KR20170131886A - 증착 장비의 증착 물질 분사 장치 - Google Patents

증착 장비의 증착 물질 분사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증착 장비의 증착 물질 분사 장치에 관한 것으로서, 증착 물질이 저장되고 가열되는 증발 바디와; 상기 증발 바디의 일측에 하나 또는 복수 개가 형성되어 증발 물질이 배출되는 노즐 바디와; 상기 각 노즐 바디에 결합되고, 내측 단면이 증발 물질 분사 방향으로 내경이 점차 좁아진 다음 점차 커지는 구조를 갖는 노즐 캡을 포함하여 구성됨으로써, 분사 특성을 변화시켜 균일한 증착 두께를 확보할 수 있고, 이로 인하여 증착 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

증착 장비의 증착 물질 분사 장치{Deposited material injection device for deposition device}
본 발명은 OLED 등을 제조하는 증착 장비에 관한 것으로서, 특히 증착 물질을 분사하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치에 관한 것이다.
디스플레이 시장에서 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)와 같은 평판 표시장치의 사용이 크게 증가하고 있다.
평판 표시장치는 텔레비전(TV)을 비롯하여 모니터, 노트북(Note book), 핸드폰 등과 같은 각종 전자기기에 다양한 용도로 사용되고 있다.
평판 표시장치 중 유기전계발광표시장치는 증착 장비 내에서 유기 물질을 가열하는 방법으로 기판에 유기 박막을 증착하여 제조하게 된다.
유기 박막을 증착하는 증착 장비는 하부에 위치된 증발원에서 유기 물질을 증발시켜 상부에 위치된 기판에 유기 물질을 증착할 수 있도록 구성되는 것이 일반적이다.
특히, 기판이 대형화되는 추세에서 대형 기판에 유기 박막을 증착하게 되면, 증발원과 기판 사이의 거리가 멀고 많은 재료를 소모하면서, 넓은 방사 특성을 갖게 되므로, 전체적으로 증착 두께를 균일하게 형성하는 것이 중요하다.
증착 두께의 균일성을 확보하기 위해 방사 특성을 변화시키는 다양한 방법이 제안되는데, 그 일례로, 증착 물질의 가열 온도 조절을 비롯하여 증착 물질을 분사하는 노즐의 크기, 배치, 형상 변경 등을 통해 균일한 증착 두께를 확보하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
대한민국 등록특허 10-1252756호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 증착 물질이 분사되는 노즐의 내측 부분을 점차 축소된 후 확장되게 구성함으로써 증착 물질의 분사 특성을 변화시켜 균일한 증착 두께를 확보하고, 이를 통해 증착 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착 장비의 증착 물질 분사 장치는, 증착 물질이 저장되고 가열되는 증발 바디와; 상기 증발 바디의 일측에 하나 또는 복수 개가 형성되어 증발 물질이 배출되는 노즐 바디와; 상기 각 노즐 바디에 결합되고, 내측 단면이 증발 물질 분사 방향으로 내경이 점차 좁아진 다음 점차 커지는 구조를 갖는 노즐 캡을 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 노즐 캡은, 상기 노즐 바디에 끼워져 결합되는 결합부와, 상기 결합부로부터 내경이 점차 좁아지도록 연결되는 축소부와, 상기 축소부로부터 내경이 점차 커지도록 연결되는 확대부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 결합부는 상기 노즐 바디의 바깥쪽에 끼워지도록 상기 축소부에 대하여 확대된 단차 및 내경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 노즐 바디의 내경과 상기 축소부의 시작점 내경이 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 축소부의 경사각은 상기 확대부의 경사각보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확대부의 길이는 상기 축소부의 길이보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 확대부는 노즐 캡의 길이 방향에 대하여 7° 또는 8°의 경사를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 축소부와 확대부가 만나는 부분이 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착 장비의 증착 물질 분사 장치는, 증착 물질이 가열되는 증발부와; 상기 증발부에 하나 또는 복수 개가 형성되어 증발 물질이 분사되는 부분으로서, 증발 물질 분사 방향으로 내경이 점차 좁아진 다음 점차 커지는 구조를 갖는 노즐부를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 노즐부는 복수개가 구성될 수 있고, 상기 노즐부들은 상대적으로 가운데 쪽에 위치되는 중앙 노즐부가 바깥쪽에 위치되는 외곽 노즐부보다 내경이 더 작게 형성될 수 있다.
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 증착 장비의 증착 물질 분사 장치는, 노즐의 내측 부분이 점차 축소된 후 확장되도록 구성되기 때문에 오리피스 분사 구조를 통해 전체적으로 균일한 분사가 가능하게 되고, 이로 인하여 증착 물질이 기판에 균일하게 증착되어 증착 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 구비된 증착 장치가 도시된 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 도시된 분리 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 도시된 결합 상태의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 도시된 결합 상태의 단면도이다.
도 5는 종래 기술과 본 발명의 실시예의 분사 특성이 도시된 그래프이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 도시된 결합 상태의 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 구비된 증착 장치가 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 증착 챔버(11)의 내측 상부에는 기판 안착부(13)가 구비되고, 이 기판 안착부(13)에 증착막을 형성할 기판(15)이 지지된다. 기판(15)의 전방에는 도면에서는 생략되었지만 패턴이 형성된 마스크 및 이를 지지하는 기구 등이 위치될 수 있다.
증착 챔버(11)의 하부에는 기판(15) 쪽으로 증착 물질을 증발시켜 공급하도록 도가니 등으로 이루어진 증발원(20)이 구비된다.
증발원(20)과 기판 안착부(13) 사이의 공간에는 기판에 증착되는 증착막의 두께를 간접적으로 측정하는 증착 두께 센서(17)가 설치된다.
이와 같이 증착 챔버(11) 내에 구성되는 기판 안착부(13), 증발원(20), 증착 두께 센서(17) 등의 세부적인 구성 및 배치 관계는 실시 조건에 따라 다양하게 변경하여 실시할 수 있고, 이러한 구성은 널리 공지되어 있으므로 본 실시예에서는 이들의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 주요 구성 부분인 증발원(20)을 중심으로 상세히 설명한다.
상기 증발원(20) 내부에는 증발물질이 저장되는데, 이 증발물질은 가열히터 등에 의해 가열되고 기화되면서 다수의 노즐을 통해 상부로 분사된 후에 기판(15)상에 증착되는 구조로 이루어진다.
증발원(20)은 크게 증착 물질이 저장되고 가열되는 증발부(21)와, 이 증발부(21)에 복수 개가 형성되어 증발 물질이 분사되는 노즐부(25)를 포함하여 구성된다.
증발부(21)는 증착 물질이 저장되고 가열될 수 있도록 도가니 구조를 갖는 증발 바디(22)로 이루어질 수 있다.
증발 바디(22)는 증착 물질이 저장되는 용기형 구조로 이루어지고, 내부 또는 외부에 증착 물질을 가열하는 히터 구조물이 함께 구성되는 것이 바람직하다.
노즐부(25)는 상기 증발 바디(22)의 상측에 복수 개가 형성되어 증발 물질이 분사되는 부분으로서, 도면에 예시된 본 발명의 실시예에서는 4개의 노즐부가 일렬로 나란히 배치된 구성을 보여준다.
4개의 노즐부(25) 중에서 상대적으로 가운데 위치되는 2개의 중앙 노즐부(25C)는 상대적으로 바깥쪽에 위치되는 2개의 외곽 노즐부(25S) 보다 내경이 더 작게 형성될 수 있다. 이렇게 노즐부(25)의 내경을 상이하게 하는 이유는 통상 중앙 노즐부(25C)의 분사 밀도가 외곽 노즐부(25S)의 분사 밀도보다 높기 때문에 전체적으로 분사 밀도 차이를 줄이기 위해 밀도가 낮은 외곽 노즐부(25S)의 내경을 중앙 노즐부(25C)의 내경보다 더 크게 구성하는 것이다.
이러한 노즐부(25)를 구성하는 각각의 노즐부는 상기 증발 바디(22)의 상측에 복수 개가 형성되어 증발 물질이 배출되는 노즐 바디(26)와, 각각의 노즐 바디(26)에 결합되어 증발 물질이 분사되는 노즐 캡(30)으로 구성될 수 있다.
이와 같이 노즐 바디(26)와 노즐 캡(30)으로 구성된 노즐부(25)에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 분리 상태의 단면도 및 결합 상태의 단면도이다. 참고로 도 2 및 도 3에서 (a)는 외곽 노즐부(25S)를 도시한 것이고, (b)는 중앙 노즐부(25C)를 도시한 것이다.
상기 노즐 바디(26)는 증발 바디(22)의 상부에서 상측으로 돌출된 관형 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 노즐 바디(26)는 노즐 캡(30)이 결합될 수 있도록 내경 및 외경의 크기가 일정한 관형 구조로 형성될 수 있다.
또한, 노즐 바디(26)는 노즐 캡(30)과 나사 결합 방식으로 상호 결합될 수 있게 구성하는 것도 가능하다.
상기 노즐 캡(30)은 그 내측 단면이 증발 물질의 분사 방향으로 내경이 점차 좁아진 다음 점차 커지는 구조로 형성된다.
이러한 노즐 캡(30)은, 상기 노즐 바디(26)에 끼워져 결합되는 결합부(31)와, 이 결합부(31)로부터 내경이 점차 좁아지도록 연결되는 축소부(33)와, 이 축소부(33)로부터 내경이 점차 커지도록 연결되는 확대부(35)를 포함하여 구성된다.
상기 결합부(31)는 상기 노즐 바디(26)의 바깥쪽에 끼워지도록 상기 축소부(33)에 대하여 확대된 단차(32)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 결합부(31)와 축소부(33)의 단차의 크기는 상기 노즐 캡(30)이 노즐 바디(26)에 끼워졌을 때 노즐 바디(26)의 내경과 축소부(33)의 시작점 사이에 단차가 발생하지 않을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 노즐 바디(26)의 내경과 축소부(33)의 시작점의 내경이 동일하도록 구성하는 것인데, 이는 증발 물질이 증발 바디(22)에서 노즐부(25)를 통해 배출될 때 배출 통로 상에 단차에 의한 걸림 문제(와류 발생) 등이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.
특히, 상기 축소부(33)와 확대부(35)는 서로 만나는 지점을 중심으로 오리피스 구조를 갖게 된다. 이러한 오리피스 구조로 인하여 노즐 캡(30)을 통해 증발 물질이 분사될 때 분사 속도가 증가하고 분사각도도 커지게 되어 전체적으로 균일한 분사가 가능하게 된다.
이를 위해 축소부(33)와 확대부(35)는 그 단면이 도면에 예시된 바와 같이 경사면 구조를 갖도록 형성된다.
이때, 상기 축소부(33)는 확대부(35)에 비하여 경사 각도는 크게 형성되고, 배출 방향으로 길이는 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 축소부(33)를 통해 증발 물질이 배출될 때 급격히 증발 물질의 압력을 저하시키면서 속도를 증가시킨 후에 확대부(35)를 통해 확산시켜 배출하기 위한 것이다.
반대로, 확대부(35)는 상기 축소부(33)보다 경사 각도는 더 작게 하고, 배출 방향으로 길이는 더 길게 하여, 증발 물질을 안정적으로 배출 및 확산하도록 구성되는 것이 바람직하다.
확대부(35)의 경사 각도는 노즐 캡(30)의 길이 방향에 대하여 7° 정도의 경사를 갖도록 형성될 수 있다.
도 2와 도 3에 예시된 바와 같이 외곽 노즐부(25S)와 중앙 노즐부(25C) 모두 노즐 캡(30)의 내측 형상을 동일하게 구성할 수 있다. 즉, 중앙 노즐부(25C)의 확대부(35)와 외곽 노즐부(26S)의 확대부(35) 모두 7° 정도의 경사를 갖도록 형성될 수 있다. 물론, 외곽 노즐부(25S)의 확대부(35)는 중앙 노즐부(25C)의 확대부(35)의 내경 보다 크게 형성된다.
한편, 도 4에서는 노즐 캡(30)의 확대부(35)가 노즐 캡의 길이 방향 즉, 분사 방향에 대하여 8°의 경사를 갖도록 형성된 구조를 도시한 것이다.
확대부(35)의 경사 각도를 7°로 할 경우와 8°로 할 경우에 분사 특성이 달라지는데, 도 5는 이러한 분사 특성을 보여준다. 이 그래프는 동일한 노즐부의 내경을 갖고, 재질 및 온도도 동일한 조건에서 시험한 결과이다.
또한, 도 5에서는 본 발명과 달리, 노즐 캡의 내경이 전체적으로 일정한 경우인 종래 기술의 분사 특성도 함께 나타내었다.
이 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명에서와 같이 노즐 캡(30)의 내경에 축소부(33)와 확대부(35)가 형성된 경우에, 종래 기술에 비하여 증착 물질의 두께 균일도 편차가 상대적으로 일정해짐을 확인할 수 있다.
그리고 본 발명에서 확대부(35)의 경사 각도를 7°로 할 경우와 8°로 할 경우에 두께 균일도는 각각 2.99%와 3.54% 정도의 결과를 얻을 수 있었다.
이와 같이 본 발명에서와 같이 노즐 캡(30)의 내경에 축소부(33)와 확대부(35)가 형성된 경우에 두께 균일도가 상당히 낮아짐에 따라 전체적으로 기판(15)에 증착되는 증착막의 균일도도 그만큼 좋아지게 된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에서는 축소부(33)와 확대부(35)의 경사면이 직선으로 형성된 구조를 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 실시 조건에 따라서는 그 형상을 달리하여 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증착 물질 분사 장치가 도시된 결합 상태의 단면도로서, 노즐 캡(30)의 축소부(33)와 확대부(35)가 만나는 부분이 곡면으로 형성된 구조를 보여준다.
즉, 축소부(33)와 확대부(35)가 경사면으로 직선형 구조로 형성되지만 서로 만나는 부분은 곡선형 구조인 곡면부(37)로 형성되는 것이다. 이는 증발 물질이 배출될 때, 보다 완만하고 부드럽게 배출되도록 하기 위한 것이다.
한편, 상기에서는 노즐부(25)가 복수개가 형성된 구성을 중심으로 설명하였으나, 실시 조건에 따라서는 하나의 노즐부(25)를 갖는 점 증발원에도 노즐의 내측면에 축소부(33)와 확대부(35)가 형성된 구조로 구성하는 것이 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.
11 : 증착 챔버 13 : 기판 안착부
15 : 기판 17 : 증착 두께 센서
20 : 증발원 21 : 증발부
22 : 증발 바디 25 : 노즐부
25C : 중앙 노즐부 25S : 외곽 노즐부
26 : 노즐 바디 30 : 노즐 캡
31 : 결합부 33 : 축소부
35 : 확대부 37 : 곡면부

Claims (10)

  1. 증착 물질이 저장되고 가열되는 증발 바디와;
    상기 증발 바디의 일측에 하나 또는 복수 개가 형성되어 증발 물질이 배출되는 노즐 바디와;
    상기 각 노즐 바디에 결합되고, 내측 단면이 증발 물질 분사 방향으로 내경이 점차 좁아진 다음 점차 커지는 구조를 갖는 노즐 캡을 포함한 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 캡은, 상기 노즐 바디에 끼워져 결합되는 결합부와, 상기 결합부로부터 내경이 점차 좁아지도록 연결되는 축소부와, 상기 축소부로부터 내경이 점차 커지도록 연결되는 확대부를 포함한 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 결합부는 상기 노즐 바디의 바깥쪽에 끼워지도록 상기 축소부에 대하여 확대된 단차 및 내경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 노즐 바디의 내경과 상기 축소부의 시작점 내경이 동일하도록 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 축소부의 경사각은 상기 확대부의 경사각보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 확대부의 길이는 상기 축소부의 길이보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 확대부는 노즐 캡의 길이 방향에 대하여 7° 또는 8°의 경사를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 축소부와 확대부가 만나는 부분이 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  9. 증착 물질이 가열되는 증발부와;
    상기 증발부에 하나 또는 복수 개가 형성되어 증발 물질이 분사되는 부분으로서, 증발 물질 분사 방향으로 내경이 점차 좁아진 다음 점차 커지는 구조를 갖는 노즐부를 포함한 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 노즐부는 복수개가 구성되고,
    상기 노즐부들은 상대적으로 가운데 쪽에 위치되는 중앙 노즐부가 바깥쪽에 위치되는 외곽 노즐부보다 내경이 더 작게 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증착 물질 분사 장치.
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