KR20080062212A - Apparatus for depositing organic film on substrate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막 증착 장치의 개략적 사시도,1 is a schematic perspective view of an organic thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 공정 챔버들의 내부를 보여주는 단면도,2 is a cross-sectional view showing the interior of the process chambers of FIG.
도 3은 도 2의 마스크 부착(제거) 챔버의 개략적 단면도,3 is a schematic cross-sectional view of the mask attachment (removal) chamber of FIG. 2;
도 4는 도 2의 증착 챔버의 개략적 단면도,4 is a schematic cross-sectional view of the deposition chamber of FIG. 2;
도 5는 도 4의 A - A' 선에 따른 개략적 단면도,5 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4;
도 6은 본 발명에 증착 장치의 개략적 동작 상태도이다.6 is a schematic operational state diagram of the deposition apparatus of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 로딩 챔버 20 : 언로딩 챔버10: loading chamber 20: unloading chamber
30 : 클리닝 챔버 40 : 공정 챔버30: cleaning chamber 40: process chamber
42 : 마스크 부착 챔버 44 : 증착 챔버42: chamber with mask 44: deposition chamber
46 : 마스크 제거 챔버 300 : 소스 공급 부재46
510 : 감지 부재 530 : 구동 부재510: sensing member 530: driving member
540 : 세정 부재540: cleaning member
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 유기 전계 발광 소자의 제조에 사용되는 기판상에 유기 박막을 증착하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for processing a substrate, and more particularly, to an apparatus for depositing an organic thin film on a substrate used in the manufacture of an organic electroluminescent device.
정보 처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다. 이러한 정보 처리 장치는 가동된 정보를 표시하는 디스플레이 장치를 가진다. 과거에는 주로 디스플레이 장치로 브라운관(Cathode Ray Tube) 모니터가 사용되었으나, 현재에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)가 주로 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 별도의 광원을 필요로 하는 장치로서 밝기, 시야각 및 대면적화 등에 한계가 있어, 최근에는 저전압 구동, 자기 발광, 경량 박형, 넓은 시야각, 그리고 빠른 응답 속도의 장점을 갖는 유기 전계 발광 소자를 이용한 표시 장치가 각광받고 있다. Information processing devices are rapidly evolving to have various types of functions and faster information processing speeds. This information processing apparatus has a display device for displaying the operated information. In the past, a cathode ray tube monitor was mainly used as a display device, but a liquid crystal display (LCD) is mainly used. However, liquid crystal displays require a separate light source and have limitations in brightness, viewing angle, and large area, and in recent years, organic electroluminescence having advantages of low voltage driving, self-luminous, light weight, wide viewing angle, and fast response speed. Display devices using elements have been in the spotlight.
유기 전계 발광 소자는 유기 박막에 주입되는 전자와 정공이 재결합하고 남은 에너지가 빛으로 발생되는 것으로서, 유기 물질의 도펀트(Dopant)의 양에 따라나오는 빛의 파장을 조절할 수 있고, 풀 칼라(Full Color)의 구현이 가능하다. The organic electroluminescent device is generated by the recombination of the electrons and holes injected into the organic thin film as light, and can control the wavelength of light coming out according to the amount of dopant of the organic material, and full color ) Can be implemented.
유기 박막을 증착하기 위해 일반적으로 사용되고 있는 장치는 공정 챔버들간 기판을 이송하는 이송 챔버와, 이송 챔버의 아래에 제공되며 증착 공정이 수행되는 증착 챔버를 가진다. 증착 챔버 내의 기판 아래에는 유기 물질(증착 물질)이 수용되는 증착 원(Depositon Source)이 제공되고, 증착 원의 측부에는 증착 원으로부터 기판으로 공급되는 유기 물질의 증발량을 측정하는 센서가 배치된다.Devices commonly used for depositing organic thin films include a transfer chamber for transferring a substrate between process chambers and a deposition chamber provided below the transfer chamber and in which the deposition process is performed. A deposition source for receiving an organic material (deposition material) is provided below the substrate in the deposition chamber, and a sensor for measuring an evaporation amount of the organic material supplied from the deposition source to the substrate is disposed on the side of the deposition source.
일반적으로 증착 챔버 내에는 하나의 센서가 배치되기 때문에 일정 기간 사용 후에는 주기적으로 센서를 교체하거나 유지 보수해 주어야 한다. 센서의 교체 또는 유지 보수를 위해서는 진공 상태의 증착 챔버를 대기 상태로 전환(Vacuum Break)시켜야 하기 때문에, 공정 진행의 연속성이 유지되지 못하여 공정 진행의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.In general, because a single sensor is placed in the deposition chamber, the sensor must be replaced or maintained periodically after a period of use. In order to replace or maintain the sensor, the vacuum deposition chamber must be switched to a standby state (Vacuum Break), and thus, the continuity of the process can not be maintained, thereby reducing the efficiency of the process.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 유기 박막 증착 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공정 진행의 효율성을 향상시킬 수 있는 유기 박막 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the problem in view of the conventional organic thin film deposition apparatus as described above, an object of the present invention is to provide an organic thin film deposition apparatus that can improve the efficiency of the process progress It is to provide.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기 박막 증착 장치는, 기판상에 유기 박막을 증착하는 장치에 있어서, 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내에 로딩된 기판의 증착 면으로 유기 물질을 공급하는 소스 공급 부재와; 상기 소스 공급 부재로부터 상기 기판으로 공급되는 유기 물질의 증발량을 측정하는 복수의 감지 부재들과; 상기 감지 부재들을 대기 위치와 작업 위치로 이동시키는 구동 부재들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the organic thin film deposition apparatus according to the present invention comprises: a process chamber comprising: a process chamber; A source supply member for supplying an organic material to the deposition surface of the substrate loaded in the process chamber; A plurality of sensing members measuring an evaporation amount of the organic material supplied from the source supply member to the substrate; And driving members for moving the sensing members to a standby position and a working position.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 유기 박막 증착 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 감지 부재들의 대기 위치에 각각 배치되며, 상기 감지 부재들을 클리닝하는 세정 부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the organic thin film deposition apparatus according to the present invention having the configuration as described above, the device is disposed at the standby position of the sensing members, respectively, it is preferable to further include a cleaning member for cleaning the sensing members.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 복수의 감지 부재들 중 어느 하나의 감지 부재는 작업 위치에서 상기 소스 공급 부재로부터 기판상에 공급되는 유기 물질의 증발량을 측정하고, 나머지 다른 감지 부재들은 대기 위치에서 대기하고 있는 것이 바람직하다.According to one aspect of the invention, the sensing member of any one of the plurality of sensing members measures the amount of evaporation of the organic material supplied from the source supply member on the substrate at the working position, and the other sensing members are at the standby position. It is desirable to wait.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 대기 위치에 위치된 상기 감지 부재들은 상기 세정 부재에 의해 클리닝되는 것이 바람직하다.According to another feature of the invention, it is preferable that the sensing members located at the standby position are cleaned by the cleaning member.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 소스 공급 부재는 상기 기판의 이송 방향에 수직한 기판의 일변에 대응하는 선형 구조를 가지며 상기 기판의 아래에 평행하게 배치되고, 상기 감지 부재들은 상기 소스 공급 부재의 길이 방향을 따라 양 측부에 각각 설치되는 것이 바람직하다.According to another feature of the invention, the source supply member has a linear structure corresponding to one side of the substrate perpendicular to the transport direction of the substrate and disposed in parallel below the substrate, the sensing members are the source supply member It is preferable to be provided respectively at both sides along the longitudinal direction of.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유기 박막 증착 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, an organic thin film deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
( 실시 예 )(Example)
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막 증착 장치(1)의 개략적 사시도이고, 도 2는 도 1의 공정 챔버들의 내부를 보여주는 단면도이다.FIG. 1 is a schematic perspective view of an organic thin
도 1 및 도 2를 참조하면, 증착 장치(1)는 복수의 챔버들을 포함한다. 챔버들은 로딩 챔버(10), 크리닝 챔버(30), 공정 챔버들(40), 그리고 언로딩 챔버(20)를 포함하고, 각각의 공정 챔버(40)는 마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리 고 마스크 제거 챔버(46)를 가진다. 각각의 공정 챔버(40)에서 증착 챔버(44)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 마스크 부착 챔버(42) 또는 마스크 제거 챔버(44)에는 각각 마스크들이 저장되는 마스크 챔버(미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 상술한 로딩 챔버(10), 크리닝 챔버(30), 공정 챔버(40), 언로딩 챔버(20) 외에 다른 종류의 챔버들이 더 제공될 수 있다. 1 and 2, the
일 예에 의하면, 로딩 챔버(10), 크리닝 챔버(30), 공정 챔버(40), 그리고 언로딩 챔버(20)는 순차적으로 일렬로 배치되고, 공정 챔버(40) 내에서 마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)는 동일 방향으로 순차적으로 일렬로 배치된다. 공정 챔버(40)의 수는 다양하게 변화될 수 있으며, 예컨대 증착 장치(1)가 유기 전계 발광 소자 제조에 사용되는 장치인 경우, 공정 챔버(40)는 약 20개가 제공될 수 있다. 각각의 챔버에는 내부의 유지 보수 등이 용이하도록 도어(52)가 설치되며, 공정 진행시 챔버 내부가 고진공을 유지하도록 진공 펌프(미도시)가 설치된 배기관(54)이 연결되는 진공 포트(미도시)가 제공된다. 상술한 바와 달리 챔버들의 배열은 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 장치가 일 방향으로 매우 길어지지 않도록 공정 챔버들(40)은 'ㄷ'자 형상으로 배열되거나 지그재그 형상으로 배열될 수 있다. According to an example, the
증착 공정이 수행될 기판(3)은 로딩 챔버(10)를 통해 장치(1) 내로 반입되고, 증착 공정이 완료된 기판(3)은 언로딩 챔버(20)를 통해 장치(1)로부터 반출된다. 로딩 챔버(10)로 반입된 기판(3)은 크리닝 챔버(30)로 이송된다. 크리닝 챔버(30)는 플라즈마 또는 자외선 등을 사용하여 기판(3)을 세정하는 공정을 수행한 다. 크리닝이 완료된 기판(3)은 마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)로 순차적으로 이동된다. The
마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)의 양 측벽에는 개구(40a)가 형성된다. 기판(3)은 개구(40a)를 통해 인접하는 챔버들로 이동된다. 마스크 부착 챔버(42)에서 일정 패턴이 형성된 마스크(4)가 기판(3)에 부착되고, 증착 챔버(44)에서 기판(3)상에 박막이 증착되며, 마스크 제거 챔버(46)에서 마스크(4)가 기판(3)으로부터 제거된다. 이후, 기판(3)은 다음 공정 챔버(40)로 이동되며, 상술한 마스크 부착, 증착, 마스크 제거 과정이 계속적으로 반복된다.
증착 공정 진행시 공정 챔버(40) 내부는 고진공으로 유지된다. 종종 챔버들 중 어느 하나에 이상이 발생되는 경우 챔버 내부를 보수하여야 할 필요가 있다. 보수는 챔버 내부가 상압으로 유지된 상태에서 이루어진다. 챔버들 내부가 개구(40a)를 통해 연통되어 있으므로, 어느 하나의 챔버에서 보수가 이루어질 때 모든 챔버 내의 압력이 상압으로 변화된다. 보수가 완료된 이후 공정을 시작하기 전에 모든 챔버 내부를 다시 진공으로 유지하여야 하므로 많은 시간이 소요된다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 공정 챔버들(40)간 경계벽에 형성된 개구(40a)를 개폐하는 게이트 밸브(41)를 가진다. During the deposition process, the
도 3은 도 2의 마스크 부착(42) 챔버 및 마스크 제거 챔버(46)의 개략적 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of the
도 3을 참조하면, 마스크 부착 챔버(42) 및 마스크 제거 챔버(46) 내에는 마 스크 이동기(100)가 제공된다. 마스크 이동기(100)는 상하로 이동가능하며, 마스크(4)는 마스크 이동기(100) 상에 놓인다. 마스크 부착 챔버(42)에서 마스크 이동기(100)가 기설정된 높이까지 이동되면, 기판 지지체(200)에 제공된 클램프(도시되지 않음)에 의해 마스크(4)는 기판 지지체(200)에 결합된다. 마스크(4)가 기판 지지체(200)에 결합되기 전, 기판(3)과 마스크(4)의 정렬이 이루어진다. 마스크 제거 챔버(46)에서 마스크 이동기(100)가 기설정된 높이까지 이동되면, 마스크(4)는 기판 지지체(200)로부터 분리되어 마스크 이동기(100) 상에 놓여진다. 상술한 마스크(4)의 결합 및 마스크(4)의 제거를 위한 구조 및 방법은 일 예에 불과한 것으로, 이와는 다른 다양한 구조 및 방법이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 3, a
도 4는 도 2의 증착 챔버의 개략적 단면도이고, 도 5는 도 4의 A - A' 선에 따른 개략적 단면도이며, 도 6은 본 발명에 증착 장치의 개략적 동작 상태도이다.4 is a schematic cross-sectional view of the deposition chamber of FIG. 2, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic operation state diagram of the deposition apparatus of the present invention.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 증착 챔버(44)의 하부 면에는 유기 물질(증착 물질)을 공급하는 소스 공급 부재(300)가 제공된다. 소스 공급 부재(300)는 기판 지지체(200)에 의해 지지된 기판(3)과 마주보도록 설치되고, 기판(30)의 증착이 이루어지는 면으로 유기 물질을 공급한다. 4 to 6, a lower surface of the
소스 공급 부재(300)는 용기(310)와 가열 부재(320)를 포함한다. 용기(310)는 증착하고자 하는 유기 물질을 수용한다. 용기(310)는 기판(3)의 너비(기판 이송 방향에 수직한 기판의 일변)에 대응하도록 연장 형성된 선형 구조의 통 형상을 가진다. 용기(310)의 상부 면에는 용기(310) 내의 증발된 유기 물질(플룸)이 기판(3)상에 공급될 수 있도록 다수의 홀들(312)이 형성된다. 가열 부재(320)는 유기 물질 로부터 플룸(Flume)이 발생하도록 용기(310)를 가열하여 유기 물질에 열을 제공한다. 가열 부재(320)로는 코일 형상의 열선이 사용될 수 있으며, 가열 부재(320)는 용기(310)의 측벽 내에 배치되거나 용기(310)의 측벽을 감싸도록 배치될 수 있다. 이와 달리 가열 부재(320) 대신 용기(310)로 레이저를 조사하는 레이저 조사 부재(미도시)가 사용될 수도 있다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 소스 공급 부재(300)의 양 측부에는 소스 공급 부재(300)로부터 기판(3)으로 공급되는 유기 물질의 증발량을 측정하는 감지 부재들(510,510')이 배치된다. 감지 부재(510,510')로는 진동 수정 저울(Quartz Crystal Microbalance: QCM)이 사용될 수 있다. 감지 부재(510,510')는 다수의 진동 수정 저울로 구성될 수 있으며, 통상적으로 6 개 또는 12 개의 진동 수정 저울로 구성될 수 있다. 진동 수정 저울(QCM)은 얇은 수정판의 양면에 금속을 입혀 전극을 만들고, 이곳에 교류 전압을 걸어 주면 수정의 공명 진동수로 진동을 하게 된다. 만약 증발된 유기 물질이 진동 수정 저울의 전극에 부착되어 전극의 무게에 변화가 발생하면 공명 진동수가 변하고, 이것에 의해 전극에서 일어나는 무게 변화를 감지함으로써 유기 물질의 증발량을 감지하게 된다.As illustrated in FIG. 5, sensing
감지 부재(510,510')에는 구동 암(520,520')의 일단이 연결되고, 구동 암(520,520')의 타단은 구동 부재(530,530')에 연결된다. 구동 부재(530,530')는 구동 암(520,520')을 회전시키고, 감지 부재(510,510')는 구동 암(520,520')의 회전에 의해 대기 위치와 작업 위치로 이동된다. 그리고, 감지 부재(510,510')의 대기 위치에는 감지 부재(510,510')를 클리닝하는 세정 부재(540,540')가 배치된다.One end of the driving
감지 부재들(510,510') 중 어느 하나의 감지 부재(510')는, 도 5에 도시된 바와 같이, 작업 위치에서 소스 공급 부재(300)로부터 기판상에 공급되는 유기 물질의 증발량을 측정한다. 그리고, 나머지 다른 감지 부재(510)는 대기 위치에서 대기하고 있다. 감지 부재(510')는 일정 기간 사용된 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 부재(530')에 의해 대기 위치로 이동되고, 세정 부재(540')에 의해 클리닝된다. 이때, 대기 위치에서 대기하고 있던 감지 부재(510)는 구동 부재(530)에 의해 작업 위치로 이동되고, 소스 공급 부재(300)로부터 기판으로 공급되는 유기 물질의 증발량을 측정한다. 그리고, 감지 부재(510)가 일정 기간 사용된 후에는 앞서 설명한 바와 같은 과정의 반복을 통해 감지 부재(510)가 세정되고, 감지 부재(510')가 작업 위치로 이동된다. 상술한 바와 같은 과정이 반복 수행되어, 증착 챔버(44)를 진공 상태로부터 대기 상태로 전환시키는 베큐엄 브레이크(Vacuum Break) 없이 감지 부재(510,510')가 유지 보수됨으로써, 공정 진행의 연속성을 유지하고 감지 부재의 유지 보수 주기를 연장할 수 있다.The sensing
한편, 유기 박막이 증착되는 기판(3)이 소형 기판인 경우, 기판 지지체(200)가 소스 공급 부재(300)와 대향되는 위치에 고정된 상태에서 증착 공정이 이루어진다. 그러나 공정이 수행되는 기판(3)이 대형 기판인 경우, 기판 지지체(200)가 이송 가이드(210)를 따라 이동하면서 소정 영역씩 증착 공정이 수행된다. 기판 지지체(200)가 계속적으로 일정 속도로 이동되면서 증착 공정을 수행할 수 있으며, 기판 지지체(200)가 일정 시간씩 정지하면서 이동되어 증착 공정을 수행할 수 있다. 증착 공정이 수행되는 동안, 기판 지지체(200)는 증착 챔버(44) 내에서 왕복 이동 될 수 있다. 이와 달리 용기(310)가 이동되면서 증착이 이루어질 수 있다. 그러나 이 경우 설비의 구성이 복잡해지므로, 기판 지지체(200)가 이송 가이드(210)를 따라 이동되면서 증착 공정이 수행되는 것이 바람직하다. On the other hand, when the
증착 공정 수행시 증착 물질로부터 발생된 플룸이 기판(3)으로부터 벗어나 기판(3) 상부로 이동되면 플룸이 기판 지지체(200) 또는 다른 구조물에 증착된다. 또한, 플룸이 증착 챔버(44) 내 넓은 영역으로 퍼지면 증착 챔버(44)의 측벽에 형성된 개구(40a)를 통해 이와 인접한 마스크 부착 챔버(42) 또는 마스크 제거 챔버(46) 내로 유입되어 그 챔버들(42, 46)을 오염시킨다. 이를 방지하기 위해 증착 챔버(44) 내에서 기판 지지체(200)에 부착된 기판(3)보다 낮은 위치에 차단판(400)이 제공된다. 차단판(400)은 소스 공급 부재(300)와 대향되는 위치에 일정 크기의 개구(410)를 가진다. 플룸은 개구(410)를 통해서 증착 챔버(44) 내 상부로 공급되므로, 유기 물질로부터 발생된 플룸이 도달되는 영역은 기판(3) 상의 일정영역으로만 제한된다. When the plume generated from the deposition material is moved out of the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위 에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 베큐엄 브레이크(Vacuum Break) 없이 공정을 연속적으로 진행함으로써, 공정 진행의 효율성을 증대시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the efficiency of the process progress can be increased by continuously proceeding the process without vacuum break.
또한, 본 발명에 의하면, 유기 물질의 증발량을 센싱하는 감지 부재의 유지 보수 주기가 연장될 수 있다.In addition, according to the present invention, the maintenance period of the sensing member for sensing the evaporation amount of the organic material can be extended.
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