KR20100133678A - 박막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 호스트 물질을 방사하는 제1 증착원; 상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며, 도펀트 물질을 방사하는 제2 증착원; 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 형성되는 제1 노즐; 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제2 슬릿들이 형성되는 제2 노즐; 및 상기 제1 노즐들과 상기 제2 노즐 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;를 포함하고, 상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

박막 증착 장치{Apparatus for thin layer deposition}
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
일반적으로, 유기 발광 디스플레이 장치는 애노드와 캐소드에서 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있도록, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조를 가지고 있다. 그러나, 이러한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에, 각각의 전극과 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 사용하고 있다.
그러나, 발광층 및 중간층 등의 유기 박막의 미세 패턴을 형성하는 것이 실질적으로 매우 어렵고, 상기 층에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 효율이 달라지기 때문에, 종래의 박막 증착 장치로는 대면적(5G 이상의 마더 글래스(mother- glass))에 대한 패터닝이 불가능하여 만족할 만한 수준의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 색순도, 발광 효율 및 수명 등을 가지는 대형 유기 발광 디스플레이 장치를 제조할 수 없는 바, 이의 개선이 시급하다.
한편, 유기 발광 디스플레이 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 발광층 및 이를 포함하는 중간층을 구비한다. 이때 상기 전극들 및 중간층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 증착이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.
본 발명은 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이한 박막 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 호스트 물질을 방사하는 제1 증착원; 상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며, 도펀트 물질을 방사하는 제2 증착원; 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 형성되는 제1 노즐; 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제2 슬릿들이 형성되는 제2 노즐; 및 상기 제1 노즐들과 상기 제2 노즐 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;를 포함하고, 상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질의 적어도 일부와 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 적어도 일부가 혼합될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원 사이에는, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원에서 방사되는 증착 물질의 방사 범위를 제한하는 제한 부재가 더 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제한 부재의 길이를 제어하여, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질과 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 혼합량을 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만 증착되는 호스트 증착 영역, 상기 호스트 물질과 상기 도펀트 물질이 혼합하여 증착되는 중첩 영역 및 상기 도펀트 물질만 증착되는 도펀트 증착 영역이 각각 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원이 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만으로 구비된 제1 박막과, 상기 호스트 물질과 상기 도판트 물질의 혼합층으로 구비된 제2 박막과, 상기 도펀트 물질만으로 구비된 제3 박막이 적층될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 노즐에는 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 두 행(行)으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단벽들은 등간격으로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽들과 상기 제2 노즐은 소정 간격을 두고 이격 되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽 어셈블리는 복수 개의 제1 차단벽들을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐은, 상기 증착원에서 기화된 상기 증착 물질이 증착되는 피 증착체로부터 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체와 평행한 면을 따라 상대적으로 이동할 수 있다.
다른 측면에 관한 본 발명은, 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 호스트 물질을 방사하는 제1 증착원; 상기 제1 증착원의 일 측 에 배치되며, 도펀트 물질을 방사하는 제2 증착원; 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원의 일 측에 구비되며, 서로 대향되게 배치되는 제1 노즐과 제2 노즐; 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 배치되는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;을 포함하고, 상기 제2 노즐은 상기 피 증착체와 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질의 적어도 일부와 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 적어도 일부가 혼합될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원 사이에는, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원에서 방사되는 증착 물질의 방사 범위를 제한하는 제한 부재가 더 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제한 부재의 길이를 제어하여, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질과 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 혼합량을 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만 증착되는 호스트 증착 영역, 상기 호스트 물질과 상기 도펀트 물질이 혼합하여 증착되는 중첩 영역 및 상기 도펀트 물질만 증착되는 도펀트 증착 영역이 각각 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원이 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만으로 구비된 제1 박막과, 상기 호스트 물질과 상기 도판트 물질의 혼합층으로 구비된 제 2 박막과, 상기 도펀트 물질만으로 구비된 제3 박막이 적층될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 노즐에는 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 두 행(行)으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단벽들은 등간격으로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽들과 상기 제2 노즐은 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽 어셈블리는 복수 개의 제1 차단벽들을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서 상기 피 증착체에 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질을 증착할 수 있다.
여기서, 상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체와 평행한 면을 따라 상대적으로 이동할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 증착 장치에 따르면, 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 호스트와 도펀트의 공통 증착이 가능해짐으로써 발광 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시 한 사시도이고, 도 2는 도 1의 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 3은 도 1의 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 증착원(111), 제2 증착원(116), 제1 노즐(120), 차단벽 어셈블리(130), 제2 노즐(150), 제2 노즐 프레임(155) 및 기판(160)을 포함한다.
여기서, 도 1, 도 2 및 도 3에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 1 내지 도 3의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 제1 증착원(111)과 제2 증착원(116)에서 방출된 증착 물질이 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(150)을 통과하여 기판(160)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 차단벽(131) 및 제2 노즐(150)의 온도가 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)의 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하), 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간을 고진공 상태로 유지할 수 있다. 이와 같이, 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐(150)의 온도가 충분히 낮으면, 원하지 않는 방향으로 방사되는 증착 물질은 모두 차단벽 어셈블리(130) 면에 흡착되어서 고진공을 유지할 수 있기 때문에, 증착 물질 간의 충돌이 발생하지 않아서 증착 물질의 직진성을 확보할 수 있게 되는 것이다. 이때 차단벽 어셈블리(130)는 고온의 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)을 향하고 있고, 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)과 가까운 곳은 최대 167° 가량 온도가 상승하기 때문에, 필요할 경우 부분 냉각 장치가 더 구비 될 수 있다. 이를 위하여, 차단벽 어셈블리(130)에는 냉각 부재가 형성될 수 있다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(160)이 배치된다. 상기 기판(160)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
챔버 내에서 상기 기판(160)과 대향하는 측에는, 증착 물질이 수납 및 가열되는 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)이 배치된다. 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116) 내에 수납되어 있는 증착 물질이 기화됨에 따라 기판(160)에 증착이 이루어진다. 상세히, 제1 증착원(111)은 그 내부에 호스트 물질(114)이 채워지는 도가니(112)와, 도가니(112)를 가열시켜 도가니(112) 내부에 채워진 호스트 물질(114)을 도가니(112)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(113)를 포함한다. 한편, 제2 증착원(116)은 그 내부에 도펀트 물질(119)이 채워지는 도가니(118)와, 도가니(118)를 가열시켜 도가니(118) 내부에 채워진 도펀트 물질(119)을 도가니(118)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(117)를 포함한다.
여기서 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는, 호스트 물질(114)을 증착하는 제1 증착원(111)과 도펀트 물질(119)을 증착하는 제2 증착원(116)을 구비하여, 기판(160)상에 호스트 물질(114)과 도펀트 물질(119)을 동시에 증착할 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같은 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)에 대하여는 도 5a 및 도 5b에서 상세히 설명한다.
제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)의 일 측, 상세하게는 제1 증착원(111) 및 제2 증착원(116)에서 기판(160)을 향하는 측에는 제1 노즐(120)이 각각 배치된다. 그리고, 각각의 제1 노즐(120)에는, Y축 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(121)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 제1 슬릿들(121)은 등 간격으로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 증착원(111) 내에서 기화된 호스트 물질(114)과, 제2 증착원(116) 내에서 기화된 도펀트 물질(119)은, 각각의 제1 노즐(120)들을 통과하여 피 증착체인 기판(160) 쪽으로 향하게 되는 것이다.
한편, 상하 두 개의 제1 노즐(120)들 사이에는 제1 증착원(111) 내에서 기화된 호스트 물질(114)과, 제2 증착원(116) 내에서 기화된 도펀트 물질(119)이 혼합되는 것을 일정 정도 제한하는 분리 부재(125)가 배치된다. 이와 같은 분리 부재(125)에 대하여서도 도 5a 및 도 5b에서 상세히 설명한다.
도면에는 제1 노즐(120)이 두 개 구비되어서 제1 증착원(111) 측과 제2 증착원(116) 측에 각각 배치되고, 두 개의 제1 노즐(120) 사이에 분리 부재(125)가 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 하나의 제1 노즐(120)에 두 행(row)의 제1 슬릿들(121)이 각각 형성되고, 그 일 측에 분리 부재(125)가 결합되는 등 다양한 형태의 제1 노즐(120)을 상정할 수 있을 것이다.
제1 노즐(120)의 일 측에는 차단벽 어셈블리(130)가 구비된다. 상기 차단벽 어셈블리(130)는 복수 개의 차단벽(131)들과, 차단벽(131)들 외측에 구비되는 차단벽 프레임(132)을 포함한다. 상기 복수 개의 차단벽(131)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 차단벽(131)들은 등 간격 으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 차단벽(131)들은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다. 이와 같이 배치된 복수 개의 차단벽(131)들은 제1 노즐(120)과 후술할 제2 노즐(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획하는 역할을 수행한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 상기 차단벽(131)들에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간(S)이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
도면에는 차단벽(131)이 제1 증착원(111) 측과 제2 증착원(116) 측의 두 부분으로 분리되어 형성되고, 두 부분의 차단벽(131) 사이에 분리 부재(125)가 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 차단벽(131) 각각은 일체로 형성되며 그 중간에 분리 부재(125)가 삽입될 수 있는 홈이 형성되는 등 다양한 형태의 차단벽(131)을 상정할 수 있을 것이다.
여기서, 각각의 차단벽(131)들은 서로 이웃하고 있는 제1 슬릿(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이는 다시 말하면, 서로 이웃하고 있는 차단벽(131)들 사이에 하나의 제1 슬릿(121)이 배치된다고 볼 수도 있다. 바람직하게, 제1 슬릿(121)은 서로 이웃하고 있는 차단벽(131) 사이의 정 중앙에 위치할 수 있다. 이와 같이, 차단벽(131)이 제1 노즐(120)과 후술할 제2 노즐(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획함으로써, 하나의 제1 슬릿(121)으로 배출되는 증착 물질은 다른 제1 슬릿(121)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 제2 슬릿(151)을 통과하여 기판(160)에 증착되는 것이다. 다시 말하면, 차단벽(131)들은 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 복수 개의 차단벽(131)들의 외측으로는 차단벽 프레임(132)이 더 구비될 수 있다. 차단벽 프레임(132)은, 복수 개의 차단벽(131)들의 상하면에 각각 구비되어, 복수 개의 차단벽(131)들의 위치를 지지하는 동시에, 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Z축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 차단벽 어셈블리(130)는 박막 증착 장치(100)로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 상세히, 종래의 FMM 증착 방법은 증착 효율이 낮다는 문제점이 존재하였다. 여기서 증착 효율이란 증착원에서 기화된 재료 중 실제로 기판에 증착된 재료의 비율을 의미하는 것으로, 종래의 FMM 증착 방법에서의 증착 효율은 대략 32% 정도이다. 더구나 종래의 FMM 증착 방법에서는 증착에 사용되지 아니한 대략 68% 정도의 유기물이 증착기 내부의 여기저기에 증착되기 때문에, 그 재활용이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 차단벽 어셈블리(130)를 이용하여 증착 공간을 외부 공간과 분리하였기 때문에, 기판(160)에 증착되지 않은 증착 물질은 대부분 차단벽 어셈블리(130) 내에 증착된다. 따라서, 장시간 증착 후, 차단벽 어셈블리(130)에 증착 물질이 많이 쌓이게 되면, 차단벽 어셈블리(130)를 박막 증착 장치(100)로부터 분리한 후, 별도의 증착 물질 재활용 장치에 넣어서 증착 물질을 회수할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 증착 물질 재활용률을 높임으로써 증착 효율이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
제1 증착원(111)과 기판(160) 사이에는 제2 노즐(150) 및 제2 노즐 프레임(155)이 더 구비된다. 제2 노즐 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 격자 형태로 형성되며, 그 내측에 제2 노즐(150)이 결합된다. 그리고, 제2 노즐(150)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 제2 슬릿(151)들이 형성된다. 제1 증착원(111) 내에서 기화된 호스트 물질(114)과, 제2 증착원(116) 내에서 기화된 호스트 물질(119)은 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(150)을 통과하여 피 증착체인 기판(160) 쪽으로 향하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 슬릿(121)들의 총 개수보다 제2 슬릿(151)들의 총 개수가 더 많게 형성된다. 또한, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131) 사이에 배치된 제1 슬릿(121)의 개수보다 제2 슬릿(151)들의 개수가 더 많게 형성된다.
즉, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131) 사이에는 하나 또는 그 이상의 제1 슬릿(121)이 배치된다. 동시에, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131) 사이에는 복수 개의 제2 슬릿(151)들이 배치된다. 그리고, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131)에 의해서 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간이 구획되어서, 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간이 분리된다. 따라서, 하나의 제1 슬릿(121)에서 방사된 증착 물질은 대부분 동일한 증착 공간에 있는 제2 슬릿(151)들을 통과하여 기판(160)에 증착되게 되는 것이다.
한편, 상기 제2 노즐(150)은 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다. 이 경우, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 따라서 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)의 경우, 박막 증착 장치(100)가 챔버(미도시)내에서 Z축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어진다. 다시 말하면, 박막 증착 장치(100) 혹은 기판(160)이 Z축 방향으로 상대적으로 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐(150)을 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 장치(100)의 경우, 제2 노즐(150)의 Y축 방향으로의 폭과 기판(160)의 Y축 방향으로의 폭만 동일하게 형성되면, 제2 노즐(150)의 Z축 방향의 길이는 기판(160)의 길이보다 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐(150)을 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 제2 노즐(150)은 그 제조가 용이하다. 즉, 제2 노즐(150)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 제2 노즐(150)이 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
한편, 상술한 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐(150)은 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐(150)을 서로 이격시키는 이유는 다음과 같다.
먼저, 제2 노즐(150)과 제2 노즐 프레임(155)은 기판(160) 위에서 정밀한 위치와 갭(Gap)을 가지고 얼라인(align) 되어야 하는, 즉 고정밀 제어가 필요한 부분이다. 따라서, 고정밀도가 요구되는 부분의 무게를 가볍게 하여 제어가 용이하도록 하기 위하여, 정밀도 제어가 불필요하고 무게가 많이 나가는 증착원(111)(116), 제1 노즐(120) 및 차단벽 어셈블리(130)를 제2 노즐(150) 및 제2 노즐 프레임(155)으로부터 분리하는 것이다. 다음으로, 고온 상태의 증착원(111)(116)에 의해 차단벽 어셈블리(130)의 온도는 최대 100도 이상 상승하기 때문에, 상승된 차단벽 어셈블리(130)의 온도가 제2 노즐(150)로 전도되지 않도록 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐(150)을 분리하는 것이다. 다음으로, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 차단벽 어셈블리(130)에 붙은 증착 물질을 주로 재활용하고, 제2 노즐(150)에 붙은 증착 물질은 재활용을 하지 않을 수 있다. 따라서, 차단벽 어셈블리(130)가 제2 노즐(150)과 분리되면 증착 물질의 재활용 작업이 용이해지는 효과도 얻을 수 있다. 더불어, 기판(160) 전체의 막 균일도를 확보하기 위해서 보정판(미도시)을 더 구비할 수 있는데, 차단벽(131)이 제2 노즐(150)과 분리되면 보정판(미도시)을 설치하기가 매우 용이하게 된다. 마지막으로, 하나의 기판을 증착하고 다음 기판을 증착하기 전 상태에서 증착 물질이 제2 노즐(150)에 증착되는 것을 방지하여 노즐 교체주기를 증가시키기 위해서는 칸막이(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이때 칸막이(미도시)는 차단벽(131)과 제2 노즐(150) 사이에 설치하는 것이 용이하다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착 되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4b는 도 4a와 같이 차단벽에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이며, 도 4c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 제1 증착원(111)과 제2 증착원(116)에서 기화된 증착 물질은 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(150)을 통과하여 기판(160)에 증착된다. 이때, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간은 차단벽(131)들에 의하여 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획되어 있으므로, 차단벽(131)에 의해서 제1 노즐(120)의 각각의 제1 슬릿(121)에서 나온 증착 물질은 다른 제1 슬릿(121)에서 나온 증착 물질과 혼합되지 않는다.
제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간이 차단벽 어셈블리(130)에 의하여 구획되어 있을 경우, 도 4b에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 약 55°~ 90°의 각도로 제2 노즐(150)을 통과하여 기판(160)에 증착된다. 즉, 차단벽 어셈블리(130) 바로 옆의 제2 슬릿(151)을 지나는 증착 물질의 입사 각도는 약 55°가 되고, 중앙 부분의 제2 슬릿(151)을 지나는 증착 물질의 입사 각도는 기판(160)에 거의 수직이 된다. 이때, 기판(160)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH1)은 다음의 수학식 1에 의하여 결정된다.
SH1 = s * ds / h
한편, 제1 노즐과 제2 노즐 사이의 공간이 차단벽들에 의하여 구획되어 있지 않을 경우, 도 4c에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 도 4b에서보다 넓은 범위의 다양한 각도로 제2 노즐을 통과하게 된다. 즉, 이 경우 제2 슬릿의 직상방에 있는 제1 슬릿에서 방사된 증착 물질뿐 아니라, 다른 제1 슬릿으로부터 방사된 증착 물질들까지 제2 슬릿을 통해 기판(160)에 증착되므로, 기판(160)에 형성된 음영 영역(SH2)의 폭은 차단판을 구비한 경우에 비하여 매우 크게 된다. 이때, 기판(160)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)은 다음의 수학식 2에 의하여 결정된다.
SH2 = s * 2d / h
상기 수학식 1과 수학식 2를 비교하여 보았을 때, ds(제1 슬릿의 폭)보다 d(이웃한 차단벽 간의 간격)가 수~수십 배 이상 월등히 크게 형성되므로, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간이 차단벽(131)들에 의하여 구획되어 있을 경우, 음영이 훨씬 작게 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 기판(160)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)을 줄이기 위해서는, (1) 차단벽(131)이 설치되는 간격을 줄이거나(d 감소), (2) 제2 노즐(150)과 기판(160) 사이의 간격을 줄이거나(s 감소), (2) 차단벽(131)의 높이를 높여야 한다(h 증가).
이와 같이, 차단벽(131)을 구비함으로써, 기판(160)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 되었고, 따라서 제2 노즐(150)을 기판(160)으로부터 이격시 킬 수 있게 된 것이다.
상세히, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는, 제2 노즐(150)은 기판(160)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다. 다시 말하면, 종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 또한, 마스크를 기판에 대하여 이동시킬 수 없기 때문에, 마스크가 기판과 동일한 크기로 형성되어야 한다. 따라서, 디스플레이 장치가 대형화됨에 따라 마스크의 크기도 커져야 하는데, 이와 같은 대형 마스크를 형성하는 것이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 제2 노즐(150)이 피 증착체인 기판(160)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다. 이것은 상술한 바와 같이 차단벽(131)을 구비하여, 기판(160)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 됨으로써 실현 가능해진다.
이와 같은 본 발명에 의해서 마스크를 기판보다 작게 형성한 후, 마스크를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 마스크 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제1 증착원 및 제2 증착원의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 호스트 물질(114)을 증착하는 제1 증착원(111)과 도펀트 물질(119)을 증착하는 제2 증착원(116)을 구비하여, 기판(160)상에 호스트 물질(114)과 도펀트 물질(119)을 동시에 증착할 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 호스트 물질(114)과 도펀트 물질(119)의 승화 온도가 서로 다르기 때문에, 호스트 물질(114)과 도펀트 물질(119)을 동시에 증착하기 위해서, 증착원 및 제1 노즐을 복수로 구성하는 것이다. 이 경우, 호스트 물질(114)을 기화시키는 제1 증착원(111)과 도펀트 물질(119)을 기화시키는 제2 증착원(116) 사이에는 단열 처리를 수행하여, 승화 온도가 낮은 증착원이 승화 온도가 높은 증착원에 의하여 가열되는 것을 방지하여야 한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에 의한 박막 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 박막 제조 공정에 의하여 기판상에 형성된 박막을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 호스트 물질(114)을 증착하는 제1 증착원(111)과 도펀트 물질(119)을 증착하는 제2 증착원(116)을 포함한 박막 증착 장치(100) 전체가 기판에 대하여 Z축을 따라 화살표 A 방향으로 이동하면서 증착이 이루어진다. 물론 도면에는 박막 증착 장치(100)가 이동하는 것으로 도시되어 있으나, 박막 증착 장치는 고정되어 있고 기판(160)이 이동하는 것도 가능하다 할 것이다.
상기 제1 증착원(111)은 소정 각도를 갖는 부채꼴 형상의 제1 방출 영역(C1) 을 갖도록 호스트 물질을 방출해 기판(160)에 호스트 물질을 증착한다. 제2 증착원(116)도 소정 각도를 갖는 부채꼴 형상의 제2 방출 영역(C2)을 갖도록 제2 증착 물질을 방출해 기판(160)에 도펀트 물질을 증착한다. 이때, 제1 방출 영역(C1)과 제2 방출 영역(C2)은 서로 일정 구간에서 중첩되도록 함으로써, 기판(160)에는 호스트 물질만 증착되는 호스트 증착 영역(H), 호스트 물질과 도펀트 물질이 혼합하여 증착되는 중첩 영역(M) 및 도펀트 물질만 증착되는 도펀트 증착 영역(D)이 형성된다.
이때, 상기 중첩 영역(M)의 폭은 제한 부재(125)의 높이 hs에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 제한 부재(125)의 높이 hs가 커지면 중첩 영역(M)의 폭은 작아지고, 제한 부재(125)의 높이 hs가 작아지면 중첩 영역(M)의 폭은 커지게 된다. 즉, 제한 부재(125)의 높이를 조절함으로써, 중첩 영역(M)의 폭을 조절할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 호스트 물질(114)을 증착하는 제1 증착원(111)과 도펀트 물질(119)을 증착하는 제2 증착원(116)을 포함한 박막 증착 장치(100) 전체가 기판에 대하여 Z축을 따라 화살표 A 방향으로 이동하면서 증착이 이루어진다. 이때, 증착원들(111)(116)은 기판(160)의 최상단의 바깥쪽에서부터 증착을 수행하며, 이에 따라 기판(160)에는 그 상단부로부터 호스트 증착 영역(H), 중첩 영역(M) 및 도펀트 증착 영역(D)의 순으로 증착이 이루어지게 된다.
따라서, 기판(160) 상에는 먼저 호스트 증착 영역(H)에 의하여 호스트 물질만으로 구비된 제1 박막(161)이 성막된다. 뒤이어 기판(160)의 같은 자리를 중첩 영역(M)이 지나게 되므로, 제1 박막(161)의 상부에는 호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합층으로 구비된 제2 박막(162)이 성막된다. 뒤이어 기판(160)의 같은 자리를 도펀트 증착 영역(D)이 지나게 되므로, 제2 박막(162)의 상부에는 도펀트 물질만으로 구비된 제3 박막(163)이 성막된다.
이러한 순차적인 제1 박막(161), 제2 박막(162) 및 제3 박막(163)의 적층은 도 5a에서 봤을 때 최상단에서 최하단으로 1회 증착원이 이동함으로써 동시에 이루어질 수 있다. 따라서, 공정이 더욱 간단하고 빨라지며, 단일 챔버 내에서 제1 박막(161), 제2 박막(162) 및 제3 박막(163)을 동시에 증착한다 하더라도 공정이 거의 동시에 이뤄지기 때문에, 제1 박막(161)의 성막과 제2 박막(162)의 성막과 제3 박막(163)의 성막 사이에 챔버 내를 배기할 필요가 없다.
상기와 같은 제1 박막(161), 제2 박막(162) 및 제3 박막(163)의 두께는 호스트 증착 영역(H), 중첩 영역(M) 및 도펀트 증착 영역(D)의 면적에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 이들은 제한 부재(125)의 높이에 의해 결정된다.
한편, 도 5b에는 제1 박막(H), 제2 박막(M) 및 제3 박막(D)이 순서대로 적층되어 있는 구조로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 박막(D), 제2 박막(M) 및 제1 박막(H)이 차례로 적층되어 있는 구조도 가능하다 할 것이다.
여기서, 상기 호스트 물질로는 트리스(8-히드록시-퀴놀리나토)알루미늄 (Alq3), 9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (AND), 3-Tert-부틸-9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (TBADN), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (DPVBi), 4,4'-비스Bis(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (p-DMDPVBi), Tert(9,9-디아릴플루오렌)s (TDAF), 2-(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌(BSDF), 2,7-비스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌 (TSDF), 비스(9,9-디아릴플루오렌)s (BDAF), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디-(tert-부틸)페닐 (p-TDPVBi), 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠 (mCP), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠 (tCP), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민 (TcTa), 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐 (CBP), 4,4'-비스Bis(9-카바졸일)-2,2'-디메틸-비페닐 (CBDP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸-플루오렌 (DMFL-CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-비스bis(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-4CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디-톨일-플루오렌 (DPFL-CBP), 9,9-비스(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-2CBP) 등이 사용될 수 있다.
상기 도펀트 물질로는 DPAVBi (4,4'-비스[4-(디-p-톨일아미노)스티릴]비페닐), ADN (9,10-디(나프-2-틸)안트라센), TBADN (3-터트-부틸-9,10-디(나프-2-틸)안트라센) 등이 사용될 수 있다.
Figure 112009035647244-PAT00001
DPAVBi
Figure 112009035647244-PAT00002
ADN
Figure 112009035647244-PAT00003
TBADN
호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합층으로 구비된 제2 박막(162)의 경우, 호스트 물질과 도펀트 물질을 두 개의 증착원에 의해 동시에 증착시켜 혼합물로서 형성한다. 이때 도펀트의 함량은 박막 형성 재료에 따라 가변적이지만, 일반적으로 박막 형성 재료 (호스트와 도펀트의 총중량) 100 중량부를 기준으로 하여 3 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 만약 도펀트의 함량이 상기 범위를 벗어나면 유기 발광 소자의 발광 특성이 저하될 수 있다.
이와 같이, 일반적으로 호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합물로서 구성하는 박막층의 상하에 호스트 물질만으로 이루어진 박막층과 도펀트 물질만으로 이루어진 박막층을 배치할 경우, 색 좌표, 광 효율, 구동 전압, 수명 모두의 면에서 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 관한 박막 증착 장치를 개략적 으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예는 다른 부분은 원 실시예와 동일하고, 제2 증착원의 구성이 특징적으로 달라진다. 따라서, 본 변형예에서는 원 실시예와 동일한 인용 부호를 사용하는 구성 요소들에 대하여서는 그 자세한 설명을 생략하도록 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 증착원(111), 제2 증착원(116'), 제1 노즐(120), 차단벽 어셈블리(130), 제2 노즐(150), 제2 노즐 프레임(155) 및 기판(160)을 포함한다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에서는, 제1 증착원(111)과 제2 증착원(116')이 서로 이웃하여 배치되는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, 제1 증착원(111)은 그 내부에 호스트 물질(114)이 채워지는 도가니(112)와, 도가니(112)를 가열시켜 도가니(112) 내부에 채워진 호스트 물질(114)을 도가니(112)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(113)를 포함한다. 한편, 제2 증착원(116')은 그 내부에 도펀트 물질(119')이 채워지는 도가니(118')와, 도가니(118')를 가열시켜 도가니(118') 내부에 채워진 도펀트 물질(119')을 도가니(118')의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(117')를 포함한다.
여기서, 제1 증착원(111)과 제2 증착원(116')은 원 실시예처럼 대칭을 이루도록 형성되어 상하로 배치되지 아니하고, 제1 증착원(111)의 일 측에 제2 증착원(116')이 배치된다. 이 경우, 제1 증착원(111)과 제2 증착원(116')은 동일한 형상으로 형성되지 아니하고, 제2 증착원(116')의 도가니(118')의 입구 부분이 더 길 게 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 증착원(111)과 제2 증착원(116')이 서로 이웃하도록 나란하게 배치함으로써, 도펀트 물질(119')의 증착이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(200)는 제1 증착원(211), 제2 증착원(216), 제1 노즐(220), 제1 차단벽 어셈블리(230), 제2 차단벽 어셈블리(240), 제2 노즐(250), 제2 노즐 프레임(255) 및 기판(260)을 포함한다.
여기서, 도 7에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 7의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(260)이 배치된다. 그리고, 챔버(미도시) 내에서 기판(260)과 대향하는 측에는, 증착 물질이 수납 및 가열되는 제1 증착원(211) 및 제2 증착원(216)이 배치된다.
상세히, 제1 증착원(211)은 그 내부에 호스트 물질(214)이 채워지는 도가니(212)와, 도가니(212)를 가열시켜 도가니(212) 내부에 채워진 호스트 물질(214)을 도가니(212)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(220) 측으로 증발시키기 위한 히터(213)를 포함한다. 한편, 제2 증착원(216)은 그 내부에 도펀트 물질(219)이 채워 지는 도가니(218)와, 도가니(21)를 가열시켜 도가니(218) 내부에 채워진 도펀트 물질(219)을 도가니(218)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(220) 측으로 증발시키기 위한 히터(217)를 포함한다.
제1 증착원(211) 및 제2 증착원(216)의 일 측, 상세하게는 제1 증착원(211) 및 제2 증착원(216)에서 기판(260)을 향하는 측에는 제1 노즐(220)이 각각 배치된다. 그리고, 각각의 제1 노즐(220)에는, Y축 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(221)들이 형성된다.
그리고, 상하 두 개의 제1 노즐(220)들 사이에는 제1 증착원(211) 내에서 기화된 호스트 물질(214)과, 제2 증착원(216) 내에서 기화된 도펀트 물질(219)이 혼합되는 것을 일정 정도 제한하는 분리 부재(225)가 배치된다.
제1 노즐(220)의 일 측에는 제1 차단벽 어셈블리(230)가 구비된다. 상기 제1 차단벽 어셈블리(230)는 복수 개의 제1 차단벽(231)들과, 제1 차단벽(231)들 외측에 구비되는 제1 차단벽 프레임(232)을 포함한다.
제1 차단벽 어셈블리(230)의 일 측에는 제2 차단벽 어셈블리(240)가 구비된다. 상기 제2 차단벽 어셈블리(240)는 복수 개의 제2 차단벽(241)들과, 제2 차단벽(241)들 외측에 구비되는 제2 차단벽 프레임(242)을 포함한다.
그리고, 제1 증착원(211) 및 제2 증착원(216)과 기판(260) 사이에는 제2 노즐(250) 및 제2 노즐 프레임(255)이 더 구비된다. 제2 노즐 프레임(255)은 대략 창문 틀과 같은 격자 형태로 형성되며, 그 내측에 제2 노즐(250)이 결합된다. 그리고, 제2 노즐(250)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 제2 슬릿(251)들이 형성된다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(200)는 차단벽 어셈블리가 제1 차단벽 어셈블리(230)와 제2 차단벽 어셈블리(240)로 분리되어 있는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 상기 복수 개의 제1 차단벽(231)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제1 차단벽(231)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제1 차단벽(231)은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다.
또한, 상기 복수 개의 제2 차단벽(241)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제2 차단벽(241)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단벽(241)은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다.
이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단벽(231) 및 제2 차단벽(241)들은 제1 노즐(220)과 제2 노즐(250) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(200)는 상기 제1 차단벽(231) 및 제2 차단벽(241)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 제1 슬릿(221) 별로 증착 공간이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 제2 차단벽(241)들은 각각의 제1 차단벽(231)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단벽(241)들은 각각의 제1 차단벽(231)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단벽(231)과 제2 차단벽(241)은 서로 동일한 평면상에 위치하게 되는 것이다. 이와 같이, 서로 나란하게 배치된 제1 차단벽(231)들과 제2 차단벽(241)들에 의하여, 제1 노즐(220)과 후술할 제2 노즐(250) 사이의 공간이 구획됨으로써, 하나의 제1 슬릿(221)으로부터 배출되는 증착 물질은 다른 제1 슬릿(221)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 제2 슬릿(251)을 통과하여 기판(260)에 증착되는 것이다. 다시 말하면, 제1 차단벽(231)들 및 제2 차단벽(241)들은 제1 슬릿(221)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
도면에는, 제1 차단벽(231)의 길이와 제2 차단벽(241)의 Y축 방향의 폭이 동일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 제2 노즐(250)과의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단벽(241)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단벽(231)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.
여기서 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(200)는, 호스트 물질(214)을 증착하는 제1 증착원(211)과 도펀트 물질(219)을 증착하는 제2 증착원(216)을 구비하여, 기판(260)상에 호스트 물질(214)과 도펀트 물질(219)을 동시에 증착할 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같은 두 개의 증착원에 대하여는 제1 실시예에서 상세히 기술하였으므로, 본 실시예에서는 그 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a와 같이 차단벽에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 4c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에 의한 박막 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 박막 제조 공정에 의하여 기판상에 형성된 박막을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 박막 증착 장치 111: 제1 증착원
116: 제2 증착원 120: 제1 노즐
125: 제한 부재 130: 차단벽 어셈블리
131: 차단벽 132: 차단벽 프레임
150: 제2 노즐 155: 제2 노즐 프레임
160: 기판

Claims (35)

  1. 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서,
    호스트 물질을 방사하는 제1 증착원;
    상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며, 도펀트 물질을 방사하는 제2 증착원;
    상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 형성되는 제1 노즐;
    상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제2 슬릿들이 형성되는 제2 노즐; 및
    상기 제1 노즐들과 상기 제2 노즐 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;를 포함하고,
    상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질의 적어도 일부와 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 적어도 일부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원 사이에는, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원에서 방사되는 증착 물질의 방사 범위를 제한하는 제한 부재가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제한 부재의 길이를 제어하여, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질과 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 혼합량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만 증착되는 호스트 증착 영역, 상기 호스트 물질과 상기 도펀트 물질이 혼합하여 증착되는 중첩 영역 및 상기 도펀트 물질만 증착되는 도펀트 증착 영역이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원이 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만으로 구비된 제1 박막과, 상기 호스트 물질과 상기 도판트 물질의 혼합층으로 구비된 제2 박막과, 상기 도펀트 물질만으로 구비된 제3 박막이 적층되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 노즐에는 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 두 행(行)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단벽들은 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단벽들과 상기 제2 노즐은 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단벽 어셈블리는 복수 개의 제1 차단벽들을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 노즐은, 상기 증착원에서 기화된 증착 물질이 증착되는 피 증착체로부터 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체와 평행한 면을 따라 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  18. 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서,
    호스트 물질을 방사하는 제1 증착원;
    상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며, 도펀트 물질을 방사하는 제2 증착원;
    상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원의 일 측에 구비되며, 서로 대향되게 배치되는 제1 노즐과 제2 노즐;
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 배치되는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;을 포함하고,
    상기 제2 노즐은 상기 피 증착체와 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질의 적어도 일부와 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 적어도 일부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원 사이에는, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원에서 방사되는 증착 물질의 방사 범위를 제한하는 제한 부재가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제한 부재의 길이를 제어하여, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질과 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 혼합량을 제어하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만 증착되는 호스트 증착 영역, 상 기 호스트 물질과 상기 도펀트 물질이 혼합하여 증착되는 중첩 영역 및 상기 도펀트 물질만 증착되는 도펀트 증착 영역이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 증착원 및 상기 제2 증착원이 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 피 증착체 상에는, 상기 호스트 물질만으로 구비된 제1 박막과, 상기 호스트 물질과 상기 도판트 물질의 혼합층으로 구비된 제2 박막과, 상기 도펀트 물질만으로 구비된 제3 박막이 적층되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 노즐에는 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 두 행(行)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단벽들은 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단벽들은 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 차단벽들과 상기 제2 노즐은 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 차단벽 어셈블리는 복수 개의 제1 차단벽들을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  33. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서 상기 피 증착체에 상기 호스트 물질 및 상기 도펀트 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 증착원, 상기 제2 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체와 평행한 면을 따라 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
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