KR100998059B1

KR100998059B1 - 유기 필름을 제조하는 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR100998059B1
Application number: KR1020047003206A
Authority: KR
Inventors: 맥스 쉬타인; 스테판 알 포레스트
Original assignee: 더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2010-12-03
Also published as: TWI284155B; JP2012043799A; EP2275587B1; EP1423552B1; KR20040044534A; EP2275587A1; JP5052737B2; JP2005502779A; CN1287002C; EP1423552A1; WO2003020999A1; EP1423552A4; CN1568377A

Abstract

유기 필름을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 비-반응 캐리어 가스는 유기 증기를 전송하는데 사용된다. 유기 증기는 노즐 블럭(940)을 통하여 냉각된 기판(950)상에 배출되어, 패터닝된 유기 필름(960)을 형성한다. 상기 방법을 실행하기 위한 디바이스가 또한 제공된다. 디바이스는 유기 증기의 소스, 캐리어 가스의 소스 및 진공 챔버를 포함한다. 유기 증기의 소스와 캐리어 가스의 소스에 부착된 가열된 노즐 블럭(940)은 진공 챔버에 배치되어 냉각된 기판(950)상에 캐리어 가스와 유기 증기를 배출하도록 적용된 적어도 하나의 노즐을 구비한다.

Description

유기 필름을 제조하는 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR FABRICATING AN ORGANIC FILM}

본 특허 출원은 하기의 미국 특허 출원 제60,317,215호(2001년 9월 4일 제출됨), 제60,316,264호(2001년 9월 4일 제출됨), 제60,316,968호(2001년 9월 5일 제출됨), 및 제60,332,090호(2001년 11월 21일 제출됨)의 우선권 이익을 주장한다. 이러한 특허 출원들은 본문에 참조로 그대로 채용된다. 본 특허 출원은 동시에 제출된 특허 출원 제 호로, 대리인 관리 번호 제10020/21904호에 관한 것이며, 이는 본문에 참조로 그대로 채용된다.

본 발명은 미국 공군 OSR(Office of Scientific Research)에 의해 수여된 계약 번호 제F49620-92-J-05024호(프린스턴 대학)하에 정부 지원으로 이루워짐.

본 발명은 기판상에 유기 물질의 패터닝 증착 공정에 관한 것으로서, 이는 유기 기상 증착의 증기 전송 메카니즘을 이용한다.

분자 유기 화합물은 다양한 활용에서, 이를 테면 유기 발광 다이오드(OLEDs), 광전지, 및 박막을 포함하는 활용에서 활성 물질로서 사용된다. 통상적으로, 박막(~100mm) 디바이스는, 신뢰할 수 있는며 효율적인 작동을 위해 필요한 높은 정도의 순도와 구조적 제어를 허용하는, 높은 진공에서 열 증발에 의해 성장된다(S.R. Forrest, Chem. Rev. 97, 1793(1997) 참조). 그러나, 제품 제조를 위해 필요한 대형 면적의 필름 두께의 균일성과 도펀트 농도의 제어는 진공 증발을 이용할 때 어려울 수 있다(S. Wolf and R.N. Tauber, Silicon Processing for the VLSI Era(Lattice, 1986) 참조). 게다가, 증발의 상당 부분은 증착 챔버의 냉벽(cold wall)을 코팅시킨다. 상당 시간에 걸친, 물질의 비효율적인 사용은 실패할 수 있는 두꺼운 코팅을 야기하여, 시스템과 기판의 특정한 오염을 초래한다. 진공 증발된 유기 박막 디바이스의 잠재적인 처리량은 낮아서, 높은 생산 비용을 야기한다. 저압 유기 기상 증착(LP-OVPD)은 최근에 진공 열 증발에 우수한 대체 기술로서 증명되어 왔다, 즉 OVPD는 증착된 필름의 도펀트 농도의 제어를 개선시키며, 대형 면적 기판에 빠른, 무입자, 균일 증착에 적용가능하다(M.A. Baldo, M. Deutsch, P.E. Burrows, H. Gossenberger, M. Gerstenberg, V.S. Ban, and S.R. Forrest, Adv. Mater. 10, 1505(1998) 참조).

유기 기상 증착(OVPD)은, 폭넓게 사용되는 진공 열 증발(VTE)과 본질적으로 상이한데, 그것은 유기 증기를, 분자가 경계층간에 확산하며 기판상에 물리적 흡착(physisorb)을 하는, 증착 챔버로 전송하는 캐리어 가스를 사용한다는 점에서 본질적으로 상이하다. 이 방법의 필름 증착은 Ⅲ-Ⅴ 세미컨덕터의 성장에 사용된 하이드라이드(hydride) 기상 에피택시(epitaxy)에 가장 유사하다(G.B. Stringfellow, Organometallic Vapor-Phase Epitaxy(Academic, London, 1989); G.H. Olsen, In GaInAsP, edited by T.P. Pearsall(Wiley, New York, 1982) 참조). LP-OVPD에서, 유기 화합물은 열 증발되고 그후 고온-벽 리액터에서 불활성 캐리어 가스에 의해 응축이 발생하는 냉각된 기판쪽으로 전송된다. 유동 패턴은 유기 증기의 기판에 선택적 균일 분포를 달성하도록 처리되어, 매우 균일한 코팅 두께와 최소화된 물질 낭비를 야기한다.

버로우(Burrows) 등의 대기압 OVPD를 사용하는 것은(P.E. Burrows, S.R. Forrest, L.S. Sapochak, J. Schwartz, P. Fenter, T. Buma, V.S. Ban, and J.L. Forrest, J. Cryst. Growth 156, 91(1995) 참조) 우선 비선형 광학 유기염 4'-디메틸아미노-N-메틸-4-스틸바조륨 토시레이트를 합성한다. 이 방법에 대한 변형으로서, 배쓰와 젠센은(K.M. Vaeth and K. Jensen, Appl. Phys. Lett. 71, 2091(1997) 참조), 폴리(s-페닐렌 비닐렌)의 필름들, 발광 폴리머를 수율하기 위해서 기판에서 중합되는, 방향족 프리커서의 증기를 전송하기 위해 질소를 사용하였다. 최근에, 발도와 그 동료들은( M.A. Baldo, V.G. Kozlov, P.E. Burrows, S.R. Forrest, V.S. Ban, B.Koene, and M.E. Tompson, Appl. Phys. Lett. 71, 3033(1997) 참조) N,N-디-(3-메틸페닐)-N,N 디페닐-4,4-디아미노비페닐 및 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀린)(Alq₃)으로 이루어진 헤테로구조 OLED 뿐만 아니라 Alq₃에 도핑된 로다민 6G로 이루어진 광학적으로 펌프된 유기 레이저의 제 1 LP-OVPD 성장을 명백하게 증명하였다. 더 최근에는, 쉬테인 등은 LP-OVPD의 프로세스에 의해 무정형 유기 박막의 성장을 제어하는 물리적 메카니즘을 결정하였다(M. Shtein, H.F. Gossenberger, J.B. Benziger, and S.R. Forrest, J. Appln. Phys. 89:2, 1470(2001) 참조).

박막 디바이스에 사용된 모든 유기 물질들은 400℃이하의 온도에서 증발되고 그후 아르곤 또는 니트로전과 같은 캐리어 가스에 의해 기상에서 전송되도록 충분히 높은 기압을 갖는다. 이는 리액터 튜브 밖의 증발원의 위치설정을 고려하여(S. Wolf and R.N. Tauber, Silicon Processing for the VLSI Era(Lattice, 1986); G.B. Stringfellow, Organometallic Vapor-Phase Epitaxy(Academic, London, 1989) 참조), 증발과 전송의 기능을 공간적으로 분리시켜, 증착 프로세스의 정확한 제어를 하게 한다.

이러한 예들은 OVPD가 유기 필름의 증착에서 VTE에, 특히 대형 기판 면적에 일정한 이점을 가짐을 증명하였지만, 종래 기술은 유기 물질의 어레이를 증착시 발생하는 특정한 문제점을 제기하지 못하였다. 유기 발광 다이오드(OLEDs)를 제조하는데 있어서의 최근의 성공은 OLED 디스플레이의 개발을 추진하였다( S.R. Forrest, Chem, Rev. 97, 1793(1997) 참조). OLEDs는 전압이 디바이스간에 인가될 때 발광하는 유기 박막을 사용한다. OLEDs는 평판 디스플레이, 조명, 및 백라이팅과 같은 활용을 위해 더욱더 인기있는 기술이 되어가고 있다. OLED 구성은 이중 헤테로구조, 단일 헤테로구조, 및 단일 층을 포함하며, 아주 다양한 유기 물질이 OLEDs를 제조하는데 사용될 수 있다. 몇가지 OLED 물질과 구조는 미국 특허 제5,707,745호에 기술되어 있으며, 이는 본문에 참조로 그대로 채용된다.

VTE를 사용하는 어레이의 제조를 위한 경우에서 처럼, OVPD를 OLED 기술에 적용하기 위해서, 바람직한 픽셀 그리드의 형상을 묘사하는 새도우 마스크는 기판상에 증착의 패턴을 규정하도록 기판에 밀접히 위치된다. 새도우 마스크 패터닝의 제어는, 예를 들면, 풀 컬러 OLED 계열 디스플레이의 제조시 중요한 단계이다(버로우 등의 미국 특허 제6,048,630호 참조). 이상적으로, 기판상의 결과적인 패턴은 증착된 물질의 최소한의 측면 분산과 최적의 두께 균일성을 갖는 새도우 마스크로 절단된 패턴과 동일하다. 그러나, 유기층의 증착시 OVPD의 전반적인 이점에도 불구하고, OVPD에서 새도우 마스크의 사용은: VTE에 비하여 상당한 측면 분산; 물질 낭비; 마스크로부터 필름상에 먼지 오염의 잠재성; 및 대형 면적 활용을 위한 마스크-기판 간격 제어시의 어려움을 포함하는 일정한 단점을 갖는다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 유기 기상 증착의 증기 전송 메카니즘을 이용하여, 기판상에 유기 물질의 패터닝 증착 프로세스를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 새도우 마스크의 필요없이 기판상에 유기 물질의 패턴닝 증착 프로세스를 실행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

유기 필름을 제조하는 방법이 제공된다. 비반응 캐리어 가스는 유기 증기를 전송하는데 사용된다. 유기 증기는 노즐 블럭을 통하여 냉각된 기판에 배출되어, 패터닝된 유기 필름을 형성한다. 본 방법을 실행하기 위한 디바이스가 또한 제공된다. 디바이스는 유기 증기의 소스, 캐리어 가스의 소스 및 진공 챔버를 포함한다. 유기 증기의 소스와 캐리어 가스의 소스에 부착된 가열된 노즐 블럭은 진공 챔버내에 배치되어 냉각된 기판상에 캐리어 가스와 유기 증기를 배출하도록 적용된 적어도 하나의 노즐을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 유기 증기 제트 증착("OVJD")에 의해, 유기 증기 는 불활성 가스에 의해 소스 셀로부터, 타이밍 밸브를 통하여 노즐 블럭으로 전달되며, 이로부터 유기 증기가 기판상에 배출된다. 바람직하게, 기판은 냉각되고 노즐 블럭은 가열된다. 바람직하게, 기판은 증착의 바람직한 패턴을 달성하기 위해서 밸브 타이밍과의 동조시 레이트(v)로 병진된다. 가스 유동 레이트(V), 노즐의 폭(z), 기판의 거리(d), 기판 병진 속도(v), 소스 온도(T) 및 밸브 타이밍(

)를 제어함으로써, 균일한 두께 프로파일(t)이 바람직한 폭의 다중 픽셀에 달성된다. 본 프로세스는 분산(l)을 최소화하기 위해서 감소된 압력에서 바람직하게 실행된다. s를 감소시키고 그리고 V를 증가시키는 것은 주변 압력에서 조차 분산을 최소화시킬 수 있다.

유기 증기 제트 증착(OVJD)을 위한 통상적인 증착 압력은 0.01 내지 10 토르(Torr)이다. 무정형 및 결정 필름 모두는 OVJD에 의해 성장될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 캐리어 가스 레이트(V)는 벌크 유동 속도가 적어도 대략 분자의 열속도, 약 100-1,000m/s이도록 증가되어, 단방향 물질의 "제트"를 생성한다. 수학식에서, 이러한 조건은 노즐의 축방향에서 평균 속도(벌크 유동 속도)가 노즐의 축에 직각인 방향에서의 적어도 대략 평균 절대 속도(열 속도)일 때 충족된다. 바람직하게는, 노즐의 축 방향에서 평균 속도는 노즐의 축에 직각인 방향에서의 평균 절대 속도만큼 크다. 용어 "절대(absolute)" 속도는 노즐의 축에 직각인 방향에서의 평균 속도와 관련하여 사용되는데, 왜냐하면 그 방향에서의 평균 속도는 대략 제로인데 -- 매 분자가 특정 속도에서 좌측으로 이동하며, 동일한 속도로 우측으로 이동하는 또 다른 분자가 있을 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예는 기판 온도, 리액터 압력, 및 노즐 기하구조의 적절한 조건하에서, 대략 1㎛의 해상도를 갖는 예리한(sharped-edged) 픽셀의 어레이는, 만일 노즐-기판 간격(s)이 캐리어 가스의 분자 평균 자유 경로(λ)내라면 제트 증착으로 달성될 수 있다. 게다가, 단방향 유동 때문에, 무거운 캐리어 가스의 사용은 더 양호한 증착 방향성과 후속의 더 예리한 픽셀을 제공할 수 있다.

본 발명의 일정 실시예의 한가지 이점은 노즐의 가열과 방향성 유동으로 인해 물질 낭비가 최소화된다는 것이다. 예를 들면, 노즐은 노즐 표면상의 유기 물질의 물리적 흡착(physisorbtion)(응축)을 회피하기에 충분한 온도로 가열되어, 낭비를 감소시키고, 노즐을 손질할 필요성을 또한 감소시킨다. 기판은 증착 특성을 향상시키고, 캐리어 가스가 기판을 유기 물질이 증착되지 않는 포인트로 가열시킬 상황을 회피시키도록 냉각된다. 또 다른 이점은 마스킹 단계의 부재로, 증가된 생산 레이트, 더 컴팩트한 증착 장치 설계, 및 새도우 마스크로부터 오염의 제거를 야기한다. 분리 간격(s), 통상적으로 1mm 미만을 요구하는 고-해상도 증착에서, OVPD를 사용하는 새도우 마스크로부터의 오염이 특히 문제된다. 부가적인 문제점은 대형 기판 면적상에서 소형 마스크-기판 간격, 특히 마스크가 통상 박막이며 가요성임을 유지시 발생한다.

본 발명의 일정한 실시예의 또 다른 이점은, 개별의 새도우 마스크를 사용할 필요없이 동일 기판에 다색 픽셀을 패터닝함으로써 풀-컬러 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 제조시 프로세스가 사용된다는 것이다. 장치는 잉크젯 프린터의 프린트 헤드와 같이 동시에 배열되고 작동되는 노즐의 어레이를 채용 한다. 각 노즐은, 새도우 마스크를 이동시키지 않고 물질을 순차적으로 적층시키기 위한 밸브 제어부를 지닌 적색, 녹색 및 청색 루미노퍼(luminophore)용의 3개 소스 셀을 채용한다. 예를 들면, 각 노즐은 서로 다른 밸브를 통하여 다중 소스 셀에 연결되므로, 각 노즐로부터의 증착은 기판상의 서로 다른 위치에서 서로 다른 색채간에 교번된다. 또는, 각 노즐은, 각 노즐이 그 자신의 밸브를 구비하거나, 또는 그 자신의 밸브를 구비하는 노즐의 서로 다른 그룹이 서로 다른 소스에 연결되는, 다중 소스 셀중 하나에만 연결되므로, 노즐 블럭이 서로 다른 유기 물질의 소정 패턴을 증착시킨다.

본 발명의 실시예들은 기판상에 유기 물질의 패터닝된 증착의 프로세스를 제공하며, 상기 프로세스는: 유기 증기를 유동레이트(V)로 이동하는 불활성 캐리어 가스를 통하여 소스 셀로부터 타이밍 밸브를 통하여 노즐 블럭으로 전송하되, 상기 전송이 압력(P)에서 발생하며, 상기 불활성 캐리어 가스의 유동 레이트(V)가 증가되어 벌크 유동 속도가 대략 적어도 분자의 열 속도인, 전송 단계; 및 유기 증기를 유동 레이트(V)로 이동하는 불활성 캐리어 가스를 통하여 노즐 블럭에서 냉각된 기판상에 배출하는데, 상기 냉각된 기판이 온도(T)와 노즐 블럭으로부터의 거리(s)에서 유지되는, 배출 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들은 하기 단계를 포함하는 프로세스를 더 제공한다: 노즐 블럭으로부터 거리(s)에 냉각된 기판을 유지하며 냉각된 기판 또는 상기 노즐 블럭중 하나를 레이트(v)로 측면으로 병진시키되, 레이트(v)가 유기 물질의 패터닝된 증착을 생성하도록 타이밍 밸브와 동조되는, 단계.

본 발명의 실시예들은 0.01 내지 10 Torr의 압력(P)에서 패터닝 증착을 위한 프로세스를 더 제공한다.

본 발명의 실시예들은 기판과 노즐 블럭간의 거리(s)가 캐리어 가스의 분자 평균 자유 경로내인 패터닝 증착을 위한 프로세스를 더 제공한다.

본 발명의 실시예들은 기판상에 유기 물질의 패터닝 증착을 위한 장치를 더 제공하며, 상기 장치는: 하나 이상의 소스 셀을 포함하는 적어도 하나의 노즐 제트; 각각의 소스 셀에 연결된 하나의 타이밍 밸브; 및 타이밍 밸브에 연결된 가열된 노즐 블럭을 포함한다.

본 발명의 실시예들은 기판 상에 유기 물질의 패터닝 증착을 위한 장치를 더 제공하는데, 패터닝 증착은 풀-컬러 유기 발광 다이오드 디스플레이이며, 적어도 하나의 노즐 제트는 n x m 노즐 제트의 직사각형 어레이이며, 하나 이상의 소스 셀은 적색, 녹색 및 청색 루미노퍼용의 3개 소스 셀이다.

본 발명의 실시예들은 가열된 노즐 블럭의 출력에서 가변 개구를 포함하는 기판상에 유기 물질의 패터닝 증착을 위한 장치를 더 제공한다.

도 1은 진공 열 증발 시스템을 나타낸다.

도 2는 진공 열 증발 시스템을 나타낸다.

도 3은 유기 기상 증착 시스템을 나타낸다.

도 4는 유기 기상 증착 시스템을 나타낸다.

도 5는 다양한 증착 압력의 효과를 나타내는, 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다.

도 6은 마스크와 기판간의 분리를 변동시킨 효과를 나타내는, 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다.

도 7은 마스크 두께를 변동시킨 효과를 나타내는, 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다.

도 8은 유효 경계층 두께를 변동시킨 효과를 나타내는, 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다.

도 9는 유기 증기 제트 증착 장치의 실시예를 나타낸다.

도 10은 새도우 마스크를 통한 증착후 실버-코팅된 기판상에 형성된 대표적인 Alq₃ 패턴의 스캐닝한 전자 마이크로그래프이다.

도 11은 무단위 분산 파라미터, R=d/s 대 증착 압력, P_dep의 도면이다.

도 12는 물질 농도 맵을 나타낸다.

도 13은 유기 증기 제트 증착에 의해 증착된 물질의 모의실험 프로파일을 나타낸다.

도 14는 캐리아 가스가 벌크 유동 속도를 갖는 모의실험 OVPD 증착 결과를 나타낸다.

본 발명의 실시예들은 유기 기상 증착의 증기 전송 메카니즘을 이용하는, 기판상에 유기 물질의 패터닝 증착 프로세스에 관한 것이며, 패터닝 증착의 상기 프 로세스를 실행하기 위한 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 프로세서는: 유기 증기를 유동레이트(V)로 이동하는 불활성 캐리어 가스를 통하여 소스 셀로부터 타이밍 밸브를 통하여 노즐 블럭으로 전송하되, 상기 전송이 저압(P)에서 발생하는, 전송 단계; 유기 증기를 노즐 블럭에서 냉각된 기판상에 유동레이트(V)로 이동하는 불활성 캐리어 가스를 통하여 배출하는 단계; 및 레이트(v)에서 노즐 블럭의 배출 단부로부터 거리(s)에서 유지되는 냉가된 기판을 측면으로 병진시키는 단계를 포함한다. 병진 레이트는 유기 물질의 바람직한 패터닝 증착을 생성하도록 타이밍 밸브와 동조된다.

도 1은 진공 열 증발(VTE) 시스템(100)을 나타낸다. 소스(110)는 물질이 진공 챔버(120)로 증발하도록 가열된다. 상기 물질은 진공 챔버를 통하여 기판(130)으로 확산하며, 물질이 증착되게 된다.

도 2는 마스크(220)를 구비하는 VTE 시스템(200)의 상세도를 나타낸다. 소스(210)는 약 10^-6 내지 10^-7 Torr의 진공으로 확산하는 유기 물질을 제공한다. 상기 유기 물질은 진공을 통하여 그리고 새도우 마스크(320)를 통하여 확산한다. 개구(222)를 구비하는 새도우 마스크(220)는 기판(230)으로부터 거리(s) 만큼 떨어져 배치된다. 유기 물질이 새도우 마스크를 통과한 후, 상기 물질은 패터닝된 유기 층(240)을 형성하도록 기판(230)상에 증착한다.

VTE에 통상적으로 사용된 저압 때문에, 분자 평균 자유 경로(λ)(또한 mfp로서 언급됨)는 아주 클 수 있다. 예를 들면, 10^-7 Torr에서, λ는 약 1m이다. 결국, 예를 들면, 50㎛ 미만의 마스크-기판 분리는 윤곽이 뚜렷한 에지를 갖는 ~ 100㎛의 픽셀을 수율할 수 있으며, 여기서 챔버에서 소스-기판 거리는 약 10-100cm이다. 바람직하게는, 기판(230)과 소스(210)간의 거리는 분자 평균 자유 경로(λ) 보다 적으므로, 진공에서 분자 간의 충돌은 최소이며, 패터닝된 층(240)은 기판(230)으로부터 소스(210)에 마스크(220)에 의해 언블럭된 명확한 가시선인 곳에 증착된다. VTE를 사용하면, 윤곽이 뚜렷한 유한 기부로 사다리꼴인 픽셀 프로파일이 획득된다. 10^-3 내지 10^-13 Pa는 VTE에 대해 바람직한 압력 범위이다.

소스(210)는 단일 점이 아니므로, 패터닝된 층(240)은 개구(222)보다 약간 더 크다. 도 2를 참조하면, 패터닝된 층(240)의 기부 길이(l₃)는 다음에 의해 구해진다:

여기서, s=마스크-기판 간격, t=마스크 두께, l₁=소스 폭, l₂=개구 폭, 및 h=소스-마스크 거리이다. 이 식은 실험적으로 관찰된 식에 매우 밀접한 d 값을 제시한다.

도 3은 유기 기상 증착(OVPD) 시스템(300)을 나타낸다. 캐리어 가스는 소스 셀(310) 위를 통과하여, 이로부터 유기 물질이 캐리어 가스로 증발된다. 다중 소스 셀(도시되지 않음)은 유기 물질의 혼합물을 제공하거나 및/또는 서로 다른 유기 물질을 서로 다른 시간에 제공하는데 사용된다. 캐리어 가스는 그후 기판(330)으로부 터 거리(δ)에 위치한 마스크(320)를 통과한다. 그후 캐리어 가스는 기판(330)에 충돌하며, 그곳에서 유기 물질이 기판 표면에 물리적 흡착한다. 그후 기판(330)이 냉각된다. 시스템(300)의 벽(340)은 유기 물질을 감소시키거나 또는 유기 물질이 벽(340)에 증착하는 것을 방지하도록 가열된다. 유기 물질은 소형 분자 물질이거나 또는 중합 물질이다.

도 4는 OVPD 시스템(400)을 나타낸다. 캐리어 가스는 소스로부터 유기 분자를 전송하는데 사용된다(도 4에는 도시되어 있지 않으며, 예를 들면 도 3을 참조한다). 상기 분자는 평균 자유 경로(λ)를 갖는다. 마스크(410)는 기판(420) 상의 거리(s)에 배치된다. 유기층(430)은 마스크(410)의 개구(412)를 통하여 기판(420) 상에 증착된다. 캐리어 가스에서 분자간의 충돌 때문에, 유기 물질의 상당한 증착이, 개구(412)에 직접 있지 않은 영역인, 마스크 아래의 거리(d)까지 발생한다. 상기 증착은 바람직하게 압력 범위의 낮은 한도에서 실행되므로, 평균 자유 경로가 높은 압력에서 보다 더 크며, d가 상응하여 적으므로, 풀-컬러 디스플레이 활용에 바람직한 미크론-스케일 해상도가 달성될 수 있다.

도 5는 확산 영역의 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다. 아주 적은 s=10㎛와 18㎛의 마스크 두께에 대해, λ=8.25, 82.5, 및 825㎛(P_dep

0.01, 0.1, 1.0 Torr)에 대한 증착 패턴이 도 5에 도시되어 있다. 분자들은 마스크로부터 2000㎛에서 분자 열 속도를 갖는 무작위 각도로 보내지며 모의실험 공간 체적으로 확산하게 된다. 기판 부근의 농도 프로파일은, 전송이 순전히 확산적임을 지시하는 선형인 것으로 밝혀졌다. 이는 도 5에서 d의 어떠한 차이도 λ의 차이값에 대해 발견되지 않은 이유이다. 또한 연속 모델에 따라, 기판과 마스크에 증착하는 분자의 분율, 즉 증착 효율이 작은 λ에 대해 더 낮으며, 이는 작은 D_org에 해당한다. 모의실험은 30㎛ 폭의 마스크 개구부, 18㎛의 마스크 두께, 마스크 간격 s=10㎛로 실행되었다. 도면 510, 520 및 530은 P_dep=1.0, 0.1, 0.01 Torr로 λ=8.25, 82.5, 825에 대해 마스크(더 높음)와 기판(더 낮음)에 대한 증착 두께 프로파일을 나타낸다. 순전히 확산 영역 압력이 모서리 분산에 거의 영향을 끼치지 않음을 지시하는, 도면 510, 520 및 530간의 픽셀 형상에서 주목할 만한 차이점이 없다; 기대하였던 것처럼, 증착 효율은 더 낮은 λ에 대해 떨어진다.

도 6은 확산 영역의 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다. 마스크 개구부는 t=18㎛와 λ=82.5㎛를 지니며, 도면 610, 620 및 630에 대해 각각 s=3, 10, 20㎛인 30㎛ 폭이다. s의 값이 작을 수록 픽셀이 더 예리해진다. s~λ에 관한한, 사다리꼴 픽셀 형상이 진공 증착에 유사하게 획득된다. 픽셀 중첩은 s~t일 때 발생하기 시작한다. 모의실험에 대한 순수한 확산 프레임워크를 유지시키면, 도 6은 s의 변동이 픽셀 모서리 증착에 어떠한 영향을 끼치는지를 나타낸다. λ가 본 영역의 d에 영향을 끼치지 않으므로, 우리는 λ=82.5㎛를 사용한다; t=18㎛에 대해 픽셀 누화(cross-talk)는 s=20㎛일 때, 즉 s가 t에 접근할 때 발생하기 시작하여, 인접 픽셀의 중첩이 생기게 된다.

도 7은 확산 영역의 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나 타낸다. 마스크 개구부는 λ=82.5㎛와 s=10㎛를 지닌 30㎛ 폭이다. 여기서, 마스크 두께, t는 도면 710, 720 및 730에 대해 각각 18, 36 및 54㎛로 변동한다. 마스크가 두꺼울 수록 픽셀이 더 예리해져, 물질 플럭스 대 기판을 컷 오프시키고 증착 효율을 감소시키는 비용에도 불구하고, 낮은 마스크-기판 증착율이 이해된다. t가 λ에 접근함에 따라, 시준된 분자 플럭스가 진공 증착에 유사한 사다리꼴 픽셀을 이룬다. 돔형 프로파일은 t가 λ에 접근함에 따라 더욱 더 진공-열 증착된 사다리꼴처럼 된다.

도 8은 확산 영역의 새도우 마스크를 통한 증착에 대한 모의실험 결과를 나타낸다. 마스크 개구부는 λ=82.5㎛와 s=10㎛를 지닌 30㎛ 폭이다. 도면 810과 820은 δ=410과 δ=2060㎛ 각각에 대한 결과를 나타낸다. 여기서, 유효 경계층 두께는 라우칭 포인트를 기판에 더 근접하도록 조정함으로써 2060에서 410 내지 80㎛로 감소된다. δ가 λ에 접근함에 따라, 증착 효율이 기판으로의 확산-제한 전송에 대한 연속 모델에 따라 증가한다. 여기서, 유효 δ는 기판에 더 근접한 분자를 라우칭시킴으로써 변동된다.

순수한 확산 증착 영역에서 캐리어 가스의 질량을 변동시키는 것은 이전 섹션의 논의로부터 기대되는 것처럼 증착 프로파일에 어떠한 1차 영향도 갖지 않는 것으로 밝혀졌다.

도 9는 유기 증기 제트 증착 장치의 실시예를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따라 기판에 유기 물질의 패터닝 증착의 프로세스가 도 9에 관련하여 기술된다.

일 실시예에서, 유기 증기는 불활성 캐리어 가스에 의해 소스 셀(910)에서 타이밍 밸브(920)로 전송된다. 소스 셀(910)은 바람직하게 온도(T)에서 유지되며, 불활성 캐리어 가스는 유동레이트(V)로 이동한다. 타이밍 밸브(920)(즉, 밸브 타이밍,

)의 개폐는 바람직하게 패터닝 증착의 프로세스로 조절된다. 타이밍 밸브(920)가 개방될 때, 유기 증기를 전달하는 불활성 가스가 타이밍 밸브(920)를 통하여 노즐 블럭(930)으로 이동한다. 바람직하게, 노즐 블럭(930)은 상기 노즐 블럭(930)을 통하여 유기 증기를 전달하는 불활성 가스의 온도를 제어하는데 사용되는 가열/냉각 유니트(940)를 포함한다. OVJD와 OVPD간의 한가지 차이점은 가열된 벽, 이를 테면 가열된 벽(930)의 이점이 OVPD에서는 중요하지만, OVJD에서는 덜 중요하다는 것이다. 특히, 노즐 블럭(930)이 가열 유니트(940)를 포함하는 경우에, 진공 챔버(도 9에 도시되지 않음)의 벽을 가열시키는 부가적인 개별 가열 유니트의 이점이 필요하지 않다. 그러나, 그럼에도 불구하고, OVJD 진공 챔버의 벽을 가열시키는 가열 유니트가 사용된다. 바람직하게 노즐 블럭(930)은 폭(z)을 갖는 노즐을 구비한다. 노즐 블럭(930)으로부터, 불활성 캐리어 가스의 유기 증기는 노즐을 통하여 기판(950)상에, 바람직하게는 냉각된 기판에 배출되며, 그 위에서 유기 증기가 패터닝된 층(960)을 형성하도록 응축된다. 바람직하게, 유기 증기는 거리(s)를 노즐 블럭(930)에서 기판(950)까지 이동해야 한다. 기판(950)은 물질의 증착간에, 물질의 증착 중에, 또는 양측 모두중에 병진 레이트(v)로 이동된다. 기판은 모터가 달리 스테이지를 사용하여 바람직하게 병진되며, 상기 단계와 밸브 타이밍이 컴퓨터 제어에 의해 작동 및 동조된다. 상기 장치는 다중층 증착과 다중-색채 디스플레이 증착을 위해 연속하여 반복된다.

전술한 프로세스 변수를 제어하여, 바람직한 패터닝 증착이 달성된다. 특히, 균일한 두께 프로파일(t)은 소정 폭(l)의 패터닝된 층(960)을 위해 달성될 수 있다. 감소된 압력에서 프로세스를 수행함으로써, 폭(l)의 분산이 최소화될 수 있다. 게다가, 주변 압력(ambient pressure)에서 조차, 거리(s)를 노즐 블럭(930)에서 기판(950)까지 감소시키고 및/또는 캐리어 가스 유동레이트(V)를 증가시키는 것은 폭(l)의 분산을 최소화시킨다.

만일 도 9의 노즐 블럭(930)에서 기판(950)까지의 거리(s)가 기판을 새도우 마스크로부터 분리시키는 몇 미크론에 필적하는 크기이며, 가스 유동 레이트(V)가 충분히 높다면, 분산(l)이 약 1 미크론으로 기대되는 분해능으로 최소화된다.

분자 평균 자유 경로(λ)가 통상적으로 >30cm 이기 때문에(도 1 및 도 2 참조), <10^-6압력에서 진공 열 증발을 사용하여 예리한 픽셀을 달성하는 것이 상대적으로 용이하므로, 상황은 OVPD에서 더 복잡하다. OVPD는 통상적으로 압력 > .01 Torr 에서 0.1㎛<λ<1cm로 진행하므로, 마스크 평면의 부근에서 분자간 충돌의 증가된 주파수가 비교적 더 확산적인 모서리를 지닌 픽셀로 이끈다(도 4참조). 그럼에도 불구하고, 우리는 대략 미크론의 패턴 규정으로 새도우 마스크를 통하여 유기 필름 증착을 증명하였다.

도 10은 2 x 10^-6 내지 1 Torr의 범위를 갖는 P_dep에서 새도우 마스크를 통한 OVPD에서 초래하는 패턴의 주사 전자 현미경 사진을 나타낸다. 증착 압력이 증가함에 따라, 모의 실험 및 경험적 데이터는 모서리 선명도의 손실을 나타낸다. 이미지(1010, 1020 및 1030)는 각각 P_dep=2ㆍ10^-6, P_dep=0.2Torr, 및 P _dep=2Torr에 대한 결과를 나타낸다. 좌측 및 우측 컬럼 각각에 대한 간격이 s=5 및 2.5㎛이다. 상기 모델에 의해 예측되는 것처럼, 픽셀은 압력과 마스크-기판 간격이 증가함에 따라 더 산만해진다. 압력 0.2 Torr와 간격 15㎛까지에서, 풀-컬러 디스플레이 어플리케이션에 충분한, 대략 몇 미크론의 픽셀 해상도를 달성하는 것이 가능함이 밝혀졌다.

계류중인 특허 출원 대리인/관리번호 제10010/37호는 유기 기상 증착("OVPD")에 대한 기초를 기술하며 본문에 참조로 채용된다. 계류중인 가특허 출원, 대리인/관리번호 제10020/21901호(이하 본문에서 "'901 출원"이라 함)가 또한 본문에 참조로 채용된다. '901 출원은 유기 디바이스의 제조를 위한 하이브리드 기술에 관한 것으로서, 유기 물질은 새도우 마스크를 통한 유기 기상 증착을 사용하여 증착되고, 금속은 동일한 새도우 마스크를 통한 진공 증발을 경유하여 순차적으로 증착된다. '901 출원에는, OVPD 증착의 이면의 이론이 완전히 개발되고 모의실험을 위해 사용된 모델이 기술되어 있다. 기상 전송을 위해 개발된 이러한 동일 모델을 사용할 때, 우리는, 벌크 유동 속도가 가스 제트를 생성하도록 증가되고 기판-노즐 거리가 분자 평균 자유 경로내라면 1 미크론의 해상도가 달성될 수 있다고 또한 결정하였다. 상기 모델이 하기에 기술되어 있다.

OVPD의 개념이 도 3과 4에 도시되어 있다. 프로세스는 하기에 약술된 3개 단계로 이루어진다. 종(A)의 증기들은 소스 물질을 불활성 캐리어 가스의 스팀으로 가열하여 발생된다. 가스(A)는 증착 챔버로 캐리어 가스에 의해 순차적으로 전송되어, 유동이 기판의 부근에서 유해역학 경계층(BL)을 형성한다. 마지막 단계에서, 유기 분자(통상 <0.01%의 농도로 제시)는 BL에 확산하여 기판상에 물리적 흡착 또는 흡수한다. 이러한 3 단계의 전송은 일련이 반응으로서 표시될 수 있다:

증발 :

(1a)

캐리어 가스에 의한 동반 흐름:

(1b)

기판으로의 전송 :

(2)

기판 표면으로의 확산 :

(3a)

표면 확산과 고정화 :

(3b)

여기서, A_s는 고상 또는 액상의 유기 분자 종을 나타낸다. 종 A_s와 A_g는 각각의 특성 레이트 k_evap와 k_cond로 소스 셀 내측에 증발 및 재응축한다. 증발은 소위 "카이네틱(kinetic)" 상황에서, k_evap>k_cond로, 또는 평형 상황에서 k_evap=k_cond로 발생한다. 유기 종은 소스 셀 밖으로 캐리어 가스에 의해 식 (1b)로 소제된다. 상기 캐리어의 동반 흐름은 A_cg를 특유한 벌크 전송 레이트(k_t)로 기판의 부근으로 취하여, 100%의 전체 효율로 A_cg,s가 되며, 나머지는 증착 챔버 밖으로 펌핑된다. 증착은 경 계층에 A의 확산과 특유한 레이트 k_ads로 흡수에 의해 발생한다. 전반적인 증착 레이트는 r_dep=k_dep-k_des이며, 여기서 k_des는 기판으로부터 탈착율이다.

하기에 논의되는 OVPD의 아주 높은 분자 특질에 관한 능력에 대해, 우리는 통상적으로 평균 분자 속도에 캐리어 가스 속도의 레이트(v_c/u)가 약 0.01-1로, 즉 LP-OVPD에서의 유동이 음속 영역에서 아래이거나 또는 가장자리라고 말할 수 있다. 사용된 낮은 압력으로 인하여, 레이놀드 넘버(Re)는 층류 유동 영역(Re<<2000)내이다. 기판 부근의 그라스호프 넘버(Gr)는 또한 1보다 적어, 자연 대류가 기판 근처에서 가스 혼합에 현저하지 않음을 암시한다. 증착 원동력의 본격적인 논의를 위해서는, 단계 2, 3a 및 3b만이 관련있다. 무정형 박막의 효과적인 증착은 아주 작은 표면 확산과 탈착을 요구하므로, 우리는 가장 낮은 실용가능한 기판 온도를 사용한다. 2가지 일이 이 경우에 발생한다: k_ads>k_des이며, 결정화율, k_c가 매우 높다, 이는 표면 확산 유기 분자들이 기판에 확산하는 것보다도 더 빠르게 고정됨을 의미한다. 따라서, "반응" (3b)은 매우 빠르며 무정형 필름의 증착을 위해 고려될 필요가 없다. 레이트-제한 단계는 2와 3a이다.

이전 논문에 나타난 것 처럼(M.Sthein et al of Appln. Phys., 89:1470(2001) 참조), 단계 2와 3a의 조합을 위한 전반적인 증착 레이트(r_dep)는 다 음과 같이 표현될 수 있다:

여기서, P_org/RT는 유기 종의 농도이며,

는 캐리어 가스 유동 레이트이며 본 설명 전반에 캐리어 가스 유동 레이트를 지시하는데 또한 사용된 변수 V에 동등하며, δ는 BL 두께이고, D_org는 캐리어 가스에서 유기 분자의 확산도이다. 동적 점성도는 v=μ/ρ를 통한 압력에 좌우하며, 여기서 ρ=P/RT이다. 백그라운드 가스 압력(P_deg)을 증가시키는 것은 2가지 대향 요소, 즉 r_dep를 낮추는 확산도(D_org)의 감소와, 전송 레이트를 개선시키는 δ의 증가로 인하여 증착 레이트(rdep)의 서브리니어(sublinear) 감소를 야기한다. 이 식은 일정한 프로세서 조건에 대해 전반적인 증착 레이트를 예측하며, 표면 분자 확산 모델고 결합되어, 결정화율과 다결정 박막의 그레이 사이즈를 추정하는데 사용된다.

기판의 부근에서, 시스템은 평판에 수직으로 충돌하는 가스 제트로서 처리되어, 균일한 유동이 평판 근처에서 정체를 하거나, 또는 유동이 회전 디스크에 충동한다(코팅 균일성을 개선시키도록); 모든 경우에, δ는 하기 형태를 취한다:

(5)

여기서, v는 가스의 동적 점성도이고, a는 상기 식이, v가 cm²/s이고 cm/s의 벌크 유도 축방향 속도가 a에 대해 사용될 때, cm의 단위로 δ를 추정하기 위해 직접 사용된 방식으로서

와 선형으로 양적 감소하는 및/또는 회전 레이트이다. OVPD와 본 작업에 사용된 통상적인 조건, 이를 테면 T=275℃, P_dep=0.2Torr 및

=15sccm의 질소에 대해, δ는 대략 1-10cm이다. 그러나, δ는 대략 통상적인 증착 챔버의 축방향 디멘션이므로, 경계층 항은 주의하여 OVPD에 적용되어야 한다.

OVPD를 이용하는 패터닝 필름 증착

앞의 논의는 균일한 벌크 확산도 D_org 및 경계층 두께δ의 사용으로 인한 연속체 가설(continuum assumption)의 유효성에 의존한다. 이 섹션에서는 OVPD에서 새도우 마스킹(shadow masking)을 적용할 때 연속체 가설의 유효성을 고찰한다.

새도우 마스크를 통해서 OPVD를 해석하는데 있어서 한 가지 중요한 의문은 그들이 마스크면(mask plane)에 도착할 때 얼마만한 크기의 유기 분자들이 그들의 초기 벌크 유동 속도를 유지하는가 하는 것이다. 이때 정의에 의해, 우선 경계층의 존재를 "BL"로 가정하면, 분자들은 벌크 전송의 메모리를 상실하며, 그들의 속도 분포는 완전히 열중성자화 된다. 이러한 경우, 더 높은 P_dep가 덜 예리한 패턴을 만들지 않을 것에 기인한 D_org 의 감소는 특성적으로 나타낼 수 있다. D_org 가 등방성 일때, 기판에 수직으로 확산되는 분자에 대해 긴 것을 취하며, 측면으로 확산되는 분자에 대해 더 긴 것을 취하게 될 것이다(동일한 양에 의해). 이러한 레이트의 상쇄는 그 결과 관측된 실험적인 동향이 아닌 다른 압력에서 동일한 패턴들이 될 것이다. D_org에 대한 좀 더 실질적인 모델(예를 들어, 하기의 식(8)을 참조)은 온도 그라디언트(gradient)의 감소에 따라, 기판 방향으로의 확산도를 감소시킨다. 그러나 다시 한번, 감소의 방향이 등방성이기 때문에, 상기 패턴은 영향을 받지 않은 상태로 유지되어야 한다.

경계층 내에서 등방성(isotropic)의 속도 분포를 위한 요구를 완화시키는 것 및 그들의 초기 속도의 z-구성요소를 보유하기 위한 분자들를 허용하는 것은, 대략 다음과 같이 주어진 d_max 로 나타낼 수 있다:

여기서 d_max는 도 4에 나타낸 것처럼, 픽셀 에지(edge) 분산이며, u는 증착 챔버(deposition chamber)에서의 캐리어 가스 속도이다. 여기서, 우리는 λ가 마스크 개구(aperture)에 따라 위치된 점광원들(point sources)의 일련으로부터 확산과 같은 공정(process)을 설계하기에 충분히 작다고 가정한다. 픽셀 에지(edge) 분산은 마스크-기판 분리도 s, 뿐만 아니라 D_org에 의해, 압력의 제곱근으로 증가한다. 벌크 유동 속도를 증가시키는 것은, 물론 상기 모델에 대한, 선명도(sharpness)을 개선시킨다. 그러나, 이러한 방식은 상기 논제와 관련하여 디멘젼(dimension) 및 압력에 대한 확산 전송 가설을 엄밀히 정하지 않았기 때문에, 최소한 크기의 차수 에 의한 적당한 압력(예를 들면 0.1 Torr)에 대해 픽셀 에지 분산을 지나치게 높게 산정한 것이다. 실험적으로 획득된 증착 패턴들은 메카니즘이 두 개의 확산 모드 사이의 어딘가에 위치하는 것을 제안한다.

여기에서, 연속체(continuum) 및 지금부터의 확산 가설들은 대부분의 OVPD 조건들에 대해 부정확하다는 사실이 주목되어야 한다. 새도우 마스크의 디멘젼들에 기초한 크누센(Knudsen) 넘버(λ/L, 이때 L=특성 길이)는 크며, 질량 및 에너지 보존 방정식들은 더 이상 폐집합(closed set)을 성립시키지 않는다. VTE 및 OVPD 메커니즘들은 각각 도 2 및 도 4에서 개략적으로 보여준다. 기판 근처의 유기 분자들에 의해 겪는 무작위(random) 충돌들은 픽셀들의 측면의 퍼짐(spreading)에 대한 책임이 있다. 정의에 의해, 분자 속도의 완전한 랜덤화가 BL내에서 발생한 후, δ의 크기는 패턴의 선명도(sharpness)에 영향을 미칠 것으로 기대된다. 그러므로, 후자는 다음의 요소들에 의해 제한될 것이다: 분자의 평균 자유 행로 λ, 마스크-대-기판 분리도 s, 및 마스크 개구의 형태. 공정(Process) 파라미터들에 대해서, 이러한 요소들은 증착 압력(deposition pressure), 캐리어 가스 유동 레이트(carrier gas flow rate), 사용된 캐리어 가스의 형(type), 및 새도우 마스크의 디자인에 의하여 컨트롤된다. D_org 및 λ은 친밀하게 관계되며, 다음에서 λ이 P_dep에 의해 얼만큼 변하는가 및 패턴의 선명도(sharpness)에 대한 효과에 관해서 고찰한다.

몬테-카를로형(Monte-Carlo type) 모의실험은 새도우 마스크를 통한 증착을 만드는데 사용될 수 있다. 우리는 지금 더 많은 분석을 수행하기 위해 필요한 등식을 세운다. 도 4의 로직으로부터 BL 내 분자사이의 충돌이 적을수록 λ가 더 커질 것임이 분명하며, 새도우 마스크 위에 측면으로 균일한 응축 분포와 연결되며, 기판상에 패턴의 측면 분산이 더 적다. 저전압 비극성 가스인 단일 구성요소, λ는 하기의 구성식을 갖는다:

(6)

게다가, 가스 압력을 감소시킴으로써, 평균 자유 행로는 증가하며 더 예리한 픽셀들을 얻게 될 것이다. 하지만, 압력은 무한대로 감소될 수 없다; 캐리어 가스 내 유동은 반드시 기본 가스 전압을 발생시키는 유기 증기를 운송하는데 사용된다. 매우 낮은 증착 전압의 한계값, P_dep는 자유 분자의 운송 영역를 나타내며, 이때 λ은 크고, 캐리어 가스 유동 레이트

는 물질 운송을 제한한다. P_dep가 클수록

가 증가하며 운송은 λ 감소에 의해 제한된 분산이 된다. 충분한 캐리어 가스 유동레이트를 이용하는 것과 유기물의 기상(gas-phase) 분산을 최대화하는 것 사이에서의 트레이드-오프(trade-off)는 바람직하게 OVPD에 사용된 0.01에서 10 Torr의 최적 전압 범위를 발생시킨다.

식(6)은 정확히 헬륨 및 아르곤과 같은 비극성(non-polar) 기체인 강도가 약한 기체로 사용될 수 있는 반면에, OVPD는 니트로전 및 아르곤과 같은 캐리어 가스와 함께 복합 분자들, 예를 들면 Alq₃과 같은 분자들의 혼합을 다룬다. 실제 명목상 의 평균 자유 행로 및 충돌 교차면인, λ 및

는 식(6)을 통해 확산도(diffusivity)에 대한 변화된 식을 거쳐 결정될 수 있으며 관계식은:

(7)

여기에서, 쌍극자 또는 유도된 쌍극자를 가진 분자들의 확산도에 대한 챔프만-엔스콕(champman-Enskog)식은 다음과 같이 사용될 수 있다:

(8)

이때 M_i는 확산 종(species) i의 질량이며, T는 가스 온도, 그리고

는 평균 충돌 교차면(cross-section)이며,

이다. 양(quantity)

는 무단위 레나드-존스(Lennard-Jones) 분자 사이의 전위 및 온도 함수이다. 불행하게도, OLED에 공통적으로 사용된 물질들에 대해, 신뢰할 만한 레나드-존스 파라미터들은 이용가능하지 않으며, 퓰러 상관성(correlation)은 다음식으로 대체될 수 있다:

(9)

이 때

는 확산 분자의 개별적 구조의 구성요소들의 유효한 부피 기여도의 합계이다. 다양한 분자종(molecule-specific)의 상수는 다른 경우에 기술된 표준 그룹 기여도 방식들을 사용하여 계산되어져 왔다(R.B.Bird, W.E.S, 및 E.N.Lightfoot, Momentum, Heat and Mass Transfer(1996) John Wiley & Sons참조). 표 1에 분명히 나타냄으로써, D_AB의 값은 다른 이론들 사이에서 크기 차수의 반으로 변화하며, 더 정확한 바이너리(binary) 확산도를 결정하기 위해 더 상세한 실험 및/또는 분자 역학 모의실험을 수행하는데 필요하다. 하지만, λ및

의 근사값은 압력의 동향을 결정하기 위해 충족되어야 한다.

표 1

T(K)	D_org(카이네틱 이론) (㎤/s)	D_org(퓰러 외) (㎤/s)		D_org(챔프만-엔스콕) (㎤/s)
273	0.0355(N₂)	0.68(N₂)	0.105(Alq₃)	0.0629(N₂)
548	0.101(N₂)	2.30(N₂)	0.356(Alq₃)	0.179(N₂)

몬테-카를로 모의실험은 다음과 같은 상기 분석 결과들을 포함한다. 수치적 공간은 변동 가능한 셀 크기를 가진 3-차원 그리드로 나뉜다. 유기 분자를 나타내는 입자들(particles)은 경계층, 상기 마스크, 및 맥스웰-볼츠만 분포를 만족시키는 속도 내에서 랜덤 초기 위치에 배정된다. 경과된 시간 간격 및 평균 자유 행로의 1/10th 미만의 짧은 진행 거리를 이동 후, 분자는 맥스웰-볼츠만 분포로부터 자유 속도를 가진 위치적으로 생성된 캐리어 분자와 충돌하도록 허용된다. 충돌의 허용도(acceptance)는 다음의 함수를 사용하여 계산된다.:

P_Coll

(10)

여기서

은 하나의 시뮬레이트된 분자(simulated molecule)에 의해 나타낸 실제 분자들의 개수이며,

는 충돌하는 분자들의 총 교차면이며,

은 그들의 상대 속도이며,

는 충돌이 일어나기 위해 허용된 시간 간격이며, 동시에

는 충돌이 발생하는 셀의 부피이다.

의 값은 상대 입자 속도,

에 비례하는 유효 충돌 길이

로부터 계산될 수 있다.:

(11)

메가-분자들이 공간상에 자취를 그리는 동안, 모든 공정은 반복된다. 기판상 또는 마스크의 어느 한쪽면에서의 충돌에 대하여, 유기 분자는 거기에 고정된다. 유기물 및 캐리어 가스의 균일한 응축(concentration)이 경계층의 가장자리에 놓이는 동안, 주기적인 경계 조건들은 측면으로 강요된다. 바람직한 박막 두께가 기판상에 형성되어질 때까지 모의실험을 실행한다. 몇몇의 개별 분자들로 이루어진 트랙킹 메가-분자들은 수치적인 비용을 절약하기 위해 수행된다. 모의실험은 도 5에서 도 8을 통해 보여진 결과들을 생성하기 위해 적용된다.

도 11은 실험적인 및 시뮬레이트된 결과값에 대해, 무단위 분산 파라미터 R=d/s 대 증착 압력 P_dep(수평축) 및 평균 자유 행로(수직축)의 구성을 보여준다. 별형 기호(1110), 사각형 기호(1120), 삼각형 기호(1130) 및 원형 기호(1140)들은 각각 마스크-기판 분리도가 2, 5, 15 및 115 미크론인 실험적인 결과값을 나타낸다. 1150, 1160, 1170 및 1180 구성은 각각 마스크-기판 분리도가 2, 5, 15 및 115 미크론으로 시뮬레이트된 결과값을 나타낸다. 압력이 감소될때, R은 0으로 감소되 지 않으나, VTE 및 소스-마스크 및 마스크-소스 갭들에서 소스의 유한 크기의 특성인 일정한 값으로 포화시키는 것이 좋다. 10^-6 및 0.2 Torr사이의 점들은 현재의 실험에 의한 셋업(set-up)을 쉽게 얻을 수 없으며 몬테-카를로의 모의실험으로 만족된다.

분자가 경계층(BL)을 통해 진입 및 전파됨으로써 본래의 벌크 유동 속도를 유지하도록 허용된다면, 증착 프로파일은 더 예리해진다. 분자는 벌크 유동 속도 (U_bulk)가 분자의 열속도 (

)에 접근할 때, 사다리꼴형의 진공 증착의 특성으로 접근한다. 이는 캐리어 가스의 초고속 제트를 이용하여 기판상에 유기물이 "분사"되는 증착모드를 제안하며, 잉크-젯 프린팅과 유사하다.

증기-제트 증착 모드의 예는 도 12에 도시되며, 모의시험 결과는 도 13에 도시된다. 도 12는 초기 수직 속도 100m/s로 100mm 두께의 마스크를 통과하는 시뮬레이트된 Alq₃에 대한 초고속 캐리어를 가지는 증착 특성과 같은 제트를 나타내는 물질 농도 맵이다. 수직 디멘젼은 200㎛, 수평=60㎛ 이다. 상기 공정의 전체 증착 효율은 100%에 도달할 수 있으며, 이로써 픽셀들은 유도된 가스 제트에 의해 패턴화되고, 물질은 새도우 마스크의 코팅으로 더이상 낭비되는 물질은 없다. 각 컬러 픽셀에 대한 개개의 노즐이 구비된 증착 시스템은 효율적이고 정확하며 좀더 이동가능한 증착 시스템을 제공할 수 있다.

도 13은 OVJD에 의해 증착된(시뮬레이트된) 물질 두께의 구성을 도시하는 것 으로서, 수직 디멘젼은 9㎛, 수평 디멘젼은 60㎛이다.

본 발명을 대표하는 영역에서, 가스 제트는 평면(flat plate)에 정식으로 영향을 미치며, (식 5에서) 상기 발전된 모델들은 유기 증기 제트의 증착 장치들에 대한 공정 파라미터들을 확정하는데 적용된다. 이러한 영역에서의 작동은 우선 여기에 나타낸 모의실험 및 실험적인 근거를 통한 관측에 의해 제시되며 예리한 픽셀들은 만약 마스크-기판 분리 거리가 분자 평균 자유 행로,λ의 수차로 감소되더라도, 새도우 마스크를 이용한 OVPD에 의해 획득될 수 있다. 게다가, 마스크 두께를 증가시킴으로써, 기판에 도달한 분자들은 효과적으로 충돌되며 증착 효율의 손실에도 불구하고 그 결과 더 예리한 패턴들이 된다. 그러나 두꺼운 마스크가 또한 가열된다면, 물질(material) 손실들은 최소화된다. 상기(10)의 마스크 개구(aperture)의 외관 레이트를 증가시키는 것 및 기판과 수직을 이룬 캐리어 가스 속도를 증가시키는 것은 가스 제트가 마스크의 출구에서 형성된 존재로 된다. 그러므로 제트 증착 영역에서, 두꺼운 마스크 설계는 본 발명의 가열된 노즐로 집중시킨다. OVJD에 대한 공정 파라미터들(process parameters)은 이제 하기에 논의된다.

일 실시예에서, 제트 증착을 위한 캐리어 가스 유동 레이트,V는 명목상 제시된 것처럼, 물질의 "제트"을 야기하기에 충분함을 갖는다. 가스 유동을 만드는 것은 단방향의 제트 스트림으로써 나타나며 벌크 유동 속도는 분자의 열 속도(~(8kT/πm)^1/2)에 속하는 값 또는 더 큰값을 갖는다. 예를 들어, 실내 온도에서, 니트로전 (N₂)의 열 속도는 대략 450m/s이다. 게다가 총 체적 측정 가스 유동 레이트의 대강 의 크기는 450m/s*A_cs,tot' 이며, 여기서 A_cs,tot'는 노즐의 총 교차면 영역이다. 노즐 외형(geometry)은 특정한 응용에 따라 선택된다.

소스 온도 및 가스 유동 레이트 모두는 기상에서 유기 증기의 응축을 제어한다(M.Shtein, H.F.Gossenbergr, J.B.Benziger 및 S.R.forrest, J.Appl.PHys. 89:2, 1470(2001) 참조). 게다가, T는 요구된 응축에 의해 설정되며, 차례로, 그것은 얼마나 많은 물질의 요구들(needs)이 전달되어지는가를 나타내는 M_A에 의해 설정된다.

물질 A의 주어진 총량, M_A는 적당한 시간 세그먼트 D_t내에서 특정한 장치의 특정한 층에 증착되며, 물질 A의 응축(concentration) C_A는 다음에 의해 설정된다:

여기서 V는 캐리어 가스(보통 반드시 그런것은 아니지만 물질을 가산함)의 체적 측정 유동 레이트이다. 한 픽셀에 대해 전달되어진 물질의 총량,M_A는 (픽셀 영역)*(층 두께)로 주어진다. 전형적인 OLED 디스플레이의 픽셀 크기는 10미크론에 속하며, 개개의 층의 두께는 전형적으로 0.1미크론에 속한다. 바람직하게, 공정 압력은 결국 작동 압력 및 온도에서 사용된 가스, 이를 테면, 벽상에 또는 기상에서 응축없이 캐리어 가스로 될 수 있는 A의 최대 몰분율 x_A로, 유기(또는 다른) 화합물의 해상도에 의해 구술된다. 증기 분자 용질의 모든 비말화된 유동으로 나타난 캐리어 가스 분자들의 충분한 수는 특정한 캐리어 가스에서 계산될 수 있다. 이것 그리고 총 가스 유동 레이트 그리고 총 펌핑 수용도 및 OVJD 시스템의 속도는 작동 압력을 결정한다. 모든 가변값들이 서로 의존적 일때, 서로 영향을 미치는 공정은 특정한 증착 및 응용을 위해 적당한 작동 파라미터들이 발전되도록 사용된다.

바람직하게, OVJD 장치에서 분리도 또는 관찰 거리(working distance) s는 제트의 유체역학 및 작동 압력에 의해 통제된다. 일반적으로, 엄밀히 말해 반드시 그런것은 아니지만, 최소 픽셀 에지 분산 s는 곧 분자의 가스 시스템의 평균 자유 행로 λ(또는 그 보다 적은)로 될 것이며, 이때(여기서 또한 식6을 참조):

여기서 T_gas=가스 온도,

=평균 분자 지름, P_dep=증착 압력. Alq₃/N₂ 시스템에 대해, 예를 들어, T=275℃에서 각각 P_dep=0.01, 0.1, 1 및 10 Torr에 대한 λ>> 1500, 150, 152 1.5 ㎛이다. 이런한 조건 하에, 제트의 측면 분산에 대한 시간은 증기 분자들이 노즐에서 기판까지의 거리를 트래버스하는데 걸리는 시간으로 최소화된다. 하지만, 관찰 거리가 더 작을수록 장치의 구조는 더 어려울 것이며, 그것이 어려울수록 노즐 핫(hot)을 유지하는 반면, 액화를 막기 위한 기판 냉각을 유지하게 될 것이다. 그러므로, 요구된 픽셀 해상도를 달성하기 위해 필요한 임계값 훨씬 아래로 관찰 거리를 감소시키는 것은 바람직하지 않다.

바람직하게, 개별적인 노즐 A_cs의 교차면의 영역 및 그것의 형태는 획득되어진 패턴의 형태에 의해 지시된다. 분자의 평균 자유 행로가 짧은 것처럼 작동 압력이 그러할때, 관찰 거리는 또한 미크론에 속하는 크기만큼 작다. 주어진 유동 속도, 관찰거리, 및 노즐을 교차하는 낙하 압력, 및 그것의 형태는 바람직한 측면 분 산에 적합하도록 설계된다.: 이상적으로, 노즐 폭은 증착된 픽셀의 폭과 상응한다.

새도우 마스킹을 가진 OVPD에서, 상기 확산의 단계는 기판 부근으로 캐리어 가스에 의한 증기의 전달이다. 여기서 벌크 유동 속도는 1-10m/s이다. 증착의 마지막 단계는 경계층을 가로지르는 분자의 확산이며, 이때 분자의 속도는 등방성이며, 픽셀 에지 분산을 발생시킨다. 바람직하게 주어진 마스크-기판 외형(geometry) 및 분자 시스템(material system)에 대하여, 이러한 분산은 단지 λ에 의해 구술된다. 예를 들어, 니트로전(N₂)에서 아르곤(Ar)으로의 캐리어 가스 변화는 마이너 효과를 가질 수 있으며, 이때

이며,

이다. 캐리어 가스 분자의 질량에서의 차이는 차이가 없다; 캐리어분자가 더 무거울수록 단지 더 천천히 움직이며, 그 결과 운동량은 Alq₃-N₂ 또는 열중성자화된 Ar 충돌로 전달되며, 등방성의 속도 분포는 동일하다.

하지만, OVJD에서, 우리는 픽셀 형태에 대한 또 다른 제어 핸들(control knop)을 얻는다. 캐리어 분자가 큰 낙하 압력에 의해 열속도 ~100-1,000m/s에 속하는 속도로 튜브를 통해 주입될때, 충돌로 인한 운동량(momentum) 전이는 더이상 등방성이 아니며, 열 속도 분포에 의해 통제되지 않는다. 오히려, 그것은 단방성의 기판-유향이며, 캐리어 가스 분자의 질량에 비례한다(그것의 속도는 현재 낙하 압력보다는 오히려 가스 온도에 의해 제어된다). 그러므로, 더 무거운 캐리어 가스를 사용함으로써, 증착의 더 좋은 방향성을 달성할 수 있으며, 그것에 의해 더 예리한 에지 프로파일 및 증기 증착된 OLED 디스플레이들의 경우, 더 예리한 픽셀을 달성 할 수 있다.

OVJD는 새도우-마스킹에 대해 다음을 포함하는(제한하는 것은 아니지만) 많은 면에서 다르며 개선된다: 가늘고 얇은 새도우 마스크의 제거; 마스크 상의 응축된 유기물에서의 먼지 오염의 제거; 광범위한 응용에 대한 마스크-기판 분리 제어의 문제를 제거함; 증착(물질) 효율을 개선함; 픽셀 형태에 의한 제어의 이점을 제공함; 공간적으로 특정한 증착을 제공함; 및 최종적으로 OVJD 장치들은 이식성(portability) 및 개별 이용에 대한 잠재성을 갖는다.

알루미늄(Alq₃)의 유기 박막 증착은 인 시투 온도 및 두께 측정 성능을 가진 다중-배럴 글래스 리액터 시스템을 이용하여 수행되며, 다른 것(M.A.Balldo 외 Phys.lett., 71:3033(1977),이는 전체 참조에 의해 통합됨)에 자세히 기술된다. Alq₃는 많은 OLEDS를 위해 더 바람직한 작은 분자 유기 물질들의 예이다. 간단히 말해서, 리액터 용기(vessel)는 지름 11㎝에 길이 150㎝인 파이렉스사의 실린더이다. 그것은 관(tub)내에서 온도 그라디언트(gradient)에 따른 각 셀의 위치를 통해 소스 온도 제어를 가능하게 하는 3-구역 가열로의 방법에 의해 가열된다. 각 소스는 개별적으로 지름 2.5㎝에 길이 75㎝인 글래스 배럴로 싸여진다. 캐리어 가스 유동은 유동 컨트롤러에 의해 통제되며, 반면에 증착 압력은 펄프 조절 밸브 및 10 에서 50 sccm의 총 캐리어 유동 레이트를 조정함으로써 0.1 및 10 Torr 사이에서 유지된다. 액상의 니트로전 냉각 트랩(cold trap)을 가진 40 lpm 진공 펌프는 웅축되지 않은 캐리어 및 유기물을 소비하는데 사용된다. 유기 증기는 기계적으로 작동 되는 셔터 뒤에 위치된 회전하는 워터-냉각된 기판위에 응축한다. 광학적으로 측정된 유기 박막 두께를 사용하여 대응시킨 박막 두께 및 성장률은 미량수정저울(quartz crystal microbalance)에 의해 측정된다.

OVPD를 허용하는 유기 박막 증착에 더하여, 종래의 진공 열적 증발기가 사용된다. 소스-대-기판 거리는 대략 30㎝이다; 증착 압력은 10^-6Torr에서 유지된다.

새도우-마스크에 대해, 서로 얽힌 10㎛ 라인으로 구성된 5㎛ 두께의 니켈 망을 사용하며, 15㎛의 사각 개구부를 형성한다. 이러한 망은 직접 1㎜ 두께의 실버-코팅된 글래스 슬라이드의 상위에 위치되며, 직경이 1㎜ 및 0.3㎜인 라운드 홀을 포함하는 50㎛ 두께의 니켈 마스크로 커버된다. 이러한 어레이는 동시에 s의 두 값에 대한 증착의 측정을 허용한다. 니켈 망의 프로파일 때문에, s의 가장 작은 값은 ~2㎛이다. 여기서, s=2㎛에 대한 분산값 d는 한쪽편에 사각 픽셀 7-10㎛의 퍼지니스(fuzziness)로 언급될 것이다. s=5㎛에 상응하는 d의 값은 망의 상부에 정지해 있는 50㎛ 두께의 마스크의 1㎜ 및 0.3㎜로 구성된 원형의 증착 에지의 퍼지니스로 언급된다.

추가적인 새도우 마스크들은 기판에 없어서는 안될 구성요소로 제작되며, 포토레지스트/크롬/포토레지스트(PR1/Cr/PR2)의 샌드위치 구조 및 사진 석판술(photolithogrphy)를 이용하여, 가장 정확한 마스크-기판 분리도를 제공한다. Alq₃의 증착에 따라, 최종적인 픽셀 패턴들은 주사전자현미경(scanning electron microscopy)를 이용하여 검토된다.

일 실시예는 OLED 디스플레이 "증기-제트 프린터"이다. 이러한 예제에서, 컬러 디스플레이(~30×50㎝ 외부 디멘젼)의 높은 해상도를 위해 1000×2000 픽셀 어레이를 증착시킨다. "프린트-헤드"는 레드 루미노퍼(luminophore)용 1000 노즐, 그린용 1000노즐,및 블루용 1000노즐로 구성될 것이다. 기판 및/또는 노즐의 병진 레이트는 증착률로 구술되며 재료의 총량은 증착된다.

각 픽셀은 100×100㎛이며, 염료 도포층(dye-doped layer)의 500Å을 요구한다. OVPD 시스템에서 전형적인 증착률은 10Å/s 이며, 반면에 시스템은 5-10%의 효율을 갖는다. 증기 제트 증착에서, 물질 이용 효율은 100%가 될것 같지만 50%의 효율(100Å/s)을 가지며, 픽셀당 5초의 설정으로 전 스크린을 증착하는 것은 ~3시간에 병진 시간을 더한 시간이 걸린다. 하지만, 만약 노즐의 2 선형 배열이 이용된다면, 이러한 시간은 반으로 줄어든다. 새도우 마스킹 기술에서 차례차례로 각 루미노퍼의 증착은 3에서 10분이 소요될 수 있으며, 새도우 마스크를 제거하기 위해 상당한 양이 될 수 있는 어떠한 추가적인 비용 및 시간이 필요하다. 하지만, 적당히 크기가 조절된 노즐 배열 및 증착률의 조합과 함께, 그것은 유기 증기 응축 및/또는 캐리어 가스 유동 레이트의 감소를 포함하며, 반면에 포화 영역에서의 소스를 유지하며, 생산 시간 및 비용면에서 새도우 마스크를 이용하는 OLED 디스플레이 "증기-제트 프린터"는 적어도 OVPD와 비교될 수 있으며, 특히 빈번한 클리닝은 필요하지 않으며, 물질 손실은 줄어들 것이다.

추가적인 모의실험

냉각 기판상에서 작은 직경의 모세관을 통해 전달된 캐리어 가스의 제트를 고려해 보자. 몬테-카를로 모의실험에서, z-방향의 캐리어 가스 속도 U₂는 흐름-장(flow-field)상에서 포개진 단지 등방성의 자유 분자 속도에 의해 넓어진 제트를 시뮬레이트하여 감소시킬 수 있다. 도 14는 mfp=10㎛, t=50㎛, 및 U_z=100m/s 를 가진 N₂의 시뮬레이트된 제트 Alq₃의 운송에 대한 공간적인 응축 프로파일을 나타내며, 반면에 평균 열 속도는

=500m/s이다. 이러한 유동 영역에서 흐름-장(flow-field)이 공지되지 않았을 때, 모의실험은 극단적으로 단순화하여 dU_z/dz=0으로 유지된다. 그림은 심지어 s>>mpf 이더라도 시준된 제트가 윤곽이 뚜렷한 에지를 가진 증착으로 될 수 있음을 나타낸다. 액상 용매는 높은 휘발성의 비활성 캐리어 가스의 제트에 의해 교체되는 것을 제외하고, U, P_dep, α 및 s의 신중한 선택은 폴리머에 대한 잉크-제트 프린팅과 유사하게 분자의 유기 막박에 대한 프린팅 방식을 가능하게 할 수 있다. 도 14에서, 유기 분자들을 가진 캐리어 가스는 기판(1420)상에 작용하기 위해 마스크(1410)의 개구(1415)로부터 추출된다. 구성 1430,1440 및 1450은 다른 시뮬레이트된 증착 결과들을 도시하며, 이때 제트 노즐은 기판으로부터 다른 거리에 위치되며, 그것을 노즐로부터 더 이동시킴으로써 증기 제트의 확장을 나타낸다.

본 발명이 특정 예제들 및 바람직한 실시예들에 관해 기술되었음에도 불구하고, 본 발명은 이러한 예제들 및 실시예들에 국한되지 않음이 이해된다. 그러므로 청구된 것과 같이 본 발명은 기술적인 면에서의 능숙한 사람에게 명백해짐에 따라, 여기에 기술된 특정 예제들 및 바람직한 실시예들로부터의 다양함을 포함한다.

Claims

유기 필름을 제조하는 방법에 있어서,

a) 유기 증기를 운송하는 가열된 비반응 캐리어 가스를 제공하는 단계; 및

b) 냉각된 기판 상에 패터닝된 유기 필름을 형성하도록, 유기 증기를 운송하는 상기 가열된 비반응 캐리어 가스를 적어도 분자의 열 속도만큼 빠른 벌크 유동 속도로 노즐 블럭을 통해 상기 냉각된 기판 상으로 배출하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 총 캐리어 가스 유동 레이트가 10-50 sccm인 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 가열되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 노즐 표면에서 상기 유기 증기의 물리적 흡착(physisorbtion)이 발생하는 온도보다 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 기판은 상기 노즐 블럭보다 낮은 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기 필름은 무정형인 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기 필름은 결정질인 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기 증기는 소분자 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 벌크 유동 속도는 상기 노즐 블럭에서 초당 1000 미터보다 느린 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 벌크 유동 속도는 물질의 단방향 제트를 제공하도록 빠른 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은 마스크의 사용없이 패터닝된 유기 필름을 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 패터닝된 유기 필름은 1 미크론 이하의 해상도를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
삭제
제 11 항에 있어서, 상기 기판과 상기 노즐 블럭 간의 거리가 2.5 미크론보다 가까운 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은 디스플레이 디바이스를 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 단일 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 노즐의 선형 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 노즐의 2차원 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 다수의 노즐을 포함하며, 제 1 노즐이 제 1 유기 증기를 배출하고, 제 2 노즐이 상기 제 1 유기 증기와 다른 제 2 유기 증기를 배출하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 가스를 배출하는 동안 상기 노즐 블럭과 상기 기판은 서로에 대하여 측면 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 가변 개구를 갖는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기판은 10^-6 내지 10 Torr의 진공 하에 있는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은 유기 발광 디바이스를 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 가스가 질소인 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
유기 필름을 제조하는 방법에 있어서,

a) 유기 증기를 운송하는 가열된 비반응 캐리어 가스를 제공하는 단계; 및

b) 냉각된 기판 상에 패터닝된 유기 필름을 형성하도록, 유기 증기를 운송하는 상기 가열된 비반응 캐리어 가스를 노즐을 구비한 노즐 블럭을 통해 상기 냉각된 기판 상으로 배출하는 단계로서, 상기 캐리어 가스는 상기 노즐의 축 방향으로 평균 속도가 상기 노즐의 축에 수직인 방향으로 적어도 평균 절대 속도만큼 빠른 배출 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 필름 제조 방법.
a) 유기 증기의 소스;

b) 캐리어 가스의 소스;

c) 진공 챔버; 및

d) 상기 유기 증기의 소스와 상기 캐리어 가스의 소스에 부착된 가열된 노즐 블럭으로서, 상기 진공 챔버 내에 배치된 냉각된 기판 상에 패터닝된 유기 필름을 형성하도록, 상기 가열된 노즐 블럭은 캐리어 가스와 유기 증기를 상기 냉각된 기판 상으로 배출하기 위한 적어도 하나의 노즐을 구비하고, 배출되는 상기 캐리어 가스는 적어도 분자의 열 속도만큼 빠른 벌크 유동 속도를 갖는, 가열된 노즐 블럭;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 단일 노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 노즐의 선형 배열을 포함하는 것을 특 징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 노즐의 2차원 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 가변 개구를 갖는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 상기 기판에 대하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 디바이스
제 26 항에 있어서, 상기 기판은 상기 노즐 블럭에 관하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 노즐 블럭은 서로 다른 밸브에 의해 제어되는 다수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제 26 항에 있어서, 상기 유기 증기의 소스와 상기 노즐 블럭 간에 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
a) 유기 증기의 소스; 및

b) 냉각된 기판 상에 패터닝된 유기 필름을 형성하도록, 유기 증기를 적어도 분자의 열 속도만큼 빠른 벌크 유동 속도를 갖는 캐리어 가스를 통해서 상기 냉각된 기판 상으로 증착하기 위한 수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.