KR20020081104A - 진공증착장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 기판과 마스크의 우수한 밀착성을 얻을 수 있어 박막 형상을 정밀하게 설정할 수 있는 진공증착장치를 제공하는 것이다.

(해결수단) 진공계에 접속된 진공 용기 내부에 증발원 용기와 기판홀더를, 수평방향을 따라 서로 대면시키고 또 이 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면을 상향으로 경사진 상태로 배치시켜 이루어진 진공증착장치.

Description

진공증착장치 {DEVICE FOR VACUUM DEPOSITION}

본 발명은 박막 형성에 사용되는 진공증착장치에 관한 것이다.

금속, 반도체 또는 절연체 박막을 적층하여 이루어진 트랜지스터 등의 박막적층형 디바이스는 대부분의 전기제품에 사용되고 있다. 이것들의 박막 적층형 디바이스를 구성하는 박막 형성에는 진공증착법, 스퍼터링법 등 다양한 박막 형성방법이 이용된다. 또, 형성되는 박막은 마스크법 또는 포토리소그래피법 등과 같은 패터닝에 의해 디바이스 또는 회로배선에 필요한 형상으로 설정된다.

박막 적층형 디바이스 중 유기물의 일렉트로 루미네센스 현상을 이용한 유기 일렉트로 루미네센스 소자(이하, 유기 EL소자라고 함)는 자기발광형 소자로서, 이것을 사용한 표시장치는 시인성(視認性)이 좋고, 그리고 낮은 소비전력 때문에 차세대의 표시장치로서 기대되고 있다. 유기 EL소자는, 기판 상에 양전극층, 유기 발광재료를 포함한 발광층(이하, 유기 발광층이라고 함), 그리고 음전극층을 포함한 기능층이 형성되어 이루어진다. 각 층의 박막을 형성하는 순서는 상기 순서와 반대일 수도 있다. 그리고, 양전극층으로부터 정공을, 음전극층으로부터 전자를 유기 발광층에 주입하여 전자와 정공을 유기 발광층 내에서 재결합시킴으로써 여기자(엑시톤)를 생성시켜 이 여기자의 활성이 상실될 때의 광 방출(형광, 인광)에 의해 발광되는 소자이다. 또, 필요에 따라 발광층과 양전극층 사이에 정공 수송층, 발광층과 음전극층 사이에 전자 수송층 또는 이들 양자가 형성된다.

이러한 유기물을 포함한 박막 적층형 디바이스에서는 박막 형성에는 진공증착법이 박막 형상의 설정에는 마스크법이 이용되는 경우가 많다.

진공증착법은 증발원(금속, 반도체, 절연체 등)을 고온에서 증발시켜 이것을 기판 표면에 부착시켜 형성하는 방법이다. 반도체 디바이스의 제작에서는 박막 형성에 스퍼터링법을 이용하는 경우가 많다. 그러나, 스퍼터링법으로 유기물을포함한 박막을 형성하면, 형성하는 도중에 박막에 고에너지의 분자가 충돌되기 때문에 막에 손상을 가져온다. 따라서 유기 EL소자를 구성하는 유기물을 포함한 박막(유기 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층)은 진공증착법 또는 스핀코팅법으로 형성하는 것이 일반적이다. 그 중에서도 진공증착법은 박막 중에 불순물이 잘 혼입되지 않아서 바람직한 박막 형성방법이다.

마스크법에서는, 필요한 박막 형상으로 개구부가 형성된 금속 박판 등으로 이루어진 마스크를 사용한다. 마스크법에 의한 패터닝에서는 마스크 기판 상에 밀착시키고 그 위에 박막을 형성한다. 마스크는 기판 표면의 증착 영역을 규정한다. 다음으로, 마스크를 제거함으로써 마스크 상에 형성된 막은 제거되고 박막 형상(증착 패턴)이 설정된다. 유기물을 포함한 박막은 유기용제, 산, 알칼리 등과 같은 약품에 약하기 때문에, 반도체 디바이스 제작에 널리 사용되고 있는 포토리소그래피법으로 패터닝하는 것이 어렵다. 따라서, 유기 EL소자를 구성하는 박막은 일반적으로 마스크법으로 형상이 설정된다. 이 마스크법에서 막형성시에 마스크와 기판이 충분히 밀착되지 않으면, 마스크와 기판 사이에 증착 재료(증발원)의 분자가 들어가 박막의 미세한 형상을 설정하는 것이 어려워진다. 특히 유기 EL소자를 발광표시장치에 응용하는 경우, 우수한 표시품위를 얻기 위해서 화소 크기(유기 EL소자 크기)를 작게 할 필요가 있기 때문에, 기판과 마스크를 충분히 밀착시키는 것이 중요해진다.

진공증착법으로 박막을 형성하는 장치는 진공증착장치라고 한다. 도 1은 일반적인 진공증착장치의 일례의 구성을 모식적으로 나타내는 배치도이다. 진공증착장치는 진공계에 접속된 진공 용기(1) 내부에 증발원 용기(2)와 기판홀더(3)를 배치하여 이루어진다. 증발원 용기(2)에는 증발원(4)이 수용된다. 그리고, 기판홀더(3)에는 박막이 형성되는 기판(5), 그리고 증착 영역을 규정하는 마스크(6)가 장착된다. 진공 용기(1)에는 진공 용기 내부를 감압하기 위해서 사용되는 진공펌프(7) 및 배기밸브(8) 등으로 이루어진 진공계가 접속되어 있다. 그리고, 증발원 용기(2)에는 가열전원(9)을 접속한다.

도 1에 나타낸 바와 같이 일반적인 진공증착장치에서는 증발원 용기(2)가 진공 용기 내부의 (중력방향을 따라) 하측에, 그리고 기판홀더(3)가 진공 용기 내부의 상측에 배치된다. 이것은 증발원 용기를 상측에, 기판홀더를 하측에 배치하면, 증발원 용기로부터, 증발되기 전의 증착 재료(고체) 또는 가열되어 액체로 된 증착 재료가 기판 표면으로 낙하되어, 균일한 박막 형상이 어려워지기 때문이다.

박막 형성 및 박막 형상의 설정은 먼저 증발원 용기(2)에 증발원(4)을 수용하고, 그리고 기판홀더(3)에 박막을 부착시킨 기판(5)을 고정한다. 또한, 마스크법으로 박막 형상을 설정하기 위해서, 기판(5) 상에 필요한 박막 형상으로 개구부가 형성된 마스크(6)를 밀착시켜 고정한다. 그리고, 진공 용기(1) 내부를 진공펌프(7)로 감압하여 진공상태로 한 후, 증발원 용기(2) 내부에 수용된 증발원(4)을 가열한다. 가열로 증발된 분자는 진공 용기(1) 내부를 기판(5) 방향으로 (도 1에 나타낸 일반적인 진공증착장치에서는 하측에서 상측으로) 비행하고, 그리고 기판(5) 표면에 부착(증착)되어 박막이 된다. 종래에 유기 EL소자도 이러한 구성의 진공증착장치로 제작되었다.

상기한 바와 같이 유기 EL소자의 각 층 형성에서는, 박막 형성에는 진공증착법, 그리고 박막 형상의 설정에는 마스크법을 이용하는 것이 일반적이다. 그러나, 도 1에 모시적으로 나타낸 바와 같이, 종래의 진공증착장치의 기판홀더(3)에 기판(5), 그리고 마스크(6)를 장착하면, 마스크(6)의 자체 중량에 의해 기판(5)과 마스크(6) 사이에 약간의 간극이 생기는 경우가 있다. 이 상태에서 박막을 형성하면 기판(5)과 마스크(6)의 간극으로 증착 재료의 분자가 들어가고, 박막은 필요한 형상보다 약간 크게 형성된다. 또한, 치수가 큰 기판 또는 플라스틱필름과 같은 유연한 기판을 사용하면, 마찬가지로 기판의 자체 중량에 의해 기판이 휘고, 또 마스크의 자체 중량에 의한 휨도 더해져 기판과 마스크의 밀착성이 더 악화되는 경향이 있다.

지금까지의 유기 EL소자의 제조에서는, 기판과 마스크의 밀착성은 문제가 되지 않을 정도였다. 그러나, 최근 휴대형 전화기에 사용되는 표시장치로 대표되는 바와 같이 표시장치에는 고화질이고 저렴한 가격인 것이 요구되고 있다. 표시장치를 고화질로 하기 위해서는, 화소 크기, 즉 유기 EL소자의 크기를 작게 할 필요가 있다. 유기 EL소자의 크기를 작게 하기 위해서는, 유기 EL소자의 각 층의 박막 형상을 지금까지보다 정밀하게 설정할 필요가 있고, 기판과 마스크의 밀착성이 문제가 된다. 그리고, 표시장치를 저렴한 가격으로 하기 위해서는, 동일한 큰 기판 상에 복수개의 표시장치를 제작하여 생산 효율을 높일 필요가 있다. 큰 기판을 사용하면 기판이나 마스크의 휨량도 커져 기판과 마스크의 밀착성이 문제가 된다. 표시장치의 화면 크기를 대형화하는 경우에도, 큰 기판과 마스크를 사용할 필요가 있기 때문에, 마찬가지로 기판과 마스크의 밀착성이 문제가 된다. 또한, 증착에 사용되는 마스크 두께는 얇은 것이 바람직하다. 마스크가 두꺼우면 증발원 용기에서 증발된 증착 재료의 분자가 마스크 개구부의 가장자리 부분에서 음이 되는 기판 표면에는 부착되기 어렵기 때문이다. 두께가 얇은 마스크는 강성이 작아서 잘 휘고 마찬가지로 기판과 마스크의 밀착성이 문제가 된다.

본 발명의 목적은 기판과 마스크의 우수한 밀착성을 얻을 수 있어 박막 형상을 정밀하게 설정할 수 있는 진공증착장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 진공증착장치의 일례의 구성을 모식적으로 나타내는 배치도이다.

도 2는 본 발명의 진공증착장치의 일례의 구성을 모식적으로 나타내는 배치도이다.

도 3은 증발원 용기의 일례의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 증발원 용기의 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 5는 증발원 용기의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 6은 전극기판의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 7은 유기 발광층용 마스크를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 8은 유기 발광층이 형성된 전극기판의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 9는 유기 EL소자의 일례의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 10은 본 발명의 복합 진공증착장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

1,21 : 진공 용기2,22 : 증발원 용기

3,23 : 기판홀더4,24 : 증발원

5,25 : 기판6,26 : 마스크

7,27 : 진공펌프8,28 : 배기밸브

9,29 : 가열전원10,30 : 서셉터

11,31 : 마스크홀더40 : 보트

41 : 덮개42 : 가열전원

43 : 증발원44 : 히터

47 : 마스크48,49 : 개구부

50,51 : 양전극층52 : 기판

53,54 : 유기 발광층55 : 음전극층

56,57 : 유기 EL소자58 : 반송실

59 : 반송수단61∼65 : 본 발명의 진공증착장치

66 : 공급실71∼76 : 구획밸브

81∼85 : 기판홀더91∼95 : 증발원 용기

g : 중력방향θ: 기판홀더 표면의 경사각도

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는 진공증착장치의 진공 용기 내부에 배치되는 증발원 용기나 기판홀더의 배치를 연구하여, 기판과 마스크의 밀착성이 우수한 진공증착장치를 제공할 수 있음을 발견하였다.

본 발명은 진공계에 접속된 진공 용기 내부에 증발원 용기와 기판홀더를, 수평방향을 따라 서로 대면시키고 또 이 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면을 상향으로 경사진 상태로 배치시켜 이루어진 진공증착장치이다. 본 발명의 진공증착장치는 기판 상에 양전극층, 유기 발광재료를 포함한 발광층, 그리고 음전극층을 포함한 기능층이 형성된 유기 일렉트로루미네센스소자의 제조에 사용되면 특히 유리하다.

본 발명의 진공증착장치의 바람직한 태양을 다음과 같이 기재한다.

(1) 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면이 중력방향을 기준으로 30도 이내로, 보다 바람직하게는 1 내지 10도 범위 내의 각도로 경사져 있는 것,

(2) 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면에 증착 영역을 규정하는 마스크를 지지하는 수단이 형성되어 있는 것,

(3) 마스크가 그 표면에 동일 형상의 복수개의 개구부를 갖는 마스크인 것,

(4) 증발원 용기가 용기 측면에 개구부를 갖고 있는 것.

또, 본 발명은 상기 본 발명의 진공증착장치를 복수개가 반송실을 통해 접속하여 이루어진 복합체로서, 원하는 진공증착장치에 기판을 삽입 및 꺼내는 기판이동수단이 이 반송실 내에 부설되어 있는 복합 진공증착장치도 있다.

또한, 본 발명은 진공상태에 있는 진공 용기 내부에 증발원을 수용한 증발원 용기 및 기판과 마스크를 일측 표면에 고정한 기판홀더를, 수평방향을 따라 서로 대향시키고 또 기판과 마스크를 상향으로 경사 배치한 상태에서 증발원을 가열함으로써 기판 표면에 마스크에 대응한 증착 패턴을 형성하는 진공증착방법도 있다.

발명의 실시형태

도 2는 본 발명의 진공증착장치의 일례의 구성을 모식적으로 나타내는 배치도이다. 본 발명의 진공증착장치는 진공계에 접속된 진공 용기(21) 내부에 증발원 용기(22)와 기판홀더(23)를, 수평방향을 따라 서로 대향시키고 또 기판홀더(23)의 증발원 용기(22)에 대면하는 측의 표면을 상향으로 경사진 상태로 배치시켜 이루어진다. 진공계에는 진공 용기(21) 내부를 감압하여 진공상태로 하기 위한 진공펌프(27), 진공펌프(27)와 진공 용기(21) 사이에 배치되는배기밸브(28) 등이 포함된다. 또, 증발원 용기(22)를 가열하기 위해서 증발원 용기에는 가열전원(29)이 접속된다. 기판홀더(23)의 증발원 용기(22)에 대면하는 측의 표면은 중력방향(g)을 기준으로 표면이 상향으로 경사(경사각(θ)을 도 2에 기입함)져 있다. 기판홀더(23)의 증발원 용기(22)에 대면하는 측의 표면은 중력방향(g)을 기준으로 표면이 상향이 되도록 30도 이내의 각도로 경사져 있는 것이 바람직하고, 1∼10도 범위 내의 각도로 경사져 있는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 진공증착장치에 의해 박막 형성 및 박막 형상의 설정을 하는 경우, 증발원 용기(22)에는 증발원(24)이 수용된다. 그리고, 기판홀더(23)에는 박막을 부착시키는 기판(25)이 배치되고, 그리고 기판(25) 상에는 증착 영역을 규정하는 마스크(26)가 배치된다. 상기와 같이 기판홀더(23)의 증발원 용기(22)에 대면하는 측의 표면은 중력방향(g)을 기준으로 표면이 상향으로 경사져 있다. 그래서, 마스크(26:또는 기판)의 자체 중량에 의한 힘은 기판(25)과 마스크(26)를 밀착시키는 방향(기판홀더 표면의 법선방향)과 기판홀더(23) 표면을 따른 방향으로 작용한다. 이렇게 어느 방향의 힘도 기판과 마스크를 휘게 하는 방향으로는 작용하지 않고 양자의 밀착성을 개선시키도록 작용한다. 따라서, 큰 기판이나 마스크를 사용하거나 유연한 기판 등을 사용한 경우에도, 기판과 마스크의 우수한 밀착성을 얻을 수 있다. 따라서, 진공 용기(21)를 진공펌프(27)로 배기하여 진공상태로 하고, 증발원(24)을 가열시켜 마스크(26) 상에서부터 박막을 형성하고, 그 다음에 마스크(26)를 제거함으로써 마스크 상에 형성된 막은 제거되고 마스크에 대응한 우수한 치수 정밀도의 증착 패턴을 형성할 수 있다.

이렇게 기판과 마스크의 밀착성을 개선시킴으로써, 큰 기판 상에 유기 EL소자를 다수개 배치하는 경우, 또는 유기 EL소자가 집적된 유기 EL 발광표시장치를 다수개 배치하는 경우에, 기판 상의 제작위치에 의하지 않고 유기 EL소자의 균일한 특성을 얻을 수 있다. 이렇게 큰 기판 상에 다수개의 유기 EL소자를 동시에 제작하기 위해서는, 마스크는 그 표면에 동일 형상의 복수개의 개구부를 갖는 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 마스크를 사용함으로써 균일한 특성을 갖는 다수개의 유기 EL소자를 기판 상에 동시에 제작할 수 있다.

다음에, 본 발명의 진공증착장치의 구성 요소에 대해서 간단히 기재한다.

증발원 용기의 구조나 증발원 용기를 구성하는 재료에 특별히 제한되지 않지만, 공지된 증발원을 사용할 수 있다. 증발원의 예로서는 저항가열 증발원, 외열식 도가니 증발원, 방사가열 증발원, 고주파 유도가열 증발원, 전자충격 및 전자빔 증발원 등을 들 수 있다. 유기물을 포함한 증착 재료를 증발시키기 위해서는, 증발원 용기로서 저항가열 증발원 및 외열식 도가니 증발원을 사용하는 것이 바람직하다. 저항가열 증발원에는 필라멘트형, 멀티루프형, 와이어바스켓형, 보트형 증발원이 포함된다. 보트형 증발원으로서는 보트형 증발원에 덮개가 설치된 증발원 용기를 사용하는 것이 바람직하다. 보트 재료로서는 일반적으로는 몰리부덴, 탄탈, 텅스텐 등이 사용된다. 외열식 도가니 증발원의 도가니(증발원 용기)는 일반적으로는 세라믹스로 형성된다.

증발원 용기의 바람직한 구성의 예를 도3 내지 도5의 단면도에 나타낸다. 도 3에 나타낸 증발원 용기는 보트(40)에 덮개(41)가 형성된 덮개가 부착된 보트이다. 이 증발원 용기에는 가열전원(42)이 접속되어 있다. 증발원 용기 내부에는 증발원(43)이 수용된다. 증발원 용기는 도 3에 나타낸 증발원 용기의 형상에 한정되지 않지 않지만, 증발 재료의 크기나 수용할 때의 작업성 등에 따라 원하는 형상으로 할 수도 있다. 도 4에 나타낸 증발원 용기는 저항가열 증발원의 다른 일례이다. 그리고, 도 5에 나타낸 증발원 용기는 외열식 도가니 증발원의 일례이다.

본 발명의 진공증착장치에서 증착은 증발원 용기와 기판홀더가 대향하는 방향에서 이루어진다. 따라서, 증발원 용기에는 용기 측면부에 개구부를 갖고 있는 것이 바람직하다. 또, 증발원 용기의 기판홀더에 대한 상대적인 위치는 일반적으로 박막을 실제로 기판 상에 형성하고, 형성된 박막의 막두께 분포를 고려하여 미세 조정하는 경우가 많다. 따라서, 도 2에서는 증발원 용기의 바람직한 배치를 나타내고 있으나, 위치의 미세 조정을 더 할 수도 있다.

기판홀더의 구조나 기판홀더를 구성하는 재료에 특별히 제한되지 않지만, 공지된 기판홀더를 사용할 수 있다. 기판홀더는 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면이 중력방향을 기준으로 표면이 상향으로 경사지도록 배치된다. 기판홀더는 형성되는 박막의 막두께 분포가 균일해지도록 기판홀더 표면의 법선방향을 중심축으로 하여 회전시킬 수도 있다. 이 경우 증발원 용기를 배치하는 위치를 회전의 중심축에서 어긋나게 하는 것도 바람직하다. 기판홀더에는 기판 및 마스크를 지지하는 수단이 형성된다. 지지 수단은 공지된 방법으로 되고, 기판이나 마스크를 나사 또는 양면 점착테이프 등을 사용하여 기판홀더에 지지하는간단한 수단을 사용하거나, 기판이나 마스크를 지지하는 클램프로 구동시켜 자동으로 지지하는 수단을 사용할 수도 있다. 또, 기판 또는 마스크를 미리 프레임 형상의 고정구에 부착해 두고 고정구와 기판홀더를 고정함으로써 기판 또는 마스크를 지지할 수도 있다.

유기 EL소자의 제조공정에 대해 도 2에 나타낸 본 발명의 진공증착장치를 사용하는 경우를 예로 들어 다음에 설명한다. 설명하기 위해서, 3층(양전극층, 유기 발광층, 음전극층)으로 이루어진 유기 EL소자를 동일한 기판 상에 2개 제작하는 경우에 대해 기재한다. 유기 EL소자의 각 층 재료나 막두께 등은 알려져 있으며, 많은 문헌에 기재되어 있다.

(양전극층)

본 발명의 진공증착장치를 사용하여 기판 상에 양전극층을 형성할 수도 있으나, 양전극층이 이미 형성된 전극층이 부착된 기판(이하, 전극기판이라고 함)을 사용하는 경우가 많다. 도 6은 전극기판의 일례의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 6에 나타낸 전극기판에서 두개의 양전극층(50,51)이 기판(52) 상에 형성되어 있다. 양전극층은 통상적인 반도체 디바이스와 마찬가지로 스퍼터링법과 포토리소그래피법으로 형성된다. 기판의 예로서는 유리판, 플라스틱판 등을 들 수 있다. 양전극층의 재료로서는 금 등의 금속 또는 CuI, ITO(인듐틴옥시드), SnO₂, ZnO 등의 전기전도성 투명재료 등이 일반적으로 사용된다. 양전극층의 두께는 재료에 따라 달라지기도 하지만, 통상적으로는 10㎚∼1㎛, 바람직하게는 50∼200㎚ 범위 내에 있다.

(유기 발광층의 형성)

전극기판을 서셉터라고 하는 프레임 형상의 고정구(30)에, 그리고 발광층 형상으로 개구부가 형성된 마스크를 마스크홀더라고 하는 프레임 형상의 고정구(31)에 고정한다. 도 7에 사용되는 마스크(유기 발광층용 마스크:47)의 평면도를 나타낸다. 또, 도 7에 나타낸 마스크에는 동일 형상(유기 발광층의 형상)으로 개구부가 2개(48,49) 형성되어 있다. 그리고, 기판이 고정된 서셉터(30)를 진공증착장치의 기판홀더(23)에 나사로 고정한다. 또한 기판 상에 마스크(47)가 고정된 마스크홀더(31)를 배치하고, 마스크홀더(31)를 마찬가지로 기판홀더(23)에 나사로 고정한다. 다음으로, 유기 발광재료(증발원:24)를 증발원 용기(22)에 수용한다. 그리고, 진공펌프(27)로 진공 용기 내부를 진공상태로 하고, 가열전원(29)으로 증발원 용기(22)에 수용한 증발원(24)을 증발시키고, 마스크 상에서부터 유기 발광층을 형성한다. 이 때 기판홀더(23)에 장착된 마스크는 기판홀더 표면이 중력방향을 기준으로 경사져 있기 때문에 기판과 충분히 밀착된다. 그리고, 마스크를 기판에서 제거함으로써 마스크에 대응한 유기 발광층의 증착 패턴이 형성된다. 유기 발광층이 형성된 전극기판의 평면도를 도 8에 나타낸다. 도 8에서 유기 발광층(53 및 54)이 마스크(47)에 대응한 증착 패턴으로서 형성되어 있다.

유기 발광재료의 예로서는 「광전자기능 유기재료 핸드북(제2인쇄), 아사쿠라서점 발행」pp396∼398에 기재되어 있는 전자 수송성 발광재료(표Ⅲ.2.32), 상기책 pp398-399에 기재되어 있는 홀 수송성 발광재료(표Ⅲ.2.33), 상기 책 pp399∼400에 기재되어 있는 3층구조 소자의 발광재료 및, 상기 책 pp403∼404에 기재되어 있는 단일층형 소자의 발광재료(표Ⅲ.2.36) 등을 들 수 있다. 또, 발광색을 조정하기 위해서 유기재료에 형광소자를 도핑할 수도 있다. 실용적인 발광효율을 얻기 위해서, 유기 발광층의 두께는 10∼200㎚ 범위인 것이 바람직하다.

(음전극층의 형성)

유기 발광층(53 및 54)이 형성된 전극 기판 상에, 음전극층 형상으로 개구부가 형성된 마스크를 사용하는 것 이외에는, 유기 발광층 형성과 동일한 방법으로 음전극층을 형성한다. 음전극층의 재료로서는 Na, K, Mg, Li, In, 희토류금속, NaㆍK합금, MgㆍAg합금, MgㆍCu합금, AlㆍLi합금, Al/Al₂O₃혼합물이 일반적으로 사용된다. 음전극층의 두께는 재료에 따라 달라지기도 하지만, 통상적으로는 10㎚∼1㎛, 바람직하게는 50∼200㎚ 범위 내에 있다.

이렇게 해서 제작된 유기 EL 발광소자의 평면도를 도 9에 나타낸다. 도 9에서 양전극층(50)과 음전극층(55) 사이에 전압을 인가함으로써 유기 EL소자(56)가, 양전극층(51)과 음전극층(55) 사이에 전압을 인가함으로써 유기 EL소자(57)가 발광된다. 유기 EL 발광표시장치를 제작하기 위해서는, 동일한 방법으로 유기 EL소자를 다수 기판 상에 제작하면 된다. 음전극층의 형성시에 유기 발광층에 손상을 주지 않도록 음전극층은 본 발명의 진공증착장치를 사용하여 형성하는 것이바람직하다.

다음으로, 본 발명의 진공증착장치를 응용한 유기 EL소자를 효율적으로 제조할 수 있는 복합 진공증착장치에 대해서 설명한다. 도 10에 본 발명의 복합 진공증착장치의 일례의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도를 나타낸다. 복합 진공증착장치는 본 발명의 진공증착장치를 복수개가 반송실을 통해 접속하여 이루어진 복합체로, 원하는 진공증착장치에 기판을 삽입 및 꺼내는 기판이동수단이 이 반송실 내에 부설되어 있다. 도 10에 나타낸 복합 진공증착장치에서는 본 발명의 진공증착장치가 반송실(58)을 통해 5개(진공증착장치(61∼65)) 접속되어 있다.

반송실(58)에는 유기 EL소자를 제작하는 기판(또는 마스크)을 원하는 진공증착장치에 삽입하고, 박막 형성후의 기판(또는 마스크)을 꺼내는 반송수단(59)이 부설되어 있다. 또, 기판을 복합 진공증착장치에 삽입 및 꺼내기 위한 공급실(66)이 반송실(58)에 접속되어 있다. 각각의 진공증착장치(61∼65), 공급실(66) 및 반송실(58)은 (구획밸브(71∼76)에 의해) 독립적으로 진공도를 조절할 수 있다. 따라서, 각각의 진공증착장치는 독립적으로 진공도를 조절하여 증착을 할 수 있고, 증착 중에도 다른 기판 또는 마스크를 공급실(66)에 준비할 수 있다. 진공증착장치의 진공 용기 내부에 기판홀더(81∼85) 및 증발원 용기(91∼95)가 각각 배치되어 있다. 기판홀더(81∼85)의 각각은 증발원 용기에 대면하는 측의 표면이 상향으로 경사진 상태로 배치되어 있다. 또, 각 증착실, 반송실 및 공급실에는 전용 진공계를 각각 접속하거나, 1개의 진공계를 각각의 증착실에 배기밸브를 통해 접속할 수도 있다.

복합 진공증착장치에 의한 유기 EL소자의 제작에는 상기 본 발명의 진공증착장치에 의한 유기 EL소자의 제작과 동일한 방법으로 하면 된다. 예컨대, 진공증착장치(61)에서 양전극층이 형성된 전극기판을 기판홀더(81)에 장착하고, 전극 기판 상에 유기 발광층용 마스크를 배치한다. 그리고, 증발원 용기(91)에 수용된 유기 발광재료(증발원)를 증발시켜 증착 패턴(유기 발광층)을 형성한다. 반송수단(59)으로 마스크, 그리고 기판을 기판홀더(81)에서 분리한다. 발광층이 형성된 기판을 반송수단(59)으로 진공증착장치(62)에 삽입하여 기판홀더(82)에 배치하고, 그 위에 음전극층용 마스크를 배치하고 마찬가지로 증착 패턴(음전극층)을 형성함으로써 유기 EL소자를 제작할 수 있다. 반송수단(59)으로 분리된 마스크는 공급실(66) 등에 삽입하여 보관해 두면 된다.

유기 EL소자는 기판 상에 양전극층, 유기 발광층, 그리고 음전극층을 포함한 기능층이 형성되어 이루어진다. 본 발명의 진공증착장치를 사용함으로써 유기 EL소자의 각 층을 구성하는 박막(증착 패턴)을 정밀한 치수로 형성할 수 있기 때문에, 유기 EL소자의 복수층을 순차적으로 형성하여 적층하는 경우에도 유기 EL소자의 전체를 정밀한 치수로 제작할 수 있다. 또, 본 발명의 복합 진공증착장치를 사용함으로써 유기 EL소자의 전체(양전극층부터 음전극층의 형성까지)를 진공상태를 유지한 상태로 제작할 수 있기 때문에, 대기 중의 수분이나 불순물 등을 흡착하지 않고 유기 EL소자를 제작할 수 있다.

본 발명의 진공증착장치를 사용함으로써, 마스크법으로 패터닝할 때의 기판과 마스크의 밀착성이 향상되어 박막 형상을 정밀하게 설정할 수 있다. 본 발명의 진공증착장치는 특히 유기 EL소자의 제조에 바람직하게 사용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 진공증착장치를 사용함으로써, 큰 치수의 기판 및 마스크를 사용한 경우에도 기판과 마스크의 우수한 밀착성을 얻을 수 있어 박막을 정확한 형상으로 설정할 수 있다.

Claims (9)

1. 진공계에 접속된 진공 용기 내부에 증발원 용기와 기판홀더를, 수평방향을 따라 서로 대면시키고 또 이 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면을 상향으로 경사진 상태로 배치시켜 이루어진 진공증착장치.
2. 제 1 항에 있어서, 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면이 중력방향을 기준으로 30도 이내의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
3. 제 2 항에 있어서, 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면이 중력방향을 기준으로 1 내지 10도 범위 내의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판홀더의 증발원 용기에 대면하는 측의 표면에 증착 영역을 규정하는 마스크를 지지하는 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 마스크가 그 표면에 동일 형상의 복수개의 개구부를 갖는 마스크인 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 증발원 용기가 용기 측면에 개구부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 진공증착장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 상에 양전극층, 유기 발광재료를 포함한 발광층, 그리고 음전극층을 포함한 기능층이 형성된 유기 일렉트로루미네센스소자의 제조용인 진공증착장치.
8. 제 7 항에 기재된 진공증착장치를 복수개가 반송실을 통해 접속하여 이루어진 복합체로서, 원하는 진공증착장치에 기판을 삽입 및 꺼내는 기판이동수단이 이 반송실 내에 부설되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 진공증착장치.
9. 진공상태에 있는 진공 용기 내부에 증발원을 수용한 증발원 용기 및 기판과 마스크를 일측 표면에 고정한 기판홀더를, 수평방향을 따라 서로 대향시키고 또 이 기판과 마스크를 상향으로 경사 배치한 상태에서 증발원을 가열함으로써 기판 표면에 마스크에 대응한 증착 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공증착방법.