JP6266349B2

JP6266349B2 - 蒸着マスク

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Publication number: JP6266349B2
Application number: JP2014001168A
Authority: JP
Inventors: 政 ▲えん▼ 韓
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-01-07
Also published as: KR102114950B1; CN103966545A; CN103966545B; TWI628506B; US20140209025A1; KR20140096878A; JP2014145130A; US10161030B2; TW201430487A

Description

本発明は蒸着マスクに関する。

一般的に、平板ディスプレイや半導体デバイスでは、基板上に蒸着物質が配置される。基板上に配置される蒸着物質は、パターンを形成する。このパターン化された蒸着物質を形成するために蒸着マスクが利用される。

蒸着マスクは金属で構成される。このような金属マスクは、蒸着基板と接触するとき、蒸着基板を損傷してしまう虞がある。例えば、金属マスクは、静電気によりアーク放電現象を引き起こす。

米国特許公開第２００６／０１５７３１９号公報

本発明の目的は、蒸着基板の損傷を防止し、耐久性が向上した蒸着マスクを提供することである。

本発明の一実施形態に係る蒸着装置は、蒸着チャンバー、蒸着源、及び蒸着マスクを含む。前記蒸着源は前記蒸着チャンバーの内部に配置され、蒸着基板に蒸着物質を提供する。前記蒸着マスクは前記蒸着基板に重畳するように配置される。

前記蒸着装置は、前記蒸着チャンバーの内部に配置され、前記蒸着基板を固定するホルダをさらに含む。前記ホルダは回転される。

前記蒸着マスクはボディー部及び炭素層を含む。前記ボディー部は蒸着基板に接触する第１面及び前記第１面に対向する第２面を含む。前記ボディー部は前記第２面から前記第１面を貫通する複数個の開口部が形成される。前記炭素層は少なくとも前記第１面に配置され、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち少なくともいずれか１つを含む。

前記炭素層は前記炭素ナノチューブで構成された第１層を含む。前記炭素層は前記第１層に重畳するように配置され、前記グラフェンで構成された第２層をさらに包含する。前記炭素層は前記炭素ナノチューブで構成された複数個の第１層と前記グラフェンで構成された複数個の第２層とを包含する。

前記炭素層は前記第２面上にさらに配置される。前記複数個の開口部の各々は、前記第１面と前記第２面とを連結する側壁を含み、前記炭素層は前記側壁上にさらに配置され得る。

前記側壁は、第１傾斜面、前記第１傾斜面に対向する第２傾斜面、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とを連結する第３傾斜面、前記第３傾斜面に対向し、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とを連結する第４傾斜面を含む。

前記第１傾斜面、前記第２傾斜面、前記第３傾斜面、及び前記第４傾斜面の各々は前記第１面と鋭角を成し、前記第２面と鈍角を成す。前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とは前記第１面に対して同一の挟み角を有する。前記炭素層は前記第１傾斜面、前記第２傾斜面、前記第３傾斜面、及び前記第４傾斜面上にさらに配置される。

上述の蒸着マスクは、外層をなす炭素層を含む。炭素層は、グラフェン及び炭素ナノチューブのうち少なくともいずれか１つにより構成される。この炭素層は、表面抵抗が低く、電気伝導率が高い。そして、熱伝導率が高く、耐久性も高い。このような炭素層が外層に配置されることにより、蒸着マスクの強度は向上する。また、蒸着マスクと蒸着基板が接触するときに発生するアーク放電現象を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る蒸着装置の断面図である。図１に示された蒸着マスクの正面図である。図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの正面図及び背面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの正面図及び背面図である。図５ＢのII−II’線に沿って切断した断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。本発明の他の実施形態に係る蒸着装置の平面図である。図８に示された蒸着装置の断面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

なお、下記の実施形態は、本発明の要旨を例示することを意図し、本発明を限定するものではない。多くの代替物、修正、変形例は当業者にとって明らかである。

また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は本発明の一実施形態に係る蒸着装置の断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る蒸着装置１０は、蒸着チャンバーＣＰと、蒸着源ＳＰと、蒸着マスク１００とを含む。

蒸着チャンバーＣＰは、蒸着源ＳＰと、蒸着マスク１００と蒸着基板ＳＵＢとを収容する。蒸着工程が進行している間、蒸着チャンバーＣＰの内部は真空に維持される。蒸着チャンバーＣＰには、蒸着チャンバーＣＰの内部に真空を形成するための真空ポンプ（図示せず）が連結される。

蒸着チャンバーＣＰの内部には、蒸着基板ＳＵＢを固定するためのホルダＨＰがさらに配置される。ホルダＨＰは、電磁気力によって蒸着基板ＳＵＢと蒸着マスク１００とを固定できる。均一な蒸着パターンを形成するために、ホルダＨＰは回転される。

蒸着基板ＳＵＢは、ディスプレイ、或いは半導体デバイスを構成する平板部材である。蒸着基板ＳＵＢは、ガラス、シリコン、金属、またはプラスチックで構成される。以下、蒸着基板ＳＵＢは、有機発光表示装置のための表示基板として説明される。

蒸着基板ＳＵＢは、複数個の画素領域（図示せず）と、画素領域に隣接する非画素領域（図示せず）とを包含する。画素領域には、有機発光素子をなす有機発光層が配置される。

蒸着源ＳＰは、蒸着物質ＤＭを蒸発させて蒸着基板ＳＵＢへ提供する。蒸着源ＳＰは、蒸着物質ＤＭを収容する容器（図示せず）と、蒸着物質ＤＭを蒸発させる熱源（図示せず）とを含む。

蒸着物質ＤＭは、蒸着マスク１００の一部の領域を介して通過して、蒸着パターンを形成する。蒸着物質ＤＭによって形成される蒸着パターンは、有機発光層であり得る。

図２は図１に示された蒸着マスクの正面図であり、図３は図２のＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。以下、図２及び図３を参照して蒸着マスク１００に対して詳細に検討する。

蒸着マスク１００は、ボディー部１１０と、炭素層１２０とを含む。ボディー部１１０は、蒸着マスク１００の骨格を成し、金属からなる。ボディー部１１０は、蒸着基板（ＳＵＢ：図１参照）に接触する第１面１００Ｓ１及び蒸着物質ＤＭの進入側の第２面１００Ｓ２を含む。蒸着マスク１００は、長方形のプレートである。

ボディー部１１０は、第２面１００Ｓ２から第１面１００Ｓ１を貫通する複数個の開口部１００−ＯＰを含む。複数個の開口部１００−ＯＰの各々は、側壁１００−ＳＷによって輪郭が決められる。複数個の開口部１００−ＯＰは、マトリックス状に配列される。図２には、長方状の４×９行列に配列された複数個の開口部１００−ＯＰが例示的に示されている。

炭素層１２０は、少なくとも第１面１００Ｓ１上に配置される。炭素層１２０は、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち少なくともいずれか１つを含む。炭素ナノチューブは、６つの炭素原子を有する六角形の各単量体（モノマー）が互いに連結されて形成される。炭素ナノチューブの直径は、数ナノメータから数十ナノメータにまで至る。グラフェンは、６つの炭素原子を有する六角形の単量体によって形成される単層構造をなす。グラフェンは、約０．２ナノメータの厚みを有する。

グラフェン及び炭素ナノチューブは、表面抵抗が低く、電気伝導率が高い。そして、熱伝導率が高く、耐久性も高い。このようなグラフェン又は炭素ナノチューブが外層に配置されることにより、蒸着マスク１００の強度は向上する。また、蒸着マスク１００と蒸着基板ＳＵＢとが接触するときに発生する静電気が炭素層１２０を通じて放電されることによって、アーク放電現象の発生が抑制される。炭素層１２０は、蒸着法、スパッタリング法、溶射法（スプレー法）、浸漬法（ディピング法）等によって形成される。

図４Ａ乃至図４Ｄは、本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。以下、図４Ａ乃至図４Ｄを参照して蒸着マスク（１００−１乃至１００−４）を説明する。但し、図１乃至図３を参照して説明した構成と同一である構成についての詳細な説明は省略する。

図４Ａに示したように、炭素層１２０は、第１面１００Ｓ１と第２面１００Ｓ２との上に配置されてもよい。また、図４Ｂに示したように、炭素層１２０は、第１面１００Ｓ１と側壁１００−ＳＷとの上に配置されてもよい。また、図４Ｃに示したように、炭素層１２０は、第１面１００Ｓ１、第２面１００Ｓ２、側壁１００−ＳＷ上に配置されてもよい。炭素層１２０が形成される面積が広いほど、蒸着マスク１００−１乃至１００−３の強度が増加し、静電気放電率が向上する。

図４Ｄに示したように、炭素層１２０は、多層構造を有していてもよい。第１層１２１は、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち、いずれか１つで構成される。第２層１２２は、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち、第１層１２１とは異なる方の１つで構成される。第１層１２１及び第２層１２２は、ボディー部１１０上に複数個配置される。第１層１２１及び第２層１２２は、例えば交互に規則的に積層されるか、或いは不規則的に積層される。また、図４Ｄに示されたものと異なり、第１層１２１及び第２層１２２は、第１面１００Ｓ１のみならず、第２面１００Ｓ２及び側壁１００−ＳＷに配置されてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの正面図及び背面図である。図６は、図５ＢのII−II’線に沿って切断した断面図である。以下、図５Ａ乃至図６を参照して蒸着マスク１００−５を説明する。但し、図１乃至図４Ｄを参照して説明した構成と同一である構成についての詳細な説明は省略する。

蒸着マスク１００−５は、ボディー部１１０と、炭素層１２０とを含む。ボディー部１１０は、第２面１００Ｓ２から第１面１００Ｓ１を貫通する複数個の開口部１００−ＯＰを含む。炭素層１２０は、第１面１００Ｓ１上に配置される。

複数個の開口部１００−ＯＰの各々は、側壁１００−ＳＷによって輪郭が決められる。側壁１００−ＳＷは、第１傾斜面１００−ＳＷ１、第２傾斜面１００−ＳＷ２、第３傾斜面１００−ＳＷ３、及び第４傾斜面１００−ＳＷ４を含む。第１傾斜面１００−ＳＷ１と第２傾斜面１００−ＳＷ２とは、第１方向ＤＲ１において対向する。第３傾斜面１００−ＳＷ３と第４傾斜面１００−ＳＷ４とは、第１方向ＤＲ１と直交する第２方向ＤＲ２において対向する。第３傾斜面１００−ＳＷ３と第４傾斜面１００−ＳＷ４とは、第１傾斜面１００−ＳＷ１と第２傾斜面１００−ＳＷ２とを連結する。

第１傾斜面１００−ＳＷ１、第２傾斜面１００−ＳＷ２、第３傾斜面１００−ＳＷ３、及び第４傾斜面１００−ＳＷ４は、開口部１００−ＯＰに蒸着物質ＤＭを進入可能にする角度を拡大させる。そして、開口部１００−ＯＰの形状に対応する蒸着パターンは、均一な厚さを有する。

第１傾斜面１００−ＳＷ１及び第２傾斜面１００−ＳＷ２は、第１面１００Ｓ１と鋭角を成し、第２面１００Ｓ２と鈍角を成す。図示していないが、第３傾斜面１００−ＳＷ３及び第４傾斜面１００−ＳＷ４も、第１面１００Ｓ１と鈍角を成し、第２面１００Ｓ２と鋭角を成す。

図６に示したように、第１傾斜面１００−ＳＷ１は、第１面１００Ｓ１と第１挟み角θ１を成し、第２面１００Ｓ２と第２挟み角θ２を成す。第２傾斜面１００−ＳＷ２は、第１面１００Ｓ１と第１挟み角θ１を成し、第２面１００Ｓ２と第２挟み角θ２を成す。図示していないが、第３傾斜面１００−ＳＷ３及び第４傾斜面１００−ＳＷ４は、第１面１００Ｓ１に対して同一の挟み角を有し、第２面１００Ｓ２に対して同一の挟み角を有する。

図７Ａ乃至図７Ｃは、本発明の他の実施形態に係る蒸着マスクの断面図である。以下、図７Ａ乃至図７Ｃを参照して蒸着マスク（１００−６、１００−７）を説明する。但し、図１乃至図６を参照して説明した構成と同一である構成についての詳細な説明は省略する。

図７Ａに示したように、炭素層１２０は、第１面１００Ｓ１と側壁１００−ＳＷ（第１傾斜面１００−ＳＷ１、第２傾斜面１００−ＳＷ２、第３傾斜面１００−ＳＷ３、及び第４傾斜面１００−ＳＷ４）との上に配置されてもよい。また、図７Ｂに示したように、炭素層１２０は、第１面１００Ｓ１、第２面１００Ｓ２、及び側壁１００−ＳＷ（第１傾斜面１００−ＳＷ１、第２傾斜面１００−ＳＷ２、第３傾斜面１００−ＳＷ３、及び第４傾斜面１００−ＳＷ４）の上に配置されてもよい。炭素層１２０が形成された面積が広いほど、蒸着マスク１００−６乃至１００−７の強度が増加し、静電気放電率が向上する。

図７Ｃに示したように、炭素層１２０は、多層構造を有していてもよい。例えば、第１層１２１及び第２層１２２が重畳するように配置される。第１層１２１は、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち、いずれか１つで構成される。第２層１２２は、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち、第１層１２１とは異なる方の１つで構成される。第１層１２１及び第２層１２２は、ボディー部１１０上に複数個配置される。

図８は、本発明の他の実施形態に係る蒸着装置の平面図である。図９は、図８に示された蒸着装置の断面図である。以下、図８及び９を参照して本発明の他の実施形態に係る蒸着装置２０を説明する。但し、図１乃至図７Ｃを参照して説明した構成と同一である構成についての詳細な説明は省略する。

図８及び図９に示したように、蒸着装置２０は、蒸着チャンバーＣＰ、複数個の蒸着源ＳＰ１〜ＳＰ４、蒸着マスク１００、及び移送部ＴＰを含む。

蒸着チャンバーＣＰは、機能によって複数個の領域に区分される。蒸着チャンバーＣＰは、ローディング領域ＣＰ−Ｌ、蒸着領域ＣＰ−Ｄ、及びアンローディング領域ＣＰ−ＵＬを包含する。

ローディング領域ＣＰ−Ｌでは、蒸着基板ＳＵＢと蒸着マスク１００とが結合される。アンローディング領域ＣＰ−ＵＬでは、蒸着基板ＳＵＢと蒸着マスク１００とが分離される。ローディング領域ＣＰ−Ｌ、蒸着領域ＣＰ−Ｄ、及びアンローディング領域ＣＰ−ＵＬの気圧は、互いに異なる。蒸着領域ＣＰ−Ｄが真空に維持されるように、ローディング領域ＣＰ−Ｌと蒸着領域ＣＰ−Ｄとの間、及び蒸着領域ＣＰ−Ｄとアンローディング領域ＣＰ−ＵＬとの間には、それぞれドアが設置される。

蒸着領域ＣＰ−Ｄには、複数個の蒸着源ＳＰ１〜ＳＰ４が配置される。図８及び図９には、４つの蒸着源ＳＰ１〜ＳＰ４が例示的に示されている。４つの蒸着源ＳＰ１〜ＳＰ４は、第１方向ＤＲ１に沿って互いに離隔されて配置される。蒸着領域ＣＰ−Ｄは、複数個の隔壁Ｂ１〜Ｂ３により区分される。

結合された蒸着基板ＳＵＢと蒸着マスク１００は、移送部ＴＰによって移動される。移送部ＴＰは、ローラー又はロボットアーム等でよい。

結合された蒸着基板ＳＵＢと蒸着マスク１００は、複数個の蒸着源ＳＰ１〜ＳＰ４から互に異なる蒸着物質ＤＭ１〜ＤＭ４を受信する。これにより、蒸着基板ＳＵＢ上に形成された蒸着パターンは多層構造を有する。

本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想及び範囲を逸脱せずに多様に修正及び変形が可能であることは、この技術分野で通常の知識を有する者には明確である。したがって、そのような変形例又は修正例らは、本発明の特許請求の範囲に属する。

１０、２０蒸着装置、
ＳＵＢ蒸着基板、
ＳＰ蒸着源、
ＣＰ蒸着チャンバー、
ＤＭ蒸着物質、
１００蒸着マスク、
１１０ボディー部、
１２０炭素層。

Claims

蒸着基板に接触する第１面及び前記第１面に対向する第２面を含み、前記第２面から前記第１面を貫通する複数個の開口部が形成されたボディー部と、
少なくとも前記第１面に配置され、炭素ナノチューブ及びグラフェンのうち少なくともいずれか１つを含む炭素層と、を含む蒸着マスク。
前記炭素層は前記炭素ナノチューブで構成された第１層を含む請求項１に記載の蒸着マスク。
前記炭素層は前記第１層に重畳するように配置され、前記グラフェンで構成された第２層を含む請求項２に記載の蒸着マスク。
前記炭素層は前記炭素ナノチューブで構成された複数個の第１層と前記グラフェンで構成された複数個の第２層とを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸着マスク。
前記炭素層は前記第２面上にさらに配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸着マスク。
前記複数個の開口部の各々は、前記第１面と前記第２面とを連結する側壁を含み、前記炭素層は前記側壁上にさらに配置されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の蒸着マスク。
前記側壁は、
第１傾斜面、前記第１傾斜面に対向する第２傾斜面、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とを連結する第３傾斜面、及び前記第３傾斜面に対向し、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とを連結する第４傾斜面を含む請求項６に記載の蒸着マスク。
前記第１傾斜面、前記第２傾斜面、前記第３傾斜面、及び前記第４傾斜面の各々は前記第１面と鋭角を成し、前記第２面と鈍角を成すことを特徴とする請求項７に記載の蒸着マスク。
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面は前記第１面に対して同一の挟み角を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の蒸着マスク。
前記炭素層は前記第１傾斜面、前記第２傾斜面、前記第３傾斜面、及び前記第４傾斜面上にさらに配置されたことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の蒸着マスク。