KR20060035308A

KR20060035308A - 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치

Info

Publication number: KR20060035308A
Application number: KR1020040084747A
Authority: KR
Inventors: 김성수; 김태완
Original assignee: 황창훈
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-04-26
Also published as: KR100958778B1

Abstract

본 발명은 대면적 유기 박막 소자의 증착 공정용 증발원 연속 공급장치에 관한 것으로서, 유기물 분출부와 유기물 안내관과 도가니가 서로 연결되도록 하여 도가니 내에서 증발되는 유기물 기체가 유기물 안내관과 유기물 분출부를 통하여 기판에 증착되도록 유도하여 대면적의 유기박막 공정을 실현하도록 하며, 도가니의 유기물이 소진되었을 시, 도가니를 포함한 증발원을 유기물 안내관으로부터 분리하여 게이트 밸브를 닫아 증착 챔버의 진공을 깨지 않고도 도가니에 유기물을 재충전하도록 하는 발명이다

유기박막, 증발원, 도가니

Description

유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치 {Continuous supply assembly of thermal evaporation source for OLED deposition process}

도 1 은 본 발명의 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치 실시예를 나타내는 단면도,

도 2 는 유기물 분출부와 유기물 안내관의 실시예를 나타내는 단면도,

도 3 은 도가니의 실시예를 나타내는 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 기판

20: 증착 챔버

30: 유기물 분출부 31: 유기물 분출부 하부홈

32: 유기물 분출노즐

40: 유기물 안내관 41: 유기물 안내관 상부홈

42: 유기물 안내관 상부 고정 플랜지 43: 유기물 안내관 하부 고정 플랜지

44: 유기물 안내관 하부홈 45: 유기물 안내관 내부관

50: 열보존 자켓

60: 상부 증발원 용기

70: 게이트 밸브(gate valve)

80: 하부 증발원 용기

90: 증발원 측면 용기 91: 증발원 하부 용기

92: 도가니 받침대 93: 증발원 하부 용기 걸림 돌출부

100: 도가니 101: 도가니 상부

102: 도가니 하부 103: 도가니 상부 입

110: 열선장치

120: Push and pull feedthrough 121: 잠금장치

122: Push and pull 손잡이

유기소자(OLED: Organic Light Emitted Device)를 제작하는데 있어 가장 중요한 공정은 유기박막의 형성이며, 유기박막은 주로 열 증착공정에 의하여 고진공 챔버내에서 이루어진다. 즉, 고진공의 증착챔버 내 상부에는 기판이 설치되고 하부에는 증발원이 설치되어 증발원내의 도가니에 담긴 파우더 형태의 유기물질을 증발되도록 하여 유기물 기체가 고진공 분위기에서 비행하게 하여 기판에 닿게 하면 유기기체들이 응고되면서 기판상에 박막을 형성하는 것이다. 증발원은 내부에 도가니가 있고, 주위에 열선장치가 되어 있어 열선에 전기를 공급하면, 열선이 저항 가열되어 많은 복사열을 내는데 이 적외선 복사열을 이용하여 도가니를 가열하는 것이다. 이러한 방법은 복사열 가열 기술(Radiative heating)로 알려져 있으며, 복사열이 가급적 도가니쪽을 향하여 모이도록 열선장치 주위에는 열반사판(Heat reflector)이 설치되고 가장 외부에는 금속 하우징으로 덮여있고 하우징의 하부에는 도가니를 올려놓도록 세라믹 받침들이 설치되어 있다.

유기소자의 양산에 있어서, 증착챔버내에 증발원을 넣고 유기박막 증착 시, 기판의 크기가 대면적화 됨에 따라서 박막의 균일도를 얻기가 어려워 양산성이 저하되며, 특히, 유기물이 소진될 시, 증착챔버의 진공을 깨고 증발원이나 도가니를 교환하여야 하므로 양산장비의 사용시간이 줄어들어 또한 그 양산성을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다

대면적(730X920mm) 유기박막의 증착공정 시, 기판이 크므로 유기박막의 균일도를 맞추기가 어려우며, 특히 도가니 내의 유기물질이 소진되면 증착 챔버의 진공을 깨고 도가니를 꺼내어 유기물을 재충전한 후 증착 챔버의 진공을 다시 잡아야 하므로 시간이 많이 걸리게 된다. 본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해, 대면적 유기박막의 균일도를 향상하고, 대형의 증착 챔버의 진공을 깨지 않고도 도가니의 유기물을 연속적으로 재충전하기 위한 발명인 것으로서 그 활용도가 매우 높은 것이다

본 발명은 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치로서, 특히 유기물 분출부(30)가 유기물 안내관(40) 상부에 연결되고, 유기물을 담은 도가니 상부 입(103)이 유기물 안내관 하부의 홈(44)을 통해 유기물 안내관과 연결되어 도가니 내부의 유기물질이 유기물 분출부(30)를 통하여 증발되도록 하여 증착 챔버 내에 위치한 기판(10)에 유기박막을 형성하며, 이후 도가니 내에 소진된 유기물질을 재충전 시 증착 챔버의 진공을 깨지 않고도 증발원을 하부 증발원 용기(80)에서 꺼내어 도가니(100)에 유기물질을 재충전하여 증발원을 하부 증발원 용기에 재 장착하는 발명인 것이다.

도1은 상기의 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치의 실시 단면도를 나타내며, 증착 챔버(20)내의 상부에는 기판(10)이 설치되어 있으며, 유기물 분출부(30)를 통하여 분사되는 유기기체가 비행하여 기판에 닿을 시 고형화되어 박막을 형성하게 되는 것이다. 유기물 분출부(30)는 유기물 안내관(40)과 연결되어 있고, 유기물 안내관 하부는 상부 증발원 용기(60)에 부착되어 있다. 상부 증발원 용기(60)와 하부 증발원 용기(80) 사이는 게이트 밸브(70)로 연결되어 있어 필요시 게이트 밸브를 여닫으므로서 도가니에서 분출되는 유기기체를 증착 챔버에 까지 공급할 수 있는 것이다. 즉, 게이트 밸브(70)를 열고 도가니(100)의 상부가 유기물 안내관 하부에 연결되면, 가열된 도가니로부터 유기기체가 분출되어 유기물 안내관과 유기물 분출부를 통하여 유기기체가 증착 챔버에 도달하도록 하며, 이때, 도가니(100), 증발원 측면 용기(90), 증발원 하부 용기(91), 도가니 받침대(92), 증발원 하부 용기 걸림 돌출부(93)등을 포함한 증발원은 상하 운동을 하도록 증발원 하부가 push and pull feedthrough(120)에 연결되어 있는 것이다.

상기의 발명에 따른 작동 순서대로 설명하면,

(1)게이트 밸브(70)가 닫힌 상태에서 증착챔버(20)를 진공으로 만든다.

(2)하부증발원 용기(80)의 도어를 열고, 증발원을 밀어 넣고 증발원 하부 용기 걸림 돌출부(93)와 push and pull feedthrough(120)의 상부를 연결한다.

(3)증발원의 히터선과 온도 계측선을 용기외부와 연결한다.

(4)하부 증발원 용기(80)의 도어를 닫고 용기를 진공으로 만든다.

(5)게이트밸브(70)를 연다.

(6)Push and pull feedthrough(120)를 위로 밀어 올려 도가니의 상부입(103)이 유기물 안내관 하부홈(44)과 접촉하도록 한다.

(7)Push and pull feedthrough(120)의 잠금장치(121)를 사용하여 push and pull feedthrough가 하부로 내려오지 않도록 한다.

(8)증발원에 설치된 열선을 통하여 도가니를 가열한다.

도2 에 도시된 유기물 분출부(30)의 상부에는 여러 개의 구멍(또는 노즐)(32)들이 나있어 내부의 유기기체가 이 구멍 또는 노즐들을 통하여 분출되도록 형성된다. 이때 노즐들의 크기나 위치는 기판의 유기박막의 균일도를 향상시키기 위하여 일정하게 배열되도록 한다. 유기분출부의 하부는 유기물 안내관 상부와 연결이 용이하고, 유기기체가 새지 않도록 연결되게 홈(31)이 나있고, 내부에는 관이 형성되어 있어 여러 노즐들과 통하게 형성된다. 이때 연결부에서 유기기체가 새는 것을 더욱 더 방지하기 위하여 스크루탭을 내어 잠그게 할 수도 있다. 도2 에 도시된 유기물 안내관(40)의 상부에는 유기물 분출부와 연결이 용이 하도록 상부홈(41)이 형성되고, 안내관 상부 고정 플랜지(42)가 형성되어 증착 챔버(20)에 고정이 되도록 하며, 플랜지와 증착 챔버 포트 사이에는 오링이나, 금속 개스킷을 삽입하도록 형성되어 실링이 되게 함으로서 진공 상태를 유지한다. 안내관 하부 고정 플랜지(43)도 같은 방법으로 증발원 상부용기(60)에 연결되도록 한다. 유기물 안내관 내부에는 내부관(45)이 나있어 유기기체가 관통할 수 있다. 또한 유기물 안내관 하부에는 도가니 상부입(103)과 연결이 용이하도록 홈(44)이 나있다. 유기물 안내관을 통하여 유기기체가 관통 시, 유기물질에 의한 안내관의 내부관의 막힘 현상이 방지되도록 유기물 안내관의 주위에는 실린더형의 열보존자켓(50)을 설치하여 유기물 안내관은 항상 일정한 온도(예: 섭씨 310도)를 유지하도록 한다.

도3 에 도시된 도가니(100)는 도가니 상부(101)와 도가니 하부(102)로 구성되어 서로 홈이 나있어 연결이 용이하게 되어 있고, 스쿠루탭을 내어 유기기체가 증발 시 새지 않도록 잠글 수도 있다. 도가니 내에서 증발되는 유기기체는 도가니 상부입(103)의 내부에 나있는 출구를 통하여 분출되도록 형성되어 있다.

상기의 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치를 적어도 두개이상 증착 챔버의 바닥에 설치하면 특히 유기박막의 양산 시, 두개 중 하나는 연속하여 사용하고, 동시에 다른 하나는 소진된 유기물질의 재 충전이 가능하므로 연속 증착 공정이 가능한 효과를 가지게 되는 것이다

상기의 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치를 사용하여, 증착 챔버를 자주 열지 않고도 유기기체를 증착 챔버 내로 공급할 수 있으며, 특히, 노즐의 서로 다른 배열에 따라, 대면적 기판의 유기박막 형성 시, 유기기체의 분출분포를 조절하여 박막 균일도를 향상시키고, 유기물이 소진 시에도 증착 챔버의 진공을 깨지 않고 증발원 도가니에 유기물질을 재충전하여 연속 유기 박막 증착 공정을 수행할 수 있는 발명인 것이다

Claims

유기물 분출부(30)를 유기물 안내관(40) 상부에 삽입하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
유기물 분출부(30) 상부에는 유기물 분출노즐(32)들이 형성되고 하부에는 유기물 분출 하부홈(31)이 형성된 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
유기물 안내관(40)을 증착 챔버(20)와 상부 증발원 용기(60) 사이에 설치하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
유기물 안내관(40)은 유기물 안내관 상부홈(41)이 형성되고, 안내관 상부 고정 플랜지(42)가 형성되고, 안내관 하부 고정 플랜지(43)가 형성되고, 안내관 하부홈(44)이 형성되고, 안내관 내부관(45)이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
유기물 안내관(40) 주위에 실린더 형의 열보존 자켓(50)을 설치하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
상부 증발원 용기(60)와 하부 증발원 용기(80) 사이에 게이트 밸브(70)를 설치하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
하부 증발원 용기(80)바닥에 푸쉬 앤드 풀 피드쓰루(120)를 설치하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
푸쉬 앤드 풀 피드쓰루(120) 상부가 증발원 하부 용기 걸림 돌출부(93)에 고정되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
푸쉬 앤드 풀 피드쓰루(120)를 사용하여 도가니(100)를 포함한 증발원 장치(90, 91, 92, 93, 110)를 밀어 올리거나 당겨 내리는 작동을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
물질이 재충전된 증발원 장치(90, 91, 92, 93, 100, 110)를 하부 증발원 용기(80)에 설치된 도어를 통하여 하부 증발원 용기에 설치하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치
도가니 상부 입(103)이 형성된 도가니 상부(101)가 도가니 하부(102)를 덮거나, 스크루 탭을 통하여 잠그는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 공정용 증발원 연속 공급장치