KR20150145466A - 선형증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OLED, CIGS 등의 증착장비에 적용되는 선형증발원으로서 원료물질의 교체시간을 대폭적으로 줄일수 있어 작업의 신속성이 보장되고, 원료물질의 특성에 따른 가열조건의 제어가 용이하여 사용범위를 넓힐 수 있어 대면적 기판에 물질을 증착시키는 데 탁월한 선형증발원을 제공한다.
본 발명의 상기 목적은 제1진공챔버(10)의 내부에 배치되고 원료물질을 저장하는 물질도가니(110)의 물질도가니부(100)와, 제2진공챔버(20)의 내부에 배치되고 일측에 다수의 미세노즐공을 포함하는 노즐부(250)가 구비된 증발도가니(210)의 증발도가니부(200)와, 상기 물질도가니와 증발도가니를 연결하여 증발물질의 이송을 안내하는 다수의 이송가이드관(300) 및, 상기 물질도가니와 증발도가니 및 다수의 이송가이드관을 감싸 가열하는 가열수단(400)을 포함하고,
상기 물질도가니의 가열에 의해 내부에 수용된 원료물질을 증발물질로 기화시켜 상기 이송가이드관에 의해 상기 증발도가니로 이송하여 상기 노즐부에 형성된 미세노즐공을 통해 분사하여 이송되는 유리기판에 분사하여 증착시키는 것을 특징으로 하는 선형증발원에 의해 달성된다.

Description

선형증발원{LINEAR EVAPORATING SOURCE}

본 발명은 OLED, CIGS 등의 증착장비에 적용되는 선형증발원에 관한 것으로, 특히, 원료물질의 교체시간을 대폭적으로 줄일수 있어 작업의 신속성이 보장되고, 원료물질의 특성에 따른 가열조건의 제어가 용이하여 사용범위를 넓힐 수 있어 대면적 기판에 물질을 증착시키는 데 탁월한 선형증발원에 관한 것이다.

일반적으로 유기 발광 디스플레이 소자의 핵심 구성인 유기막의 형성에 있어서는 진공증착(Vacuum Evaporation)법이 주로 사용되고 있다.

이러한 진공증착법은 진공 중에서 금속, 화합물 또는 합금 등의 증착하고자 하는 원료물질을 증발시켜서 된 증발물질을 유리기판(glass substrate) 표면에 박막을 형성시키는 공법으로서, 장치의 구성이 비교적 단순하고, 원료물질의 종류에 관계없이 적용할 수 있으며, 박막의 형성과정이 단순하여 제어가 용이하다는 장점이 있다.

이러한 진공증착법을 실현하기 위한 종래의 증착장치는 다양한 기술로 개시되어 있다.

이러한 증착장치는 진공상태로 내부에 기판이 구비되는 진공챔버와, 진공챔버의 내부에 설비되어 증착물질을 열원(히터)에 의해 가열하고 기화시켜 기판에 공급할 수 있도록 하는 증발원으로 크게 구성된다.

상기의 증발원은 증발재료(원료물질)을 담는 도가니와, 상기 도가니를 가열하는 가열수단(히터) 및 증발재료로부터 증발된 증기를 분사하는 노즐을 구비하고 있다. 상기 노즐은 도가니의 개방부에 구비되어 가열된 도가니의 열에 의해 증발된 증발물질을 기판에 분사 공급하여 증착한다.

특히, 생산성 향상 등을 위해 반도체, 디스플레이의 제작은 점점 더 대면적의 기판을 사용하고 있다. 그에 따라 대면적 기판에 균일한 박막의 증착을 실현할 수 있는 길이의 선형증발원이 활성화되고 있다.

본 발명의 범주는 이러한 대면적의 기판 증착에 적용되는 선형증발원에 속한다.

선형증발원 기술의 일예로 특허문헌 1 내지 4가 개시되었다.

그러나 특허문헌 1~4는 증발원이 진공챔버(vacuum chanmber)의 내부에 설비되어 있다.

따라서, 원료물질의 교체시에 증착장비 전체를 사용하지 못하기 때문에 양산작업에 손해가 발생하고 교체시간이 많이 걸려 작업성이 떨어지는 단점이 있었다.

특허문헌 1 : 한국등록특허 제10-0635496호 특허문헌 2 : 한국공개특허 제10-2007-0112668호 특허문헌 3 : 한국등록특허 제10-1094299호 특허문헌 3 : 한국등록특허 제10-1216530호

본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 문제된 단점을 해소하고자 개발된 것으로서,

본 발명은 제1, 제2진공챔버 내의 2개의 구간에 각각 구비된 물질도가니부와 증발도가니부를 이송가이드관으로 연결 구성하되, 상기 증발도가니부의 증발도가니의 제2진공챔버는 진공을 유지한 상태에서 물질도가니부의 물질도가니의 제1진공챔버를 대기상태로 바꾸어 물질을 신속하게 충전할 수 있어 물질의 교체가 용이한 선형증발원을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 물질도가니를 선형 형태로 제작하여 증발도가니 측에 물질의 이송(기체상태)를 원할하게 제공할 수 있어 도가니가 대형화되어도 물질의 이동경로를 줄이고 에지쪽으로 물질의 전달이 용이하여 대면적용 기판의 증착 기능을 극대화할 수 있는 선형증발원을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 하향식에 적용하였을 경우 제2진공챔버 내의 증발도가니부는 상시 가열 상태로 있고, 물질도가니부는 분리된 제1진공챔버에 나누어져 있기 때문에 파티클(미세 입자) 문제를 해결하여 증착능률을 극대화할 있는 선형증발원을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 물질도가니부와 증발도가니부의 가열수단을 이원화하여 물질도가니를 증착시에만 가열상태로 만들어 물질도가니 내부의 증발물질의 변성문제에서 자유로워 증착특성을 극대화할 수 있는 선형증발원을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선형증발원은,

제1진공챔버의 내부에 배치되고 원료물질을 저장하는 물질도가니의 물질도가니부;

제2진공챔버의 내부에 배치되고 일측에 다수의 미세노즐공을 포함하는 노즐부가 구비된 증발도가니의 증발도가니부;

상기 물질도가니와 증발도가니를 연결하여 증발물질의 이송을 안내하는 다수의 이송가이드관; 및,

상기 물질도가니와 증발도가니 및 다수의 이송가이드관을 감싸 가열하는 가열수단을 포함하고,

상기 물질도가니의 가열에 의해 내부에 수용된 원료물질을 증발물질로 기화시켜 상기 이송가이드관에 의해 상기 증발도가니로 이송하여 상기 노즐부에 형성된 미세노즐공을 통해 분사하여 이송되는 유리기판에 분사하여 증착시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 증발도가니부는 제2진공챔버의 진공을 유지하고 상기 물질도가니부의 제1진공챔버를 대기 상태로 바꾸어 물질도가니에 물질의 충전할 수 있어 물질의 교체 충전이 용이할 수 있다.

상기 물질도가니부의 물질도가니와 상기 증발도가니부의 증발도가니를 연결하는 다수의 이송가이드관은 제어에 의해 증발물질을 차단하는 밸브가 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 물질도가니부에 충전된 원료물질을 다수의 이송가이드관에 의해 증발물질을 대량으로 상기 증발도가니부에 이송시켜 증발도가니에 구비된 노즐부를 통해 증발물질을 분사에 의한 증착이 가능하여 분리된 물질도가니의 가열조건이나 원료물질의 교체가 자유로워 상향식 증발소스나 하향식 증발소스 모두에 적용이 가능하다.

본 발명에 의하면, 원료물질을 저장하는 물질도가니부와 증발물질을 증착하는 증발도가니부를 다수의 이송가이드관에 연결하여 사다리형으로 형성하여 원료물질이 충전된 물질도가니부 만의 가동을 대기 상태로 전환하여 물질의 충전이 가능하여 물질충전이 용이하여 사용범위를 넓힐 수 있고,

도가니의 대형화에도 물질의 이동경로를 최대한 줄이고 에지쪽으로의 물질이전달이 용이하여 대면의 기판 증착에 균일하고 증착효과의 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 원료물질의 저장하는 물질도가니부를 분리 구성함으로서 가열조건의 제어가 용이하여 대면적의 OLED, CIGS 등의 선형증발원을 이용하는 증착장비에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 선형증발원의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 하향식 선형증발원을 이용한 증착장치를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 의한 상향식 선형증발원을 이용한 증착장치를 보여주는 개념도이다.

본 발명은 증발소스의 구성을 기존방법과 달리하여 원료물질을 가열하여 증발물질로 변환하는 물질도가니부와 증발물질을 분사 증착하는 증발도가니부로 분리 구성하고, 이들을 다수의 이송가이드관으로 연결한 사다리형으로 형성하여 증발물질의 이동경로를 최대한 줄이어 증착이 가능함으로서 대면적 기판의 증착은 물론 물질도가니부의 대기 상태에서 원료물질의 교체가 자유롭고 원료물질에 따라 증발조건의 제어가 용이하여 사용범위를 넓게하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부되는 도면과 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 하향식 선형증발원을 이용한 증착장치를 보여주는 개념도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 선원증발원은 종래와는 달리, 제1진공챔버(10)의 내부에 원료물질(A)을 저장하는 물질도가니(110)을 설비한 물질도가니부(100)와, 제2진공챔버(20)의 내부에 증발물질을 분사하는 증발도가니(210)을 설비한 증발도가니부(200)와, 상기 물질도가니(110)와 증발도가니(210)을 연결하는 다수의 이송가이드관(300) 및 상기 물질도가니(110)와 증발도가니(210) 및 다수의 이송가이드관(300)을 가열하는 가열수단(400)을 포함한다.

상기 다수의 이송가이드관(300)은 원료물질을 증발물질의 이송을 차단 또는 개방하는 밸브가 구비되어 제어수단(미도시됨)에 의해 제어될 수 있다.

상기 가열수단(400)은 상기 물질도가니(110)의 가열 또는 냉각할 수 있고, 상기 증발도가니(210)는 상시 가열되는 각각의 독립제어가 가능하여 상기 물질도가니부(100)의 물질도가니(110)에 원료물질(A)의 충전시에는 상기 물질도가니(110)의 가열수단(400)은 냉각제어에 의한 대기상태로 전환하여 충전할 수 있다.

다시 말하여, 본 발명은 제1진공챔버(10)의 내부에 배치되고 원료물질(A)의 충전되는 상기 물질도가니(110)는 가열수단(400)을 냉각수단으로 전환하여 가열이 멈춘상태에서 상기 증발도가니부(200)의 증발도가니(210)는 상기 가열상태로서 진공을 유지한 상태에서 가동이 가능하다.

이때, 상기 다수의 이송가이드관(400)은 배브 제어에 의한 관로 차단한 상태에서 상기 물질도가니부(100)의 물질도가니(110)에 원료물질(A)의 충전이 가능하다.

이렇게 상기 물질도가니부(100)의 물질도가니(110)에는 원료물질(A)이 투입되고, 가열수단의 제어에 의해 가열되면서 상기 원료물질(A)이 이 다수의 이송가이드관(300)에 의해 상기 증발도가니부(200)의 증발도가니(210)에 증발물질(B)로 전환되어 이송된다.

이렇게 증발도가니(210)에 이송된 증발물질(B)은 가열수단(400)의 제어에 의해 더욱 가열되고 개방부에 구비된 노즐부(250)의 다수의 미세노즐공(251)을 통하여 증기상태로 분사된다.

상기 노즐부(250)는 당업계에서 널리 알려진 것으로 상기 증발도가니(210)의 개방부에 결합하는 덮개로서, 다수의 미세노즐공(251)이 가공되어 있다.

즉, 상기 증발도가니(210)에 이송된 증발물질(B)은 외부에 감싸 가열되는 가열수단(400)에 의해 더욱 가열되어 증기상태로 상기 노즐부(250)의 다수 미세노즐공(251)을 통하여 분사되고, 이렇게 분사되는 증발물질(B)은 상기 노즐부(250)의 하부에 구비된 지지부(31)을 통해 이송되는 유리기판(30)의 표면에 증착시키게 된다.

이러한 과정에서 상기 물질도가니부(100)를 대기상태로 전환, 즉 상기 물질도가니(110)를 가열하는 가열수단(400)을 냉각수단으로 전환하여 냉각하여 대기상태로 전환하고, 상기 물질도가니(110)에 원료물질(A)를 충전한 다음에, 다시 가열수단(400)을 히팅수단으로 전환하여 가열하여 증발물질(B)을 다시 증발도가니부(200)의 증발도가니(210)에 이송할 수 있다.

이때, 상기 다수의 이송가이드관(300)은 개폐제어가 수반됨은 당연하고, 이러한 제어기술은 이미 널리 알려진 기술임으로 상세한 설명은 생략해도 충분히 이해될 것이다.

이러한 증발(Evaporation) 증착은 모든 원료물질(A)이 가열온도에 따른 각각의 증기압이 존재하는 것을 이용한다.

다시 말하여, 다원자 화합물을 제조할 때 조성비를 조절하기 위해서는 구성원자수에 해당하는 히터에 의해 독립적으로 온도를 조절하여야만 원료물질(A)의 효과적인 증착이 제공된다.

이러한 원리에 입각하여 본 발명은 증착기능의 증발도가니부(200과 분리된 물질도가니부(100)에 의해 증착에 필요한 원료물질(A)의 교체가 자유롭고, 원료물질(A)을 가열 제어에 의해 증발물질(B)로 변환하여 다수의 이송가이드관(300)을 통해 증발도가니부(200)의 증발도가니(210)에 대량으로 신속한 이송과 상기 증발도가니(210)에 구비된 가열수단(400)에 의해 증발도가니(210)의 이송된 증발물질(B)은 더욱 가열한 상태로 분사되어 효과적인 증착을 수행하게 된다.

이러한 본 발명은 물질도가니부(100)에 충전된 원료물질(A)의 가열조건의 제어가 용이하고, 도가니가 대형화 되었을 때 원료물질(A)을 증발물질(B)로 변환하여 이송하는 이동경로가 다수의 이송가이드관(300)에 의해 대량으로 신속하게 이송하여 증발시킬 수 있음으로 대면적의 기판의 효율적인 증착작업을 제공할 수 있다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

예를 들어 상술한 실시 예에 있어서는 하향식 선형증발원의 구성에 대해서 설명하였지만, 도 3과 같이, 상기 제2진공챔버(20)의 내부에 구비된 상기 증발도가니부(200)의 증발도가니(210)에 구비된 노즐부(250)는 이송되는 유리기판(30)의 하부에 구비되고 다수의 이송가이드관(300)에 의해 연결된 제1진공챔버(10)의 내부에 구비된 물질도가니부(100)의 물질도가니(110)와 연결된 구조의 상향식 선형증발원의 활용도 가능하다.

이렇게 상향식의 선형증발원의 활용에도 상기 제2진공챔버(20)의 내부에 구비된 증발도가니부(200)의 증발도가니(210)는 1차적으로 물질도가니부(100)의 물질도가니(110)에 의해 이송되는 증발물질(B)을 재차 더욱 가열한 상태로 분사가 가능하여 원료물질(A)의 증착효과를 충분히 기대할 있음으로 가능한 것이다.

이러한 본 발명에 의한 선형증발원은 대면적의 OLED, CIGS 등의 증착장비(증착장치)에 이용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

다시 말하여, 본 발명은 물질도가니부(100)와 증발도가니부(200)을 각각의 제1, 제2진공챔버(10,20)에 구비한 상태에서 각각의 물질도가니(110)과 증발도가니(210)을 다수의 이송가이드관(300)을 연결한 사다리형으로 구성함으로서 물질의 이송이 대량으로 신속하고, 원료물질(A)의 교체에 의한 가열조건의 제어가 용이하다.

따라서 본 발명은 그 권리요지로 청구된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 단순 또는 상업적 변경은 본 발명의 권리범위에 귀속됨이 당연하다.

본 발명은 최근 활성화되고 있는 유기발광소자(OLED : Organic Light Emitted Diode), CIGS 등의 증착장비에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

10 : 제1진공챔버 20 : 제2진공챔버
100 : 물질도가니부 110 : 물질도가니
200 : 증발도가니부 210 : 증발도가니
250 : 노즐부 251 : 미세노즐공
300 : 이송가이드관 400 : 가열수단
A : 원료물질 B : 증발물질

Claims (6)

1. 제1진공챔버의 내부에 배치되고 원료물질을 저장하는 물질도가니의 물질도가니부;
   제2진공챔버의 내부에 배치되고 일측에 다수의 미세노즐공을 포함하는 노즐부가 구비된 증발도가니의 증발도가니부;
   상기 물질도가니와 증발도가니를 연결하여 증발물질의 이송을 안내하는 다수의 이송가이드관; 및,
   상기 물질도가니와 증발도가니 및 다수의 이송가이드관을 감싸 가열하는 가열수단을 포함하고,
   상기 물질도가니의 가열에 의해 내부에 수용된 원료물질을 증발물질로 기화시켜 상기 이송가이드관에 의해 상기 증발도가니로 이송하여 상기 노즐부에 형성된 미세노즐공을 통해 이송되는 유리기판에 분사하여 증착시키는 것을 특징으로 하는 선형증발원.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 증발도가니부는 제2진공챔버의 진공을 유지하고 상기 물질도가니부의 제1진공챔버를 대기 상태로 바꾸어 상기 물질도가니에 물질의 충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 선형증발원.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 물질도가니부의 물질도가니와 증발도가니부의 증발도가니는 다수의 이송가이드관에 의해 연결된 사다리형 구조에 의해 증발물질의 이송이 제공되는 것을 특징으로 하는 선형증발원.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 물질도가니부의 물질도가니 가열수단은 가열 또는 냉각 전환의 독립구동이 가능한 냉열수단으로 구성되어 상기 물질도가니에 원료물질의 충전시에는 냉각제어에 의한 대기상태로 전환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형증발원.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2진공챔버의 내부에 구비된 증발도가니의 노즐부는 이송되는 유리기판의 상부에 구비되고 다수의 상기 이송가이드관에 의해 상기 제1진공챔버에 구비된 상기 물질도가니로 연결된 하향식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선형증발원.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2진공챔버의 내부에 구비된 증발도가니의 노즐부는 이송되는 유리기판의 하부에 구비되고 다수의 상기 이송가이드관에 의해 상기 제1진공챔버의 내부에 구비된 상기 물질도가니로 연결된 상향식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선형증발원.
   

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