KR20130021262A

KR20130021262A - 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템

Info

Publication number: KR20130021262A
Application number: KR1020110083677A
Authority: KR
Inventors: 정광호; 최명운; 이규현; 김영국
Original assignee: 주식회사 야스
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-03-05
Also published as: KR101252987B1

Abstract

본 발명은 유기발광소자 제작을 위한 인라인 증착 시스템 구성에 관한 것으로 특히 대면적 풀컬러 디스플레이 제작용 인라인 증착 시스템에서 FMM 교체 및 얼라인먼트 동안 발생하는 증착 유휴 시간을 최소화하고, 고가의 증착 원료 물질이 낭비되는 것을 막아준다. 이를 위해 격벽을 사이에 두고 나란히 두 증착 챔버를 설치하고, 격벽 하단에는 소정의 통로를 두어 증발원이 두 증착 챔버 간에 이동이 가능한 다중 증착 챔버를 도입해 인라인 증착 시스템을 구성한다. 따라서, 한쪽 챔버에서 FMM 교체가 진행되는 동안 다중 증착 챔버의 다른 챔버로 증발원이 이동하여 증착 공정을 실시할 수 있는 인라인 증착 시스템 구성을 제공한다.

Description

증발원을 공유하는 다중 증착 시스템{multiple evaporation system sharing an evaporator}

본 발명은 유기발광소자 제작을 위한 인라인 증착 시스템 구성에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 물질의 낭비를 줄이기 위한 공정 챔버와 증발원 배열 및 구동 설계에 관한 것이다.

유기발광소자의 제작과정에서, 기판 위에 유기박막 및 전극을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 방법이 진공 가열 증착법이다. 진공 가열 증착법에서는 진공챔버 내에 증착물질원료가 담긴 증발원을 위치시키고, 이를 가열하여 증발된 물질이 동일 진공챔버 내에 있는 기판에 증착되도록 한다. 이 때, 기판의 증착면에는 일정한 패턴이 형성되어 있는 마스크가 부착되어 있어, 기판 위에 원하는 패턴의 유기박막을 증착할 수 있다. 유기발광소자로 백색광 소자를 제작하는 경우에는 RGB 픽셀을 형성할 필요가 없으므로 기판의 거의 전체가 증착물질에 노출되도록 하는 오픈 마스크(open-mask)를 사용한다. 유기발광소자는 빛을 방출하는 발광층(EML, emitting layer) 이외에, 전자 수송층(ETL, electron transport layer), 정공 수송층(HTL, hole transport layer), 정공 주입층(HIL, hole injection layer) 및 전자 주입층(EIL, electron injection layer) 등과 같은 공통층이 적층되어 있는 다층박막의 구조로 제작된다. 이 중에 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층 및 전자 주입층 등 발광층 이외의 공통층은 특별한 패턴형성이 필요없어 역시 증착 시 오픈 마스크를 사용한다. 따라서, 백색광 소자 제작공정에는 전제척으로 단일 오픈 마스크가 이용된다. 유기발광소자로 풀컬러 디스플레이를 제작하고자 하는 경우에는 정교한 RGB 픽셀 형성이 필요하므로 FMM(Fine metal mask)를 사용하고, 각각 R, G, B 발광층 마다 다른 FMM을 사용하여 순차적으로 RGB 픽셀을 증착한다. 이러한, 풀컬러 유기발광 디스플레이 제작에 대한 공정흐름도를 도1에 나타내었다. 이 경우 각 증착공정 전에 해당 증착층에 필요한 마스크로 교체, 얼라인먼트 및 부착 단계를 거쳐야 하고, 마스크 교체와 얼라인먼트 및 부착에 걸리는 공정시간 동안 증착공정을 진행할 수 없으므로 이 증착 유휴시간(idle time) 동안 고가의 증착원료물질이 낭비되는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 유기발광소자 제작공정에서 마스크 교체, 얼라인먼트 및 부착 공정 동안 발생되는 증착공정의 유휴시간을 줄여 고가의 증착원료물질의 낭비를 막고, 더불어 단위시간당 기판처리량도 향상시킬 수 있는 다중 증착 시스템 구성을 구현하는 것이다.

본 발명은 수평방향으로 나란히 배열된 다중 증착 챔버와 다중 증착 챔버 사이 격벽 하단에 증발원이 통과할 수 있는 통로가 형성되어 있고, 이 통로를 통해 두 챔버 사이를 이동할 수 있는 증발원을 구비하여, 각 챔버에서 증착 공정과 마스크 교체 공정을 병행하며, 한 챔버에서 증착 공정이 끝나면 증발원을 마스크 교체 공정이 끝나 대기하고 있는 옆 챔버로 이동시켜 증착 공정을 수행하여, 증착 공정의 유휴시간을 최소화하고 증착원료물질의 낭비를 막는다.

따라서, 본 발명은,

기판에 물질을 증착하는 증착 챔버는,

증착 공간을 분리하되, 증착 챔버의 일부 공간은 소통할 수 있는 개구부를 구비한 격벽; 및

상기 격벽의 개구부를 통해 상기 격벽에 의해 분리된 각각의 증착 공간으로 이동가능한 증발원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 다중 증착 시스템에 있어서,

상기 증착 챔버의 전단에 버퍼 챔버를 구비하여,

물질을 증착하고자 하는 첫 번째 기판이 상기 버퍼 챔버로부터 격벽으로 분리된 증착 챔버의 증착 공간으로 반입되고, 마스크 얼라인먼트를 실행하고, 상기 증발원이 상기 격벽의 개구부를 통해 상기 첫 번째 기판이 반입된 첫 번째 증착 공간으로 이동하여 물질 증착을 실행하는 동안, 상기 버퍼 챔버로부터 상기 증착 챔버 중 상기 격벽으로 분리된 두 번째 증착 공간으로 두 번째 기판을 반입하여 마스크 얼라인먼트를 실행하고 대기시켜, 상기 첫 번째 기판의 증착을 마친 후, 증발원이 두 번째 증착 공간으로 이동하여 대기 된 두 번째 기판에 물질을 증착하여 연속공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 다중 증착 시스템에 있어서,

상기 격벽으로 분리된 증착 공간들을 갖는 증착 챔버를 직렬로 다수 구비하고, 상기 증착 챔버들 사이에는 게이트 밸브가 설치되어 기판이 상기 게이트 밸브를 통해 반출 및 반입되는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 다중 증착 시스템에 있어서, 상기 증착 챔버는 이송 선로를 구비하여, 증발원이 이동하는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은 증착챔버를 다중으로 구성하고, 두 증착챔버 하단부는 증발원이 통과할 수 있도록 개구부가 형성되어 있고, 두 증착챔버 간을 이동할 수 있는 증발원을 설치하여, 한쪽 챔버에서 증착공정이 진행되는 동안 다른 한쪽 챔버에서는 마스크 교체, 얼라인먼트, 부착 공정을 진행하여, 증착공정 간 유휴시간을 최소화하고, 증착 원료물질의 낭비를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 단일 인라인 증착 시스템 대비 단위시간당 기판처리량이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 단일 증착 챔버를 구비한 인라인 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예로서 대면적 유기발광소자 증착을 위한 인라인 증착 시스템에 다중 증착 방식을 적용하여 구성한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다중 증착 시스템을 구성하는 다중 증착 챔버의 단면 개략도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 유기발광소자 제작에서 다층박막을 증착하는 인라인 증착 시스템에서 마스크 교체 및 얼라인먼트와 증착을 수행하는 진공 챔버를 두 줄로 병행해 설치하는 다중 증착 시스템을 적용해 증착공정의 유휴시간을 최소화하고, 증착원료물질을 효율적으로 이용할 수 있도록 해준다. 특히 본 발명의 효과가 극대화될 수 있는 대면적 풀컬러 디스플레이와 같이 마스크 교체가 잦고, 증착원료물질 사용량이 많은 경우 본 발명의 실시예를 도2에 나타내었다. FMM을 사용하고 마스크 얼라인먼트 후 동일 챔버에서 기판은 고정하고, 증발원을 스캔하여 증착하는 방식의 증착 챔버들이 증착#1 챔버(101)부터 증착#6 챔버(106)까지이다. 대표적인 예로 R, G, B 발광층 증착챔버가 이에 해당한다. 증착#1 챔버(101)과 증착#2 챔버(102)는 격벽을 사이에 두고 설치되고, 두 챔버 사이 격벽 하단에 개구부가 형성되어 있어, 챔버 하부의 증발원(200)이 통과할 수 있는 통로가 된다. 격벽은 각 챔버의 증착물질 분사공간을 격리해준다. 증발원(200)은 이동 장치(미도시)에 연결되어 있어, 직선운동이 가능하고, 증착#1 챔버(101)와 증착#2 챔버(102)간에 이동할 수 있는 구조이다. 따라서, 증착#1 챔버(101)와 증착#2 챔버(102)는 단일 증발원을 공유하여, 동일한 박막 증착에 사용되는 다중 증착 챔버를 이루고 있다. 증착#1 챔버(101) 후면부에 증착#3 챔버(103)는 게이트 밸브를 통해 연결되고, 증착#4 챔버(104) 역시 증착#2 챔버(102) 후면부에 게이트 밸브를 통해 연결되며, 증착 #1, #2 챔버(101, 102)와 다른 종류의 증발원을 공유하며, 유기발광소자의 적층 구조를 형성하기 위한 증착 공정을 수행한다. 증착#3 챔버(103)와 증착#4 챔버(104)는 증착#1 챔버(101)와 증착 #2 챔버(102) 쌍과 같은 다중 증착 챔버 구조로 하단에 증발원이 통과할 수 있는 통로가 있는 격벽으로 분리되어 있다. 증착#5 챔버(105)와 증착#6 챔버(106)도 앞의 설명과 같은 다중 증착 챔버 구조이고, 앞의 증착#1, #2 챔버(101, 102)쌍이나 증착#3, #4 챔버(103, 104)쌍과 다른 막층에 대한 증발원이 설치되어 있는 것만 틀리다. 도2의 실시예에서 일련의 증착챔버들(101, 103, 105 혹은 102, 104, 106)은 종래의 인라인 증착 시스템에서 행해지는 증착공정을 동일하게 순차적으로 수행할 수 있고, 증착챔버의 개수는 필요에 따라 얼마든지 늘릴 수 있다. 또한, 각 다중 증착 챔버에 동일한 증발원을 설치할 수도 있다. 도3에 다중 증착 챔버의 단면도를 개략적으로 나타내었다. 챔버 하단의 증발원(200)은 격벽(150) 하단의 통로를 통해 증착 공정이 진행될 챔버로 이동할 수 있도록 이동 장치에 연결되어, 증착#1 챔버(101)나 증착#2 챔버(102) 어느 쪽으로도 이동할 수 있게 되어 있다. 기판이 부착되어 증착챔버에 투입된 기판홀더(160, 170)가 각 챔버에 위치하고, 격벽(150)은 증착이 이루어지는 공간을 분리한다.

본 발명 다중 증착 시스템에서 증착 공정의 진행과정을 도2의 시스템 개략도에 따라 간략히 설명하면 다음과 같다. 기판 로딩 및 척킹 챔버(100)로 첫 번째 기판이 투입되면 기판홀더에 기판이 부착되어 버퍼#1 챔버(110)를 통해 증착#1 챔버(101)로 전달되고, 마스크 얼라인먼트 및 부착이 진행된다. 마스크 부착이 완료되면, 이동가능한 증발원(200)이 증착#1(101), #2(102) 챔버 사이로부터 증착#1 챔버(101)로 이동하여 증착을 진행한다. 증착#1 챔버(101)에서 상기 얼라인먼트 및 증착 공정 진행 동안 제2의 기판이 기판 로딩 및 척킹 챔버(100)와 버퍼#1 챔버(110)를 통해 증착#2 챔버(102)로 투입되고, 마스크 얼라인먼트 및 부착을 완료하고 대기하게 된다. 한편, 증착#1 챔버(101)에서 증착이 완료되면, 증발원(200)은 증착#2 챔버(102)로 이동하여 즉시 제2 기판에 대해 증착 공정을 진행할 수 있는 것이다. 첫 번째 기판은 증착 #1 챔버(101)에서 증착 #3 챔버(103)로 이송되고, 다음 증착 공정을 위해 마스크 교체와 얼라인먼트가 실시된다. 증착 #3 챔버(103)에서 마스크 교체와 얼라인먼트가 진행되는 동안 증착 #2 챔버(102)에서 제2 기판 증착이 끝나면, 제2 기판은 증착 #4 챔버(104)로 이송되어, 마스크 교체와 얼라인먼트 후에 대기하게 된다. 따라서, 첫 번째 기판 증착과 두 번째 기판 증착 사이에 마스크 교체와 얼라인먼트로 인한 대기시간이 없고, 이동하는 증발원에 의해 증착 #3 챔버(103)에서 증착 후 증착 #4 챔버(104)에서 바로 증착을 시작할 수 있으므로 증발원의 연속적인 사용이 가능해지고, 증착원료물질의 낭비를 최소화할 수 있는 시스템 구성이 되는 것이다. 도 2에 나타낸 개략도에는 버퍼 #1 챔버 전에 기판로딩/척킹 챔버만 도시되어 있는데, 버퍼 #1 챔버 전에 오픈 마스크를 사용하는 공통층 증착 챔버가 구성될 수도 있고, 이는 당연히 본 발명의 기본 개념이 적용되는 일실시예가 된다.

또한, 본 실시예는 모두 이중 증착 시스템을 예로 들어 설명하였으나, 삼중, 사중의 다중 구조도 동일한 원리로 제작할 수 있으며, 격벽(150)의 구조도 하향식 증착의 경우, 개구부를 상단에 설치할 수 있고, 그외, 적절한 높이에 형성하여 증발원(200)을 이동시킬 수도 있다.

본 발명의 구성은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 얼마든지 다양한 응용과 변형이 가능함은 자명하다.

100: 기판로딩/척킹 110: 버퍼#1 챔버
101: 증착#1 챔버 102: 증착#2 챔버
103: 증착#3 챔버 104: 증착#4 챔버
105: 증착#5 챔버 106: 증착#6 챔버
120: 기판 언로딩 챔버 150: 격벽
200: 증발원

Claims

기판에 물질을 증착하는 증착 챔버는,
증착 공간을 분리하되, 증착 챔버의 일부 공간은 소통할 수 있는 개구부를 구비한 격벽; 및
상기 격벽의 개구부를 통해 상기 격벽에 의해 분리된 각각의 증착 공간으로 이동가능한 증발원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 증착 챔버의 전단에 버퍼 챔버를 구비하여,
물질을 증착하고자 하는 첫 번째 기판이 상기 버퍼 챔버로부터 격벽으로 분리된 증착 챔버의 증착 공간으로 반입되고, 마스크 얼라인먼트를 실행하고, 상기 증발원이 상기 격벽의 개구부를 통해 상기 첫 번째 기판이 반입된 첫 번째 증착 공간으로 이동하여 물질 증착을 실행하는 동안, 상기 버퍼 챔버로부터 상기 증착 챔버 중 상기 격벽으로 분리된 두 번째 증착 공간으로 두 번째 기판을 반입하여 마스크 얼라인먼트를 실행하고 대기시켜, 상기 첫 번째 기판의 증착을 마친 후, 증발원이 두 번째 증착 공간으로 이동하여 대기 된 두 번째 기판에 물질을 증착하여 연속공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템.
제2항에 있어서, 상기 격벽으로 분리된 증착 공간들을 갖는 증착 챔버를 직렬로 다수 구비하고, 상기 증착 챔버들 사이에는 게이트 밸브가 설치되어 기판이 상기 게이트 밸브를 통해 반출 및 반입되는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 증착 챔버는 이송 선로를 구비하여, 증발원이 이동하는 것을 특징으로 하는 증발원을 공유하는 다중 증착 시스템.