KR20200048410A

KR20200048410A - 다중 증착 장치

Info

Publication number: KR20200048410A
Application number: KR1020180130492A
Authority: KR
Inventors: 송준환
Original assignee: 주식회사 선익시스템
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-05-08
Also published as: KR102141853B1

Abstract

다중 증착 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 증착 공간이 마련되고 상기 증착 공간 상에 기판이 로딩되며, 상기 기판에 대향하여 원의 중심에서 동일 반경 상에 원형으로 배치되는 복수의 증발원 수용부가 구비되는 증착 챔버와; 상기 복수의 증발원 수용부 중 일부에 수용되며, 금속 물질이 수용되는 도가니를 구비하고 고온으로 가열하는 금속 증발원와; 상기 복수의 증발원 수용부 중 나머지에 수용되며, 유기물이 수용되는 도가니는 구비하고 상기 금속 증발원에 비해 상대적으로 낮은 온도로 가열하는 유기물 증발원과; 상기 금속 증발원의 상단을 커버하는 방착 공간이 형성되고 상기 금속 증발원의 상단에 상응하여 개구부가 형성되며, 상기 금속 증발원이 수용되는 상기 증발원 수용부의 상부에 결합되는 방착 커버를 포함하는, 다중 증착 장치가 제공된다.

Description

다중 증착 장치{DEPOSITION APPARATUS FOR MULTIPLE EVAPORATION}

본 발명은 다중 증착 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유기물 증발원과 금속 증발원이 같이 배치되는 다중 증착 장치에서 기체 상의 금속 물질이 증착 챔버의 내부 또는 다른 증발원을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 다중 증착 장치에 관한 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.

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 증착챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원을 기판에 대향 배치하고, 증발원 내에 담긴 증발물질을 증발시켜 증발된 증발물질을 분사함으로써 기판 상에 유기박막을 증착하는 방식으로 이루어진다.

일반적으로, 증발물질을 수용하는 용기인 증발원은 형상에 따라 점증발원, 선형 증발원 등으로 구분된다. 증발원의 사용은 증착공정의 조건, 기판의 조건 또는 형성될 유기박막의 형태 등을 고려하여 결정된다.

증착공정이 진행됨에 따라 증발원 내부의 증발물질의 양이 적정량 이하로 줄어들면, 새로운 증발원으로 교체해야 하는데, 증발원을 교체할때마다 증착챔버 내의 진공 상태를 해제한 후, 새로운 증발원을 장착하고 다시 증착챔버 내부를 진공 상태로 조성하여야 하므로 증발원의 교체, 충진에 의한 증착 장치의 가동 중지가 불가피하다.

따라서, 증발원의 교체, 충진에 의한 증착 설비의 가동 중지를 최대한 줄이기 위해 복수 개의 증발원을 내부에 배치한 형태의 다중 증착 장치를 사용하기도 한다.

그리고, 이러한 다중 증착 장치에는 하나의 증착 챔버 내부에 유기 물질의 증발을 통해 유기물을 증착하기 위한 유기물 증발원, 금속 물질의 증발을 통해 금속 물질을 증착하기 위한 금속 증발원이 같이 배치되는 경우가 있다.

그런데, 유기 물질의 증발온도 보다 훨씬 큰 증발온도를 갖는 금속 물질이 증발하는 경우 확산성이 매우 좋기 때문에 증착 챔버 내부를 오염시키고 다른 증발원으로 이동하면서 다른 증착물질을 오염시키는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1323029호(2013. 10. 29 등록)

본 발명은 유기물 증발원과 금속 증발원이 같이 배치되는 다중 증착장치에서 금속 증발원에서 증발되는 금속 물질이 기판을 향하도록 유도하여 증착 챔버의 내부 또는 다른 증발원을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 다중 증착 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 증착 공간이 마련되고 상기 증착 공간 상에 기판이 로딩되며, 상기 기판에 대향하여 원의 중심에서 동일 반경 상에 원형으로 배치되는 복수의 증발원 수용부가 구비되는 증착 챔버와; 상기 복수의 증발원 수용부 중 일부에 수용되며, 금속 물질이 수용되는 도가니를 구비하고 고온으로 가열하는 금속 증발원와; 상기 복수의 증발원 수용부 중 나머지에 수용되며, 유기물이 수용되는 도가니는 구비하고 상기 금속 증발원에 비해 상대적으로 낮은 온도로 가열하는 유기물 증발원과; 상기 금속 증발원의 상단을 커버하는 방착 공간이 형성되고 상기 금속 증발원의 상단에 상응하여 개구부가 형성되며, 상기 금속 증발원이 수용되는 상기 증발원 수용부의 상부에 결합되는 방착 커버를 포함하는, 다중 증착 장치가 제공된다.

상기 다중 증착 장치는, 상기 복수의 증발원 수용부가 서로 격리되도록 상기 원의 중심에서 방사상으로 연장되는 방착 플레이트를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 원의 중심에 배치되며, 방사상으로 복수의 슬릿이 형성되어 상기 방착 플레이트의 일단이 선택적으로 삽입되어 고정되는 고정 블록을 더 포함할 수 있다.

상기 금속 물질의 증발입자가 상기 기판으로 유도되도록 상기 개구부의 외주를 따라 상향으로 연장되어 가이드 튜브를 더 포함할 수 있다.

상기 방착 커버를 상부에 대향하여 배치되어 상기 방착 커버의 상단을 냉각하는 냉각 플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 증발원 수용부의 상단을 커버하는 돔 형태의 커버 돔과, 일단이 상기 커버 돔에 결합되는 회전 로드와, 상기 회전 로드의 타단에 결합되는 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 구동부을 포함하는 증발원 셔터를 더 포함하며, 상기 회전축의 회전에 따라 상기 복수의 증발원 수용부를 선택적으로 개폐할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유기물 증발원과 금속 증발원이 같이 배치되는 다중 증착장치에서 금속 증발원에서 증발되는 금속 물질이 기판을 향하도록 유도하여 증착 챔버의 내부 또는 다른 증발원을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 증착 장치를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 증착 장치의 증발원 배치 상태를 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 증착 장치의 방착 커버를 도시한 도면.

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.

이하, 본 발명에 따른 증발물질 공급장치 및 이를 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 증착 장치를 간략히 도시한 도면이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 증착 장치의 증발원 배치 상태를 도시한 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 증착 장치의 방착 커버를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4에는, 기판(10), 기판 로딩부(12), 증착 챔버(14), 증착 공간(16), 증발원 수용부(18), 금속 증발원(20), 유기물 증발원(22), 금속 물질 도가니(24), 히터(26, 30), 유기물 도가니(28), 방착 커버(32), 방착 공간(33), 가이드 튜브(34), 개구부(35), 방착 플레이트(36), 슬릿(37), 고정 블록(38), 증발원 셔터(40), 커버 돔(42), 회전 로드(44), 회전축(46), 고정부(48), 쿨링 플레이트(50)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 다중 증착 장치는, 내부에 증착 공간(16)이 마련되고 상기 증착 공간(16) 상에 기판(10)이 로딩되며, 상기 기판(10)에 대향하여 원의 중심에서 동일 반경 상에 원형으로 배치되는 복수의 증발원 수용부(18)가 구비되는 증착 챔버(14)와; 상기 복수의 증발원 수용부(18) 중 일부에 수용되며, 금속 물질이 수용되는 도가니를 구비하고 고온으로 가열하는 금속 증발원(20)와; 상기 복수의 증발원 수용부(18) 중 나머지에 수용되며, 유기물이 수용되는 도가니는 구비하고 상기 금속 증발원(20)에 비해 상대적으로 낮은 온도로 가열하는 유기물 증발원(22)과; 상기 금속 증발원(20)의 상단을 커버하는 방착 공간(33)이 형성되고 상기 금속 증발원(20)의 상단에 상응하여 개구부(35)가 형성되며, 상기 금속 증발원(20)이 수용되는 상기 증발원 수용부(18)의 상부에 결합되는 방착 커버(32)를 포함한다.

증착 챔버(14)는 내부에 증착 공간(16)이 마련되며 증착 공간(16) 상에 기판(10)이 로딩된다. 로딩되는 기판(10)에 대향하여서는 원의 중심에서 동일 반경 상에 원형으로 배치되는 복수의 증발원 수용부(18)가 구비된다. 복수의 증발원 수용부(18)가 원형을 이루어 배치되는데, 이 원의 중심은 복수의 증발원 수용부(18)가 형성하는 가상의 원의 중심을 의미한다. 따라서, 각 증발원 수용부(18)는 원의 중심에서 방사상에 위치하게 된다.

기판 로딩부(12)는 증착 챔버(14)의 증착 공간(16) 상의 상부에 위치할 수 있으며, 증착 챔버(14)로 로딩된 기판(10)은 기판 로딩부(12)에 안착되어 증착면이 증착 공간(16)의 하부를 향하게 된다.

증발원 수용부(18)는 후술할 유기물 증발원(22)이나 금속 증발원(20)이 수용되는 공간으로, 본 실시예에서는 증착 공간(16)의 하부 바닥면에 증발원이 삽입되어 수용될 수 있도록 함입된 형태로 증발원 수용부(18)를 형성하였다.

금속 증발원(20)은, 복수의 증발원 수용부(18) 중 일부에 수용되며, 금속 물질이 수용되는 도가니(24)를 구비하고 금속 물질을 히터(26) 등에 의해 고온으로 가열한다.

반면, 유기물 증발원(22)은, 복수의 증발원 수용부(18) 중 나머지에 수용되며, 유기물이 수용되는 도가니(28)를 구비하고 금속 증발원(20)에 비해 상대적으로 낮은 온도로 히터(30) 등에 의해 가열한다.

본 실시예에 따른 다중 증착 장치는, 금속 물질을 증착하는 금속 증발원(20)과 유기 물질을 증착하는 유기물 증발원(22)이 공존한다. 유기 물질의 증발을 위해서 유기물 증발원(22)은 도가니를 대략 300℃ 정도로 가열하는 반면, 전극 등의 금속 박막을 증발에 의해 형성하는 경우에는 마그네슘(Mg)은 500~600℃, 은(Ag)은 1000℃ 이상, 알루미늄(Al)은 1000℃ 내외에서 도가니를 고온으로 가열하게 된다.

방착 커버(32)는, 금속 증발원(20)의 상단을 커버하는 방착 공간(33)이 형성되고 금속 증발원(20)의 상단에 상응하여 개구부(35)가 형성되며, 금속 증발원(20)이 수용되는 증발원 수용부(18)의 상부에 결합된다.

금속 증발원(20)의 가열 온도는 유기물 증발원(22)에 비해 상대적으로 매우 높고 재료적 특성 때문에 금속 물질의 증발 양상과 유기 물질의 증발 양상이 매우 다르고, 금속 증발원(20)에서 발산하는 열이 기판(10)이나 유기물 증발원(22)에 도달하여 온도 간섭이 일어날 우려가 있다.

금속 증발원(20)에서 증발된 기체 상태의 금속 물질의 증발입자는 매우 고온이어서 확산성이 크기 때문에 금속 증발원(20) 상단에서 횡방향으로 많은 확산이 일어날 수 있다. 횡방향으로 확산된 금속 물질의 증발입자는 증착 공간(16) 내부에 오염을 일으킬 뿐만 아니라 다른 증발 물질에 도달하여 증발 물질을 오염시킬 수 있다. 또한, 금속 증발원(20)에서 매우 고온으로 금속 물질을 가열하기 때문에 고온의 열이 인접 증발원에 도달하여 온도 간섭을 일으킬 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 유기물 증발원(22)과는 별도로 금속 증발원(20) 상단에 방착 커버(32)를 두어 금속 물질의 증발입자가 횡방향으로 확산되는 것을 감소시키고 기판(10)으로의 도달을 유도하는 한편 인접 증발원으로 열의 이동을 감소시켜 온도 간섭을 최소화한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 방착 커버(32)에는 금속 증발원(20)의 상단을 커버하는 방착 공간(33)이 형성되어 있는데, 금속 증발원(20)의 상단에 상응하는 방착 공간(33) 상부에 개구부(35)를 형성하였다. 이에 따라, 금속 증발원(20)에서 토출되는 금속 물질의 증발입자는 방착 공간(33) 내부를 매운 상태에서 서서히 개구부(35)를 통해 기판(10)을 향하여 분출된다. 방착 공간(33)을 형성함에 따라 금속 증발원(20)에서 토출된 금속 물질의 증발입자는 횡방향으로 확산되지 않고 일정 압력 상태에서 개구부(35)를 통해 기판(10)을 향하게 된다.

한편, 금속 증발원(20)에 의해 가열되는 금속 물질에 따라서는 확산성이 매우 커서 방착 커버(32)의 개구부(35)를 통과하면서 다시 횡방향으로 확산이 일어나는 경우가 있다. 이렇게 확산성이 매우 큰 금속 물질에 대해서는 도 4에 도시된 바와 같이 확산성이 매우 큰 금속 물질의 증발입자가 기판(10)으로 유도되도록 개구부(35)의 외주를 따라 상향로 연장되어 가이드 튜브(34)를 결합할 수 있다. 일정 길이로 연장된 가이드 튜브(34)에 의해 토출되는 금속 물질의 증발입자가 방향성을 갖게 되어 기판(10)으로 유도를 용이하게 할 수 있다.

방착 커버(32)에는 증착 챔버(14)의 결합을 위해 고정부(48)가 구비될 수 있으며, 고정부(48)을 통해 방착 커버(32)를 증발원 수용부(18) 상단에 선택적으로 결합될 수 있다.

그리고, 금속 증발원(20)의 고온의 열을 냉각하기 위해 방착 커버(32)를 상부에 대향하여 방착 커버(32)의 상단을 냉각하는 냉각 플레이트(50)를 배치할 수 있다. 상술한 바와 같이 금속 증발원(20)에서 발생하는 열이 매우 높아 인접 증발원에 온도 간섭을 줄 수 있으므로 방착 커버(32)의 상단에 냉각 플레이트(50)를 두어 냉각함으로 온도 간섭을 최소화할 수 있다.

방착 플레이트(36)는 복수의 증발원 수용부(18)가 서로 격리되도록 원의 중심에서 방사상으로 연장되어 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 방착 플레이트(36)가 원의 중심에서 방사상으로 배치되어 각 증발원 수용부(18)에 수용된 유기물 증발원(22) 또는 금속 증발원(20)을 열적으로나 공간적으로 구획한다.

방착 플레이트(36)는 얇은 판 형태로서 각 증발원에서 토출되는 증발입자가 인접 증발원으로 도달되는 것을 최소화함과 아울러 기판(10)으로 증발입자의 도달을 유도하며, 각 증발원에서 발생한 열의 이동을 제한하는 역할을 한다.

고정 블록(38)은, 증발원 수용부(18)가 형성하는 원의 중심에 배치되며, 방사상으로 복수의 슬릿(37)이 형성되어 방착 플레이트(36)의 일단이 선택적으로 삽입되어 고정된다.

도 2를 참조하면, 금속 증발원(20)에 방착 커버(32)가 결합된 경우 금속 증발원(20)과 이에 인접한 유기물 증발원(22) 사이의 격리 필요성이 없기 때문에 방착 플레이트(36)를 배치하지 않을 수 있다. 따라서, 고정 블록(38)을 통하여 방착 플레이트(36)를 선택적으로 설치할 수 있도록 구성하였는데, 고정 블록(38)에는 방사상으로 다수의 슬릿(37)이 형성되어 있고, 방착 플레이트(36)의 일단을 슬릿(37)에 선택적으로 꽂아 배치함으로써 방착 플레이트(36)를 선택적으로 설치할 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 증착 장치는, 복수의 증발원 수용부(18)의 상단을 커버하는 돔 형태의 커버 돔(42)과, 일단이 커버 돔(42)에 결합되는 회전 로드(44)와, 회전 로드(44)의 타단에 결합되는 회전축(46)과, 회전축(46)을 회전시키는 구동부을 포함하는 증발원 셔터(40)를 더 포함할 수 있다.

다중 증착 장치에 있어 증발물질을 기판(10)에 선택적으로 증착할 수 있는데, 증발원 셔터(40)를 둠으로써 증착을 수행하는 증발원을 선택할 수 있도록 하였다. 즉 사용하지 않는 증발원은 증발원 셔터(40)를 이용하여 그 상단을 폐쇄하고 증착을 수행하는 증발원은 증발원 셔터(40)를 개방하여 증착을 수행하게 된다.

본 실시예에 따른 증발원 셔터(40)는 커버 돔(42), 회전 로드(44), 회전축(46) 및 구동부(미도시)를 구비하는데, 구동부의 작동에 따라 회전축(46)이 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 회전로드가 회전하게 되고, 회전로드의 단부에 결합되는 돔 형태의 커버 돔(42)이 정방향 또는 역방향으로 회전 이동하면서 증발원 수용부(18)의 상단을 커버하거나 개방하게 된다.

상기에는 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.

10: 기판 12: 기판 로딩부
14: 증착 챔버 16: 증착 공간
18: 증발원 수용부 20: 금속 증발원
22: 유기물 증발원 24: 금속 물질 도가니
26, 30: 히터 28: 유기물 도가니
32: 방착 커버 33: 방착 공간
34: 가이드 튜브 35: 개구부
36: 방착 플레이트 37: 슬릿
38: 고정 블록 40: 증발원 셔터
42: 커버 돔 44: 회전 로드
46: 회전축 48: 고정부
50: 쿨링 플레이트

Claims

내부에 증착 공간이 마련되고 상기 증착 공간 상에 기판이 로딩되며, 상기 기판에 대향하여 원의 중심에서 동일 반경 상에 원형으로 배치되는 복수의 증발원 수용부가 구비되는 증착 챔버와;
상기 복수의 증발원 수용부 중 일부에 수용되며, 금속 물질이 수용되는 도가니를 구비하고 고온으로 가열하는 금속 증발원와;
상기 복수의 증발원 수용부 중 나머지에 수용되며, 유기물이 수용되는 도가니는 구비하고 상기 금속 증발원에 비해 상대적으로 낮은 온도로 가열하는 유기물 증발원과;
상기 금속 증발원의 상단을 커버하는 방착 공간이 형성되고 상기 금속 증발원의 상단에 상응하여 개구부가 형성되며, 상기 금속 증발원이 수용되는 상기 증발원 수용부의 상부에 결합되는 방착 커버를 포함하는, 다중 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 증발원 수용부가 서로 격리되도록 상기 원의 중심에서 방사상으로 연장되는 방착 플레이트를 더 포함하는, 다중 증착 장치.
제2항에 있어서,
상기 원의 중심에 배치되며, 방사상으로 복수의 슬릿이 형성되어 상기 방착 플레이트의 일단이 선택적으로 삽입되어 고정되는 고정 블록을 더 포함하는, 다중 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 물질의 증발입자가 상기 기판으로 유도되도록 상기 개구부의 외주를 따라 상향으로 연장되어 가이드 튜브를 더 포함하는, 다중 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 방착 커버를 상부에 대향하여 배치되어 상기 방착 커버의 상단을 냉각하는 냉각 플레이트를 더 포함하는, 다중 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 증발원 수용부의 상단을 커버하는 돔 형태의 커버 돔과, 일단이 상기 커버 돔에 결합되는 회전 로드와, 상기 회전 로드의 타단에 결합되는 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 구동부을 포함하는 증발원 셔터를 더 포함하며,
상기 회전축의 회전에 따라 상기 복수의 증발원 수용부를 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는, 다중 증착 장치.