KR100772590B1 - Organic semiconductor thin-film fabrication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 유기반도체 증착장비를 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining a general organic semiconductor deposition equipment,
도 2는 샤워헤드 방식을 이용한 유기반도체 증착장비를 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining an organic semiconductor deposition apparatus using a shower head method,
도 3은 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치를 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining an organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention,
도 4는 도 3에 적용된 유기반도체 증착 챔버의 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면,4 is a view for schematically explaining the structure of an organic semiconductor deposition chamber applied to FIG.
도 5는 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치에 의해 형성된 pentacene 박막의 증착 사진, 5 is a deposition photograph of a pentacene thin film formed by the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치에 의해 형성된 pentacene 박막의 균일도 측정 결과를 설명하기 위한 도면,6 is a view for explaining the uniformity measurement results of the pentacene thin film formed by the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention,
도 7은 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치에 의해 형성된 pentacene 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 설명하기 위한 그래프이다.7 is a graph illustrating the electrical characteristics of the pentacene thin film transistor formed by the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10 : 유기반도체 증착챔버10: organic semiconductor deposition chamber
11 : 기판 홀더11: substrate holder
12 : 히터12: heater
13 : 가스 주입구13 gas inlet
14 : 가스 배출구14 gas outlet
15 : 회전수단15: rotation means
20 : 유기물질 승화챔버20: organic substance sublimation chamber
30 : 페릴렌 증착 챔버30: perylene deposition chamber
40 : 음극 증착 챔버40: cathode deposition chamber
50 : 로드락 챔버50: load lock chamber
60 : 트랜스퍼 챔버60: transfer chamber
본 발명은 유기 반도체 박막 제조 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an organic semiconductor thin film production apparatus.
보다 상세하게는, 증착 챔버에 가스 주입구와 배기구를 마련하여 기판 상부에서 기화된 유기 반도체의 흐름을 만들고 기판을 회전시켜 균일도를 확보할 수 있도록 하는 유기 반도체 박막 제조 장치에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to an organic semiconductor thin film manufacturing apparatus for providing a gas inlet and an exhaust port in a deposition chamber to make a flow of an organic semiconductor vaporized on an upper substrate, and to rotate the substrate to ensure uniformity.
첨부 도면 도 1은 기존의 유기 박막을 증착하는데 있어 널리 사용되고 있는 증착장비로서, 상기 증착장비의 진공 증착 방식은 기판뿐만 아니라 진공 챔버의 외벽에 이르기까지 유기 반도체의 증착이 이루어져 물질이 낭비된다는 문제점이 있다.1 is a deposition apparatus widely used for depositing an existing organic thin film, the vacuum deposition method of the deposition equipment is a problem that the material is wasted by the deposition of the organic semiconductor not only the substrate but also to the outer wall of the vacuum chamber have.
또한 넓은 면적에 균일한 유기 반도체를 증착하기 위해서는 그 만큼 챔버의 넓이뿐만 아니라 높이도 증가시켜야 하는 문제점이 있어, 대형화 생산에 어려움이 있다.In addition, in order to deposit a uniform organic semiconductor in a large area, there is a problem that the height as well as the width of the chamber has to be increased.
상기와 같은 증착장비의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이 첨부 도면 도 2에 도시된 샤워 헤드 방식을 이용한 증착장비로서, 상기 샤워 헤드 방식을 이용한 증착방식은 기화된 유기 반도체가 불활성(질소 또는 아르곤) 운반 가스에 의해 가스라인을 따라서 샤워 헤드에 도달하게 되고, 샤워 헤드에서 균일하게 기판 상부로 분사시켜 줌으로써 대면적 기판을 증착하는데 용이하게 할 수 있도록 한다.Developed in order to solve the problems of the deposition apparatus as described above is a deposition apparatus using the shower head method shown in Figure 2, the deposition method using the shower head method is vaporized organic semiconductor is inert (nitrogen or argon) The carrier gas reaches the shower head along the gas line and is evenly sprayed from the shower head onto the substrate to facilitate deposition of a large area substrate.
또한 가스 라인 및 진공 챔버의 외벽을 유기 반도체가 증착되지 않는 온도 이상으로 올려주고 기판만 냉각시켜 줌으로써 기판 상부에서만 증착 공정이 이루어질 수 있도록 유도할 수 있으므로 소스 물질의 낭비가 진공 증착 방식보다 상대적으로 줄어들게 된다.In addition, by raising the outer wall of the gas line and the vacuum chamber above the temperature at which the organic semiconductor is not deposited and only cooling the substrate, it is possible to induce the deposition process only on the substrate so that the waste of source material is relatively reduced than the vacuum deposition method. do.
그러나 상기 샤워 헤드 방식을 이용한 증착장비의 경우 균일한 증착을 위해 샤워 헤드가 핵심적인 역할을 하게 되므로 증착 장비의 제작비용이 상승된다는 문제점이 있다.However, in the deposition apparatus using the shower head method, since the shower head plays a key role for uniform deposition, there is a problem in that the manufacturing cost of the deposition apparatus is increased.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증착 챔버에 가스 주입구와 배기구를 마련하여 기판 상부에서 기화된 유기 반도체의 흐름을 만들고 기판을 회전시켜 균일도를 확보할 수 있도록 하는 유기 반도체 박막 제조 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a gas inlet and exhaust in the deposition chamber to make the flow of the organic semiconductor vaporized on the upper substrate and to rotate the substrate to ensure uniformity It is to provide an organic semiconductor thin film manufacturing apparatus.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예는, 유기 박막을 형성하는 장치에 있어서, 유입된 기판의 온도를 제어할 수 있는 기판 홀더와, 벽의 외부 또는 상기 벽의 내부에 부착되며, 벽의 내측 온도가 200℃ 이상 되도록 내측 벽을 가열하는 히터와, 외부에서 내측으로 가스가 주입될 수 있도록 형성된 가스 주입구를 포함하여, 기판에 유기 반도체를 증착시키는 유기반도체 증착 챔버; 및 상기 유기반도체 증착 챔버 외부 벽에 부착되어 유기반도체를 승화시키는 유기물질 승화챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object, in the apparatus for forming an organic thin film, a substrate holder capable of controlling the temperature of the introduced substrate, and attached to the outside of the wall or the inside of the wall An organic semiconductor deposition chamber including a heater for heating the inner wall so that the inner temperature of the wall is 200 ° C. or higher, and a gas injection hole formed to allow gas to be injected from the outside to the inside; And an organic material sublimation chamber attached to an outer wall of the organic semiconductor deposition chamber to sublimate the organic semiconductor.
본 발명은 박막이 균일하게 증착되기 위하여 기판 홀더가 회전되도록 하는 회전수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it comprises a rotating means for rotating the substrate holder in order to deposit the thin film uniformly.
상기 유기물질 승화챔버 내부 벽의 온도가, 200℃ 이상인 것이 바람직하다.Preferably, the temperature of the inner wall of the organic material sublimation chamber is 200 ° C or higher.
상기 유기 반도체가, 펜타센 등의 승화에 의한 진공 증착이 가능한 유기물인 것이 바람직하다.It is preferable that the said organic semiconductor is an organic substance which can be vacuum-deposited by sublimation, such as pentacene.
상기 유기반도체 증착 챔버에 유기 박막을 증착 후에 사용되는 파릴렌(parylene) 증착이 가능한 페릴렌 증착챔버가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.A parylene deposition chamber capable of depositing parylene used after depositing an organic thin film in the organic semiconductor deposition chamber is provided.
상기 유기반도체 증착 챔버에 알루미늄 등의 음극 전극을 증착할 수 있는 음극전극 증착챔버가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.A cathode electrode deposition chamber capable of depositing a cathode electrode such as aluminum is provided in the organic semiconductor deposition chamber.
상기 기판 홀더의 표면 온도가 상기 유기반도체 증착챔버의 내부 벽 온도 보다 낮은 것이 바람직하다.Preferably, the surface temperature of the substrate holder is lower than the internal wall temperature of the organic semiconductor deposition chamber.
상기 기판 홀더 상에 놓여 지는 기판 상에 유기 반도체가 증착될 때에 화소내의 일부에만 증착되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 반도체 박막 제조 장치. And depositing only a part of the pixel when the organic semiconductor is deposited on the substrate placed on the substrate holder.
상기의 유기 반도체가 승화에 의한 진공 증착이 가능한 것이 바람직하다.It is preferable that said organic semiconductor is capable of vacuum vapor deposition by sublimation.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치는, 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이 유기 박막을 형성하는 장치에 있어서, 공정이 진행될 다량의 기판을 글로브 박스(70)를 통해 투입받아 저장하는 로드락 챔버(50)와, 기판 상부에 유기 반도체를 증착시키기 위한 유기반도체 증착 챔버(10)과, 상기 유기반도체 증착 챔버(10) 외부 벽에 부착되어 유기반도체를 승화시키는 유기물질 승화챔버(20)과, 상기 유기반도체 증착 챔버(10)에 유기 박막을 증착 후에 사용되는 파릴렌(parylene) 증착이 가능한 페릴렌 증착챔버(30)과, 상기 유기반도체 증착 챔버(10)에 알루미늄 등의 음극 전극을 증착할 수 있는 음극전극 증착챔버(40)과, 상기 로드락 챔버(50)에 저장된 기판에 각 공정이 진행될 수 있도록 기판을 각 반응함으로 이송시키는 트랜스퍼 로봇(61)이 구비된 트랜스퍼 챔버(60)를 포함하여 구성된다. In the apparatus for manufacturing an organic semiconductor thin film according to the present invention, in the apparatus for forming an organic thin film, as shown in FIG. 3, a load lock chamber for receiving and storing a large amount of substrates to be processed through a
상기 유기반도체 증착 챔버(10)은 유입된 기판의 온도를 제어할 수 있는 기판 홀더(11)와, 벽의 외부 또는 상기 벽의 내부에 부착되며, 벽의 내측 온도가 200℃ 이상 되도록 내측 벽을 가열하는 히터(12)와, 외부에서 내측으로 가스가 주입될 수 있도록 형성된 가스 주입구(13)와, 상기 유기반도체 증착 챔버(10)의 하부면 일측에 형성되어 가스를 배출시키는 가스배출구(14)와, 박막이 균일하게 증착되기 위하여 기판 홀더(11)가 회전되도록 하는 회전수단(15)으로 이루어진다.The organic
그리고 상기 유기 반도체를 승화시키는 유기물질 승화챔버(20)의 내부 벽의 온도는 200℃ 이상이다.The temperature of the inner wall of the organic
그리고 상기 유기 반도체는 펜타센 등의 벤젠기가 부착된 유기물이다.The organic semiconductor is an organic substance having a benzene group such as pentacene.
그리고 상기 기판 홀더의 표면 온도가 상기 유기반도체 증착 챔버의 내부 벽 온도 보다 낮은 것이 바람직하다.And the surface temperature of the substrate holder is lower than the inner wall temperature of the organic semiconductor deposition chamber.
그리고 유기반도체 증착 챔버(10)의 상기 기판 홀더(11) 상에 놓여지는 기판 상에 유기 반도체가 증착될 때에 화소내의 일부에만 증착되도록 한다.When the organic semiconductor is deposited on the substrate placed on the
그리고 상기 유기 반도체가 펜타신인 것이 바람직하다. And it is preferable that the said organic semiconductor is pentacin.
상기와 같이 구성된 유기 반도체 박막 제조 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus configured as described above are as follows.
첨부 도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 글로브 박스(Glove box, 70)로부터 공정이 진행될 다량이 기판이 트랜스퍼 챔버(60)에 구비된 트랜스퍼 로봇(61)에 의해 로드락 챔버(50)로 투입되어 저장된다.As shown in FIGS. 3 and 4, a large amount of substrates to be processed from the
각 공정 시작명령에 따라 트랜스퍼 로봇(61)은 로드락 챔버(50)에 저장되 기판을 유기반도체 증착 챔버(10)의 기판 홀더(11) 상에 올려놓는다.According to each process start command, the
그러면 회전수단(15)은 외부로부터 공급되는 회전구동신호에 응하여 회전한다. 이때 가열된 가스 라인(80)을 통해 유기 물질이 가스 유입구(13)를 통해 유기반도체 증착 챔버(10)로 유입된다. 즉, 상기 유기 물질은 유기물질 승화챔버(20)에 마련되어 있으며, 각 유기 물질은 유기물질 승화챔버(20)에 연결되어 있는 유량 조절 제어기에 유량이 조절되어 가열된 가스라인(80)을 통해 배출된다.Then, the rotating means 15 rotates in response to the rotation drive signal supplied from the outside. At this time, the organic material is introduced into the organic
유기반도체 증착챔버(10)로 유입된 유기물질은 기판 상부에 증착된다. 이때 유기반도체 증착 챔버(10) 하단에 가스 배출구(14)가 형성되어 있어 기판 상부에서 기화된 유기 반도체의 흐름이 형성되는 한편, 회전수단(15)에 의해 기판이 회전하고 있기 때문에 유기물질이 기판 상부에 균일하게 증착된다. The organic material introduced into the organic
한편, 유기반도체 증착 챔버(10)의 벽 외부 또는 내부에 히터(12)가 부착되어 있어 유기반도체 증착 챔버(10)의 내측 벽의 온도가 200℃이상 되도록 하여 가스 유입구(13)를 통해 유입되는 유기 물질이 유기반도체 증착 챔버(10)의 내측 벽에 증착되지 않도록 한다.On the other hand, the
상기와 같이 유기반도체 증착 챔버(10)에서 유기 물질이 증착된 기판은 트랜스퍼 로봇(61)에 의해 음극전극 증착챔버(40)로 옮겨져 알루미늄 등의 음극 전극이 증착된다.As described above, the substrate on which the organic material is deposited in the organic
상기와 같이 음극전극이 증착된 기판은 트랜스퍼 로봇(61)에 의해 페릴렌 증착챔버(30)로 옮겨져 파릴렌(parylene) 증착공정이 이루어지도록 한다.As described above, the substrate on which the cathode electrode is deposited is transferred to the
첨부 도면 도 5는 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치에 의해 형성된 pentacene 박막의 증착 사진이고, 첨부 도면 도 6은 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치에 의해 형성된 pentacene 박막의 균일도 측정 결과를 설명하기 위한 도면으로서, 1 내지 4로 명명된 기판의 외곽부와 5로 명명된 중앙부의 두께 차이가 2nm로 5% 이하의 전체 균일도를 확보할 수 있음을 보여준다.Figure 5 is a deposition picture of a pentacene thin film formed by the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention, Figure 6 is a view illustrating the uniformity measurement results of the pentacene thin film formed by the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention As a drawing, it is shown that the thickness difference between the outer portions of the substrates named 1 to 4 and the central portion named 5 can secure an overall uniformity of 5% or less at 2 nm.
첨부 도면 도 7은 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치에 의해 형성 된 pentacene 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 설명하기 위한 그래프로서, 전하 이동도 0.96㎠/Vs의 고성능 유기 반도체를 균일하게 제작할 수 있음을 보여준다.7 is a graph for explaining the electrical characteristics of the pentacene thin film transistor formed by the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention, shows that the high-performance organic semiconductor with a charge mobility of 0.96
상기와 같이, 본 발명에 따른 유기 반도체 박막 제조 장치는 증착 챔버에 가스 주입구와 배기구를 마련하여 기판 상부에서 기화된 유기 반도체의 흐름을 만들고 기판을 회전시켜 균일도를 확보할 수 있도록 하여 기존의 유기 반도체 증착장비에 비해 구조가 간단하고 낮은 가격으로 유기 반도체 증착장비를 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the organic semiconductor thin film manufacturing apparatus according to the present invention by providing a gas injection port and an exhaust port in the deposition chamber to make the flow of the vaporized organic semiconductor on the upper substrate and to rotate the substrate to ensure uniformity of the existing organic semiconductor Compared with the deposition equipment, the structure is simple and the organic semiconductor deposition equipment can be manufactured at low cost.
한편, 본 발명은 상술한 특정한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 이탈함이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the invention claimed in the claims. .
Claims (9)
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Citations (2)
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KR20020038625A (en) * | 2002-04-01 | 2002-05-23 | 배경빈 | Apparatus and method for depositing organic matter of vapor phase |
US20050087131A1 (en) | 2003-10-23 | 2005-04-28 | Max Shtein | Method and apparatus for depositing material |
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- 2006-05-22 KR KR1020060045621A patent/KR100772590B1/en not_active IP Right Cessation
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