KR20060102102A - Mask for forming an organic electroluminescent layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 샤도우 현상이 나타나는 영역을 최소화하여 설정된 영역에 증착막을 정확하게 형성할 수 있는 마스크를 제공한다. 본 발명에 따른, 단위 영역별로 다수의 슬롯형 패턴들이 형성된 마스크에서는 각 단위 영역에 형성된 슬롯 패턴들을 구분하는 분리벽의 하부 일부 높이를 완전히 제거하여 다수의 슬롯 패턴들이 상부가 분리벽에 의하여 구분되나, 하부는 서로 연결되어 있다. The present invention provides a mask capable of accurately forming a deposition film in a set region by minimizing a region where a shadow phenomenon occurs. In the mask in which a plurality of slot-like patterns are formed in each unit area according to the present invention, the height of the plurality of slot patterns is separated by the partition wall by completely removing the height of the lower part of the partition wall separating the slot patterns formed in each unit area. , The lower part is connected to each other.
증착용 마스크 Deposition Mask
Description
도 1은 유기 전계 발광층의 증착을 위한 장치에 사용되는 일반적인 포인트 증착원의 단면도.1 is a cross-sectional view of a general point deposition source used in an apparatus for the deposition of an organic electroluminescent layer.
도 2는 도 1에 도시된 포인트 증착원과 기판의 관계를 개략적으로 도시한 도면.FIG. 2 is a diagram schematically showing a relationship between a point deposition source and a substrate shown in FIG.
도 3은 포인트 증착원과 포인트 증착원의 중심에서 벗어난 위치에 설치된 기판의 관계를 개략적으로 도시한 도면. 3 is a diagram schematically showing a relationship between a point deposition source and a substrate provided at a position off center of the point deposition source.
도 4는 도 3에 도시된 기판과 증착원의 배열 상태에서 기판 표면에 증착막이 형성되는 상태를 도시한 도면.FIG. 4 is a view showing a state in which a deposition film is formed on a substrate surface in an arrangement state of the substrate and the deposition source shown in FIG. 3.
도 5는 슬롯형 마스크의 개략적인 평면도.5 is a schematic plan view of a slotted mask.
도 6은 도 5의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도6 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 7은 도 6에 대응하는, 본 발명에 따른 마스크와 기판의 일부 단면도. 7 is a partial cross-sectional view of the mask and the substrate according to the invention, corresponding to FIG. 6.
본 발명은 유기 전계 발광층 형성용 마스크에 관한 것으로서, 특히 기판의 표면에 발광층이 일부 형성되지 않은 샤도우 현상을 방지할 수 있도록 구성한 마스크에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(예를 들어, 유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 증착원(deposition source) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 수용된 증착원 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. Thermal physical vapor deposition is a technique of forming a light emitting layer on a substrate surface with vapor of a deposition material (eg, organic material), in which the deposition material contained in the deposition source is heated to the vaporization temperature, and the vapor of the deposition material is stored. After moving out of the deposition source, it condenses on the substrate to be coated.
증착원은 그 형상에 따라 포인트 증착원(point source) 및 선형 증착원(linear source)으로 구분된다. 포인트 증착원은 일반적으로 전체적인 형상이 원통형으로서, 셀 캡에 형성된 개구는 원형으로 이루어진다. The deposition source is classified into a point source and a linear source according to its shape. The point deposition source is generally cylindrical in overall shape, and the opening formed in the cell cap is circular.
도 1은 일반적인 포인트 증착원의 단면도로서, 원통형의 측벽 부재(1B), 원판형의 바닥 부재(1C), 셀 캡(1A) 및 원통형 셀(1D)로 이루어진 포인트 증착원(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 셀 캡(1A) 및 셀(1D)로 인하여 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)인 유기물이 수용되어 있다.1 is a cross-sectional view of a general point evaporation source, the internal configuration of the
측벽 부재(1B) 내부, 즉 측벽 부재(1B)와 셀(1D) 사이에는 셀(1D)의 내부 공간에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 수단(1B-1; 예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)이 위치하고 있다. Means for heating the deposition material M contained in the interior space of the
셀 캡(1A)의 중앙부에는 개구(1A-1)가 형성되어 있으며, 측벽 부재(1B)에 장착된 가열 수단(1B-1)에서 발생된 열에 의하여 가열, 기화된 증착 재료(M)의 증기는 이 개구(1A-1)를 통하여 외부, 즉 기판(챔버 내부에 장착된 상태)을 향하여 배출된다. An opening 1A-1 is formed at the center of the
미설명 부호 "11"은 셀 캡(1A)으로 전달된 열의 외부 발산을 막기 위하여 측벽 부재(1B) 상단에 고정된 금속 재질의 원판형 커버이며, "11-1"은 셀 캡(1A)의 개구(1A-1)와 대응하는, 커버(11)에 형성된 재료 증기 배출용 개구이다. Reference numeral “11” denotes a disc shaped cover made of metal fixed to the top of the
가장 일반적인 유기 전계 발광층(이하, "발광층"이라 칭함) 형성 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 단일의 증착원을 이용하여 증착 증기를 기판에 분사시키는 소위 "포인트 소스(point source)" 방법이다. 이 방법을 이용한 증착 장치는 기판의 규격(넓이)에 제약이 뒤따르며, 발광층의 두께가 불균일해지는 문제점이 있다. 기판의 넓이에 관계없이 균일한 두께의 발광층을 형성하기 위한 개선책으로서 기판과 증착원 사이의 거리를 증가하는 방안이 고려되었다.The most common method of forming an organic electroluminescent layer (hereinafter referred to as " light emitting layer ") is a so-called " point source " method in which deposition vapor is sprayed onto a substrate using a single deposition source as shown in FIG. The vapor deposition apparatus using this method has a problem in that the size (width) of the substrate follows, and the thickness of the light emitting layer is uneven. As an improvement for forming a light emitting layer having a uniform thickness regardless of the width of the substrate, a method of increasing the distance between the substrate and the deposition source has been considered.
그러나, 기판과 증착원 사이의 거리를 증가시킨 증착 장치를 이용하는 경우에도 동일 기판의 표면일지라도 증착원의 바로 위에 위치하는 부분에 형성된 발광층과 그 외곽에 위치하는 부분에 형성된 발광층의 두께가 다르게 나타날 수 밖에 없으며, 따라서 균일도가 우수한 발광층이 형성된 부분만을 분리하여 사용하게 된다. However, even when using a deposition apparatus that increases the distance between the substrate and the deposition source, even if the surface of the same substrate, the thickness of the light emitting layer formed on the portion located directly above the deposition source and the portion formed on the outer portion may appear differently. There is nothing but a separate portion where the light emitting layer with excellent uniformity is formed.
도 2는 도 1에 도시된 포인트 증착원과 기판의 관계를 개략적으로 도시한 도면으로서, 편의상 포인트 증착원(1)을 박스 형태로 표현하였으며, 기판(2)과 증착원(1)을 제외한 나머지 부재들의 도시를 생략하였다. FIG. 2 is a view schematically illustrating a relationship between a point deposition source and a substrate shown in FIG. 1, and for convenience of description, the
폭 600mm의 기판(2)을 포인트 증착원(1)으로부터 850mm 이격된 위치에 장착하고 증착 공정을 수행한 후, 기판(2) 표면에 형성된 증착막의 두께를 측정하면, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. After mounting the
기판(2)에 형성된 증착막의 두께는 cos2θ의 값에 비례한다(여기서, θ는 포인트 증착원(1)의 중심선과 기판(2)의 특정 위치와 포인트 증착원(1)의 중심을 연결하는 가상선과의 각도). 따라서, 상술한 조건 하에서의 기판(2)의 중심부에 형성된 증착막의 두께와 에지부에 증착된 증착막의 두께의 비는 약 100 : 89이다. The thickness of the deposited film formed on the
이와 같이 동일 기판일지라도 증착원(1)과의 거리에 따라 증착막의 두께가 균일하지 않을 경우, 소자마다의 발광 특성에 차이가 나타날 수 밖에 없으며, 따라서 이러한 증착막 두께의 불균일 문제를 해결하는 것이 중요하다.As described above, even if the thickness of the deposited film is not uniform according to the distance from the
도 3은 포인트 증착원과 포인트 증착원의 중심에서 벗어난 위치에 설치된 기판의 관계를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 2에 도시된 기판(2)과 증착원(1)의 배치 상태에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하기 위하여 기판(2)을 증착원(1)의 중심으로부터 벗어난 위치에 장착한 상태를 도시하고 있다.FIG. 3 is a view schematically showing a relationship between a point deposition source and a substrate provided at a position away from the center of the point deposition source. FIG. 3 illustrates a problem in the arrangement state of the
600mm의 폭을 갖는 기판(2)을 그 중심이 증착원(1)의 중심으로부터 수평 방향으로 410mm 이격되도록 장착하고 기판(2)을 회전시키지 않은 상태에서 증착 공정을 진행한 후, 기판(2)의 각 부분에서의 증착막 두께를 측정하면 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. After the
증착원(1)의 중심과 수직 대응하는 가상 부분에서의 증착막 두께를 100으로 가정하면, Assuming the thickness of the deposited film in the virtual part corresponding to the center of the
a) 증착원(1)과 가장 인접한 기판(2)의 에지 부분에서의 증착막 두께 : 98.4a) Deposition thickness at the edge of the
b) 기판(2)의 중심부에서의 증착막 두께 : 81.1b) deposited film thickness at the center of the substrate 2: 81.1
c) 증착원(1)에서 가장 멀리 떨어진 기판(2) 에지 부분에서의 증착막 두께 : 58.9c) Deposition film thickness at the edge of the
정상적인 증착 조건, 즉 기판(2)을 회전시킨 상태에서 증착 공정을 진행한 후, 기판(2) 각 부분에서의 증착막의 두께를 측정하면 다음과 같다. 증착원(1)의 중심과 수직 대응하는 가상 부분에서의 증착막 두께를 100으로 가정하면, After the deposition process is performed under normal deposition conditions, that is, the
a) 증착원(1)과 가장 인접한 기판(2)의 에지 부분에서의 증착막 두께 : 76.1a) Deposition thickness at the edge of the
b) 기판(2) 중심부에서의 증착막 두께 : 81.1b) deposited film thickness at the center of the substrate (2): 81.1
c) 증착원(1)에서 가장 멀리 떨어진 기판(2) 에지 부분에서의 증착막 두께 : 76.1c) Deposition thickness at the edge of the
따라서, 기판(2)의 중심부와 에지 부분에서의 증착막 두께의 비율은 100:97이다. 결과적으로 도 3에 도시된 기판(2)과 증착원(1)의 배치 상태에서 기판(2)을 회전시키면서 증착 공정을 진행할 경우, 더욱 균일한 두께의 증착막을 얻을 수 있다. Therefore, the ratio of the deposited film thickness at the center portion and the edge portion of the
그러나, 이러한 배치 상태에서도 다음과 같은 문제점이 발생한다. However, the following problem also occurs in such an arrangement.
도 4는 도 3에 도시된 기판(2)과 증착원(1)의 배치 상태에서 기판(2) 표면에 증착막이 형성되는 상태를 도시한 도면으로서, 기판(2)과 마스크(M)의 관계를 도시하고 있다.FIG. 4 is a view showing a state in which a deposition film is formed on the surface of the
증착막 형성을 위하여 기판(2)의 하부에는 패턴이 형성된 마스크(M)가 위치하며, 이 마스크(M)에 의하여 기판(2) 표면에 소정 형상의 증착막이 형성된다. 그 러나, 증착원(1)과 마스크(M)의 위치 관계 및 마스크(M)에 형성된 패턴의 형상으로 인하여 기판(2)의 설정된 영역에 원하는 형태의 증착막을 형성할 수 없다. In order to form the deposition film, a mask M having a pattern is positioned below the
한편, 위에서 설명한 바와 같은 기능을 수행하는 마스크는 패턴(개구)의 형태에 따라 그릴형(grille type)과 슬롯형(slot type)으로 구분된다. On the other hand, the mask performing the function described above is divided into a grill type (slot type) and a slot type (slot type) according to the shape of the pattern (opening).
도 5는 슬롯형 마스크의 평면도, 도 6은 도 5의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 도 5에서의 일부 단위 영역의 슬롯만을, 도 6에서는 편의상 기판(2) 및 한 열의 슬롯형 패턴만을 도시하였다.FIG. 5 is a plan view of a slotted mask, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 5, with only slots of some unit regions shown in FIG. 5, and in FIG. 6, for convenience, the
마스크(M)에는 단위 영역(P)별로 기본 부재를 관통하는 형태의 다수의 슬롯 패턴들(m)이 형성되어 있으며, 이 슬롯 패턴(m)은 기본 부재의 설정 영역(P)들을 에칭함으로서 형성된다. 마스크(M)의 기본 부재에 대한 에칭 공정의 조건(예를 들어, 평면부 및 저면부의 개별적인 에칭 등)에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 슬롯 패턴들(m) 사이에 존재하는 분리벽(W)의 형상은 상부 벽부(W1) 및 하부 벽부(W2)로 구분된다. 상부 벽부(W1) 및 하부 벽부(W2) 사이의 경계부는 상, 하부 벽부(W1 및 W2)의 폭보다 큰 폭으로 이루어진다. In the mask M, a plurality of slot patterns m having a shape penetrating the basic member is formed for each unit region P, and the slot pattern m is formed by etching the set regions P of the basic member. do. The partition wall W existing between the slot patterns m as shown in FIG. 6 according to the conditions of the etching process for the basic member of the mask M (for example, the individual etching of the planar portion and the bottom portion, etc.). ) Is divided into an upper wall portion W1 and a lower wall portion W2. The boundary between the upper wall portion W1 and the lower wall portion W2 is made wider than the width of the upper and lower wall portions W1 and W2.
이와 같은 슬롯 패턴(m)의 형상에 의하여 마스크(M) 표면에 대하여 (수직이 아닌) 경사 각도를 갖고 유동하는 증착 증기의 일부는 각 분리벽(W), 특히 하부 벽부(W2)에 의하여 그 흐름이 차단된다. 따라서 기판(2) 표면에서, 마스크(M)의 슬롯 패턴(m)에 의하여 노출된 부분일지라도 증착막이 형성되지 않는 샤도우(shadow) 현상이 발생한다(도 4의 "S" 부분). 이와는 반대로, 마스크(M)에 의하여 노출되지 않은 영역임에도 불구하고 증착 증기가 유입되어 증착막이 형성되지 않아야 할 영역 에 증착막이 형성된다(도 4의 "N" 부분). 결과적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(2)의 증착막 형성 예정 위치(D)로부터 벗어난 위치(d)에 증착막이 형성되는 것이다.Due to the shape of the slot pattern m, a portion of the vapor deposition vapor flowing at an inclined angle (not vertical) with respect to the mask M surface is defined by each partition wall W, in particular, by the lower wall portion W2. The flow is cut off. Therefore, on the surface of the
이와 같이, 기판의 불필요한 영역에 증착막이 형성되는 현상, 예를 들어, B 계열의 유기물 증착막 일부에 중첩된 상태로 G 또는 R 계열의 유기물 증기가 증착되는 현상 및 증착막이 형성되어야 할 영역에 증착막이 형성되지 않는 현상은 증착 공정을 기초로 하여 진행되는 후 공정에 심각한 영향을 미치게 되며, 결과적으로 소자의 불량을 야기하게 된다. As such, a phenomenon in which a deposition film is formed in an unnecessary area of the substrate, for example, a phenomenon in which a G or R-based organic vapor is deposited in a state overlapped with a part of a B-based organic material deposition film and a region in which the deposition film is to be formed. The non-forming phenomenon seriously affects the post process based on the deposition process, resulting in the failure of the device.
본 발명은 유기 전계 발광층을 형성하기 위한 과정에서 발생되는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 샤도우 현상이 나타나는 영역을 최소화하여 설정된 영역에 증착막을 정확하게 형성할 수 있는 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-described problems in the process of forming the organic electroluminescent layer, and an object thereof is to provide a mask capable of accurately forming a deposition film in a set region by minimizing a region where a shadow phenomenon occurs.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른, 단위 영역별로 다수의 슬롯형 패턴들이 형성된 마스크에서는 각 단위 영역에 형성된 슬롯 패턴들을 구분하는 분리벽의 하부 일부 높이를 완전히 제거하여 다수의 슬롯 패턴들이 상부가 분리벽에 의하여 구분되나, 하부는 서로 연결되어 있다. According to the present invention for realizing the above object, in the mask in which a plurality of slot-like patterns are formed in each unit region, a plurality of slot patterns may be formed by removing a partial height of the lower part of the partition wall that separates the slot patterns formed in each unit region. Separated by a separating wall, the lower part is connected to each other.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in detail.
도 7은 도 6에 대응하는, 본 발명에 따른 마스크와 기판의 일부 단면도로서, 편의상 마스크 및 일부의 슬롯 패턴만을 도시하였다.FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the mask and the substrate according to the present invention, corresponding to FIG. 6, showing only the mask and some slot patterns for convenience.
도 6에 도시된 바와 같은 마스크는 처짐 등과 같은 현상을 방지하기 위하여 기본적인 두께를 유지해야만 하며, 또한 슬롯 패턴들 사이의 간격(즉, 벽부의 폭)역시 어느 정도의 폭으로 해야만 한다. The mask as shown in FIG. 6 must maintain a basic thickness to prevent phenomena such as sag and the like, and the spacing between slot patterns (ie, the width of the wall portion) must also be some width.
따라서, 본 발명에 따른 마스크는 슬롯 패턴들을 형성할 때 마스크의 기본 부재의 상부를 패턴에 맞추어 일반적인 방법으로 에칭 공정을 실시하되, 하부는 소정 높이를 완전히 제거하는 에칭 공정을 실시한다. 여기서, 소정의 두께가 제거되는 각 영역은 다수의 슬롯 패턴들의 형성된 단위 영역(도 5의 P)이다.Accordingly, the mask according to the present invention performs an etching process in a general manner by fitting the upper portion of the base member of the mask to the pattern when forming the slot patterns, the lower portion performs an etching process to completely remove the predetermined height. Here, each region from which a predetermined thickness is removed is a formed unit region (P of FIG. 5) of a plurality of slot patterns.
이와 같은 공정에 의하여 제조된 마스크는 전체적으로 기본적인 두께를 유지함과 동시에 슬롯 패턴들 사이의 간격이 유지됨으로서 마스크의 기능을 수행할 수 있다. The mask manufactured by such a process may perform the function of the mask by maintaining the basic thickness as a whole and the interval between the slot patterns are maintained.
이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 마스크(M1) 역시 단위 영역(도 5의 P)별로 기본 부재를 관통하는 형태의 다수의 슬롯 패턴들(m1)이 형성되어 있다. 이 슬롯 패턴(m1)은 기본 부재의 설정 단위 영역들(P)의 상부를 패턴에 맞추어 에칭함으로서 형성되며, 하부의 일정 두께(높이)를 완전히 식각 제거한다.This will be described in more detail as follows. The mask M1 according to the present invention also has a plurality of slot patterns m1 formed to penetrate the basic member for each unit region (P of FIG. 5). The slot pattern m1 is formed by etching the upper part of the set unit regions P of the basic member in accordance with the pattern, and completely etches away a predetermined thickness (height) of the lower part.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 단위 영역(P)에 형성된 다수의 슬롯 패턴(m1)들은 그 상부가 분리벽(W10)에 의하여 구분되나, 하부(E)는 서로 연결된 형상을 갖는다.Therefore, as illustrated in FIG. 7, the slot patterns m1 formed in the unit area P are divided at the upper part by the separating wall W10, but the lower part E has a shape connected to each other.
도 6에 도시된 마스크와 비교할 때, 도 7에 도시된 마스크(M1)에서는 각 슬롯 패턴(m1)을 구분하는 분리벽(W10)의 하부 일부가 존재하지 않기 때문에 증착원 (S)으로부터 기판(2) 표면으로 유동하는 증착 재료 증기의 유동 각도(K1)가 증착원(S)을 향하여 넓어지게 된다. 참고로, 도 7에서 점선 "a"는 도 6에서의 증착 재료 증기의 유동 범위를 나타내면, 그 유동 각도는 "K"이다. Compared with the mask shown in FIG. 6, in the mask M1 shown in FIG. 7, since the lower portion of the dividing wall W10 separating each slot pattern m1 does not exist, the substrate ( 2) The flow angle K1 of the vapor deposition material flowing to the surface is widened toward the vapor deposition source S. FIG. For reference, the dashed line "a" in FIG. 7 represents the flow range of the vapor deposition material vapor in FIG. 6, and the flow angle is "K".
따라서 본 발명에 따른 마스크(M1)를 이용하여 증착 공정을 수행한 후에는 기판(2)의 증착막 형성 예정 위치(D)로부터 크게 벗어나지 않고 증착막(d)이 형성된다. Therefore, after the deposition process is performed using the mask M1 according to the present invention, the deposition film d is formed without significantly departing from the position D at which the deposition film is to be formed on the
이상과 같은 본 발명에 따른 마스크를 이용한 증착 공정에서는 설정 영역 중에서 증착막이 현상되지 않는 영역, 즉 샤도우 영역의 면적을 크게 감소시킬 수 있다.In the deposition process using the mask according to the present invention as described above, it is possible to greatly reduce the area of the set region, in which the deposition film is not developed, that is, the shadow region.
위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다. The illustrative embodiments described above are intended to be illustrative within all aspects of the invention rather than limiting. Accordingly, the present invention is capable of many modifications and implementations that can be made by those skilled in the art from the description contained herein. All such modifications and variations are considered to be within the scope and spirit of the invention as defined by the following claims.
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