KR20050016847A - 유기 전계 발광층 증착용 증착원 - Google Patents

유기 전계 발광층 증착용 증착원

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Abstract

본 발명은 개구가 형성된 상부 부재로 전달된 열의 외부 발산을 억제하여 상부 부재가 적절한 온도를 유지할 수 있는 구조를 가진 증착원을 개시하며, 본 발명에 따른 증착원은 가열 수단이 장착되어 증착 재료로 열을 공급하는 측벽 부재; 바닥 부재; 재료 증기 배출용 개구가 형성된 상부 부재; 일단이 측벽 부재 상단에 고정된 상태로 상부 부재 상에 위치하며, 상부 부재에 형성된 증기 배출용 개구와 대응하는 개구가 형성된 커버; 및 커버와 상부 부재 사이에 형성된 공간에 위치하며, 중앙부에는 커버 및 상부 부재에 각각 형성된 증기 배출용 개구와 대응하는 개구가 형성되어 있는 열 차단판을 포함한다. 본 발명에서의 열 차단판은 그 일단이 상기 측벽 부재 상단부 내주면에 고정되어 있으며, 열 전도율이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

Description

유기 전계 발광층 증착용 증착원{Source for depositing electroluminescent layer}
본 발명은 유기 전자 발광층의 증착을 위한 증착원에 관한 것으로서, 특히 외부로의 열 발산을 억제하여 재료 증기가 배출되는 개구의 막힘 현상을 방지할 수 있는 증착원에 관한 것이다.
열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 용기(vessel) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 수용된 용기 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. 이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 용기 및 코팅될 기판을 구비한 10-7 내지 10-2 Torr 범위의 압력 상태의 챔버 내에서 진행된다.
일반적으로, 증착 재료를 수용하는 용기인 증착원(deposition source)은 전류가 벽(부재)들을 통과할 때 온도가 증가되는 전기적 저항 재료로 만들어진다. 증착원에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원의 벽으로부터의 방사열 및 벽과의 접촉으로부터의 전도열에 의하여 가열된다. 증착원의 상부 부재에는 기화된 재료 증기가 외부로 배출되는 증기 배출 개구(vapor efflux aperture)가 형성되어 있다.
도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 증착 장치의 챔버(3) 내부에 장착된 증착원(1) 및 증착원(1) 상부에 장착되어 있는 기판 (2)을 도시하고 있다.
발광층이 증착되는 기판(2)은 챔버의 상부 플레이트(3-1)에 장착되어 있으나, 이 기판(2)은 고정된 상태로 장착될 수도 있으나, 전술한 바와 같이 그 폭 방향으로 이동 가능하게 장착될 수 있다. 기판(2)을 상부 플레이트(3-1)에 대하여 수평 운동(직선 운동)이 가능하게 장착시키는 구성은 일반적이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
증착원(1)은 챔버(3)의 바닥면(3-2)에 고정된 절연 구조체(4) 위에 장착되어 있으며, 전원을 공급하기 위한 케이블이 연결되어 있다. 한편, 이 증착원(1)은 절연 구조체(4) 상에 고정된 상태로 장착될 수도 있으나, 전술한 바와 같이 기판(2)의 폭 방향으로 수평 운동(직선 운동)이 가능하게 장착될 수 있다. 증착원(1)을 절연 구조체(4)에 대하여 수평 운동이 가능하게 장착시키는 구성은 일반적이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
도 1에서는 증착원(1)의 내부 공간에서 기화된 재료 증기를 기판(2)을 향하여 외부로 배출시키기 위한 증기 배출 개구(1A-1)가 상부 부재에 형성되어 있음을 도시하고 있다. 일반적으로, 위에서 설명한 기능을 수행하는 증착원(1)은 전체 형상 및 증기 배출 개구(1A-1; 이하, 편의상 "개구"로 칭함)의 형상에 따라 포인트 증착원(point deposition source) 및 선형 증착원(linear deposition source)로 구분된다.
포인트 증착원은 전체적인 형상이 원통형으로서, 상부 부재에 형성된 개구는 원형으로 이루어진다. 또한, 선형 증착원은 육면체의 형상을 가지며, 상부 부재에는 부재의 길이 방향으로 소정 폭의 개구가 형성되어 있다.
포인트 증착원과 선형 증착원은 증착 공정 조건, 기판의 조건 또는 형성될 증착막의 형태 등을 고려하여 그 사용이 결정된다. 이하에서는 편의상 포인트 증착원을 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 포인트 증착원의 단면도로서, 원통형의 측벽 부재(1B), 원판형의 바닥 부재(1C) 및 상부 부재(1A)로 이루어진 포인트 증착원(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 상부 부재(1A), 측벽 부재(1B) 및 바닥 부재(1C)로 인하여 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)인 유기물이 수용되어 있다.
측벽 부재(1B) 내부에는 내부 공간에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 수단(1B-1; 예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)이 위치하고 있다. 이 가열 수단(1B-1)은 측벽 부재(1B)의 전 높이에 걸쳐 장착되어 있으며, 따라서 모든 증착 재료(M)에 열을 공급할 수 있다.
상부 부재(1A)의 중앙부에는 개구(1A-1)가 형성되어 있으며, 측벽 부재(1B)에 장착된 가열 수단(1B-1)에서 발생된 열에 의하여 가열, 기화된 증착 재료(M)의 증기는 이 개구(1A-1)를 통하여 외부, 즉 기판(도 1의 2)을 향하여 배출된다. 이 개구(1A-1)의 직경은 증착원(1)의 직경에 비하여 극히 작기 때문에 유체를 고속으로 분산시키는 노즐의 기능을 수행하게 된다. 즉, 단면적이 넓은 내부 공간에서 발생된 증착 재료(M)의 증기는 좁은 면적의 개구(1A-1)를 통과하는 과정에서 그 유속이 빨라지고 압력이 낮아지게 되며, 따라서 효율적인 재료 증기의 분산이 이루어질 수 있다.
이와 같이 재료 증기가 배출되는 개구(1A-1) 주변의 온도는 재료 증기가 생성되는 내부 공간의 온도보다 현저히 낮아지게 된다. 즉, 상부 부재(1A)에는 별도의 가열 수단이 설치되어 있지 않고 또한 외부로 노출된 상태이기 때문에 내부 공간으로부터 상부 부재(1A)로 전달된 열이 외부로 발산될 수 밖에 없으며, 따라서 내부 공간의 온도와 비교하여 낮은 온도를 나타낼 수 밖에 없다.
개구(1A-1) 주변의 낮은 온도로 인하여 개구(1A-1)를 통하여 배출되는 재료 증기의 일부가 개구(1A-1) 주변에서 응고되는 현상이 발생된다. 증착 공정이 진행됨에 따라 개구(1A-1) 주변에서의 재료 증기의 응고가 누적되어 재료 증기의 원활한 배출이 이루어지지 않으며, 이는 기판(2) 표면에서의 증착막 형성에 큰 영향을 미치게 된다. 특히, 심한 경우 재료 증기의 응고물에 의하여 개구(1A-1)가 막히는 현상이 발생되기도 한다.
이와 같은 개구(1A-1) 주변에서의 재료 증기 응고 현상을 방지하기 위해서 개구 주변, 즉 상부 부재(1A)의 온도를 일정한 수준 이상으로 유지시켜야 하며, 이를 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 측벽 부재(1B) 상단에 금속성 재질의 원판형 커버(11)를 설치한 구조를 이용하고 있다.
측벽 부재(1B) 상단에 고정된 커버(11)는 상부 부재(1A) 상에 위치하되, 상부 부재(1A)와는 일정한 간격을 유지한다. 커버(11)에는 상부 부재(1A)에 형성된 개구(1A-1)와 대응하는 위치에 재료 증기 배출용 개구(11-1)가 형성되어 있다. 따라서, 내부 공간으로부터 상부 부재(1A)로 전달된 열이 이 커버(11)에 의하여 외부로발산되는 것이 차단되어 상부 부재(1A)는 어느 정도 온도를 유지할 수 있는 것으로 고려되어 왔다.
그러나, 이 커버(11)는 금속성 재료로 이루어져 있기 때문에 상부 부재(1A)로부터 전달받은 열은 외부로 발산될 수 밖에 없으며, 따라서 상부 부재(1A)로부터 계속적으로 열 전달이 이루어진다. 결국 열 발산 차단을 위한 커버(11)를 설치하였음에도 불구하고 상부 부재(1A)는 적절한 온도를 유지할 수 없으며, 상부 부재(1A)의 개구(1A-1) 주변에 재료 증기가 응고되는 현상을 완벽하게 방지할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 개구 주변에 재료 증기가 응고되는 현상을 방지하기 위한 것으로서, 개구가 형성된 상부 부재로 전달된 열이 외부로 발산되는 것을 억제하여 상부 부재가 적절한 온도를 유지할 수 있는 증착원을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 증착원은, 가열 수단이 장착되어 증착 재료로 열을 공급하는 측벽 부재; 바닥 부재; 재료 증기 배출용 개구가 형성된 상부 부재; 측벽 부재 상단에 고정되어 상부 부재 상에 위치하며, 상부 부재에 형성된 증기 배출용 개구 대응하는 개구가 형성된 커버; 및 커버와 상부 부재 사이에 형성된 공간에 위치하며, 중앙부에는 커버 및 상부 부재에 각각 형성된 증기 배출용 개구와 대응하는 개구가 형성되어 있는 열 차단판을 포함한다.
열 차단판은 그 일단이 측벽 부재 상단부 내주면에 고정되어 있으며, 본 발명의 목적을 이루기 위하여 열 전도율이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
첨부된 도면을 참고로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 포인트 증착원의 단면도로서, 본 발명에 따른 포인트 증착원(20) 역시 가열 수단(21B-1; 발열 코일)이 장착된 원통형의 측벽 부재(21B), 원판형의 바닥 부재(21C) 및 재료 증기 배출용 개구(21A-1)가 형성된 상부 부재 (21A)로 이루어진다.
측벽 부재(21B) 상단에 고정된 원판형의 커버(31)는 상부 부재(21A) 상에 위치하며, 상부 부재(21A)와는 일정한 간격을 유지한다. 상부 부재(21A)에 형성된 증기 배출용 개구(21A-1)와 커버(31)에 형성된 개구(31-1)는 서로 대응한 상태이다.
본 발명에 따른 증착원(20)의 가장 큰 특징은 측벽 부재(21B) 상단부의 내주면에 열 반사판(40)을 고정시킨 점이다. 열 반사판(40)은 커버(31)와 상부 부재 (21A) 사이에 형성된 공간에 위치하며, 커버(31) 및 상부 부재(21A)와는 수평 상태를 유지한다.
한편, 도 3에서는 열 반사판(40)의 일단이 측벽 부재(21B) 내주면에 고정된 상태를 도시하고 있지만, 열 반사판(40) 표면과 커버(31)의 저면에 다수의 지지 로드 양단을 각각 고정시킴으로서 커버(31)와 상부 부재(21A) 사이에 열 반사판(40)이 위치할 수도 있다.
한편, 열 반사판(40)의 중앙부에는 일정 크기의 개구가 형성되어 있으며, 이 개구는 커버(31) 및 상부 부재(21A)에 각각 형성된 증기 배출용 개구(31-1 및 21A-1)에 각각 대응한다. 따라서, 상부 부재(21A)의 개구(21A-1)를 통하여 배출된 재료 증기는 열 반사판(40)에 형성된 개구 및 커버(31)에 형성된 개구(31-1)를 통하여 외부(기판)으로 분사된다.
이와 같은 형태로 설치된 열 반사판(40)의 기능은 상부 부재(21A)의 열이 외부로 발산되는 것을 방지하는 것이다.
전술한 바와 같이, 상부 부재(21A), 측벽 부재(21B) 및 바닥 부재(21C)로 이루어진, 재료 증기의 기화 작용이 이루어지는 내부 공간으로부터 상부 부재(21A)로 열이 전달되며, 상부 부재(21A)로 전달된 열은 그 위에 위치하는 금속성 커버(31)로 전달된다. 하지만, 상부 부재(21A) 위에 위치하고 있는 열 반사판(40)은 상부 부재(21A)로부터 커버(31)로 전달되는 열을 차단하게 되며, 따라서 열 반사판(40)과 상부 부재(21A) 사이에 형성된 공간의 온도는 열 반사판(40)과 커버(31) 사이에 형성된 공간 내의 온도보다는 높게 유지될 수 있다.
상부 부재(31A)로부터 발산된 열이 열 반사판(40)에 의하여 외부, 즉 커버(31)로 발산(전달)되지 못하게 되며, 결국 대부분의 열은 상부 부재(21A)로 다시 전달된다. 따라서 상부 부재(21A) 및 그 중앙부에 형성된 개구(21A-1) 주변부의 온도 역시 일정하게 유지됨으로서 개구(21A-1) 주변의 온도 저하로 인하여 개구 주변에 재료 증기가 응고되는 현상이 방지되는 것이다.
열 반사판(40)은 그 목적상 예를 들어 SUS 계열의 재료 또는 탄탈륨과 같은 열 전달율이 낮은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 설명에서는 포인트 증착원을 예를 들어 설명하였지만, 상부 부재가 히터로서 작용하지 않는 선형 증착원에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 본 발명은 증착원의 상부 부재와 금속성 커버 사이의 공간에 열 전도율이 낮은 재료로 제조된 반사판을 위치시킴으로서 상부 부재로부터 외부로 발산되는 열을 차단하고, 상부 부재로 열을 전달시켜 개구 주변의 온도를 적절한 값으로 유지시킬 수 있다. 따라서 개구를 통하여 외부로 배출되는 증기가 온도 저하로 인하여 개구 주변에 응고되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도.
도 2는 일반적인 포인트 증착원의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 포인트 증착원의 단면도.

Claims (4)

  1. 인가된 전원에 의하여 가열되어 그 내부에 수용된 증착 재료로 열을 전달, 가열하며, 발생된 재료 증기를 외부로 배출시켜 기판 표면에 증착 재료층을 형성하는 증착원에 있어서,
    가열 수단이 장착되어 증착 재료로 열을 공급하는 측벽 부재;
    바닥 부재;
    재료 증기 배출용 개구가 형성된 상부 부재;
    측벽 부재 상단에 고정된 상태로 상기 상부 부재 상에 위치하며, 상부 부재에 형성된 증기 배출용 개구 대응하는 개구가 형성된 커버; 및
    상기 커버와 상부 부재 사이에 형성된 공간에 위치하며, 중앙부에는 커버 및 상부 부재에 각각 형성된 증기 배출용 개구와 대응하는 개구가 형성되어 있는 열 차단판을 포함하는 증착원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열 차단판은 그 일단이 상기 측벽 부재 상단부 내주면에 고정되어 있는 증착원.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열 차단판은 열 전도율이 낮은 물질로 이루어진 증착원.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 열 차단판은 SUS 계열의 재료 또는 탄탈륨으로 이루어진 증착원.
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