KR20160035364A - 증발원 및 이를 포함하는 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증발원 및 이를 포함하는 증착 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 증발물질이 수용되는 수용공간이 형성되는 도가니; 상기 도가니 외측에 길이 방향을 따라 구비되며, 상기 도가니를 가열하는 복수(n 개, n=3, 4, 5, 6 …)의 가열부; 상기 가열부가 선택적으로 연결되며, 상기 수용공간의 상기 증발물질의 증발면 상부의 온도를 제어하는 제1 온도 조절부; 및 상기 가열부가 선택적으로 연결되며, 상기 수용공간의 상기 증발물질의증발면 하부의 온도를 제어하는 제2 온도 조절부를 포함하며,상기 증발물질이 소진됨에 따라 낮아지는 상기 증발면에 인접하는 상기 가열부는 상기 제2 온도 조절부와 연결이 해제되고, 연결이 해제된 상기 가열부는 상기 제1 온도 조절부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 증발원 및 이를 포함하는 증착 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 증발원 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 증발원의 도가니의 내부에 충전된 증발물질의 증발면을 가열하여 증발물질의 균일한 증발을 유도하고, 도가니의 하부에 위치한 증발물질의 과열을 억제하여 증발물질의 변질을 방지할 수 있는 증발원 및 이를 포함하는 증착장치를 제공하는 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두 되고 있다. 특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 기화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 증발원을 설명하기 위한 도면이다. 종래 기술에 따른 증발원(10)은 용기 형상의 도가니(1)의 내부에 증발물질(3)을 충전시키고, 도가니(1) 주위에 위치하는 히터(5)에 의해 도가니(1)를 가열하여 증발물질(3)을 증발시킨다.
그런데, 도가니(1) 내부에 충전되어 있는 증발물질(3)의 증발은 증발물질(3)의 상단인 증발면에서 이루어지는데 증발물질(3)을 증발시키기 위한 히터(5)의 가열은 도가니(1)의 외주면의 전면(全面)에 대해 수행되기 때문에 불필요한 열원이 소모되는 문제점이 있다.
한편, 증착 공정이 진행됨에 따라 도가니(1) 내부의 수용공간에 수용되는 증발물질(3)의 양이 점차 줄어든다. 증발물질(3)이 줄어들수록 도가니(1)와 증발물질(3)이 접촉하는 면적이 작아지므로 도가니를 더욱 높은 온도로 가열하여야 증발물질(3)을 증발시키기 위한 열을 공급할 수 있다. 이러한 경우 도가니(1)의 하부에 위치한 증발물질(3)이 과열에 의해 변질될 수 있으며, 이러한 증발물질(3)의 변질은 기판에 증착되는 증발물질(3)의 불량을 초래할 우려가 있다.
본 발명은, 도가니에 수용된 증발물질의 증발면에서 증발이 일어나도록 도가니 외부를 가열하여 불필요한 열원의 소모를 방지하고, 도가니의 하부에 위치한 증발물질의 과열을 억제하여 증발물질의 변질을 방지할 수 있는 증발원 및 이를 포함하는 증착장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 증발물질이 수용되는 수용공간이 형성되는 도가니; 상기 도가니 외측에 길이 방향을 따라 구비되며, 상기 도가니를 가열하는 복수(n 개, n=3, 4, 5, 6 …)의 가열부; 상기 가열부가 선택적으로 연결되며, 상기 수용공간의 상기 증발물질의 증발면 상부의 온도를 제어하는 제1 온도 조절부; 및 상기 가열부가 선택적으로 연결되며, 상기 수용공간의 상기 증발물질의 증발면 하부의 온도를 제어하는 제2 온도 조절부를 포함하며, 상기 증발물질이 소진됨에 따라 낮아지는 상기 증발면에 인접하는 상기 가열부는 상기 제2 온도 조절부와 연결이 해제되고, 연결이 해제된 상기 가열부는 상기 제1 온도 조절부와 전기적으로 연결되는, 증발원을 제공할 수 있다.
상기 가열부는, 상기 도가니 외주에 권선되는 열선일 수 있다.
상기 제2온도 조절부에 의해 제어되는 상기 증발면 하부의 온도는 상기 제1 온도 조절부에 의해 제어되는 상기 증발면 상부의 온도 보다 낮게 제어될 수 있다.
상기 제1 온도 조절부 및 상기 제2 온도 조절부 각각은, 상기 가열부에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 증발물질을 증착시키기 위한 증착장치로서, 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부에 위치하며 상기 기판이 안착되는 기판 안착부; 상기 기판에 대향하여 배치되어 상기 기판에 증발물질을 증발시키는 증발원을 포함하는, 증착장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도가니에 수용된 증발물질의 증발면에서 증발이 일어나도록 도가니 외부를 가열하여 불필요한 열원의 소모를 방지하고, 도가니의 하부에 위치한 증발물질의 과열을 억제하여 증발물질의 변질을 방지할 수 있는 증발원 및 이를 포함하는 증착장치를 제공한다.
도 1은 종래기술에 따른 증발원의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 포함하는 증착장치의 개략도이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 사용상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 포함하는 증착장치의 개략도이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 사용상태를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 증발원 및 증발원을 포함하는 증착 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 포함하는 증착장치의 개략도이고, 도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 사용상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2 내지 도 5에는 진공 챔버(30), 기판 안착부(50), 기판(70), 증발원(100), 도가니(110), 증발물질(130), 증발면(135), 가열부(150, 151, 153), 제1 온도 조절부(210), 제2 온도 조절부(220), 제어부(300), 전원 공급부(410, 430)가 도시되어 있다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 증발원(100)을 포함하는 증착장치에 대해 설명한다.
진공 챔버(30) 내부에서는 기판(70)에 증발물질(130)을 증착시키는 증착 공정이 수행된다. 진공 챔버(30)의 내부는 진공 펌프(미도시) 등에 의해 진공의 분위기가 유지되며, 진공 분위기 하에 증발원(100)으로부터 분출되는 증발물질(130)이 기판(70)에 증착된다.
기판(70)은 진공 챔버(30) 내부에 위치하는 기판 안착부(50)에 의해 안착되어 지지된다.
기판(70)에 대향하는 위치에 증발원(100)이 배치되며, 증발원(100)을 통해 증발된 증발물질(130)이 기판(70)에 증착된다.
이하에서는 도 3 내지 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원(100)에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 증발원(100)은, 증발물질(130)이 수용되는 수용공간이 형성되는 도가니(110)와, 도가니(110) 외측에 길이 방향을 따라 구비되며, 상기 도가니(110)를 가열하는 복수(n 개, n=3, 4, 5, 6 …)의 가열부(150)와, 가열부(151)가 선택적으로 연결되며 수용공간의 증발물질(130)의 증발면(135) 상부의 온도를 제어하는 제1 온도 조절부(210) 및 가열부(153)가 선택적으로 연결되며 수용공간의 증발물질(130)의 증발면(135) 하부의 온도를 제어하는 제2 온도 조절부(220)를 포함하며, 증발물질(130)이 소진됨에 따라 낮아지는 증발면(135)에 인접하는 가열부(150)는 제2 온도 조절부(220)와 연결이 해제되고, 연결이 해제된 가열부(150)는 제1 온도 조절부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도가니(110)는 증발물질(130)이 수용되는 수용공간이 형성된다. 본 실시예에서는 도가니(110)는 점 증발원(100)에 사용되는 도가니(110)를 중심으로 설명하나, 선형 증발원(100) 등 다양한 형태의 증발원(100)에 사용되는 도가니(110)인 경우도 가능하다. 도가니(110)는 용기 형상으로서, 내부의 수용공간에 증발물질(130)이 수용되며, 도가니(110)의 외측에 배치되는 가열부(150)에 의해 가열된 증발물질(130)이 증발되면서 기판(70)에 대한 증착이 이루어진다.
가열부(150)는 도가니(110) 외측에 길이 방향을 따라 구비되어 도가니(110)를 가열하며, 복수로 구비된다. 가열부(150)는 후술할 제1 온도 조절부(210) 및 제2 온도 조절부(220)에 전기적으로 연결되며, 도가니(110) 외주면을 가열한다. 복수의 가열부(150)는 도가니(110)의 길이 방향으로 따라 배치되어 도가니(110)의 외주면 전체를 감싸게 된다.
가열부(150)는 도가니(110) 외주에 권선되는 열선(미도시)일 수 있다. 열선(미도시)은 도가니(110)의 외주면을 가열하도록 도가니(110) 외주를 따라 권선된다.
제1 온도 조절부(210)는 가열부(151)가 선택적으로 연결되며, 수용공간의 증발물질(130)의 증발면(135) 상부의 온도를 제어한다. 본 실시예에서 증발면(135)은 수공공간에 수용된 증발물질(130)의 최상단으로서, 가열부(151)에 의해 가열된 증발물질(130)이 증발이 이루어지는 면을 의미하고, 증발면(135) 상부란 증발면(135)을 기준으로 증발물질(130)이 수용되는 수용공간의 상측 공간을 의미한다.
제1 온도 조절부(210)는, 제1 온도 조절부(210)와 전기적으로 연결되는 가열부(151)를 제어하여, 수용공간의 증발면(135) 상부를 가열하여 증발면(135)에서 증발물질(130)이 증발되도록 한다.
한편, 도가니(110) 내벽을 가열하여 증발된 증발물질(130)이 분출되는 과정에서 냉각되어 도가니(110) 내벽에 증착되는 것을 방지하도록 제1 온도 조절부(210)에 연결된 가열부(151)는 증착 과정에서 지속적으로 도가니(110) 내벽을 가열한다.
제2 온도 조절부(220)는 가열부(153)가 선택적으로 연결되며, 수용공간의 증발물질(130)의 증발면(135) 하부의 온도를 제어한다.
제2 온도 조절부(220)는, 제2 온도 조절부(220)와 전기적으로 연결되는 가열부(153)를 제어하여 가열부(153)가 수용공간의 증발물질(130)의 증발면(135) 하부를 가열하도록 한다. 증발면(135) 하부란 증발면(135)을 기준으로 증발물질(130)이 수용되는 수용공간의 하측 공간을 의미한다.
제2 온도 조절부(220)에 연결된 가열부(153)는 도가니(110) 내벽을 가열하여 증발물질(130)의 증발면(135) 하부를 일정 온도 이상으로 가열시키고, 이에 따라 제1 온도 조절부(210)에 의해 증발면(135)으로 공급된 열이 증발면(135) 하부의 증발물질(130)을 통해 전달되어 열손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2 온도 조절부(220)에 의해 제어되는 증발면(135) 하부의 온도는 제1 온도 조절부(210)에 의해 제어되는 증발면(135) 상부의 온도 보다 낮게 제어될 수 있다. 제1 온도 조절부(210)와 연결되는 가열부(151)는 증발면(135)에서 증발물질(130)이 증발되어 분출되도록 도가니(110)를 가열하는 것이고, 제2 온도 조절부(220)와 연결되는 가열부(153)는 증발면(135) 하부의 증발물질(130)을 가열하는 것으로서, 증발면(135) 하부의 증발물질(130)이 제1 온도 조절부(210)를 통해 제어되는 증발면(135)의 증발온도보다 높게 가열되는 경우 하부의 증발물질(130)이 변질될 수 있기 때문이다. 이와 같이, 도가니(110)에 수용되는 증발물질(130)의 하부를 증발물질(130)의 증발온도보다 낮은 온도로 가열함으로써 증발물질(130)의 변질을 방지할 수 있다.
증발물질(130)이 소진됨에 따라 낮아지는 증발면(135)에 인접하는 가열부(150)는 제2 온도 조절부(220)와 연결이 해제되고, 연결이 해제된 가열부(150)는 제1 온도 조절부(210)와 전기적으로 연결된다.
제1 온도 조절부(210)는 제1 온도 조절부(210)와 연결된 가열부(150)를 통해 증발면(135)을 가열하여 증발물질(130)이 분출되도록 제어하는 것으로서, 증착 공정이 진행되는 과정 중 증발물질(130)이 소진됨에 따라 증발면(135)이 점차 낮아지므로 이에 따라 증발면(135)에 인접하는 가열부(151)가 상측에서부터 순차적으로 제1 온도 조절부(210)에 연결되고, 제1 온도 조절부(210)와 연결되는 가열부(151)의 개수가 증가한다.
반대로, 제2 온도 조절부(220)는 제2 온도 조절부(220)와 연결되는 가열부(153)를 제어하여 증발면(135) 하부의 증발물질(130)의 온도를 제어하여 제1 온도 조절부(210)와 연결된 가열부(153)에 의해 도가니(110)에 공급되는 열의 손실을 방지하기 위한 것으로, 증착 공정이 진행되는 과정 중 증발면(135)이 점차 낮아짐 따라 증발면(135)에 인접하는 가열부(153)가 순차적으로 제2 온도 조절부(220)와 연결이 해제되면서 다시 제1 온도 조절부(210)에 연결되고, 이에 따라 제2 온도 조절부(220)와 연결되는 가열부(153)의 개수가 감소하게 된다.
증착 공정이 진행됨에 따라 복수의 가열부(150)가 선택적으로 제2 온도 조절부(220)와 연결이 해제되고 제1 온도 조절부(210)에 연결되는 과정은, 낮아지는 증발면(135)의 높이에 따라 제1 온도 조절부(210) 및 제2 온도 조절부(220)에 전기적으로 연결되는 제어부(300)에 의해 제어될 수 있다.
본 실시예에서는 제어부(300)의 제어에 의해 가열부(150)가 선택적으로 제1 온도 조절부(210) 또는 제2 온도 조절부(220)에 연결이 설정되거나 해제되도록 구성한 형태를 제시하고 있으나, 도가니(110)에 길이 방향을 따라 센서(미도시)를 배치하여 센서(미도시)를 통해 증발면(135)의 위치를 감지하고, 제어부(300)가 센서(미도시)에 의해 전송된 신호를 이용하여 순차적으로 가열부(150)를 제1 온도 조절부(210)에 연결되도록 할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 미리 계산된 시간당 증발물질(130) 소모량에 따라 설정되는 시간에 따라 이루어 질 수 있다. 즉, 미리 측정된 시간당 증발물질(130) 소모량(g/hr)과 사용자가 원하는 증발물질(130) 증발량(g)을 이용하여 시간을 산출하고, 산출된 시간에 기초하여 순차적으로 가열부(150)가 제1 온도 조절부(210)와 연결되도록 구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 증발원(100)은, 증착 공정이 진행됨에 따라 점차 낮아지는 증발면(135)에 대응하여, 제1 온도 조절부(210)를 통해 가열부(151)가 증발면(135)을 증발물질(130)의 증발온도로 가열하도록 제어하고, 제2 온도 조절부(220)를 통해 가열부(153)가 증발면(135) 하부의 증발물질(130)을 증발온도보다 낮은 온도로 가열하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 도가니(110)에 수용된 증발물질(130)의 증발면(135)에서 증발이 일어나도록 도가니(110)를 증발물질(130)의 소모량에 따라 선택적으로 가열부(150)에 의해 가열하도록 함으로써, 도가니(110) 외부를 가열하여 불필요한 열원의 소모를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 증발면(135) 하부의 증발물질(130)의 변질에 의한 증발물질(130)의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 증착 공정 과정 동안 도가니(110)에 수용되는 증발물질(130)을 끝까지 사용할 수 있어, 증발물질(130) 충전 주기가 길어져 증발물질(130)의 충전에 따른 택-타임(Tact-Time)을 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 증발원(100)에 포함되는 제1 온도 조절부(210) 및 제2 온도 조절부(220) 각각은, 가열부(150)에 전원을 공급하는 전원 공급부(410, 430)를 포함할 수 있다.
즉, 가열부(150)의 개수만큼 전원 공급부(410, 430)를 구비하여 가열부(150) 각각을 제어하여 도가니(110)를 가열할 수도 있지만, 본 실시예에 따른 증발원(100)은 전원 공급부(410, 430)를 온도 조절부(210, 220)의 개수만큼만 구비하여도 도가니(110)의 온도를 구분하여 제어할 수 있어 보다 적은 전원 공급부(410, 430)를 이용하여 도가니(110)의 온도를 효율적으로 조절할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
1: 도가니
3: 증발물질
5: 히터 10: 증발원
30: 진공 챔버 50: 기판 안착부
70: 기판 100: 증발원
110: 도가니 130: 증발물질
135: 증발면 150, 151, 153: 가열부
210: 제1 온도 조절부 220: 제2 온도 조절부
300: 제어부 410, 430: 전원 공급부
5: 히터 10: 증발원
30: 진공 챔버 50: 기판 안착부
70: 기판 100: 증발원
110: 도가니 130: 증발물질
135: 증발면 150, 151, 153: 가열부
210: 제1 온도 조절부 220: 제2 온도 조절부
300: 제어부 410, 430: 전원 공급부
Claims (5)
- 증발물질이 수용되는 수용공간이 형성되는 도가니;
상기 도가니 외측에 길이 방향을 따라 구비되며, 상기 도가니를 가열하는 복수(n 개, n=3, 4, 5, 6 …)의 가열부;
상기 가열부가 선택적으로 연결되며, 상기 수용공간의 상기 증발물질의 증발면 상부의 온도를 제어하는 제1 온도 조절부; 및
상기 가열부가 선택적으로 연결되며, 상기 수용공간의 상기 증발물질의 증발면 하부의 온도를 제어하는 제2 온도 조절부를 포함하며,
상기 증발물질이 소진됨에 따라 낮아지는 상기 증발면에 인접하는 상기 가열부는 상기 제2 온도 조절부와 연결이 해제되고, 연결이 해제된 상기 가열부는 상기 제1 온도 조절부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 증발원. - 제1항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 도가니 외주에 권선되는 열선인 것을 특징으로 하는, 증발원. - 제1항에 있어서,
상기 제2 온도 조절부에 의해 제어되는 상기 증발면 하부의 온도는 상기 제1 온도 조절부에 의해 제어되는 상기 증발면 상부의 온도 보다 낮게 제어되는 것을 특징으로 하는, 증발원. - 제1항에 있어서,
상기 제1 온도 조절부 및 상기 제2 온도 조절부 각각은,
상기 가열부에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발원. - 기판에 증발물질을 증착시키기 위한 증착장치로서,
진공 챔버;
상기 진공 챔버의 내부에 위치하며 상기 기판이 안착되는 기판 안착부;
상기 기판에 대향하여 배치되어 상기 기판에 증발물질을 증발시키는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 증발원을 포함하는, 증착장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140126855A KR20160035364A (ko) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | 증발원 및 이를 포함하는 증착장치 |
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|---|---|
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ID=55652090
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20160035364A (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180010481A (ko) | 2016-07-21 | 2018-01-31 | 주식회사 선익시스템 | 가열부재가 구비된 도가니가 포함되는 박막 증착장치 |
| CN111655898A (zh) * | 2018-01-23 | 2020-09-11 | 应用材料公司 | 用于蒸发源材料的蒸发器、材料沉积源、沉积装置及其方法 |
| KR20210114729A (ko) * | 2020-03-11 | 2021-09-24 | 티오에스주식회사 | 가변 온도조절 장치를 구비한 금속-산화물 전자빔 증발원 |
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| CN114667366A (zh) * | 2020-01-07 | 2022-06-24 | 应用材料公司 | 用于材料蒸发的组件、真空沉积设备和用于材料蒸发的方法 |
-
2014
- 2014-09-23 KR KR1020140126855A patent/KR20160035364A/ko not_active Application Discontinuation
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| US11692260B2 (en) | 2020-03-11 | 2023-07-04 | T.O.S. Co., Ltd. | Metal-oxide semiconductor evaporation source equipped with variable temperature control module |
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