KR20080036427A - 증착 장치 - Google Patents

Abstract

증착시 막두께 균일성을 향상시키기 위하여 메쉬(mesh)를 사용한 증착장치를 제공한다.

본 발명에 따른 증착장치는 증착챔버와 상기 증착챔버의 내부 상측에 배치되며 기판을 고정하는 기판 고정부와 상기 증착챔버의 내부 하측에 배치되며 내부에는 증착물질이 채워지는 도가니와 상기 기판 고정부와 상기 도가니 사이에 배치되고 개구율이 다른 적어도 2이상의 영역으로 구분되는 개구부가 형성된 메쉬(mesh)를 포함한다.

증착장치, 메쉬, 개구부, 저항가열

Description

증착 장치{SPUTTERING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1에서의 메쉬에 대한 평면도이다.

본 발명은 메쉬를 사용하여 막두께 균일성을 확보할 수 있는 증착장치에 대한 것이다.

최근, 음극선관의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)), 전계 방출 표시 장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마 표시 장치(PDP: Plasma Display Panel) 및 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등이 있다.

이 중에서 상기 유기 전계 발광 표시 장치는 유기물 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합하여 여기자(exiton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용하는 자발광형 디스플레이 장치이다.

상기한 유기 전계 발광 표시 장치의 유기 전계 발광 소자는 다이오드 특성을 가져서 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)라고도 불리우며, 기판상에 적층식으로 형성되는 애노드 전극과 유기막 및 캐소드 전극을 포함한다.

상기 유기막은 유기 발광층(emitting layer: EML)을 구비하는데, 이 유기 발광층에서 정공과 전자가 재결합하여 여기자를 형성하고 빛이 발생한다.

유기 전계 발광 소자의 유기막을 포함하는 박막층의 형성에는 진공 증착법(evaporation)이 주로 사용된다. 진공 증착법을 이용하여 유기막을 증착하는 일반적인 증착장치에서, 증착 챔버의 상부에는 기판이 장착되고, 증착 챔버의 하부에는 증발원이 배치된다.

상기 증발원은 증착 물질을 함유하는 도가니와, 도가니의 외측에 설치되며 증착 물질을 증발시키기 위한 열원으로 작용하는 열선을 포함한다.

상기한 증발원의 열선을 작동시키면 도가니 및 도가니 내부의 증착 물질이 가열되고, 증발된 증착 물질이 챔버의 내측 상부에 장착된 기판에 증착되어 상기 기판에 유기막 등이 형성된다.

그런데, 상기 증착 과정에서 유기막 등이 기판에 증착되는 증착 균일도를 조절해야 한다. 일반적으로 증착챔버의 내부에 보정판을 배치하고 도가니에서 증발되는 유기물 등을 기판에 증착할 때, 기판을 회전시키면서 상기 보정판에 의해 증착 균일도를 조절하지만 막두께 균일성 확보에 한계가 있다.

전술한 문제점인 증착시 막두께 균일성을 향상시키기 위하여 메쉬를 사용한 증착장비를 제공한다.

본 발명에 따른 증착장치는 증착용 기판이 로딩되는 증착챔버, 상기 증착챔버의 내부 상측에 배치되어 상기 기판을 고정하는 기판고정부, 상기 증착챔버의 내부 하측에 배치되어 내부에 증착 물질을 수용하는 도가니, 및 상기 기판 고정부와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 증발 물질이 통과하는 메쉬(mesh)를 포함하고, 상기 메쉬는 실질적으로 동일한 크기를 가지는 복수의 개구부들이 함께 모여서 형성된 집합영역을 형성하고, 상기 집합영역은 복수로 형성된다.

이때, 상기 복수의 집합영역은 제1 집합영역 및 제2 집합영역을 포함하고, 상기 제1 집합영역에 형성된 개구부의 크기와 상기 제2 집합영역에 형성된 개구부의 크기가 다를 수 있다. 또한, 상기 제2 집합영역에 형성된 개구부의 크기가 상기 제1 집합영역에 형성된 개구부의 크기보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 집합영역이 상기 제1 집합영역을 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 제1 집합영역은 상기 메쉬의 중심부에 위치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 집합영역은 제3 집합영역을 더 포함하고, 상기 제3 집합영역에 형성된 개구부가 상기 제1 집합영역의 개구부 및 상기 제2 집합영역의 개구부보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 집합영역은 상기 제3 집합영역보다 상기 메쉬의 중심에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 상기 제3 집합영역이 상기 제2 집합영역을 둘러쌀 수 있다.

한편, 상기 메쉬는 증착 시 저항가열될 수 있고, 상기 저항가열되는 메쉬의 온도는 증착물질의 증발온도보다 5℃ 에서 20℃ 높게 형성될 수 있다. 또한, 상기 메쉬의 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 기판고정부는 상기 증착챔버의 내부 상측에 고정되어 배치될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 증착장치(100)는 증착챔버(10), 기판고정부(20), 도가니(30), 메쉬(40), 가열장치(45) 및 온도감지부(50)를 포함하여 구성된다.

증착챔버(10)는 진공 펌프에 의해서 내부가 진공 상태를 유지하도록 되어 있다. 증착챔버(10)의 내부 상부에는 기판(25)을 장착하기 위한 기판 고정부(20)가 고정 배치된다. 본 실시예에서는 후술할 막두께 균일성을 조절하기 위해 메쉬(40)를 사용하므로, 증착 시 기판(25)을 회전시킬 필요가 없으므로 기판고정부(20)가 증착챔버(10) 내부에 고정 배치된다.

따라서, 종래의 증착장치처럼 기판회전을 위해 모터 등의 다양한 기구부 사용이 불필요하다. 그러므로 증착장치의 제작 및 유지 관리가 용이하게 되어 생산 비용이 현저히 감소한다. 또한, 종래에는 기판을 회전시키기 위해 증착장치를 기판의 회전반경 이상의 크기로 제작하여 사용하였으나, 본 실시예에 의하면 기판회전이 필요없는 구조이므로 기존의 증착장치에 비해 작은 크기로 증착장치를 구성할 수 있다. 따라서 제조 비용이 현저히 절감된다.

도가니(30)는 내부에 공간이 형성되어 증착물질을 용융할 수 있도록 비금속 재질로 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는 흑연, SiO₂, BN 등이 사용될 수 있다. 도가니(30)의 주변에는 가열 수단인 히터(미도시)가 구비된다. 히터는 일례로 나선형 코일 등으로 형성될 수 있다. 도가니(30)의 상부면에는 개구부가 형성되어 증착 물질이 증발되어 노즐부(미도시)를 통해 기판(25)으로 분사되도록 한다.

증착물질로는 금속, 유기물 및 무기물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질을 사용할 수 있다. 따라서, 유기 전계 발광 소자를 이루는 유기막층 또는 무기막층을 성막하는데 상기 유기물 또는 무기물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 증착 물질로 금속을 사용하여 유기 전계 발광 소자의 애노드 전극 및 캐소드 전극과 같은 전극을 형성할 수 있다.

도 2는 도 1에서의 메쉬에 대한 평면도이다.

도 1 및 도 2을 함께 참조하면, 메쉬(40)는 기판고정부(20)와 도가니(30) 사이에 배치되어 증착물질이 증발되어 통과한다. 메쉬에는 복수의 개구부가 형성되어 있는데, 개구부의 크기가 같은 복수의 개구부들이 함께 모여서 집합영역을 형성한다. 이러한 집합영역은 복수로 형성될 수 있다. 일례로 도 2에 도시한 바와 같 이, 집합영역은 제1 집합영역(A1), 제2 집합영역(A2) 및 제3 집합영역(A3)으로 형성할 수 있다. 그러나 3개의 영역에 한정되지 않는다.

이때, 각 집합영역에 형성된 개구부의 크기는 각 집합영역에 따라서 다르게 형성되는데, 제1 집합영역(A1), 제2 집합영역(A2), 제3 집합영역(A3)으로 갈수록 각각 형성된 개구부의 크기가 커진다. 또한, 상기 제2 집합영역(A2)은 제1 집합영역(A1)을 둘러싸도록 형성되고, 상기 제3 집합영역(A3)은 상기 제2 집합영역(A2)을 둘러싸도록 형성된다.

즉, 각 영역에서의 개구부의 크기는 도가니 중심에 대응하는 위치를 중심으로 하여 방사형으로 증가된다. 즉, 증착물질이 상대적으로 많이 증발되어 나오는 도가니(30)의 중심 위쪽 방향에 대응하는 부분에는 개구부의 크기가 가장 작은 제1 집합영역(A1)을 형성한다. 일례로 상기 제1 집합영역(A1)은 메쉬의 중심부에 위치할 수 있다. 또한, 일례로 상기 제2 집합영역(A2)은 상기 제3 집합영역(A3)보다 상기 메쉬의 중심에 가깝게 위치할 수 있다.

따라서, 도가니 중심으로부터 거리가 가까운 기판 중심부로는 증착이 보다 억제되고, 도가니 중심으로부터 거리가 먼 기판의 가장자리 부근은 기판 중심부에 비해 증착이 보다 원할히 수행되므로 막두께 균일도를 향상시킬 수 있다.

한편, 상기한 집합영역에 형성되는 개구부의 크기는 증착물질의 특성이나 도가니 구조에 따른 증착빔의 형태에 따라 결정된다. 증착빔의 형태는 실험적으로 용이하게 확인이 가능하므로 증착빔의 형태에 따라 개구율을 조절한다.개구율이 조절된 메쉬의 사용으로 막두께 균일성을 더욱 정밀하게 확보할 수 있으므로 종래처 럼 도가니를 기판의 중심부로부터 일정한 거리만큼 오프셋(offset)시킬 필요가 없다. 따라서, 증착장치의 크기 및 폭을 사용자의 용도에 따라 다양하게 변경할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 증착 시에는 메쉬(40)가 가열장치(45)에 의해 가열된다. 일례로 상기 가열장치(45)는 저항가열방식으로 가열할 수 있다. 이때, 상기 메쉬(40)의 온도가 증착물질의 증발온도보다 5℃ 내지 20℃ 높게 형성하여 증착물질의 부착을 방지한다. 상기 온도가 5℃ 이하일 경우 메쉬에 유기물이 부착됨으로 메쉬의 개구부의 변형이 발생하여 증착 균일도(uniformity)가 저해될 가능성이 있고, 20℃ 이상일 경우 고온으로 인한 유기물 분해가 발생하여 제작 소자의 수명 저하가 발생한다.

종래에는 막두께 균일성을 향상시키기 위하여, 기판상의 영역 중 증착률이 높은 영역에 대해 유기물 증착을 억제하도록 설치되는 소정 형상의 보정판 등을 사용하였다. 그러나, 증착물의 부착으로 보정판의 미세 형상이 증착물질의 적층에 따라 변화하게 되므로, 막 두께 균일도가 변경된다. 따라서, 주기적으로 유지 관리를 위해 탈착 및 세정이 필요하고 재 장착시에 정밀성을 요하게 된다.

그러나, 본 실시예에 의하면 메쉬(40)를 가열장치(45)에 의해 가열하므로 증착물질이 메쉬(40)를 통과하면서 부착되지 않으므로 메쉬(40)의 주기적 탈착 및 세정이 필요없고 재 장착시의 정밀성도 크게 요구되지 않으므로 공정시간이 현저히 감소하여 경제성이 증대된다.

증착시 메쉬(40)의 온도는 온도감지부(50)에 의해 감지된다. 제어 및 전원부(60)는 메쉬(40)의 온도가 상기한 온도 이하일 경우 가열장치(45)를 구동시켜 증착물질이 메쉬(40)에 부착되는 것을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.

한편 도시하지는 않았지만, 상기 기판고정부(20)에 고정된 기판(25)의 인접 하부에는 소정의 패턴으로 형성된 막 형성용 마스크를 배치할 수도 있으며, 증착챔버(10)의 내부에는 도가니(30)으로부터 증발되어 기판(25)에 증착되는 유기물 등의 막 두께를 감지하기 위한 막 두께 감지 센서가 설치될 수도 있다.

이상에서 설명한 증착장치(100)의 나머지 구조는 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 설명을 생략하기로 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

막두께 균일성을 확보하기 위하여 가열된 메쉬를 사용하므로 메쉬의 주기적 탈착 및 세정이 필요없고 재 장착시의 정밀성도 크게 요구되지 않아 공정시간이 현저히 감소하여 경제성이 증대된다.

또한, 기판이 증착챔버 내부에 고정되어 있으므로 종래에서와 같이 막두께 균일성을 확보하기 위하여 기판을 회전시키는 다양한 기구부 사용이 불필요하고 작은 크기로 증착장치를 구성할 있으므로 증착장치의 제작 및 유지 관리가 용이하고 생산비용이 현저히 감소한다.

Claims (12)

1. 증착용 기판이 로딩되는 증착챔버,

   상기 증착챔버의 내부 상측에 배치되어 상기 기판을 고정하는 기판고정부,

   상기 증착챔버의 내부 하측에 배치되어 내부에 증착 물질을 수용하는 도가니, 및

   상기 기판 고정부와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 증착 물질이 증발하여 통과하는 메쉬(mesh)를 포함하고,

   상기 메쉬는 실질적으로 동일한 크기를 가지는 복수의 개구부들이 함께 모여서 형성된 집합영역을 형성하고, 상기 집합영역은 복수로 형성된 증착장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 복수의 집합영역은 제1 집합영역 및 제2 집합영역을 포함하고, 상기 제1 집합영역에 형성된 개구부의 크기와 상기 제2 집합영역에 형성된 개구부의 크기가 다른 증착장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 제2 집합영역에 형성된 개구부의 크기가 상기 제1 집합영역에 형성된 개구부의 크기보다 큰 증착장치.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 제2 집합영역이 상기 제1 집합영역을 둘러싸는 증착장치.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 제1 집합영역은 상기 메쉬의 중심부에 위치되는 증착장치.
6. 제2 항에 있어서,

   상기 복수의 집합영역은 제3 집합영역을 더 포함하고, 상기 제3 집합영역에 형성된 개구부가 상기 제1 집합영역의 개구부 및 상기 제2 집합영역의 개구부보다 큰 증착장치.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 제2 집합영역은 상기 제3 집합영역보다 상기 메쉬의 중심에 가깝게 위치하는 증착장치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 제3 집합영역이 상기 제2 집합영역을 둘러싸는 증착장치.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 메쉬는 증착 시 가열되는 증착장치.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 메쉬의 가열 시 온도는 증착물질의 증발온도보다 5℃ 내지 20℃ 높게 형성되는 증착장치.
11. 제10 항에 있어서,

    상기 메쉬의 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함하는 증착장치.
12. 제1 항에 있어서,

    상기 기판고정부는 상기 증착챔버의 내부 상측에 고정 배치된 증착장비.

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