KR20180130129A - 증발원 분배 튜브 및 이를 구비한 증착 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 증발원 분배 튜브 및 이를 구비한 증착 장비는, 증발물질이 가열되는 도가니에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관과; 상기 유입관의 상부에 연결되고, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 증발물질을 분배하는 분배 통체와; 상기 분배 통체의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐을 포함하여 구성됨으로써, 증착 물질의 분배 성능을 향상시키고 각각의 노즐을 통해 균일한 분사가 가능하도록 하여, 증착 성능 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

증발원 분배 튜브 및 이를 구비한 증착 장비{Distribution-tube of evaporation source and deposition equipment with it}

본 발명은 OLED 등을 제조하는 증착 장비에 관한 것으로서, 특히 다수의 노즐에 증착 물질을 분배하는 증발원 분배 튜브 및 이를 구비한 증착 장비에 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 증발원을 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 점 증발원 대신 선형 증발원이 사용되고 있다.

선형 증발원은 도가니의 상부에 다수의 노즐이 구성되어 대면적의 기판에 유기물질을 고르게 분사할 수 있도록 구성되어 있고, 도가니와 노즐 사이에는 분배 튜브가 구성되어 증발 물질을 각각의 노즐에 균일하게 분배하여 제공할 수 있도록 구성된다.

그러나, 종래의 선형 증발원은 분배 튜브가 전체적으로 원통형 구조로 이루어져 있기 때문에 증착 물질을 균일하게 분배하는데 한계가 있고, 이에 따라 각각의 노즐을 통해 증착 물질을 고르게 분사하는 작업도 쉽지 않는 등 증착 성능을 높이는데 한계가 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1404985호 대한민국 공개특허 10-2015-0042051호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 납작 구조로 이루어지고 측면에 노즐을 연결하여 상향 분사하도록 분배 튜브를 구성함으로써 증착 물질의 분배 성능을 향상시키고 각각의 노즐을 통해 균일한 분사가 가능하도록 하여, 증착 성능 향상에 기여할 수 있는 증발원 분배 튜브 및 이를 구비한 증착 장비를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증발원 분배 튜브는, 증발물질이 가열되는 도가니에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관과; 상기 유입관의 상부에 연결되고, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 증발물질을 분배하는 분배 통체와; 상기 분배 통체의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 유입관은 원통형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 유입관의 수평 단면적은 상기 분배 통체의 수평 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 분배 통체는 상기 노즐이 연결되는 측면을 포함한 양쪽 측면이 라운드형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 분배 통체는 상기 노즐이 연결되는 측면을 포함한 양쪽 측면에 히터를 지지하기 위한 마운팅 돌기들이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 분배 통체는 상기 노즐이 설치되는 쪽과 직교하는 일측면에 측정 홀이 형성될 수 있다.

상기 분배 통체의 내측 상면에는 격자형 리브가 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착 장비는, 증착 공간을 구성하는 증착 챔버와; 상기 증착 챔버의 내부 상측에 배치되어 기판을 지지하는 기판 지지대와; 상기 증착 챔버의 내부 하측에 배치되어 증발 물질을 가열하여 증발시키는 도가니와; 상기 도가니에 연결되는 것으로, 상기 증발원 분배 튜브를 포함하여 구성되고, 상기 도가니 및 분배 튜브는 상기 증착 챔버 내에 복수개가 나란히 설치되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 분배 튜브는 서로 반대 방향으로 기울어진 2개의 노즐을 갖되, 상기 2개의 노즐은 수직 방향에 대한 각각의 경사각이 다른 분배 튜브와 인접한 노즐 보다 인접하지 아니한 노즐이 더 크게 형성되는 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 증발원 분배 튜브 및 이를 구비한 증착 장비는, 분배 튜브가 납작 구조로 이루어지고 측면에 노즐을 연결하여 상향 분사하도록 구성되기 때문에 도가니에서 증발되어 유입되는 증착 물질이 분배 통체 내에서 고르게 퍼지면서 측면에 연결된 각각의 노즐을 통해 균일하게 분배되면서 분사될 수 있게 되어, 결과적으로 증착 성능 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 분배 튜브를 구비한 증착 장비가 도시된 내부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 분배 튜브가 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 분배 튜브가 도시된 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 분배 튜브가 도시된 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 분배 튜브가 도시된 아래 방향에서 본 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 분배 튜브를 구비한 증착 장비가 도시된 내부 구성도이다.

도 1을 참조하면, 증착 챔버(10)의 내측 상부에는 기판(S)을 지지하는 기판 지지대(12)가 구성되고, 하부에는 증착 물질을 증발시켜 공급하는 증발원(20)이 위치된다.

기판 지지대(12)는 정전 척 등을 이용하여 기판(S)을 고정하는 부분으로서, 통상 증착 패턴이 형성되어 있는 마스크와 합착된 기판을 고정하도록 구성된다. 이러한 기판 지지대(12)의 구성은 증착 장비의 주요 구성 부분으로 널리 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

증발원(20)은 내부에 저장된 증착 물질을 가열하여 증발시키는 도가니(25)와, 이 도가니(25)의 상부에 연결되어 증발된 물질을 각각의 노즐(50)로 균일하게 분배하여 기판 지지대(12) 방향으로 분사하도록 하는 분배 튜브(30)로 구성된다.

도가니(25)는 그 내부에 저장된 증착 물질을 가열하여 증발시킬 수 있도록 구성된 것으로, 공지의 여러 구조의 도가니(25)를 채택하여 구성할 수 있다.

분배 튜브(30)는 크게 유입관(32), 분배 통체(34), 복수개의 노즐(50)을 포함하여 구성된 것으로, 이러한 분배 튜브(30)에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.

이와 같은 도가니(25) 및 분배 튜브(30)는 증착 챔버(10) 내에 복수개가 설치되어 구성될 수 있는데, 도 1에서는 2개의 도가니(25) 및 2개의 분배 튜브(30)가 나란히 설치된 구성을 보여주고 있다.

이제, 분배 튜브(30)에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 분배 튜브가 도시된 도면들로서, 도 2는 사시도, 도 3은 정면도, 도 4는 정단면도, 도 5는 저면 방향 단면도이다.

분배 튜브(30)는, 증발물질이 가열되는 도가니(25)에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관(32)과, 이 유입관(32)의 상부에 연결되고 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성되어 증발물질을 분배하는 분배 통체(34)와, 이 분배 통체(34)의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐(50)을 포함하여 구성된다.

먼저, 유입관(32)은 하부와 상부가 개방된 원통형상으로 이루어져 도가니(25)와 분배 통체(34)를 연결하도록 구성된다.

본 실시예에서는 원통형상으로 이루어진 유입관(32)을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 도가니(25)의 형상과 조건에 따라 사각통형, 오각통형 등 다각통형 구조로 변경하여 구성할 수 있다.

다만, 유입관(32)의 크기는 분배 통체(34)의 크기보다 작게 형성되는 것이 바람직한 바, 유입관(32)의 수평 단면적은 분배 통체(34)의 수평 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

다음, 분배 통체(34)는 전체적으로 육면체 형상의 통형 구조로 이루어지되, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어진다. 즉, 수평 면적이 넓게 형성되어 도가니(25)에서 증발한 물질이 전체적으로 균일하게 확산된 상태에서 각각의 노즐(50)을 통해 균일하게 분사될 수 있도록 구성되는 것이다.

이러한 분배 통체(34)의 납작 구조는 도 4와 도 5를 참고하면 전후 방향의 길이(L)와 좌우 방향의 길이(W)가 높이(H) 보다 2배 이상으로 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 분배 통체(34)는 노즐(50)들이 연결되는 측면을 포함한 양쪽 측면(도면상 전면과 후면)이 라운드형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 양측면 라운드형 구조는 분배 통체(34) 내로 유입된 증발물질의 와류 형성을 최소화하면서 노즐(50) 쪽으로 원활하게 유동하도록 유도하기 위한 것이다.

또한, 분배 통체(34)에는 양쪽 측면(도면상 전면과 후면)에 히터를 지지하기 위한 마운팅 돌기(35)들이 형성될 수 있다. 즉, 분배 통체(34) 외측에는 도가니(25)에서 가열되어 유입된 증발 물질을 적절한 온도로 가열하기 위해 히터가 설치되는데, 마운팅 돌기(35)에 히터를 구성하는 열선(36)을 감아서 설치할 수 있도록 구성될 수 있는 것이다.

도 2에서 마운팅 돌기(35)를 이용한 열선(36)의 배치 구조는 하나의 예시이며, 실시 조건에 따라 다양한 열선 배치 구조로 변경하여 구성하는 것도 가능하다. 또, 와이어형 열선 구조에 한정되지 않고, 다른 형태의 전열 히터도 마운팅 돌기(35)를 통해 지지하도록 구성할 수도 있다.

또한, 분배 통체(34)는 좌우 양쪽에 증착 챔버(10) 내의 지지 구조물에 고정하여 설치할 수 있도록 설치 브래킷(37)들이 구성되는 것이 바람직하며, 한쪽, 즉 노즐(50)이 설치되는 쪽과 직교하는 일측면에 증발 물질의 양을 측정하기 위한 측정 홀(38)이 형성될 수 있다. 이때 측정 홀(38) 앞쪽에는 두께 센서(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 분배 통체(34) 내에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 각 노즐(50)의 입구 쪽에 증발물질을 노즐(50) 쪽으로 유도하는 유도 가이드(40)가 설치되는 것이 바람직하다.

유도 가이드(40)는 노즐(50)의 입구 양쪽에 나란히 세워진 격벽 구조로 이루어질 수 있는데, 2개의 격벽이 평형하게 설치되어 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 유도 가이드(40)는 분배 통체(34)의 내측 상부면과 노즐(50)이 연결된 면에는 부착되어 고정되고, 하부면은 적어도 일부분이 유입관(32)에서 유입되는 증발 물질이 원활하게 유입될 수 있도록 고정되지 않고 떠있는 구조로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 분배 통체(34)의 내측 상면에는 도 5에 도시된 바와 같이 강성 보강을 위한 격자형 리브(45)가 구성되는 것이 바람직하다. 분배 통체(34)는 큰 면적의 납작 통형 구조로 이루어짐에 따라 내부의 증발열과 외부의 히터의 열에 의해 쉽게 변형될 수 있다. 따라서 분배 통체(34)의 내측 상면에 격자형 리브(45)를 설치함으로써 뒤틀리는 등의 변형을 방지할 수 있게 된다.

이러한 격자형 리브(45)는 별도의 격자 구조물을 용접 등의 방법으로 분배 통체(34) 내측에 설치할 수 있고, 실시 조건에 따라서는 분배 통체(34)를 성형할 때 리브를 일체로 형성하여 구성할 수도 있다. 또한 격자형 구조에 한정되지 않고, 일자형, 원형 등 다양한 구조로 변경하여 분배 통체(34)의 강성을 보강하는 것도 가능하다.

다음, 노즐(50)은 분배 통체(34)의 측면에 일정 정도 길게 연결되어 기판 지지대(12)를 향하여 상측 방향으로 절곡된 구조로 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 노즐(50)은 노즐관(52) 끝단에 노즐 캡(54)을 씌워서 분사 각, 분사 형태 등을 개선할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

도면에 예시된 본 실시예에서 각각의 분배 튜브(30)는 서로 반대 방향으로 기울어진 2개의 노즐(50)을 갖도록 구성되는데, 도 1 및 도 3을 참조하면, 다른 분배 튜브(30)와 인접한 노즐(50A)의 수직 방향에 대한 경사각(α) 보다 인접하지 아니한 노즐(50B)의 수직 방향에 대한 경사각(β)이 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 노즐(50)의 각도 설정은 좌우 양쪽 끝에 위치된 노즐(50)의 경사각(β)을 더 크게 함으로서 전체적으로 기판(S)에 증발 물질을 균일하게 제공할 수 있도록 하기 위한 것이다.

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 : 증착 챔버 12 : 기판 지지대
20 : 증발원 25 : 도가니
30 : 분배 튜브 32 : 유입관
34 : 분배 통체 35 : 마운팅 돌기
36 : 열선 37 : 설치 브래킷
38 : 측정 홀 40 : 유도 가이드
45 : 격자형 리브 50, 50A, 50B : 노즐
52 : 노즐관 54 : 노즐 캡

Claims (9)

1. 증발물질이 가열되는 도가니에 연결되어 증발물질이 유입되는 유입관과;
   상기 유입관의 상부에 연결되고, 수직 단면적보다 수평 단면적이 더 크게 형성된 납작 구조로 이루어져 증발물질을 분배하는 분배 통체와;
   상기 분배 통체의 측면 쪽에 연결되어 증발물질이 분사되는 복수개의 노즐을 포함한 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유입관은 원통형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 유입관의 수평 단면적은 상기 분배 통체의 수평 단면적보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배 통체는 상기 노즐이 연결되는 측면을 포함한 양쪽 측면이 라운드형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배 통체는 상기 노즐이 연결되는 측면을 포함한 양쪽 측면에 히터를 지지하기 위한 마운팅 돌기들이 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배 통체는 상기 노즐이 설치되는 쪽과 직교하는 일측면에 측정 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배 통체의 내측 상면에는 격자형 리브가 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비의 증발원 분배 튜브.
8. 증착 공간을 구성하는 증착 챔버와;
   상기 증착 챔버의 내부 상측에 배치되어 기판을 지지하는 기판 지지대와;
   상기 증착 챔버의 내부 하측에 배치되어 증발 물질을 가열하여 증발시키는 도가니와;
   상기 도가니에 연결되는 것으로, 상기 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 증발원 분배 튜브를 포함하여 구성되고,
   상기 도가니 및 분배 튜브는 상기 증착 챔버 내에 복수개가 나란히 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 증착 장비.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 분배 튜브는 서로 반대 방향으로 기울어진 2개의 노즐을 갖되, 상기 2개의 노즐은 수직 방향에 대한 각각의 경사각이 다른 분배 튜브와 인접한 노즐 보다 인접하지 아니한 노즐이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 증착 장비.

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