KR20200082590A - 증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치 - Google Patents

증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치 Download PDF

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Abstract

증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원은, 기판에 증착되는 증착물질이 내부에 충전되는 다수의 크루시블(crucible)을 구비하는 증착원 본체; 단부가 증착원 본체의 외측으로 노출되게 마련되되 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되며, 크루시블들과 개별적으로 연통되어 해당 크루시블 내의 증착물질을 기판으로 분사하는 다수의 노즐(nozzle); 및 노즐들의 주변에 마련되며, 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 개별 노즐에서 나오는 증착물질을 매칭(matching)해서 센싱(sensing)하는 증착물질 매칭 센싱부를 포함한다.

Description

증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치{Source and glass deposition apparatus with the same}
본 발명은, 증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공하기 위해 다수의 노즐이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되는 구조에서도 개별 노즐에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱할 수 있는 증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다. 이러한 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
이 중에서 유기전계발광소자, 예컨대 OLED는 빠른 응답속도, 기존의 LCD보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 최근 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.
다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.
이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 캐소드로는 Lie-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
도 1에 도시된 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.
도 1에 도시된 유기전계발광소자를 만들기 위해, 즉 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하기 위해 평판표시소자용 기판 증착장치가 적용된다.
진공 증착 방식(thermal evaporation)이 적용되는 평판표시소자용 기판 증착장치, 즉 OLED 증착장치에는 기판을 향해 증착물질을 분사하는 증착원(source)이 마련된다. 최근에는 박막 두께의 균일성(uniformity) 확보, 컨트롤(control) 장치의 단순화, 그리고 챔버(chamber)의 볼륨(volume) 축소를 위해 리니어 타입(linear type)의 증착원, 즉 선형 증착원이 적용된다.
도 2는 종래기술에 따른 선형 증착원의 개략적인 구조도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 3에서 개별 증착원에 대한 증착물질의 균일도 측정을 위한 도면이다.
이들 도면에 도시된 것과 같이 예컨대 3개의 제1 내지 제3 증착원(10~30)이 적용된 OLED 증착장치를 통해 고해상도(High PPI) 소자를 제작하기 위해서는 마스크에 의해서 생기는 쉐도우(Shadow)의 크기를 최소화할 필요가 있다. 제1 내지 제3 증착원(10~30)들에는 하나 혹은 다수의 노즐(11~31)들이 마련된다.
이와 같은 제1 내지 제3 증착원(10~30)을 통해 실제 소자를 제작할 때는 대부분의 경우, 제1 내지 제3 증착원(10~30)에서 나오는 증착물질이 기판에 동시에 증착된다.
이때, 제1 내지 제3 증착원(10~30) 중 하나의 개별 증착원(소스)의 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도(전체 영역에서 얼마나 균일하게 같은 두께로 증착되는지)를 측정하거나 개별 증착원의 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께가 얼마인지 확인할 필요가 있다.
이러한 필요성이 있을 때, 예컨대 개별 증착원이 제3 증착원(30)인 경우에 대해 설명하면, 도 4처럼 제1 및 제2 증착원(10,20)을 셔텨(51,52)로 막고 제3 증착원(30)의 노즐(31)에서 나오는 증착물질만 기판에 증착되게 한 뒤, 기판에 증착되는 두께와 균일도를 확인하는 방법을 사용할 수 있다.
이와 같은 방식에서 셔텨(51,52)의 형태는 증착원 1개에서 나오는 물질을 충분히 가릴 수 있을 정도 크기의 직사각형 판 형태면 그것으로 충분하며, 이러한 모양의 셔텨(51,52)를 좌우로 움직이면서 위치 제어를 할 수 있다.
한편, OLED 증착장치에서 예컨대, 650mm ㅧ 750mm의 5.5GQ급 기판, 즉 도 2의 기판 폭이 650mm이고, 도 3의 기판 길이가 750mm인 기판을 사용하는 경우, 기판과 증착원(10~30)의 노즐(11~31) 사이의 거리인 기판과 노즐 사이거리(TS, target ?? substrate distance)가 350mm~600mm 수준이고, 가장 왼쪽 노즐(11)과 가장 오른쪽 노즐(31) 사이의 거리인 노즐간 거리(NTN, Nozzle to Nozzle Distance)는 500mm~800mm 수준이다.
기판 크기, 혹은 TS와 NTN에 따라 다를 수 있겠지만 위와 같은 조건에서 가장 왼쪽에서 방출되면서 기판의 오른쪽 단부 쪽으로 입사되는 증착물질의 입사각(A1,A2)이 도 2 및 도 3의 5.5GQ급 기판에서 대략 71~56도 수준의 값을 갖는 것으로 계산되는 데, 이러한 입사각(A1,A2)을 작게 할수록 고해상도 소자를 제작할 수 있는 것으로 알려져 있다.
다시 말해, 기판에 입사되는 입사각은 도 2와 같은 증착원(10) 1개의 입장에서 NTN에 의해서 기판의 폭 방향으로 계산되는 입사각(A1)과, 증착원(10~30) 3개(일반적으로 3개가 사용됨)에서 증착원(10~30) 간격(약 140~170mm 정도 이격 설치)에 의해서 생기는 기판의 길이 방향 입사각(A2) 2개가 존재하는데, 이와 같은 두 방향 입사각(A1,A2)을 줄일수록, 특히 최대 입사각을 줄일수록 고해상도 소자를 제작할 수 있다는 점을 고려해보면 도 2 내지 도 4처럼 노즐(11~31)을 이격시키기 않고, 다수의 노즐(미도시)이 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되게 하는 것이 공정상 유리할 수 있다.
이처럼 다수의 노즐이 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되게 하면 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공할 수 있을 것이라 예상된다. 다만, 다수의 노즐, 예컨대 3개의 노즐이 가상의 한 점을 축심으로 모여 있는 증착원을 적용할 경우, 개별 노즐에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱하기가 실질적으로 용이하지 않다는 점을 고려해볼 대, 이를 해결하기 위한 기술개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2006-0063602호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공하기 위해 다수의 노즐이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되는 구조에서도 개별 노즐에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱할 수 있으며, 이로 인해 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께가 얼마인지 용이하게 확인할 수 있는 증착원 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 증착되는 증착물질이 내부에 충전되는 다수의 크루시블(crucible)을 구비하는 증착원 본체; 단부가 상기 증착원 본체의 외측으로 노출되게 마련되되 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되며, 상기 크루시블들과 개별적으로 연통되어 해당 크루시블 내의 증착물질을 상기 기판으로 분사하는 다수의 노즐(nozzle); 및 상기 노즐들의 주변에 마련되며, 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질을 매칭(matching)해서 센싱(sensing)하는 증착물질 매칭 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원이 제공될 수 있다.
상기 증착물질 매칭 센싱부는, 상기 다수의 노즐과 대응되게 마련되되 상기 다수의 노즐과는 다른 경로로 증착물질을 분사하는 다수의 기생 노즐을 포함할 수 있다.
상기 노즐과 상기 기생 노즐은 일대일 대응되게 상기 크루시블에 연결될 수 있다.
상기 크루시블과 상기 노즐에 연결되어 상기 크루시블 내의 증착물질을 상기 노즐로 공급하는 증착물질 공급 덕트를 더 포함할 수 있다.
상기 기생 노즐은 상기 증착물질 공급 덕트에 연통되게 마련될 수 있다.
상기 기생 노즐은 상기 증착물질 공급 덕트의 중앙 영역에서 비스듬히 경사지게 배치될 수 있다.
상기 증착물질 매칭 센싱부는, 상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질을 개별적으로 센싱하는 다수의 개별 센싱모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 증착물질 매칭 센싱부는, 상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질이 상기 기판으로 향하지 않도록 상기 증착물질의 경로를 차단하는 증착물질 경로 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 증착물질 경로 차단부는, 상기 기생 유닛의 단부가 노출되는 관통부를 구비하는 베이스 플레이트; 및 상기 기생 유닛에 이웃된 위치의 상기 베이스 플레이트로부터 연장되어 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질의 경로를 차단하는 차단 벽체부를 포함할 수 있다.
상기 증착물질 경로 차단부는, 상기 차단 벽체부의 단부에서 상기 베이스 플레이트와 나란하게 절곡되는 차단 절곡부를 더 포함할 수 있다.
상기 크루시블은 한 개의 상기 노즐을 구비하는 원(one) 노즐형 단위 증착원일 수 있으며, 상기 원 노즐형 단위 증착원은 적어도 2개 마련될 수 있다.
상기 증착원 본체는, 상기 다수의 크루시블이 배치되는 본체부; 및 상기 다수의 노즐이 노출되는 노즐 노출구를 구비하며, 상기 본체부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부를 포함할 수 있으며, 상기 노즐들에 이웃된 상기 본체부와 상기 덮개부에는 상기 노즐 영역을 가열하는 노즐 히터가 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버; 및 상기 챔버의 일측에 마련되어 상기 기판을 향해 증착물질을 분사하는 증착원을 포함하며, 상기 증착원은, 기판에 증착되는 증착물질이 내부에 충전되는 다수의 크루시블(crucible)을 구비하는 증착원 본체; 단부가 상기 증착원 본체의 외측으로 노출되게 마련되되 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되며, 상기 크루시블들과 개별적으로 연통되어 해당 크루시블 내의 증착물질을 상기 기판으로 분사하는 다수의 노즐(nozzle); 및 상기 노즐들의 주변에 마련되며, 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질을 매칭(matching)해서 센싱(sensing)하는 증착물질 매칭 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치가 제공될 수 있다.
상기 증착물질 매칭 센싱부는, 상기 다수의 노즐과 대응되게 마련되되 상기 다수의 노즐과는 다른 경로로 증착물질을 분사하는 다수의 기생 노즐을 포함할 수 있으며, 상기 노즐과 상기 기생 노즐은 일대일 대응되게 상기 크루시블에 연결될 수 있다.
상기 증착원은, 상기 크루시블과 상기 노즐에 연결되어 상기 크루시블 내의 증착물질을 상기 노즐로 공급하는 증착물질 공급 덕트를 더 포함할 수 있으며, 상기 기생 노즐은 상기 증착물질 공급 덕트에 연통되게 마련되되 상기 증착물질 공급 덕트의 중앙 영역에서 비스듬히 경사지게 배치될 수 있다.
상기 증착물질 매칭 센싱부는, 상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질을 개별적으로 센싱하는 다수의 개별 센싱모듈; 및 상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질이 상기 기판으로 향하지 않도록 상기 증착물질의 경로를 차단하는 증착물질 경로 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 증착물질 경로 차단부는, 상기 기생 유닛의 단부가 노출되는 관통부를 구비하는 베이스 플레이트; 상기 기생 유닛에 이웃된 위치의 상기 베이스 플레이트로부터 연장되어 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질의 경로를 차단하는 차단 벽체부; 및 상기 차단 벽체부의 단부에서 상기 베이스 플레이트와 나란하게 절곡되는 차단 절곡부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공하기 위해 다수의 노즐이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되는 구조에서도 개별 노즐에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱할 수 있으며, 이로 인해 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께가 얼마인지 용이하게 확인할 수 있다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
도 2는 종래기술에 따른 선형 증착원의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 3에서 개별 증착원에 대한 증착물질의 균일도 측정을 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원이 적용된 평판표시소자용 기판 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 6은 도 5에서 노즐 영역의 개략적인 평면 구조도이다.
도 7은 증착원의 개략적인 평면 투영도로서 노즐 히터를 도시하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에서 노즐 히터를 제거한 상태의 도면이다.
도 9는 도 8의 사시도이다.
도 10은 도 6의 A-A선에 따른 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원이 적용된 평판표시소자용 기판 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도면 대비 설명에 앞서, 평판표시소자는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하나 이하에서는 평판표시소자를 유기전계발광소자(OLED)용 기판이라 하여 설명한다.
도 5를 참조하면 평판표시소자용 기판 증착장치는 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버(1)와, 챔버(1)의 일측에 마련되어 기판을 향해 증착물질을 분사하는 증착원(100)을 포함한다.
챔버(1)는 기판에 대한 증착공정이 진행되는 장소를 이룬다. 즉 도 1에 도시된 것과 같은 유기전계발광소자(OLED)의 제조를 위해 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하는 장소를 형성한다. 본 실시예의 증착장치는 유기물을 증착하는 증착장치일 수 있다.
증착공정 시 챔버(1)의 내부는 진공 분위기를 유지한다. 때문에 챔버(1)에는 진공 펌프 등이 연결될 수 있으며, 증착공정이 개시되기 전에 챔버(1)의 내부를 진공 유지시킨다.
한편, 증착원(100)은 챔버(1)의 일측, 예컨대 하부 영역에 마련되며, 기판을 상부로 증착물질을 분사한다.
자세히 후술하겠지만 본 실시예에 적용되는 증착원(100)은 종전기술과는 달리 노즐(142a~142c)들이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되는 구조를 갖는다. 따라서 노즐(142a~142c)에서 기판으로 입사되는 증착물질의 입사각, 특히 최대 입사각을 종래보다 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공할 수 있다.
특히, 본 실시예의 경우, 노즐(142a~142c)들이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되더라도 노즐(142a~142c)들 중 하나의 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱할 수 있다. 이에 따라, 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께가 얼마인지 용이하게 확인할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 실시예의 증착원(100)에 대해 자세히 알아보도록 한다.
도 6은 도 5에서 노즐 영역의 개략적인 평면 구조도이고. 도 7은 증착원의 개략적인 평면 투영도로서 노즐 히터를 도시하기 위한 도면이며, 도 8은 도 7에서 노즐 히터를 제거한 상태의 도면이고, 도 9는 도 8의 사시도이며, 도 10은 도 6의 A-A선에 따른 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 증착원(100)은 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공하기 위해 다수의 노즐(142a~142c)이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되는 구조에서도 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱할 수 있도록 한 것으로서, 증착원 본체(110)와, 증착원 본체(110) 내에 마련되는 다수의 제1 내지 제3 원(one) 노즐형 단위 증착원(140a~140c)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)은 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질을 매칭(matching)해서 센싱(sensing)하는 증착물질 매칭 센싱부(160)을 포함한다.
증착원 본체(110)는 본 실시예에 따른 증착원(100)의 외관을 형성한다. 이러한 증착원 본체(110)는 본체부(120)와, 본체부(120)에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부(130)를 포함할 수 있다.
도 5에는 증착원 본체(110)가 극히 단순하게 도시되어 있지만 본체부(120)와 덮개부(130) 사이에는 덮개부(130)의 회동 개폐를 위한 힌지 수단, 그리고 덮개부(130)를 로킹(locking)시키기 위한 로킹 수단 등이 갖춰질 수 있다. 다만, 도면에는 편의상 이들을 생략하고 도시하였다.
증착원 본체(110)에는 제1 내지 제3 원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)이 마련된다. 제1 내지 제3 원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)은 증착물질이 내부에 마련되는 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c, crucible)과, 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)에 연통되고 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 내의 증착물질이 기판으로 분사되게 경로를 형성하는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c, nozzle)을 포함한다.
제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)은 본체부(120) 내에서 서로 연통되지 않게 독립적으로 구획되고, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)은 덮개부(130)에 그 단부가 노출되게 마련된다. 덮개부(130)에는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)의 단부가 노출되는 노즐 노출구(131)가 형성된다.
여기서, 원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)이라 함은 크루시블(141a~141c) 하나당 하나의 노즐(142a~142c)이 마련되는 것을 의미한다.
본 실시예의 경우, 3개의 제1 내지 제3 원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)이 적용되고 있지만 이의 개수에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다. 다시 말해, 3개 이상의 원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)이 적용되어도 무방하다.
제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 중에서 제1 및 제2 크루시블(141a,141b)은 사이즈가 동일한데 반해, 제3 크루시블(141c)은 그 사이즈가 제1 및 제2 크루시블(141a,141b)과 상이하다. 이 경우, 제1 및 제2 크루시블(141a,141b)이 호스트(host)를 형성하고, 제3 크루시블(141c)이 도펀트(dopant)를 형성할 수 있다. 물론, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 도면과 달리 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)의 사이즈가 모두 동일해도 무방하다.
제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 내의 증착물질을 가열하기 위해 히터가 적용된다. 본 실시예와 같이 유기물을 증착하는데 사용되는 히터는 쉬스 히터(Sheath Heater)일 수 있다. 쉬스 히터의 경우, 외경이 예컨대 3mm~5mm 정도 되는데, 두꺼운 철사처럼 제작 단계에서 한번 모양을 잡아놓으면 그 모양이 그대로 유지되기 때문에 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)의 외벽에 형상을 잡아 배치하여 사용하기가 용이하다. 참고로, 도면에는 편의상 쉬스 히터의 도시를 생략했다.
제1 내지 제3 노즐(142a~142c)은 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)과 대응되게 마련되되 그 단부가 덮개부(130)의 노즐 노출구(131)로 노출되게 마련되고 해당 크루시블(141a~141c) 내의 증착물질을 기판으로 분사하는 역할을 한다. 다시 말해, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)은 서로 모인 상태에서 노즐 노출구(131)에 배치된 후, 해당 위치에서 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 측의 증착물질을 기판으로 분사한다. 노즐 노출구(131)에 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)을 보온하는 리플렉터(미도시)가 배치될 수 있다.
원 노즐형 단위 증착원(140a~140c)이 적용되기 때문에 크루시블(141a~141c)들과 노즐(142a~142c)들의 개수는 동일하다.
본 실시예에서 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)은 비원형 형상을 갖는다. 물론, 이는 하나의 예일 뿐이며, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)이 반드시 비원형일 필요는 없다.
3개의 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)이 적용된다고 가정할 때, 도 6에 확대 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)은 가상의 한 점으로 모일 수 있도록 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치된다.
다시 말해, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)은 종전처럼 일렬 배치구조가 아닌 가상의 한 점에서 모여 배치되는 구조를 갖는다. 즉 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)들은 가상의 한 점인 한 점으로 근사할 수 있을 정도로 배치될 수 있다. 만약, 2개의 노즐이 사용된다면 이 역시, 가상의 한 점인 한 점으로 근사하게 배치되면 그것으로 충분하다. 따라서 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
본 실시예처럼 3개의 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)이 가상의 한 점에서 모여 배치되는 구조로 적용될 경우, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)이 마치 노즐(nozzle) 1개와 같은 효과를 제공할 수 있으며, 특히 도 3처럼 노즐이 사이드 영역으로 치우쳐 배치되지 않아도 되기 때문에 모여 있는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)에서 기판으로 입사되는 증착물질의 입사각, 특히 최대 입사각을 종래보다 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공할 수 있게 되는 것이다.
제1 내지 제3 노즐(142a~142c)에는 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)가 연결된다. 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)과 그에 대응되는 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)을 연결한다. 이러한 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)는 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 내의 증착물질을 그에 대응되는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)로 공급하는 역할을 한다.
이에, 도 10처럼 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 내의 증착물질이 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)를 경유해서 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)을 통해 분출되면서 기판으로 입사될 수 있다. 이때, 증착물질이 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)와 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)을 경유하는 과정에서 온도가 낮아지지 않도록 본 실시예에 따른 증착원(100)에는 노즐 히터(150)가 더 마련된다.
노즐 히터(150)는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)에 이웃된 본체부(120)와 덮개부(130)에 마련되며, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c) 혹은 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c) 영역을 가열하는 역할을 한다.
한편, 증착물질 매칭 센싱부(160)는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)의 주변에 마련되며, 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질을 매칭해서 센싱하는 역할을 한다. 다시 말해, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질이 섞이지 않게끔 하면서 얼마만큼 분사되는지의 여부를 센싱한다.
이러한 증착물질 매칭 센싱부(160)는 다수의 기생 노즐(161a~161c)과, 실질적으로 증착물질의 분사량을 센싱하는 개별 센싱모듈(170)와, 증착물질 경로 차단부(180)를 포함한다.
기생 노즐(161a~161c)은 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)과 대응되게 마련되되 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)과는 다른 경로로 증착물질을 분사하는 역할을 한다. 따라서 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)과 기생 노즐(161a~161c)은 일대일 대응되게 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c)에 연결된다. 본 실시예의 경우, 3개의 크루시블(141a~141c)과 노즐(142a~142c)이 적용되기 때문에 기생 노즐(161a~161c) 역시, 3개가 된다. 이하, 설명의 편의를 위해, 기생 노즐(161a~161c)를 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)이라 한다.
본 실시예에서 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)은 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)에 연통되게 마련된다. 이때, 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)은 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)의 중앙 영역에서 비스듬히 경사지게 배치됨으로써 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)를 통해 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)과 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)로 방출(분사)되는 증착물질의 양이 실질적으로 비례할 수 있도록 한다.
참로로, 도 10을 참조하면 제1 크루시블(141a) 내의 증착물질은 제1 증착물질 공급 덕트(143a)를 경유해서 제1 노즐(142a)을 통해 분사되면서 기판으로 증착된다. 이때, 제1 증착물질 공급 덕트(143a)를 따라 이동되는 증착물질의 일부는 제1 기생 노즐(161a)로 분사되어 개별 센싱모듈(170)에 입사된다. 따라서 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)의 제1 노즐(142a)을 통해 얼마만큼의 증착물질이 분사되는지의 여부를 확인할 수 있다. 도 10에는 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)에 대해서만 세부적으로 도시되었는데, 제2 및 제3 노즐형 단위 증착원(140b,140c)의 경우에도 동일하게 적용된다.
개별 센싱모듈(170)은 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)의 주변에 배치되며, 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 분사(방출)되는 증착물질을 개별적으로 센싱하는 역할을 한다. 도 10에는 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)에 대해서만 세부적으로 도시되었기 때문에 제1 기생 노즐(161a)의 주변에 개별 센싱모듈(170)이 적용된 것만을 도시하였으나 제2 및 제3 기생 노즐(161b,161c)의 경우에도 그 주변에 개별 센싱모듈(170)이 적용되어 제2 및 제3 기생 노즐(161b,161c)에서 분사되는 증착물질을 개별적으로 센싱한다.
한편, 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 각각 분사되는 증착물질이 섞이거나 기판 쪽으로 향하지 않도록 해야 정확한 센싱이 가능하다. 따라서 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 각각 분사되는 증착물질이 기판 쪽으로 향하지 않도록 해야 하는데, 이를 증착물질 경로 차단부(180)가 담당한다.
증착물질 경로 차단부(180)는 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 개별 센싱모듈(170) 쪽으로 향하는 방향과 하부 방향이 열려있는 박스(box) 구조를 가질 수 있다. 물론, 이는 하나의 예일 뿐이며, 증착물질 경로 차단부(180)가 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 각각 분사되는 증착물질이 기판 쪽으로 향하지 않도록 할 수만 있으면 어떠한 형상이라도 관계는 없다.
본 실시예에서 증착물질 경로 차단부(180)는 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)의 단부가 노출되는 관통부(182)를 구비하는 베이스 플레이트(181)와, 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에 이웃된 위치의 베이스 플레이트(181)로부터 연장되어 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 분사되는 증착물질의 경로를 차단하는 차단 벽체부(183)와, 차단 벽체부(183)의 단부에서 베이스 플레이트(181)와 나란하게 절곡되는 차단 절곡부(184)를 포함한다.
베이스 플레이트(181)에 관통부(182)가 형성되어 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)의 단부가 노출되도록 하고, 그 주변으로 차단 벽체부(183) 및 차단 절곡부(184)가 배치되게 함으로써 제1 내지 제3 기생 노즐(161a~161c)에서 각각 분사되는 증착물질이 기판 쪽으로 향하는 것을 차단할 수 있다. 따라서 개별 센싱모듈(170)에 의한 정확한 센싱이 가능해질 수 있다.
이러한 구성을 갖는 평판표시소자용 기판 증착장치의 작용에 대해 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
기판에 대한 증착공정이 진행되기 위해 도시 않은 쉬스 히터가 발열되고, 이의 작용으로 제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 내의 증착물질이 가열되기 시작한다.
제1 내지 제3 크루시블(141a~141c) 내에서 가열되는 증착물질은 그에 대응되는 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트(143a~143c)를 경유해서 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)을 통해 기판으로 입사된다. 물론, 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)을 통해 증착물질이 동시에 분사될 수도 있고 혹은 순차적으로 분사될 수도 있는데, 이는 공정 상황에 맞게 진행된다.
이처럼 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)을 통해 기판으로 증착물질이 입사되면서 기판에 대한 증착공정이 진행되는데, 이때 본 실시예의 경우에는 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)이 가상의 한 점인 한 점에서 이웃하게 모여 배치되는 구조를 갖기 때문에 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)에서 기판으로 입사되는 증착물질의 입사각, 특히 최대 입사각을 종래보다 현저하게 감소시킬 수 있게 된다. 따라서 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공할 수 있다.
한편, 이와 같은 공정이 진행될 때, 증착물질 매칭 센싱부(160)가 제1 내지 제3 노즐(142a~142c)의 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질을 매칭해서 센싱한다.
도 10을 참조하면, 제1 크루시블(141a) 내의 증착물질은 제1 증착물질 공급 덕트(143a)를 경유해서 제1 노즐(142a)을 통해 분사되면서 기판으로 증착되는데, 이때, 제1 증착물질 공급 덕트(143a)를 따라 이동되는 증착물질의 일부는 제1 기생 노즐(161a)로 분사되어 개별 센싱모듈(170)에 입사된다. 따라서 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)의 제1 노즐(142a)을 통해 얼마만큼의 증착물질이 분사되는지의 여부를 확인할 수 있으며, 이로 인해 제1 노즐(142a)에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 제1 노즐(142a)에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하여 모니터링할 수 있다. 도 10에는 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)에 대해서만 세부적으로 도시되었는데, 제2 및 제3 노즐형 단위 증착원(140b,140c)의 경우에도 동일하게 적용된다.
이때, 제1 기생 노즐(161a)로 분사되는 증착물질은 증착물질 경로 차단부(180)로 인해 기판 쪽으로 향하지 않게 되는데, 이와 같은 작용에 의해 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)의 제1 노즐(142a)을 통해 얼마만큼의 증착물질이 분사되는지의 여부를 확인할 수 있다. 도 10에는 제1 원 노즐형 단위 증착원(140a)에 대해서만 세부적으로 도시되었는데, 제2 및 제3 노즐형 단위 증착원(140b,140c)의 경우에도 동일하게 적용된다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 고해상도 소자의 제작에 적합한 환경을 제공하기 위해 다수의 노즐(142a~142c)이 가상의 한 점을 축심으로 모여 배치되는 구조에서도 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질만 매칭해서 센싱할 수 있으며, 이로 인해 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 개별 노즐(142a~142c)에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께가 얼마인지 용이하게 확인할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 챔버 100 : 증착원
110 : 증착원 본체 120 : 본체부
130 : 덮개부 131 : 노즐 노출구
140a~140c : 제1 내지 제3 원 노즐형 단위 증착원
141a~141c : 제1 내지 제3 크루시블
142a~142c : 제1 내지 제3 노즐
143a~143c : 제1 내지 제3 증착물질 공급 덕트
150 : 노즐 히터 160 : 증착물질 매칭 센싱부
161a~161c : 제1 내지 제3 기생 노즐 170 : 개별 센싱모듈
180 : 증착물질 경로 차단부 181 : 베이스 플레이트
182 : 관통부 183 : 차단 벽체부
184 : 차단 절곡부

Claims (17)

  1. 기판에 증착되는 증착물질이 내부에 충전되는 다수의 크루시블(crucible)을 구비하는 증착원 본체;
    단부가 상기 증착원 본체의 외측으로 노출되게 마련되되 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되며, 상기 크루시블들과 개별적으로 연통되어 해당 크루시블 내의 증착물질을 상기 기판으로 분사하는 다수의 노즐(nozzle); 및
    상기 노즐들의 주변에 마련되며, 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질을 매칭(matching)해서 센싱(sensing)하는 증착물질 매칭 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증착물질 매칭 센싱부는,
    상기 다수의 노즐과 대응되게 마련되되 상기 다수의 노즐과는 다른 경로로 증착물질을 분사하는 다수의 기생 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 기생 노즐은 일대일 대응되게 상기 크루시블에 연결되는 것을 특징으로 하는 증착원.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 크루시블과 상기 노즐에 연결되어 상기 크루시블 내의 증착물질을 상기 노즐로 공급하는 증착물질 공급 덕트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기생 노즐은 상기 증착물질 공급 덕트에 연통되게 마련되는 것을 특징으로 하는 증착원.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기생 노즐은 상기 증착물질 공급 덕트의 중앙 영역에서 비스듬히 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 증착원.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 증착물질 매칭 센싱부는,
    상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질을 개별적으로 센싱하는 다수의 개별 센싱모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 증착물질 매칭 센싱부는,
    상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질이 상기 기판으로 향하지 않도록 상기 증착물질의 경로를 차단하는 증착물질 경로 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 증착물질 경로 차단부는,
    상기 기생 유닛의 단부가 노출되는 관통부를 구비하는 베이스 플레이트; 및
    상기 기생 유닛에 이웃된 위치의 상기 베이스 플레이트로부터 연장되어 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질의 경로를 차단하는 차단 벽체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 증착물질 경로 차단부는,
    상기 차단 벽체부의 단부에서 상기 베이스 플레이트와 나란하게 절곡되는 차단 절곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 크루시블은 한 개의 상기 노즐을 구비하는 원(one) 노즐형 단위 증착원l며,
    상기 원 노즐형 단위 증착원은 적어도 2개 마련되는 것을 특징으로 하는 증착원.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 증착원 본체는,
    상기 다수의 크루시블이 배치되는 본체부; 및
    상기 다수의 노즐이 노출되는 노즐 노출구를 구비하며, 상기 본체부에 착탈 가능하게 결합되는 덮개부를 포함하며,
    상기 노즐들에 이웃된 상기 본체부와 상기 덮개부에는 상기 노즐 영역을 가열하는 노즐 히터가 배치되는 것을 특징으로 하는 증착원.
  13. 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버; 및
    상기 챔버의 일측에 마련되어 상기 기판을 향해 증착물질을 분사하는 증착원을 포함하며,
    상기 증착원은,
    기판에 증착되는 증착물질이 내부에 충전되는 다수의 크루시블(crucible)을 구비하는 증착원 본체;
    단부가 상기 증착원 본체의 외측으로 노출되게 마련되되 가상의 한 점을 축심으로 이웃하게 모여 배치되며, 상기 크루시블들과 개별적으로 연통되어 해당 크루시블 내의 증착물질을 상기 기판으로 분사하는 다수의 노즐(nozzle); 및
    상기 노즐들의 주변에 마련되며, 개별 노즐에서 나오는 증착물질의 균일도를 측정하거나 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질로 인해 기판에 증착되는 두께를 확인하기 위하여 상기 개별 노즐에서 나오는 증착물질을 매칭(matching)해서 센싱(sensing)하는 증착물질 매칭 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 증착물질 매칭 센싱부는, 상기 다수의 노즐과 대응되게 마련되되 상기 다수의 노즐과는 다른 경로로 증착물질을 분사하는 다수의 기생 노즐을 포함하며,
    상기 노즐과 상기 기생 노즐은 일대일 대응되게 상기 크루시블에 연결되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 증착원은, 상기 크루시블과 상기 노즐에 연결되어 상기 크루시블 내의 증착물질을 상기 노즐로 공급하는 증착물질 공급 덕트를 더 포함하며,
    상기 기생 노즐은 상기 증착물질 공급 덕트에 연통되게 마련되되 상기 증착물질 공급 덕트의 중앙 영역에서 비스듬히 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 증착물질 매칭 센싱부는,
    상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질을 개별적으로 센싱하는 다수의 개별 센싱모듈; 및
    상기 기생 노즐의 주변에 배치되며, 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질이 상기 기판으로 향하지 않도록 상기 증착물질의 경로를 차단하는 증착물질 경로 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 증착물질 경로 차단부는,
    상기 기생 유닛의 단부가 노출되는 관통부를 구비하는 베이스 플레이트;
    상기 기생 유닛에 이웃된 위치의 상기 베이스 플레이트로부터 연장되어 상기 기생 노즐에서 분사되는 증착물질의 경로를 차단하는 차단 벽체부; 및
    상기 차단 벽체부의 단부에서 상기 베이스 플레이트와 나란하게 절곡되는 차단 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자용 기판 증착장치.
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