KR20090043794A

KR20090043794A - 가스 분사 장치 및 이를 이용한 유기 박막 증착 장치

Info

Publication number: KR20090043794A
Application number: KR1020070109552A
Authority: KR
Inventors: 최동권; 이창재; 권영호
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-05-07
Also published as: KR101394481B1

Abstract

본 발명은 유기 재료 파우더를 가열시키는 가열부의 열효율을 최대화시키면서 가열부에 의한 기판의 열적 손상을 최소화할 수 있도록 하는 가스 분사 장치 및 이를 이용한 유기 박막 증착 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기 박막 증착 장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 마련된 가스 분사 유닛과, 상기 가스 분사 유닛에 대향되도록 마련되어 기판이 안착되는 기판 지지대를 포함하고, 상기 가스 분사 유닛은 가열부와; 상기 가열부를 둘러싸고 기화된 원료 물질이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 확산유로부와; 상기 확산유로부와 연통되어 둘러싸고, 상기 가열부로 원료 물질을 공급하는 공급관이 결합되며, 적어도 몸체의 어느 일측에는 기화된 원료 물질이 분사되는 분사공이 형성되는 인젝터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

유기 박막, 유기 재료, 인젝터, 유기 발광 소자, OLED

Description

가스 분사 장치 및 이를 이용한 유기 박막 증착 장치{Gas injection appartus and Apparatus for depositing the organic thin film using the same}

본 발명은 가스 분사 장치 및 이를 이용한 유기 박막 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기 재료 파우더를 가열시키는 가열부의 열효율을 최대화시키면서 가열부에 의한 기판의 열적 손상을 최소화할 수 있도록 하는 가스 분사 장치 및 이를 이용한 유기 박막 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Device, OLED)는 전압을 가하면 스스로 발광하는 유기 발광 물질의 특성을 이용하여 원하는 화상을 표시하는 표시 장치이다. 이러한 유기 발광 소자의 기본 구조는 유리 기판 상부에 한 쌍의 투명 전극과 대향 전극을 적층하고 그 전극들 사이에 유기 박막이 삽입된 구조로 이루어진다. 여기서, 유기 박막은 전자와 정공을 운반하고 빛이 발광하도록 정공 주입막, 정공 수송막, 발광막, 전자 수송막 등을 적층한 구조로 제조할 수 있다.

유기 발광 소자를 제조하기 위한 유기 박막 증착 공정에서 사용되는 유기 재료는 무기 재료와 달리 높은 증기압이 필요치 않고, 고온에서 분해 및 변성이 용이 하다. 이러한 소재의 특성으로 인해 종래의 유기 박막은 텅스텐 재질의 도가니에 유기 재료를 장입하고, 도가니를 가열하여 유기 재료를 기화시켜서 기판 상에 증착시켰다.

도 1은 종래의 유기 박막 증착 장치를 나타내는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 유기 박막 증착 장치는 챔버(1)와, 챔버(1) 내에 배치되고 유기 재료를 수용하여 가열시키는 도가니(2)와, 상기 도가니(2)를 가열하는 가열수단(3)과, 상기 가열용기(3)의 개구부와 인접되게 배치되어 기판(G)이 안착되는 안착수단(4)을 포함한다. 이때 상기 도가니(2)는 대략 6개 정도가 원판형의 구동수단(5)에 장착되어 회전되거나 승하강될 수 있도록 구비된다. 통상 유기 발광 소자를 제조하는 방법은 유기 재료를 도가니(2)에 수용시키고, 가열수단(3)에 전원이 인가되면 도가니(2) 내의 유기 재료가 기화되어 발산되며, 도가니(2)와 인접위치에 안착된 기판(G)에 기화된 유기 재료가 증착되는 것이다.

하지만, 다양한 박막이 적층된 구조로 이루어지는 유기 발광 소자 각각의 박막은 서로 다른 유기 재료가 기화되어 증착되는 것으로서, 각각의 유기 재료는 기화되는 온도가 서로 상이하고, 이에 따라 가열수단에 의해 가열되는 도가니 및 도가니 주변의 온도가 상이하게 변화되기 때문에 도가니와 인접하게 배치되는 기판이 온도변화에 따른 열적손상을 받는 문제가 발생되었다.

또한, 가열수단에 의해 도가니를 가열하고, 가열된 도가니 내에서 유기 재료가 기화됨에 따라 인가되는 전원에 비하여 유기 재료의 기화에 기여하는 비율이 낮아 열효율이 좋지 못한 문제점이 있고, 도가니가 중량물이기 때문에 구동수단을 회 전 또는 승하강시키는 경우에 불필요한 전력의 손실이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 유기 재료를 기화시켜 분사시키는 장치의 열효율을 최대화시키고, 기판에 발생될 수 있는 열적손상을 최소화시킬 수 있도록 하는 가스 분사 장치 및 유기 박막 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가스 분사 장치의 무게를 줄일 수 있는 가스 분사 장치 및 유기 박막 증착 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 분사 장치는 가열부와; 상기 가열부를 둘러싸고 기화된 원료 물질이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 확산유로부와; 상기 확산유로부와 연통되어 둘러싸고, 상기 가열부로 원료 물질을 공급하는 공급관이 결합되며, 적어도 몸체의 어느 일측에는 기화된 원료 물질이 분사되는 분사공이 형성되는 인젝터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 확산유로부는 상기 가열부를 둘러싸는 제1관체와; 상기 제1 관체를 둘러싸는 제2관체를 포함하고, 상기 가열부, 제1관체, 제2관체 및 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1관체 및 제2관체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1관체의 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제1삽입홀이 형성되고, 상기 제1관체의 가장자리에는 제1유로홀이 형성되며, 상기 제2관체의 중심부 에는 상기 공급관이 삽입되는 제2삽입홀이 형성되고, 상기 제2삽입홀과 인접되는 위치에는 제2유로홀이 형성되며, 상기 인젝터부의 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제3삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2관체에 형성되는 제2유로홀의 형성방향은 상기 인젝터부에 분사공이 설치되는 방향과 반대되는 방향인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 인젝터부, 제1관체 및 제2관체 사이의 이격 공간에는 서로 간의 이격거리를 유지가 위한 다수의 스페이서가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산유로부는 상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 가열부를 둘러싸는 제1함체와; 상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 제1함체를 둘러싸는 제2함체를 포함하고, 상기 가열부, 제1함체, 제2함체 및 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1함체 및 제2함체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제1함체에는 상기 인젝터부의 분사공이 형성된 위치와 가까운 방향으로 제3유로홀이 형성되고, 상기 제2함체에는 상기 인젝터부의 분사공이 형성된 위치와 먼 방향으로 제4유로홀이 형성되며, 상기 인젝터부에는 상기 공급관이 삽입되는 제4삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가열부는 저항 발열식 가열수단 또는 광학식 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가열부의 외주면에는 그 표면적을 연장시키는 연장부가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유기 박막 증착 장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 마련된 가스 분사 유닛과, 상기 가스 분사 유닛에 대향되도록 마련되어 기판이 안착되는 기판 지지대를 포함하고, 상기 가스 분사 유닛은 가열부와; 상기 가열부를 둘러싸고 기화된 원료 물질이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 확산유로부와; 상기 확산유로부와 연통되어 둘러싸고, 상기 가열부로 원료 물질을 공급하는 공급관이 결합되며, 적어도 몸체의 어느 일측에는 기화된 원료 물질이 분사되는 분사공이 형성되는 인젝터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 확산유로부는 상기 가열부를 둘러싸고, 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제1삽입홀이 형성되며, 상기 1관체의 가장자리에는 제1유로홀이 형성되는 제1관체와; 상기 제1 관체를 둘러싸고, 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제2삽입홀이 형성되며, 상기 제2삽입홀과 인접되는 위치에는 제2유로홀이 형성되는 제2관체를 포함하고, 상기 가열부, 제1관체, 제2관체, 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1관체 및 제2관체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2관체에 형성되는 제2유로홀의 형성방향은 상기 인젝터부에 분사공이 설치되는 방향과 반대되는 방향인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산유로부는 상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 가열부를 둘러싸고, 상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 위치와 가까운 방향으로 제3유로홀이 형성되는 제1함체와; 상기 인젝터부 의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 제1함체를 둘러싸고, 인젝터부의 분사공이 형성된 위치와 먼 방향으로 제4유로홀이 형성되는 제2함체를 포함하고, 상기 가열부, 제1함체, 제2함체 및 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1함체 및 제2함체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 인젝터부는 회전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 가열부를 인젝터부의 중심에 배치하고 그 주위를 확산유로부가 둘러싸게 하여, 가열부를 순간적으로 높은 온도로 가열하더라도 그 높은 온도가 확산유로부에 의해 차폐되어 기판에서 발생될 수 있는 열적 손상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 가열부를 순간적으로 높은 온도로 가열할 수 있기 때문에 다양한 종류의 유기 파우더를 손쉽게 기화시킬 수 있게 되어 단일의 유기 재료뿐만 아니라 여러 종류의 유기 재료가 혼합된 혼합물도 손쉽게 기화시킬 수 있고, 기화되는 유기 재료의 열변화를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가열부의 둘레를 유로가 일정한 간격으로 둘러싸도록 형성함에 따라 가열부의 열효율을 최대화시킬 수 있고, 도가니를 장치에서 제외시킴에 따라 가스 분사 장치의 무게를 줄여 가스 분사 장치를 구동시키는 전력을 절약할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 유기 박막 증착 장치를 나타내는 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 부분 절개 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 분해 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기 박막 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내에 마련된 가스 분사 유닛(200)과, 상기 가스 분사 유닛(200)에 대향되도록 마련되어 기판(G)이 안착되는 기판 지지대(300)를 포함한다.

챔버(100)는 사각형 형상으로 형성되고, 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판(이하에서는 "기판" 이라 칭함)의 형상에 따라 그 형상이 변경될 수 있다. 그리고, 상하부가 밀폐되고, 내부에 상기 가스 분사 유닛(200) 및 기판 지지대(300)가 배치되도록 소정의 공간이 형성된다. 이때, 도시되지는 않았지만 상기 챔버(100)의 측벽에 는 기판(G)을 인입 및 인출하는 게이트(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 챔버(100)의 하부면에는 상기 챔버(100) 내에 가스를 배기하는 배기 장치(미도시)가 마련될 수 있다. 물론 챔버(100)는 상하부가 밀폐되는 형상으로 제시하였지만, 하부 챔버 및 챔버 리드로 분리되도록 구성될 수 있다.

상기 게이트(미도시)는 상기 챔버(100)의 일측에 형성될 수 있으며, 상기 기판(G)을 챔버(100) 내로 인입 및 인출하는 역할을 한다. 이때, 상기 게이트는 상기 챔버(100)의 일측과 대향하는 타측에도 형성될 수 있다. 또한, 상기 배기 장치(미도시)는 상기 챔버(100)의 하부에 마련되며, 증착 시 발생되는 반응 부산물과 가스들을 챔버(100) 외부로 배기하는 역할을 한다. 이때, 상기 배기 장치는 챔버(100)의 하부 외에 챔버(100)의 측벽에 형성될 수 있으며, 다수개로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 가스 분사 유닛은 챔버(100) 외부에서 공급되는 원료 물질인 유기 재료 파우더(이하에서는 "파우더" 라 칭함)를 기화시켜 기판(G)에 분사하는 수단으로서, 본 발명에서는 회전가능한 형태의 인젝터 방식을 적용하였다. 이러한 가스 분사 유닛(200)은 가열부(210)와, 상기 가열부(210)가 내부에 수용되는 인젝터부(220)와, 상기 가열부(210)를 둘러싸고 기화된 파우더가 유동되는 유로(270)를 형성하는 하나 이상의 확산유로부(230)를 포함한다.

가열부(210)는 파우더를 기화시킬 수 있는 온도까지 상승시킬 수 있다면 어떠한 수단이어도 무방하며, 저항 발열식 가열수단이나 광학식 가열수단이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어 SUS 등의 코어히터나 할로겐 램프히터 등이 적용될 수 있 다.

상기 가열부(210)에는 파우더가 가열부와 접촉하는 공간을 증대시키고, 가열부(210)가 배치되는 공간과 가열부(210)를 둘러싸는 확산유로부(230)와의 거리를 일정하게 유지시키고, 가열부()의 표면적을 늘려서 파우더가 가열부와 접촉되는 면적을 늘려주기 위하여 가열부(210)의 표면에 연장부(211)를 형성할 수 있다.

상기 연장부(211)는 어떠한 형태로 형성되어도 무방하나, 가열부(210)의 표면에서 일정하게 돌출되도록 형성시키는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면 도면에 도시된 바와 같이 가열부(210)의 외주면에 일정한 간격으로 원판형의 플레이트를 형성시킬 수 있다. 물론 연장부(211)의 형상은 원판형의 플레이트 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상의 플레이트 또는 가지 형상 등과 같이 형성될 수 있다.

인젝터부(220)는 그 내부로 공급되는 파우더가 기화되는 공간을 제공하고, 기화된 유기 재료를 기판(G) 방향으로 분사시키는 수단으로서, 내부에 수용공간이 형성되어 가열부(210)가 배치되고, 상기 가열부(210)로 파우더를 공급하는 공급관(260)이 결합되며, 적어도 몸체의 어느 일측에는 기화된 유기 재료가 분사되는 분사공(221)이 형성된다. 본 실시예에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 인젝터부(220)를 튜브(tube) 형태로 제시하였다. 그래서, 상기 인젝터부(220)의 중심 상부에는 공급관(260)이 삽입되는 제3삽입홀(223)이 형성되고, 하부에는 다수의 분사공(221)이 균일하게 분포되어 형성된다. 상기 인젝터부(220)는 튜브 형태에 한정되지 않고, 내부에 수용공간을 형성하며, 어느 일측으로 분사공(221)이 형성된다면 어떠하여도 무방하다. 예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이 인젝터부(220)의 하부 를 편평한 면(222)으로 제작하여 분사공(221)의 형성 개수를 늘리면서도 분사공(221)과 기판(G)과의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.

확산유로부(230)는 상기 인젝터부(220) 내에 설치되고, 상기 가열부(210)를 둘러싸는 제1관체(240)와, 상기 제1관체(240)를 둘러싸는 제2관체(250)를 포함한다. 이때 상기 제1관체(240) 및 제2관체(250)는 그 형상이 상기 인젝터부(220)에 대응되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1관체(240)의 직경이 제2관체(250)의 직경보다 작아야 할 것이다. 본 실시예에서는 2개의 관체를 이용하여 확산유로부(230)를 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 서로 다른 직경을 갖는 다수개의 관체를 구비하고, 상대적으로 직경이 작은 관체를 상대적으로 직경이 큰 관체가 둘러싸는 형상을 유지할 수 있다면 관체의 개수에는 제한이 없다.

상기 제1관체(240)의 중심 상부에는 상기 공급관(260)이 삽입되는 제1삽입홀(243)이 형성되고, 상기 제1관체(240)의 적어도 일측 혹은 양측 가장자리에는 그 둘레를 따라 제1유로홀(241)이 형성된다. 그리고, 상기 제2관체(250)의 중심 상부에는 상기 공급관(260)이 삽입되는 제2삽입홀(253)이 형성되고, 상기 제2삽입홀(253)과 인접되는 위치에는 제2유로홀(251)이 형성된다. 이때 제2유로홀(251)의 형성방향은 상기 인젝터부(220)에 분사공(221)이 설치되는 방향과 반대되는 방향에 형성되는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 도면에서와 같이 제2관체(250)의 상부 방향에 제2유로홀(251)을 형성하였다. 그 이유는 상기 제2관체(250)와 인젝터부(220)는 서로 근접 배치되는 구성 요소로 제2관체(250)의 제2유로홀(251)과 인젝 터부(220)의 분사공(221) 형성 방향이 동일하다면 제2유로홀(251)과 분사공(221)이 바로 연통되어, 기화된 유기 재료가 제2유로홀(251)과 인접된 분사공(221)으로 집중되는 현상이 발생되고 이에 따라 기판(G)에 분사되는 기화된 유기 재료가 불균일하게 공급될 수 있기 때문이다.

본 실시예에 제1유로홀(241) 및 제2유로홀(251)의 형상은 한정되지 않는다. 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 제1유로홀(241)은 비교적 구경이 작은 다수의 원형홀로 형성될 수 있고, 제2유로홀(251)은 비교적 구경이 큰, 즉 제1유로홀(241) 보다 구경이 큰 한 쌍의 직사각형홀로 형성될 수 있다. 또한 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 제1유로홀(241) 및 제2유로홀(251)은 다수개의 슬롯으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가열부(210), 제1관체(240), 제2관체(250) 및 인젝터부(220)는 서로 이격 배치되어, 이격 공간이 기화된 유기 재료가 유동되는 유로(270)가 되고, 상기 제1관체(240) 내부의 유로(270)와 제1관체(240) 외부의 유로(270)는 상기 제1유로홀(241)에 의해 연통되고, 상기 제2관체(250) 내부의 유로(270)와 제2관체(250) 외부의 유로(270)는 상기 제2유로홀(251)에 의해 연통된다.

또한, 상기 제2관체(250)에 형성되는 제2삽입홀(253)와 인젝터부(220)에 형성되는 제3삽입홀(223)은 서로 동일한 크기 및 위치에 형성되고, 상기 제1관체(240)에 형성되는 제1삽입홀(243)은 상기 제2삽압홀(253) 및 제3삽입홀(223)보다 실링부가 배치되는 간격만큼 직경이 작도록 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 공급관의 둘레에 실링부(261) 예를 들어 원통형상의 마그네틱 시일(Magnetic seal)이 배치되어 인젝터부의 회전이 원활하게 이루어지도록 한다. 물론 이에 한정되지 않고, 실링부(261)의 배치에 따라 상기 제1삽입홀(243), 제2삽입홀(253) 및 제3삽입홀(223)의 직경이 변경될 수 있을 것이다.

그리고, 실링부(261)의 외주연에는 도시되지는 않았지만, 상기 인젝터부(220)에 연결되어 인젝터부를 승하강 및 회전시키는 구동축이 구비될 것이다. 상기 구동축은 챔버(100)의 상면을 관통하여 설치되는 것이 바람직할 것이다. 그리고, 상기 구동축에는 상기 인젝터부(220)를 승하강 또는 회전시키기 위한 구동 부재(미도시)가 연결될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 인젝터부(220), 제1관체(240) 및 제2관체(250) 사이의 이격 공간에는 서로 간의 이격 거리를 유지하기 위한 다수의 스페이서(280)가 배치되는 것이 바람직하다. 이때 스페이서(280)은 제1관체(240) 및 제2관체(250)의 상부, 하부 및 측부를 포함하는 어떠한 위치에 배치되어도 무방하다. 다만, 상기 스페이서(280)는 이격 공간의 일부에 배치되어 유로(270)를 폐쇄하지 않아야 할 것이다.

도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 박막 증착 장치를 나타내는 개념도이고, 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 분해 사시도이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 유기 박막 증착 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버(100) 내에 마련된 가스 분사 유닛(400)과, 상기 가스 분사 유닛(400)에 대향되도록 마련되어 기판(G)이 안착되는 기판 지지대(300)를 포함한다.

챔버(100) 및 기판 지지대(300)는 전술된 실시예와 동일한 구성으로서 상세 한 설명은 생략하도록 한다.

가스 분사 유닛(400)은 가열부(410)와, 내부에 상기 가열부(410)가 수용되는 인젝터부(420)와, 상기 인젝터부(420) 내에 설치되며 상기 가열부(210)를 둘러싸고 기화된 유기 재료가 유동되는 유로(470)를 형성하는 하나 이상의 확산유로부(430)를 포함하는데, 상기 가열부(410) 및 인젝터부(420) 역시 전술된 실시예와 동일한 구성으로 상세한 설명은 생략하도록 한다. 다만, 전술된 실시예에서 인젝터부(420)를 튜브 형태로 제시하였지만, 본 실시예에서는 인젝터부(420)를 직사각형의 함체 형태로 제시하였다. 물론 인젝터부(420)의 상면에는 공급관(460)이 삽입되는 제4삽입홀(423)이 형성된다.

그리고, 상기 확산유로부(430)는 상기 인젝터부(420)의 분사공(421)이 형성되는 방향과 반대되는 방향, 즉 인젝터부(420)의 상부 내측면에 설치되어 상기 가열부(410)를 둘러싸는 제1함체(440)와, 상기 인젝터부(420)의 상부 내측면에 설치되어 상기 제1함체(440)를 둘러싸는 제2함체(450)를 포함한다. 이때 상기 제1함체(440) 및 제2함체(450)의 형상은 어떠하여도 무방하지만, 상면이 개구되는 직사각형의 함체 형상으로 개구된 상면은 인젝터부(420)의 상면에 의해 폐쇄될 수 있다.

이때도 마찬가지로 상기 가열부(410), 제1함체(440), 제2함체(450) 및 인젝터부(420)는 서로 이격 배치되어, 이격 공간으로 유로(470)가 형성되고, 상기 제1함체(440) 및 제2함체(450)에는 이격 공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성된다.

그래서, 상기 제1함체(440)에는 상기 인젝터부(420)의 분사공(421)이 형성된 위치와 가까운 방향 즉, 상기 제1함체(440)의 하면에 제3유로홀(441)이 형성되고, 상기 제2함체(450)에는 상기 인젝터부(420)의 분사공(421)이 형성된 위치와 먼 방향 즉, 제2함체(450)의 측면 상부에 제4유로홀(451)이 형성된다.

전술된 실시예들에서는 가스 분사 유닛(200)을 회전 가능한 형태의 인젝터 방식으로 채택하여 인젝터부(220,420)가 회전되면서 가스를 분사하는 것으로 예시하였지만, 이에 한정되지 않고, 샤워헤드 방식의 가스 분사 유닛으로도 본 발명의 구현은 가능할 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 분사 유닛이 구비된 유기 박막 증착 장치의 동작을 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 유기 박막 증착의 작동 상태를 나타내는 작동상태도이다.

먼저, 챔버(100) 내의 기판 지지대(300)에 하나 또는 다수개의 기판(G)이 안착되면, 가열부(210)에 전원을 인가하여 원하는 온도로 가열시킨다. 그리고, 유기 재료 파우더를 공급관(260)으로 공급한다. 그러면 유기 재료 파우더는 인젝터부(220)의 중심부에 배치되는 가열부(210)로 분사되고, 공급된 유기 재료 파우더는 가열부에 의해 직접 가열되어 기화된다. 이때 가열부(210)는 순간 700℃ 이상까지 가열되어 다양한 종류의 유기 재료 파우더를 순간적으로 기화시킬 수 있다. 이때 가열부(210)가 700℃ 이상까지 가열되기 때문에 그 주위는 700℃ 이상 가열되지만, 확산유로부(230)에 의해 고온이 인젝터부(220)의 외부로 전달되는 것이 방지되어 기판의 열적 손상을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 가열부(210) 및 제1관체(240)는 700℃ 정도까지 가열되지만, 제2관체(250)는 500℃ 정도로 유지되고, 인젝터부(220)는 300℃ 정도로 유지된다. 또한, 가열부(210)를 중심에 배치하고, 유로(270)가 가열부(210)를 중심으로 그 둘레를 일정하게 휘감도록 형성함에 따라 열효율을 극대화할 수 있다.

이렇게 가열부(210)의 높은 온도에 의해 기화된 유기 재료는 도면에 도시된 화살표와 같이 유로(270)를 따라 유동되는데, 정확하게는 제1관체(240)의 내측에서 제1유로홀(241)을 통하여 제2관체(250)로 유동되고, 제2관체(250)에서 제2유로홀(251)을 통하여 인젝터부(210)로 유동되며, 인젝터부(210)에서 분사공(221)을 통하여 기판(G)으로 분사됨에 따라 기판(G) 상에 유기 박막을 형성하게 된다.

그리고, 다른 종류의 유기 재료를 증착하고자 한다면, 불활성 가스를 공급관(260)으로 공급하여 공급관(260) 및 인젝터부(220) 내부를 퍼지(purge)시킨 다음, 원하는 종류의 유기 재료를 공급관(260)으로 공급하고 전술된 기화 및 유동 과정을 거쳐 기판(G) 상에 유기 박막을 형성하게 된다.

이렇게 유기 박막을 형성하는 과정을 반복함에 따라 유기 박막의 증착이 완료되면 기판(G)을 챔버(100)에서 언로딩시킨다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙 련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 유기 박막 증착 장치를 나타내는 개념도이고,

도 2는 본 발명에 따른 유기 박막 증착 장치를 나타내는 개념도이며,

도 3은 본 발명에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 부분 절개 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 분해 사시도이며,

도 5a 내지 도 5c는 도 3에 따른 가스 분사 장치의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고,

도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 박막 증착 장치를 나타내는 개념도이며,

도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 분사 장치를 나타내는 분해 사시도이고,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 챔버 200,400: 가스 분사 유닛

210,410: 가열부 220,420: 인젝터부

230,430: 확산유로부 240: 제1관체

250: 제2관체 440: 제1함체

450: 제2함체 260,460: 공급관

270,470: 유로 300: 기판 지지대

Claims

가열부와;

상기 가열부를 둘러싸고 기화된 원료 물질이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 확산유로부와;

상기 확산유로부와 연통되어 둘러싸고, 상기 가열부로 원료 물질을 공급하는 공급관이 결합되며, 적어도 몸체의 어느 일측에는 기화된 원료 물질이 분사되는 분사공이 형성되는 인젝터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 1항에 있어서, 상기 확산유로부는

상기 가열부를 둘러싸는 제1관체와;

상기 제1 관체를 둘러싸는 제2관체를 포함하고,

상기 가열부, 제1관체, 제2관체 및 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1관체 및 제2관체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제1관체의 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제1삽입홀이 형성되고, 상기 제1관체의 가장자리에는 제1유로홀이 형성되며,

상기 제2관체의 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제2삽입홀이 형성되고, 상기 제2삽입홀과 인접되는 위치에는 제2유로홀이 형성되며,

상기 인젝터부의 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제3삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 3항에 있어서,

상기 제2관체에 형성되는 제2유로홀의 형성방향은 상기 인젝터부에 분사공이 설치되는 방향과 반대되는 방향인 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 인젝터부, 제1관체 및 제2관체 사이의 이격 공간에는 서로 간의 이격거리를 유지가 위한 다수의 스페이서가 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 1항에 있어서, 상기 확산유로부는

상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 가열부를 둘러싸는 제1함체와;

상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 제1함체를 둘러싸는 제2함체를 포함하고,

상기 가열부, 제1함체, 제2함체 및 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1함체 및 제2함체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 6항에 있어서,

상기 제1함체에는 상기 인젝터부의 분사공이 형성된 위치와 가까운 방향으로 제3유로홀이 형성되고,

상기 제2함체에는 상기 인젝터부의 분사공이 형성된 위치와 먼 방향으로 제4유로홀이 형성되며,

상기 인젝터부에는 상기 공급관이 삽입되는 제4삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열부는 저항 발열식 가열수단 또는 광학식 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열부의 외주면에는 그 표면적을 연장시키는 연장부가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 분사 장치.
챔버와, 상기 챔버 내에 마련된 가스 분사 유닛과, 상기 가스 분사 유닛에 대향되도록 마련되어 기판이 안착되는 기판 지지대를 포함하고,

상기 가스 분사 유닛은

가열부와;

상기 가열부를 둘러싸고 기화된 원료 물질이 유동할 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 확산유로부와;

상기 확산유로부와 연통되어 둘러싸고, 상기 가열부로 원료 물질을 공급하는 공급관이 결합되며, 적어도 몸체의 어느 일측에는 기화된 원료 물질이 분사되는 분사공이 형성되는 인젝터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.
제 10항에 있어서, 확산유로부는

상기 가열부를 둘러싸고, 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제1삽입홀이 형성되며, 상기 1관체의 가장자리에는 제1유로홀이 형성되는 제1관체와;

상기 제1 관체를 둘러싸고, 중심부에는 상기 공급관이 삽입되는 제2삽입홀이 형성되며, 상기 제2삽입홀과 인접되는 위치에는 제2유로홀이 형성되는 제2관체를 포함하고,

상기 가열부, 제1관체, 제2관체, 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1관체 및 제2관체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.
제 11항에 있어서,

상기 제2관체에 형성되는 제2유로홀의 형성방향은 상기 인젝터부에 분사공이 설치되는 방향과 반대되는 방향인 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.
제 10항에 있어서,상기 확산유로부는

상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 가열부를 둘러싸고, 상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 위치와 가까운 방향으로 제3유로홀이 형성되는 제1함체와;

상기 인젝터부의 분사공이 형성되는 방향과 반대되는 방향의 내측면에 설치되어 상기 제1함체를 둘러싸고, 인젝터부의 분사공이 형성된 위치와 먼 방향으로 제4유로홀이 형성되는 제2함체를 포함하고,

상기 가열부, 제1함체, 제2함체 및 인젝터부는 서로 이격 배치되어, 이격공간이 유로가 되고, 상기 제1함체 및 제2함체에는 이격공간 간을 연통하는 적어도 하나 이상의 유로홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.
제 10항, 제 11항 또는 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열부는 저항 발열식 가열수단 또는 광학식 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.
제 10항, 제 11항 또는 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열부의 외주면에는 그 표면적을 연장시키는 연장부가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.
제 10항에 있어서,

상기 인젝터부는 회전되는 것을 특징으로 하는 유기 박막 증착 장치.