KR20150071334A

KR20150071334A - 증발 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치

Info

Publication number: KR20150071334A
Application number: KR1020130158233A
Authority: KR
Inventors: 김아름; 김영도; 강창호; 김정진; 김태환
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-26
Also published as: KR101629463B1

Abstract

본 발명은 원료 물질을 증발시키는 도가니와, 도가니와 연결되어 증발된 원료 물질을 복수의 노즐을 통해 분사하는 소오스 헤드와, 도가니와 소오스 헤드로부터 누설되는 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재를 포함하는 증발 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

증발 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치{Linear type evaporator and thin film deposition apparatus having the same}

본 발명은 증발 장치에 관한 것으로, 특히 증발 물질의 외부 누설을 방지할 수 있는 증발 장치 및 이를 구비하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

유기 전계 발광 소자(Organic Light Emitting Device; OLED)는 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합(recombination)하여 여기자(exciton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 자체 발광 소자이다. 유기 전계 발광 소자는 콘트라스트 비(Contrast Ratio)와 응답 속도(response time) 등의 표시 특성이 우수하고, 플렉서블 디스플레이(Flexible Display)의 구현이 용이하여 가장 이상적인 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

이러한 유기 전계 발광 소자는 전자를 주입하는 캐소드(cathode)과 정공을 주입하는 애노드(anode) 사이에 적어도 하나의 유기물층이 형성된 구조를 갖는다. 유기물층은 발광층을 포함하며, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 그런데, 유기물층은 온도 등에 취약하기 때문에 일 유기물층이 형성된 상태에서 타 유기물층을 형성하기 위해서는 하부의 유기물층에 손상을 주지 않도록 하는 것이 중요하다. 이를 위해 유기물을 증발시켜 기판의 일면에 증착하는 방법이 가장 많이 이용되고 있다. 이러한 증착 방법은 글래스 등의 기판과 유기물이 담긴 점증발원(point source)을 대향되도록 배치한 후 점증발원을 가열하여 증발되는 유기물 기체를 기판에 증착한다.

그러나, 최근에는 대면적 디스플레이의 요구에 따라 기판이 대면적화되고 있는데, 대면적 기판에 점증발원을 이용할 경우 박막의 두께 균일성이 저하되고, 복수의 점증발원을 배치해야 하기 때문에 챔버의 부피가 증가하게 된다. 따라서, 점증발원 대신에 선형 증발원이 이용된다. 선형 증발원은 내부 세정 및 유기물 공급을 용이하게 하기 위해 도가니(crucible)와, 소오스 헤드(source head)를 포함할 수 있다. 도가니는 유기물을 수용하고 이를 소정 온도로 가열하여 증발시키고, 소오스 헤드는 도가니로부터 증발된 유기물을 공급받아 복수의 노즐을 이용하여 분사한다. 이러한 선형 증발원의 예가 한국공개특허 제10-2012-0124889호에 제시되어 있다. 또한, 도가니와 소오스 헤드의 연결 부분은 기밀하게 실링하여 유기물이 선형 증발원의 외부로 누설되지 않도록 해야 한다.

그러나, 선형 증발원은 유기물을 증발시키기 위해 고온의 조건을 유지하는데, 고온에서 가스켓이나 볼트 등의 체결 부재가 열팽창하여 증발된 유기물이 누설될 수 있다. 또한, 체결 부재가 증발된 유기물과 화학적으로 반응하여 체결 부재가 손상됨으로써 유기물이 누설될 수도 있다. 이렇게 누설되는 유기물은 선형 증발원 또는 챔버를 오염시키는 오염원으로 작용하거나, 기판에 비정상적으로 증착될 수도 있다. 또한, 선형 증발원은 유기물 이외에 금속을 기화시킬 수도 있는데, 금속 물질이 누설될 경우 도가니를 가열하는 히터 등에 증착되어 쇼트(short) 현상을 발생시킬 수 있다.

본 발명은 증발된 원료 물질이 외부로 누설되지 않도록 하는 증발 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치를 제공한다.

본 발명은 도가니와 소오스 헤드의 연결 부위에 트랩 부재를 마련하여 도가니와 소오스 헤드 사이에서 누설되는 증발 물질을 트랩할 수 있는 증발 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 증발 장치는 원료 물질을 증발시키는 도가니; 상기 도가니와 연결되어 상기 증발된 원료 물질을 복수의 노즐을 통해 분사하는 소오스 헤드; 및 상기 도가니와 소오스 헤드로부터 누설되는 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재를 포함한다.

상기 도가니 및 소오스 헤드 외측에 마련되며, 상기 도가니와 소오스 헤드의 연결 부위에 대응되는 소정 영역에 절개부가 형성된 리플렉터; 및 상기 리플렉터 외측에 마련된 쿨링 재킷을 더 포함한다.

상기 절개부의 적어도 일 영역에 돌출되어 마련된 돌출부를 더 포함한다.

상기 트랩 부재는 상기 절개부에 대응되는 영역이 상기 쿨링 재킷의 내측면에 적어도 일부 접촉되어 마련되며, 상하 곡면을 이루도록 마련된다.

상기 트랩 부재는 서로 다른 홀 사이즈를 갖는 적어도 둘 이상으로 마련된다.

상기 트랩 부재는 상기 리플렉터 측으로부터 상기 쿨링 재킷 측으로 갈수록 홀 사이즈가 작아지도록 마련된다.

상기 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷 외측에 마련된 자석에 의해 고정된다.

상기 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷의 외측에 접촉되는 제 1 트랩 부재와, 상기 제 1 트랩 부재의 일면에 일 측면이 결합된 제 2 트랩 부재를 포함한다.

상기 쿨링 재킷에 절개부가 더 형성되고, 상기 제 2 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷의 절개부 및 상기 리플렉터의 절개부를 통해 삽입된다.

본 발명의 다른 양태에 따른 박막 증착 장치는 챔버; 상기 챔버 내에 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부와 대향되어 적어도 일부가 상기 챔버 내에 마련되어 상기 기판에 원료 물질을 증발시켜 공급하는 증발 장치를 포함하고, 상기 증발 장치는 원료 물질을 증발시키는 도가니와, 상기 도가니와 연결되어 상기 증발된 원료 물질을 복수의 노즐을 통해 분사하는 소오스 헤드와, 상기 도가니와 소오스 헤드로부터 누설되는 상기 증발된 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재를 포함한다.

상기 트랩 부재는 서로 다른 홀 사이즈를 갖는 적어도 둘 이상으로 마련되며, 상기 연결 부위에 대응되는 쿨링 재킷의 내측면에 적어도 일부 접촉되어 마련된다.

본 발명의 실시 예들에 따른 증발 장치는 도가니와 소오스 헤드의 연결 부위에 대응하는 리플렉터의 소정 영역에 절개부가 형성되고, 절개부에 대응되는 영역에 적어도 일부가 쿨링 재킷에 접촉되도록 트랩 부재가 마련됨으로써 연결 부위로부터 누설되는 기체 상태의 원료 물질이 트랩 부재에 부착되어 트랩될 수 있다.

따라서, 누설되는 원료 물질이 증발 장치를 오염시키거나, 증발 장치로부터 누설되어 챔버 내부를 오염시키는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 챔버 내부로 누설된 원료 물질이 기판 상에 비정상적으로 증착되는 문제도 방지할 수 있다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치의 단면도 및 부분 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치에 이용되는 트랩 부재의 측면도 및 분해 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 트랩 부재를 이용한 증발 장치의 부분 단면도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 트랩 부재의 개념도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치를 구비하는 박막 증착 장치의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치의 단면도이고, 도 2는 부분 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치에 이용되는 트랩 부재의 측면도이며, 도 4는 트랩 부재의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치는 원료 물질이 충진되며 이를 증발시키는 도가니(110)와, 도가니(110)를 가열하는 가열 부재(120)와, 복수의 노즐(132)을 구비하여 도가니(110)로부터 증발된 원료 물질을 공급받아 분사하는 소오스 헤드(source head)(130)와, 도가니(110) 및 소오스 헤드(120)의 외측에 마련된 리플렉터(reflector)(140)와, 리플렉터(140)의 외측에 마련된 쿨링 재킷(cooling jacket)(150)과, 리플렉터(140)와 쿨링 재킷(150) 사이에 마련되어 도가니(110)와 소오스 헤드(120)의 연결 부위로부터 누설된 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재(160)를 포함할 수 있다. 또한, 트랩 부재(160)를 고정하는 고정 부재(170)를 더 포함할 수 있다.

도가니(110)는 상부가 개방되고 내부에 소정 공간이 형성된 사각 박스로 제작되고, 도가니(110)의 소정 공간에는 고체 또는 분말 형태의 원료 물질이 저장된다. 여기서, 도가니(110)의 형상은 사각 박스 이외에 일 방향으로 길게 연장된 직육면체, 다면체 등의 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 이러한 도가니(110)는 소오스 헤드(130)와 연결되어 소오스 헤드(130)에 증발된 원료 물질을 공급한다.

가열 부재(120)는 도가니(110)의 외측에 마련되어 도가니(110)를 가열하여 도가니(110) 내의 원료 물질을 증발시킨다. 가열 부재(120)는 도가니(110)의 외벽에 접촉되어 마련될 수도 있고, 소정 간격 이격되어 마련될 수도 있다. 예를 들어, 가열 부재(120)는 도가니(110)의 외측을 감싸도록 마련된 열선을 포함할 수 있다. 또한, 가열 부재(120)는 도가니(110)의 하면 및 측면과 이격된 소정의 판 형상으로 마련된 히터를 포함할 수도 있다. 한편, 가열 부재(120)는 도가니(110) 뿐만 아니라 소오스 헤드(130)의 적어도 일부를 가열하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(120)는 도가니(110)와 연결되는 소오스 헤드(130)의 일 영역에 더 마련될 수도 있다. 이때, 가열 부재(120)는 도가니(110)와 소오스 헤드(130)를 동일 온도로 가열할 수도 있고, 도가니(110)를 소오스 헤드(130)보다 더 높은 온도로 가열할 수도 있다.

소오스 헤드(130)는 복수의 노즐(122)을 구비하여 도가니(110)로부터 기화된 원료 물질을 공급받아 외부, 예를 들어 기판을 향해 분사한다. 이러한 소오스 헤드(130)는 도가니(110)로부터 증발된 원료 물질이 유입되는 제 1 배관(134)과, 제 1 배관(134)에 연결되고 외주면에 복수의 노즐(132)이 마련된 제 2 배관(136)을 포함할 수 있다. 제 1 배관(134)은 원료 물질을 기화시키는 도가니(110)와 연결된다. 이러한 제 1 배관(134)은 통 형상으로 마련될 수 있는데, 예를 들어 단면이 사각 또는 원형의 통 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 제 1 배관(134)은 이와 연결되는 적어도 도가니(110)의 일 영역과 동일 형상으로 마련되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도가니(110)의 제 1 배관(134)과 연결되는 부분이 사각의 단면 구조를 갖는 다면 제 1 배관(134)은 이와 동일한 사이즈 및 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 배관(134)과 도가니(110)의 연결 부위(134a)는 그 사이에 고무 등의 실링 부재가 마련되고 외측에 볼트, 클램프 등의 체결 부재를 이용하여 기밀하게 연결될 수 있다. 이를 위해 연결 부위(134a)는 제 1 배관(134) 및 도가니(110)의 내경보다 큰 직경을 갖는다. 제 2 배관(136)은 제 1 배관(134)과 연결되어 제 1 배관(134)을 통해 원료 물질을 공급받는다. 예를 들어, 제 2 배관(136)은 일 단부가 제 1 배관(134)의 일측과 연결되어 제 1 배관(134)과 제 2 배관(136)은 대략 "ㄱ"자 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 배관(134)의 일측은 제 2 배관(136)의 중앙부에 연결되어 제 1 배관(134)과 제 2 배관(136)은 대략 "T"자 형상으로 구성될 수 있다. 이러한 제 2 배관(136)은 단면이 사각 또는 원형의 통 형상으로 마련될 수 있으며, 제 1 배관(134)와 동일 형상을 갖는 것이 바람직하다. 제 2 배관(136)의 외주면에는 제 2 배관(136)이 길이 방향으로 복수의 노즐(132)이 서로 이격되어 마련된다. 복수의 노즐(132)은 리플렉터(140) 및 쿨링 재킷(150)을 관통하도록 마련된다. 또한, 노즐(132)은 제 2 배관(136)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. 이러한 복수의 노즐(132)은 원료 물질을 분사하기 위한 대상 물질, 예를 들어 기판의 폭보다 넓은 폭으로 마련될 수 있다. 또한, 복수의 노즐(132)은 그 길이, 간격 및 직경은 모두 동일할 수 있다. 그러나, 복수의 노즐(132)은 적어도 둘 이상의 길이, 간격 및 직경이 다르게 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 1 배관(134)과 가까운 영역보다 먼 영역은 원료 물질을 적게 공급받을 수 있으므로 제 1 배관(134)과 가까운 영역으로부터 먼 영역으로 갈수록 노즐(132)의 길이가 길고, 직경이 크며, 그 사이의 간격이 좁게 마련될 수 있다.

리플렉터(140)는 도가니(110) 및 소오스 헤드(130) 외측에 마련될 수 있다. 예를 들어, 리플렉터(140)는 도가니(110)와 소오스 헤드(130)를 감싸도록 이들의 형상과 동일 형상으로 마련될 수 있다. 그러나, 리플렉터(140)의 형상은 이에 한정되지 않고 도가니(110) 및 소오스 헤드(130)를 감싸는 형상이 가능하다. 이러한 리플렉터(140)는 도가니(110) 및 소오스 헤드(130)로부터 방사되는 열이 외부로 방출되는 것을 방지함과 동시에 그 내부의 온도를 일정하게 유지한다. 따라서, 리플렉터(140)는 전도된 열을 반사하는 반사체, 단열 부재 등으로 마련될 수 있다. 또한, 리플렉터(140)는 적어도 이중으로 마련되어 열효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 도가니(110) 및 소오스 헤드(130)에 인접하여 제 1 리플렉터(142)가 마련될 수 있고, 제 1 리플렉터(142)와 이격되어 제 2 리플렉터(144)가 마련될 수 있다. 또한, 리플렉터(140)는 도가니(110)와 소오스 헤드(130) 사이의 연결 부위(134a)에 대응되는 영역 또는 그 근방의 영역이 소정 폭으로 절개된 절개부(142a, 144a)가 형성될 수 있다. 절개부(142a, 144a)는 도가니(110)와 소오스 헤드(130) 사이의 연결 부위(134a)를 통해 누설될 수 있는 원료 물질이 이동하는 통로가 된다. 이때, 제 1 리플렉터 및 제 2 리플렉터(142, 144)에 각각 마련된 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)는 서로 다른 위치에 마련될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 리플렉터(142, 144)의 절개부(142a, 144a)의 위치를 다르게 함으로써 가열 부재(120)에서 발생된 복사열이 직접 쿨링 재킷(150)에 전달되지 않도록 한다. 예를 들어, 제 1 리플렉터(142)에는 도가니(110)와 소오스 헤드(120)의 연결 부위(134a)에 대응되는 영역에 제 1 절개부(142a)가 형성될 수 있고, 제 2 리플렉터(144)에는 제 1 절개부(142a)와 다른 영역에 제 2 절개부(144a)가 형성될 수 있다. 이때, 제 2 절개부(144a)는 제 1 절개부(144a)보다 도가니(110) 측에 형성될 수 있다. 물론, 제 2 절개부(144a)는 제 1 배관(134) 측에 형성될 수도 있다. 이러한 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)는 동일 크기 및 형상으로 형성될 수 있고, 다른 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)는 트랩 부재(160)보다 작은 사이즈로 형성될 수 있고, 동일한 사이즈로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)는 연결 부위(134a)의 둘레를 따라 전체적으로 형성될 수도 있고, 적어도 일 영역에 부분적으로 형성될 수도 있다. 한편, 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)의 가장자리에는 외측으로 돌출된 돌출부(142b, 144b)가 마련될 수 있다. 즉, 제 1 돌출부(142b)는 제 1 절개부(142a)로부터 도가니(110)와 소오스 헤드(130)의 연결 부위(134a)를 향해 벌어지는 형상으로 마련될 수 있고, 제 2 돌출부(144b)는 제 2 절개부(144a)로부터 제 1 리플렉터(144)를 향해 벌어지는 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 돌출부(144a, 144b)는 연결 부위(134a)에서 누설될 수 있는 원료 물질(A)을 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)로 안내하는 가이드의 역할을 한다. 이때, 제 2 절개부(144a)가 제 1 절개부(142a)보다 하측에 형성되는 경우 제 2 돌출부(144b)는 하측에 하나만 형성될 수 있다. 즉, 제 2 돌출부(144b)가 상측에 형성되는 경우 제 1 절개부(142a)를 통해 흐르는 원료 물질이 제 2 절개부(144a)로 흐르지 못하고 제 2 돌출부(144b)에 막힐 수 있다.

쿨링 자켓(150)는 도가니(110) 및 소오스 헤드(120)로부터 방사되는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 마련된다. 즉, 쿨링 재킷(150)은 내부에 냉각수 또는 냉각 공기가 유입 및 반출될 수 있도록 유로(미도시)가 형성될 수 있어 외부로 열이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 쿨링 재킷(150)은 리플렉터(140)와 이격되어 이를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 도가니(110)와 소오스 헤드(130)가 대략 "ㄱ"자 형상으로 마련되는 경우 쿨링 재킷(150)은 내부에 도가니(110), 소오스 헤드(130), 리플렉터(140) 등을 수용하는 공간이 마련되고, 외형도 대략 "ㄱ"자 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 쿨링 재킷(150)에는 소오스 헤드(120)의 복수의 노즐(112)이 관통하는 복수의 홀이 형성된다.

트랩 부재(160)는 도가니(110)와 소오스 헤드(130)의 연결 부위(134a)로부터 누설될 수 있는 원료 물질을 트랩하기 위해 마련된다. 이러한 트랩 부재(160)는 쿨링 재킷(150)의 내측에 마련되는데, 예를 들어 제 2 절개부(144a)에 대면하는 영역에 제 2 절개부(144a)보다 크게 마련될 수 있다. 트랩 부재(160)는 쿨링 재킷(150)의 내면에 접촉되므로 트랩 부재(160)의 온도는 리플렉터(140) 내측의 온도보다 낮게 된다. 따라서, 리플렉터(140)의 절개부(142a, 144a)를 통과하여 유입되는 원료 물질이 트랩 부재(160)에 부착되어 트랩될 수 있다. 즉, 기체 상태의 원료 물질은 고온을 유지하고 트랩 부재(160)는 저온을 유지하기 때문에 원료 물질이 트랩 부재(160)에 접촉되면 원료 물질이 냉각되어 고체 상태 또는 파우더 상태로 트랩 부재(160)에 부착된다. 한편, 누설되는 원료 물질의 트랩 효율을 향상시키기 위해 트랩 부재(160)는 상하 곡면을 이루도록 마련될 수 있다. 즉, 트랩 부재(160)가 상하 곡면을 이룸으로써 트랩 부재(160)의 상측 및 하측으로 흐르는 원료 물질이 트랩 부재(160)에 더 잘 트랩될 수 있다. 이러한 트랩 부재(160)는 도 3 및 도 4(a) 내지 도 4(c)에 도시된 바와 같이 적어도 둘 이상의 트랩 부재(162, 164, 166)를 겹쳐지도록 하여 마련할 수 있다. 이때, 복수의 트랩 부재(162, 164, 166)는 접촉되어 마련될 수도 있고, 소정 간격 이격되어 마련될 수도 있다. 또한, 각 트랩 부재(162, 164, 166)의 적어도 하나 이상은 복수의 홀이 형성된 대략 메쉬(mesh) 구조로 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 1 트랩 부재(162)는 홀이 형성되지 않은 판 형상으로 마련될 수 있고, 제 2 트랩 부재(164)는 제 1 홀(164a)이 복수 형성된 메쉬 구조로 마련될 수 있으며, 제 3 트랩 부재(166)는 제 2 홀(166a)이 복수 형성된 메쉬 구조로 마련될 수 있다. 이때, 제 2 홀(166a)의 사이즈가 제 1 홀(164a)의 사이즈보다 크게 형성된다. 즉, 리플렉터(140) 측으로부터 쿨링 재킷(150) 측으로 제 2 홀(166a)이 복수 형성된 제 3 트랩 부재(166), 제 1 홀(164a)이 복수 형성된 제 2 트랩 부재(164) 및 홀이 형성되지 않은 제 1 트랩 부재(162)의 순으로 마련될 수 있다. 이렇게 쿨링 재킷(150)으로부터 리플렉터(140)에 가까울수록 홀의 크기가 점점 커지도록 복수의 트랩 부재(160)를 마련함으로써 누설되는 원료 물질을 더 많이 트랩할 수 있다. 즉, 원료 물질이 접촉되는 순서로 홀이 커지면 제 3 트랩 부재(166)에 원료 물질이 트랩되어 홀(166a)이 막히기 이전에 뒤쪽의 제 2 및 제 1 트랩 부재(164, 162)에도 원료 물질이 트랩될 수 있다.

고정 부재(170)은 쿨링 재킷(150) 외측에 마련되어 쿨링 재킷(150)의 내측에 마련된 트랩 부재(160)를 고정할 수 있다. 이러한 고정 부재(170)는 자석을 이용할 수 있고, 그에 따라 트랩 부재(160)는 자석에 붙을 수 있는 금속 물질로 마련될 수 있다. 즉, 자석을 이용하여 쿨링 재킷(150) 외측에서 트랩 부재(160)를 자력을 이용하여 고정할 수 있다. 이때, 고정 부재(170), 즉 자석은 트랩 부재(160)보다 작게 마련되고, 트랩 부재(160)의 중앙부를 고정할 수 있다. 따라서, 트랩 부재(160)는 중앙부가 고정 부재(170)에 의해 쿨링 재킷(150)에 접촉되고, 그 이외의 부분은 쿨링 부재(150)로부터 이격될 수 있다. 즉, 트랩 부재(160)는 상하 곡면을 이룰 수 있다. 한편, 트랩 부재(160)에 트랩된 원료 물질을 제거하기 위해 고정 부재(170)를 쿨링 재킷(150)으로부터 제거하여 트랩 부재(160)만을 분리할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치는 리플렉터(140)의 소정 영역, 즉 도가니(110)와 소오스 헤드(130)의 연결 부위(134a)에 대응하는 영역에 절개부(142a, 144a)가 형성되고, 이에 대응되는 영역에 적어도 일부가 쿨링 재킷(150)에 접촉되도록 트랩 부재(160)를 마련함으로써 연결 부위(134a)로부터 누설되는 원료 물질이 트랩 부재(160)에 트랩될 수 있다. 즉, 트랩 부재(160)는 쿨링재킷(150)에 적어도 일부가 접촉되므로 리플렉터(140) 내측의 온도보다 낮고, 그에 따라 기체 상태의 원료 물질이 트랩 부재(160)에 접촉되어 냉각되면서 고체 상태 또는 파우더 상태로 트랩 부재(160)에 부착되어 트랩된다. 따라서, 누설되는 원료 물질이 증발 장치를 오염시키거나, 증발 장치로부터 누설되어 챔버 내부를 오염시키는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 챔버 내부로 누설된 원료 물질이 기판 상에 비정상적으로 증착되는 문제도 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 증발 장치의 부분 단면도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 이용되는 트랩 부재를 설명하기 위한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 증발 장치는 도가니(110)와, 가열 부재(120)와, 복수의 노즐(132)을 구비하는 소오스 헤드(130)와, 리플렉터(140)와, 쿨링 재킷(150)과, 리플렉터(140)와 쿨링 재킷(150) 사이에 마련되어 도가니(110)와 소오스 헤드(120)의 연결 부위로부터 누설된 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재(160)를 포함할 수 있다. 또한, 리플렉터(140)는 서로 이격된 제 1 및 제 2 리플렉터(142, 144)를 포함하고, 도가니(110)와 소오스 헤드(130)의 연결 부위(134a)에 대응되는 제 1 및 제 2 리플렉터(142, 144)의 소정 영역에 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)가 형성된다. 이때, 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)는 동일 위치에 동일 사이즈 및 형상으로 형성된다. 또한, 쿨링 재킷(150)의 소정 영역에도 절개부(152)가 형성되는데, 절개부(152)는 리플렉터(140)의 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)와 동일 위치에 형성될 수 있다.

트랩 부재(160)는 소정의 판 형상으로 마련된 제 1 트랩 부재(162)와, 소정의 판 형상으로 마련되어 제 1 트랩 부재(162)의 소정 영역에 제 1 트랩 부재(162)와 직교하도록 마련된 제 2 트랩 부재(164)를 포함할 수 있다. 즉, 제 2 트랩 부재(164)는 일 측면이 제 1 트랩 부재(162)의 일면에 접촉되어 마련되어 트랩 부재(160)는 예컨데 "T"자 형상을 갖는다. 또한, 제 2 트랩 부재(162)에는 소정의 홀이 형성될 수 있고, 적어도 둘 이상의 겹쳐지도록 마련될 수 있다. 이때, 적어도 둘 이상의 제 2 트랩 부재(162)는 서로 다른 홀을 갖도록 마련될 수 있다. 이러한 트랩 부재(160)는 제 2 트랩 부재(164)가 쿨링 재킷(150)의 절개부(152) 및 리플렉터(140)의 제 1 및 제 2 절개부(142a, 144a)를 관통하여 삽입된다. 따라서, 제 2 트랩 부재(164)는 이들 절개부들(152, 142a, 144a)에 삽입될 때 제 2 트랩 부재(164)와 이들 절개부들(152, 142a, 144a) 사이에 소정의 공간이 마련될 수 있도록 절개부들(152, 142a, 144a)보다 작은 사이즈로 마련된다. 또한, 제 2 트랩 부재(164)는 절개부들(152, 142a, 144a)에 삽입될 때 제 1 리플렉터(142)보다 돌출되도록 쿨링 재킷(150)과 리플렉터(140) 사이의 거리보다 길게 마련될 수 있다. 또한, 제 1 트랩 부재(162)는 쿨링 재킷(150)의 외측면에 접촉되어 고정된다. 이를 위해 제 1 트랩 부재(162)의 복수의 영역을 볼트 등의 고정 부재(172)가 관통하여 쿨링 재킷(150)에 삽입되어 고정된다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증발 장치를 구비하는 박막 증착 장치의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 증착 장치는 챔버(200)와, 챔버(200) 내부에 마련되어 기판(S)을 지지하는 기판 지지부(300)와, 챔버(200) 내부에 기판 지지부(300)와 대향되도록 마련된 증발 장치(100)를 포함할 수 있다.

챔버(200)는 원통형 또는 사각 박스 형상으로 제작되며, 내부에는 기판(S)을 처리할 수 있도록 소정 공간이 마련된다. 또한, 챔버(200)는 원통형 또는 사각 박스 형상에 한정되지 않고 기판(S)의 형상에 대응되는 형상으로 제작되는 바람직하다. 챔버(200)의 일측벽에는 기판(S)이 인입 및 인출되는 기판 출입구(210)가 마련되며, 기판 출입구(210)는 챔버(200)의 타측벽에도 마련될 수 있다. 또한, 챔버(200)의 타측벽에는 챔버(200)의 내부를 배기하기 배기부(220)가 마련되며, 배기부(220)에는 고진공 펌프와 같은 배기 수단(230)이 연결된다. 배기 수단(230)은 챔버(200) 하부벽에 연결 설치될 수 있다. 또한, 배기 수단(230)으로 고진공 펌프와 저진공 펌프를 동시에 구비하여 챔버(200) 내를 저진공 상태로 형성한 후 고진공 상태로 유지할 수도 있다. 또한, 챔버(200)는 일체형으로 제작될 수도 있고, 챔버(200)를 상부가 개방된 하부 챔버와 하부 챔버의 상부를 덮는 챔버 리드로 분리하여 구성할 수도 있다.

기판 지지부(300)는 챔버(200) 내의 상부에 마련되며, 챔버(200) 내로 인입된 기판(S)을 지지하고 기판(S)을 이동시키는 역할을 한다. 기판 지지부(300)는 하부면에 기판(S)을 지지하는 지지대(310)와, 지지대(310)를 이동시키는 구동부(320)를 포함한다. 지지대(310)는 통상 기판(S)의 형상과 대응되는 형상으로 제작된다. 예를 들어 기판(S)이 원형일 경우 지지대(310)는 이와 대응되는 원형 형상으로 제작되고, 기판(S)이 다각형일 경우 지지대(310)는 이와 대응되는 다각 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 여기서, 지지대(310)에는 증착 공정시 기판(S)에 증착되는 박막의 증착 효율을 높이기 위해 가열 부재(미도시)가 더 마련될 수 있으며, 이에 의해 기판(S) 증착 공정에 필요한 온도를 유지시킬 수 있다. 구동부(320)는 지지대(310)의 상부에 연결되며, 기판(S)을 지지하는 지지대(310)를 이동시키는 역할을 한다. 여기서, 구동부(320)에 구동력을 제공하기 위해 구동부(320)에는 모터(330)와 같은 구동 부재를 포함할 수 있다. 여기서, 구동부(320)는 지지대(310)를 이동시키는 동시에 지지대(310)를 회전시킬 수도 있음은 물론이다.

증발 장치(100)는 원료 물질이 충진되며 이를 증발시키는 도가니(110)와, 도가니(110)를 가열하는 가열 부재(120)와, 복수의 노즐(132)을 구비하여 도가니(110)로부터 증발된 원료 물질을 공급받아 분사하는 소오스 헤드(130)와, 도가니(110) 및 소오스 헤드(120)의 외측에 마련된 리플렉터(140)와, 리플렉터(140)의 외측에 마련된 쿨링 재킷(150)과, 리플렉터(140)와 쿨링 재킷(150) 사이에 마련되어 도가니(110)와 소오스 헤드(120)의 연결 부위로부터 누설된 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재(160)를 포함할 수 있다. 또한, 트랩 부재(160)를 고정하는 고정 부재(170)를 더 포함할 수 있다. 이러한 증발 장치(100)는 리플렉터(140)의 소정 영역, 즉 도가니(110)와 소오스 헤드(130)의 연결 부위(134a)에 대응하는 영역에 절개부(142a, 144a)가 형성되고, 이에 대응되는 영역에 적어도 일부가 쿨링 재킷(150)에 접촉되도록 트랩 부재(160)를 마련함으로써 연결 부위(134a)로부터 누설되는 원료 물질이 트랩 부재(160)에 트랩될 수 있다. 즉, 트랩 부재(160)는 쿨링재킷(150)에 적어도 일부가 접촉되므로 리플렉터(140) 내측의 온도보다 낮고, 그에 따라 기체 상태의 원료 물질이 트랩 부재(160)에 접촉되어 냉각되면서 고체 상태 또는 파우더 상태로 트랩 부재(160)에 부착되어 트랩된다. 따라서, 누설되는 원료 물질이 증발 장치(100)를 오염시키거나, 증발 장치(100)로부터 누설되어 챔버(200) 내부를 오염시키는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 챔버(200) 내부로 누설된 원료 물질이 기판(S) 상에 비정상적으로 증착되는 문제도 방지할 수 있다.

한편, 상기 실시 예는 증발 장치(100)가 챔버(200) 내부에 구성되는 경우를 설명하였으나, 증발 장치(100)는 적어도 일부가 챔버(200) 외부에 마련될 수도 있다. 즉, 도가니(110)와, 소오스 헤드(130)의 일부가 챔버(200) 외부의 하측에 마련되고, 소오스 헤드(130)의 나머지 일부가 챔버(200) 내부에 마련될 수 있다. 예를 들어, 도가니(110)와 소오스 헤드(130)의 제 1 배관(134)의 일부, 그리고 연결 부위(134a)가 챔버(200) 외부에 마련되고, 소오스 헤드(130)의 제 2 배관(136) 및 노즐(132)가 챔버(200) 내부에 마련될 수 있다. 따라서, 쿨링 재킷(150)은 챔버(200) 외부 및 내부에 걸쳐 마련될 수 있다.

또한, 상기 실시 예들은 증발 장치(100)가 대략 "ㄱ"자 형태로 마련되는 경우를 도시하여 설명하였으나, 증발 장치(100)는 대략 "T"자 형태로 마련될 수도 있다.

본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 도가니 120 : 가열 부재
130 : 소오스 헤드 140 : 리플렉터
150 : 쿨링 재킷 160 : 트랩 부재

Claims

원료 물질을 증발시키는 도가니;
상기 도가니와 연결되어 상기 증발된 원료 물질을 복수의 노즐을 통해 분사하는 소오스 헤드; 및
상기 도가니와 소오스 헤드로부터 누설되는 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재를 포함하는 증발 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 도가니 및 소오스 헤드 외측에 마련되며, 상기 도가니와 소오스 헤드의 연결 부위에 대응되는 소정 영역에 절개부가 형성된 리플렉터; 및
상기 리플렉터 외측에 마련된 쿨링 재킷을 더 포함하는 증발 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 절개부의 적어도 일 영역에 돌출되어 마련된 돌출부를 더 포함하는 증발 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 트랩 부재는 상기 절개부에 대응되는 영역이 상기 쿨링 재킷의 내측면에 적어도 일부 접촉되어 마련되며, 상하 곡면을 이루도록 마련된 증발 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 트랩 부재는 서로 다른 홀 사이즈를 갖는 적어도 둘 이상으로 마련되는 증발 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 트랩 부재는 상기 리플렉터 측으로부터 상기 쿨링 재킷 측으로 갈수록 홀 사이즈가 작아지도록 마련된 증발 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷 외측에 마련된 자석에 의해 고정되는 증발 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷의 외측에 접촉되는 제 1 트랩 부재와, 상기 제 1 트랩 부재의 일면에 일 측면이 결합된 제 2 트랩 부재를 포함하는 증발 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 쿨링 재킷에 절개부가 더 형성되고, 상기 제 2 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷의 절개부 및 상기 리플렉터의 절개부를 통해 삽입되는 증발 장치.
챔버;
상기 챔버 내에 기판을 지지하는 기판 지지부; 및
상기 기판 지지부와 대향되어 적어도 일부가 상기 챔버 내에 마련되어 상기 기판에 원료 물질을 증발시켜 공급하는 증발 장치를 포함하고,
상기 증발 장치는 원료 물질을 증발시키는 도가니와,
상기 도가니와 연결되어 상기 증발된 원료 물질을 복수의 노즐을 통해 분사하는 소오스 헤드와,
상기 도가니와 소오스 헤드로부터 누설되는 상기 증발된 원료 물질을 트랩하는 트랩 부재를 포함하는 박막 증착 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 도가니 및 소오스 헤드 외측에 마련되며, 상기 도가니와 소오스 헤드의 연결 부위에 대응되는 소정 영역에 절개부가 형성된 리플렉터; 및
상기 리플렉터 외측에 마련된 쿨링 재킷을 더 포함하는 박막 증착 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 트랩 부재는 서로 다른 홀 사이즈를 갖는 적어도 둘 이상으로 마련되며, 상기 연결 부위에 대응되는 쿨링 재킷의 내측면에 적어도 일부 접촉되어 마련된 박막 증착 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷의 외측에 접촉되는 제 1 트랩 부재와, 상기 제 1 트랩 부재의 일면에 일 측면이 결합된 제 2 트랩 부재를 포함하는 박막 증착 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 쿨링 재킷에 절개부가 더 형성되고, 상기 제 2 트랩 부재는 상기 쿨링 재킷의 절개부 및 상기 리플렉터의 절개부를 통해 삽입되는 박막 증착 장치.