KR20180116593A - 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치 - Google Patents

증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치에 관한 것으로서, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 주위에 설치되어 복수 개의 노즐을 가열하는 것으로; 상기 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 양측에 각각 위치되어 열을 발생시키는 양측 히터와; 상기 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 양측에 나란히 세워져서 상기 양측 히터의 바깥쪽을 지지하는 양측 외부 지지체와; 상기 양측 외부 지지체의 안쪽에서 상기 외부 지지체와 결합되어 외부 지지체와의 사이에 양측 히터를 지지하는 내부 지지체를 포함하여 구성됨으로써, 전체 노즐은 물론 개별 노즐의 하단에서 상단까지 적정 온도로 가열하는 동시에 물론 온도 균일성을 확보할 수 있고, 이에 따라 증발 물질의 배출이 보다 원활하게 이루어지게 되어 증착 장비의 성능 향상에 기여할 수 있다.

Description

증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치{Nozzle heating device for evaporation source of deposition equipment}
본 발명은 OLED 등을 제조하는 증착 장비에 관한 것으로서, 특히 다수의 노즐을 가열하는 증발원 노즐의 히팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 증착 공정은 유기물질을 증발시키고, 이렇게 증발된 유기물질을 기판에 증착시키는 공정이다.
이러한 증착 공정은 글라스 등의 기판을 증착챔버 내에 배치하고, 유기물질이 담긴 증발원(또는 도가니)을 기판에 대향하도록 배치한 후에, 증발원을 가열하여 그 내부에 저장된 유기물질을 증발시켜 기판에 증착시킴으로써 기판 상에 유기 박막을 형성하게 된다.
최근에는 기판이 대면적화 됨에 따라, 기판에 대면적 박막이 균일하게 형성되도록 점증발원 대신 선형 증발원이 사용되고 있으며, 이러한 선형 증발원은 대면적의 기판에 유기물질이 고르게 분사되도록 도가니의 상부에 다수의 노즐이 구성되어 있다.
이와 같이 선형 증발원은 다수의 노즐이 일렬로 배열되어 구성되는데, 증발 물질이 원활하게 분사될 수 있도록 노즐의 외부에도 가열 장치를 설치하여 노즐을 가열하고 있다.
그러나, 종래 기술의 노즐을 가열하는 히터 장치는 각각의 노즐을 개별적으로 가열하거나 도가니 전체를 가열하면서 노즐도 동시에 가열하도록 구성되기 때문에 노즐 가열 장치의 구조가 복잡해지고, 각 노즐들의 분사 특성에 맞게 온도를 조절하는 작업이 쉽지 않을 뿐만 아니라 노즐의 상부, 하부 등 노즐 전체의 온도 균일성을 확보하기도 어려운 문제점이 있다.
한국 등록특허 10-1578655호 한국 등록특허 10-1671757호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐의 양쪽에 노즐 가열 장치를 설치함으로써 노즐들을 적정한 온도로 설정하여 가열할 수 있고, 전체 노즐은 물론 개별 노즐의 하단에서 상단까지 온도 균일성을 확보할 수 있도록 하여 증착 장비의 성능 향상에 기여할 수 있는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치는, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 주위에 설치되어 복수 개의 노즐을 가열하는 것으로; 상기 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 양측에 각각 위치되어 열을 발생시키는 양측 히터와; 상기 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 양측에 나란히 세워져서 상기 양측 히터의 바깥쪽을 지지하는 양측 외부 지지체와; 상기 양측 외부 지지체의 안쪽에서 상기 외부 지지체와 결합되어 외부 지지체와의 사이에 양측 히터를 지지하는 내부 지지체를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 양측 히터는 각각 전기 열선이 지그재그 방식으로 연속적으로 연결된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 양측 외부 지지체는 판형 구조로 형성되고, 그 안쪽면에 각각의 히터가 지지되게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 내부 지지체는 평면 구조가 사다리 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 내부 지지체는, 일렬로 배열된 전체 노즐의 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 양측 외부 지지체의 안쪽 면에 각각 조립되는 양쪽 고정바와, 상기 노즐과 노즐 사이에서 상기 양쪽 고정바를 상호 연결하여 지지하는 연결체를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 양쪽 고정바는 각각 복수개로 이루어져 각각의 히터를 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 양쪽 고정바는 상기 히터가 통과하는 면에 히터 통과홈이 각각 구성되는 것이 바람직하다.
상기 노즐은 증발원을 구성하는 분배관의 상측에 형성될 때, 상기 외부 지지체와 내부 지지체 중 적어도 어느 한쪽은 고정 브래킷을 통해 상기 노즐 또는 분배관에 고정되게 설치되는 것이 바람직하다.
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 증발원 노즐의 히팅 장치는 일렬로 배열된 노즐의 양측에 히터 및 이를 지지하는 장치가 설치되어 구성되기 때문에 전체 노즐은 물론 개별 노즐의 하단에서 상단까지 적정 온도로 가열하는 동시에 온도 균일성을 확보할 수 있고, 이에 따라 증발 물질의 배출이 보다 원활하게 이루어지게 되어 증착 장비의 성능 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 히팅 장치가 포함된 증발원의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 히팅 장치가 포함된 증발원의 주요부 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 히팅 장치가 포함된 증발원의 측면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 히팅 장치가 도시된 주요부 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 히팅 장치가 도시된 분해 사시도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 히팅 장치가 포함된 증발원이 도시된 도면으로서, 도 1은 전체 사시도, 도 2는 주요부 확대 사시도, 도 3은 측면 구성도, 도 4는 히팅 장치의 주요부 평면도, 도 5는 히팅 장치의 분해 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 증발원(10)은 증발물질이 저장된 상태에서 가열하는 도가니(20), 좌우로 길게 배치되어 도가니(20)에서 증발된 물질을 다수의 노즐(50)로 균일하게 제공하는 분배관(30), 일렬로 배열되어 증발물질이 분사되는 다수의 노즐(50)로 이루어진다.
도 1에 도시된 증발원(10)은 선형 증발원 구조를 가진 것으로, 2개의 도가니(20)가 좌우에 구성되고, 도가니(20) 상측에 수평 방향으로 분배관(30)이 연결되며, 분배관(30) 상측에 다수의 노즐(50)들이 일렬로 배열된 구조로 이루어진다. 이러한 증발원(10) 구조는 하나의 예시이며, 실시 조건에 따라 공지의 증발원을 이용하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
증발원(10)의 외측 둘레에는 증발물질을 원활하게 증발시켜 분사할 수 있도록 히팅 장치들이 설치된다. 즉, 도가니(20)를 가열하는 도가니 히팅 장치(25), 분배관(30)을 가열하는 분배관 히팅 장치(40), 노즐(50)을 가열하는 노즐 히팅 장치(60)가 설치된다.
도가니 히팅 장치(25)는 공지의 도가니를 가열하는 히팅 장치를 이용하여 구성할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하고, 이하에서는 분배관 히팅 장치(40) 및 노즐 히팅 장치(60)에 대하여 자세히 설명한다.
먼저, 분배관 히팅 장치(40)에 대하여 설명한다.
분배관 히팅 장치(40)는 도 3에서와 같이 측면에서 보았을 때 분배관(30)의 외측 둘레를 따라 호형상 구조로 배치되는 분배관 히터(42)와, 이 분배관 히터(42)를 분배관(30)으로부터 일정 간격 이격된 상태로 지지하는 히터 지지수단(45)으로 이루어진다.
분배관 히터(42)는 전기 열선을 포함한 구성으로 이루어질 수 있으며, 이 전기 열선이 분배관(30)의 길이 방향으로 지그재그 형상 또는 U자형 구조로 연속적으로 연결되게 구성될 수 있다. 도면에 예시하지는 않았지만, 전기 열선에 전기를 인가하는 전기 인가장치 및 히터를 제어하는 수단이 추가로 구성되는 것이 바람직하고, 이러한 히팅 장치의 추가 구성 요소는 공지의 히터와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있다.
히터 지지수단(45)은, 분배관(30)의 둘레 방향으로 이어지는 분배관 히터(42)의 전기 열선을 지지하기 위해 분배관(30)의 길이 방향으로 길게 설치되고, 분배관 히터(42)를 안정적으로 지지하기 위해 분배관(30)의 원주 방향으로 복수개가 구성되는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하면, 히터 지지수단(45)은 좌측에 배치되는 분배관 히터(42)를 지지하기 위해 3열, 우측에 배치되는 분배관 히터(42)를 지지하기 위해 4열 구조로 설치된 구성을 보여준다.
이러한 히터 지지수단(45)은, 분배관(30)에서 돌출되는 마운팅 리브(32)와, 이 마운팅 리브(32)에 고정되어 상기 분배관 히터(42)를 지지하는 히터 지지체(46)와, 히터 지지체(46)와 체결 수단(49)으로 조립되어 상기 히터 지지체(46)와의 사이에 분배관 히터(42)를 고정하는 히터 고정체(48)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
마운팅 리브(32)는 분배관(30)의 외면에서 반경 방향으로 돌출되는 구조로 형성되고, 분배관(30)의 길이를 따라 길게 형성되는 것이 바람직하다.
히터 지지체(46)는 긴 사각 플레이트 구조로 형성되어 뒷면에 상기 마운팅 리브(32)에 끼워져 고정될 수 있도록 리브 삽입홈(46a)을 갖도록 구성할 수 있다. 히터 지지체(46)를 마운팅 리브(32)에 고정하는 방법은 억지 끼움, 나사 고정, 부착 고정 등 다양한 방법을 이용할 수 있다.
그리고 히터 지지체(46)의 상면에 분배관 히터(42)가 지나가는 면은 히터 설치홈(46b)이 형성될 수 있다.
히터 고정체(48)도 긴 사각 플레이트 구조로 형성되고 히터 지지체(46)와 마주하는 면에 분배관 히터(42)가 통과하는 히터 설치홈(48b)이 형성될 수 있다.
히터 고정체(48)를 히터 지지체(46)에 고정하는 체결 수단(49)은 볼트나 나사 등을 이용하여 구성할 수 있다.
이러한 히터 지지체(46)와 히터 고정체(48)는 절연성을 가지면서 열전도도가 있는 AlN 등의 세라믹 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음, 노즐 히팅 장치(60)에 대하여 설명한다.
노즐 히팅 장치(60)는, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐(50) 양측에 각각 위치되어 열을 발생시키는 양측 노즐 히터(62)와, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐(50) 양측에 나란히 세워져서 양측 노즐 히터(62)의 바깥쪽을 지지하는 양측 외부 지지체(64)와, 이 양측 외부 지지체(64)의 안쪽에서 상기 외부 지지체(64)와 체결 수단(65)으로 결합되어 외부 지지체(64)와의 사이에 양측 노즐 히터(62)를 고정하는 내부 지지체(66)를 포함하여 구성된다.
상기 양측 노즐 히터(62)는 앞서 설명한 분배관 히터(42)와 마찬가지로 각각의 전기 열선이 지그재그 방식으로 연속적으로 연결된 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 양측 외부 지지체(64)는 판형 구조로 이루어지고, 그 안쪽면에 각 노즐 히터(62)가 지지될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 외부 지지체(64)는 각 노즐 히터(62)의 상하 높이보다 더 크게 형성되어 노즐 히터(62)가 바깥쪽으로 노출되지 않도록 함으로써 안정적으로 지지함과 아울러 외부로 전달되는 열을 차단할 수 있도록 이루어진다.
상기 내부 지지체(66)는 도 4에 도시된 바와 같이 평면 구조가 사다리 모양으로 연결되게 구성되고, 구조물 안쪽에 각각의 노즐(50)이 위치되도록 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 내부 지지체(66)는, 일렬로 배열된 전체 노즐(50)의 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 양측 외부 지지체(64)의 안쪽 면에 각각 조립되는 양쪽 고정바(67)와, 상기 노즐(50)과 노즐(50) 사이에서 양쪽 고정바(67)를 상호 연결하여 지지하는 연결체(68)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
양쪽 고정바(67)와 연결체(68)는 일체로 형성하여 구성하는 것도 가능하고, 각각 형성하여 나사 조립, 접착 등의 방법으로 조립하여 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 양쪽 고정바(67)는 각각 복수개로 이루어져 각 노즐 히터(62)를 상하에서 안정적으로 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 도면에서는 한쪽에 두 개의 고정바(67)가 일정 높이를 두고 설치되는 구조를 도시하였다.
각 고정바(67)는 노즐 히터(62)가 고정되는 부분에 노즐 히터(62)가 통과하는 히터 통과홈(67a)이 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 외부 지지체(64)와 내부 지지체(66)는 서로 볼트 등의 체결 수단(65)으로 조립되어 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 상호 조립된 외부 지지체(64)와 내부 지지체(66)는 고정 브래킷(69)을 통해 노즐(50)의 하단부 또는 분배관(30)의 상측에 고정되게 설치되는 것이 바람직하다.
고정 브래킷(69)은 상호 조립된 외부 지지체(64)와 내부 지지체(66)를 노즐(50) 또는 분배관(30) 쪽에 고정할 수 있는 구조이면 실시 조건에 따라 다양하게 설계하여 실시할 수 있음은 물론이다.
한편, 외부 지지체(64)와 내부 지지체(66)는 절연성을 가지면서 열전도도가 있는 AlN 등의 세라믹 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 도가니 히팅 장치(25), 분배관 히팅 장치(40), 노즐(50) 히팅 장치(60)가 설치된 상태에서 증발원(10)의 외곽에는 각각의 히팅 장치에서 발생된 열을 냉각하기 위한 냉각 플레이트(70)가 구비되고, 이 냉각 플레이트(70)의 안쪽에는 상기 분배관 히터(42) 및 노즐 히터(62) 쪽에서 전달된 열을 분배관(30) 및 노즐(50) 쪽으로 반사시키는 리플렉터(80)가 설치될 수 있다.
냉각 플레이트(70) 및 리플렉터(80)는 공지의 구조를 이용하여 용이하게 구성할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
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.
10 : 증발원 20 : 도가니
25 : 도가니 히팅 장치 30 : 분배관
32 : 마운팅 리브 40 : 분배관 히팅 장치
42 : 분배관 히터 45 : 히터 지지수단
46 : 히터 지지체 48 : 히터 고정체
49 : 체결 수단 50 : 노즐
60 : 노즐 히팅 장치 62 : 노즐 히터
64 : 외부 지지체 66 : 내부 지지체
67 : 고정바 68 : 연결체
69 : 고정 브래킷 70 : 냉각 플레이트
80 : 리플렉터

Claims (8)

  1. 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 주위에 설치되어 복수 개의 노즐을 가열하는 것으로;
    상기 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 양측에 각각 위치되어 열을 발생시키는 양측 히터와;
    상기 일렬로 배열된 복수 개의 노즐 양측에 나란히 세워져서 상기 양측 히터의 바깥쪽을 지지하는 양측 외부 지지체와;
    상기 양측 외부 지지체의 안쪽에서 상기 외부 지지체와 결합되어 외부 지지체와의 사이에 양측 히터를 지지하는 내부 지지체를 포함한 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양측 히터는 각각 전기 열선이 지그재그 방식으로 연속적으로 연결된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 양측 외부 지지체는 판형 구조로 형성되고, 그 안쪽 면에 각각의 히터가 지지되게 설치된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 지지체는 평면 구조가 사다리 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 지지체는, 일렬로 배열된 전체 노즐의 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 양측 외부 지지체의 안쪽 면에 각각 조립되는 양쪽 고정바와, 상기 노즐과 노즐 사이에서 상기 양쪽 고정바를 상호 연결하여 지지하는 연결체를 포함한 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 양쪽 고정바는 각각 복수개로 이루어져 각각의 히터를 지지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 양쪽 고정바는 상기 히터가 통과하는 면에 히터 통과홈이 각각 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 증발원을 구성하는 분배관의 상측에 형성될 때,
    상기 외부 지지체와 내부 지지체 중 적어도 어느 한쪽은 고정 브래킷을 통해 상기 노즐 또는 분배관에 고정되게 설치된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 노즐의 히팅 장치.
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