KR20140038844A - Top down linear type evaporation source and downward evaporator for manufacturing the super large size oled thin film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초대면적(11세대급) OLED(Organic Lighting Emission Display) 박막의 대량생산 제조용 파티클-프리(Particle-Free) 하향식 선형 증발원과 이를 사용한 하향식 증착기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대형 유기 박막 제조의 대량 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 기판의 처짐이 전혀 없도록 하기 위하여, 매우 얇은 유리 기판등을 챔버의 하부에 위치한 테이블상에 놓이게 하고, 기판위에 발광용 유기물로 구성되는 박막을 연속 제조하기 위하여 고진공 분위기의 챔버 내에서 유기물을 기체화하는 하향식 선형 증발원을 챔버의 상부에 구성하게 하고, 증발원으로부터 파티클이 발생되어 떨어지거나, 증발원 주위에 경화된 유기물이 하부로 떨어지게 되어 형성되는 파티클이 유기박막에 생성되지 않도록 하기 위하여 기체 분출부와 챔버 내벽에 열선장치를 특별히 설치하여 유기물의 경화를 방지하고, 하향으로 유기물 기체를 유도 증발하여 처짐이 전형 없는 기판에 유기물을 증착 형성하게 함으로써, 대면적의 유기박막을 대량 생산 하는 저렴한 하향식 증착기에 관한 것이다.The present invention relates to a particle-free top-down linear evaporation source and a top-down evaporator using the same for mass production of a large-area (11th generation) OLED (Organic Lighting Emission Display) thin film. In order to ensure that there is no deflection of the substrate so that the mass productivity of the product can be significantly improved, a very thin glass substrate is placed on a table located at the bottom of the chamber, and a continuous production of a thin film composed of light emitting organic materials on the substrate is performed. A top-down linear evaporation source for gasifying organic matter in the chamber in a high vacuum atmosphere is configured at the upper part of the chamber, and particles formed by the generation of particles from the evaporation source or the dropping of the hardened organic material around the evaporation source are lowered to the organic thin film. Hot wires on the gas vent and the chamber inner wall to prevent generation Pay special mounting to prevent the curing of the organic material, and by evaporation induced by the organic gas in a downward deflection to form the deposition of organic matter on a substrate is not typical, to a low top-down deposition for mass production of an organic thin film having a large area.
OLED 디스플레이는 포스트 엘시디(Post LCD) 디스플레이로서뿐만 아니라 조명용 면 발광장치로서 그 에너지성과 저렴성이 입증되어 세계적으로 각광받고 있다. OLED 발광장치의 핵심 공정기술로서, 유기물 발광재료를 기체 증발하여 유리기판에 고진공 상태에서 증착하여 유기물 박막을 제조하는 열증발 증착공정(thermal evaporation deposition)이 주로 사용되고 있다.
The OLED display is not only a post LCD display but also a surface emitting device for illumination, and its energy efficiency and low cost have been proved worldwide. As a key process technology of an OLED light emitting device, a thermal evaporation deposition process in which an organic light emitting material is vaporized by vaporization and deposited on a glass substrate in a high vacuum state to produce an organic thin film is mainly used.
열증발 증착공정은 유기물을 증발하기 위한 소스로서, 열복사에 의한 유도 증발장치인 증발원과 기판을 고정해주는 기판 트레이와 패터닝을 제조하는 세도우 마스크장치 및 증발기체의 양을 미세 조정하는 두께 센서인 QCM 다점 센서등이 고진공 챔버내에 구성되어 사용 된다.
The thermal evaporation deposition process is a source for evaporating organic matter, a substrate mask for fixing an evaporation source, an induction evaporator by heat radiation, a substrate tray for fixing a substrate, a shadow mask device for manufacturing patterning, and a thickness sensor for finely adjusting the amount of evaporation gas. Multipoint sensors are used in high vacuum chambers.
특히 최근 들어서, OLED 제품의 단가를 낮추기 위하여, 기판의 크기를 더욱 크게 제작한 후, 나중에 작게 잘라서 여러 장 제조하는 기술이 필요하게 되었다. 이를 테면, 4세대나 5세대급 기판을 증착하여 유기박막을 만들고, 용도에 맞추어 2인치나 4인치용으로 잘라 쓰면, 그 생산성이 향상되어 제조원가를 떨어뜨리게 되는 것이다. 하지만, 최근 대형(55인치이상)의 OLED TV를 대량생산하기 위하여, 8세대급(2200mmX2500mm) 크기의 유리 기판이 사용되는데, 이때 유리기판의 두께가 0.7mm 정도이므로, 쉽게 처짐으로 인하여 기판 핸들링 시 깨어지기가 매우 쉽다.
Especially recently, in order to lower the unit cost of the OLED product, there has been a need for a technique of manufacturing a larger size of a substrate, followed by cutting a small piece into several pieces. For example, if an organic thin film is formed by depositing a 4th generation or a 5th generation substrate and cut to 2 inch or 4 inch according to the application, the productivity is improved and the manufacturing cost is lowered. However, recently, in order to mass-produce OLED TVs of large size (55 inches or more), an 8th generation (2200 mm × 2500 mm) glass substrate is used. At this time, since the thickness of the glass substrate is about 0.7 mm, It is very easy to break.
이러한 8세대급 이상의 대형의 유리기판(3)에 유기박막을 증착할 경우에 기존에 사용되는 증착기 내부의 개념도를 도 1에서 나타낸 바와 같이, 증착기의 하부에는 선형의 상향식 증발원(1)이 놓이고, 상향으로 유기물이 복사열에 의해 유도 가열되어 증발된다. 챔버의 상부에는 대형의 기판 처짐을 방지하기 위하여 기판척(5)장치가 놓이게 되고, 기판 가장자리는 IC 회로 연결부로서, 증착을 방지하도록 하기 위하여, 오픈 마스크 트레이(4)를 사용하고, 마스크 처짐방지용 마스크 척(6)을 사용하며, 척과 기판등이 합치되도록 클램프(7)장치를 사용한다. 문제는 이러한 기판 반송용 척 장치가 800kg이상 1.5톤까지 되므로 장치가 매우 비싸지기도 하고, 무거운 장치를 이송하여주는 롤러(2)장치등이 너무 부하가 심하여, 장비의 내구성이 떨어지게 되므로 양산성 수율이 매우 낮아지게 되는 것이다.
In the case of depositing an organic thin film on the
이러한 문제를 해결하기 위하여는 기판처짐을 방지하게 되는 하향식 증착기를 개발하여야 하며, 특히, 기체가 하향증발 시 유기물 경화등에 의한 파티클 발생이 억제되도록 하는 특수하고도 역 발상적인 대형 OLED 박막 증착용 증착기의 개발이 절실하며, 신개념의 증착기술이 세계적인 경쟁기술로 부상하고 있으나, 아직 개발에 성공한 사례는 보고 되고 있지 않다.
In order to solve this problem, a top-down evaporator which prevents the substrate from sagging should be developed. Particularly, a special and inverse anti-evaporation evaporator for depositing a large sized organic thin film which suppresses particle generation due to organic hardening when gas is evaporated downward. Development is urgently needed, and the new concept of deposition technology is emerging as a globally competitive technology. However, no successful cases have been reported.
본 발명에서는 대형(4G)기판뿐만 아니라, 초대형(11G)의 OLED 박막 제작용 증착기를 개발하기 위하여, 다음과 같은 문제점 및 고려사항들이 해결되어야 하는 하향식 증발원 및 하향식 OLED 증착기 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.In the present invention, in order to develop not only a large (4G) substrate but also an ultra-large (11G) OLED thin film fabrication evaporator, it is an object of the present invention to provide a top-down evaporation source and a top-down OLED evaporator technology that the following problems and considerations have to be solved. Doing.
1) 기판의 크기가 11세대급(3000x3320mm)의 수용이 가능해야 하는 하향식 증착기의 개념 1) The concept of a top-down evaporator in which the size of the substrate must be able to accommodate 11th generation class (3000x3320mm)
2) 파티클-프리(Particle-free)한 선형의 하향식 증발원 개념2) Particle-free linear top-down evaporation source concept
3) 무거운 기판척을 사용하지 않는 개념3) Concept of not using heavy substrate chuck
4) 무거운 마스크척을 사용하지 않는 개념4) Concept of not using heavy mask chuck
5) 유기물 경화방지용 하향식 증발원과 하향식 증착기의 개념5) Concept of top down evaporation source and top down evaporator for organic hardening prevention
6) 증착기의 저렴성
6) Low cost of evaporator
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하향식 선형 증발원은 선형의 기체 깔때기나 다점 노즐 기체 안내부가 선형 도가니의 하향 기체 분출부의 하부에 부착되어 기체가 효과적으로 하향 분출이 가능하고, 깔때기 가열선이 따로 있고, 증발원 주위에는 가열벽 및 냉각벽이 구성되는 것이 특징이다. In order to achieve the above object, the top-down linear evaporation source according to the present invention is a linear gas funnel or a multi-point nozzle gas guide portion is attached to the lower portion of the downward gas ejection portion of the linear crucible, the gas can be efficiently ejected downward, the funnel heating line is Separately, a heating wall and a cooling wall are configured around the evaporation source.
또한, 패터닝용 얼라인 장치는 기판 홀더 테이블과 마스크 프레임 홀더로 구성되어, 미세 정렬하도록 얼라인 스테이지에 연결되고, 하향식 얼라인 장치는 증착기의 하부에 구성된다.
Also, the alignment device for patterning is composed of a substrate holder table and a mask frame holder, connected to the alignment stage for fine alignment, and the downward alignment device is configured at the bottom of the evaporator.
하향식 증착을 수행하기 위하여, 기판은 정지되어 있고, 하향식 선형 증발원을 이송하면서 유기박막이 증착되도록 증착기를 구성하기도 하며, 정지된 하향식 선형 증발원에 대하여 기판과 마스크가 롤러를 타고 선형 이송되면서 박막이 증착되도록 구성되기도 하며, 증착기의 내부벽은 가열선이 내장된 가열벽으로 구성되는 것이 특징이다.
In order to perform the top-down deposition, the substrate is stationary, and the evaporator may be configured to deposit the organic thin film while transferring the top-down linear evaporation source. In addition, the inner wall of the evaporator is characterized in that it consists of a heating wall with a built-in heating wire.
상기의 발명의 따르면, 기판척과 마스크척을 사용하지 않게 되어 증착기가 저렴해지고, 초대형의 기판도 처짐이 없이 증착 공정을 수향하게 되고, 파티클 발생이 없는 초대형의 유기박막의 제조 및 생산 능력이 향상된다.According to the above invention, the substrate chuck and the mask chuck are not used, so that the evaporator becomes inexpensive, the substrate of the ultra-large size does not sag, and the deposition process is performed, and the production and production ability of the ultra-large organic thin film without particle generation is improved. .
본 발명에 따른 파티클 프리한 하향식 선형 증발원과 하향식 기판 얼라인 장치를 사용하는 하향식 OLED 박막 증착기를 사용하면, 기존의 기술과는 달리, 대형의 기판의 처짐과 마스크의 처짐이 방지되어 기판척과 마스크척을 사용하지 않게 되어 증착기가 저렴해지며, 증착공정이 용이해지고, 유기물의 경화현상을 없애주므로 파티클의 발생을 억제하게 되며, 하향식으로 박막의 증착이 가능하여, 11세대와 같은 크기의 초대면적의 유기박막 제조에 있어서, 그 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
When using a top-down OLED thin film deposition apparatus using a particle-free top-down linear evaporation source and a top-down substrate aligning apparatus according to the present invention, unlike conventional techniques, large-scale substrate sagging and mask sagging are prevented, thereby preventing substrate chuck and mask chuck. Since the deposition machine is not used, the evaporator becomes inexpensive, the deposition process is easy, and the hardening phenomenon of the organic material is suppressed, and the generation of particles is suppressed, and the thin film can be deposited from the top down. In organic thin film manufacture, there exists an effect of improving the productivity.
도 1은 종래의 OLED 박막을 증착하는 상향식 선형증발원과 상향식 증착기의 구성배치를 개략적으로 나타낸 개념도,
도 2는 기존에 발명된 하향식 선형 증발원의 도가니의 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 하향식 선형 기체 깔때기 구조를 나타내는 개략도,
도 4는 하향식 선형 증발원의 외부 개략도,
도 5는 하향식 선형 증발원 하부의 노즐 형상 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 하향식 선형 다점 노즐 안내부의 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 하향식 증발원 단면 구조를 나타내는 단면 개략도,
도 8은 하향식 선형증발원과 기판의 챔버내 구성을 나타내는 하향식 증착기 개략도,
도 9는 하향식 선형증발원을 2개 사용하는 하향식 증착기 개략도,
도 10은 하향식 선형 증발원을 3개 사용하는 하향식 증착기 개략도,
도 11은 이송용 하향식 선형증발원과 정지용 하향식 얼라인 장치의 구성을 나타내는 하향식 증착기의 개념도,
도 12는 이송용 하향식 선형증발원과 정지용 하향식 얼라인 장치의 구성을 나타내는 다른 각도의 하향식 증착기의 개념도,
도 13은 정지용 하향식 선형 증발원과 기판 이송 장치를 나타내는 하향식 증착기의 개념도,
도 14는 정지용 하향식 선형 증발원과 기판 이송 장치를 나타내는 하향식 증착기의 다른 각도의 개념도,
도 15는 하나의 이송용 하향식 선형증발원이 중앙에 위치하고, 두개의 정지용 얼라인 장치의 구성을 나타내는 하향식 증착기의 개념도1 is a conceptual diagram schematically showing a configuration of a bottom-up linear evaporator and a bottom-up evaporator for depositing a conventional OLED thin film,
2 is a schematic diagram of a crucible of a top-down linear evaporation source invented previously;
3 is a schematic view showing a top down linear gas funnel structure according to the present invention;
4 is an external schematic of a top down linear evaporation source,
5 is a schematic view of the nozzle shape below the top linear evaporation source;
6 is a schematic view of a top down linear multi-point nozzle guide according to the invention,
7 is a schematic cross-sectional view showing a top-down evaporation source cross-sectional structure according to the present invention,
8 is a top-down evaporator schematic showing the top down linear evaporator and the in-chamber construction of the substrate;
9 is a schematic diagram of a top down evaporator using two top down linear evaporators;
10 is a schematic of a top down evaporator using three top down linear evaporation sources,
11 is a conceptual diagram of a top-down evaporator showing the configuration of a top-down linear evaporator for transport and a top-down alignment device for stationary;
12 is a conceptual diagram of the top down evaporator of another angle showing the configuration of the top-down linear evaporator for transport and the top-down alignment device for stationary;
13 is a conceptual diagram of a top down evaporator showing a stationary top down linear evaporation source and a substrate transfer device;
14 is a conceptual view of another angle of the top down evaporator showing the stationary top down linear evaporation source and the substrate transfer device;
15 is a conceptual diagram of a top-down evaporator showing the configuration of two stationary alignment apparatuses having one top-down linear evaporation source for transfer;
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. This embodiment is provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description.
도1은 종래의 대면적 상향식 증착기의 내부를 나타내는 개념도로서, 고진공 챔버의 바닥부분에 상향식 선형 증발원(1)이 놓여있고, 여기로부터 상향으로 유기물 기체가 분출되고, 챔버의 상부에 위치한 대면적의 기판에 유기물이 증착되어 박막이 형성된다. 유리기판(3)은 두께가 0.7mm 정도로 매우 얇고, 크기가 1100x1500mm 정도 또는 그 이상이므로 수평으로 놓았을 때, 기판의 중앙부가 중력에 의하여 처짐이 심하므로, 이를 방지하기 위하여 기판척(5)을 사용하고, 기판을 고정하여 이송하는 마스크 프레임 트레이(4)와 마스크 척(6) 및 이들의 정렬후 고정을 하는 클램프(7) 장치등을 사용하여 매우 무겁다. 이를 테면, 800kg ~ 1.5톤 정도로 매우 무거우므로, 장치를 이송하는 롤러(2)등의 이송장치가 매우 육중하여 장비의 생산성이 급격히 떨어지고, 매우 비싸지는 단점이 발생한다. 또한, 고진공에서 유리기판을 chucking 하기 위하여 고전압의 정전기척을 사용할 경우, 매우 고가의 고전압 공급장치가 불가피하며, 정전기에 의한 파티클의 생성이 문제가 되며, 고전압의 전선장치를 고진공 내에서 이송하기가 매우 곤란하다. 또 다른 기술로서, 끈적거리는 폴리머 물질을 사용하여 유리기판을 척킹할 경우, 기판의 뒷면에 이물질이 남아서, 추후에 이를 세정해 주어야 한다. 특히, 이경우 척킹과 디척킹(de-chucking)기능을 하는 공정 챔버등이 추가로 필요하게 되므로, 양산설비가 매우 복잡해지기도 한다.
1 is a conceptual view showing the inside of a conventional large area bottom-up evaporator, in which a bottom-up linear evaporation source 1 is placed at the bottom of a high vacuum chamber, and organic gas is ejected upwards from the bottom of the high-vacuum chamber. Organic substances are deposited on the substrate to form a thin film. Since the
이러한 상향식 증착기로는 초대형의 유기박막을 제조하기가 어려우므로, 도2에서와 같은 구조의 하향식 선형 증발원(10)과 하향식 선형 증발원 도가니(20)가 특허개발(10-2007-0079560, 10-2007-0039514)된 적이 있으나, 유기물 기체가 도가니 입구를 출발할 때, 발생하는 경화현상에 의한 파티클의 문제가 발생한다.
Since it is difficult to manufacture a very large organic thin film using such a bottom-up evaporator, a top-down
파티클의 문제를 해결하기 위하여, 도3과 도4에 도시한 바와 같이, 하향식 선형 도가니의 하부에 선형의 기체 깔때기(30)구조를 설치하고, 도가니 외에 추가로 이 깔때기 구조를 가열하여, 유기물의 경화를 방지하게 된다. 분출되는 유기물 기체가 더욱 균일하게 퍼지게 하도록 선형의 기체 퍼짐 안내부(31)와, 도5에 도시한 바와 같이, 사각형모양의 개구부가 일렬로 다수개 형성된 선형의 깔때기 구조A(32)와, 원형의 노즐부가 일렬로 다수개 형성된 선형 깔때기 구조B(33)를 구성함으로써, 분출되는 유기물 기체의 양을 조절하게 되어, 증착되는 유기박막의 균일도를 더욱 향상하게 된다.
In order to solve the problem of the particles, as shown in Figures 3 and 4, a
또 다른 발명 안으로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 선형의 하향식 도가니의 기체 분출부 하부에 다수개의 원통형 노즐(41)이 일렬로 형성된 선형의 다점 노즐 안내부(40)를 설치하면, 더욱 효과적으로 기체의 분출방향을 조절하게 되기도 한다. 물론 원통형 노즐들의 측부에 가열선을 설치하여, 적당한 온도를 유지하게 함으로써, 유기물 기체가 노즐벽에 경화되지 않도록 하여, 파티클 발생을 억제하게 된다.
As another invention, as shown in FIG. 6, when the linear multi-point
도 7에는 하향식 선형 증발원의 단면도를 나타내어, 내부의 구조를 알 수 있다. 증발원의 외부에는 하우징 상부덮개(50)가 있어 내부의 열을 외부로 도망가지 않도록 막아주기도 하며, 물질 충전 시, 하우징 하부(51)로부터 도가니를 꺼낼 수 있도록 덮개 형태로 구성된다. 하우징의 내부에는 상부 반사막(52), 측상부 반사막(53), 측하부 반사막(54)등이 도가니를 감싸고 있어서, 도가니의 열을 외부로 도망가지 못하게 차단한다. 도가니 주위에는 도가니를 가열하는 도가니 가열선(55)이 구성되며, 이 가열선을 가열선 고정장치(56)에 고정된다. 도가니가 하우징 내부에서 고정을 목적으로 도가니 받침대(57)가 절연물질로 구성되며, 기체 깔때기 가열선(58)이 구성된다. 도가니는 물질을 넣을 수 있도록 도가니 상부(60)의 형태가 도가니(61)몸체의 상부에 덮는 형태로 구성되며, 도가니의 내부에는 도가니 방 내벽(62)이 있어서, 유기물을 담을 수 있도록 방을 형성한다. 앞에서 설명한 바와 같이 깔때기 형태와 같은 기체 안내부(63)가 형성되어 기체의 분출이 용이하도록 한다.
7 shows a cross-sectional view of the top-down linear evaporation source, showing the internal structure. The upper portion of the evaporation source has a housing
도8에 도시한 바와 같이, 하향식 선형증발원(70)을 사용하여 하향식 유기박막의 증착공정을 실시하는 실시예를 나타내었다. 챔버의 상부에는 하향식 선형 증발원이 받침 고정 장치(71)를 이용하여 연결된 가열판 기체 안내부(72)가 형성되어 증발원을 떠난 기체가 더욱 효과적으로 기판에 도달하도록 안내하며, 이때, 안내부 내벽에 유기물 기체가 경화 되지 않도록 안내부의 벽에는 가열선(73)들을 심어서, 전류를 흘려줌으로써, 가열을 하게 된다. 이러한 증발원 안내부 장치가 챔버내의 다른 장치로 열이 전달되지 않도록 하기 위하여 안내부의 외부는 냉각수 라인(75)들이 심어진 냉각자켓(74)으로 감싸져 있다. 이러한 선형 증발원 장치가 기판에 대하여 스케닝함으로써, 하향 증착이 이루어 지는데, 대형기판(90)은 기판 홀더 테이블(91)상에 놓이게 되어 처짐이 없다. 즉, 기판척이 필요 없게 되는 것이다. 이때, 기판 홀더용 테이블은 UVW 스테이지와 같은 장치에 연결되어, XYZ 모션이 미세하게 가능하여 세도우 마스크(81)와의 미세 얼라인이 가능하여 기판상에 디스플레이용 화소 형성이 가능하게 되는 것이다. 세도우 마스크는 마스크 프레임(80)을 가지고 있어서, 마스크 프레임 홀더(82)장치에 놓여져 있으며, 이 장치 또한, 스테이지(83)에 연결되어, 미세 얼라인 모션(motion)이 가능하여 더욱 효과적인 화소 형성이 가능하다. 이러한 장치를 “하향식 얼라이너”라고 부르며, 기판과 마스크의 얼라인 모션 후, 세도우 마스크를 기판상에 부드럽게 내려놓음으로써, 마스크의 처짐이 방지되는 것이다. 즉 마스크 척의 사용이 필요 없게 된다. 초대형의 기판을 사용하는 경우, 오픈 마스크(open mask)를 사용하는 공정에서는, 마스크의 프레임을 위로 향하여 지지하므로, 중력에 대한 프레임의 무게가 부담스럽지 않게 되는 효과가 있다. 즉, 기구적으로 매우 가볍고, 안정한 얼라인 장치의 효과가 있으며, 마스크의 처짐이 없으므로, 기존과 같이, 프레임도 매우 무겁거나, 두텁게 만들지 않아도 된다. RGB 층의 EML 화소 형성의 유기박막 증착 시에는 이러한 식으로 하향 증착이 가능한 것이다.
As shown in FIG. 8, an embodiment of performing a deposition process of a top-down organic thin film using a top-down
도 9에는 2개(한 개는 호스트물질용, 다른 한 개는 도판트물질용)의 하향식 선형 증발원(70)을 사용하는 경우의 실시예를 나타내었다. 증발원들 사이에는 가열용 분리벽(100)이 추가로 구성되며, 챔버의 하부에는 이송롤러(112)가 설치되어, 기판(113)을 실은 트레이(111)가 오픈 마스크 프레임(110)과 얼라인 되고, 결합되어 선형이송과 동시에 하향 증착이 가능하다. HIL, HTL, ETL과 같은 비화소 형성 유기박막을 형성할 경우에는 이러한 방법으로 증착이 가능하다. 특히, 화소형성이 필요없는 OLED 조명용 유기박막 제조 시에도 이러한 방법으로 효과적인 하향증착이 가능하다. 도10에는 3개(한 개는 호스트물질용, 다른 2개는 도판트물질용)의 하향식 선형 증발원을 사용하는 경우의 실시예를 나타내었다.
9 shows an example in which two top down
도11과 도12에는 상기의 하향식 선형 증발원(202)을 사용하여 하향식 증착챔버(200)를 구성하는 실시예를 나타내었다. 증착챔버의 상부에는 펌핑포트가 형성되고, 선형 증발원을 고정 하도록 하는 증발원 받침부(203)가 있으며, 증발원의 이송스켄이 가능하도록 이송 롤러부(204)가 형성된다. 특히, 이송 레일 고정부(206)에 이송 레일부(205)가 형성되어 있어서, 증발원의 이송이 용이하여 정지된 기판에 대하여 선형 스켄하면서 하향식으로 유기박막을 형성하게 된다. 특히, 유기물 경화 방지용 가열선(207)을 사용하여, 챔버의 중앙 상부벽을 적당히 가열하게 되어, 비행하는 유기물 기체가 경화되거나, 벽에 달라붙지 않도록 하여, 파티클의 생성을 억제한다. 유기물 경화 방지를 위하여, 방착벽을 구성하여, 그 내부에 열선을 심어 가열하기도 한다.
11 and 12 illustrate an embodiment in which the top-down
증착챔버의 하부 중앙에는 세도우 마스크 프레임(210)을 수평 고정하는 마스크 프레임 고정부(211)가 형성되고, 미세 얼라인 스테이지(212)에 연결되어 있다. 기판(213)은 로봇을 사용하여 기판 테이블(214)에 올려놓게 되고, 기판의 온도를 충분히 낮게 유지하도록 기판 냉각용 냉각수 라인(215)이 기판 테이블내에 심어져 있다. 또한, 마스크의 온도상승을 억제하기 위하여 마스크 냉각용 냉각수 라인(216)이 마스크 프레임 고정부에 심어져 있기도 하다. 증착챔버의 외벽에는 소스도어(217)가 낳아 있어서, 증발원의 설치와 물질 충진이 가능하고, 기판도어(218)가 형성되어, 기판의 입출이 가능하며, 특히, 증발원의 날개부에는 크리스탈 센서(219)가 달려 있어서, 증발양을 일정하게 유지한다. 증발원의 양 측부에는 증발원 고정부(220) 날개가 형성되어 있다.
A mask
도13과 도14에는 증착챔버(300)의 중앙 상부에 고정된 하향식 선형 증발원(302)이 고정되어 있으며, 기판이 선형방향으로 이송하면서 하향 증착이 되는 증착기의 내부 구조를 나타내었다. 챔버의 상하부 측부에는 펌핑포트(301)가 낳아 있으며, 챔버의 내부 중앙부에는 유기물의 경화 방지 가열부(304)가 열선(305)으로 구성되어 있다. 유기물이 증착되어 경화되는 것을 방지할 목적으로 방착벽을 구성하여 그 내부를 열선을 심어 가열하기도 한다.
13 and 14, the top-down
챔버의 하부에는 다수개의 이송용 롤러(306)가 형성되어 있어서 기판(308)과 마스크(307) 및 트레이(309)가 한몸으로 합치되어 동시에 이송하면서 하향식 증착이 가능하다. 특히, 기판 도어(315)를 통하여 소개된 기판이 트레이에 안착되도록 기판 업다운 핀 이송부(311)가 구성되어 기판을 핀에 올려놓은 후에 로봇이 빠지면, 핀 장치가 내려오게 되어 기판이 트레이에 처짐없이 놓이게 된다. 또한 마스크 프레임 업다운 이송부(310)가 구성되어 있어서, 마스크 프레임(307)을 기판과 얼라인하여 기판에 내려놓는 스테이지 장치가 챔버 내에 설치된다. 챔버의 측면에는 소스도어(316)가 형성되어 있으며, 하향식 선형 증발원 양 측에는 고정용 날개(318)인 증발원 고정부가 부착되어 있으며, 증발원 고정부(303)에 의하여 챔버 상부에 걸려있게 된다. 증발원의 한쪽 측부에는 두께 제어용 크리스탈 센서(317)가 부착되어 있다. 기판과 마스크가 이송될 때는 롤러를 회전하여주는 회전 모터부(312)가 롤러 회전축(314)을 통하여 이송 롤러부(313)와 함께 구성되어 있다.
A plurality of
도 15에 도시한 바와 같이, 하나의 이송용 하향식 선형증발원(202) 증착기(200)의 중앙부 상부에 위치하고, 좌우에 두개의 정지용 얼라인 장치(211)의 구성을 나타내는 하향식 증착기의 경우, 한쪽기판이 마스크와 얼라인 된 후에 증발원이 스켄하여 증착하는 시간동안, 다른쪽 기판이 인입되어 마스크 얼라인 되고, 오른쪽 기판의 증착이 완료되면, 증발원을 왼쪽 기판쪽으로 옮겨서, 스켄 증착하게 된다. 이렇게 하면, 증발원의 물질 사용울을 향상하게 되며, 생산성도 증가 하게 된다. 즉, 한 개만의 기판을 인입하여 증착할 경우에 발생하는 아이들(idle) 시간 동안에도 다른 기판에 증착이 가능한 것이다.As shown in FIG. 15, in the case of the top-down evaporator which is located above the center of one
상기에 설명된 하향식 증착기들이 다수개 연결되어 인라인 형이나, 클러스터 형으로 구성되어 유기박막공정을 연속으로 수행하여 초대면적의 OLED 소자를 하향식 증착기술을 활용하여 대량 생산하게 되는 것이다.
As described above, a plurality of top-down evaporators are connected to each other to form an in-line type or a cluster type to continuously perform an organic thin film process to mass produce an OLED device having a large area by using a top-down deposition technique.
1:상향식 선형 증발원기판 2: 이송롤러
3:기판 4:마스크 프레임 트레이
5:기판처짐 방지척 6:마스크 처짐 방지척
7:클램프
10: 하향식 선형 증바원 20: 하향식 선형 증발원의 도가니 구조
30: 선형 기채 깔때기 31: 기체 퍼짐 안내부
32: 선형 깔때기 구조A 33: 선형 깔때기 구조B
40: 선형 다점 노즐 안내부 41: 원통형 노즐
50: 하우징 상부 덮개 51: 하우징 하부
52: 상부 반사막 53: 측상부 반사막
54: 측하부 반사막 55: 도가니 가열선
56: 가열선 고정장치 57: 도가니 받침대
58: 깔때기 가열선
60: 도가니 상부 61: 도가니
62: 도가니 방 내벽 63: 기체 안내부
70: 하향식 선형증발원 71: 받침 고정 장치
72: 가열판 기체 안내부 73: 가열선
74: 냉각 자켓 75: 냉각수 라인
80: 마스크 프레임 81: 세도우 마스크
82: 마스크 프레임 홀더 83: UVW 얼라인 스테이지
90: 기판 91: 기판 홀더 테이블
100: 가열용 분리 벽 110: 오픈 마스크 프레임
111: 트레이 112: 롤러
113: 기판
200: 증착챔버 201: 펌핑 포트
202: 하향식 선형 증발원 203: 증발원 받침부
204: 이송 롤러부 205: 이송 레일부
206: 이송 레일 고정부 207: 유기물 경화 방지용 가열선
210: 세도우 마스크 프레임 211: 마스크 프레임 고정부
212: 미세 얼라인 스테이지 213: 기판
214: 기판 테이블 215: 기판 냉각용 냉각수 라인
216: 마스크 냉각용 냉각수 라인 217: 소스 도어
218: 기판 도어 219: 크리스탈 센서
220: 증발원 고정부
300: 증착챔버 301: 펌핑 포트
302: 하향식 선형 튜브 증발원 303: 증발원 고정부
304: 경화 방지 가열부 305: 열선
306: 이송 롤러 307: 마스크 프레임
308: 기판 309: 트레이
310: 마스크 프레임 업다운 이송부 311: 기판 업다운 핀 이송부
312: 회전 모터부 313: 이송롤러부
314: 롤러 회전축 315: 기판 도어
316: 소스도어 317: 크리스탈 센서
318: 증발원 고정부 319: 셔터1: Upward Linear Evaporation Substrate 2: Feed Roller
3: Substrate 4: Mask Frame Tray
5: anti-substrate chuck 6: anti-mask sag chuck
7: clamp
10: top down linear incremental source 20: crucible structure of top down linear evaporation source
30: linear stage funnel 31: gas spreading guide
32: linear funnel structure A 33: linear funnel structure B
40: linear multi-point nozzle guide 41: cylindrical nozzle
50: housing top cover 51: housing bottom
52: upper reflecting film 53: upper reflecting film
54: side lower reflecting film 55: crucible heating wire
56: heating wire fixing device 57: crucible base
58: funnel heating wire
60: crucible upper part 61: crucible
62: interior of the crucible room 63: gas guide
70: top down linear evaporator 71: support fixture
72: heating plate gas guide 73: heating line
74: cooling jacket 75: coolant line
80: mask frame 81: shadow mask
82: mask frame holder 83: UVW alignment stage
90: substrate 91: substrate holder table
100: separating wall for heating 110: open mask frame
111: tray 112: roller
113: substrate
200: deposition chamber 201: pumping port
202: top down linear evaporation source 203: evaporation source support
204: feed roller portion 205: feed rail portion
206: transfer rail fixing portion 207: heating wire for preventing organic hardening
210: shadow mask frame 211: mask frame fixing portion
212: fine alignment stage 213: substrate
214: substrate table 215: cooling water line for substrate cooling
216: coolant line for mask cooling 217: source door
218: substrate door 219: crystal sensor
220: evaporation source fixing part
300: deposition chamber 301: pumping port
302: top down linear tube evaporation source 303: evaporation source fixture
304: anti-hardening heating unit 305: heating wire
306: feed roller 307: mask frame
308: substrate 309: tray
310: mask frame up-down transfer unit 311: substrate up-down pin transfer unit
312: rotary motor portion 313: feed roller portion
314: roller rotation axis 315: substrate door
316: source door 317: crystal sensor
318: evaporation source fixing part 319: shutter
Claims (23)
상기 하향식 선형 증발원은 양측상부에 증발원 고정부가 고정되어 증발원 받침부로 받쳐지고, 상기 하향식 얼라이너 장치는 마스크 프레임 고정부, 미세 얼라인 스테이지, 기판 테이블을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초대면적 OLED 하향식 증착기.
A top down evaporation source and a top down aligner device installed in a high vacuum deposition chamber, the top down linear evaporation source and the bottom down aligner;
The top-down linear evaporation source is an evaporation source fixing part fixed on both sides and supported by the evaporation source support part, and the top-down aligner device comprises a mask frame fixing part, a fine alignment stage, and a substrate table. .
The large-area OLED top down deposition apparatus according to claim 1, wherein a transfer roller portion, a transfer rail portion, and a transfer rail fixing portion are provided for the linear transfer scan of the top down linear evaporation source.
The large-area OLED top-down deposition apparatus according to claim 1, wherein heating wires for preventing organic hardening are provided in the transport rail fixing part wall and in the barrier wall to prevent hardening of the organic material.
The large-area OLED top-down evaporator according to claim 1, wherein a crystal sensor is attached to the evaporation document unit at an appropriate length by using a fixed shaft to control the evaporation rate of the organic evaporation gas.
The large-area OLED top-down method according to claim 1, wherein a plurality of pumping ports and a door for drawing in and out of the substrate, the shadow mask and the evaporation source are formed on the outer wall of the deposition chamber to maintain the high vacuum in the deposition chamber. Evaporator.
The large-area OLED top down deposition apparatus according to claim 1, wherein a cooling water line for cooling the substrate is provided in the substrate table of the top-down aligner and a cooling water line for mask cooling is provided in the mask frame fixing part.
방법을 특징으로 하는 초대면적 OLED 하향식 증착기
The organic thin film forming surface of the substrate is placed and fixed upwards, and the shadow mask is finely aligned and fixed on the upper surface of the substrate, and the organic gas is evaporated downward while the linear downward evaporation source is linearly scanned at the upper portion thereof, The organic thin film is deposited on the substrate, and the fine alignment of the substrate and the shadow mask is performed by aligning the substrate holder table and the mask frame holder to the UVW stage, respectively.
Ultra-area OLED top down evaporator featuring the method
A top down evaporation source and a linear substrate transfer roller installed in a high vacuum deposition chamber, a top down aligner apparatus, comprising: a top linear evaporation source at the top, a bottom aligner at the bottom, a transfer roller at the center, and a substrate tray; The top-down linear evaporation source is fixed to the evaporation source by the evaporation source fixing portion on both sides, the top-down aligner device is composed of a mask frame up-down transfer unit, a fine alignment stage, a substrate up-down pin transfer unit, the transfer roller is a transfer roller unit, And a roller rotating shaft and a rotating motor part, wherein the substrate tray is configured to be a body with a substrate and a shadow mask.
The organic thin film forming surface of the substrate is placed on the substrate tray with the upper side facing upwards, and the shadow mask is finely aligned with the upper surface of the substrate so that it is integrated with the substrate tray to be clamped and linearly scanned and further fixed at the top. Ultra-area OLED top-down evaporator characterized in that the organic thin film is deposited on a large-area substrate as the organic gas is evaporated downward in the linear evaporation source.
9. The large-area OLED top down deposition apparatus according to claim 8, wherein a shutter is provided for shorting the evaporation gas between the evaporation source and the substrate.
The large-area OLED top-down evaporator according to claim 8, wherein a heating wire and a barrier wall are provided to prevent hardening of the organic material between the evaporation source part and the substrate transfer to prevent hardening of the organic material.
The large-area OLED top-down evaporator according to claim 8, wherein a crystal sensor is attached to an evaporation document unit at an appropriate height by using a fixed shaft at a lower portion of the fixed shaft to control the evaporation rate of the organic evaporation gas.
A top-down linear evaporation source apparatus, comprising: a rectangular parallelepiped housing, an internal reflecting film, a crucible heating line, a funnel heating line, a linear crucible, and a gas guide.
14. The top-down evaporation source of claim 13, wherein the housing is comprised of a housing top cover and a bottoming substructure to conform.
14. The top-down evaporation source according to claim 13, wherein the reflecting film is composed of an upper reflecting film on the inside of the housing, a side reflecting film on the upper part, and a lower part reflecting film on the lower part of the housing.
The top-down evaporation source according to claim 13, wherein the linear crucible is supported by a crucible pedestal, and consists of a linear crucible body composed of an upper part of the crucible and an inner wall of the crucible, and a gas guide part is formed in the center of the lower surface. .
The gas guide portion of the linear crucible is composed of a linear gas funnel and a linear gas spreading guide portion, the inside of which is formed in a row of rectangular jets, or a circular jet is formed in a row. Top down evaporation source.
17. The top-down evaporation source according to claim 16, wherein the gas guide portion of the linear crucible is formed in a row with cylindrical nozzle portions, and a linear multi-point nozzle guide portion is formed.
14. The top-down evaporation source according to claim 13, wherein the top-down linear evaporation source device is supported by the support fixing device and comprises a hot plate gas guide and a cooling jacket.
20. The top-down evaporation source according to claim 19, wherein the heating plate is internally heated to allow heating, and a cooling water line is formed inside the cooling jacket to enable cooling.
20. The top-down evaporation source of claim 19, wherein for the host material and the dopant material, two or three top-down linear evaporation sources are arranged face to face at an angle with a heating partition therebetween.
23. The method of claim 22, wherein while one substrate is being deposited, the other substrate is introduced into the depositor and mask aligned, and after deposition of one substrate is complete, another substrate is deposited and the sequence is repeated alternately. Extra Large Area OLED Top Down Evaporator
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KR1020120105463A KR20140038844A (en) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Top down linear type evaporation source and downward evaporator for manufacturing the super large size oled thin film |
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KR1020120105463A KR20140038844A (en) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Top down linear type evaporation source and downward evaporator for manufacturing the super large size oled thin film |
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- 2012-09-21 KR KR1020120105463A patent/KR20140038844A/en active IP Right Grant
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