KR102320652B1

KR102320652B1 - 증착 노즐

Info

Publication number: KR102320652B1
Application number: KR1020197006296A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 맥그로우; 윌리엄 이 퀴인; 써드 윌리엄 티 메이웨더; 그레그 코타스; 신 쉬
Original assignee: 유니버셜 디스플레이 코포레이션
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2021-11-04
Also published as: KR102538279B1; KR102362600B1; US20190218655A1; WO2018023046A1; KR20210132747A; CN109477205B; KR20190034323A; KR20220025160A; CN112941465A; CN109477205A

Abstract

흐름 리타더(510)의 중심에 도입된 배기 개구를 갖는 OVJP 증착기를 제공한다. 더 큰 피처를 필요로 하는 OLED 조명과 같은 적용 분야를 위해 균일성을 높이기 위해 복수의 흐름 리타더가 사용될 수 있다. 흐름 리타더는 공급 개구를 완전히 횡단하거나 그 길이를 통해 부분적으로 연장될 수 있다.

Description

증착 노즐

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 출원은 2016년 7월 29일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/368,603호에 대하여 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.

[공동 연구 계약 당사자]

청구된 발명은 공동 대학 법인 연구 계약에 대한 다음의 당사자 중 하나 이상을 대신하여 및/또는 관련하여 행해졌다. 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 미시건(Regents of the University of Michigan), 프린스턴 유니버시티(Princeton University), 유니버시티 오브 서든 캘리포니아(University of Southern California), 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션(Universal Display Corporation). 이 계약은 청구된 발명이 행해진 날짜 이전에 효력이 있었고, 청구된 발명은 계약 범위 내에서 수행된 활동의 결과로 이루어졌다.

[발명의 분야]

본 발명은 유기 기상 제트 프린팅(OVJP)을 위한 시스템 및 방법, 및 이것에 의해 제조된 유기 디바이스, 및 이를 포함하는 유기 발광 다이오드 및 기타 디바이스와 같은 디바이스에 관한 것이다.

유기 재료를 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는 데 사용되는 다수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 재료의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여성능 면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.

OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.

인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로 지칭되는 특정 색상을 방출하도록 적합화된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 색상은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.

녹색 방출 분자의 한 예는, Ir(ppy)₃으로 표기되는, 하기 구조를 갖는 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:

본원에서의 이와 같은 화학식 및 하기의 화학식에서, 본 출원인은 질소로부터 금속(여기에서는 Ir)에의 배위 결합을 직선으로 도시한다.

본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트 기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 혼입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.

본원에서 사용한 바와 같이, "상단부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하단부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1 층이 제2 층의 "상부에 배치되는" 것으로 기재되는 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1 층과 제2 층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재한다고 해도, 캐소드는 애노드의 "상부에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.

본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.

리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 방출 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.

본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상단부에 더 근접하게 나타난다.

본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일함수가 더 음성임을 의미한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 상이한 관례를 따른다.

OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 참고로 포함된다.

공급 채널, 상기 공급 채널 내에 배치된 솔리드 흐름 리타더(solid flow retarder), 및 상기 공급 채널에 인접하게 배치된 배기 채널을 구비한 시스템의 사용을 포함하는 OVJP 증착기 및 제조 기술이 제공되며, 상기 솔리드 흐름 리타더는 상기 공급 채널의 공급 개구 뒤에 삽입된다.

도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별개의 전자 수송층을 갖지 않는 인버티드 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3은 유체역학적 리타더와 상기 리타더 및 다른 것들이 배치되어 있는 마이크로노즐 어레이를 갖는 OVJP 증착기를 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 예시적인 피처(feature)의 두께 단면을 도시한다.
도 4b는 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 2개의 피처의 중첩의 두께 단면을 도시한다.
도 5는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 OVJP 증착기의 단면도 및 상대적인 치수를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 그 공급 개구 내에 유체역학적 리타더를 갖는 OVJP 증착기 둘레의 공정 가스 흐름 스트림라인의 예를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 다양한 삽입 각도로 배치된 흐름 리타더를 갖는 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 피처의 두께 단면을 도시한다.
도 8은 본원에 개시된 실시양태에 따라 다양한 삽입 각도로 배치된 흐름 리타더를 갖는 OVJP 증착기의 공급 개구를 가로지르는 공급 가스의 유속의 예를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는, 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 다양한 삽입 각도로 배치된 다양한 폭을 갖는 흐름 리타더를 구비한 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 피처의 두께 단면의 예를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는, 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 모따기된 흐름 리타더에 의해 생성된 공정 가스 유동장 및 피처 두께 프로파일에 대한 영향을 도시한다.
도 11a는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 길이의 함수로서 인셋(inset)이 변동하는 흐름 리타더를 갖는 증착기의 렌더링을 도시한다. 도 11b는 도 11a에 도시된 바와 같은 증착기 및 본원에 개시된 실시양태에 따른 관련 증착기에 의해 생성된 두께 프로파일을 도시한다.
도 12a는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 길이의 함수로서 인셋이 변화하는 흐름 리타더 및 스페이서를 구비한 증착기의 렌더링을 도시한다. 도 12b는, 도 12a에 도시된 증착기 및 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 관련 증착기들에 의해 생성된 두께 프로파일을 도시한다.
도 13은 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 흐름 리타더의 선단에 배치된 배기 개구를 갖는 OVJP 증착기를 도시한다.
도 14a는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 관련된 흐름 리타더의 선단에 배치된 배기 개구를 갖는 2개의 상이한 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 피처의 두께 프로파일의 예를 도시한다.
도 14b는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 두께 프로파일의 예를 도시한다.
도 15는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 다중 흐름 리타더의 선단에 배치된 배기 개구를 갖는 증착기에 의해 생성된 공정 가스 유동장에 대한 영향을 도시한다.
도 16a 및 도 16b는, 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 다중 흐름 리타더를 갖는 OVJP 증착기의 예를 도시한다.
도 17은 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 다중 흐름 리타더를 갖는 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 피처의 두께 프로파일을 도시한다.
도 18a 및 도 18b는, 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 공급 개구 내에 하나 이상의 부분 리타더를 갖는 OVJP 증착기 구성의 예를 도시한다.
도 19a는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 공급 개구에 서로 맞물린 부분 리타더를 갖는 OVJP 증착기 구성을 도시한다. 도 19b는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 단일의 스큐이드(skewed) 리타더를 갖는 OVJP 증착기를 도시한다.
도 20은 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 부분 또는 스큐이드 리타더를 갖는 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 피처의 두께 프로파일을 도시한다.
도 21은 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 공급 개구 내에 삽입된 부분 흐름 리타더의 세트를 갖는 증착기의 렌더링을 도시한다.
도 22는 다양한 단면과 인셋을 갖는 다중 부분 흐름 리타더를 특징으로 하는 증착기의 렌더링을 도시한다.

일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메카니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.

초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 방출 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.

보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 방출 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998;("Baldo-I")] 및 문헌[Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6(1999)("Baldo-II")]은 그 전문이 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.

도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 참고로 포함되는 US 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.

이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. p형 도핑 정공 수송층의 한 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F₄-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 방출 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. n형 도핑 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 그 전문이 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는, 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다.

도 2는 인버티드 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "인버티드" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.

도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 실시양태는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 물질과 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질의 조합, 예컨대호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 층은 다양한 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 한 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.

구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 바와 같은 중합체 물질을 포함하는 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.

반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크-제트 및 유기 기상 제트 프린팅(OVJP)과 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 또한 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 배리어층을 임의로 더 포함할 수 있다. 배리어층의 한 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다. 배리어층은 엣지를 포함하는 디바이스의 임의의 기타 부분의 위에서, 전극 또는, 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 물질 및 비중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 참고로 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동일한 시간에 증착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위 내일 수 있다. 중합체 및 비중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 및 비중합체 물질의 혼합물은 본질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.

본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품 내에 포함될 수 있는 광범위하게 다양한 전자 부품 모듈(또는 유닛) 내에 포함될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 조명 패널 등을 포함한다. 이러한 전자 부품 모듈은 임의로 구동 전자 장치 및/또는 동력원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 하나 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. OLED 내 유기층에 본 개시내용의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 몇몇 예로는 평면 패널 디스플레이, 곡면 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 롤러블 디스플레이, 폴더블 디스플레이, 스트레처블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이(대각선이 2인치 미만인 디스플레이), 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판이 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.

OVJP와 같은 유기 디스플레이 재료를 증착하는 데 이용되는 제조 기술은 일반적으로 인쇄된 라인 폭, 재료 과잉 분무, 픽셀의 두께 균일성, 소스 재료 이용률, 인쇄의 신속한 시작 및 중지 등을 포함하는 몇 가지 기준을 충족시키도록 설계된다. OVJP는 가열된 소스 컨테이너로부터의 유기 재료를 기판에 근접한 인쇄 노즐 어셈블리로 운반하기 위해 캐리어 가스를 이용한다. 인쇄 노즐 어셈블리의 설계 및 증착 조건은 인쇄된 라인의 특성을 결정한다. 초기 버전의 인쇄 노즐은 요구되는 라인 폭(50 ㎛ 정도)의 인쇄된 라인을 생성할 수 있었다. 그러나, 이들 라인은 종종 허용할 수 없거나 바람직하지 않은 정도의 과잉 분무를 가졌다. 초기의 OVJP 시스템은 또한 종종 신속하게 시작되고 중지될 수 없었다. 최근에, 배기 개구에 의해 둘러싸인 증착 개구와 라인 폭 및 과잉 분무를 제한하기 위한 가스 제한(confinement) 흐름의 조합을 이용하는 마이크로노즐 어레이 기술을 포함하는 OVJP 시스템이 개발되었다. 이러한 장치는 디포지션 익조스트 컨파인먼트(Deposition Exhaust Confinement; DEC) 시스템이라고 칭할 수 있다. 이러한 시스템 및 기술의 예는 미국 특허 공보 제2017/0101711호, 미국 특허 공보 제2017/0104159호, 미국 특허 출원 제15/449,946호(2017년 3월 4일 출원), 미국 특허 출원 제15/475,408호(2017년 3월 31일 출원)에 개시되어 있으며, 상기 특허문헌들 각각의 개시내용은 그 전체가 본원에 참고로 인용된다.

본 명세서에 개시된 실시양태들은 증착 개구를 별개의 섹션들로 분할하는 솔리드 리타더를 포함하는 DEC 타입의 증착기들을 제공한다. 이러한 구성은 TAKT 시간을 감소시키면서 재료 이용 효율 및 증착 순도를 증가시킬 수 있다. 더 큰 피처를 필요로 하는 OLED 조명과 같은 응용 분야를 위해 균일성을 높이기 위해 다중 흐름 리타더가 사용될 수 있다. 흐름 리타더는 공급 개구를 완전히 가로지르거나 그 길이 방향을 통해 부분적으로 연장될 수 있다. 리타더의 선단은 공급 개구와 동일 평면에 있을 수 있고/있거나, 공급 채널 내에서 리세스될 수 있고/있거나, 공급 개구의 평면에 대하여 기울어질 수 있다. 다양한 구성이 원하는 증착 프로파일을 얻기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태는 흐름 리타더의 중심으로 도입된 배기 개구를 제공할 수 있다.

가스 제한은 종래의 OVJP 시스템으로부터 벗어나 그보다 이점을 제공할 수 있는데, 그 이유는 이것이 종래의 OVJP 시스템의 전형적인 고진공이 아니라 50 내지 300 Torr의 챔버 압력을 필요로 하기 때문이다. 원하는 증착 영역으로부터의 유기 물질의 확산 및 수송을 방지하기 위해 제한 가스의 흐름을 이용함으로써 과잉 분무를 감소시키거나 없앨 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 DEC 증착기 디자인이 도 3의 기판의 사시도로부터 도시된다. 이러한 구성은 한 쌍의 배기 개구(302) 사이에 위치하는 하나 이상의 직사각형의 공급 개구(301)를 이용한다. 공급 개구를 통과하는 흐름은 불활성 공급 가스에 동반된 유기 증기를 함유한다. 배기 개구는 공급 흐름을 초과하는 질량 유량으로 증착기 아래의 영역으로부터 가스를 회수한다. 이들은 공급 흐름과 그 안에 동반된 임의의 과잉 유기 증기뿐만 아니라 증착기를 둘러싼 주변으로부터 끌려온 제한 가스의 잔여량을 제거한다. 공급 개구와 배기 개구는 DE 스페이서 폭(303)만큼 분리된다. 개구는 장축이 인쇄 방향(304)에 평행하도록 배열된다. 흐름 리타더(305)로 불리는 솔리드 섹션은 기판에 충돌하는 공급 가스 플럭스 프로파일을 조절하기 위해 공급 개구 사이에 위치할 수 있다.

증착기(306)는 전형적으로 마이크로노즐 어레이(307) 상에 선형으로 배치되어, 각각의 증착기가 다른 증착기와 적어도 하나의 사이드 경계(308)에서 접한다. 증착기(309)의 상부 및 하부 가장자리는 선형 마이크로노즐 어레이의 가장자리에 의해 한정된다. 증착기들 사이에 배치된 분배 채널(310)은 각 증착기의 측면을 따라 제한 가스의 공급원을 제공할 수 있다. 대안적으로, 제한 가스는, 특히 이들 채널이 생략되는 경우, 증착기의 가장자리로부터 유입될 수 있다. 증착기 간의 크로스토크를 최소화하도록 어레이가 설계될 수 있다. 따라서, 복수의 인쇄된 피처가 증착기 어레이의 폭을 가로질러 가능한 한 동일한 간격을 가질 수 있다. 가장자리 효과를 감소시키거나 없애기 위해, 다른 위치에, 예를 들어, 어레이의 말단에, 추가적인 배기 개구가 배치될 수 있다. 마이크로노즐 어레이 아래의 유동장은 어레이가 잘 설계된 경우 주기적인 대칭을 가질 수 있다.

인쇄된 필름의 평균 두께 t는 t = η _e jτ/ρ로 주어지며, 여기서 j는 기판으로의 유기 증기의 질량 플럭스, τ는 기판 위의 주어진 점이 개구 아래에 있는 시간, ρ는 응축된 유기 재료의 밀도이다. 이용 효율 η _e 는 기판 위에서 응축되는 증착기로부터 발생하는 유기 증기의 비율이다. l이 개구의 길이이고, v가 기판의 상대 속도일 경우, τ = l/v이다. 더 긴 공급 개구가 기판 표면 위의 소정의 지점을 소정의 인쇄 속도에서 더 긴 시간 동안 개구 아래에 유지시키기 때문에, 이들은 더 빠른 인쇄를 촉진한다. 그러나, 공급 개구 치수는 그 제조 공정의 제약에 영향을 받는다. 예를 들어, 심도 반응성 이온 에칭(DRIE)을 이용하여 제조되는 경우, 공급 개구는 폭보다 약 20 내지 30배 더 길 수 있다. 더 작은 노즐은 고해상도 피처를 인쇄하지만, 제조 및 작동상의 문제가 일반적으로 실제적인 최소 크기를 설정한다. 예를 들어, 50 ㎛ 폭 OLED 서브픽셀에 대한 인쇄 피처를 위한 최적의 공급 개구는 DRIE에 의해 제조될 때 약 15 내지 20 ㎛의 폭을 갖는다.

증착된 피처의 형상에 대해서는 2 가지 기본 기준, 즉, 폭과 두께 균일성이 있다. 도 4a는 OVJP에 의해 인쇄된 피처의 단면 두께 프로파일을 도시한다. 도시된 바와 같이, 피처(401)의 프로파일은 일반적으로 가우스형에 가깝다. 수직축(402)은 임의의 단위의 막 두께를 나타내고, 수평축(403)은 x 방향의 위치를 마이크론 단위로 나타낸다. 과잉 분무는 인접한 피처를 오염시키고 해상도를 제한할 수 있기 때문에, 폭은 전체 피처와 그 피처를 둘러싼 임의의 과잉 분무를 둘 다 포함한다. 최대값의 5%에서의 전폭(FW5M)은 최대 곡선 높이의 5%(405)에 있는 피처 단면의 대향면 상의 두 점 사이의 폭(404)이다. FW5M은 실제적인 피처 폭으로 간주될 수 있다. 일반적으로, FW5M은 고해상도 디스플레이 어플리케이션을 위해 원하는 서브픽셀 폭의 3배 미만인 것이 바람직한다. 증착의 균일성은 동일한 폭(407)에 대해 평균 두께로 나눈, 피처의 중심을 가로지르는 소정의 폭(407)에 대한 최대 및 최소 두께(406) 간의 차이를 지칭한다. 인쇄된 OLED는 적절히 작동할 수 있도록 그 활성 폭에 대해 균일한 두께를 가져야 한다. 이 폭은 일반적으로 55" 4K 해상도 디스플레이의 경우 약 50 ㎛이며, 이 폭에 걸친 균일도는 U ₅₀ 이라고 한다.

싱글 패스 균일성이 불량할 경우, 각 피처를 2회 이상의 패스로 인쇄함으로써 적절한 균일성을 달성할 수 있다. 도 4b는 멀티 패스를 이용하여 인쇄된 피처의 단면 두께 프로파일을 도시한다. 인쇄 패스(410) 사이의 픽셀 폭보다 다소 작은 오프셋을 갖는 2개의 패스(408, 409)에 대한 두께 프로파일이 도시된다. 2개의 오프셋 피처는 더 많은 메사형 프로파일을 갖는 복합 피처(411)를 생성하도록 중첩된다. 이중 인쇄는 또한 싱글 패스 인쇄에 비해 TAKT 시간을 증가시킬 수 있으므로, 종종 피하는 것이 바람직한다.

또한, 멀티 패스로 인쇄하는 것은, OLED의 발광층(EML)이 부분적으로 인쇄되고, 따라서 완성된 피처보다 환경 오염에 더 취약한 간격을 생성한다. 예를 들어, 문헌[H. Yamamoto et al., "Identification of device degradation positions in multilayered phosphorescent organic light emitting devices using water probes" Appl. Phys. Lett. 100 1833060 (2012)]에서는, EML 성장의 개시와 완성 사이에서 미량의 수증기에 노출될 경우, 인광 OLED의 작동 수명이 현저히 감소된다는 것을 확인하였다. EML이 완성되면, 수명은 오염에 훨씬 덜 민감한다. 300 Å 두께의 EML의 시작과 완성 사이의 시간은 OVJP에 의해 인쇄된 서브픽셀의 경우 0.1 초 이하 정도이다. 싱글 인쇄 패스만 필요한 경우, EML이 오염될 수 있는 간격은 무시할 수 있다. 대조적으로, 진공 열 증발(VTE)은 완전한 EML을 증착시키는 데 1분 이상을 필요로 하며, 이는 싱글 패스 OVJP 공정이 VTE보다 훨씬 높은 순도의 필름을 증착시킬 수 있음을 나타낸다.

도 5는, 인쇄 방향에 수직으로 본, 증착기 부재의 단면의 예를 도시한다. "플라이 높이" g(501)는 증착기의 가장 낮은 지점과 기판(502) 사이의 분리를 나타낸다. 각각의 공급 개구의 폭(503)은 D로 주어진다. 일 실시양태에서, 하나의 솔리드 흐름 리타더(510)가 폭 B(504)를 갖는 공급 개구 사이에 배치된다. 흐름 리타더의 선단은 리타더와 증착기의 최저 지점 사이의 인셋 길이 s(505)에서 플라이 높이보다 기판으로부터 더 멀리, 즉, 플라이 높이(501)의 끝에 위치할 수 있다. 배기 개구 폭(506)은 E이고 이것과 인접 공급 개구 사이의 스페이서(507)의 폭은 DE이다. 증착기는, 반드시는 아니지만, 대개 대칭이다. 즉, D, DE 및 E는 흐름 리타더(510)의 어느 한 면에서 동일할 수도 있고, 또는 각각의 면에서 다를 수도 있다. 제한 가스는 전형적으로 508에서 증착기의 측면을 통해 플라이 높이 갭으로 진입한다.

도 6은 본 명세서에 개시된 일 실시양태에 따른 증착기를 통한 가스 흐름의 예를 도시한다. 기판 법선 및 인쇄 방향에 직교하는 방향 x의 거리는 수평축(601)에 의해 마이크론 단위로 주어진다. z축으로 지칭되는 기판 법선에 평행한 거리는 수직선(602)에 의해 마이크론 단위로 주어진다. 인쇄 방향은 y축에 대응한다. 1 sccm의 N₂의 공급 흐름(603)이 공급 개구의 각 측면을 통해 진입한다. 도 5과 관련하여 기술된 흐름 리타더(510)와 같은, 개구 사이에 배치된 흐름 리타더는, 그 아래에 비교적 정체된 흐름(604)의 영역을 생성한다. 비교적 정체된 흐름의 존재는 리타더 아래의 기판 위로의 유기 증기의 대류 수송을 감소시키고, 증착기 단면의 중심 근처에 뚜렷한 최대의 유기 플럭스를 방지할 수 있다. 정규화된 유기 증기 압력(605)을 나타내는 윤곽선은 스트림라인과 중첩된다. 윤곽선은 x = -30 ㎛와 x = 30 ㎛ 사이에서 거의 수평이다. 이것들은 균등하게 이격되어 있지는 않지만 평행하며, 이는 이 영역에서 공간적으로 균일한 하향 확산성 유기 증기의 플럭스를 나타낸다.

제한 흐름(606)은 증착기의 측면을 통해 들어간다. 이는 공급 흐름에 접하게되어, 두 흐름이 상대적으로 급격히 위쪽으로 향하게 하고 배기 개구를 통해 증착 영역을 빠져 나갈 수 있게 한다. 공급 및 제한 흐름은 x 방향으로의 속도 v _x 가 0 또는 대략 0인 영역으로서 정의되는 정체 면(607)을 따라 만난다. 유기 증기는 정체 표면 사이의 영역에서 증착된다. 유기 증기 분압은 정체면 밖에서 무시할 수 있는 수준으로 빠르게 떨어진다. 부분 압력장(608)의 외곽선의 수직 레그는 최저 농도를 나타내며, 정체 면을 밀접하게 따른다. 정체 면을 벗어난 누설 증기는 제한 가스에 의해 흡수되어, 배기 개구로 유도된다.

본원에 개시된 바와 같은 유체역학적 리타더의 효과는 OVJP 증착기에 의해 인쇄된 박막 피처의 단면 두께 프로파일에서 명백하며, 그 예는 도 7에 도시되어 있다. x를 따른 변위는 수평축(701)에 의해 마이크론 단위로 주어진다. 수직축(702)은 임의의 단위로 막 두께를 제공한다. 도 5에 도시된 치수를 참조하면, B = 45 ㎛, D = 15 ㎛, DE = 15 ㎛, E = 30 ㎛ 및 g = 50 ㎛인 증착기의 경우를 이하에 설명하는 바와 같이 시뮬레이션하였다. 도 7에 도시된 프로파일은, s가 0 ㎛ 내지 15 ㎛ 사이에서 변화하는 흐름 리타더에 대한 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 흐름 리타더의 선단이 s = 0에서 배기 개구와 동일 평면에 있을 때, 리타더는 각 개구 아래에 비교적 잘 정의된 피크(713, 723)를 갖는 증착 프로파일(703)을 생성하는 2개의 잘 정의된 제트로 공급 흐름을 분할할 수 있다. 이 경우, 제트 사이의 영역에서의 흐름은 상대적으로 정체되어 있고 중심 근처의 물질 수송은 방해된다. 이는, 도 5과 관련하여 앞서 개시된 바와 같이, 공급 개구에 대해 리타더의 선단을 삽입하는 것에 의해 해결될 수 있다. 이것은 증착기 중심 부근의 가스의 하향 속도를 증가시킬 수 있고 더 평평한 더 메사형의 피처 프로파일을 생성할 수 있다. s = 10 ㎛ 프로파일(704)은 s = 0 배열에 비해 명확한 개선을 나타내며, 그 피처는 s = 15 ㎛(705)에 대해 거의 최적화되는 것으로 나타난다. 증착 프로파일(706)은 흐름 리타더가 제거되면 대략 가우스형이 되어, 이전 실시예와 동일한 측면 대 측면 폭을 갖는 연속적인 공급 개구를 남긴다. 증착 프로파일은 중심 피크로 인해 덜 균일하다. 이 증착기 지오메트리에 의해 인쇄된 피처의 특성은 표 I에 요약되어 있다. 최대값의 5%에서의 전폭(FW5M) 및 η _e 는 인셋 거리 s에 의해 상대적으로 영향을 받지 않지 않지만, 이 실시양태에서 두 경우 모두 s = 15 ㎛ 경우에 최적화되는 것으로 보인다. s가 음의 값이 되도록 흐름 리타더의 선단을 공급 개구 너머에 위치시키는 것은 일반적으로 증착기와 기판 사이의 최소 이격을 감소시키기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 돌출된 흐름 리타더가 없는 증착기는 기판에 더 가깝게 움직일 수 있고, 따라서 소정의 플라이 높이 허용 오차에 대해 우수한 성능을 달성할 수 있다.

본원에 개시된 바와 같은 구성에서 공급 개구를 떠나는 유동장에 대한 유체역학적 리타더의 삽입 길이 s의 영향이 도 8에 도시되어 있다. 수평축(801)은 마이크론 단위의 x 좌표이고, 수직축(802)은 개구의 중심선을 따른 x 좌표에서의 공급 개구를 통한 m/s 단위의 가스의 하향 속도 -v _z 이다. 흐름 리타더가 없을 때, 가스 유동장(803)은 중심에서 최대 속도로 상대적으로 넓고 포물선 모양이다. 흐름 리타더가 존재하고 s = 15 ㎛에서 삽입되면, 유동장(804)은 가장자리를 향해 외측으로 유도되지만, 여전히 x = 0 부근의 가스의 상대적으로 유의한 하향 운동을 나타낸다. 오프셋 s가 10 ㎛, 5 ㎛ 및 0 ㎛로 감소될 때, 흐름은 각각 유동장(805, 806 및 807)에 의해 도시된 바와 같이 무시할 수 있을 때까지 흐름 리타더 아래에서 점진적으로 감소된다. 흐름 리타더 둘레로 흐르는 공급 가스의 최대 속도는 s가 0에 가까워질수록 증가한다.

더 좁은 흐름 리타더는 더 넓은 것에 비해 공급 개구의 중앙 부근에서 흐름의 붕괴를 감소시킬 수 있지만, 짧은 인셋을 갖는 좁은 흐름 리타더는 깊은 인셋을 갖는 넓은 흐름 리타더와 동등하지 않다. 더 좁은 흐름 리타더를 갖는 증착기는 일반적으로 전체적으로 더 좁은 피처를 인쇄하므로, 고해상도 인쇄가 가능한다. 또한, 피처의 중심에서 메사의 폭을 줄여, U ₅₀ 을 낮춘다. 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 이들 2개의 파라미터의 효과가 도 9에 도시된다. 도 9a는 s = 0의 오프셋에 위치하는 다양한 폭의 흐름 리타더를 구비하는 증착기에 의해 생성된 증착 프로파일을 도시한다. B = 15 ㎛인 좁은 흐름 리타더는 상대적으로 편평하지만 좁은 선단(901)을 갖는 피처를 인쇄한다. 흐름 리타더 폭을 B = 30 ㎛로 늘리면, 프로파일(902)이 넓어지지만, 증착기의 중앙 부근의 정체된 흐름이 x = 0에서 증착의 현저한 극소를 생성하며, U ₅₀ 은 상대적으로 나쁘다. 이러한 극소는 앞서 제시된 프로파일(703)에 의해 도시된 바와 같이, B = 45 ㎛의 경우에 더 심각해진다. 도 9b는 s = 15 ㎛로 삽입된 흐름 리타더에 의해 증착된 피처의 증착 프로파일을 도시한다. B = 15 ㎛의 경우, 피처는 거의 가우스형 프로파일(904)를 갖는데, 그 이유는 좁고 깊은 삽입 흐름 리타더가 일반적으로 공급 개구를 통한 가스 흐름에 상대적으로 최소한의 영향을 주기 때문이다. 따라서, 균일성은 상대적으로 불량하다. 인쇄된 피처는 프로파일(905)에 의해 도시된 바와 같이 B = 30 ㎛에 대해 보다 넓고 더 균일하다. 그러나, 프로파일(905)은 여전히 비교적 둥근 상부를 갖는다. 거의 최적의 피처 형상(705)은 앞서 개시된 바와 같이 B = 45 ㎛로 달성될 수 있다. 흐름 리타더의 폭과 인셋을 둘 다 지정하면, 균일성이 가장 의미있는 인쇄된 피처의 중앙 영역의 폭과 평탄도 사이에 약간의 독립성이 허용된다. 이러한 파라미터들은 원하는 피처 형상을 생성할 수 있도록 균형을 이룰 수 있다. 이러한 인쇄된 피처의 특성은 표 I에 요약되어 있다.

일부 실시양태에서, 대안적인 흐름 리타더 지오메트리가 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 흐름 리타더는 도 6과 관련하여 도시되고 기술된 바와 같이 블런트 선단일 필요는 없지만, 임의의 형상을 가질 수 있다. 도 10은 모따기된 면(1002)을 갖지만 y 방향으로 일정한 단면을 갖는 흐름 리타더(1001)에 대한 예시적인 공정 가스 흐름을 도시한다. 모따기는, 도 6에 존재하지 않는 x = 0을 따르는 평행한 스트림라인에 의해 알 수 있는 바와 같이, 흐름 리타더 아래의 영역(1003)에서 더 많은 하향 증기 흐름을 허용할 수 있다. B = 45 ㎛, D = 15 ㎛, DE = 30 ㎛, E = 15 ㎛ 및 g = 50 ㎛인 증착기에 의해 인쇄된 피처 특성의 비교는 표 II에 제공된다. 지오메트리 A는 s = 15 ㎛의 블런트 선단을 갖는 리타더를 특징으로 한다. 지오메트리 B는 s = 5 ㎛인 리타더의 각 면에 15 ㎛ 폭, 45° 모따기를 특징으로 한다. 지오메트리 A 및 B 각각에 대한 증착 프로파일(1004, 1005)은 도 10b에 도시된다. 도시된 바와 같이, 흐름 리타더의 단면은 공급 개구 내에 흐름 리타더를 삽입하는 것과 유사한 효과를 가지며, 두 기술은 동시에 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 모따기된 리타더는 공급 개구 중심을 통한 흐름의 더 원활한 스트림라인을 촉진함으로써 블런트 선단의 흐름 리타더보다 약간의 U ₅₀ 이점을 제공할 수 있다.

일 실시양태에서, 본 명세서에 개시된 흐름 리타더는 또한 인셋이 증착기의 길이를 따라 변동하도록 y 방향으로 가변 단면을 가질 수 있다. 이것은 의도적으로 설계된 피처이거나, 또는 제작의 결과일 수도 있다. 예를 들어, DRIE는 흐름 리타더의 선단을 언더컷하는 경향이 있다. 도 11a는 구성요소 웨이퍼가 본딩된 후에 언더컷 흐름 리타더(undercut flow retarder)로부터 형성된 증착기의 개략도를 도시한다. 지오메트리 C로 지칭되는 이 증착기는 그들 사이에 배치된 흐름 리타더(1102)를 갖는 2개의 공급 개구(1101)를 포함한다. 공급 개구 너머에는 인셋이 아닌 DE 스페이서(1103)가 있다. DE 스페이서의 다른쪽 면에는 한 쌍의 배기 개구(1104)가 있다. 흐름 리타더는 y = 0(1105)에서 최소 인셋을 갖고, 증착기의 말단(1106)에서 그 최대 인셋을 갖는다.

C형 지오메트리를 갖는 증착기로 얻어진 증착 프로파일(1107)의 예는 도 11b에 도시되어 있다. s = 15 ㎛의 일정한 인셋을 갖는 흐름 리타더 선단을 갖는 증착기로부터의 증착 프로파일(1108)이 비교를 위해 도시된다. 또 다른 실시양태에서, 지오메트리 D의 경우, 흐름 리타더 선단의 각도는 증착기의 중심에서의 s = 30 ㎛ 및 s = 0 ㎛이 되도록 역전된다. 대응하는 흐름 프로파일(1109)이 또한 도 11b에 도시된다. 편평한 인셋 리타더가 어느 하나의 앵글드(angled) 리타더에 우수한 균일성을 제공할 수 있으며, 2개의 앵글드 리타더는 반대 방향으로 기울어지더라도 유사한 균일성을 갖는 피처를 증착시킨다. s가 최적보다 큰 영역은 프로파일의 중심을 향해 증착을 이동시키는 한편, s가 최적보다 작은 영역은 증착을 더 외측으로 이동시킨다. 흐름 리타더의 국부적 효과는 기판에 대하여 이동함에 따라 증착기의 길이에 대해 평균화된다. 따라서, 균일성은 y를 갖는 흐름 리타더 인셋의 작은 편차에 비교적 민감하지 않지만, 평균 인셋에는 민감하다. 예를 들어, 지오메트리 E는 지오메트리 C가 s(y = 0) = 10 ㎛의 최소 인셋을 갖도록 변형된 것이며, 지오메트리 C에 의해 생성된 피처보다 더 균일한 피처(1110)를 인쇄한다. 지오메트리 D는 A와 C보다 열등한 η _e 를 갖는다. 증착기 말단 부근의 더 큰 제한 흐름과 동일한 영역에서의 더 두드러진 흐름 리타더의 조합은 증착 영역의 말단 부근에 공급 가스 부족을 야기한다.

많은 실시양태에서, DE 스페이서는 흐름 리타더와 비교할 만한 두께를 가질 수 있으므로, 증착기를 획정하는 채널이 DRIE로 제조되는 경우 유사한 정도의 언더컷을 가질 것으로 예상할 수 있다. DE 스페이서에 대한 언더컷의 영향도 이 분석에 포함되어야 한다. 언더컷 DE 스페이서를 허용하면, 지오메트리 F로 지칭되는, 도 12a에 도시된 것과 같은 증착기 구조가 형성된다. 도 12a는 흐름 리타더(1202)에 의해 분리된 2개의 공급 개구(1201)를 도시한다. 공급 개구 너머에는 DE 스페이서(1203) 및 배기 개구(1204)가 있다. DE 스페이서 및 흐름 리타더에 대한 인셋의 양은 y의 주어진 값에 대해 동일하다. 이것은 1205로 표시된 y = 0에서 최소이고, 증착기의 말단(1206)에서 최대이다. 앵글드 DE 스페이서는 스페이서의 리세스 영역이 공급 흐름을 기판과 접촉시키는 데 덜 효과적이기 때문에 η _e 를 감소시킨다. 앵글드 스페이서는 평균적으로 증착기로부터 멀리 떨어져 있다. 지오메트리 F의 DE 스페이서와 흐름 리타더 둘 다의 선단은 지오메트리 C의 흐름 리타더와 동일한 각도를 가질 수 있다. 지오메트리 G에 대해 각도가 반전되어 있으며, 이것은 지오메트리 D와 유사하다. 마지막으로, 지오메트리 H는 s = 15 ㎛로 개구 평면으로부터 삽입된 DE 스페이서와 일반적인 선단형 흐름 리타더를 갖는 실시양태를 제공한다. 지오메트리 A보다는 지오메트리 H가 F 및 G와 동일한 평균 인셋을 갖기 때문에 가변 인셋의 효과를 결정하기 위한 적절한 컨트롤 사례가 될 수 있다. 도 12b는 각각 1207, 1208 및 1209에서 지오메트리 F, G 및 H에 의해 증착된 피처 프로파일을 도시한다.

η _e 의 감소는 F와 H보다 지오메트리 G에 있어서 훨씬 더 심각할 수 있다. 증가된 DE 스페이서 오프셋은 단위 길이당 증착이 증착기 말단 부근에서 더 낮기 때문에 그 말단보다 그 중심부 근처에서 증착 성능에 훨씬 큰 영향을 미친다. 따라서, 추가 감소는 전체 증착 속도를 유의적으로 변화시키지 않는다. 반대로, DE 스페이서가 중심 부근의 기판보다 높아져 있으면, 더 많은 유기 증기가 손실될 수 있다. 마찬가지로, 지오메트리 G에 의해 인쇄된 피처는 F 또는 H에 의해 인쇄된 피처보다 더 좁은데, 왜냐하면, 증착 영역이 일반적으로 증착기 중심선 근처에서 가장 넓기 때문이다.

지오메트리 F를 갖는 증착기는 피처 크기와 η _e 에 있어서 H와 동등하게 수행한다. 그러나, 증착 균일성의 손실이 있을 수 있다. 증착은 흐름 리타더의 측면에서 상대적으로 예리하게 정점을 가질 수 있는데, 그 이유는 s가 증착이 가장 빠른 중심선 근처에서 가장 작기 때문이다. 이것은, 지오메트리 I에서 s = 7.5 ㎛의 최적 최소값을 설정함으로써 정정될 수 있으며, 또한 도 12b에서 1210으로서 표시된다. 최소 인셋은 리소그래피에 의해 획정되며 언더컷과 무관하다. 언더컷의 존재는 증착기 성능에 악영향을 미칠 수 있지만, 유용한 증착기의 제조를 막을 정도로 충분히 성능을 저하시키지는 않을 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시양태와 일치하는 제조 공정의 통상적인 언더컷은 지오메트리 F 및 I에서의 언더컷의 3분의 1 미만일 수 있다. 이러한 증착기는 최소 인셋 s(y = 0) = 15 ㎛를 갖는 지오메트리 J로 제시된다.

일 실시양태에서, 흐름 리타더는 중앙 배기구와 함께 사용될 수 있다. 도 13은 본원에 개시된 실시양태에 따른 중앙 배기 채널(1301)을 갖는 흐름 리타더를 도시한다. 채널(1301)은, 예를 들어, 프로세스 안정성을 증진시키기 위해 정압(constant pressure) 저장소에 연결될 수 있다. 이는 정체 면의 위치를 안정화시키며, 정체 면은 공급 흐름과 배기 흐름 사이의 압력 균형에 의해 결정된다. 공급 흐름은 일반적으로 유량에 의해 제어되기 때문에, 그렇지 않으면 공급 압력의 편위가 일어날 수 있다.

중공 채널은 또한 일정한 질량 유량으로 증착 영역으로부터 공급 가스를 인출하는 진공원과 유체 연통될 수 있다. 이 진공원은 중공 중앙 채널이 제2 배기구로서 작용하도록 배기 개구의 진공원과 독립적일 수 있다. 이 유형의 증착기는 이전의 경우와 동일한 개구 치수를 특징으로 하지만, 흐름 리타더의 선단은 공급 개구의 평면과 동일 평면 상에 있다(s = 0). 15×500 ㎛ 개구경의 배기구는 흐름 리타더의 중앙을 통해 연장된다. 총 배기 흐름은 이전의 경우에서와 마찬가지로 4 sccm으로 유지되고, 각각 1401, 1402, 1403, 1404 및 1405에 표시된 것처럼, 배기 흐름의 0%, 2.5%, 5%, 10% 및 20%가 흐름 리타더의 중심을 통해 인출된다. 도 13에 도시된 증착기에 의해 인쇄된 증착 프로파일은 도 14a에 도시된다. 이러한 접근법은, 리타 더 중심을 통과하는 흐름이 증가함에 따라 U ₅₀ 이 감소하는 한편, 이익이 되는 다른 수치는 영향을 받지 않기 때문에, 디스플레이 크기의 피처를 제조하는 것과 같이 일부 실시양태에서는 유용하지 않을 수 있다. 요약 데이터는 표 III에 제공된다.

흐름 리타더에 배기구가 존재하면, 고체 조명을 위한 피처를 인쇄하기 위한 보다 큰 증착기의 경우에 η _e 를 향상시킬 수 있다. 이러한 증착기의 예는 B = 135 ㎛, D = 15 ㎛, DE = 45 ㎛, E = 15 ㎛ 및 g = 50 ㎛의 치수를 가질 수 있다. 중앙 흐름 리타더는 15×500 ㎛ 배기 개구를 포함한다. 이 구조에 의해 인쇄된 피처의 프로파일이 도 14b에 도시되어 있으며, 이 때 1406, 1407, 1408, 1409 및 1410으로 각각 도시된 바와 같이, 총 흐름의 0%, 2.5%, 5%, 10% 및 20%의 중앙 배기 흐름을 갖는다.

흐름 리타더를 통해 배기 가스가 배출되지 않는 경우에도, η _e 는 DE 스페이서가 크기 때문에 지오메트리 A에 비해 증가할 수 있다. 이것은 리타더의 중심을 통과하는 배기 흐름에 따라 증가한다. 이전과 마찬가지로, 흐름 리타더를 통한 배기 흐름이 증가함에 따라 균일성이 감소한다. 더 큰 배기 흐름에 따른 증착 속도의 증가의 대부분은 공급 개구 아래에서 발생하여, 그 중심은 비례적으로 더 얇은 상태로 남는다. 이러한 불균일성은 한 패스로부터의 인쇄된 피처의 얇은 영역을 다른 것들의 두꺼운 영역과 얽히게 하는 추가의 증착기 패스로 완화할 수 있다. 이 증착기 설계에 기초하여 2017년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/475,408호와 유사한 스태거드(staggered) 개구 구성도 또한 가능할 수 있다.

중앙 배기구를 갖는 넓은 증착기에 대한 흐름의 스트림라인의 예가 도 15에 단면으로 도시되어 있다. 2개의 공급 개구(1501)가 중앙 흐름 리타더(1502)의 측면을 둘러싼다. 흐름 리타더는 중공의 중앙 개구(1503)를 통해 배기 흐름을 끌어낸다. 높은 중앙 배기 흐름은 공급 가스 흐름의 스트림라인이 기판과 충돌(1504)할 때 균등하게 분기하도록 함으로써 η _e 를 향상시킨다. 중앙 배기구를 통해 떠나지 않은 공급 흐름은 제한 흐름(1505)에 접하는 곳에서 바깥쪽으로 이동한다. 공급 흐름과 제한 흐름은 모두 위쪽으로 향하고 합해져서 측면 배기구(1506)를 통해 방출된다. 이는 공급 제트의 가장 빠른 이동 부분이 기판과 가까이 접촉하게 하여, 분기점의 양 측면에서 기판으로의 유기 증기 수송을 향상시킨다. 대조적으로, 도 6 및 10에 도시된 공급 제트의 스트림라인은 분기하지 않는다. 중앙 배기구 대 외측 배기구의 최적의 비가 존재하지만, 특정 값은 다른 공정 파라미터에 따라 달라질 수 있다. 모델링된 조건에서 최적 비는 약 20%였음이 확인되었다. 중앙 배기구를 통한 지나친 흐름은 공급 흐름을 안쪽으로 기울어지게 하여 분기를 균등하지 않게 하고 η _e 를 감소시킨다.

일 실시양태에서, 복수의 흐름 리타더가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 16a에 도시된 바와 같이 추가의 흐름 리타더를 부가함으로써 공급 채널이 2개보다 많은 개구로 쪼개어질 수 있다. 이러한 구성은 증착 프로파일의 중앙에서 평탄역의 폭을 추가로 증가시킬 수 있지만, 또한 전체 피처 크기를 증가시킬 수 있다. 도시된 예시적인 구성에서, 공급 개구는 3개의 흐름 리타더를 가질 수 있으며, 2개의 배기구(1602) 사이에 선형 어레이로 배열된 4개의 동일한 영역(1601) 사이에 공급 흐름을 분배한다. 도 16b에 도시된 바와 같이, 흐름 리타더의 수는 더 증가될 수 있다. 이 예에서, 공급 개구는 2개의 배기구(1604) 사이에 선형 어레이로 배열된 8개의 동일한 영역(1603) 사이에서 공급 흐름을 분배하는 7개의 흐름 리타더를 갖는다.

복수의 흐름 리타더가 일정한 인셋 s를 갖거나 y의 함수로서 오프셋을 변화시키는 앵글드 선단을 가질 수 있다. 공급 개구에서의 개별적인 리타더는 서로 상이한 인셋을 가질 수도 있다. 공급 개구를 짝수개의 섹션으로 나누는 홀수개의 흐름 리타더가 있는 대칭 증착기의 경우 최상의 결과가 얻어진다. 중심에 위치한 리타더는 x = 0에서 유속을 느리게 하고 불균일한 증착을 야기하는 유기물 플럭스의 극대를 방지한다. 보다 일반적으로는, 본 명세서에 개시된 실시양태는 균일한 또는 개별 인셋, 지오메트리 및/또는 대칭을 갖는 다수의 흐름 리타더의 임의의 조합을 이용할 수 있다.

도 17 및 표 IV는 각각 1701 및 1702에서 3개 및 7개의 리타더를 갖는 지오메트리에 의해 증착된 피처에 대한 데이터를 제시한다. 두 경우 모두, B = 15 ㎛, D = 15 ㎛, DE = 15 ㎛, E = 30 ㎛, s = 0 및 g = 50이다. 두 경우 모두 우수한 U ₅₀ 을 갖지만, 특히 7개의 흐름 리타더의 경우, 피처 크기가 너무 커서 디스플레이 응용 분야에 적합하지 않을 수 있다. 더 큰 증착기는 주어진 질량 유량에서 공급 흐름을 더 느리게 하여, 유기 증기가 기판으로 확산하는 데 더 많은 시간을 허용하므로 η _e 가 증가한다. 비교를 위해, 단일 흐름 리타더를 구비한 증착기로부터의 증착 프로파일(1703)이 제공된다.

복수의 흐름 리타더를 갖는 증착기는 OLED 조명 및 표지판과 같은 상대적으로 큰 인쇄된 피처를 필요로 하는 용도에 사용하기에 적합할 수 있다. 일부 실시양태에서, 증착기는 추가 흐름 리타더로 공급 개구를 분할함으로써 추가로 확장될 수 있다. 예를 들어, 15개의 흐름 리타더가 공급 개구를 16개의 섹션으로 분할하는 데 사용될 수 있다. 그러한 증착기는 일반적으로 디스플레이 제조에 사용하기 위한 것이 아니기 때문에, U ₅₀ 이 이들에 대한 균일성의 가장 좋은 척도는 아니다. 400 ㎛에 대한 균일성, U ₄₀₀ 이 더 나은 척도이다. 각각의 공급 개구 섹션으로부터의 공급 가스 흐름이 15개의 흐름 리타더 사례에 대해 동일하면, 결과적인 증착 프로파일(1704)은 그 중심선 부근에 균일성에 불리한 영향을 미칠 수 있는 명확한 피크를 갖는다. 이 피크는 각 흐름 리타더 사이의 간격을 조정하여 외부 공급 개구를 통과하는 흐름이 내부 공급 개구를 통과하는 흐름보다 커지도록 함으로써 감소 또는 제거될 수 있다. D1 = 13 ㎛, D2 및 D3 = 14 ㎛, D4 및 D5 = 15 = ㎛, D6 및 D7 = 16 ㎛ 및 D8 = 17 ㎛가 되는 간격의 세트, 여기서 D1은 가장 안쪽 쌍의 공급 개구의 각각의 폭이고, D8은 배기구에 인접한 개구의 폭이며, 다른 간격은 D1에서 D8까지 외측으로 번호가 매겨지고, 폭 B = 15 ㎛의 흐름 리타더에 대해 균일성을 최적화한다. 극도로 넓은 메사형 1705를 갖는 피처가 인쇄될 수 있으며, 이로써 이것이 인쇄하는 500 ㎛ 피처의 400 ㎛가 디바이스 성장에 적합해진다. 따라서, 이 증착기 디자인을 이용하여 인쇄된 OLED의 어레이는, 기판의 10%만을 포함하는 배타적인 서브픽셀 영역을 갖는, 매우 높은 디바이스 충전율(fill factor)를 가질 수 있다. 이러한 증착기가 인쇄한 피처에 대한 데이터도 표 IV 및 도 17에 제공된다.

일부 실시양태에서, 흐름 리타더가 공급 채널의 전체 길이에 걸쳐 있지 않도록, 하나 이상의 부분 흐름 리타더가 사용될 수 있다. 그러한 구성의 예가 도 18a에 도시되어 있고, 지오메트리 K로 지칭한다. 리타더의 베이스(1801)는 공급 채널의 말단에 부착되고, 그 대향면(1802)은 공급 개구(1803) 내로 연장된다. 리타더는 공급 개구와 동일 평면에 있을 수 있거나 또는 이전에 기술한 지오메트리에서와 같이 공급 채널 내부로 리세스될 수 있다. 불완전 리타더는 공급 개구를 2개의 위상학적으로 별개의 두 섹션으로 분리하지 않는다. 흐름 리타더(1804)를 포함하지 않는 공급 개구의 길이는 리타더에 의해 분기된 영역과 균형잡힌 흐름을 유지하도록 좁혀질 수 있다. 마찬가지로, 국부적으로 증가된 공급 흐름을 수용하기 위해 배기구의 일부가 넓어질 수 있다(1805).

일 실시양태에서, 하나 이상의 부분 리타더가 공급 개구의 양측에 배치될 수 있다. 도 18b는 지오메트리 L로 지칭되는 그러한 구성의 일례를 도시한다. 리타더(1806)가 정렬되면, 그것들 사이의 갭(1807)은 채널의 중심선을 통해 연장된다. 공급 채널의 비분기 부분은 그 길이를 따라 공급 흐름의 분포를 제어하도록 좁혀진다. 공급 흐름을 조절하는 것은 제한 흐름이 그 양측이 아니라 증착기의 가장자리로부터 공급되는 상황에서 특히 유용한 것으로 입증될 수 있다. 또 다른 예로서, 지오메트리

은 지오메트리 L과 동일할 수 있지만, 다만, 제한 흐름은 양측이 아니라 증착기의 말단에서 공급된다. 증착기 중심선 근처의 감소된 공급 흐름은 배기 부족을 상쇄하여, 유용한 피처가 인쇄될 수 있게 한다. 증착기의 가장자리로부터 제한 가스를 공급하는 것은 증착기가 선형 어레이로 패킹될 수 있는 밀도를 증가시킨다.

각 측면에서 복수의 흐름 리타더(1901)가 서로 맞물릴 수 있다. 도 19a는 그러한 구성의 예를 도시한다. 이러한 구조는 지오메트리 M으로 지칭되며, 2017년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/475,408호에 개시된 분할 공급 개구 지오메트리와 개념적으로 유사하다. 개구 측벽들은 서로 오프셋되어, 공급 개구의 각각의 부분의 폭을 제어한다.

도 19b는 서로 맞물린 흐름 리타더를 갖는 실시양태를 도시한다. 도 19b에 도시된 것과 같은 구성은 지오메트리 N으로 지칭되며, 도 19a와 기능적으로 유사하지만 위상학적으로 상이할 수 있다. 이 실시양태에서, 단일 리타더(1902)가 공급 개구의 한 측면으로부터 다른 측면으로 연장된다. 흐름 리타더는 그 중심선에서 비틀려서, 분기점에 의해 형성된 공급 개구의 클러스터에 비대칭을 형성한다. 증착기의 절반에 있는 유기 증기 플럭스가 높은 영역이 나머지 절반에 있는 유기 증기 플럭스가 적은 영역 위에 놓인다. 각 측면으로부터의 기여는 프린트 헤드가 기판을 가로질러 래스터됨에 따라 합해진다. 이것은 그 중심 근처에서 예외적으로 균일한 두께를 갖는 메사형 증착 프로파일을 생성한다.

지오메트리 N 2001(실선)에 의해 인쇄된 피처의 프로파일이 도 20에 플로팅되어 있다. 이것은 폭 15 ㎛의 배기 개구, 폭 30 ㎛의 DE 스페이서, 폭 15 ㎛의 좁은 DE 스페이서 및 폭 15 ㎛의 한 쌍의 공급 채널을 갖는다. 공급 채널은 폭 18 ㎛의 리타더에 의해 분리되며, 상단과 하단 세그먼트는 15 ㎛만큼 오프셋된다. 지오메트리 K 2002(실선), L 2003(점선),

2004(파선) 및 M 2005(쇄선)에 대한 증착 프로파일도 비교를 위해 플로팅된다. 이들 증착기의 경우, E, DE 및 D = 15 ㎛이고, 폭 15 ㎛의 리타더가 있다. 단일 부분 리타더는 길이가 200 ㎛이며, 쌍을 이룬 부분 리타더는 각각 길이가 100 ㎛이다. 이들 증착기에 대한 데이터는 표 V에 요약되어 있다.

플롯 및 요약 데이터는 지오메트리 K 및 L이 서로 매우 유사하게 거동함을 나타낸다. 이는, 각각에 의해 인쇄된 피처가 각각 동일한 전체 길이를 갖는 공급 개구의 분기 영역과 비분기 영역의 합계이기 때문이다. 지오메트리

은 원위 부분에 비해 공급 개구의 비분기 중앙 영역의 유기 재료의 기여가 크기 때문에 중앙에서 더 넓다. 지오메트리 M과 N도 비슷하게 거동하지만, 지오메트리 M의 증착 프로파일은 더 둥글다. 따라서, 관심 영역에 대한 균일성은 지오메트리 N의 것보다 열등하다. 스큐이드 리타더의 오프셋은 메사형 피처를 증착시키기 위해 지오메트리 N에서 최적화될 수 있는 부가적인 파라미터이다.

일부 실시양태에서, 부분 또는 스큐이드 리타더가 또한 이전 섹션에서 설명된 직선형 리타더와 유사하게 공급 개구 뒤에서 리세스될 수 있다. 그러한 구성의 예가 도 21에 도시되어있다. 4개의 부분 리타더(2102)가 공급 개구(2101)로부터 리 세스된다. 오프셋은 노즐 어레이(2104)의 아랫면과 리타더(2105)의 표면 사이의 불연속부(2103)에서 볼 수 있다. 각각의 리타더는 편평한 하부면을 가질 수 있고, 공급 채널의 반대쪽 끝에 있는 짝에 정렬되어, 일정한 값에 의해 공급 개구로부터 삽입될 수 있다. 개구 길이가 일정하거나 가변적인 어떠한 인셋도 각각의 부분 또는 스큐이드 리타더에 이용될 수 있다. 공통의 개구의 부분 리타더는 동일한 또는 상이한 길이를 가질 수 있다. 임의의 수의 부분 리타더가 공급 개구의 어느 한 말단에 존재할 수 있다. 공급 채널의 대향 말단 상의 부분 리타더는 서로에 대해 정렬되거나, 서로 맞물리거나, 서로에 대해 임의의 다른 방식으로 배향될 수 있다. 부분 또는 스큐이드 흐름 리타더는 마찬가지로 임의의 단면 형상 및 두께를 가질 수 있으며, 이들은 길이를 따라 가변적일 수 있다. 단면 형상 또는 두께는 동일한 개구에서 부분 또는 스큐이드 리타더 간에 다를 수 있다. 부분 리타더, 스큐이드 리타더 및 전통적 선형 리타더가 동일한 공급 채널 내에서 공존할 수 있다.

도 22는 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 보다 복잡한 흐름 리타더 지오메트리를 갖는 증착기의 예를 도시한다. 공급 개구(2201)는 긴 부분 리타더(2202)의 서로 맞물린 쌍을 포함한다. 이들 리타더는 각각 공급 개구 내에 작은 오프셋을 가지며, 모따기된 아랫면(2203)을 형성하는 단면을 갖는다. 개구에 제2의 더 짧은 부분 리타더(2204) 세트가 또한 존재한다. 이들 리타더는 더 긴 쌍보다 더 큰 전체 인셋(2205)을 갖는다. 이들 리타더(2206)의 아랫면은 인셋이 공급 개구 길이의 함수로서 변화하도록 기울어진다.

본 명세서에 개시된 바와 같은 분할 개구 증착기를 포함하는 마이크로노즐 어레이는 심도 반응성 이온 에칭에 의해 형성된 표면 상에 트렌치 어레이를 갖는 SI 웨이퍼 쌍을 본딩함으로써 제조될 수 있다. 웨이퍼 쌍을 본딩하면 닫힌 채널이 형성된다. 웨이퍼 쌍은 다이싱되어, 그 가장자리를 따라 증착기와 함께 개별적인 마이크로노즐 어레이를 형성할 수 있다. 증착기의 개구는 채널과 다이싱 라인의 교선에 의해 획정될 수 있다. 적합한 제조 공정의 일례는 미국 특허 공보 제2016/0376787호에 보다 상세히 기재되어 있으며, 그 개시 내용은 그 전체가 참고 문헌으로 인용된다. 배기 개구와 같이 본드 라인을 중심으로 대칭인 연속 개구는 다이 싱 라인에서 서로 겹치는 거울상 트렌치로부터 형성될 수 있다. 반대로, 본드 라인의 한쪽에만 존재하는 개구는 서로 겹치지 않는 트렌치로부터 형성될 수 있다. 분할 공급 개구 쌍의 각각의 개구는 에칭되지 않은 웨이퍼 표면에 의해 본드 라인을 따라, 그리고 대향 웨이퍼의 에칭된 표면의 에칭된 트렌치에 의해 그 둘레의 나머지 주위에 형성될 수 있다. 트렌치 중심선은 원하는 개구 오프셋 거리만큼 서로 이격될 수 있다. 보다 일반적으로, DEC OVJP 어레이를 제조하는 데 이용되는 기술은 또한 본 명세서에 개시된 증착기를 제조하는 데 사용될 수 있다.

본 명세서에 개시된 증착기 지오메트리는, OLED 어레이가 종래 기술로 달성될 수 있는 보다 적은 패스로 인쇄되도록 함으로써 TAKT 시간을 단축시킬 것으로 기대된다. 본원에 개시된 실시양태들은 또한 어레이 내의 각 OLED에 대한 EML 증착의 개시와 완료 사이의 시간을 단축시키거나 최소화함으로써 인쇄된 OLED의 오염 물질 노출을 감소시키고 인쇄된 OLED의 작동 수명을 개선할 수 있다.

실험

본원에 개시된 증착기는 COMSOL MultiPhysics 5.2에서 컴퓨터 유체 역학(CFD)에 의해 시뮬레이션되었다. 1 sccm의 N₂의 층류를 공급 개구 또는 개구 클러스터를 통해 공급하였다. 배기 경계 조건은 또한 4 sccm의 층류 유량으로 규정되었다. 마이크로노즐 어레이를 250℃로 가열하였고, 기판은 20℃였다. 증착기를 둘러싼 증착기와 인쇄 헤드 사이의 밀리미터 사각형 영역을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션된 체적을 둘러싼 N₂ 대기압은 200 Torr였다. 시뮬레이션된 영역을 통한 유기 증기의 수송은 정상 상태 대류-확산 방정식으로 풀었다.

본 명세서에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예로서, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라는 것이 이해된다. 예를 들어, 본원에 기술된 많은 재료 및 구조는 본 발명의 취지를 벗어나지 않으면서 다른 재료 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 청구된 본 발명은, 당업자에게 자명한 바와 같이, 본원에 기재된 특정 실시예 및 바람직한 실시양태로부터의 변형을 포함할 수 있다. 본 발명이 작동하는 원리에 관한 다양한 이론은 제한하려는 것이 아니라는 것이 이해된다.

Claims

증착 시스템으로서,
공급 채널;
상기 공급 채널 내에 배치된 솔리드 흐름 리타더; 및
상기 공급 채널에 인접하게 배치된 배기 채널
을 포함하고,
상기 공급 채널 및 상기 배기 채널과 유체 연통하는 제한 가스 공급원을 더 포함하며,
상기 솔리드 흐름 리타더는 상기 공급 채널의 공급 개구 뒤에 삽입되는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 공급 채널과 유체 연통하는 유기 재료 공급원을 더 포함하는 증착 시스템.
제2항에 있어서, 상기 유기 재료 공급원 및 상기 공급 채널과 유체 연통하는 공급 가스 공급원을 더 포함하는 증착 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가, 흐름 리타더의 원위 말단의 개구에서 끝나는 중공 채널을 포함하는 것인 증착 시스템.
제5항에 있어서, 상기 중공 채널이 정압(constant pressure) 공급원과 유체 연통하는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가 상기 공급 채널의 단 하나의 벽에서 상기 공급 채널에 연결되는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가 상기 공급 개구의 길이에 따라 변동하는 폭을 갖는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가 상기 공급 채널의 길이에 따라 변동하는 위치를 갖는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가 직사각형의 단면을 갖는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가 테이퍼드형 단면을 갖도록 모따기되어 있는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 플로우 증착 시스템이 상기 흐름 리타더를 중심으로 대칭인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 공급 채널의 개구 내에 홀수개의 흐름 리타더가 배치되는 것인 증착 시스템.
제1항에 있어서, 상기 흐름 리타더가 불균일한 단면을 갖는 것인 증착 시스템.
제1항의 증착 시스템을 포함하는 유기 기상 제트 증착기.
제1항에 있어서, 상기 공급 채널 내에 배치된 제2의 솔리드 흐름 리타더를 더 포함하는 증착 시스템.