KR20100080763A - 박막 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 적층 유기막을 단일의 공정에서 형성할 수 있도록 하기 위한 것으로, 제1증착영역으로 제1증착물질을 방출하는 제1증착원과, 제2증착영역으로 제2증착물질을 방출하는 제2증착원을 준비하는 단계와, 상기 제1증착영역과 제2증착영역이 서로 중첩하는 제1중첩 영역이 설정되도록 제1증착원과 제2증착원을 조정하는 단계와, 상기 제1증착원과 제2증착원을 가동해 상기 제1증착물질 및 제2증착물질을 피처리체의 일부에 증착하는 단계와, 상기 제1증착원 및 제2증착원을 피처리체의 일단으로부터 타단까지 이동시키되, 상기 피처리체의 일단으로부터 상기 제1증착영역, 제1중첩영역 및 제2증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 제1증착물질과 제2증착물질은 서로 다른 박막 형성 방법에 관한 것이다.

Description

박막 형성 방법{Evaporating method for forming thin film}
본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피처리체에 다양한 형태의 적층막을 제공할 수 있는 박막 형성 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시장치와 같은 평판 표시장치에서 발광층을 포함하는 유기막은 진공 분위기에서 해당 물질을 증착하는 박막 증착 공정에 의해 이루어진다.
이러한 박막 증착 공정은 단일의 증착 공정으로 단일의 박막만을 얻을 수 밖에 없기 때문에, 유기 발광 표시장치의 발광층을 포함하는 유기막과 같이 여러개의 층이 복합적으로 적층되어 있을 경우에는 해당 층에 대응하는 수만큼의 박막 증착 공정이 필요하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 일본공개특허 제2004-111305호에는 두개의 증착원을 이용하여 상기 증착원을 성막 대상물 하부에 순차로 이동시켜 순차적으로 유기박막이 적층 형성되도록 하는 유기 박막 형성방법이 개시되어 있다.
그러나, 이 경우에도 하나의 챔버 내에서 하나의 증착원의 증착 공정이 끝나면 다른 증착원의 증착이 이뤄지는 것이기 때문에 두개의 챔버에서 행해지는 공정을 하나의 챔버에서 행하는 것 이상의 효과는 얻기 어렵다. 즉, 이 경우는 챔버와 챔버 사이를 이동하는 시간을 줄일 수는 있지만 결국 두 번의 증착 공정을 진행해야 하기 때문에 증착 시간을 줄이기 어려우며, 호스트 물질과 도판트 물질과 같이 두개의 서로 다른 증착 물질을 믹싱하여 성막해야 하는 경우, 첫 번째 증착 공정 후에 챔버 내부에 첫 번째 증착 공정 시의 증착 물질들의 기체들이 남아 있을 수 있어, 이 첫 번째 증착 공정 시의 잔류 증착 물질 기체들로 인해 두 번째 증착 공정의 성막 물질이 오염될 우려가 있게 된다. 결국, 이로 인해 첫 번째 증착 공정과 두 번째 증착 공정의 사이에 챔버 내부를 환기시켜야 하는 문제도 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 복수의 적층 유기막을 단일의 공정에서 형성할 수 있는 박막 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1증착영역으로 제1증착물질을 방출하는 제1증착원과, 제2증착영역으로 제2증착물질을 방출하는 제2증착원을 준비하는 단계와, 상기 제1증착영역과 제2증착영역이 서로 중첩하는 제1중첩 영역이 설정되도록 제1증착원과 제2증착원을 조정하는 단계와, 상기 제1증착원과 제2증착원을 가동해 상기 제1증착물질 및 제2증착물질을 피처리체의 일부에 증착하는 단계와, 상기 제1증착원 및 제2증착원을 피처리체의 일단으로부터 타단까지 이동시키되, 상기 피처리체의 일단으로부터 상기 제1증착영역, 제1중첩영역 및 제2증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 제1증착물질과 제2증착물질은 서로 다른 박막 형성 방법을 제공한다.
상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 타단으로부터 상기 제2증착영역, 제1중첩영역 및 제1증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1증착원 및 제2증착원의 이동 속도가 동일하도록 할 수 있다.
상기 제1 및 제2증착물질과 서로 다른 제3증착물질을 제3증착영역으로 방출하는 제3증착원을 준비하는 단계를 더 포함하고, 상기 조정하는 단계는, 제3증착영역이 상기 제1증착영역 또는 제2증착영역과 서로 중첩하는 제2중첩 영역이 설정되도록 제1증착원, 제2증착원 및 제3증착원을 조정하는 단계로 구비되며, 상기 증착하는 단계는 상기 제3증착원을 가동해 상기 제3증착물질을 상기 피처리체의 일부에 증착하는 것을 더 포함하고, 상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 일단으로부터 상기 제1증착영역, 제1중첩영역, 제2증착영역, 제2중첩영역 및 제3증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계로 구비될 수 있다.
상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 타단으로부터 상기 제3증착영역, 제2중첩영역, 제2증착영역, 제1중첩영역 및 제1증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1증착영역과 제3증착영역의 합은 상기 제1중첩영역과 제2중첩영역의 합과 동일하게 되도록 할 수 있다.
상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 일단으로부터 상기 제1중첩영역 및 제2중첩영역이 순차로 진행되도록 하는 단계로 구비될 수 있다.
상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 타단으로부터 상기 제2중첩영역 및 제1중첩영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1증착원, 제2증착원 및 제3증착원의 이동 속도가 동일하도록 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 다양한 물질층이 적층되는 다층 유기막을 일회의 증착 공정으로 동시에 형성할 수 있다.
또한, 이에 따라 각 유기막의 적층 공정 사이에 시간 로스가 없게 되고, 연속적인 다층 적층이 가능하다.
그리고, 본 발명은 다층 유기막의 각 층이 연속적으로 형성되기 때문에, 각 유기막의 적층 공정 사이에 챔버 내부를 배기하지 않아도 양질의 막 품질을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 대형 기판에의 적용이 더욱 용이하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 수행하는 증착 장치의 개략적인 예를 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 증착원들 및 이에 대한 각도제한부재들의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도,
도 3은 도 1에 도시된 장치에 따라 성막된 박막의 일 예를 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 장치에 따라 성막된 박막의 다른 일 예를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 수행하는 증착 장치의 개략적인 예를 도시한 구성도,
도 6은 도 5에 도시된 장치에 따라 성막된 박막의 일 예를 도시한 단면도,
도 7은 도 5에 도시된 장치에 따라 성막된 박막의 다른 일 예를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 수행하는 증착 장치의 개략적인 예를 도시한 구성도,
도 9는 도 8에 도시된 장치에 따라 성막된 박막의 일 예를 도시한 단면도,
도 10은 도 8에 도시된 장치에 따라 성막된 박막의 다른 일 예를 도시한 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 수행하는 증착 장치의 개략적인 예를 도시한 것이다.
도 1에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 1의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 챔버 내에는 불활성 가스에 의한 불활성 분위기가 유지되어도 무방하다.
이러한 챔버 내에는 피처리체인 기판(10)이 배치된다. 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
이 기판(10)에 대향하여, 즉, 도 1에서 볼 때, 기판(10)과 대향된 하부측에 제1증착원(22) 및 제2증착원(23)이 배치된다. 이 제1증착원(22) 및 제2증착원(23)은 베이스(20)에 배설될 수 있으며, 베이스(20)는 챔버 내에 배설되어 있는 가이드 레일(21) 상에 놓여 이 가이드 레일(21)을 따라 왕복운동하도록 구비된다. 따라서, 베이스(20)는 별도의 구동부(미도시)와 연결되어 구동된다.
상기 제1증착원(22) 및 제2증착원(23)은 도 1에서 볼 수 있듯이, 서로 소정 간격 이격되어 있으며, 동시에, 동일한 방향으로 이동되도록 구비된다.
상기 제1증착원(22)은 도 1에서 볼 수 있듯이 소정 각도를 갖는 부채꼴 형상의 제1방출영역(C1)을 갖도록 제1증착물질을 방출해 기판(10)에 제1증착물질을 증착한다. 제2증착원(23)도 소정 각도를 갖는 부채꼴 형상의 제2방출영역(C2)을 갖도록 제2증착물질을 방출해 기판(10)에 제2증착물질을 증착한다. 이 때, 제1방출영역(C1)과 제2방출영역(C2)은 서로 일정 구간에서 중첩되도록 함으로써, 기판(10)에는 제1증착물질만 증착되는 제1증착영역(A1), 제2증착물질만 증착되는 제2증착영역(A2)이 증착되는 영역의 가장자리에 형성되고, 중간에 제1증착물질과 제2증착물질이 혼합하여 증착되는 제1중첩영역(B1)이 형성된다.
이러한 제1증착원(22)과 제2증착원(23)의 증착 각도의 조절은 도 2에서 볼 수 있듯이, 각도제한부재에 의해 이뤄질 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 제1증착원(22)과 제2증착원(23)의 사이에는 제1각도 제한부재(25)가 배치되어 있고, 제1증착원(22)과 제2증착원(23)의 외곽에는 제2각도 제한부재(26)가 배치되어 있다.
제1각도 제한부재(25)의 세로방향의 길이에 의해 제1중첩영역(B1)의 면적이 결정되고, 제2각도 제한부재(26)의 가로방향의 길이에 의해 제1증착영역(A1) 및 제2증착영역(A2)의 면적이 결정된다. 따라서, 제1각도 제한부재(25) 및 제2각도 제한부재(26)의 길이를 조정함으로써 후술하는 바와 같이 성막되는 막들의 두께도 변경할 수 있게 된다.
이들, 제1각도 제한부재(25) 및 제2각도 제한부재(26)는 증착원들(22)(23)의 진행방향에 직각이 되는 방향으로 길게 연장되어 있을 수 있다.
제1증착원(22) 및 제2증착원(23)은 각각 직선상으로 배설되어 있는 복수의 증착용 도가니를 포함하여 구비될 수 있다.
상기와 같은 증착원들은 도 1에서 볼 때, 동시에 화살표 방향으로 이동하면서 증착을 수행한다. 이 때, 증착원들은 기판(10)의 최좌측 일단의 바깥쪽에서부터 증착을 수행하며, 이에 따라 기판(10)에는 그 일단으로부터 제1증착영역(A1), 제1중첩영역(B1), 제2증착영역(A2)의 순으로 증착이 이루어지게 된다. 따라서, 기판(10)의 하면에는 도 3에서 볼 수 있듯이, 먼저 제1증착영역(A1)에 의해 제1증착물질로 이루어진 제1막(11)이 성막되고, 뒤이어 기판(10)의 같은 자리를 제1중첩영역(B1)이 지나게 되므로, 제1막(11)의 하면에는 제1증착물질과 제2증착물질이 혼합된 제2막(12)이 성막된다. 그리고, 곧 이어서는 기판(10)의 같은 자리를 제2증착영역(A2)이 지나게 되므로, 제2막(12)의 하면에는 제2증착물질로 이루어진 제3막(13)이 성막된다.
이러한 순차적인 제1막(11) 내지 제3막(13)의 적층은 1회의 증착원 이동에 의해 동시에 이루어질 수 있다. 따라서, 공정이 더욱 간단하고 빨라지며, 단일 챔버 내에서 여러막을 동시에 증착한다 하더라도 공정이 거의 동시에 이뤄지기 때문에 제1막(11)의 성막과 제2막(12)의 성막 사이, 또는 제2막(12)과 제3막(13)의 성막 사이에 챔버 내를 배기할 필요가 없다.
상기와 같은 제1막(11) 내지 제3막(13)의 두께는 제1증착영역(A1), 제1중첩영역(B1) 및 제2증착영역(A2)의 면적에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 이들은 전술한 도 2에서 볼 수 있듯이 제1각도 제한부재(25) 및 제2각도 제한부재(26)의 길이에 의해 결정될 수 있다.
상기와 같은 증착은 도 1에서 진행한 방향으로 다시 되돌아오면서 증착 공정을 수행할 경우 도 4에서 볼 수 있듯이, 제1막(11), 제2막(12), 제3막(13), 제3막(13), 제2막(12) 및 제1막(11)이 순차로 적층 성막되는 구조를 가질 수 있다. 물론 이러한 구조를 이루기 위해 도 1에서 볼 때 제2증착원(23)이 기판(10)의 오른쪽 단부 외측까지 벗어났다가 다시 좌측으로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 수행하는 증착 장치의 개략적인 예를 도시한 것이다.
도 5의 증착 장치는 도 1의 증착 장치와는 달리 제2증착원(23) 옆에 제3증착원(24)을 더 배치한 것이다. 이 제3증착원(24)은 도 5에서 볼 수 있듯이 소정 각도를 갖는 부채꼴 형상의 제3방출영역(C3)을 갖도록 제3증착물질을 방출해 기판(10)에 제3증착물질을 증착한다. 이 때, 제3방출영역(C3)은 제2방출영역(C2)과 서로 일정 구간에서 중첩되어 기판(10)에 대해 제3증착물질만 증착되는 제3증착영역(A3), 제2증착물질과 혼합하여 증착되는 제2중첩영역(B2)을 형성한다. 따라서, 기판(10)에는 제1증착물질만 증착되는 제1증착영역(A1), 제2증착물질만 증착되는 제2증착영역(A2), 제3증착물질만 증착되는 제3증착영역(A3)이 순차로 구비되고, 제1증착영역(A1)과 제2증착영역(A2)의 사이에 제1중첩영역(B1), 제2증착영역(A2)과 제3증착영역(A3)의 사이에 제2중첩영역(B2)이 각각 위치하게 된다.
상기와 같은 증착원들은 도 5에서 볼 때, 동시에 화살표 방향으로 이동하면서 증착을 수행한다. 이 때, 증착원들은 기판(10)의 최좌측 일단의 바깥쪽에서부터 증착을 수행하며, 이에 따라 기판(10)에는 그 일단으로부터 제1증착영역(A1), 제1중첩영역(B1), 제2증착영역(A2), 제2중첩영역(B2), 제3증착영역(A3)의 순으로 증착이 이루어지게 된다. 따라서, 기판(10)의 하면에는 도 6에서 볼 수 있듯이, 제1증착물질로 이루어진 제1막(11), 제1증착물질과 제2증착물질이 혼합된 제2막(12), 제2증착물질로 이루어진 제3막(13), 제2증착물질과 제3증착물질이 혼합된 제4막(14), 제3증착물질로 이루어진 제5막(15)이 순차로 적층 형성된다. 그리고, 상기 증착원들이 이동한 방향 그대로 되돌아오면서 증착 공정을 수행할 경우 도 7에서 볼 수 있듯이, 1막(11), 제2막(12), 제3막(13), 제4막(14), 제5막(15), 제5막(15), 제4막(14), 제3막(13), 제2막(12), 1막(11)의 순으로 적층 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 박막 형성 방법을 수행하는 증착 장치의 개략적인 예를 도시한 것이다.
도 8의 실시예의 경우, 제1방출영역(C1), 제2방출영역(C2) 및 제3방출영역(C3)을 조절해, 기판(10)에는 제1중첩영역(B1)과 제2중첩영역(B2) 만이 나타나도록 한 것이다. 따라서, 도 8에 표기하지는 않았지만, 제1증착영역과 제3증착영역의 합이 제1중첩영역(B1)과 제2중첩영역(B2)의 합과 동일하게 되도록 한 것이다.
이 경우, 전술한 바와 같이 증착원들을 가동해 기판(10)의 최좌측 바깥쪽에서부터 우측을 향해 증착을 시작하면 도 9에서 볼 수 있듯이 제1증착물질과 제2증착물질이 혼합된 제2막(12)이 먼저 기판(10)의 하면에 형성되고, 제2증착물질과 제3증착물질이 혼합된 제4막(14)이 제2막(12)의 하면에 순차로 성막된다.
다시 증착원들이 이동했던 방향으로 되돌아오면서 증착을 수행하게 되면 도 10에서 볼 수 있듯이, 제2증착물질과 제3증착물질이 혼합된 제4막(14)이 제4막(14)의 하면에 다시 성막된 후, 제1증착물질과 제2증착물질이 혼합된 제2막(12)이 제4막(14)의 하면에 순차로 형성된다.
상기와 같은 본 발명의 박막 형성방법은 도판트 물질과 호스트 물질을 동시에 증착하는 박막 성막 공정에서 더욱 유용할 수 있다.
즉, 도 1의 실시예의 경우 제1증착원(22)으로 호스트 물질을, 제2증착원(23)으로 도판트 물질을 동시에 증착시키는 경우, 도 3에서 제1막(11)은 호스트층, 제2막(12)은 호스트와 도판트의 혼합층, 제3막(13)은 도판트층으로 구성될 수 있다.
또, 도 5의 실시예의 경우 제1증착원(22)으로 제1호스트 물질을, 제2증착원(23)으로 도판트 물질을, 제3증착원(24)으로 제2호스트 물질을 동시에 증착시킨다. 이 경우, 도 6에서 제1막(11)은 제1호스트층, 제2막(12)은 제1호스트와 도판트의 혼합층, 제3막(13)은 도판트층, 제4막(14)은 제2호스트와 도판트의 혼합층, 제5막(15)은 제2호스트층으로 구성될 수 있다. 이 경우는, 제1호스트 물질과 제2호스트 물질이 도판트를 공유할 수 있는 경우에 해당하며, 하나의 도판트 증착원만을 이용하여 증착 가능하므로, 공정이 더욱 간단해질 수 있다.
물론, 이와는 반대로 제1도판트 및 제2도판트가 호스트 물질을 공유할 수 있는 경우에도 동일한 실시예로 증착 가능하다.
도 8의 실시예의 경우, 제1증착원(22)으로 제1호스트 물질을, 제2증착원(23)으로 도판트 물질을, 제3증착원(24)으로 제2호스트 물질을 동시에 증착시키면, 도 9에서 제2막(12)에는 제1호스트 물질과 도판트 물질의 혼합물이, 제4막(14)에는 제2호스트 물질과 도판트 물질의 혼합물이 순차 적층된다. 이 경우, 연속 적층된 제2막(12)과 제4막(14)이 호스트를 달리하고 도판트를 공통으로 할 수 있다. 따라서, 호스트를 달리하고 도판트를 공통으로 하는 두 개의 층을 더욱 간단하게 형성할 수 있게 된다.
물론, 도 8의 실시예에서 제1증착원(22)으로 제1도판트 물질을, 제2증착원(23)으로 호스트 물질을, 제3증착원(24)으로 제2도판트 물질을 동시에 증착시키면, 도 9에서 제2막(12)에는 호스트 물질과 제1도판트 물질의 혼합물이, 제4막(14)에는 호스트 물질과 제2도판트 물질의 혼합물이 순차 적층될 수도 있다.
이처럼, 본 발명에 의하면 호스트와 도판트를 다양하게 조합하여 다층 유기막을 성막할 수 있어 유기 발광 표시장치의 유기층, 특히 발광층 형성에 더욱 유용하다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 제1증착영역으로 제1증착물질을 방출하는 제1증착원과, 제2증착영역으로 상기 제1증착물질과 서로 다른 제2증착물질을 방출하는 제2증착원을 준비하는 단계;
    상기 제1증착영역과 제2증착영역이 서로 중첩하는 제1중첩 영역이 설정되도록 제1증착원과 제2증착원을 조정하는 단계;
    상기 제1증착원과 제2증착원을 가동해 상기 제1증착물질 및 제2증착물질을 피처리체의 일부에 증착하는 단계; 및
    상기 제1증착원 및 제2증착원을 피처리체의 일단으로부터 타단까지 이동시키되, 상기 피처리체의 일단으로부터 상기 제1증착물질만이 증착되는 제1증착영역, 상기 제1증착물질과 제2증착물질이 혼합되어 증착되는 제1중첩영역 및 상기 제2증착물질만이 증착되는 제2증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계;를 포함하는 박막 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 타단으로부터 상기 제2증착영역, 제1중첩영역 및 제1증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 더 포함하는 박막 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1증착원 및 제2증착원의 이동 속도가 동일한 박막 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2증착물질과 서로 다른 제3증착물질을 제3증착영역으로 방출하는 제3증착원을 준비하는 단계를 더 포함하고,
    상기 조정하는 단계는, 제3증착영역이 상기 제1증착영역 또는 제2증착영역과 서로 중첩하는 제2중첩 영역이 설정되도록 제1증착원, 제2증착원 및 제3증착원을 조정하는 단계로 구비되며,
    상기 증착하는 단계는 상기 제3증착원을 가동해 상기 제3증착물질을 상기 피처리체의 일부에 증착하는 것을 더 포함하고,
    상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 일단으로부터 상기 제1증착영역, 제1중첩영역, 제2증착영역, 제2중첩영역 및 제3증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계로 구비되고,
    상기 제2중첩영역은 상기 제3증착물질과 상기 제1증착물질 또는 제2증착물질이 혼합되어 증착되는 영역이고, 상기 제3증착영역은 상기 제3증착물질만이 증착되는 영역인 박막 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동시키는 단계는 상기 피처리체의 타단으로부터 상기 제3증착영역, 제2중첩영역, 제2증착영역, 제1중첩영역 및 제1증착영역이 순차로 진행되도록 하는 단계를 더 포함하는 박막 형성 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1증착원, 제2증착원 및 제3증착원의 이동 속도가 동일한 박막 형성 방법.
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