KR20160090983A - 리플렉터를 구비한 증착원 - Google Patents

Abstract

본 기재의 리플렉터를 구비한 증착원은, 증착 공정 진행에 따른 유기 입자 재료의 쌓임 및 노즐의 막힘을 구조적으로 해소할 수 있도록, 증착원의 프레임 상단에 배치되고, 유기입자 방사를 위한 노즐공이 천공된 반사 플레이트 형태의 리플렉터를 포함하고, 상기 반사 플레이트는 상기 프레임 상단에 걸치는 가장자리 선단 부위로부터 상기 노즐공이 천공된 중앙 부위가 함몰되게 형성된 싱크 사면을 포함한다.

Description

리플렉터를 구비한 증착원{EVAPORATION SOURCE HAVING REFLECTOR}

본 발명은 리플렉터를 구비한 증착원에 관한 것으로, 더 상세하게는 증착 공정 진행에 따른 유기입자 재료의 쌓임 및 노즐 막힘과 같은 문제를 구조적으로 해소할 수 있도록 된 리플렉터를 구비한 증착원에 관한 것이다.

열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 용기(vessel) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 수용된 용기 밖으로 이동한 후 코팅될 기판상에서 응축된다.

이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 용기 및 코팅될 기판을 구비한 10^-7 내지 10^-2 Torr 범위의 압력 상태의 챔버 내에서 진행된다.

일반적으로, 증착 재료를 수용하는 용기인 증착원(deposition source)은 전류가 벽(부재)들을 통과할 때 온도가 증가하는 전기적 저항 재료로 만들어진다. 증착원에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원의 벽으로부터의 방사열 및 벽과의 접촉으로부터의 전도열에 의하여 가열된다.

증착원의 상부 부재에는 기화된 재료 증기가 외부로 배출되는 증기 배출용 개구(vapor efflux aperture)가 형성되어 있다.

증기 배출용 개구를 통하여 배출되는 재료 증기의 일부는 증기 배출용 개구 주변에서 응고 현상을 유발하게 된다. 이러한 응고 현상은 증착 공정이 진행될수록 더 증기 배출용 개구 주변에 누적되면서 기판 표면의 증착막 형성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 심한 경우에는 재료 증기의 응고물에 의해 증기 배출용 개구가 막히는 현상으로까지 발전하기도 한다.

증기 배출용 개구 주변에서의 재료 증기 응고 현상을 방지하기 위한 것으로, 다양한 형태의 기술들이 이미 개시되어 있으며 일례로, 측벽 부재 상단에 고정된 커버는 내부 공간으로부터 상부 부재로 전달된 열이 외부로 발산되는 것을 차단하고, 상부 부재는 어느 정도 온도를 유지할 수 있는 것으로 고려되어 왔다.

그러나, 이 커버는 금속성의 재료로 인해 상부 부재로부터 전달받은 열을 외부로 발산할 수밖에 없으며, 상부 부재로부터 커버로의 열 전달은 계속 될 수밖에 없다. 결국, 상기한 종래기술들은 열 발산 차단을 위한 커버를 설치하였음에도 불구하고 상부 부재는 적절한 온도를 유지할 수 없으며, 상부 부재의 증기 배출용 개구 주변에 재료 증기가 응고되는 현상을 여전히 방지할 수 없는 한계를 안고 있는 것에 지나지 않는다.

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점으로부터 착안 된 것으로, 증착 공정 진행에 따른 유기입자 재료의 쌓임 및 노즐의 막힘을 구조적으로 해소할 수 있도록 된 리플렉터를 구비한 증착원을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 반사 플레이트로의 열 전달을 최소화하는 동시에 노즐과 반사 플레이트 간의 이격 거리를 최대로 벌여 유기입자의 증기 배출을 위한 개구 주변에서의 온도 변화로 인한 응고 현상을 방지할 수 있는 리플렉터를 구비한 증착원을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리플렉터를 구비한 증착원은, 증착원의 프레임 상단에 배치되고, 유기입자 방사를 위한 노즐공이 천공된 반사 플레이트 형태의 리플렉터를 포함하고, 상기 반사 플레이트는 상기 프레임 상단에 걸치는 가장자리 선단 부위로부터 상기 노즐공이 천공된 중앙 부위가 함몰되게 형성된 싱크 사면을 포함한다.

상기 반사 플레이트는 2중 체결홈 구조의 중복 설치구를 더 포함하는 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

적어도 3개의 다중 플레이트 구조인 상기 반사 플레이트의 경우, 상기 중복 설치구의 2중 체결홈의 간격을 1~10mm로 형성하여 상호 간의 설치간격을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 등 다양한 형태로 실시할 수 있다.

상기 노즐공은 분사노즐의 몸체 외형 사이즈에 대응하는 직경의 원형이나 장공형 등 다양하게 실시할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 리플렉터를 구비한 증착원에 의하면, 2중 체결홈 구조의 중복 설치구로부터 다중 플레이트 구조를 이격 배치함으로써, 열 차단 효과를 향상시키는 동시에 반사 플레이트 표면에 유기입자 증기가 쌓이는 것을 방지하는 기술효과가 갖는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 리플렉터를 구비한 증착원에 의하면, 반사 플레이트 상의 싱크 사면으로부터 노즐의 분사공과 반사 플레이트 표면 간의 회피공간을 확보하는 등 증착 공정 중 유기입자 증기에 의한 노즐의 막힘과 같은 공정장애를 구조적으로 해결하는 기술효과를 얻는다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 리플렉터를 구비한 증착원에 의하면, 3중 또는 다중 미러 플레이트(Mirror Plate) 구조를 적용하여 외부로 방출되는 열을 차단하는 것은 물론, 유기입자 증기 배출을 위한 개구 주변의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 등의 장점을 지닌다.

도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 포인트 증착원에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 증착원의 리플렉터를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 증착원의 리플렉터에 대한 설치 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 증착원의 리플렉터에 대한 설치 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 증착원의 리플렉터에 대한 설치 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 증착원의 리플렉터에 대한 설치 및 작동 관계를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 리플렉터를 구비한 증착원의 기술구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 증착 장치의 챔버(3) 내부에 장착된 증착원(1) 및 증착원(1) 상부에 장착되어 있는 기판(2)을 도시하고 있다.

발광층이 증착되는 기판(2)은 챔버의 상부 플레이트(3a)에 장착되어 있으며, 고정된 상태로 장착될 수도 있으나, 그 폭 방향으로 이동 가능하게 장착될 수 있다. 기판(2)의 경우, 상부 플레이트(3a)에 대하여 수평 운동(직선 운동)이 가능하게 장착시키는 것이 일반적이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

증착원(1)은 챔버(3)의 바닥면(3b)에 고정된 절연 구조체(4) 위에 장착되며, 전원 공급을 위한 케이블이 연결, 구성된다.

도 1에서는 증착원(1)의 내부 공간에서 기화된 재료 증기를 기판을 향하여 외부로 배출시키기 위한 증기 배출용 개구(1a)가 상부 부재에 형성되어 있음을 도시하고 있다.

일반적으로, 증착원(1)은 전체 형상 및 증기 배출용 개구(1a)의 형상에 따라 포인트 증착원(point deposition source) 및 선형 증착원(linear deposition source)으로 구분된다.

포인트 증착원은 전체적인 형상이 원통형으로서, 상부 부재에 형성된 증기 배출용 개구는 원형으로 이루어진다. 이에 반해 선형 증착원은 육면체의 형상을 가지며, 상부 부재에는 부재의 길이 방향으로 소정 폭의 증기 배출용 개구가 형성된다.

포인트 증착원과 선형 증착원은 증착 공정 조건, 기판의 조건 또는 형성될 증착막의 형태 등을 고려하여 그 사용이 결정된다. 이하에서는 편의상 포인트 증착원을 예로 들어 설명한다.

도 2는 포인트 증착원의 단면도로서, 원통형의 측벽 부재(1b), 원판형의 바닥 부재(1c) 및 상부 부재(1d)로 이루어진 포인트 증착원(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 상부 부재(1d), 측벽 부재(1b) 및 바닥 부재(1c)로 인하여 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)인 유기물이 수용된다.

측벽 부재(1b) 내부에는 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 소정의 발열 코일과 같은 가열 수단(5)이 배치된다. 이 가열 수단(5)은 모든 증착 재료(M)에 열을 공급할 수 있도록 측벽 부재(1b)의 전 높이에 걸쳐 장착된다.

상부 부재(1d)의 중앙부에는 증기 배출용 개구(1a)가 형성되며, 측벽 부재(1b)에 장착된 가열 수단(5)에 의하여 가열 및 기화된 증착 재료(M)의 증기는 증기 배출용 개구(1a)를 통하여 외부, 즉 기판(2)을 향하여 배출되게 된다.

증기 배출용 개구(1a)의 직경은 증착원(1)의 직경에 비하여 극히 작기 때문에 유체를 고속으로 분사시키는 노즐의 기능을 수행하게 된다. 즉, 단면적이 넓은 내부 공간에서 발생된 증착 재료(M)의 증기는 좁은 면적의 증기 배출용 개구(1a)를 통과하는 과정에서 그 유속이 빨라지고 압력이 낮아지게 되며, 따라서 효율적인 재료 증기의 분산이 이루어지게 된다.

증기 배출용 개구(1a) 주변의 온도는 내부 공간의 온도보다 현저히 낮다. 즉, 상부 부재(1d)에는 별도의 가열 수단이 설치되어 있지 않을 뿐만 아니라, 외부로 노출된 상태이고, 내부 공간으로부터 상부 부재(1d)로 전달된 열은 외부로 발산될 수밖에 없으므로 인해 증기 배출용 개구(1a) 주변의 온도는 내부 공간에 비해 낮을 수밖에 없다.

이로 인하여 증기 배출용 개구(1a)를 통하여 배출되는 재료 증기의 일부는 증기 배출용 개구(1a) 주변에서 응고 현상을 유발하게 된다. 이러한 응고 현상은 증착 공정이 진행될수록 더 증기 배출용 개구(1a) 주변에 누적되면서 기판(2) 표면의 증착막 형성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 심한 경우에는 재료 증기의 응고물에 의해 증기 배출용 개구(1a)가 막히는 현상으로까지 발전하기도 한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 증착원의 리플렉터는 도 3 내지 7에서 도시한 바와 같이, 소정의 유기입자가 내장된 증착원의 프레임(10) 상단에 배치되는 것으로, 상기 유기입자의 방사를 위한 노즐공(21)이 천공된 반사 플레이트(20) 형태로 이루어진다.

본 실시 예에 따른 증착원은, 인가되는 소정의 전원에 의하여 가열되고, 내부에 수용된 증착 재료 즉, 유기입자에 열을 가하며, 발생된 유기입자 재료 증기를 외부로 배출시켜 해당 기판의 표면을 증착시키도록 구성된다.

상기 노즐공(21)은 도 3 및 4에서 도시한 것처럼 노즐(40)의 몸체 외형 사이즈에 대응하는 직경으로 이루어진다. 더 구체적으로는 원형이나 장공형 또는 원형과 장공형을 섞어 놓은 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

상기 반사 플레이트(20)는 상기 증착원의 프레임(10) 상단에 형성되되, 상기 노즐공(21) 이외에 소정의 열차단층을 더 포함하는 형태로도 실시가능하다.

상기 열차단층은 일렉트로 플레이팅(electro plating) 방법에 의해 코팅되는 것으로, 열전도율이 낮은 물질을 적용, 구성하는 것이 바람직하다.

예를 들면, Al₂O₃, TiO₂, SiC, ZrO₂ 등과 같은 세라믹 계열 재료 또는 Mn, Ti 등과 같은 금속으로 이루어지는 형태를 들 수 있다.

특히, 상기 반사 플레이트(20)는 상기 노즐공(21)이 천공된 중앙 부위(23)를 소정 깊이만큼 함몰시킨 구조 즉, 싱크 사면(24)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 싱크 사면(24)은 상기 프레임(10) 상단에 걸치는 상기 반사 플레이트(20)의 가장자리 선단 부위(22)로부터 상기 노즐공(21)이 천공된 중앙 부위(23)를 연결하는 일종의 경사면 구간으로, 도 7에서 표시한 바와 마찬가지로 증착 재료에 의한 오염 저감 및 방지를 위한 모종의 공간을 확보하는 등 기술구성상의 특징을 발휘하게 된다.

상기 싱크 사면(24)은 상기 반사 플레이트(20)의 가장자리 선단 부위(22)로부터 상기 중앙 부위(23)에 이르기까지 2번의 절곡으로 시종의 경계가 뚜렷하게 식별 가능하게 구비된다.

이와 같이 상기 싱크 사면(24)을 포함하는 상기 반사 플레이트(20)의 함몰 구조는 강력한 열 차폐 기능을 보완하는 것은 물론, 외부물질의 침입에 의한 상기 증발원의 내부 오염을 확실하게 방지하는 등의 기술효과 또한 얻는다.

한편, 상기 반사 플레이트(20)는 소정의 중복 설치구(30)를 더 포함하는 형태로도 실시가능하다.

이때, 상기 중복 설치구(30)는 상기 반사 플레이트(20)에 또 다른 소정의 플레이트 판재를 연결, 배치하기 위한 것으로, 몸체 외형 부위에 복수의 체결홈(31)이 구비된 형태 등 다양하게 실시할 수 있다.

복수의 상기 체결홈(31)은 도 4 내지 7에서 도시한 것처럼 하나는 상기 반사 플레이트(20)와의 결합 및 고정을 위한 것이라면, 다른 하나는 부속되는 또 다른 플레이트 판재를 고정, 장착하기 위한 일종의 체결수단이라 할 수 있다.

이와 같은 상기 중복 설치구(30)로부터 본 발명의 실시 예에 따른 상기 상기 반사 플레이트(20)는 도 4 내지 6에서와 같은 적어도 3개의 다중 플레이트 구조를 형성할 수 있다.

다중 플레이트 구조의 상기 반사 플레이트(20)의 경우, 증착 공정을 위한 증기 가열 시 외기의 영향을 최소화하는 것은 물론, 상기 증착원의 열 손실을 최소화하는 등의 기술효과를 발휘하는 것이 가능하게 된다.

이때, 상기 반사 플레이트(20)의 함몰 구조는 도 4 내지 6에서처럼 3중의 미러 플레이트(Mirror Plate) 중 1개 또는 복수 개에 형성된 형태로 실시할 수 있다. 예를 들면, 도 4에서처럼 최상위 상기 반사 플레이트(20)에만 상기 싱크 사면(24)을 적용하고 나머지 2개의 상기 반사 플레이트(20)에서는 상기 싱크 사면(24)을 생략한 형태, 도 5에서처럼 최상위 및 차상위 상기 반사 플레이트(20)에만 상기 싱크 사면(24)을 적용하고, 나머지 최하위 상기 반사 플레이트(20)에는 상기 싱크 사면(24)을 생략한 형태, 그리고 도 6에서처럼 3중의 상기 반사 플레이트(20)마다 상기 싱크 사면(24)이 모두 다 구비된 형태를 들 수 있다.

이러한 상기 반사 플레이트(20)의 함몰 구조는 증착 공정 중 상기 유기입자 증기의 회피 또는 바운딩 효과를 향상시키는 것이 가능하게 된다.

상기 중복 설치구(30)는 상기 체결홈(31) 간에 소정의 간격이 일률적으로 구비된 형태로 실시하는 것이 좋다. 예를 들면, 1~10mm로 형성된 형태를 들 수 있다.

이때, 상기 체결홈(31) 간의 간격은 상기 반사 플레이트(20)의 체결 간격을 소정 거리만큼 띄움으로써, 증착 공정 중 외기에 의한 열손실 등 악영향을 회피하는 것은 물론, 상기 프레임(10) 내부 온도 유지 기능에 일조하게 된다.

상기 반사 플레이트(20)는 0.2~5mm 두께의 금속판으로 구비하는 것이 좋다. 특히, 다중 플레이트 구조의 상기 반사 플레이트(20)의 경우, 상기 노즐(40)의 몸체 외형 사이즈에 대응하는 직경의 상기 노즐공(21)이 각 플레이트마다 사이즈가 동일하게 형성하는 것이 좋지만, 각기 다른 사이즈의 조합으로 이뤄진 형태 등 다양한 형태로도 실시가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 리플렉터를 구비한 증착원에 대한 이해를 돕기 위해 구체적인 실시 예를 들어 설명하였지만, 이러한 구체적인 실시 예로 본 발명의 기술사상을 한정하는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명으로부터 통상의 지식을 가진 자가 변경 또는 변형 가능한 정도 또한 본 발명의 범주로 이해하여야 할 것이다.

10 : 프레임 20 : 반사 플레이트 21 : 노즐공
22 : 선단 부위 23 : 중앙 부위 24 : 싱크 사면
30 : 중복 설치구 31 : 체결홈 40 : 노즐

Claims (5)

1. 프레임 상단에 배치되고, 유기입자 방사를 위한 노즐공이 천공된 반사 플레이트 형태의 리플렉터를 구비한 증착원에 있어서,
   상기 반사 플레이트는 상기 프레임 상단에 걸치는 가장자리 선단 부위로부터 상기 노즐공이 천공된 중앙 부위가 함몰되게 형성된 싱크 사면을 포함하는 리플렉터를 구비한 증착원.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 반사 플레이트는 복수의 체결홈이 구비된 중복 설치구를 더 포함하는 리플렉터를 구비한 증착원.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 반사 플레이트는 적어도 3개의 다중 플레이트 구조인 리플렉터를 구비한 증착원.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 중복 설치구는 상기 체결홈 간의 간격이 1~10mm로 형성된 리플렉터를 구비한 증착원.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐공은 노즐의 몸체 외형 사이즈에 대응하는 직경의 원형이나 장공형으로 구비된 리플렉터를 구비한 증착원.

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