JP4563976B2 - クリスタルセンサ及びそれを備えた有機発光素子の蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリスタルセンサ及びそれを備えた有機発光素子の蒸着装置に関し、より詳細には、有機物の蒸着時にクリスタルセンサに熱衝撃が加えられるのを防止するために、カバーを冷却コイルラインから構成するクリスタルセンサ及びそれを備えた有機発光素子の蒸着装置に関する。

基板に薄膜を形成する一般的な方法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング（ｉｏｎ‐ｐｌａｔｉｎｇ)法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などがある。そのうち、有機電界発光素子の有機膜及び陰極の蒸着には真空蒸着法が主に用いられている。

一般に、有機電界発光素子は、基板の上部に所定パターンの陽極が形成されており、この陽極層の上部には発光層が少なくとも形成され、発光層の上部には所定パターンの陰極が形成されている。

ここで、発光層の他にホール輸送層及び電子輸送層などを更に備えることができ、このとき、発光層、ホール輸送層及び電子輸送層は、有機化合物からなる有機薄膜である。

このような有機発光素子を製作するに際して、基板上に有機材料として、内部絶縁膜、陽極、陰極及び有機発光層など複数の薄膜を形成しなければならない。このような薄膜層は、通常、真空チャンバ内に基板を装着し、この基板の表面に装着させようという蒸着材を気化させて、この気化した蒸着材が基板の表面で凝縮して装着される方式の真空蒸着法により形成される。

前記のように真空蒸着法を行う蒸着装置は一般に蒸着される膜厚さのバラツキを縮めるために、クリスタルセンサを用いる。ここで、クリスタルセンサに蒸着されて装着される蒸着物によりクリスタルセンサの振動数が減少するのを利用して膜厚さを測定する。通常、クリスタルセンサの振動数が減少するほど膜厚さは増大し、このような反比例の関係は線形的に表される。

図１は、従来の有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサの一例を示す側断面図である。

図１を参照して説明すれば、従来の有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサ４０は、センサ部１０、センサ回転モータ２０及びカバー３０を含む。

センサ部１０は、複数のサブセンサ１と複数のサブセンサ１を固定する体部２から構成される。サブセンサ１は基板（図示せず)に蒸着材料（図示せず)を気化して蒸着させる工程において、蒸着材料がサブセンサ１に装着されて発生する振動数の減少により膜厚さを測定する。すなわち、蒸着率を感知して基板に蒸着材料が正確な量に均一に蒸着されるようにする。体部２は複数のサブセンサ１を固定してセンサ回転モータ２０により３６０度回転される。これにより、複数のサブセンサ１は回転しながら蒸着率を感知する。

センサ回転モータ２０は、センサ部１０の体部２と直接接続され、方向に関係なく３６０度回転が可能である。

カバー３０は、その内部にセンサ部１０及びセンサ回転モータ２０を含む。すなわち、カバー３０は蒸着材料の蒸着率の測定時に蒸発熱が伝達され、直接的な熱衝撃を受ける。

前記のような従来有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサにおいては、蒸着材料の蒸着率を感知する工程時の蒸着材料の蒸発熱が伝達されてクリスタルセンサ部分に熱衝撃を伝達する。これにより、クリスタルセンサの制御問題が生じ、装置の寿命を短くしてしまうという不具合があった。
大韓民国特許登録第１０−０５０４４８４号明細書

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、クリスタルセンサに冷却手段を備えて蒸着輻射熱による熱衝撃からクリスタルセンサを保護するための有機発光素子の蒸着装置及びそれに採用されたクリスタルセンサを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、チャンバと、前記チャンバ内部の一領域に装着されているステージと、前記ステージ上に備えられ、その内部に基板に蒸着する蒸着材料を保管する蒸着容器と、前記ステージ上に位置して前記蒸着容器を加熱する加熱装置と、前記蒸着材料が蒸着される位置に備えられるクリスタルセンサを含み、前記クリスタルセンサは、冷却コイルラインを備えるカバーと、前記カバーの内部に位置するセンサ回転モータと、前記カバーの内部に位置し、前記センサ回転モータと接続されるセンサ部とを含む有機発光素子の蒸着装置を提供する。

本発明の他の側面によれば、冷却コイルラインが備えられるカバーと、前記カバーの内部に位置するセンサ回転モータと、前記カバーの内部に位置し、前記センサ回転モータと接続されるセンサ部とを含むクリスタルセンサを提供する。

本発明に係るクリスタルセンサ及びそれを備えた有機発光素子の蒸着装置によれば、クリスタルセンサに冷却手段を備えて蒸着輻射熱による熱衝撃からクリスタルセンサを保護することができる。また、蒸着輻射熱を遮断することで、クリスタルセンサの寿命を改善でき、これにより蒸着品質が向上するという効果を奏する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図２は、本発明に係る有機発光素子の蒸着装置の一例を示す平面図である。

図２を参照して説明すれば、本発明に係る有機発光素子の蒸着装置は、チャンバ１００、ステージ２００、蒸着容器３００、加熱装置４００、クリスタルセンサ５００及び制御部５５０を含む。

チャンバ１００では、基板１０１に所定の蒸着材料５０を蒸着する工程が行われる。このとき、チャンバ１００内部には基板１０１を固定するための基板ホルダ１０２が装着されており、チャンバ１００はシャッタ１０３を更に備えて外部から基板１０１がチャンバ１００内部へ搬送されて備えられるようにする。このとき、基板１０１に蒸着される蒸着材料５０により形成される有機発光素子（図示せず)が水分などの不純物に弱いので、チャンバ１００内部は真空雰囲気を維持することが好ましい。

ステージ２００はチャンバ１００内の一領域に装着されており、蒸着容器３００を支持する。

蒸着容器３００はステージ２００上に装着され、その内部に基板１０１に蒸着する蒸着材料５０を保管する。

加熱装置４００はステージ２００と蒸着容器３００との間に備えられ、蒸着容器３００を所定の温度で加熱する。これにより、蒸着容器３００の内部に保管された蒸着材料５０が気化して基板１０１に所定の構造物で形成される。

クリスタルセンサ５００は、蒸着材料５０が気化して蒸着され得る位置に備えられる。このとき、クリスタルセンサ５００は蒸着される膜厚さのバラツキを縮めるために用いる。すなわち、クリスタルセンサ５００に蒸着されて装着される蒸着材料５０によりクリスタルセンサ５００の振動数が減少するのを利用して膜厚さを測定する。

言い換えれば、蒸着率を感知して基板１０１に蒸着材料５０が正確な量で均一に蒸着されるようにできる。通常、クリスタルセンサ５００の振動数が減少するほど膜厚さは増大するが、このような反比例関係は線形的に表れる。一方、本発明に係るクリスタルセンサ５００は、冷却コイルライン５４５が装着されたカバー５４０を備える。

一方、蒸着容器３００を加熱して蒸着容器３００の内部に盛り込まれている有機材料５０を気化させて基板１０１に蒸着するが、このとき、熱が発生する。そのため、クリスタルセンサ５００が蒸着率を測定するにあたって、クリスタルセンサ５００に蒸着材料５０の気化熱が伝達されてクリスタルセンサ５００が劣化する。したがってクリスタルセンサ５００に冷却手段を備えてクリスタルセンサ５００が熱衝撃に強くなるようにする。

一方、このような冷却手段を備える方法の一例として、クリスタルセンサ５００に含まれるカバー（図示せず)の内側面に冷却コイルライン５４５を装着して構成する方法がある。そして、好ましくはクリスタルセンサ５００の直接熱が伝達される部分を少なくとも覆う形態で冷却コイルライン５４５を備え、冷却コイルライン５４５の内部に冷却水（図示せず)を注入する。すなわち、冷却コイルライン５４５に沿って冷却水がクリスタルセンサ５００を均一に回転するので、クリスタルセンサ５００の熱損傷を低減できる。クリスタルセンサ５００の構造については、図３ａ及び図３ｂを参照してより詳細に説明する。

制御部５５０はクリスタルセンサ５００と接続され、クリスタルセンサ５００の動作を調節する。

図３ａは、本発明に係る有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサを示す側断面図、図３ｂは、本発明に係る有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサの正断面図である。

図３ａ及び図３ｂを参照して説明すれば、本発明に係る有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサは、センサ部５１０、センサ回転モータ５２０及びカバー５４０を含む。

センサ部５１０は複数のサブセンサ５０５と体部５１５を含む。このとき、複数のサブセンサ５０５は気化されて蒸着される蒸着材料（図示せず）によりセンサ部５１０の振動数が減少するのを利用して膜厚さを測定する。すなわち、蒸着率を感知して基板（図示せず)に蒸着材料が正確な量で均一に蒸着されるようにする。通常、複数のサブセンサ５０５の振動数が減少するほど膜厚さは増大するが、このような反比例関係は線形的に表れる。一方、体部５１５は複数のサブセンサ５０５を固定し、センサ回転モータ５２０と接続される。すなわち、体部５１５により複数のサブセンサ５０５とセンサ回転モータ５２０とが接続されるので、センサ回転モータ５２０の回転動作により複数のサブセンサ５０５が回転しながら蒸着率を感知する。

センサ回転モータ５２０はセンサ部５１０の体部５１５と直接接続され、方向に関係なく３６０度回転が可能である。

カバー５４０はセンサ部５１０及びセンサ回転モータ５２０をその内部に含み、蒸着材料（図示せず）の蒸着率の測定時に蒸発熱が伝達されて直接的な熱衝撃を受ける部分である。そのため、カバー５４０に冷却手段を備えてカバー５４０が熱衝撃に強くなるようにする。一方、このような冷却手段を備える方法の一例として、カバー５４０内部に冷却コイルライン５４５を装着する方法がある。好ましくは、カバー５４０内に位置するセンサ部５１０の一領域を少なくとも覆う形態で冷却コイルライン５４５を備える。

すなわち、センサ部５１０はカバー５４０により保護されてはいるが、蒸着材料の蒸着輻射熱により最も多く損傷を受ける部分である。そのため、センサ部５１０が冷却コイルライン５４５により熱損傷を克服できる構造に構成しなければならない。

一方、冷却コイルライン５４５の内部を介して冷却水（図示せず)を注入する。すなわち、冷却コイルライン５４５に沿って冷却水がクリスタルセンサ５００を均一に回転するので、クリスタルセンサ５００の熱損傷を低減できる。

一方、カバー５４０の複数のサブセンサ５０５に対応する部分に開口部５２５を形成して、開口部５２５を介して複数のサブセンサ５０５が蒸着率を感知できるようにする。

図４は、本発明に係る有機発光素子を示す断面図である。

図４を参照して説明すれば、本発明に係る有機発光素子は、基板６００、薄膜トランジスタ７００及び有機発光ダイオード８００を含む。

基板６００上には少なくとも一つの薄膜トランジスタ７００及び複数の有機発光ダイオード８００が形成される。まず、基板６００上にバッファ層６１１が形成される。基板６００はガラスなどで形成され、バッファ層６１１は酸化シリコン(ＳｉＯ_２)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)などのような絶縁物質で形成される。一方、バッファ層６１１は外部からの熱などの要因により基板６００が損傷するのを防止するために形成される。

バッファ層６１１の少なくとも一領域上にはアクティブ層６１２ａとソース及びドレーン領域６１２ｂを備える半導体層６１２が形成される。

半導体層６１２を含めてバッファ層６１１上にはゲート絶縁層６１３が形成され、ゲート絶縁層６１３の一領域上にはアクティブ層６１２ａの幅に対応する大きさのゲート電極６１４が形成される。

ゲート電極６１４を含めてゲート絶縁層６１３上には層間絶縁層６１５が形成され、層間絶縁層６１５の所定の領域上にはソース及びドレーン電極６１６ａ、６１６ｂが形成される。

ソース及びドレーン電極６１６ａ、６１６ｂはソース及びドレーン領域６１２ｂの露出した一領域とそれぞれ接続されるように形成され、ソース及びドレーン電極６１６ａ、６１６ｂを含めて層間絶縁層６１５上には平坦化層６１７が形成される。

平坦化層６１７の一領域上には第１電極６１９が形成され、このとき、第１電極６１９はビアホール６１８によりソース及びドレーン電極６１６ａ、６１６ｂの何れかの露出した一領域と接続される。

第１電極６１９を含めて平坦化層６１７上には第１電極６１９の少なくとも一領域を露出する開口部（図示せず)が備えられる画素定義膜６２０が形成される。

画素定義膜６２０の開口部上には発光層６２１が形成され、発光層６２１を含めて画素定義膜６２０上には第２電極層６２２が形成される。

前記のような有機発光素子を形成するのにあたっては、一般に蒸着材料（図示せず)を加熱して基板６００に蒸着させる蒸着法が用いられている。このような蒸着材料の加熱工程により発生する蒸着輻射熱は基板６００に蒸着される膜厚さのバラツキを縮めるために備えられるクリスタルセンサ（図示せず)に熱損傷を負わせる。したがって、クリスタルセンサに冷却手段を備えて熱輻射を遮断できる。このとき、冷却手段及び冷却方法としては冷却コイルライン（図示せず）を備え、冷却コイルラインの内部を介して冷却水を注入する方法を利用することが好ましい。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

従来の有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサの一例を示す側断面図である。 本発明に係る有機発光素子の蒸着装置の一例を示す平面図である。 本発明に係る有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサを示す側断面図である。 本発明に係る有機発光素子の蒸着装置に採用されたクリスタルセンサの正断面図である。 本発明に係る有機発光素子を示す断面図である。

符号の説明

１００ チャンバ
４００ 加熱容器
５４５ 冷却コイルライン
２００ ステージ
５００ クリスタルセンサ
３００ 蒸着容器
５１０ センサ部
５２０ センサ回転モータ
５４０ カバー

Claims (12)

1. チャンバと、
   前記チャンバ内部の一領域に装着されているステージと、
   前記ステージ上に備えられ、その内部に基板に蒸着する蒸着材料を保管する蒸着容器と、
   前記ステージ上に位置して前記蒸着容器を加熱する加熱装置と、
   前記蒸着材料が蒸着される位置に備えられるクリスタルセンサを含み、
   前記クリスタルセンサは、
   冷却コイルラインを備えるカバーと、
   前記カバーの内部に位置するセンサ回転モータと、
   前記カバーの内部に位置し、前記センサ回転モータと接続されるセンサ部と
   を含み、
   前記センサ部は、複数のサブセンサを含み、
   前記カバーには、前記複数のサブセンサに対応する開口部が形成されることを特徴とする有機発光素子の蒸着装置。
2. 前記カバーの内側面に、前記センサ部の少なくとも一領域を覆うように前記冷却コイルラインが装着されたことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子の蒸着装置。
3. 前記冷却コイルラインの内部を介して冷却水が流れることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子の蒸着装置。
4. 前記複数のサブセンサは、前記センサ回転モータと接続される体部により固定される請求項１に記載の有機発光素子の蒸着装置。
5. 前記クリスタルセンサと接続され、前記クリスタルセンサの動作を調節する制御部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子の蒸着装置。
6. 前記チャンバの内部に前記基板を支持する基板ホルダを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子の蒸着装置。
7. 前記蒸着材料は、有機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子の蒸着装置。
8. 前記チャンバは、真空チャンバであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子の蒸着装置。
9. 冷却コイルラインが備えられるカバーと、
   前記カバーの内部に位置するセンサ回転モータと、
   前記カバーの内部に位置し、前記センサ回転モータと接続されるセンサ部と
   を含み、
   前記センサ部は、複数のサブセンサを含み、
   前記カバーには、前記複数のサブセンサに対応する開口部が形成されることを特徴とするクリスタルセンサ。
10. 前記カバーの内側面に、前記センサ部の少なくとも一領域を覆うように前記冷却コイルラインが形成されることを特徴とする請求項９に記載のクリスタルセンサ。
11. 前記冷却コイルラインの内部を介して冷却水が流れることを特徴とする請求項１０に記
    載のクリスタルセンサ。
12. 前記複数のサブセンサは、前記モータ駆動部と接続される体部により固定されることを特徴とする請求項９に記載のクリスタルセンサ。

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