KR20220147650A - 박막 캡슐화를 개선하기 위한 프로세스들 - Google Patents
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Abstract
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 층을 형성하기 위한 방법 및 장치가 설명된다. 측벽 평탄화 층은 OLED 패터닝된 기판 상의 벽 피처의 스캘럽 측벽에 있는 공극들을 충전한다. 측벽 평탄화 층은 측벽 평탄화 층의 증착과 동일한 챔버에서 경화된다. 측벽 평탄화 층 상에 장벽 층이 형성된다. 측벽 평탄화 층은 측벽 평탄화 층 위의 장벽 층의 우수한 접착을 위해 평탄화된 표면을 제공하며, 이는 OLED 패터닝된 기판을 관통하는 산소 수분으로 인한 OLED 패터닝된 기판에 대한 결함들의 가능성을 최소화한다.
Description
[0001]
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 유기 발광 다이오드 기판 상에 형성된 유기 발광 다이오드 디바이스 구조들 및 벽 피처(feature)들을 캡슐화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
[0002]
디스플레이들을 활용하는 전자 디바이스들, 이를테면, 핸드헬드 디바이스들, 텔레비전들, 모니터들 및 손목시계들, 그리고 다른 디스플레이 디바이스들은 흔히, 이를테면 LCD(liquid crystal display)들과 비교하여 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode) 디스플레이들의 더 빠른 응답 시간, 더 큰 시야각들, 더 높은 콘트라스트(contrast), 더 가벼운 중량, 저전력, 및 가요성 기판들에 대한 순응도(amenability)로 인해 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode) 디스플레이들을 활용한다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 카메라 렌즈들, 스피커들 및 센서들과 같은, 디스플레이 디바이스와 관련된 다른 액세서리 피처들이, OLED 디스플레이를 포함하는 구역과 별개인 전자 디바이스의 구역들에 포지셔닝된다. 디스플레이 구역으로부터 다른 액세서리 피처들을 분리할 필요는 바람직하지 않게, 활성(active) 디스플레이 구역의 사이즈를 감소시킨다. 현재의 추세는 전자 디바이스의 사용자 대면 표면의 전방을 가능한 한 많이 활용하는 점점 더 큰 디스플레이들에 대한 것이다. 그러므로, 적어도, 활성 디스플레이 구역의 사이즈를 증가시키기 위해, 부가적인 전자 디바이스 액세서리 피처들을 OLED 디스플레이에 통합할 필요가 있다. 그러나, 전자 디바이스의 디스플레이 구역에 액세서리 피처들을 통합하기 위해 사용되는 종래의 프로세스들 및 지지 구조들은 흔히, 이를테면 도 4a 및 도 4b와 관련하여 논의되는 바와 같이, 형성된 구조를 수분 및 산소 열화에 취약하게 만드는 프로세싱 아티팩트(artifact)들을 포함한다. 그러므로, 이들 문제들을 해결하는 디바이스 구조 및 이를 형성하는 방법이 필요하다.
[0003]
일 실시예에서, OLED 패터닝된 기판 상에 구조를 캡슐화하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, OLED 패터닝된 기판을 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 포지셔닝하는 단계 ―OLED 패터닝된 기판은 적어도 하나의 스캘럽(scalloped) 표면을 갖는 벽 구조를 가짐―, 및 벽 구조 바로 위에, 적어도 하나의 스캘럽 표면을 따라 복수의 공극들 중 적어도 하나를 충전(filling)하는 측벽 평탄화(planarization) 층을 증착하는 단계를 포함한다.
[0004]
다른 실시예에서, 패터닝된 기판이 제공된다. 기판은, 기판의 표면 상에 형성된 복수의 OLED 디바이스들, 및 기판의 표면 상에 형성된 적어도 하나의 벽 구조를 갖고, 벽 구조는 적어도 하나의 스캘럽 표면을 갖는다. 벽 구조는, 벽 구조 위에 배치되고 그리고 적어도 하나의 스캘럽 표면을 따라 복수의 공극들 중 적어도 하나를 충전하는 측벽 평탄화 층을 더 포함한다.
[0005]
또 다른 실시예에서, OLED 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는, 플라즈마 프로세싱 챔버의 프로세싱 구역 내에 배치된 기판 지지부, 기판 지지부에 대향하게 프로세싱 구역 내에 배치된 샤워헤드, 샤워헤드에 커플링된 가스 소스, 챔버에 액체 전구체들을 제공하도록 구성된 앰풀(ampoule), 및 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 프로세스를 제어하도록 구성된 제어기를 갖는다. 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 프로세스는, OLED 패터닝된 기판을 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 포지셔닝하는 단계 ―OLED 패터닝된 기판은 적어도 하나의 스캘럽 표면을 갖는 벽 구조를 가짐―, 및 벽 구조 바로 위에, 적어도 하나의 스캘럽 표면을 따라 복수의 공극들 중 적어도 하나를 충전하는 측벽 평탄화 층을 증착하는 단계를 포함한다.
[0006]
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 더욱 상세한 설명이 실시예들을 참조함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들이 본 개시내용의 통상적인 실시예들만을 예시하므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 동일하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0007] 도 1은 OLED 디스플레이와 별개인 전자 피처들을 갖는 종래의 핸드헬드 디스플레이 디바이스의 개략적인 평면도이다.
[0008] 도 2a는 OLED 디스플레이의 구역에 통합된 전자 피처들을 갖는 핸드헬드 디바이스의 개략적인 평면도이다.
[0009] 도 2b는 도 2a에 도시된 통합형 디바이스 액세서리 피처를 통해 연장되는 절단 평면을 따라 형성된 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 3a는 도 2a에서 사용된 OLED 패터닝된 기판의 단면의 평면도이다.
[0011] 도 3b는 도 3a에 도시된 OLED 패터닝된 기판의 일부분을 통해 연장되는 절단 평면을 따라 형성된 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 4a는 도 3b에 도시된 벽 부분의 개략적인 단면도이다.
[0013] 도 4b는 도 4a에 도시된 벽 부분으로부터 형성된 종래의 캡슐화된 벽 부분의 개략적인 단면도이다.
[0014] 도 5는 본원에서 설명되는 방법들을 수행하기 위해 사용될 수 있는 PECVD 장치 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0015] 도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, OLED 기판 상의 피처들을 캡슐화하는 방법의 흐름도이다.
[0016] 도 7a 내지 도 7c는 도 8의 방법의 상이한 스테이지들 동안의 OLED 기판 피처들의 개략적인 단면도들을 예시한다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.
[0007] 도 1은 OLED 디스플레이와 별개인 전자 피처들을 갖는 종래의 핸드헬드 디스플레이 디바이스의 개략적인 평면도이다.
[0008] 도 2a는 OLED 디스플레이의 구역에 통합된 전자 피처들을 갖는 핸드헬드 디바이스의 개략적인 평면도이다.
[0009] 도 2b는 도 2a에 도시된 통합형 디바이스 액세서리 피처를 통해 연장되는 절단 평면을 따라 형성된 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 3a는 도 2a에서 사용된 OLED 패터닝된 기판의 단면의 평면도이다.
[0011] 도 3b는 도 3a에 도시된 OLED 패터닝된 기판의 일부분을 통해 연장되는 절단 평면을 따라 형성된 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 4a는 도 3b에 도시된 벽 부분의 개략적인 단면도이다.
[0013] 도 4b는 도 4a에 도시된 벽 부분으로부터 형성된 종래의 캡슐화된 벽 부분의 개략적인 단면도이다.
[0014] 도 5는 본원에서 설명되는 방법들을 수행하기 위해 사용될 수 있는 PECVD 장치 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0015] 도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, OLED 기판 상의 피처들을 캡슐화하는 방법의 흐름도이다.
[0016] 도 7a 내지 도 7c는 도 8의 방법의 상이한 스테이지들 동안의 OLED 기판 피처들의 개략적인 단면도들을 예시한다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.
[0018]
도 1은 OLED 디스플레이와 별개인 전자 디바이스 액세서리 피처들을 갖는 종래의 핸드헬드 디스플레이 디바이스의 개략적인 평면도이다. 이 예에서, 핸드헬드 디스플레이 디바이스는 모바일 폰이다. 디스플레이 디바이스(100)는 디스플레이 디바이스(100)의 전방 표면 상의 카메라 렌즈(120) 및 디스플레이 구역(110)을 포함한다. 카메라 렌즈(120)는 디스플레이 구역(110)과 별개인, 디스플레이 디바이스(100)의 전방 표면의 상부 구역(115)에 포지셔닝된다. 디스플레이 구역(110)과 별개인 카메라 렌즈(120)를 갖는 상부 구역(115)을 갖는 것은 디스플레이 디바이스(100)의 디스플레이 구역(110)의 사이즈, 즉, 활성 구역을 제한한다.
[0019]
도 2a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, OLED 디스플레이 구역(210)에 통합된 전자 디바이스 액세서리 피처들, 예컨대, 카메라 렌즈(220)를 갖는 디스플레이 디바이스(200), 예컨대, 모바일 폰의 개략적인 평면도이다. 디스플레이 구역(210)에 카메라 렌즈(220)와 같은 디바이스 액세서리 피처들이 통합된 경우, 디스플레이 구역(210)은 디스플레이 디바이스(200)의 전방 표면의 더 큰 영역을 커버한다. 따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 구역(210)은 디스플레이 디바이스(200)의 전체 전방 표면, 예컨대, 사용자 대면 표면을 커버할 수 있다. 이에 따라서, 통합형 액세서리 피처들을 갖는 디스플레이 구역(210)을 가지는 디스플레이 디바이스(200)는, 동일한 사이즈 디바이스의 전방 표면 상에 더 큰 디스플레이 구역(210)을 피팅(fitting)함으로써, 도 1의 디스플레이 디바이스(100)와 비교할 때 향상된 사용자 경험을 제공한다.
[0020]
도 2b는 도 2a에 도시된 바와 같은 통합형 디바이스 액세서리 피처인 카메라 렌즈(220)를 통해 연장되는 절단 평면(2B-2B)을 따라 형성된 개략적인 단면도이다. 디스플레이 디바이스(200)는 OLED 패터닝된 기판(250)을 포함한다. OLED 패터닝된 기판(250)은 최상부 표면(255)을 갖는 기판(252)을 포함하고, 미리 형성된 OLED 디바이스 구조들(260)이 기판(252)의 최상부 표면(255) 상에 있다. 일 실시예에서, 기판(252)은 유리 또는 플라스틱, 이를테면, PET(polyethyleneterephthalate), PEN(polyethyleneterephthalate) 또는 PI(Polyimide)로 제조된다. OLED 패터닝된 기판(250)은 미리 형성된 벽(270)을 포함한다. 디스플레이 구역(210)의 일부로서 제공되는 통합형 디바이스 피처에 대한 지지를 제공하기 위해 벽(270)이 기판(252)의 최상부 표면(255) 상에 제공된다. 일 예에서, 벽(270)은 포토레지스트로 제조된다. 다른 예에서, 벽(270)은 폴리이미드로 제조된다. 일 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 벽(270)은, 카메라 렌즈(220)를 지지하고 둘러싸도록 구성된다. 다른 실시예에서, 벽(270)은 광학 센서 또는 열 센서와 같은 센서를 지지하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 벽(270)은 마이크로폰 또는 스피커를 지지하도록 구성된다.
[0021]
도 3a는 도 2a에서 식별된 바와 같은, 디스플레이 구역(210)의 보호성 스크린 아래에서 발견되는 OLED 패터닝된 기판(250)의 일부분의 상부 평면도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 OLED 패터닝된 기판(250)의 일부분을 통해 연장되는 절단 평면(3B-3B)을 따라 형성된 개략적인 단면도이다. OLED 패터닝된 기판(250)은 최상부 표면(255) 상에 제공된 복수의 OLED 디바이스 구조들(260)을 포함하고, 카메라 렌즈(220)를 둘러싸도록 구성된 벽(270), 예컨대, 도시된 원형 벽을 포함한다. 예컨대 디스플레이 디바이스(200)를 위한 스피커를 하우징하기 위한 슬롯(275)이 제공된다. 일부 실시예들에서, 슬롯(275)은 기판(252)을 통과하는 슬롯 형상의 홀이다. 도시되지 않은 일부 실시예들에서, 슬롯(275)은 내부에 제공된 스피커에 대한 지지를 제공하기 위해 벽(270)과 유사한 벽에 의해 둘러싸인다. 도시되지 않은 일부 실시예들에서, 벽 부분들은 마이크로폰들, 스피커들 및 센서들과 같은 부가적인 디바이스 피처들을 지지하기 위해 다양한 위치들에서 기판(252) 상에 포지셔닝될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 명확성을 위해, 벽(270)은 벽(270)의 2 개의 부분들을 도시하는, 원형 벽의 단면으로서 도시된다.
[0022]
도 4a는 도 3b에 도시된 벽(270)의 개략적인 단면도이다. 기판(252) 상에 벽(270)이 도시된다. 위에서 논의된 바와 같이, 기판(252)은 유리 또는 플라스틱, 이를테면, PET(polyethyleneterephthalate) 또는 PEN(polyethyleneterephthalate) 또는 PI(Polyimide)일 수 있다. 벽(270)은 포토리소그래피를 사용하는 패턴 레지스트 프로세스와 같은 반도체 디바이스 제조에서 사용되는 일반적인 패터닝 방법들을 사용하여 형성될 수 있다. 벽(270)은 폴리머 기반 포토레지스트의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 층들 각각이 증착, 경화(cure) 및 린싱(rinse)될 수 있고, 프로세스는 카메라 렌즈(220) 또는 센서와 같은 통합형 디바이스 액세서리를 지지하도록 설계된 바와 같은 높이 및 폭으로 벽(270)을 형성하기 위해 반복될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 벽(270)은 수십 개의 포토레지스트 층들을 필요로 하는 5 미크론 × 5 미크론의 높이 및 폭을 가질 수 있다. 그러한 실시예에서, 포토레지스트가 증착, 경화, 린싱 프로세스를 사용하여 별개의 층들로 증착되기 때문에, 벽(270)의 측벽들(271)은 균등하지 않아, 도 4a에 도시된 바와 같이 스캘럽 에지(scalloped edged) 측벽들(271)을 남겨서, (피크에서 밸리까지) 대략 80 내지 90 nm의 측벽 거칠기를 제공한다.
[0023]
도 4b는 도 4a에 도시된 벽 부분으로부터 형성된 종래의 캡슐화된 벽 부분의 개략적인 단면도이다. 캡슐화 층(410)이 벽(270) 위에 제공되고, 또한 OLED 디바이스 패터닝된 기판(250) 및 OLED 디바이스들(도시되지 않음) 위에 제공되어, OLED 디바이스 패터닝된 기판 및 OLED 디바이스들의 수명을 제한하는 수분 또는 산소 유입에 대한 장벽을 제공한다. 캡슐화 층(410)은 유전체 층, 이를테면, SiN, SiON, SiO2, Al2O3, AlN, 또는 다른 적절한 유전체 층이다. 캡슐화 층(410)은 적절한 증착 기법, 이를테면, CVD, PVD, 스핀-코팅, 또는 다른 기법에 의해 증착될 수 있다. 종래의 캡슐화 층은 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 이를테면, 약 0.7 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 그러한 종래의 구조들에서, 증착된 캡슐화 층(410)은 가리비 형상의 측벽들(271)을 따라 복수의 공극들(420)을 남긴다. 공극들(420)은, 수분 또는 산소의 통과가 캡슐화 층을 관통할 수 있게 하는 결함들 및 단축된 경로들(OLED 패터닝된 기판(250) 및 OLED 디바이스 구조들(260)의 열화로 이어짐)을 제공함으로써 OLED 패터닝된 기판(250)의 증가된 열화 위험을 제공한다. 부가적으로, OLED 패터닝된 기판(250) 상의 캡슐화 층(410) 부분과 측벽(271) 상의 캡슐화 층(410) 부분 사이의 시임(seam)들(422)은, 수분 및 산소가 캡슐화 층(410)에 침투하여 OLED 패터닝된 기판(250)의 수명을 제한하는 단축된 경로, 갭들 및 공극들을 제공한다.
[0024]
도 5는 본원에서 설명되는 동작들을 수행하기 위해 사용될 수 있는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 장치의 개략적인 단면도이다. 장치는 챔버(500)를 포함하고, 챔버(500)에서, 하나 이상의 막들이 OLED 패터닝된 기판(250) 상에 증착될 수 있다. 챔버(500)는 일반적으로, 프로세스 볼륨을 정의하는, 벽들(502), 최하부(504) 및 샤워헤드(506)를 포함한다. 기판 지지부(518)가 프로세스 볼륨 내에 배치된다. 프로세스 볼륨은, OLED 패터닝된 기판(250)이 챔버(500) 내외로 이송될 수 있도록, 슬릿 밸브 개구(508)를 통해 액세스된다. 기판 지지부(518)는 기판 지지부(518)를 상승 및 하강시키기 위한 액추에이터(516)에 커플링된다. 리프트 핀들(522)은, OLED 패터닝된 기판(250)을 기판 지지부(518)의 기판 수용 표면으로 그리고 이러한 기판 수용 표면으로부터 이동시키기 위해, 기판 지지부(518)를 관통하여 이동가능하게 배치된다. 기판 지지부(518)는 또한, 기판 지지부(518)를 원하는 온도로 유지하기 위한 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(524)을 포함한다. 기판 지지부(518)는 또한, 기판 지지부(518)의 주변부에 RF 리턴 경로를 제공하기 위한 RF 리턴 스트랩들(526)을 포함한다. 챔버(500)는 시스템 제어기(501)에 연결되고, 시스템 제어기는 본원에서 개시되는 청구대상의 양상들을 저장 및/또는 구현하도록 구성된다.
[0025]
샤워헤드(506)는 체결 메커니즘(550)에 의해 배킹 플레이트(512)에 커플링된다. 샤워헤드(506)는, 샤워헤드(506)의 직진도(straightness)/곡률을 제어하고 그리고/또는 처짐(sag)을 방지하는 것을 돕기 위한 하나 이상의 체결 메커니즘들(550)에 의해 배킹 플레이트(512)에 커플링된다.
[0026]
샤워헤드(506)에 있는 가스 통로들을 통해 샤워헤드(506)와 OLED 패터닝된 기판(250) 사이의 프로세싱 영역에 가스를 제공하기 위해 가스 소스(532)가 밸브(557)를 통해 배킹 플레이트(512)에 유체적으로 커플링된다. 액체 전구체들을 챔버(500)에 공급하기 위한 앰풀(551)이 펌프(552), 유체 탈기기(degasser)(553), 기화기(555) 및 밸브(556)에 연결된다. 프로세스 볼륨을 원하는 압력으로 유지하기 위해 진공 펌프(510)가 챔버(500)에 커플링된다. 샤워헤드(506)에 RF 전류를 제공하기 위해 RF 소스(528)가 정합 네트워크(590)를 통해 배킹 플레이트(512) 및/또는 샤워헤드(506)에 커플링된다. RF 전류는, 샤워헤드(506)와 기판 지지부(518) 사이의 가스들로부터 플라즈마가 생성될 수 있도록, 샤워헤드(506)와 기판 지지부(518) 사이에 전기장을 생성한다.
[0027]
원격 플라즈마 소스(530), 이를테면, 유도성으로 커플링된 원격 플라즈마 소스가 가스 소스(532)와 배킹 플레이트(512) 사이에 커플링된다. 기판들을 프로세싱하는 사이에, 원격 플라즈마가 생성되도록 세정 가스가 원격 플라즈마 소스(530)에 제공될 수 있다. 원격 플라즈마 소스(530)에 의해 생성된 원격 플라즈마로부터의 라디칼들은 챔버(500) 컴포넌트들을 세정하기 위해 챔버(500)에 제공될 수 있다. 세정 가스는 추가로, 샤워헤드(506)에 제공된 RF 소스(528)에 의해 여기될 수 있다.
[0028]
샤워헤드(506)는 부가적으로, 샤워헤드 서스펜션(suspension)(534)에 의해 배킹 플레이트(512)에 커플링된다. 일 실시예에서, 샤워헤드 서스펜션(534)은 가요성 금속 스커트(skirt)이다. 샤워헤드 서스펜션(534)은 립(536)을 가질 수 있고, 립(536) 상에 샤워헤드(506)가 놓일 수 있다. 배킹 플레이트(512)는, 챔버(500)를 밀봉하기 위해, 챔버 벽들(502)과 커플링된 레지(ledge)(514)의 상부 표면 상에 놓일 수 있다.
[0029]
시스템 제어기(501)는 챔버(500)의 다양한 컴포넌트들을 제어하도록 구성된다. 시스템 제어기(310)는 메모리(예컨대, 비-휘발성 메모리) 및 지원 회로들과 함께 동작가능한 프로그램가능 CPU(central processing unit)를 포함한다. 지원 회로들은 전통적으로 CPU에 커플링되고, 그리고 챔버(500)의 다양한 컴포넌트들에 커플링된 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등 및 이들의 조합들을 포함하여, 이들의 제어를 가능하게 한다. CPU는 적층 제조 시스템(300)의 다양한 컴포넌트들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 PLC(programmable logic controller)와 같이 산업 현장에서 사용되는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나이다. CPU에 커플링된 메모리는 비-일시적이며, 통상적으로, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장부와 같은 용이하게 이용가능한 메모리들 중 하나 이상이다.
[0030]
도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, OLED 패터닝된 기판(250)을 캡슐화하기 위한 방법(600)의 흐름도이다. 방법(600) 동작들이 도 5 및 도 7a 내지 도 7c와 함께 설명되지만, 당업자들은, 방법 동작들을 임의의 순서로 수행하도록 구성된 임의의 챔버가, 본원에서 설명되는 실시예들의 범위 내에 속한다는 것을 이해할 것이다. 방법(600)의 실시예들은 도 5의 챔버(500)와 같이 본원에서 설명되는 챔버 동작들 중 하나 이상과 조합하여 사용될 수 있다. 방법(600)은, 제어기(501)의 프로세서에 의해 실행될 때 챔버(500)로 하여금 방법(600)을 수행하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체로서 저장되거나 또는 제어기(501)가 액세스가능할 수 있다.
[0031]
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 캡슐화 방법(600)의 상이한 스테이지들 동안의 벽(270) 구조의 개략적인 단면도들을 예시한다. 방법(600)은, 프로세스(610)에서, OLED 패터닝된 기판(250)을 플라즈마 프로세싱 챔버, 이를테면, 프로세싱 챔버(500) 내에 포지셔닝함으로써 시작된다. 도 3b를 참조하여 논의된 것과 유사하게 그리고 도 7a에 도시된 바와 같이, OLED 패터닝된 기판(250)은 기판(252)의 표면 상의 미리 형성된 벽(270) 및 OLED 디바이스 구조들, 예컨대, 디바이스들(260)(도시되지 않음)을 갖는다.
[0032]
프로세스(620)에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 벽(270)을 포함하는 OLED 패터닝된 기판(250) 위에 측벽 평탄화 층이 증착된다. 측벽 평탄화 층(710)은, 스캘럽 측벽들(271) 상의 하나 이상의 공극들 또는 갭들을 충전하고 벽(270)의 표면 거칠기를 극복하여, 공극들 또는 시임들 없이 OLED 패터닝된 기판(250) 및 측벽(271) 위에 평탄화된 측벽 층을 생성하여서, 수분 또는 산소로부터의 결함들의 가능성을 최소화하는 평탄화된 계면 층을 제공한다. 측벽 평탄화 층(710)은 플루오르화 플라즈마-중합 헥사메틸디실록산(pp-HMDSO:F)을 포함할 수 있고, PECVD 챔버, 이를테면, 챔버(500)에서 증착되어서, 우세한 입자 커버리지 성능 및 표면 평탄화 효과를 제공할 수 있다. 측벽 평탄화 층(710)은 (피크에서 밸리까지) 대략 80 내지 90 nm의 패턴 측벽 거칠기를 극복하기 위해 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛, 이를테면, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.3 ㎛의 총 두께를 갖는다. pp-HMDSO:F 층의 증착은, O2 또는 N2O 가스와 함께 하나 이상의 플루오린-함유 가스들 및 HMDSO 가스를 유동시킴으로써 달성된다. 플루오린-함유 가스는 질소 플루오라이드(NF3), 실리콘 플루오라이드(SiF4), 플루오린 가스(F2), 탄소 테트라플루오라이드(CF4), 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 플루오린 도핑된 플라즈마 중합 HMDSO 층은 우세한 입자 커버리지 성능 및 표면 평탄화 효과를 갖는다. 결과적인 측벽 평탄화 층(710)은 10 원자 퍼센트 미만의 플루오린 함량을 갖는다.
[0033]
pp-HMDSO:F의 증착 동안, 플루오린-함유 가스와 HMDSO 가스의 유량들의 비(ratio)는 약 0.25 내지 약 1.5일 수 있다. HMDSO 내의 탄소 함량은 10% 초과일 수 있다. 측벽 평탄화 층(710)을 증착할 때, HMDSO는 초기에 앰풀(551)로부터 제공되는 액체 전구체이지만, 증기(vapor) 상태일 때 더 우수한 커버리지 및 균일성을 제공한다. 따라서, HMDSO는, 먼저 유체 탈기기(553)를 통해 유동하고, 이어서, 챔버(500)로의 전달 전에, 기화기(555)를 통해 유동함으로써, 증기로 변환된다. 일 실시예에서, pp-HMDSO:F의 PECVD는 다음의 조건들 하에서 수행된다. SiF4는 125 sccm(standard cubic centimeters per minute)의 유량을 갖고, HMDSO는 300 sccm의 유량을 갖는다. 다시 말해서, SiF4 대 HMDSO의 비는 약 0.40 내지 약 0.45이다. 플라즈마는 700 W로 생성되고, 챔버 압력은 약 1800 mtorr에 있다. PECVD는 약 섭씨 80도에서 증착되며, PECVD 챔버(500)의 샤워헤드(506)와 OLED 패터닝된 기판(250) 사이의 거리는 약 500 내지 1200 mil, 이를테면, 약 650 mil이다.
[0034]
일 실시예에서, 마스크(도시되지 않음)는, 벽(270)이 마스크에 있는 개구를 통해 노출되도록, OLED 패터닝된 기판(250) 위에 정렬된다. 마스크는, 임의의 후속하여 증착되는 pp-HMDSO:F 재료가 마스크에 있는 개구를 통해 증착되지만, 마스크에 의해 커버되는 OLED 디바이스들 상에는 증착되지 않도록, OLED 디바이스 구조들(260)이 마스크에 의해 커버되게 포지셔닝된다. 마스크는 금속 재료로 제조될 수 있다.
[0035]
pp-HMDSO:F를 포함하는 측벽 평탄화 층(710)은 응력 완화, 입자 등각성 및 가요성을 포함하는 특성들을 가질 수 있다. pp-HMDSO:F 측벽 평탄화 층(710)의 이들 특성들은 pp-HMDSO:F를 포함하는 측벽 평탄화 층(710)이 표면 불규칙성들을 평탄화하여 평활한 표면을 형성할 수 있게 한다. 그러나, pp-HMDSO:F 측벽 평탄화 층의 형성 프로세스로 인해, pp-HMDSO:F 측벽 평탄화 층은 물리적으로 연질일 수 있으며, 이는 장벽 층들, 즉, 캡슐화 층들과 적층될 때 통합 문제를 부과한다. 장벽 층이 연질 pp-HMDSO:F 버퍼 층의 최상부에 적층될 때, 주름진 표면이 형성된다. 주름진 표면은 하나 이상의 공극들 및 갭들을 생성하여서, 수분 유입에 취약한 결함들을 생성할 수 있다. 부가하여, 연질 pp-HMDSO:F 층은 자신의 광 투과율을 잃어서, 디바이스를 전면 방출 OLED 디바이스로서 부적절하게 한다.
[0036]
측벽 평탄화 층(710)을 하드닝(harden)하고 주름진 표면이 형성되는 것을 방지하기 위해서, 측벽 평탄화 층(710)의 플라즈마 경화가 수행된다. 프로세스(630)에서, 측벽 평탄화 층(710)은 진공 환경에서 경화된다. 일 실시예에서, 측벽 평탄화 층(710)은, 측벽 평탄화 층(710)의 증착과 동일한 프로세스 챔버에서 경화된다(즉, 인-시튜(in-situ) 경화 프로세스). 경화는, 경화가 발생하는 챔버에서 물(H2O)을 생성하도록 구성된 가스상 혼합물로부터 생성되는 플라즈마 또는 혼합 가스 플라즈마를 사용하여 수행된다. 혼합 가스 플라즈마는 응축 경화를 위한 물을 생성하도록 구성되며, 이는 챔버 내로 수분을 도입한다. 혼합 가스 플라즈마는, 암모니아(NH3), 아산화 질소(N2O), 수소(H2) 및 산소(O2)의 그룹으로부터 선택되는 2 개 이상의 가스들을 포함할 수 있다. 예컨대, 혼합 가스 플라즈마는 NH3와 N2O, H2와 N2O, H2와 O2, 또는 NH3와 O2를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 혼합 가스 플라즈마는 플루오린, 이를테면, 질소 플루오라이드(NF3), 실리콘 플루오라이드(SiF4), 플루오린 가스(F2), 및/또는 탄소 테트라플루오라이드(CF4)를 더 포함할 수 있다.
[0037]
혼합 가스 플라즈마 내의 혼합 가스들의 비는 프로세싱 챔버(500)의 샤워헤드(506)와 OLED 패터닝된 기판(250) 사이의 간격에 따라 좌우된다. 예컨대, OLED 패터닝된 기판(250)과 샤워헤드(506) 사이의 간격이 약 650 mil인 경우, 약 10 내지 15 초의 경화 지속기간에 대해 1:1 비의 NH3 대 N2O가 활용될 수 있다. 다른 예에서, OLED 패터닝된 기판(250)과 샤워헤드 사이의 간격이 약 1000 mil인 경우, 약 30 초의 경화 지속기간에 대해 3:1 비의 NH3 대 N2O가 활용될 수 있다. 따라서, 경화 지속기간은, 혼합 가스 플라즈마 내의 혼합 가스들의 비 및 OLED 패터닝된 기판(250)과 샤워헤드(506) 사이의 간격에 따라 좌우된다. 따라서, 혼합 가스 플라즈마의 혼합 가스들 사이의 더 높은 비를 그리고 OLED 패터닝된 기판(250)과 샤워헤드(506) 사이의 더 큰 간격을 보상하기 위해, 경화 지속기간은 증가될 수 있다. 하드닝된 측벽 평탄화 층(710)은, 하나 이상의 버퍼 층들이 상부에 후속하여 증착될 때, 자신의 가요성 및 광 투과율을 유지한다.
[0038]
프로세스(640)에서, 프로세스(620) 및 프로세스(630)는 하나 이상의 부가적인 측벽 평탄화 층들(710)을 증착하기 위해 1회 이상 반복되어, 부가적인 층들을 증착하기 전에 각각의 증착된 층을 개별적으로 경화시킨다. 각각의 부가적인 층은, 하나 이상의 부가적인 하위층 층들이 상부에 후속하여 증착될 때, 자신의 가요성 및 광 투과율을 유지한다.
[0039]
완성된 측벽 평탄화 층(710)은 약 0.1 내지 1.0 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 이는, 원하는 두께의 완성된 측벽 평탄화 층(710)을 형성하기 위해, 제1 경화된 측벽 평탄화 층(710) 상에 증착되는 1 내지 10 개의 부가적인 층들을 취할 수 있다. 다른 실시예에서, 완성된 측벽 평탄화 층(710)은 3 개의 층들을 포함하며, 각각의 층은 0.3 ㎛의 총 두께에 대해 약 0.1 ㎛의 두께를 갖는다. 완성된 측벽 평탄화 층(710)은 자신의 가요성을 유지하고, 측벽 표면 거칠기를 극복하여서, 상부에 후속하여 증착되는 장벽 층들을 위한 평탄화된 표면을 제공한다.
[0040]
방법(600)의 프로세스(650)에서, 수분 및 산소로부터 OLED 디바이스 구조 및 패터닝된 피처들, 이를테면, 벽(270)을 보호하기 위한 캡핑 층으로서의 역할을 하기 위해 장벽 층, 즉, 캡슐화 층이 기판 상에서 측벽 평탄화 층(710) 위에 증착된다. 프로세스(650)에서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 측벽 평탄화 층(710) 및 기판(252) 상에 장벽 층(720)이 증착된다. 장벽 층(720)은 유전체 층, 이를테면, 실리콘 나이트라이드(SiN), 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 실리콘 디옥사이드(SiO2), 또는 다른 적절한 유전체 층들이다. 장벽 층(720)은 약 0.1 ㎛ 내지 1.0 ㎛, 이를테면, 약 0.7 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 장벽 층(720)은 적절한 증착 기법, 이를테면, CVD, PECVD, PVD(physical vapor deposition), 스핀-코팅, 또는 다른 적절한 기법에 의해 증착될 수 있다. OLED 디바이스 패터닝된 기판 및 그 기판 상에 제공된 피처들을 추가로 캡슐화 및 보호하기 위해 부가적인 장벽 층들이 부가될 수 있다.
[0041]
본원에서 설명되는 바와 같은, 측벽 평탄화 층의 증착, 측벽 평탄화 층의 경화, 및 장벽 층들의 증착은 단일 증착 챔버, 이를테면, PECVD 챔버(500)의 진공 환경에서 수행될 수 있다. 단일 증착 챔버의 진공 환경에서 증착 및 경화 동작들을 수행하는 것은 진공을 파괴할 필요 없이 측벽 평탄화 층(710) 및 장벽 층(720)이 형성될 수 있게 하며, 이는 다양한 층들의 박리(delamination)를 제거 또는 감소시키고, 추가로, 오염물들이 프로세스 챔버 내로 도입될 위험을 제거 또는 감소시킨다.
[0042]
프로세스 챔버(500)의 퍼징이 오염의 위험을 추가로 최소화하기 위해 증착 사이클들 사이에 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 측벽 평탄화 층(710)이 증착되고, 이어서, 챔버가 퍼징되어서, 측벽 평탄화 층의 증착을 위해 사용된 가스들은 후속 경화 프로세스를 위해 챔버에 존재하지 않는다. 측벽 평탄화 층의 복수의 층들의 각각의 층이 증착됨에 따라, 챔버(500)가 퍼징되고, 이어서, 측벽 평탄화 층이 경화된다. 퍼지 프로세스는, 측벽 평탄화 층에 대한 원하는 두께에 도달할 때까지, 각각의 증착 및 경화 프로세스 후에 수행된다. 이어서, 챔버는 다시 퍼징되어서, 측벽 평탄화 층의 복수의 층들의 증착 및 경화를 위해 사용된 가스들은 후속 장벽 층 증착 프로세스를 위해 챔버에 존재하지 않는다. 일 실시예에서, 챔버는 측벽 증착 프로세스 후에 퍼징되지 않고, 각각의 경화 프로세스 후에만 퍼징된다. 마지막으로, 장벽 층이 증착된다. 단일 챔버 프로세스는, 사이클 시간들을 감소시킬 뿐만 아니라 다중 챔버 프로세스를 사용하는 챔버들의 수(및 장비 비용들)를 감소시키는 데 유리할 수 있다.
[0043]
요약하면, 디스플레이 디바이스를 위한 OLED 패터닝된 기판이 형성되고, 이러한 기판은, OLED 패터닝된 기판의 벽 피처들의 측벽들을 따라 스캘럽 공극(scalloped void)들을 충전하는 측벽 평탄화 층을 갖는다. 벽 피처들은, 카메라 렌즈, 스피커들, 마이크로폰들 및 센서들과 같은 부가적인 디스플레이 디바이스 피처들에 대한 지지를 제공하기 위해, OLED 패터닝된 기판에 통합된다. 벽 평탄화 층은 pp-HMDSO:F의 다수의 층들일 수 있으며, 각각의 층은 다음 층이 형성되기 전에 경화된다. OLED 디바이스들의 수명을 제한하는 수분 및 산소로부터 OLED 패터닝된 기판 상의 벽 피처 및 OLED 디바이스들을 보호하기 위해, 장벽 층이 측벽 평탄화 층 위에 형성된다. 더욱이, 측벽 평탄화 층 및 장벽 층들은 단일 프로세스 챔버의 진공 환경에서 증착 및 경화된다. 단일 증착 챔버의 진공 환경에서 증착 및 경화 동작들을 수행하는 것은 결코 진공을 파괴할 필요 없이 측벽 평탄화 층 및 장벽 층이 형성될 수 있게 하며, 이는 추가로, 다양한 층들의 박리 및 가능한 결함들을 제거 또는 감소시킨다. 부가적으로, 오염물들이 프로세스 챔버 내로 도입될 위험이 제거 또는 감소되며, 이는 측벽 평탄화 층이 자신의 가요성 및 광 투과율을 유지하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 단일 증착 챔버의 진공 환경에서 증착 및 경화 동작들을 수행하는 것은 캡슐화된 OLED 패터닝된 기판의 형성 방법을 단순화하며, 이는 연관된 비용들을 감소시킬 수 있다.
[0044]
전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (21)
- OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법으로서,
OLED 패터닝된 기판을 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 포지셔닝하는 단계 ―상기 OLED 패터닝된 기판은 적어도 하나의 스캘럽(scalloped) 표면을 갖는 벽 구조를 가짐―; 및
상기 벽 구조 바로 위에, 상기 적어도 하나의 스캘럽 표면을 따라 복수의 공극들 중 적어도 하나를 충전(filling)하는 측벽 평탄화(planarization) 층을 증착하는 단계
를 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층을 증착하는 단계는 유동 플루오르화 플라즈마-중합 헥사메틸디실록산(pp-HMDSO:F)을 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 프로세싱 챔버에서 혼합 가스 플라즈마를 사용하여 상기 측벽 평탄화 층을 경화시키는 단계를 더 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층을 증착하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층을 경화시키는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층의 두께는 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛인,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층은 10% 초과의 탄소 함량을 갖는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 플루오르화 플라즈마-중합 헥사메틸디실록산(pp-HMDSO:F)은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 진입하기 전에 탈기기(degasser)를 통해 유동하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 플루오르화 플라즈마-중합 헥사메틸디실록산(pp-HMDSO:F)은 상기 프로세싱 챔버에 진입하기 전에 탈기기로부터 기화기(vaporizer)를 통해 유동하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층 상에 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 방법. - 패터닝된 기판으로서,
기판;
상기 기판의 표면 상에 형성된 복수의 OLED(organic light emitting diode) 디바이스들;
상기 기판의 표면 상에 형성된 적어도 하나의 벽 구조 ―상기 벽 구조는 적어도 하나의 스캘럽 표면을 가짐 ―; 및
상기 벽 구조 위에 배치되고, 상기 적어도 하나의 스캘럽 표면을 따라 복수의 공극들 중 적어도 하나를 충전하는 측벽 평탄화 층
을 포함하는,
패터닝된 기판. - 제11 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층은 플루오르화 플라즈마-중합 헥사메틸디실록산(pp-HMDSO:F)을 포함하는,
패터닝된 기판. - 제12 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층은 10% 초과의 탄소 함량을 갖는,
패터닝된 기판. - 제11 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층은 상기 적어도 하나의 벽 구조 바로 위에 증착되는,
패터닝된 기판. - 제11 항에 있어서,
상기 벽 구조는 레지스트 재료의 다수의 층들로 형성되는,
패터닝된 기판. - 제15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스캘럽 표면은 상기 레지스트 재료의 다수의 층들에 의해 형성되는,
패터닝된 기판. - 제11 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층은 혼합 가스 플라즈마를 사용하여 경화되는,
패터닝된 기판. - 제17 항에 있어서,
상기 혼합 가스 플라즈마는 적어도 NH3 및 N2O를 포함하는,
패터닝된 기판. - 제11 항에 있어서,
상기 측벽 평탄화 층 상에 형성된 장벽 층을 더 포함하는,
패터닝된 기판. - OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버로서,
상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 프로세싱 구역 내에 배치된 기판 지지부;
상기 기판 지지부에 대향하게 상기 프로세싱 구역 내에 배치된 샤워헤드;
상기 샤워헤드에 커플링된 가스 소스;
상기 챔버에 액체 전구체들을 제공하도록 구성된 앰풀(ampoule); 및
상기 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 프로세스를 제어하도록 구성된 제어기
를 포함하며,
상기 프로세스는,
OLED 패터닝된 기판을 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 포지셔닝하는 단계 ―상기 OLED 패터닝된 기판은 적어도 하나의 스캘럽 표면을 갖는 벽 구조를 가짐―; 및
상기 벽 구조 바로 위에, 상기 적어도 하나의 스캘럽 표면을 따라 복수의 공극들 중 적어도 하나를 충전하는 측벽 평탄화 층을 증착하는 단계
를 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버. - 제20 항에 있어서,
상기 프로세스는, 상기 측벽 평탄화 층 상에 장벽 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
OLED(organic light emitting diode) 패터닝된 기판 상에 캡슐화 구조를 형성하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버.
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