KR101933061B1 - 유기발광소자를 위한 무기 박막 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물(H2O)을 이용한 원자층 증착방법으로 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 효율적으로 형성하면서도 완벽한 수분 제거 공정을 통하여 유기발광소자의 손상을 방지할 수 있는 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법은, 1) 유기발광소자가 형성된 기판을 준비하는 단계; 2) 공정가스 공급부와 공정가스 배출부가 구비된 공정 챔버 내의 기체를 배출하는 배기라인에 수분 제거 트랩을 설치하는 단계; 3) 상기 공정 챔버 내부에 상기 기판을 반입하는 단계; 4) 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계; 5) 상기 기판 상에 H2O를 공정가스로 사용하여 산화알루미늄 박막을 원자층 증착방법으로 형성하는 단계; 6) 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 박막 증착 공정이 완료된 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물을 이용한 원자층 증착방법으로 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 효율적으로 형성하면서도 완벽한 수분 제거 공정을 통하여 유기발광소자의 손상을 방지할 수 있는 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 정보를 화면으로 구현해주는 영상 표시 장치는 정보통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 용이하면서도 고성능을 구현할 수 있는 방향으로 발전하고 있다. 이러한 영상 표시 장치에 대한 요구는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Display) 등 다양한 평판 표시 장치에 대한 연구 및 기술 개발을 이끌고 있다.
특히, 최근에는 영상 표시 장치로 플렉서블(flexible)한 특성을 구현할 수 있는 OLED에 대하여 연구 개발이 집중되고 있다. OLED는 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 전자 주입 전극(Cathode)과 정공 주입 전극(Anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(Exciton)이 여기상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 OLED 중 액티브 매트릭스 OLED(AMOLED)는 능동 소자로 제어되는 3색(R, G, B) 서브 화소로 구성된 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 따라서 각 서브 화소는 유기전계 발광 소자와, 그 유기전계 발광소자를 구동하는 셀 구동부를 구비한다. 셀 구동부는 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터를 포함하여 데이터 신호에 따라 유기전계 발광소자로 공급되는 전류량을 제어하여 유기발광 표시장치의 밝기를 제어한다.
이러한 OLED는 모기판에 액티브 영역과 비액티브 영역으로 정의된 셀을 다수개 형성하고, 액티브 영역의 주변에 프릿을 형성한 후 스크라이빙 라인을 따라 절단함으로써 단위 패널을 이루는 소자 기판을 형성하는 방법으로 제조된다.
이때 액티브 영역에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과 같은 내부 배선들은 온/오프 패드 및 FPC 패드와 연결되어 외곽으로 연장된 패드 배선을 통해 쇼팅바 등에 연결된다. 온/오프 패드는 소자 내부 배선망의 정상 작동 여부를 확인하는데 사용되며, FPC 패드는 FPC를 통하여 구동회로기판과 연결된다.
이러한 구조를 가지는 OLED는 여러가지 장점에도 불구하고, 대면적 양산 기술 개발이 어려운 문제점과, 대기 중의 수분 및 산소를 효과적으로 차단하지 못할 경우 다크 스팟(dark spot) 등의 결함이 발생하여 수명이 급격히 감소되는 문제점 등을 해결해야 하는 상태이다.
특히 최근에 플렉서블 디스플레이의 구현을 위하여 폴리이미드 등의 고분자 기판에 유기전계 발광소자와 셀구동부를 포함하는 유기발광 구조물 형성하는 경우에는, 이러한 고분자 기판이 유리 기판에 비하여 수분 및 산소 투과도가 훨씬 크기 때문에 유기발광 구조물에 대한 봉지(Encapsulation) 방안이 더욱 크게 부각되고 있다.
알려진 바로는 AMOLED의 경우 수분 투과도의 평가 척도인 WVTR(Water Vapor Transmission rate) 값이 최소 10-6g/m2·day 이하가 되어야 한다. 이를 위하여 최근에는 유리 기판을 이용한 봉지방법 대신 도 1에 도시된 바와 같이, 수분 및 산소 침투 방지필름 다수층을 소자가 형성된 기판 상에 라미네이팅(laminating)하는 방법으로 봉지하는 방법이 제시되고 있다.
다른 한편으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 유기발광소자(30)가 형성된 기판(10) 상에 수분 및 산소 차단 성능이 우수한 무기 박막(40)과 유기 박막(50)을 순차적으로 적층하여 봉지하는 박막 봉지(Thin Film Encapsulation) 방법도 제시되고 있다. 이때 상기 기판(10) 상에는 배리어층(20)이 형성되는 것이 일반적이다.
그러나 현재까지는 이러한 봉지 방법들에 대한 대면적 양산 기술이 개발되지 않고 특히 무기 박막을 형성하는 기술 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 물을 이용한 원자층 증착방법으로 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 효율적으로 형성하고, 반응기 내에 흡착되어 있는 수분을 완벽하게 제거하는 공정을 통하여 유기발광소자의 손상을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법은, 1) 공정가스 공급부와 공정가스 배출부가 구비된 공정 챔버 내의 기체를 배출하는 배기라인에 수분 제거 트랩을 설치하는 단계; 2) 유기발광소자가 형성된 기판을 준비하는 단계; 3) 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계; 4) 상기 공정 챔버 내부에 상기 기판을 반입하는 단계; 5) 상기 기판 상에 H2O를 공정가스로 사용하여 산화알루미늄 박막을 원자층 증착방법으로 형성하는 단계; 6) 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 박막 증착 공정이 완료된 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 수분 제거 트랩은, 상기 배기 라인의 터보 펌프 전단에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 5) 단계는 상기 게이트 밸브가 닫힌 상태에서 상기 공정 가스 배출부를 사용하여 진행되며, 상기 5) 단계가 진행되는 동안을 제외하고 나머지 공정 진행 중에는 상기 게이트 밸브를 개방하여 수분을 제거 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 수분에 취약한 유기발광소자에 수증기를 이용한 산화알루미늄 박막을 원자층 증착방법으로 효율성 높게 형성하면서도, 공정 전후 수분을 확실하게 제거하여 공정 중인 유기발광소자가 수분에 의하여 손상되지 않도록 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 유기발광소자 기판의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법의 공정도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 유기발광소자 기판을 준비하는 단계(S100)로 시작된다. 유기발광소자 기판이라 함은 다수개의 유기발광소자가 매트릭스 형태로 유리 기판 등에 형성되어 있는 것을 말하며, 소자 보호를 위한 봉지막이 형성되지 않은 상태의 기판을 말한다.
원자층 증착공정이 진행될 상기 공정 챔버(110)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 공정가스 공급부(120), 공정가스 배출부(130), 배기라인(140) 및 수분제거 트랩(150)이 설치된다.
상기 공정가스 공급부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정 챔버(110)의 일측에 설치되며, 상기 공정 챔버(110) 내부로 공정 가스 등을 공급하는 구성요소이다. 그리고 상기 공정가스 배출부(130)는 공정에 사용된 공정 가스 등을 외부로 배기하는 구성요소이다. 따라서 상기 유기발광소자 기판에 대한 원자층 증착 공정은 상기 공정가스 공급부(120) 및 공정가스 배출부(130)에 의하여 각 기체를 펄스 형태로 공급 및 배기하면서 진행되고, 상기 배기 라인의 동작은 배제된다.
그리고 상기 배기라인(140)은 상기 공정 챔버(110) 내부를 일정한 정도의 진공도로 만들고 이를 유지하기 위한 배기 과정에서 사용된다. 따라서 상기 배기라인(140)은 일반적으로 터보 펌프(144)와 이에 연결되는 드라이펌프(146) 그리고 상기 터보 펌프(144)에 연결되는 배관(142)을 개폐하는 게이트 밸브(148) 등으로 구성된다.
또한 본 실시예에서 상기 수분 제거 트랩(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배기 라인(140)의 터보 펌프(144) 전단에 설치되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 수분 제거 트랩(150)에 의하여 상기 게이트 밸브(148)가 개방된 상태에서는 상기 공정 챔버(110) 내부의 모든 수분을 흡입 제거할 수 있는 것이다. 상기 수분 제거 트랩(150)은 다양한 구조가 사용될 수 있으며, 예를 들어 헬륨 가스 등을 이용하여 극저온에서 배기가스 중의 수분을 증기압이나 용해도 차를 이용하여 트랩하는 구조를 사용할 수 있다.
다음으로는 상기 공정 챔버(110) 내부에 상기 기판을 반입하는 단계(S200)가 진행된다. 이 단계에서는 상기 공정 챔버의 측벽 등에 설치되는 기판 반입을 위한 게이트 밸브(도면에 미도시)를 개방한 상태에서 전단계에서 준비된 유기발광소자 기판을 공정 챔버 내부의 공정 위치로 반입하여 장착한다.
다음으로는 상기 수분 제거 트랩(150) 전단의 게이트 밸브(148)를 개방하여 상기 공정 챔버(110) 내의 수분을 제거하는 단계(S300)가 진행된다. 이 단계는 공정 진행 전에 미리 상기 공정 챔버 내의 기체를 배기하는 과정에서 함께 진행되며, 상기 유기발광소자 기판 반입 전에 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 본 단계는 상기 배기라인(140)의 게이트 밸브(148)를 개방하는 동작만으로 단순한 방법으로 수행되므로 일반적인 배기 과정과 동일한 시간과 방법으로 수행가능하다.
다음으로는 상기 유기발광소자 기판 상에 H2O를 공정가스로 사용하여 산화알루미늄 박막을 원자층 증착방법으로 형성하는 단계(S400)가 진행된다. 이 단계는 일반적인 Al2O3 박막을 기판 상에 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법이 그대로 사용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
물론 이 단계(S400)에서는 상기 게이트 밸브(148)가 닫힌 상태에서 상기 공정가스 공급부(120) 및 공정 가스 배출부(130)를 사용하여 진행되는 것이다.
다음으로는 상기 수분 제거 트랩(150) 전단의 게이트 밸브(148)를 개방하여 박막 증착 공정이 완료된 상기 공정 챔버(110) 내의 수분을 제거하는 단계(S500)가 진행된다. 이 단계는 공정 완료 후에 즉시 진행되어 공정이 완료된 공정 챔버(110) 내에서 수분을 즉시 제거하여 상기 유기발광소자가 손상되는 것을 방지한다. 물론 수분을 제거하는 구체적인 방법은 사전 수분 제거 단계와 동일하게 진행된다.
산화알루미늄 박막을 형성하는 단계(S400)를 제외하고는 상기 게이트 밸브(148)는 항상 개방 상태에 있는 것이 바람직하다.
그리고 나서 기판을 외부로 반출(S600)하거나 추가 공정을 진행할 수도 있다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치
110 : 공정 챔버 120 : 공정가스 공급부
130 : 공정가스 배출부 140 : 배기라인
150 : 수분제거 트랩
110 : 공정 챔버 120 : 공정가스 공급부
130 : 공정가스 배출부 140 : 배기라인
150 : 수분제거 트랩
Claims (3)
1) 공정가스 공급부와 공정가스 배출부가 구비된 공정 챔버 내의 기체를 배출하는 배기라인에 수분 제거 트랩을 설치하는 단계;
2) 유기발광소자가 형성된 기판을 준비하는 단계;
3) 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계;
4) 상기 공정 챔버 내부에 상기 기판을 반입하는 단계;
5) 상기 기판 상에 H2O를 공정가스로 사용하여 산화알루미늄 박막을 원자층 증착방법으로 형성하는 단계;
6) 상기 공정 챔버 내의 기체를 배기하면서 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 박막 증착 공정이 완료된 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 수분 제거 트랩은 상기 배기 라인의 터보 펌프 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법.
2) 유기발광소자가 형성된 기판을 준비하는 단계;
3) 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계;
4) 상기 공정 챔버 내부에 상기 기판을 반입하는 단계;
5) 상기 기판 상에 H2O를 공정가스로 사용하여 산화알루미늄 박막을 원자층 증착방법으로 형성하는 단계;
6) 상기 공정 챔버 내의 기체를 배기하면서 상기 수분 제거 트랩 전단의 게이트 밸브를 개방하여 박막 증착 공정이 완료된 상기 공정 챔버 내의 수분을 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 수분 제거 트랩은 상기 배기 라인의 터보 펌프 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 5) 단계는 상기 게이트 밸브가 닫힌 상태에서 상기 공정 가스 배출부를 사용하여 진행되며,
상기 5) 단계가 진행되는 동안을 제외하고 나머지 공정 진행 중에는 상기 게이트 밸브를 개방하여 수분을 제거 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법.
상기 5) 단계는 상기 게이트 밸브가 닫힌 상태에서 상기 공정 가스 배출부를 사용하여 진행되며,
상기 5) 단계가 진행되는 동안을 제외하고 나머지 공정 진행 중에는 상기 게이트 밸브를 개방하여 수분을 제거 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 기판 상에 산화알루미늄 박막을 원자층 증착 방법으로 형성하는 방법.
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| JP2014022631A (ja) * | 2012-07-20 | 2014-02-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置およびその製造方法 |
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