KR100532657B1 - 다증발원을 이용한 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의증착을 위한 증발 영역조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치에 관한 것으로서 특히, 유기 전계 발광소자의 도핑 층(layer)의 제작에 필요한 증발원에 있어서, 도핑에 필요한 물질을 증착하는 도펀트(dopant) 물질과 호스트(host) 물질이 기판의 동일 영역에 도달하도록 하고, 여러 개의 증발원에서 토출된 물질들이 서로 상호간섭을 일으키지 않도록 하기 위한 것으로서, 내측에 두 개 또는 그 이상의 증발원(10)이 특정 토출 방향을 가지도록 위치하고, 상측에 개구부(21)를 가지는 하우징(20)과; 상기 증발원(10)과 증발원(10)의 사이에 위치하여, 상기 증발원(10)에서 토출되는 물질이 일정높이까지 상호간섭을 일으키지 않도록 하며, 물질의 토출 방향을 한정하도록 상기 하우징(20)의 내에 세워지는 적어도 하나 이상의 영역조절판(30)을 포함하여 구성되어, 각각의 증발원(10)에서 토출되는 물질의 궤적의 폭이, 상기 개구부(21)의 일단과 상기 영역조절판(30)의 사이 또는 영역조절판(30)과 영역조절판(30)의 사이에서 조절되도록 함으로써, 상기 각각의 증발원(10)에서 토출되는 물질이 상기 물질이 증착되는 기판(5)의 동일 영역에 도달하도록 함으로써, 유기 전계 발광소자 층의 도핑 층을 제작함에 있어서, 균일한 도핑 층의 제작이 가능하고, 증발원 주위에 물질이 증착되어 증발원이 막히는 현상을 방지하도록 하는 유기 전계 발광소자 층의 균일한 도핑이 가능한 것이다.

Description

다증발원을 이용한 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 위한 증발영역조절장치 {Apparatus for controlling deposition zone of homogeneously mixed layer in multi source co-deposition}

본 발명은 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치에 관한 것으로서 특히, 유기 전계 발광소자의 도핑 층(layer)의 제작에 필요한 증발원에 있어서, 도핑에 필요한 물질을 증착하는 도펀트(dopant) 물질과 호스트(host) 물질이 기판의 동일 영역에 도달하도록 하고, 여러 개의 증발원에서 토출된 물질들이 상호간섭하지 않도록 하기 위한 것이다.

그리하여, 유기 전계 발광소자 층의 도핑 층을 제작함에 있어서, 균일한 도핑 층의 제작이 가능하고, 증발원 주위에 물질이 증착되어 증발원이 막히는 현상을 방지하도록 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자나 유기 전계 발광소자와 같은 소자를 제작하기 위해서는 진공증착의 방법을 이용하여 소자의 박막(thin film)을 제작하고 있다.

상기와 같은 진공증착의 방법은 크게, 물리적 증착방법인 PVD(Physical Vapor Deposition)과 화학 기상 증착방법인 CVD(Chemical Vapor Deposition)로 나뉘며 반도체소자의 제조등의 산업적인 면에서나 학문적인 연구로 많이 사용되고 있다.

보통 대표적인 물리적 증착방법인 가열증착법(Thermal evaporation)에서는 점 형태의 개구부를 갖는 증발원에 소스물질을 담고, 열선을 감아 증발원을 가열하여, 이 증발원으로부터 마스크를 둔 기판과의 거리를 일정거리 떨어뜨리거나, 기판을 기울인 상태에서 기판을 회전시키는 등의 방법으로 박막을 제작하여 왔다.

그러나 상기와 같은 기판의 증착방법은 기판의 크기가 커지게 되면, 기판과 증발원 사이의 거리가 함께 증가하게 되고, 이와 같이, 거리가 증가할 경우에는 증발원에서 증발된 물질이 기판에도 증착되지만, 많은 부분이 진공 챔버에 증착되게 되어, 그 물질의 사용율이 현저하게 낮아지는 문제점이 발생한다.

더구나, 기판이 대면적화 되었을 때는, 쉐도우 마스크와 증발원이 이루는 각도 때문에 발생하는 그림자 효과가 문제가 된다. 이는, 기판의 중간부분과 끝부분이 증발원과 이루는 각도가 달라서 발생하는 것이다.

그리하여, 최근 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 본 출원의 발명자는 증발원의 전체 형태를 긴 통모양으로 제작하고, 그 개구부의 형태를 중앙부로 이를수록 점차 좁아지도록 하는 선형 증발원을 제안한 바 있다.

한편, 유기 전계 발광소자의 경우, 그 특성을 좋게 하기 위하여, 도핑 층(layer)을 제작할 필요가 있다. 종래의 경우에 상기와 같은 도핑 층을 제작하기 위해서는, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 도핑 층의 대부분을 이루는 호스트 물질이 담긴 호스트 증발원(1)의 주변에 도펀트 물질이 담긴 도펀트 증발원(2)을 일정 각도 기울여 위치시키고, 상기 두 증발원(1, 2)을 이동시키거나 기판(3)과 마스크(4)를 함께 이동시킴으로써 원하는 비율로 도핑을 해왔다.

그러나, 상기와 같은 증발원을 이용하여 도핑 층을 제작하는 경우에는, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 증발되는 물질의 증착영역이 정확히 일치되지 못하고, 각 영역에 따라, 호스트 물질만 증착되거나 (H 영역), 호스트 물질과 도펀트 물질이 함께 증착되거나(H + D), 도펀트 물질만 증착되는 (D 영역) 등, 기판(3)과 마스크(4)에 물질이 고르게 도달하지 않아서, 박막이 불균일해지게 되고, 더욱이, 상기 기판(3) 또는 증발원(1, 2)을 이동시키며 증착을 하는 경우에, 호스트 물질과 도펀트 물질이 섞여있지 않고 각기 다른 층을 이루는 현상이 생기게 된다.

따라서, 기판(3)의 부분에 따라, 도핑 농도가 일정하지 않게 되고, 전체적인 두께 또한 고르지 못하게 되는데, 이는 소자의 품질에 치명적인 문제점이 있었다.

또한, 증착이 이루어지게 되는 과정에서, 물질이 기판(3)에 이르기 전에 증발원의 주위에 증발물질이 증착되어, 증발원의 입구를 막게 되거나, 물질의 사용을 효과적으로 제어할 수 없는 문제점 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 유기 전계 발광소자 층의 도핑 층을 제작함에 있어서, 균일한 도핑 층의 제작이 가능하고, 증발원 주위에 물질이 증착되어 증발원이 막히는 현상을 방지하도록 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 내측에 두 개 또는 그 이상의 증발원이 특정 토출 방향을 가지도록 위치하고, 상측에 개구부를 가지는 하우징과; 상기 증발원과 증발원의 사이에 위치하여, 상기 증발원에서 토출되는 물질이 일정높이까지 상호간섭을 일으키지 않도록 하며, 물질의 토출방향을 한정하도록 상기 하우징의 내에 세워지는 적어도 하나 이상의 영역조절판을 포함하여 구성되어, 각각의 증발원에서 토출되는 물질의 궤적의 폭이, 상기 개구부의 일단과 상기 영역조절판의 사이 또는 영역조절판과 영역조절판의 사이에서 조절되도록 함으로써, 상기 각각의 증발원에서 토출되는 물질이 상기 물질이 증착되는 기판의 동일 영역에 도달하도록 함으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 단면도로서, 본 발명은, 내측에 두 개 또는 그 이상의 증발원(10)이 특정 토출 방향을 가지도록 위치하고, 상측에 개구부(21)를 가지는 하우징(20)과; 상기 증발원(10)과 증발원(10)의 사이에 위치하여, 상기 증발원(10)에서 토출되는 물질이 일정높이까지 상호간섭을 일으키지 않도록 하며, 물질의 토출 방향을 한정하도록 상기 하우징(20)의 내에 세워지는 적어도 하나 이상의 영역조절판(30)을 포함하여 구성되어, 각각의 증발원(10)에서 토출되는 물질의 궤적의 폭이, 상기 개구부(21)의 일단과 상기 영역조절판(30)의 사이 또는 영역조절판(30)과 영역조절판(30)의 사이(도 7 참고)에서 조절되도록 함으로써, 상기 각각의 증발원(10)에서 토출되는 물질이 상기 물질이 증착되는 기판(5)의 동일 영역에 도달하도록 하는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.

상기 증발원(10)은, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 긴 통모양으로 형성되고, 그 상측에 물질이 토출되는 노즐이 형성되는 선형 증발원을 사용하고, 상기 하우징(20)과 영역조절판(30)은 상기 증발원(10)의 길이에 해당하는 폭을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노즐은 증발원(10)의 중앙측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 하는 본 출원의 발명자의 제안을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 하우징(20) 내의 증발원(10)이 위치하는 부분의 상측에는 상기 증발원(10)의 노즐에서 토출되는 물질의 토출을 개폐할 수 있도록 하는 개폐수단(40)을 추가 구성함으로써, 필요에 따라 물질의 토출을 제어할 수 있다.

상기 개폐수단(40)은, 상기 증발원(10)의 물질의 토출을 개폐하도록, 상기 하우징(20)의 양단부 외측에 지지되는 회전축(41)에 설치되는 셔터(42)와; 상기 회전축(41)을 회전시켜 상기 셔터(42)를 개폐하도록, 상기 회전축(41)을 회전시키는 모터(43)와; 상기 회전축(41)과 모터(43)에 설치되어 서로 맞물리도록 하는 기어박스(44)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 셔터(42)의 형태는 여러 형태가 가능하나, 도 5a 및 도 5b에서 도시하는 바와 같이, 상기 노즐을 가릴 수 있는 길이의 원통각(殼)형 형상에 일측에서만 물질이 관통할 수 있도록 개구시켜 형성하는 원통셔터(42a)를 이용하거나, 도 6a 및 6b에서와 같이, 평판을 구성하는 평판셔터(42b)를 이용하도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도로서, 세 개의 증발원(10)을 이용하여 두 가지의 도펀트를 도핑하여 증착하는 상태를 개략적으로 도시하고 있다.

즉, 상기와 같이, 두 가지의 도펀트를 이용하여 증착하는 경우에는, 중앙측 증발원(10) 또는 다른 곳에서 호스트 물질이 토출되도록 하고, 그 나머지 증발원(10)에서 도펀트 물질이 토출되도록 하는 것으로, 중앙에 위치하는 증발원(10)의 토출폭은 두 개의 영역조절판(30a, 30b)에 의하여 조절이 되게 된다.

또한, 도시하는 바와 같이, 도 7의 좌측의 증발원의 토출폭은 개구부(21)의 좌측단부와 좌측 영역조절판(30a)에 의하여 조절되며, 우측의 증발원의 토출 폭은 개구부(21)의 우측단부와 우측 영역조절판(30b)에 의하여 조절되도록 함으로써, 기판(5)의 동일 영역에 상기 호스트 물질과 도펀트 물질이 이르도록 하는 것이다.

한편, 상기 하우징(20)의 개구부(21) 또는 영역조절판(30)의 표면에는 전류를 흘려 가열할 수 있도록 하는 가열부를 추가 구성하여(미도시), 상기 개구부(21)와 영역조절판(30)에 증착되는 물질을 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

물질의 증착이 이루어지는 경우에, 상기 하우징(20)의 내측면에도 물질의 증착이 이루어진다. 따라서, 정기적으로 상기 하우징(20)의 내측에 증착된 물질을 청소해야할 필요가 있다. 따라서, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 하우징(20) 내에, 탈부착이 용이하게 구성된 별도의 내피(22)를 부착하여, 하우징(20)의 유지보수를 원활하게 할 수 있게 할 수도 있다.

또한, 상기 하우징(20) 내의 증발원의 상측부에는 냉각을 위한 냉각수단을 추가 구성함으로써, 하우징(20) 내측의 원하지 않는 부분에 물질이 증착되지 않도록 조절하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 도 3 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 3에서 도시하는 바와 같이, 증발원(10)을 일정 각도로 기울여 위치시키고, 증발원(10)의 사이에 영역조절판(30)을 위치시켜, 상기 증발원(10)에서 토출되는 물질이 상기 영역조절판(30)과 하우징(20)의 개구부(21) 사이에서 조절되도록 하여, 상기 두 개의 증발원(10)에서 나오는 물질이 동일한 영역에 이르는 곳에 기판(5)을 위치시켜 소자의 층을 제작하도록 하는 것이다.

도 4에서 도시하는 바와 같이, 상기 증발원(10)은 선형 증발원을 사용하고, 기판(5)이나, 하우징(20) 전체를 일방향 또는 왕복으로 선형운동 시킴으로써, 소자 층을 보다 균일하게 원하는 정도의 도핑 프로파일을 제작할 수 있다.

상기 영역조절판(30)의 높이나 개구부(21)의 크기, 기판(5)의 위치 등은 증발원(10)의 크기 등에 따라 조절 가능하며, 이러한 경우에는 기판(5)과 하우징(20) 사이의 거리 또한 변할 수 있다.

또한, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 두 가지의 물질을 도핑할 경우에는 세 개의 증발원(10)을 위치시키고, 그 사이에 두 개의 영역조절판(30a, 30b)을 설치하며, 그에 따라 개구부(21)의 위치와, 기판(5)과 하우징(20) 사이의 거리를 조절함으로써 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

이는 세 가지 이상의 물질을 도핑할 경우에도 동일한 방법으로 확장 가능함은 물론이다.

또한, 제작 순서상의 이유로 일측 또는 그 이상의 물질을 개폐하고자 할 경우에는 증발원(10)의 상측에 설치되는 개폐수단(40)을 이용하여 물질의 흐름을 차단 또는 개방할 수 있다.

상기와 같은 개폐수단(40)의 개폐작용은 모터(43) 및 기어박스(44)를 이용하여 셔터(42)를 제어함으로써 진공도를 그대로 유지시키는 상태에서 원격으로 조절될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 증착 작업으로 소자가 제작되는 경우에, 개구부(21)나 영역조절판(30)의 단부 등에도 물질이 반응을 일으켜 증착될 수 있으며, 이는 상기 개구부(21)의 면적을 좁게하거나 영역조절판(30)의 길이를 변경시켜, 물질의 사용율을 낮게 하거나 증발원(10)에서 토출되는 물질의 빔을 변경시킬 수 있다.

따라서 이러한 경우에는 개구부(21)나 영역조절판(30)의 표면에 설치되는 가열부에 전류를 흘려 열을 가함으로써, 상기와 같이 원하지 않는 부분에 증착된 물질을 제거할 수 있도록 하는 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

이상과 같은 본 발명은 유기 전계 발광소자 층의 도핑 층을 제작 등과 같은 다증발원을 이용하는 동시증착에 있어서, 균일하게 혼합된 박막의 제작이 가능하고, 증발원 주위에 물질이 증착되어 증발원이 막히는 현상을 방지하도록 하는 유기 전계 발광소자 층의 균일한 도핑이 가능한 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 유기 전계 발광소자의 도핑 층을 제작하는 상태를 나타내는

개략도,

도 2는 도 1의 세부도,

도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 측단면도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 개폐수단의 셔터의 일 실시예를 나타내는

개략도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 개폐수단의 셔터의 다른 실시예를 나타내는

개략도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 증발원 20 : 하우징

21 : 개구부 30 : 영역조절판

40 : 개폐수단 50 : 냉각수단

Claims (7)

1. 긴 통모양으로 형성되고 그 상측에 물질이 토출되는 노즐이 형성된 두 개 또는 그 이상의 증발원이 내측에 특정 토출 방향을 가지도록 위치하고, 상측에 개구부를 가지는 하우징과;

   상기 증발원과 증발원의 사이에 위치하여, 상기 증발원에서 토출되는 물질이 일정높이까지 상호간섭을 일으키지 않도록 하며, 물질의 토출방향을 한정하도록 상기 하우징의 내에 세워지는 적어도 하나 이상의 영역조절판을 포함하여 구성되어,

   각각의 증발원에서 토출되는 물질의 궤적의 폭이, 상기 개구부의 일단과 상기 영역조절판의 사이 또는 영역조절판과 영역조절판의 사이에서 조절되도록 함으로써, 상기 각각의 증발원에서 토출되는 물질이 상기 물질이 증착되는 기판의 동일 영역에 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 하우징 내의 증발원 상측에는 증발원의 노즐에서 토출되는 물질을 개폐할 수 있도록 하는 개폐수단이 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 개폐수단은,

   상기 증발원의 물질의 토출을 개폐하도록, 상기 하우징의 양단부 외측에 지지되는 회전축에 설치되는 셔터와;

   상기 회전축을 회전시켜 상기 셔터를 개폐하도록, 상기 회전축을 회전시키는 모터와;

   상기 회전축과 모터에 설치되어 서로 맞물리도록 하는 기어박스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 하우징의 개구부 또는 영역조절판의 표면에는 전류를 흘려 가열할 수 있도록 하는 가열부를 추가 구성하여,

   상기 개구부와 영역조절판에 증착되는 물질을 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 하우징의 증발원의 상측부측과 하단에는 냉각을 위한 냉각수단이 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 하우징 내에, 탈부착이 용이하게 구성된 별도의 내피를 부착하여, 하우징의 유지보수를 원활하게 할 수 있게 함을 특징으로 하는 다증발원을 이용하는 동시증착에서 균일하게 혼합된 박막의 증착을 가능하게 하는 증발영역 조절장치.