KR20060055763A - 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증착되는 박막의 두께를 정확하게 조절할 수 있으며, 증착되는 박막의 두께를 측정하는 크리스탈 센서의 수명이 향상된 증착 장치를 위하여, 기판을 지지하는 기판 지지수단와, 상기 기판에 증착될 물질을 방출하는 복수개의 가열 용기들과, 상기 가열 용기들에 대응되는 복수개의 크리스탈 센서들, 그리고 상기 각 크리스탈 센서를 감싸고, 상기 각 크리스탈 센서에 대응되는 상기 가열 용기 방향으로 개구부를 구비한 캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치를 제공한다.

Description

증착 장치 {Deposition apparatus}

도 1은 종래의 증착 장치를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 2는 도 1의 크리스탈 센서를 확대하여 도시하는 개념도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 4는 도 3의 크리스탈 센서를 확대하여 도시하는 개념도.

도 5는 도 3의 크리스탈 센서의 사진.

도 6은 캡이 구비된 크리스탈 센서와 캡이 구비되지 않은 크리스탈 센서의 수명을 보여주는 그래프.

도 7은 캡이 구비된 크리스탈 센서와 캡이 구비되지 않은 크리스탈 센서의 활성도를 보여주는 그래프.

도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 증착 장치에 구비되는 크리스탈 센서를 개략적으로 도시하는 개념도.

도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 증착 장치에 구비되는 크리스탈 센서를 개략적으로 도시하는 개념도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101: 진공챔버 102: 입구

103: 출구 104: 기판 이송 수단

105: 기판 지지수단 106: 액튜에이터

110a,110b: 가열 용기 112a, 112b: 크리스탈 센서

114a, 114b: 캡 216a, 216b: 셔터

본 발명은 증착 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 증착되는 박막의 두께를 정확하게 조절할 수 있으며, 증착되는 박막의 두께를 측정하는 크리스탈 센서의 수명이 향상된 증착 장치에 관한 것이다.

전계발광 디스플레이 장치는 자발광형 디스플레이 장치로서, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.

일반적인 전계발광 디스플레이 장치에 구비되는 전계발광 소자에는 서로 대향된 전극들 사이에 적어도 발광층을 포함하는 중간층이 된다. 상기 중간층에는 다양한 층들이 구비될 수 있는 바, 예컨대 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층 또는 전자 주입층 등을 들 수 있다. 유기 전계발광 소자의 경우, 이러한 중간층들은 유기물로 형성된 유기 박막들이다.

상기와 같은 구성을 가지는 전계발광 소자를 제조하는 과정에서, 기판 상에 형성되는 홀 주입층, 홀수송층, 발광층, 전자 수송층 또는 전자 주입층 등의 박막 들, 그리고 전극들은 증착 장치를 이용하여 증착(deposition)의 방법에 의해 형성될 수 있다.

상기 증착 방법은 일반적으로 진공 챔버 내에 기판을 장착한 후, 증착될 물질을 담은 가열 용기를 가열하여 그 내부의 증착될 물질을 증발 또는 승화시킴으로써 박막을 제작한다.

유기 전계발광 소자의 박막을 이루는 상기 유기물은 10^-6 내지 10^-7 torr의 진공도에 250 내지 450℃ 정도의 온도범위에서 증발 또는 승화한다. 한편 전극재료는 유기재료와 비교하여 일반적으로 고온에서 증발하게 되는데, 이러한 증발온도는 재료의 종류에 따라 다양하다. 일반적으로 이용되는 마그네슘(Mg)은 500 내지 600℃, 은(Ag)은 1000℃ 이상에서 증발한다. 또한 전극재료로서 이용되는 알루미늄(Al)은 1000℃내외에서 증발하며, 리튬(Li)은 300℃ 정도에서 증발한다.

상기와 같은 유기재료 또는 전극재료 등을 기판에 증착시키는 데 있어서 가장 중요한 것은 기판 전체에 걸쳐 증착되는 막의 두께가 균일하게 되어야 한다는 점이다. 따라서, 증착될 물질을 방출하는 가열 용기의 상부에 크리스탈 센서를 두어 증착되는 박막의 두께를 측정한다.

도 1은 종래의 증착 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1의 크리스탈 센서를 확대하여 도시하는 개념도이다.

상기 도면들을 참조하면, 진공 챔버(1) 내에 기판을 지지하는 기판 지지수단(5)이 구비되어 있고, 상기 지지수단(5)에 의해 지지되는 기판에 증착될 물질을 방 출하는 가열 용기들(10a, 10b)이 구비된다. 그리고 상기 기판에 증착되는 박막의 두께를 측정하기 위해 상기 가열 용기들(10a, 10b)의 상부로 크리스탈 센서들(12a, 12b)이 구비된다. 상기 크리스탈 센서들(12a, 12b)은 상기 각 크리스탈 센서에 대응되는 가열 용기로부터 증착되는 물질의 양을 측정한다.

그러나 상기와 같은 종래의 증착 장치의 경우에는 상기 크리스탈 센서들에, 각 크리스탈 센서에 대응되는 가열 용기가 아닌 가열 용기로부터 방출되는 물질들도 도달하게 되며, 이로 인하여 각 가열 용기로부터 방출되는 물질의 양을 정확하게 측정할 수 없게 되며, 그 결과 증착되는 박막의 두께를 정확하게 조절할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 크리스탈 센서는 항상 증착물질에 노출되어 있게 되기에, 그 수명이 단축된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 증착되는 박막의 두께를 정확하게 조절할 수 있으며, 증착되는 박막의 두께를 측정하는 크리스탈 센서의 수명이 향상된 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

기판을 지지하는 기판 지지수단;

상기 기판에 증착될 물질을 방출하는 복수개의 가열 용기들;

상기 가열 용기들에 대응되는 복수개의 크리스탈 센서들; 및

상기 각 크리스탈 센서를 감싸고, 상기 각 크리스탈 센서에 대응되는 상기 가열 용기 방향으로 개구부를 구비한 캡;을 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 가열 용기들과 상기 크리스탈 센서들은 1 대 1 대응되는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 캡의 개구부에는 개폐조절이 가능한 셔터가 더 구비되는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 증착 장치는 상기 기판 지지수단을 회전시킬 수 있는 액튜에이터를 더 구비하는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

기판을 지지하는 기판 지지수단;

상기 기판에 증착될 물질을 방출하는 적어도 하나의 가열 용기;

상기 가열 용기의 상부에 구비된 적어도 하나의 크리스탈 센서; 및

상기 크리스탈 센서와 상기 크리스탈 센서에 대응되는 상기 가열 용기 사이에 구비되는, 개폐조절이 가능한 셔터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 증착 장치는 복수개의 가열 용기들과 복수개의 크리스탈 센서들을 구비하며, 상기 가열 용기들과 상기 크리스탈 센서들은 1 대 1 대응되는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 증착 장치는 상기 기판 지지수단을 회전시킬 수 있는 액튜에이터를 더 구비하는 것으로 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 4는 도 3의 크리스탈 센서를 확대하여 도시하는 개념도이며, 도 5는 도 3의 크리스탈 센서의 사진이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 증착 장치는 내부가 진공으로 유지되며, 일측에 입구(102)와 타측에 출구(103)를 갖는 진공 챔버(101)를 구비한다.

증착 물질이 증착될 기판(미도시)은 상기 입구(102)와 출구(103)를 통해 진공 챔버(101)를 관통하도록 배설된 기판 이송 수단(104)에 의해 진공 챔버(101) 내부로 이송된다. 이 때, 기판은 그 상부에서 기판 지지 수단(105)에 의해 지지되고, 이 기판 지지수단(105)은 기판 이송 수단(104)에 설치되어 진공 챔버(101)내로의 출입이 가능하도록 한다. 그리고 필요에 따라 상기 기판 지지수단(105)을 회전시킬 수 있는 액튜에이터(106)를 더 구비할 수 있다.

상기 진공 챔버(101)에는 기판에 증착될 물질을 방출하는 복수개의 가열 용기들(110a, 110b)이 구비되는데, 상기 가열 용기들(110a, 110b)의 외부에는 상기 가열 용기들(110a, 110b)을 가열하는 가열 수단(미도시)이 더 구비될 수 있다.

가열 용기들(110a, 110b)은, 도 3에 도시된 바와 달리, 가열 용기들에 별도로 장착된 이동 장치(미도시)가 챔버(101) 내부에 설치된 이송 레일(미도시)과 결 합되도록 하여 챔버(101) 내부에서 이동이 가능하도록 설치될 수도 있다. 이때의 이동은 원형 운동이 될 수도 있고 상하 운동이 될 수도 있는 등 다양한 형태로 이동될 수 있다.

그리고 상기 가열 용기들(110a, 110b)에 대응되는 복수개의 크리스탈 센서들(112a, 112b)이 구비된다. 상기 크리스탈 센서들(112a, 112b)은 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 취하고 있으며, 증착 물질이 부착되는 플레이트(112a1)와, 상기 플레이트(112a1)의 진동을 감지하는 센서(112a2)를 구비하고 있다. 즉, 가열 용기(110a)로부터 방출된 물질이 상기 플레이트(112a1)에 부착되는 순간 상기 물질과 상기 플레이트(112a1)의 충돌로 인해 상기 플레이트(112a1)는 진동하게 되며, 상기 진동을 상기 플레이트(112a1)에 연결된 센서(112a2)가 감지하여 그 진동을 전기적 신호로 변환한다. 이를 통해 상기 각 크리스탈 센서에 대응하는 가열 용기에서 방출된 물질의 양을 측정하게 되며, 이를 통해 증착되는 박막의 두께를 제어하게 된다. 이 경우, 상기 가열 용기들(110a, 110b)과 상기 크리스탈 센서들(112a, 112b)은 필요에 따라 1 대 1 대응이 되도록 할 수 있다.

이때, 전술한 바와 같이 상기 크리스탈 센서들에는 각 크리스탈 센서에 대응하는 가열 용기로부터 방출되는 물질뿐만 아니라 대응하지 않는 가열 용기로부터 방출되는 물질도 도달할 수 있으며, 따라서 각 가열 용기로부터 방출되는 물질의 양을 정확하게 측정할 수 없게 된다. 그러므로 본 실시예에 따른 증착 장치는 이를 방지하기 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 크리스탈 센서(112a, 112b)를 감싸고, 상기 각 크리스탈 센서(112a, 112b)에 대응되는 상기 가열 용기 (110a, 110b) 방향으로 개구부를 구비한 캡(114a, 114b)이 더 구비되어 있다.

이와 같이 각 크리스탈 센서에 대응되는 가열 용기에서 방출되는 물질만이 상기 크리스탈 센서에 도달할 수 있도록 하는 캡이 구비되도록 함으로써, 증착되는 박막의 두께를 보다 정확히 조절할 수 있다. 또한, 그와 같은 캡이 구비되어 각 크리스탈 센서에 부착되지 않아야 할 물질이 부착되는 것을 방지함으로써, 크리스탈 센서의 장수명화도 도모할 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 캡의 사진이고, 도 6은 캡이 구비된 크리스탈 센서와 캡이 구비되지 않은 크리스탈 센서의 수명을 비교하여 나타내는 그래프이며, 도 7은 캡이 구비된 크리스탈 센서와 캡이 구비되지 않은 크리스탈 센서의 활성도(activation)를 비교하여 나타내는 그래프이다.

도 6을 참조하면, 시간이 흐름에 따라 캡이 구비되지 않은 크리스탈 센서의 수명은 급격히 증가하는 것에 비해, 캡이 구비된 크리스탈 센서의 수명은 그러하지 않음을 알 수 있다. 여기서 수명이 급격히 증가한다고 함은, 크리스탈 센서를 사용할 수 있는 잔여 시간이 급격히 줄어든다는 의미이다. 또한, 도 7을 참조하면, 시간이 흐름에 따라 캡이 구비되지 않은 크리스탈 센서의 활성도가 급격히 감소하는 것에 비해, 캡이 구비된 크리스탈 센서의 활성도는 그 감소 폭이 작은 것을 알 수 있다. 여기서 활성도라 함은, 크리스탈 센서의 민감도를 말한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 증착 장치에 구비되는 크리스탈 센서를 개략적으로 도시하는 개념도이다.

도 8을 참조하면, 플레이트(212a1)와 상기 플레이트(212a1)의 운동을 감지하 는 센서(212a2)를 구비한 크리스탈 센서(212a)를 감싸도록 캡(214a)이 구비되어 있으며, 상기 캡(214a)의 개구부에는 개폐조절이 가능한 셔터(216a)가 구비되어 있다.

먼저 전술한 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시하는 도 3을 참조하여 증착 장치의 작동을 살펴보면, 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버(101) 내로 출입을 할 뿐이며, 증착될 물질은 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버(101) 내에 있는지 여부에 관계없이 가열 용기(110a, 110b)로부터 계속해서 방출된다. 따라서 상기 가열 용기(110a, 110b)로부터 방출된 물질은 기판이 진공 챔버(101) 내에 있는지 여부에 관계없이 계속해서 그 상부의 크리스탈 센서들(112a, 112b)에 부착되게 되며, 이는 결국 크리스탈 센서들(112a, 112b)의 수명 감소를 초래한다.

따라서, 상술한 바와 같이 플레이트(212a1)와 상기 플레이트(212a1)의 운동을 감지하는 센서(212a2)를 구비한 크리스탈 센서(212a)를 감싸도록 캡(214a)이 구비되도록 함과 동시에, 상기 캡(214a)의 개구부에는 개폐조절이 가능한 셔터(216a)가 구비되도록 함으로써, 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버 내에 있을 때에는 상기 셔터(216a)가 열려 증착되는 박막의 두께를 상기 크리스탈 센서(212a)를 통해 조절할 수 있도록 하고, 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버 내에 있지 않을 때에는 상기 셔터(216a)가 닫혀 가열 용기로부터 방출된 물질이 크리스탈 센서(212a)에 부착되지 않도록 함으로써 상기 크리스탈 센서(212a)의 수명을 늘릴 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 증착 장치에 구비되는 크리스탈 센서를 개략적으로 도시하는 개념도이다.

전술한 실시예들에 있어서는 각 크리스탈 센서를 감싸는 캡이 구비되어 있었으나, 필요에 따라 상기 캡이 구비되지 않고 셔터만 구비되도록 할 수 있다. 예컨대 가열 용기가 하나일 경우가 그러한 경우이며, 가열 용기가 두 개 이상 구비되더라도 필요에 따라 캡이 구비되지 않을 수도 있다. 따라서, 적어도 하나의 가열 용기(미도시)가 구비되고, 상기 가열 용기의 상부에 적어도 하나의 크리스탈 센서(312a)가 구비되도록 하며, 상기 크리스탈 센서(312a)와 상기 크리스탈 센서(312a)에 대응되는 상기 가열 용기 사이에 개폐조절이 가능한 셔터(316a)가 구비되도록 하는 것이다. 이를 통해서도 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버 내에 존재하지 않을 때는 크리스탈 센서(312a)에 가열 용기에서 방출된 물질이 부착되지 않도록 함으로써, 크리스탈 센서(312a)의 수명을 늘릴 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 증착 장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 각 크리스탈 센서에 대응되는 가열 용기에서 방출되는 물질만이 상기 크리스탈 센서에 도달할 수 있도록 하는 캡이 구비되도록 함으로써, 증착되는 박막의 두께를 보다 정확히 조절할 수 있다.

둘째, 플레이트와 상기 플레이트의 운동을 감지하는 센서를 구비한 크리스탈 센서를 감싸도록 캡이 구비되도록 함과 동시에, 상기 캡의 개구부에는 개폐조절이 가능한 셔터가 구비되도록 함으로써, 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버 내에 있을 때에는 상기 셔터가 열려 증착되는 박막의 두께를 상기 크리스탈 센서를 통해 조절 할 수 있도록 하고, 증착이 이루어질 기판이 진공 챔버 내에 있지 않을 때에는 상기 셔터가 닫혀 크리스탈 센서에 증착될 물질이 부착되지 않도록 함으로써 상기 크리스탈 센서의 수명을 늘릴 수 있다.

셋째, 플레이트 및 상기 플레이트의 운동을 감지하는 센서를 구비한 크리스탈 센서와 가열 용기 사이에 개폐조절이 가능한 셔터가 구비되도록 함으로써, 크리스탈 센서의 수명을 늘릴 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 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.

Claims (7)

1. 기판을 지지하는 기판 지지수단;

   상기 기판에 증착될 물질을 방출하는 복수개의 가열 용기들;

   상기 가열 용기들에 대응되는 복수개의 크리스탈 센서들; 및

   상기 각 크리스탈 센서를 감싸고, 상기 각 크리스탈 센서에 대응되는 상기 가열 용기 방향으로 개구부를 구비한 캡;을 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가열 용기들과 상기 크리스탈 센서들은 1 대 1 대응되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 캡의 개구부에는 개폐조절이 가능한 셔터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 증착 장치는 상기 기판 지지수단을 회전시킬 수 있는 액튜에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
5. 기판을 지지하는 기판 지지수단;

   상기 기판에 증착될 물질을 방출하는 적어도 하나의 가열 용기;

   상기 가열 용기의 상부에 구비된 적어도 하나의 크리스탈 센서; 및

   상기 크리스탈 센서와 상기 크리스탈 센서에 대응되는 상기 가열 용기 사이에 구비되는, 개폐조절이 가능한 셔터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 증착 장치는 복수개의 가열 용기들과 복수개의 크리스탈 센서들을 구비 하며, 상기 가열 용기들과 상기 크리스탈 센서들은 1 대 1 대응되는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 증착 장치는 상기 기판 지지수단을 회전시킬 수 있는 액튜에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.

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