KR100567037B1 - 유기물 진공 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기물 진공 증착 장치에 관한 것으로 성막용 기판에 증착할 유기물을 공급하는 유기물 공급부와, 상기 유기물 공급부에서 공급된 유기물을 선별적으로 통과시키는 복수의 유기박막패턴이 형성되어 있는 쉐도우 롤링 필름과, 상기 쉐도우 롤링 필름의 후면에 인접하게 배치되어 있고, 상기 쉐도우 롤링 필름을 통과한 유기물을 통과시키는 마스크 패턴이 형성되어 있는 쉐도우 마스크를 포함하는 유기물 진공 증착 장치를 제공한다.
유기물 진공 증착 장치, 쉐도우 롤링 필름, 쉐도우 마스크

Description

유기물 진공 증착 장치{Vacuum chamber for plating semiconducting polymer}
도 1은 유기 발광 소자의 구성을 간략하게 보여주는 구성도이다.
도 2는 종래기술에 의한 상향식 증착 방식의 유기물 진공 증착 장치를 보여주는 구성도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 상향식 증착 방식의 유기물 진공 증착 장치를 보여주는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 쉐도우 롤링 필름의 모습을 보여주는 구성도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 의한 쉐도우 롤링 필름 위에 형성된 복수의 유기박막 패턴이 이동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 쉐도우 롤링 필름 위의 유기박막 패턴을 이동시키는 장치들의 구성을 간략하게 보여주는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 하향식 증착 방식의 유기물 진공 증착 장치를 보여주는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 유기물 증착 과정을 보여주는 플로우차트 이다.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****
10: 진공 챔버 20: 전원
110: 성막용 기판 120: 도가니형 증발원
121: 유기물 공급기 122: 유기물 방출기
130: 셔터 140: 쉐도우 롤링 필름
142: 구동모터제어부 144: 구동모터
146: 구동모터 연결부 150: 쉐도우 마스크
160: 자기회로판 170: 기판회전기
172: 고정판 180: 진공 배기 시스템
본 발명은 유기물 진공 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쉐도우 롤링 필름을 이용하여 다양한 패턴의 유기물이 증착된 유기 발광 소자를 형성할 수 있는 유기물 진공 증착 장치에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등으로 구성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 좁은 광 시야각, 느린 응답 속도 등 종래에 LCD에서 문제로 지적되어 온 결점을 해결할 수 있으며, 다른 형태의 디스플레이와 비교하여, 특 히, 중형 이하에서 다른 디스플레이와 동등하거나(예를 들어, "TFT LCD") 그 이상의 화질을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화하다는 점에서, 차세대 평판 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한, 유기 발광 소자는 도 1에서 도시한 바와 같이, 투명기판(112, transparant substrate) 상에 ITO 등으로 이루어지는 양전극층(114, anode layer)과 유기박막층(116, semiconducting polymer) 및 음전극층(118, cathode layer)이 적층된 구조를 가진다.
상기 유기박막층은 단일 물질로 제작할 수 있으나, 일반적으로 여러 유기 물질의 다층 구조를 주로 사용하는데, 다층 구조는 전공 주입/수송층(HIL,HTL,116a), 발광층(EML,116b) 및 전자수송층(ETL,116c) 등으로 구성된다.
일반적으로, 유기박막층을 형성하기 위해서는 진공증착법이 이용되는데 도 2에서 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 유기물 진공 증착 장치는 진공 챔버(10)와 전원(20)으로 이루어진다. 진공 챔버(10)에는 하부에 유기박막재료인 유기물이 증발되는 도가니형 증발원(120)이 위치하며, 그 상부에는 성막용 기판(110)이 위치하고, 도가니형 증발원(120)과 성막용 기판(110) 사이에는 셔터(130)가 삽입되어 도가니형 증발원(120)과 성막용 기판(110) 사이를 개폐한다. 또한, 진공 챔버(10)에 연결된 진공배기 시스템(180)을 이용하여 진공 챔버(10) 내를 일정한 진공으로 유지시킨다.
성막용 기판(110)과 쉐도우 마스크(150)는 자기회로판(160)에 의해 서로 밀착되어, 기판회전기(170)의 동작으로 함께 회전한다. 셔터(130)를 통과한 유기물은 패터닝 처리된 금속성의 쉐도우 마스크(150)를 통과하여 성막용 기판(110) 위의 원하는 위치에 증착된다.
그런데, 종래의 진공증착법에서는 도가니형 증발원 등에서 공급된 유기물을 쉐도우 마스크(150)의 마스크 패턴에 의해 선별적으로 통과시켜 성막용 기판(110)위에 증착하므로 하나의 쉐도우 마스크를 이용하는 경우 성막용 기판 위에 한가지 패턴의 유기물을 증착할 수밖에 없었다. 그 결과 디바이스 개발에 사용하기 위해 다양한 유기물 층이 증착된 테스트 소자를 제작하는 경우 다양한 마스크 패턴을 가진 쉐도우 마스크와 많은 성막용 기판이 소모되는 문제가 있었다.
또한, 쉐도우 마스크가 공급되는 모든 유기물을 선별해서 통과시키므로, 통과되지 않은 유기물은 쉐도우 마스크의 표면에 증착된다. 이러한 증착물들은 증착공정의 파티클 생성요인이 되므로, 쉐도우 마스크를 자주 교체해 주어야 하는 문제가 발생한다.
그리고, 쉐도우 마스크가 진공 증착 장치 내에서 외부에 노출된 상태로 형성되므로 연속 증착 공정 중에 발생하는 열에 의해 마스크 패턴이 변형되어 유기물 증착 공정에서 불량을 야기하는 문제도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 쉐도우 마스크의 교체 없이 다양한 유기물을 증착할 수 있고, 쉐도우 마스크의 표면에 증착되는 유기물을 감소시켜 쉐도우 마스크의 교체 주기를 증가시킬 수 있는 유기물 진공 증착 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적 달성을 위해 본 발명은 성막용 기판에 증착할 유기물을 공급하는 유기물 공급부와, 상기 유기물 공급부에서 공급된 유기물을 선별적으로 통과시키는 복수의 유기박막패턴이 형성되어 있는 쉐도우 롤링 필름과, 상기 쉐도우 롤링 필름의 후면에 인접하게 배치되어 있고, 상기 쉐도우 롤링 필름을 통과한 유기물을 통과시키는 마스크 패턴이 형성되어 있는 쉐도우 마스크를 포함하는 유기물 진공 증착 장치를 제공한다.
여기서, 상기 쉐도우 롤링 필름 상의 복수의 유기 박막 패턴 중 상기 쉐도우 마스크의 전면에 인접하게 배치된 유기 박막 패턴에 의해 유기물이 선별적으로 통과되고, 상기 쉐도우 롤링 필름은 유기 박막의 증착 정보에 의해 제어되는 회전 구동 모터의 구동력에 의해, 상기 복수의 유기 박막 패턴 중 제 1 유기 박막 패턴이 쉐도우 마스크의 전면에 배치된 상태에서 제 2 유기 박막 패턴이 상기 쉐도우 마스크의 전면에 배치된 상태로 이동할 수 있도록 구현하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기물 공급부는 유기물 원료를 증발시켜 유기물을 공급하는 도가니형 증발원 또는 유기물의 발산에 의해 유기물을 공급하는 유기물 방출기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 도면에 따라 상기 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이를 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 이 실시예들을 벗어나 다양한 형태로 구현 가능하다. 한편, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 상향식 증착방식의 유기물 진공 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기물 진공 증착 장치는 진공 챔버(10)와 전원(20)으로 이루어진다. 또한, 진공 챔버(10)는 성막용 기판(110), 도가니형 증발원(120), 셔터(130), 쉐도우 롤링 필름(140), 쉐도우 마스크(150), 자기회로판(160), 기판회전기(170) 및 진공 배기 시스템(180)으로 구성된다.
여기서, 전원(20), 성막용 기판(110), 도가니형 증발원(120), 셔터(130), 쉐도우 마스크(150), 자기회로판(160), 기판회전기(170) 및 진공 배기 시스템(180)은 주지의 구성을 이용하여 사용할 수 있으며, 이의 구성에 대해서는 전술한 종래기술에서도 설명한 바 있으므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에서 진공 챔버에 새롭게 추가된 쉐도우 롤링 필름에 대해서 자세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 쉐도우 롤링 필름은 도 4에 도시한 바와 같이, 쉐도우 마스크(150)의 전면에 인접하게 형성된다. 이때, 쉐도우 마스크(150)가 성 막용 기판(110)에 밀착되어있는 것과 마찬가지로, 상기 쉐도우 롤링 필름(140)을 상기 쉐도우 마스크(150)의 전면에 밀착시켜 구성하는 것이 바람직하다. 이는 쉐도우 롤링 필름(140)과 쉐도우 마스크(150)를 통과하는 유기물의 유출을 방지하고, 성막용 기판(110) 위의 정확한 위치에 유기박막을 증착하기 위함이다.
상기 쉐도우 롤링 필름(140) 위에는 유기물이 통과할 수 있는 영역과 통과할 수 없는 영역이 포함된 유기박막패턴이 복수개 형성되어 있다. 따라서, 쉐도우 롤링 필름(140)은 입사하는 유기물을 필름 상에 형성되어 있는 유기박막패턴에 의해 선택적으로 통과시킨다.
그리고, 상기 쉐도우 롤링 필름(140)을 통과한 유기물은 다시 쉐도우 마스크(150)의 마스크 패턴에 의해 선별적으로 통과된 후 성막용 기판(110)의 해당 위치에 증착된다. 이때, 쉐도우 마스크(150) 위에 형성된 마스크 패턴을 통해 통과되는 유기물은 일차적으로 쉐도우 롤링 필름(140)의 유기 박막 패턴을 통해 통과된 것에 한정된다.
좀 더 상세하게, 쉐도우 롤링 필름(140)은 쉐도우 마스크(150)의 마스크 패턴을 통해 통과될 수 없는 유기물을 미리 차단하여 쉐도우 마스크(150)의 표면에 증착되는 유기물의 양을 줄일 수 있다. 이에 따라, 파티클 생성으로 인해 쉐도우 마스크(150)를 자주 교체해야 하는 불편을 줄일 수 있다.
또한, 쉐도우 롤링 필름(140)은 쉐도우 마스크(150)의 마스크 패턴을 통해 통과될 수 있는 유기물의 일부를 차단하여, 일부 영역에만 유기물을 증착시킬 수 있다. 따라서, 쉐도우 롤링 필름(140)을 이용하면 하나의 쉐도우 마스크(150) 위에 형성된 마스크 패턴에 유기물이 증착될 수 있는 부분을 여러 개로 나누어 다양한 패턴의 유기물을 증착할 수 있다. 그 결과, 디바이스 개발에 필요한 다양한 패턴의 유기박막이 증착된 테스트 패턴을 형성하기가 수월해짐은 물론 성막용 기판이나 쉐도우 마스크 등의 재료 소모를 막을 수 있다.
그리고, 쉐도우 롤링 필름(140)은 연속 공정 중에 발생하는 열을 차단할 수 있는 재료로 구현하는 것이 바람직하다. 이는 쉐도우 마스크(150)가 직접적인 열에 노출되는 것을 막아 쉐도우 마스크(150)위의 마스크 패턴의 변형에 의한 유기물 증착 불량을 방지하기 위함이다.
한편, 쉐도우 롤링 필름(140)위에 형성된 복수의 유기 박막 패턴들은 유기 박막의 증착 정보에 의해 제어되는 회전 구동 모터의 구동력에 의해 이동하는데, 상기 유기 박막 패턴 들의 이동은 좀더 상세하게 제 1 유기 박막 패턴이 쉐도우 마스크의 전면에 배치된 상태에서 제 2 유기 박막 패턴이 상기 쉐도우 마스크의 전면에 배치되는 상태로 이동하는 방식에 의한다. 이때, 상기 제 1 유기 박막 패턴은 복수의 유기 박막 패턴들이 이동하기 전에 마스크의 전면에 배치되어 있는 유기 박막 패턴을 의미하고, 상기 제 2 유기 박막 패턴은 복수의 유기 박막 패턴들이 이동한 후에 마스크의 전면에 배치되는 유기 박막 패턴을 의미한다.
앞서 살펴본 복수의 유기 박막 패턴들의 이동은 도 5a 내지 도 5c에서 도시한 본 발명의 실시예를 통해 좀 더 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예에서 사용하는 성막용 기판은 쉐도우 마스크의 마스크 패턴을 통해 16개의 화소 형성 영역에 유기물을 증착할 수 있는 경우로 한정한다.
우선, 도 5a에서 도시한 바와 같이, 좌측에 4개의 화소 형성 영역이 노출된 형태의 유기 박막 패턴을 쉐도우 마스크(150)의 전면에 형성한 후, 이를 통해 유기물을 증착한다. 그리고, 쉐도우 롤링 필름(140)에 형성된 복수의 유기 박막 패턴을 이동시켜 쉐도우 마스크(150)의 전면에 형성된 유기 박막 패턴을 교체한다. 즉, 노출된 4개의 화소 영역이 한 칸씩 오른쪽으로 이동된 형태의 유기 박막 패턴이 차례로 쉐도우 마스크(150)의 전면에 형성된다. 이때, 유기물이 상기 쉐도우 마스크(150) 전면에 순차적으로 형성되는 유기 박막 패턴들을 통과하여 성막용 기판에 증착되면, 모든 화소 형성 영역에 유기물이 증착된 성막용 기판이 형성된다.
상기 유기물 증착 공정을 통해 얻은 성막용 기판은 쉐도우 마스크(150)만을 사용하여 유기물을 증착한 경우와 동일하다. 그러나, 쉐도우 롤링 필름(140)을 이용함으로써, 화소 형성 영역 외의 유기물을 일차적으로 걸러낼 수 있어, 쉐도우 마스크(150)의 표면에 증착되는 유기물의 양을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 도 5b 또는 도 5c에 도시한 바와 같이, 4개의 화소 형성 영역 중 선택된 2개의 화소 형성 영역만이 노출된 형태의 유기 박막 패턴을 쉐도우 마스크(150)의 전면에 형성한 후, 이를 통해 유기물을 증착한다. 그리고, 쉐도우 롤링 필름(140)에 형성된 복수의 유기 박막 패턴을 이동시켜 쉐도우 마스크(150)의 전면에 형성된 유기 박막 패턴을 교체한다. 즉, 노출된 2개의 화소 영역이 한 칸씩 오른쪽으로 이동된 형태의 유기 박막 패턴들이 차례로 쉐도우 마스크(150)의 전면에 형성한다. 이때, 유기물이 상기 쉐도우 마스크(150) 전면에 순차적으로 형성되는 유기 박막 패턴들을 통과하여 성막용 기판에 증착되면, 유기 박막 패턴에서 노 출된 화소 형성 영역에만 유기물이 증착된 성막용 기판이 형성된다. 다시말해, 도 5b의 경우에는 4줄로 구성된 화소 형성 영역 중 아래에 형성된 2줄의 화소 형성 영역에 유기물이 증착되고, 도 5c의 경우에는 위에 형성된 2줄의 화소 형성 영역에 유기물이 증착된다.
이때, 도 5b 와 도 5c에서 보여지는 유기물 증착 방법에서 각각 다른 유기물을 통과시켜 유기물을 증착시키면 하나의 성막용 기판에 서로 다른 유기물이 증착할 수 있다. 또한, 쉐도우 롤링 필름(140) 위에 형성되는 유기박막패턴을 변화시켜 더욱 다양한 종류의 유기물을 하나의 성막용 기판(110)에 증착시키는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 쉐도우 롤링 필름을 동작시키는 장치들을 간략하게 보여주는 구성도이다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 쉐도우 롤링 필름(140)는 구동모터 제어부(142)의 통제하에 가동되는 구동모터(144)와 연결되는 구동모터연결부(146)를 포함한다.
상기 구동모터 제어부(142)에는 성막용 기판(110)에 증착될 유기박막에 대한 정보를 포함하며, 이를 기초로 구동모터(144)를 구동시킨다. 구동모터(114)가 구동되면 구동모터연결부(146)를 통해 구동력이 쉐도우 롤링 필름(140)에 전달되어 쉐도우 롤링 필름 위에 형성되어 있는 복수의 유기박막패턴들을 이동시킨다.
이때, 쉐도우 롤링 필름(140)가 동작하여 복수의 유기박막패턴들의 위치를 변화시키는 방법은 다양하게 구현할 수 있는데, 일 실시예로 카세트 플레이어의 작동원리를 이용할 수 있다. 즉, 쉐도우 롤링 필름(140)에 복수의 유기박막패턴들이 형성된 필름을 감을 수 있는 두개의 롤링부(미도시)를 구비하여, 한쪽 롤링부에 감긴 필름이 구동모터(144)의 구동력에 의해 다른쪽 롤링부로 이동하여 감길수 있도록 구현할 수 있다. 이때, 쉐도우 롤링 필름(140)을 통해 유기물이 통과할 수 있는 곳은 복수개의 유기박막패턴들 중 쉐도우 마스크(150)의 전면에 위치한 유기박막패턴에 한정한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 하향식 증착방식의 유기물 진공 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 하향식 증착방식의 유기물 진공 증착 장치는 진공 챔버(10)와 전원(20)으로 이루어진다. 또한, 진공 챔버(10)는 성막용 기판(110), 유기물 공급기(121), 유기물 방출기(122), 셔터(130), 쉐도우 롤링 필름(140), 쉐도우 마스크(150), 자기회로판(160), 기판고정기(170) 및 진공 배기 시스템(180)으로 구성된다.
상기 진공 챔버(10)에서는 상향식 증착방식의 유기물 진공 증착 장치와 달리 유기물 공급기(121)에서 공급된 유기물이 유기물 방출기(122)에서 방출되어 진공챔버(10)의 하부에 위치한 성막용기판(110)에 증착된다. 이때, 유기물 방출기(122)는 수평 방향으로 이동할 수 있으므로 상향식 증착 방식의 유기물 진공 증착 장치에서 성막용기판(110)에 유기물을 수평 방향으로 고르게 증착시키기 위해 사용되는 기판회전기를 대신하여 회전하지 않는 고정판(172)을 이용하여 구현할 수 있다.
상기 다른 구성요소는 앞서 설명한 하향식 증착방식의 유기물 진공 증착 장치의 구성요소와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 유기물 증착 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 유기박막 증착과정은 우선, 진공챔버내의 도가니형 증발원이나 유기물 방출기로부터 유기박막을 형성하는 유기물의 방출(S700)로부터 시작된다. 그 후, 방출된 유기물 중 셔터를 통과한(S702) 유기물이 쉐도우 롤링 필름위에 형성된 복수개의 유기 박막 패턴 들 중 쉐도우 마스크의 전면에 위치한 유기 박막 패턴을 통과하여 1차 필터링(S704)된다. 그리고, 1차 필터링된 유기물은 쉐도우 마스크의 마스크 패턴을 통과하여 2차 필터링(S706) 된다. 그 다음, 2차 필터링된 유기물이 성막용 기판에 증착되어 유기박막을 형성한다.
이때, 하나의 성막용 기판에 대해 상기 과정을 2회 이상 진행하여 다양한 유기물을 증착할 수 있다. 이에 대해서는 앞서 자세히 설명하였으므로 여기서는 생략하기로 한다.
본 발명에 의하면, 쉐도우 마스크 기능을 하는 쉐도우 롤링 필름을 추가하여 쉐도우 마스크의 교체 없이 다양한 유기물을 증착할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 먼저 쉐도우 롤링 필름에 의해 공급되는 유기물을 일차적으로 선별하므로, 쉐도우 마스크의 표면에 증착되는 유기물이 감소되어 쉐도우 마스크의 교체 주기를 늘일 수 있는 효과도 있다.
또한, 연속 공정 중에 발생하는 열을 쉐도우 롤링 필름으로 차단하여 쉐도우 마스크의 변형에 의한 유기물 증착 불량을 방지할 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

  1. 성막용 기판에 증착할 유기물을 공급하는 유기물 공급부와,
    상기 유기물 공급부에서 공급된 유기물을 선별적으로 통과시키는 복수의 유기박막패턴이 형성되어 있는 쉐도우 롤링 필름과,
    상기 쉐도우 롤링 필름의 후면에 인접하게 배치되어 있고, 상기 쉐도우 롤링 필름을 통과한 유기물을 선별적으로 통과시키는 마스크 패턴이 형성되어 있는 쉐도우 마스크를 포함하는 유기물 진공 증착 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 쉐도우 롤링 필름 상의 복수의 유기 박막 패턴 중 상기 쉐도우 마스크의 전면에 배치된 유기 박막 패턴에 의해 유기물이 선별적으로 통과되고,
    상기 쉐도우 롤링 필름은 화소 형성 영역에 증착될 정보에 의해 제어되는 회전 구동 모터의 구동력에 의해, 상기 복수의 유기 박막 패턴 중 제 1 유기 박막 패턴이 쉐도우 마스크의 전면에 배치된 상태에서 제 2 유기 박막 패턴이 상기 쉐도우 마스크의 전면에 배치된 상태로 이동하는 유기물 진공 증착 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유기물 공급부는 유기물 원료를 증발시켜 유기물을 공급하는 도가니형 증발원 또는 유기물의 발산에 의해 유기물을 공급하는 유기물 방출기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기물 진공 증착 장치.
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