KR100654955B1

KR100654955B1 - Low temperature spin coater

Info

Publication number: KR100654955B1
Application number: KR1020000075507A
Authority: KR
Inventors: 강재익; 김우영; 주성후; 김선웅; 이주현; 민경욱
Original assignee: 현대엘씨디주식회사
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2006-12-07
Also published as: KR20020046019A

Abstract

본 발명은 저온 스핀코더에 관한 것으로, 상부가 개방된 원통형 보울(bowl); 상기 보울 중심축에 설치되어 모터에 의해 회전하는 스핀들과; 상기 스핀들 상부에 위치하며 그 상면에 기판에 장착되는 진공척; 상기 보울 하면에 위치하며 상기 스핀들을 회전시키기 위해 동력을 제공하는 모터; 상기 진공척의 하면에 설치되어 온도를 조절하기 위한 온도조절장치; 상기 진공척 하방에 위치하고 상기 스핀들을 감싸는 구조이며, 평면형상이 대략 사각형 형태이고 그 하면에 다수의 받침대를 통해 상기 보울 바닥면에 고정되고 액체질소, 드라이 아이스, 프레온 가스등이 주입하여 기판의 온도를 낮출 수 있는 저온 유지장치; 상기 모터내부 일측에 보울(bowl)내부를 향하도록 분사구가 설치되어 보울 내부로 질소를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하여 프리커서 형태의 고분자를 박막화 시킬 때에는 프리커서 고분자의 중합온도인 -5_~0℃를 유지시켜 줄 수 있기 때문에 박막내의 고분자 체인을 균일한 공액구조로 변화시키는 것이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a low temperature spin coder, the top of which is open cylindrical bowl; A spindle installed on the bowl central axis and rotating by a motor; A vacuum chuck positioned above the spindle and mounted to a substrate on an upper surface thereof; A motor positioned on the bottom surface of the bowl and providing power to rotate the spindle; A temperature control device installed on a lower surface of the vacuum chuck to adjust temperature; It is located below the vacuum chuck and wraps around the spindle. The flat shape is substantially rectangular in shape and is fixed to the bottom of the bowl through a plurality of pedestals, and liquid nitrogen, dry ice, and freon gas are injected to inject the temperature of the substrate. Cryostats that can be lowered; The injection hole is installed at one side of the motor to face the inside of the bowl, and is configured to supply nitrogen to the inside of the bowl. When thinning the precursor polymer, the polymerization temperature of the precursor polymer is -5 _to 0. Since the temperature can be maintained, it is possible to change the polymer chain in the thin film into a uniform conjugated structure.

Description

Low Temperature Spin Coater {LOW TEMPERATURE SPIN COATER}

도 1 은 종래 일반적인 스핀코터를 나타낸 도면. 1 is a view showing a conventional general spin coater.

도 2 는 도 1 의 평면도. 2 is a plan view of FIG.

도 3 은 도 1 을 사용하여 스핀 코팅된 상태의 분자구조를 나타낸 도면. 3 is a diagram showing the molecular structure of the spin-coated state using FIG.

도 4 는 결함구조를 가진 화학구조식을 나타낸 도면. 4 is a diagram showing a chemical structure having a defect structure.

도 5 는 본 발명에 따른 저온 스핀코터를 나타낸 도면. Figure 5 shows a low temperature spin coater according to the present invention.

도 6 은 도 5 의 평면도. 6 is a plan view of FIG.

도 7 은 본 발명에서의 스핀코팅된 고분자 발광층을 나타낸 도면이다. 7 is a view showing a spin-coated polymer light emitting layer in the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : 분사기 4: 고분자 용액 도포 2: injector 4: polymer solution application

10 : 보울 20 : 진공척 10 bowl 20 vacuum chuck

30 : 기판 40 : 스핀들 30 substrate 40 spindle

50 : 모터 60 : 진공펌프 50: motor 60: vacuum pump

70 : 저온유지장치 52 : n2 분사기 70: low temperature holding device 52: n2 injector

80 : 저온유지장치 받침대 72 : 온도센서 80: low temperature holding device support 72: temperature sensor

80-1,80-4: 저온유지 장치 받침대 80-1,80-4: cryostat bracket

본 발명은 저온 스핀코터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리커서 형태의 고분자를 박막화 시킬 때에는 프리커서 고분자의 중합온도인 -5_~0℃를 유지시켜 줄 수 있도록 하여 박막내의 고분자 체인을 균일한 공액구조로 변화시키는 것이 가능한 저온 스핀코터에 관한 것이다.The present invention relates to a low temperature spin coater, and more particularly, when thinning a precursor polymer, the polymer chain in the thin film can be uniformly conjugated by maintaining the polymerization temperature of the precursor polymer at -5 _to 0 ° C. A low temperature spin coater capable of changing into a structure.

스핀코터(spin coater)는 웨이퍼의 중심을 고정시킨 상태에서 중심축을 회전시키면서 전체 웨이퍼상에 각종 물질을 골고루 코팅시키는 반도체 공정중 하나를 구성하는 중요한 장비이다. A spin coater is an important device that constitutes one of the semiconductor processes for uniformly coating various materials on the entire wafer while rotating the central axis while fixing the center of the wafer.

특히 광시야각 자체발광소자로서 중소형 크기의 패널로부터 대형 패널에 이르기까지 군사용, 사무용, 휴대용 단말기 등 광범위한 분야에 응용가능한 차세대 유망 디스플레이인 유기 발광(Organic Electroluminescent) 디스플레이 패널의 제조를 위하여도 사용되고 있다. In particular, it is also used for manufacturing organic electroluminescent display panels, which are promising next-generation displays that can be applied to a wide range of fields such as military, office, and portable terminals, ranging from small and medium size panels to large panels.

도 1 은 종래의 스핀코터를 나타낸 도면이고, 도 2 는 도 1 의 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 스핀코터는 질소기류 하에 상온에서 고분자가 코팅되도록 설계되어 있다. 이는 포토레지스트를 이용한 일반적인 노광공정이나 기타의 용도로 쓰이는 고분자의 박막을 형성할 때에는 문제가 없다. 그러나 유기 발광 디스플레이 패널의 제작시 발광층으로 적용되는 공액구조의 고분자 중에는 저온(-5_~0℃) 상태에서 합성이 되는 것이 많다. 도 1에서, 스핀코터의 구조를 살 펴보면, 보울(10)의 중심축에 스핀들(40)이 있고, 보울(10)하부에 설치되어 상기 스핀들(40)을 회전시키기 위한 모터(50)에 있다. 상기 스핀들(40)내에는 진공펌프(60)가 내장된다. 상기 모터(50)의 내부 일측에는 상기 보울(10)내로 향하도록 관통된 분사구(n2분사구)가 형성된다. 상기 스핀들(40)의 상단에 설치된 진공척(20)은 그 위에 기판(30)(웨이퍼)이 장착되고 그 기판(30)상에는 분사기(2)로부터 배출된 고분자 용액(4)이 도포되는 구조이다.Figure 1 is a view showing a conventional spin coater, Figure 2 is a plan view of Figure 1, as shown, the conventional general spin coater is designed to coat the polymer at room temperature under a nitrogen stream. This is not a problem when forming a thin film of a polymer used for a general exposure process using a photoresist or other uses. However, many of the conjugated polymers that are applied as the light emitting layer when the organic light emitting display panel is manufactured are synthesized at low temperature (-5 _to 0 ° C.). In Figure 1, looking at the structure of the spin coater, there is a spindle 40 in the central axis of the bowl 10, installed in the lower portion of the bowl 10 to the motor 50 for rotating the spindle 40 have. The vacuum pump 60 is embedded in the spindle 40. An injection hole (n2 injection hole) penetrated to the inside of the bowl 10 is formed at one side of the motor 50. The vacuum chuck 20 installed at the upper end of the spindle 40 has a structure on which a substrate 30 (wafer) is mounted and a polymer solution 4 discharged from the injector 2 is applied on the substrate 30. .

한편, 폴리(p-pnenylenevinylene)(PPV) 및 몇가지 그 유도체들은 도 3 에 도시한 바와 같이, 용액 상태에서(단량체(monoer)) 전구체(precursor)상태로 중합이 된 후(프리커서 중합체(precursor polymer)) 일정한 조건에서 열처리를 시키면 공액구조의 발광 디스플레이용 고분자가 합성이 된다. 이때 상기 전구체(precursor) 고분자를 용액 상태 또는 박막 상태에서 상온으로 방치하게 되면, 도 4 에 도시한 바와 같이, 부분적인 크로스 링킹(cross-linking) 및 이중결합의 파괴와 같은 불균일한 공액구조가 형성되어 결함구조(defect structure)가 존재하게 된다. 이러한 결함구조들은 디스플레이로 제작이 된 후 박막내로 전하가 주입되었을 경우 켄칭 사이트(quenching site)로 작용하여 디스플레이의 휘도 및 발광효율을 저하시키는 원인이 된다. Meanwhile, poly (p-pnenylenevinylene) (PPV) and some derivatives thereof are polymerized in a precursor state in a solution state (monoer) as shown in FIG. 3 (precursor polymer). )) When the heat treatment is performed under certain conditions, the conjugated light emitting display polymer is synthesized. In this case, when the precursor polymer is left at room temperature in a solution state or a thin film state, as shown in FIG. 4, a non-conjugated structure such as partial cross-linking and breakage of a double bond is formed. As a result, a defect structure exists. These defect structures cause quenching sites when the charge is injected into the thin film after being manufactured as a display, causing a decrease in brightness and luminous efficiency of the display.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에 있어서의 문제점을 개선하기 위하여 안출한 것으로, 상온이상의 고온에서 스핀코팅을 통하여 고분자를 박막화시킬 경우 박막내의 부분적인 크로스 링킹이나 결함구조의 발생을 방지하고 균일 한 공액구조를 형성시키기 위한 목적으로 기판밑에 -5_~0℃의 저온유지가 가능한 장치를 부착한 저온 스핀코터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the problems in the prior art as described above, and to prevent the occurrence of partial cross-linking or defect structure in the thin film when the polymer is thinned through spin coating at a high temperature above room temperature It is to provide a low temperature spin coater with a device capable of maintaining a low temperature of -5 _~ 0 ℃ under the substrate for the purpose of forming a uniform conjugate structure.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상부가 개방된 원통형 보울(bowl); 상기 보울 중심축에 설치되어 모터에 의해 회전하는 스핀들과; 상기 스핀들 상부에 위치하며 그 상면에 기판에 장착되는 진공척; 상기 보울 하면에 위치하며 상기 스핀들을 회전시키기 위해 동력을 제공하는 모터; 상기 진공척의 하면에 설치되어 온도를 조절하기 위한 온도조절장치; 상기 진공척 하방에 위치하고 상기 스핀들을 감싸는 구조이며, 평면형상이 대략 사각형 형태이고 그 하면에 다수의 받침대를 통해 상기 보울 바닥면에 고정되고 액체질소, 드라이 아이스, 프레온 가스등이 주입하여 기판의 온도를 낮출 수 있는 저온 유지장치; 상기 모터내부 일측에 보울(bowl)내부를 향하도록 분사구가 설치되어 보울 내부로 질소를 공급할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 저온스핀코터가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the object as described above, the top of the open cylindrical bowl (bowl); A spindle installed on the bowl central axis and rotating by a motor; A vacuum chuck positioned above the spindle and mounted to a substrate on an upper surface thereof; A motor positioned on the bottom surface of the bowl and providing power to rotate the spindle; A temperature control device installed on a lower surface of the vacuum chuck to adjust temperature; It is located below the vacuum chuck and wraps around the spindle. The flat shape is substantially rectangular in shape and is fixed to the bottom of the bowl through a plurality of pedestals, and liquid nitrogen, dry ice, and freon gas are injected to inject the temperature of the substrate. Cryostats that can be lowered; The low-temperature spin coater is provided, characterized in that the injection port is installed on one side of the motor toward the inside of the bowl to supply nitrogen to the inside of the bowl.

이하 본 발명에 따른 저온 스핀코터를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a low temperature spin coater according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5 는 본 발명에 따른 저온 스핀코터를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 평면도로서, 도 1 과 동일한 부분은 동일한 부호로 표시하고 설명은 생략한다. 이에 도시한 바와 같이, 고분자 용액을 기판위에 도포하여 회전시킬 때 기판(30)의 온도를 -5_~0℃로 유지시켜 주기위해 기판(30)과 진공척(20) 아래에 액체질소, 드라이 아이스, 프레온 가스등을 주입하고 온도조절장치를 부착한 저온유지장치를 설치한다. 이렇게 하면 스핀코팅시 기판의 온도가 고분자의 크로스 링킹이나 국소적인 공액구조의 형성을 방지할 수 있는 온도로 유지될 수 있다. 상기 온도조절 장치는 상기 진공척(30)의 하면에 설치된 온도센서(72)이고, 저온유지장치(70)는 진공척(20)의 하부에 위치하면서 스핀들(40)을 감싸는 구조이고, 받침대(80-1,80-2,80-3,80-4)를 통해 보울(10)의 바닥면에 고정된다.Figure 5 is a view showing a low temperature spin coater according to the present invention, Figure 6 is a plan view of Figure 5, the same parts as in Figure 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. As shown, liquid nitrogen and dry ice under the substrate 30 and the vacuum chuck 20 to maintain the temperature of the substrate 30 at -5 _to 0 ° C. when the polymer solution is applied onto the substrate and rotated. Inject Freon gas, and install low temperature maintenance device with temperature control device. This allows the temperature of the substrate during spin coating to be maintained at a temperature that prevents crosslinking of polymers or formation of local conjugated structures. The temperature control device is a temperature sensor 72 installed on the lower surface of the vacuum chuck 30, the low temperature holding device 70 is a structure that surrounds the spindle 40 while being located under the vacuum chuck 20, pedestal ( 80-1,80-2,80-3,80-4 are fixed to the bottom surface of the bowl 10.

이와 같은 구조에서, 상기 기판(30)이 진공척(20)의 중심에 맞춰 놓여지면 일정한 농도의 고분자 용액이 도포되고 정해진 회전수로 기판이 회전하게 된다. 이때 기판(30)의 회전은 최소 두 단계로 이루어지는데 첫 번째 단계는 저속 회전으로서 고분자 용액을 기판(30)위에 스프레드 시키는 단계이며 두 번째 단계는 고속회전으로 고분자 박막을 균일하게 만든다. 전공정을 통하여 보울(bowl) 내부는 질소(N₂)분위기가 유지되어 고분자의 산화가 방지된다. 저온 상태로 중합되어 유지되고 있는 고분자 용액을 기판위에 도포시킬 때 기판밑에 위치한 저온유지장치로 인해 고분자의 온도가 변화하지 않으며 초기 중합상태의 구조를 최대한 유지하면서 고분자의 박막화가 이루어진다.In such a structure, when the substrate 30 is placed at the center of the vacuum chuck 20, a polymer solution of a predetermined concentration is applied and the substrate is rotated at a predetermined rotation speed. At this time, the rotation of the substrate 30 consists of at least two stages. The first stage is a low-speed rotation, and the polymer solution is spread on the substrate 30. The second stage makes the polymer thin film uniform by the high-speed rotation. Through the previous process, the inside of the bowl is maintained with nitrogen (N ₂ ) atmosphere to prevent oxidation of the polymer. When the polymer solution, which is polymerized and kept in a low temperature state, is applied on a substrate, the temperature of the polymer does not change due to the low temperature holding device located under the substrate, and the polymer is thinned while maintaining the structure of the initial polymerization state to the maximum.

도 7 은 도 5 를 사용하여 스핀 코팅된 상태의 분자구조를 나타낸 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 종래 결함구조를 가진 분자구조에서(도7a) 스핀 코팅된 상태에서 분자구조가 일정하게 유지된 분자구조를 나타내고 있다(도 7b). FIG. 7 is a diagram illustrating a molecular structure in a spin coated state using FIG. 5. As shown in FIG. 7, in the molecular structure having a conventional defect structure (FIG. The molecular structure is shown (FIG. 7B).

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 저온 스핀코터에 따르면, 고분자와 같은 유기물을 이용하여 발광 디스플레이를 제작할 때에는 ITO층이 스퍼터링된 유리 기판위에 고분자 박막을 형성시켜야 하며 이때에는 스핀코터를 이용해야 하는데, 특히 프리커서 형태의 고분자를 박막화 시킬 때에는 프리커서 고분자의 중합온도인 -5_~0℃를 유지시켜 줄 수 있기 때문에 박막내의 고분자 체인을 균일한 공액구조로 변화시키는 것이 가능한 효과가 있다.As described above, according to the low temperature spin coater according to the present invention, when manufacturing a light emitting display using an organic material such as a polymer, a polymer thin film must be formed on a glass substrate on which an ITO layer is sputtered. In this case, a spin coater should be used. When thinning the precursor-type polymer, the polymerization temperature of the precursor polymer can be maintained at -5 _to 0 ° C., thereby making it possible to change the polymer chain in the thin film into a uniform conjugated structure.

아울러 상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications, modifications and the like are within the scope of the claims It should be seen as belonging.

Claims

A cylindrical bowl with an open top;

A spindle installed on the bowl central axis and rotating by a motor;

A vacuum chuck positioned above the spindle and mounted to a substrate on an upper surface thereof;

A motor positioned on the bottom surface of the bowl and providing power to rotate the spindle;

A temperature control device installed on a lower surface of the vacuum chuck to adjust temperature;

It is located below the vacuum chuck and wraps around the spindle. The flat shape is substantially rectangular in shape and is fixed to the bottom of the bowl through a plurality of pedestals, and liquid nitrogen, dry ice, and freon gas are injected to inject the temperature of the substrate. Cryostats that can be lowered;

The low temperature spin coater, characterized in that the injection port is installed to the inner side of the motor (bowl) toward the bowl is configured to supply nitrogen into the bowl.

The low temperature spin coater according to claim 1, wherein the temperature of the substrate is maintained by the device at -5 _to 0 ° C, which is a polymerization temperature of the precursor polymer.