가 형성될 수 있다. 안착홈은 복수개 제공될 수 있고, 복수개 안착홈은 도가니(4)의 내둘레에 이격되게 형성될 수 있다. 복수개의 이너 플레이트(5)는 도가니(4)의 내둘레에 서로 이격되게 안착될 수 있다.
히터(6)는 도가니(4)를 가열할 수 있다. 히터(6)는 전기 히터를 포함할 수 있다. 히터(6)는 도가니(4)의 외둘레면을 둘러 쌀 수 있다. 히터(6)는 도가니(4)의 외측 주변에서 도가니(4)를 가열할 수 있다.
히터(6)은 도가니(4)의 외측에 배치되고 도가니(4)의 전,후,좌,우 네 면을 둘러쌀 수 있다.
히터 프레임(7)은 도가니(4)의 외측에서 히터(6)를 지지할 수 있다.
히터 프레임(7)은 내측에 히터(6)가 설치된 프레임(71)과, 프레임(71)의 하측에 제공되어 프레임(71)을 지지하는 프레임 지지대(72)를 포함할 수 있다.
도가니 캡(8)은 증착 공간(41)을 덮도록 도가니(4)의 상부에 배치될 수 있다. 도가니 캡(8)은 판 형상일 수 있고, 도가니(4)의 상단 위에 배치된 도가니 플레이트일 수 있다.
도가니 캡(8)의 상면(81)은 기판(21)과 나란할 수 있다. 도가니 캡(8)의 상면(81)은 수평할 수 있다. 도가니 캡(8)의 하면은 도가니(4)을 향할 수 있다.
도가니 캡(8)에는 도가니(4)의 상부가 결합될 수 있다. 도가니 캡(8)은 도가니(4)와 함께 도가니 어셈블리를 구성할 수 있다.
도가니 캡(8)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 노즐(82,83,84)이 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 노즐(82,83,84)는 외곽측 노즐(82,84)와, 외곽측 노즐(82,84) 사이에 위치하는 중앙측 노즐(83)을 포함할 수 있다.
외곽측 노즐(82,84)는 좌측 노즐(82)와 우측 노즐(84)를 포함할 수 있고, 좌측 노즐(82)와 우측 노즐(84) 각각은 2 내지 4 개의 노즐을 포함할 수 있다.
중앙측 노즐(83)은 8 내지 12개의 노즐을 포함할 수 있다.
도가니 캡(8)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 히터 프레임(7)에 접촉될 수 있고, 히터 프레임(7)에 지지될 수 있다. 도가니 캡(8)은 히터 프레임(7)에 안착될 수 있다.
도가니 캡(8)은 직사각형 형상일 수 있다.
도가니 캡(8)에는 히터 프레임(7)에 면접촉되는 면접촉부(85, 도 1 내지 도 3 참조)가 하측 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
면접촉부(85)는 히터 프레임(7)의 상단에 안착될 수 있다.
면접촉부(85)는 복수개의 노즐(82,83,84) 중 중앙측 노즐(83) 보다 외곽측 노즐(82)(84)에 더 근접할 수 있다.
도가니(4)가 좌우 방향으로 긴 직육면체 형상일 경우, 도가니 캡(8)은 좌우 방향으로 긴 직사각형 형상일 수 있다.
면접촉부(85)가 외곽측 노즐(82)(84)에 더 근접할 경우, 히터(6)에서 히터 프레임(7)으로 전달된 열은 면접촉부(85)를 통해 도가니 캡(8)으로 전달될 수 있고, 면접촉부(85)와 근접한 외곽측 노즐(82,84)의 클로깅은 최소화될 수 있다.
도가니 캡(8)은 면접촉부(85) 이외가 히터 프레임(7)과 이격될 수 있고, 도가니 캡(8)과 히터 프레임(7)의 사이에는 갭(G)이 형성될 수 있다.
도가니 캡(8)의 저면에는 체결 바디(44)가 수용되는 체결 바디 수용홈(86)이 함몰 형성될 수 있다.
도가니 캡(8)은 체결바디 수용홈(86)에 내측에 위치하는 내측 영역(A1)과, 체결바디 수용홈(86)의 외측에 위치하는 외측 영역(A2)을 포함할 수 있다.
복수개 노즐(82)(83)(84)은 내측 영역(A1)에 제공될 수 있다.
면접촉부(85)는 외측 영역(A2)에서 돌출될 수 있다.
선형 증발원(3)은 쿨링 블록(90)을 더 포함할 수 있다.
쿨링 블록(90)은 히터 프레임(7)의 외측에서 히터 프레임(7)을 둘러쌀 수 있다. 쿨링 블록(90)은 내부에 공간(91)이 형성될 수 있다. 도가니(4)와 히터(6)와 히터 프레임(7) 및 도가니 캡(8)은 공간(91)에 수용될 수 있다.
쿨링 블록(90)은 상면이 개방될 수 있다. 쿨링 블록(90)은 직육면체 형상일 수 있다.
쿨링 블록(90)은 히터(6)가 방출하는 열이 외부로 방출되지 않도록 차단할 수 있다.
쿨링 블록(90)는 냉각수 등의 냉매가 통과하는 냉매 튜브 또는 냉매 채널을 포함할 수 있다. 쿨링 블록(90)는 냉매 튜브 또는 냉매 채널을 포함하는 냉각수 블록을 포함한다.
선형 증발원(3)은 어퍼 리플렉터(92)를 포함할 수 있다. 어퍼 리플렉터(92)는 쿨링 블록(90)의 상부에 배치될 수 있다. 어퍼 리플렉터(92)에는 개구부(93)가 형성될 수 있다. 개구부(93)은 직사각형 형상일 수 있다.
선형 증발원(3)은 하부 플레이트(94)와, 사이드 리플렉터(96)를 포함할 수 있다.
하부 플레이트(94)는 히터 프레임(7)을 지지할 수 있다. 하부 플레이터(94)는 쿨링 블록(90)을 지지할 수 있다.
히터 프레임(7)의 하단과, 쿨링 블록(90)의 하단은 하부 플레이트(94)에 놓여질 수 있다.
사이드 리플렉터(96)는 히터 프레임(7)의 외측에 배치될 수 있다. 사이드 리플렉터(96)는 히터(6)의 주변으로 퍼지는 열을 도가니(4)의 방향으로 반사시킬 수 있다.
선형 증발원(3)은 로어 리플텍터(98)를 더 포함할 수 있다.
로어 리플렉터(98)은 도가니(4) 및 히터(6)의 하측에 위치되도록 히터 프레임(7)에 배치될 수 있다. 로어 리플렉터(98)는 도가니(4)의 하단과 이격되게 히터 프레임(7)의 내측에 위치될 있다. 로어 리플렉터(98)는 히터(6)의 하측으로 퍼지는 열을 도가니(4)의 방향으로 반사시킬 수 있다.
도 4은 도 2의 A-A선 단면도이다.
선형 증발원(3)는 도가니 캡(8)의 위치를 고정하는 히터 프레임 핀(88, 도 2 및 도 4 참조)를 포함할 수 있다.
도가니 캡(8)에는 히터 프레임 팬(88)이 관통되는 관통공(89)에 형성될 수 있다. 관통공(89)은 도가니 캡(8) 중 히터 프레임(7)의 상단을 향하는 영역에 형성될 수 있다.
히터 프레임(7)에는 핀 삽입부(79)이 형성될 수 있다.
핀 삽입부(79)에는 히터 프레임 핀(88)이 안착될 수 있고, 히터 프레임 핀(88)의 수평방향 이동을 제한할 수 있다. 프레임 핀(88)의 하단은 핀 삽입부(79)에 삽입될 수 있다.
핀 삽입부(79)는 히터 프레임(7) 상단에 함몰 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 도가니 다른 일 예의 저면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 면접촉부(85')는 도가니 캡(8)의 둘레면 주변을 따라 돌출될 수 있고, 그 전체가 히트 프레임(7)과 접촉되는 것도 가능하다.
면접촉부(85')는 도가니 캡(8)의 저면에 띠 형상으로 형성될 수 있다. 도가니 캡(8)의 저면과, 히터 프레임(7) 사이에는 갭(G)이 형성되지 않을 있고, 도가니 캡(8)은 전체 영역에 걸쳐 면접촉부(85')가 히터 프레임(7)과 접촉될 수 있다.
이 경우, 히터 프레임(7)에서 전달된 열을 면접촉부(85')를 통해 도가니 캡(8)에 고르게 전달될 수 있고, 외곽측 노즐(82,84)와, 중앙측 노즐(83) 모두에 고르게 전달 될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
4: 도가니 5: 이너 플레이트
6: 히터 7: 히터 프레임
8: 도가니 캡 41: 증착 공간
51: 통공 82,83,84: 노즐

Claims (10)

  1. 내부에 증착 공간이 형성되고 좌우 방향으로 긴 도가니;
    상기 증착 공간에 배치되고 통공이 형성된 이너 플레이트;
    도가니를 가열하는 히터;
    상기 도가니의 외측에서 상기 히터를 지지하는 히터 프레임 및
    복수개의 노즐이 제공되며, 상기 도가니의 상부가 결합되고, 상기 히터 프레임에 접촉되는 도가니 캡을 포함하며,
    상기 도가니는 상기 히터 프레임에 이격되게 상기 도가니 캡에 체결되고,
    상기 도가니 캡에는 상기 히터 프레임에 면접촉되는 면접촉부가 하측 방향으로 돌출 형성하고,
    상기 도가니 캡은 상기 면접촉부 이외가 상기 히터 프레임과 이격되어 도가니 캡과 히터 프레임의 사이에 갭이 형성하고,
    상기 도가니 캡은 직사각형 형상이고,
    상기 면접촉부는 복수개의 노즐 중 중앙측 노즐 보다 외곽측 노즐에 더 근접한 선형 증발원.
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  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니는 상부에 상기 도가니 캡에 체결부재로 체결되는 체결 바디가 돌출되고,
    상기 도가니 캡의 저면에는 상기 체결 바디가 수용되는 체결 바디 수용홈이 함몰 형성된 선형 증발원.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도가니 캡은 상기 체결바디 수용홈에 내측에 위치하는 내측 영역과, 상기 체결바디 수용홈의 외측에 위치하는 외측 영역을 포함하고,
    상기 복수개 노즐은 상기 내측 영역에 제공되고,
    상기 면접촉부는 상기 외측 영역에서 돌출된 선형 증발원.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 프레임의 외측에서 히터 프레임을 둘러싸는 쿨링 블록 및
    상기 쿨링 블록의 상부에 배치된 어퍼 리플렉터를 더 포함하는 선형 증발원.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 프레임을 지지하는 하부 플레이트;
    상기 히터 프레임의 외측에 배치된 사이드 리플렉터; 및
    상기 도가니 및 히터의 하측에 위치되도록 상기 히터 프레임에 배치된 로어 리플텍터를 더 포함하는 선형 증발원.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니 캡의 위치를 고정하는 히터 프레임 핀을 더 포함하고,
    상기 도가니 캡에는 히터 프레임 핀이 관통하는 관통공이 형성된 선형 증발원.
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