KR102046684B1

KR102046684B1 - 진공 증착 장치, 증착막의 제조 방법 및 유기 전자 디바이스의 제조 방법

Info

Publication number: KR102046684B1
Application number: KR1020160075172A
Authority: KR
Inventors: 게이타 미사와; 료타 고토; 요시아키 가자마; 히로카즈 시메키
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2019-11-19
Also published as: CN106256925B; KR20190044604A; KR102360558B1; KR20160150034A; CN112011765A; CN106256925A; CN112011765B

Abstract

본 발명은, 증착 중의 열 변형을 방지하여 고정밀도로 원하는 패턴으로 성막 가능한 진공 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
증착실(1)에, 마스크를 통해 기판에 증착을 행하는 증발원(2)과, 증착을 행할 때에 상기 증발원(2)을 상기 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 증발원 이동 기구 또는 증착을 행할 때에 상기 기판을 상기 증발원에 대하여 상대적으로 이동시키는 기판 이동 기구를 설치한 진공 증착 장치로서, 상기 기판에 대한 증착을 시작하기 전에, 상기 증발원(2)을 이용하여 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 상기 증발원 이동 기구 또는 상기 기판 이동 기구를 구성한다.

Description

진공 증착 장치, 증착막의 제조 방법 및 유기 전자 디바이스의 제조 방법{VACUUM DEPOSITION APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING VAPOR DEPOSITED FILM AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은, 진공 증착 장치, 증착막의 제조 방법 및 유기 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

증발원으로부터 증발하는 성막 재료를, 미리 정해진 마스크 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 퇴적시켜 박막을 성막하는 증착 장치에 있어서는, 마스크가, 증착 중(성막 중)에 증발원으로부터 수열(受熱)함으로써 열 변형하고, 이 마스크의 열변형에 의해 마스크와 기판의 위치가 어긋나, 기판 상에 형성되는 박막의 패턴이 원하는 위치로부터 어긋나게 되는 경우가 있다. 특히, 휴대전화나 텔레비전 등의 표시 패널 등의 유기 전자 디바이스의 제조에는, 고선명한 패턴을 갖는 마스크가 이용되기 때문에, 열 변형에 의한 영향은 크다.

그래서, 예컨대 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 열 변형을 억제하기 위해서 저열팽창 재료인 인바(invar)재로 이루어진 마스크를 이용하는 것도 제안되어 있지만, 마스크에 저열팽창재를 사용하여도, 선팽창 계수를 0으로 하는 것은 곤란하며, 이 경우에도 열 변형이 문제가 되는 경우가 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-323888호 공보

본 발명은, 전술한 바와 같은 현상을 감안하여 이루어진 것으로서, 마스크의 증착 중의 열 변형을 억제하여 고정밀도로 원하는 패턴으로 성막 가능한 진공 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.

본 발명의 제1 양태는, 증착실(1)에, 마스크를 통해 기판에 증착을 행하는 증발원(2)과, 증착을 행할 때에 상기 증발원(2)을 상기 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 증발원 이동 기구 또는 증착을 행할 때에 상기 기판을 상기 증발원에 대하여 상대적으로 이동시키는 기판 이동 기구를 설치한 진공 증착 장치로서, 상기 기판에 대한 증착을 시작하기 전에, 상기 증발원(2)을 이용하여 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 상기 증발원 이동 기구 또는 상기 기판 이동 기구를 구성한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증발원(2)으로부터 증발하는 성막 재료의 성막 속도를 안정화시키기 위한 증착 전의 예비 가열 중에 이 증발원(2)으로부터 발생하는 열을 이용하여 상기 마스크의 사전 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증발원(2)에 셔터(7)를 설치하고, 이 셔터(7)를 폐쇄한 상태에서 상기 증발원과 상기 마스크의 상대적인 위치 관계를 변화시켜 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 연속 증착에 있어서의 최초로 증착이 행해지는 기판과 마스크의 위치 맞춤은, 상기 마스크의 사전 가열과 병행하여 행하도록 상기 증발원 이동 기구를 구성한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 증착실(1)에 상기 기판에 증착을 행하기 위한 증착 영역(3, 4)을 상기 증발원의 이동 방향과 직교하는 방향으로 복수 병설하고, 복수의 상기 증착 영역(3, 4) 각각에 대하여, 상기 증착 영역 밖에, 증발원을 후퇴시키는 후퇴 영역을 마련하고, 상기 증발원(2)을 상기 증착 영역(3, 4)의 병설 방향과 같은 방향으로 이동시켜 한쪽의 증착 영역으로부터 다른 쪽의 증착 영역으로 이동할 수 있도록 상기 증발원 이동 기구를 구성하고, 상기 복수의 증착 영역(3, 4)에 각각 배치되는 마스크를 사전 가열할 때, 한쪽의 증착 영역에 배치된 마스크를 가열한 후, 상기 증발원(2)을 상기 후퇴 영역으로는 후퇴시키지 않고 상기 증착 영역(3, 4)의 병설 방향으로 이동시켜 다른 쪽의 증착 영역으로 이동시키도록 상기 증발원 이동 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제2 양태는, 증착막의 제조 방법으로서, 기판을 증착실에 설치하는 공정과, 증발원에 수용된 성막 재료를 가열하여 성막 속도를 안정시키는 공정과, 마스크를 통해 상기 기판에 상기 성막 재료의 증기를 부착시키는 공정을 가지며, 상기 성막 속도를 안정시키는 공정 사이에 상기 증발원과 상기 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시켜, 상기 증발원의 열에 의해 상기 마스크를 가열하는 것을 특징으로 하는 증착막의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제3 양태는, 기판 상에, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 유기층을 구비하는 소자를 복수개 구비하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법으로서, 복수의 전극이 형성된 기판을 증착실에 설치하는 공정과, 복수의 개구를 구비하는 마스크를, 상기 기판에 대하여 위치 맞춤하는 공정과, 증발원에 수용된 성막 재료를 가열하여 성막 속도를 안정시키는 공정과, 상기 마스크를 통해 상기 기판 상에 상기 성막 재료의 증기를 부착시켜, 상기 유기층의 적어도 일부를 형성하는 공정을 가지며, 상기 성막 속도를 안정시키는 공정 사이에 상기 증발원과 상기 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시켜, 상기 증발원의 열에 의해 상기 마스크를 가열하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 마스크의 증착 중의 열 변형을 억제하여 고정밀도로 원하는 패턴으로 성막하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 실시예의 개략 설명 사시도이다.
도 2는 본 실시예의 개략 설명 평면도이다.
도 3은 본 실시예의 개략 설명 평면도이다.
도 4는 본 실시예의 개략 설명 평면도이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 따른 진공 증착 장치를 이용하여 제작한 유기 EL 표시 장치의 사시도, (b)는 (a)의 A-B선 단면도이다.

본 발명에 따른 진공 증착 장치의 실시형태에 대해서, 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시형태에 따른 진공 증착 장치는, 증착실에, 마스크를 통해 기판에 증착을 행하는 증발원(재료 수용부)과, 증착을 행할 때에 상기 증발원을 상기 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 증발원 이동 기구를 구비하는 진공 증착 장치이다. 이 증발원 이동 기구는, 증발원과 기판의 상대적인 위치 관계, 보다 구체적으로는, 증발원과 기판의, 기판의 성막면과 평행한 면 방향에 있어서의 상대적인 위치 관계를 변화시키는 기능을 갖는다. 그리고, 상기 증착실의 진공 상태를 유지하여 상기 기판에 증착을 시작하기 전에, 상기 증발원을 상기 마스크에 대하여 상대적으로 이동시키고, 이 증발원으로부터 발생되는 열을 이용하여 상기 마스크를 사전 가열하도록 상기 증발원 이동 기구를 구성한다. 본 실시형태에 있어서는, 증발원 이동 기구에 의해 증발원을 이동시킴으로써 증발원과 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시키고 있지만, 증착실에 기판 이동 기구를 설치하여, 기판을 이동시킴으로써 증발원과 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시켜도 좋고, 기판과 증발원 쌍방을 이동시킴으로써 증발원과 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시켜도 좋다. 따라서, 여기서 말하는, 증발원 이동 기구, 기판 이동 기구는, 모두, 증발원과 기판의 상대 위치 관계 변화 기구라고 부르는 것도 가능하다.

도 1, 도 2에, 본 발명에 따른 진공 증착 장치의 일 실시예를 도시한다. 도 1은 진공 증착 장치의 내부가 보이도록 증착실(1)의 벽을 일부 없앤 사시도, 도 2는 증착실(1)의 상면측에서 본 평면도이다. 증착실(1)에는, 기판에 증착을 행하기 위한 증착 영역(3, 4)이 성막 이동 방향과 직교하는 방향(증착 영역 이동 방향)에 복수 병설되어 있다. 그리고, 상기 증착 영역(3, 4) 각각에 대하여, 상기 증착 영역(3, 4) 밖에, 증발원(2)을 후퇴시키는 후퇴 영역이 마련되어 있다.

또한, 각 증착 영역(3, 4)에는, 각각 마스크 및 기판을 유지하는 마스크대(도시생략)가 설치되어 있다. 각 증착 영역(3, 4)에 각각 대응하는 각 반출입구(8, 9)로부터 각각 반입된 기판은, 각 증착 영역(3, 4)에 설치되는 얼라이먼트 기구에 의해 각각 마스크와 위치 맞춤을 한 후, 마스크와 중첩시켜 고정된 상태에서, 각각 마스크대에 설치되어 유지된다.

또한, 증착 영역이란, 증발원(2)으로부터 증발하는 성막 재료가 기판에 부착되는 영역을 가리킨다.

본 실시예에 있어서는, 상기 증발원(2)으로부터 방출되는 증기에 의해 형성되는 증착막의 성막 속도를 안정화시키기 위해, 증착 시작 전의 예비 가열 중에, 이 증발원(2)으로부터 발생하는 열을 이용하여 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 증발원 이동 기구를 구성하고 있다. 구체적으로는, 증착 시작 전에, 증발원(2)을 증착 영역(3, 4) 내에서 기판의 길이 방향 혹은 폭 방향 중 어느 하나를 성막 이동 방향으로 하여 이 성막 이동 방향으로 왕복 이동시켜 열적인 연습 운전을 행한다. 이 이동은, 반드시 왕복 운동일 필요는 없고, 원운동 등이어도 상관없다. 또한, 예비 가열을 행하지 않은 경우와 비교하여 성막 속도의 변동이 억제되어 있으면, 상기 예비 가열은 성막 속도를 안정화시키기 위한 것이다. 예비 가열은, 성막 속도의 변동이 미리 정해진 범위 내에 들도록 하는 것이 바람직하다. 무엇보다도, 미리 정해진 범위 내에 들었는지 여부에 대해서, 성막할 때마다 매회 검증할 필요는 없고, 예비 실험 등으로 예비 가열 시간을 결정하여도 좋다.

이 예비 가열은, 증발원(2)에 수용되는 성막 재료의 탈가스나 성막 속도가 안정되도록 성막 재료의 용융 상태를 안정화시키기 위해 행하는 것으로서, 예컨대, 증발원(2)을 성막시의 가열 온도와 같은 온도로 승온하여 수분 정도 가열하여 행한다. 또한, 본 실시예의 증발원(2)은, 도 2에 도시된 바와 같이 3개의 라인 소스로 구성되어 있다.

또한, 증발원(2)의 예비 가열을 행하고 있는 동안에, 최초로 증착이 행해지는 기판과 마스크의 위치 맞춤도 병행하여 행하면 좋다.

즉, 기판과 마스크의 얼라이먼트 및 증발원(2)의 사전 가열 등의 증착 준비 기간을 이용하여, 마스크의 사전 가열을 행하는 것이 바람직하다.

성막 시작까지 필요한 시간을 보다 단축시키기 위해서는, 기판과 마스크의 얼라이먼트를 종료한 시점에서 마스크의 사전 가열을 종료하도록, 증발원(2)의 예비 가열 온도 및 증발원 이동 기구에 의한 증발원(2)의 이동 속도를 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 마스크의 사전 가열만을 위한 대기 시간을 삭감하고, 증착 준비 기간을 이용하여 마스크의 사전 가열을 행하는 것이 가능해지고, 증발원(2)으로부터 발생되는 열에 의해 증착 중에 마스크가 열 변형하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 사전 가열을 위한 열원은, 증발원(2)이며, 다른 열원을 준비할 필요가 없고, 더구나 증발원(2)의 예비 가열시에 발생하는 열을 이용하기 때문에, 효율적으로 예비 가열을 행할 수 있다.

또한, 종래 기술에 있어서, 증발원의 예비 가열은, 증발원을 후퇴 영역(기판에 증착 재료가 부착되지 않는 영역)에 배치하여 행해지기 때문에, 증발원의 예비 가열은 마스크의 예비 가열에는 기여하지 않는다.

도 1과 같이 상기 증발원(2)에 셔터(7)를 설치하고, 제1 동작 모드로서, 이 셔터(7)를 폐쇄한 상태에서 상기 마스크에 대하여 왕복 이동시켜 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 구성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 셔터(7)는 개폐 슬라이드 이동 가능하게 증발원(2)의 위쪽 위치에 설치되어 있다. 또한, 셔터(7)를 설치한 경우에도, 셔터(7)가 증발원(2)에 의해 가열되고, 이 가열된 셔터(7)에 의해 마스크가 가열된다. 본 예로 대표되는 바와 같이, 증발원의 셔터를 폐쇄한 상태에서, 증발원과 기판의 상대 위치를 변화시키면서 증발원을 가열하는 구성은, 본 발명의 적합한 실시형태이다. 이러한 구성으로 함으로써, 기판 바로 아래에 증발원이 존재하는 상태에서 효율적으로 마스크를 사전 가열할 수 있음과 더불어, 사전 가열 단계에서 기판에 막이 부착되어 버리는 것도 방지할 수 있다. 또한, 셔터는, 증발원으로부터 방출되는 증기를, 기판에 부착되지 않도록 차폐할 수 있는 것이면 되고, 반드시 증발원에 설치할 필요는 없다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 상기 증발원(2)을 상기 증착 영역(3, 4)의 병설 방향과 같은 방향(증착 영역 이동 방향)으로 이동시켜 한쪽의 증착 영역(3)으로부터 다른 쪽의 증착 영역(4)으로 이동할 수 있도록 상기 증발원 이동 기구를 구성하고 있다.

구체적으로는, 본 실시예는, 증착실(1)의 바닥면 증착 영역 이동 방향으로 연장되는 레일(10)을 설치하고, 이 레일(10)에 대하여 왕복 슬라이드 이동 가능한 프레임형의 증착 영역 이동용 슬라이더(6)를 설치한다. 그리고, 이 증착 영역 이동용 슬라이더(6)의 상면에 성막 이동 방향으로 연장되는 레일(11)을 설치하고, 이 레일(11)에 대하여 왕복 슬라이드 이동 가능한 성막 이동용 슬라이더(5)를 설치하며, 이 성막 이동용 슬라이더(5)에 증발원(2) 및 셔터(7)를 설치한 구성으로 하고 있다. 또한, 성막 이동용 슬라이더(5)의 바닥면에는, 성막 이동용 슬라이더(5)를 이동시키기 위한 아암 부재(12)가 연결되어 있다. 그리고, 이 아암 부재(12)를 구동하여 성막 이동용 슬라이더(5)(증발원(2))를 성막 이동 방향 혹은 증착 영역 이동 방향으로 이동시키는 제어 장치가 증착실(1)의 외부에 설치되고, 증발원 이동 기구가 구성되어 있다.

따라서, 하나의 증발원(2)을, 한쪽의 증착 영역(3)에서 성막 이동 방향으로 왕복 이동시켜 사전 가열 혹은 성막을 행한 후, 증착 영역 이동 방향으로 이동시켜 다른 쪽의 증착 영역(4)에서 마찬가지로 사전 가열 혹은 성막을 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 상기 복수의 증착 영역(3, 4)에 각각 배치되는 마스크를 사전 가열할 때, 상기 증발원(2)을 상기 후퇴 영역으로 후퇴시키지 않고 상기 증착 영역(3, 4)의 병설 방향으로 이동시켜, 한쪽의 증착 영역(3)으로부터 다른 쪽의 증착 영역(4)에 이동시키도록 상기 증발원 이동 기구를 구성하고 있다.

도 3에, 기판에 증착 시작 후의 증발원(2)의 궤적을 굵은 선으로 도시한다. 한쪽의 증착 영역(3)에 설치한 기판에 성막하는 경우, 증발원(2)을, 레일(10)이 연장되는 방향으로 증착 영역(3)을 사이에 두고 설치된 2개의 후퇴 영역 중 한쪽의 후퇴 영역으로부터 다른 쪽의 후퇴 영역까지 증착 영역(3)을 통과하도록 소정 횟수만큼 왕복 이동시킨다. 증착 영역(3)에 설치한 기판에 대한 성막 후에 다른 쪽의 증착 영역(4)에 설치한 기판에 성막을 행하는 경우는, 증착 영역(3) 밖의 후퇴 영역에 위치하는 증발원(2)이, 증착 영역(4) 밖의 후퇴 영역에 이를 때까지 증착 영역 이동 방향으로 이동시킨다. 그리고, 증발원(2)을, 레일(10)이 연장되는 방향으로 증착 영역(4)을 사이에 두고 설치된 2개의 후퇴 영역 중 한쪽의 후퇴 영역으로부터 다른 쪽의 후퇴 영역까지 증착 영역(4)을 통과하도록 미리 정해진 횟수만큼 왕복 이동시키는 것을 반복한다. 이와 같이 하여, 각 증착 영역(3, 4)에 설치한 기판 각각에 성막을 행할 수 있다.

이것에 대하여, 증착을 시작하기 전에 마스크의 사전 가열을 행할 때의 증발원(2)의 궤적을, 도 4에 굵은 선으로 도시한다. 한쪽의 증착 영역(3)에 설치한 마스크를 사전 가열하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 증발원(2)을, 증착 영역(3)에 있어서 레일(11)을 따라 성막 이동 방향으로 미리 정해진 횟수만큼 왕복 이동시킨다. 그 후, 다른 쪽의 증착 영역에 설치한 마스크를 사전 가열하는 경우에는, 증발원(2)을, 증착 영역(3)의 바깥쪽의 후퇴 영역으로는 이동시키지 않고, 증착 영역(3)의 단부로부터 다른 쪽의 증착 영역(4)의 대응하는 단부에 이를 때까지 증착 영역 이동 방향으로 이동시킨다. 그리고, 증발원(2)을, 증착 영역(4)을 성막 이동 방향으로 미리 정해진 횟수만큼 왕복시키는 것을 반복하여 증착 영역(4)에 설치한 마스크를 사전 가열한다. 이와 같이 하여, 증착 영역(3, 4)에 설치한 마스크가 열적으로 포화될 때까지, 마스크를 사전 가열할 수 있다.

마스크의 사전 가열을 행할 때에는, 증착의 경우와 달리, 증발원(2)을 후퇴 영역으로는 이동시키지 않도록 함으로써, 한층 더 효율적으로 마스크의 사전 가열을 행할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예는, 증착을 행할 때에는, 증착을 시작하기 전에 각 증착 영역의 마스크를 각각 사전 가열하고, 열적으로 포화시킨 후, 각 증착 영역(3, 4)에 순차 배치되는 기판에 대하여 연속해서 증착을 행한다. 이와 같이 성막함으로써, 증착 중의 마스크의 열 변형이 억제되고, 증착 중에 기판 상에 형성되는 박막의 패턴이 쉽게 변화되지 않게 되어, 안정되게 고정밀도의 성막이 가능해진다.

증착실(1)의 내부는 진공 상태가 유지되어 있기 때문에, 증착을 시작하기 전에 각 마스크를 사전 가열한 후에는, 마스크의 열적으로 포화된 상태를 유지하는 것이 가능해진다. 따라서, 연속해서 복수의 기판에 대한 증착을 행하여도, 안정되게 고정밀도의 성막이 가능해진다.

또한, 본 발명은, 본 실시예 등에 한정되지 않고, 각 구성 요건의 구체적 구성은 적절하게 설계할 수 있는 것이다.

다음으로, 본 발명에 따른 진공 증착 장치를 이용하여 유기 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시 장치를 제조하는 실시예에 대해서 설명한다.

우선, 제조하는 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 5의 (a)는 유기 EL 표시 장치(40)의 전체도, 도 5의 (b)는 1화소의 단면 구조를 나타내고 있다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(40)의 표시 영역(41)에는, 발광 소자를 복수개 구비하는 화소(42)가 매트릭스형으로 복수개 배치되어 있다. 상세한 것은 나중에 설명하지만, 발광 소자의 각각은, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 유기층을 구비한 구조를 갖고 있다. 또한, 여기서 말하는 화소란, 표시 영역(41)에 있어서 원하는 색의 표시를 가능하게 하는 최소 단위를 가리키고 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치의 경우, 서로 상이한 발광을 나타내는 제1 발광 소자(42R), 제2 발광 소자(42G), 제3 발광 소자(42B)의 조합에 의해 화소(42)가 구성되어 있다. 화소(42)는, 적색 발광 소자와 녹색 발광 소자와 청색 발광 소자의 조합으로 구성되는 경우가 많지만, 황색 발광 소자와 시안 발광 소자와 백색 발광 소자의 조합이어도 좋고, 적어도 1색 이상이면 특별히 제한되는 것은 아니다.

도 5의 (b)는, 도 5의 (a)의 A-B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(42)는, 기판(43) 상에, 제1 전극(양극)(44)과, 정공 수송층(45)과, 발광층(46R, 46G, 46B) 중 어느 하나와, 전자 수송층(47)과, 제2 전극(음극)(48)을 구비하는 유기 EL 소자를 갖고 있다. 이들 중, 정공 수송층(45), 발광층(46R, 46G, 46B), 전자 수송층(47)이 유기층에 닿는다. 또한, 본 실시형태에서, 발광층(46R)은 적색을 발하는 유기 EL층, 발광층(46G)은 녹색을 발하는 유기 EL층, 발광층(46B)은 청색을 발하는 유기 EL층이다. 발광층(46R, 46G, 46B)은, 각각 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광 소자(유기 EL 소자라고 기술하는 경우도 있음)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 제1 전극(44)은, 발광 소자마다 분리되어 형성되어 있다. 정공 수송층(45)과 전자 수송층(47)과 제2 전극(48)은, 복수의 발광 소자(42)와 공통으로 형성되어 있어도 좋고, 발광 소자마다 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 전극(44)과 제2 전극(48)이 이물에 의해 쇼트되는 것을 방지하기 위해, 제1 전극(44) 사이에 절연층(49)이 형성되어 있다. 또한, 유기 EL층은 수분이나 산소에 의해 열화되기 때문에, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하기 위한 보호층(50)이 형성되어 있다.

유기 EL층을 발광 소자 단위로 형성하기 위해서는, 마스크를 통해 성막하는 방법이 이용된다. 최근, 표시 장치의 고선명화가 진행되고 있고, 유기 EL층의 형성에는 개구의 폭이 수십 ㎛인 마스크가 이용된다. 이러한 마스크를 이용한 성막의 경우, 마스크가 성막 중에 증발원으로부터 수열하여 열 변형하면 마스크와 기판의 위치가 어긋나게 되고, 기판 상에 형성되는 박막의 패턴이 원하는 위치로부터 어긋나 형성되어 버린다. 그래서, 이들 유기 EL층의 성막에는 본 발명에 따른 진공 증착 장치가 적합하게 이용된다.

다음으로, 유기 EL 표시 장치의 제조 방법의 예에 대해서 구체적으로 설명한다.

우선, 유기 EL 표시 장치를 구동하기 위한 회로(도시하지 않음) 및 제1 전극(44)이 형성된 기판(43)을 준비한다.

제1 전극(44)이 형성된 기판(43) 상에 아크릴 수지를 스핀 코트로 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피법에 의해, 제1 전극(44)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(49)을 형성한다. 이 개구부가, 발광 소자가 실제로 발광하는 발광 영역에 해당한다.

절연층(49)이 패터닝된 기판(43)을 진공 증착 장치에 반입하고, 정공 수송층(45)을, 표시 영역의 제1 전극(44) 위에 공통되는 층으로서 성막한다. 정공 수송층(45)을 진공 증착에 의해 성막하였다. 실제로는 정공 수송층(45)은 표시 영역(41)보다 큰 사이즈로 형성되기 때문에, 고선명한 마스크는 불필요하다.

다음으로, 증착 마스크를 이용하여, 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에, 적색을 발하는 발광층(46R)을 성막한다. 우선, 정공 수송층(45)까지가 형성된 기판(43)을 도 1의 진공 증착 장치의 증착 영역(3)으로 반입하고, 제1 발광 소자(42R)를 형성하는 영역에 대응하는 개구를 갖는 마스크의 위치 맞춤(얼라이먼트)을 행한다.

이용하는 마스크가 열적으로 포화된 상태가 아닌 경우, 마스크가 성막 중에 증발원으로부터 수열하여 열 변형하여 마스크와 기판의 위치가 어긋나게 되고, 발광층(46R)을 원하는 위치에 성막할 수 없게 될 우려가 있다. 그래서, 기판(43)에 증착을 시작하기 전에, 증발원(2)의 열을 이용하여 마스크가 열적으로 포화될 때까지 사전 가열해 두는 것이 바람직하다. 마스크가 열적으로 포화되었는지 여부는, 마스크의 온도가 안정되었는지 여부, 구체적으로는, 증발원(2)의 열을 받아 상승하는 마스크의 온도의 시간 변동이 미리 정해진 범위 내에 들었는지 여부를 확인하면 좋다. 미리 정해진 범위는, 성막에 요구되는 정밀도에 따라 결정할 수 있다.

한편, 증발원(2)에는 발광층(46R)의 재료인 유기 EL 재료가 수용되어 있고, 유기 EL 재료를 증발시켜 기판 상에 부착시키기 위한 준비로서, 예비 가열이 행해진다. 예비 가열은, 증발원(2)에 수용한 성막 재료의 용융 상태를 안정화시키기 위해, 성막시의 가열 온도와 같은 온도로 수분 정도, 증발원(2)을 가열하는 것이다. 성막 재료의 용융 상태가 안정되었는지 여부는, 도시하지 않은 막두께 모니터를 이용하여 얻어지는 성막 속도(증착 레이트)의 시간 변화를 보고 판단하면 좋다. 성막 재료의 용융 상태가 안정되면, 증발원(2)으로부터 방출되는 성막 재료의 증기의 양이 안정되기 때문에, 성막 속도의 변동이 미리 정해진 범위 내에 든다.

본 예에서는, 증발원(2)의 예비 가열로 발생하는 열과 예비 가열에 필요한 시간을 이용하여, 마스크의 사전 가열을 행한다. 구체적으로는, 셔터(7)를 폐쇄하여 증기가 기판에 부착되지 않은 상태에서, 증발원(2)을 증착 영역 내에서 왕복 운동시켜 마스크를 가열한다. 예비 가열이 완료될 때까지 동안에 마스크의 온도가 안정되면, 증발원(2)의 예비 가열이 완료됨과 동시에 성막이 가능한 상태가 된다. 증발원(2)의 예비 가열의 완료와 동시에 성막을 시작하기 위해, 마스크의 사전 가열을 행하고 있는 동안에, 기판과 마스크의 위치 맞춤을 행해 두면 보다 효율적이다. 또한, 예비 가열이 완료되어도 마스크의 온도가 안정되지 않는 경우는, 마스크의 온도가 안정될 때까지 계속해서 증발원(2)으로 마스크를 가열한다.

마스크가 열적으로 안정되고, 기판과 마스크의 얼라이먼트가 완료된 것을 확인하고 나서, 증발원(2)을, 레일(10)이 연장되는 방향으로 증착 영역(3)을 사이에 두고 마련된 2개의 후퇴 영역 중 한쪽으로 이동시킨다. 그 후, 제2 동작 모드로서, 셔터(7)를 개방하여 다른 쪽의 후퇴 영역을 향해 증발원(2)의 이동을 시작함으로써 증착을 시작하게 하고, 2개의 후퇴 영역 사이를 왕복 이동시켜 발광층(46R)을 성막한다.

이와 같이, 본 예에 따르면, 발광층(46R)의 성막 중에 마스크가 변형되는 일이 없기 때문에, 발광층(46R)을 미리 정해진 패턴으로 기판 상에 성막할 수 있다. 또한, 별도 가열 설비가 불필요해질 뿐만 아니라 마스크의 사전 가열만을 위한 시간을 써버릴 필요도 없다. 즉, 증발원(2)의 예비 가열을 행하면서, 예비 가열 중에 발생하는 열이나 예비 가열을 위한 대기 시간을 이용하여, 매우 효율적으로 마스크의 사전 가열을 행할 수 있게 된다.

계속해서, 발광층(46R)의 성막과 마찬가지로, 제2 발광 소자(42G)를 형성하는 영역에 대응하는 개구를 갖는 마스크를 이용하여, 녹색을 발하는 발광층(46G)을 성막한다. 계속해서, 제3 발광 소자(42B)를 형성하는 영역에 대응하는 개구를 갖는 마스크를 이용하여, 청색을 발하는 발광층(46B)을 성막한다. 발광층(46G, 46B) 각각을 성막할 때에는, 발광층(46R)을 성막하기 전에 행한 것과 마찬가지로 증발원(2)을 마스크에 대하여 상대적으로 이동시켜, 마스크가 열적으로 포화되는 것을 확인하고 나서 성막을 시작한다.

한번, 발광층(46R, 46G, 46B) 각각의 성막에 이용된 마스크는, 다음 기판이 설치될 때까지 진공의 증착실에서 대기하고 있다. 따라서, 마스크의 열은 진공에 의해 유지되기 때문에, 마스크의 열적인 포화 상태가 유지된다. 따라서, 다음 기판에 대하여 성막을 시작하기 전의 마스크의 사전 가열을 생략하는 것이 가능해진다. 만약에 마스크와 기판을 얼라이먼트하여 접촉시켰을 때에, 마스크의 열이 기판으로 빠져나가, 마스크의 온도가 내려가 버리는 경우나, 증착막의 성막 레이트를 변경하는 경우에는, 새롭게 설치한 기판에 증착을 시작하기 전에, 동일하게 하여 증발원(2)으로부터의 열을 이용하여 마스크를 사전 가열하면 좋다.

발광층(46G, 46B)의 성막이 완료된 후, 표시 영역(41)의 전체에 전자 수송층(47)을 성막한다. 전자 수송층(47)은, 제1 내지 제3 발광층에 공통의 층으로서 형성된다.

전자 수송층(47)까지가 형성된 기판을 스퍼터링 장치로 이동하여, 제2 전극(48)을 성막하고, 그 후 플라즈마 CVD 장치로 이동하여 보호층(50)을 성막하여, 유기 EL 표시 장치(40)가 완성된다.

절연층(49)이 패터닝된 기판(43)을 진공 증착 장치로 반입하고 나서 보호층(50)의 성막이 완료될 때까지는, 수분이나 산소를 포함하는 분위기에 노출되어 버리면, 유기 EL 재료로 이루어진 발광층이 수분이나 산소에 의해 열화하여 버릴 우려가 있다. 따라서, 본 예에 있어서, 성막 장치 사이의 기판의 반입 반출은, 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행해진다.

상기 예에 있어서는, 발광층의 성막시에, 마스크의 사전 가열을 행하였지만, 그 밖의 층을 형성할 때에도, 마스크의 사전 가열을 행하는 것이 가능하다.

이와 같이 하여 얻어진 유기 EL 표시 장치는, 발광 소자마다 발광층을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다. 따라서, 상기 제조 방법을 이용하면, 발광층의 위치 어긋남에 기인하는 유기 EL 표시 장치의 불량의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 여기서는, 유기 EL 표시 장치의 제조 방법에 대해서 설명하였으나, 그것에 한정되지 않고, 증착시에 마스크를 이용하여 유기층의 패턴을 형성하는 모든 유기 전자 디바이스의 제조 방법에 대해서도 마찬가지로, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 유기막에 한정되지 않고, 무기막의 형성에 대해서도 마찬가지로, 본 발명을 적용할 수 있다.

1 : 증착실 2 : 증발원
3, 4 : 증착 영역 7 : 셔터

Claims

증착실에, 마스크를 통해 기판에 증착을 행하는 증발원과, 증착을 행할 때에 상기 증발원을 상기 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 증발원 이동 기구 또는 증착을 행할 때에 상기 기판을 상기 증발원에 대하여 상대적으로 이동시키는 기판 이동 기구를 설치한 진공 증착 장치로서,
상기 기판에 대한 증착을 시작하기 전에, 상기 증발원을 이용하여 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 상기 증발원 이동 기구 또는 상기 기판 이동 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 증발원으로부터 증발하는 성막 재료의 성막 속도를 안정화시키기 위한 증착 전의 예비 가열 중에 이 증발원으로부터 발생되는 열을 이용하여 상기 마스크의 사전 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증발원에 셔터를 설치하고, 이 셔터를 폐쇄한 상태에서 상기 증발원과 상기 마스크의 상대적인 위치 관계를 변화시켜 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 최초로 증착이 행해지는 기판과 마스크의 위치 맞춤은, 상기 마스크의 사전 가열과 병행하여 행하도록 상기 증발원 이동 기구 또는 상기 기판 이동 기구를 구성한 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증착실에 상기 기판에 증착을 행하기 위한 증착 영역을 상기 증발원의 이동 방향과 직교하는 방향으로 복수개 병설하고,
복수의 상기 증착 영역 각각에 대하여, 상기 증착 영역 밖에, 상기 증발원을 후퇴시키는 후퇴 영역을 마련하고,
상기 증발원을 상기 증착 영역의 병설 방향과 같은 방향으로 이동시켜 한쪽의 증착 영역에서 다른 쪽의 증착 영역으로 이동할 수 있도록 상기 증발원 이동 기구를 구성하고,
상기 복수의 증착 영역에 각각 배치되는 마스크를 사전 가열할 때, 한쪽의 증착 영역에 배치된 마스크를 가열한 후, 상기 증발원을 상기 후퇴 영역으로는 후퇴시키지 않고 상기 증착 영역의 병설 방향으로 이동시켜 다른 쪽의 증착 영역으로 이동시키도록 상기 증발원 이동 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
증착실에, 마스크를 통해 기판에 증착을 행하는 증발원과, 증착을 행할 때에 상기 증발원을 상기 기판의 길이 방향 혹은 폭 방향 중 어느 하나를 성막 이동 방향으로 하여 이 성막 이동 방향으로 왕복 이동시키는 증발원 이동 기구를 설치한 진공 증착 장치로서, 상기 증착실의 진공 상태를 유지한 채로 복수의 상기 기판에 연속적으로 증착을 행하는 연속 증착을 시작하기 전에, 상기 증발원을 상기 마스크에 대하여 이동시킴으로써 상기 마스크의 사전 가열을 행하도록 상기 증발원 이동 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
증착막의 제조 방법으로서,
기판을 증착실에 설치하는 공정과,
증발원에 수용된 성막 재료를 가열하여 성막 속도를 안정시키는 공정과,
마스크를 통해 상기 기판에 상기 성막 재료의 증기를 부착시키는 공정
을 가지며,
상기 성막 속도를 안정시키는 공정 동안에 상기 증발원과 상기 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시켜, 상기 증발원의 열에 의해 상기 마스크를 가열하는 것을 특징으로 하는 증착막의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 증발원의 열에 의해 상기 마스크를 가열하는 동안, 상기 성막 재료의 증기를, 상기 기판에 부착되지 않도록 차폐하는 것을 특징으로 하는 증착막의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 마스크를, 상기 기판에 상기 성막 재료의 증기를 부착시키는 공정 전에, 상기 마스크의 온도가 안정될 때까지 가열하는 것을 특징으로 하는 증착막의 제조 방법.
기판 상에, 한 쌍의 전극 사이에 끼워진 유기층을 구비하는 소자를 복수개 구비하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법으로서,
복수의 전극이 형성된 기판을 증착실에 설치하는 공정과,
복수의 개구를 구비하는 마스크를, 상기 기판에 대하여 위치 맞춤하는 공정과,
증발원에 수용된 성막 재료를 가열하여 성막 속도를 안정시키는 공정과,
상기 마스크를 통해 상기 기판 상에 상기 성막 재료의 증기를 부착시켜, 상기 유기층의 적어도 일부를 형성하는 공정
을 가지며,
상기 성막 속도를 안정시키는 공정 동안에 상기 증발원과 상기 기판의 상대적인 위치 관계를 변화시켜, 상기 증발원의 열에 의해 상기 마스크를 가열하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 증발원의 열에 의해 상기 마스크를 가열하는 동안, 상기 성막 재료의 증기를, 상기 기판에 부착되지 않도록 차폐하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 마스크를, 상기 기판에 상기 성막 재료의 증기를 부착시키는 공정 전에, 상기 마스크의 온도가 안정될 때까지 가열하는 것을 특징으로 하는 유기 전자 디바이스의 제조 방법.
증착실에, 마스크를 통해 기판에 증착을 행하는 증발원과, 증착을 행할 때에 상기 기판의 길이 방향 혹은 폭 방향 중 어느 하나를 성막 이동 방향으로 하여 이 성막 이동 방향으로 상기 증발원을 왕복 이동시키는 증발원 이동 기구를 설치한 진공 증착 장치로서,
상기 증발원과 상기 기판 사이에 개폐 가능한 셔터를 포함하고,
상기 셔터를 폐쇄한 상태에서, 상기 증발원을 상기 마스크와 대향하는 영역 내에서 상기 성막 이동 방향으로 이동시키는 제1 동작 모드와,
상기 셔터를 개방한 상태에서, 상기 증발원을 상기 성막 이동 방향으로 이동시키는 제2 동작 모드를 가지며,
상기 기판에 대한 증착을 행하는 상기 제2 동작 모드에서의 동작 전에, 상기 제1 동작 모드에서의 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.
제13항에 있어서, 상기 증발원은, 상기 증발원에 수용된 성막 재료를 가열하는 가열 수단을 포함하고,
상기 제1 동작 모드는, 상기 셔터를 폐쇄한 상태에서, 상기 가열 수단에 의한 상기 성막 재료의 가열을 행하면서, 상기 증발원을 상기 마스크와 대향하는 영역 내에서 상기 성막 이동 방향으로 이동시키는 동작 모드인 것을 특징으로 하는 진공 증착 장치.