KR102480457B1 - 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 도가니 및 상기 도가니 상부에 배치된 적어도 하나의 노즐을 포함하되, 상기 각 노즐은 상측 방향으로 연장된 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 내부에 상기 노즐 바디의 길이 방향으로 형성된 복수개의 노즐 통로를 포함하는 증착 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 증착 장치에 관한 것으로, 노즐의 방사계수를 향상시켜서 쉐도우 효과를 최소화할 수 있는 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 장치(Flat Panel Display device)는 경량 및 박형 등의 특성으로 인하여, 음극선관 표시 장치(Cathode-ray Tube Display device)를 대체하는 표시 장치로 사용되고 있으며, 대표적인 예로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device; LCD)와 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting diode Display device; OLED)가 있다. 이 중, 유기전계발광표시장치는 액정표시장치에 비하여 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고 백라이트(Backlight)를 필요로 하지 않아 초박형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 유기전계발광표시장치는 유기박막에 음극(Cathode)으로부터 주입되는 전자(Electron)과 양극(Anode)으로부터 주입되는 정공(Hole)이 재결합하여 여기자를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 표시 장치이다.
상기 유기전계발광표시장치는 유리, 스테인레스 스틸 또는 합성 수지로 형성된 기판 상에 음극, 양극 및 유기박막 등을 선택적으로 형성하기 위하여, 포토리소그라피 방법 또는 증착 물질을 증발 또는 승화시켜 진공 증착한 후 선택적으로 식각하거나, 일정 패턴으로 형성된 다수의 슬릿(slit)을 포함하는 마스크 조립체를 이용하여 상기 증착 물질을 선택적으로 증착하는 증착법을 사용한다.
여기서, 상기 포토리소그라피 방법은 일부 영역에 포토레지스트를 도포한 후, 습식 식각 또는 건식 식각하는 방법으로 상기 포토레지스트를 박리하는 과정 및 식각 공정에서 수분이 유입될 수 있으므로, 상기 유기박막과 같이 수분에 의해 열화 될 수 있는 물질은 상기 증착법이 주로 사용된다.
상기와 같은 증착법을 위한 증착 장치는 통상적으로 일측이 개구되며 유기 물질과 같은 증발 물질을 저장하기 위한 도가니(crucible), 상기 도가니를 가열하기 위한 가열 수단, 상기 도가니의 개구된 측에 위치하는 노즐부 및 상기 도가니, 가열수단 및 노즐부를 수납하기 위한 하우징(housing)을 포함하는 증발원을 구비하며, 상기 증착 장치는 증착 공정의 효율성을 향상시키기 위하여, 상기 증발원으로 상기 도가니가 일측 방향으로 연장되거나, 상기 하우징에 다수의 도가니 및 노즐부가 일측 방향으로 수납된 선형 증발원을 사용할 수 있다.
상기와 같은 마스크 조립체를 이용한 증착 장치에 있어서, 상기 마스크 조립체에 일정 패턴으로 형성된 슬릿의 측면이 표면을 기준으로 제 1 경사각을 갖도록 형성하여, 일반적으로 쉐도우 효과(shadow effect)라고 불리우는, 증발 물질이 기판 상에 불 균일한 두께로 증착되는 현상을 감소시키고 있으나, 상기 증발원으로부터 방사되는 증발 물질이 다양한 방사각으로 방사됨에 따라 상기 쉐도우 효과(shadow effect)를 최소화하는 데 한계가 있다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노즐의 방사계수를 향상시켜서 쉐도우 효과를 최소화할 수 있는 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 배치된 도가니 및 상기 도가니 상부에 배치된 적어도 하나의 노즐을 포함하되, 상기 각 노즐은 상측 방향으로 연장된 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 내부에 상기 노즐 바디의 길이 방향으로 형성된 복수개의 노즐 통로를 포함할 수 있다.
상기 도가니 상부는 개방되어 있고, 상기 도가니 상부를 덮는 커버 플레이트를 더 포함하되, 상기 커버 플레이트는 복수의 개구부를 포함하고, 상기 각 노즐은 상기 각 개구부 상에 배치될 수 있다.
상기 노즐 통로의 횡단면 형상은 원형으로 형성될 수 있다.
상기 복수개의 노즐 통로는 각각의 횡단면의 원중심이 상기 노즐 바디의 원형 테두리의 지름보다 작은 동심원 상에 배치될 수 있다.
상기 노즐 통로의 횡단면 형상은 노즐의 반경 외측으로 갈수록 평면 상 폭이 점진적으로 좁아지는 잎사귀 형상일 수 있다.
상기 노즐면은 하측으로 오목할 수 있다.
상기 노즐면은 상측으로 볼록할 수 있다.
상기 노즐은 상기 노즐 바디의 하단에 배치된 플랜지부를 더 포함하고, 상기 커버 플레이트는 상기 각 개구부 테두리에 배치된 개구 돌기를 더 포함하되, 상기 개구 돌기는 환형으로 형성되고, 상기 개구 돌기의 외경은 상기 플랜지부의 내경보다 작을 수 있다.
상기 개구 돌기의 외주면에 형성되는 나사부 및 상기 플랜지부의 내주면에 형성되는 나사부가 상호 나사 결합할 수 있다.
상기 노즐 통로의 길이는 상기 플랜지부의 나사부의 상단면으로부터 상기 노즐의 최상단을 이루는 노즐면까지 형성될 수 있다.
상기 하우징의 내측벽에 근접하게 설치되고, 상기 도가니를 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다.
상기 히터는 상기 도가니의 외측벽과 이격되고, 상기 외측벽을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 도가니의 내부에는 유기물이 저장될 수 있다.
상기 커버 플레이트는 복수개의 볼트를 이용하여 상기 도가니의 개구부를 밀폐할 수 있다.
상기 커버 플레이트 상의 노즐은 복수개로 구비되어 선형을 이룰 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치는 챔버, 상기 챔버 내부의 상측에 배치된 기판 홀더, 상기 기판 홀더에 인접 배치된 마스크 조립체, 상기 챔버 내부의 하측에 배치된 증착원 및 상기 증착원 하부에 배치된 이송 장치를 포함하되, 상기 증착원은 제1 방향으로 연장된 형상의 도가니, 상기 도가니 상부에 배치된 적어도 하나의 노즐을 포함하고, 상기 각 노즐은 상측 방향으로 연장된 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 내부에 상기 노즐 바디의 길이 방향으로 형성된 복수개의 노즐 통로를 포함하며, 상기 이송 장치는 상기 증착원을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시킬 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 노즐의 방사 계수를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 증착원의 사시도이다.
도 3은 도 2의 증착원의 단면도이다.
도 4는 도 2의 증착원의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 증착원의 노즐의 평면도이다.
도 6은 도 5의 노즐의 단면도이다.
도 7은 단공성 노즐과 다공성 노즐의 증착 두께를 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
도 9는 도 8의 노즐의 평면도이다.
도 10은 도 8의 노즐의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
도 12는 도 11의 평면도이다.
도 13은 도 8의 노즐의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
도 15는 도 14의 평면도이다.
도 16은 도 14의 노즐의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
도 18은 도 17의 노즐의 평면도이다.
도 19는 도 17의 노즐의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐의 사시도이다.
도 21은 도 20의 노즐의 평면도이다.
도 22는 도 20의 노즐의 단면도이다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 증착원의 사시도이다.
도 3은 도 2의 증착원의 단면도이다.
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도 5는 도 2의 증착원의 노즐의 평면도이다.
도 6은 도 5의 노즐의 단면도이다.
도 7은 단공성 노즐과 다공성 노즐의 증착 두께를 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
도 9는 도 8의 노즐의 평면도이다.
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도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
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도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
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도 16은 도 14의 노즐의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다.
도 18은 도 17의 노즐의 평면도이다.
도 19는 도 17의 노즐의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐의 사시도이다.
도 21은 도 20의 노즐의 평면도이다.
도 22는 도 20의 노즐의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치(10)는 챔버(100), 챔버(100)의 내부에 위치하며 적어도 하나 이상의 노즐(220)을 구비하는 증착원(200), 증착원(200)와 이격되어 대향하는 기판 홀더(110) 및 기판 홀더(110)와 증착원(200) 사이에 배치된 마스크 조립체(130)를 포함한다.
챔버(100)는 증착 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 증착 공정 동안 챔버(100) 내부는 진공으로 유지될 수 있다. 챔버(100)는 대상 기판(120)의 반출입을 위한 반출입구(미도시) 및 챔버(100) 내부의 압력을 제어하며 대상 기판(120) 상에 증착되지 않은 증발 물질을 배기시키기 위하여 진공 펌프(미도시)와 연결되는 배기구(미도시)를 포함할 수 있다.
대상 기판(120)은 절연 기판이나 반도체 기판 등일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 대상 기판(120)은 유기 발광 표시 장치에 사용되는 기판이다. 유기 발광 표시 장치의 제조 공정 중 적용되는 증착 공정이 어느 단계에 해당하는지에 따라 대상 기판(120)이 포함하는 구조물은 달라질 수 있다. 예를 들어, 증착 공정이 정공 주입층 형성 공정이면, 대상 기판은 화소 정의막과 애노드 전극이 형성된 기판이 될 수 있다. 증착 공정이 유기 발광층의 형성 공정이면, 대상 기판은 화소 정의막과 애노드 전극뿐만 아니라, 정공 주입층 및/또는 정공 수송층이 형성된 기판이 될 것이다.
챔버(100) 내부에는 기판 홀더(110) 및 고정 부재(140)가 배치될 수 있다. 기판 홀더(110)는 챔버(100) 내측으로 반입되는 대상 기판(120)을 안착시키는 역할을 한다. 기판 홀더(110)는 챔버(100) 내부의 상측에 배치되고, 대상 기판(120)은 기판 홀더(110)의 하측에 안착될 수 있다.
기판 홀더(110)는 자성을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판 홀더(110)가 자력을 갖는 자석 또는 전자석 등의 물질을 포함하여 이루어지고, 마스크 조립체(130)를 금속으로 이루어지면, 기판 홀더(110)와 마스크 조립체(130)간 자기력에 의해 마스크 조립체(130)를 용이하게 고정시킬 수 있다.
고정 부재(140)는 기판 홀더(110)를 챔버(100) 내부에 고정하는 역할을 할 수 있다. 또한, 고정 부재(140)는 대상 기판(120)의 고정을 보조할 수도 있다. 나아가, 고정 부재(140)는 마스크 조립체(130)의 고정을 보조하는 한편, 마스크 조립체(130)와 대상 기판(120) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 역할을 할 수 있다. 고정 부재(140)는 분리 장착 가능한 프레임 구조물로 이루어질 수 있다.
마스크 조립체(130)는 증착원(200)으로부터 증발된 물질이 증착되는 영역을 정의하는 역할을 한다. 마스크 조립체(130)는 마스크부와 투과부를 포함한다. 상기 투과부는 대상 기판(120)을 노출하여, 해당 영역에 증착원(200)으로부터 증발된 물질이 증착될 수 있도록 한다. 상기 마스크부는 대상 기판(120)을 덮어 해당 영역에 증착원(200)으로부터 증발된 물질이 증착되는 것을 방지한다. 따라서, 마스크 조립체(130)를 통해 증착된 물질은 소정의 패턴을 형성할 수 있다.
마스크 조립체(130)는 FMM(Fine metal mask)과 같은 원장 마스크이거나 복수의 분할 마스크를 포함하여 구성될 수 있다.
마스크 조립체(130)는 대상 기판(120)에 근접 배치되어 고정된다. 상술한 것처럼, 마스크 조립체(130)와 대상 기판(120)의 간격은 기판 홀더(110) 및 고정 부재(140)에 의해 조절될 수 있다.
증착원(200)은 증착 대상 물질을 제공한다. 증착원(200)은 챔버(100) 내부에 대상 기판(120)과 대향하도록 배치된다. 기판 홀더(110)가 챔버(100) 내부의 상측에 배치된 경우, 증착원(200)은 챔버(100) 내부의 하측에 배치된다.
증착원(200)은 전체적으로 제1 방향(X)으로 연장된 라인 타입으로 이루어질 수 있다. 즉, 증착원(200)은 선형 증착원일 수 있다. 증착원(200)의 제1 방향(X)의 폭은 대상 기판(120)의 제1 방향(X)의 폭을 커버할 수 있다. 여기서, 증착원(200)의 폭이 대상 기판(120)의 폭을 커버한다는 것은 증착원(200)이 폭 방향으로 대상 기판(120)에서 유기물질이 증착되는 영역을 모두 커버한다는 것을 의미하며, 증착원(200)이 제1 방향(X)으로 이동하지 않더라도 대상 기판(120)의 제1 방향(X)에 위치하는 증착 영역을 모두 증착할 수 있음을 나타낸다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 증착원의 사시도이다. 도 3은 도 2의 증착원의 단면도이다. 도 4는 도 2의 증착원의 분해 사시도이다. 도 5는 도 2의 증착원의 노즐의 평면도이다. 도 6은 도 5의 노즐의 단면도이다.
도 1 및, 도 2 내지 도 6을 참조하면, 증착원(200)은 증착 물질(10)을 저장하며, 상부가 개방된 도가니(205), 도가니(205)의 상부를 덮는 커버 플레이트(210), 커버 플레이트(210) 상에 위치하는 하나 이상의 노즐(220), 도가니(205)의 측면에 소정 거리 이격되도록 위치하고 도가니(205)를 가열하는 히터(230)를 포함한다. 증착원(200)은 도가니(205), 노즐(220)과 히터(230)를 수납하는 하우징(300)을 더 포함할 수 있다.
도가니(205)는 하우징(300) 내부에 배치되며, 증착 물질(10)을 저장한다. 증착 물질(10)은 유기 물질일 수 있다. 예를 들어, 증착 물질(10)은 유기 발광층용 유기 물질일 수 있다. 다른 예로, 증착 물질(10)은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층용 유기 물질일 수 있다. 그 밖에 다양한 유기 물질이 대상이 되는 증착 물질(10)로 적용될 수 있다. 나아가, 도가니(205)는 복수의 서로 다른 유기 물질을 포함할 수도 있다.
도가니(205)는 전체적으로 제1 방향(X)으로 연장된 라인 타입으로 이루어질 수 있다. 즉, 증착원(200)은 선형 증착원이고, 도가니(205)는 그에 상응하는 라인 형상일 수 있다. 도가니(205)의 내부에는 증착 물질(10)이 한쪽 방향으로 치우쳐 저장되지 않도록 도가니(205)의 내부 공간을 분리시키기 위한 다수의 격벽(미도시)이 설치될 수도 있다.
도가니(205)는 열팽창률이 낮은 특성을 갖는 티타늄(Ti) 등의 재질로 형성할 수 있으나 도가니(205) 내부에 형성되는 고온에 대하여 열팽창률이 낮은 특성을 갖는 재질이라면 이에 한정되지 않는다.
도가니(205)는 바닥면과 측벽을 포함하며, 상부는 개방되어 있다. 도가니의 상부에는 커버 플레이트(210)가 배치될 수 있다.
커버 플레이트(210)는 노즐(220)이 배치되는 부분마다 배치된 복수의 개구부(210b)을 포함할 수 있다. 각 개구부(210b)는 도가니(205)의 연장 방향인 제1 방향(X)을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 각 개구부(210b)는 원형일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 각 개구부(210b)의 테두리에는 개구 돌기(211)가 형성될 수 있다. 돌기(211)는 각 개구부(210b)의 테두리를 따라 형성된 환형의 개구 돌기(211)일 수 있다. 개구 돌기(211)는 외주면에 형성된 나사산(211b)을 포함함으로써, 노즐(220)의 플랜지부(221)와 결합할 수 있다.
커버 플레이트(210)의 개구부(210b) 이외의 영역은 도가니(205)의 상부를 덮어서 증착 물질의 이동을 차단한다. 따라서, 도가니(205)의 증착 물질(10)은 커버 플레이트(210)의 개구부(210b)를 통해 노즐(220)로 이동할 수 있다.
커버 플레이트(210)는 도가니(205)의 상부를 밀폐할 수 있도록 볼트(212) 등의 결합 부재를 이용하여 도가니(205)에 결합될 수 있다. 상기 결합 부재와의 결합을 위해 커버 플레이트(210)의 상응하는 위치에 볼트공(210a)이 형성되고, 도가니(205) 상부 테두리의 상응하는 위치에 결합공(205a)이 배치될 수 있다.
커버 플레이트(210) 상에는 하나 이상의 노즐(220)이 배치된다. 각 노즐(220)은 커버 플레이트(210)의 개구부(210b) 상에 배치될 수 있다. 노즐(220)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
히터(230)는 도가니(205)의 외벽에 근접 배치된다. 히터(230)는 가열하여 발생되는 복사열을 이용하여, 도가니(205)에 저장된 증착 물질(10)을 증발시킨다. 히터(230)는 도가니(205)의 외측 벽면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 히터(230)는 도가니(205)의 외벽으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 히터(230)는 도가니(205)의 외벽과 이격을 유치하면서, 하우징(300)의 내측벽에 고정되도록 설치되거나 하우징(300)과 도가니(205) 사이에 고정되도록 배치될 수도 있다.
도가니(205) 하부에는 이송 장치가 배치될 수 있다. 이송 장치는 도가니(205)가 제1 방향(X)으로 일정 길이를 갖는 직사각형 형상으로 형성된 경우, 대상 기판(120)의 제2 방향(Y) 전체를 커버하기 위해 도가니(205)를 제2 방향(Y)으로 왕복 운동시킨다. 이송 장치는 볼 스크류(170), 볼 스크류(170)를 회전시키는 구동 모터(160) 및 하우징(300)의 이동 방향을 제어하기 위한 가이드 레일(150)을 포함할 수 있다.
볼 스크류(170)는 구동 모터(160)를 양방향 모터로 적용함으로써 구동 모터(160)의 회전에 의해 볼 스크류(170)가 양방향으로 회전되도록 할 수 있고, 볼 스크류(170)와 일측이 나사 결합되는 하우징(300)이 나사회전에 의해 양방향으로 진행될 수 있도록 한다. 일 예로, 좌측단으로부터 증착 공정이 진행되면, 구동 모터(160)의 회전 속도를 조절함으로써 하우징(300)의 진행 속도를 조절하고, 도가니(205)가 우측단에 도달하면 대상 기판(120)의 증착 공정이 완료된 후, 완료된 대상 기판(120)이 챔버(100)로부터 외부로 반출되고, 새로운 기판이 챔버(100) 내부로 반입되면, 우측단에 위치하고 있는 도가니(205)가 구동 모터(160)의 역회전에 의해 재차 좌측단으로 진행됨으로써 새로운 기판에 대한 증착 공정이 진행될 수 있다. 이때, 하우징(300)의 하부에는 하우징(300)의 진행 방향에 대하여 평행하게 지지하고 있는 적어도 2개의 가이드 레일(150)이 배치됨으로써, 하우징(300) 및 그에 수납된 도가니(205)가 가이드 레일(150)을 따라 진행할 수 있다. 한 쌍의 가이드 레일(150)이 형성되는 경우, 하우징(300)의 진행 방향에 대한 양측 모서리를 지지하도록 하거나, 하우징(300)의 바닥면에 별도의 롤러(미도시)를 설치하고, 롤러가 가이드 레일을 따라 진행하도록 할 수도 있다.
이하, 증착원(200)의 노즐(220)에 대해 더욱 상세히 설명한다.
노즐(220)은 노즐 바디(222), 노즐 바디(222)의 하단에 배치된 플랜지부(221), 노즐 바디(222)의 내부에 배치된 복수의 노즐 통로(223), 노즐 바디(222)의 상단에 배치된 노즐 상면(220a)을 포함할 수 있다. 노즐(220)은 전반적으로 도가니(205) 내부에 형성되는 고온의 증발 물질에 대하여 열팽창률이 낮은 특성을 갖는 티타늄(Ti) 등의 재질로 형성할 수 있으나 열팽창률이 낮은 특성을 갖는 재질이라면 이에 한정되지 않는다.
노즐 바디(222)는 상측 방향으로 연장된 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 노즐 바디(222) 내부에는 길이 방향과 평행하게 관통하는 복수개의 노즐 통로(223)가 형성될 수 있다. 노즐 통로(223)는 도가니(205) 내부에서 증발되는 증착 물질(10)이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 통로를 이루게 된다. 여기서, 노즐 통로(223)의 횡단면 형상은 다양한 형태로 설계될 수 있으나, 유동 면적을 최대로 설계하는 점을 고려한다면 원형으로 형성되는 것이 유리하다.
노즐 바디(222)의 상단을 이루는 노즐면(220a)은 평평하게 형성될 수 있다. 노즐면(220a)에는 각 노즐 통로(223)의 단부가 개구한다. 즉, 노즐면(220a)에는 복수의 개구가 배치된다. 이러한 개구를 통해 증착 물질(10)의 상부로 방출된다.
노즐 바디(222)의 하단에는 적어도 개구 돌기(211)의 외경보다 큰 지름을 갖는 플랜지부(221)가 배치될 수 있다. 플랜지부(221)의 내주면에는 나사산(221b)이 형성되고, 플랜지부(221)의 나사산(221b)은 환형의 개구 돌기(211)의 외주면에 형성되는 나사산(211b)에 대응되어 나사 결합되도록 할 수 있다. 즉, 플랜지부(221)의 내주면에 형성된 나사산(221b)이 개구 돌기(211)의 외주면에 형성된 나사산(211b)을 감싸는 형상으로 배치되고, 노즐 바디(222)를 체결 방향으로 회전시킴으로써 개구 돌기(211)의 외주면에 형성된 나사산(211b)과 플랜지부(221)의 내주면에 형성된 나사산(221b)이 상호 나사 결합되도록 체결 또는 분리할 수 있도록 한다. 본 실시예에서는 플랜지부(221)와 개구 돌기(211)가 나사 결합되는 구성을 설명하고 있으나, 플랜지부(221)와 개구 돌기(211)를 연통시킴과 동시에 연결부를 밀폐할 수 있는 결합 구성이라면 상호 억지 끼움 등의 결합 수단을 이용할 수도 있다.
노즐(220)은 도가니(205)의 내부에서 증발되는 유기물 입자를 대상 기판(120) 상으로 분사하며 유기물 입자가 대상 기판(120) 상에 증착되도록 한다.
본 실시예에서, 노즐 통로(223)는 4개가 형성된 경우를 예시하지만, 3개 이하, 또는 5개 이상의 노즐 통로가 형성될 수도 있다. 4개의 노즐 통로(223)가 형성된 본 실시예에서, 노즐 통로(223)는 노즐면(220a)을 평면도로 볼 때, 복수개의 노즐 통로(223) 각각의 횡단면의 원중심이 노즐 바디(222)의 원형 테두리의 지름보다 작은 동심원 상에 배치되도록 할 수 있으며, 노즐 통로(223)는 노즐면(220a)의 평면도로 볼 때 노즐 통로(223)의 중심으로부터 4개의 직각 방향 즉, 십자 방향으로 각각 배치될 수 있다. 각각의 노즐 통로(223)의 관통 길이는 노즐면(220a)으로부터 플랜지부(221)가 연결된 부분까지의 길이로 설정될 수 있으며, 플랜지부(221)와 개구 돌기(211) 간의 최적 나사결합을 가능하도록 하는 범위를 고려하면, 노즐 통로(223)의 길이는 노즐면(220a)으로부터 플랜지부(221)의 나사산(221b) 및 개구 돌기(211)의 나사산(211b)의 최상단까지의 길이를 최대 길이로 설정할 수 있다.
노즐(220)을 통과하는 증발 물질은 노즐 바디(222)에 구비된 복수개의 노즐 통로(223)를 통과함으로써 방사계수를 향상시킬 수 있다.
더욱 구체적인 설명을 위해 도 7이 참조된다. 도 7은 단공성 노즐과 다공성 노즐의 증착 두께를 비교한 그래프이다.
설명의 편의상 본 발명의 일 실시예와 같이 하나의 노즐 바디(222)의 내부에 복수의 노즐 통로(223)가 형성되고, 각 노즐 통로(223)의 단부가 노즐 바디(222) 상단까지 개구하는 노즐을 설명의 편의상 "다공성 노즐"이라 지칭하고, 노즐면(220a)에 하나의 개구만 형성된 노즐을 "단공성 노즐"로 지칭하기로 한다.
증착 장치에서 증착률은 가장 중요한 이슈 중의 하나이다. 증착률(%)이란, 도가니(205)에서 기화된 재료 중 실제로 대상 기판(120)에 증착된 재료의 비율을 의미한다. 도 7을 참조하면, 다공성 노즐은 단공성 노즐에 비하여 도가니(205)에서의 특히, 노즐의 중심부에 근접할수록 높은 증착 두께를 나타냄으로써 방사계수가 증가할 수 있다. 통상적으로 증발원의 증발 물질이 통과하는 통로의 유동 면적이 커질수록 대상 기판(120)에 형성할 패턴의 정밀도를 확보하기 어려울 뿐만 아니라 방사계수를 향상시키기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 따른 증착 장치는 종래기술에 따른 단공성 노즐에 비하여 작은 직경을 갖는 복수개의 노즐 통로(223)를 적용함으로써 방사계수를 증가시키게 된다.
또한, 하나의 노즐 통로가 적용된 경우에 비하여 상대적으로 작은 직경을 갖는 복수개의 노즐 통로(223)가 형성되면, 각 노즐 통로(223)에서 분자 간의 충돌이 많아지고, 노즐의 길이 방향으로 길게 형성된 노즐 통로(223)에 의해 안내되는 분자들의 운동 방향을 증발 물질의 출구인 노즐면(220a) 방향으로 향하게 하여 방사 계수 증가 효과를 볼 수 있다. 즉, 노즐면(220a) 방향으로의 운동량을 증가시켜, 노즐 통로(223)에 흡착되는 증발 물질의 양을 줄이고, 대상 기판(120)에 도달하는 증발 물질의 양을 늘려 방사계수를 증가시킴으로써 증착률을 향상시키게 된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다. 도 9는 도 8의 노즐의 평면도이다. 도 10은 도 8의 노즐의 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 증착 장치의 노즐(2201)은 노즐 바디(222)의 내부에 형성된 복수의 노즐 통로(2231)가 소경부(2231a) 및 확경부(2231b)를 포함하는 점이 도 6의 실시예와 상이한 점이다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 노즐 통로(2231)는 도가니(205) 내부에서 증발된 증착 물질(10)이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 직관 형상의 소경부(2231a) 및 소경부(2231a)로부터 노즐면(220a)에 가까워질수록 직경이 점진적으로 커지는 확경부(2231b)를 포함한다.
본 실시예의 경우, 증발 물질이 통과하기 시작하는 소경부(2231a)는 확경부(2231b)에 비하여 상대적으로 작은 지름으로 형성되므로 소경부(2231a) 내에서 분자 간의 충돌을 증가시킴으로써 노즐 통로(2231)에 흡착되는 증발 물질의 양을 줄이고, 지름이 점진적으로 커지는 확경부(2231b)에 의해 안내되어 대상 기판(120)에 도달하는 증발 물질의 양을 늘려 방사계수를 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다. 도 12는 도 11의 평면도이다. 도 13은 도 8의 노즐의 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 도 4와 함께 참조하면, 노즐(2202)은 커버 플레이트(210)의 길이 방향을 따라 복수개의 관통홀(210b)이 형성되고, 각각의 관통홀(210b)의 원형 테두리를 따라 상측으로 돌출되는 개구 돌기(211) 및 개구 돌기(211)에 결합되도록 플랜지부(221)를 갖는 노즐 바디(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 플랜지부(221)의 내주면에 형성되는 나사산(221b)이 개구 돌기(211)의 외주면에 형성되는 나사산(211b)과 나사 결합될 수 있다.
노즐 바디(222)는 내부가 채워진 중실축으로서 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 그 내부에는 노즐 바디(222)의 총길이를 따라 관통되는 노즐 통로(2232)가 형성되되, 노즐 통로(2232)의 최하단으로부터 노즐 통로(2232)의 직경이 상측으로 갈수록 지름이 점진적으로 커지는 형상으로 형성할 수 있다. 즉 플랜지부(221)와 개구 돌기(211)의 나사부(211b, 221b)를 이루는 최상단 높이부터 노즐 통로(2232)가 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다. 도 15는 도 14의 평면도이다. 도 16은 도 14의 노즐의 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 도 4와 함께 참조하면, 노즐(2203)은 커버 플레이트(210)의 길이 방향을 따라 복수개의 관통홀(210b)이 형성되고, 각각의 관통홀(210b)의 원형 테두리를 따라 상측으로 돌출되는 개구 돌기(211) 및 개구 돌기(211)에 결합되도록 플랜지부(221)를 갖는 노즐 바디(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 플랜지부(221)의 내주면에 형성되는 나사산(221b)이 개구 돌기(211)의 외주면에 형성되는 나사산(211b)과 나사 결합될 수 있다.
노즐 바디(222)는 내부가 채워진 중실축으로서 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 그 내부에는 노즐 바디(222)의 길이 방향과 평행하게 관통되는 복수개의 노즐 통로(2233)가 형성될 수 있다. 노즐 통로(2233)는 도가니(205) 내부에서 증발되는 증발 물질이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 통로를 이루게 된다.
노즐 통로(2233)의 횡단면 형상은 노즐 바디(222)의 반경 외측으로 갈수록 평면 상 폭이 점진적으로 좁아지는 잎사귀 형상으로 형성될 수 있다. 즉 도 15에 도시한 바와 같이 노즐 통로(2233)의 횡단면 형상이 노즐 통로(2233)의 횡단면 형상에서 넓은 면(2233b) 및 넓은 부분(2233b)으로부터 반경 외측으로 갈수록 좁아져서 가장 좁은 부분(2233a)으로 형성될 수 있다. 또한, 도 16에는 도시하지 않았지만 노즐 통로(2233)는 도 10 및 도 13에 도시한 바와 같이 도가니(205) 내부에서 증발된 증착 물질(10)이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 직관 형상에서 작은 직경을 갖는 소경부 및 소경부보다 큰 직경을 갖는 확경부를 포함할 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 장치의 노즐의 사시도이다. 도 18은 도 17의 노즐의 평면도이다. 도 19는 도 17의 노즐의 단면도이다.
도 17 내지 도 19를 도 4와 함께 참조하면, 노즐(2204)은 커버 플레이트(210)의 길이 방향을 따라 복수개의 관통홀(210b)이 형성되고, 각각의 관통홀(210b)의 원형 테두리를 따라 상측으로 돌출되는 개구 돌기(211) 및 개구 돌기(211)에 결합되도록 플랜지부(221)를 갖는 노즐 바디(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 플랜지부(221)의 내주면에 형성되는 나사산(221b)이 개구 돌기(211)의 외주면에 형성되는 나사산(211b)와 나사 결합될 수 있다.
노즐 바디(222)의 노즐면(220a)은 하측으로 오목한 형상으로 형성되고, 노즐 바디(222)는 내부가 채워진 중실축으로서 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 그 내부에는 노즐 바디(222)의 길이 방향과 평행하게 관통되는 복수개의 노즐 통로(2234)가 형성될 수 있다. 노즐 통로(2234)는 도가니(205) 내부에서 증발되는 증발 물질이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 통로를 이루게 된다. 즉 노즐 바디(222)의 노즐면(220a)이 하측으로 오목한 형상으로 형성됨으로써 노즐면(220a)에 위치하는 복수개의 노즐 통로(2234)의 개구 방향이 노즐면(220a)의 테두리원 중심 측으로 향하도록 형성된다.
노즐 통로(2234)의 횡단면 형상은 노즐 바디(222)의 반경 방향 외측으로 갈수록 평면 상 폭이 점진적으로 좁아지는 잎사귀 형상으로 형성될 수 있다. 즉 도 19에 도시한 바와 같이 노즐 통로(2234)의 횡단면 형상이 노즐 통로(2234)의 횡단면 형상에서 넓은 면(2234b) 및 넓은 부분(2234b)으로부터 반경 외측으로 갈수록 좁아져서 가장 좁은 부분(2234a)으로 형성될 수 있다. 또한, 도 19에는 도시하지 않았지만 노즐 통로(2234)는 도 10 및 도 13에 도시한 바와 같이 도가니(205) 내부에서 증발된 증착 물질(10)이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 직관 형상에서 작은 직경을 갖는 소경부 및 소경부보다 큰 직경을 갖는 확경부를 포함할 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐의 사시도이다. 도 21은 도 20의 노즐의 평면도이다. 도 22는 도 20의 노즐의 단면도이다.
도 20 내지 도 22를 도 4와 함께 참조하면, 노즐(2205)은 커버 플레이트(210)의 길이 방향을 따라 복수개의 관통홀(210b)이 형성되고, 각각의 관통홀(210b)의 원형 테두리를 따라 상측으로 돌출되는 개구 돌기(211) 및 개구 돌기(211)에 결합되도록 플랜지부(221)를 갖는 노즐 바디(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 플랜지부(221)의 내주면에 형성되는 나사산(221b)이 개구 돌기(211)의 외주면에 형성되는 나사산(211b)과 나사 결합될 수 있다.
노즐 바디(222)의 노즐면(220a)은 상측으로 볼록한 형상으로 형성되고, 노즐 바디(222)는 내부가 채워진 중실축으로서 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 그 내부에는 노즐 바디(222)의 길이 방향과 평행하게 관통되는 복수개의 노즐 통로(2235)가 형성될 수 있다. 노즐 통로(2235)는 도가니(205) 내부에서 증발되는 증발 물질이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 통로를 이루게 된다. 즉 노즐면(220a)이 상측으로 볼록한 형상으로 형성됨으로써 노즐면(220a)에 위치하는 복수개의 노즐 통로(2235)의 개구 방향이 노즐면(220a)의 테두리원 외측으로 향하도록 형성된다.
노즐 통로(2235)의 횡단면 형상은 노즐 바디(222)의 반경 방향 외측으로 갈수록 평면 상 폭이 점진적으로 좁아지는 잎사귀 형상으로 형성될 수 있다. 즉 도 21에 도시한 바와 같이 노즐 통로(2235)의 횡단면 형상이 노즐 통로(2235)의 횡단면 형상에서 넓은 면(2235b) 및 넓은 부분(2235b)으로부터 반경 외측으로 갈수록 좁아져서 가장 좁은 부분(2235a)으로 형성될 수 있다. 또한, 도 22에는 도시하지 않았지만 노즐 통로(2235)는 도 10 및 도 13에 도시한 바와 같이 도가니(205) 내부에서 증발된 증착 물질(10)이 대상 기판(120)을 향하여 통과하는 직관 형상에서 작은 직경을 갖는 소경부 및 소경부보다 큰 직경을 갖는 확경부를 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 챔버 110: 기판 홀더
120: 기판 130: 마스크 조립체
140: 고정 부재 150: 가이드 레일
160: 구동 모터 170: 볼 스크류
205: 도가니 210: 커버 플레이트
220: 노즐부 223: 노즐 통로
230: 히터 300: 하우징
120: 기판 130: 마스크 조립체
140: 고정 부재 150: 가이드 레일
160: 구동 모터 170: 볼 스크류
205: 도가니 210: 커버 플레이트
220: 노즐부 223: 노즐 통로
230: 히터 300: 하우징
Claims (19)
- 챔버;
상기 챔버 내에 배치된 도가니; 및
상기 도가니 상부에 배치된 복수의 노즐을 포함하되,
상기 각 노즐은 상측 방향으로 연장된 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 내부에 상기 노즐 바디의 길이 방향으로 형성된 복수개의 노즐 통로를 포함하며,
상기 노즐 통로는 상기 노즐 바디의 상기 길이 방향을 기준으로 하측에 위치하는 하측부 및 상측에 위치하며 상기 하측부보다 큰 직경을 갖는 상측부를 포함하되,
상기 도가니 상부는 개방되어 있고,
상기 도가니 상부를 덮는 커버 플레이트를 더 포함하며,
상기 커버 플레이트는 복수의 개구부를 포함하고,
상기 각 노즐은 상기 각 개구부 상에 배치되고,
상기 각 노즐은 상기 노즐 바디의 하단에 배치된 플랜지부를 더 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 각 개구부 테두리에 배치된 개구 돌기를 더 포함하며,
상기 개구 돌기는 환형으로 형성되고, 상기 개구 돌기의 외경은 상기 플랜지부의 내경보다 작고,
상기 개구 돌기의 외주면에 형성되는 나사부 및 상기 플랜지부의 내주면에 형성되는 나사부가 상호 나사 결합하는 증착 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 노즐 통로의 횡단면 형상은 원형으로 형성되는 증착 장치. - 제3항에 있어서,
상기 복수개의 노즐 통로는 각각의 횡단면의 원중심이 상기 노즐 바디의 원형 테두리의 지름보다 작은 동심원 상에 배치되는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 노즐 통로의 횡단면 형상은 노즐의 반경 외측으로 갈수록 평면 상 폭이 점진적으로 좁아지는 잎사귀 형상인 증착 장치. - 제5항에 있어서,
상기 노즐의 단면을 이루는 노즐면은 하측으로 오목한 증착 장치. - 제5항에 있어서,
상기 노즐의 단면을 이루는 노즐면은 상측으로 볼록한 증착 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 노즐 통로의 길이는 상기 플랜지부의 나사부의 상단면으로부터 상기 노즐의 최상단을 이루는 노즐면까지 형성되는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도가니의 측면으로부터 이격되고, 상기 도가니를 가열하기 위한 히터를 포함하는 증착 장치. - 제11항에 있어서,
상기 히터는 상기 도가니의 외측벽과 이격되고, 상기 외측벽을 감싸도록 형성되는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도가니의 내부에는 유기물이 저장되는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 커버 플레이트는 복수개의 볼트를 이용하여 상기 도가니의 개구부를 밀폐하는 증착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 커버 플레이트 상의 노즐은 복수개로 구비되어 선형을 이루는 증착 장치. - 챔버;
상기 챔버 내부의 상측에 배치된 기판 홀더;
상기 기판 홀더에 인접 배치된 마스크 조립체;
상기 챔버 내부의 하측에 배치된 증착원; 및
상기 증착원 하부에 배치된 이송 장치를 포함하되,
상기 증착원은 제1 방향으로 연장된 형상의 도가니,
상기 도가니 상부에 배치된 적어도 하나의 노즐을 포함하고,
상기 각 노즐은 상측 방향으로 연장된 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 내부에 상기 노즐 바디의 길이 방향으로 형성된 복수개의 노즐 통로를 포함하고,
상기 노즐 통로는 상기 노즐 바디의 상기 길이 방향을 기준으로 하측에 위치하는 하측부 및 상측에 위치하며 상기 하측부보다 큰 직경을 갖는 상측부를 포함하며,챔버;
상기 챔버 내부의 상측에 배치된 기판 홀더;
상기 기판 홀더에 인접 배치된 마스크 조립체;
상기 챔버 내부의 하측에 배치된 증착원; 및
상기 증착원 하부에 배치된 이송 장치를 포함하되,
상기 증착원은 제1 방향으로 연장된 형상의 도가니,
상기 도가니 상부에 배치된 복수의 노즐을 포함하고,
상기 각 노즐은 상측 방향으로 연장된 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 내부에 상기 노즐 바디의 길이 방향으로 형성된 복수개의 노즐 통로를 포함하고,
상기 노즐 통로는 상기 노즐 바디의 상기 길이 방향을 기준으로 하측에 위치하는 하측부 및 상측에 위치하며 상기 하측부보다 큰 직경을 갖는 상측부를 포함하며,
상기 이송 장치는 상기 증착원을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동시키며,
상기 도가니 상부는 개방되어 있고,
상기 도가니 상부를 덮는 커버 플레이트를 더 포함하며,
상기 커버 플레이트는 복수의 개구부를 포함하고,
상기 각 노즐은 상기 각 개구부 상에 배치되고,
상기 각 노즐은 상기 노즐 바디의 하단에 배치된 플랜지부를 더 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 각 개구부 테두리에 배치된 개구 돌기를 더 포함하며,
상기 개구 돌기는 환형으로 형성되고, 상기 개구 돌기의 외경은 상기 플랜지부의 내경보다 작고,
상기 개구 돌기의 외주면에 형성되는 나사부 및 상기 플랜지부의 내주면에 형성되는 나사부가 상호 나사 결합하는 증착 장치. - 제16항에 있어서,
상기 노즐 통로의 횡단면 형상은 원형으로 형성되는 증착 장치. - 제16항에 있어서,
상기 복수개의 노즐 통로는 각각의 횡단면의 원중심이 상기 노즐 바디의 원형 테두리의 지름보다 작은 동심원 상에 배치되는 증착 장치. - 제16항에 있어서,
상기 노즐 통로의 횡단면 형상은 노즐의 반경 외측으로 갈수록 평면 상 폭이 점진적으로 좁아지는 잎사귀 형상인 증착 장치.
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