JP2011132596A - 蒸発源及びそれを用いた蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定パターンに形成された複数のスリットを含むマスク組立体を用いて蒸発源から放射される蒸発物質を選択的に基板に蒸着する蒸着装置において、上記蒸発源のノズル構造を変更してシャドー効果を最小化する蒸発源及びそれを用いた蒸着装置を提供する。
【解決手段】本発明の蒸発源は、一側が開口され、蒸発物質が保存されるるつぼと、上記るつぼの開口側に位置し、内壁の一部領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含むノズル部と、加熱部と、るつぼ、ノズル部及び加熱部を収納するためのハウジングとを含み、ノズル部の最大放射角は６０゜未満であることを特徴とする。また、本発明の蒸着装置は、工程チャンバと、内壁の一部領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含む蒸発源と、基板ホルダと、側面が表面を基準に第１傾斜角度をなす複数のパターンが形成されたマスクとを含み、蒸発源の最大放射角は上記第１傾斜角度以下であることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、蒸発源及びそれを用いた蒸着装置に関し、特に、所定パターンに形成された複数のスリットを含むマスク組立体を用いて蒸発源から放射される蒸発物質を選択的に基板に蒸着する蒸着装置において、上記蒸発源のノズル構造を変更してシャドー効果（ｓｈａｄｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）を最小化する蒸発源及びそれを用いた蒸着装置に関する。

平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）は、軽量及び薄型などの特性を有し、陰極線管表示装置（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）に代替される表示装置として用いられ、その代表的な例が、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ； ＬＣＤ）と有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ； ＯＬＥＤ）である。この中で、有機電界発光表示装置は、液晶表示装置に比べて輝度特性及び視野角特性が優れており、バックライト（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）を必要としないため超薄型に実現されるという長所を有する。

このような有機電界発光表示装置は、有機薄膜に陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）から注入される電子と陽極（Ａｎｏｄｅ）から注入される正孔が再結合して励起子を形成し、形成された励起子のエネルギーにより特定波長の光が生じる現象を利用した表示装置である。

上記有機電界発光表示装置は、ガラス、ステンレススチールまたは合成樹脂で形成された基板上に、陰極、陽極及び有機薄膜などを選択的に形成させるために、フォトリソグラフィ方法または蒸着物質を蒸発または昇華させて真空蒸着した後、選択的にエッチングするか、又は所定パターンに形成した複数のスリット（ｓｌｉｔ）を含むマスク組立体を用いて上記蒸着物質を選択的に蒸着する蒸着法を使用する。

ここで、上記フォトリソグラフィ方法は、一部領域にフォトレジスタを塗布した後、湿式エッチングまたは乾式エッチングする方法であり、上記フォトレジスタを剥離する過程やエッチング工程において水分が流入されることができるため、上記有機薄膜のように水分によって劣化される物質には上記蒸着法が主に使用される。

上記蒸着法による蒸着装置は、通常的に一側が開口され、有機物質のような蒸発物質を保存するためのるつぼ（ｃｒｕｃｉｂｌｅ）、上記るつぼを加熱するための加熱手段、上記るつぼの開口側に位置するノズル部、及び上記るつぼ、上記加熱手段及び上記ノズル部を収納するためのハウジングを含む蒸発源を備えており、上記蒸着装置は蒸着工程の効率性を高めるために、上記蒸発源として上記るつぼが一方向に延長されるか、または上記ハウジングに複数のるつぼ及びノズル部が一方向に収納される線形蒸発源が用いられる。

上記のようなマスク組立体を用いる蒸着装置において、上記マスク組立体に所定パターンとして形成されたスリットの側面が表面を基準に第１傾斜角度を有するように形成して、一般的にシャドー効果と呼ばれる、蒸発物質が基板上に不均一な厚さに蒸着される現象を減少させていたが、上記蒸発源から放射される蒸発物質が様々な放射角に放射されるため、上記シャドー効果を除去するのには限界があるという問題があった。

本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、所定パターンに形成された複数のスリットを含むマスク組立体を用いて蒸発源から放射される蒸発物質を選択的に基板に蒸着する蒸着装置において、上記蒸発源のノズル構造を変更して上記蒸発源の最大放射角を制御することで、シャドー効果を最小化する蒸発源及びそれを用いた蒸着装置を提供することに目的がある。

本発明の目的は、一側が開口され、蒸発物質が保存されるるつぼと、上記るつぼの開口側に位置し、内壁の一部領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含むノズル部と、上記るつぼを加熱するための加熱部と、上記るつぼ、ノズル部及び加熱部を収納するためのハウジングを含み、上記ノズル部の最大放射角は６０゜未満であることを特徴とする蒸発源によって達成される。

また、本発明の目的は、工程チャンバと、上記工程チャンバの一側に位置し、内壁の一部領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含む蒸発源と、上記蒸発源に対向するように位置する基板ホルダと、上記蒸発源と基板ホルダとの間に位置し、側面が表面を基準に第１傾斜角度を有する複数のパターンが形成されたマスクとを含み、上記蒸発源の最大放射角は上記第１傾斜角度以下であることを特徴とする蒸着装置によって達成される。

本発明によれば、蒸発源及びそれを用いた蒸着装置は、所定パターンに形成された複数のスリットを含むマスク組立体を用いて蒸発源から放射される蒸発物質を選択的に基板に蒸着する蒸着装置において、上記蒸発源の最大放射角が上記マスク組立体のスリットの側面の傾斜角度以下にしてシャドー効果を減少させ、上記蒸発源の最大放射角が６０゜未満にすることで、上記シャドー効果を最小化することができる。

本発明の実施形態に係る蒸着装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る蒸着装置の蒸発源を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る蒸着装置の蒸発源を示す断面図である。 図２ＢのＡ領域を拡大した図である。 蒸発源の最大放射角によるノズルの所定領域の厚さまたは高さとノズルの開口幅との関係を示すグラフである。

本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。なお、説明の都合上、図面において、層及び領域の厚みは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

（実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る蒸着装置を示す概略図であり、図２Ａは本発明の実施形態に係る蒸着装置の蒸発源を示す斜視図であり、図２Ｂは本発明の実施形態に係る蒸着装置の蒸発源を示す断面図である。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本発明の実施形態に係る蒸着装置１００は、工程チャンバ１１０、該工程チャンバ１１０の一側に位置し、内壁の所定領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含む蒸発源１３０、該蒸発源１３０に対向するように位置する基板ホルダ１２０、及び該基板ホルダ１２０と蒸発源１３０との間に位置し、側面が表面を基準に第１傾斜角度θ１を有する複数のスリット１４１が形成されたマスク組立体１４０を含む。ここで、上記蒸発源１３０は、上記第１傾斜角度θ１以下の最大放射角を有する。

上記工程チャンバ１１０は、蒸着工程を行うための空間を提供するためのものであって、基板Ｓの搬出入のための搬出入口（図示せず）及び上記工程チャンバ１１０内部の圧力を制御し、上記基板Ｓ上に蒸着されない蒸発物質を排気するために真空ポンプ（図示せず）に接続される排気端（図示せず）をさらに含むことができる。

上記基板ホルダ１２０は、上記工程チャンバ１１０の内側に搬入される基板Ｓを安着するためのものであって、蒸着工程間に上記基板Ｓを固定するための別途の固定部材（図示せず）をさらに含むことができる。

ここで、本発明の実施形態に係る蒸着装置１００は、上記蒸発源１３０が上記工程チャンバ１１０の下部に位置し、上記基板ホルダ１２０が上記工程チャンバ１１０の上部に位置するようし、上記基板ホルダ１２０によって上記基板Ｓが地面に水平するように固定されるように示してあるが、上記基板ホルダ１２０及び蒸発源１３０が上記工程チャンバ１１０の互いに異なる側面に位置して、上記基板ホルダ１２０に固定された上記基板Ｓが地面から７０〜１１０゜の角をなすようにすることで、重力による基板の垂れを防止することができる。

上記蒸発源１３０は、上部が開口されて、蒸発物質を保存するためのるつぼ１３２、該るつぼ１３２の開口された上部に位置し、内壁の一部領域が傾斜された複数のノズル１３４ａを含むノズル部１３４、上記るつぼ１３２の側面に位置して上記るつぼ１３２を加熱するための加熱部１３５、及び上記るつぼ１３２、ノズル部１３４及び加熱部１３５を収納するためのハウジング１３１を含む。

ここで、本発明の実施形態に係る蒸着装置１００は、上記蒸発源１３０が上記工程チャンバ１１０の下部に位置することで、上記るつぼ１３２の上部が開口するものとして説明しているが、上記るつぼ１３２の開口面は上記蒸発源１３０の位置によって側面または下面とすることができる。

上記るつぼ１３２は、有機物のような蒸発物質を保存するためのものであって、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、一方向に延長された構造を有し、上記蒸発物質が一方向に偏って保存されないように、内部空間を分離する複数の隔壁１３３を含むことができる。

ここで、上記複数の隔壁１３３は、上部に段差部１３３ａが形成されて、上記加熱部１３５によって蒸発された蒸発物質がるつぼ１３２の上部を自由に移動するようにすることで、蒸発する蒸発物質の圧力差により上記ノズル部１３４の各ノズル１３４ａを介して蒸発した蒸発物質が均一に噴射されるようにすることができる。

本発明の実施形態では、上記蒸発源１３０が一方向に延長される構造のるつぼ１３２を含む線形蒸発源として説明しているが、上記蒸発源１３０は複数のるつぼ１３２が上記ハウジング１３１に一方向に収納された線形蒸発源とすることができ、単一蒸発源１３０とすることができる。

また、本発明の実施形態に係る蒸着装置１００は、上記蒸発源１３０が一方向に所定長さを有する線形蒸発源の場合、上記蒸発源１３０を上記一方向に垂直した方向に往復させて、上記基板Ｓの全面上に蒸発物質を容易に噴射されるようにする移送部１５０をさらに含むことができ、上記移送部１５０はボールスクリュー（ｂａｌｌ ｓｃｒｅｗ）１５１、上記ボールスクリュー１５１を回転させるモータ１５３及び上記線形蒸発源１３０の移動方向を制御するためのガイド１５２を含む。

上記ノズル部１３４は、１つまたは複数のノズル１３４ａを介して上記加熱部１３５により蒸発された蒸発物質を上記基板Ｓに噴射するためのものであって、各ノズル１３４ａ内壁の所定領域が傾斜を有するようにし、上記傾斜が形成された所定領域の高さ及び厚さを制御して上記蒸発源の最大放射角が上記マスク組立体の第１傾斜角度θ１以下にするようにすることで、シャドー効果を減少させる。

上記加熱部１３５は、上記るつぼ１３２を加熱して、上記るつぼ１３２に保存された蒸発物質を蒸発させるためのものであって、上記るつぼ１３２の開口側に対向する面に位置することもできるが、上記加熱部１３５が上記るつぼ１３２の開口側に対向する面に位置すると、上記加熱部１３５から加熱した蒸発物質が蒸発するまで多少の時間を必要とするので、上記加熱部１３５は上記るつぼ１３２の開口された側に近く位置する蒸発物質に最も多い熱が伝達されて蒸発が容易に行われるように、上記るつぼ１３２の開口側の側面、すなわち図２Ａ及び図２Ｂに示すように、上記るつぼ１３２の上側が開口された場合、上記るつぼ１３２の両側面に位置することが好ましく、上記るつぼ１３２の側面を囲むように位置することがより好ましい。

上記マスク組立体１４０は、上記基板ホルダ１２０と線形蒸発源１３０との間に位置し、上記線形蒸発源１３０から放射された蒸発物質が上記基板Ｓ上に所定パターンに蒸着されるようにするためのものであって、所定パターンに形成され、側面が表面を基準に第１傾斜角度θ１を有する複数のスリット１４１を含む。

図３は図２ＢのＡ領域を拡大した図で、本発明の実施形態に係る蒸着装置の蒸発源におけるノズルの拡大図である。

図３に示すように、上記蒸発源１３０の最大放射角を制御する方法を説明すると、各ノズル１３４ａの所定領域Ｂが傾斜して形成される場合、上記ノズル１３４ａから放射される蒸発物質は上記ノズル１３４ａの所定領域Ｂに衝突せず放射される第１の場合、上記ノズル１３４ａの一側内壁の所定領域Ｂに衝突した後放射される第２の場合、及び上記ノズル１３４ａの一側内壁の所定領域Ｂに１次衝突し、他側内壁の所定領域Ｂに２次衝突した後放射される第３の場合のうちのいずれか１つの場合によって放射される。

そこで、上記ノズル１３４ａの所定領域Ｂが傾斜されているという点を考慮すれば、上記ノズル１３４ａから放射される蒸発物質が最大放射角をなす場合は、第２の場合において、上記ノズル１３４ａの一側内壁の傾斜が始まる地点、すなわち、傾斜開始点Ｐ１に衝突した後に他側内壁の終端部すぐ上側をパスして放射される場合なので、上記蒸発源１３０の最大放射角は上記ノズル１３４ａの一側内壁の傾斜開始点Ｐ１と他側内壁の終端部Ｎ１とを連結する線と上記傾斜開始点Ｐ１を通る水平線となす各θ２となる。

したがって、上記所定領域Ｂの高さをｈ、厚さをｔとし、上記ノズル１３４ａの幅をＲとした場合、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２は、下記数式１を満たすものである。

また、上記所定領域Ｂの傾斜角度をΦとした場合、上記所定領域Ｂの傾斜角度Φは下記数式２を満たすものである。

上記数式１及び２によれば、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２による上記所定領域Ｂの高さｈ及び厚さｔと上記ノズル１３４ａの幅Ｒとの間の相関関係は下記数式３及び４を満たすものである。

ここで、上記所定領域Ｂの傾斜開始点Ｐ１に衝突した蒸発物質は、ホイヘンス−フェルマの原理に従って放射角が最大になるためには最大限上記所定領域Ｂの傾斜面の法線となす入射角が最小にならなければならないので、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２は上記傾斜開始点Ｐ１を通る水平線に沿って上記傾斜開始点Ｐ１に衝突された蒸発物質の放射角、すなわち、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２をなし、放射される蒸発物質の入射角及び反射角は上記最大放射角θ２の半分であるθ２／２となる。

したがって、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２と上記所定領域Ｂの傾斜角度Φは、下記数式５を満たすようになり、下記数式５を上記数式３と４に適用すれば、下記数式６及び７を得ることができる。

図４は、上記数式６及び７によって、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２による上記ノズル１３４の所定領域Ｂの厚さｔ及び高さｈを、上記ノズル１３４の開口幅Ｒとの比率の関係として示すグラフである。

結果的に、本発明の実施形態に係る蒸着装置は、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２が上記マスク組立体１４０のスリット１４１側面の第１傾斜角度θ１以下になるように設定され、図４に示すように、上記設定された上記蒸発源１３０の最大放射角θ２によって上記ノズル１３４の所定領域Ｂの厚さｔ及び高さｈと上記ノズル１３４の開口幅Ｒとの間の比率を決めることで、上記蒸着装置１００のシャドー効果を減少させることができる。

ここで、上記ノズル１３４の所定領域Ｂの厚さｔ及び高さｈは、実際の長さを示すものであって、陰の値または無限大の値を有することができないので、上記蒸発源１３０の最大放射角θ２は下記数式８を満たすべきである。

一般的に知られた三角関数値を参考すると、上記数式８を満たす上記蒸発源１３０の最大放射角θ２は６０゜未満である。

したがって、本発明の実施形態に係る蒸発源及びそれを用いた蒸着装置は、所定パターンに形成され、側面が表面を基準に第１傾斜を有する複数のスリットを含むマスク組立体を用いて蒸発源から放射された蒸発物質を選択的に基板に蒸着させる蒸着装置において、上記蒸発源の最大放射角が上記マスク組立体のスリットの側面傾斜角度以下になるようにしてシャドー効果を減少させ、上記蒸発源の最大放射角を６０゜未満になるようにすることで、上記シャドー効果を最小化させることができる。

１００ 蒸着装置
１１０ 工程チャンバ
１２０ 基板ホルダ
１３０ 蒸発源
１３２ るつぼ
１３３ 隔壁
１３４ ノズル部
１３５ 加熱部
１４０ マスク組立体
１５０ 移送部

Claims (20)

1. 一側が開口され、蒸発物質が保存されるるつぼと、
   前記るつぼの開口側に位置し、内壁の一部領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含むノズル部と、
   前記るつぼを加熱するための加熱部と、
   前記るつぼ、ノズル部及び加熱部を収納するためのハウジングと、を含み、
   前記ノズル部の最大放射角は６０゜未満であることを特徴とする蒸発源。
2. 前記るつぼは、一方向に延長され、前記るつぼの内部空間を分離するための１つまたは複数の隔壁を含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
3. 前記１つまたは複数の隔壁は、上側に段差が形成されることを特徴とする請求項２に記載の蒸発源。
4. 前記ノズル部の一部領域の高さｈは、下記数式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
   

   

   （ここで、θはノズル部の最大放射角であり、Ｒはノズルの開口幅である）
5. 前記ノズル部の一部領域の厚さｔは、下記数式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
   

   

   （ここで、θはノズル部の最大放射角であり、Ｒはノズルの開口幅である）
6. 前記ノズル部の一部領域の厚さｔと高さｈは、下記数式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
   

   

   （ここで、θはノズル部の最大放射角である）
7. 前記るつぼに保存された物質は、有機物であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
8. 前記ハウジングは、複数のるつぼ及び前記るつぼの開口された側に位置するノズル部を収納することを特徴とする請求項１に記載の蒸発源。
9. 工程チャンバと、
   前記工程チャンバの一側に位置し、内壁の一部領域が傾斜された１つまたは複数のノズルを含む蒸発源と、
   前記蒸発源に対向するように位置する基板ホルダと、
   前記蒸発源と基板ホルダとの間に位置し、側面が表面を基準に第１傾斜角度を有する複数のスリットが形成されたマスク組立体と、を含み、
   前記蒸発源の最大放射角は前記第１傾斜角度以下であることを特徴とする蒸着装置。
10. 前記蒸発源の最大放射角は６０゜未満であることを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
11. 前記蒸発源は、一側が開口され、蒸発物質が保存されるるつぼ、前記るつぼの開口された側に位置して１つまたは複数のノズルを含むノズル部、前記るつぼを加熱するための加熱部、及び前記るつぼ、ノズル部及び加熱部を収納するためのハウジングを含むことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
12. 前記るつぼに保存された物質は、有機物であることを特徴とする請求項１１に記載の蒸着装置。
13. 前記ハウジングは、複数のるつぼ及び前記るつぼの開口された側に位置するノズル部を収納することを特徴とする請求項１１に記載の蒸着装置。
14. 前記るつぼは、一方向に延長され、前記るつぼの内部空間を分離するための１つまたは複数の隔壁を含むことを特徴とする請求項１１に記載の蒸着装置。
15. 前記１つまたは複数の隔壁は、上側に段差が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の蒸着装置。
16. 前記ノズル部の一部領域の高さｈは、下記数式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
    

    

    （ここで、θはノズル部の最大放射角であり、Ｒはノズルの開口幅である）
17. 前記ノズル部の一部領域の厚さｔは、下記数式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
    

    

    （ここで、θはノズル部の最大放射角であり、Ｒはノズルの開口幅である）
18. 前記ノズル部の一部領域の厚さｔと高さｈは、下記数式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
    

    

    （ここで、θはノズル部の最大放射角である）
19. 前記基板ホルダは、安着される基板を固定するための固定部材をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。
20. 前記蒸発源を所定方向に往復させるための移送部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の蒸着装置。

Images