KR100685144B1 - 유기전계발광소자 제작용 유기물 증착장치 및 그를 이용한유기물 증착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기물 증착장치 및 유기물 증착방법에 관한 것으로서, 녹는점이 낮은 유기물 전구체를 증착하고, 그 상부에 다른 유기물 전구체를 증착 결합시켜 목표 유기물이 대면적 기판에 균일하게 증착되도록 하는 유기물 증착장치 및 유기물 증착방법에 관한 것이다.

본 발명은,

1) 기판을 증착 챔버 내부로 반입시키고, 탑재대 상부에 위치시키는 단계;

2) 기판 상측에 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계;

3) 반응물질 전구체를 분사부로 공급하여 기판 상부로 분사하는 단계;

4) 증착 챔버 내에 퍼징가스를 도입하여 상기 반응물질 전구체를 반응물질로 안정화시키는 단계;

5) 증착 챔버 내부를 배기하는 단계;

6) 다른 반응물질 층을 형성시키기 위하여 상기 3), 4), 5) 단계를 적어도 1회 반복하여 수행하는 단계;

7) 기판을 증착 챔버 외부로 반출하는 단계;

를 포함하는 유기물 증착방법을 제공한다.

Description

유기전계발광소자 제작용 유기물 증착장치 및 그를 이용한 유기물 증착방법{APPARATUS FOR DEPOSITING ORGANIC MATERIAL AND METHOD THEREOF}

도 1은 종래의 유기물 증착장치의 일 례이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 증착장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기물 용기의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 증착장치의 레이아웃이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 챔버의 구조 및 구동 방식을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기물 증착장치의 레이아웃이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 증착 챔버의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기물 증착방법의 공정도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 종래의 유기물 증착장치

10 : 유기물 보트 20 : 챔버

30 : 진공펌프 40 : 가열부

50 : 기판탑재대

100 : 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 챔버

110 : 탑재대 120 : 분사부

130 : 쉐도우 마스크 개재부 140 : 진공펌프

150 : 쉐도우 마스크 위치 감지부 160 : 유기물 가열 히터

170 : 퍼징가스 공급부

200 : 본 발명에 따른 유기물 공급장치

210 : 유기물 용기 220 : 운반가스 공급부

230 : 운반가스 인입홀 240 : 기상 유기물 인출홀

250 : 연결관 260 : 인라인 히터

300 : 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기물 증착장치

400 : 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기물 증착장치

S : 기판 M : 쉐도우 마스크

O : 유기물

본 발명은 유기물 증착장치 및 유기물 증착방법에 관한 것으로서, 녹는점이 낮은 유기물 전구체를 증착하고, 그 상부에 다른 유기물 전구체를 증착 결합시켜 목표 유기물이 대면적 기판에 균일하게 증착되도록 하는 유기물 증착장치 및 유기 물 증착방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기물 표시소자인 EL(Electro luminecence) 표시소자는 반도체 평면표시소자의 하나로서, 다른 평면표시소자와는 달리 완전 고체막으로 구성되어 발열 등이 제한적인 이상적인 구조를 가지고 있다. 또한 EL 표시소자는 자체 냉발광형이라는 장점으로 인하여 산업계에서의 수요가 증가하고 있는 평면표시소자이다.

따라서 현재 학계뿐만아니라 일반산업에서의 연구 개발 분야 중에서도 EL표시소자에 대한 개발 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 일반적으로 유기물질은 무기물질에 비해 디스플레이 소자로서 작은 구동전압, 높은 휘도 등의 많은 장점이 있어서, 차세대의 디스플레이 소자로서의 가능성과 응용 가능성을 세계적으로 인정받고 있는 상황이다.

한편 현재까지 개발된 유기박막형성 방법에는 진공증착법(Vacuum Deposition Method), 스퍼터링(sputtering)법, 이온빔 증착(Ion-beam Deposition)법, Pulsed-laser 증착법, 분자선 증착법, 화학기상증착법, 스핀코터(spin coater) 등이 있다. 이중에서 현재 상용화되어 있는 기술은 진공증착법이다.

여기서 진공증착법이란 진공챔버의 하부에 열증발원과 그 상부에 성막용 기판을 설치하여 박막을 형성시키는 것이다. 진공증착법을 이용한 유기박막 형성장치의 개략적인 구성을 살펴보면 다음과 같다. 우선 진공챔버에 연결된 진공배기계가 존재하며, 이를 이용하여 진공챔버의 일정한 진공을 유지시킨 후, 진공챔버 하부에 배치된 하나 이상의 유기박막재료 열증발원으로부터 유기박막재료인 유기물을 증발 시킨다. 유기박막재료의 열증발원은 원통형상 또는 사각형상의 용기로 그 내부에 피성막용 유기물재료를 넣은다. 용기 재료로는 석영, 세라믹 등이 사용되며, 용기부의 주변에는 일정한 패턴의 가열용 히터가 감겨져 있어 일정량의 전력을 가해주면 용기주변 온도가 상승함과 동시에 용기도 가열되어 일정온도가 되면 유기물이 증발되기 시작한다. 온도는 용기 하부 또는 상부에 설치된 온도조절용 열전대에 의하여 검측되어 유기증발재료를 일정한 농도로 유지하여 원하는 증발속도가 얻어지도록 한다. 증발된 유기물은 용기 상부로부터 일정거리가 떨어진 곳에 배치된 유리 또는 웨이퍼 재질로된 기판 표면에 흡착, 증착, 재증발 등의 연속적 과정을 거처 기판 위에 고체화되어 얇은 박막을 형성시킨다.

일반적으로 유기박막재료의 유기화합물은 증기화되는 증기압이 높고, 가열에 의한 열분해 온도가 증발온도와 근접되어 있어 장시간 안정된 유기증발 속도의 제어가 용이하지 않아 고속 박막증착이 어려운 문제점이 있다. 또한 진공 챔버 내의 열증발원으로부터 방출되어진 증기화된 유기박막재료는 열증발원 상부의 개구부 형상에 상응하는 형상의 지향성을 갖게되고, 이러한 특성은 증기화된 유기박막재료가 기판 중에서 한정된 좁은 범위내에 국한되어 도달되게 하므로 대면적 기판에 형성되는 균일한 박막을 얻기 힘들다는 문제점이 있다.

또한 유기박막의 균일한 박막 형성을 위해 지향성의 보정 수단으로 기판을 일정 속도로 회전시키면서 성막을 수행하는 경우에는, 기판의 회전반경 때문에 증착장비가 그에 상응하는 크기로 대형화된다. 따라서 진공장비의 불필요한 유효면적까지 유기박막이 형성되므로 고가의 유기재료의 사용효율이 매우 떨어지고, 진공장 비의 성능이 커져야 하므로 생산성이 저하되고 장비의 단가가 높아진다.

이렇듯 종래의 진공증착법 기술에서는 유기박막을 이용한 유기발광소자 및 기능성 박막을 응용한 제품을 제조함에 있어서 낮은 성막속도, 낮은 유기재료 사용효율, 유기박막층의 불균일성, 주재료(host재료)와 발색재료(Dopant재료)의 혼합량 미세조정의 어려움, 열증발원 온도조절, 기판의 대형화에 따른 균일한 유기박막의 형성곤란 등등의 여러가지 문제점으로 인하여 고품질의 소자를 저가의 비용으로 제작, 생산하기가 어려운 상황이다.

도 1은 종래의 유기물 증착장치의 일례를 도시한 것이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 종래의 유기물 증착장치 및 유기물 증착방법의 문제점을 구체적으로 살펴본다.

도 1에 도시된 유기물 증착장치에 의하면, 먼저 도시된 바와 같이 유기물 보트(10)에 증착시킬 유기물질의 적당량을 예측하여 올려놓은 다음 진공 챔버(20) 내부의 압력을 진공 펌프(30)를 사용하여 10-6 torr 정도로 내린다. 이때 유기물 보트(10)는 일반적으로 몰리브덴으로 이루어진다. 그 후 가열부(40)에 전원을 인가하고 온도조절장치(도면에 미도시)를 이용하여 증착물질의 녹는점 근처까지 열을 올린 후, 다시 미세하게 조절하면서 기화될 때까지 온도를 올린다. 이때 서서히 유기물 보트(10) 위의 물질이 증발되기 시작하면 미리 장착되어 있던 셔터(도면에 미도시)를 열어서 증발된 물질 분자들을 기판에 증착시킨다. 이때 셔터는 유기물 보트(10) 위에 있는 유기물질이 기화되기 직전에 잔존하는 불순물들이 기판(S)에 증착되지 못하게 막아주는 역할을 한다.

이러한 종래의 유기물 증착장치(1)는 증착시킬 물질이 고가일 경우 박막에 필요한 양이 소량임에도 불구하고 그 정확한 양을 예측하기가 쉽지 않아 다량의 물질을 유기물 보트(10)에 장착시켜야 하는 비경제적인 문제점이 있다. 또한 증발에 의한 증착이므로 원하는 방향으로 증기를 유도하기가 불가능하다. 따라서 기판(S)에 증착되는 비율이 10% 이하로 낮아서 상기 증착과정을 여러번 반복해야 하는데, 이 경우에는 챔버(20) 상벽이나 측벽에 유기물이 증착되므로 고가의 유기물이 낭비되는 문제점과 챔버(20) 내부가 오염되어 매번 챔버 내부를 클리닝하여야 하는 번거로움이 있다.

또한 기판(S)이 챔버 상부의 기판탑재대(50)에 장착되고 그 하부에 쉐도우 마스크(M)가 위치되므로 쉐도우 마스크(M)의 중앙 영역이 도 1에 도시된 바와 같이, 자중에 의하여 휘어지는 현상이 발생한다. 따라서 쉐도우 마스크(M)가 기판(S)과 밀착되지 못하여 인접 발광 RGB Cell 사이에 간섭이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 대면적 기판에 유기물 전구체를 순차적으로 증착하여 균일한 유기박막을 형성시킬 수 있는 유기물 증착장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 분자량이 작은 유기물 전구체를 순차적으로 증착하고 결합시켜 목표 유기물로 이루어진 박막을 형성시켜 대면적 기판에 안정적으로 유기물을 증착시킬 수 있는 유기물 증착방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부와 격리되는 내부 공간을 구비하고 있는 증착 챔버; 상기 증착 챔버 내부로 유기물을 공급하는 유기물 공급장치;를 포함하며,

상기 증착 챔버에는,

- 상기 증착 챔버 내부의 바닥면에 구비되며, 기상 유기물을 증착시킬 기판을 탑재하는 탑재대;

- 상기 탑재대의 상측에 구비되며, 기상 유기물을 탑재대 방향으로 분사시키는 분사부;

- 상기 탑재대와 분사부 사이에 개재되어 구비되며, 상기 기상 유기물이 기판에 특정한 패턴을 가지며 증착되도록 하는 쉐도우 마스크 개재부;

- 상기 증착 챔버의 내부 압력을 낮추는 진공펌프;

- 상기 증착 챔버의 상부에 마련되며, 상기 분사부를 가열하는 유기물 가열히터;가 마련되며,

상기 유기물 공급장치에는,

- 유기물을 보관할 수 있는 밀폐공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 유기물 용기;

- 상기 유기물 용기에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부;

- 상기 유기물 용기의 상부 소정 부분에 마련되며, 상기 운반가스 공급부와 연결되어 유기물을 상기 유기물 용기 내부로 운반하는 운반가스 인입홀;

- 상기 운반가스 인입홀과 대응되는 위치에 마련되며, 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀;

- 상기 인출홀과 분사부를 연결하는 연결관;이 마련되는 유기물 증착장치를 제공한다.

또한 본 발명에서는, 탑재대 내부에, 탑재대에 놓여지는 기판을 가열할 수 있는 모재 히터가 더 마련되도록 함으로써 기판의 온도를 적절하게 조절할 수 있도록 하며, 그럼으로써 유기물이 기판상에 용이하게 증착되도록 한다.

또한 본 발명에서는, 탑재대에, 쉐도우 마스크의 위치를 조정할 수 있는 쉐도우 마스크 얼라인부가 더 마련되도록 함으로써 쉐도우 마스크와 기판이 정확하게 대응되어 기판상에 정확한 증착 패턴이 형성되도록 한다.

또한 본 발명에서는, 탑재대 내부에, 전자석으로 구성되며, 자력에 의하여 상기 쉐도우 마스크를 기판에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착부가 더 마련되도록 함으로써 기판과 마스크가 밀착되어 쉐도우 마스크의 패턴과 정확하게 일치되는 증착패턴이 기판상에 형성되도록 한다.

또한 본 발명에서는, 탑재대 하부에, 상기 탑재대의 위치를 수직방향으로 이동시킬 수 있는 수직 이동부가 더 마련되도록 함으로써 기판의 반입, 반출시와 유 기물 증착시에 각각 탑재대의 높이를 조정할 수 있도록 하여 기판의 처리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

또한 본 발명에서는, 분사부를, 작은 직경을 가지는 다수개의 분사홀이 형성되어 있는 샤워헤드 구조로 마련함으로써, 하나의 연결관에 의하여 공급되는 기상 유기물이 균일하게 확산되어 기판 상부로 공급되도록 하여 대면적 기판에 균일한 유기박막이 형성되도록 한다.

또한 본 발명에서는, 진공 펌프에, 증착 챔버 내부의 기체는 그대로 배출하되, 증착 챔버 내부의 온도는 그대로 유지할 수 있는 밸브 블럭 히터(valve block heater)가 더 마련되도록 함으로써 증착 챔버 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 하여 기판의 처리 효율을 높이도록 한다.

또한 본 발명에서는, 유기물 용기에, 유기물 용기내에 저장되는 유기물을 가열할 수 있는 예열부가 더 마련되도록 함으로써 유기물이 용이하게 기화도도록 한다.

또한 본 발명에서는, 연결관에, 연결관 내부를 가열할 수 있는 인 라인 히터가 더 마련되도록 함으로써 기상 유기물이 증착 챔버로 공급되는 과정에서 냉각되어 응축되는 것을 방지한다.

또한 본 발명에서는, 증착 챔버에, 퍼징가스를 증착 챔버 내부로 공급하는 퍼징 가스 공급부가 더 마련되도록 함으로써 기판에 증착된 유기물 전구체를 안정화시키도록 한다.

또한 본 발명은 멀티 챔버형 유기물 증착장치로,

중앙에 형성되며, 기판을 반송하는 하나의 반송 챔버; 상기 반송 챔버의 외주부에 게이트 밸브에 의하여 결합되어 형성되며, 상기 반송 챔버에서 제공되는 기판에 유기물을 증착하는 적어도 2개의 증착챔버; 상기 반송 챔버의 외주부에 게이트 밸브에 의하여 결합되어 형성되며, 상기 반송 챔버에 기판을 반입하거나 상기 반송 챔버로부터 기판을 반출하는 하나의 로드락 챔버;를 포함하여 구성되되,

상기 반송 챔버는, 내부에 진공 분위기를 형성시킬 수 있으며,

- 상기 반송 챔버 내부에 넓은 판상의 형상으로 형성되며, 기판을 지면과 평행되게 탑재할 수 있는 기판 탑재대;

- 상기 기판 탑재대 내부에 형성되며, 상기 기판 탑재대에 탑재되는 기판을 기판 탑재대에 고정시켜 움직이지 않도록 하는 기판 고정부;

- 상기 기판 탑재대를 지면에 수평인 방향으로 회전시키는 탑재대 회전부;

- 상기 기판 탑재대를 수직으로 세워 상기 증착 챔버와 결합시키는 탑재대 기립부; 및

- 상기 기판 탑재대의 상면 외주부에 형성되며, 상기 기판 탑재대와 증착챔버가 결합할 때 증착 챔버 내부의 기밀을 유지하는 기밀 유지부; 가 마련되고,

상기 증착 챔버는, 내부에 진공 분위기를 형성시킬 수 있으며,

- 상기 증착 챔버의 내측에 지면과 수직되게 구비되며, 기상 유기물을 기판 탑재대 방향으로 분사시키는 분사부;

- 상기 탑재대와 분사부 사이에 개재되도록 구비되며, 상기 기상 유기물이 기판에 특정한 패턴을 가지며 증착되도록 하는 쉐도우 마스크 개재부;

- 상기 증착 챔버의 분사부측 측벽에 마련되며, 상기 분사부를 가열하는 유기물 가열히터;가 마련되고,

상기 반송 챔버는, 내부에 진공 분위기를 형성시킬 수 있으며,

- 상기 로드락 챔버 내부에 형성되며, 외부 또는 상기 반송 챔버로 부터 기판을 반입하거나, 로드락 챔버 내의 기판을 외부 또는 상기 반송 챔버로 반출할 수 있는 반송 수단;

- 상기 로드락 챔버 내부에 형성되며, 적어도 하나의 기판을 적재할 수 있는 기판 적재대; 가 마련되고,

상기 각 증착 챔버에는, 그 내부로 유기물을 공급하는 유기물 공급장치가 구비되되,

상기 유기물 공급장치에는,

- 유기물을 보관할 수 있는 밀폐공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 유기물 용기;

- 상기 유기물 용기에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부;

- 상기 유기물 용기의 상부 소정 부분에 마련되며, 상기 운반가스 공급부와 연결되어 유기물을 상기 유기물 용기 내부로 운반하는 운반가스 인입홀;

- 상기 운반가스 인입홀과 대응되는 위치에 마련되며, 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀;

- 상기 인출홀과 분사부를 연결하는 연결관;이 마련되는 유기물 증착장치를 제공하여 여러 공정을 하나의 유기물 처리장치에서 한 번에 처리할 수 있도록 한다.

연직방향에서 소정 각도 기울어진 적어도 3개의 챔버가 게이트 밸브에 의하여 병렬 연결되며, 양 단의 챔버는 로드락 챔버이고, 양 로드락 챔버 사이의 챔버는 증착 챔버이되,

상기 로드락 챔버는, 외부에서 기판을 반입받아 증착 챔버로 전달하거나, 증착 챔버에서 기판을 반입받아 외부로 전달하며,

- 외부와 연결되는 기판 출입구;

- 상기 기판 출입구를 개폐하는 개폐부;

- 상기 로드락 챔버 내부 하측에 마련되며, 기판을 연직방향에서 소정 각도 기울어진 상태로 수평방향으로 이동시키는 기판 이동부;가 마련되며,

상기 증착 챔버는, 상기 반송챔버에서 공급되는 기판에 유기물을 증착하며,

- 상기 반송 챔버의 내부 하측에 마련되며, 기판을 연직방향에서 소정 각도 기울어진 상태로 수평방향으로 이동시키는 기판 이동부;

- 상기 반송 챔버에서 공급되는 기판을 탑재시키는 기판 탑재대;

- 상기 기판 탑재대에 탑재된 기판에 유기물을 분사하는 분사부;

- 상기 증착챔버 내부를 진공분위기로 형성시키는 진공 펌프;가 마련되며,

상기 각 증착 챔버에는, 그 내부로 유기물을 공급하는 유기물 공급장치가 구비되되,

상기 유기물 공급장치에는,

- 유기물을 보관할 수 있는 밀폐공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 유기물 용기;

- 상기 유기물 용기에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부;

- 상기 유기물 용기의 상부 소정 부분에 마련되며, 상기 운반가스 공급부와 연결되어 유기물을 상기 유기물 용기 내부로 운반하는 운반가스 인입홀;

- 상기 운반가스 인입홀과 대응되는 위치에 마련되며, 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀;

- 상기 인출홀과 분사부를 연결하는 연결관;이 마련되는 유기물 증착장치를 제공한다.

또한 본 발명은,

1) 기판을 증착 챔버 내부로 반입시키고, 탑재대 상부에 위치시키는 단계;

2) 기판 상측에 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계;

3) 반응물질 전구체를 분사부로 공급하여 기판 상부로 분사하는 단계;

4) 증착 챔버 내에 퍼징가스를 도입하여 상기 반응물질 전구체를 반응물질로 안정화시키는 단계;

5) 증착 챔버 내부를 배기하는 단계;

6) 다른 반응물질 층을 형성시키기 위하여 상기 3), 4), 5) 단계를 적어도 1회 반복하여 수행하는 단계;

7) 기판을 증착 챔버 외부로 반출하는 단계;

를 포함하는 유기물 증착방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는, 2) 단계 수행후에, 상기 기판과 쉐도우 마스크의 위치를 정밀하게 맞추는 얼라인 단계가 더 포함되도록 함으로써 기판과 쉐도우 마스크가 정확하게 일치된 상태에서 유기물 증착이 수행되도록 한다.

또한 본 발명에서는, 2) 단계 수행후에, 상기 쉐도우 마스크를 상기 기판에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착 단계가 더 포함되도록 함으로써 기판과 쉐도우 마스크 사이에 간극이 발생하지 않아서 쉐도우 마스크 패턴과 거의 동일한 패턴이 기판상에 증착되도록 한다.

또한 본 발명에서는, 3) 단계를, 반응물질 전구체를 운송가스를 이용하여 분사하는 단계로 마련함으로써 반응물질 전구체가 신속하고 정확하게 반응 챔버로 이송되도록 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

먼저 유기물 증착장치의 실시예를 설명한다.

< 실시예 1 >

본 실시예에 따른 유기물 증착장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 증착챔버(100);와 유기물 공급장치(200);로 구성된다.

여기서 증착챔버(100)는 외부와 격리되는 내부 공간을 구비하고 있으며, 그 내부에 기판을 위치시키고 기판 상부에 유기박막을 증착시킬 수 있는 챔버를 말한다.

이러한 증착 챔버(100)에는 탑재대(110); 분사부(120); 쉐도우 마스크 개재부(130); 진공 펌프(140); 쉐도우 마스크 밀착부(도면에 미도시); 쉐도우 마스크 위치 감지부(150); 유기물 가열 히터(160);가 마련된다.

우선 탑재대(110)는 증착 챔버(100) 내부의 바닥면에 구비되며, 유기 박막을 형성시킬 기판(S)을 그 상부에 탑재시킨다. 즉, 탑재대(110) 상부에 기판(S)을 위치시킨 상태에서 기판(S) 상부에 유기물을 분사하여 유기박막을 형성시키는 것이다. 이때 탑재대(110)에는 탑재대(110)에 기판(S)을 탑재하는 과정을 돕기 위한 승강핀(도면에 미도시)이 마련될 수 있다. 이 승강핀은 외부에서 반입되는 기판(S)의 배면을 지지하여 기판(S)을 탑재대(110) 상부에 내려놓은 역할과 공정이 완료된 후 기판을 들어올려서 외부로 반출이 용이하게 하는 역할을 한다.

그리고 이 탑재대(110)에는 그 하부에 탑재대(110)의 위치를 수직방향으로 이동시킬 수 있는 수직 이동부(112)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 수직 이동부(112)는 탑재대(110)에 기판(S)을 탑재하거나 반출하는 동안에는 탑재대(110)를 하강시키고 기판(S)에 유기물을 증착시키는 과정에서는 탑재대(110)를 상승시켜서 유기물의 증착을 돕는다. 따라서 유기물 증착장치의 운용을 보다 효율적으로 만든다.

그리고 이 탑재대(110)의 내부에는 탑재대(110)의 상부에 탑재되는 기판(S)을 가열할 수 있는 기판 가열부(114)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 기판 가열부(114)는 기판(S)의 온도를 자유롭게 조절할 수 있어서, 기판(S)에 유기물이 가장 용이하게 증착될 수 있는 온도로 기판의 온도가 유지되도록 한다. 따라서 이 탑재대(110)에는 기판의 온도를 측정할 수 있는 기판 온도 측정부(도면에 미도시)가 더 마련되고, 그 기판 온도 측정부에서 측정된 온도를 적정온도와 비교하여 기판(S)의 온도가 낮은 경우에는 계속하여 기판을 가열하고, 적정온도가 되면 기판의 가열을 멈추어 기판을 적정한 온도로 유지하는 것이 바람직하다.

다음으로 분사부(120)는 탑재대(110)의 상측에 구비되며, 기상 유기물을 탑재대(110) 방향으로 분사시키는 구성요소이다. 이 분사부(120)는 외부에서 공급되는 기상 유기물을 균일하게 확산시킨 후 탑재대(110) 상부에 탑재된 기판 방향으로 분사시킨다. 본 실시예에서는 이 분사부(120)를, 도 2에 도시된 바와 같이, 작은 직경을 가지는 다수개의 분사홀이 형성되어 있는 샤워헤드 구조로 형성시킨다. 따라서 대면적의 기판에 대하여 유기물을 증착시키더라도 대면적의 기판에 균일한 유기박막이 형성되는 장점이 있다. 이때 이 분사부(120)에서 분사되는 기상 유기물의 온도가 낮아져서 유기물이 다시 응결되는 등의 문제를 방지하기 위하여 분사부(120)의 상측에는 유기물 가열히터(160)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 유기물 가열히터(160)는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(100) 외부에 마련될 수도 있지만, 챔버(100) 내부에 마련될 수도 있으며, 더 나아가서는 분사부(120)의 내부에 내장되어 마련될 수도 있다. 이때 분사부(120) 내부에는 분사부(120) 내부의 온도를 측정할 수 있는 센서가 마련되어 측정된 분사부(120) 내부의 온도를 근거로 하여 유기물 가열히터(160)를 가동시키는 것이 바람직하다.

다음으로 쉐도우 마스크 개재부(130)는 탑재대(110)와 분사부(120) 사이에 개재되어 구비되며, 쉐도우 마스크(M)는 기상 유기물이 기판(S)에 특정한 패턴을 가지며 증착되도록 하는 역할을 한다. 즉, 쉐도우 마스크 개재부(130)는 일정한 패턴을 가지는 쉐도우 마스크(M)를 기판(S) 상부에 위치시키기 위한 구성요소이다. 이러한 쉐도우 마스크 개재부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 쉐도우 마스크(M)의 외주부와 결합하여 쉐도우 마스크(M)를 기판(S)과 분사부(130) 사이에 개재시키는 구조인 것이 바람직하다.

이때 쉐도우 마스크 개재부(130)는 쉐도우 마스크(M)를 수직방향 및 수평방향으로 이동시킬 수 있는 구조인 것이 바람직하다. 이렇게 쉐도우 마스크 개재부(130)가 쉐도우 마스크(M)를 수평방향으로 움직일 수 있는 경우에는 쉐도우 마스크 개재부(130) 자체가 쉐도우 마스크 얼라인부 기능을 함께 수행하게 된다. 즉, 쉐도우 마스크 얼라인부는, 탑재된 쉐도우 마스크(M)가 기판(S)의 위치와 일치되지 않는 경우에는 쉐도우 마스크(M)를 수평방향으로 조금씩 움직이도록 하여 얼라인 하는 것이다. 이때 쉐도우 마스크(M)와 기판(S)의 위치가 일치하는지 여부를 확인하기 위하여 기판 위치 감지부(150)를 증착 챔버(100)에 더 마련하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 증착 챔버(100)의 상부 소정 부분에 CCD카메라를 설치하고, 그 카메라에 의하여 쉐도우 마스크(M)와 기판(S)의 외주부를 촬영하고 그 자료를 바탕으로 쉐도우 마스크(M)와 기판(S)의 위치가 일치하는지 여부를 판단한다. 양자의 위치가 일치하지 않는 경우에는 그 차이를 쉐도우 마스크 얼라인부에 전송하여 그 차이만큼 쉐도우 마스크를 이동시키도록 한다.

이때 쉐도우 마스크의 외주부와 기판의 외주부에는 양자의 위치를 확인할 수 있는 마크가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 양자의 위치를 확인할 때에는 그 마크의 위치가 일치하는지 여부만 확인하는 것이다.

그리고 더 나아가서는 쉐도우 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시킬 수 있는 쉐도우 마스크 밀착부(도면에 미도시)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 쉐도우 마스크 밀착부는 얼라인 된 쉐도우 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시키는 역할을 한다. 쉐 도우 마스크(M)가 기판(S)과 이격되는 경우에는 쉐도우 마스크(M)와 기판(S) 사이에 간극이 발생하게 되고, 유기물 증착시에 유기물이 그 간극으로 침투하여 쉐도우 마스크(M)에 형성되어 있는 패턴과 다른 패턴이 기판(S) 상에 형성될 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여 쉐도우 마스크(M)를 기판에 밀착시키는 것이다. 본 실시예에서는 이 쉐도우 마스크 밀착부를 전자석 구조로 마련한다. 즉, 탑재대(110) 내부에 전자석을 내장시키고, 그 전자석에 전류를 인가함으로써 발생하는 자기력을 이용하여 쉐도우 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시키는 것이다. 이렇게 전자석을 이용하면 기계적으로 쉐도우 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시키는 것과 달리 쉐도우 마스크의 모든 부분이 기판과 밀착되는 장점이 있다.

다음으로 진공펌프(140)는 증착 챔버(100)의 내부 압력을 낮추는 구성요소이다. 기판(S) 표면에 순수한 유기물을 증착시키기 위해서는 챔버(100) 내부의 불순물이 제거된 상태에서 유기물을 증착하여야 하므로, 유기물을 증착하기 전에 증착 챔버(100) 내부의 기체를 흡입하여 제거하는 진공펌프가 필요한 것이다. 이때 본 실시예에서는 이 진공펌프(140)에 밸브 블럭히터(valve block heater)가 마련되도록 한다. 이 밸브 블럭히터는 기체를 통과시키면서 그 내부의 열은 통과되지 않도록 하는 역할을 한다. 따라서 소정의 공정이 완료된 후 증착 챔버 내부의 기체를 흡입하여 배출시키더라도 증착 챔버 내부의 온도가 하강하지 않아서 다음 공정 진행시 증착 챔버 내부의 온도를 다시 상승시키는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 퍼징가스 공급부(170)는 증착 챔버(100) 내부로 퍼징가스를 공급하 는 구성요소이다. 즉, 일정한 유기물질 전구체를 증착 챔버(100) 내부로 공급하여 기판(S)에 증착시킨 후 퍼징가스를 증착 챔버(100) 내부로 공급하여 유기물질 전구체를 안정화시키는 것이다. 예를 들면, 유기 단분자인 A'를 기판에 적정한 온도하에서 증착시킨 후 퍼징 가스를 주입하여 특정한 조성을 가지는 A로 안정화시키는 것이다. 이때 퍼징 가스로는 헬륨(He), 수소(H₂), 질소(N₂), 아르곤(Ar) 으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

다음으로 유기물 공급장치(200)는 전술한 증착 챔버(100) 외부에 마련되며, 증착 챔버(100) 내부로 유기물을 공급하는 장치이다. 이러한 유기물 공급장치(200)에는 유기물 용기(210); 운반가스 공급부(220); 운반가스 인입홀(230); 기상 유기물 인출홀(240); 연결관(250);이 마련된다.

여기에서 유기물 용기(210)는 유기물을 내부에 보관할 수 있는 공간이 형성되어 있어서 유기물을 내부에 보관하는 구성요소이다. 이때 이 유기물 용기(210)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 보관되는 유기물을 가열할 수 있는 유기물 예열부(212)가 더 마련되는 것이 바람직하다.

그리고 유기물 용기(210)의 상부 소정 부분에는 운반가스 인입홀(230)이 마련되며, 이 운반가스 인입홀(230)은 외부로부터 유기물 용기(210) 내부로 운반가스를 공급하는 통로이다. 그리고 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀(240)이 마련되며, 이 기상 유기물 인출홀(240)은 유기물 용기(210)로 공급되는 운반가스와 유기물 용기(210) 내에서 증발되는 유기물이 배출되는 통로이 다. 이렇게 배출된 유기물과 운반가스는 증착 챔버(100) 내부로 이송된다.

다음으로 운반가스 공급부(220)는, 유기물 용기(110)에 운반가스를 공급한다. 이 운반가스 공급부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 운반가스 인입홀(230)에 연결되어 운반가스를 일정한 압력으로 유기물 용기(210)로 공급하며, 이렇게 운반가스를 공급함으로써 유기물 용기(210)에 발생된 기상 유기물이 증착 챔버(100)로 신속하고 정확하게 이송되도록 하는 것이다.

다음으로 유기물 공급장치(200)에서 증착 챔버(100)로 기상 유기물을 공급하기 위하여 연결관(250)이 마련된다. 이 연결관(250)은 도 2에 도시된 바와 같이, 인출홀(240)과 분사부(120)를 연결한다. 따라서 인출홀(240)에서 인출되는 기상 유기물과 운반가스가 연결관(250)을 통하여 증착 챔버 내에 마련된 분사부(120)로 공급되는 것이다. 이때 이 연결관(250)의 소정 부분에는 연결관(250) 내부를 가열할 수 있는 인라인 히터(260)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 인라인 히터(260)는 연결관(250) 내부를 가열함으로써 이송 과정에서 기상 유기물의 온도가 하강하여 기상 유기물이 다시 응결되어 연결관 내부에 농축되는 등의 문제점을 해결한다.

< 실시예 2 >

본 실시예에 따른 유기물 증착장치(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 반송 챔버에 여러개의 증착챔버가 결합되는 구조이다.

여기에서 반송 챔버(310)는 유기물 증착장치(300)의 중앙에 형성되며, 기판을 로드락 챔버(330)와 반송 챔버(320) 사이에서 반송하는 역할을 한다. 이때 반송 챔버(310)는 원형 또는 다각형 형태의 단면을 가지며, 하나의 로드락 챔버 및 다수개의 증착 챔버가 이 반송 챔버에 접하여 마련된다. 반송 챔버(310)의 소정 부분에는 반송 챔버 내의 기체를 흡입 제거하여 반송 챔버 내부를 진공분위기로 형성시킬 수 있는 진공 펌프(도면에 미도시)가 마련된다.

그리고 이 반송 챔버(310) 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 탑재대(312)가 마련된다. 이 기판 탑재대(312)는 반송 챔버(310) 내부에 넓은 판상의 형상으로 형성되며, 기판(S)을 지면과 평행되게 탑재할 수 있는 구조이다. 이 기판 탑재대(312)에는 탑재된 기판을 탑재대에서 이탈되지 않도록 고정시키는 기판 고정부(도면에 미도시)가 더 마련된다. 본 실시예에서는 이 기판 고정부가 기판 탑재대의 내부에 정전척으로 마련된다. 또한 본 실시예에 따른 기판 탑재대(312)에는 실시예 1에 따른 탑재대와 마찬가지로 기판 히터, 쉐도우 마스크 얼라인부, 쉐도우 마스크 밀착부가 마련되는 것이 바람직하다. 이들의 구조 및 기능은 실시예 1에서와 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

그리고 이 기판 탑재대(312)는 반송 챔버(310) 내부에서 다수개의 챔버와 연결되며 여러 공정의 처리에 기판을 공급한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 탑재대(312)가 지면에 수평인 방향으로 회전하면서 로드락 챔버(330) 및 각 증착 챔버(320)에 기판을 공급하는 것이다. 따라서 반송챔버(310) 내부에는 이 기판 탑재대(312)를 회전 시킬 수 있는 탑재대 회전부(도면에 미도시)가 마련된다.

또한 기판 탑재대(312)가 특정 증착 챔버(320)의 전면에 위치되면 기판 탑재대(312)가 기립하여 증착 챔버(320)와 결합된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기 판 탑재대(312)의 외측면(312a)을 중심으로 회전하여 기판 탑재대(310)가 기판(S)을 탑재한 상태로 수직으로 기립되는 것이다. 따라서 본 실시예에 따른 반송 챔버(310)에는 기판 탑재대(312)를 수직으로 세워 상기 증착 챔버(320)와 결합시키는 탑재대 기립부(314)가 더 마련된다.

따라서 본 실시예에서는 증착 챔버(320)가 일 면이 비어 있는 채로 수직방향으로 긴 직육면체 형상의 구조로 마련된다. 그리고 기판 탑재대(312)가 기립하여 이 증착 챔버(320)와 결합됨으로써, 증착 챔버(320)의 일 면을 이룸으로써 완벽한 챔버가 형성되는 것이다. 이때 기판 탑재대(312)와 증착 챔버(320)가 접촉되는 부분에는 기밀 유지부(316)가 더 마련되어 증착 챔버(320) 내부를 외부와 차단하여 기밀을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 기판 탑재대(312)의 상면 외주부에 증착 챔버(320) 내부의 기밀을 유지하는 기밀 유지부(316)가 더 마련된다.

그리고 기판 탑재대(312)가 반송 챔버(310) 내에서 회전하는 경우와 증착챔버(320)에 결합되는 경우는 기판 탑재대(312)의 반송 챔버(310) 내부에서의 위치가 달라지는 것이 바람직하다. 즉, 회전하는 경우에는 기판 탑재대(312)가 반송 챔버(310)의 중앙측으로 이동되어 기판 탑재대(312)의 외측부가 반송 챔버(320)의 측벽 등과 간섭되지 않는 것이 유리하고, 증착 챔버(320)와 결합되는 경우에는 반송 챔버(310)의 외측으로 이동되어 증착 챔버(320)와 밀착되는 것이 요구된다. 따라서 기판 탑재대(312)를 지면에 수평인 방향으로 이동시킬 수 있는 탑재대 수평 이동부(도면에 미도시)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이때 이 탑재대 수평 이동 부는 상기 탑재대 회전부에 의하여 기판 탑재대와 함께 지면에 수평인 방향으로 회전되도록 마련되어야 한다.

다음으로 반송 챔버(310)의 외주부에는 증착 챔버(320)가 다수개 결합되어 마련된다. 본 실시예에서는 이 증착챔버의 형상이 수직 방향으로 긴 직육면체 형상이다. 즉, 기판(S)을 수직으로 세워서 처리하는 증착 챔버를 마련하는 것이다. 또한 본 실시예에 따른 증착 챔버(320)는 육면이 모두 막힌 구조의 챔버가 아니라 반송 챔버(310)와 접하는 측의 면은 형성되지 않고, 5면 만이 형성되어 있는 구조이다. 따라서 이 증착챔버(320)는 기판 탑재대(312)가 기립되어 나머지 한 면을 형성하여야만 증착 챔버(320)로 기능할 수 있는 것이다.

이렇게 증착 챔버(320)를 세워진 구조로 마련하면, 증착 챔버(320)가 클린룸 내에서 차지하는 풋프린트(footprint)가 대폭 감소되어, 유기물 증착장치(300)의 설치단가가 매우 낮아지는 장점이 있다. 특히, 최근에 처리되는 기판이 대면적화되는 상황에서는 각 챔버가 차지하는 면적도 더불어 증가되므로 본 실시예에 따른 유기물 증착장치와 같이 풋프린트를 줄일 수 있는 장치의 장점은 더욱 커질 것이다. 또한 본 실시예에서는 하나의 반송챔버에 다수개의 증착 챔버가 마련되도록 하여 하나의 반송 챔버에 의하여 여러 공정에 필요한 증착 챔버에 원할하게 기판을 공급할 수 있도록 하여 전체적인 유기물 증착장치의 면적을 감소시킨다.

이 증착 챔버(320)에는 실시예 1에서와 마찬가지로 분사부, 쉐도우 마스크 개재부, 유기물 가열히터, 진공펌프 등이 마련된다. 이때 각 구성요소들의 기능은 실시예 1에서와 동일하므로 여기에서 반복하지 않는다. 다만, 그 설치위치는 실시 예 1과 달라지므로 이를 설명한다. 먼저 분사부(322)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 증착 챔버(320)의 내부에 지면과 수직되게 구비된다. 그리고 이 분사부(322)는 증착 챔버(320)의 가장 안쪽에 마련되고, 연직방향으로 세워져서 증착 챔버와 결합된 기판 탑재대 방향으로 유기물 증기를 분사한다. 또한 이 분사부(322)에는, 그 측부에 상기 분사부(322)의 위치를 수평방향으로 이동시킬 수 있는 수평 이동부(도면에 미도시)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 다음으로 쉐도우 마스크 개재부는, 기립되어 증착 챔버와 결합되는 기판 탑재대와 분사부 사이에 개재되도록 구비된다. 또한 유기물 가열히터는 증착 챔버의 외측에 마련되되, 분사부가 설치된 측의 측벽에 마련된다.

다음으로 반송 챔버(310)의 외주부에 결합되어 마련되는 다수개의 챔버 중 하나는 로드락 챔버(330)로 마련된다. 이 로드락 챔버(330)는 증착 챔버(320)와 달리 게이트 밸브(340)가 개재되어 반송챔버(310)와 결합된다. 또한 증착 챔버(320)가 수직으로 세워진 구조인 반면, 로드락 챔버(330)는 지면에 수평인 방향으로 누워있는 구조이다. 즉, 기판을 수평방향으로 외부에서 공급받는 것이다. 이 로드락 챔버(330)는 게이트 밸브(340)에 의하여 반송 챔버(310)와 분리되어 독자적으로 내부를 진공 분위기와 대기 분위기를 반복적으로 형성시킬 수 있으며, 외부에서 공정이 처리될 기판을 반송 챔버로 공급하고, 공정이 완료된 기판을 반송 챔버로 부터 받아서 외부로 반출하는 역할을 한다.

이 로드락 챔버(330)에는 반송 수단, 기판 적재대 등이 마련된다. 반송 수단은 로드락 챔버(330) 내부에 형성되며, 외부 또는 상기 반송 챔버로 부터 기판을 반입하거나, 로드락 챔버 내의 기판을 외부 또는 상기 반송 챔버로 반출하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 이 반송 수단을 로봇으로 구성한다. 그리고 기판 적재대는 기판을 적재할 수 있는 구성요소인데, 본 실시예에서는 다수개의 기판을 동시에 적재할 수 있는 구조로 기판 적재대를 마련한다.

그리고 본 실시예에 따른 증착 챔버(320)에도 각각 실시예 1에서 설명한 유기물 공급장치가 마련된다. 이 유기물 공급장치의 구조 및 기능은 실시예 1과 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

< 실시예 3 >

본 실시예에 따른 유기물 증착장치(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수개의 챔버가 측면끼리 접촉, 결합되어 연결되는 구조이다. 이때 각 챔버는 연직방향에서 소정 각도 기울어진 상태이며, 수직방향으로 긴 직육면체 구조를 취한다. 또한 각 챔버의 접촉부분에는 게이트 밸브가 마련되어 각 챔버간의 기밀을 유지하면서 각 챔버 간에 기판이 이동될 수 있도록 한다.

본 실시예에 따른 유기물 증착장치(400)에서, 병렬 연결된 다수개의 챔버 중 양 단의 챔버(410, 420)는 로드락 챔버이고, 양 로드락 챔버 사이의 챔버(430, 440, 450)는 증착 챔버이다. 따라서 기판은 처리과정에서 유기물 증착장치의 일단의 로드락 챔버에서 시작하여 타단의 로드락 챔버에서 종료된다. 이때 로드락 챔버(410, 420)는, 외부에서 기판을 반입받아 증착 챔버(320)로 전달하거나, 증착 챔버(320)에서 기판을 반입받아 외부로 전달하는 역할을 한다.

본 실시예에 따른 로드락 챔버(410)에는 기판 출입구(422), 개폐부(414), 기판 이동부(도면에 미도시)가 마련된다. 여기에서 기판 출입구(422)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(410)의 일 측면에 형성되며, 외부와 기판을 주고 받는 통로 역할을 한다. 그리고 이 기판 출입구(422)에는 개폐부(414)가 마련되는데, 본 실시예에서는 이 개폐부(414)를 게이트 밸브로 구성한다. 다음으로 기판 이동부는 로드락 챔버(410, 420)의 내부 하측에 마련되며, 기판이 연직방향에서 소정 각도로 기울어진 상태로 수평방향으로 이동시키는 역할을 한다. 즉, 기판의 하측과 결합되어 기판이 기울어진 상태를 유지하면서 수평방향으로 이동하여 증착 챔버로 전달되거나, 외부로 배출되도록 하는 것이다.

그리고 본 실시예에 따른 증착 챔버(430, 440, 450)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 이동부(도면에 미도시), 기판 탑재대(432), 분사부(434), 진공 펌프(도면에 미도시) 등이 마련된다. 이때 기판 이동부는 전술한 로드락 챔버에 마련되는 기판 이동부와 동일하며, 기판 탑재대(432)는 반입된 기판(S)을 연직방향에서 소정 각도(θ) 기울어진 상태로 유지될 수 있도록 한다. 그리고 분사부(434)는 이 기판 탑재대(432)의 대향면에 마련되며, 기판 탑재대(432) 방향으로 유기물을 분사하는 역할을 한다. 그리고 각 증착 챔버는 그 내부를 독자적으로 진공분위기로 만들 수 있도록 진공 펌프가 마련된다.

또한 각 증착 챔버에는 실시예 1에서 개시된 유기물 공급 장치가 결합되며, 그 구조와 기능은 동일하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

< 실시예 4 >

이하에서는 전술한 유기물 증착장치를 이용하여 기판에 유기물을 증착시키는 방법을 설명한다. 도 8은 본 실시예에 따른 유기물 증착방법의 공정도이다.

먼저 기판 탑재 단계(P110)가 진행된다. 이 단계에서는 증착 챔버(100) 내부에 마련된 탑재대(110) 상부에 공정이 처리될 기판(S)을 위치시킨다. 일반적으로는 증착 챔버(100)의 외부에서 로봇에 의하여 기판(S)을 증착 챔버 내부로 공급하고, 탑재대에 마련된 승강핀이 이 기판(S)을 받아서 탑재대(110) 상부에 위치시킨다.

다음으로 쉐도우 마스크 탑재 단계(P120)가 진행된다. 즉 탑재대(110)에 탑재된 기판(S) 상측에 쉐도우 마스크(M)를 위치시키는 것이다. 이때 쉐도우 마스크(M)와 기판(S)의 위치는 정확하게 일치되어야 한다. 따라서 쉐도우 마스크(M)의 위치를 정밀하게 조정하는 쉐도우 마스크 얼라인 단계(P130)가 이어서 진행되는 것이 바람직하다. 물론 쉐도우 마스크(M)가 기판(S)과 정확하게 일치되는 위치에 탑재되면 쉐도우 마스크 얼라인 단계는 필요치 않다.

그리고 더 나아가서는 얼라인 된 쉐도우 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착 단계가 더 진행되는 것이 바람직하다.

그리고 증착 챔버(100) 내부가 진공 상태를 유지하고 있다면 그대로 다음 단계를 진행하면 되지만, 증착 챔버(100) 내부가 진공 상태가 아니라면 증착 챔버(100) 내부의 기체을 배기시키는 배기 단계가 더 필요하다. 증착 챔버(100)에 인접하게 반송 챔버를 마련하고, 내부가 항상 진공으로 유지되는 반송 챔버를 통해서 기판을 증착 챔버로 반입한다면 증착 챔버 내부가 항상 진공 상태이므로 이러한 배기 단계가 필요하지 않지만, 증착 챔버가 직접 외부와 연결되는 경우에는 기판의 반입과정에서 증착 챔버 내부가 외부 공기로 채워지므로 배기 단계가 필요한 것이다.

다음으로는 반응물질을 분사하는 단계(P140)가 진행된다. 이 단계에서는 탑재대에 탑재된 기판(S) 상부에 반응물질을 분사하여 증착하는 것이다. 이때 본 실시예에서는 목표하는 유기물 분자를 직접 기판에 증착시키는 것이 아니라 목표 유기물(AB) 분자를 이루는 여러개의 유기물 전구체(A', B')를 형성시키고 이들을 기판 상에 차례로 증착시킴으로써 궁극적으로 기판 상에 목표 유기물(AB)이 증착된 것과 마찬가지의 결과를 얻는 방식을 취한다. 따라서 분사되는 반응 물질은 분자량이 작고, 녹는점이 낮은 유기물 전구체이다. 그러므로 본 실시예에 따른 유기물 증착 방법을 사용하면 비교적 낮은 온도에서 유기물 전구체를 기화시킬 수 있으며 이러한 유기물 전구체는 분자량이 작아서 열적 안정성이 우수하다. 따라서 유기물 공급장치로부터 증착 챔버로 이동하는 과정에서도 분자구조가 손상되지 않고 그대로 유지되어 낮은 온도에서 이송이 가능하므로 공정이 용이한 장점이 있다.

다음으로는 반응물질 안정화 단계(P150)가 진행된다. 이 단계에서는 전 단계에서 기판(S)의 상부 표면에 증착된 유기물질 전구체(A')를 안정화시켜 유기물질(A)로 변화시킨다. 본 실시예에서는 이 단계에서 증착 챔버 내부로 퍼징가스를 공급함으로써 유기물질 전구체(A')를 안정화시킨다.

다음으로는 증착 챔버(100) 내부에서 반응물질을 제거하는 단계(P160)가 진행된다. 이 단계는 전술한 배기 단계와 비슷하게 진행된다. 다만, 그 목적은 다르 다. 즉, 이 단계(P160)의 목적은 이미 기판(S) 상에 증착된 반응물질을 증착 챔버(100) 내에서 완전히 제거하고, 다음 반응물질을 증착 챔버(100) 내부로 공급하기 위한 준비과정인 것이다. 즉, 새로운 반응물질을 공급하기 전에 종전의 반응물질을 제거하여 의도하지 않은 화학반응이 발생하지 않도록 하는 것이다.

본 실시예에서는 전술한 반응물질 분사단계(P140), 반응물질 안정화단계(P150), 배기단계(P160)가 여러번 반복될 수 있다. 이때 반복과정마다 다른 반응 물질이 공급될 수도 있으며, 이미 증착된 물질을 다시 한번 공급하여 유기박막의 두께를 증가시킬 수도 있다.

마지막으로 기판(S)을 외부로 배출하는 단계(P170)가 진행된다.

본 실시예에서는 목표하는 고분자의 유기물질(AB)을 직접 기판에 증착시키는 것이 아니라 고분자 유기물질을 이루는 저분자물질로 나누어서 각 전구체(A', B')를 기판에 증착시킴으로써 결과적으로 고분자 유기물질(AB)을 기판에 증착시킨 것과 동일한 효과를 얻으려는 것이다. 따라서 고분자 유기물질을 몇 개의 저분자 전구체로 나누느냐에 따라 증착 과정이 그 수 만큼 반복되어야 하며, 원하는 두께의 박막을 얻기 위하여 전체 공정을 몇 번 반복할 수도 있다.

본 발명에 따르면 고분자 유기물질 자체를 기판에 증착시키지 않고, 저분자 유기물질 전구체로 나누어 순차적으로 증착시킴으로써 낮은 온도에서 유기물을 증기화할 수 있으며, 이러한 유기물질 전구체는 열적 안정성이 높으므로 증착 챔버의 외부에서 낮은 온도로 이동시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 샤워헤드 구조를 가지는 분사부를 통하여 기판의 전면에 균일하게 유기물질 전구체를 분사함으로써 대면적 기판에 균일한 유기박막을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 쉐도우 마스크와 기판이 밀착된 상태에서 유기물질 증착을 수행하므로 정확한 패턴의 유기박막을 얻을 수 있으며, 고가의 유기물질의 수요를 줄여서 단가를 낮출 수 있다.

Claims (35)

1. 외부와 격리되는 내부 공간을 구비하고 있는 증착 챔버;

   상기 증착 챔버 내부로 유기물을 공급하는 유기물 공급장치;를 포함하며,

   상기 증착 챔버에는,

   - 상기 증착 챔버 내부의 바닥면에 구비되어 기상 유기물을 증착시킬 기판을 탑재하며 쉐도우 마스크의 위치를 조정하는 쉐도우 마스크 얼라인부와, 전자석으로 구성되며 자력에 의하여 상기 쉐도우 마스크를 기판 상부에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착부 및 그 하부에서 수직방향으로 이동시킬 수 있는 수직 이동부로 이루어진 탑재대;

   - 상기 탑재대의 상측에 구비되며, 기상 유기물을 탑재대 방향으로 분사시키는 분사부;

   - 상기 탑재대와 분사부 사이에 개재되어 구비되며, 상기 기상 유기물이 기판에 특정한 패턴을 가지며 증착되도록 하는 쉐도우 마스크 개재부;

   - 상기 증착 챔버의 내부 압력을 낮추며, 상기 증착 챔버 내부의 기체는 그대로 배출하되, 증착 챔버 내부의 온도는 그대로 유지할 수 있는 밸브 블럭 히터(valve block heater)가 마련되는 진공펌프;

   - 상기 증착 챔버의 상부에 마련되며, 상기 분사부를 가열하는 유기물 가열히터;

   - 퍼징가스를 증착 챔버 내부로 공급하는 퍼징 가스 공급부;가 마련되며,

   상기 유기물 공급장치에는,

   - 유기물을 보관할 수 있는 밀폐공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 유기물 용기;

   - 상기 유기물 용기에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부;

   - 상기 유기물 용기의 상부 소정 부분에 마련되며, 상기 운반가스 공급부와 연결되어 운반가스를 상기 유기물 용기 내부로 운반하는 운반가스 인입홀;

   - 상기 운반가스 인입홀과 대응되는 위치에 마련되며, 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀;

   - 상기 인출홀과 분사부를 연결하는 연결관;이

   마련되는 유기물 증착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탑재대는,

   그 내부에 탑재대에 놓여지는 기판을 가열할 수 있는 기판 히터가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
3. 삭제
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11. 중앙에 형성되며, 기판을 반송하는 반송 챔버;

    상기 반송 챔버의 외주부에 결합되어 형성되되, 상기 반송 챔버와 접한 면은 개방되고 수직방향으로 긴 직육면체 형상이며, 상기 반송 챔버에서 제공되는 기판에 유기물을 증착하는 적어도 2개의 증착챔버;

    상기 반송 챔버의 외주부에 게이트 밸브에 의하여 결합되어 형성되며, 상기 반송 챔버에 기판을 반입하거나 상기 반송 챔버로부터 기판을 반출하는 하나의 로드락 챔버;를 포함하여 구성되되,

    상기 반송 챔버는, 내부에 진공 분위기를 형성시킬 수 있으며,

    - 상기 반송 챔버 내부에 넓은 판상의 형상으로 형성되며, 기판을 지면과 평행되게 탑재할 수 있는 기판 탑재대;

    - 상기 기판 탑재대 내부에 형성되며, 상기 기판 탑재대에 탑재되는 기판을 기판 탑재대에 고정시켜 움직이지 않도록 하는 기판 고정부;

    - 상기 기판 탑재대를 지면에 수평인 방향으로 회전시키는 탑재대 회전부;

    - 상기 기판 탑재대를 수직으로 세워 상기 증착 챔버와 결합시키는 탑재대 기립부; 및

    - 상기 기판 탑재대의 상면 외주부에 형성되며, 상기 기판 탑재대와 증착챔버가 결합할 때 증착 챔버 내부의 기밀을 유지하는 기밀 유지부; 가 마련되고,

    상기 증착 챔버는, 내부에 진공 분위기를 형성시킬 수 있으며,

    - 상기 증착 챔버의 내측에 지면과 수직되게 구비되며, 기상 유기물을 기판 탑재대 방향으로 분사시키는 분사부;

    - 상기 탑재대와 분사부 사이에 개재되도록 구비되며, 상기 기상 유기물이 기판에 특정한 패턴을 가지며 증착되도록 하는 쉐도우 마스크 개재부;

    - 상기 증착 챔버의 내부 압력을 낮추는 진공펌프;

    - 상기 증착 챔버의 분사부측 측벽에 마련되며, 상기 분사부를 가열하는 유기물 가열히터;가 마련되고,

    상기 로드락 챔버는, 내부에 진공 분위기를 형성시킬 수 있으며,

    - 상기 로드락 챔버 내부에 형성되며, 외부 또는 상기 반송 챔버로 부터 기판을 반입하거나, 로드락 챔버 내의 기판을 외부 또는 상기 반송 챔버로 반출할 수 있는 반송 수단;

    - 상기 로드락 챔버 내부에 형성되며, 적어도 하나의 기판을 적재할 수 있는 기판 적재대; 가 마련되고,

    상기 각 증착 챔버에는, 그 내부로 유기물을 공급하는 유기물 공급장치가 구비되되,

    상기 유기물 공급장치에는,

    - 유기물을 보관할 수 있는 밀폐공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 유기물 용기;

    - 상기 유기물 용기에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부;

    - 상기 유기물 용기의 상부 소정 부분에 마련되며, 상기 운반가스 공급부와 연결되어 운반가스를 상기 유기물 용기 내부로 운반하는 운반가스 인입홀;

    - 상기 운반가스 인입홀과 대응되는 위치에 마련되며, 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀;

    - 상기 인출홀과 분사부를 연결하는 연결관;이 마련되는

    유기물 증착장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 기판 탑재대에는,

    그 내부에, 상기 기판 탑재대에 놓여지는 기판을 가열할 수 있는 기판 히터가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 기판 탑재대에는,

    쉐도우 마스크의 위치를 조정하는 쉐도우 마스크 얼라인부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 기판 탑재대에는,

    전자석으로 구성되며, 자력에 의하여 상기 쉐도우 마스크를 기판 상부에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
15. 제11항에 있어서, 상기 분사부에는,

    그 측부에 상기 분사부의 위치를 수평방향으로 이동시킬 수 있는 수평 이동부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 분사부는,

    작은 직경을 가지는 다수개의 분사홀이 형성되어 있는 샤워헤드 구조인 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
17. 제11항에 있어서, 상기 진공 펌프에는,

    상기 증착 챔버 내부의 기체는 그대로 배출하되, 증착 챔버 내부의 온도는 그대로 유지할 수 있는 밸브 블럭 히터(valve block heater)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
18. 제11항에 있어서, 상기 유기물 용기에는,

    상기 유기물 용기내에 저장되는 유기물을 가열할 수 있는 예열부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
19. 제11항에 있어서, 상기 연결관에는,

    상기 연결관 내부를 가열할 수 있는 인 라인 히터가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
20. 제11항에 있어서, 상기 증착 챔버에는,

    퍼징가스를 증착 챔버 내부로 공급하는 퍼징 가스 공급부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
21. 연직방향에서 소정 각도 기울어진 적어도 3개의 챔버가 게이트 밸브에 의하여 병렬 연결되며, 챔버 중 양 단의 챔버는 로드락 챔버이고, 양 로드락 챔버 사이의 챔버는 증착 챔버이되,

    상기 로드락 챔버는, 외부에서 기판을 반입받아 증착 챔버로 전달하거나, 증착 챔버에서 기판을 반입받아 외부로 전달하며,

    - 외부와 연결되는 기판 출입구;

    - 상기 기판 출입구를 개폐하는 개폐부;

    - 상기 로드락 챔버 내부 하측에 마련되며, 기판을 연직방향에서 소정 각도 기울어진 상태로 수평방향으로 이동시키는 기판 이동부;가 마련되며,

    상기 증착 챔버는, 상기 로드락 챔버에서 공급되는 기판에 유기물을 증착하며,

    - 상기 반송 챔버의 내부 하측에 마련되며, 기판을 연직방향에서 소정 각도 기울어진 상태로 수평방향으로 이동시키는 기판 이동부;

    - 상기 반송 챔버에서 공급되는 기판을 탑재시키는 기판 탑재대;

    - 상기 기판 탑재대에 탑재된 기판에 유기물을 분사하는 분사부;

    - 상기 증착챔버 내부를 진공분위기로 형성시키는 진공 펌프;가 마련되며,

    상기 각 증착 챔버에는, 그 내부로 유기물을 공급하는 유기물 공급장치가 구비되되,

    상기 유기물 공급장치에는,

    - 유기물을 보관할 수 있는 밀폐공간이 형성되어 있는 적어도 하나의 유기물 용기;

    - 상기 유기물 용기에 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부;

    - 상기 유기물 용기의 상부 소정 부분에 마련되며, 상기 운반가스 공급부와 연결되어 운반가스를 상기 유기물 용기 내부로 운반하는 운반가스 인입홀;

    - 상기 운반가스 인입홀과 대응되는 위치에 마련되며, 기상 유기물 및 운반가스가 인출될 수 있는 기상 유기물 인출홀;

    - 상기 인출홀과 분사부를 연결하는 연결관;이 마련되는

    유기물 증착장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 기판 탑재대에는,

    그 내부에, 상기 기판 탑재대에 놓여지는 기판을 가열할 수 있는 기판 히터가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 기판 탑재대에는,

    쉐도우 마스크의 위치를 조정하는 쉐도우 마스크 얼라인부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 기판 탑재대에는,

    전자석으로 구성되며, 자력에 의하여 상기 쉐도우 마스크를 기판 상부에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
25. 삭제
26. 제21항에 있어서, 상기 분사부는,

    작은 직경을 가지는 다수개의 분사홀이 형성되어 있는 샤워헤드 구조인 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
27. 제21항에 있어서, 상기 진공 펌프에는,

    상기 증착 챔버 내부의 기체는 그대로 배출하되, 증착 챔버 내부의 온도는 그대로 유지할 수 있는 밸브 블럭 히터(valve block heater)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
28. 제21항에 있어서, 상기 유기물 용기에는,

    상기 유기물 용기내에 저장되는 유기물을 가열할 수 있는 예열부가 더 마련 되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
29. 제21항에 있어서, 상기 연결관에는,

    상기 연결관 내부를 가열할 수 있는 인 라인 히터가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
30. 제21항에 있어서, 상기 증착 챔버에는,

    퍼징가스를 증착 챔버 내부로 공급하는 퍼징 가스 공급부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
31. 1) 기판을 증착 챔버 내부로 반입시키고, 탑재대 상부에 위치시키는 단계;

    2) 기판 상측에 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계;

    3) 반응물질 전구체를 분사부로 공급하여 기판 상부로 분사하는 단계;

    4) 증착 챔버 내에 퍼징가스를 도입하여 상기 반응물질 전구체를 반응물질로 안정화시키는 단계;

    5) 증착 챔버 내부를 배기하는 단계;

    6) 기판을 증착 챔버 외부로 반출하는 단계;

    를 포함하는 유기물 증착방법.
32. 제31항에 있어서,

    상기 2) 단계 수행후에, 상기 기판과 쉐도우 마스크의 위치를 정밀하게 맞추는 얼라인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 증착방법.
33. 제31항에 있어서,

    상기 2) 단계 수행후에, 상기 쉐도우 마스크를 상기 기판에 밀착시키는 쉐도우 마스크 밀착 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기물 증착방법.
34. 제31항에 있어서, 상기 3) 단계에서는,

    반응물질 전구체를 운송가스를 이용하여 분사하는 단계인 것을 특징으로 하는 유기물 증착방법.
35. 제31항에 있어서,

    다른 반응물질 층을 형성시키기 위하여 상기 3), 4), 5) 단계를 적어도 1회 반복하여 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 증착방법.

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