KR101213094B1 - 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증착 재료의 종류 및 셀 캡의 개구 주변에 증착 재료 증기가 응고되는 경우에도 일정한 증착 속도를 유지시킬 수 있는 증착 장치을 제공한다. 본 발명에 따른 증착 장치는 증착원을 구성하는 셀 캡의 개구 하부에 설치된 개구 조절 수단을 포함하며, 이 개구 조절 수단은 구동부에 의하여 프레임을 따라 원주 방향 및 반경 방향으로 이동 가능한 단위 부재들로 이루어져 중앙부의 개방 정도가 조절된다. 본 발명에 따른 장치는 증착원의 일측에 설치된 증착막 두께 감지 센서 및 증착막 두께 감지 센서의 신호에 따라 증착 속도를 계산하며, 계산된 증착 속도에 따라 개구 조절 수단 구동용 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

증착 장치, 증착원

Description

증착 장치{Depostion apparatus}

도 1은 일반적인 포인트 증착원의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 증착 장치 내에 장착된 포인트 증착원의 단면도.

도 3은 개구 조정 수단의 저면도.

도 4는 개구 조정 수단의 제어 과정을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 유기 전계 발광층의 형성을 위한 증착 장치에 관한 것으로서, 특히 증착 재료 증기가 배출되는 증착원의 개구의 면적을 조절하여 일정한 증착 속도를 유지할 수 있는 수단을 구비한 증착 장치에 관한 것이다.

열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(예를 들어, 유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 증착원(deposition source) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 증착원 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. 이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 증착원 및 코팅될 기판을 구비한 10^-7 내지 10^-2 Torr 범위의 압력 상태의 진공 챔버 내에서 진행 된다.

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 배출 개구(vapor efflux aperture)가 형성되어 있다.

증착원은 그 형상에 따라 포인트 증착원(point source) 및 선형 증착원(linear source)으로 구분된다. 도 1은 일반적인 포인트 증착원의 단면도로서, 원통형의 측벽 부재(1B), 원판형의 바닥 부재(1C), 셀 캡(1A) 및 원통형 셀(1D)로 이루어진 포인트 증착원(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 셀 캡(1A) 및 셀(1D)로 인하여 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)인 유기물이 수용되어 있다.

측벽 부재(1B) 내부, 즉 측벽 부재(1B)와 셀(1D) 사이에는 셀(1D)의 내부 공간에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 수단(1B-1; 예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)이 위치하고 있다.

셀 캡(1A)의 중앙부에는 개구(1A-1)가 형성되어 있으며, 측벽 부재(1B)에 장착된 가열 수단(1B-1)에서 발생된 열에 의하여 가열, 기화된 증착 재료(M)의 증기는 이 개구(1A-1)를 통하여 외부, 즉 기판(챔버 내부에 장착된 상태)을 향하여 배출된다.

미설명 부호 "11"은 셀 캡(1A)으로 전달된 열의 외부 발산을 막기 위하여 측 벽 부재(1B) 상단에 고정된 금속성 재질의 원판형 커버이며, "11-1"은 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)와 대응하는, 커버(11)에 형성된 재료 증기 배출용 개구이다.

한편, 공정이 진행됨에 따라 증착원 내에 수용된 증착 재료의 양이 적정량 이하로 줄어들며, 따라서 증착 재료가 충만되어 있는 새로운 증착원으로 교체해야 한다. 그러나, 증착 공정이 진행되는 챔버의 내부 공간은 진공 상태이기 때문에 증착원을 교체할 때마다 챔버 내의 진공 상태를 해제하여야 하며, 또한 새로운 증착원이 장착된 후에는 챔버 내부를 다시 진공 상태로 조성해야 하는 문제점이 발생한다.

이러한 상황을 방지하기 위하여 도 1에 도시된 다수의 증착원들(약 6개)이 내부에 배치된 리볼버(revolver)를 이용하며, 이러한 리볼버를 진공 챔버 내에 장착함으로서 각 증착원 내에 담겨진 증착 재료가 모두 소모될 때까지 증착 공정을 지속적으로 수행할 수 있다.

이상과 같은 구조를 갖는 증착원을 통하여 진행되는 증착 공정 과정에서 발생되는 문제점은 다음과 같다.

증착 재료의 종류에 따라 발생된 증착 재료 증기의 조건들이 다르게 나타나며, 따라서 증착원의 셀 내에 담겨져 있는 증착 재료(유기물)의 종류에 따라 증착 재료 증기가 배출되는 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)의 직경을 달리 하여야 한다.

설정된 시간에 기판 표면에 설정된 두께의 증착막을 형성하기 위해서는 증착 속도가 일정해야 하며, 따라서 증착 재료의 종류에 따라 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)의 직경은 달라져야 한다. 그러나, 여러 종류의 증착 재료에 맞추어 다양한 개구 직경 을 갖는 셀 캡들을 제조하고 구비하는 것은 바람직하지 못하다.

한편, 증착원을 이용하여 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 과정에서, 증착 재료 증기가 통과하는 셀 캡(1A)의 개구(1A-1) 주변 표면에 증착 재료 증기가 응고된다.

셀 캡(1A)의 개구(1A-1) 주변에 증착 재료 증기가 응고됨에 따라 개구(1A-1)의 단면적이 점차적으로 감소하며, 따라서 증착원으로부터 단위 시간당 배출되는 증착 재료 증기의 양 역시 줄어들게 된다. 이러한 이유로 인하여 기판 표면에 설정된 두께의 증착막이 형성되는 시간이 증가, 즉 증착 속도가 현저히 감소할 수 밖에 없다.

본 발명은 증착 공정에서 나타나는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증착 재료의 종류 및 셀 캡의 개구 주변에 증착 재료 증기가 응고되는 경우에도 일정한 증착 속도를 유지시킬 수 있는 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착 장치는 증착원을 구성하는 셀 캡의 개구 하부에 설치된 개구 조절 수단을 포함하며, 이 개구 조절 수단은 구동부에 의하여 프레임을 따라 원주 방향 및 반경 방향으로 이동 가능한 단위 부재들로 이루어져 중앙부의 개방 정도가 조절된다.

본 발명에 따른 장치는 증착원의 일측에 설치된 증착막 두께 감지 센서 및 증착막 두께 감지 센서의 신호에 따라 증착 속도를 계산하며, 계산된 증착 속도에 따라 개구 조절 수단 구동용 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

첨부된 도면을 참고로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 완전하게 이해될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 증착 장치 내에 장착된 포인트 증착원의 단면도, 도 도 3은 개구 조정 수단의 저면도로서, 셀 캡 및 개구에 장착된 개구 조정 수단의 관계를 도시한다. 도 3에서는 본 발명과 관련 없는 부분에 대해서는 도면 부호를 부여하지 않았다.

본 발명에 따른 증착 장치의 가장 큰 특징은 증착원의 셀 캡에 개구 조정 수단을 장착한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 개구 조정 수단은 셀 캡의 개구 하부에 장착되며, 프레임(도시되지 않음)에 장착되어 원주 방향으로의 이동 및 반경 방향으로의 이동이 가능한 단위 부재들로 이루어진다. 따라서 개구 조정 수단은 이동 정도에 따라 중앙부의 개방 정도를 조절할 수 있는 구조를 갖는다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 개구 조정 수단은 카메라를 구성하는 한 장치인 셔터 장치의 구성과 작동 원리와 동일하며, 따라서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 개구 조정 수단은 구동부의 가동에 따라 단위 부재들이 회전하여 중앙부의 개방 정도가 조절된다. 개구 조정 수단(S)의 제어를 위한 주변 구성을 도 4를 통하여 설명한다.

도 4는 개구 조정 수단의 제어 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 편의상 증착원(1)을 박스 형태로 도시하였다.

증착원(1)의 상부 일측, 즉 증착 재료 증기가 공급되는 기판(도시되지 않음)의 일측에는 증착막 두께 감지 센서(R; quartz crystal sensor; 이하, 편의상 "센서"라 칭함)가 장착되어 있으며, 이 센서(R)는 제어부(C)에 연결되어 있다. 또한, 제어부(C)는 개구 조정 수단(S)의 각 단위 부재를 구동하는 구동부(D)에 연결되어 있다.

한편, 증착 공정이 진행되는 과정에서 이 센서(R)의 표면에도 증착막이 형성된다. 증착 공정이 진행됨에 따라 센서(R)의 표면에 형성된 증착막의 두께 및 질량이 증가하게 되며, 질량의 증가에 따라서 센서(R)의 진동 주파수가 변화하게 된다. 따라서 제어부(C)는 센서(R)의 진동 주파수의 변화에 따라 변화되는 증착막의 질량을 하기 식에 의하여 결정할 수 있다.

여기서, ω는 진동 주파수, k는 스프링 상수, m은 증착막의 질량을 각각 나타낸다.

위의 식에 따르면, 센서(R)의 표면에 형성되는 증착막의 질량이 증가함에 따라 센서의 진동 주파수는 작아지며, 따라서 센서(R)에 의하여 감지된 진동 주파수 데이터를 통하여 제어부(C)는 증착막의 형성 속도(증착 속도)를 판단할 수 있다.

어떠한 이유, 예를 들어 개구 조정 수단(S)의 중앙부에 형성되는 개방부 주변에 증착 재료 증기가 응고(즉, 직경 감소)되어 증착 속도가 설정 값 이하임을 판 단하면, 제어부(C)는 구동부(D)에 신호를 전달하여 구동부(D)를 가동시키며, 따라서 개구 조정 수단(S)의 단위 부재들이 이동하여 그 중앙부의 개방 정도가 증가된다. 이 결과, 증착 재료의 배출 속도, 즉 증착 속도가 증가된다.

이러한 개구 조정 수단(S)의 작동에 따라 증착 속도가 설정된 값과 동일하게 나타날 때, 제어부(C)는 구동부(D)로 신호를 전달하여 구동부(D) 및 개구 조정 수단(S)의 작동을 중지시킨다.

이러한 과정이 반복 실시됨으로서 본 발명에 따른 증착 장치는 설정된 증착 속도로 증착 공정을 계속 진행할 수 있다.

본 발명은 증착 공정이 진행되는 과정에서 증착 재료 증기가 배출되는 개구의 직경을 조절함으로서 항상 일정한 증착 속도를 유지할 수 있으며, 그에 따라 기판 표면에 균일한 증착막을 형성할 수 잇는 효과를 얻을 수 있다.

위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (2)

1. 기판 표면으로의 증착막 형성 공정이 진행되는 챔버 및 챔버 내부에 설치된 증착원을 포함하는 증착 장치에 있어서,

   상기 증착원을 구성하는 셀 캡의 개구 하부에 설치되고, 개구 조절 수단 구동용 구동부의 가동에 따라 원주 방향 및 반경 방향으로 이동 가능한 단위 부재들을 포함하여 자신의 중앙부의 개방 정도를 조절하는 개구 조절 수단;

   상기 증착원의 일측에 설치된 증착막 두께 감지 센서; 및

   상기 증착막 두께 감지 센서로부터의 신호에 따라 증착막의 증착 속도를 판단하고, 상기 증착 속도에 따라 상기 개구 조절 수단 구동용 구동부를 제어하는 제어부를 구비하고;

   상기 제어부는 상기 증착막 두께 감지 센서의 표면에 형성되는 증착막의 질량에 따라 상기 증착막 두께 감지 센서의 진동 주파수를 계산하고, 상기 계산된 진동 주파수를 기반으로 상기 증착 속도를 판단하는 증착 장치.
2. 삭제

Images