DE102010062945A1

DE102010062945A1 - Verdampfungsquelle und Beschichtungsvorrichtung mit Verdampfungsquelle

Info

Publication number: DE102010062945A1
Application number: DE102010062945A
Authority: DE
Inventors: Seung-Ho Choi; Suk-Won Jung; Seung-Ho Myoung; Cehol-Lae Roh
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-07-14
Also published as: CN102102176B; KR101182265B1; TWI547577B; JP2011132596A; CN102102176A; TW201129706A; US20110146575A1; KR20110072092A

Abstract

Es wird eine Verdampfungsquelle offenbart. Bei einer Ausführungsform umfasst die Verdampfungsquelle Folgendes: i) einen Tiegel, der an einer seiner Seiten offen und zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist, und ii) einen Düsenabschnitt, der auf der offenen Seite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen umfasst, wobei jede der Düsen eine Seitenwand aufweist, die zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials durch die Düse eingerichtet ist, wobei die Seitenwand einen geneigten Abschnitt aufweist. Die Verdampfungsquelle umfasst außerdem i) eine Heizvorrichtung, die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist, und ii) ein Gehäuse, das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt, wobei der Düsenabschnitt einen maximalen Zerstäubungswinkel von weniger als ca. 60° aufweist.

Description

STAND DER TECHNIK
1. Gebiet
Die beschriebene Technik betrifft im Allgemeinen eine Verdampfungsquelle und eine Beschichtungsvorrichtung mit Verdampfungsquelle für Flachbildanzeigen.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Dank ihres geringen Gewichts und flachen Profils haben Flachbildanzeigen die Röhrenbildschirme verdrängt. Typische Beispiele für solche Anzeigen sind Flüssigkristallanzeigen (LCD) und Anzeigen mit organischen lichtemittierenden Dioden (OLED). OLEDs zeichnen sich im Allgemeinen durch bessere Leuchtdichten und größere Betrachtungswinkel aus und benötigen keine Hintergrundbeleuchtung, so dass sich mit ihnen ultradünne Anzeigen realisieren lassen.
Diese OLEDs nutzen für die Anzeige das Phänomen aus, dass Elektronen und Löcher, die über eine Kathode und eine Anode in eine organische Dünnschicht injiziert werden, zu Exzitonen rekombinieren und die bei der Abregung dieser Exzitonen freigesetzte Energie in Form von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge emittiert wird.
OLED-Anzeigen werden im Allgemeinen in einem Fotolithografieverfahren oder einem Beschichtungsverfahren hergestellt; dabei werden auf einem Substrat aus beispielsweise Glas, Edelstahl oder Kunstharz selektiv eine Kathode, eine Anode und eine organische Dünnschicht ausgebildet. Bei dem Beschichtungsverfahren wird ein Beschichtungsmaterial verdampft oder sublimiert, im Vakuum abgeschieden und selektiv geätzt. Alternativ hierzu wird unter Verwendung einer Maskeneinheit mit mehreren Schlitzen, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, ein Beschichtungsmaterial selektiv abgeschieden.
Das Fotolithografieverfahren erfordert im Allgemeinen, dass auf einen vorbestimmten Bereich Fotolack aufgetragen wird und anschließend ein Nass- oder Trockenätzschritt an dem aufgetragenen Fotolack durchgeführt wird. Beim Abtragen oder Wegätzen des Fotolacks kann Feuchtigkeit eindringen. Für Materialien wie organische Dünnschichten, die unter Feuchtigkeitseinwirkung degradieren, ist daher das Beschichtungsverfahren das primäre Verfahren zum Ausbilden einer Dünnschicht.
KURZDARSTELLUNG
Ein erfinderischer Aspekt betrifft eine Verdampfungsquelle, bei welcher eine Beschichtungsdüse so konstruiert ist, dass ein Schatteneffekt minimiert wird, und eine Beschichtungsvorrichtung mit dieser Verdampfungsquelle für Flachbildanzeigen, die eine im Wesentlichen gleichförmige Abscheidung von Schichten der Flachbildanzeigen realisieren.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verdampfungsquelle, die Folgendes umfasst: einen Tiegel, der an einer seiner Seiten offen ist und ein Beschichtungsmaterial bevorratet; einen Düsenabschnitt, der an der offenen Seite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen aufweist, die jeweils in einem vorbestimmten Innenwandbereich geneigt sind; eine Heizvorrichtung, die den Tiegel erhitzt; und ein Gehäuse, das den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt. Der Düsenabschnitt weist einen maximalen Zerstäubungswinkel von weniger als 60° auf.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Beschichtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Prozesskammer; eine Verdampfungsquelle, die auf einer Seite der Prozesskammer angeordnet ist und mindestens eine Düse umfasst, die in einem vorbestimmten Innenwandbereich geneigt ist; eine Substrathalterung, die der Verdampfungsquelle gegenüberliegend angeordnet ist; und eine Maskeneinheit, die zwischen der Substrathalterung und der Verdampfungsquelle angeordnet ist und mehrere Schlitze aufweist, deren Seitenwände jeweils unter einem ersten Neigungswinkel gegen eine Oberfläche der Maskeneinheit geneigt sind. Die Verdampfungsquelle weist einen maximalen Zerstäubungswinkel auf, der kleiner als der erste Neigungswinkel ist.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verdampfungsquelle zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist: einen Tiegel, der an einer seiner Seiten offen und zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist; einen Düsenabschnitt, der auf der offenen Seite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen umfasst, wobei jede der Düsen eine Seitenwand aufweist, die zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials durch die Düse eingerichtet ist, wobei die Seitenwand einen geneigten Abschnitt aufweist; eine Heizvorrichtung, die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist; und ein Gehäuse, das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt, wobei der Düsenabschnitt einen maximalen Zerstäubungswinkel von weniger als ca. 60° aufweist.
Bei der vorstehenden Quelle erstreckt sich der Tiegel in einer Richtung und umfasst mindestens eine Trennwand, die einen Innenraum des Tiegels unterteilt. Bei der vorstehenden Quelle weist die mindestens eine Trennwand eine Aussparung auf, die in einem oberen Abschnitt davon ausgebildet ist.
Bei der vorstehenden Quelle weist die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt auf, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) aufweist, für die der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand.
Bei der vorstehenden Quelle weist die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt auf, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweist und eine Unterseite, die sich näher bei dem Tiegel befindet als die Oberseite, wobei der geneigte Abschnitt im Wesentlichen graduell geneigt ist, so dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, wobei für die Dicke (t) der Unterseite des geneigten Abschnitts der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand, und die Dicke (t) ist im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand.
Bei der vorstehenden Quelle weist die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt auf, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) und eine Dicke (t) aufweist, für die der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts, wobei der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweist und eine Unterseite, die sich näher bei dem Tiegel befindet als die Oberseite, wobei der geneigte Abschnitt im Wesentlichen graduell geneigt ist, so dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, und t ist die Dicke der Unterseite des geneigten Abschnitts, die im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist.
Bei der vorstehenden Quelle umfasst das in dem Tiegel bevorratete Beschichtungsmaterial ein organisches Material. Bei der vorstehenden Quelle ist das Gehäuse ferner so eingerichtet, dass es mehrere Tiegel und einen auf einer offenen Seite der Tiegel angeordneten Düsenabschnitt aufnimmt. Bei der vorstehenden Quelle weist die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt auf, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, wobei die Höhe des nicht geneigten Abschnitts größer als die Höhe des geneigten Abschnitts ist.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Beschichtungsvorrichtung zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist: eine Verdampfungsquelle, die zum Beinhalten und Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist; eine Maskeneinheit, die mehrere Schlitze aufweist und dazu eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial durch die Schlitze auf ein Substrat abzuscheiden, wobei die Schlitze jeweils Seitenwände aufweisen, die unter einem ersten Neigungswinkel gegen eine Oberfläche der Maskeneinheit geneigt sind; eine Substrathalterung, die dazu eingerichtet ist, das Substrat zu halten, und der Verdampfungsquelle auf der anderen Seite der Maskeneinheit gegenüberliegend angeordnet ist; und eine Prozesskammer, die so eingerichtet ist, dass sie die Verdampfungsquelle, die Substrathalterung und die Maskeneinheit aufnimmt, wobei die Verdampfungsquelle einen maximalen Zerstäubungswinkel aufweist, der kleiner als der erste Neigungswinkel ist.
Bei der vorstehenden Vorrichtung kann der maximale Zerstäubungswinkel der Verdampfungsquelle kleiner als ca. 60° sein. Bei der vorstehenden Quelle kann die Verdampfungsquelle ferner Folgendes aufweisen: einen Tiegel, der an einer seiner Seiten offen und zum Bevorraten des Beschichtungsmaterials eingerichtet ist; einen Düsenabschnitt, der auf der offenen Seite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen aufweist, wobei jede der Düsen eine Seitenwand aufweist, die zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials durch die Düse eingerichtet ist, und wobei die Seitenwand i) einen geneigten Abschnitt aufweist und ii) einen nicht geneigten Abschnitt, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt; eine Heizvorrichtung, die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist; und ein Gehäuse, das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt.
Bei der vorstehenden Vorrichtung kann der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) aufweisen, für die der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand.
Bei der vorstehenden Vorrichtung kann der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweisen und eine Unterseite, die sich näher bei dem Tiegel befindet als die Oberseite, wobei der geneigte Abschnitt im Wesentlichen graduell geneigt ist, so dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, wobei für die Dicke (t) der Unterseite des geneigten Abschnitts der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand, und die Dicke (t) ist im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand.
Bei der vorstehenden Vorrichtung kann der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) und eine Dicke (t) aufweisen, für die der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts, wobei der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweist und eine, Unterseite, die sich näher bei dem Tiegel befindet als die Oberseite, wobei der geneigte Abschnitt im Wesentlichen graduell geneigt ist, so dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, und t ist die Dicke der Unterseite des geneigten Abschnitts, die im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist. Die vorstehende Vorrichtung kann ferner eine Transporteinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Verdampfungsquelle in einer vorbestimmten Richtung hin- und herzubewegen.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verdampfungsquelle zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist: einen Behälter, der zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist; eine Düse, die in Fluidverbindung mit dem Behälter steht, wobei die Düse eine Seitenwand aufweist, die zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials auf ein zu beschichtendes Substrat eingerichtet ist, wobei die Seitenwand einen geneigten Abschnitt aufweist, wobei der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweist und eine Unterseite, die sich näher bei dem Behälter befindet als die Oberseite, und wobei die Oberseite des geneigten Abschnitts in Bezug auf die Unterseite einen solchen Neigungswinkel bildet, dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, und wobei der Neigungswinkel größer als ca. 60° und kleiner als ca. 90° ist; und ein Gehäuse, das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel und die Düse aufnimmt.
Bei der vorstehenden Quelle kann der maximale Zerstäubungswinkel der Düse kleiner als ca. 60° sein. Bei der vorstehenden Quelle kann die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt aufweisen, der sich näher bei dem Behälter befindet als der geneigte Abschnitt, wobei für die Dicke (t) der Unterseite des geneigten Abschnitts der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand, und die Dicke (t) ist im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand der Düse.
Bei der vorstehenden Quelle kann die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt umfassen, der sich näher bei dem Behälter befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) und eine Dicke (t) aufweist, für die der folgende Ausdruck gilt:
Hierbei ist θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und t die Dicke der Unterseite des geneigten Abschnitts, die im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine perspektivische Ansicht einer Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2B ist eine Querschnittsansicht einer Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A aus 2B.
4 zeigt ein Schaubild, in dem Verhältnisse zwischen Dicke und Höhe des vorbestimmten Bereichs einer Düse und einer Öffnungsweite der Düse in Abhängigkeit vom maximalen Zerstäubungswinkel der Verdampfungsquelle aufgetragen sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Beschichtungsmaschine umfasst für gewöhnlich eine Verdampfungsquelle. Die Verdampfungsquelle weist im Allgemeinen Folgendes auf: i) einen auf einer Seite offenen Tiegel zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials, ii) eine Heizvorrichtung zum Erhitzen des Tiegels, iii) einen an der offenen Seite des Tiegels angeordneten Düsenabschnitt und iv) ein Gehäuse, das den Tiegel, die Heizvorrichtung und den Düsenabschnitt aufnimmt. Zur Verbesserung der Beschichtungseffizienz kann als Verdampfungsquelle eine lineare Verdampfungsquelle benutzt werden. Bei dieser Konstruktion erstreckt sich der Tiegel linear in einer Richtung, oder in dem Gehäuse sind entlang einer gerade Linie mehrere Tiegel und ein Düsenabschnitt installiert.
Eine Beschichtungsmaschine, die die vorstehend beschriebene Maskeneinheit benutzt, ist dafür ausgelegt, ein „Schatteneffekt” genanntes Phänomen zu reduzieren, bei dem ein Beschichtungsmaterial ungleichförmig auf einem Substrat abgeschieden wird. Dies wird dadurch erreicht, dass Seitenwände der Schlitze in der Maskeneinheit in einem vorbestimmten Muster so ausgebildet werden, dass sie in Bezug zu der Oberfläche der Maskeneinheit einen ersten Neigungswinkel aufweisen. Da jedoch das von der Quelle verdampfte Beschichtungsmaterial in verschiedene Zerstäubungswinkel gestreut wird, ist es problematisch, den Schatteneffekt zu eliminieren.
Es wird nun im Einzelnen auf die offenbarten Ausführungsformen eingegangen, für die in den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Elemente durchgängig die gleichen Bezugszeichen haben, Beispiele dargestellt sind. Die Längen und Dicken von Schichten und Bereichen können in den Zeichnungen der Klarheit halber übertrieben dargestellt sein.
1 ist eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. 2A ist eine perspektivische Ansicht einer Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. 2B ist eine Querschnittsansicht einer Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
Es wird auf 1, 2A und 2B Bezug genommen. Die Beschichtungsvorrichtung 100 umfasst Folgendes: i) eine Prozesskammer 110, ii) eine Verdampfungsquelle 130, die auf einer Seite der Prozesskammer 110 angeordnet ist und mindestens eine Düse aufweist, die auf dem vorbestimmten Innenwandbereich in Richtung ihrer Außenwand geneigt ist, und iii) eine Substrathalterung 120, die der Verdampfungsquelle 130 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Maskeneinheit 140, die zwischen der Substrathalterung 120 und der Verdampfungsquelle 130 angeordnet ist und mehrere Schlitze 141 aufweist, deren Seitenwände jeweils unter einem ersten Winkel θ₁ gegen eine Oberfläche der Maskeneinheit 140 geneigt sind. Die Verdampfungsquelle 130 weist in einer Ausführungsform einen maximalen Zerstäubungswinkel auf, der kleiner als der erste Neigungswinkel θ₁ ist.
Die Prozesskammer 110 ist so eingerichtet, dass sie Raum für einen Beschichtungsvorgang bietet. Die Prozesskammer 110 kann ein Beschickungstor (nicht gezeigt), durch welches ein Substrat S eingebracht und entnommen wird, sowie einen Absaugöffnung (nicht gezeigt) umfassen, der an eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen ist, die einen Innendruck der Prozesskammer 110 steuert und Beschichtungsmaterial, das nicht auf das Substrat S abgeschieden wurde, abführt.
Die Substrathalterung 120 ist dazu eingerichtet, das in die Prozesskammer 110 eingebrachte Substrat zu halten, und kann ein separates Spannelement (nicht gezeigt) aufweisen, das dazu dient, das Substrat S während des Beschichtungsvorgangs einzuspannen.
Bei einer Ausführungsform ist die Verdampfungsquelle 130 auf einer Unterseite der Prozesskammer 110 angeordnet, die Substrathalterung 120 ist auf einer Oberseite der Prozesskammer 110 angeordnet, und das Substrat S ist dergestalt in die Substrathalterung 120 eingespannt, dass es im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene ist. Alternativ hierzu können die Substrathalterung 120 und die Verdampfungsquelle 130 auf verschiedenen Seiten angeordnet sein, so dass das in die Substrathalterung 120 eingespannte Substrat S mit der horizontalen Ebene einen Winkel von ca. 70° bis ca. 110° bildet. Dadurch ist es möglich, ein schwerkraftbedingtes Durchhängen des Substrats zu verhindern.
Es wird auf 2A Bezug genommen. Die Verdampfungsquelle 130 umfasst einen Tiegel oder einen Beschichtungsmaterialbehälter 132, der einen offenen oberen Abschnitt aufweist und ein Beschichtungsmaterial bevorratet, und einen Düsenabschnitt 134, der auf dem offenen oberen Abschnitt des Tiegels 132 angeordnet ist und mehrere Düsen aufweist, die jeweils in dem vorbestimmten Innenwandbereich geneigt sind. Die Verdampfungsquelle 130 umfasst ferner Heizvorrichtungen 135, die an gegenüberliegenden Seiten des Tiegels 132 angeordnet sind und den Tiegel 132 erhitzen, und ein Gehäuse 131, das den Tiegel 132, den Düsenabschnitt 134 und die Heizvorrichtungen 135 aufnimmt.
Bei einer Ausführungsform ist die Verdampfungsquelle 130 an der Unterseite der Prozesskammer 110 angeordnet, und somit ist der obere Abschnitt des Tiegels 132 offen. Alternativ hierzu kann der Tiegel 132 auch je nach der Position der Verdampfungsquelle 130 an einem seitlichen oder unteren Abschnitt offen sein.
Der Tiegel 132 ist dazu eingerichtet, ein Beschichtungsmaterial wie etwa ein organisches Material zu bevorraten. Wie in 2A und 2B dargestellt ist, ist der Tiegel 132 so konstruiert, dass er sich in einer Richtung erstreckt, und kann mehrere Trennwände 133 umfassen, die dazu dienen, einen Innenraum des Tiegels zu unterteilen, damit sich das bevorratete Beschichtungsmaterial nicht an einer Seite des Tiegels ansammelt.
Hierbei ist jede Trennwand 133 in einem oberen Abschnitt mit einer abgestuften Aussparung oder Einkerbung 133a versehen, damit das von den Heizvorrichtungen 135 verdampfte Beschichtungsmaterial frei durch den oberen Abschnitt des Tiegels 132 wandern kann. Auf diese Weise kann das verdampfte Beschichtungsmaterial ausgelöst durch einen Druckunterschied im Wesentlichen gleichförmig durch die einzelnen Düsen 134a des Düsenabschnitts 134 zerstäubt werden.
Bei einer Ausführungsform ist die Verdampfungsquelle 130 eine lineare Verdampfungsquelle, deren Triegel 132 so konstruiert ist, dass er sich in einer Richtung erstreckt. Alternativ hierzu kann die Verdampfungsquelle 130 eine lineare Verdampfungsquelle, bei der in dem Gehäuse 131 entlang einer Richtung mehrere Tiegel untergebracht sind, oder eine Einpunkt-Verdampfungsquelle umfassen.
Wenn es sich bei der Verdampfungsquelle 130 um eine lineare Verdampfungsquelle mit vorbestimmter Länge in einer Richtung handelt, kann die Beschichtungsvorrichtung 100 ferner eine Transporteinrichtung 150 umfassen (siehe 1), die die Verdampfungsquelle 130 in im Wesentlichen horizontaler und im Wesentlichen vertikaler Richtung hin- und herbewegt, damit das Beschichtungsmaterial leicht auf eine Vorderfläche des Substrat S aufgestäubt werden kann. Die Transporteinrichtung 150 umfasst eine Kugelumlaufspindel 151, einen Motor 153, der die Kugelumlaufspindel dreht, und eine Führung 152, die eine Bewegungsrichtung der Verdampfungsquelle 130 kontrolliert.
Der Düsenabschnitt 134 ist dafür eingerichtet, das von den Heizvorrichtungen 135 verdampfte Beschichtungsmaterial durch die Düsen 134a auf das Substrat S aufzustäuben. Die Innenwand jeder der Düsen 134a ist jeweils in einem vorbestimmten Bereich in Richtung einer Außenwand der jeweiligen Düse 134a geneigt. Bei einer Ausführungsform werden eine Höhe und eine Dicke des geneigten vorbestimmten Bereichs der Innenwand so gesteuert, dass ein maximaler Zerstäubungswinkel (θ₂: wird später behandelt) der Verdampfungsquelle auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner als der erste Neigungswinkel θ₁ der Maskeneinheit ist. Da das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen gleichförmig auf Schichten von Flachbildanzeigen ausgebildet wird, wird ein Schatteneffekt (der ungleichförmige Abscheidungsschichten bewirkt) minimiert oder im Wesentlichen verhindert.
Die Heizvorrichtungen 135 sind so eingerichtet, dass sie den Tiegel 132 erhitzen, damit das in dem Tiegel 132 bevorratete Beschichtungsmaterial verdampft. Die Heizvorrichtungen 135 können auf einer Seite des Tiegels 132 angeordnet sein, die der offenen Seite des Tiegels 132 gegenüberliegt. Bei dieser Ausführungsform kann es länger dauern, bis das Beschichtungsmaterial von den Heizvorrichtungen 135 erhitzt und verdampft worden ist. Um dem Beschichtungsmaterial bei der offenen Seite des Tiegels 132 die größtmögliche Wärme zuzuführen, damit das Beschichtungsmaterial leicht verdampft werden kann, können die Heizvorrichtungen 135 auf Seiten des Tiegels 132 angeordnet werden. Beispielsweise können die Heizvorrichtungen 135 auf gegenüberliegenden Seiten des Tiegels 132 angeordnet sein, wenn die Oberseite des Tiegels 132 offen ist, wie in 2A und 2B gezeigt ist. Als weiteres Beispiel können die Heizvorrichtungen 135 so angeordnet sein, dass sie die Seiten des Tiegels 132 umgeben. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Heizvorrichtungen 135 nur auf kurzen Seiten des Gehäuses 131 angeordnet. Bei noch einer weiteren Ausführungsform sind die Heizvorrichtungen 135 nur auf langen Seiten des Gehäuses 131 angeordnet.
Die Maskeneinheit 140 ist zwischen der Substrathalterung 120 und der linearen Verdampfungsquelle 130 angeordnet und so eingerichtet, dass das von der linearen Verdampfungsquelle 130 zerstäubte Beschichtungsmaterial in einem vorbestimmten Muster auf dem Substrat S abgeschieden wird. Die Maskeneinheit 140 weist mehrere Schlitze 141 auf, die in einem vorbestimmten Muster ausgebildet sind, wobei die Seitenwände der einzelnen Schlitze 141 unter dem ersten Neigungswinkel θ₁ gegen die Oberfläche der Maskeneinheit geneigt sind (siehe 1).
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A aus 2B und stellt die Düse einer Verdampfungsquelle in einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform vergrößert dar.
Anhand von 3 wird ein Verfahren zum Steuern eines maximalen Zerstäubungswinkels der Verdampfungsquelle 130 beschrieben. Das Beschichtungsmaterial wird von den Düsen 134a zerstäubt, wobei ein vorbestimmter Bereich B (oberer geneigter Abschnitt) der einzelnen Düsen 134a geneigt ist. Die Seitenwand jeder Düse 134a weist außerdem einen unteren nicht geneigten Abschnitt auf. Das Beschichtungsmaterial kann auf eine der folgenden drei Arten zerstäubt werden: Erstens kann das Beschichtungsmaterial zerstäubt werden, ohne mit dem vorbestimmten Bereich B der Düse 134a zu kollidieren. Zweitens kann das Beschichtungsmaterial zerstäubt werden, nachdem es mit dem vorbestimmten Bereich B einer Innenwand der Düse 134a kollidiert ist. Drittens kann das Beschichtungsmaterial zerstäubt werden, nachdem es zunächst mit dem vorbestimmten Bereich B einer Innenwand der Düse 134a und dann mit dem vorbestimmten Bereich B der gegenüberliegenden Innenwand der Düse 134a kollidiert ist.
Berücksichtigt man hierbei, dass der vorbestimmte Bereich B der Düse 134a geneigt ist, so weist das von der Düse 134a zerstäubte Beschichtungsmaterial im zweiten Falle den maximalen Zerstäubungswinkel auf. Im zweiten Falle kollidiert das Beschichtungsmaterial beim Zerstäuben an einem Punkt mit einer Innenwand der Düse 134a, an dem deren Neigung beginnt, d. h. einem Neigungsstartpunkt P1, und läuft anschließend direkt über einem oberen Ende der anderen gegenüberliegenden Innenwand der Düse 134a vorbei. Der maximale Sprühwinkel der Verdampfungsquelle 130 ist somit der Winkel θ₂ zwischen einer Geraden, die den Neigungsstartpunkt P1 einer Innenwand der Düse 134a mit dem oberen Ende N1 der anderen gegenüberliegenden Innenwand der Düse 134a verbindet, und einer horizontalen Geraden durch den Neigungsstartpunkt P1.
Wenn also der vorbestimmte Bereich B eine Höhe h und eine Dicke t und die Düse 134a eine Breite R aufweist, gilt für den maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 der nachstehende Ausdruck (1).
Ferner gilt, wenn der vorbestimmte Bereich B einen Neigungswinkel Φ aufweist, für den Neigungswinkel Φ des vorbestimmten Bereichs B der nachstehende Ausdruck (2).
Aus den Ausdrücken (1) und (2) folgen für die Korrelationen zwischen Höhe h und Dicke t des vorbestimmten Bereichs B und Breite R der Düse 134a und dem maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 die nachstehenden Ausdrücke (3) und (4).
Hierbei muss für das Beschichtungsmaterial, das am Neigungsstartpunkt P1 des vorbestimmten Bereichs B mit diesem kollidiert, die Bedingung gelten, dass ein Einfallswinkel relativ zur Normalen einer geneigten Fläche des vorbestimmten Bereichs B am geringsten sein muss, damit sich auf Grundlage der Prinzipien von Huygens und Fermat der maximale Zerstäubungswinkel ergibt. Da der maximale Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 ein Zerstäubungswinkel ist, d. h. eine Summe aus Einfalls- und Reflexionswinkel des Beschichtungsmaterials, das sich entlang der durch den Neigungsstartpunkt P1 verlaufenden horizontalen Geraden bewegt und am Neigungsstartpunkt P1 kollidiert, sind also der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel des bei dem maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 zerstäubten Beschichtungsmaterials jeweils gleich dem halben maximalen Zerstäubungswinkel
Demgemäß gilt für den maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 und den Neigungswinkel Φ des vorbestimmten Bereichs B der nachstehende Ausdruck (5). Durch Anwendung des nachstehenden Ausdrucks (5) auf die vorstehenden Ausdrücke (3) und (4) lassen sich die ebenfalls nachstehenden Ausdrücke (6) und (7) erhalten.
4 zeigt ein Schaubild, in dem die Verhältnisse der Dicke t und der Höhe h des vorbestimmten Bereichs B der Düse 134a zur Öffnungsweite R der Düse 134a in Abhängigkeit von dem maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 gemäß Ausdruck (6) und (7) aufgetragen sind.
Bei einer Ausführungsform ist der maximale Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 auf einen Wert eingestellt, der kleiner als der erste Neigungswinkel θ₁ der Seitenwand des Schlitzes 141 der Maskeneinheit 140 ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Verhältnisse der Dicke t und der Höhe h des vorbestimmten Bereichs B der Düse 134a zur Öffnungsweite R der Düse 134a in Abhängigkeit von dem maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 bestimmt, der anhand von 4 eingestellt wird. Somit kann die Beschichtungsvorrichtung 100 den Schatteneffekt minimieren oder im Wesentlichen verhindern.
Da es sich bei der Dicke t und der Höhe h des vorbestimmten Bereichs B der Düse 134a um reelle Werte handelt, die keine negativen oder unendlichen Werte annehmen können, muss für den maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130 der folgende Ausdruck (8) gelten.
Unter Verwendung der bekannten Werte der trigonometrischen Funktionen ergibt sich, dass der maximale Zerstäubungswinkel θ₂ der Verdampfungsquelle 130, der dem Ausdruck (8) genügt, kleiner als ca. 60° sein muss. Bei dieser Ausführungsform ist der Neigungswinkel Φ des vorbestimmten Bereichs B größer als ca. 60° und kleiner als 90° (siehe Ausdruck (5)). Der Bereich für den maximalen Zerstäubungswinkel θ₂ reicht von ca. 30° bis ca. 90°.
Gemäß mindestens einer der offenbarten Ausführungsformen wird das von der Verdampfungsquelle zerstäubte Beschichtungsmaterial unter Verwendung der Maskeneinheit mit mehreren Schlitzen, deren Seitenwände unter einem ersten Neigungswinkel in Richtung der Oberfläche der Maskeneinheit geneigt sind, selektiv auf dem Substrat abgeschieden und in einem vorbestimmten Muster ausgebildet. Ferner ist der maximale Zerstäubungswinkel der Verdampfungsquelle auf einen Wert eingestellt, der kleiner als der erste Neigungswinkel der Seitenwand der einzelnen Schlitze der Maskeneinheit und kleiner als ca. 60° ist, wodurch der Schatteneffekt minimiert oder im Wesentlichen verhindert wird.
Die offenbarten Ausführungsformen sind nicht als einschränkend aufzufassen und können verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verdampfungsquelle (130) zum Herstellen von Flachbildanzeigen, umfassend: einen Tiegel (132), der an einer seiner Seiten offen und zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist; einen Düsenabschnitt (134), der auf der offenen Seite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen (134a) umfasst, wobei jede der Düsen eine Seitenwand aufweist, die zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials durch die Düse eingerichtet ist, wobei die Seitenwand einen geneigten Abschnitt aufweist; eine Heizvorrichtung (135), die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist; und ein Gehäuse (131), das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt, wobei der Düsenabschnitt einen maximalen Zerstäubungswinkel von weniger als etwa 60° aufweist.
Verdampfungsquelle (130) nach Anspruch 1, wobei sich der Tiegel in (132) in einer Richtung erstreckt und mindestens eine Trennwand (133) umfasst, die einen Innenraum des Tiegels unterteilt.
Verdampfungsquelle (130) nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Trennwand (133) eine Aussparung (133a) aufweist, die in einem oberen Abschnitt davon ausgebildet ist.
Verdampfungsquelle (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt aufweist, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) aufweist, für die der folgende Ausdruck gilt:
wobei θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist.
Verdampfungsquelle (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt aufweist, der sich näher bei dem Tiegel (132) befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweist und eine Unterseite, die sich näher bei dem Tiegel befindet als die Oberseite, wobei der geneigte Abschnitt im Wesentlichen graduell geneigt ist, so dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, wobei für die Dicke (t) der Unterseite des geneigten Abschnitts der folgende Ausdruck gilt:
wobei θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts und R der Innendurchmesser des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist, und wobei die Dicke (t) im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist.
Verdampfungsquelle (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt aufweist, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, wobei der geneigte Abschnitt eine Höhe (h) und eine Dicke (t) aufweist, für die der folgende Ausdruck gilt:
wobei θ der maximale Zerstäubungswinkel des Düsenabschnitts ist, wobei der geneigte Abschnitt eine Oberseite aufweist und eine Unterseite, die sich näher bei dem Tiegel befindet als die Oberseite, wobei der geneigte Abschnitt im Wesentlichen graduell geneigt ist, so dass der Innendurchmesser der Oberseite größer als der Innendurchmesser der Unterseite ist, und wobei t die Dicke der Unterseite des geneigten Abschnitts ist, die im Wesentlichen gleich der Dicke des nicht geneigten Abschnitts der Seitenwand ist.
Verdampfungsquelle (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in dem Tiegel bevorratete Beschichtungsmaterial ein organisches Material umfasst.
Verdampfungsquelle (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (131) ferner so eingerichtet ist, dass es mehrere Tiegel (132) und einen auf einer offenen Seite der Tiegel angeordneten Düsenabschnitt (134) aufnimmt.
Verdampfungsquelle (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand einen nicht geneigten Abschnitt aufweist, der sich näher bei dem Tiegel befindet als der geneigte Abschnitt, und wobei die Höhe des nicht geneigten Abschnitts größer als die Höhe des geneigten Abschnitts ist.
Beschichtungsvorrichtung (100) zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist: eine Verdampfungsquelle (130), die zum Beinhalten und Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist, insbesondere die Verdampfungsquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche; eine Maskeneinheit (140), die mehrere Schlitze (141) aufweist und dazu eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial durch die Schlitze auf ein Substrat abzuscheiden, wobei die einzelnen Schlitze jeweils Seitenwände aufweisen, die unter einem ersten Neigungswinkel gegen eine Oberfläche der Maskeneinheit geneigt sind; eine Substrathalterung (120), die dazu eingerichtet ist, das Substrat zu halten, und gegenüber der Verdampfungsquelle auf der anderen Seite der Maskeneinheit angeordnet ist; und eine Prozesskammer (110), die so eingerichtet ist, dass sie die Verdampfungsquelle, die Substrathalterung und die Maskeneinheit aufnimmt, wobei die Verdampfungsquelle einen maximalen Zerstäubungswinkel aufweist, der kleiner als der erste Neigungswinkel ist.