KR20040101479A - 불연속 시트상에 다층 코팅을 증착하기 위한 장치 - Google Patents
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- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
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- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
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Abstract
기판상에 다층 코팅을 증착하기 위한 툴. 본 툴은 진공 소스에 연결된 진공 챔버를 형성하는 하우징, 기판상에 다층 코팅의 층을 증착하도록 각각 구성된 증착 스테이션, 경화 스테이션 및 오염 감소 디바이스를 포함한다. 증착 스테이션 중 적어도 하나는 무기 층을 증착하도록 구성되고, 다른 증착 스테이션은 유기 층을 증착하도록 구성된다. 한가지 툴 구성에서, 기판은 다층 코팅의 원하는 수의 층을 달성하기 위해 필요한 횟수 만큼 툴을 통해 전후로 이동할 수 있다. 다른 구성에서, 툴은 기판이 단일 단방향 통과를 이룰 수 있도록 인접하게 이격 배치된 다수의 하우징을 포함할 수 있다. 오염 감소 디바이스는 증착 스테이션 중 적어도 하나의 둘레에 하나 이상의 이주 제어 챔버로서 구성될 수 있으며, 증기상 층 전구체의 존재를 감소시키기 위하여 칠러 같은 냉각 디바이스를 추가로 포함한다. 툴은 가요성 기판상에 다층 코팅을 증착하기 위해서, 및, 가요성 기판상에 배치된 환경-민감성 디바이스를 봉입하기 위해서 특히 적합하다.
Description
다층 코팅은 대기중의 산소 및 수증기 같은 환경적 가스 또는 액체, 또는 제품 또는 디바이스 처리, 취급, 저장 또는 사용에 사용되는 화학제의 침투로부터 그들을 보호하기 위해 환경 민감성 제품 또는 디바이스를 위한 포장에 포함되어왔다. 일 형태에서, 이들 코팅은 유기 폴리머의 층에 의해 분리된 금속 산화물 또는 무기 금속의 층으로 이루어질 수 있다. 이런 코팅은 예로서, U.S. 특허 제 6,268,695 호, 제 6,413,645 호 및 제 6,522,067 호와, 허여된 US 특허 출원 US 09/889,605에 기술되어 있으며, 이들 모두는 참조문헌으로 본 명세서에 포함되어 있다. 다양한 웨브 기판에 얇은 다층 코팅을 적용하기 위해 일반적으로 사용되는 한가지 방법은 "롤-투-롤" 방법이며, 이는 릴상에 연속적 웨브 기판을 장착하는 것을 수반한다. 일련의 회전 드럼이 하나 이상의 증착 스테이션을 지나 기판을 이송하기 위해 사용된다. 웨브가 시스템내의 드럼 둘레를 지나갈 때, 폴리머 층이 하나 이상의 폴리머증착 및 경화 스테이션에서 증착 및 경화되고, 무기 층이 하나 이상의 무기 층 증착 스테이션에서 증착된다. 증착 및 경화 스테이션은 함께 연결된 별개의 챔버가 아니며, 오히려, 단일 진공 챔버내에서 서로에 대해 인접하게 이격배치되어 있다. 이런 개방 구조에서, 일반적으로 유기 증기의 이주를 최소화하기 위한 노력이 이루어져야만 하며, 그렇지 않으면, 층 또는 기판 오염을 초래할 수 있다. 부가적으로, 기상 증착은 수용 기판에 현저한 열 부하를 부여하기 때문에, 드럼 중 하나 이상은 기판 온도를 제어하기 위해 필요한 열 싱크를 제공하도록 구성될 수 있다. 롤-투-롤 방법이 높은 생산율을 가능하게 하지만, 그 실용적 용도는 연속적 길이(롤)인 기판에 한정된다. 부가적으로, 롤-투-롤 접근법에 고유한 굴곡은 그에 장착된 비가요성 디바이스를 지지하는 기판 또는 강체 기판상으로의 증착을 곤란하게 한다.
코팅 대상 기판이 연속적 웨브가 아닌 불연속 시트의 형태인 경우, "클러스터 툴" 방법이라 지칭되는 다른 방법이 일반적으로 기판에 다층 코팅을 적용하기 위해 사용된다. 반도체 디바이스의 제조에 일반적으로 사용되는 클러스터 툴 방법은 공통 인터페이스를 경유하여 함께 연결된 둘 이상의 독립 진공 챔버의 사용을 수반하며, 여기서, 각 진공 챔버는 하나 이상의 증착 소스를 포함한다. 클러스터 툴 접근법에서, 불연속 시트 기판은 그 위에 서로 다른 층을 수용하기 위해, 일 증착 챔버로부터 다른 것으로 이동되며, 프로세스는 원하는 누적 코팅을 생성하기 위해 필요한 만큼의 수로 반복된다. 클러스터 툴 접근법을 개발하기 위한 강한 동기 중 하나는 일반적으로 격리 밸브가 챔버 사이에 배치되는 인접한, 그러나, 다른 층 사이의 잠재적 오염 소스를 격리시키는 것에 대한 필요성이다. 사실, 배리어 코팅산업을 위한 클러스터 툴 기반 기계류의 사용은 오염이 회피되는 경우, 공통 진공 증착 챔버내에서 배치될 수 없다는 인지에 부분적으로 기초한다. 클러스터 툴 접근법의 다른 속성은 롤-투-롤 구성의 개방 챔버를 위한 것 보다 각 불연속 진공 챔버내에서 기판의 정밀한 온도 제어의 가능성이 보다 높다는 것이다. 클러스터 툴 접근법이 비교적 오염이 없는 마감 제품을 생산하는 장점을 갖지만, 진공을 유지하면서 하나의 격리된 진공 시트로부터 나머지로 박판 시트를 일정하게 교환하는 것은 시스템을 설계 및 제어하는 것에 현저한 복잡성을 추가한다.
따라서, 롤-투-롤 디바이스의 속도 및 효율과 클러스터 툴 기반 기계에 고유한 교차 오염 방지의 기능을 조합하는 시트 기판 및 디바이스나 시트 기판상에 장착된 제품에 다층 코팅을 적용할 수 있는 툴에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 일반적으로 시트 기판 및 그 위에 장착된 디바이스상에 다층 코팅을 증착하기 위한 장치, 특히, 다층 코팅을 수행하면서 동시에 개별 층 오염의 가능성을 감소시키는 봉입 툴에 관련한다.
도 1은 종래 기술에 따른 롤-투-롤 툴의 단순화된 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 클러스터 툴의 단순화된 블록도.
도 3은 층의 증착이 본 발명의 양태에 따른 툴에 의하는 경우, 다층 코팅에의해 봉입된 대상물의 파단도.
도 4a는 본 발명의 양태에 따른 단일 유기 층 증착 스테이션을 갖는 직렬 봉입 툴의 개략도.
도 4b는 기판의 다수의 배치를 동시에 취급하기 위한 툴의 기능을 부각시키는, 다층 증착 프로세스 동안 도 4a의 툴을 통해 전후로 횡단할 때 기판의 위치의 개략도.
도 4c는 다층 코팅을 생성하기 위해 툴내의 다양한 구성요소가 작동되는 순서를 도시하는 순서도와 도 4a의 툴의 병치를 도시하는 도면.
도 5a는 본 발명의 대안 실시예에 따른 이중 유기 층 증착 스테이션을 갖는 직렬 봉입 툴의 개략도.
도 5b는 기판의 다수의 배치를 동시에 취급하기 위한 툴의 기능을 부각시키는, 다층 증착 프로세스 동안 도 4a의 툴을 통해 전후로 횡단할 때 기판의 위치의 개략도.
도 6은 본 발명의 콘트롤러를 가지는 봉입 툴과 액티브 디바이스 증착 장치의 병치를 도시하는 사시도.
이 필요성은 다층 코팅을 구성하는 개별 층이 개방(공통 환경) 구조로 직렬 증착될 수 있는 본 발명의 장치에 의해 충족된다. 다수의 분리된 스테이션의 필요성을 회피함으로써, 봉입 생산율 및 전체 툴 단순성이 최대화되며, 증착된 재료의 적절한 제어가 가스 형태의 재료의 인접 증착 스테이션으로 분산하는 경향을 최소화함으로써, 개별 층 오염을 개선한다. 본 발명자는 인접 증착 스테이션을 격리시키지 않고, 층간 오염의 기회를 감소 또는 제거하기 위해, 다양한 격리 디바이스가 진공 챔버에 추가될 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 양태에 따라서, 불연속 시트 기판상의 다층 코팅의 직렬 증착을 위한 툴이 개시된다. 본 내용에서, 직렬 툴은 첫 번째로 롤-투-롤 툴이 연속적 웨브를 취급하면서 직렬 툴이 불연속 시트를 취급하고, 두 번째로, 직렬 툴을 따른 증착 스테이션이 일반적으로 선형, 평면 경로(단방향/단일 통과 이동 또는 왕복운동/다중 통과 이동 중 어느 하나를 포함할 수 있음)를 따르며, 그래서, 코팅 처리 동안 툴이 기판(및 그 위에 장착된 소정의 디바이스)이 코팅에 의해 봉입되는 디바이스 또는 코팅 중 어느 하나에 유해할 수 있는 과도한 곡선형 경로를 따르지 않게 한다는 점이 롤-투-롤 툴과 다르다. 툴은 기판을 받아들이도록 구성된 기단 단부와, 기단 단부에 대향한 말단 단부 및 실질적으로 기단 단부와 말단 단부 사이에 배치된 적어도 하나의 하우징을 포함한다. 하우징은 툴을 통한 기판의 전달을 용이하게 하도록 실질적인 선형 증착 경로를 형성하고, 유기 층 증착 스테이션, 경화 스테이션 및 무기 층 증착 스테이션 각각 중 적어도 하나와 재료가 시발되는 유기 층 스테이션으로부터 유기 층을 구성하는 재료의 이주를 제어하기 위한 적어도 하나의 오염 감소 수단으로 구성된다. 하우징은 적어도 무기 층 증착 스테이션과 유기 층 증착 스테이션이 공통 진공에 결합된 진공 소스의 동작시, 서로 진공 소통하도록 유기, 경화 및 무기 스테이션이 배치되는 공통 진공을 형성한다. 무기 층 증착 스테이션은 다층 코팅의 적어도 하나의 무기 층을 증착하도록 구성되고, 유기 층 증착 스테이션은 다층 코팅의 적어도 하나의 유기 층을 증착하도록 구성되며, 경화 스테이션은 유기 층 증착 스테이션에 의해 증착된 유기 층을 경화시키도록 구성된다. 유기 및 무기 층 증착 스테이션 양자 모두는 그들이 기판상에 층을 증착할 수 있도록 구성된다. 본 내용에서, 기판 "상으로"의 층의 증착은 하층 기판과의 직접 접촉 적용 및 연속적 적층체의 일부로서 기판상에 이전에 증착된 하나 이상의층상으로의 적용을 포괄한다. 이 방식으로, 유기 층 또는 무기 층 중 어느 하나가 먼저 증착될 수 있지만, 그러나, 다층 구조에서도, 양 층이 기판상에 증착되는 것을 고려할 수도 있다. 본 직렬 구조의 실질적인 선형 증착 경로는 별개의 자발적 스테이션의 물리적 격리가 필요하지 않도록 이루어진다.
선택적으로, 툴은 하나 이상의 마스크 스테이션을 포함하는 부가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 이들은 유기 및 무기 층 증착 스테이션을 각각 도입하기 이전에 기판상에 적절한 형상 및 크기의 마스크를 배치하도록 각각 구성된 유기 마스크 배치 디바이스와 무기 마스크 배치 디바이스로 이루어질 수 있다. 기단 및 말단 단부 중 하나 또는 양자 모두는 적어도 다층 코팅 증착 스테이션 이전, 이후 또는 그 사이에 기판의 배치를 수납할 수 있도록 어큐물레이터로서 구성될 수 있다. 본 내용에서, 기판의 "배치"는 그들이 단일 툴 운용내에 처리되도록 툴의 격리 및 제어된 환경내에 배치되어 있는 하나 이상의 개별 기판을 포함한다. 따라서, 복수의 기판이 툴내로 개별적으로 공급되는 이런 기판의 연속 스트림을 포함할 수 있는 반면에, 이런 기판의 배치는 연속적 스트림의 크기 보다 어큐물레이터의 용량에 의해 한정되는 양으로 생성된 복수의 부분집합이다. 툴의 양 단부가 어큐물레이터인 상황에서, 툴은 복수(바람직하게는 둘)의 기판 배치를 동시에 처리할 수 있다. 본 내용에서, 용어 "동시에"는 두 배치 각각으로부터의 개별 기판이 동일 증착을 동시에 받게하는 것(이는 두 개의 배치의 경우에 현저한 양의 저감을 유발할 수 있음)퇴화 경우까지의 현저한 양일 수 있음)을 의미하는 것이 아니며, 일 배치내의 기판 모두가 적절한 스테이션 또는 스테이션들을 통과하여 왕복하고, 툴내의 다른 배치상에다음 증착 단계가 수행되기 이전에 어큐물레이터 중 하나로 복귀될 수 있도록 그 다양한 증착 및 경화 단계를 순서화하는 툴의 기능을 의미한다. 따라서, 기판 배치가 툴내에 탑재 및 격리되는 시간과, 그들이 툴을 벗어나는 시간 사이에, 하나 이상의 배치가 생성될 수 있다. 어큐물레이터는 다층 코팅의 다수의 층이 증착될 수 있도록 실질적인 선형 증착 경로를 따라 기판을 반전시키도록 추가로 구성될 수 있다. 기판이 만나는 직렬 툴을 따른 첫 번째 디바이스로서, 어큐물레이터는 분위기 외부 환경으로부터 하나 이상의 기판을 적어도 부분적으로 격리시키도록 구성될 수 있다. 본 내용에서, 부분적 환경적 격리는 다층 코팅 증착 프로세스 동안 또는 그 이전에 기판을 위한 적절한 동작 환경을 가능하게 하기 위해 필요한 수준까지 기판을 수납하는 영역의 진공 또는 온도 레벨 중 적어도 하나를 감소시키는 어큐물레이터의 기능을 포함한다. 어큐물레이터는 어큐물레이터내의 온도를 감소시키기 위한 열적 제어 특징을 포함할 수 있다. 이 특징에서, 어큐물레이터는 증착 프로세스로 인하여 기판 또는 디바이스가 받게되는 온도의 증가를 상쇄하기 위한 온도 제어 유니트로서 작용한다. 어큐물레이터는 기판(또는 기판들)이 어큐물레이터내에 배치되고 나서 밸브가 닫혀지고, 그후 온도 및 진공 레벨이 선택적으로 변할 수 있도록 환경적 격리 밸브를 추가로 포함할 수 있다.
툴은 기판 또는 인접 층에 접착하기 위한 다층 코팅의 개별 층의 기능을 향상시키도록 구성된 적어도 하나의 표면 처리 챔버를 추가로 포함할 수 있다. 표면 처리 챔버는 하우징, 어큐물레이터내에 또는 그중 어느 하나에 인접하게 배치될 수 있다. 툴은 무기 층이 제 1 유기 층의 배치 이전에 기판상에 배치되도록 구성될 수있다. 스퍼터링의 사용이 툴이 다층 배리어의 적용을 위해 기능할 수 있게 하는데 유리한 반면에, 열적 증발을 포함하는 다른 형태는 툴이 예로서 고온 및/또는 플라즈마 같은 유해 환경에 대해 환경적으로 민감한 디바이스가 봉입되지 않고, 마찬가지로 봉입 기능을 수행할 수 있게 한다. 환경적으로 민감한 디바이스(유기 발광 다이오드(OLED) 같은)에 대한 스퍼터 코팅 프로세스의 온도 및/또는 플라즈마에 대한 노출로부터 발생할 수 있는 손상을 회피하기 위해 특수 조치가 취해질 수 있다. 일 접근법에서, 최초 증착된 무기 층은 스퍼터링이 아닌 열적 증발을 경유하여 증착될 수 있다. 예로서, 열적 증발은 OLED의 금속성 상단 전극을 형성하기 위한 동시 사용 접근법이기 때문에, 이런 무기 층 증착 접근법도 봉입-향상 접근법으로서 사용될 수도 있다. 반응성 스퍼터링에 의해 적용되는 알루미늄 산화물(Al2O3) 같은 일반적으로 사용되는 산화물과는 달리, 리튬 불화물(LiF) 및 마그네슘 불화물(MgF2)(양자 모두 광학적으로 투명함) 같은 무기물도 환경적으로 민감한 디바이스를 플라즈마에 노출시키지 않고 보호층을 생성하기 위해 열적 증발을 경유하여 적용될 수 있다. 유사하게, 접근법은 열적 증발을 경유한 무기 투명 금속 할라이드, 스퍼터링된 투명 무기물 또는 최초 증착 유기물이나, 최초 증착 무기물을 위해 열적 증발이 사용되는 보다 단순한 접근법을 활용할 수 있다. 후자는 열적 증발에 의해 적용될 수 있는 최초 증착 무기물을 필요로하며, 접착 및 투명성의 조합을 제공한다.
일 형태에서, 오염 감소 수단은 유기 층 증착 스테이션의 적어도 한 측면에 인접 배치된, 바람직하게는, 유기 층 증착 스테이션의 상류 및 하류측에 인접 배치된 열적 제어 디바이스이다. 예로서, 열적 제어 수단은 유기 층 증착 스테이션 둘레 또는 내부의 분위기 조건을 감소시키기 위해 구성된 칠러일 수 있거나, 열적 질량체일 수 있다. 예로서, 스테이션 입구에 인접 배치된 제 1 이주 제어 챔버내에 제 1 칠러가 배치되고, 제 2 칠러가 스테이션 출구에 인접한 제 2 이주 제어 챔버내에 배치될 수 있다. 시스템 필요성에 따라 다른 칠러 배치 및 구성도 고려될 수 있다. 예로서, 이들 칠러는 유기 층 증착 스테이션의 상류 및 하류에 배치된 냉간 불활성 가스(질소 같은) 주입 디바이스의 형태일 수 있다. 열적 제어 디바이스 이외에, 오염 감소 수단은 뒤틀린 경로가 구성되어 잉여 유기 층 재료가 유기 층 증착 스테이션 외부로, 그리고, 다른 스테이션내로 이주하는 것을 보다 곤란하게 만들도록 유기 층 증착 스테이션의 적어도 일 측부에 인접 배치된 적어도 하나의 배플을 포함할 수 있다.
툴은 기판상에 다층 코팅을 증착하기 위해 필요한 횟수 만큼 하우징을 통해 기판을 전후로 왕복시키도록 구성될 수 있다. 왕복 운동을 실행하기 위하여, 하나 이상의 하우징을 통해 연장하는 하나 이상의 컨베이어가 툴의 적어도 일부를 통해 기판을 이송하기 위해 포함될 수 있다. 컨베이어는 기단 및 말단 단부 사이에서 양방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 또한, 툴은 환경적 공격에 대한 다층 코팅의 내성의 테스트를 용이하게 하기 위해 테스팅 챔버를 포함할 수도 있다. 다층 배리어 코팅이 방지하도록 구성되는 환경적 공격의 예는 산소 및 물의 침투를 포함할 수 있다. 따라서, 침투 저항을 테스트하기 위한 현재의 접근법은 테스트될 수 있는 샘플을 생성하기 위하여 다층 배리어 코팅의 증착이 이어지는 산소 또는 물에 민감한 박층(예로서, 칼슘)의 진공 증착을 포함한다. 이 접근법을 용이하게 하는 테스트 챔버는 OLED와 유사한 민감성을 가지는 테스트 블랭크를 생성하기 위해 비코팅 기판상으로 얇은 민감한 층을 진공 증착하기 위한 스테이션을 포함한다. 다층 배리어 코팅의 적용을 위해 사용되는 동일한 환경(프로세스 전반에 걸쳐 유지되는 진공)에서 테스트 샘플을 준비하기 위한 기능은 정확성(유효성)을 증가시키고, 테스트 결과를 위한 반환 시간을 감소시킨다.
제어 시스템은 하우징내의 프로세스 조건 및 다양한 툴 콤포넌트의 동작성을 결정하기 위해, 그리고, 온도, 스캐닝 속도, 오염물의 존재 같은 처리 파라미터에 대해 응답하도록 포함될 수 있다. 진공 소스는 무기 층의 증착 동안 유기 층의 증착 동안과는 다른 진공 레벨을 제공할 수 있다. 예로서, 무기 층의 증착 동안의 진공 레벨은 약 3밀리토르일 수 있으며, 유기 층의 증착 동안은 약 10 밀리토르일 수 있다. 다른 선택사항에서, 무기 층 증착 스테이션은 회전가능한 캐소드를 포함할 수 있는 회전 스퍼터링 소스를 포함한다.
무기 층은 유기 층의 배치 이전에 기판상에 증착되는 것이 적합하다. 본 발명자는 무기(산화물) 층을 먼저 배치하는 것이 기판과 층 사이 및 층들 사이에 개선된 접착성과 개선된 배리어 특성을 초래한다는 것을 발견하였다. 본 발명자는 기판상에 배치된 대상물(OLED 같은)의 봉입을 수반하는 스테이션에서, "무기물 최초" 접근법을 사용하여 우월한 접착 및 배리어 특성이 달성된다는 것을 추가로 발견하였다. 따라서, 다층 코팅의 전체 성능에 대한 유가치한 기여물을 달성하기 위해 유기 층 포입을 지속하는 동안, 본 발명자의 연구는 하층 기판(또는 디바이스)로부터의 바람직하지 못한 기여물로부터 배리어를 효과적으로 격리시키기 위해 적절한 베이스(또는 기부)의 획득이 무기층에 의해 도출되는 하나 이상의 무기층/유기층 상으로 가장 잘 달성될 수 있다는 것을 제시하였다. 기판(유리 또는 플라스틱 같은)상에 무기 층을 먼저 배치함으로써, 본 발명자는 다층 환경 배리어의 층 사이 및 기판상에 배치된 디바이스와 기판에 대한 접착을 달성하였으며, 이 모두는 그들이 수행되어야만 하는 환경의 물리적 및 열적 적용을 견딘다. 또한, 이들 층이 디바이스가 그 위에 배치되는 표면을 형성할 때, 이들은 디바이스의 제조와 연계된 모든 처리를 견딘다. 본 발명자는 적어도 하나의 설명이 기판으로부터 이 최초 적용 층 까지의 유기 종의 이주가 최초 층이 유기 층인 경우에 비해 감소되는 것 및 이런 이주 감소가 기판과 최초 적용 층 사이의 향상된 접착을 증진 및 유지한다는 것이라 믿는다. 부가적으로, 기판상에 증착된 디바이스상의 증착을 수반하는 경우에, 본 발명자는 최초 증착 유기 층을 사용하면, 층은 디바이스 표면을 적절히 습윤 또는 균일하게 코팅할 수 없는 것으로 믿는다. 이는 디바이스에 대한 최초 증착 유기층을 위한 적절한 조성을 갖지 못하는 것, 코팅되는 디바이스의 유기층내에서 발생하는 종 또는 양자의 조합에 기인한 것일 수 있다. 다른 한편, "유기물 최초" 접근법(적어도 봉입 상황에서)은 무기 층 증착시 사용되는 플라즈마로부터의 디바이스에 대한 손상 가능성을 감소 또는 심지어 제거한다
본 발명의 다른 양태에 따라서, 다층 코팅과 가요성 기판 사이의 대상물을 봉입하기 위한 툴이 개시된다. 툴은 실질적인 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하는 적어도 하나의 하우징, 진공 챔버에 결합된 진공 펌프, 하우징의 상류에 배치된 제 1 어큐물레이터 및 하우징의 하류에 배치된 제 2 어큐물레이터를 포함한다. 제 1 어큐물레이터는 실질적인 선형 증착 경로내에 기판이 배치되고 나서 외부적 분위기 환경으로부터의 기판의 적어도 부분적인 환경적 격리를 제공하도록 구성되고, 제 2 어큐물레이터는 외부적 분위기 환경으로부터의 기판의 적어도 부분적인 환경적 격리를 제공하고, 다층 코팅의 다수의 층이 기판상에 증착되도록 실질적인 선형 경로를 따라 기판을 반전시키도록 구성된다. 하우징은 적어도, 적어도 하나의 유기 층 증착 스테이션, 적어도 하나의 경화 스테이션, 적어도 하나의 유기 층 증착 스테이션, 기판상에 유기 마스크 및 무기 마스크를 배치하도록 구성된 마스크 스테이션, 및 유기 층을 구성하는 재료의 이주를 제어하기 위한 적어도 하나의 오염 감소 디바이스로 구성된다. 선택적으로, 툴은 제 1 어큐물레이터의 상류에 배치된 고정 디바이스를 추가로 포함하고, 어큐물레이터 중 적어도 하나는 열적 제어 디바이스를 포함할 수 있다. 부가적으로, 제 1 어큐물레이터는 기판 유입 경로 및 기판 유출 경로를 포함하고, 기판 유출 경로는 기판 유입 경로로부터 이격 배치되어 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 내부에 배치된 대상물을 보호하기 위해 기판상에 다층 코팅을 직렬 증착하기 위한 봉입 툴이 개시된다. 툴은 실질적인 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하는 적어도 하나의 하우징, 대상물이 적어도 하나의 하우징내에 있는 동안 대상물 위에 제 1 재료를 증착하기 위한 수단, 대상물이 적어도 하나의 하우징내에 있는 동안 제 1 재료를 경화하기 위한 수단, 대상물이 적어도 하나의 하우징내에 있는 동안 대상물 위에 제 2 재료를증착하기 위한 수단, 제 1 재료를 증착하기 위한 수단, 제 2 재료를 증착하기 위한 수단 및 제 1 재료를 경화하기 위한 수단이 서로 진공 소통 상태에 있도록 적어도 하나의 하우징내에 진공을 제공하는 수단 및 제 1 재료의 증착을 위한 수단으로부터 제 1 재료의 이주를 제어하기 위한 수단을 포함한다. 선택적으로, 봉입 툴은 제 1 또는 제 2 재료 중 어느 하나가 기판에 인접되게 먼저 적용되고, 하우징은 공통 진공이 복수의 하우징 각각에 공통되도록 순차 연결된 복수의 하우징으로서 구성될 수 있다. 다양한 양태에서와 같이, 적어도 하나의 어큐물레이터가 외부 분위기 환경으로부터 기판을 적어도 부분적으로 격리시키기 위해 포함될 수 있다. 어큐물레이터는 하우징과 선택적인 진공 소통 상태에 있을 수 있으며, 어큐물레이터내의 온도를 감소시키도록 구성된 디바이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 기판상에 다층 코팅을 증착하는 방법이 제공된다. 툴의 구성은 이전 양태 중 적어도 하나에 따른다. 본 방법은 하우징내에 기판을 탑재하는 단계, 하우징내에 적어도 부분적인 진공을 제공하는 단계, 무기 층 증착 스테이션내로 무기 재료를 도입하는 단계, 다층 코팅의 구성요소로서 무기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계, 유기 층 증착 스테이션으로 유기 재료를 도입하는 단계, 다층 코팅의 구성요소로서 유기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계, 증착된 유기 재료를 경화하는 단계 및 유기 층 증착 스테이션의 외부로의 잉여 유기 재료의 이주를 제어하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 본 방법은 다층 코팅의 제 1 층을 형성하기 이전에 기판의 적어도 한 표면을 처리하는 추가 단계를 포함한다. 일 형태에서, 잉여 유기 재료의 이주를 제어하는 단계는 유기 층 증착 스테이션 둘레 및 내부에서 증기 상으로 남아있는 잉여 유기 재료의 일부가 감소되도록 유기 층 증착 스테이션에 의해 형성된 공간의 적어도 일부를 냉각하는 것을 포함한다. 예로서, 유기 층 증착 스테이션에 의해 규정된 공간과 열적 소통상태로 칠러가 배치된다. 가스가 침투할 수 있는 스테이션 사이의 흐름 경로 영역을 감소시킴으로써, 인접 스테이션을 가로지른 증기상 오염물의 전달을 저하시키도록 배플이 사용될 수 있다. 추가 단계는 무기 재료를 증착하는 단계 이전에 기판 위에 무기 마스크를 배치하는 것 및 유기 재료를 증착하는 단계 이전에 기판 위에 유기 마스크를 배치하는 것을 포함할 수 있다. 침출 발생 및 관련된 모세관 현상을 감소시키기 위해, 마스크는 언더컷 마스크를 차폐하도록 적층될 수 있거나, 유기 마스크가 경화 단계 이전에 제거될 수 있다. 경화 이전의 마스크의 제거는 또한 유기 재료의 가장자리를 가리는 마스크를 제거함으로써 경화 속도를 향상시킬 수 있다. 잉여 유기 재료의 이주를 제어하는 것은 유기 층 증착 스테이션내의 공간의 적어도 일부를 냉각하여 유기 층 증착 스테이션내에 증기 상으로 잔류하는 잉여 유기재료의 감소를 실행하는 것을 포함한다. 칠러는 냉각을 실행하기 위해 유기 층 증착 스테이션에 의해 규정된 공간과 열적 소통 상태로 배치될 수 있으며, 추가 단계는 하우징의 상류에 제 1 어큐물레이터를 배치하는 것, 하우징의 하류에 배치된 제 2 어큐물레이터를 배치하는 것, 및 어큐물레이터 중 적어도 하나의 내부로 유기 재료를 증착하는 단계로부터 발생하는 기판상의 온도를 감소시키도록 구성된 디바이스를 통합시키는 것, 유기 재료를 경화하는 것 및 무기 재료를 증착하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 기판상에 배치된 대상물을 봉입하는 방법이 개시된다. 봉입 툴은 전술된 양태에 따라 구성된다. 대상물 봉입 단계는 하우징내에 그에 디바이스가 장착되어 있는 기판을 탑재하는 단계, 하우징내에 적어도 부분적인 진공을 제공하는 단계, 무기 재료를 무기 층 증착 스테이션내로 도입하는 단계, 무기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계, 유기 층 증착 스테이션내로 유기 재료를 도입하는 단계, 분리된 유기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계, 잉여(즉, 비증착) 분리 유기 재료로 인한 유기 층 증착 스테이션내의 오염을 감소시키기 위해 유기 층 증착 스테이션내의 잉여 유기 재료를 격리시키는 단계 및 증착된 유기 재료를 경화하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 유기 및 무기 재료 증착 단계는 적어도 1회 반복되며, 2개 층에 대응하는 재료가 소정의 교번적 순서로 수행될 수 있다. 유기 재료는 비제한적으로 진공 플래시 증발을 통해 유기 층의 증발을 촉진할 수 있는 증기 형태로 유기 층 증착 스테이션내로 도입될 수 있다. 증착되지 않은 유기 재료의 증기 형태의 적어도 일부가 응결하도록 유기 층 증착 스테이션의 적어도 일부를 냉각시킴으로써, 증착되지 않은 유기 재료의 적어도 일부를 격리시키는 단계가 실행될 수 있다. 유기 재료는 단량체 같은 폴리머 전구체일 수 있으며, 무기 재료는 세라믹일 수 있다. 이들 재료 선택은 또한 전술된 양태 중 소정의 것에 추가로 적용될 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 기판의 연속적 웨브상에 다층 코팅을 증착하기 위한 롤-투-롤 디바이스(100)가 도시되어 있다. 기판의 웨브(110)는 분배 릴(120) 위로 통과하여 제 1 유기 층 증착 스테이션(125), 경화 스테이션(130), 무기 층 증착 스테이션(135), 제 2 유기 층 증착 스테이션(140) 및 경화 스테이션(145)을 지나 권취 릴(150)상으로 통과한다. 선택적으로, 디바이스(100)는 유기 층과 기판(110) 사이의 접착을 향상시키기 위해 하나 이상의 표면 처리 디바이스(플라즈마 소스(155) 같은)를 포함할 수 있다. 디바이스(100)의 내부는 단일 챔버(160)를 형성한다. 공통 진공은 상술된 구성요소 모두 사이에 존재한다. 한가지 공통적으로 사용되는 프로세스인 폴리머 다층(PML) 프로세스에서, 제 1 및 제 2 유기 층 증착 스테이션(125, 140)에서 사용되는 유기 전구체는 유기 전구체가 진공 챔버(160)내로 도입될 때, 증발하고, 그후, 그 위에서의 응결을 위해 상대적으로 차가운 기판(110)으로 지향되도록 플래시 증발된다. 증기 상의 형성(증발)은 가열 및 전구체의 표면적의 증가를 통해 달성되며, 후자는 수 배수의 크기만큼 전구체 표면적을 증가시키는 다수의 미소 액적으로의 분무화에 의한 것이 적합하다. 표면적의 현저한 증가와 동시에 액적의 진공 환경내로의 도입이 이루어진다. 여기에 참조문헌으로 포함되어 있는 U.S. 특허 4,722,515는 유기 전구체 재료의 증발을 실행하기 위한 가열, 분무화 및 증발 환경의 사용을 예시한다. 선택적으로, 상술한 증발시, 부가적인 가열(열 입력)은 열원상으로의 분무기로부터의 유출물의 충돌로부터 초래될 수 있다. 플래시 증발이라 지칭되는 이 프로세스는 역시 여기에 참조문헌으로 포함되어 있는 U.S. 특허 4,954,371에서 추가로 고려되어 있다. 응결된 액체는 평탄화하는 경향을 가지며, 따라서, 기판(110)의 고유한 조도의 현저한 부분을 제거한다.
다음에 도 2를 참조하면, 종래 기술의 클러스터 툴 시스템(200)이 도시되어 있다. 클러스터 툴 구조에서, 이송 스테이션(205)은 각 스테이션에 고유한 재료가잔여 증착 스테이션으로 침투하지 않도록 모든 증착 스테이션(210, 220, 230)에 공통적이다. 예로서, 기판(미도시)의 불연속 시트가 원하는 마감 제품이 획득될 때까지, 이송 스테이션(205)과 제 1 유기 층 증착 스테이션(210), 무기 층 증착 스테이션(220)과 제 2 유기 층 증착 스테이션 사이에서 순차적으로 라우팅된다. 별개의 진공(미도시)이 증착 스테이션 각각상에 부여된다. 이 접근법은 증착된 제제가 잘못된 시간 또는 위치에 도입될 기회를 감소시키며, 따라서, 비교적 교차 오염이 없는 최종 제품을 증진하지만, 이렇게 하는 것은 시간 및 제조 비용을 현저히 증가시킨다.
다음에 도 3을 참조하면, 본 발명은 시트 기판(6)과 다층 침투 내성 코팅(9) 사이에 환경적으로 민감한 디바이스(90)를 봉입하기 위해, 또는, 시트 기판(6)상에 직접적으로 코팅(9)을 급속히 증착하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 환경적으로 민감한 디바이스(90)는 OLED일 수 있다. 시트 기판(6)은 시트당 하나 이상의 환경적으로 민감한 디바이스(90)를 수용하도록 구성될 수 있다. 또한, 시트 기판(6)은 가요성 또는 강성중 어느 하나 일 수 있으며, 가요성 기판은 폴리머, 금속, 종이, 직물, 가요성 시트 유리 및 그 조합을 비제한적으로 포함하고, 강체 기판은 세라믹, 금속, 유리, 반도체 및 그 조합을 비제한적으로 포함한다. 도시된 실시예에서, 시트 기판(6)은 유리로 이루어지지만, 봉입 디바이스는 또한 막 및 디바이스(90) 사이에 배리어가 배치될 수 있는 플라스틱 막 지지부(폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 같은)상에 배치될 수도 있다. 다층 코팅(9)을 구성하는 층은 유기층(9A), 유기 층(9A) 위에 적층될 수 있는 무기 층(9B)이며, 각 유기 층(9A)은 다른 유기 층과 동일 또는 다른 재료로 이루어질 수 있으며, 이는 무기 층(9B)에 대해서도 진실이다. 무기 층(9B)은 환경적으로 민감한 디바이스(90)에 보호를 제공하기 위해 사용되며, 유기 층(9A)은 균열 또는 유사한 무기 층(9B) 내의 결함의 형성을 둔화 또는 기타의 방식으로 억제한다. 유기 층(9A)은 일반적으로 약 1000-15,000Å 두께이고, 무기 층(9B)은 일반적으로 약 500Å의 두께이지만, 보다 두꺼울 수 있다. 예로서, 디바이스 봉입을 수반하는 상황에서(도면에 도시된 바와 같이), 최초 증착 무기 층(9B)은 보다 완전한 봉입을 획득하기 위해 비교적 두꺼운 층(1000Å 이상 같은)으로서 적용될 수 있다. 본 기술의 숙련자는 본 도면이 다양한 층을 부각시키기 위해 단순화된 방식으로 도시되어 있으며, 도면은 실제 층 두께 또는 수에 반드시 비례하는 것은 아니라는 것을 인지할 것이다. 유기 및 무기 층(9A, 9B)의 수는 커버리지 및 침투 저항 요구에 따라 사용자 선택될 수 있다.
유기 층
상술된 균열-둔화 기능을 수행하는 것에 부가하여, 유기 층(9A)은 무엇보다도 평탄화를 제공하기 위해 보다 두껍게 이루어질 수 있다. 또한, 층(9A)은 하층 기판 또는 디바이스의 열적 격리를 제공할 수 있으며, 무기 층(9B)의 후속 증착과 연계된 열 입력을 감소시키는 데 유용하다. 보다 소수의 보다 두꺼운 층 위의 교번적 불연속 층으로부터 코팅을 수행하는 장점은 단순한 이중화에 의해 설명될 수 있으나, 그러나, 또한, 벌크 구조에서 고유하지 않은 개선된 배리어 특성을 가지는 제 1 무기물(9B)상에 최초 증착된 순차 증착 무기층(9B) 및 유기 층(9A)의 핵형성의 결과일 수도 있다.
증발 기술에 기초한 유기 층(9A)의 중합, 교차 결합, 경화를 개시하기 위한 다양한 플라즈마 기반 접근법이 존재한다. 한가지 접근법은 글로우 방전 플라즈마를 형성하기 위해 하전 캐소드/아노드 조립체를 통한 플래시 증발 유기 재료를 통과시키는 것에 기초한다. 글로우 방전 플라즈마내에서, 부분적으로 이온화된 가스가 기판(6)에 충돌하도록 사용된다. 가스내의 반응 종은 그 위의 코팅(9)의 층 또는 기판(6)상으로 화학적으로 증착된다. 그후, 유기 재료는 플라즈마 형성으로부터 초래하는 하전 종에 의하여 개시되는 중합 반응에 의해 자체 경화하는 유기층(9A)을 형성하도록 응결된다. 이 접근법은 양자 모두가 여기에 참조로 포함되어 있는 US 특허 5,902,641 및 6,224,948에 의해 고려되었다. 이 접근법의 변형은 작용 가스내의 플라즈마 생성에 기초하며, 이 작용 가스는 그후 플래시 증발을 사용하여 증착된 유기 층으로 지향되고, 이 변형은 셋 모두가 참조로 여기에 포함되어 있는 US 특허 6,203,898 및 6,348,237과 US 특허 출원 공보 2002/0102361 A1에 의해 고려되었다. 유기 층(9A)을 형성하기 위해 적합한 유기 전구체는 중합 및/또는 교차 결합을 초래하는 반응을 가능하게 하도록 활성적 기능 그룹을 가지는 적어도 하나의 종을 포함한다. 이들 반응의 개시를 제어하고, 반응이 진공 환경내에서 발생하는 것이 적합하기 때문에, 추가 반응은 일반적으로 양호하다. 예시적인 추가 반응은 알킬 그룹(-O-CO-CR=CH2, 여기서, R은 일반적으로 H, CH3또는 CN)의 중합, 비닐 그룹(R1R2C=CH2, 여기서, 일반적으로, R1은 H이고 R2는 -O(산소 결합) 이거나, R1은방향체 또는 치환 방향체이고, R2는 H 또는 CH3)의 중합, 사이클로알리패틱 에폭시 그룹의 링 개방 중합 및 이소시아네이트(-NCO) 기능 종의 하이드록실(-OH) 또는 아민(-NH2) 기능 종과의 반응을 포함한다. 그러나, 반응의 용이성 및 가용성이 양호한 아크릴레이트 및 비닐 기능 재료 및 기타 재료도 사용될 수 있다.
적절한 유기 전구체에 통합된 반응 종은 적어도 하나의 기능 그룹을 보유하는 단량체(단일 구조/단일 유닛), 적어도 하나의 기능 그룹을 보유하는 올리고머(둘 내지 수개의 반복 유니트로 구성), 또는 적어도 하나의 기능 그룹을 보유하는 폴리머일 수 있다. 여기서 사용될 때, 단량체는 모노머릭이라 지칭되는 종을 포함하는 것을 의미하며, 용어 올리고머 및/또는 폴리머는 마지막에 언급되는 것이 기능 그룹을 보유할 때, 올리고머릭, 폴리머릭, 프리폴리머, 노발락, 부가 화합물, 수지라 지칭되는 종을 포함하는 것을 의미한다. 반응 종(즉, 모노머, 올리고머 또는 폴리머)은 둘 이상의 유사 또는 다른 기능 그룹을 보유할 수 있으며, 적절한 전구체는 둘 이상의 이들 반응 종을 포함할 수 있다. 예로서, 이들은 둘 이상의 모노머릭 종, 올리고머릭 종과 조합된 하나 이상의 모노머릭 종 또는 폴리머릭 종과 조합된 하나 이상의 모노머릭 종으로 구성될 수 있다. 본 기술의 숙련자는 조합에 사용될 수 있는 반응 종의 수 및 특징이 설정 제한을 받지 않는다는 것을 인지할 것이다. 부가적으로, 유기 전구체는 중합가능성 및/또는 교차 결합성이 아닌, 액체 또는 고체인 하나 이상의 종을 포함할 수 있다. 예는 UV 노광에 응답하여 자유 라디칼-기반 반응(중합 포함)을 유도하는 자유 라디칼을 생성하기 위해 쪼개지는 종인 상술한 광개시자를 포함한다. 고체일 때, 이들 종은 분산체, 콜로이드성 분산체 또는 용액으로 존재할 수 있지만, 무기 또는 유기 종의 염 같이 본질적으로 이온성일 수 있다. 액체일 때, 비 반응 종은 유제로서, 콜로이드로서 또는 혼화성 콤포넌트로서 존재할 수 있다.
US 특허 5,260,095, 5,395,644 및 5,547,508(여기에 참조로 포함됨)에 의해 기술된 액체 다층(LML) 프로세스는 PML의 플래시 증발 기반 접근법에 사용되는 동일한 유기 재료의 수를 채용하는 것으로서 전술된 PML 프로세스와 일부 유사하지만, 플래시 증발을 경유하여 사용될 수 없는 보다 높은 분자량 재료의 범위에서 추가로 동작할 수 있다. 실제로, LML 프로세스는 플래시 증발 유기체를 응결하고, 그후 경화(중합)를 유도하는 PML 접근법과는 대조적으로 표면에 액체 재료를 적용하고, 그후, 경화(중합)를 유도하는 것을 수반한다.
무기 층
도면에 도시된 무기 층(9B)은 디바이스(90)의 상면상으로, 이미 시트 기판(6)상에 있는 유기 층(9A) 상으로 또는 시트 기판(6)의 표면 상으로 진공 증착될 수 있는 세라믹 층일 수 있다. 무기 층(9B)을 위한 진공 증착 방법은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 증발, 승화, 전자 사이클로트론 공진-플라즈마 강화 기상 증착 및 그 조합을 비제한적으로 포함한다. 그후, 배출된 원자는 그 경로내에 배치된 기판상에 충돌하고, 그에 의해, 기판 표면상으로의 캐소드 재료의 증착을 초래한다. 스퍼터링 디바이스는 캐소드 표면을 향해 가스 이온을 가속하기 위해 전기 및 자기장 양자 모두를 사용한다. 캐소드 재료를 통해 자기장을 통과시킴으로써 개선된 증착율이 달성될 수 있다. 또한, 인접 자석의 고정된 존재에 의해 생성되는 음극 재료의 연소를 회피하기 위해, 자석은 타겟 캐소드에 대하여 이동(회전 같이)된다. 이 사상의 특정 개선은 고정된 자석 둘레로 회전하는 원통형 튜브를 포함하며, 따라서, 캐소드 재료의 비교적 균일한 소모를 증진시킨다. 반응 기능을 추가함으로써, 스퍼터링 디바이스(회전형 원통형 디바이스를 포함)가 세라믹 및 관련 비금속 재료를 증착하기 위해 사용될 수 있고, 스퍼터링된 재료의 비도전성 층의 누적의 제어는 증착 동안 발생할 수 있는 프로세스 파라미터의 표류를 회피하게 한다. 회전 스퍼터링은 여기에 참조문헌으로 전문이 통합되어 있는 U.S. 특허 6,488,824 B1에서 고려되었다.
스퍼터링은 반응성(세라믹 또는 금속의 산화물 및 질화물 같은 유전성 재료의 경우), 또는 비반응성(금속이 증착되는 경우)일 수 있다. 반응성 스퍼터링에서, 금속 이온은 스퍼터 소스(캐소드)로부터 생성되고, 순차적으로 반응성 대기내에서 기판상에 증착된 금속 콤파운드로 변환된다. 반응 가스로서의 산소의 사용은 금속 산화물의 층의 증착을 초래하며, 반응 가스로서 메탄 같은 탄소 소스나 질소의 사용은 각각 금속 탄화물 또는 금속 질화물의 층의 증착을 초래하며, 반응성 가스 혼합물은 보다 복잡한 층을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 세라믹 타겟이 기판(6)상으로 RF 스퍼터링될 수 있다. 어느 한 경우에, 불활성 작용 가스는 일반적으로 아르곤이다. 일 형태에서, 스퍼터링된 세라믹 층(9B)은 Al2O3일 수 있으며, 그 이유는 그 쉬운 가용성 및 공지된 증착 파라미터 때문이다. 그러나, 다른 적절한 증착 프로세스(상술한 열적 증발 같은) 및 다른 무기 층 재료(상술한 비산화물 MgF2및 LiF 같은)가 사용될 수도 있다는 것을 인지하여야 한다. 유기 층(9A)에서와 같이 디바이스 봉입을 수반하는 상황에서, 이 제 1 증착 층(9B)은 보다 높은 품질의 봉입을 획득하기 위해 비교적 두껍게(1000Å 이상 같이) 적용되고, 실질적으로 증착된 배리어 적층체가 봉입된 디바이스를 위해 필요한 환경적 보호를 제공할 수 있다. 반응성 또는 비반응성 스퍼터링 중 어느 하나가 시트 기판(6) 또는 환경적으로 민감한 디바이스(90)상의 무기 층(9B)의 증착을 촉진하기 위해 사용될 수 있지만, 반응성 접근법은 이 기술이 보다 높은 증착율 및 보다 양호한 배리어를 위한 밀집된 막을 제공하기 때문에 적합하다. 비 반응성 프로세스는 봉입되는 대상물에 대한 손상에 관련하여 유리할 수 있다. 예로서, 환경적으로 민감한 디바이스(90)가 상술한 OLED인 경우에, 반응성 가스의 영향으로부터 그 상부 캐소드 층을 보호할 필요가 있을 수 있다. 증착 대상 표면에 대한 증착 소스의 근접도는 상술된 증착 접근법이 사용되는 부분에서 결정된다. 예로서, 발명자는 둘 사이의 약 6인치 스퍼터 간격이 양호한 결과를 생성한다는 것을 발견하였다. 일반적으로, 표면이 소스에 보다 근접할 수록, 증착율이 보다 높아지고, 표면과 소스가 너무 근접한 경우에 표면상에 높은 열 누적이 발생하는 절충이 이루어진다. 근접도에 부가하여, 소스에 대한 표면의 배향(예로서, 위이든 아래이든)은 봉입되는 디바이스의 유형에 의존한다. 상향 증착은 과거에 보다 많이 사용되어 왔으며, 그 이유는 열적 증발이 일반적으로 상향 지향 현상이기 때문이다. 기판이 큰 경우, 하향 또는 측향 증착이 대신 적합할 수 있다. 다양한 증착 프로세스를 위한 에너지 입력은 또한 다수의 형태일 수 있으며, 반응성 또는 비반응성 방법이 사용되는지 여부 같은 다른 증착 고려사항과 상호작용할 수 있다. 예로서, 역방향 바이어스 펄스를 가지는 직류(DC) 입력이 현재 Al2O3층과 공존할 수 있으며, 비교적 단순하고, 높은 증착율을 제공한다. 또한, 특히, 아크형성이 회피되고, 순수 금속의 비교적 고속 증착율이 필요하지 않은 상황에서 교류 전류(AC) 또는 라디오 주파수(RF) 같은 세라믹 및 관련 유전체 재료를 증착하기 위한 다른 가능한 에너지 소스가 존재한다.
다음에, 도 4a를 참조하면, 본 발명의 양태에 따라 시트 기판(6)상에 다층 코팅을 증착하기 위한 직렬 봉입 툴(2)이 도시되어 있다. 기단 단부(2A) 및 말단 단부(2B)를 가지는 봉입 툴(2)은 그 내부가 배기될 수 있는 증착 하우징(3)을 포함한다. 증착 하우징(3)은 유기 층 증착 스테이션(10), 경화 스테이션(20), 무기 층 증착 스테이션(30) 및 마스크 스테이션(60)을 집합적으로 형성하며, 이들 네 스테이션은 단일 진공하에서 동작한다. 증착 하우징(3) 내측의 스테이션(10, 20, 30 및 60) 사이의 공통 진공을 보증하기 위해 인접 스테이션 사이의 개구가 그들 사이에 개방 흐름 경로를 형성하도록 함께 결합된다. 여기서 사용될 때, "결합"은 서로 연결되지만, 직접 연결될 필요는 없는 콤포넌트를 지칭한다. 본 내용에서, 함께 "결합된" 두 부재 사이의 장비의 개입 부재는 동일한 연결성이 존재하는 한 결합 배열이 없을 수 있다.
도시된 봉입 툴(2)의 구성은 원하는 수의 증착 층을 달성하기 위해, 유기 층 증착 스테이션(10), 경화 스테이션, 무기 층 증착 스테이션(30) 및 마스크 스테이션(60)을 통한 다수회의 양방향 여정을 거친 시트 기판(6)의 전후 왕복을 수반한다. 보다 상세히 후술될 바와 같이, 봉입 툴(2)은 또한 필요한 수의 층이 시스템의단일 통과에서 증착될 수 있도록 단방향 디바이스로서 구성될 수도 있다. 무기 층 증착 스테이션(30)은 무기 층(9B)을 증착하기 위한 증착 챔버(32)를 포함하며, 그 세부사항은 상술되어 있다. 유기 층 증착 스테이션(10)은 제 1 이주 제어 챔버(12), 유기 층(9A)을 증착하기 위한 증착 챔버(11) 및 제 2 이주 제어 챔버(14)를 포함한다. 기판의 온도 제어는 유기 층(9A)을 구성하는 재료의 이주 제어가 달성될 수 있는 한가지 방식이다. 유기 층 증착 단계가 기판 온도(특히, 상승된 기판 온도)에 매우 민감하여, 보다 찬 기판이 보다 많은 유기 전구체를 균일 및 신속하게 응결시키기 때문에, 기판 냉각에 특정 중요성이 부여될 수 있다. 이를 위해, 냉각(예로서, 이주 제어 챔버(12, 14)내에 배치된 칠러 또는 열적 질량체 형태)이 기판(6) 및 코팅(9)과 그 위의 환경적으로 민감한 디바이스(90)를 과가열로부터 유지하기 위해 증착 경로를 따라 도입될 수 있다. 이 냉각은 봉입 툴 하드웨어 충돌을 회피하기 위해 인접 스테이션으로의 소정의 유기 전구체 증기의 분산을 최소화한다. 부가적으로, 시트 기판(6)이 다음 스테이션으로 이동하기 이전에, 잉여 유기 전구체 증기의 양을 감소시킴으로써, 봉입 툴(2)은 후속 코팅 층이 오염되는 가능성의 동시 감소를 실행한다. 냉각제(사이클로제닉 등) 공급 관(미도시)은 공급 튜브가 시트 기판(6)의 상단 및 저면 위에 냉각 유체(액체 질소 같은)를 분산시킬 수 있도록 제 1 이주 제어 챔버(12)에 칠러(미도시)를 연결한다. 공급 튜브는 공급부 및 반환부를 갖는다. 냉각제는 진공으로부터 격리된다.
부가적으로, 사이클 퍼지가 공급 경계면 섹션의 오염을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 유기 층 증착 스테이션(10)의 기단 및 말단 측에 배치된 배플(15)은증착된 국지화된 공간내의 기상 유기 전구체를 추가로 포함한다. 배플(15)은 또한 이탈 증기 분산으로부터 다양한 스테이션의 연속적 입구 및 출구에 의해 형성된 개방 흐름 경로를 부분적으로 차폐하도록 다른 스테이션에 추가될 수도 있다. 흐름 경로는 스테이션 사이의 공통 진공이 손상되지 않는 것을 보증하기에 충분히 개방된다. 증착 프로세스가 완료되고 나면, 시트 기판(6)은 위의 제 1 이주 제어 챔버(12)와 연계하여 설명된 바와 유사한 제 2 이주 제어 챔버(14)내로 진행한다.
경화 스테이션(20)은 유기 층 증착 스테이션(10)내에 증착되어 있는 유기 층(9A)을 경화시키도록 구성된다. 유기 층(9A) 경화시, 부가적인 층이 증착될 수 있다. 경화 또는 교차 결합은 전자 빔(EB) 소스에 대한 노출에 의해 또는 상술된 광개시자가 유기 전구체내에 포함되어 있을 때, 자외선(UV)에 대한 노출에 의해 개시될 수 있는 자유 라디칼 중합으로부터 초래한다. 디바이스(90)가 기판(6)상에 배치되는 것 같은 특정 증착 시나리오에서, UV의 사용은 EB에 비해 적합하며, 그 이유는 EB 소스가 아닌 응결된 층을 경화시키기 위해 UV 노광에 의존하는 것이 보다 유해한 EB 노광의 충격에 대한 고려사항을 피하는 것을 돕기 때문이다. 예로서, EB 노광은 하층 디바이스(90)상에서 수 킬로 전자 볼트(keV)에 달할 수 있다. 본 기술의 숙련자는 UV 노광에 기초한 중합(교차 결합)이 자유 라디칼 메카니즘에 한정되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 카토닉 중합 메카니즘을 가능하게 하는 카토닉 개시자(소위 로위스 산, 브론스테드 산, 오늄 염 등)를 자유롭게하는 광개시자가 존재한다. 플래시 증발과 조합하여 이들 경화 메카니즘을 사용하는 것은 여기에 참조문헌으로 포함된 US 특허 출원 공보 2002/0156142 A1에 고려되어 있다. 카토닉중합은 자유 라디칼 중합에 이상적으로 사용되지는 않지만, 여전히 부가적인 중합체로 고려되는 비닐 기능 및 사이클로알리패틱 에폭시 기능 유기 재료의 많은 일족의 사용을 용이하게 한다.
마스크 스테이션(60)은 무기 마스크 배치 디바이스(65) 및 유기 마스크 배치 디바이스(67)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 얇은 카드형 마스크를 시트 기판(6)상에 증착된 환경 민감성 대상물(90)에 중첩배설한다. 이 마스크는 전기 접점 같은 기판의 선택된 영역(90)상으로의 유기 층(9A)의 증착을 방지하며, 무기 층(9B) 및 유기 층(9A) 사이의 중첩 관계를 규정(제어)하기 위해 사용될 수 있고, 이런 관계는 에지 밀봉 설계에 유리하다. 유기 마스크 배치 디바이스(67)의 경우에, 중첩배설된 마스크는 증착된 유기 층(9A)의 일부의 선택적 노광 및 순차적 경화를 허용하도록 추가로 사용될 수 있다. 무기 층(9B)의 증착에서, 마스크의 부분은 그들이 소스 캐소드와 코팅 대상 기판 사이에 배치되며, 소스에 대하여 노출된 기판의 영역을 제한(규정)하기 위한 마스크로서 작용하기 때문에, 차폐부로서 작용함으로써 가열 및 미립자 물질로부터 환경적으로 민감한 대상물(90)(OLED 캐소드 같은)의 보호를 실행할 수 있다.
봉입 툴(2)의 기단 단부(2A)는 기판(6)의 로딩 및 언로딩을 위한 것 같은 분위기 외부 환경에 대한, 또는, 상류나 하류 장비에 대한 하우징(3)의 증착 스테이션의 경계면을 허용하도록 어큐물레이터(40)로서 구성될 수 있다. 어큐물레이터(40)는 곧 처리될 하나 이상의 기판(6)을 위한 대기 스테이션으로서 작용하며, 안정하고, 비교적 격리된 환경을 제공하고, 이는 예로서, 온도 및 분위기 동요 감소가 실행되어 증착 프로세스의 전체 품질을 향상시킬 수 있게 한다. 어큐물레이터(40)는 입구(40A) 및 입구(40A)로부터 이격된 출구(40B)를 포함한다. 어큐물레이터는 기판(6)이 어큐물레이터(40)내에 탑재되고 나면, 분위기 환경으로부터의 적어도 부분적인 격리가 개시될 수 있도록 격리 밸브(17)에 의해 형성된 격리 챔버(4)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 진공 및 열적 제어가 어큐물레이터(40)내에 형성될 수 있다. 열적 감소는 하나 이상의 불연속 위치에서 기판(6)과 접촉 또는 그에 인접 배치된 열적 질량체 히트 싱크에 의해 달성되거나, 냉각된 유체(액체 질소 같은) 시스템에 의해 달성될 수 있다. 이들 히트 싱크는 증착 프로세스 동안 기판을 냉각시키고, 다양한 증착 스테이션으로 기판이 진입하기 이전에 기판(6)의 온도를 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
기판(6)의 적어도 부분적인 환경적 격리를 지원하는 것에 부가하여, 어큐물레이터(40)는 또한 기판(6)에 대한 유기 층(9A) 또는 무기 층(9B) 중 하나의 접착을 향상시키기 위해 하나 이상의 표면 처리 챔버를 포함할 수도 있다. 표면 처리 챔버(19)는 플라즈마 에너지(글로우 방전) 소스일 수 있으며, 따라서, 불활성 작용 가스, 반응성 작용 가스 또는 조합을 사용할 수 있다. 플라즈마를 생성하기 위한 에너지 소스는 RF, AC 및 DC로부터 도입될 수 있으며, 내부에 코팅된 다양한 구성요소를 가질 수 있는 유기 오염물을 제거하기 위해, 플라즈마가 원격지에서 생성되어 전달되는 경우에, 하류 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 증가된 친수성 거동이 동반되는 증가된 표면 에너지를 유발하는 처리는 기판과 최초 형성 층 사이의 접착을 향상시키며, 그에 의해, 그 사이의 보다 양호한 결합의 형성을 가능하게 한다.상술된 PET 막 같은 가요성 기판을 수반하는 상황에서, 막 유연성 및 오염물 감소의 부가적인 증진도 표면 처리에 의해 가능하다. 이는 이들 오염물(일반적으로 저 분자량 종의 형태)이 이주성이고, 따라서, 다른 층으로 분산할 수 있기 때문에 중요하다. 부가적으로, 무기 층은 순차 증착된 유기 층과의 향상된 접착을 실행하도록 처리될 수 있다. 봉입을 위해, 다층 코팅의 무기 층의 표면만을 처리하는 것으로 충분하다. 이는 접착에 대한 개선이 유기 층의 표면이 아닌 무기 층 표면을 처리함으로써 발생한다는 본 발명자의 믿음에 기초한다. 제 2 어큐물레이터(50)는 봉입 툴(2)의 말단 단부(2B)를 형성할 수 있다. 어큐물레이터(40)의 모든 특징을 소유할 수 있지만, 이 어큐물레이터는 보다 단순하게 하나 이상의 기판(6)의 대기 상태 오염 및 선택적인 온도 제어 및 반환을 제공하는 것이 적합하다.
어큐물레이터(40)내에 기판(6)을 위하여 적절한 환경적 조건이 형성되고 나면, 기판(6)은 컨베이어를 따라 하우징(3)으로 이송되고, 여기서, 증착 전략에 의존하여, 다층 코팅(9)의 층(9A, 9B)이 증착된다. 예로서, 열한개의 층 코팅(9)이 여섯개의 무기 층(9B) 사이에 개재된 다섯개의 유기 층(9A)으로부터 형성될 수 있다. 또한, 유기 및 무기 층(9A, 9B)의 교번하는 층이 이어서 배치될 수 있는 기판(6)상의 최초 층으로서 무기 층(9B)을 증착하는 것이 적합할 수 있다. 대조적으로, 순서를 반전하여 기판(6)상에 최초층으로서 유기 층(9A)을 갖는것이 적합할 수 있다. 비록, 일 측면 구조로 도시되어 있지만, 유기 층 증착 스테이션(30)은 기판의 2 측면 처리를 제공하도록 구성될 수 있다.
다음에, 시트 기판(6)은 다층 코팅(9)의 유기 층(9A)을 수용하도록 유기 층증착 스테이션(10)내의 증착 챔버(11)로 이동한다. 유기 층(9A)은 PML 같은 증발 처리를 경유하여 증착되는 것이 적합하며, 여기서, 전구체 재료는 액체 용액, 고체 분산물을 가지는 액체 또는 액체 비혼합성 혼합물을 가지는 액체의 형태일 수 있다. 증발은 유기 층 전구체 재료의 연속적 흐름을 전구체의 분해 온도 및 중합 온도의 진공 환경내로 공급하고, 전구체를 액적의 연속적 흐름으로 연속적으로 분무화하며, 전구체의 비등점 이상의 온도이지만 열분해 온도 미만의 온도를 갖는 가열된 챔버내에서 연속적으로 기화함으로써 수행될 수 있다.
시트 기판(6)이 봉입 툴(2)의 말단 단부(2B)의 어큐물레이터(50)에 도달하고 나면, 이는 이어서 유기 층 증착 스테이션(10)내에 배치되어 있던 유기 층(9A)을 경화시키기 위해 경화 스테이션(20)을 통과하도록 반대 방향으로 보내질 수 있다. 유사하게, 이런 구조는 시트 기판이 단순하게 유기 층 증착 스테이션(10), 경화 스테이션 및 무기 층 증착 스테이션(30)에 의해 형성되는 배출 콤포넌트를 반대 순서로 통과하도록 반환될 수 있기 때문에 다층 코팅(9)의 부가적인 층(9A, 9B)의 증착을 위한 축약적 시스템을 형성한다. 시트 기판(6)은 다층 코팅(9)의 층(9A, 9B)의 적절한 수 및 유형을 받아들이기 위해 필요한 횟수로 봉입 툴(2)을 통해 이동할 수 있다. 봉입 툴(2)은 또한 긁힘 내성 코팅, 비반사 코팅, 지문 방지 코팅, 정전기 방지 코팅, 도전성 코팅, 투명 도전성 코팅 및 기타 기능층을 비제한적으로 포함하는 시트 기판(6)상의 부가적인 코팅을 증착하기 위해 다른 증착 스테이션(미도시)을 포함할 수도 있다. 다층 커버리지의 적절성의 지표를 제공하기 위한 것 같은 품질 제어 목적을 위해 사용될 수 있는 테스팅(또는 측정) 챔버(8)(추후 도시됨)를포함하는 부가적인 장비가 봉입 툴(2)에 연결될 수 있다. 예로서, 칼슘 기반 조정자 샘플이 본 발명의 장치를 경유하여 적용된 다층 코팅의 산소 및 물 투과성 테스트를 지원하기 위해 생성될 수 있다. 이런 부가적 증착 스테이션(존재시)은 어큐물레이터(50)의 상류 또는 하루 중 어느 한쪽에 포함될 수 있다.
개별 콘트롤러(70A-70N)로 구성되는 제어 시스템(70)은 열적, 운동 및 유틸리티 제어와 유기층 및 무기층의 증착 순서를 포함하는 프로세스 파라미터를 지정하기 위해 사용된다. 예로서, 열적 제어(70D)는 기판(6)을 냉각하기 위해 어큐물레이터(40)내의 열적 제어 디바이스에 연결된 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있고, 열적 제어(70F, 70H)는 이주 제어 챔버(12)의 오염 감소 디바이스를 동작시키기 위해 사용될 수 있다. 운동 제어(70M)는 봉입 툴(2)을 따른 컨베이어(7)에 의해 이송되는 동안 기판(6)의 위치를 추적하는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다. 유틸리티 제어(70N)는 전력, 프로세스 가스, 진공, 압축 공기, 냉각된 물을 개별 스테이션에 제공하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다. 유사하게, 공장 제어는 재료 관리 및 프로세스 상태를 위한 외부 시스템과 인터페이스연결된다. 인간 기계 인터페이스(HMI)는 제어 패널, 컴퓨터, 소프트웨어, 스크린, 키보드 마우스 및 시스템을 조작자가 운용할 수 있게 하는 관련 장비이다. 제어 시스템(70)은 특정 봉입 또는 배리어 증착 구조를 수용하기 위해 소정의 순서로 시트 기판(6)(그리고, 존재시, 봉입되는 그 위의 소정의 환경 민감성 디바이스(90))을 왕복시킬 수 있다.
다음에, 도 4a와 연계하여, 도 4b를 참조하면, 단일 유기 층 증착 스테이션(10)을 포함하는 봉입 툴(2)을 횡단하는 2층 코팅(9)의 양호한 증착 순서를 예시하는 16개의 단순화된 단계가 도시되어 있으며, 도시된 디바이스는 기판의 두 배치(6A, 6B)를 동시에 처리할 수 있다. 하우징(3)의 대향 단부에 배치된 어큐물레이터(40, 50)를 가지는 도 4a에 도시된 봉입 툴(2)의 구조는 기판(6)이 다층 코팅(9)의 구축을 위한 필요에 따른 횟수 만큼 봉입 툴(2)을 통하여 양방향 경로로 라우팅될 수 있게 한다. 봉입 툴(2)의 말단 단부(2B)에 배치된 제 2 어큐물레이터(50)를 가짐으로써, 기판(6)의 다수의 배치가 동시에 탑재 및 처리될 수 있다. 본 기술의 숙련자는 도 4a 및 도 5a의 툴에서 동시에 처리될 수 있는 배치의 수는 그 수가 2개인 것이 적합하지만, 본 디바이스는 부가적이 어큐물레이터 및 관련 격리 용기(어느것도 도시되지 않음)가 배치 처리량을 향상시키기 위해 현존하는 툴에 결합될 수 있기 때문에 이에 한정되지 않는다는 것을 인지할 것이다.
동작의 단계 1에서, 시트 기판(6)의 제 1 배치(6A)가 기단 단부(2A)에서 어큐물레이터(40)내에 탑재된다. 적절한 환경 조건이 어큐물레이터(40)내에 형성된 이후(온도 감소, 사전결정된 진공 레벨의 형성 또는 표면 처리 챔버(19)내의 표면 특성의 향상 같은), 시트 기판(6)이 순차적으로 유기 층 증착 스테이션(10)과 경화 스테이션(20)을 컨베이어(7)에 의해 지나쳐 마스크 스테이션(60)으로 이동된다. 시트 기판(6)을 수반하기 위한 팔레트(미도시)는 필요시, 2 측면 코팅 증착 같은 시트 기판(6)의 저면에 대한 다층 코팅의 층의 증착을 촉진하도록 그를 통한 구멍을 포함할 수 있다. 또한, 개방 팔레트가 기판이 보다 양호하게 냉각 판 및 관련된 열적 관리 디바이스에 "대면"할 수 있게 하여, 기판 열적 관리에 대한 냉각 판의 기여를 증가시킬 수 있다.
마스크 스테이션(60)에 도달시, 기판(6)은 먼저 무기 마스크 배치 디바이스(55)로부터 마스크를 받아들이며, 그후, 이는 무기 층(9B)을 수용하기 위해 무기 층 증착 스테이션(30)으로 이동(단계 2에 도시된 바와 같이)한다. 무기 층 증착 스테이션(30)으로부터 기판(6)에 적용되는 에너지(예로서, 발열 반응에 반응성 코팅을 적용하는 2킬로와트 펄스 DC 소스로부터 올 수 있음)는 기판의 온도를 현저히 상승시킬 수 있다.
이 온도 증가를 상쇄하기 위하여(그렇지 않으면, 후속 증착 단계에서, 유기 층(9A)을 수용하기 위한 기판의 기능에 부정적인 영향을 줄 수 있음), 기판은 단계 3에 도시된 바와 같이 어큐물레이터(50)내에 일시적으로 배치될 수 있으며, 여기서, 어큐물레이터(50)의 열적 제어 특징이 하우징(3)을 통한 반환 여정을 위한 배치(6A)의 기판 배치 및 온도 감소 양자 모두를 실행하도록 작동될 수 있다. 이 시점에서, 단계 4에 도시된 바와 같이, 제 2 배치(6B)가 봉입 툴(2)의 기단 단부에서 어큐물레이터(40)의 입구(40A)내로 도입될 수 있고, 배치(6A)로부터의 기판(6)이 역방향으로 횡단하여 후속 경화(미도시)를 갖는 유기 층 증착 스테이션(10)으로부터 유기 층 코팅을 받아들인다. 단계 5에서, 제 2 배치(6B)의 개별 기판(6)이 제 1 배치(6A)가 단계 2에서 했던 바와 동일한 층 증착을 받는다. 단계 6에서, 제 1 배치(6A)가 단계 2의 것을 반복하고, 증착 이후 어큐물레이터(50)내의 별개의 대기 공간으로 라우팅되며, 그래서, 제 2 배치(6B)와 혼합되지 않는다. 이 단계 이후, 제 1 배치(6A)는 코팅(9)의 무기-배설 제 1 유기/무기 층 쌍(9A/9B)을 갖는다. 이와 같이, 제 1 무기 층(9B)은 기부 쌍(제 1 유기 층(9A) 및 제 1 무기 층(9B)으로 구성)의 일부이며, 이는 하층 기판(6) 또는 디바이스(90)로부터 배리어 코팅을 분리 또는 격리시킨다. 단계 7에서, 배치(6A, 6B) 양자 모두는 어큐물레이터(50)내에 수납되고, 단계 8에서, 제 1 배치(6A)가 제 2 유기 층(9A)을 수용하며, 경화한다. 단계 9에서, 제 2 배치(6B)의 각 기판(9)이 단계 10에 도시된 바와 같이, 양 배치(6A, 6B)가 어큐물레이터(40)내에 저장될 때까지 유기 층(9A)의 제 1 증착을 받는다. 단계 11 이후, 제 1 배치(6A)는 기판(6)상에 배치된 코팅(9)의 제 1 유기/무기 층 쌍(9A/9B)을 갖는다. 완료 이후, 단계 12는 제 1 유기 층(9B)과 제 1 유기/무기 층 쌍(9A/9B)을 가지는 제 2 배치 기판(6B)을 배출한다. 단계 13은 단계 7의 것과 유사한 대기 상태이다. 단계 14는 어큐물레이터(40)의 출구(40B)를 통해 봉입 툴(2)을 벗어나는 제 1 배치(6A)로부터의 기판(6)을 도시한다. 단계 15(단계 4의 처리를 반복함)에서, 제 2 배치(6B)는 유기 층(9A)을 수용하고 경화를 받으며, 새로운 배치(6C)가 어큐물레이터(40)의 입구(40A)에 탑재된다. 단계 16은 어큐물레이터(40)내의 대기 상태의 제 2 및 제 3 배치(6B, 6C)를 도시한다. 상기 단계에 대한 변형이 가능하다는 것을 인지할 수 있을 것이며, 예로서, 보다 많거나 보다 적은 수의 층이 필요한 경우 봉입 툴(2)을 통과하는 횟수가 이에 따라 변할 수 있다. 본 기술의 숙련자는 기부 쌍의 순서(즉, 무기-배설)는 현재 사용중인 기판에 기초하여 현재 적합한 것이며, 본 시스템은 이런 접근법이 필요로하는 다른 기판 조성을 위하여 유기-최초 증착 전략을 제공하도록 구성될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
다음에, 도 4c를 참조하면, 도 4a의 봉입 툴과 기판(6)의 왕복을 도시하는플로우차트의 병치가 도시되어 있으며, 4-층 코팅을 생성한다. 이 경우, 무기(산화물) 마스크가 1회 적용될 수 있고, 이어서, 무기(산화물) 증착을 위해서만 유기 마스크를 적용(중첩배설)한다. 이 구조는 두개의 평탄한 마스크로부터 언더컷 마스크의 용이한 생성을 가능하게 한다.
다음에, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 봉입 툴(2)은 도 4a에 도시된 구조와 유사하게, 공통 진공하에서 동작할 수 있도록 다수의 유기 층 증착 스테이션(10)을 갖는다. 시스템의 이 변형이 여분의 콤포넌트를 포함하지만, 이는 다층 코팅(9)의 필요한 층 모두가 보다 소수의 통과로 증착될 수 있어서 처리량이 향상되도록 반복(미도시)되는 하우징(3)을 갖는 장점을 갖는다. 대안으로서, 충분한 하우징(3)이 병치되는 경우에, 기판(6)은 단방향으로 이동하도록 이루어질 수 있으며, 따라서, 더이상 반환 특징을 필요로 하지 않게 어큐물레이터(40, 50)를 단순화한다. 이런 스테이션 배열의 수 및 배열은 다층 코팅(9)내의 층의 필요한 구조에 의존하며, 이에 따라 구성될 수 있다. 봉입 툴(2)은 또한, 소정의 순서로 유기 및 무기 층(9A, 9B)을 증착하도록, 그리고, 다층 코팅의 하나 이상의 층상에 또는 시트 기판(6)상에 직접적으로 대상물을 배치하도록 구성될 수 있다. 예로서, 양호한 실시예는 이미 장착된 봉입 대상 대상물을 갖는 봉입 툴(2)내에 배치된 시트 기판(6)을 갖지만, 또한, 툴은 툴(2)내에 진입되고 나서 그 위에 대상물이 배치되도록 기판이 빈 상태로 봉입 툴(2)에 진입하도록 구성될 수도 있다. 또한, 도 4a에 도시된 바와 같은 툴(2)의 구조에서와 같이, 배플(15)이 사용되어 유기 층(9A)을 구성하기 위해 사용되는 재료의 이주를 감소시키도록 다양한 스테이션, 특히, 유기 층 증착 스테이션(10)에 걸쳐지도록 사용될 수 있다. 도 5b의 단순화된 단계는 부가적인 유기 층 증착 스테이션(10)을 고려하도록 변형된, 도 4b에 관련하여 전술된 것들과 유사하다.
다음에, 도 3과 연계하여 도 6을 참조하면, 도 4a의 봉입 툴이 모두 시트 기판(6)상에 OLED 같은 환경 민감성 디바이스(90)를 증착하기 위한 것인 제어 시스템(70) 및 외부 재료 취급 장치(80)에 연결된 상태로 도시되어 있다. 외부 재료 취급 장치(80)는 봉입 툴(2)과 수동 또는 자동 중 어느 한쪽의 인터페이싱을 허용하도록 구성될 수 있다. 선택적 측정 챔버(8)는 툴(2)의 단부에서 어큐물레이터(40)에 인접하게 도시되어 있다. 툴이 직렬 디바이스(OLED) 제조를 위해 사용될 수 있는 상황에서, 적절한 진공을 유지하며, 적소에 디바이스를 갖는 기판을 툴(2)로 전달하기 위한 핸드오프 수단을 포함하는 인터페이스가 사용된다. 비록, 현재 도시되지는 않았지만, 둘 사이에 어큐물레이터(40)가 배치되어 속도 일치, 문제 해결(정지-및-수리 같은), 정비, 냉각 등을 다루기 위한 수단을 제공하는 것이 유리하다. 다른 접근법(미도시)에서, 툴(2)은 디바이스(OLED) 제조 라인으로부터 분리된다. 제조 라인은 밀봉되고, 그후, 적절한 진공을 유지할 수 있는 전달 용기내로 디바이스를 갖는 기판을 배치하기 위한 수단을 갖는 전달을 필요로 한다. 이 환경에서, 툴(2)은 이송 용기를 수용, 개방 및 툴 이송 시스템 상으로의 핸드오프 탑재를 위한 수단을 갖는 공급부를 필요로 한다. 라인 전달 및 툴 수용부는 적절한 진공을 형성 및 유지하기 위한 수단을 포함하여야 한다. 또한, 도 4a 및 도 5a의 것에 대조적으로, 격리 챔버는 어큐물레이터(40)의 일부일 필요가 없으며, 별개의 디바이스일 수있다.
특정한 대표적 실시예 및 세부 사항을 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 예시하였지만, 본 기술의 숙련자는 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고, 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 명백히 알 것이다.
Claims (57)
- 기판상에 다층 코팅을 직렬 증착하기 위한 툴에 있어서,상기 기판을 받아들이도록 구성된 기단 단부와,상기 기단 단부에 대향한 말단 단부, 및실질적으로 상기 기단 및 말단 단부 사이에 배치된 적어도 하나의 하우징을 포함하고,상기 하우징은 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하고, 상기 공통 진공은 진공 소스에 연결되도록 구성되며, 상기 실질적인 선형 증착경로는 상기 하우징을 통한 상기 기판의 이송을 용이하게 하도록 배열되고,상기 하우징은,상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 유기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 유기 층 증착 스테이션과,상기 유기 층 증착 스테이션에 의해 증착된 유기 층을 경화하도록 구성된 적어도 하나의 경화 스테이션과,상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 무기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 무기 층 증착 스테이션, 및상기 재료가 시발되는 상기 유기 층 증착 스테이션으로부터 상기 유기 층을 구성하는 재료의 이주를 제어하기 위한 적어도 하나의 오염 감소 디바이스를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하우징내에 배치된 마스크 스테이션을 추가로 포함하고,상기 마스크 스테이션은 상기 기판상에 적어도 하나의 마스크를 배치하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 2 항에 있어서, 상기 마스크 스테이션은 유기 마스크 배치 디바이스 및 무기 마스크 배치 디바이스를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기단 단부 및 상기 말단 단부 중 적어도 하나는 어큐물레이터를 형성하고, 상기 어큐물레이터는 그 위의 상기 다층 코팅의 증착 단계 이전, 이후 및 그 사이에 상기 기판의 배치를 수납하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 4 항에 있어서, 상기 기단 단부 및 상기 말단 단부 양자 모두는 어큐물레이터를 형성하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 4 항에 있어서, 상기 툴은 복수의 유기 층 증착 스테이션 및 복수의 유기 경화 스테이션을 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 4 항에 있어서, 상기 툴은 복수의 기판 배치를 동시에 처리하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 7 항에 있어서, 상기 어큐물레이터는 상기 다층 코팅의 다수의 층이 증착될 수 있도록 상기 실질적인 선형 증착 경로를 따라 상기 기판을 반전시키도록 추가로 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 4 항에 있어서, 상기 어큐물레이터 중 적어도 하나는 상기 어큐물레이터내의 온도를 감소시키도록 구성된 디바이스를 추가로 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 4 항에 있어서, 상기 어큐물레이터는 환경 격리 밸브를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 4 항에 있어서, 상기 기판 또는 인접 층에 접착하는 상기 다층 코팅의 개별 층의 기능을 향상시키도록 구성된 적어도 하나의 표면 처리 챔버를 추가로 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 11 항에 있어서, 상기 표면 처리 챔버는 상기 어큐물레이터내에 배치되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 12 항에 있어서, 상기 표면 처리 챔버는 플라즈마 에너지 소스를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 12 항에 있어서, 상기 표면 처리 챔버는 열적 증발 디바이스를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 12 항에 있어서, 상기 열적 증발 디바이스는 비-산화물 재료를 증착하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 15 항에 있어서, 상기 비-산화물 재료는 리튬 불화물 또는 마그네슘 불화물 중 적어도 하나를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기 층 증착 스테이션은 상기 유기 층 증착 스테이션으로부터 유기 층의 배치 이전에 상기 기판상에 무기 층을 배치하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 오염 감소 디바이스는 상기 실질적인 선형 증착 경로를 따른 상기 유기 층 증착 스테이션의 적어도 한 측면에 인접 배치된 열적 제어 디바이스인 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 18 항에 있어서, 상기 열적 제어 디바이스는 상기 실질적인 선형 증착 경로를 따라 상기 유기 층 증착 스테이션의 상류 및 하류 측에 인접하게 배치되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 18 항에 있어서, 상기 열적 제어 디바이스는 칠러(chiller)인 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 오염 감소 디바이스는 상기 유기 층 증착 스테이션의 적어도 일 측면에 인접한 상기 실질적인 선형 증착 경로를 따라 배치된 적어도 하나의 배플인 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하우징을 통해 연장하는 컨베이어를 추가로 포함하고, 상기 컨베이어는 상기 툴의 적어도 일부를 통해 상기 기판을 이송하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 22 항에 있어서, 상기 컨베이어는 상기 기단 및 말단 단부 사이에서 양방향으로 이동하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 툴에 동작가능하게 연결된 테스팅 챔버를 추가로 포함하고, 상기 테스팅 챔버는 침투 저항을 측정하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 24 항에 있어서, 상기 테스팅 챔버는 산소 또는 습기 중 적어도 하나의 환경적 공격을 시뮬레이션하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하우징내의 처리 조건을 결정하도록 구성된 제어 시스템을 추가로 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진공 소스는 상기 유기 층의 증착 동안 보다 상기 무기 층의 증착 동안 서로 다른 진공 레벨을 제공하도록 구성되는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 27 항에 있어서, 상기 무기 층의 증착 동안의 상기 진공 레벨은 약 3밀리토르인 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 27 항에 있어서, 상기 유기 층의 증착 동안의 상기 진공 레벨은 약 10 밀리토르인 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기 층 증착 스테이션은 회전 스퍼터링 소스를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 제 30 항에 있어서, 상기 회전 스퍼터링 소스는 적어도 하나의 회전가능한 캐소드를 포함하는 다층 코팅 직렬 증착 툴.
- 다층 코팅과 가요성 기판 사이에 대상물을 봉입하기 위한 툴에 있어서,실질적인 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하는 적어도 하나의 하우징으로서, 상기 실질적인 선형 증착 경로가 상기 하우징을 통한 상기 기판의 이송을 촉진하도록 배열되어 있으며, 상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 유기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 유기 층 증착 스테이션과, 상기 유기 층 증착 스테이션에 의해 증착된 유기 층을 경화하도록 구성된 적어도 하나의 경화 스테이션과, 상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 무기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 무기 층 증착 스테이션, 및 상기 재료가 시발되는 상기 유기 층 증착 스테이션으로부터 상기 유기 층을 구성하는 재료의 이주를 제어하기 위한 적어도 하나의 오염 감소 디바이스를 포함하는 적어도 하나의 하우징과,상기 진공 챔버에 결합된 진공 펌프와,상기 하우징의 상류에 배치되고, 상기 기판이 상기 실질적인 선형 증착 경로내에 배치되고 나서 외부 분위기 환경으로부터 상기 기판의 적어도 부분적인 격리를 제공하도록 구성된 제 1 어큐물레이터, 및상기 하우징의 하류에 배치되고, 외부 분위기 환경으로부터 상기 기판의 적어도 부분적인 환경적 격리를 제공하며, 상기 다층 코팅의 다수의 층이 상기 기판상에 증착되도록 상기 실질적인 선형 증착 경로를 따라 상기 기판을 반전시키도록 구성된 제 2 어큐물레이터를 포함하는 대상물 봉입 툴.
- 제 32 항에 있어서, 상기 기판을 그로부터 받아들이도록 상기 제 1 어큐물레이터의 상류에 배치된 고정 디바이스를 추가로 포함하는 대상물 봉입 툴.
- 제 33 항에 있어서, 상기 어큐물레이터 중 적어도 하나는 열적 제어 디바이스를 포함하는 대상물 봉입 툴.
- 제 32 항에 있어서, 상기 제 1 어큐물레이터는 기판 유입 경로와, 상기 기판 유입 경로로부터 이격 배치된 기판 유출 경로를 포함하는 대상물 봉입 툴.
- 그 위에 배치된 대상물을 보호하기 위해 기판상에 다층 코팅을 직렬 증착하기 위한 봉입 툴에 있어서,실질적인 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하는 적어도 하나의 하우징으로서, 상기 실질적인 선형 증착 경로가 상기 하우징을 통한 상기 기판의 이송을 촉진하도록 배열된 적어도 하나의 하우징과,상기 적어도 하우징내에 상기 대상물이 있는 동안, 상기 대상물 위에 제 1재료를 증착하기 위한 수단과,상기 대상물이 상기 적어도 하나의 하우징내에 있는 동안, 상기 제 1 재료를 경화하기 위한 수단과,상기 대상물이 상기 적어도 하나의 하우징 내에 있는 동안, 상기 대상물 위에 제 2 재료를 증착하기 위한 수단과,상기 제 1 재료 증착 수단, 제 2 재료 증착 수단 및 상기 제 1 재료 경화 수단이 서로 진공 소통상태로 존재하도록 상기 적어도 하나의 하우징내에 진공을 제공하기 위한 수단, 및상기 제 1 재료 증착 수단으로부터의 상기 제 1 재료의 이주를 제어하기 위한 수단을 포함하는 봉입 툴.
- 제 36 항에 있어서, 상기 봉입 툴은 상기 제 1 또는 제 2 재료 중 어느 하나가 상기 기판에 인접되도록 최초 적용될 수 있도록 구성되는 봉입 툴.
- 제 36 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 하우징은 상기 공통 진공이 상기 복수의 하우징 각각에 공통적이도록 순차 결합된 복수의 하우징인 봉입 툴.
- 제 38 항에 있어서, 외부 분위기 환경으로부터 상기 기판을 적어도 부분적으로 격리시키도록 구성된 적어도 하나의 어큐물레이터를 추가로 포함하는 봉입 툴.
- 제 39 항에 있어서, 상기 어큐물레이터는 상기 하우징과 선택적 진공 소통상태인 봉입 툴.
- 제 40 항에 있어서, 상기 어큐물레이터는 상기 어큐물레이터내의 온도를 감소시키도록 구성된 디바이스를 포함하는 봉입 툴.
- 기판 상에 다층 코팅을 증착하는 방법에 있어서,상기 기판을 받아들이도록 구성된 기단 단부와, 상기 기단 단부에 대향한 말단 단부, 및 실질적으로 상기 기단 및 말단 단부 사이에 배치된 적어도 하나의 하우징을 포함하도록 봉입 툴을 구성하는 단계로서,상기 하우징은 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하고, 상기 공통 진공은 진공 소스에 연결되도록 구성되며, 상기 실질적인 선형 증착경로는 상기 하우징을 통한 상기 기판의 이송을 용이하게 하도록 배열되고,상기 하우징은,상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 유기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 유기 층 증착 스테이션과,상기 유기 층 증착 스테이션에 의해 증착된 유기 층을 경화하도록 구성된 적어도 하나의 경화 스테이션과,상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 무기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 무기 층 증착 스테이션, 및상기 재료가 시발되는 상기 유기 층 증착 스테이션으로부터 상기 유기 층을 구성하는 재료의 이주를 제어하기 위한 적어도 하나의 오염 감소 디바이스를 포함하는, 봉입 툴을 구성하는 단계와;상기 하우징내에 상기 기판을 탑재하는 단계와;상기 하우징내에 적어도 부분적인 진공을 제공하는 단계와;상기 무기 층 증착 스테이션내로 무기 재료를 도입하는 단계와;상기 다층 코팅의 구성요소로서 상기 기판상에 상기 무기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계와,상기 유기 층 증착 스테이션내로 유기 재료를 도입하는 단계와,상기 다층 코팅의 구성 요소로서 상기 기판상으로 상기 유기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계와;상기 증착된 유기 재료를 경화하는 단계, 및상기 오염 감소 디바이스를 사용하여 상기 유기 층 증착 스테이션 외부로의 상기 유기 재료의 잉여물의 이주를 제어하는 단계를 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 42 항에 있어서, 상기 기판과 상기 최초 형성 층 사이의 접착을 향상시키도록 그 위의 상기 다층 코팅의 제 1 층을 형성하기 이전에 상기 기판의 적어도 하나의 표면을 처리하는 단계를 추가로 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 42 항에 있어서, 상기 무기 재료를 증착하는 상기 단계 이전에 상기 기판 위에 무기 마스크를 배치하는 단계, 및상기 유기 재료를 증착하는 상기 단계 이전에 상기 기판 위에 유기 마스크를 배치하는 단계를 추가로 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 44 항에 있어서, 언더컷 마스크를 형성하도록 복수의 마스크를 적층하는 단계를 추가로 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 44 항에 있어서, 상기 경화 단계 이전에 상기 유기 마스크를 제거하는 추가 단계를 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 42 항에 있어서, 상기 잉여 유기 재료 이주 제어 단계는 상기 유기 층 증착 스테이션내의 공간의 적어도 일부를 냉각하여, 상기 유기 층 증착 스테이션내에서 증기상으로 잔류하는 잉여 유기 재료의 감소를 실행하는 것을 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 47 항에 있어서, 상기 냉각을 실행하기 위해 상기 유기 층 증착 스테이션에 의해 형성된 상기 공간과 열적으로 소통하여 칠러가 배치되는 다층 코팅 증착 방법.
- 제 42 항에 있어서, 상기 하우징의 상류에 제 1 어큐물레이터를 배치하는 추가 단계와,상기 하우징의 하류에 제 2 어큐물레이터를 배치하는 추가 단계, 및상기 기판상의 온도를 감소시키도록 구성된 디바이스를 통합하는 추가 단계를 포함하는 다층 코팅 증착 방법.
- 기판상에 배치된 대상물을 봉입하는 방법에 있어서,상기 기판을 받아들이도록 구성된 기단 단부와, 상기 기단 단부에 대향한 말단 단부와, 상기 기단 단부와 말단 단부 사이에 배열되며, 공통 진공 및 내부의 실질적인 선형 증착 경로를 형성하고, 상기 공통 진공은 진공 소스에 연결되도록 구성되며, 상기 실질적인 선형 증착 경로가 상기 하우징을 통한 상기 기판의 이송을 촉진하도록 배열되어 있으며, 상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 유기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 유기 층 증착 스테이션과, 상기 유기 층 증착 스테이션에 의해 증착된 유기 층을 경화하도록 구성된 적어도 하나의 경화 스테이션과, 상기 기판상에 상기 다층 코팅의 적어도 하나의 무기 층을 증착하도록 구성된 적어도 하나의 무기 층 증착 스테이션을 포함하는 적어도 하나의 하우징, 및 상기 재료가 시발되는 상기 유기 층 증착 스테이션으로부터 상기 유기 층을 구성하는 재료의 이주를 제어하기 위한 적어도 하나의 오염 감소 디바이스를 포함하도록 봉입 툴을 구성하는 단계;상기 하우징내에 상기 대상물이 그 위에 배치되어 있는 상기 기판을 탑재하는 단계와;상기 하우징내에 적어도 부분적인 진공을 제공하는 단계와;상기 무기 층 증착 스테이션내로 무기 재료를 도입하는 단계와;상기 기판이 상기 무기 층 증착 스테이션내에 있는 동안 상기 기판상에 상기 무기 층의 적어도 일부를 증착하는 단계와;상기 유기 층 증착 스테이션내로 유기 재료를 도입하는 단계와;상기 기판이 상기 유기 층 증착 스테이션내에 있는 동안 상기 기판상에 상기 유기 재료의 적어도 일부를 증착하는 단계와;상기 유기 재료 오염의 감소를 실행하기 위해 잉여 유기 재료를 격리시키는 단계; 및상기 증착된 유기 재료를 경화하는 단계를 포함하는 대상물 봉입 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 유기 및 무기 재료 증착 단계는 적어도 1회 반복되는 대상물 봉입 방법.
- 제 51 항에 있어서, 상기 유기 및 무기 재료 증착 단계는 소정의 순서로 수행될 수 있는 대상물 봉입 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 유기 재료는 증기 형태로 상기 유기 층 증착 스테이션내로 도입되는 대상물 봉입 방법.
- 제 53 항에 있어서, 상기 잉여 유기 재료 격리 단계는 증기 형태의 상기 잉여 유기 재료의 적어도 일부가 응결하도록 상기 유기 층 증착 스테이션의 적어도 일부를 냉각하는 것을 포함하는 대상물 봉입 방법.
- 제 53 항에 있어서, 상기 유기 재료는 플래시 증발을 경유하여 증착되는 대상물 봉입 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 유기 재료는 폴리머 전구체인 대상물 봉입 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 무기 재료는 세라믹인 대상물 봉입 방법.
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