KR20080061668A - Apparatus and method for depositing organic film on substrate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막 증착 장치의 개략적 사시도,1 is a schematic perspective view of an organic thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 공정 챔버들의 내부를 보여주는 단면도,2 is a cross-sectional view showing the interior of the process chambers of FIG.
도 3은 도 2의 마스크 부착(제거) 챔버의 개략적 단면도,3 is a schematic cross-sectional view of the mask attachment (removal) chamber of FIG. 2;
도 4는 도 2의 증착 챔버의 개략적 단면도,4 is a schematic cross-sectional view of the deposition chamber of FIG. 2;
도 5는 도 4의 소스 공급 부재의 개략적 사시도이다.5 is a schematic perspective view of the source supply member of FIG. 4.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 로딩 챔버 20 : 언로딩 챔버10: loading chamber 20: unloading chamber
30 : 클리닝 챔버 40 : 공정 챔버30: cleaning chamber 40: process chamber
42 : 마스크 부착 챔버 44 : 증착 챔버42: chamber with mask 44: deposition chamber
46 : 마스크 제거 챔버 300 : 소스 공급 부재46
310 : 용기 320 : 저항 발열체310
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 유 기 전계 발광 소자의 제조에 사용되는 기판상에 유기 박막을 증착하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for processing a substrate, and more particularly, to an apparatus and method for depositing an organic thin film on a substrate used in the manufacture of an organic electroluminescent device.
정보 처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다. 이러한 정보 처리 장치는 가동된 정보를 표시하는 디스플레이 장치를 가진다. 과거에는 주로 디스플레이 장치로 브라운관(Cathode Ray Tube) 모니터가 사용되었으나, 현재에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)가 주로 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 별도의 광원을 필요로 하는 장치로서 밝기, 시야각 및 대면적화 등에 한계가 있어, 최근에는 저전압 구동, 자기 발광, 경량 박형, 넓은 시야각, 그리고 빠른 응답 속도의 장점을 갖는 유기 전계 발광 소자를 이용한 표시 장치가 각광받고 있다. Information processing devices are rapidly evolving to have various types of functions and faster information processing speeds. This information processing apparatus has a display device for displaying the operated information. In the past, a cathode ray tube monitor was mainly used as a display device, but a liquid crystal display (LCD) is mainly used. However, liquid crystal displays require a separate light source and have limitations in brightness, viewing angle, and large area, and in recent years, organic electroluminescence having advantages of low voltage driving, self-luminous, light weight, wide viewing angle, and fast response speed. Display devices using elements have been in the spotlight.
유기 전계 발광 소자는 유기 박막에 주입되는 전자와 정공이 재결합하고 남은 에너지가 빛으로 발생되는 것으로서, 유기 물질의 도펀트(Dopant)의 양에 따라나오는 빛의 파장을 조절할 수 있고, 풀 칼라(Full Color)의 구현이 가능하다. The organic electroluminescent device is generated by the recombination of the electrons and holes injected into the organic thin film as light, and can control the wavelength of light coming out according to the amount of dopant of the organic material, and full color ) Can be implemented.
유기 박막을 증착하기 위해 일반적으로 사용되고 있는 장치는 공정 챔버들간 기판을 이송하는 이송 챔버와, 이송 챔버의 아래에 제공되며 증착 공정이 수행되는 증착 챔버를 가진다. 증착 챔버 내의 기판 아래에는 유기 물질(증착 물질)이 수용되는 증착 원(Depositon Source)이 제공되고, 증착 원에는 가열 증발된 유기 물질이 기판으로 공급되도록 개구부가 형성되어 있다.Devices commonly used for depositing organic thin films include a transfer chamber for transferring a substrate between process chambers and a deposition chamber provided below the transfer chamber and in which the deposition process is performed. A deposition source for receiving an organic material (deposition material) is provided under the substrate in the deposition chamber, and an opening is formed in the deposition source so that the heat-evaporated organic material is supplied to the substrate.
이러한 구성을 가지는 증착 장치에 있어서, 유기 물질의 증착 균일도는 증착 원에 형성된 개구부의 개구 면적이나 높이를 가변시킴으로써 조절되는데, 증착원의 개구부의 개구 면적과 높이를 조정하는 것이 용이하지 못하여 증착 균일도가 저하되는 문제점이 있었다.In the deposition apparatus having such a configuration, the deposition uniformity of the organic material is adjusted by varying the opening area or height of the opening formed in the deposition source, but it is not easy to adjust the opening area and height of the opening of the deposition source, so that the deposition uniformity is There was a problem of deterioration.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 유기 박막 증착 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기 물질의 증착 균일도를 향상시킬 수 있는 유기 박막 증착 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the problems in view of the conventional organic thin film deposition apparatus as described above, an object of the present invention is an organic thin film deposition apparatus that can improve the deposition uniformity of the organic material And to provide a method.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기 박막 증착 장치는, 기판상에 유기 박막을 증착하는 장치에 있어서, 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내에 위치되며 증착 면이 아래 방향을 향하도록 기판을 지지하는 기판 지지체와; 상기 기판 지지체 아래에서 상기 기판 지지체에 지지된 기판상으로 유기물질을 공급하는 소스 공급 부재;를 포함하되, 상기 소스 공급 부재는 유기 물질이 담기는 선형 구조의 용기와; 상기 용기의 길이 방향을 따라 영역별로 상이하게 열을 공급하여 상기 용기에 담긴 유기 물질을 가열하는 가열 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the organic thin film deposition apparatus according to the present invention comprises: a process chamber comprising: a process chamber; A substrate support positioned in the process chamber and supporting the substrate such that a deposition surface faces downward; A source supply member for supplying an organic material under the substrate support onto a substrate supported by the substrate support, wherein the source supply member includes a container having a linear structure containing the organic material; And a heating member configured to heat the organic material contained in the container by supplying heat differently for each region along the length direction of the container.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 유기 박막 증착 장치에 있어서, 상기 가열 부재는 상기 용기의 외벽 둘레에 권선되며, 상기 용기의 길이 방향을 따라 영역별로 상이한 발열 면적을 가지는 코일 구조의 저항 발열체로 마련되는 것이 바람직하다.In the organic thin film deposition apparatus according to the present invention having the configuration as described above, the heating member is wound around the outer wall of the container, the resistance heating element of the coil structure having a different heating area for each region along the longitudinal direction of the container. It is preferable to provide.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 코일 구조의 저항 발열체는 상기 용기 외 벽의 양단부로부터 중앙부로 갈수록 권선 코일의 단면이 작아지는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, it is preferable that the resistance heating element of the coil structure has a smaller cross section of the winding coil from both ends of the outer wall of the container toward the center.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 코일 구조의 저항 발열체는 상기 용기 외벽의 양단부로부터 중앙부로 갈수록 코일의 권선 길이가 짧아지는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, it is preferable that the resistance heating element of the coil structure has a shorter winding length of the coil from both ends of the outer wall of the container toward the center.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기 박막 증착 방법은, 선형 구조를 가지는 유기 물질 용기의 길이 방향을 따라 중앙부와 비교하여 양단부에 더 많은 열을 공급하여 상기 용기 내에 담긴 유기 물질을 가열 증발시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the organic thin film deposition method according to the present invention is to heat evaporate the organic material contained in the container by supplying more heat to both ends of the organic material container having a linear structure in comparison with the central part along the longitudinal direction. It is characterized by.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유기 박막 증착 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, an organic thin film deposition apparatus and method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible, even if shown on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
( 실시 예 )(Example)
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 박막 증착 장치(1)의 개략적 사시도이고, 도 2는 도 1의 공정 챔버들의 내부를 보여주는 단면도이다.FIG. 1 is a schematic perspective view of an organic thin
도 1 및 도 2를 참조하면, 증착 장치(1)는 복수의 챔버들을 포함한다. 챔버들은 로딩 챔버(10), 크리닝 챔버(30), 공정 챔버들(40), 그리고 언로딩 챔버(20) 를 포함하고, 각각의 공정 챔버(40)는 마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)를 가진다. 각각의 공정 챔버(40)에서 증착 챔버(44)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 마스크 부착 챔버(42) 또는 마스크 제거 챔버(44)에는 각각 마스크들이 저장되는 마스크 챔버(미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 상술한 로딩 챔버(10), 크리닝 챔버(30), 공정 챔버(40), 언로딩 챔버(20) 외에 다른 종류의 챔버들이 더 제공될 수 있다. 1 and 2, the
일 예에 의하면, 로딩 챔버(10), 크리닝 챔버(30), 공정 챔버(40), 그리고 언로딩 챔버(20)는 순차적으로 일렬로 배치되고, 공정 챔버(40) 내에서 마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)는 동일 방향으로 순차적으로 일렬로 배치된다. 공정 챔버(40)의 수는 다양하게 변화될 수 있으며, 예컨대 증착 장치(1)가 유기 전계 발광 소자 제조에 사용되는 장치인 경우, 공정 챔버(40)는 약 20개가 제공될 수 있다. 각각의 챔버에는 내부의 유지 보수 등이 용이하도록 도어(52)가 설치되며, 공정 진행시 챔버 내부가 고진공을 유지하도록 진공 펌프(미도시)가 설치된 배기관(54)이 연결되는 진공 포트(미도시)가 제공된다. 상술한 바와 달리 챔버들의 배열은 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 장치가 일 방향으로 매우 길어지지 않도록 공정 챔버들(40)은 'ㄷ'자 형상으로 배열되거나 지그재그 형상으로 배열될 수 있다. According to an example, the
증착 공정이 수행될 기판(3)은 로딩 챔버(10)를 통해 장치(1) 내로 반입되고, 증착 공정이 완료된 기판(3)은 언로딩 챔버(20)를 통해 장치(1)로부터 반출된다. 로딩 챔버(10)로 반입된 기판(3)은 크리닝 챔버(30)로 이송된다. 크리닝 챔 버(30)는 플라즈마 또는 자외선 등을 사용하여 기판(3)을 세정하는 공정을 수행한다. 크리닝이 완료된 기판(3)은 마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)로 순차적으로 이동된다. The
마스크 부착 챔버(42), 증착 챔버(44), 그리고 마스크 제거 챔버(46)의 양 측벽에는 개구(40a)가 형성된다. 기판(3)은 개구(40a)를 통해 인접하는 챔버들로 이동된다. 마스크 부착 챔버(42)에서 일정 패턴이 형성된 마스크(4)가 기판(3)에 부착되고, 증착 챔버(44)에서 기판(3)상에 박막이 증착되며, 마스크 제거 챔버(46)에서 마스크(4)가 기판(3)으로부터 제거된다. 이후, 기판(3)은 다음 공정 챔버(40)로 이동되며, 상술한 마스크 부착, 증착, 마스크 제거 과정이 계속적으로 반복된다.
증착 공정 진행시 공정 챔버(40) 내부는 고진공으로 유지된다. 종종 챔버들 중 어느 하나에 이상이 발생되는 경우 챔버 내부를 보수하여야 할 필요가 있다. 보수는 챔버 내부가 상압으로 유지된 상태에서 이루어진다. 챔버들 내부가 개구(40a)를 통해 연통되어 있으므로, 어느 하나의 챔버에서 보수가 이루어질 때 모든 챔버 내의 압력이 상압으로 변화된다. 보수가 완료된 이후 공정을 시작하기 전에 모든 챔버 내부를 다시 진공으로 유지하여야 하므로 많은 시간이 소요된다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 공정 챔버들(40)간 경계벽에 형성된 개구(40a)를 개폐하는 게이트 밸브(41)를 가진다. During the deposition process, the
도 3은 도 2의 마스크 부착(42) 챔버 및 마스크 제거 챔버(46)의 개략적 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of the
도 3을 참조하면, 마스크 부착 챔버(42) 및 마스크 제거 챔버(46) 내에는 마스크 이동기(100)가 제공된다. 마스크 이동기(100)는 상하로 이동가능하며, 마스크(4)는 마스크 이동기(100) 상에 놓인다. 마스크 부착 챔버(42)에서 마스크 이동기(100)가 기설정된 높이까지 이동되면, 기판 지지체(200)에 제공된 클램프(도시되지 않음)에 의해 마스크(4)는 기판 지지체(200)에 결합된다. 마스크(4)가 기판 지지체(200)에 결합되기 전, 기판(3)과 마스크(4)의 정렬이 이루어진다. 마스크 제거 챔버(46)에서 마스크 이동기(100)가 기설정된 높이까지 이동되면, 마스크(4)는 기판 지지체(200)로부터 분리되어 마스크 이동기(100) 상에 놓여진다. 상술한 마스크(4)의 결합 및 마스크(4)의 제거를 위한 구조 및 방법은 일 예에 불과한 것으로, 이와는 다른 다양한 구조 및 방법이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 3, a
도 4는 도 2의 증착 챔버의 개략적 단면도이고, 도 5는 도 4의 소스 공급 부재의 개략적 사시도이다.4 is a schematic cross-sectional view of the deposition chamber of FIG. 2, and FIG. 5 is a schematic perspective view of the source supply member of FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하면, 증착 챔버(44)의 하부 면에는 유기 물질(증착 물질)을 공급하는 소스 공급 부재(300)가 제공된다. 소스 공급 부재(300)는 기판 지지체(200)에 의해 지지된 기판(3)과 마주보도록 설치되고, 기판(30)의 증착이 이루어지는 면으로 유기 물질을 공급한다. 4 and 5, a lower surface of the
소스 공급 부재(300)는 용기(310)와 가열 부재를 포함한다. 용기(310)는 증착하고자 하는 유기 물질을 수용한다. 용기(310)는 기판(3)의 너비(기판 이송 방향에 수직한 기판의 일변)에 대응하도록 연장 형성된 선형의 통 형상을 가진다. 용기(310)의 상부 면에는 용기(310) 내의 증발된 유기 물질(플룸)이 기판(3)상에 공 급될 수 있도록 다수의 홀들(312)이 형성된다.The
가열 부재는 유기 물질로부터 플룸(Flume)이 발생하도록 용기(310)를 가열하여 유기 물질에 열을 제공한다. 가열 부재로는 코일 구조의 저항 발열체(320)가 사용될 수 있으며, 저항 발열체(320)의 코일은 용기(310)의 측벽을 감싸도록 배치될 수 있다. 용기(310)의 측벽에 배치된 저항 발열체(320)의 코일은 일정 패턴으로 감겨질 수 있다. 그리고, 저항 발열체(320)의 코일은 용기(310)의 길이 방향을 따라 영역별로 상이하게 열을 공급할 수 있도록 감겨질 수 있다. 일 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 저항 발열체(320)의 코일은 용기(310)의 길이 방향을 따라 측벽의 양단부에서는 중앙부와 비교하여 상대적으로 긴 길이를 가지도록 권선될 수 있다. 이와 같이 양단부와 중앙부에서 코일의 권선 길이를 달리하면, 권선 길이에 따라 저항값이 달라지고, 이에 따라 코일의 발열량이 달라진다. 상대적으로 긴 길이의 코일이 배치된 양단부에서의 발열량은 중앙부에서의 발열량보다 많아지게 된다. 이와 같이 용기(310)의 중앙부와 비교하여 양단부에 더 많은 열을 공급하면, 용기(310)의 양단부에서의 유기 물질의 증발량이 많아져, 기판의 가장자리부에서 증착 균일도가 저하되는 문제점을 해결할 수 있게 된다. The heating member heats the
이상에서는, 저항 발열체(320) 코일의 발열량을 조절하기 위해 코일의 권선 길이를 조정하였으나, 이외에도 권선 코일의 단면적을 조정하여 코일의 발열량을 조절할 수도 있다. 예를 들어, 양단부에 배치된 코일의 단면적이 중앙부에 배치된 코일의 단면적 보다 큰 경우, 양단부에서의 발열량이 중앙부에서의 발열량보다 많아지게 된다.In the above, although the winding length of the coil is adjusted to adjust the amount of heat generated by the coil of the
유기 박막이 증착되는 기판(3)이 소형 기판인 경우, 기판 지지체(200)가 소스 공급 부재(300)와 대향되는 위치에 고정된 상태에서 증착 공정이 이루어진다. 그러나 공정이 수행되는 기판(3)이 대형 기판인 경우, 기판 지지체(200)가 이송 가이드(210)를 따라 이동하면서 소정 영역씩 증착 공정이 수행된다. 기판 지지체(200)가 계속적으로 일정 속도로 이동되면서 증착 공정을 수행할 수 있으며, 기판 지지체(200)가 일정 시간씩 정지하면서 이동되어 증착 공정을 수행할 수 있다. 증착 공정이 수행되는 동안, 기판 지지체(200)는 증착 챔버(44) 내에서 왕복 이동될 수 있다. 이와 달리 용기(310)가 이동되면서 증착이 이루어질 수 있다. 그러나 이 경우 설비의 구성이 복잡해지므로, 기판 지지체(200)가 이송 가이드(210)를 따라 이동되면서 증착 공정이 수행되는 것이 바람직하다. When the
증착 공정 수행시 증착 물질로부터 발생된 플룸이 기판(3)으로부터 벗어나 기판(3) 상부로 이동되면 플룸이 기판 지지체(200) 또는 다른 구조물에 증착된다. 또한, 플룸이 증착 챔버(44) 내 넓은 영역으로 퍼지면 증착 챔버(44)의 측벽에 형성된 개구(40a)를 통해 이와 인접한 마스크 부착 챔버(42) 또는 마스크 제거 챔버(46) 내로 유입되어 그 챔버들(42, 46)을 오염시킨다. 이를 방지하기 위해 증착 챔버(44) 내에서 기판 지지체(200)에 부착된 기판(3)보다 낮은 위치에 차단판(400)이 제공된다. 차단판(400)은 소스 공급 부재(300)와 대향되는 위치에 일정 크기의 개구(410)를 가진다. 플룸은 개구(410)를 통해서 증착 챔버(44) 내 상부로 공급되므로, 유기 물질로부터 발생된 플룸이 도달되는 영역은 기판(3) 상의 일정영역으로만 제한된다. When the plume generated from the deposition material is moved out of the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유기 물질의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the deposition uniformity of the organic material can be improved.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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KR1020060136646A KR20080061668A (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Apparatus and method for depositing organic film on substrate |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8632635B2 (en) | 2008-12-08 | 2014-01-21 | Samsung Display Co., Ltd. | Vapor deposition apparatus and vapor deposition method |
KR20200090667A (en) * | 2020-07-15 | 2020-07-29 | 삼성디스플레이 주식회사 | Deposition source |
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2006
- 2006-12-28 KR KR1020060136646A patent/KR20080061668A/en not_active Application Discontinuation
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