KR20120077382A - 박막 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 박막 증착 장치는, 무한궤도 방식으로 회전시키면서 복수의 증착 공정을 진행할 수 있도록 구성되어, 장비의 전체 체적을 크게 축소함과 아울러, 셔터, 막두께 측정기 등의 구성도 최소화하여, 장비의 구조를 단순화하고, 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

박막 증착 장치{Evaporation device}

본 발명은 OLED(Organic Light Emitting Diode) 기판 등에 박막을 증착하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 OLED는 유기EL이라고도 불리는데, 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기물질을 말한다.

OLED를 이용한 디스플레이 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있고, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며 화면에 잔상이 남지 않으며, 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는다.

이와 같은 특성을 갖는 OLED 소자는 휴대전화, 카오디오, 디지털카메라와 같은 소형기기의 디스플레이 및 조명기기 등에 주로 사용하고 있고, 향후 TV 등 대형기기의 디스플레이, 구부려서 들고 다닐 수 있는 플렉서블 디스플레이 등에 이용될 있는 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있다.

OLED를 활용해 TV나 휴대전화의 디스플레이를 만들거나 조명 기구를 생산할 때 절대적으로 필요한 장비가 OLED 증착 장비이다.

OLED 증착 장비는 패널 기판에 유기물질을 증착하여 박막을 형성하는데 사용되는 장비로서, OLED 생산을 위한 핵심 장비이다.

OLED 제조용 증착 장비는 주로 진공 열 증착장비(Thermal evaporation system)가 이용된다.

도 1은 진공 열 증착장비의 일례를 보여주는 도면으로서, 챔버(10)의 상부에 증착 공간부(12)가 마련되고, 그 하부에 병렬적으로 배치된 다수의 리니어 소스(Linear source)(14)가 구비된다.

또한 각각의 리니어 소스(14)는 격벽(16)으로 분리되고, 각 리니어 소스(14)가 위치된 공간과 증착 공간부(12) 사이에는 셔터(18)들이 각각 설치된다.

도 1에서 도면 부호 20은 각각의 리니어 소스(14)를 가열하는 히팅장치를 나타내고, 22는 리니어 소스(14)에서 공급되는 증착 재료의 양을 측정하는 막두께 측정기(thickness monitor)를 나타낸다.

이와 같은 진공 열 증착장비는 증착 공간부(12)에서 기판과 마스크가 정렬되어 세팅된 합착 모듈(30)이 수평 방향으로 이동하고, 그 하부에 위치된 리니어 소스(14)들로부터 차례로 유기물(무기물도 가능)이 제공되어 기판에 하나 이상의 유기물질을 증착할 수 있도록 구성된다. 이때, 셔터(18)는 기판이 상부에 위치될 때만 개방되어 그 하부에 위치된 리니어 소스(14)에서 제공되는 유기물이 증착 공간부(12)에 유입되어 유기물이 기판에 증착할 수 있도록 한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 증착장비는 각각의 리니어 소스(14)들이 병렬로 나란히 배치되고, 그 사이에 격벽(16)이 각각 설치되는 구조로 이루어짐은 물론, 막두께 측정기(22) 및 셔터(18)도 리니어 소스(14)들이 설치된 영역마다 마련되기 때문에 많은 공간이 필요하게 되어 전체 증착장비의 볼륨이 커지고, 효율이 떨어지며, 제작비용도 많이 소요되는 문제점이 있다.

이상 설명한 배경기술의 내용은 이 건 출원의 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 여러 개의 증착재료 공급체(리니어 소스 등)를 사용하면서도 장비의 전체 체적을 최소화하고, 효율성을 높이면서 제조 비용을 절감할 수 있도록 하는 박막 증착 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착 장치는, 기판이 위치된 상태에서 기판에 증착재료를 증착시킬 수 있도록 이루어진 증착 공간부와; 상기 증착 공간부의 하부에 구비되어 상기 증착 공간부에 위치된 기판에 증착재료를 공급하는 증착재료 공급유닛을 포함하고, 상기 증착재료 공급유닛은, 무한궤도 방식으로 연속 이송이 가능하도록 이루어진 이송기구와, 상기 이송기구에 의해 연속적으로 이송되면서 어느 하나가 상기 기판의 하부 위치될 때 상기 기판 쪽에 증착재료를 공급할 수 있도록 이루어진 복수의 증착재료 공급체를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 이송기구는, 일정한 궤도를 따라 회전하는 이송 벨트와, 상기 이송 벨트가 회전하도록 구동력을 제공하는 구동유닛과, 상기 이송 벨트에 설치되어 상기 복수의 증착재료 공급체를 각각 지지하는 지지대를 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기 이송 벨트는 복수의 롤러를 따라 일정한 궤도로 회전하도록 구성되고, 복수의 롤러 중 적어도 하나는 상기 구동 유닛에 의해 구동될 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 지지대는 상기 증착재료 공급체에서 증착재료를 공급하는 부분이 항상 상측을 향하도록 증착재료 공급체를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 증착재료 공급체는, 증착재료가 저장되는 증착물 저장탱크와, 증착물 저장탱크의 상부에 구비되는 노즐과, 상기 노즐의 상부에 구비되어 상기 기판 방향으로 증착재료의 공급을 안내하는 가이드를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 증착 공간부와 증착재료 공급유닛이 설치된 공간 사이에는 두 공간 사이를 개폐하는 셔터가 설치될 수 있다.

상기 증착재료 공급유닛에는 상기 증착재료 공급체를 가열하는 히팅 장치가 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.

본 발명에 따른 박막 증착 장치는, 복수의 증착 공정을 진행할 수 있도록 구성되면서도 장비의 전체 체적을 최소화하고, 효율성을 높이면서 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 리니어 소스 등을 무한궤도 방식으로 회전시키면서 복수의 증착 공정을 진행할 수 있도록 구성되기 때문에 장비의 전체 체적을 크게 축소함과 아울러, 셔터, 막두께 측정기 등의 구성도 최소화하여, 장비의 구조를 단순화하고, 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 하나의 챔버 내에서 복수의 증착 공정을 진행할 수 있도록 구성되기 때문에 진공을 파기하지 않은 상태에서 연속 작업이 가능하도록 하여 공정의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 진공 열 증착장비의 일례를 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 보여주는 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막 증착 장치를 이용하여 박막 증착 과정을 보여주는 구성도이다.
도 4는 도 2의 A-A 선 방향에서 본 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치가 도시된 구성도이고, 도 3은 도 2의 구성에서, 박막 증착시의 상태를 보여주는 도면이다.

이들 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 기판이 위치된 상태에서 기판에 증착재료를 증착시킬 수 있도록 이루어진 증착 공간부(52)와, 상기 증착 공간부(52)의 하부에 구비되어 상기 증착 공간부(52)에 위치된 기판에 증착재료를 공급하는 증착재료 공급유닛(60)을 포함하여 구성된다.

상기 증착 공간부(52)와 증착재료 공급유닛(60)은 챔버(50)의 내부에 상하로 배치되어 구성되는 것이 바람직하다. 이때 챔버(50) 내에서 증착 공간부(52)와 증착재료 공급유닛(60)이 설치된 공간(이하 '공급 공간부(59)'라 함)은 분리 구조물(57)을 통해서 나누어지고, 분리 구조물(57)의 중간에는 증착 물질이 통과할 수 있도록 개폐하는 셔터(58)가 설치된다.

챔버(50)의 증착 공간부(52) 내에 도입되는 기판은 OLED를 구성하는 기판일 수 있으며, 이 기판은 프레임(40)에 장착된 상태에서 증착 공간부(52) 내를 이동하게 된다. 물론, 상기 기판은 일정한 패턴을 형성할 수 있도록 마스크와 함께 프레임(40)에 세팅된다. 프레임(40)에 기판과 마스크가 셋팅되는 구성은 널리 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

증착 공간부(52)를 중심으로 챔버(50)의 일측 또는 양측에는 기판이 셋팅된 프레임(40)이 반송될 수 있도록 게이트(54)가 구비되는 것이 바람직하다. 물론 게이트(54)를 개폐 가능하게 구성된다.

또한 증착 공간부(52) 내에는 상기 기판이 셋팅된 프레임(40)을 수평 이송하기 위한 이송 장치(56)가 구비되는데, 그 일례로 프레임(40)의 양단부를 지지하는 롤러들로 구성될 수 있다.

다음, 상기 증착재료 공급유닛(60)은, 무한궤도 방식으로 연속 이송이 가능하도록 이루어진 이송기구(61)와, 이 이송기구(61)에 의해 연속적으로 이송되면서 어느 하나가 상기 기판(또는 셔터)의 하부 위치될 때 상기 기판 쪽에 증착재료를 공급할 수 있도록 이루어진 복수의 증착재료 공급체(65)로 이루어진다.

상기 이송기구(61)는, 일정한 궤도를 따라 회전하는 이송 벨트(62)와, 이 이송 벨트(62)가 회전하도록 구동력을 제공하는 구동유닛(미도시)과, 이 이송 벨트(62)에 설치되어 상기 복수의 증착재료 공급체(65)를 각각 지지하는 지지대(63)로 구성될 수 있다.

이송 벨트(62)는 복수의 롤러(64)를 따라 일정한 궤도로 회전하도록 구성되고, 복수의 롤러(64) 중 적어도 하나는 상기 구동 유닛에 의해 구동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 롤러(64)는 도면에 예시된 바와 같이 상측에 2개 하측에 2개로 하여 구성할 수 있으며, 롤러(64) 대신에 축 구조물을 이용하여 구성하는 것도 가능하다. 구동 유닛은 통상의 전동 모터를 이용하여 롤러(64)를 회전시킬 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 이송 벨트(62)는 일정한 폭을 가지면서 증착재료 공급체(65)를 지지할 수 있는 구성이면 가능하다. 물론 이송 벨트(62)와 유사한 기능을 하는 컨베이어, 체인 등 공지의 연속 회전체의 구성을 이용하여 다양하게 변경하여 실시하는 것도 가능하다.

지지대(63)는 상기 증착재료 공급체(65)에서 증착재료를 공급하는 부분이 항상 상측을 향하도록 증착재료 공급체(65)를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 지지대(63)에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

상기 증착재료 공급체(65)는, 증착재료가 저장되는 증착물 저장탱크(66)와, 증착물 저장탱크(66)의 상부에 구비되는 노즐(67)과, 이 노즐(67)의 상부에 구비되어 상기 기판 방향으로 증착재료의 공급을 안내하는 가이드(68)로 구성될 수 있다.

증착물 저장탱크(66)는 통상의 증착재료가 저장될 수 있는 용기형 구조를 갖고, 아래에서 설명할 히팅 장치(70)에서 가열하더라도 고온에 견딜 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

노즐(67)은 폭 방향보다 길이 방향으로 더 길게 형성된 리니어 노즐(67)로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 공지의 포인트 소스(Point source)의 노즐(67)로 구성하는 것도 가능하다.

상기 가이드(68)는 노즐(67)의 출구 형성에 맞게 형성되는 것이 바람직하고, 상부로 갈수록 점차 확장되는 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 증착재료 공급체(65)는 상기 지지대(63)에 회전 가능하게 구비되는데, 지지대(63)는 선형 구조물로 이루어져 증착재료 공급체(65)가 위치에 따라 회전할 때 간섭이 발생하지 않도록 지지하는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면 도 4와 같이 증착재료 공급체(65)의 양쪽에서 증착재료 공급체(65)가 회전 가능하게 지지하도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 증착재료 공급유닛(60)에는 상기 증착물 저장탱크(66)를 가열하는 내부에 저장된 장착재료를 증발시키는 히팅 장치(70)가 구성된다.

히팅 장치(70)는 상기 이송 벨트(62)에 구비되어 증착물 저장탱크(66)를 각각 가열하도록 구성하는 것도 가능하고, 도 2에 예시된 바와 같이 챔버(50)의 내측에서 셔터(58) 바로 밑에 위치된 증착물 저장탱크(66)만 가열하도록 구성하는 것도 가능하다. 이때 히팅 장치(70)는 챔버(50) 내에 적정한 구조물을 구성하여 위치를 고정하여 설치할 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 도 2에서 도면 부호 75는 증착 재료의 양을 측정하는 막두께 측정기(thickness monitor)를 나타낸다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 공급 공간부(59) 내에서 이송 벨트(62)가 회전함에 따라 특정 증착재료 공급체(65)가 셔터(58) 바로 밑 공급 공간부(59)의 상측에 위치되면, 증착재료 공급체(65)를 히팅 장치(70)로 가열하여 증착물 저장탱크(66) 내에 저장된 유기물질(무기물질도 가능)을 증발시킨다.

증착물 저장탱크(66)에서 증발된 유기물질은 노즐(67) 및 가이드(68)를 통해 상부로 이동하고, 도 3에서와 같이 셔터(58)가 열린 개구부를 통해 증착 공간부(52)로 유입되어 기판에 증착된다.

이와 같은 방식으로 제1차 증착 공정을 마친 후에 제2증착 공정을 진행하기 위해서는 이송 벨트(62)를 회전시켜, 원하는 증착 재료가 들어 있는 증착재료 공급체(65)를 셔터(58)의 하부 쪽에 위치시키고, 상기 제1차 증착 공정과 동일한 방법으로 제2증착 공정을 진행한다.

상기와 같은 방식을 이용하여, 증착 공간부(52) 내에 기판이 세팅된 프레임(40)의 위치를 한 곳에 고정시킨 상태에서, 그 하부에 있는 여러 개의 증착재료 공급체(65)를 차례로 위치시키면서 복수의 증착 공정을 진행할 수 있게 된다. 이때 복수의 증착 공정은 동일 증착 재료를 증착시키는 공정은 물론 다른 소재의 증착 재료를 증착시키는 공정도 가능하다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 기판이 위치된 상태에서 기판에 증착재료를 증착시킬 수 있도록 이루어진 증착 공간부와; 상기 증착 공간부의 하부에 구비되어 상기 증착 공간부에 위치된 기판에 증착재료를 공급하는 증착재료 공급유닛을 포함하고,
   상기 증착재료 공급유닛은, 무한궤도 방식으로 연속 이송이 가능하도록 이루어진 이송기구와, 상기 이송기구에 의해 연속적으로 이송되면서 어느 하나가 상기 기판의 하부 위치될 때 상기 기판 쪽에 증착재료를 공급할 수 있도록 이루어진 복수의 증착재료 공급체를 포함한 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
   
2. 청구항1에 있어서,
   상기 이송기구는, 일정한 궤도를 따라 회전하는 이송 벨트와, 상기 이송 벨트가 회전하도록 구동력을 제공하는 구동유닛과, 상기 이송 벨트에 설치되어 상기 복수의 증착재료 공급체를 각각 지지하는 지지대를 포함한 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
   
3. 청구항2에 있어서,
   상기 이송 벨트는 복수의 롤러를 따라 일정한 궤도로 회전하도록 구성되고, 복수의 롤러 중 적어도 하나는 상기 구동 유닛에 의해 구동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
   
4. 청구항2에 있어서,
   상기 지지대는 상기 증착재료 공급체에서 증착재료를 공급하는 부분이 항상 상측을 향하도록 증착재료 공급체를 회전 가능하게 지지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
   
5. 청구항1에 있어서,
   상기 증착재료 공급체는, 증착재료가 저장되는 증착물 저장탱크와, 증착물 저장탱크의 상부에 구비되는 노즐과, 상기 노즐의 상부에 구비되어 상기 기판 방향으로 증착재료의 공급을 안내하는 가이드를 포함한 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
   
6. 청구항1 내지 청구항5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증착 공간부와 증착재료 공급유닛이 설치된 공간 사이에는 두 공간 사이를 개폐하는 셔터가 설치된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
   
7. 청구항1 내지 청구항5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 증착재료 공급유닛에는 상기 증착재료 공급체를 가열하는 히팅 장치가 더 포함된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.

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