KR20140081194A

KR20140081194A - 진공 증착기

Info

Publication number: KR20140081194A
Application number: KR1020120150699A
Authority: KR
Inventors: 김태상; 성기현; 박영신
Original assignee: 주식회사 선익시스템
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-01
Also published as: KR101480726B1

Abstract

본 발명은 진공 증착기에 관한 것으로 진공 챔버, 상기 진공 챔버 저부에 구비되고 그 내부에 증착재료를 수용하며 그 외부에 가열장치가 구비된 증착원, 상기 증착원의 상측에 구비되고 상기 증착원으로부터 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되는 피 처리기판 및 상기 피 처리기판의 일측에 구비되고 크리스탈 센서가 마련된 두께 측정 헤드를 포함하며, 상기 두께 측정 헤드는 상기 크리스탈 센서를 둘러싸며 개구부가 형성된 원통형의 방착판과 상기 개구부를 개폐하는 방착판 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 증착기 {Vacuum Evaporating Apparatus}

본 발명은 진공 증착기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크리스탈 센서의 방착판에 캡을 마련함으로써 크리스탈 센서의 수명 및 성능을 개선시킨 진공 증착기에 관한 것이다.

유기 발광 소자(OLED; Organic Light Emitted Diode)는 투명전극이 도포된 유리 기판 상에 여러 층의 유기 박막 및 금속 전극을 형성한 후, 전기를 통하면 유기 박막에서 발광 현상이 발생하는 차세대 디스플레이 소자로서, LCD 이후를 대체할 전망을 가지고 있다. 특히, 유기 박막은 고진공 챔버 내에서 유기물이 담긴 도가니를 가열하여 증발되는 유기물 기체가 유리 기판에 박막의 형태로 형성하게 된다.

유기 발광소자는 기판 상에 유기 박막 및 금속 박막 등 다층의 박막을 적층시켜 제작한다. 이러한 증착을 위한 유기 발광 소자 설비는 다수의 단위 챔버가 연결되는 클러스터 방식이 주로 사용되며, 각각의 증착 챔버들 사이에서 기판이 수평으로 배치한 상태에서 기판 이송, 반송 및 소자 공정이 수행되도록 구성되어 있다.

이러한 진공 증착법은 진공 챔버의 하부에 증착원과 그 상부에 성막용 기판인 피 처리 기판을 설치하여 박막을 형성하는 것으로서, 진공 증착법을 이용한 유기 박막 형성장치의 개략적인 구성을 살펴보면, 진공 챔버에 연결된 진공 배기계가 존재하면 이를 이용하여 진공 챔버의 내부를 일정한 진공 상태로 유지시킨 후 진공 챔버의 하부에 배치된 적어도 하나 이상의 증착원으로부터 증착 재료를 증발시키도록 구성된다.

상기 증착원은 그 내부에 박막 재료인 유기물 재료가 수용되는 도가니(crucible)와 상기 도가니 주변에 감겨져 전기적으로 가열시키는 가열장치로 구성된다. 따라서, 상기 가열장치의 온도가 상승함에 따라 상기 도가니가 함께 가열되어 일정 온도가 되면 유기물이 증발되도록 한다.

상기 진공 챔버의 내부에는 상기 증착원의 상부로부터 일정거리 떨어진 곳에 박막이 형성될 피 처리기판(유리 기판)이 위치하게 된다. 상기 피 처리기판의 일측에는 두께 측정 헤드가 구비되고 상기 두께 측정 헤드 내부에 상기 피 처리기판에 증착되는 박막의 두께를 측정하기 위한 크리스탈 센서가 구비된다.

상기 증착원으로부터 증발된 유기물은 상기 피 처리기판으로 이동되어 흡착, 증착, 재 증발 등의 연속적 과정을 거쳐 상기 피 처리기판 위에 고체화되어 얇은 박막을 형성한다. 이때, 피 처리기판 상에 형성되는 박막의 두께는 상기 크리스탈 센서에 의해 성막 속도를 측정하여 결정되는 것이다.

그런데, 챔버 내에서 증발된 유기물이 상기 크리스탈 센서에 증착되는 경우 상기 크리스탈 센서의 기능을 악화시킴으로써 유기 박막의 두께 및 성막 속도를 제대로 측정할 수 없게 된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 크리스탈 센서를 보호하는 원통형의 케이스인 방착판이 상기 크리스탈 센서를 둘러싸며 보호한다.

그러나, 방착판이 크리스털 센서를 둘러싸고 있더라도 상기 크리스털 센서가 노출된 상기 방착판의 개구부를 통해 증발된 유기물질이 유입되어 크리스탈 센서에 증착됨으로써 크리스탈 센서의 기능을 악화시키는 문제점이 여전히 발생하였다.

특허공개 제10-2006-0058611호(2006.05.30. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 크리스탈 센서를 보호하는 방착판의 개구부에 캡을 마련함으로써 증발된 유기물이 크리스탈 센서에 증착되지 않도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 진공 증착기는 진공 챔버(300); 상기 진공 챔버(300) 저부에 구비되고 그 내부에 증착재료를 수용하며 그 외부에 가열장치가 구비된 증착원(400); 상기 증착원(400)의 상측에 구비되고 상기 증착원(400)으로부터 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되는 피 처리기판(500); 및 상기 피 처리기판(500)의 일측에 구비되고 크리스탈 센서(30)가 마련된 두께 측정 헤드(100)를 포함하며, 상기 두께 측정 헤드(100)는 상기 크리스탈 센서(30)를 둘러싸며 개구부(15)가 형성된 원통형의 방착판(10)과 상기 개구부(15)를 개폐하는 방착판 캡(50)을 포함한다.

또한, 상기 방착판 캡(50)은 하나 이상의 캡 관통공(53)이 마련된다.

또한, 상기 방착판(10)에 형성된 상기 개구부(15)는 방착판 걸림부(11)가 마련되고 상기 개구부(15)를 개폐하는 방착판 캡(50)은 상기 방착판 걸림부(11)와 걸림결합 가능하도록 캡 걸림부(51)가 마련된다.

또한, 상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)과 용접에 의해 결합되며, 상기 방착판 캡(50)의 상기 캡 관통공(53)의 지름은 5mm 이상으로 마련된다.

또한, 상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)과 탈착이 가능하도록 마련되며, 상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)의 형상과 동일한 원통형으로 마련된다.

또한, 상기 캡 관통공(53)은 개폐 가능하도록 마련된다.

상기와 같은 본 발명의 효과는 간단한 추가 구성을 통해 진공 증착기의 크리스탈 센서에 유기물이 증착되는 것을 방지하여 진공 증착기의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 두께 측정 헤드에 관한 사시도,
도 2는 진공 증착기를 개략적으로 도시한 모식도,
도 3은 종래 기술에 따른 진공 증착기의 방착판에 관한 사시도,
도 4은 본 발명에 따른 진공 증착기의 방착판에 관한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 진공 증착기의 방착판 캡에 관한 사시도
도 6는 본 발명에 따른 방착판과 방착판 캡의 결합 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 진공 증착기에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

본 발명에 따른 진공 증착기는 진공 챔버(300), 상기 진공 챔버(300) 저부에 구비되고 그 내부에 증착재료를 수용하며 그 외부에 가열장치가 구비된 증착원(400), 상기 증착원(400)의 상측에 구비되고 상기 증착원(400)으로부터 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되는 피 처리기판(500) 및 상기 피 처리기판(500)의 일측에 구비되고 크리스탈 센서(30)가 마련된 두께 측정 헤드(100)로 이루어진다.

또한, 상기 두께 측정 헤드(100)는, 상기 크리스탈 센서(30)를 둘러싸며 개구부(15)가 형성된 원통형의 방착판(10)과 상기 개구부(15)를 개폐하는 방착판 캡(50)을 포함한다.

유기 발광 소자(OLED; Organic Light Emitted Diode)는 투명전극이 도포된 유리 기판 상에 여러 층의 유기 박막 및 금속 전극을 형성한 후, 전기를 통하면 유기 박막에서 발광 현상이 발생한다. 또한, 유기 박막은 고진공 챔버 내에서 유기물이 담긴 도가니를 가열하여 증발되는 유기물 기체가 유리 기판에 박막의 형태로 형성하게 된다.

일반적인 유기 발광 소자에는 서로 대향된 전극들 사이에 적어도 발광층을 포함하는 중간층이 형성되는데, 상기 중간층에는 다양한 층들이 구비될 수 있다. 예컨대, 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이며, 이러한 중간층은 유기물로 형성된 유기 박막들이다.

유기 재료는 증발점(또는 승화점)까지 가열되고, 증발된 유기재료는 증착원(400)으로부터 분출된 후 피 처리기판(500)에 코팅된다. 통상적인 PVD 공정은 증발 챔버내에 높은 열 저항 및 화학적 안전성을 갖는 도가니를 포함하는 증착원(400)을 사용한다.

유기 발광 소자를 제조하는 공정에서 중간 층의 상하부에 구비되는 전극들은 증착 장치를 이용하여 증착의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 그 밖의 배선들도 증착의 방법에 의해 형성될 수 있다.

유기 발광 소자의 전극 및 배선의 재료는 일반적으로 고온에서 증발하게 되는데, 이러한 증발온도는 재료의 종류에 따라 다양하다. 일반적으로 이용되는 마그네슘은 섭씨 500 내지 600도, 은은 섭씨 1000도 이상, 알루미늄은 섭씨 1000도 내외에서 증발하며 리튬은 섭씨 300도 정도에서 증발한다.

도 1은 진공 증착기의 두께 측정 헤드(100)에 관한 사시도로서, 상기 두께 측정 헤드(100)는 상기 두께 측정 헤드(100)에 고정 장치에 의해 고정되는 회전축과 상기 회전축의 일측에 상기 크리스탈 센서를 노출시키는 하나 이상의 홀이 형성된 제1회전판(120a)과, 상기 회전축의 타측에 하나 이상의 홈이 형성된 제2회전판(120b)과 상기 회전축을 구동하여 상기 제1회전판과 제2회전판을 회전시키는 모터(130)와 상기 모터(130)에 고정되어 상기 제2회전판의 분당 회전수를 측정하는 광 센서를 구비할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 진공 증착기는 상기 진공 챔버(300)와 상기 진공 챔버(300) 상부에 피 처리기판 고정장치(510)에 의해 고정되어 있는 피 처리기판(500)과 상기 피 처리기판(500) 일측체 크리스탈 센서(30)를 구비하는 두께 측정 헤드(100)가 구비되며, 상기 진공 챔버(300) 하부에 구비되는 증착원(400)으로 이루어져 있다.

상기 증착원(400)은 재료가 수용되는 도가니와 상기 도가니를 가열하는 가열장치를 포함하며, 상기 증착원은 유기 또는 무기 재료를 증착 재료로 사용할 수 있다.

상기 두께 측정 헤드(100)는 상기 피 처리기판(500)에 증착되는 박막의 두께를 측정하기 위한 것으로 상기 크리스탈 센서(30)가 지지대에 의해 고정되어 있다. 상기 크리스탈 센서(30)를 열 및 증착재료로부터 보호하기 위해 방착판(10)이 마련되는데 상기 방착판(10)은 상기 크리스탈 센서(30)를 둘러싸는 원통형으로 마련될 수 있다.

상기 방착판(10)은 상기 크리스탈 센서(30)에 증착될 수 있는 증착재료로부터 상기 크리스탈 센서(30)를 보호하기 위해 상기 크리스탈 센서(30)를 둘러싸는 형상으로 마련되며, 상기 크리스탈 센서(30)가 상기 피 처리기판(500)의 두께를 측정할 수 있도록 일측이 개방되어 개구부(15)를 가진다.

도 2는 진공 증착기를 개략적으로 도시한 모식도로서, 본 발명에 따른 진공 증착기를 설명하기 위한 최소한의 구성요소만을 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 진공 증착기는 진공 챔버(300)와 상기 진공 챔버(300) 상부에 피 처리기판 고정장치(510)에 의해 고정되어 있는 피 처리기판(500)과 상기 피 처리기판(500) 일측에 두께 측정헤드(100)가 구비되며 상기 두께 측정헤드(100) 내부에는 크리스탈 센서(30)가 구비되어 있으며, 상기 진공 챔버(300) 하부에 구비되는 증착원(400)으로 이루어져 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 방착판(10)에 관한 사시도로서 종래 기술에 따른 방착판(10)은 원통형의 형상으로 마련되어 상기 크리스탈 센서(30)를 내부에 수용하고, 상기 방착판(10)의 개구부(15)를 통해 피 처리기판(500)의 두께를 측정하게 된다.

도 4은 본 발명에 따른 방착판(10)에 관한 사시도로서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 방착판(10)은 내부에 상기 크리스탈 센서(30)를 수용하고 상기 크리스탈 센서(30)의 상기 피 처리기판(500) 두께 측정을 위해 일측에 개구부(15)가 마련된다.

상기 개구부(15)에는 도 4에 도시된 바와 같이 방착판 걸림부(11)가 형성되는데, 이후 설명할 방착판 캡(50)과의 걸림 결합이 가능하도록 마련되는 것이다. 이외에도 상기 개구부(15)에는 다양한 걸림결합 수단이 마련될 수 있는데, 예컨대, 돌기와 홈에 의한 걸림 결합이 가능하며, 상기 방착판 캡(50)과 상기 방착판(10)을 연결한 뒤 고정을 위한 잠금수단이 마련될 수도 있다.

도 5는 상기 방착판(10)의 개구부(15)를 개폐할 방착판 캡(50)에 관한 사시도이고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 방착판 캡(50)은 상기 개구부(15)의 방착판 걸림부(11)와 걸림 결합이 가능하도록 캡 걸림부(51)를 가진다.

따라서, 상기 방착판 캡(50)을 상기 방착판(10)의 개구부(15)에 돌려끼워 넣으면 상기 방착판 걸림부(11)와 상기 캐 걸림부(51)의 결합에 의해 단단히 고정되는 것이다.

상기 방착판(10)의 개구부(15)에는 방착판 캡(50)이 마련된다. 상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)의 개구부와 연결 및 해제 가능하도록 탈착이 가능한 구조로 마련될 수 있다.

경우에 따라서 상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)과 동일한 원통형의 형상으로 마련되어 상기 크리스탈 센서(30)를 둘러싸며 상기 방착판(10)이 이중으로 연결되는 효과를 얻을 수도 있다.

상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)의 개구부(15)를 덮을 수 있는 다양한 형상으로 마련되며, 상기 개구부(15)와 걸림 결합이 가능하도록 일정 높이를 가지고 일측이 폐쇄된 원통형으로 마련될 수 있다.

이외 에도, 상기 방착판(10)과 방착판 캡(50)을 고정시킬 수 있는 다양한 고정수단이 사용될 수 있으며, 상기 방착판(10)과 방착판 캡(50)을 용접에 의해 고정시킬 수도 있다. 또한, 추가의 고정장치를 이용해서 상기 방착판 캡(50)을 고정시키거나, 탈착할 수 있다.

상기 방착판 캡(50)에는 하나 이상의 캡 관통공(53)이 마련되는데, 상기 방착판(10) 내부에 수용되는 상기 크리스탈 센서(30)의 작동을 방해하지 않기 위함이다. 따라서, 상기 캡 관통공(53)은 하나 이상으로 형성되거나 일정 직경 이상의 크기로 마련된다.

또한, 상기 캡 관통공(53)은 상기 방착판 캡(50)에 마련되되 개폐가 가능하도록 마련될 수 있어, 필요시 상기 캡 관통공(53)을 열고 상기 피 처리기판(500)의 두께를 측정하고, 필요가 없는 경우 상기 갭 관통공(53)을 폐쇄시킬 수도 있다.

상기 캡 관통공(53)은 지름이 5mm 이상으로 마련될 수 있는데, 이는 상기크리스탈 센서(30)의 센싱을 방해하지 않으면서, 상기 캡 관통공(53)으로 최대한 증발된 유기물질이 유입되지 않도록 하기 위한 크기이다.

또한, 상기 캡 관통공(53)은 복수로 마련될 수 있는데, 이때 상기 크리스탈 센서(30)의 작동을 방해하지 않도록 크기 및 위치를 한정할 수 있다. 또한, 상기 캡 관통공(53)은 개폐가 가능하도록 마련될 수도 있다.

도 6는 상기 방착판 캡(50)과 상기 방착판(10)이 결합된 상태를 보여주는 사시도로서, 상기 방착판 캡(50)의 캡 관통공(53)에 의해 상기 크리스탈 센서(30)의 상기 피 처리기판(500)의 두께 측정이 가능하게 되는 것이다.

그 밖에, 상기 방착판(10)은 상기 크리스탈 센서(30)의 후방의 결합장치에 의해 고정될 수 있다. 상기 방착판(10)은 회전축과 상기 회전축의 일측에 구비되며 상기 크리스탈 센서(30)를 노출시키는 하나 이상의 홀이 형성된 제1회전판과 상기 회전축의 타측에 구비되면 하나 이상의 홈이 형성된 제2회전판과 상기 제1회전판과 제2회전판 사이에 구비되며 상기 제1회전판과 제2회전판을 구동시키는 모터(130)와. 상기 모터(130)에 고정되어 상기 제2회전판의 분당 회전수를 측정하는 광센서를 포함할 수 있다.

상기 제1회전판은 상기 크리스탈 센서(30)를 노출시킬 수 있는 홀이 다수 개 형성되어 있는 원형의 판일 수 있고, 경우에 따라서 다수개의 홈이 형성된 바람개비 형상의 판으로 마련될 수 있다.

상기 제1회전판은 진공 증착 시 상기 크리스탈 센서(30)에 증착재료가 증착되는 것을 감소시켜 상기 크리스탈 센서(30)의 수명 및 감도를 향상시키기 위한 것으로 금속 재질로 마련될 수 있다.

상기 크리스타 센서(30) 전면에 상기 제1회전판의 홀이 위치할 때 피 처리 기판에 증착되는 박막의 두께가 측정되는 것이다.

이와 같이, 상기 방착판 캡(50) 역시 회전하면서 상기 방착판(10)에 마련될 수 있는 것이다. 즉, 상기 방착판 캡(50)에 마련된 캡 관통공(53)이 상기 크리스탈 센서(30)의 전방에 위치할 때 상기 피 처리기판(500)의 두께를 측정할 수도 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 업이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 방착판에 캡을 마련함으로써 크리스탈 센서에 증착물질이 증착되는 것을 방지하여 작동 수명을 증가시킨 진공 증착기에 이용될 수 있다.

10: 방착판 11: 방착판 걸림부
15: 방착판 개구부 30: 크리스탈 센서(부)
50: 방착판 캡 51: 캡 걸림부
53: 캡 관통공 100: 두께 측정헤드
120: 회전판 130: 모터
300: 진공 챔버 400: 증착원
500: 피 처리기판 510: 피 처리기판 고정장치

Claims

진공 챔버(300);
상기 진공 챔버(300) 저부에 구비되고 그 내부에 증착재료를 수용하며 그 외부에 가열장치가 구비된 증착원(400);
상기 증착원(400)의 상측에 구비되고 상기 증착원(400)으로부터 기화 또는 승화된 증착 재료가 증착되는 피 처리기판(500); 및
상기 피 처리기판(500)의 일측에 구비되고 크리스탈 센서(30)가 마련된 두께 측정 헤드(100)를 포함하며,
상기 두께 측정 헤드(100)는 상기 크리스탈 센서(30)를 둘러싸며 개구부(15)가 형성된 원통형의 방착판(10)과 상기 개구부(15)를 개폐하는 방착판 캡(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제1항에 있어서,
상기 방착판 캡(50)은 하나 이상의 캡 관통공(53)이 마련되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제1항에 있어서,
상기 방착판(10)에 형성된 상기 개구부(15)는 방착판 걸림부(11)가 마련되고 상기 개구부(15)를 개폐하는 방착판 캡(50)은 상기 방착판 걸림부(11)와 걸림결합 가능하도록 캡 걸림부(51)가 마련되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제1항에 있어서,
상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)과 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제2항에 있어서,
상기 방착판 캡(50)의 상기 캡 관통공(53)의 지름은 5mm 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제 1항에 있어서,
상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)과 탈착이 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제1항에 있어서,
상기 방착판 캡(50)은 상기 방착판(10)의 형상과 동일한 원통형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.
제2항에 있어서,
상기 캡 관통공(53)은 개폐 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 진공 증착기.