KR20020089288A - source for vapor deposition of organic layers - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기물 증착용 소스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발열체의 온도 평형성을 향상시켜, 기판에 증착되는 유기물의 두께를 기판의 위치에 관계없이 일정하게 증착되게 하여 소자의 수율과 생산성을 향상시키는 유기물 증착용 소스에 관한 것이다.The present invention relates to a source for organic material deposition, and more particularly, to improve the temperature balance of the heating element, and to uniformly deposit the thickness of the organic material deposited on the substrate regardless of the position of the substrate to improve the yield and productivity of the device. It relates to a source for organic material deposition.
일반적으로, 유기물을 이용한 표시소자 중, EL(Electro Luminescence) 표시소자는 반도체 평면 표시소자의 하나로서, 다른 평면 면소자와는 달리 완전 고체막으로 구성되어 발열 등이 제한적인 이상적인 구조를 가지고 있으며, 자체 냉발광형이라는 장점으로 인하여 산업계에서의 수요가 증가하고 있는 평면소자이다.In general, the EL (Electro Luminescence) display device is one of the semiconductor flat display devices, and unlike the other flat surface devices, the EL (Electro Luminescence) display device is composed of a completely solid film and has an ideal structure with limited heat generation. Due to the advantages of its own cold light emitting device, the demand is increasing in the industry.
현재 학계뿐만 아니라 일반산업에서의 R&D 분야 중에서도 그 개발경쟁이 치열히 가속화 되고 있는 분야 중에 하나가 유기물을 사용한 디스플레이 소자의 개발이다. 유기물질은 무기물질에 비해 디스플레이 소자로서 작은 구동전압, 높은 휘도 등의 많은 장점이 있고 차세대의 디스플레이 소자로서의 가능성과 응용가능성은 세계적으로 인정을 받았다.Currently, among the fields of R & D not only in academia but also in the general industry, the development competition is accelerating. Organic materials have many advantages, such as small driving voltage and high luminance, as display devices compared to inorganic materials. The possibility and applicability of next-generation display devices have been recognized worldwide.
하지만 기존의 무기물의 증착법을 사용하여서는 유기물질을 증착하는 것은 많은 어려움이 있고 특히 풀칼라(full color) 디스플레이소자의 개발에서는 유기물의 증착기술에 대한 개발이 현재 세계적으로 진행중에 있다.However, it is difficult to deposit organic materials using existing inorganic deposition methods. Especially, in the development of full color display devices, development of organic deposition technologies is currently in progress worldwide.
지금까지 유기물을 사용한 총천연색 디스플레이소자에 대한 몇가지 문제점이 보고되었다. 그중에서도 가장 잘 알려진 난관은 유기물질은 무기물과는 달리 원자들의 집단인 분자들이 서로 연결되어 있어 유기분자들은 단원자 혹은 단분자의 무기물질에 비해 매우 무겁고 외부에서 전자선이나 이온들의 플라즈마 등을 사용할경우 그 결합이 쉽게 깨어져 원래 유기물이 가지는 특성을 잃어버린다. 이러한 특성 등으로 인해 기존의 잘 정립된 무기물에서의 증착기술을 그대로 유기물의 증착에 사용하는 데는 많은 어려움이 있다.Until now, some problems have been reported for full-color display devices using organic materials. The most well known difficulty is that organic materials, unlike inorganic materials, are molecules that are a group of atoms connected to each other. Therefore, organic molecules are much heavier than single or monomolecule inorganic materials. The bonds are easily broken, losing the properties of the original organic matter. Due to such characteristics, there are many difficulties in using the existing well-established deposition techniques on organic materials as they are for deposition of organic materials.
현재 유기물의 증착에 사용되는 대표적인 기술은 유기물질을 가열하여 승화나 증발 등으로 전자선이나 플라즈마를 이용한 방법보다 비교적 작은 열에너지를 사용하여 유기물을 증착하는 열증착법이 사용되고 있다. 그 외에도 다른 잉크젯 프린팅(ink-jet printing)법을 사용하는 방법 등 여러 가지 방법이 사용되고 있지만 일반 양산 라인에서는 지금까지 열증착법이 가장 널리 사용 되고 있다.Currently, a representative technique used for depositing organic materials is a thermal evaporation method of depositing organic materials using relatively small thermal energy than a method using electron beams or plasma by heating organic materials to sublimation or evaporation. In addition, various methods such as using other ink-jet printing method are used, but thermal evaporation method is the most widely used so far in general mass production line.
이 열증착법은 유기물질 중에서도 비교적 가벼운 유기물질의 증착에 적용할 수 있으며 폴리머(polymer)를 비롯한 분자구조가 복잡하고 많은 분자를 함유하고 있는 고분자 폴리머(polymer)등의 증착에는 사용할 수 없고, 다른 스핀코팅(spin coating) 이나 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방식 등이 도입되어 증착하고 있고 아직 산업화되지 못하고 있는 실정이다. 또한 유기물질의 열전도도가 다른 무기물질 등에 비해 1/1000배 정도 적다. 이러한 특성 등으로 인해 실제 증착시에 도가니와 히터의 형상 등이 유기물의 온도의 분포 등에 의해 많은 차이를 일으키며이것은 유기물의 균일한 증착에 아주 중요한 역할을 한다.This thermal evaporation method can be applied to the deposition of relatively light organic materials among organic materials, and cannot be used for the deposition of polymers including complex polymers containing polymers and containing many molecules. The coating (spin coating) or ink-jet printing (ink-jet printing) method is introduced and deposited, and the situation is not yet industrialized. In addition, the thermal conductivity of organic materials is about 1/1000 times less than that of other inorganic materials. Due to these characteristics, the shape of the crucible and the heater during the actual deposition causes a lot of difference due to the temperature distribution of the organic material, which plays a very important role in the uniform deposition of the organic material.
종래기술에 따른 유기 EL막 증착용 소스는 미국특허청 등록번호 6237529 B1에 나타나 있다.Sources for depositing organic EL films according to the prior art are shown in US Patent Registration No. 6237529 B1.
상기 종래기술은 증기화 될수 있는 고형 유기 EL 물질을 수용하는 하우징의 상부에 증기발산구멍이 형성된 사각형상의 플레이트를 형성시키되, 플레이트와 이격된 하단에 배플을 형성시키고, 플레이트 또는 하우징 등을 발열시켜 유기물을 증발시키면 증발된 유기물질이 직접 증기발산구멍을 통과하지 못하게 보호함과 동시에 덩어리진 유기물 및 물방울 등이 배플에 걸리게 하여 안정된 증착이 이루어지는 것을 기술적 요지로 한다.The prior art is to form a rectangular plate having a vapor diverging hole formed in the upper portion of the housing containing a solid organic EL material that can be vaporized, to form a baffle at the bottom spaced apart from the plate, heat the plate or the housing, etc. When evaporation is performed, the evaporated organic material is protected from passing directly through the vapor divergence hole and at the same time, the agglomerated organic material and water droplets are caught in the baffle, so that a stable deposition is achieved.
그러나 상기 종래기술은 상기 플레이트에 외부전원이 인가되어 발열되는 과정에 있어서, 플레이트에 및 하우징의 전체부분에서 고른 발열이 일어나지 못하고 중앙부분의 발열량이 가장자리 부분보다 많게 됨에 의해, 하우징의 중앙부분에서의 증발이 원활하게 되어 기판에 증착되는 유기 EL은 중앙부는 두껍게 되고 가장자리 부분은 얇게 증착된다는 문제점이 있다.However, in the prior art, in the process of generating heat by applying external power to the plate, heat is not generated evenly in the plate and in the entire portion of the housing, and the amount of heat generated at the center portion is greater than the edge portion, so that The organic EL deposited on the substrate due to evaporation is smooth, and the center is thick and the edge is thin.
그리고 증착되는 두께의 불균일성에 의해 대구경의 소자생산이 불가능하다는 문제점이 또한 있다.In addition, there is a problem that large diameter device production is impossible due to the nonuniformity of the deposited thickness.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발열체인 히터의 온도를 균일(uniform)하게 분포시킴과 동시에 유기물질의 증발을 균일화시켜 기판에 증착되는 유기물의 두께가 균일하게 증착되는 유기물 증착용 소스를제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and uniformly distributes the temperature of the heater, which is a heating element, and at the same time uniformizes evaporation of the organic material, thereby uniformly depositing the thickness of the organic material deposited on the substrate. It is an object to provide a source for organic material deposition.
그리고 발열체 연결부에 연결체를 형성시켜, 히터의 중앙부와 가장자리부분의 온도의 편차를 줄임과 동시에 유기물질을 대면적 기판에 아주 고르게 증착시킬 수 있는 유기물 증착용 소스를 제공하는 것을 또한 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a source for organic material deposition by forming a connector on the heating element connecting portion, reducing the temperature variation between the center and the edge of the heater and at the same time depositing organic materials evenly on a large area substrate.
도1 - 본 발명에 따른 유기물질이 수용된 증착 소스의 개략도.1-Schematic illustration of a deposition source containing organic material according to the present invention.
도2 - 발열체가 설치된 증착장치의 개략도.2 is a schematic diagram of a deposition apparatus provided with a heating element.
도3 - 중앙부분이 넓게 형성된 발열체의 개략도.3 is a schematic view of a heating element with a wide central portion;
도4 - 길이방향으로 2개이상의 발열체를 사용하여 제작된 발열체의 개략도.4-Schematic diagram of a heating element fabricated using two or more heating elements in the longitudinal direction.
도5 - 2개이상의 발열체를 수직한 방향으로 배선한 발열체의 개략도.5-Schematic diagram of a heating element in which two or more heating elements are wired in a vertical direction.
도6 - 하부발열체의 개략도.6-Schematic diagram of the lower heating element.
도7 - 길이방향으로 2개이상의 하부발열체를 사용한 개략도.7-Schematic diagram using two or more lower heating elements in the longitudinal direction.
도8 - 띠형상으로 형성된 하부발열체의 개략도.8-Schematic diagram of the lower heating element formed in a band shape.
도9 - 전극과 발열체의 체결방법의 개략도.9 is a schematic diagram of a method of fastening an electrode and a heating element.
도10 - 본 발명에 따른 증착된 유기물의 균일성을 ellipsometery로 측정한 결과를 나타낸 도.10 shows the result of measuring the uniformity of the deposited organic matter by ellipsometery according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100 : 도가니 110 : 발열체100: crucible 110: heating element
111 : 증기출입공 112 : 단위발열체111: steam entry hole 112: unit heating element
113 : 볼트결합공 120 : 보온체113: bolt coupling hole 120: insulation
130 : 연결체 140 : 하부발열체130: connector 140: lower heating element
141 : 하부단위발열체 150 : 열전대141: lower unit heating element 150: thermocouple
160 : 보조연결체160: auxiliary connector
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유기물 진공증착장치에 있어서, 상부가 개구되고 내부에 시료가 안치되는 도가니와; 상기 도가니의 상부개구부에 형성되며, 전도성 재질로 형성되고, 중앙부에 가로방향으로 연장형성된 증기출입공이 형성되며, 가장자리부에서 중앙측으로 가면서 폭이 점차적으로 넓어지도록 형성되되, 가장자리의 폭은 h 가 되고 중앙부의 폭은 m이 되도록 형성되어 h:m의 수치비가 1.5∼10이 되며, 외부 전원에 연결되어 발열되는 발열체와; 상기 도가니의 하부 외표면을 감싸는 형상으로 형성되며, 도가니의 열이 외부로 방출되는 것을 방지시키는 보온체와; 상기 발열체의 전원연결부에 형성된 연결체;를 포함하여 구성되는 유기물 증착용 소스를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an organic vacuum deposition apparatus comprising: a crucible having an upper portion opened and a sample placed therein; It is formed in the upper opening of the crucible, formed of a conductive material, and formed in the center of the vapor exit hole extending in the horizontal direction, is formed so as to gradually widen the width from the edge to the center, the width of the edge is h A width of the center portion is formed to be m, and a numerical ratio of h: m is 1.5 to 10, and is connected to an external power source and generates heat; A thermostat formed in a shape surrounding the lower outer surface of the crucible and preventing heat of the crucible from being released to the outside; A source for organic material deposition comprising a; a connecting body formed on the power connection portion of the heating element is a technical gist.
그리고 본원 발명은, 유기물 진공증착장치에 있어서, 상부가 개구되고 내부에 시료가 안치되는 도가니와; 상기 상부개구부의 개구부에 형성되며, 단위 발열체 각각이 전도성 재질로 형성되고, 각각의 단위발열체에 가로 방향으로 연장형성된 증기출입공이 형성되되, 상기 단위발열체의 개수는 2∼10개가 되어 상기 단위 발열체 각각이 직렬 또는 병렬로 전원과 연결되어 발열되는 발열체와; 상기 도가니의 하부 외표면을 감싸는 형상으로 형성되며, 도가니의 열이 외부로 방출되는 것을 방지시키는 보온체와; 상기 발열체의 전원연결부에 형성된 연결체;를 포함하여 구성되는 유기물 증착용 소스를 또한 기술적 요지로 한다.And the present invention, in the organic vapor deposition apparatus, the crucible having an upper portion is opened and the sample is placed therein; The unit heating elements are formed in the opening of the upper opening, and each unit heating element is formed of a conductive material, and each of the unit heating elements is formed with a vapor access hole extending in the horizontal direction, and the number of the unit heating elements is 2 to 10, respectively. A heating element connected to a power supply in series or in parallel to generate heat; A thermostat formed in a shape surrounding the lower outer surface of the crucible and preventing heat of the crucible from being released to the outside; A source for organic material deposition, including; a connection body formed at a power connection portion of the heating element is also a technical subject matter.
여기서, 상기 보온체의 외표면을 감싸며, 외부전원과 보조연결체로 연결되어 발열되는 하부발열체가 더 포함되어 구성되고, 상기 하부발열체는 박스형상의 2∼10개의 단위하부발열체가 직렬 또는 병렬로 형성되든지, 폭을 가지는 띠형상으로 상하로 이격 형성되되, 2∼10개가 형성되되, 띠형상인 경우 상측발열체의 발열량이 하측 발열체의 발열량보다 상대적으로 많도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, the outer surface of the insulating body is wrapped, and further comprises a lower heating element which is connected to an external power source and an auxiliary connector to generate heat, wherein the lower heating element is formed in series or parallel in the box-shaped 2 to 10 unit lower heating elements. Regardless of the width of the upper heating element is formed to be spaced apart up and down in the shape of a band having a width, 2 to 10 is formed, it is preferable that the heating value of the upper heating element is configured to be relatively larger than the heating value of the lower heating element.
그리고, 상기 연결체 및 보조연결체는 구리 박판이 포함된 발열체로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the connector and the auxiliary connector is preferably composed of a heating element containing a thin copper plate.
이에 따라, 히터의 온도 평형성을 향상시켜, 기판에 증착되는 유기물의 두께를 기판의 위치에 관계없이 일정하게 증착되게 하여 소자의 수율과 생산성을 향상시킴과 동시에 대구경 기판의 생산이 가능하다는 이점이 있다.Accordingly, it is possible to improve the temperature equilibrium of the heater and to uniformly deposit the thickness of the organic material deposited on the substrate regardless of the position of the substrate, thereby improving the yield and productivity of the device and producing a large diameter substrate. .
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 유기물질이 수용된 증착 소스의 개략도이고, 도2는 발열체가 설치된 증착장치의 개략도이고, 도3은 중앙부분이 넓게 형성된 발열체의 개략도이고, 도4는 길이방향으로 2개이상의 발열체를 사용하여 제작된 발열체의 개략도이고, 도5는 2개이상의 발열체를 수직한 방향으로 배선한 발열체의 개략도이고, 도6은 하부발열체의 개략도이고, 도7은 길이방향으로 2개이상의 하부발열체를 사용한 개략도이고, 도8은 띠형상으로 형성된 하부발열체의 개략도이고, 도9는 전극과 발열체의 체결방법의 개략도이고, 도10은 본 발명에 따른 증착된 유기물의 균일성을 ellipsometery로 측정한 결과를 나타낸 도이다.1 is a schematic view of a deposition source containing an organic material according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a deposition apparatus in which a heating element is installed, FIG. 3 is a schematic view of a heating element having a wide central portion, and FIG. 5 is a schematic diagram of a heating element manufactured using the above heating element, FIG. 5 is a schematic diagram of a heating element in which two or more heating elements are wired in a vertical direction, FIG. 6 is a schematic diagram of a lower heating element, and FIG. Figure 8 is a schematic diagram using a heating element, Figure 8 is a schematic diagram of a lower heating element formed in a band shape, Figure 9 is a schematic diagram of a method of coupling the electrode and the heating element, Figure 10 is the uniformity of the deposited organic matter according to the present invention measured by ellipsometery The results are shown.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기물 증착용 소스는 유기물 진공증착장치에 사용되는 것으로, 크게 도가니(100)와, 발열체(110)와, 보온체(120)와, 연결체(130)와, 하부발열체(140)로 구성된다.As shown, the organic material deposition source according to the present invention is used in the organic material vacuum deposition apparatus, the crucible 100, the heating element 110, the thermal insulation member 120, the connector 130, The lower heating element 140 is configured.
먼저 도가니(100)에 대해 설명한다.First, the crucible 100 will be described.
상기 도가니(100)는 상부가 개구된 통형상으로 형성되고, 주로 수정(quartz)이나, 금속, 세라믹, 반도체 등으로 제작되며, 증착되는 유기물의 증착온도부근에서 다른 물질과의 반응성이 없어야 된다는 점을 고려하여 선택된다. 그리고 크기는 사용되는 기판의 크기와 사용시간에 따라 정해진다. 또한 상기 도가니(100)의 내부에는 열을 받아 증발되는 유기증착물이 수용되는 바, 도가니(100)의 내벽에 복사에너지의 보존과 절연을 위해 절연체 또는 반사체 등이 내장될 수 있다.The crucible 100 is formed in a cylindrical shape with an upper opening, and is mainly made of quartz, metal, ceramic, semiconductor, etc., and should not be reactive with other materials near the deposition temperature of the organic material to be deposited. Is selected in consideration of. The size is determined by the size of the substrate used and the time of use. In addition, the inside of the crucible 100 is an organic vapor evaporated to receive the heat is received, the inner wall of the crucible 100 may be embedded with an insulator or reflector for the conservation and insulation of radiant energy.
상기 도가니(100)의 상부개구부에는 도가니(100)의 상부개구부를 밀폐시키는 형상의 발열체(110)가 형성되는 바, 상기 발열체(110)는 판형상으로 형성된다.The heating element 110 is formed in the upper opening of the crucible 100 to seal the upper opening of the crucible 100, and the heating element 110 is formed in a plate shape.
상기 발열체(110)는 외부전원과 연결되어 발열되어 상기 도가니(100) 측으로 복사 등의 열전달 방법에 의해 도가니(100) 내부에 충전된 유기물질을 가열시켜 유기물질이 바로 승화하거나 또는 액체로 상전이 한 후에 증발하도록 하는 열원이 되는 것이다.The heating element 110 is connected to an external power source to generate heat to heat the organic material charged inside the crucible 100 by a heat transfer method such as radiation to the crucible 100 to immediately sublimate the organic material or phase change into a liquid. It is a heat source that will later evaporate.
즉, 상기 발열체(110)에서 발열되는 발열량이 발열체(110) 전체에서 고른 분포를 가져야만 상기 유기물질에 고른 열전달이 이루어지게 되어 유기물질의 유니폼한 증발이 이루어져 상기 발열체(110) 상측에 형성된 기판에 유기물질의 고른 증착이 이루어지게 된다.In other words, the heat generated by the heating element 110 has an even distribution in the entire heating element 110 to evenly heat transfer to the organic material to uniform evaporation of the organic material is formed on the substrate 110 formed above the heating element 110 Even deposition of organic material is achieved.
실험에 의하면 선형인 발열체(110)인 경우에는 길이방향으로 발열체(110)의 가운데 부분에서는 온도가 높고 양가장자리는 온도가 낮아지며 이러한 경향은 온도가 증가할수록 온도차이가 더 커진다. 이것은 발열체(110)인 히터의 양 가장자리부분과 연결되어 있는 전극부분으로 열량이 빠져나가는 것이 가장 주된 이유이다.According to the experiment, in the case of the linear heating element 110, the temperature is high in the middle portion of the heating element 110 in the longitudinal direction and the temperature is lower at both edges, and this tendency becomes larger as the temperature increases. This is the main reason that the amount of heat escapes to the electrode portion connected to both edge portions of the heater that is the heating element (110).
여러 번의 실험결과, 온도는 가운데부분에서 가장자리 부분으로 선형으로 감소하고 이들간의 온도의 차이는 온도가 증가할수록 증가하여 증착 균일성 확보를 어렵게 한다.As a result of several experiments, the temperature decreases linearly from the center to the edge, and the difference in temperature between them increases as the temperature increases, making it difficult to ensure deposition uniformity.
이를 해결하기 위해 먼저 선형인 발열체(110)를 단순한 선형의 모형을 사용하는 것보다 발열량 자체를 가운데 부분보다는 양 가장자리 부분에서 더 많이 나도록 하여 전체적인 온도의 균일성을 확보하는 것이 필요하다. 이렇게 함으로써 양가장자리의 온도를 증가시켜 일정한 균일성을 얻을 수 있다.In order to solve this problem, it is necessary to secure the overall temperature uniformity by making the heat generating element 110 generate more heat at both edge portions than the center portion, rather than using a simple linear model. In this way, the temperature of both edges is increased to obtain a uniform uniformity.
따라서 본 발명의 핵심인 발열체(110)는 도3에 나타난 바와 같이, 판형상으로 형성되고 가장자리에서 중앙부로 가면서 폭이 점차적으로 증가하게 형성시킨다.Therefore, as shown in FIG. 3, the heating element 110, which is the core of the present invention, is formed in a plate shape and gradually increases in width from the edge to the center portion.
그리고 가장자리의 폭을 h라 하고, 중앙부분의 폭을 m이라고 하면 h:m의 수치비는 1.5∼10이 되어야 하며, 사용되는 금속의 재질과 특성에 따라 달라지므로 상기 범위내에서 선형인 경우를 사용하여 테스트하여 실제 선형에서의 온도차이를 확인한 후 이에 비례해서 h와 m의 비율을 단면적에서의 저항에 비례해서 결정하면 된다.If the width of the edge is h, and the width of the center is m, the numerical ratio of h: m should be 1.5 to 10, and it is linear depending on the material and properties of the metal used. This test can be used to determine the temperature difference in the actual linear and then proportionally determine the ratio of h and m to the resistance in the cross-sectional area.
그리고 상기 발열체(110)의 가장자리부분에는 후술하는 연결체(130)가 볼트등에 의해 결합되는 볼트결합공(113)이 형성되어 연결체(130)와 안정되게 결합된다.And the edge portion of the heating element 110 is formed with a bolt coupling hole 113 is coupled to the connector 130 to be described later by a bolt or the like is coupled to the connector 130 stably.
또한 상기 발열체(110)의 중앙부에는 중앙부를 따라 가로 방향으로 연결형성된 증기출입공(111)이 형성되어 상기 발열체(110)의 발열에 의해 증발된 유기물질이 상기 증기출입공(111)을 통하여 상측으로 유동되어 기판에 증착되게 된다.In addition, a vapor access hole 111 is formed in a central portion of the heating element 110 in a horizontal direction along the central portion, and the organic material evaporated by the heat of the heating element 110 is upwardly formed through the steam access hole 111. Flows into the substrate to be deposited on the substrate.
한편 상기 발열체(110)에는 외부제어부와 연결되어 발열체(110)의 온도를 감지시키는 열전대(150)가 다수개 형성되어 상기 발열체(110)의 발열량을 적절하게 제어시킨다.On the other hand, the heating element 110 is connected to an external control unit is formed with a plurality of thermocouples 150 for sensing the temperature of the heating element 110 to properly control the amount of heat generated by the heating element (110).
상기에서는 발열체(110)가 1개인 발열체(110)를 설명하였으나, 도4와 같이, 증기출입공(111)이 각각의 단위발열체(112)에 형성된 단위발열체(112) 각각을 상호간에 직렬로 연결하여 사용하므로써, 발열체(110) 자체에서 발열되는 발열량이 위치에 관계없이 거의 동일하게 구성할 수도 있다.In the above description, the heating element 110 having one heating element 110 is described. However, as shown in FIG. 4, each of the unit heating elements 112 formed at each unit heating element 112 is connected in series with each other. By using it, the amount of heat generated by the heat generating element 110 itself can be configured almost the same regardless of the position.
그리고 도5와 같이, 증기출입공(111)을 각각의 단위 발열체(112)에 형성시켜 각각의 단위 발열체(112)를 병렬로 연결하여 사용함에 의해 발열체(110)의 위치에 따른 온도 균일성을 유지할 수 있다.And, as shown in Figure 5, by forming the steam entry hole 111 in each unit heating element 112, by connecting each unit heating element 112 in parallel to use the temperature uniformity according to the position of the heating element 110 I can keep it.
또한 상기에서 설명한 각각의 단위발열체(112) 각각에는 열전대(150)를 설치하여 온도를 점검함과 동시에 온도조절기와 연결되어 온도를 제어 할 수 있도록 구성된다.In addition, each of the unit heating elements 112 described above is installed to check the temperature by installing a thermocouple 150 and is configured to be connected to a temperature controller to control the temperature.
특히 각각의 단위발열체(112)가 병렬로 연결되는 경우에는 각각의 단위 발열체(112)의 온도제어를 별개로 할 수도 있게 되어 증착이 이루어지고 있는 중에 각각의 단위발열체(112)의 발열량을 개별적으로 제어하여 증착되는 기판의 두께를 모니터링 하면서 증착률을 부분적으로 제어가 가능하다.In particular, when the unit heating elements 112 are connected in parallel, the temperature control of each unit heating element 112 may be separately, so that the calorific value of each of the unit heating elements 112 is individually deposited during the deposition. It is possible to partially control the deposition rate while monitoring the thickness of the deposited substrate by controlling it.
여기서, 상기의 발열체(110)들은 단독으로도 사용될수 있고, 경우에 따라 다른 세라믹 등에 밀착되어 사용될 수도 있다.Here, the heating elements 110 may be used alone, or may be used in close contact with other ceramics in some cases.
다음은 보온체(120)에 대해 설명한다.Next, the thermostat 120 will be described.
상기 보온체(120)는 내열성의 보온재질로 형성되며 상부가 개구된 통형상으로 구성되어 상기 도가니(100)의 하부면 및 측면을 감싸는 형상으로 형성되어 상기 도가니(100)의 열이 도가니(100)의 측면 및 하부면을 통하여 외부로 무단유출되는 것을 방지시킨다.The insulation body 120 is formed of a heat-resistant insulating material and is formed in a cylindrical shape with an upper opening to form a shape surrounding the lower surface and the side of the crucible 100 so that the heat of the crucible 100 is a crucible 100 It is prevented from leaking out through the side and bottom surface of the).
상기 연결체(130)는 상기 발열체(110)의 재질 또는 구리박판이 포함된 발열체를 박판형상으로 가공하여 사용하게 되며, 상기 발열체(110)의 단부에 토크렌치 등에 의해 압착시킴과 동시에 나사에 의해 결합시켜 구성시킨다.The connector 130 is used to process the heating element containing the material of the heating element 110 or copper foil in a thin plate shape, and by pressing at the end of the heating element 110 by a torque wrench or the like by a screw Combination is configured.
즉, 상기 발열체(110)의 전원연결부는 발열체(110)의 열량이 빠져나가는 통로가 되는 바, 발열체(110)의 가장자리의 온도를 낮추는 결정적인 역할을 하므로 외부의 전원과 연결되는 부위에 상기 연결체(130)를 설치함에 의해 연결부의 온도를 전원공급에 지장이 없는 한 발열체(110)의 온도와 유사하게 가열해 줌으로써 양 가장자리로의 열량 손실을 막을 수 있어 원하는 온도의 균일성을 확보할 수 있다.That is, the power connection portion of the heating element 110 serves as a passage through which the heat of the heating element 110 escapes, and thus plays a decisive role of lowering the temperature of the edge of the heating element 110. By installing the 130, it is possible to prevent the loss of heat to both edges by heating the temperature of the connection portion similar to the temperature of the heating element 110 as long as it does not interfere with the power supply can ensure the uniformity of the desired temperature. .
통상 상기 연결체(130)의 저항은 발열체(110) 저항의 1% - 500%내외에서 사용하는 것이 바람직하지만 발열체(110)의 크기나 물질의 특성 등에 따라 실험적으로 결정되는 것이 바람직하다.In general, the resistance of the connector 130 is preferably used in the range of 1% to 500% of the resistance of the heating element 110, but it is preferable to determine experimentally according to the size of the heating element 110 or the characteristics of the material.
다음은 하부 발열체(140)에 대해 설명한다.Next, the lower heating element 140 will be described.
상기 하부 발열체(140)는 상기 보온체(120)의 외표면을 감싸는 형태로 상기 보온체(120)에 설치된다.The lower heating element 140 is installed on the insulating body 120 to surround the outer surface of the insulating body 120.
상기 보온체(120) 설치이유는 유기물질인 경우 열전도도가 무기물질에 비해 적은 바, 상기 발열체(110)에서 발열되는 열량이 소스전체에 고르게 분포하기가 어렵고 국부적으로 열량이 집중되어 증착률의 비정상적인 증가로 인해 박막 두께의 균질성에 치명적인 영향을 발생시킨다.The reason for installing the insulating body 120 is that when the organic material is less thermally conductive than the inorganic material, the heat generated from the heating element 110 is difficult to distribute evenly throughout the source, and the local heat is concentrated to increase the deposition rate. An abnormal increase causes a fatal effect on the homogeneity of the film thickness.
그래서 하부발열체(140)를 사용하여 도가니(100) 내부의 온도균질성을 증대시키기 위해서 하부발열체(140)를 사용하게 된다. 증착되는 유기물은 고체로 부터의 직접적인 승화나 액상으로 상전이후 증발이 늘어나는 등 유기물 마다의 특성이 다르며, 이에 따라 하부발열체(140) 또한 길이방향의 온도 균일성 뿐만 아니라 상하방향의 온도 균일성이 중요하게 된다.Therefore, the lower heating element 140 is used to increase the temperature homogeneity inside the crucible 100 by using the lower heating element 140. The deposited organic material has different characteristics for each organic material such as direct sublimation from a solid or evaporation after phase transition to a liquid phase. Accordingly, the lower heating element 140 also has longitudinal uniformity as well as longitudinal uniformity. Done.
즉, 승화나 증발이 고체나 액체의 표면에서 발생하지만 그 바로 밑의 층의 온도분포에도 많은 영향을 받는다.That is, sublimation or evaporation occurs on the surface of the solid or liquid, but is also affected by the temperature distribution of the layer immediately below it.
또한 이러한 하부발열체(140)를 사용하면 증착이 진행됨에 따라 유기물의 양이 줄고 이로 인해 변화되는 증착조건이 달라지고 결과적으로 증착률의 시간에 따른 변화가 일어나며 이러한 것을 하부발열체(140)를 사용하여 제어시킬 수 있다.In addition, when the lower heating element 140 is used, the amount of organic matter decreases as the deposition proceeds, and thus, the deposition conditions that change are changed, and as a result, the change in deposition rate occurs over time, and the lower heating element 140 is used. Can be controlled.
여기서 상기 하부발열체(140)는 외부전원과 보조연결체(160)에 의해 연결되는 바, 상기 보조연결체(160)은 하부발열체(140)의 재질 또는 구리박판이 포함된 발열체를 박판형상으로 가공하여 사용하게 되며, 상기 하부발열체(140)의 단부에토크렌치 등에 의해 압착시킴과 동시에 나사에 의해 결합시켜 구성시킨다.Here, the lower heating element 140 is connected by an external power source and the auxiliary connector 160, and the auxiliary connector 160 processes the heating element containing the material or copper foil of the lower heating element 140 into a thin plate shape. It is used to, by pressing at the end of the lower heating element 140, such as by a torque wrench and at the same time configured by a screw.
도6에 도시된 바와 같이, 하부발열체(140)는 상부가 개구된 통형상으로 형성되어 보온체(120)를 둘러싸는 형태로 제작된다.As shown in FIG. 6, the lower heating element 140 is formed in a cylindrical shape with an upper portion opened to surround the insulating body 120.
그리고 상기 하부발열체(140)는 도면에는 도시되어 있지 않지만 연결부에는 연결체를 연결시킴에 의해 연결부의 온도가 낮아지는 것을 방지시킨다.Although the lower heating element 140 is not shown in the drawing, the connection part is prevented from being lowered by connecting the connection part to the connection part.
여기서 하부 발열체(140)는 카본과 금속 그리고 세라믹등의 재질을 사용하여 형성시키며, 필요에 따라 도가니(100) 자체를 하부발열체(140)로 사용하여도 무방하다.Here, the lower heating element 140 is formed using materials such as carbon, metal, and ceramics, and if necessary, the crucible 100 itself may be used as the lower heating element 140.
상기에서는 하부 발열체(140)가 1개인 발열체를 설명하였으나, 도7과 같이, 각각의 하부단위발열체(141)를 따로이 형성시켜 상기 하부단위발열체(141) 각각을 상호간에 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하므로써, 발열체 자체에서 발열되는 발열량이 위치에 관계없이 거의 동일하게 구성할 수도 있다.In the above description, one lower heating element 140 has been described. However, as shown in FIG. 7, each lower unit heating element 141 is formed separately to connect each lower unit heating element 141 to each other in series or in parallel. Thus, the amount of heat generated by the heat generating element itself can be configured almost the same regardless of the position.
상기에서 설명한 각각의 하부단위발열체(141) 각각에는 열전대를 설치하여 온도를 점검함과 동시에 온도조절기와 연결되어 연결되어 온도를 제어 할 수 있도록 구성된다.Each of the lower unit heating elements 141 described above is configured to check the temperature by installing a thermocouple and to be connected to a temperature controller to control the temperature.
특히, 각각의 하부단위발열체(141)가 병렬로 연결되는 경우에는 각각의 하부단위발열체(141)의 온도제어를 별개로 할 수도 있게 되어 증착이 이루어지고 있는 중에 각각의 하부단위발열체(141)의 발열량을 개별적으로 제어하여 증착되는 기판의 두께를 모니터링 하면서 증착률을 부분적으로 제어가 가능하다.In particular, when the lower unit heating elements 141 are connected in parallel, the temperature control of each lower unit heating element 141 may be separated separately, and the deposition of each lower unit heating element 141 is performed. It is possible to partially control the deposition rate by monitoring the thickness of the deposited substrate by individually controlling the amount of heat generated.
그리고 하부발열체(140)의 또 다른 형태는 도8에 도시된 바, 띠형상의 하부발열체(140) 각각을 상기 보온체(120)의 외표면을 감싸는 형상으로 설치하여 도가니(100) 상하부 온도의 균질성을 확보하려는 것이다. 상기 띠형상의 하부발열체(140)는 상부에서 하부로 내려갈수록 온도를 감소시켜 하부에서의 갑작스런 증발을 막는 것이 바람직하며 온도 균질성과 두께의 균질성 확보에 효과적이다.And another form of the lower heating element 140 is shown in Figure 8, each of the strip-shaped lower heating element 140 is installed in a shape surrounding the outer surface of the heat insulating body 120 of the crucible 100 of the upper and lower temperatures To ensure homogeneity. The strip-shaped lower heating element 140 is preferably lowered from the top to the bottom to prevent a sudden evaporation at the bottom and is effective in ensuring temperature uniformity and thickness homogeneity.
상기에서 도가니(100)의 상측에 설치된 발열체(110)와 하부발열체(140)를 동시에 사용하는 경우에, 하부발열체(140)로서 도가니(100) 내부에 수용된 유기물의 온도 분포를 균일하게 하고, 상부에 설치된 발열체(110)의 온도를 조절함으로써 기판에 균일한 막질을 형성시킬 수 있다.In the case of using the heating element 110 and the lower heating element 140 installed on the upper side of the crucible 100 at the same time, the temperature distribution of the organic material contained in the crucible 100 as the lower heating element 140 to be uniform, By controlling the temperature of the heating element 110 installed in the can be formed a uniform film quality on the substrate.
따라서, 본 발명에서는 도가니(100)의 상측에 설치되는 발열체(110)에 연결체(130)를 연결함과 동시에 발열체(110)의 중앙부의 폭이 가장자리 보다 크게 하거나 또는 발열체(110)를 여러개 직렬 또는 병렬로 연결함에 의해 상기 도가니(100)에 전달되는 열량이 위치에 관계없이 일정하게 한다.Therefore, in the present invention, the connecting body 130 is connected to the heating element 110 installed above the crucible 100, and at the same time, the width of the central portion of the heating element 110 is larger than the edge, or several heating elements 110 are serially connected. Alternatively, the amount of heat transferred to the crucible 100 by connecting in parallel is made constant regardless of the position.
그리고 하부발열체(140)를 형성시켜 하부발열체(140)를 이용하여 도가니(100) 내부에 수용된 유기물의 온도분포를 기본적으로 균일하게 유지시킨다.The lower heating element 140 is formed to maintain a uniform temperature distribution of the organic material contained in the crucible 100 using the lower heating element 140.
따라서, 상기 도가니(100) 내부에 수용된 유기물이 균질한 열량을 전달받아 증발됨에 의해 기판에 증착되는 유기물의 두께는 일정하게 된다.Therefore, the organic material deposited on the crucible 100 is evaporated by receiving a uniform amount of heat, and thus the thickness of the organic material deposited on the substrate becomes constant.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 발열체인 히터의 온도를 균일(uniform)하게 분포시킴과 동시에 유기물질의 증발을 균일화시켜 기판에 증착되는 유기물의 두께가 균일하게 증착되게 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of uniformly distributing the temperature of the heater, which is the heating element, and uniform evaporation of the organic material to uniformly deposit the thickness of the organic material deposited on the substrate.
그리고 발열체 연결부에 연결체를 형성시켜, 히터의 중앙부와 가장자리부분의 온도의 편차를 줄임과 동시에 유기물질을 대면적 기판에 아주 고르게 증착시키는 효과가 또한 있다.In addition, by forming a connector on the heating element connecting portion, the temperature difference between the center and the edge of the heater is reduced, and at the same time, the organic material is deposited evenly on the large-area substrate.
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