KR101958499B1

KR101958499B1 - 증착 장치 및 증착 방법

Info

Publication number: KR101958499B1
Application number: KR1020137026765A
Authority: KR
Inventors: 히로지 나루미; 히로유키 다무라; 마사히로 이치하라; 에이이치 마츠모토; 미유키 다지마; 히로아키 나가타; 마사키 요시오카
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2019-03-14
Also published as: KR20140044313A; JP5883230B2; WO2012124428A1; TW201250025A; JP2012193391A

Abstract

본 발명은, 기판의 대형화에 수반하여 증착 마스크를 동등하게 대형화하지 않고 기판보다 소형인 증착 마스크로도, 기판을 이격 상태로 상대 이동시킴으로써 광범위하게 증착 마스크에 의한 성막 패턴의 증착막을 증착할 수 있으며, 또한 성막 패턴의 중복을 방지하고, 증발원으로부터의 복사열의 입사를 억제하며, 고정밀도로 고레이트의 증착할 수 있는 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다. 본 발명의 증착 장치는, 증발원(1)과 기판(4) 사이에, 제한용 개구부(5)를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더(6)를 배치하고, 이 마스크 홀더(6)에 상기 증착 마스크(2)를 접합시켜 부설하며, 상기 기판(4)을, 상기 증착 마스크(2)를 부설한 상기 마스크 홀더(6) 및 상기 증발원(1)에 대하여, 상기 증착 마스크(2)와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동 가능하게 구성하고, 상기 증발원(1)의 증발구부(8)는, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 길고 이것과 직교하는 가로 방향으로 폭이 좁은 슬릿형으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

증착 장치 및 증착 방법{DEPOSITION DEVICE AND DEPOSITION METHOD}

본 발명은, 증착 마스크에 의한 성막 패턴의 증착막을 기판 상에 형성시키는 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것이다.

최근, 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 이용한 유기 EL 표시 장치가, CRT나 LCD를 대신하는 표시 장치로서 주목받고 있다.

이 유기 EL 표시 장치는, 기판에 전극층과 복수의 유기 발광층을 적층 형성하고, 추가로 밀봉층을 피복 형성한 구성이며, 자발광으로, LCD에 비해 고속 응답성이 우수하고, 고시야각 및 고콘트라스트를 실현할 수 있는 것이다.

이러한 유기 EL 디바이스는, 일반적으로 진공 증착법에 의해 제조되어 있고, 진공 챔버 안에서 기판과 증착 마스크를 얼라인먼트하고 밀착시켜 증착을 행하며, 이 증착 마스크에 의해 원하는 성막 패턴의 증착막을 기판에 형성하고 있다.

또한, 이러한 유기 EL 디바이스의 제조에서는, 기판의 대형화에 수반하여 원하는 성막 패턴을 얻기 위한 증착 마스크도 대형화하지만, 이 대형화를 위해서는 증착 마스크에 텐션을 건 상태로 마스크 프레임에 용접 고정하여 제작해야 하기 때문에, 대형의 증착 마스크의 제조는 용이하지 않고, 또한 이 텐션이 충분하지 않으면 마스크의 대형화에 수반하여, 마스크 중심에 뒤틀림이 생겨 증착 마스크와 기판의 밀착도가 저하되어 버리거나, 이들을 고려하기 위해 마스크 프레임이 대형이 되어, 후육화나 중량의 증대가 현저해진다.

이와 같이, 기판 사이즈의 대형화에 수반하여 증착 마스크의 대형화가 요구되고 있지만, 고세밀한 마스크의 대형화는 곤란하고, 또한 제작할 수 있어도 상기 뒤틀림의 문제로 인해 실용상 여러 문제를 발생시키고 있다.

또한, 예컨대 일본 특허 공표 제2010-511784호 등에 개시된 바와 같이, 기판과 증착 마스크를 이격 배치하고, 증발원과 지향성을 갖는 증발 입자를 발생시키는 개구부에 의해 유기 발광층을 고정밀도로 성막시키는 방법도 있지만, 상기 증발원과 지향성을 발생시키는 상기 개구부가 일체 구조를 하고 있고, 개구부로부터 증발 입자를 발생시키기 위해서는 상기 일체 구조를 고온으로 가열하는 구성으로 되어 있기 때문에, 증발원으로부터의 복사열을 증착 마스크에서 받게 되어, 증착 마스크의 열팽창에 의한 성막 패턴의 위치 정밀도의 저하를 막을 수 없다.

또한, 기판과 증착 마스크를 이격 배치하고 상대 이동시키는 구성으로 함으로써, 작은 증착 마스크로도 광범위하게 원하는 성막 패턴을 대형 기판에 증착시킬 수 있지만, 증발 입자에 지향성을 부여하기 위해, 증발원 개구부의 직경을 작게 해야 하여, 증발 레이트를 높일 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

특허문헌 1: 일본 특허 공표 제2010-511784호 공보

본 발명은, 이러한 여러 문제를 해결하며, 기판의 대형화에 수반하여 증착 마스크를 동등하게 대형화하지 않고 기판보다 소형인 증착 마스크로도, 기판을 이격 상태로 상대 이동시킴으로써 광범위하게 증착 마스크에 의한 성막 패턴의 증착막을 증착할 수 있고, 또한 이격 상태인 채 상대 이동시킴으로써 구조도 간이하고 효율적으로 스피디하게 증착할 수 있으며, 또한 이격 상태인 채에서도 제한용 개구부를 증발원과 증착 마스크 사이에 마련함으로써, 증발 입자의 비산 방향을 제한하여 인접하거나 또는 떨어진 위치의 증발구부로부터의 증발 입자를 통과시키지 않고 성막 패턴의 중복을 방지하고, 이 제한용 개구부를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더에 증착 마스크를 부설(付設)한 구성으로 하며, 이 마스크 홀더는 비산 제한부로서 뿐만 아니라 증발원으로부터의 복사열의 입사를 억제하고, 상기 증발원의 증발구부는, 상기 기판의 상대 이동 방향으로 길고 이와 직교하는 가로 방향으로 폭이 좁은 슬릿형으로 함으로써, 기판과 증착 마스크를 이격 상태로 상대 이동시키는 구성이면서, 고정밀도로 고레이트의 증착을 행할 수 있는 증착 장치 및 증착 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.

증발원(1)으로부터 증발된 성막 재료를, 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)를 통해 기판(4) 상에 퇴적하고, 이 증착 마스크(2)에 의해 정해진 성막 패턴의 증착막이 기판(4) 상에 형성되도록 구성한 증착 장치에 있어서, 상기 증발원(1)과 이 증발원(1)에 대향 상태로 배치하는 상기 기판(4)과의 사이에, 상기 증발원(1)으로부터 증발한 상기 성막 재료의 증발 입자의 비산 방향을 제한하는 제한용 개구부(5)를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더(6)를 배치하고, 이 마스크 홀더(6)에 상기 기판(4)과 이격 상태로 배치하는 상기 증착 마스크(2)를 접합시켜 부설하며, 상기 기판(4)을, 상기 증착 마스크(2)를 부설한 상기 마스크 홀더(6) 및 상기 증발원(1)에 대하여, 상기 증착 마스크(2)와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동 가능하게 구성하고, 상기 증발원(1)의 증발구부(8)는, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 길고 이와 직교하는 가로 방향으로 폭이 좁은 슬릿형으로 하며, 상기 제한용 개구부(5)에 대향 상태로 배치하는 상기 증발원(1)의 상기 증발구부(8)를 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하고, 이 복수 병설하는 증발구부(8)의 간격을, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2) 사이의 갭 G 및 상기 증발구부(8)와 상기 증착 마스크(2) 사이의 거리 TS 및 상기 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)의 간격을 고려하여 설정함으로써, 상기 제한용 개구부(5) 안의 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 마스크 개구부(3)는, 동일한 제한용 개구부(5)에 대향 상태로 배치되는 상기 증발구부(8)의 수에 따라, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 성막 패턴수보다 적고 균등한 간격으로 구성한 것을 특징으로 하는 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 감압 분위기로 하는 증착실(7) 안에, 상기 성막 재료를 수용한 상기 증발원(1)과, 이 증발원(1)의 상기 증발구부(8)로부터 증발한 상기 성막 재료의 증발 입자가 통과하는 상기 마스크 개구부(3)를 마련한 상기 증착 마스크(2)를 배치하고, 상기 증발구부(8)를 복수 병설하며, 상기 증착 마스크(2)와 이격 상태로 위치를 맞추는 상기 기판(4)에, 상기 복수의 증발구부(8)로부터 비산하는 증발 입자가 상기 마스크 개구부(3)를 통과하여 퇴적하고, 증착 마스크(2)에 의해 정해지는 성막 패턴의 증착막이 상기 기판(4)에 형성되도록 구성하며, 이 증발원(1)과 이 증발원(1)과 대향 상태로 배치하는 상기 기판(4)과의 사이에, 인접하거나 또는 떨어진 위치의 상기 증발구부(8)로부터의 증발 입자를 통과시키지 않는 상기 제한용 개구부(5)를 마련한 상기 비산 제한부를 구성하는 상기 마스크 홀더(6)를 배치하고, 이 마스크 홀더(6)에 상기 기판(4)과 이격 상태로 배치하는 상기 증착 마스크(2)를 부설하며, 상기 기판(4)을, 상기 증착 마스크(2)를 부설한 상기 마스크 홀더(6) 및 상기 증발원(1)에 대하여 이 증착 마스크(2)와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동시키고, 이 상대 이동 방향으로 상기 증착 마스크(2)의 상기 성막 패턴의 증착막을 연속시켜 상기 기판(4)보다 작은 상기 증착 마스크(2)로도 광범위하게 증착막이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향에 대하여 직교하는 가로 방향으로 상기 증발원(1)의 상기 증발구부(8)를 복수 병설하고, 상기 마스크 홀더(6)에 마련하는 상기 비산 제한부의 상기 제한용 개구부(5)를 상기 가로 방향을 따라 복수 병설하여, 상기 각 증발구부(8)로부터 증발하는 증발 입자가, 대향하는 상기 제한용 개구부(5)만을 통과하고 또한 이 제한용 개구부(5)와 대향하는 상기 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)를 통해 상기 기판(4) 상에 상기 성막 패턴의 증착막이 형성되며, 인접하거나 또는 떨어진 위치의 상기 증발구부(8)로부터의 증발 입자는 부착 포착되도록 하여 상기 제한용 개구부(5)에 의해 상기 증발 입자의 비산 방향이 제한되도록 구성한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 마스크 홀더(6)의 상기 기판(4)측의 단부에, 상기 증착 마스크(2)를 부설한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 마스크 홀더(6)의 상기 기판(4)측의 단부에, 상기 증착 마스크(2)에 장력을 부여하여 팽팽하게 설치한 것을 특징으로 하는 청구항 4 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 마스크 홀더(6)는, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 장력을 부여하여 상기 증착 마스크(2)를 팽팽하게 설치한 것을 특징으로 하는 청구항 5 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증착 마스크(2)는, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수매로 분할한 구성으로 하고, 이 분할한 증착 마스크(2)를 상기 마스크 홀더(6)에 상기 가로 방향으로 병설 상태로 부설한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증발원(1)의 상기 증발구부(8)를 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하고, 이 중 하나 또는 복수의 증발구부(8)마다 각각 대향 상태로 상기 제한용 개구부(5)를 마련한 상기 비산 제한부를 갖는 상기 마스크 홀더(6)의 각 제한용 개구부(5)를 덮도록, 상기 증착 마스크(2)를 마스크 홀더(6)의 상기 기판(4)측의 단부에 부설한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 마스크 홀더(6)는, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 연장되고, 상기 증착 마스크(2)를 마스크 홀더(6)에 팽팽하게 설치할 때에 증착 마스크(2)에 부여되는 장력에 의한 마스크 홀더(6)의 변형을 막기 위해, 팽팽하게 설치하는 방향에서의 마스크 홀더(6)의 강성을 향상시키는 리브부(24)를, 상기 제한용 개구부(5) 사이에 마련한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 마스크 홀더(6)의 상기 제한용 개구부(5) 사이에서, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 연장되는 상기 리브부(24)의 상기 기판(4)측 선단면에, 상기 각 제한용 개구부(5)에 마련하는 상기 증착 마스크(2)를 지지하고 접합하는 마스크 부착 지지면(23)을 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 9 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 마스크 홀더(6)는, 상기 제한용 개구부(5)의 형상을, 상기 기판(4)측의 개구 면적보다 상기 증발원(1)측의 개구 면적이 작은 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2)가 이격 상태로 증착하고, 이 증착 마스크(2)에 의해 성막 패턴의 증착막이 기판(4)에 형성될 때, 이 증착막의 측단부 경사 부분인 음영(SH)은, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2) 사이의 갭을 G, 상기 증발구부(8)의 상기 가로 방향의 개구 폭을 φx, 이 증발구부(8)와 상기 증착 마스크(2) 사이의 거리를 TS로 하면, 하기의 식 (1)로 표시되고, 이 음영(SH)이 인접하는 증착막과의 간격(PP)에 도달하지 않도록, 상기 갭 G를 크게 설정하며, 상기 증발구부(8)의 상기 개구 폭(φx)을 작게 설정한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

[수학식 1]

또한, 상기 증발원(1)은, 상기 증발 재료를 가열하는 증발 입자 발생부(26)와, 이 증발 입자 발생부(26)로부터 발생한 상기 증발 입자가 확산하고 압력을 균일화하는 가로로 긴 확산부(27)와, 상기 가로로 긴 확산부(27)에 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하는 상기 증발구부(8)로 구성되고, 상기 증발원(1)을 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 하나 또는 복수 병설한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 가로로 긴 확산부(27)의 주위와 상기 증발구부(8)의 주위 중 적어도 한 쪽에, 상기 증발원(1)의 열을 차단하는 열 차단부(19)를 배치한 것을 특징으로 하는 청구항 13 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 가로로 긴 확산부(27)에서 확산한 증발 입자가, 상기 증발구부(8)로부터 분출될 때에 지향성을 가지고 비산하는 도입부(28)를, 상기 가로로 긴 확산부(27)에 배치한 것을 특징으로 하는 청구항 13 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 복수의 증발구부(8)를 상기 도입부(28)의 상기 기판(4)측의 선단면에 마련하고, 이 도입부(28)의 상기 기판(4)측을 항한 도입 길이를, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 도입부(28)의 폭 길이보다 긴 구성으로 한 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 도입부(28)는, 상기 가로로 긴 확산부(27)로부터 상기 기판(4)측을 향해 돌출시켜 배치한 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)는, 상기 기판(4)의 상기 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설한 구성으로 하고, 이 각 마스크 개구부(3)는, 상기 상대 이동 방향으로 긴 슬릿형으로 형성하거나 또는 개구부를 상기 상대 이동 방향으로 복수 병설하며, 이 상대 이동 방향의 토탈 개구 길이를 상기 제한용 개구부(5)의 중앙부에 비해 상기 가로 방향으로 멀어질수록 길어지도록 설정한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증착 마스크(2)의 상기 기판(4)측에, 상기 마스크 개구부(3)의 일부를 막고 상기 각 마스크 개구부(3)의 개구 범위를 설정하는 막 두께 보정판(29)을 배치한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 기판(4)에 증착되는 성막 패턴을 결정하는 상기 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 형성 간격(Mpx)은, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2) 사이의 갭을 G, 상기 증착 마스크(2)와 상기 증발구부(8) 사이의 거리를 TS, 상기 성막 패턴의 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 형성 간격을 Px로 하면 하기의 식 (2)로 표시되고, 성막 패턴 형성 간격(Px)보다 좁게 설정하며, 상기 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 개구 치수(Mx)는, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2) 사이의 갭을 G, 상기 증착 마스크(2)와 상기 증발구부(8) 사이의 거리를 TS, 상기 증착막의 성막 패턴에서의 성막 폭을 P로 하면 하기 식 (3)으로 표시되고, 상기 증착막의 성막 패턴 폭(P)보다 넓게 설정한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

[수학식 2]

[수학식 3]

또한, 교환실(16)을 더 구비하고, 상기 증착 마스크(2)가 부설된 상기 마스크 홀더(6)는, 증착실(7)과 교환실(16)에 왕복 가능하게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 교환실(16) 안에, 상기 마스크 홀더(6)와 마스크 홀더(6)에 부설한 상기 증착 마스크(2) 중 적어도 한쪽에 부착된 성막 재료를 세정하는 세정 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 21 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 교환실(16) 안에, 상기 마스크 홀더(6)와 마스크 홀더(6)에 부설한 상기 증착 마스크(2) 중 적어도 한쪽에 부착된 성막 재료를 회수하는 재료 회수 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 21 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 제한용 개구부(5)에 대향 상태로 배치하는 상기 증발원(1)의 상기 증발구부(8)를 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하고, 이 복수 병설하는 증발구부(8)의 간격을, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2) 사이의 갭 G 및 상기 증발구부(8)와 상기 증착 마스크(2) 사이의 거리 TS 및 상기 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)의 간격을 고려하여 설정함으로써, 상기 마스크 개구부(3)를 통과한 상기 증발구부(8)로부터 증발한 증발 입자와, 인접하는 상기 마스크 개구부(3)를 통과한 인접하는 상기 증발구부(8)로부터 증발한 증발 입자를, 상기 기판(4) 상에서 중첩시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

삭제

또한, 상기 마스크 홀더(6)에 부설된 상기 증착 마스크(2)를 제1 증착 마스크(2)로 하고, 상기 기판(4)과 상기 제1 증착 마스크(2)의 사이에, 제2 증착 마스크(10)를 배치한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 제한용 개구부(5) 안에 배치되는 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제2 증착 마스크(10)의 마스크 개구부(11)의 수는, 이 제2 증착 마스크(10)보다 상기 증발원(1)측의 동일한 상기 제한용 개구부(5) 안에 배치되는 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제1 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)의 수와 동일하고, 이 각각의 증착 마스크(2, 10)의 마스크 개구부(3, 11)는, 상기 기판(4)과의 거리의 상위(相違)에 대응하여 상이한 형성 간격으로 하며, 제2 증착 마스크(10)의 마스크 개구부(11)의 마스크 개구 폭은 제1 증착 마스크(2)와 비교하여 동일하거나 좁은 폭이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 청구항 25 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 제2 증착 마스크(10)는, 이것으로부터 상기 증발원(1)측에 위치하는 상기 제1 증착 마스크(2)보다 선팽창계수가 큰 재료로 형성한 것을 특징으로 하는 청구항 25 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 제2 증착 마스크(10)는, 전기 주조로 형성하는 것을 특징으로 하는 청구항 25 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 제한용 개구부(5) 안에 배치되는 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제2 증착 마스크(10)의 상기 마스크 개구부(11)의 수는, 동일한 상기 제한용 개구부(5) 안에 배치되는 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제1 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 수보다, 동일한 상기 제한용 개구부(5) 안에 배치되는 상기 증발구부(8)의 수에 대응하게 많이 형성한 것을 특징으로 하는 청구항 25 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 성막 재료를, 유기 재료로 한 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 청구항 1~30 중 어느 한 항에 기재된 증착 장치를 이용하여, 상기 기판(4) 상에 상기 증착 마스크(2)에 의해 정해진 성막 패턴의 증착막을 형성하는 것을 특징으로 하는 증착 방법에 관한 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같이 구성했기 때문에, 기판의 대형화에 수반하여 증착 마스크를 동등하게 대형화하지 않고 기판보다 소형인 증착 마스크로도, 기판을 이격 상태로 상대 이동시킴으로써 광범위하게 증착 마스크에 의한 성막 패턴의 증착막을 증착할 수 있고, 또한 이격 상태인 채 상대 이동시킴으로써 구조도 간이하고 효율적으로 스피디하게 증착할 수 있으며, 또한 이격 상태인 채에서도 제한용 개구부를 증발원과 증착 마스크 사이에 마련함으로써, 증발 입자의 비산 방향을 제한하여 인접하거나 또는 떨어진 위치의 증발구부로부터의 증발 입자를 통과시키지 않고 성막 패턴의 중복을 방지하고, 이 제한용 개구부를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더에 증착 마스크를 접합시켜 부설한 구성으로 하며, 기판과 증착 마스크를 이격 상태로 상대 이동시키는 구성이면서 고정밀도의 증착을 행할 수 있고, 증발원의 증발구부의 개구 폭을 좁힘으로써, (기판과 증착 마스크 사이의 갭의 크기, 증발원과 증착 마스크 사이의 거리에 따라서도 변화하는) 성막 패턴의 음영(증착막의 측단부 경사 부분의 돌출량)을 한층 더 억제할 수 있으며, 또한 증발구부의 개구 길이를 상대 이동 방향으로 길게 함으로써 증발 레이트를 높일 수 있는 증착 장치 및 증착 방법이 된다.
또한, 제한용 개구부에 대향 상태로 배치하는 증발구부를 복수 병설함으로써, 복수의 증발구부로부터 증발한 증발 입자는 하나의 마스크 개구를 통과하여 증착할 수 있으므로, 성막 패턴을 정하는 마스크 개구부수를 줄이고, 마스크 개구부의 형성 간격을 넓힐 수 있기 때문에, 증착 마스크의 기계적 강도가 증대되며, 세정시의 마스크의 파괴나 유착(癒着)을 방지할 수 있고, 마스크 부착 지지면을 넓게 확보할 수 있기 때문에, 증착 마스크와 마스크 홀더의 접합을 보다 강고히 행할 수 있으며, 추가로 온도 제어 기구로서 증착 마스크에 마련하는 냉각 매체 또는 히트 파이프의 설치 면적을 크게 취할 수 있어, 증발원으로부터의 복사열에 의한 증착 마스크의 온도 상승을 막을 수 있다.

특히 유기 EL 디바이스의 제조에 있어서, 기판의 대형화에 대응할 수 있고, 유기 발광층의 증착도 정밀도 좋게 할 수 있으며, 마스크 접촉에 의한 기판, 증착 마스크, 증착막의 손상도 방지할 수 있고, 기판보다 작은 증착 마스크에 의해 고정밀도의 증착을 실현할 수 있는 유기 EL 디바이스 제조용의 증착 장치 및 증착 방법이 된다.

또한, 청구항 2 기재의 발명에서는, 한층 더 본 발명의 작용·효과가 양호하게 발휘되어, 한층 더 실용성이 우수한 증착 장치가 된다.

또한, 청구항 3 기재의 발명에서는, 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 상기 증발구부와 상기 제한용 개구부를 복수 병설함으로써, 인접하는 위치의 증발 입자를 통과시키지 않고 성막 패턴의 중복을 방지하는 구성으로 대면적의 기판에 증착할 수 있는 우수한 증착 장치가 된다.

또한, 청구항 4, 5 기재의 발명에서는, 증착 마스크를 증발원으로부터 가장 떨어진 기판측의 단부에서 마스크 홀더에 부설하기 때문에, 증발원으로부터의 복사열의 입사를 억제할 수 있고, 또한 증착 마스크에 열응력 이상의 장력을 부여함으로써, 안정적으로 유지된다.

또한, 청구항 6 기재의 발명에서는, 증착 마스크에 대하여 기판의 상대 이동 방향으로 장력을 부여하기 때문에, 증착 마스크가 휘지 않게 되어, 휨에 의해 발생했던 성막 오차가 없어진다.

또한, 청구항 7 기재의 발명에서는, 복수매로 분할한 작은 증착 마스크로도 대형의 기판에 성막할 수 있기 때문에, 증착 마스크의 작성이 용이해진다.

또한, 청구항 8 기재의 발명에서는, 각 증발구부마다의 막 두께 분포 특성에 기초하여 이 증착 영역마다 균일화를 도모하도록, 마스크 개구부를 개별적으로 설정한 증착 마스크를 병설하거나, 이들 증착 마스크를 개별적으로 바꾸거나 할 수 있도록 구성 가능해지는 등 한층 더 실용성이 우수하다.

또한, 청구항 9, 10 기재의 발명에서는, 기판의 상대 이동 방향으로 연장되게 마련한 리브부에 의해, 증착 마스크의 장력에 의한 마스크 홀더의 변형을 방지할 수 있고, 증착 마스크의 장력을 유지할 수 있으며, 마스크 부착 지지면을 마련함으로써, 증착 마스크의 마스크 홀더에의 지지·접합을 강고히 행할 수 있다.

또한, 청구항 11 기재의 발명에서는, 마스크 홀더의 제한용 개구부의 형상을, 기판측의 개구 면적보다 증발원측의 개구 면적이 작은 형상으로 함으로써, 증발원으로부터 증발된 성막 재료의 증발 입자를 제한용 개구부의 증발원측에서 보다 많이 포착할 수 있게 되어, 제한용 개구부 측면에 부착되는 성막 재료를 저감할 수 있고, 마스크 홀더를 교환한 후의 부착된 성막 재료의 박리·회수가 용이해진다.

또한, 청구항 12 기재의 발명에서는, 증발구부의 개구 폭을 좁힘으로써, 예컨대 RGB의 발광층을 성막하는 경우에, 인접하는 증착 패턴(인접 화소)에 도달하는 정도의 음영이 생기는 것을 방지할 수 있고, 또한 이와 같이 증발구부의 개구 폭을 좁힘으로써 기판과 증착 마스크 사이의 갭을 크게 취할 수 있게 되어, 전술한 제한용 개구부간의 마스크 부착 지지면을 넓게 취할 수 있거나, 증착 마스크 자체에 온도 제어 기구를 마련하거나 할 수 있는 등 우수한 증착 장치가 된다.

또한, 청구항 13 기재의 발명에서는, 증발원에 가로로 긴 확산부를 마련하고, 이것에 복수의 증발구부를 병설함으로써, 병설된 복수의 증발구부 사이에서의 압력의 균일화를 도모할 수 있다. 또한, 대형 기판에 증착하는 경우에는, 보다 확산실의 압력이 균일하게 되도록, 작은 확산실을 갖는 증발원을 상기 기판의 상대 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하도록 구성하여도 좋다.

또한, 청구항 14 기재의 발명에서는, 증발원의 주위에, 증발원으로부터의 복사열을 차단하는, 예컨대 냉각 부재 등의 열 차단부(증발원에 마련되는 온도 제어부로서 기능하는 것)를 배치함으로써, 증착 마스크의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 청구항 15, 16 기재의 발명에서는, 증발 입자의 지향성을 높일 수 있어, 지향성이 낮은 증발 입자와 비교하여, 하나의 증발구부로부터 분출하는 증발 입자의 성막에 이용하는 재료량이 같다고 하면, 성막 유효 범위 내의 증발 입자의 비산 각도가 전체적으로 작아지기 때문에, 증발 입자가 증착 마스크 개구부에 입사하는 입사각도 전체적으로 작아져, 기판과 증착 마스크 사이의 갭의 변동에 대한 성막 패턴 위치의 변화량을 작게 할 수 있다.

또한, 청구항 17 기재의 발명에서는, 가로로 긴 확산부로부터 기판측을 향해 도입부를 돌출시켜 배치시킴으로써, 열 차단부를 증발구부보다 증발원측에 배치하는 것이 가능하게 되고, 증발구부 사이에 열 차단부를 배치하여도 열 차단부에 증발 입자가 부착되지 않으며, 재료 사용 효율 및 메인터넌스성이 높은 증착 장치가 된다.

또한, 청구항 18 기재의 발명에서는, 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 증착 마스크의 마스크 개구부의 가로 방향의 배열에 의해 정해지는 성막 패턴의 증착막을 형성하지만, 이 증착 마스크의 마스크 개구부는, 기판의 상대 이동 방향으로는 토탈 개구 길이를, 제한용 개구부의 중앙부(예컨대 증발구부와 대향하는 위치)로부터 가로 방향으로 멀어질수록 길게 설정했기 때문에, 가로 방향으로 멀어질수록 단위 입체각당의 증착 레이트가 낮아지지만, 이것에 대응하여 개구 길이가 길어짐으로써 막 두께를 균일하게 할 수 있다.

또한, 청구항 19 기재의 발명에서는, 증착 마스크를 마스크 홀더에 접합한 후에, 막 두께의 보정이 필요하게 된 경우, 기판측에 보정판을 배치함으로써, 증착 마스크를 교환하지 않고 막 두께를 균일하게 할 수 있고, 처음부터 기판의 상대 이동 방향으로 동일 슬릿 길이의 증착 마스크를 이용하여 보정판으로 막 두께를 조정하도록 하여도 좋다.

또한, 청구항 20 기재의 발명에서는, 기판에 증착되는 성막 패턴을 정하는 증착 마스크의 마스크 개구부의 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 형성 간격은, 기판과 증착 마스크 사이의 갭과, 증착 마스크와 증발구부 사이의 거리와, 증착막의 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 성막 패턴 형성 간격으로 결정되며, 성막 패턴 형성 간격보다 좁게 설정하고, 증착 마스크의 마스크 개구부의 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 개구 치수(마스크 개구 폭)는, 기판과 증착 마스크 사이의 갭과, 증착 마스크와 증발구부 사이의 거리와, 상기 증착막의 성막 패턴 폭으로 결정되며, 상기 증착막의 성막 패턴 폭보다 넓게 설정함으로써 기판과 증착 마스크가 이격되고, 이들 사이에 갭이 존재하여도, 성막 패턴의 위치가 어긋나거나, 성막 패턴의 폭이 변동되는 경우가 없어져, 성막 패턴의 형성 정밀도를 고정밀도로 할 수 있다.

또한, 청구항 21 기재의 발명에서는, 교환실을 더 구비하고, 증착 마스크가 부설된 마스크 홀더가 증착실과 교환실에 왕복 가능하게 이동할 수 있게 함으로써, 마스크 홀더의 반출입이 용이해지고, 마스크 홀더의 교환에 수반되는 성막 공정의 정지 시간이 짧아져, 증착 장치의 가동률이 향상된다.

또한, 청구항 22 기재의 발명에서는, 교환실에, 세정 기구를 구비함으로써, 마스크 홀더 또는 증착 마스크에 부착된 성막 재료를, 증착 장치 안에서 세정할 수 있어, 마스크 홀더나 증착 마스크를 재이용하는 것을 용이하게 할 수 있다.

또한, 청구항 23 기재의 발명에서는, 교환실에, 재료 회수 기구를 구비함으로써, 재료를 회수하여 재이용할 수 있고, 예컨대 추가로 청구항 11 기재의 발명과 같이 마스크 홀더의 리브부의 형상은 증발원측을 크게 함으로써, 이 마스크 홀더의 증발원측 단부에 재료가 부착되어 박리·회수가 한층 더 간이해진다.

또한, 청구항 24 기재의 발명에서는, 복수 병설하는 증발구부로부터의 증발 입자가 기판 상에 중첩됨으로써 증착 레이트가 높아져, 생산성이 높은 증착 장치가 된다.

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또한, 청구항 25 기재의 발명에서는, 제2 증착 마스크를 마련함으로써, 증발원으로부터의 복사열의 입사를 제1 증착 마스크로 억제한 후에, 제2 증착 마스크의 개구 패턴으로 성막할 수 있기 때문에, 제2 증착 마스크의 온도 상승을 억제하면서 한층 더 고정밀도의 증착을 행할 수 있다.

또한, 청구항 26 기재의 발명에서는, 한층 더 확실하게 음영을 방지할 수 있어 고정밀도의 증착을 행할 수 있는 증착 장치가 된다.

또한, 청구항 27 기재의 발명에서는, 증착 마스크와 이것에 접합하는 제한용 개구부를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더와, 경우에 따라서는 이것에 마련한 온도 제어 기구에 의해 증착 마스크의 온도 상승을 억제하여 온도를 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 이 증착 마스크와 기판 사이에 마련하는 제2 증착 마스크는, 추가로 온도 상승하기 어려워지므로, 선팽창계수가 큰 재료로 형성할 수 있다.

또한, 청구항 28 기재의 발명에서는, 제2 마스크는, 전기 주조로 형성하면 고정밀도인 마스크 개구부를 마련할 수 있고, 이에 의해 한층 더 정밀도가 높은 패턴을 성막할 수 있는 증착 장치가 된다.

또한, 청구항 29 기재의 발명에서는, 제1 증착 마스크의 개구부 간격을 넓힘으로써, 제1 마스크 개구부로부터 입사하는 복사열을 감소시킬 수 있고, 제2 마스크의 열팽창을 한층 더 억제할 수 있다. 또한, 제1 증착 마스크의 개구 간격을 동일하게 하여도, 제2 마스크 개구 폭은 좁게 함으로써, 고세밀한 성막 패턴을 증착할 수 있다.

또한, 청구항 30 기재의 발명에서는, 유기 재료의 증발 장치가 되고, 한층 더 실용성이 우수하다. 또한, 청구항 31 기재의 발명에서는, 상기 작용·효과를 발휘하는 우수한 증착 방법이 된다.

도 1은 본 실시예의 주요부의 단면을 취한 개략 설명 정면도이다.
도 2는 본 실시예의 증발원의 설명 사시도이다.
도 3은 본 실시예의 증발원의 다른 예를 도시하는 설명 사시도이다.
도 4는 본 실시예의 도입부를 가로로 긴 확산부 안에 배치한 증발원의 증발구부의 개구 폭을 좁힘으로써 증착막의 음영을 억제할 수 있고, 또한 이에 의해 갭을 크게 취할 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 실시예의 주요부의 단면을 취한 설명 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 증발구부가 Y축 방향으로 긴 슬릿과 그렇지 않은 경우의 Y축 방향의 막 두께 분포의 차이를 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 실시예의 증착 마스크의 확대 설명 평면도이다.
도 8은 본 실시예의 증착 마스크의 다른 예를 도시하는 확대 설명 평면도이다.
도 9는 본 실시예의 어느 위치(x)에서의 증발 입자의 비산 각도(θ)를 도시하는 설명도이다.
도 10은 본 실시예의 막 두께 분포가 코사인 법칙에 기초하는 분포가 되고 이에 따라 마스크 개구부의 마스크 개구 길이를 중앙부로부터 가로 방향으로 멀어질수록 길게 보정 설정하는 것을 도시하는 그래프이다.
도 11은 본 실시예의 막 두께 보정판의 확대 설명 평면도이다.
도 12는 본 실시예의 증착 마스크의 마스크 개구부의 가로 방향의 형성 피치를 성막 패턴 피치보다 약간 좁게 하는 것을 도시하는 설명도이다.
도 13은 본 실시예의 증착 마스크의 마스크 개구부의 가로 방향의 개구 폭을 성막 패턴 폭보다 조금 넓게 하는 것을 도시하는 설명도이다.
도 14는 본 실시예의 마스크 홀더의 제한용 개구부간의 리브부의 마스크 부착 지지면을 넓게 취할 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 15는 제2 실시예의 복수의 증발구부로부터의 증발 입자가 기판 상에 중첩되어 증착하는 경우를 도시하는 설명도이다.
도 16은 제3 실시예의 제한용 개구부 안에 홀수개의 증발구부를 배치하고, 마스크 개구부의 수를 줄일 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 17은 제3 실시예의 제한용 개구부 안에 짝수개의 증발구부를 배치하고, 마스크 개구부의 수를 줄일 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 18은 도 16에 도시한 제3 실시예의 제한용 개구부 안에 홀수개의 증발구부를 배치한 구성으로, 마스크 개구부의 간격을 1/2로 하면, 성막 패턴 간격도 1/2로 할 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 19는 제3 실시예의 마스크 개구부의 수를 줄인 마스크 개구부 사이에 매체로나 히트 파이프를 배치하는 것을 도시하는 설명도이다.
도 20은 도 19에 도시하는 매체로 또는 히트 파이프와 증착 마스크와의 접촉 면적을 증대할 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 21은 제3 실시예의 마스크 개구부의 수를 줄임으로써 마스크 부착 지지면을 넓힐 수 있는 것을 도시하는 설명도이다.
도 22는 제4 실시예(제2 증착 마스크를 마련한 실시예)의 제한용 개구부 안의 제1 증착 마스크와 제2 증착 마스크의 마스크 개구부수가 동일하고, 형성 간격이 상이한 설명도이다.
도 23은 제4 실시예(제2 증착 마스크를 마련한 실시예)의 제한용 개구부 안에 증발구부를 3개 배치한 설명도이다.

적합하게 생각하는 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 본 발명의 작용을 나타내어 간단히 설명한다.

도 1에서, 증발원(1)으로부터 증발된 성막 재료는, 비산 제한부로서 구성된 마스크 홀더(6)의 제한용 개구부(5)를 통과하고, 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)를 통해 기판(4) 상에 퇴적하며, 이 증착 마스크(2)에 의해 정해진 성막 패턴의 증착막이 기판(4) 상에 형성된다.

이때, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2)를 이격 상태로 배치하고, 이 기판(4)을, 상기 증착 마스크(2)나 상기 증발원(1)에 대하여 이 이격 상태를 유지한 채 상대 이동 가능하게 구성하며, 이 기판(4)을 상대 이동시키는 것에 의해, 증착 마스크(2) 자체보다 넓은 범위에 이 증착 마스크(2)에 의해 정해지는 성막 패턴의 증착막이 기판(4) 상에 형성된다.

또한, 이 증착 마스크(2)와 증발원(1)과의 사이에, 증발원(1)으로부터 증발된 성막 재료의 증발 입자의 비산 방향을 제한하는 상기 제한용 개구부(5)를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더(6)를 마련하여, 제한용 개구부(5)에 의해 인접하거나 또는 떨어진 위치의 증발구부(8)로부터의 증발 입자를 통과시키지 않고 증착 마스크(2)와 기판(4)이 이격 상태에 있어도 성막 패턴의 중복을 방지하고 있다.

또한 추가로 이 비산 제한부를 구성하는 마스크 홀더(6)에 증착 마스크(2)를 접합시켜 부설한 구성으로 했기 때문에, 상기 증발원(1)으로부터의 열의 입사가 억제되어 마스크 홀더(6)나 증착 마스크(2)의 온도 상승이 억제되고, 또한 증착 마스크(2)가 기판(4)과 이격 상태여도 이 마스크 홀더(6)와 접합해 있음으로써 증착 마스크(2)의 열은 마스크 홀더(6)에 전도되기 때문에 증착 마스크(2)를 일정한 온도로 유지하는 온도 유지 기능이 향상된다.

또한, 추가로 예컨대 필요에 따라 이 마스크 홀더(6)와 증착 마스크(2) 중 적어도 한쪽에 증착 마스크(2)의 온도를 유지하는 온도 제어 기구를 마련치하면, 한층 더 상기 마스크 홀더(6)나 증착 마스크(2)의 온도 상승이 억제되어, 한층 더 증착 마스크(2)를 일정한 온도로 유지하는 온도 유지 기능이 향상된다.

따라서, 이 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더(6)는, 증발 입자의 비산 방향의 제한 기능과 동시에 온도 유지 기능도 하여, 증착 마스크(2)의 온도 상승을 억제할 수 있어 증착 마스크(2)를 일정한 온도로 유지하며, 열에 의한 증착 마스크(2)의 뒤틀림도 생기기 어렵게 된다.

따라서, 기판(4)을, 증착 마스크(2), 이 증착 마스크(2)를 부설한 마스크 홀더(6) 및 증발원(1)에 대하여 이 증착 마스크(2)와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동시킴으로써, 증착 마스크(2)에 의한 상기 성막 패턴의 증착막을 이 상대 이동 방향으로 연속시켜 형성하고, 기판(4)보다 작은 증착 마스크(2)로도 광범위하게 증착막이 형성되며, 인접하거나 또는 떨어진 위치의 증발구부(8)로부터의 입사에 의한 성막 패턴의 중복도, 열에 의한 뒤틀림 등도 충분히 억제되어 고정밀도의 증착을 행할 수 있는 증착 장치가 된다.

또한, 증발원(1)의 증발구부(8)의 개구 폭(φx)을 좁힘으로써, 성막 패턴의 음영(SH)(증착막의 측단부 경사 부분의 돌출량)을 한층 더 억제할 수 있고, 또한 증발구부(8)의 개구 길이를 상대 이동 방향으로 길게 함으로써 증발 레이트를 높일 수 있게 된다.

실시예 1

본 발명의 구체적인 실시예 1에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 개략 장치의 전체도이다.

본 실시예는, 감압 분위기로 하는 증착실(7) 안[예컨대 진공 챔버(7) 안]에, 성막 재료(예컨대, 유기 EL 디바이스 제조를 위한 유기 재료)를 수용한 증발원(1)과, 이 증발원(1)의 복수 병설한 증발구부(8)로부터 증발하는 상기 성막 재료의 증발 입자가 통과하는 마스크 개구부(3)를 마련한 증착 마스크(2)를 배치하고, 이 증착 마스크와 이격 상태로 위치를 맞추는 기판(4)에, 상기 복수의 증발구부(8)로부터 비산하는 증발 입자가 상기 마스크 개구부(3)를 통과하여 퇴적하며, 이 증착 마스크(2)에 의해 정해지는 성막 패턴의 증착막이 이 기판(4) 상에 형성되도록 구성하고, 이 기판(4)과 증발원(1)과의 사이에, 인접하거나 또는 떨어진 위치의 증발구부(8)로부터의 증발 입자를 통과시키지 않도록 하는 제한용 개구부(5)를 마련한 비산 제한부를 구성하는 마스크 홀더(6)를 배치하고, 이 마스크 홀더(6)에 기판(4)과 이격 상태로 배치하는 상기 증착 마스크(2)를 접합시켜 부설하며, 기판(4)을, 증착 마스크(2)를 부설한 마스크 홀더(6) 및 증발원(1)에 대하여, 증착 마스크(2)와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동 가능하게 구성하고, 이 상대 이동 방향에 의해 증착 마스크(2)보다 넓은 범위에 이 증착 마스크(2)에 의해 정해지는 성막 패턴의 증착막이 기판(4) 상에 연속하여 형성되도록 구성하고 있다.

즉, 복수의 증발구부(8)로부터의 증발 입자에 의해 증착하는 구성으로서, 대면적의 기판(4)에 증착할 수 있도록 하고, 제한용 개구부(5)에 의해 인접하거나 또는 떨어진 위치의 증발구부(8)로부터의 입사를 방지하여 증착 마스크(2)와 기판(4)이 이격 상태에 있어도 성막 패턴의 중복도 방지되도록 구성하고 있다.

또한 본 실시예에서는, 복수의 증발원(1)을 병설하고 각 증발구부(8)를 병설하여도 좋지만, 하나의 가로로 긴 증발원(1)에 복수의 증발구부(8)를 병설한 구성으로 하고, 상기 성막 재료가 가열하는 증발 입자 발생부(26)와, 이 증발 입자 발생부(26)로부터 발생한 상기 증발 입자를 확산시켜 압력을 균일화하는 가로로 긴 확산부(27)로 상기 증발원(1)을 구성하며, 이 가로로 긴 확산부(27)에 상기 증발구부(8)를 상기 가로 방향으로 복수 병설하고 있다. 더 설명하면, 예컨대 자동 도가니 교환 기구에 의해 교환 가능한 증발 입자 발생부(26)[도가니(26)]에 성막 재료를 수납하고, 이 도가니(26)에서 가열되어 증발한 증발 입자를 일단 정류(停留)시켜 압력을 균일화하는 가로로 긴 모양의 상기 가로로 긴 확산부(27)를 마련하며, 이 가로로 긴 확산부(27)의 상부에, 상대 이동 방향으로 길고 이것과 직교하는 가로 방향으로 전술한 바와 같이 폭이 좁은 슬릿형 개구부를 다수 가로 방향을 따라 병설하여 상기 증발구부(8)를 다수 배치하고 있다.

또한, 가로 방향으로 병설하는 각 증발구부(8)를, 상기 증발원(1)의 상기 가로로 긴 확산부(27)에 돌출된 도입부(28)의 선단에 마련하고, 가로로 긴 확산부(27)의 주위 또는 도입부(28) 사이에, 증발원(1)의 열을 차단하는 열 차단부(19)를 배치하고 있다.

이 열 차단부(19)는, 열을 차폐하는 것이면 좋지만, 본 실시예는 냉각판(9D)을 채용하고, 냉각 매체를 공급하는 매체로를 가지며, 냉각 매체가 증발원(1)으로부터의 열을 빼앗으면서 매체로를 통과하고, 이 열을 교환하는 열 교환부(20D)를 마련하여, 열 차폐 효과를 높이고 있다.

또한, 증착 마스크(2)나 마스크 홀더(6)에는 성막중에 증발 입자가 잇달아 부착되어, 장시간 사용하면 성막 패턴에 영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 진공 챔버(7)에 도시되지 않는 게이트 밸브를 통해 교환실(16)[예컨대 교환용 챔버(16)]을 병설하고, 진공 챔버(7)로부터 증착 마스크(2)를 부설한 마스크 홀더(6)를 취출 가능하게 구성함으로써, 마스크 홀더(6)의 반출입이 용이해지며, 마스크 홀더(6)의 교환에 수반되는 성막 공정의 정지 시간이 짧아져, 증착 장치의 가동률이 향상된다. 또한, 상기 교환용 챔버(16)에는, 증착 마스크(2) 부설 마스크 홀더(6)의 세정 기구를 구비하고, 부착된 성막 재료를 박리시켜, 재료 회수 기구(17)로 상기 성막 재료를 회수하여 재이용하고, 성막 재료 박리 후의 증착 마스크(2) 부설 마스크 홀더(6)의 표면에 남은 성막 재료나 파티클을 제거하기 위해 세정한다. 또한, 증착 마스크(2) 부설 마스크 홀더(6)는, 부착된 성막 재료를 박리·회수하지 않고, 세정 기구로 세정하도록 구성하여도 좋고, 증착 마스크(2) 부설 마스크 홀더(6) 자체를 회수하여 교환하도록 하여도 좋다.

또한, 본 실시예는, 기판(4)을 투명성 기판(4)으로 하여 플라스틱 필름을 사용하고, 이 플라스틱 필름(4) 상에 음극과, 유기 물질로 이루어지는 복수의 발광층과, 양극층을 마련한 유기 EL 디스플레이를 롤투롤 방식으로 제조하는 방법에 있어서, 진공 증착 방식으로 발광층을 증착하는 경우에도 유효하다.

도 2는, 증발원(1)의 사시도이다.

증발원(1)은, 가로로 긴 확산부(27)에 돌출 형성된 도입부(28)를 선단부에 설치하고 있다. 증발 입자가 분출하는 증발구부(8)의 개구 면적에 대하여, 가로로 긴 확산부(27)의 체적을 충분히 크게 함으로써, 도가니(26)에서 가열된 증발 입자가, 가로로 긴 확산부(27)에서 확산되어 압력이 균일하게 되는 것에 의해, 각 증발구부(8)로부터의 증발 입자가 분출하는 분출 압력이 균일해진다.

또한, 각 증발구부(8)의 기판(4)측을 향해 돌출되는 도입부(28)의 돌출 길이를, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 이 도입부(28)의 폭 길이보다 길게 함으로써, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에 대한 증발 입자의 지향성을 높이는 동시에, 기판(4)과의 상대 이동 방향으로는 증발구부(8)의 개구를 넓게 형성함으로써, 증발 레이트가 높아지고 생산성이 높은 증착 장치가 된다.

또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 도입부(28)를 가로로 긴 확산부(27) 안에 배치하도록 구성하여도 좋고, 이때, 열 차단부(19)에 증발 재료가 부착되어 버리기 때문에, 증발구부(8) 사이에는 열 차단부(19)를 배치하지 않는 편이 바람직하다.

또한, 상기 증발구부(8)의 개구 형상의 내각(R)의 값이 크면, 코너 부분으로부터의 증발 입자의 발생이 감소하고, 증발 레이트가 저하되기 때문에, 상기 증발구부(8)의 개구 형상의 내각(R)의 값은 작은 편이 바람직하다.

구체적으로는, 증발구부(8)의 기판(4)과 상대 이동 방향의 길이(φy)를 30 ㎜, 기판(4)과 직교하는 가로 방향의 길이(φx)를 2 ㎜로 한 경우, 내각(R)이 없는 증발구부(8)와 내각(R)이 1 ㎜인 증발구부의 것과 비교하였다. 증발 레이트는 증발구부(8)의 개구 면적에 대략 비례하기 때문에, 개구 면적으로 비교하면, 내각(R)이 없는 쪽에서는, 개구 면적이 60 ㎟가 되고, 내각(R)이 1 ㎜인 것에서는, (56+π)㎟가 되며, 약 1.4% 증발 레이트가 저하된다.

또한, 기판(4)과 증착 마스크(2)를 이격 상태로 배치하고, 성막하는 경우, 도 4에 도시하는 바와 같이 증착막의 양측단부의 경사 부분인 음영(SH)이 생긴다. 기판(4)과 증착 마스크(2) 사이의 갭을 G, 증발구부(8)의 상기 가로 방향의 개구 폭을 φx, 이 증발구부(8)와 증착 마스크(2) 사이의 거리를 TS로 하면, 하기의 식 (1)로 표시되고, 이 음영(SH)이 인접하는 증착막과의 간격(PP)에 도달하지 않도록, 증발구부(8)의 개구 폭(φx)을 작게 설정하고 갭 G를 크게 설정할 수 있도록 구성하고 있다.

[수학식 4]

구체적으로는, 음영(SH)을 0.03 ㎜ 이하로 설정하고, 상기 TS를 100 ㎜~300 ㎜로 하며, 상기 φx를 0.5 ㎜~3 ㎜로 설정하면, 갭 G를 1 ㎜ 이상 확보할 수 있다.

예컨대 상기 TS를 100 ㎜로 상기 φx를 3 ㎜로 하면, 갭 G는 1 ㎜가 되고, 또한 상기 TS를 100 ㎜로 상기 φx를 0.6 ㎜까지 작게 하면, 갭 G를 5 ㎜ 확보할 수 있다. 또한 상기 TS를 300 ㎜로 하고, 상기 φx를 3 ㎜, 갭 G를 1 ㎜로 하면, 음영(SH)을 0.01 ㎜까지 작게 할 수 있고, 보다 고세밀한 성막 패턴에 대응할 수 있도록 하여도 좋다.

또한, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 폭이 좁은 증발구부(8)를 갖는 증발원(1)을, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 복수 병설하면, 기판(4)과 증착 마스크(2)가 이격 상태로 증착하여도, 음영을 억제하면서 증발 레이트를 높일 수 있지만, 성막 패턴의 위치 어긋남이 각 증발구부(8) 각각의 위치 어긋남의 총합이 되고, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 배치하는 증발원(1)의 증발구부(8)의 수는 최소한으로 하는 편이 좋다.

이 때문에, 본 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 배치하는 증발구부(8)는 하나로 하고, 상기 증발구부(8)는, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향으로 길고 이것과 직교하는 가로 방향으로 폭이 좁은 슬릿형으로 하는 구성으로 되어 있다.

구체적으로는, 반송 성막시의 막 두께(Å)는, 증착 레이트(Å/s)/이동 속도(㎜/s)×증착 마스크 슬릿 길이(㎜)로 표시된다. 증발구부(8)의 상기 가로 방향의 개구 폭(φx)을 1 ㎜로 하고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 기판(4)의 상대 이동 방향의 길이(φy)의 길이가 1 ㎜[도 5의 (a)]와 60 ㎜[도 5의 (b)]로 성막되는 경우를 비교하였다. 증발구부(8)로부터 증발하여, 기판(4) 상에 증착된 막 두께 분포가 코사인 법칙의 cosθ의 20승에 근사한 분포가 되는 것으로 한다. 증발구부(8)의 대향하는 위치에서의 증착 레이트를 1Å/s, 이동 속도를 1 ㎜/s, 증착 마스크 슬릿의 길이를 100 ㎜로 하면, 반송 성막 후의 막 두께는, φy가 1 ㎜인 경우[도 5의 (a)]에서는, 약 83.3Å이 되고, 예컨대 증착막의 목표막 두께를 400Å으로 하면, 이동 속도가 약 0.21 ㎜/s가 된다.

그러나, φy가 60 ㎜인 경우[도 5의 (b)]에서는, 증발구부(8)의 φy가 [도 5의 (a)]와 비교하여 60배가 되기 때문에, 기판(4) 상의 어느 지점(a, b)에 증착되는 증발 입자의 입사각(θb)은 θa의 60배가 된다. 따라서, 마찬가지로 목표막 두께를 400Å으로 하면, 이동 속도도 60배인 약 12.5 ㎜/s가 되어 생산성이 향상된다.

단, 엄밀히 말하면, φy가 60 ㎜인 경우의 성막 유효 범위내의 증착 레이트는 φy가 1 ㎜의 60배가 아니라, φy의 중심으로부터 좌우 대칭으로 끝에 갈수록 증발구부(8)로부터 분출하여, 제한용 개구부(5) 공간을 비산하는 증발 입자수가 중심부와 비교하여 감소하기 때문에, 증발 레이트는 저하된다. 구체적으로 말하면, 도 5의 (a)의 증발구부(8)의 c지점으로부터 분출하는 증발 입자가 기판(4) 상의 a 지점에 증착되는 증발 레이트 쪽이, 도 5의 (b)의 증발구부(8)의 d 지점으로부터 분출하는 증발 입자가 기판(4) 상의 a 지점과 마찬가지로 b 지점에 증착되는 증착 레이트보다 높아진다. 따라서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 성막 유효 범위내의 막 두께 분포는, (b)쪽이 넓어진다.

구체적으로는, φy가 60 ㎜인 경우와 φy가 1 ㎜의 60배일 때의 막 두께를 비교하면, 증착 레이트, 이동 속도, 증착 마스크 슬릿의 길이가 동일한 경우에서는, φy가 60 ㎜인 쪽이 막 두께가 약 4.1% 얇게 된다.

또한, 본 실시예의 상기 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)는, 도 7, 도 8에 도시하는 바와 같이 상기 기판(4)의 상기 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 다수 병설한 구성으로 하고, 이 각 마스크 개구부(3)는, 상기 상대 이동 방향으로 긴 슬릿형으로 형성하거나 또는 개구부를 상기 상대 이동 방향으로 복수 병설하여, 이 상대 이동 방향의 토탈 개구 길이를 가로 방향의 개구 길이보다 길게 형성하고 있다.

즉, 증착 마스크(2)의 각 열의 마스크 개구부(3)는, 상대 이동 방향으로 긴 슬릿형 개구부로 하여도 좋고, 증착 마스크(2)의 강성을 높이기 위해, 이 마스크 개구부(3)는 상대 이동 방향으로 긴 슬릿 구멍 또는 작은 구멍 등의 작은 개구부를 이 방향으로 점재(點在)시켜 토탈 개구 길이(종합 개구 면적)를 넓게 확보하여도 좋다.

또한, 증착 마스크(2)의 개구 슬릿 또는 토탈 개구 길이가 중앙부로부터 가로 방향으로 멀어질수록 길어지도록 설정하여, 중앙부로부터 멀어질수록 증착 레이트가 낮아지지만, 증착막의 막 두께가 일정해지도록 설정하고 있다.

예컨대, 도 9, 도 10에 도시하는 바와 같이, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향(X축 방향)의 어느 위치(x)에서의 증발 입자의 비산 각도를 θ로 하면, x의 위치에서는 코사인 법칙(cosθ)에 누승 계수(n)를 곱한 근사 분포가 되고, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향(Y축 방향)의 막 두께 분포를 감안하여, 상기 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 형성 길이가 중앙부를 경계로 좌우 대칭으로 길게 변화해 가도록 설정하고 있다.

구체적으로는, 증발구부(8)의 치수가, 예컨대 증발구부 개구 폭(φx)이 1 ㎜, 증발구부 슬릿 길이(φy)가 60 ㎜가 되고, 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 막 두께 분포가 cosθ의 20승에 근사한 분포가 되는 것으로 하면, 도 8에 도시한 막 두께 분포가 된다. 증발 입자의 증착 마스크(2)에의 입사각이 커지면, 전술한 오차의 영향이 커지기 때문에, 막 두께가 중심의 8할까지 얇아지는 위치까지 성막에 사용하면, X축 방향의 -30~+30의 폭 60 ㎜가 하나의 노즐로 성막하는 성막 유효 범위이다. 증발구부 개구 중심에 대향하는 마스크 위치에서의 기판(4)의 상대 이동 방향의 형성 길이를 100 ㎜로 하면, 성막 유효 범위의 양단부인 -30, +30의 위치에서의 증착 마스크 개구 길이는 약 146 ㎜가 되고, 도 10에 도시하는 바와 같이 중심으로부터 양단부로 멀어질수록 좌우 대칭으로 마스크 개구 길이가 길어진다.

또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 기판(4)과 증착 마스크(2)가 이격되어 있는 갭 G를 이용하여, 막 두께 보정판(29)을 증착 마스크(2)의 기판(4)측에 배치함으로써, 증착 마스크(2)를 마스크 홀더(6)에 접합한 후, 추가로 막 두께 보정이 필요하게 된 경우라도, 증착 마스크(2)를 바꿔 붙이지 않고, 증착막의 막 두께를 보정할 수 있다. 마찬가지로 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)를, 좌우 양단부로 멀어질수록 기판(4)의 상대 이동 방향으로 긴 슬릿형으로 하지 않고, 동일한 슬릿으로 하며, 도 11에 도시하는 바와 같이 소정 범위에 개구부를 마련하고 그 이외를 폐색하는 막 두께 보정판(29)으로 보정하여 도 10에 도시하는 슬릿 개구 길이로 하도록 하여도 좋다.

또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 기판(4)에 증착되는 성막 패턴을 결정하는 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 형성 피치를, 상기 증착막의 성막 패턴의 피치보다, 기판(4)과 증착 마스크(2) 사이의 갭 G의 대소 및 증발구부(8)와 증착 마스크(2)까지의 거리 TS의 대소에 따른 상위분(相違分)만큼 좁게 설정하고 있다.

구체적으로는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 증발원의 증발구부 개구 중심에 대향하는 마스크 위치로부터 마스크 개구 중심까지의 거리(MPx)는, 증발구부 개구 중심에 대향하는 기판 위치로부터 성막 패턴 중심까지의 거리(Px)에 α/(1+α)를 곱한 만큼(이때 α=TS/G) 작아진다.

따라서, 예컨대 상기 거리 TS를 100 ㎜, 상기 갭 G를 1 ㎜로 하면, 상기 α는 100이 되고, α/(1+α)는 약 0.99가 된다. 따라서, 예컨대 Px를 10 ㎜로 하면, MPx는 9.9 ㎜가 되고, MPx는 Px보다 작은 값이 된다.

즉, 기판(4)과 증착 마스크(2)가 이격되어 있기 때문에, 기판(4)과 증착 마스크(2)의 갭 G의 대소 및 증발구부(8)와 증착 마스크(2)까지의 거리 TS의 대소에 따라, 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)를 통과하여 기판(4) 상에 퇴적하는 증착막의 위치는 가로 방향으로 어긋나지만, 이 어긋남량을 고려하여, 증착 마스크(2)의 개구 피치를, 성막 패턴보다 좁게 설정함으로써, 성막 패턴 위치 정밀도가 높은 증착막을 형성할 수 있는 것이 된다.

또한, 마찬가지로, 도 13에 도시하는 바와 같이 증착 마스크 개구 폭(Mx)은, 증발구부(8)의 개구 폭(φx)이 이 마스크 개구 폭(Mx)보다 큰 경우, 기판(4)과 증착 마스크(2)의 갭 G의 대소 및 증발구부(8)와 증착 마스크(2)까지의 거리 TS의 대소에 따른 상위분만큼 넓어진다. 구체적으로는, 마스크 개구 폭(Mx)은 [φx+αP/(1+α)]로 표시된다(이때 α=TS/G).

예컨대 증착 패턴 폭(P)을 0.1 ㎜, TS를 100 ㎜, φx를 1 ㎜로 한 경우, 마스크 개구 폭(Mx)은, G가 3 ㎜에서는 약 0.126 ㎜, G가 5 ㎜에서는 약 0.143 ㎜가 되고, 증착 패턴 폭(P)보다 넓어진다.

또한, 본 실시예에서는, 기판(4)의 상대 이동 방향으로 연장되는 리브부(24)를 마련하고, 이 리브부(24)의 기판(4)측 선단면에, 각 제한용 개구부(5)에 마련하는 증착 마스크(2)를 지지하여 접합하는 마스크 부착 지지면(23)을 마련하고 있다. 예컨대 도 14에 도시하는 바와 같이, 발광층의 R 화소를 증착하는 경우는, 그 외의 G, B 화소 폭과 그 간격만큼 마스크 부착 지지면(23)을 마련할 수 있고, 기판(4)과 증착 마스크(2)의 갭 G가 이격되어 있음으로써, 넓게 확보할 수 있다. 구체적으로는, 기판(4)과 증착 마스크(2)가 밀착되어 있는 구성에서의 마스크 부착 지지면(23)은, RGB 화소 증착을 위한 증착막 간격(PP)과 증착 패턴 폭(P)을 이용하여, 2P+3PP로 표시된다. 추가로 갭 G를 가짐으로써, 증발구부(8)와 대향하는 기판(4) 중심에서 봤을 때, 증착 패턴의 최단부의 위치와 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 최단부의 위치와의 차(A)가 생긴다. A는 G(Px+P/2-φx/2)/(TS+G)로 표시되고, 마스크 부착 지지면(23)은, 기판(4)과 증착 마스크(2)가 밀착되어 있는 경우와 비교하여 2A만큼 넓어진다.

더 구체적으로 설명하면, 예컨대 증착 패턴 폭(P)을 0.1 ㎜, 증착막 간격(PP)을 0.05 ㎜로 한 경우, 기판(4)과 증착 마스크(2)가 밀착되어 있는 경우의 마스크 부착 지지면(23)은 0.35 ㎜가 된다. 그러나, 본 실시예의 기판(4)과 증착 마스크(2)가 이격 상태에 있는 경우에서는, 예컨대 상기 TS를 200 ㎜, 상기 φx를 1 ㎜, 상기 Px를 30 ㎜로 하면, 마스크 부착 지지면(23)은 갭 G가 1 ㎜에서는 약 0.64 ㎜, 갭 G가 5 ㎜에서는 약 1.79 ㎜가 되고, 증착 마스크(2)를 중첩하여 스폿 용접하는 면적을 충분히 확보할 수 있다.

실시예 2

본 발명의 구체적인 실시예 2에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 제한용 개구부(5)마다 복수의 증발구부(8)를 병설하고, 복수의 증발구부(8)로부터의 증발 입자가 기판(4) 상에 중첩됨으로써 증착 레이트를 높일 수 있다.

구체적으로는, 제한용 개구부(5)마다 3개의 증발구부(8)가 배치된 구성의 경우, 중앙의 증발구부(8)로부터 증발한 증발 입자는, 마스크 개구부(3)를 통과하여 기판(4) 상에 퇴적하고, 인접하는 증발구부(8)로부터 증발한 증발 입자가, 인접하는 마스크 개구부(3)를 통과하여 상기 기판(4) 상의 같은 위치에 퇴적한다. 증발구부(8)를 복수 병설하는 만큼, 기판(4) 상에 중첩되는 양이 많아져 증착 레이트가 높아진다.

또한, 상기 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 3개 병설하는 증발구부(8)의 배치 위치 정밀도가 양호한 경우는, 증착 레이트는 동일하게 되지만, 각 증발구부(8)의 개구 폭(φx)을 1/3로 함으로써 증착막의 음영(SH)을 한층 더 억제하는 구성으로 하여도 좋다.

증착막이 기판(4) 상에서 중첩되기 위한 증발구부(8)의 간격은 다음 식 (5)에 의해 결정된다.

[수학식 5]

(Pφx=증발구부의 간격, PMx=증착 마스크의 마스크 개구부의 간격, G=기판과 증착 마스크의 거리, TS=증발구부와 증착 마스크의 거리)

구체적으로는, PMx를 0.5 ㎜, G를 4 ㎜, TS를 200 ㎜로 하면, Pφx는 25.5 ㎜가 된다.

실시예 3

본 발명의 구체적인 실시예 3에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.

제한용 개구부(5)에 대향 상태로 배치하는 증발구부(8)를 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설함으로써, 복수의 증발구부(8)로부터 증발한 증발 입자는 하나의 마스크 개구부(3)를 통과하여, 등간격의 성막 패턴에 증착할 수 있으므로, 성막 패턴을 결정하는 마스크 개구부(3)의 수를 줄이고, 마스크 개구부(3)의 피치를 넓힐 수 있기 때문에, 증착재 마스킹 부위의 폭을 넓힐 수 있어, 증착 마스크(2)의 기계적 강도가 증대되고, 세정시의 마스크의 파괴나 유착을 방지할 수 있으며, 마스크 부착 지지면(23)을 넓게 확보할 수 있기 때문에, 증착 마스크(2)와 마스크 홀더(6)의 접합을 보다 강고히 행할 수 있다.

구체적으로 말하면, 도 16에 도시하는 바와 같이, 제한용 개구부(5) 안에 대향 상태로 배치하는 증발구부(8)가 홀수(3)개인 경우라도, 도 17에 도시하는 바와 같이, 제한용 개구부(5) 안에 대향 상태로 배치하는 증발구부(8)가 짝수(2)개인 경우라도, 제한용 개구부(5) 안의 마스크 개구부(3)의 간격이 균등하고, 제한용 개구부(5) 안의 성막 패턴수를 증발구부(8)의 수로 나눈 수로 마스크 개구부(3)의 수를 줄일 수 있다.

또한, 도 16에 도시한 제한용 개구부(5) 안에 대향 상태로 증발구부(8)가 홀수(3)개 배치되고, 제한용 개구부(5) 안의 성막 패턴수를 증발구부(8)의 수로 나눈 수로 마스크 개구부(3)의 수를 줄일 수 있는 구성에서는, 도 18에 도시하는 바와 같이, 마스크 개구부(3)의 간격을 1/2로 함으로써, 성막 패턴 간격도 1/2로 할 수 있어, 보다 고정밀도인 성막 패턴을 증착할 수 있게 된다.

또한, 도 19에 도시하는 바와 같이, 마스크 개구부(3)의 수를 줄였기 때문에, 마스크 개구부(3)가 있던 마스크 표면에도 매체로나 히트 파이프를 배치할 수 있게 되어, 증착 마스크(2)의 표면의 온도를 일정하게 유지하는 능력이 한층 더 향상되고, 또한 도 20에 도시하는 바와 같이, 매체를 또는 히트 파이프의 수를 늘리는 것이 아니라, 증착 마스크(2)와 접촉하는 표면적을 늘리는 것에 의해, 증착 마스크(2)의 온도를 일정하게 유지하도록 하여도 좋다. 또한, 마스크 홀더(6)에도 온도 제어 기구를 구비함으로써, 마스크 홀더(6)에 부설하고 있는 증착 마스크(2)의 온도를 한층 더 유지할 수 있도록 하여도 좋다.

복수의 증발구부(8)로부터 증발한 증발 입자가, 동일한 마스크 개구부(3)를 통과하여, 원하는 성막 피치로 증착하기 위한 증발구부(8)의 간격은 다음 식 (5)에 의해 결정된다.

[수학식 6]

구체적으로는, PMx를 0.5 ㎜, G를 4 ㎜, TS를 200 ㎜로 하면, Pφx는 25.5 ㎜가 되고, 증발구부(8)를 3개 배치하면, 마스크 개구부 피치가 3배가 되기 때문에, PMx는 1.5 ㎜가 된다.

또한, 도 21에 도시하는 바와 같이, 성막 패턴을 결정하는 마스크 개구부(3)의 수를 줄임으로써, 마스크 개구부의 간격을 넓힐 수 있기 때문에, 실시예 2에 도시한 성막 패턴을 기판(4) 상에 중첩시키는 경우나, 제한용 개구부(5)에 대향 상태로 배치하는 증발구부(8)를 하나 배치하는 경우와 비교하여, 맨 끝의 마스크 개구부(B)가 막히는 만큼 마스크 부착 지지면(23)을 크게 할 수 있다.

실시예 4

본 발명의 구체적인 실시예 4에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.

도 22에 도시하는 바와 같이, 상기 기판(4)과 상기 증착 마스크(2) 사이에, 제2 증착 마스크(10)를 기판(4)과 밀착하여 배치하고 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 증발원(1), 마스크 홀더(6) 및 제1 증착 마스크(2)가 제2 증착 마스크(10), 기판(4)과 상대 이동하는 구성으로 되어 있지만, 제2 증착 마스크(10)는 제1 증착 마스크(2)와 기판(4) 사이에 이격 상태로 배치되어 있어도 좋고, 증발원(1) 및 마스크 홀더(6)에 부설한 증착 마스크(2)와 기판(4)의 상대 이동에 있어서, 어느 상대 이동과 함께 하여도 좋다.

이 제2 증착 마스크(10)의 마스크 개구부(11)는, 상기 성막 패턴을 최종적으로 결정하는 배열로 하고, 이 제2 증착 마스크(10)보다 상기 증발원(1)측에 위치하는 상기 제1 증착 마스크(2)의 상기 마스크 개구부(3)의 폭은, 제2 증착 마스크(10)와 동일하거나 이것보다 폭이 넓어지도록 마련하고 있다. 또한, 제한용 개구부(5) 안의 제2 증착 마스크(10)의 마스크 개구부(11)의 형성 간격은, 제1 증착 마스크(2)의 마스크 개구부(3)의 형성 간격보다 넓게 형성되어 있다.

본 실시예에서는, 제2 증착 마스크(10)를 기판(4)과 밀착시켜 배치함으로써, 제1이 되는 상기 증착 마스크(2)에 의한 음영(SH)이 발생하지 않는다. 또한, 증발원(1)으로부터의 복사열과 증발 입자가 전도하는 열량은 제1 증착 마스크(2)에서 흡수되고, 이 제1 증착 마스크(2)로부터 방출되는 방사열이 제2 증착 마스크(10)에 전파되기 때문에, 제2 증착 마스크(10)에 입사하는 열량은 대폭 감소되어, 제2 증착 마스크(10)의 열팽창을 억제할 수 있다.

또한, 마스크 홀더(6)에 냉각 기구를 구비함으로써, 제1 증착 마스크(2)의 온도가 한층 더 상승하지 않도록 구성하여도 좋다.

따라서, 본 실시예에서는, 제1 증착 마스크(2)는, 증발원(1)으로부터의 열을 제2 증착 마스크(10)에 전파시키지 않도록 하고, 제2 마스크 개구부(11)에 입사하는 증착 패턴이 어긋나지 않도록 선팽창계수가 작은 인바재로 형성하며, 마스크 개구부(3)는 에칭 가공으로 형성한다. 제2 증착 마스크(10)는, 제1 증착 마스크(2)가 배치되어 있음으로써, 열량의 입사가 대폭 억제되기 때문에, 선팽창계수가 큰 니켈 등으로 형성하여도 열팽창하지 않고, 그 결과, 최종적으로 결정되는 성막 패턴의 증착막을 형성함으로써, 마스크 개구부(11)를 고정밀도로 형성할 수 있는 전기 주조법을 이용할 수 있다.

또한, 도 23에 도시하는 바와 같이, 제한용 개구부(5)마다 복수의 증발구부(8)를 병설하고, 복수의 증발구부(8)로부터의 증발 입자를 기판(4) 상에서 중첩시킴으로써 증착 레이트를 높일 수 있는 구성에서는, 제작 및 부착 정밀도나 증발원(1) 가열시의 열팽창 등이 원인으로, 기판(4)과 증착 마스크(2) 사이의 갭 G, 증발구부(8)와 증착 마스크(2) 사이의 거리 TS, 기판(4)의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 증발구부(8)끼리의 거리가 변화함으로써, 복수의 증발구부(8)로부터의 증발 입자를 정확히 기판(4) 상에 중첩할 수 없어, 성막 패턴이 넓어져 버리지만, 제2 증착 마스크(10)를 기판(4)과 밀착시켜 배치시킴으로써, 제2 마스크 개구부(11)의 성막 패턴이 형성되기 때문에, 전술한 위치 어긋남을 허용할 수 있는 증착 장치가 된다.

또한, 본 발명은, 실시예 1~4에 한정되는 것이 아니라, 각 구성 요건의 구체적 구성은 적절하게 설계할 수 있는 것이다.

Claims

증발원으로부터 증발된 성막 재료를, 증착 마스크의 마스크 개구부를 통해 기판 상에 퇴적하고, 이 증착 마스크에 의해 정해진 성막 패턴의 증착막이 기판 상에 형성되도록 구성한 증착 장치로서, 상기 증발원과 이 증발원에 대향 상태로 배치하는 상기 기판의 사이에, 상기 증발원으로부터 증발한 상기 성막 재료의 증발 입자의 비산 방향을 제한하는 제한용 개구부를 마련한 비산 제한부를 갖는 마스크 홀더를 배치하고, 이 마스크 홀더에 상기 기판과 이격 상태로 배치하는 상기 증착 마스크를 접합시켜 부설(付設)하며, 상기 기판을, 상기 증착 마스크를 부설한 상기 마스크 홀더 및 상기 증발원에 대하여, 상기 증착 마스크와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동가능하게 구성하고, 상기 증발원의 증발구부는, 상기 기판의 상대 이동 방향으로 길고 이것과 직교하는 가로 방향으로 폭이 좁은 슬릿형으로 하며, 상기 제한용 개구부에 대향 상태로 배치하는 상기 증발원의 상기 증발구부를 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하고, 이 복수 병설하는 증발구부의 간격을, 상기 기판과 상기 증착 마스크 사이의 갭 G 및 상기 증발구부와 상기 증착 마스크 사이의 거리 TS 및 상기 증착 마스크의 상기 마스크 개구부의 간격을 고려하여 설정함으로써, 상기 제한용 개구부 안의 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 마스크 개구부는, 동일한 제한용 개구부에 대향 상태로 배치되는 상기 증발구부의 수에 대응하게, 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 성막 패턴수보다 적고 균등한 간격으로 구성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 감압 분위기로 하는 증착실 안에, 상기 성막 재료를 수용한 상기 증발원과, 이 증발원의 상기 증발구부로부터 증발한 상기 성막 재료의 증발 입자가 통과하는 상기 마스크 개구부를 마련한 상기 증착 마스크를 배치하고, 상기 증발구부를 복수 병설하며, 상기 증착 마스크와 이격 상태로 위치를 맞추는 상기 기판에, 상기 복수의 증발구부로부터 비산하는 증발 입자가 상기 마스크 개구부를 통과하여 퇴적하고, 증착 마스크에 의해 정해지는 성막 패턴의 증착막이 상기 기판에 형성되도록 구성하며, 이 증발원과 이 증발원과 대향 상태로 배치하는 상기 기판의 사이에, 인접하거나 또는 떨어진 위치의 상기 증발구부로부터의 증발 입자를 통과시키지 않는 상기 제한용 개구부를 마련한 상기 비산 제한부를 구성하는 상기 마스크 홀더를 배치하고, 이 마스크 홀더에 상기 기판과 이격 상태로 배치하는 상기 증착 마스크를 부설하며, 상기 기판을, 상기 증착 마스크를 부설한 상기 마스크 홀더 및 상기 증발원에 대하여 이 증착 마스크와의 이격 상태를 유지한 채 상대 이동시키고, 이 상대 이동 방향으로 상기 증착 마스크의 상기 성막 패턴의 증착막을 연속시켜 상기 기판보다 작은 상기 증착 마스크로도 광범위하게 증착막이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판의 상대 이동 방향에 대하여 직교하는 가로 방향으로 상기 증발원의 상기 증발구부를 복수 병설하고, 상기 마스크 홀더에 마련하는 상기 비산 제한부의 상기 제한용 개구부를 상기 가로 방향을 따라 복수 병설하며, 상기 각 증발구부로부터 증발하는 증발 입자가, 대향하는 상기 제한용 개구부만을 통과하고 또한 이 제한용 개구부와 대향하는 상기 증착 마스크의 상기 마스크 개구부를 통해 상기 기판 상에 상기 성막 패턴의 증착막이 형성되며, 인접하거나 또는 떨어진 위치의 상기 증발구부로부터의 증발 입자는 부착 포착되도록 하여 상기 제한용 개구부에 의해 상기 증발 입자의 비산 방향이 제한되도록 구성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 마스크 홀더의 상기 기판측의 단부에, 상기 증착 마스크를 부설한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제4항에 있어서, 상기 마스크 홀더의 상기 기판측의 단부에, 상기 증착 마스크에 장력을 부여하여 팽팽하게 설치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제5항에 있어서, 상기 마스크 홀더는, 상기 기판의 상대 이동 방향으로 장력을 부여하여 상기 증착 마스크를 팽팽하게 설치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 증착 마스크는, 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수매로 분할한 구성으로 하고, 이 분할한 증착 마스크를 상기 마스크 홀더에 상기 가로 방향으로 병설 상태로 부설한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 증발원의 상기 증발구부를 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하고, 이 중 하나 또는 복수의 증발구부마다 각각 대향 상태로 상기 제한용 개구부를 마련한 상기 비산 제한부를 갖는 상기 마스크 홀더의 각 제한용 개구부를 덮도록, 상기 증착 마스크를 마스크 홀더의 상기 기판측의 단부에 부설한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 마스크 홀더는, 상기 기판의 상대 이동 방향으로 연장되고, 상기 증착 마스크를 마스크 홀더에 팽팽하게 설치할 때에 증착 마스크에 부여되는 장력에 의한 마스크 홀더의 변형을 막기 위해, 팽팽하게 설치하는 방향에서의 마스크 홀더의 강성을 향상시키는 리브부를, 상기 제한용 개구부 사이에 마련한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제9항에 있어서, 상기 마스크 홀더의 상기 제한용 개구부 사이에서, 상기 기판의 상대 이동 방향으로 연장되는 상기 리브부의 상기 기판측 선단면에, 상기 각 제한용 개구부에 마련하는 상기 증착 마스크를 지지하고 접합하는 마스크 부착 지지면을 마련한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 마스크 홀더는, 상기 제한용 개구부의 형상을, 상기 기판측의 개구 면적보다 상기 증발원측의 개구 면적이 작은 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 증착 마스크가 이격 상태로 증착하고, 이 증착 마스크에 의해 성막 패턴의 증착막이 기판에 형성될 때, 이 증착막의 측단부 경사 부분인 음영(SH)은, 상기 기판과 상기 증착 마스크 사이의 갭을 G, 상기 증발구부의 상기 가로 방향의 개구 폭을 φx, 이 증발구부와 상기 증착 마스크 사이의 거리를 TS로 하면, 하기의 식 (1)로 표시되고, 이 음영(SH)이 인접하는 증착막과의 간격(PP)에 도달하지 않도록, 상기 갭 G를 크게 설정하며, 상기 증발구부의 상기 개구 폭(φx)을 작게 설정한 구성으로 한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
[수학식 1]
제1항에 있어서, 상기 증발원은, 상기 증발된 성막 재료를 가열하는 증발 입자 발생부와, 이 증발 입자 발생부로부터 발생한 상기 증발 입자가 확산하고 압력을 균일화하는 가로로 긴 확산부와, 상기 가로로 긴 확산부에 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하는 상기 증발구부로 구성하고, 상기 증발원을 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 하나 또는 복수 병설한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제13항에 있어서, 상기 가로로 긴 확산부의 주위와 상기 증발구부의 주위 중 적어도 한쪽에, 상기 증발원의 열을 차단하는 열 차단부를 배치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제13항에 있어서, 상기 가로로 긴 확산부에서 확산한 증발 입자가, 상기 증발구부로부터 분출될 때에 지향성을 갖고 비산하는 도입부를, 상기 가로로 긴 확산부에 배치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제15항에 있어서, 상기 복수의 증발구부를 상기 도입부의 상기 기판측의 선단면에 마련하고, 이 도입부의 상기 기판측을 향한 도입 길이를, 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 도입부의 폭 길이보다 긴 구성으로 한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제15항에 있어서, 상기 도입부는, 상기 가로로 긴 확산부로부터 상기 기판측을 향해 돌출시켜 배치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 증착 마스크의 상기 마스크 개구부는, 상기 기판의 상기 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설한 구성으로 하고, 이 각 마스크 개구부는, 상기 상대 이동 방향으로 긴 슬릿형으로 형성하거나 또는 개구부를 상기 상대 이동 방향으로 복수 병설하며, 이 상대 이동 방향의 토탈 개구 길이를 상기 제한용 개구부의 중앙부에 비해 상기 가로 방향으로 멀어질수록 길어지도록 설정한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 증착 마스크의 상기 기판측에, 상기 마스크 개구부의 일부를 막고 상기 각 마스크 개구부의 개구 범위를 설정하는 막 두께 보정판을 배치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판에 증착되는 성막 패턴을 결정하는 상기 증착 마스크의 마스크 개구부의 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 형성 간격(Mpx)은, 상기 기판과 상기 증착 마스크 사이의 갭을 G, 상기 증착 마스크와 상기 증발구부 사이의 거리를 TS, 상기 성막 패턴의 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 형성 간격을 Px로 하면 하기의 식 (2)로 표시되고, 성막 패턴 형성 간격(Px)보다 좁게 설정하며, 상기 증착 마스크의 마스크 개구부의 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향에서의 개구 치수(Mx)는, 상기 기판과 상기 증착 마스크 사이의 갭을 G, 상기 증착 마스크와 상기 증발구부 사이의 거리를 TS, 상기 증착막의 성막 패턴에서의 성막 폭을 P로 하면 하기 식 (3)으로 표시되고, 상기 증착막의 성막 패턴 폭(P)보다 넓게 설정한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
[수학식 2]

[수학식 3]
제1항에 있어서, 교환실을 더 구비하고, 상기 증착 마스크가 부설된 상기 마스크 홀더는, 증착실과 상기 교환실에 왕복 가능하게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제21항에 있어서, 상기 교환실 안에, 상기 마스크 홀더와 마스크 홀더에 부설된 상기 증착 마스크 중 적어도 한쪽에 부착된 성막 재료를 세정하는 세정 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제21항에 있어서, 상기 교환실 안에, 상기 마스크 홀더와 마스크 홀더에 부설한 상기 증착 마스크 중 적어도 한쪽에 부착된 성막 재료를 회수하는 재료 회수 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 제한용 개구부에 대향 상태로 배치하는 상기 증발원의 상기 증발구부를 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향으로 복수 병설하고, 이 복수 병설하는 증발구부의 간격을, 상기 기판과 상기 증착 마스크 사이의 갭 G 및 상기 증발구부와 상기 증착 마스크 사이의 거리 TS 및 상기 증착 마스크의 상기 마스크 개구부의 간격을 고려하여 설정함으로써, 상기 마스크 개구부를 통과한 상기 증발구부로부터 증발한 증발 입자와, 인접하는 상기 마스크 개구부를 통과한 인접하는 상기 증발구부로부터 증발한 증발 입자를, 상기 기판 상에서 중첩시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 마스크 홀더에 부설된 상기 증착 마스크를 제1 증착 마스크로 하고, 상기 기판과 상기 제1 증착 마스크 사이에, 제2 증착 마스크를 배치한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제25항에 있어서, 상기 제한용 개구부 안에 배치되는 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제2 증착 마스크의 마스크 개구부의 수는, 이 제2 증착 마스크보다 상기 증발원측의 동일한 상기 제한용 개구부 안에 배치되는 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제1 증착 마스크의 상기 마스크 개구부의 수와 동일하고, 이 각각의 증착 마스크의 마스크 개구부는, 상기 기판과의 거리의 상위(相違)에 대응하여 상이한 형성 간격으로 하며, 제2 증착 마스크의 마스크 개구부의 마스크 개구 폭은 제1 증착 마스크와 비교하여 동일하거나 좁은 폭이 되도록 마련한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제25항에 있어서, 상기 제2 증착 마스크는, 이것으로부터 상기 증발원측에 위치하는 상기 제1 증착 마스크보다 선팽창계수가 큰 재료로 형성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제25항에 있어서, 상기 제2 증착 마스크는, 전기 주조로 형성하는 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제25항에 있어서, 상기 제한용 개구부 안에 배치되는 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제2 증착 마스크의 상기 마스크 개구부의 수는, 동일한 상기 제한용 개구부 안에 배치되는 상기 기판의 상대 이동 방향과 직교하는 가로 방향의 상기 제1 증착 마스크의 마스크 개구부의 수보다, 동일한 상기 제한용 개구부 안에 배치되는 상기 증발구부의 수에 대응하게 많이 형성한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 성막 재료를, 유기 재료로 한 것을 특징으로 하는 증착 장치.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 기재된 증착 장치를 이용하여, 상기 기판 상에 상기 증착 마스크에 의해 정해진 성막 패턴의 증착막을 형성하는 것을 특징으로 하는 증착 방법.
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