KR200480886Y1

KR200480886Y1 - 증발 증착 장치

Info

Publication number: KR200480886Y1
Application number: KR2020140000385U
Authority: KR
Inventors: 고광만
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2016-07-29
Also published as: KR20150002907U

Abstract

증착물질의 증발분자가 기판측으로 집중 이동하도록 구성하여 증착속도를 향상시킨 증발 증착 장치가 개시된다. 본 고안에 따른 증발 증착 장치는, 증착물질의 증발에 의하여 생성된 증발분자가 증발분자 안내모듈에서 분사되는 불활성가스에 의하여 기판의 외측으로 이동하지 못하고, 기판측으로 집중되어 이동된다. 그러므로, 간단한 구조르 증착속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

증발 증착 장치 {Evaporation Deposition Apparatus}

본 고안은 증착물질의 증발분자가 기판측으로 집중 이동하도록 구성하여 증착속도를 향상시킨 증발 증착 장치에 관한 것이다.

유기 발광 장치(Organic Light Emitting Device)는 저전력 구동, 자체 발광, 넓은 시야각, 고해상도와 천연색 실현 및 빠른 응답속도 등의 장점이 있다. 이로 인해, 유기 발광 장치를 다양한 분야에 적용하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

유기 발광 장치는 기판 상에 양극(Anode)과 유기층과 음극(Cathode)이 순차적으로 적층 형성된 구성으로, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어주면 유기층에 주입되는 정공과 전자가 재결합함으로써 발광하여 색상을 구현한다.

유기층은, 발광 효율을 향상시키기 위하여, 양극과 음극 사이에 순차적으로 적층 형성된 정공 주입층(Hole Injection Layer), 정공 수송층(Hole Transfer Layer), 발광층(Emitting Layer), 전자 수송층(Eletron Transfer Layer) 및 전자 주입층(Eletron Injection Layer)을 포함한다.

상기 발광층은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등으로 형성될 수 있고, 상기 음극은 Al 등으로 형성될 수 있다.

상기 유기층 및 음극은 증발 증착(Evaporation Deposition)에 의하여 형성될 수 있다. 종래의 증발 증착 장치에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 증발 증착 장치의 개략적 구성을 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 증발 증착 장치는 챔버(11)를 포함하고, 챔버(11)의 내부에는 기판(S)이 투입되어 증착되는 증착공간이 형성된다. 챔버(11)의 내부 하측에는 가열로(13)가 설치되고, 가열로(13)에는 기판(S)에 형성할 박막용 증착물질(DM: Deposition Material)이 저장된다. 그리고, 챔버(11)의 내부 상측에는 가열로(13)와 대향되게 배치되어 기판(S)을 지지하는 지지부재(15)가 설치된다.

그리하여, 열원을 이용하여 가열로(13)의 증착물질(DM)을 가열하면, 증착물질(DM)의 증발에 의하여 발생하는 증발분자(Evaporation Molecule)가 기판(S)에 증착되고, 이로 인해 기판(S)에 박막이 형성된다.

그런데, 상기 증발분자는 기판(S)을 향하여 이동할 뿐만 아니라, 기판(S)의 외측을 향해서도 이동한다. 즉, 상기 증발분자는 챔버(11)의 상측과 양측을 포함한 전(全) 방향으로 확산되어 이동하므로, 상기 증발분자가 기판(S)에 증착되는 증착속도가 저하된다.

증착속도를 향상시키기 위해서는 증착물질(DM)이 더 많이 증발되도록 하여야 한다. 그런데, 증착물질(DM)을 더 많이 증발시키기 위해서는, 증착물질을 가열하기 위한 열원의 부피를 크게 하여야 하고, 더 많은 증착물질(DM)이 필요하며, 증착물질(DM)이 저장된 가열로(13)의 열이 주위로 전도(傳導)되는 것을 방지하기 위한 별도의 부품들이 필요하다.

그러므로, 종래의 증발 증착 장치는, 증착속도를 향상시키기 위하여 추가적인 비용이 많이 소요되므로, 비경제적인 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 간단한 구조로 증착속도를 향상시킬 수 있는 증발 증착 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 증발 증착 장치는, 증착공간을 가지는 챔버; 상기 챔버에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지모듈; 상기 챔버에 설치되며, 상기 기판에 형성할 박막용 증착물질을 증발시키는 증발모듈; 및 상기 챔버에 설치되며, 상기 증착물질의 증발에 의하여 생성된 증발분자가, 상기 기판측으로 이동하도록 안내하는 증발분자 안내모듈을 포함할 수 있다.

상기 기판지지모듈은 상기 챔버의 내부 상측 부위에 설치되고,

상기 증발모듈은 상기 챔버의 내부 하측 부위에 설치되어 상기 기판지지모듈과 대향할 수 있다.

상기 증발분자 안내모듈은 상기 챔버의 내부 하측 부위에 설치되어 상기 챔버의 내부 상측 부위로 불활성가스를 분사할 수 있다.

상기 증발분자 안내모듈은 복수의 분사공이 각각 형성된 복수의 분사관을 포함하고, 복수의 상기 분사관은 상기 기판의 외곽과 대응되는 상기 챔버의 하측 부위에 설치될 수 있다.

상기 분사공은 상기 분사관의 밀폐된 상면에 형성될 수 있다.

상기 분사관은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 형태로 형성되고, 상기 분사공은 상기 기판의 중심측을 향하는 상기 분사관의 측면에 형성될 수 있다.

각각의 상기 분사공은 상기 분사관의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 분사공은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 형태로 형성될 수 있다.

본 고안에 따른 증발 증착 장치는, 증착물질의 증발에 의하여 생성된 증발분자가 증발분자 안내모듈에서 분사되는 불활성가스에 의하여 기판의 외측으로 이동하지 못하고, 기판측으로 집중되어 이동된다. 그러므로, 간단한 구조르 증착속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 증발 증착 장치의 개략적 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치의 개략적 구성을 보인 단면도.
도 3은 도 2의 "A"부 확대도.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치의 개략적 구성을 보인 단면도.
도 5는 도 4의 "B"부 확대도.
도 6은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 분사관의 단면도.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 고안의 실시예들에 따른 증발 증착 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치의 개략적 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"부 확대도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치는 챔버(110)를 포함할 수 있으며, 챔버(110)는 하부벽과 상부벽 및 복수의 측벽들에 의하여 형성될 수 있다. 그리고, 챔버(110)의 내부에는 증착물질(DM: Deposition Material)의 증발에 의하여 생성된 증발분자(Evaporation Molecule)를 기판(S)에 증착하기 위한 증착공간이 형성될 수 있다. 증착물질(DM)의 상기 증발분자가 기판(S)에 증착되면, 기판(S)에 박막이 형성되는 것이다.

챔버(110)는 진공펌프(미도시)측과 연통되어 진공으로 유지될 수 있고, 챔버(110)의 측벽 일측에는 기판(S)을 챔버(110)에 로딩하거나, 챔버(110)로부터 언로딩하기 위한 게이트밸브(112)가 설치될 수 있다.

챔버(110)의 내부 상측 부위에는 기판(S)을 지지하는 기판지지모듈(120)이 설치될 수 있다. 기판지지모듈(120)은 기판(S)이 접촉 지지되는 지지부재(121)와 지지부재(121)의 테두리부에 형성되어 기판(S)의 테두리부를 감싸서 지지하는 걸림부재(123)를 포함할 수 있다. 걸림부재(123)는 기판(S)이 하측으로 낙하하는 것을 방지한다.

기판지지모듈(120)을 냉각수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 냉각수단은 기판(S)에 상기 증발분자가 증착될 때, 온도 차에 의하여, 상기 증발분자가 기판(S)에 더욱 원활하게 증착될 수 있도록 기판(S)을 냉각시킬 수 있다.

챔버(110)의 외부 상측 부위에는 기판(S)을 적절하게 회전시키기 위한 모터 등과 같은 회전구동부(130)가 설치될 수 있다. 회전구동부(130)는 기판지지모듈(120)을 회전시킴으로써, 기판(S)을 회전시킬 수 있다.

챔버(110)의 내부 하측 부위에는 기판지지모듈(120)과 대향되게 설치되어 증착물질(DM)을 증발시키는 증발모듈(140)이 설치될 수 있으며, 증발모듈(140)은 가열로(141) 및 가열수단(143)을 포함할 수 있다.

가열로(141)는 상면이 개방되며 내부에는 증착물질(DM)이 저장될 수 있고, 가열수단(143)은 가열로(141)를 가열하기 위한 열선 또는 히터 등으로 마련될 수 있다. 그리하여, 가열수단(143)을 이용하여 가열로(141)를 가열하면, 증착물질(DM)이 증발되어 상기 증발분자가 발생하고, 상기 증발분자가 기판(50)에 증착되어 기판(50)에 박막이 형성되는 것이다. 증착물질(DM)은 기판(S)에 형성하고자 하는 박막의 특성에 따라 적절한 물질로 선택될 수 있음은 당연하다.

가열로(141)는 열전도율이 우수한 텅스텐(W), 알루미나(Al₂O₃), PBN(Pyrolytic Boron Nitride), 그파이트(Graphite) 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 이때, 증착물질(DM)이 유기물일 경우 가열로(141)의 재질은 상기와 같은 재질로 형성될 수 있지만, 증착물질(DM)이 알루미늄 등과 같은 금속물일 경우 가열로(141)의 재질은 금속물과의 반응성을 고려하여 선택되어야 한다.

증착물질(DM)의 증발에 의하여 발생된 상기 증발분자는 기판(S)이 위치된 챔버(110)의 상부벽측을 향할 뿐만 아니라, 챔버(110)의 측벽측을 향하여도 이동된다. 즉, 상기 증발분자는 챔버(110)의 전(全) 방향을 향하여 분산되어 이동한다. 그러면, 기판(S)에 증착되는 상기 증발분자의 증착속도가 저하될 수 있다.

본 실시예에 따른 증발 증착 장치는 증착속도를 향상시키기 위한 증발분자 안내모듈(150)을 포함할 수 있고, 증발분자 안내모듈(150)은 챔버(110)의 내부 하측 부위에 설치될 수 있다.

증발분자 안내모듈(150)은 상기 증발분자가 기판(S)의 외측으로 이동하는 것을 방지하여, 상기 증발분자가 기판(S)측으로 이동하도록 안내한다. 즉, 증발분자 안내모듈(150)은 상기 증발분자가 챔버(110)의 측벽측으로 이동하는 것을 방지하여, 상기 증발분자가 기판(S)이 위치된 챔버(110)의 상부벽측으로 이동하도록 안내한다.

상기 증발분자가 확산되는 것을 방지하기 위하여, 증발분자 안내모듈(150)은 기판(S)의 테두리부측과 대응되는 챔버(110)의 상부벽측으로 상기 증발분자와 반응하지 않는 불활성가스를 적절한 압력으로 분사한다. 그러면, 상기 증발분자가 기판(S)의 테두리부 외측으로 이동하지 못하고, 기판(S)측으로 집중되므로, 증착속도가 향상되는 것이다.

불활성가스는 이산화탄소, 질소 또는 희가스인 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈 등을 포함할 수 있다.

증발분자 안내모듈(150)은 복수의 분사공(151a)이 각각 형성된 복수의 분사관(151)으로 마련될 수 있다. 이때, 복수의 분사관(151)은 기판(S)의 외곽과 대응되는 챔버(110)의 하측 부위에 설치되어 기판(S)의 외곽을 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 그리하여, 분사관(151)은 기판(S)의 테두리부와 대응되는 챔버(110)의 상부벽측으로 불활성가스를 분사할 수 있다.

분사관(151)은 균일한 직경을 가지는 중공체(中空體)로 형성될 수 있다. 이때, 분사관(151)의 하측은 불활성가스를 공급하는 가스공급유닛(미도시)측과 연통되고, 상면은 폐쇄되어 분사공(151a)이 형성될 수 있다. 그리고, 분사관(151)의 상단면(上端面)의 위치는 가열로(141)의 개방된 상면의 위치 보다 높게 위치되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치의 개략적 구성을 보인 단면도이고, 도 5는 도 4의 "B"부 확대도로서, 도 2 및 도 3과의 차이점만을 설명한다.

도시된 바와 같이, 분사관(251)은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 테이퍼진 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 분사공(251a)은 기판(S)의 중심측을 향하는 분사관(251)의 측면에 형성될 수 있다. 그러면, 분사관(251)에 더욱 많은 분사공(251a)을 형성할 수 있으므로, 상기 증발분자가 기판(S)의 외측으로 이동하는 것을 더욱 방지할 수 있다.

분사공(251a)에서 분사되는 불활성가스가 챔버(210)의 상부벽측을 향하도록, 분사공(251a)은 분사관(251)의 길이방향과 대략 평행을 이루면서 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 다향한 형상으로 형성될 수 있음은 당연하다. 그리고, 분사공(251a)은 분사관(251)의 상면에도 형성될 수 있다.

도 6은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 분사관의 단면도로서, 도 5와의 차이점만을 설명한다.

도시된 바와 같이, 분사관(351)은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 테이퍼진 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 분사공(351a)은 분사관(351)의 길이방향과 대략 평행을 이루면서 분사관(351)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

이때, 분사공(351a)은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 형태로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 그러면, 비활성가스가 용이하게 분사공(351a)으로 유입되어 상측으로 분사될 수 있다.

본 실시예에 따른 증발 증착 장치는 상기 증발분자가 기판(S)의 일측에서 타측 또는 타측에서 일측으로 증착될 수 있도록, 상기 증발분자의 이동방향을 변경해주는 방향변경모듈(미도시)이 설치될 수 있다. 그리고, 기판(S)이 대면적일 경우, 증발모듈(140)을 기판(S)의 일측에서 타측 또는 타측에서 일측으로 이동할 수 있는 이송모듈(미도시)이 설치될 수 있다.

상기 방향변경모듈 및 상기 이송모듈은 본 출원인이 출원하여 등록받은 한국등록특허공보 제10-1288307호에 개시된 구성을 적용하여 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 고안의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 챔버
140: 증발모듈
150: 증발분자 안내모듈
151: 분사관
151: 분사공

Claims

증착공간을 가지는 챔버;
상기 챔버의 내부 상측 부위에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지모듈;
상기 챔버의 내부 하측 부위에 설치되어 상기 기판지지모듈과 대향하며, 상기 기판에 형성할 박막용 증착물질을 증발시키는 증발모듈; 및
상기 챔버의 내부 하측 부위에 설치되며, 상기 증착물질의 증발에 의하여 생성된 증발분자가 상기 기판측으로 이동하도록 안내하는 증발분자 안내모듈을 포함하며,
상기 증발분자 안내모듈은 상기 기판의 외곽과 대응되게 상기 챔버의 하측 부위에 설치되어 상기 챔버의 내부 상측 부위로 불활성가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 증발분자 안내모듈은 불활성가스가 분사되는 복수의 분사공이 각각 형성된 복수의 분사관을 포함하고,
복수의 상기 분사관은 상기 기판의 외곽과 대응되는 상기 챔버의 하측 부위에 설치된 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제4항에 있어서,
상기 분사공은 상기 분사관의 밀폐된 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제4항에 있어서,
상기 분사관은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 형태로 형성되고,
상기 분사공은 상기 기판의 중심측을 향하는 상기 분사관의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제6항에 있어서,
각각의 상기 분사공은 상기 분사관의 길이방향을 따라 형성되고,
상기 분사공은 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.