KR20070037056A - 증발원 및 이를 이용한 진공증착기 - Google Patents

증발원 및 이를 이용한 진공증착기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증발원 및 이를 이용한 진공증착기에 관한 것으로서, 본 발명은, 박막 재료가 수용된 공간부 및 박막 재료를 외부로 토출시키는 개구부를 포함하는 도가니; 상기 도가니의 공간부에 위치하며, 하나 이상의 홀을 구비하는 인너플레이트; 및 상기 도가니의 외주면에 위치하는 가열장치;를 포함하고, 상기 인너플레이트는 다단으로 적층된 것을 특징으로 하는 증발원 및 진공증착기를 개시한다.
도가니, 인너플레이트, 홀, 금속산화물

Description

증발원 및 이를 이용한 진공증착기{evaporating source and vacuum evaporating apparatus using the same}
도 1은 본 발명에 따른 증발원을 포함하는 증착 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 증발원을 도시한 사시도.
도 3a은 본 발명에 따른 다단의 인너플레이트가 장착된 증발원을 도시한 단면도.
도 3b는 본 발명에 따른 다단의 인너플레이트를 도시한 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 진공 챔버 120: 기판
121: 마스크 122: 기판 고정 장치
130: 증발원 140: 도가니
141: 개구부 145: 공간부
150: 가열장치 160, 161, 162, 163: 인너플레이트
161a,162a,163a: 홀 170: 덮개부
본 발명은 증발원 및 이를 이용한 진공증착기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캐소드의 저항을 감소시키고 아노드와 캐소드 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 증발원에 관한 것이다.
평판표시소자(Flat Panel Display Device) 중에서 유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Display Device)는 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광하게 하는 자발광형 표시장치로서 LCD에서 사용되는 백라이트가 필요하지 않아 경량박형이 가능할 뿐만 아니라 공정을 단순화시킬 수 있으며, 저온 제작이 가능하고, 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 낮은 소비 전력, 넓은 시야각 및 높은 콘트라스트(Contrast) 등의 특성을 나타낸다.
상기 유기전계발광소자는 애노드와 캐소드 사이에 유기발광층을 포함하는 유기막층을 포함하고 있어 애노드로부터 공급받는 정공과 캐소드로부터 공급받은 전자가 유기발광층 내에서 결합하여 정공-전자쌍인 여기자(exciton)를 형성하고 다시 상기 여기자가 바닥상태로 돌아오면서 발생하는 에너지에 의해 발광하게 된다.
상기 유기막층 또는 캐소드는 주로 진공 증착법에 의해 성막되는데, 상기 진공증착법에 사용되는 진공증착기는 내부 압력이 10-6 내지 10-7 torr로 조절되는 진공 챔버 및 상기 진공 챔버의 하부에 위치하며 내부에 박막 재료가 수용되는 가열용기인 도가니(crucible)와 상기 도가니의 외주면에 감겨져 전기적으로 가열하는 가열장치를 포함하는 증발원을 포함한다.
상기 유기막층 또는 캐소드가 형성될 피처리기판은 상기 진공 챔버의 상부에 위치하며, 상기 증발원으로부터 증발된 박막 재료는 상기 피처리기판으로 이동되어 흡착, 증착, 재증발 등의 연속적 과정을 거쳐 상기 피처리기판 위에 고체화되어 얇은 박막을 형성하게 되는데, 이때, 상기 박막 재료가 기화나 승화가 아닌 스플래쉬(splash) 형태로 피증착기판에 흡착되는 경우 암점 불량이 발생할 수 있다.
또한, 상기 박막 재료가 산소와 반응하기 쉬운 Mg와 같은 금속일 경우 상기 박막 재료의 표면에는 얇은 자연산화막, 즉 금속산화물이 형성되어 있다. 이때, 상기 피처리기판에 박막을 형성하기 위하여 박막 재료가 수용된 도가니를 가열하게 되면, 박막 재료와 함께 상기와 같은 금속산화물도 가열되어 피처리기판에 증착되게 되는데, Mg는 500도 정도에서 기화되는데 반하여 상기 금속산화물은 2500도 이상의 온도에서 기화되므로 상기 금속산화물은 기화 또는 승화되지 않고 덩어리의 형태로 피처리기판에 흡착된다.
이러한 금속 산화물이 피처리기판에 증착되면 캐소드의 저항을 증가시키며, 또한 입자가 커서 아노드와 캐소드 간에 쇼트를 발생시킴으로써, 암점 불량을 야기시키는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 캐소드의 저항을 감소시킴과 아울러 소자의 암점 불량을 최소화할 수 있는 증발원 및 이를 이용한 진공증착기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 박막 재료가 수용된 공간 부 및 박막 재료를 외부로 토출시키는 개구부를 포함하는 도가니; 상기 도가니의 공간부에 위치하며, 하나 이상의 홀을 구비하는 인너플레이트; 및 상기 도가니의 외주면에 위치하는 가열장치;를 포함하고, 상기 인너플레이트는 다단으로 적층된 것을 특징으로 하는 증발원을 제공한다.
또한, 본 발명은, 진공 챔버; 및 상기 진공 챔버의 하부에 위치하며 박막 재료가 수용된 공간부와 증발된 박막 재료를 외부로 토출시키는 개구부를 포함하는 도가니, 상기 도가니의 공간부에 위치하며, 증발된 박막 재료를 통과시키기 위한 하나 이상의 홀을 구비하는 다단의 인너플레이트 및 상기 도가니의 외주면에 위치하는 가열장치를 포함하는 증발원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착기를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.
(실시예)
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 증발원 및 이를 이용한 증착 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 증발원을 포함하는 진공증착기를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 진공증착기는 진공 챔버(110) 및 상기 진공 챔버의 하부에 위치하는 증발원(130)을 구비한다.
상기 진공 챔버(110)에는 진공배기계(도시 안됨)가 연결되어 있어 상기 진공 챔버(110)의 내부는 일정한 진공상태로 유지된다.
그리고, 상기 진공 챔버(110)의 상부에는 피처리기판(120)이 배치되며, 상기 피처리기판(120)의 일측에는 상기 피처리기판(120)에 성막되는 두께를 측정하기 위 한 센서(도시안됨)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 피처리기판(120)의 일면에는 증착하고자 하는 패턴이 형성된 마스크(121)가 위치하며, 상기 피처리기판(120) 및 상기 마스크(121)은 기판 고정 장치(122)에 의하여 밀착 및 고정된다.
상기 진공 챔버(110)의 하부에는 도가니 및 가열장치를 포함하는 증발원(130)이 위치하며, 상기 증발원(130)의 상부에는 증발되는 박막 재료의 개폐를 제어하기 위한 셔터(도시안됨)를 구비할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 증발원을 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 증발원(130)은 가열용기인 도가니(140) 및 상기 도가니(140)의 외주면에 감겨서 전기적으로 가열하는 가열장치(150)를 포함한다.
상기 도가니(140)는 흑연, PBN(Pyrolytic Boron Nitride) 또는 금속 등으로 형성될 수 있으며, 박막 재료를 수용하는 공간부와 상기 가열장치(150)에 의해 증발된 박막 재료가 방출되는 개구부(141)를 포함한다. 그리고, 상기 박막 재료의 상부의 공간부에는 구리, 금 또는 은 등의 열전도도가 좋은 물질로 형성되며, 하나 이상의 홀을 구비하는 다단의 인너플레이트(160)가 위치하는데, 상기 인너플레이트(160)에 대하여는 이하에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
또한, 상기 도가니(140)는 상기 개구부(141)에 조립되며 증발된 박막 재료를 토출시키기 위한 홀(175)을 구비하는 덮개부(170)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 덮개부(170)를 구비하는 경우, 증발된 박막 재료가 일정한 경로를 통해 방출되어 피처리기판에 증착되므로 보다 균일한 두께의 박막을 얻을 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 다단의 인너플레이트가 장착된 도가니를 도시한 단 면도이며, 도 3b는 본 발명에 따른 다단의 인너플레이트를 도시한 평면도이다.
도 3a을 참조하면, 상기 도가니(140)에 수용된 박막 재료(180) 상부의 공간부(145)에 다단의 인너플레이트(160)가 위치한다.
상기 인너플레이트(160)는 도가니(140)의 공간부(145)에 수용된 박막 재료(180)에 일정한 내압을 가하여 박막 재료(180)의 스플래쉬 현상을 방지함과 아울러, 원치 않는 금속산화물을 걸러주어 피처리기판에 금속산화물이 증착되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이때, 상기 인너플레이트(160)는 2 내지 5단을 설치하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 인너플레이트(160)를 1단만 구비하는 경우 상기 인너플레이트 하부의 공간에 충분한 내압을 가할 수 없으며, 5단 이상 구비할 경우 내압이 너무 커질 수 있으므로 상기 인너플레이트(160)는 2 내지 5단을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다단의 인너플레이트(160)의 외경은 상기 도가니(140)의 내경과 동일한 것이 바람직하다.
상기 다단의 인너플레이트(160)의 외경을 상기 도가니(140)의 내경과 동일하게 형성할 경우, 상기 도가니(140)의 공간부(145)에 충분한 압력을 가할 수 있으며, 또한, 상기 다단의 인너플레이트(160)가 가열용기(140)의 내벽에 밀착되므로, 접촉에 의해 상기 인너플레이트(160)에 상기 도가니(140)의 열이 전달되어 상기 도가니(140)와 상기 인너플레이트(160)의 온도가 거의 동일하게 유지될 수 있게 된다. 이로써, 박막 재료(180)의 스플래쉬 현상을 방지할 수 있으며, 증발된 박막 재 료(180)는 상기 인너플레이트가 위치한 공간부(145)의 통과시에도 동일하게 온도가 유지되므로 상기 인너플레이트(160) 상에 재결정화되지 않고 기화된 상태로 도가니(140) 밖으로 방출될 수 있다.
이때, 상기 다단의 인너플레이트(160)는 2 내지 10mm의 간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 각 인너플레이트(161,162,163) 간의 간격이 2mm보다 작을 경우, 각 인너플레이트 사이의 내압이 너무 커져서 상기 인너플레이트가 변형될 수 있으며, 10mm보다 큰 경우는 상기 도가니(140)의 공간부(145)에 충분한 내압이 걸리지 않게 되어, 증발된 박막 재료(180)는 산소와 결합하여 금속 산화물을 형성하게 되어 인너플레이트(160)에 재결정되는 문제가 발생한다.
또한, 상기 다단의 인너플레이트(160)는 각각 하나 이상의 홀을 구비하는데, 각 인너플레이트(161,162,163)에 구비된 홀(161a,162a,163a)이 서로 대응되지 않도록 배치한다.
증발된 박막 재료(180)는 상기 인너플레이트의 홀을 통과하여 상기 도가니(140) 밖으로 방출되어 피처리기판에 증착되는데, 이때, 원하지 않는 금속산화물은 기화 상태가 아니기 때문에 상기 인너플레이트(160)에 의해 걸러져서 상기 가열용기(140) 밖으로 방출되지 못하게 된다. 따라서, 도 3b에 도시한 바와 같이 각 인너플레이트(161,162,163)마다 위치를 달리하여 홀을 형성하거나, 또는 각 인너플레이트의 장착시 홀이 대응되지 않도록 배치하거나, 각 인너플레이트의 홀의 크기를 다르게 형성함으로써, 각 인너플레이트(161,162,163)에 구비된 홀(161a,162a,163a)이 서로 대응되지 않도록 하면, 만일 금속 산화물이 최하단의 인너플레이트(163)의 홀 (163a)을 통과하더라도 그 상단에 있는 인너플레이트들(161,162)에 의해 금속산화물이 걸러지게 됨으로써 상기 금속산화물이 피처리기판에 증착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 증발원 및 이를 이용한 진공증착기는 다단의 인너플레이트를 구비함으로써, 도가니의 공간부에 충분한 내압을 형성시킴으로써 박막 재료(180)의 스플래쉬 현상을 방지할 수 있으며, 금속산화물이 피처리기판에 증착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 다단의 인너플레이트의 외경을 가열용기의 내경과 동일하게 형성함으로써, 상기 도가니의 공간부에 충분한 내압을 가할 수 있으며, 상기 도가니와 인너플레이트의 온도를 동일하게 유지시켜, 박막 재료(180)가 각 인너플레이트의 홀을 통과할 때 기화상태를 유지시켜 상기 인너플레이트에 재결정되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 다단의 인너플레이트를 각 인너플레이트에 형성된 홀이 대응되지 않도록 배열시킴으로써, 금속산화물이 피처리기판에 증착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 박막 재료에 포함된 금속산화물이 피처리기판에 증착되는 것을 방지함으로써, 캐소드의 저항이 증가하는 것을 방지하고 아노드 전극과 캐소드 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것이 아니고, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명 의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 캐소드의 저항을 감소시킬 수 있으며, 아노드와 캐소드 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하여 암점 불량을 최소화함으로써, 유기전계발광표시장치의 화면의 품위를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 유기전계발광표시장치의 신뢰성을 향상시키며, 제조수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 박막 재료가 수용된 공간부 및 박막 재료를 외부로 토출시키는 개구부를 포함하는 도가니;
    상기 도가니의 공간부에 위치하며, 하나 이상의 홀을 구비하는 인너플레이트; 및
    상기 도가니의 외주면에 위치하는 가열장치;를 포함하고,
    상기 인너플레이트는 다단으로 적층된 것을 특징으로 하는 증발원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인너플레이트는 2 내지 5단으로 적층된 것을 특징으로 하는 증발원.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 2 내지 10mm의 간격으로 적층된 것을 특징으로 하는 증발원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트의 외경은 상기 공간부의 내경과 같은 것을 특징으로 하는 증발원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 각 인너플레이트의 홀이 서로 대응되지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 증발원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 각 인너플레이트의 홀의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 증발원.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부에 조립되며, 증발된 박막 재료를 토출시키기 위한 홀을 포함하는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니는 흑연, PBN(Pyrolytic Boron Nitride) 및 금속으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 증발원.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 구리, 금 및 은으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 증발원.
  10. 진공 챔버; 및
    상기 진공 챔버의 하부에 위치하며 박막 재료가 수용된 공간부와 증발된 박막 재료를 외부로 토출시키는 개구부를 포함하는 도가니, 상기 도가니의 공간부에 위치하며, 증발된 박막 재료를 통과시키기 위한 하나 이상의 홀을 구비하는 다단의 인너플레이트 및 상기 도가니의 외주면에 위치하는 가열장치를 포함하는 증발원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 2 내지 10mm의 간격으로 적층된 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트의 외경은 상기 공간부의 내경과 같은 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 각 인너플레이트의 홀이 서로 대응되지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 각 인너플레이트의 홀의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 개구부에 조립되며, 증발된 박막 재료를 토출시키기 위한 홀을 포함하는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 도가니는 흑연, PBN(Pyrolytic Boron Nitride) 및 금속으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 진공증착기.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 다단의 인너플레이트는 구리, 금 및 은으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 진공증착기.
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