KR102666177B1 - 멀티홀 구조의 oled 증착기 소스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐부의 양 끝단에 배치된 노즐에 복수의 분사홀을 구비하여 사선방향과 수평방향으로 증발물질을 분사하도록 함으로써 두께측정센서 간의 간섭 제거와 공간 최적화라는 두 가지 기능을 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스에 관한 것이다.
본 발명에 따른 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스에 의하면, 하나의 노즐에서 증발물질을 수평방향뿐만 아니라 사선방향으로도 분사하도록 함으로써 기판의 양쪽 모서리에서 발생하는 박막 두께의 처짐 현상을 방지하여 박막 두께의 균일도를 확보하고 두께측정센서 간의 간섭을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스{OLED Deposition Source having Multi Hole Structure}

본 발명은 OLED 증착기 소스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐부의 양 끝단에 배치된 노즐에 복수의 분사홀을 구비하여 사선방향과 수평방향으로 증발물질을 분사하도록 함으로써 두께측정센서 간의 간섭을 제거하고 기판 모서리에서 박막 두께의 처짐을 방지할 수 있는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스에 관한 것이다.

유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)는 상하로 이격된 두 전극 사이에 유기막이 마련되고, 두 전극을 통해 전류가 흐르면 두 전극으로부터 공급된 전자와 홀이 유기막에서 결합하여 빛을 발생하는 능동형 발광소자이다. 이러한 OLED는 얇고 가벼우며, 고휘도, 저전력 소비 등의 특성을 가지고 있어서 다양한 분야에서 적용되고 있다. 특히, OLED는 차세대 디스플레이로 각광받고 있으며, 백색광 및 단색광을 방출하는 조명으로도 이용될 수 있다.

OLED를 제작하는데 있어서는 유기박막을 형성하는 공정 및 도전체 박막 형성 공정이 요구되며, 이러한 박막 형성 공정은 증발 증착이 주로 사용된다.

유기 박막은 저분자 유기 물질을 담은 도가니를 감싼 열선에 전류를 흘려 가열하고 도가니에 전달된 열이 도가니 내의 유기물질의 온도를 상승시키며 유기물질의 온도가 상승됨에 따라 유기물질이 기체의 형태로 도가니를 빠져나가 기판에 증착되는 방식으로 주로 만들어진다. 이러한 열 증착법에 의한 유기 박막의 제작에는 OLED 증착기가 사용되어 왔다.

OLED 증착기에 포함된 소스(source)는 분사 홀의 개수나 배열 등에 따라서 점 소스(point source), 선형 소스(linear source) 또는 면 증발장치(area source) 등으로 구분될 수 있다. 최근에는 기판이 대면적화 됨에 따라서 증착 재료의 효율이 높을 뿐만 아니라 높은 증착 속도의 구현이 가능한 선형 소스가 주목을 받고 있으며, 선형 소스의 길이는 점차 증가하는 추세에 있다.

도 1은 종래의 OLED 증착기의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참고하면 종래의 OLED 증착기(100)는 상부에 기판(S)이 위치하며, 하부에는 기판(S)에 원료물질을 증착하기 위하여 원료물질을 가열하여 증발시키는 OLED 증착기 소스(110)와, 기판에 증착되는 박막의 두께 측정을 위한 두께측정센서(120)를 구비한다.

상기 OLED 증착기 소스(110)는 그 내부에 원료 물질인 유기물질이 수용되는 도가니(111)와 상기 도가니의 주변에 감겨져서 도가니를 전기적으로 가열하는 가열수단(미도시)과 상기 가열수단에 의해 상기 도가니에서 증발된 원료 물질을 분사하는 분사홀을 구비한 복수의 노즐들을 포함하는 노즐부(112)로 구성된다.

상기 OLED 증착기 소스(110)로부터 증발된 유기물질은 상기 기판으로 이동되어 흡착, 증발 및 재증발 등의 연속적인 과정을 거쳐 상기 기판 위에 박막을 형성한다. 이때, 상기 기판상에 형성되는 박막의 두께는 두께측정센서(120)에 의해 측정되며 센싱된 값에 따라 OLED 증착기 소스(110)의 증발률을 제어하여 박막의 두께를 조정한다.

한편, OLED 증착기는 필요에 따라 다수의 OLED 증착기 소스가 사용될 수 있다. 이와 같이 다수의 OLED 증착기 소스로 구성된 OLED 증착기는 각각의 소스에 대응되는 각각의 두께측정센서를 구비한다.

도 2는 다수의 OLED 증착기 소스를 구비하는 OLED 증착기를 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 3은 다수의 OLED 증착기 소스를 구비하는 OLED 증착기에서 센서간의 간섭을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 OLED 증착기 소스(210a, 210b, 210c)가 사용되는 경우 이에 대응하여 3개의 두께측정센서(220a, 220b, 220c)가 요구된다.

이때 제2 OLED 증착기 소스(210b)에서 증발된 유기물질이 기판상에 형성되는 박막의 두께는 제2 두께측정센서(220b)에 의해 측정된다. 그러나 제2 OLED 증착기 소스(210b)에서 증발된 유기물질이 인접한 두께측정센서(220a, 220c)에 증착되어 증착 속도의 간섭 효과(cross talk)를 발생시킬 수 있으며 이로 인해 인접한 두께측정센서(220a, 220c)의 기능이 손상되고 유기박막의 두께 및 성막 속도를 제대로 측정할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 종래의 OLED 증착기 소스의 노즐부는 기판을 향하여 수직방향으로 형성된 분사홀을 구비하고 있으며 증발된 유기물질이 기판에 대하여 수직방향으로 분사된다. 따라서 기판의 모서리 부분에서 박막 두께의 처짐 현상이 발생하고 기판의 중심 부분과 기판의 가장자리 부분에 있어서 박막 두께의 균일도가 떨어지는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 한국공개특허 10-2016-0133589 (공개일 : 2016년 11월 23일, 명칭 : 선형 증발 증착 장치)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 노즐부의 양 끝단에 배치된 노즐에 대해 증발물질을 두께측정센서로 분사하는 제1 분사홀과 기판 모서리 부분의 증착을 위해 기판의 가장자리로 분사하는 제2 분사홀을 구비하여 두께측정센서간의 간섭을 해결하고 기판 모서리에서 박막 두께의 처짐을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스는, 반응 챔버 내부에 배치되어 원료 물질을 증발시켜 기판에 증착시키는 OLED 증착기 소스에 있어서, 상기 원료 물질을 수용하는 도가니; 및 가열수단에 의해 상기 도가니에서 증발된 원료 물질을 분사하는 분사홀을 구비한 복수의 노즐들을 포함하는 노즐부;를 포함하되, 상기 노즐부의 양 끝단에 배치된 노즐은 복수의 분사홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스에 의하면, 노즐부의 양 끝단에 배치된 노즐에 대해 증발물질을 두께측정센서로 분사하는 제1 분사홀과 기판 모서리 부분의 증착을 위해 기판의 가장자리로 분사하는 제2 분사홀을 구비하여 인접한 소스로부터 증발된 원료물질이 인접한 두께측정센서에 증착되는 것을 차단하여 두께측정센서간의 간섭을 해결하고 기판 모서리에서 박막 두께의 처짐을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 OLED 증착기의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 다수의 OLED 증착기 소스를 구비하는 OLED 증착기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다수의 OLED 증착기 소스를 구비하는 OLED 증착기에서 센서간의 간섭을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 OLED 증착기 소스의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 점선 부분의 확대도이다.
도 6은 도 4의 점선 부분의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 4는 본 발명에 따른 OLED 증착기 소스의 개략적인 단면도이고, 도 5는 도 4의 점선 부분의 확대도이며, 도 6은 도 4의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 OLED 증착기 소스(400)는 반응 챔버(1000) 내부에 배치되어 원료 물질을 증발시켜 기판(S)에 증착시키는 장치이다.

상기 반응 챔버(1000)는 원통형 또는 사각 박스 형상으로 형성되며, 상부에 기판(S)을 고정하는 기판 고정장치가 구비되고, 상기 기판(S)을 처리할 수 있는 반응공간이 마련되며 진공상태에서 상기 기판(S)에 증착물질을 증착시키기 위해 상기 반응 챔버(1000)의 일측에는 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기부(미도시)가 마련된다.

본 발명에 따른 OLED 증착기 소스(400)는 기판(S)에 대향하도록 반응 챔버(1000)의 하부에 구비되며 기판(S)에 원료물질을 증발시켜 공급하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 OLED 증착기 소스(400)는 일 측이 개구되며 상기 원료 물질을 수용하는 도가니(410) 및 상기 도가니의 개구된 부분에 위치하며 가열수단(미도시)에 의해 상기 도가니(410)에서 증발된 원료 물질을 분사하는 분사홀을 구비한 복수의 노즐들(421, 422, 423,…)을 포함하는 노즐부(420)를 포함한다.

일반적인 OLED 증착기 소스는 기판에 증착되는 박막의 두께를 측정하면서 OLED 증착기 소스의 증발률을 조정하기 위해 기판을 향하여 증발된 증착물질을 배출하는 노즐과 두께측정센서를 향하여 증발된 증착물질을 배출하는 노즐을 별도로 구비하고 있다.

그러나 본 발명은 기판을 향하여 증발된 증착물질을 배출하는 노즐과 두께측정센서를 향하여 증발된 증착물질을 배출하는 노즐의 기능을 하나의 노즐을 통해 구현하였다.

즉, 상기 노즐부(420)의 양 끝단에 배치된 노즐(421)은 제1 분사홀(421a)과 제2 분사홀(421b)을 포함하는 복수의 분사홀(421a, 421b)을 구비한다.

제1 분사홀(421a)은 기판에 증착되는 박막의 두께를 측정하기 위해 증발된 증착물질을 두께측정센서를 향하여 배출하기 위한 분사홀이다.

제1 분사홀(421a)은 상기 기판에 증착되는 박막의 두께 측정을 위한 두께측정센서(500)와 평행한 높이에 위치하도록 형성된다. 즉, 두께측정센서(500)의 위치를 제1 분사홀(421a)과 평행한 높이에 형성함으로써 각각 다른 위치에 적용되어 있는 인접한 두께측정센서들간에 간섭을 일으키지 않으면서 박막의 두께를 정밀하게 제어할 수 있다.

두께측정센서(500)는 제1 분사홀(421a)을 빠져 나온 증발된 원료물질의 진행 경로상에 위치하면 된다. 따라서 도가니로부터 증발된 원료물질이 사선방향으로 제1 분사홀(421a)을 빠져 나오거나 수평방향으로 제1 분사홀(421a)을 빠져 나와 두께측정센서(500)에 입사되도록 내부 배관을 다양한 구조로 설계할 수 있다.

도 6은 도가니로부터 증발된 원료물질이 사선방향으로 제1 분사홀(421a)을 빠져 나오도록 내부 배관이 형성된 것을 나타내고 있다.

제2 분사홀(421b)은 기판의 모서리 부분에서 발생하는 박막 두께 처짐 현상을 보상하기 위해 증발된 증착물질을 기판의 모서리 부분을 향하여 배출하기 위한 분사홀이다.

제2 분사홀(421b)은 증발되는 원료물질을 수직방향과 수평방향 사이의 사선방향으로 기판의 모서리 부분을 향하여 배출하도록 형성된다. 이때 제2 분사홀(421b)은 증발되는 원료 물질을 상기 기판에 수직인 방향으로부터 5도 내지 30도의 방향으로 기판의 모서리 부분을 향하여 배출하도록 형성하는 것이 바람직하다.

OLED 증착기 소스에서 원료물질을 증발시켜 기판에 박막을 증착할 때 기판의 모서리 부분에서는 박막의 증착이 제대로 이루어지지 않아 모서리 처짐 현상이 발생하게 된다.

본 발명의 제2 분사홀(421b)은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로 노즐부에 구비된 일반적인 노즐들(422, 423, …)과 달리 증발되는 원료 물질을 기판에 수직인 방향이 아니라 기판에 수직인 방향으로부터 5도 내지 30도의 사선방향으로 기판의 모서리를 향하여 배출하도록 한다.

증발물질이 제2 분사홀(421b)을 통해 배출되는 방향이 기판에 수직인 방향으로부터 5도 이내인 경우에는 대부분의 증발물질이 기판의 중심 부분에 증착되고 기판의 모서리 부분으로 향하는 증발물질의 양이 미미하여 기판의 모서리 처짐 현상을 보상할 수 없다. 한편, 증발물질이 제2 분사홀(421b)을 통해 배출되는 방향이 기판에 수직인 방향으로부터 30도 이상인 경우에는 기판에 증발물질이 증착되지 않게 되어 박막 증착이라는 기본적인 기능을 수행할 수 없다.

제1 분사홀(421a)의 직경은 두께측정센서에서 원료물질의 증발량을 측정할 수 있을 정도의 크기이면 충분하다. 제1 분사홀(421a)을 너무 크게 할 경우 기판에 증착되는 량이 줄어들어 원료물질의 낭비를 초래하게 되고 제1 분사홀(421a)을 너무 작게 할 경우에는 두께측정센서(500)에서 기판에 증착되는 박막의 두께를 정확히 측정할 수 없게 된다.

따라서 제1 분사홀(421a)의 직경과 제2 분사홀(421b)의 직경은 2대8 내지 4대6의 비율로 형성하는 것이 바람직하고 3대7의 비율을 갖도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 OLED 증착기 소스(400)는 노즐부(420)의 양 끝단에 배치된 노즐(421)에 복수의 분사홀(421a, 421b)을 구비하여 하나의 노즐에서 사선방향과 수평방향으로 모두 증발물질을 분사하도록 함으로써 두께측정센서 간의 간섭 제거와 공간 최적화라는 두 가지 기능을 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한 하나의 노즐에 복수의 분사홀을 구비하여 증발물질을 기판에 수직인 방향으로부터 5도 내지 30도의 사선방향으로 기판의 모서리를 향하여 분사하도록 함으로써 기판의 양쪽 모서리에서 발생하는 박막 두께의 처짐 현상을 방지하여 기판에 증착되는 박막 두께의 균일도를 확보할 수 있다는 또 다른 장점이 있다.

본 발명은 도면들에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

400 : OLED 증착기 소스 410 : 도가니
420 : 노즐부 421 : 노즐부 양 끝단의 노즐
421a : 제1 분사홀 421b : 제2 분사홀
500 : 두께측정센서

Claims (5)

1. 반응 챔버 내부에 배치되어 원료 물질을 증발시켜 기판에 증착시키는 OLED 증착기 소스에 있어서,
   상기 원료 물질을 수용하는 도가니; 및
   가열수단에 의해 상기 도가니에서 증발된 원료 물질을 분사하는 분사홀을 구비한 복수의 노즐들을 포함하는 노즐부;를 포함하되,
   상기 노즐부의 양 끝단에 배치된 노즐은 복수의 분사홀을 구비하되,
   상기 복수의 분사홀은
   두께측정센서와 평행하도록 형성된 제1 분사홀; 및
   증발되는 원료물질을 기판에 수직인 방향으로부터 사선방향으로 배출하도록 형성된 제2 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 분사홀은
   증발되는 원료 물질을 상기 기판에 수직인 방향으로부터 5도 내지 30도의 방향으로 배출하도록 형성된 것을 특징으로 하는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 분사홀의 직경과 상기 제2 분사홀의 직경은 2:8 내지 4:6의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스.
   
5. 제1항에 있어서,
   제1 분사홀은 원료물질을 수평방향 또는 사선방향으로 배출하도록 형성된 것을 특징으로 하는 멀티홀 구조의 OLED 증착기 소스