KR20130007192A - 원자층 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자층 증착장치 및 이를 이용한 유기발광소자의 봉지방법에 대한에 것으로서, 본 발명에 따른 원자층 증작 장치는 퍼지가스 주입노즐 부분의 구조를 개선하여 원자층 증착 공정에서의 퍼지가스의 배출 효율을 높여 퍼지공정의 속도를 증가시킬 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 원자층 증작 장치를 사용하여 유기발광소자를 밀봉하는 봉지공정을 실시할 경우 증착 속도와 및 봉지 막질을 향상시킬 수 있다.

Description

원자층 증착장치{APPARATUS FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}
본 발명은 원자층 증착장치에 대한 것으로서, 원자층 증착장치의 샤워헤드에 배치되는 가스 주입노즐의 구조를 개선하여 가스의 주입효율 및 배기효율을 향상시킨 원자층 증착장치에 대한 것이다. 본 발명은 또한 상기 원자층 증착장치를 이용하여 유기발광소자를 밀봉하는, 유기기발광소자의 봉지방법에 대한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자나 평판 디스플레이 등의 제조에 있어서는 기판상에 박막을 증착시키는 공정을 거치게 된다. 상기 기판상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 입자의 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition; PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD) 등이 사용된다.
최근 반도체 소자나 디스플레이 소자의 구성이 매우 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 있는데, 이에 따라, 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있는 원자층 증착 방법(atomic layer deposition; ALD)의 적용이 확대되고 있는 추세이다.
상기 원자층 증착 방법(ALD)은, 하나의 소스가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 이를 기판에 물리적으로 흡착시킨 후, 나머지 가스는 퍼지(purge)하여 제거한 후, 다시 다른 가스를 주입하여 증착을 실시하는 방법으로서, 서로 다른 이종의 가스가 불필요하게 화학반응하는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
예를 들어, 두 가지 소스가스를 이용하여 원자층을 형성하는 경우의 공정은, 반응 챔버 내에 제1소스가스를 주입하여 기판상에 제1소스가스에 의한 원자층을 증착한 뒤, 반응 챔버 내에 퍼지가스를 주입하여 증착되지 않은 제1소스가스를 반응 챔버로부터 제거하고, 이어서, 반응 챔버 내에 제2소스가스를 주입하여 제2소스가스에 의한 원자층을 증착한 뒤, 반응 챔버 내에 퍼지가스를 주입하여 증착되지 않은 제2소스가스를 반응 챔버로부터 제거하여, 상기 제1소스가스에 의한 원자층과 상기 제2소스가스에 의한 원자층이 서로 결합하여 원하는 성질을 가진 박막을 형성하도록 하는 것이다. 상기한 바와 같이, 원자층 증착방법에서는 제1소스가스의 주입, 퍼지, 제2소스가스의 주입 및 퍼지가 하나의 사이클을 이루게 되고, 이러한 사이클을 반복함으로써 기판상에 원하는 두께와 성질을 가진 막을 형성하게 된다.
한편, 유기발광소자는 수분 및 산소에 취약하기 때문에, 수분이나 산소에 의한 손상을 방지하기 위하여 유기발광소자를 제조한 후 보호막을 형성하는 것이 필요하다. 현재 유리를 사용하여 보호막을 형성하고 있지만, 봉지효율 및 박막화 측면에서 새로운 봉지방법의 개발이 요구되고 있다.
상기 유기발광소자의 봉지를 위해서는 모듈 타입의 원자층 증착방법이 적용될 수 있다. 일반적인 원자층 증착장치는 도 1에 도시된 구조를 가진다.
도 1에서 보면 원자층 증착장치는, 반응 챔버(600)와 상기 반응 챔버(600) 내에 설치되어 기판(400)을 지지하는 기판 지지대(500)를 포함하며, 상기 기판 지지대(500)의 상부에는 상기 기판(400)상에 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입하기 위한 샤워 헤드(100)를 구비되어 있다. 상기 반응 챔버(600)의 내부는 진공상태로 유지된다.
상기 기판 지지대(500)는 상기 반응 챔버(600) 내부의 하측에 배치되어 처리될 기판(400)을 지지하는 역할을 한다. 상기 기판 지지대(500)와 샤워 헤드(100) 중 적어도 하나는 스캐닝 방향을 따라 왕복 이동 가능하도록 설치된다.
상기 샤워 헤드(100)에는 상기 기판(400)상에 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 동시에 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐 세트가 구비되어 있다.
도 2는 상기 샤워헤드에 배치된 노즐세트(110)의 일례를 보여준다.
도 2에서 상기 노즐세트(110)는 상기 기판 지지대(500)의 이동 방향에 대해 직각 방향으로 서로 나란하게 연장된 4개의 노즐들(211, 301, 221, 301)을 가진다. 상기 4개의 노즐들은 서로 소정 간격으로 이격되어 있는데, 차례로, 제1소스가스 주입노즐(211), 잔존하는 제1소스가스를 제거하기 위한 퍼지가스 주입노즐(301), 제2소스가스 주입노즐(221) 및 잔존하는 제2소스가스를 제거하기 위한 퍼지가스 주입노즐(302)이다. 여기서 제1소스가스 주입노즐(211)과 잔존하는 제1소스가스를 제거하기 위한 퍼지가스 주입노즐(301)은 제1부분 노즐세트(111)가 되며, 제2소스가스 주입노즐(221)과 잔존하는 제2소스가스를 제거하기 위한 다수의 퍼지가스 주입노즐(302)은 제2부분 노즐세트(112)가 된다.
도 3은 상기 샤워헤드(100)에 삽입되는 노즐세트의 다른 일례에 대한 단면도로서, 여기에는 퍼지가스를 배기하기 위한 퍼지가스 배기부(311)도 도시되어 있다. 도 4는 퍼지가스(Fi)가 퍼지가스 주입노즐(301)을 통하여 기판에 주입되어 잔존하는 소스가스를 제거하는 것을 모식적으로 표현한 것이다. 도 4에서 퍼지가스(Fi)가 퍼지가스 분기라인(306)과 퍼지가스 주입노즐(301)을 통하여 기판으로 주입된 후 Fo는 잔존가스와 함께 배출(Fo)되는 것을 보여준다.
상기 원자층 증착에서는 제1소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 제2소스가스 공급, 퍼지가스 공급의 순서가 반복적으로 진행되는데, 증착 속도 향상 및 막질 향상을 위해서는 퍼지 시간은 짧아야 하고, 상기 퍼지에 의하여 잔존가스가 충분히 제거되어야 한다. 그런데, 종래 퍼지가스 주입노즐(301)의 하단부는 도 3 및 4에서 보는 바와 같이 수직으로 형성되어 있어, 퍼지가스의 흐름이 원활하지 않다. 그 결과, 퍼지가스가 부분적으로 와류하는 등 퍼지효율이 우수하지 못하여 퍼지 시간이 길어지거나 또는 퍼지가 완벽하지 않게 된다. 퍼지가 완벽하지 않게 될 경우 소스가스의 잔존으로 인한 막질 저하의 문제가 발생할 수 있다.
이에 본 발명에서는, 원자층 증작장치에서 퍼지가스 주입노즐 부분의 구조를 개선하여 원자층 증착 공정에서의 증착 속도와 및 막질을 향상시키고자 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 퍼지가스 주입노즐 부분의 구조를 개선한 원자층 증착장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은, 상기 원자층 증착장치를 이용한 유기발광소자의 봉지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 퍼지가스 주입노즐 부분의 구조를 개선한 노즐세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 원자층 증작장치에서 퍼지가스 주입노즐 부분의 구조를 개선한 원자층 증착장치를 제공한다.
본 발명에 따른 원자층 증착장치는, 반응 챔버(600); 상기 반응 챔버 내에 설치되어 기판(400)을 지지하는 기판 지지대(500); 및 상기 기판 지지대의 상부에 배치되어 상기 기판상에 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐 세트(110)를 가진 샤워 헤드(100);를 포함한다.
여기서 상기 기판 지지대와 샤워 헤드 중 적어도 하나는 제1방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 또한, 상기 적어도 하나의 노즐 세트(110) 각각은, 제1소스가스 증착을 위한 제1부분 노즐세트(111) 및 제2소스가스 증착을 위한 제2부분 노즐세트(112)를 포함한다. 상기 제1부분 노즐세트는 제1소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함하고, 상기 제2부분 노즐세트는 제2소스가스 주입노즐(221), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함한다.
상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 상기 퍼지가스 배기구(311)는 각각 상기 제 1 방향에 대해 직각 방향으로 연장되어 형성되어 있으며, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311)쪽 방향으로 경사가 형성되어 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 상기 퍼지가스 배기구(311)는 각각 상기 제 1 방향에 직각인 방향으로 연장된 슬릿 형태로 형성될 수 있는데, 이 경우에는, 상기 슬릿 형태의 퍼지가스 주입노즐(301)의 말단에 경사를 형성할 수 있을 것이다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 당업자라면 상기 기재된 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211) 및 상기 제2소스가스 주입노즐(221) 중 적어도 하나에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 당업자라면 상기 기재된 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 소스가스의 주입 속도와 증착 속도 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311) 각각의 길이는 상기 제1방향에 대해 직각인 상기 기판의 폭보다 길거나 같도록 할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 샤워 헤드에는 상기 제1방향을 따라 순차적으로 복수의 노즐 세트(110, 120 등)가 배치될 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 샤워 헤드에는 상기 기판상에 증착될 막의 두께에 대응되는 수만큼의 노즐 세트를 배치할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 샤워 헤드 내부에는, 상기 제1소스가스 주입노즐에 제1소스가스를 공급하는 제1소스가스 공급라인과, 상기 제2소스가스 주입노즐에 제2소스가스를 공급하는 제2소스가스 공급라인과, 상기 퍼지가스 주입노즐에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급라인이 구비되어 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 공급라인, 제2소스가스 공급라인 및 퍼지가스 공급라인은 서로 분리되어 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 제1소스가스 저장탱크(210)와 연결된 제1소스가스 메인라인(215)과, 상기 제1소스가스 메인라인(215)으로부터 분기되어 상기 제1소스가스 주입노즐(211) 각각에 연결되는 적어도 하나의 제1소스가스 분기라인(216)을 포함한다. 또한, 상기 제2소스가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 제2소스가스 저장탱크(220)와 연결된 제2소스가스 메인라인(225)과, 상기 제2소스가스 메인라인(225)으로부터 분기되어 상기 제2소스가스 주입노즐(221) 각각에 연결되는 적어도 하나의 제2소스가스 분기라인(226)을 포함한다. 또한, 상기 퍼지가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 퍼지가스 저장탱크(300)와 연결된 퍼지가스 메인라인(305)과, 상기 퍼지가스 메인라인(305)으로부터 분기되어 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 각각에 연결되는 적어도 하나의 퍼지가스 분기라인(306)을 포함한다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 샤워 헤드는 고정 설치되고, 상기 기판 지지대가 상기 제1방향(D)을 따라 왕복 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 기판 지지대는 고정 설치되고, 상기 샤워 헤드가 상기 제1방향(D)을 따라 왕복 이동 가능하도록 설치될 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 설명한 원자층 증착장치를 이용하여 유기발광소자를 밀봉하는, 유기발광소자의 봉지방법을 제공한다. 본 발명에 의한 상기 유기발광소자의 봉지방법은, 봉지 대상 유기발광소자를 상기 원자층 증착장치의 기판 지지대(500)에 배치하는 단계; 상기 원자층 증착장치의 상기 기판 지재대와 샤워헤드 중 적어도 하나를 제1방향으로 이동시키는 이동단계; 및 상기 이동단계가 진행되는 중에, 상기 샤워 헤드를 통해 상기 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입하여 상기 봉지 대상 유기발광소자상에 적어도 하나의 제1원자층과 적어도 하나의 제2원자층을 증착하는 증착단계;를 포함한다. 여기서, 상기 증착단계는, 상기 제1소스가스를 주입하여 상기 봉지 대상 유기발광소자상에 상기 제1원자층을 증착하는 제1단계; 상기 제1단계가 진행되는 중 또는 후에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 제1소스가스를 제거하는 제2단계; 상기 제2소스가스를 주입하여 상기 제1원자층상에 상기 제2원자층을 증착하는 제3단계; 및 상기 제3단계가 진행되는 중 또는 후에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 제2소스가스를 제거하는 제4단계;를 포함한다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 증착은 상기 봉지 대상 유기발광소자의 일단부로부터 타단부까지 가면서 진행될 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 이동단계가 1회 진행되는 중에, 상기 증착단계에 포함된 상기 제1단계 내지 제4단계가 연속하여 복수회 진행될 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 증착단계 후, 상기 기판 지지대(500)와 샤워헤드(100) 중 적어도 하나를 원위치로 복귀시키는 복귀단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 이동단계, 증착단계 및 복귀단계를 반복하여 수행할 수 있다. 그에 따라 필요한 증착막 두께를 얻을 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 샤워 헤드를 고정시키고, 상기 봉지 대상 유기발광소자를 상기 제1방향(D)을 따라 이동시키면서 원자층 증착을 실시할 수 있다.
본 발명은 또한, 증착용 노즐 세트를 제공한다. 본 발명의 일례에 따른 증착용 노즐세트는, 제1소스가스 증착을 위한 제1부분 노즐세트(111) 및 제2소스가스 증착을 위한 제2부분 노즐세트(112)를 포함하며, 상기 제1부분 노즐세트는, 제1소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함하고, 상기 제2부분 노즐세트는, 제2소스가스 주입노즐(221), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함한다. 여기서, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311) 방향으로 경사가 형성되어 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 상기 퍼지가스 배기구(311)는 상기 제 1 방향에 직각인 방향으로 연장된 슬릿 형태로 형성될 수 있는데, 이 때, 상기 슬릿 형태의 퍼지가스 주입노즐(301)의 말단에 경사를 형성할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 당업자라면 상기 기재된 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211) 및 상기 제2소스가스 주입노즐(221) 중 적어도 하나에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 필요에 따라, 예컨대, 소스가스의 주입 속도와 증착 속도 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
상기 증착용 노즐 세트는 원자층 증착에 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명은 또한, 반응 챔버(600); 상기 반응 챔버 내에 설치되어 기판(400)을 지지하는 기판 지지대(500); 및 상기 기판 지지대의 상부에 배치되어 상기 기판상에 소스가스 및 퍼지가스를 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐세트(111)를 가진 샤워 헤드(100);를 구비하는 원자층 증착장치를 제공한다. 상기 원자층 증착장치에 있어서, 상기 기판 지지대와 샤워 헤드 중 적어도 하나는 제 1 방향(D)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 또한, 상기 노즐세트(111)는, 소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함하며, 상기 소스가스 주입노즐(211), 상기 소스가스 주입노즐(211), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)는 각각 상기 제 1 방향에 대해 직각 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 여기서 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311) 방향으로 경사가 형성되어 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 소스가스 주입노즐(211), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 상기 퍼지가스 배기구(311)는 상기 제 1 방향에 직각인 방향으로 연장된 슬릿 형태로 형성될 수 있는데, 이 경우, 상기 슬릿 형태의 퍼지가스 주입노즐(301)의 말단에 경사를 형성할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 당업자라면 상기 기재된 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 소스가스 주입노즐(211)에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 필요에 따라, 예컨대, 소스가스의 주입 속도와 증착 속도 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 원자층 증착장치를 이용하여 유기발광소자를 밀봉하는, 유기발광소자의 봉지방법을 제공한다. 본 발명의 일례에 따른 유기발광소자의 봉지방법은, 봉지 대상 유기발광소자를 상기 원자층 증착장치의 기판 지지대(500)에 배치하는 단계; 상기 원자층 증착장치의 상기 기판지지대(500)와 샤워헤드(100) 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 이동시키는 이동단계; 상기 이동단계가 진행되는 중에, 상기 샤워헤드를 통해 상기 소스가스를 주입하여 봉지 대상 유기발광소자상에 원자층을 증착하는 증착단계; 및 상기 증착하는 단계가 진행되는 중에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 소스가스를 제거하는 퍼지단계;를 포함한다.
본 발명은 또한, 소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)가 순차적으로 배치되어 있으며, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311) 방향으로 경사가 형성되어 있는 증착용 노즐 세트를 제공한다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 소스가스 주입노즐(211), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 상기 퍼지가스 배기구(311)는 상기 제 1 방향에 직각인 방향으로 연장된 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 이 경우에는, 상기 슬릿 형태의 퍼지가스 주입노즐(301)의 말단에 경사를 형성할 수 있을 것이다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 당업자라면 상기 기재된 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 소스가스 주입노즐(211)에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 필요에 따라, 예컨대, 소스가스의 주입 속도와 증착 속도 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
상기 증착용 노즐 세트는 원자층 증착에 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 원자층 증작 장치는 퍼지가스 주입노즐 부분의 구조를 개선하여 원자층 증착 공정에서의 퍼지가스의 배출 효율을 높여 퍼지공정의 속도를 증가시킬 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 원자층 증작 장치를 사용할 경우 증착 속도와 및 막질을 향상시킬 수 있다
도 1은 원자층 증착장치의 일반적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 원자층 증착장치의 샤워헤드(100) 및 상기 샤워헤드에 배치되는 노즐세트(110)의 일례를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 모듈타입의 원자층 증착장치의 샤워헤드부에 삽입되는 노즐세트의 일례에 대한 단면도이다.
도 4는, 도 3에 의한 노즐세트에 있어서, 퍼지가스 주입노즐(301)을 통하여 퍼지가스가 기판에 주입되어 잔존하는 소스가스를 제거하는 것을 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 원자층 증착장치의 샤워헤드(100)에 배치된 노즐세트 및 상기 노즐세트와 가스 탱크를 연결하는 가스 공급라인을 보여주는 도면이다.
도 6은 원자층 증착장치의 샤워헤드부에 삽입되는 모듈타입의 노즐세트의 일례를 보여주는 외관 사시도이다.
도 7은 원자층 증착장치의 샤워헤드부에 삽입되는 모듈타입의 노즐세트의 다른 일례를 보여주는 외관 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 원자층 증착장치에 적용되는 노즐세트의 일례를 보여주는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 원자층 증착장치에 적용되는 노즐세트의 다른 일례를 보여주는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 원자층 증착장치에 적용되는 노즐세트의 또 다른 일례를 보여주는 개략 단면도이다.
도 11은 본 발명에 의한 원자층 증착장치를 이용하여 기판을 일 방향으로 이동시키면서 기판상에 막을 형성하는 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 일반적인 원자층 증착 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 발명의 일례에 의한 원자층 증착장치는 도 1과 같은 기본구조를 가진다.
도 1에서 보면 원자층 증착장치는, 반응 챔버(600)와, 상기 반응 챔버(600) 내에 설치되어 기판(400)을 지지하는 기판 지지대(500)와, 상기 기판 지지대(500)의 상부에 배치되어 상기 기판(400)상에 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입하기 위한 샤워 헤드(100)를 구비한다.
상기 반응 챔버(600)의 내부는 진공상태로 유지된다. 이를 위해, 반응 챔버의 벽에는 배기구(610)가 형성되고, 이 배기구(610)는 진공 펌프(700)에 연결된다. 상기 배기구(610)는 상기 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스의 배출을 위해서도 사용될 수 있다.
상기 기판 지지대(500)는 상기 반응 챔버(600) 내부의 하측에 배치되어 처리될 기판(400)을 지지하는 역할을 한다. 도시되지는 않았지만, 상기 기판 지지대(500)에는 기판(400)을 소정 온도로 가열하기 위한 가열 수단이 마련될 수 있다.
상기 기판 지지대(500)와 샤워 헤드(100) 중 적어도 하나는 스캐닝 방향을 따라 왕복 이동 가능하도록 설치된다. 구체적으로 상기 기판 지지대와 샤워 헤드 중 적어도 하나는, 화살표로 표시된 제1방향(D)을 따라 이동 가능하게 설치된다.
이하에서는 상기 샤워 헤드(100)는 고정 설치되고, 상기 기판 지지대(500)가 상기 제1방향(D)을 따라 왕복 이동 가능하도록 설치 구조를 중심으로 본 발명을 설명한다.
물론, 본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 기판 지지대(500)가 고정되고 샤워헤드(100)가 이동하도록 구성할 수도 있고, 상기 기판 지지대(500)와 샤워헤드(100)가 모두 움직이도록 구성할 수도 있지만, 이하에서 설명의 단순화를 위하여 기판 지지대(500)가 이동하도록 설계된 구조를 중심으로 설명하는 것뿐이다.
도 5에서는 상기 원자층 증착장치의 샤워헤드(100)에 배치된 노즐세트 및 상기 노즐세트와 가스 탱크를 연결하는 가스 공급라인을 보여준다. 또한, 도 6은 상기 샤워헤드에 삽입되는 모듈타입의 노즐세트의 일례를 보여준다.
구체적으로 상기 샤워헤드(100)는 상기 기판 지지대(500)의 상부에 배치되며, 기판(400)상에 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐 세트(110, 120)를 가진다.
상기 적어도 하나의 노즐 세트(110, 120) 각각은, 제1소스가스 증착을 위한 제1부분 노즐세트(111) 및 제2소스가스 증착을 위한 제2부분 노즐세트(112)를 갖는다. 여기서 제1소스가스 주입노즐(211)과 잔존하는 제1소스가스를 제거하기 위한 퍼지가스 주입노즐(301)은 제1부분 노즐세트(111)에 배치되며, 제2소스가스 주입노즐(221)과 잔존하는 제2소스가스를 제거하기 위한 퍼지가스 주입노즐(302)은 제2부분 노즐세트(112)에 배치된다.
구체적으로, 상기 제1부분 노즐세트(111)는 제1소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함하고, 상기 제2부분 노즐세트(112)는 제2소스가스 주입노즐(221), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함한다.
도 5와 도 6에서 보면, 상기 샤워 헤드에는 상기 제1방향(D)을 따라 순차적으로 복수의 노즐 세트(110, 120)를 배치할 수 있다. 즉, 상기 노즐세트는 필요에 따라 하나이상 배치될 수 있다.
상기 샤워 헤드에는 상기 기판상에 증착될 막의 두께에 대응되는 수만큼의 노즐 세트를 배치할 수 있다. 따라서 증착될 막이 두꺼우면 노즐세트의 수도 증가할 것이다. 그러나, 증착될 막이 두껍다고 하여 반드시 노즐세트의 수가 많아야 하는 것은 아니다. 증착될 막이 두껍다면 기판 지지대(500)를 필요한 횟수만큼 왕복시키면서 증착을 반복할 수도 있다.
도 5에서 보면, 상기 샤워 헤드 내부에는, 상기 제1소스가스 주입노즐에 제1소스가스를 공급하는 제1소스가스 공급라인과, 상기 제2소스가스 주입노즐에 제2소스가스를 공급하는 제2소스가스 공급라인과, 상기 퍼지가스 주입노즐에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급라인이 구비되어 있다.
상기 제1소스가스 공급라인, 제2소스가스 공급라인 및 퍼지가스 공급라인은 서로 분리되어 있다.
구체적으로, 상기 제1소스가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 제1소스가스 저장탱크(210)와 연결된 제1소스가스 메인라인(215)과, 상기 제1소스가스 메인라인(215)으로부터 분기되어 상기 제1소스가스 주입노즐(211) 각각에 연결되는 적어도 하나의 제1소스가스 분기라인(216)을 포함한다.
또한, 상기 제2소스가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 제2소스가스 저장탱크(220)와 연결된 제2소스가스 메인라인(225)과, 상기 제2소스가스 메인라인(225)으로부터 분기되어 상기 제2소스가스 주입노즐(221) 각각에 연결되는 적어도 하나의 제2소스가스 분기라인(226)을 포함한다.
또한, 상기 퍼지가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 퍼지가스 저장탱크(300)와 연결된 퍼지가스 메인라인(305)과, 상기 퍼지가스 메인라인(305)으로부터 분기되어 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 각각에 연결되는 적어도 하나의 퍼지가스 분기라인(306)을 포함한다.
도 5에서 퍼지가스 배기라인은 표시하지 않았다.
도 6에서 보면 퍼지가스는 노즐세트에 배치된 퍼지가스 배출노즐(310)을 통하여 노즐세트 외부로 배출될 수 있다. 여기서 상기 퍼지가스 배출노즐(311)은 퍼지가스 배기구(311)와 연결되어 있다. 상기 퍼지가스 배출노즐(310)을 통하여 노즐세트 외부로 배출된 퍼지가스는 반응 챔버(600)의 외부에 설치된 진공 펌프(700)에 의하여 반응 챔버(600) 외부로 배출될 수 있다.
도 6에서 보면 제1소스가스 분기라인(216), 제2소스가스 분기라인(226) 및 퍼지가스 분기라인(306)은 노즐세트의 정면을 통하여 노즐세트의 내부로 연결되며, 퍼지가스 배출노즐(310)은 상기 노즐세트 상부를 통하여 노즐세트 외부로 통한다.
도 7은 모듈타입 노즐세트의 다른 예로서, 여기서는 제1소스가스 분기라인(216), 제2소스가스 분기라인(226) 및 퍼지가스 분기라인(306)은 노즐세트 상부를 통하여 노즐세트 내부와 연결되며, 상기 퍼지가스 배출노즐(310)도 상기 노즐세트 상부를 통하여 노즐세트 외부로 통하도록 되어 있다.
도 8 내지 도 10에서 보면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)는 각각 상기 제1방향(D, D2)에 대해 직각 방향(Y1)으로 연장되어 형성되어 있다. 상기 도 8, 도 9 및 도 10에서는 제1소스가스 주입노즐(211), 제2소스가스 주입노즐(221), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)가 슬릿형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하고 있다.
도 8 및 9는 도 7에 개시된 노즐세트(110)를 폭 방향으로 절단한 단면에 해당된다. 여기서, 제1부분 노즐세트(111)과 제2부분 노즐세트(112)는 구분되어 있다.
도 6에서 보면, 제1방향(D)에 수직한 방향이 노즐세트의 길이(L)방향이 되고, 제1방향(D)과 평행한 방향이 노즐세트의 폭(W1, W2) 방향이 된다. L은 노즐세트의 길이며, W1은 제1부분 노즐세트(111)의 폭이며, W2는 제2부분 노즐세트(112)의 폭이다.
마찬가지로 상기 노즐세트(110, 120)에 구비된 제1소스가스 주입노즐(211), 제2소스가스 주입노즐(221) 및 퍼지가스 주입노즐(301) 각각의 길이방향은 상기 기판 지지대(500)의 이동 방향(D)에 대해서 직각인 방향으로서 노즐세트의 길이(L)와 같은 방향이며, 이들의 폭 방향은 상기 제1방향(D)과 평행한 방향으로서 노즐세트의 폭과 같은 방향이다.
제1소스가스 주입노즐(211), 제2소스가스 주입노즐(221) 및 퍼지가스 주입노즐(301) 각각의 길이는 상기 노즐세트의 길이와 같거나 작을 것이며, 이들의 폭 역시 상기 노즐세트의 폭과 같거나 작을 것이다.
기판(400)은 기판 지지대(500)에 배치되어, 제1방향(D)에 따라 움직이는데, 왼쪽으로 움직일 수도 있고(D1), 오른쪽으로 움직일 수도 있다(D2).
기판은, 길이방향이 상기 제1방향(D)에 따라 움직이도록 하여 길이방향에 따라 연속된 증착이 이루어지도록 한다. 기판의 폭은 상기 제1방향(D)에 수직한 방향으로서 노즐세트의 길이방향(L)에 대응된다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311) 각각의 길이는 상기 제1방향에 대해 직각인 상기 기판의 폭보다 길거나 같도록 할 수 있다.
상기 도 8 및 도 9에서 보면, 상기 노즐세트(110, 120)에 포함된 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐(221), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)는 상기 기판 지지대(500)의 이동 방향(D)에 대해 직각 방향으로 나란하게 연장된 슬릿 형상으로서, 서로 소정 간격으로 이격되도록 배치되어 있다. 슬릿 형상은 도 2을 참고하면 용이하게 이해될 것이다. 그러나 본 발명에 의한 노즐들의 구조가 도 2에 도시된 것과 반드시 동일한 것은 아니다.
본 발명에 따른 원자층 증착장치에 적용되는 노즐세트에서, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 도 8에서 보는 바와 같이 상기 퍼지가스 배기구(311)쪽 방향으로 경사가 형성되어 있다. 도 8에서는 특히, 상기 상기 퍼지가스 주입노즐(301)의 말단에 경사가 형성된 것을 도시하고 있다.
종래 퍼지가스 주입노즐은 제1방향에 수직한 방향으로 형성되어 있을 뿐이어서, 퍼지가스가 기판쪽으로 주입된 후 배출될 때 퍼지가스의 흐름이 원활하지 않아 퍼지가스가 부분적으로 와류하는 등 퍼지효율이 우수하지 못하였다(도 4 참조).
본 발명에 따른 퍼지가스 주입노즐(301)에는 퍼지가스 배기구(311) 쪽으로 경사가 형성되어 있다. 이 경우, 퍼지가스가 사선방향으로 기판쪽으로 주입됨으로써 기판상에서의 퍼지가스의 흐름이 원활하고 특히 퍼지가스 배기구 쪽으로 퍼지가스가 원활하게 이동되어 퍼지가스의 배출 효율이 우수해 진다. 상기와 같이 퍼지가스의 배출 효율이 우수해 짐에 따라, 퍼지 시간이 단축되고 소스가스의 잔류를 방지할 수 있게 되어 전체 공정시간이 단축되고 증착된 막질이 우수해진다.
상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는 제1방향(D)에 수직한 방향(도 10의 Y1방향)을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위이다. 당업자라면 상기 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다. 상기와 같은 경사각의 범위에서 퍼지가스가 기판으로 주입된 후 퍼지가스 배기구를 통하여 원활하게 배출된다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211) 및 상기 제2소스가스 주입노즐 중 적어도 하나에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다. 도 8 및 도 9에서는 제1소스가스 주입노즐(211) 및 제2소스가스 주입노즐(221)이 슬릿형상을 갖는 것을 도시하고 있는데, 이 경우 상기 슬릿의 말단부에 경사를 형성할 수 있다.
이 경우에도 상기 경사는 제1방향(D)에 수직한 방향(Y1방향)을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있음은 물론이다.
도 9에서는 제1소스가스 주입노즐(211)과 제2소스가스 주입노즐(221) 모두에 대하여 경사를 형성한 일례를 보여준다.
본 발명은 또한 상기 설명한 원자층 증착장치를 이용하여 유기발광소자를 밀봉하는, 유기발광소자의 봉지방법을 제공한다.
도 11은 상기 설명한 원자층 증착 장치를 이용하여 기판(400)을 일 방향(D1)으로 이동시키면서 기판(400)상에 막을 형성하는 과정을 보여준다. 여기서, 봉지 대상 유기발광소자가 상기 기판(400)에 해당된다.
본 발명에 의한 상기 유기발광소자의 봉지방법은, 봉지 대상 유기발광소자를 상기 설명한 원자층 증착장치의 기판 지지대(500)에 배치하는 단계; 상기 원자층 증착장치의 상기 기판 지재대(500)와 샤워헤드(100) 중 적어도 하나를 제1방향으로 이동시키는 이동단계; 및 상기 이동단계가 진행되는 중에, 상기 샤워헤드(100)를 통해 상기 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입하여 상기 봉지 대상 유기발광소자상에 상기 적어도 하나의 제1원자층(701)과 적어도 하나의 제2원자층(702)을 증착하는 증착단계;를 포함한다.
상기와 같이 증착된 상기 제1원자층(701)과 제2원자층(702)은 서로 반응하여 원하는 두께와 성질을 가진 막을 형성하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 막의 증착은 상기 봉지 대상 유기발광소자가 이동하는 중에 이루어지므로, 상기 봉지 대상 유기발광소자의 일단부로부터 타단부까지 가면서 상기 막의 증착이 진행된다. 상기 이동단계에서는, 예컨대 전술한 바와 같이 상기 기판(400)인 봉지 대상 유기발광소자을 지지하는 기판 지지대(500)를 제1방향 중 왼쪽(D1)으로 이동시킬 수 있다.
상기 증착단계는, 아래와 같이 제1단계 내지 제4단계를 포함한다. 먼저, 봉지 대상 유기발광소자를 제1방향(D1)으로 이동시키는 중에, 샤워 헤드(100)에 마련된 제1노즐 세트(110)에 배열된 제1소스가스 주입노즐(211)을 통해 제1소스가스를 주입하여 상기 봉지 대상 유기발광소자상에 제1원자층(71)을 증착한다(제1단계).
이어서, 상기 제1단계가 진행되는 중에, 제 1 노즐 세트(110)에 배열된 퍼지가스 주입노즐(301)을 통해 퍼지가스를 주입하여 잔존된 제1소스가스를 제거한다(제2단계).
다음으로, 상기 제1단계와 제2단계가 진행되는 중에, 제 1 노즐 세트(110)에 배열된 제2소스가스 주입노즐(221)을 통해 제2소스가스를 주입하여 상기 제1원자층(701)상에 제2원자층(702)을 증착한다(제3단계).
이어서, 상기 제1단계, 제2단계 및 제3단계가 진행되는 중에, 제 1 노즐세트(110)에 배열된 퍼지가스 주입노즐(301)을 통해 퍼지가스를 주입하여 잔존된 제2소스가스를 제거한다(제4단계).
상기 샤워 헤드(100)에는 하나의 노즐 세트(110)만 마련될 수 있다. 이 경우에, 상기한 제1단계 내지 제4단계로 이루어진 증착단계가 완료되면, 봉지 대상 유기발광소자상에는 하나의 제1원자층(701)과 하나의 제2원자층(702)으로 이루어진 얇은 막이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 원자층 증착 방법을 적용하여 유기발광소자를 봉지하여 밀봉할 수 있다.
한편, 상기 증착단계 후에, 상기 기판 지지대(500)와 샤워헤드(100) 중 적어도 하나, 예컨대 봉지 대상 유기발광소자가 배치된 기판 지지대(500)를 원위치로 복귀시키는 복귀단계를 수행한 후, 상기 이동단계와 증착단계를 다시 수행할 수 있다. 즉, 상기 이동단계, 증착단계 및 복귀단계를 반복하여 수행할 수 있으며, 이 경우에는 보다 두꺼운 막을 형성할 수 있게 된다.
또한, 상기 샤워 헤드(100)에는 복수의 노즐 세트(110, 120)가 마련될 수 있다. 이 경우에, 상기 봉지 대상 유기발광소자의 이동단계가 1회 진행되는 중에, 즉, 봉지 대상 유기발광소자가 제1방향(D)으로 1회 이동하는 중에, 상기 제1단계 내지 제4단계로 이루어진 증착단계가 연속하여 복수회 진행될 수 있다.
구체적으로, 상기한 바와 같이, 제1 노즐 세트(110)에 포함된 노즐들(211, 301, 221)을 통해 상기 가스들을 주입하여 봉지 대상 유기발광소자상에 제1원자층(701)과 제2원자층(702)을 증착한다.
이어서, 제 2 노즐세트(120)에 포함된 노즐들(211, 301, 221)을 통해 상기 가스들을 주입하여 먼저 증착된 제2원자층(702)상에 다시 제1원자층(703)과 제2원자층(704)을 증착한다. 상기 제 1 노즐 세트(110)에 의한 제1원자층(701) 및 제2원자층(702)의 증착과 제 2 노즐 세트(120)에 의한 제1원자층(703) 및 제2원자층(704)의 증착은 함께 진행될 수 있다.
마찬가지로, 그 다음의 노즐 세트를 이용하여 제1원자층과 제2원자층의 증착을 계속 진행할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 봉지 대상 유기발광소자상에 다수의 제1원자층과 다수의 제2원자층을 교대로 증착시켜 두꺼운 두께를 가진 막을 형성할 수 있다.
이 경우에도, 상기 증착단계 후에, 상기 봉지 대상 유기발광소자가 배치된 기판 지지대(500)를 원위치로 복귀시키는 복귀단계를 수행한 후, 상기 이동단계와 증착단계를 다시 수행할 수 있다. 즉, 상기 이동단계, 증착단계 및 복귀단계를 반복하여 수행함으로써 보다 두꺼운 막을 형성할 수 있게 된다. 본 발명의 원자층 증착 방법을 유기발광소자의 봉지 공정에 적용하면 수천Å의 두께를 가진 봉지막을 형성할 수도 있다.
본 발명은 또한, 증착용 노즐 세트를 제공한다.
도 8에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 증착용 노즐세트는, 제1소스가스 증착을 위한 제1부분 노즐세트(111) 및 제2소스가스 증착을 위한 제2부분 노즐세트(112)를 포함하며, 상기 제1부분 노즐세트는, 제1소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함하고, 상기 제2부분 노즐세트는, 제2소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함한다. 여기서, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311) 방향으로 경사가 형성되어 있다. 상기 도 8에서는 특히, 상기 제1소스가스 주입노즐(211), 상기 제2소스가스 주입노즐, 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)가 슬릿 형상을 가지며, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)의 말단에 경사가 형성되어 있는 것을 도시하고 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향(D)에 수직한 방향(Y1방향)을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 제1소스가스 주입노즐(211) 및 상기 제2소스가스 주입노즐(221) 중 적어도 하나에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다. 도 9에서는 제1소스가스 주입노즐(211)과 상기 제2소스가스 주입노즐(221) 모두에 경사가 형성된 노즐세트를 보여준다. 이 경우에도 상기 경사는 제 1 방향(D)에 수직한 방향(Y1방향)을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 한편, 소스가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명은 또한, 도 10에서 보는 바와 같은 단일의 노즐 세트를 포함하는 원자층 증착장치를 제공한다. 상기 원자층 증착장치는, 반응 챔버(600); 상기 반응 챔버 내에 설치되어 기판(400)을 지지하는 기판 지지대(500); 및 상기 기판 지지대의 상부에 배치되어 상기 기판상에 소스가스 및 퍼지가스를 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐세트(111)를 가진 샤워 헤드(100);를 구비한다. 상기 원자층 증착장치에 있어서, 상기 기판 지지대와 샤워 헤드 중 적어도 하나는 제 1 방향(D)을 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 적어도 하나의 노즐세트 각각(111)은, 소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)를 포함하며, 상기 소스가스 주입노즐(211), 상기 소스가스 주입노즐(211), 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)는 각각 상기 제 1 방향에 대해 직각 방향으로 연장되어 형성되어 있으며, 여기서 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311) 방향으로 경사가 형성되어 있다.
상기 도 10에서는 소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)가 슬릿형상을 갖는 것을 예시하고 있는데, 이 경우 상기 노즐의 말단에 경사를 형성할 수 있다.
여기서 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향에 수직한 방향(도 10의 Y1방향)을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 소스가스 주입노즐(211)에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사를 형성할 수 있다, 여기서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 소스가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 원자층 증착장치를 이용하여 유기발광소자를 밀봉하는, 유기발광소자의 봉지방법을 제공한다. 본 발명의 일례에 따른 유기발광소자의 봉지방법은, 봉지 대상 유기발광소자를 상기 원자층 증착장치의 기판 지지대(500)에 배치하는 단계; 상기 원자층 증착장치의 상기 기판지지대(500)와 샤워헤드 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 이동시키는 이동단계; 상기 이동단계가 진행되는 중에, 상기 샤워헤드를 통해 상기 소스가스를 주입하여 봉지 대상 유기발광소자상 원자층을 증착하는 증착단계; 및 상기 증착하는 단계가 진행되는 중에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 소스가스를 제거하는 퍼지단계;를 포함한다.
본 발명은 또한, 도 10에서 보는 바와 같이, 소스가스 주입노즐(211), 퍼지가스 주입노즐(301) 및 퍼지가스 배기구(311)가 순차적으로 배치되어 있으며, 상기 퍼지가스 주입노즐(301)에는 상기 퍼지가스 배기구(311) 방향으로 경사가 형성되어 있는 증착용 노즐 세트를 제공한다.
여기서, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는, 제 1 방향에 수직한 방향(도 10의 Y1방향)을 기준으로 경사각(θ)이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 당업자라면 상기 기재된 범위 내에서 필요에 따라 적절한 경사각을 선택할 수 있을 것이다. 예컨대, 퍼지가스의 주입 속도와 주입 압력 등을 고려하여, 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 소스가스 주입노즐(211)에도 상기 퍼지가스 주입노즐(301) 방향으로 경사가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 이 0°초과 90°미만의 범위가 되도록 할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 경사각(θ)의 범위를 15~60°정도로 더 한정할 수도 있다.
100: 샤워 헤드 110, 120: 노즐 세트
111: 제1부분 노즐세트 112: 제2부분 노즐세트
210: 제1소스가스 저장탱크 211: 제1소스가스 주입노즐
215: 제1소스가스 메인라인 216: 제1소스가스 분기라인
220: 제2소스가스 저장탱크 221: 제2소스가스 주입노즐
225: 제2소스가스 메인라인 226: 제2소스가스 분기라인
300: 퍼지가스 저장탱크 301: 퍼지가스 주입노즐
305: 퍼지가스 메인라인 306: 퍼지가스 분기라인
310: 퍼지가스 배출노즐 311: 퍼지가스 배기구
400: 기판 500: 기판 지지대
600: 반응 챔버

Claims (38)

  1. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지대; 및
    상기 기판 지지대의 상부에 배치되어 상기 기판상에 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐 세트를 가진 샤워헤드;를 포함하며,
    상기 기판 지지대와 샤워 헤드 중 적어도 하나는 제 1 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고,
    상기 적어도 하나의 노즐 세트 각각은, 제1소스가스 증착을 위한 제1부분 노즐세트 및 제2소스가스 증착을 위한 제2부분 노즐세트를 포함하며,
    상기 제1부분 노즐세트는, 제1소스가스 주입노즐, 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구를 포함하고,
    상기 제2부분 노즐세트는, 제2소스가스 주입노즐, 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구를 포함하며,
    상기 제1소스가스 주입노즐, 상기 제2소스가스 주입노즐, 상기 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구는 각각 상기 제 1 방향에 대해 직각 방향으로 연장되어 형성되며, 여기서 상기 퍼지가스 주입노즐에는 상기 퍼지가스 배기구 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제1소스가스 주입노즐 및 상기 제2소스가스 주입노즐 중 적어도 하나에는 상기 퍼지가스 주입노즐 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제1소스가스 주입노즐, 상기 제2소스가스 주입노즐, 상기 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구 각각의 길이는 상기 제 1 방향에 대해 직각인 상기 기판의 폭보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 샤워 헤드에는 상기 제 1 방향을 따라 순차적으로 복수의 노즐 세트가 배치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 샤워 헤드에는 상기 기판상에 증착될 막의 두께에 대응되는 수만큼의 노즐 세트가 마련된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 샤워 헤드 내부에는, 상기 제1소스가스 주입노즐에 제1소스가스를 공급하는 제1소스가스 공급라인과, 상기 제2소스가스 주입노즐에 제2소스가스를 공급하는 제2소스가스 공급라인과, 상기 퍼지가스 주입노즐에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급라인이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제1소스가스 공급라인과, 제2소스가스 공급라인과, 퍼지가스 공급라인은 서로 분리된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제1소스가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 제1소스가스 저장탱크와 연결된 제1소스가스 메인라인과, 상기 제1소스가스 메인라인으로부터 분기되어 상기 제1소스가스 주입노즐 각각에 연결되는 적어도 하나의 제1소스가스 분기라인을 포함하고,
    상기 제2소스가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 제2소스가스 저장탱크와 연결된 제2소스가스 메인라인과, 상기 제2소스가스 메인라인으로부터 분기되어 상기 제2소스가스 주입노즐 각각에 연결되는 적어도 하나의 제2소스가스 분기라인을 포함하며,
    상기 퍼지가스 공급라인은, 상기 반응 챔버 외부에 마련된 퍼지가스 저장탱크와 연결된 퍼지가스 메인라인과, 상기 퍼지가스 메인라인으로부터 분기되어 상기 퍼지가스 주입노즐 각각에 연결되는 적어도 하나의 퍼지가스 분기라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 샤워 헤드는 고정 설치되고, 상기 기판 지지대가 상기 제1방향을 따라 왕복 이동 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  14. 유기발광소자를 밀봉하기 위한 유기발광소자의 봉지방법으로서,
    봉지 대상 유기발광소자를 제 1항에 의한 원자층 증착장치의 기판 지지대에 배치하는 단계;
    상기 원자층 증착장치의 상기 기판 지재대와 샤워헤드 중 적어도 하나를 제1방향으로 이동시키는 이동단계; 및
    상기 이동단계가 진행되는 중에, 상기 샤워 헤드를 통해 상기 제1소스가스, 제2소스가스 및 퍼지가스를 주입하여 상기 봉지 대상 유기발광소자상에 상기 적어도 하나의 제1원자층과 적어도 하나의 제2원자층을 증착하는 증착단계;를 포함하며,
    상기 증착단계는,
    상기 제1소스가스를 주입하여 상기 봉지 대상 유기발광소자상에 상기 제1원자층을 증착하는 제1단계;
    상기 제1단계가 진행되는 중 또는 후에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 제1소스가스를 제거하는 제2단계;
    상기 제2소스가스를 주입하여 상기 제1원자층상에 상기 제2원자층을 증착하는 제3단계; 및
    상기 제3단계가 진행되는 중 또는 후에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 제2소스가스를 제거하는 제4단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 증착은 상기 봉지 대상 유기발광소자의 일단부로부터 타단부까지 가면서 진행되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 이동단계가 1회 진행되는 중에, 상기 제1단계 내지 제4단계가 연속하여 복수회 진행되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 증착단계 후에, 상기 봉지 대상 유기발광소자와 샤워 헤드 중 적어도 하나를 원 위치로 복귀시키는 복귀단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 이동단계, 증착단계 및 복귀단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  19. 제 14항에 있어서, 상기 샤워 헤드를 고정시키고, 상기 봉지 대상 유기발광소자을 상기 제1방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  20. 제1소스가스 증착을 위한 제1부분 노즐세트 및 제2소스가스 증착을 위한 제2부분 노즐세트를 포함하며,
    상기 제1부분 노즐세트는, 제1소스가스 주입노즐, 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구를 포함하고,
    상기 제2부분 노즐세트는, 제2소스가스 주입노즐, 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구를 포함하며,
    상기 퍼지가스 주입노즐에는 상기 퍼지가스 배기구 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 층 증착용 노즐 세트.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐장세트.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 제1소스가스 주입노즐 및 상기 제2소스가스 주입노즐 중 적어도 하나에는 상기 퍼지가스 주입노즐 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  26. 반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에 설치되어 기판을 지지하는 기판 지지대; 및
    상기 기판 지지대의 상부에 배치되어 상기 기판상에 소스가스 및 퍼지가스를 주입할 수 있는 적어도 하나의 노즐세트를 가진 샤워 헤드;를 구비하며,
    상기 기판 지지대와 샤워 헤드 중 적어도 하나는 제 1 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고,
    상기 노즐세트는, 소스가스 주입노즐, 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구를 포함하며,
    상기 소스가스 주입노즐, 상기 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구는 각각 상기 제 1 방향에 대해 직각 방향으로 연장되어 형성되며,
    상기 퍼지가스 주입노즐에는 상기 퍼지가스 배기구 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  29. 제 26항에 있어서, 상기 소스가스 주입노즐에는 상기 퍼지가스 주입노즐 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.
  32. 유기발광소자를 밀봉하기 위한 유기발광소자의 봉지방법으로서,
    봉지 대상 유기발광소자를 제 26항에 의한 원자층 증착장치의 기판 지지대에 배치하는 단계;
    상기 원자층 증착장치의 상기 기판지지대와 샤워헤드 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 이동시키는 이동단계;
    상기 이동단계가 진행되는 중에, 상기 샤워헤드를 통해 상기 소스가스를 주입하여 봉지 대상 유기발광소자상에 원자층을 증착하는 증착단계; 및
    상기 증착하는 단계가 진행되는 중에, 상기 퍼지가스를 주입하여 잔존된 소스가스를 제거하는 퍼지단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 봉지방법.
  33. 소스가스 주입노즐, 퍼지가스 주입노즐 및 퍼지가스 배기구가 순차적으로 배치되어 있으며,
    상기 퍼지가스 주입노즐에는 상기 퍼지가스 배기구 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 퍼지가스 주입노즐에 형성된 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  36. 제 33항에 있어서, 상기 소스가스 주입노즐에는 상기 퍼지가스 주입노즐 방향으로 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 경사는 제 1 방향에 수직한 방향을 기준으로 경사각(θ)이 0° 초과 90° 미만인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 경사각(θ)은 15~60°인 것을 특징으로 하는 증착용 노즐 세트.
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