KR20060101081A - 증착소스 및 이를 구비한 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착물질의 누설을 방지하고, 기판을 수직으로 세워서 이동하는 수직형 증착장치에 적합한 증착 소스 및 이를 구비한 증착장치를 개시한다.
본 발명의 증착소스는 선형의 개구부를 갖으며, 증착물질을 담고있는 가열 용기; 및 상기 가열 용기의 선형의 개구부에 결합되는, 복수개의 구멍들이 형성된 덮개를 구비하고, 상기 가열 용기는 개구부가 그의 일측면의 상측으로부터 돌출되는 구조를 갖는다.
상기 가열용기는 내부에 담겨있는 증착물질은 개구부를 향해 상측으로 증발된 다음 개구부를 통해 수평방향으로 방출되도록 "ㄱ" 자의 형상을 갖는다.

Description

증착소스 및 이를 구비한 증착장치{Deposition source and deposit apparatus with the same}
도 1은 종래의 선형증착소소를 개략적으로 도시하는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 증착장치용 선형 증착 소스를 개략적으로 도시하는 사시도,
도 3는 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선형증착소오스를 구비한 수직형 증착 장치를 개략적으로 도시하는 개념도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 선형증착소스 110 : 가열용기
120 : 개구부 130 : 덮개
140 : 구멍 150 : 히터
150 : 증착물질 170 : 하우징
본 발명은 박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 증착물질의 누설을 방지하고 기판을 수직으로 세워서 이동시키는 인라인타입의 설비에 적합한 선형증착소스 및 이를 구비한 수직형 증착장치에 관한 것이다.
전계발광 디스플레이 장치는 자발광형 디스플레이 장치로서, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.
전계발광 디스플레이 장치는 발광층(EML : Emission layer) 형성 물질에 따라 무기 전계발광 디스플레이 장치와 유기 전계발광 디스플레이 장치로 구분되며, 이 중 유기 전계발광 디스플레이 장치는 무기 전계발광 디스플레이 장치에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기 EL 소자는 기판상에 서로 대향하는 애노드전극과 캐소드전극 그리고 이들사이에 개재된 유기막층을 포함한다. 상기 유기막층은 홀 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL)을 구비한다. 이러한 유기 EL 소자는 애노드전극과 캐소드전극에 소정의 전압을 인가하면 홀수송층(HTL)으로부터 홀과 전자수송층(ETL)으로부터 전자가 발광층(EML)으로 전송되고, 발광층(EML)에서 전자와 홀이 재결합하여 소정의 광을 발광하게 된다.
유기 EL 소자의 유기막과 같은 박막은 일반적으로 증착법을 이용하여 증착하는데, 이러한 증착법은 증착챔버내에 기판을 위치시키고 증착소오스로부터 유기물질이 방출되어 기판상에 박막을 증착하는 방식이다.
상기 증착 방법은 일반적으로 진공 챔버 내에 기판을 장착한 후, 증착될 물 질을 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 전극물지은 유기물질과 비교하여 일반적으로 고온에서 증발하게 되는데, 이러한 증발온도는 물질의 종류에 따라 다양하다. 일반적으로 이용되는 마그네슘(Mg)은 500 내지 600℃, 은(Ag)은 1000℃ 이상에서 증발한다. 또한 전극물질로서 이용되는 알루미늄(Al)은 1000℃ 내외에서 증발하며, 리튬(Li)은 300℃ 정도에서 증발한다.
상기한 바와 같은 유기물질 또는 전극물질 등을 대면적의 기판상에 증착시킬 때 가장 중요한 요소중 하나는 대면적의 기판 전체에 걸쳐 증착되는 막의 두께가 균일성을 확보해야 하는 것이다. 이와같이 기판에 증착되는 막두께의 균일성을 확보하기 위하여 선형 증착소스를 이용하게 된다.
도 1은 종래의 선형 증착 소스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 증착 소스(10)는 증착물질(13)을 수용하기 위한 가열용기(12)을 구비하는 긴 통모양으로 형성된다. 또한, 상기 증착소스(10)는 가열용기의 상측면에 길이방향을 따라 증착물질(13)을 방출시켜 주기위한 개구부(11)를 구비하여, 상기 길이방향으로 기판을 이동시켜 박막을 증착하거나 또는 증착소스(10)를 이동시켜 박막을 증착시켜 주게 된다.
유기 EL소자의 박막을 증착하는 증착법으로는 상향식 회전 증착 방식, 상향 증착 방식, 하향 증착 방식, 및 수직형 증착 방식 등 다양하게 시도되고 있다. 이 러한 증착방식중 수직형 증착 방식은 기판을 수직으로 세워 이송하면서 박막을 증착하거나 또는 기판을 수직으로 세우고 증착소스를 상하로 이동시키면서 박막을 장착하는 방식이다.
종래의 선형 증착소스(10)는 수평방향으로 증착소소를 이동하거나 또는 기판을 이동시켜 박막을 증착하는 데 적합한 증착소스로서, 기판을 수직으로 세워서 이송시키는 수직형 증착장치에는 증착물질의 누설등의 문제점으로 인하여 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증착물질의 누설을 방지하고 수직형 증착장치에 적합한 증착소스 및 이를 구비한 수직형 증착장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선형의 개구부를 갖으며, 증착물질을 담고있는 가열 용기; 및 상기 가열 용기의 선형의 개구부에 결합되는, 복수개의 구멍들이 형성된 덮개를 구비하고,
상기 가열 용기는 개구부가 그의 일측면의 상측으로부터 돌출되는 구조를 갖는 증착 소스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열용기는 내부에 담겨있는 증착물질은 개구부를 향해 상측으로 증발된 다음 개구부를 통해 수평방향으로 방출되도록 "ㄱ" 자의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 증착소소는 상기 가열용기를 수납하기 위한 하우징과; 상기 하우징내에 장착되어, 상기 가열용기의 증착물질을 가열시켜 주기위한 히터를 더 구비한다.
상기 덮개에 형성된 구멍들은 상기 가열 용기의 선형의 개구부의 장축 방향으로 일렬로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 덮개에 형성된 구멍들은 상기 가열용기의 개구부의 중심으로부터 멀어질수록 조밀하게 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 덮개에 형성된 구멍들은 상기 가열용기의 개구부의 중심으로부터 멀어질수록 그의 크기가 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 그의 일측면의 상측으로부터 돌출되는 선형의 개구부를 갖으며, 증착물질을 담고있는 가열 용기; 및 상기 가열 용기의 선형의 개구부에 결합되는, 복수개의 구멍들이 형성된 덮개를 구비하는 증착 소스를 구비하는 증착 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 증착 장치는 상기 증착소스를 상하로 이동시키는 이송장치를 더 구비하여, 상하로 이동하면서 수평 방향으로 증착될 물질을 방출하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증착 소스를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 3는 도 2의 III-III 선에 따른 단면을 개략적으로 도시하는 단면도 이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 증착 소스(100)는 선형의 개구부(120)를 갖는 가열용기(110)와, 상기 가열용기(110)의 선형의 개구부(120)에 결합되는 덮개(130)를 구비한다. 상기 가열용기(110)의 내부에는 기판(도면상에는 도시되지 않음)상에 증착될 박막을 위한 증착물질(160)이 담겨져 있다.
상기 개구부(120)는 가열용기(110)의 일측면으로부터 돌출되어 형성되는데, 가열용기의 측면중 장축의 측면의 최상부에 배열되는 것이 바람직하다. 상기 개구부(120)를 덮도록 덮개(130)가 상기 가열용기(110)에 결합되어진다.
상기 덮개(130)에는 복수개의 구멍(140)들이 형성되어 있다. 가열용기(100)의 내부에 담겨있는 증착물질(160)은 상기 구멍(140)들을 통해 방출되어 기판상에 증착되게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 가열용기(110)가 직육면체의 형상을 가지며, 직육면체의 일측면으로부터 돌출되어 개구부(120)가 배열되어 "ㄱ" 자형 구조를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 가열용기(110)는 내부에 증착물질을 담을 수 있는 형태로서 개구부(120)가 일측면의 최상부로부터 돌출되는 구조는 모두 적용가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 덮개(130)에 배열되는 구멍(140)은 서로 동일한 크기로 일정 간격을 갖고 배열될 수도 있을 뿐만 아니라, 개구부(120)의 중심으로부터 멀어질수록, 즉 덮개의 중심에서 외곽부로 갈수록 크기가 큰 구멍(140)을 배열시키거나 또는 중심에서보다 외곽부로 갈수록 구멍(140)을 조밀하게 배열하는 등의 방식으로 구멍을 배열하여 줌으로써, 선형증착소스를 이용하여 박막을 증착하는 경우 박막을 균일한 두께로 증착가능하게 할 수 있다.
본 발명의 증착소스(100)는 상기 가열용기(110)를 수납하고, 상기 가열용기(110)내부의 증착물질(160)을 가열시켜 주기위한 가열장치, 예를 들어 히터(150)를 구비하는 하우징(170)을 더 구비한다.
본 발명의 실시예에서는 상기 증착소스(100)는 하나의 가열용기(110)가 하나의 증착물질을 함유할 수 있도록 예시되었으나, 다수의 증착물질을 함유할 수 있도록 다수의 가열용기가 개별적으로 하우징(170)내에 수납되거나 또는 다수의 가열용기가 일체형으로 되어 하우징(170)내에 수납될 수 있다.
이때, 히터(150)가 가열용기(110)를 둘러싸도록 배열되어 있는데, 하우징(170)에 다수의 가열용기가 수납되는 경우에는 상기 히터(150)는 다수의 가열용기 전체를 둘러싸도록 배열되거나 또는 각각의 가열용기를 둘러싸도록 배열되는 것도 가능하다.
도면에는 가열용기(110)의 측면을 둘러싸도록 히터(150)가 배열되는 것으로 도시되었으나, 상기 개구부(120)에 대응하는 부분에도 히터가 배열되어 개구부(120)주위에 유기화합물이 증착되는 것을 방지할 수도 있다.
도면상에는 도시되지 않았으나, 가열용기(110)의 내측면에는 증발되는 증착물질이 서로 응집되어 뭉치거나 이러한 덩어리 증착물질이 개구부(120)를 통해 구멍(140)으로 방출되어 기판상에 증착되는 것을 방지하기 위하여 배플(baffle)을 구비할 수도 있다.
상기한 바와같은 선형 증착소스(100)는 증착물질이 방출되는 구멍들(130)을 구비한 덮개(130)가 개구부(120)에 덮혀져 "ㄱ"자형 가열용기(110)와 결합되어 증착재료를 밀봉한다. 가열용기(110)내의 증착물질(160)은 상측으로부터 증발되고, 개구부(120)에 의해 가열용기(110)의 상측으로 이동하는 증착물질(160)을 수직한 방향으로 전환하여 덮개(130)의 구멍들(140)을 통해 수평방향으로 방출시켜 준다. 그러므로, 선형 증착소스(100)은 구멍들(140)을 통해 증착물질(160)을 기판을 향해 수평방향으로 방출시켜 기판상에 소정의 박막을 증착하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 증착 소스를 구비한 수직형 증착 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 증착 장치에는 내부에 챔버(60)가 구비되는데, 상기 챔버(60)에는 증착하고자 하는 기판(20)을 지지하는 기판 지지부(50)와, 상기 기판(20)에 밀착되며 증착하고자 하는 패턴의 슬릿이 형성된 증착 마스크(40)와, 상기 증착 마스크(40)를 지지하는 지지수단(45)을 구비한다.
또한, 증착장치는 상기 증착 마스크(45)를 사이에 두고 상기 기판(20)과 대응되도록 배치되는 증착 소스(100)가 구비되어 있다. 상기 증착소스(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 구조를 갖는다. 그리고 증착 마스크(40)를 상기 기판(20)에 밀착시키기 위한 수단이 더 구비될 수 있다.
상기 기판(20)을 지지하는 기판 지지부(50)는 기판(20)의 증착하고자 하는 면이 상기 증착 소스(100)와 대응되게 지지할 수 있도록 기판(20)의 가장자리를 지지하게 되는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 실시예에 따른 증착 장치는, 상기 기판(20)이 자중에 의해 처지는 것을 방지하기 위해 상기 기판(20)이 수직으로 배치되도록 되어 있다. 이에 따라, 상기 수직으로 배치된 기판(20)에 증착될 물질을 방출하는 증착 소스(100)는 수평 방향으로 증착될 물질을 구멍(140)을 통해 방출한다.
본 발명의 증착장치는 상기 증착 소스(100)가 상하로 움직이면서 증착이 이루어질 수 있도록, 상기 증착 소스(100)를 상하로 이동시키는 이송장치(30)가 더 구비될 수 있으며, 또한 도면상에는 도시되지 않았으나 성막공정이 진행되지 않는 동안 증착소스(100)를 머물게 하여 예정된 성막율을 유지시킬 수 있도록 증착소스용 버퍼챔버를 더 구비할 수도 있다.
상기한 바와같은 증착장치를 이용하여 박막, 예를 들어 유기박막을 수직증착하는 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 마스크로딩공정에 의해 마스크(40)가 공정챔버(60)내에 장착되는데, 마스크(40)를 마스크 트레이(도면상에는 도시되지 않음)에 장착하여 공정챔버(60)로 이송한다. 이때, 상기 마스크(40)가 장착된 마스크 트레이는 수직상태로 챔버(60)내에 로딩되는 것이 바람직하다. 챔버(60)내에 이송된 마스크 트레이는 마스크 트레이 운송수단(도면상에는 도시되지 않음)에 의해 수평이동하여 마스크 지지수단(45)에 의해 지지된다.
마스크 로딩 공정에 이어 기판로딩공정이 수행되는데, 기판(20)이 공정챔버(60)로 이송된다. 이때, 기판(20)이 장착된 기판 트레이(도면상에는 도시되지 않음)는 수직상태로 챔버내로 로딩되는 것이 바람직하다. 챔버(60)로 이송된 기판 트 레이는 기판 트레이 운송수단(도면상에는 도시되지 않음)에 의해 수평이동하여 기판 지지수단(50)에 의해 지지된다.
이때, 로딩된 마스크(40)와 기판(20)은 각각의 지지부재(45), (50)에 의해 지지되어 상호 평행한 수직 상태를 유지하게 되며, 마스크(40)와 기판(20)의 자중에 의한 휨현상이 방지된다.
마스크(40)과 기판(20)의 로딩공정이 완료되면, 정렬/합착공정을 통해 마스크(40)와 기판(20)을 정렬 및 합착시켜 주는데, 이때 정렬/합착공정은 서로 대향하여 상호 평행한 수직상태를 유지하는 마스크(40)와 기판(20)이 각각 마스크 트레이와 기판 트레이에 장착된 상태에서 정렬하여 합착하는 것이 바람직하다.
정렬/합착 공정에 이어 성막 공정이 진행된다. 성막공정은 마스크(40)와 기판(20)이 수직으로 정렬/합착된 상태에서 선형 증착소스(100)를 상, 하로 이동시키면서, 즉 수직 방향으로 이동시키면서 가열용기(120)내의 유기물질을 덮개(130)의 구멍(140)들을 통해 분사하여 기판(20)상에 성막한다.
이때, 선형 증착소스(100)은 증착물질이 방출되는 구멍들을 구비한 덮개가 "ㄱ"자형 가열용기와 결합되어 증착재료를 밀봉하고, 덮개의 구멍들을 통해 가열용기로부터 증발되어 상측으로 이동하는 증착재료를 수직한 방향으로 전환하여 준다. 그러므로, 선형 증착소스(100)으로부터 증착재료가 고정된 기판을 향해 수평방향으로 방출시켜 소정의 박막을 균일한 증착두께로 성막하게 된다.
성막공정에 의해 마스크(40)와 기판(20)을 탈착하기 위한 탈착공정을 진행한다. 마스크(40)와 기판(20)은 각각 마스크 트레이와 기판 트레이에 장착된 상태에 서 탈착되는 것이 바람직하다.
탈착공정을 진행한 다음 박막이 성막된 기판을 다음 공정을 위하여 다음 공정 챔버로 이송한 다음 새로이 박막을 성막하기 위한 기판을 챔버(60)내로 이송하여 상기한 바와같은 동작을 반복 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 선형 증착소스 및 이를 구비한 수직형 증착장치에 따르면, 증착물질이 방출되는 구멍들을 구비한 덮개가 "ㄱ"자형 가열용기와 결합되어 증착재료를 밀봉하고, 덮개의 구멍들을 통해 가열용기로부터 증발되어 상측으로 이동하는 증착재료를 수직한 방향으로 전환하여 고정된 기판으로 방출시켜 준다. 이에 따라, 기판에 성막되는 박막의 증착두께를 균일하게 확보할 수 있을 뿐만 아니라 증착물질의 누설을 방지하게 된다.
또한, 본 발명의 선형 증착소스는 기판을 수직으로 세워 이동하는 수직형 증착장치에 적용하여, 대면적의 기판에 균일한 두께의 박막을 증착할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 선형의 개구부를 갖으며, 증착물질을 담고있는 가열 용기; 및
    상기 가열 용기의 선형의 개구부에 결합되는, 복수개의 구멍들이 형성된 덮개를 구비하고,
    상기 가열 용기는 개구부가 그의 일측면의 상측으로부터 돌출되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 증착 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열용기는 내부에 담겨있는 증착물질은 개구부를 향해 상측으로 증발된 다음 개구부를 통해 수평방향으로 방출되도록 "ㄱ" 자의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 증착 소스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가열용기를 수납하기 위한 하우징과;
    상기 하우징내에 장착되어, 상기 가열용기의 증착물질을 가열시켜 주기위한 히터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 소스.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 덮개에 형성된 구멍들은 상기 가열 용기의 선형의 개구부의 장축 방향 으로 일렬로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증착 소스.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 덮개에 형성된 구멍들은 상기 가열용기의 개구부의 중심으로부터 멀어질수록 조밀하게 배열되는 것을 특징으로 하는 증착 소스.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 덮개에 형성된 구멍들은 상기 가열용기의 개구부의 중심으로부터 멀어질수록 그의 크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 증착 소스.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 증착 소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 증착 장치는 상기 증착소스를 상하로 이동시키는 이송장치를 더 구비하여, 상하로 이동하면서 수평 방향으로 증착될 물질을 방출하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100795905B1 (ko) * 2007-02-28 2008-01-21 세메스 주식회사 유기 박막 증착 장치
KR20180067031A (ko) * 2016-12-12 2018-06-20 주식회사 야스 마스크 스토커를 구비한 대면적 기판용 인라인 시스템
KR20180080139A (ko) * 2017-01-02 2018-07-11 황창훈 프레임드 대면적 면증발원 장치

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