KR20070044968A - 유기물 증착장치 - Google Patents

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KR20070044968A
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윤순영
이내일
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 소정의 유기박막을 기판에 증착하기 위한 유기물 증착장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기물 증착장치는 상부가 개방된 도가니, 상기 도가니의 개방된 상부와 결합되며, 소정의 유기물이 증발되는 증발홀이 형성된 커버부, 상기 도가니에 설치되어 상기 도가니 내부에 저장된 유기물을 가열하는 가열부를 포함하되, 상기 가열부는 상기 도가니 측벽에 소정의 구역별로 배치되어 상기 도가니를 구역별로 가열하는 복수의 히터들 및 각각의 상기 복수의 히터들의 온도를 감지하거나, 각각의 상기 복수의 히터들이 가열하는 구역별로 온도를 감지하는 복수의 감지센서들을 포함한다.
본 발명에 따른 유기물 증착장치는 도가니 내부에 저장되는 유기물을 구역별로 균일하게 가열시키는 가열부가 제공됨으로써, 도가니에 저장된 유기물을 전체를 균일한 온도로 가열할 수 있다.
유기EL, 유기물 증착장치, 유기물 증발, 가열부, 히터, 감지센서

Description

유기물 증착장치{APPARATUS FOR DEPOSITION ORGANIC COMPOUNDS}
도 1은 일반적인 증착 챔버의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기물 증착장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유기물 증착장치의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10 : 증착 챔버 112 : 커버부
12 : 하우징 112a : 증발홀
14a, 14b : 출입구 114 : 도가니
16 : 차단판 120 : 가열부
16a : 개구 122 : 히터
100 : 유기물 증착장치 124 : 감지센서
110 : 챔버 126 : 제어부
본 발명은 소정의 유기박막을 기판에 증착하기 위한 유기물 증착장치에 관한 것이다.
유기EL(OLED:Organic Light Emitting Diodes, 이하'OLED'라 함) 소자는 능동발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수며, 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display)를 대신할 차세대 평판 디스플레이의 하나로 주목받고 있다.
이러한 유기EL 분야에서는 다양한 처리액에 의한 박막 형성을 위한 유기물의 증착 공정이 널리 이용된다. 예컨대, 유기EL 디스플레이 패널의 유기EL 소자 발광층 등에 이용되는 유기 박막 및 금속 전극층의 형성에는 유기물의 증착 공정이 수행된다.
종래 기술에 따른 유기물 증착 장치는 진공의 증착실 내에 내열성과 화학적 안정성이 높은 소정의 도가니를 포함한다. 도가니의 내벽 또는 외벽에는 소정의 열선들이 감싸고 있으며, 열선들은 도가니 내에 저장된 소정의 증착물을 가열하여 증발시켜 기판 표면에 소정의 박막을 형성하는 것이다.
최근에는 디스플레이의 대면적화가 진행됨으로 인해 대구경의 기판에 균일하게 박막을 형성하기 위한 유기물 증착 장치의 필요성이 증가되고 있다. 그리하여, 대형화된 기판에 대응하여 다량의 유기물을 증발시키기 위한 도가니의 대형화가 진행되고 있으나, 종래의 유기물 증착장치는 도가니 내부에 저장되는 유기물을 균일하게 가열하기 힘들어 기판에 균일하게 박막을 형성시키기가 어렵다는 문제점이 있었다. 특히, 일반적인 유기물은 온도에 매우 민감하여 작은 온도차이에도 그 증발 량이 달라질 수 있으므로 도가니 내부에 저장된 유기물을 전체적으로 균일하게 가열시키는 것은 기판표면에 유기물 박막을 균일하게 형성시킬 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유기물을 전체적으로 균일하게 가열할 수 있는 유기물 증착장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판 표면에 유기물 박막을 균일하게 형성할 수 있는 유기물 증착장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기물 증착장치는 상부가 개방되며, 내부에 유기물을 수용하는 도가니, 상기 도가니에 설치되어 상기 도가니 내부에 저장된 유기물을 가열하는 가열부, 상기 도가니의 개방된 상부와 결합되며, 증발된 유기물이 배출되는 증발홀이 형성된 커버부를 포함하되, 상기 가열부는 상기 도가니를 구역별로 가열하도록, 상기 도가니 외벽에 구역별로 배치되는 복수의 히터들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열부는 상기 복수의 히터들 및 상기 복수의 감지센서들과 연결되어, 각각의 상기 복수의 감지센서들로부터 소정의 온도 데이터를 전송받아 각각의 상기 히터들이 상기 도가니에 저장된 유기물이 균일한 온도로 가열되도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열부는 상기 복수의 히터들 및 상기 복수의 감지센서들과 연결되어, 각각의 상기 복수의 감지센서들로부터 소정의 온도 데이터를 전송받아 각각의 상기 히터들이 상기 도가니에 저장된 유기물이 균일한 온도로 가열되도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 감지센서로부터 전송된 상기 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 높으면 상기 감지센서가 측정하는 영역의 유기물을 가열하는 히터의 작동을 중지시키고, 상기 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 낮으면 상기 히터의 가열온도를 상승시킨다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 증착장치를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되는 것은 아니다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자, 즉 당업자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상은 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
(실시예)
도 1은 일반적인 증착 챔버의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.도 1을 참조하면, 일반적인 증착 챔버(10)는 하우징(12) 및 유기물 증착 장치(100)를 포함한다.
하우징(12)은 기판(2) 표면에 유기물을 증착하기 위한 공간을 제공한다. 하우징(12)의 하부벽에는 후술할 유기물 증착 장치(100)가 설치될 수 있는 공간이 형성된다. 여기서, 유기물 증착 장치(100)는 증착 챔버(10)과 일체로 구비될 수도 있 다. 하우징(12) 내부는 외부와 밀폐되며 공정 진행시에는 진공 상태가 유지된다.
하우징(12)의 상부 및 하부벽 사이에는 상부 및 하부벽과 평행하는 차단판(16)이 설치된다. 차단판(16)은 기판이 이동되는 경로보다 낮은 위치에 제공되어 하우징(12)의 내부공간을 기판이 이송되는 상부 공간과 유기물 증착장치(100)가 구비되는 하부 공간으로 구획한다. 차단판(16)에는 유기물 증착장치(100)로부터 증발되는 유기물들이 기판(2)의 표면에 분포될 수 있도록 소정의 개구(16a)가 형성된다. 개구(16a)는 이동되는 기판(2)의 표면에서 특정 영역에만 유기물이 분포되도록 한다.
차단판(16)에 의해 구획된 상부 공간은 기판(2)이 이동된다. 기판(2)은 소정의 기판 이송장치(미도시됨)에 의해 이동된다. 즉, 상기 기판 이송장치는 하우징(12)의 측벽에 형성된 출입구(14a, 14b)를 통해 기판(s)을 출입시킨다. 상기 기판 이송장치는 예컨대, 기판(s)을 부착하는 기판 부착부(미도시됨)와 기판 부착부가 이동되는 가이드 레일(미도시됨)을 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예로서, 기판(2)이 상부 공간 일측에 기판(2)이 고정된 상태에서 증착 공정이 이루어질 수도 있다.
여기서, 하우징(12)의 외부에는 각각 마스크 부착 챔버(미도시됨) 및 마스크 회수 챔버(미도시됨)가 인접하여 배치된다. 예컨대, 상기 마스크 부착 챔버, 유기물 증착 챔버(10), 상기 마스크 회수 챔버는 순차적으로 일렬로 배치된다. 그리하여, 상기 마스크 부착 챔버에서 일정 패턴이 형성된 마스크가 기판(2)에 부착되고,상기 마스크가 부착된 기판(2)은 증착 챔버(10)로 이동되어 기판(2)의 앞면부터 후 면까지 순차적으로 박막이 증착되며, 박막의 증착이 완료된 기판(2)은 상기 마스크 제거 챔버로 이동되어 상기 마스크가 제거된다. 이러한, 마스크의 부착, 증착, 제거는 반복적으로 수행되어 기판(2)에 소정의 패턴을 형성하게 된다.
유기물 증착장치(100)는 증착 챔버(10)의 내부 하측에 설치되어 기판(2) 표면에 박막하고자 하는 유기물을 증발시킨다. 이하, 유기물 증착장치(100)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 상세히 설명하겠다.
도 2는 본 발명에 따른 유기물 증착장치의 구성을 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유기물 증착장치(100)는 챔버 몸체(110) 및 가열부(120)를 포함한다.
챔버 몸체(110)는 도가니(112)와 커버부(114)를 포함한다. 도가니(112)는 예컨대, 상부가 개방된 직육면체의 케이스이며, 내부에는 소정의 유기물을 저장하는 공간이 형성된다. 도가니(112)는 저장된 유기물이 후술할 가열부(120)에 의해 효과적으로 가열되도록 세라믹 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 도가니(112)는 질화 붕소, 질화 알루미늄, 탄화 실리콘과 같은 세라믹 재질로 제작된다.
도가니(112)는 유기물을 저장 및 증발시키기 위한 것으로, 이때, 상기 유기물은 전기발광(eletroluminescent:EL) 분자인 트리스(8-옥소퀴놀린)알루미늄(Ⅲ)(Alq3) 성분의 유기물이며, 도가니(112)는 이러한 유기물을 저장하며, 후술할 가열부(120)는 도가니(112)에 저장된 유기물을 가열시켜 증발시킨다.
커버부(114)는 도가니(112)의 개방된 상부에 결합되어 도가니(112)를 밀폐한다. 또한, 커버부(114)에는 유기물이 증발되어 배출되는 소정의 증발홀(112a)이 형 성된다. 증발홀(112a)은 도가니(112)에서 가열된 유기물이 증발되면 유기물 증착 챔버(도 1의 참조번호(10))의 상부에서 이동되는 기판(2)을 향해 유기물이 증발되도록 한다.
가열부(120)는 히터(122), 감지센서(124), 그리고 제어부(126)를 포함한다. 히터(122)는 도가니(112)의 측벽에 복수개가 소정의 영역별로 배치된다. 즉, 히터(122)는 도가니(112) 내부에 저장된 유기물을 균일하게 가열할 수 있도록 도가니(112)의 측벽에서 복수개가 도가니(112)의 측벽을 소정의 영역만큼 구획하도록 배치된다. 여기서, 본 실시예는 히터(122)가 도가니(112)의 양 측벽에 각각 9개가 설치되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 히터(122)의 개수는 다양하게 적용할 수 있다.
감지센서(124)는 히터(122)가 도가니(112) 내부에 저장된 유기물을 가열할 때 각각의 히터(122)가 가열하는 영역의 유기물의 온도를 측정한다. 즉, 감지센서(124)는 도가니(112) 내 유기물의 온도를 측정하는 온도감지센서이며, 각각의 히터(122)가 가열하는 도가니(112) 내부에 영역별 유기물의 온도를 측정하도록, 각각의 히터(122)당 하나씩 히터(122)와 인접하여 배치된다. 본 실시예는 감지센서(124)가 각각의 히터(122)당 하나씩 대응하여 구비되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 감지센서(124)는 다양한 방식으로 구비되어 각각의 히터(122)가 가열하는 각각의 영역별 유기물의 온도를 측정할 수 있다.
제어부(126)는 히터(122) 및 감지센서(124)를 제어한다. 즉, 제어부(126)는 각각의 히터(122) 및 각각의 감지센서(124)와 연결되며, 감지센서(124)가 도가니 (12) 내 각각의 영역별 유기물의 온도를 측정한 온도 데이터를 전송받아 상기 온도 데이터를 판단하여 각각의 히터(122)들을 제어한다. 예컨대, 각각의 감지센서(124)가 각각의 히터(122)가 가열하는 영역의 유기물의 온도를 측정하면, 측정된 온도 데이터들은 실시간으로 제어부(126)로 전송되며, 제어부(126)는 상기 온도 데이터를 분석한 뒤 상기 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 높으면, 그 영역을 가열하는 히터(122)의 가동을 중지하여 그 영역의 유기물 온도를 낮추고, 상기 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 낮으면 그 영역을 가열하는 히터(122)의 온도를 상승시켜 그 영역의 유기물 온도를 상승시킨다.
이하, 본 발명에 따른 유기물 증착장치(100)의 작동 과정을 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 유기물 증착장치의 효과를 설명하기 위한 단면도이다.도 3을 참조하면, 공정이 개시되면, 증착 챔버(10)의 내부는 고진공 상태가 유지되며, 증착 챔버(10)의 출입구(14a)로 기판이 인입되어 소정의 속도로 출입구(14b)로 인출된다. 이때, 기판(2)의 하부면에는 소정의 패턴이 형성되어 있는 마스크(미도시됨)가 부착되어 상기 마스크에 형성된 패턴으로 기판의 앞단에서 후단까지 순차적으로 박막이 형성된다.
증착 챔버(10)에 기판(2)이 유입되어 이동되면, 유기물 증착장치(100)는 유기물을 가열시켜 증발시킨다. 즉, 도가니(114) 내의 유기물은 가열부(120)의 히터(122)에 의해 가열되어 증발된다. 증발된 유기물은 커버부(114)에 형성된 배출홀(122a)을 통해 배출된다. 배출홀(122a)을 통해 배출된 유기물 가스는 차단판(16)에 형성된 개구(16a)를 통해 기판(2)으로 이동되어 이동하는 기판(2) 표면에 소정의 박막을 형성한다.
이때, 가열부(120)는 도가니(112)에 저장된 유기물을 균일하게 가열시켜 유기물이 기판(2) 표면에 균일하게 증발되어 분포되도록 한다. 즉, 가열부(120)의 히터(122)는 복수개가 도가니(112)의 측벽에 소정의 영역별로 배치되어 도가니(112) 내 유기물을 각각의 영역별로 나뉘어 가열하게 된다. 그리고, 감지센서(114)는 복수개가 각각의 히터(122)에 대응하여 상기 각각의 영역별 유기물의 온도를 측정하며, 측정된 온도 데이터를 제어부(126)로 전송한다.
제어부(126)가 각각의 감지센서(114)로부터 온도 데이터를 전송받으면, 제어부(126)는 이를 기설정된 온도 데이터와 비교하여 감지센서(114)가 측정하는 영역의 유기물을 가열하는 히터(122)를 제어한다. 즉, 제어부(126)는 감지센서(114)로부터 전송된 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 높으면 그 감지센서(114)가 측정하는 영역의 유기물을 가열하는 히터(122)의 작동을 중지시켜, 그 영역의 유기물의 온도를 감소시키고, 반대로, 전송된 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 낮으면 그 감지센서(114)가 측정하는 영역의 유기물을 가열하는 히터(122)의 가열온도를 상승시켜 그 영역의 유기물의 온도를 상승시킨다. 그리하여, 각각의 히터(122)들은 도가니(112) 내부에 저장되는 유기물을 각각의 영역별로 가열하여 유기물 전체가 동등한 온도를 갖도록 가열한다. 즉, 가열부(120)는 도가니(112)에 저장된 유기물 전체가 균일한 온도를 갖도록 각각의 히터(122)들이 영역별로 다르게 온도를 가열한다. 그리하여, 도가니(112)에 저장된 유기물의 증발은 유기물 전체에 걸쳐서 균일하게 일어날 수 있어 기판(2)을 향해 균일한 흐름으로 배출될 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 유기물 증착장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다. 예컨대, 본 실시예에서 가열부의 히터 및 감지센서의 종류, 배열 순서 및 구비 방식은 다양하게 응용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 유기물 증착장치는 유기 전계 발광 소자(electro-luminescent light emitting device) 제조에 사용되는 기판상에 박막을 증착하는 장치를 예로 들어 설명하였지만 본 발명이 적용되는 범위는 이에 한정되지 않는다. 따라서 기판은 평판 표시 소자 제조에 사용되는 다른 종류의 기판일 수 있으며, 공정 또한 증착 공정 이외에 식각 등 타 공정을 수행하는 공정일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기물 증착장치는 도가니 내부에 저장되는 유기물을 구역별로 균일하게 가열시키는 가열부가 제공됨으로써, 도가니에 저장된 유기물을 전체를 균일한 온도로 가열할 수 있다.
그리하여, 유기물의 증발이 균일하게 일어나도록 하여 증발된 유기물들이 기판 표면에 균일한 박막을 형성하도록 한다.

Claims (4)

  1. 유기물 증착장치에 있어서,
    상부가 개방되며, 내부에 유기물을 수용하는 도가니와;
    상기 도가니에 설치되어 상기 도가니 내부에 저장된 유기물을 가열하는 가열부와;
    상기 도가니의 개방된 상부와 결합되며, 증발된 유기물이 배출되는 증발홀이 형성된 커버부를 포함하되;
    상기 가열부는,
    상기 도가니를 구역별로 가열하도록, 상기 도가니 외벽에 구역별로 배치되는 복수의 히터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    각각의 상기 복수의 히터들의 온도를 감지하거나, 각각의 상기 복수의 히터들이 가열하는 구역별 유기물의 온도를 감지하는 복수의 감지센서들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    상기 복수의 히터들 및 상기 복수의 감지센서들과 연결되어, 각각의 상기 복수의 감지센서들로부터 소정의 온도 데이터를 전송받아 각각의 상기 히터들이 상기 도가니에 저장된 유기물이 균일한 온도로 가열되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지센서로부터 전송된 상기 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 높으면 상기 감지센서가 측정하는 영역의 유기물을 가열하는 히터의 작동을 중지시키고, 상기 온도 데이터가 기설정된 온도 데이터보다 낮으면 상기 히터의 가열온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101106289B1 (ko) * 2006-08-04 2012-01-18 순천향대학교 산학협력단 증착 공정을 위한 선형 증착 소스
KR101235580B1 (ko) * 2010-11-30 2013-02-21 (주)아이블포토닉스 열 증착 장치 및 그의 내부 보트
KR20210114729A (ko) * 2020-03-11 2021-09-24 티오에스주식회사 가변 온도조절 장치를 구비한 금속-산화물 전자빔 증발원

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