KR20070078713A

KR20070078713A - 유기 화합물의 증착장치 및 증착방법

Info

Publication number: KR20070078713A
Application number: KR1020070008127A
Authority: KR
Inventors: 노부타카 우키가야
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2007-08-01
Also published as: JP2007227359A; KR100837475B1; JP5064810B2; US20070178708A1

Abstract

증착원, 기판을 유지하는 유지수단, 이동수단 및 개구를 지닌 개구 부재를 포함하고, 상기 이동수단은 기판과, 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 기판을 포함하는 면에 평행인 면 내의 1 방향으로 이동시키고, 상기 개구 부재는 증착원과 기판 사이에 배치되어 이동 방향의 개구의 중심의 폭이 개구 단부보다도 작은 개구를 지니는 증착장치가 제공된다. 이 장치에 있어서, 복수의 증착원은 이동 방향과 교차하는 방향인 면내 방향을 따라 배열되고, 상기 개구 부재는 복수의 증착원의 각각에 대응하도록 각각 독립적으로 배치된 복수의 개구를 지닌다.

Description

유기 화합물의 증착장치 및 증착방법{VAPOR DEPOSITION SYSTEM AND VAPOR DEPOSITION METHOD FOR AN ORGANIC COMPOUND}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 증착장치를 나타낸 모식적 단면도;

도 2는 도 1의 장치의 막 두께 보정판의 구성을 설명하는 모식적 사시도;

도 3은 막 두께 보정판의 개구 형상을 나타낸 평면도;

도 4는 유기 화합물의 증착 시간과 막 두께 간의 관계의 그래프;

도 5는 칸막이 부재를 지닌 일실시형태의 모식적 사시도;

도 6은 칸막이 부재를 지닌 다른 실시형태의 모식적 사시도;

도 7은 칸막이 부재를 지닌 또 다른 실시형태의 모식적 단면도;

도 8은 막 두께 보정판의 개구 형상을 표시한 평면도;

도 9는 칸막이 부재를 지닌 다른 실시형태의 모식적 단면도;

도 10은 참고예에 의한 증착장치를 나타낸 모식적 사시도;

도 11은 실시예 2에 의한 증착방법을 나타낸 모식적 단면도;

도 12는 실시예 3에 의한 증착방법을 설명하기 위한 모식적 단면도;

도 13A, 도 13B, 도 13C, 도 13D 및 도 13E는 유기발광소자를 제조하는 일반적인 방법을 설명하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판 10: 마스크

11: 개구 20, 20a, 20b: 증착원

21: 히터 23: 막 두께 보정판(개구 부재)

23a, 23b: 개구 24: 이동 스테이지(이동수단)

25: 칸막이 부재 30: 기판 유지기구(유지수단)

본 발명은 유기발광소자 등의 유기 화합물층을 형성하기 위한 유기 화합물의 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.

도 13A 내지 도 13D는 유기발광소자(유기 EL)를 제조하는 일반적인 방법을 나타내고 있다. 먼저, 유리 기판 등의 기판(101) 상에 반사율이 높은 도전막을 형성하고, 그 도전막을 소정 형상으로 패터닝함으로써, 애노드 전극(102)을 형성한다. 다음에, 애노드 전극(102) 상의 화소(101a)를 둘러싸도록 해서 절연성이 높은 재료로 이루어진 소자분리막(103)을 형성한다. 이것에 의해, 인접하는 화소는 소자분리막(103)에 의해 칸막이 된다. 다음에, 애노드 전극(102)을 포함하는 기판 표면에 정공전송층(104), 유기발광층(105), 전자전송층(106) 및 전자주입층 (107)이 증착에 의해 순차 형성된다. 전자주입층(107) 상에 투명성 도전막으로 이루어진 캐소드전극(108)을 적층함으로써, 기판(101) 상에 복수의 유기발광소자가 형성된다.

최후로, 기판 상에 복수의 유기발광소자가 투습성이 낮은 재료로 이루어진 도시하지 않은 밀봉층으로 피복된다. 단, 각 유기 화합물층의 증착에 있어서는 기판면 내의 증착이 수행될 영역에 대응하도록 개구를 구비한 마스크가 이용된다. 또한, 풀 컬러 유기 EL 표시소자의 경우에는, 기판상에 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 발광하는 3종의 소자를 형성할 필요가 있다. 따라서, 소정의 화소에 각각 대응하는 개구를 복수개 구비한 대응하는 마스크(110)를 이용하여 상기 3종의 소자 중 대응하는 1종의 소자에 3종의 증착 재료 중 대응하는 1종의 증착재료를 도포한다.

액티브 매트릭스 구동에 의해 화상을 표시하는 유기발광소자에서는, 기판상에 미리 박막 트랜지스터(TFT)를 설치하고, 이 TFT의 드레인 전극과 유기발광소자의 캐소드 전극을 전기적으로 접속시킬 필요가 있다.

다음에, 상기 유기 EL의, 특히 유기 발광층인 유기 화합물층을 증착하는 증착공정을 설명한다.

일반적인 유기 EL 제조장치에서는, 진공실 내에 기판이 배치되고, 기판의 아래쪽에 증착원이 배치된다. 증착재료는 증착원의 증발구에 상당하는 개구부의 거의 중심으로부터 그 개구를 포함하는 면의 법선 방향을 따른 축을 중심축으로 해서 등방적으로 증발하고, 증발한 재료가 진공 중에 비상해서 기판 표면에 부착한다. 증착원을 기판에 가깝게 하면, 기판에 증발재료가 부착하는 단위 시간당의 양, 즉 증착속도가 상승한다. 그러나, 증착원을 기판에 가깝게 하면, 증착원으로부터 기판 중심까지의 거리와 증착원으로부터 기판 단부까지의 거리 간의 차가 넓어져서, 기판 표면에 부착한 퇴적막의 막 두께 분포가 넓어지게 된다. 한편, 유기 EL 소자의 발광특성은 그 소자를 형성하는 유기 화합물층의 두께에 의존하므로, 기판의 표면상에 넓은 막 두께 분포가 형성되는 것은 허용되지 않는다. 따라서, 상기 종래의 제조장치에서는, 유기발광소자는 기판과 증착원 사이의 거리를 충분하게 해서 제작할 필요가 있다. 그 결과, 증발한 전체 재료에 대한 기판에 부착하는 재료의 비율인 재료 이용효율이 매우 낮고, 또 증착 속도도 저하된다. 따라서, 제조 비용이 높고, 양산시의 쓰루풋(throughput)이 낮게 된다. 또, 제조장치가 대형화됨에 따라, 설비 비용도 증대된다.

한편, 일본국 공개 특허 제 2001-93667호 공보에 기재된 방법에 의하면, 개구를 형성한 막 두께 보정판(개구 부재)을 증착원과 기판 사이에 배치함으로써, 막 두께의 균일성을 상실하는 일 없이 증착 속도를 향상시킬 수 있다. 일본국 공개 특허 제 2001-93667호 공보에서는 증착원으로부터 비상한 재료 중, 기판에 거의 수직으로 입사하는 성분만을 통과시키도록 막 두께 보정판의 개구를 형성함으로써, 균일한 막 두께 분포를 지닌 증착막을 얻고 있다. 또, 일본국 공개 특허 제 2004 -107764호 공보에 개시된 방법에 의하면, 중앙부분의 폭이 단부의 폭보다 큰 구멍 (aperture)을 형성함으로써, 그 구멍의 중앙 부분의 막 두께가 두껍게 되는 것을 방지하여, 해당 구멍의 길이를 따라서 막 두께 분포가 균일하게 될 수 있도록 하고 있다. 또한, 일본국 특허 제 2798194호 공보에는 일본국 공개 특허 제 2004- 107764호 공보에 개시된 것과 유사한 슬릿 형상을 지닌 규제부재를 포함하는 형광체 증착장치가 개시되어 있다.

그러나, 일본국 공개 특허 제 2001-93667호 공보에 개시된 방법에 있어서도, 재료 이용 효율이 희생되는 문제가 있다. 그 이유는 증착원으로부터 증발된 재료의 공간에서의 속도 벡터가 기판에 수직인 것일 필요가 없어, 기판 이외에 부착된 증착 재료의 비율을 저감시키는 것이 곤란하기 때문이다.

또, 일본국 공개 특허 제 2004-107764호 공보는 증착원과 기판 사이에 개구를 지닌 부재를 설치하는 구성이 개시되어 있지만, 증착원이 복수개 있는 경우, 증착원과 개구를 지닌 부재 간의 관계에 대해서는 개시되어 있지 않다. 증착원을 복수개 지닌 경우에는 복수의 증착원의 상호 작용 등을 고려해서 개구의 배치나 개구 형상 등을 변경할 필요가 있다.

본 발명은 상기 관련 기술의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 유기발광소자의 제조에 있어서 막 두께의 균일화와, 높은 증착속도 및 재료 이용 효율을 실현가능한 유기 화합물의 증착 방법 및 증착 장치를 제공하는 데 있다.

발명의 개요

본 발명에 의한 증착장치는 복수의 증착원; 피성막 기판(被成膜基板)을 유지하는 유지부재; 증착원과 피성막 기판 사이에 배치되어, 상기 복수의 증착원에 대응하도록 각각 독립적으로 배치된 개구를 지닌 개구 부재; 및 피성막 기판과, 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 상기 유지된 피성막 기판을 포함하는 면에 평 행인 면 내의 1 방향으로 이동시키는 이동수단을 포함하고; 상기 복수개의 증착원은 상기 이동방향에 교차하는 방향인 상기 면내 방향을 따라 배치되어 있고, 상기 개구의 이동 방향의 중앙에서의 폭이 상기 개구의 단부에서의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 증착장치는 복수의 증착원; 피성막 기판을 유지하는 유지부재; 증착원과 피성막 기판 사이에 배치되어, 상기 복수의 증착원에 대응하도록 각각 독립적으로 배치된 복수의 개구 부재; 피성막 기판과, 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 상기 유지된 피성막 기판을 포함하는 면에 평행인 면 내의 1 방향으로 이동시키는 이동수단; 및 상기 복수의 증착원 사이에 배치된 칸막이 부재를 포함하고; 상기 복수개의 증착원은 상기 이동방향에 교차하는 방향인 상기 면내 방향을 따라 배치되어 있고, 개구의 이동 방향의 각 개구의 중앙에서의 폭이 상기 각 개구의 단부에서의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 개구 부재의 개구의 형상을 변화시킴으로써, 증착속도의 변동을 보상하고, 기판상에 퇴적된 막의 막 두께 분포를 균일하게 한다. 이것에 의해 재료이용효율이 높은 유기발광소자를 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명의 또 다른 특징은 첨부된 도면을 참조한 예시적인 실시형태의 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

[실시형태의 설명]

본 발명에 의한 증착장치는 증착원, 유지수단, 이동수단 및 내부에 개구가 형성되어 있는 개구부재를 지닌다.

상기 유지수단은 피성막 기판을 유지하기 위한 유지수단이다. 상기 이동수단은 피성막 기판과, 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 상기 유지된 피성막 기판을 포함하는 면에 평행인 면 내의 1 방향으로 이동시키는 이동수단이다. 상기 개구 부재는 증착원과 피성막 기판 사이에 배치되어, 상기 이동 방향에 있어서 중앙부에서의 폭이 그 단부에서의 폭보다 작은 개구를 지니고 있다.

또, 본 발명에 의한 증착장치는 유지된 피성막기판의 면에 평행한 면내에서 또 상기 이동방향에 교차하는 방향에 상기 증착원을 복수개 배치하고 있고, 상기 개구부재는 복수의 증착원의 각각에 대응하도록 또한 서로 독립하도록 설치된 개구를 지닌다.

이동 방향에 교차하는 방향에 복수의 증착원이 있는 경우에는, 복수의 증착원에 대응하는 1개의 개구를 지닌 개구 부재를 지니는 것도 가능하지만, 개구 면적이 커지게 된다. 그 결과, 개구 부재가 변형 및 왜곡되기 더욱 쉬워져, 본 발명의 목적인 균일한 막 두께 분포를 충분히 달성하는 것이 곤란하다. 이러한 변형 및 왜곡은 증착원 등으로부터의 열의 영향하에 현저하게 된다. 본 발명에 의하면 , 개구 부재는 복수의 증착원의 각각에 대응하도록 또 서로 독립하도록 형성된 개구를 지닌다. 따라서, 개구의 면적이 지나치게 커지지 않고, 변형 및 왜곡이 발생하기 어려우므로, 균일한 막 두께 분포를 달성하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명을 수행하기 위한 최량의 형태를 첨부 도면을 참조해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 유기발광소자의 제조장치를 나타낸 모 식적 단면도이다. 이 장치는 예를 들면, 유기 전계발광소자(유기발광소자)의 제조에 이용된다. 진공실(E)내에서, 기판(1) 상의 소자분리막(3)에 마스크(10)를 접촉시키고, 증착원(20)으로부터 증발된 유기 화합물을 마스크(10)를 통해서 기판 (1) 상에 퇴적시킨다. 증착원(20)과 기판(1) 사이에는 개구(23a)를 지닌 개구 부재인 막 두께 보정판(23)이 설치되어 있다. 이 막 두께 보정판(23)은 증착원(20) 및 히터(21)와 함께 이동수단으로서의 이동 스테이지(24)에 의해서 화살표 방향으로 표시된 X 방향(제 1 방향)으로 이동한다. 증착원(20)으로부터 증발된 유기 화합물은 비상해서 진공 중으로 퍼지고, 이어서, 각도 θ의 범위 내의 유기 화합물이 화살표로 표시된 바와 같이 막 두께 보정판(23)의 개구(23a)를 통과해서, 기판(1)에 부착된다. 이 각도 θ는 기판(1) 상에의 유기 화합물의 입사 각도에 상당한 다.

증착원(20)은 포인트 소스(point source)이며, 이 포인트 소스에는 증발된 재료를 가열하기 위한 히터(21)가 구비되어 있다. 포인트 소스란 증발재료를 수용하고 온도를 조절가능한 용기를 의미한다. 이것은 이 용기의 일부에 기판 면적에 비해서 충분히 작은 면적을 지닌 개구가 형성되어 있고, 그 개구로부터 증발된 분자가 방출되어 증착을 수행하는 증착원이다. 포인트 소스인 증착원이 복수개 배치된 구성의 경우, 일본국 공개 특허 제 2004-107764호 공보에 개시된 기판에 대응하도록 직사각형 형상인 증발원이 배치되어 있는 구성에 비해서, 기판에의 열의 영향이 적으므로, 증착원은 기판에 더욱 가깝게 배치하는 것이 가능하다. 그 결과, 기판 이외에 부착된 증착 재료의 양을 감소시킬 수 있어, 프로세스 수율을 향 상시키는 것이 가능한 동시에, 증착장치의 유지 보수 사이클을 더욱 길게 하는 것이 가능하다.

증착원(20) 및 막 두께 보정판(23)은 그들의 상대 위치를 유지한 채로, 기판 (1)에 대해서 화살표로 표시한 X 방향 혹은 그 반대 방향으로 이동한다. 기판(1) 상의 소정 위치에만 유기화합물을 증착시키기 위한 마스크(10)는 기판에 대해서 증착원쪽 상에, 기판(1)에 접촉하거나 근접하도록 배치된다. 도 1에 있어서, 마스크(10)는 기판(1) 상에 설치된 소자 분리막(3)의 상부면과 거의 접촉하도록 배치된다. 유지수단으로서의 기판 유기 기구(30)를 기판(1)의 이면에 배치함으로써, 기판(1) 및 마스크(10)가 유지된다. 진공실(E)의 내압은 배기계에 의해 약 1×0-4 내지 1×10-5 Pa로 된다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 제조장치의 증착원(20a), (20b), 막 두께 보정판(23), 마스크(10) 및 기판(1) 간의 위치 관계를 나타낸 사시도이다. 도 2는 2개의 증착원(20a), (20b)이 사용되는 경우를 모식적으로 표시하고 있다. 이와 같이 해서, 복수의 증착원(20a), (20b)이 Y 방향으로 배치된 경우, 개구 부재로서의 막 두께 보정판(23)은 복수의 증착원(20a), (20b)의 각각에 대응하고 서로 독립한 개구를 지닌다. 대응하는 증착원(20a) 또는 (20b)의 중심은 X 방향의 개구 폭이 가장 작은 막 두께 보정판(23)의 대응하는 개구(23a) 또는 (23b)의 중심과 정렬되어 있다. 또는, 하나의 막 두께 보정판(23) 대신에, 복수의 막 두께 보정판을 증착원과 피성막 기판 사이에 배치한 경우, 이들 복수의 막 두께 보정판은 복수의 증착원에 대응하도록 독립적으로 배치되어 있어도 된다.

도 3에 표시한 바와 같이, 막 두께 보정판(23)의 개구(23a)는 모래시계 형상의 패턴화된 개구이고, 그 개구의 중앙에서의 폭 Wc는 그 개구의 단부에서의 폭 We보다 작게 되어 있다. 개구는 Y 방향(제 2 방향)의 선에 대해서 대칭이다. 단, 이하에 참조된 도면에 있어서 동일한 참조 부호는 동일 또는 유사한 부재 혹은 개소를 지칭한다.

다음에, 막 두께 보정판(23)의 개구의 형상을 상세히 설명한다.

증착원(20)이 포인트 소스이고, 유기 화합물을 증발시키는 경우에 대해 설명한다. 포인트 소스로부터 증발된 유기 화합물은 코사인 법칙에 따라 분산되므로, 기판 상의 막 두께 분포는 동심원 형상이 되도록 형성된다. 따라서, 막 두께는 기판(1)의 중심으로부터 단부를 향해서 작아지는 경향이 있다. 즉, 증착원(20)의 중심이 기판 면의 중심과 일치하는 경우, 증착속도는 기판의 중심으로부터 기판 단부를 향하는 방향을 따라 느려지게 된다.

단, 본 발명에 있어서, 증착원(20)으로부터 증발된 유기 화합물의 증발 속도 분포의 형상은 증착원(20)의 중심에 대해서 엄밀하게 동심원 형상으로 되지 않아도 되고, 실질적으로 재료이용효율이 크게 손상되지 않는 형상이면 된다. 그것을 만족하면, 여기서 설명하는 증발 속도의 동심 형상 분포는 일부의 원이 진원이 아닌 경우 및 일부의 원의 중심이 그 다른 동심원의 중심으로부터 벗어나 있는 경우도 포함한다.

증착원(20)에 대해서 기판(1)이 X 방향으로 이동하면서 증착을 계속한 경우, 기판상의 좌표(X1, Y1)에서의 막 두께 ℓ은 하기 식 [1]에 표시한 바와 같이 증착 속도 V를 증착 시간 t로 적분함으로써 구한다:

ℓ = ∫V dt............[1]

증착속도가 일정한 증착원(20)이 기판(1)에 대해서 상대적으로 일정한 속도로 이동하는 경우, X 방향의 막 두께는 거의 균일하다. 한편, Y 방향의 막 두께 분포는 상기 설명한 코사인 법칙에 따르므로, 시간 보정이 필요하다.

따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 막 두께 보정판(23)에서의 개구(23a)의 X 방향의 폭은 개구 중심으로부터 더욱 떨어짐에 따라 서서히 커지게 되고, 그 패턴은 증착 속도가 비교적 느린 개구의 단부에서 증착 시간이 길어지는 형상으로 된다.

특히, 막 두께 보정판(23)의 개구 폭은 이하의 식 [2]로 표시된 관계가 충족되도록 결정된다:

tc = Wc/s

te = We/s 및

∫Vc dt [0, tc] = ∫Ve dt[0, te] ...... [2]

식 중, s는 증착원(20)의 이동 속도이고, Vc는 개구의 중심에서의 증착 속도이며, tc는 개구의 중심에서의 증착 시간이고, Wc는 개구의 중심에서의 X 방향의 개구 폭이며, Ve는 개구 단부에서의 증착속도이고, te는 개구의 단부에서의 증착 시간이며, We는 개구 단부에서의 X 방향의 개구 폭이다.

도 4는 도 3의 막 두께 보정판(23)의 개구(23a) 내의 점 H1, H2 및 H3에서의 증착시의 막 두께의 시간 변화를 표시한 그래프이다. 각 점에서의 평균 증착 속도 간의 관계는 H3 < H2 < H1이므로, 각 점에서의 소정의 막 두께를 얻는 데 필요한 증착 시간 간의 관계는 H1 < H2 < H3이다.

따라서, 증착원(20)의 증발 분포 중심에 대응하는 위치에서 막 두께 보정판 (23)의 개구(23a)를 통과한 증착재료의 기판(1)에 대한 입사각을 작게 하고, 막 두께 보정판(23)의 개구 단부에서의 입사각을 크게 함으로써, 비스듬하게 입사하는 성분도 기판(1)에 증착시켜서 막 두께 분포를 균일하게 한다.

이와 같이 해서 형성된 개구를 지닌 막 두께 보정판을 이용함으로써, 증착원이 기판에 가깝게 배치된 경우에도 막 두께 분포가 균일한 막을 형성할 수 있으므로, 높은 재료이용효율을 얻을 수 있다.

기판이 대형화되더라도 증착속도를 저감시킬 필요가 없으므로, 높은 쓰루풋이 가능해진다. 또한, 관련 기술에 비해서 1개의 증착원으로 넓은 면을 증착할 수 있어, 기판의 대형화에 따른 증착원의 수의 증가를 억제할 수 있다.

증착원으로부터 증발된 재료의 증착속도의 분포가 증착원의 중심에 대응하는 위치인 그 중심에 대해서 동심원 형상 혹은 동심 타원형상인 경우에는, 재료이용효율을 향상시키기 위한 막 두께 보정판의 개구 형상을 일의적으로 설계할 수 있다.

단, 본 실시형태는 증착원의 구조, 증착원(들)의 수, 유기 화합물의 종류, 마스크의 개구의 형상 등을 특히 제한하지 않는다. 예를 들어, 증착원으로서는 크누센 셀(Knudsen cell), 밸브 셀 등을 이용할 수 있다. 증착원은 복수의 유기 화합물을 동시에 증착시키는 공증착원이어도 된다.

또한, 상기 실시형태는 이동수단이 증착원 및 개구 부재를 이동시키는 구성 에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니다. 이동수단이 유지수단에 유지된 기판을 이동시키는 구성이어도 되고, 증착원, 개구부 및 기판을 모두 이동시키는 구성이어도 된다. 즉, 증착원과 기판과의 상대적인 위치를 변경시키는 구성이어도 된다.

도 5는 도 2에 표시한 증착장치의 2개의 증착원(20a) 및 (20b) 사이에 칸막이 부재(25)를 설치한 구성의 모식도이다. 칸막이 부재(25)를 설치함으로써, 복수의 증착원으로부터의 증착재료가 대응하는 개구 이외의 개구를 통과하는 것을 방지하는 것이 가능하므로, 바람직하다. 특히, 증착원(20a)으로부터 방출된 증착 재료가 개구(23b)를 통과해서 기판(1)에 막을 형성하는 것을 방지하는 한편, 증착원(20b)으로부터 방출된 증착재료는 개구(23a)를 통과해서 기판(1) 상에 막을 형성하는 것을 방지한다. 이와 같이 대응하는 개구 이외의 개구를 통과해서 기판(1) 상에 막을 형성하는 증착재료는 기판에 대해서 큰 입사각을 지니므로, 마스크(10) 등이 장애로 되어 마스크의 개구의 둘레부와 중앙부 사이에 막을 형성하는 증착재료의 양이 달라져, 막 두께를 불균일하게 한다. 이러한 문제는 칸막이 부재(25)를 설치함으로써 해결할 수 있다. 단, 도 2에 나타낸 바와 같이 대응하는 개구 이외의 개구를 통과한 증착 재료가 기판(1)의 외부를 향하는 경우, 기판(1)에는 막이 형성되지 않으므로, 칸막이 부재는 필요하지 않다.

도 6은 칸막이 부재(25)가 개구 부재(23)의 증착원(20) 쪽 및 개구 부재(23)의 기판(1) 쪽에 모두 배치되어 있는 구성의 모식도이다. 칸막이 부재(25)를 개구 부재(23)의 증착원(20) 쪽뿐만 아니라, 개구 부재(23)의 기판(1) 쪽에도 설치함 으로써, 각각 서로 다른 개구를 통과한 증착 재료가 서로 혼합되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 즉, 개구(23a)를 통과한 증착재료와 개구(23b)를 통과한 증착재료가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 또, 칸막이 부재(25)는 도 7에 표시된 바와 같이 증착원(20)의 측부에 인접해서 배치된 부재이어도 된다.

각각 서로 다른 개구를 통과한 증착재료가 서로 혼합된 경우에는, 개구(23a) 및 (23b)의 형상을 도 3에 나타낸 것과는 달리 X 방향의 선에 대해서 비대칭이 되도록 할 필요가 있다. 구체적으로는, 개구의 이동 방향의 폭이 인접하는 개구에 가까운 단부의 쪽이 개구 부재(23)의 단부에 가까운 단부보다 작게 한다. 더욱 구체적으로는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 이웃한 개구(23b) 또는 (23a)에 가깝게 배치된 대응하는 개구(23a) 또는 (23b)의 단부의 폭 W_e2는 개구 부재(23)의 단부에 가깝게 배치된 대응하는 개구(23a) 또는 (23b)의 단부의 폭 W_e1보다 작다. 또는, 각각 서로 다른 개구를 통과한 증착재료가 서로 혼합된 경우에는, 칸막이 부재(25)는 도 9에 표시한 바와 같이 증착원(20)의 측부에 인접해서 배치된 부재이어도 된다.

전술한 칸막이 부재를 지닌 구조에서는, 증착원 및 개구 부재가 이동하는 경우에, 증착원 및 개구 부재와 함께 칸막이 부재도 이동하는 것이 바람직하다. 증착원의 전체 이동범위에 걸쳐서 칸막이 부재를 배치하는 것도 가능하지만, 장치가 대형화되고 유지 보수가 복잡하게 되므로, 전자가 후자보다 우수하다.

마스크의 개구 형상은 소망의 증착 패턴에 대응하는 것이면 된다. 예를 들 면, 풀 컬러 유기 EL 표시 소자를 제작하기 위해서, 마스크(10)를 이용해서 대응하는 화소에 대해 대응하는 증착 재료를 도포하는 경우에, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같은 구성으로 하면 된다.

도 3을 참고하면, 막 두께 보정판(23)의 중심 근방의 위치에 대응하는 마스크의 개구(11)의 위치(H₁)에서, 증발된 유기 화합물은 기판(1)에 거의 수직으로 입사하므로, 마스크(10)의 개구(11)는 퇴적막에는 그림자를 드리우지 않는다. 그러나, 막 두께 보정판(23)의 개구 단부 근방의 위치에 대응하는 위치(H₃)를 통과하는 유기 화합물은 기판(1)에 비스듬하게 입사하므로, 마스크(10)의 개구(11)가 화소의 발광 영역상에 그림자를 드리우는 것을 방지할 필요가 있다. 이것을 달성하기 위해, 도 11에 나타낸 바와 같이 개구(11)의 주위의 마스크(10)는 개구 면적이 입사 방향을 따라 작게 되도록 각도 φ를 형성하게끔 점점 가늘어지게 한다.

또는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 막 두께 보정판(23)의 개구 단부에 대응하는 마스크(10)의 개구(11)의 중심(P₁)은 마스크(10)의 개구(11)에 의해 드리워진 그림자가 소자의 바깥쪽에 형성되도록 기판(1)의 화소의 중심(P₀)에 대해서 ΔP 만큼 변위되어 있다. 즉, 마스크(10)의 개구의 피치(P)가 화소의 피치보다 ΔP 만큼 작은 영역이 마스크(10)의 적어도 일부에 형성되어 있다.

또는, 개구 면적이 증착원 쪽으로부터 기판 쪽을 향해서 감소되도록 구성해도 되고, 동시에 마스크의 개구의 적어도 일부의 중심이 대응하는 화소의 중심으로부터 Y 방향으로 약간 벗어나 있는 구성으로 해도 된다. 이것에 의해서, 기판에 증착되는 유기화합물의 막 두께 분포를 더욱 균일하게 하는 것이 가능하고, 따라서 , 유기 EL 표시 소자의 휘도 불균일 및 시야각 특성의 불균일을 억제하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예 및 참고예, 그리고 그들의 비교예에 대해 이하에 설명한 다.

( 참고예 )

도 10은 본 발명의 참고 실시형태에 따른 증착장치의 증착원(20), 막 두께 보정판(23), 마스크(10) 및 기판(1) 간의 위치 관계를 나타낸 사시도이다. 구체적으로는 이 참고 실시형태는 1개의 증착원과, 상기 증착원에 대응하는 1개의 막 두께 보정판을 지닌 실시형태이다.

유기발광소자는 도 10에 나타낸 증착장치를 이용해서 제조하였다. 막 두께 보정판(23)은 증착원(20)과 기판(1) 사이에 배치하였다. 증착원(20)과 막 두께 보정판(23)은 기판(1)을 고정한 상태에서 함께 이동시켰다. 막 두께 보정판(23)의 개구(23a)의 X 방향의 폭은 Y 방향을 따른 분포를 지녔고, 또, 도 10 및 도 3에 표시한 바와 같이 개구의 중앙으로부터 개구의 단부를 향해서 증가하였다. 막 두께 보정판(23)의 개구(23a)의 중앙은 증착원(20)의 중앙과 일치되었다.

이 장치를 이용해서 400 mm × 500 mm의 기판(1) 상에 유기발광소자를 제작하였다.

기판(1)은 그 길이 방향이 X 방향과 평행하게 되도록 배치하였다. 증착원(20)과 기판(1) 간의 거리는 350 mm였다. 막 두께 보정판(23) 내의 개구의 형 상은 모래시계 형상이었고, 치수는 다음과 같았다: Y 방향의 길이 H는 410 mm; 증착원(20)의 중심에 대응하는 위치에서의 X 방향의 개구의 폭 Wc는 150 mm; 개구의 단부에서의 X 방향의 개구의 최대 폭 We는 550 mm였다.

다음에, 유기발광소자의 제조공정을 설명한다. 먼저, TFT를 구비한 기판(1)상에 애노드 전극을 형성하였다. 다음에, 화소 사이에 배치된 소자분리막(3)을 형성하였다. 그 후, 진공 소성을 행하여 소자분리막(3)에 포함된 수분을 제거하고, 또한, 기판(1)을 일단 냉각시킨 후에, 기판(1)을 UV/오존에 의해서 세정하였다. 다음에, 정공전송층, 유기 발광층(유기 화합물층), 전자 전송층 및 전자주입층을 순차 진공 퇴적에 의해 적층하였다. 단, 유기 발광층으로 될 유기 화합물의 증착시, 각 색에 적합한 대응하는 마스크(10)를 이용해서 서로 다르게 화소를 형성하였다.

그 위에 캐소드 전극으로서 투명 도전막을 형성하였다. 또, 각각의 유기 화합물의 증착 속도에 대해서, 호스트 재료에 대한 것은 약 10 nm/sec를 기준치로 하고, 게스트 재료에 대한 것은 그들의 각각의 중량비에 따라 결정하였다. 증착원(20) 및 막 두께 보정판(23)의 이동 속도는 20 mm/sec였다.

상기 방법에 의해 얻어진 기판상의 유기 화합물층의 막 두께 분포는 ± 5%이하였다. 기판(1)에 증착의 개시로부터 완료할 때까지의 전체 증발량에 대한 기판(1)상의 퇴적량의 비율인 프로세스 수율은 약 12%였다.

( 비교예 1)

기판에 대해서 거의 수직으로 입사하는 성분만을 통과시키도록 형성된 개구 를 지닌 막 두께 보정판을 이용해서 참고예와 마찬가지 방법으로 유기 화합물을 증착시켰다. 입사 성분으로서 수직 성분 만을 증착에 이용할 경우, 증착막의 막 두께 분포를 균일하게 하기 위해서, 기판과 증착원 사이의 거리를 참고예의 것보다 크게 할 필요가 있다. 예를 들어, 참고예의 경우와 마찬가지로 400 ㎜ × 500 ㎜의 기판에 있어서 ±5% 이하의 막 두께 분포를 얻고자 하였을 때, 기판과 증착원 간의 거리는 1000 mm 이상일 필요가 있고, 여기서 프로세스 수율은 0.1% 미만이었다. 증착에 필요한 시간은 참고예보다 약 8.6 배 길었다.

( 실시예 1)

도 2에 나타낸 장치를 이용해서 유기발광소자를 제조하였다. 400 ㎜ × 500 ㎜의 기판(1)을 이용하였다. 기판(1)은 그 폭 방향이 X 방향에 평행하게 되도록 배치하였다. 증착원(20)과 기판(1) 간의 거리는 280 mm였다. 2개의 증착원(20)과 막 두께 보정판(23)은 위치를 고정하고 기판(1)을 이동시키는 구성으로 하였다. 또, 각 증착원(20a), (20b)에 대응하도록 막 두께 보정판(23)에는 2개의 개구(23a), (23b)가 있었다.

여기서, 막 두께 보정판(23)의 개구의 형상은 모래시계 형상이었고, 치수는 다음과 같았다: Y 방향의 길이는 260 mm; 증착원(20)의 중심과 대응하는 위치에서의 X 방향의 개구의 폭은 160 mm; 개구의 단부에서의 X 방향의 개구의 가장 큰 폭은 310 mm였다. 이러한 조건 하에서, 유기발광소자는 참고예의 경우와 마찬가지였다. 단, 각각의 유기 화합물의 증착 속도에 대해서, 약 10 nm/sec의 호스트 재료에 대한 것을 기준치로 하고, 게스트 재료에 대한 것은 그들 각각의 중량비에 따 라 결정하였다. 기판(1)의 이동속도는 20 mm/sec였다.

상기 방법에 의해 얻어진 기판상의 유기 화합물층의 막 두께 분포는 ± 5%이하였다. 프로세스 수율은 약 12%였다. 2개의 증착원을 사용함으로써, 참고예에 비해서 약 절반 정도의 택트 시간(takt time)으로 증착공정을 완료하였다.

( 비교예 2)

기판에 거의 수직으로 입사한 성분만을 통과시키는 개구를 지닌 막 두께 보정판을 이용해서 실시예 1과 마찬가지 방법으로 유기 화합물을 증착시켰다. 2개의 증착원을 이용해서 수직 성분만을 증착에 이용한 경우, 증착 막의 막 두께 분포를 균일하게 하기 위해서, 기판과 증착원 간의 거리를 참고예의 것보다 크게 할 필요가 있었다. 예를 들면, 참고예의 경우와 마찬가지로 400 ㎜ × 500 ㎜의 기판에 있어서, ± 5% 이하의 막 두께 분포를 얻고자 했을 경우, 기판과 증착원 간의 거리를 450 mm 이상으로 할 필요가 있었고, 또 여기서의 프로세스 수율은 0.1% 미만이었다. 증착에 필요한 시간은 참고예의 것보다 약 2.6배 길었다.

( 실시예 2)

400 ㎜ × 500 ㎜의 기판을 이용하였다. 기판은 그 길이 방향이 X 방향과 평행하게 되도록 배치하였다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 마스크(10)의 각각의 개구(11)의 단부면은 각도 φ = 약 15°를 형성하도록 가늘어지게 하고, 이것에 의해서 증착원과 기판 사이의 거리는 250 mm로 할 수 있었다.

상기 장치를 이용해서 참고예의 경우와 마찬가지로 유기발광소자를 제작하였다. 단, 각각의 유기 화합물의 증착 속도에 대해서, 약 12.5 nm/sec의 호스트 재 료에 대한 것을 기준치로 하고, 게스트 재료에 대한 것을 그들 각각의 중량비에 따라 결정하였다. 증착원의 이동속도는 20 mm/sec였다.

상기 방법에 의해 얻어진 기판상의 유기 화합물층의 막 두께 분포는 ± 5%이하였다. 프로세스 수율은 약 12%였다. 증착속도를 참고예의 1.25배로 함으로써, 참고예에 비해서 약 4/5의 택트 시간으로 증착공정을 완료하였다.

( 실시예 3)

실시예 2의 경우와 마찬가지로, 400 ㎜ × 500 ㎜의 기판을 사용하였다. 기판은 그 길이 방향이 X 방향과 평행하게 되도록 배치하였다. 증착원과 기판 간의 거리는 250 mm였다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 마스크(10)의 각각의 개구(11)의 단부면은 약 15°의 각도를 형성하도록 가늘게 되어 있고, 마스크(10)의 개구의 피치 P는 막 두께 보정판(23)의 개구의 단부에서 기판(1) 상의 화소의 중심 P₀으로부터 ΔP = 10 ㎛ 만큼 변위되도록 조정하였다. 단, 막 두께 보정판(23)의 개구의 중앙부에 대해서는 변위시키지 않았다. 이것에 의해서, 막 두께 보정판(23)의 개구의 폭을 크게 할 수 있었다. 개구의 중앙에서의 폭 Wc는 170 mm였다. 나머지 치수는 식 [2]에 따라 결정하였다.

상기 장치를 이용해서 참고예의 경우와 마찬가지로 유기발광소자를 제작하였다. 단, 각각의 유기 화합물의 증착 속도에 대해서는, 호스트 재료에 대한 것은 약 12.5 nm/sec를 기준치로 하고, 게스트 재료에 대한 것은 그들 각각의 중량비에 따라 결정하였다. 증착원(20)과 막 두께 보정판(23)의 이동 속도는 20 mm/sec였다.

상기 방법에 따라 얻어진 기판 상의 유기 화합물층의 막 두께 분포는 ± 5% 이하였다. 프로세스 수율은 약 14%였다. 증착속도를 참고예의 1.25배로 함으로써, 참고예의 약 4/5배의 택트 시간으로 증착공정을 완료하였다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 개구 부재의 개구의 형상을 변화시킴으로써, 증착속도의 변동을 보상하고, 기판상에 퇴적된 막의 막 두께 분포를 균일하게 한다. 이것에 의해 재료이용효율이 높은 유기발광소자를 제조하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명은 예시적인 실시예를 참조해서 설명하였으나, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않는 것임을 이해할 필요가 있다. 이하의 특허청구범위는 이러한 모든 변형예와, 등가의 구성 및 기능을 망라하도록 최광의의 해석에 따를 필요가 있다.

Claims

(A) 복수의 증착원;

(B) 피성막 기판을 유지하는 유지부재;

(C) 증착원과 피성막 기판 사이에 배치되어, 상기 복수의 증착원에 대응하도록 각각 독립적으로 배치된 개구를 지닌 개구 부재; 및

(D) 피성막 기판과, 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 상기 유지된 피성막 기판을 포함하는 면에 평행인 면 내의 1 방향으로 이동시키는 이동수단을 포함하고,

상기 복수개의 증착원은 상기 이동방향에 교차하는 방향인 상기 면내 방향을 따라 배치되어 있고,

상기 개구의 이동 방향의 중앙에서의 폭이 상기 개구의 단부에서의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 증착장치.
제 1항에 있어서, 상기 복수의 증착원 사이에 배치된 칸막이 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
제 2항에 있어서, 상기 칸막이 부재는 상기 증착원과 상기 개구 부재 사이의 공간 및 상기 개구 부재와 상기 피성막 기판 사이의 공간에 모두 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 증착장치.
제 1항에 있어서, 상기 개구의 상기 1 방향의 폭은 이웃하는 개구에 근접한 일단부 쪽이 타단부 쪽보다 작은 것을 특징으로 하는 증착장치.
제 1항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 피성막 기판을 이동시키는 수단인 것을 특징으로 하는 증착장치.
제 1항에 있어서, 상기 증착원으로부터 증발된 증착 재료의 증발속도분포는 상기 증착원의 중심에 대해서 동심원 형상 또는 동심 타원형상인 것을 특징으로 하는 증착장치.
(A) 복수의 증착원;

(B) 피성막 기판을 유지하는 유지부재;

(C) 증착원과 피성막 기판 사이에 배치되어, 상기 복수의 증착원에 대응하도록 각각 독립적으로 배치된 복수의 개구 부재;

(D) 피성막 기판과, 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 상기 유지된 피성막 기판을 포함하는 면에 평행인 면 내의 1 방향으로 이동시키는 이동수단; 및

(E) 상기 복수의 증착원 사이에 배치된 칸막이 부재를 포함하고,

상기 복수개의 증착원은 상기 이동방향에 교차하는 방향인 상기 면내 방향을 따라 배치되어 있고,

개구의 이동 방향의 각 개구의 중앙에서의 폭이 상기 각 개구의 단부에서의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 증착장치.
유기 화합물의 증착 공정을 포함하는 유기발광소자의 제조방법으로서,

상기 유기 화합물의 증착 공정은

피성막 기판과, 복수의 증착원 및 개구 부재의 적어도 한쪽을 상기 피성막 기판을 포함하는 면에 평행인 면 내의 1 방향으로 이동시키는 공정;

상기 증착원으로부터 유기 화합물을 증발시키는 공정; 및

상기 증발된 유기 화합물을 상기 개구부재를 통과시켜 상기 피성막 기판에 막을 형성하는 공정을 포함하고;

상기 개구 부재는 복수의 개구를 지니고 있고;

상기 각 개구의 1 방향의 각 개구의 중앙에서의 폭이 상기 각 개구의 단부에서의 폭보다 작고;

상기 복수의 개구는 각각의 복수의 증착원에 대응하도록 각각 독립적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자의 제조방법.
전극을 지닌 기판상에 배열된 복수의 화소에, 상기 배열된 화소에 대응하는 복수의 개구를 지닌 마스크를 통해 유기 화합물층을 형성하기 위한 유기 화합물의 증착방법으로서,

증착원을 상기 기판 및 마스크에 대해서 제 1 방향으로 상대적으로 이동시키 면서 상기 증착원으로부터 증발된 유기 화합물을 상기 마스크를 통해서 상기 기판상에 퇴적시키는 증착 공정을 포함하고,

상기 마스크의 개구 면적은 상기 증착원 쪽으로부터 상기 기판을 향해서 상기 마스크의 두께 방향으로 감소되는 것을 특징으로 하는 유기 화합물의 증착방법.
전극을 지닌 기판상에 배열된 복수의 화소에, 상기 화소 배열에 대응하는 복수의 개구를 지닌 마스크를 통해 유기 화합물층을 형성하기 위한 유기 화합물의 증착방법으로서,

증착원을 상기 기판 및 마스크에 대해서 제 1 방향으로 상대적으로 이동시키면서 상기 증착원으로부터 증발된 유기 화합물을 상기 마스크를 통해서 상기 기판상에 퇴적시키는 증착 공정을 포함하고,

상기 마스크의 일부에 있어서, 상기 마스크의 개구의 각각의 중심과 상기 화소의 각각의 중심은 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향에서 서로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 유기 화합물의 증착방법.