KR20200008936A - High precision shadow mask deposition system and method - Google Patents
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Abstract
기판 상에 고해상도의 재료 패턴을 형성하는 직접 증착 시스템이 개시된다. 증발 소스로부터 증발된 원자는 섀도 마스크의 관통홀의 패턴을 통과하여 원하는 패턴으로 기판 상에 증착된다. 섀도 마스크는 섀도 마스크와 기판이 10 미크론 미만일 수 있는 거리로 이격될 수 있게 하는 마스크 척 내에 유지된다. 섀도 마스크에 도달하기 전에, 증발된 원자는 기판 표면에 거의 수직인 방향을 따라 이동하지 않는 모든 원자를 차단하는 공간 필터로서 동작하는 시준기를 통과한다. 섀도 마스크를 통과하는 증발된 원자는 관통홀을 통과한 후 측방 확산을 거의 또는 전혀 보이지 않으며, 재료는 섀도 마스크의 관통홀 패턴과의 매우 높은 충실도를 갖는 패턴으로 기판 상에 증착된다.A direct deposition system is disclosed that forms a high resolution material pattern on a substrate. Atoms evaporated from the evaporation source pass through the pattern of through holes in the shadow mask and are deposited on the substrate in the desired pattern. The shadow mask is held in a mask chuck that allows the shadow mask and the substrate to be spaced a distance that may be less than 10 microns. Before reaching the shadow mask, the evaporated atoms pass through a collimator that acts as a spatial filter that blocks all atoms that do not move along a direction that is nearly perpendicular to the substrate surface. Evaporated atoms passing through the shadow mask show little or no lateral diffusion after passing through the through hole, and the material is deposited on the substrate in a pattern with a very high fidelity with the through hole pattern of the shadow mask.
Description
본 출원은 2016년 5월 24일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/340,793호(대리인 관리번호: 6494-208PR1)의 우선권을 주장하며, 이 미국 출원은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. 본 출원은, 또한, 2017년 5월 17일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/597,635호(대리인 관리번호: 6494-208US1) 및 2017년 5월 23일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 번호 제15/602,939호(대리인 관리번호: 6494-209US1)의 우선권을 주장하며, 이들 미국 출원은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다. This application claims the priority of U.S. Provisional Patent Application No. 62 / 340,793 filed on May 24, 2016 (Agent No. 6494-208PR1), which is incorporated herein by reference in its entirety. This application also claims U.S. Regular Patent Application No. 15 / 597,635, filed May 17, 2017 (Agent No. 6494-208US1) and U.S. Regular Patent Application No. 15, filed May 23, 2017. / 602,939 (Agent No. 6494-209US1), which are incorporated by reference in their entirety.
본 발명은 일반적으로 박막 증착에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발 기반의 박막 증착에 관한 것이다.The present invention relates generally to thin film deposition, and more particularly to evaporation based thin film deposition.
섀도 마스크 기반의 증착(shadow-mask-based deposition)은 기판의 표면 상에 재료의 층을 증착하는 공정으로서, 그 층의 원하는 패턴이 자체 증착 공정 동안 정의된다. 이것은 증착 기법이며 종종 "직접 패터닝"이라고 지칭된다.Shadow-mask-based deposition is a process of depositing a layer of material on the surface of a substrate where a desired pattern of that layer is defined during the self deposition process. This is a deposition technique and is often referred to as "direct patterning."
통상적인 섀도 마스크 증착 공정에서, 원하는 재료는 기판으로부터 일정 거리에 위치된 소스에서 증발되며, 기판과 소스 사이에는 섀도 마스크가 위치하게 된다. 재료의 증발된 원자가 기판을 향해 이동하기 때문에, 이들 원자는 기판 표면 바로 앞에 위치하는 섀도 마스크의 관통홀의 세트를 통과한다. 관통홀(즉, 애퍼처)은 기판상의 재료에 대해 원하는 패턴으로 배열된다. 결과적으로, 섀도 마스크는 관통홀을 통과하여 원하는 패턴으로 기판 표면상에 증착되는 원자를 제외한 모든 증발된 원자의 통과를 차단한다. 섀도 마스크 기반 증착은 의류 제품상에 패턴(예를 들어, 균일한 숫자 등)을 형성하는데 사용되는 실크 스크리닝(silk-screening) 기술 또는 예술 작품 개발에 사용된 스텐실링(stenciling) 기술과 유사하다.In a typical shadow mask deposition process, the desired material is evaporated in a source located at a distance from the substrate, and a shadow mask is placed between the substrate and the source. As evaporated atoms of material move towards the substrate, these atoms pass through a set of through-holes in the shadow mask located just in front of the substrate surface. The through holes ( ie apertures) are arranged in a desired pattern for the material on the substrate. As a result, the shadow mask passes through the through-holes and blocks the passage of all evaporated atoms except the atoms deposited on the substrate surface in the desired pattern. Shadow mask based deposition is similar to the silk-screening technique used to form patterns ( eg, uniform numbers, etc.) on clothing articles or the stenciling technique used to develop works of art.
섀도 마스크 기반의 증착은 집적 회로(IC) 산업에서 수년 동안 기판 상에 재료의 패턴을 증착하는데 사용되었는데, 그 이유는 부분적으로 섀도 마스크 기반의 증착은 재료 층을 증착한 후 그 재료 층을 패터닝할 필요가 없기 때문이다. 결과적으로, 그 사용은 증착된 재료를 패터닝하기 위한 유해한 화학 물질(예를 들어, 산성 기반의 에칭제, 부식성 포토리소그래피 현상 화학 물질 등)에 노출시킬 필요를 없앤다. 또한, 섀도 마스크 기반의 증착은 기판의 조작(handling) 및 처리(processing)를 덜 필요로 하므로, 기판 파손의 위험을 감소시키고 제조 수율을 증가시키게 된다. 또한, 유기 재료와 같은 많은 재료는 그 재료의 손상 없이는 포토리소그래피 화학 물질로 처리될 수 없기 때문에, 섀도 마스크에 의한 그러한 재료의 증착이 필수적이다.Shadow mask based deposition has been used in the integrated circuit (IC) industry for many years to deposit patterns of materials on substrates, in part because shadow mask based deposition may deposit a material layer and then pattern the material layer. Because there is no need. As a result, its use eliminates the need to expose harmful chemicals (eg, acid-based etchant, corrosive photolithography developing chemicals, etc.) to pattern the deposited material. In addition, shadow mask based deposition requires less handling and processing of the substrate, thereby reducing the risk of substrate breakage and increasing manufacturing yield. Also, because many materials, such as organic materials, cannot be treated with photolithographic chemistry without damaging the material, the deposition of such materials by shadow masks is essential.
불행하게도, 종래의 섀도 마스크 증착에 의해 획득될 수 있는 피처 해상도(feature resolution)는 증착된 재료가 섀도 마스크를 통과한 후에 측방으로 확산되는 경향("페더링(feathering)"이라고 함)이 있기 때문에 감소된다. 페더링은 기판과 섀도 마스크 사이의 이격 거리에 따라 증가하게 된다. 페더링을 완화시키기 위해, 이러한 이격 거리는 기판 및 섀도 마스크를 유지하는 척의 무결성을 손상시키지 않으면서 가능한 한 작게 유지된다. 게다가, 증착 영역에 걸친 이러한 이격에서의 임의의 불균일성은 페더링의 양에 변화를 유발할 것이다. 이러한 불균일성은, 예를 들어, 기판과 섀도 마스크 사이의 평행도의 결여, 기판과 섀도 마스크 중 하나 또는 모두의 휘어짐 또는 처짐 등으로부터 발생할 수 있다.Unfortunately, the feature resolution that can be obtained by conventional shadow mask deposition is because the deposited material tends to diffuse laterally after passing through the shadow mask (called "feathering"). Is reduced. Feathering increases with the separation distance between the substrate and the shadow mask. To mitigate feathering, this separation is kept as small as possible without compromising the integrity of the chuck holding the substrate and shadow mask. In addition, any non-uniformity in this spacing over the deposition area will cause a change in the amount of feathering. Such non-uniformity may arise, for example, from a lack of parallelism between the substrate and the shadow mask, bending or sagging of one or both of the substrate and the shadow mask, and the like.
불행하게도, 상당한 양의 페더링을 유발하지 않을 정도로 섀도 마스크와 기판을 충분히 가깝게 위치시키는 것이 어려울 수 있다. 또한, 섀도 마스크는 증발된 원자의 관통홀 패턴으로의 통과를 차단하지 않도록 그 주변부에서만 지지되어야 한다. 결과적으로, 섀도 마스크의 중심은 중력으로 인해 처짐 현상이 있을 수 있고, 이는 페더링 문제를 더욱 악화시킬 수 있다.Unfortunately, it can be difficult to position the shadow mask and the substrate close enough to not cause a significant amount of feathering. In addition, the shadow mask should be supported only at its periphery so as not to block the passage of evaporated atoms into the through-hole pattern. As a result, the center of the shadow mask may be sag due to gravity, which may exacerbate the feathering problem.
따라서, 실제로, 종래 기술의 섀도 마스크 기반의 증착 기술에 의해 형성된 중요한 피처는 페더링을 수용하기 위한 비교적 넓은 영역의 개방 공간에 의해 분리되며, 이는 획득될 수 있는 장치 밀도를 제한한다. 예를 들어, 액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이의 각 픽셀은 일반적으로 유기 발광 재료의 여러 영역을 포함하며, 각각의 영역은 상이한 컬러의 광을 방출한다. 페더링 문제로 인해, 종래의 AMOLED 디스플레이는 일반적으로 근시 증강 현실(near-to-eye augmented reality) 애플리케이션 및 가상 현실 애플리케이션과 같은 여러 애플리케이션용으로는 불충분한 약 600 ppi(인치당 픽셀 수) 이하로 제한되어 왔다. 게다가, 픽셀 내 및 픽셀 간의 큰 갭에 대한 필요성은 픽셀 충전율(pixel fill factor)의 감소를 유발하여 디스플레이 밝기(display brightness)를 감소시킨다. 결과적으로, 유기층을 통한 전류 밀도는 원하는 밝기를 제공하기 위해 증가되어야 하며, 이는 디스플레이 수명에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.Thus, in practice, important features formed by prior art shadow mask based deposition techniques are separated by a relatively large area of open space to accommodate feathering, which limits the device density that can be obtained. For example, each pixel of an active matrix organic light emitting diode (AMOLED) display generally includes several areas of organic light emitting material, each area emitting light of a different color. Due to feathering issues, conventional AMOLED displays are typically limited to about 600 ppi (pixels per inch) or less, which is insufficient for many applications such as near-to-eye augmented reality applications and virtual reality applications. Has been. In addition, the need for large gaps in and between pixels leads to a reduction in pixel fill factor, thereby reducing display brightness. As a result, the current density through the organic layer must be increased to provide the desired brightness, which can negatively affect the display lifetime.
다른 방법은 디스플레이 자체의 활성 영역만큼 큰 애퍼처를 가진 섀도 마스크를 사용하여 전체 디스플레이에 걸쳐 단색 백색 발광 유기층을 증착하고, 그 후, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 OLED의 상부에 패터닝하거나 증착하는 것이다. 이들 컬러 필터는 (컬러 필터에 따라) 스펙트럼의 적색, 녹색 또는 청색 부분을 제외한 모든 방출된 백색광을 흡수하여 풀 컬러 이미지를 생성할 수 있다. 그러나, 이들 컬러 필터는 방출된 광의 80 %까지 흡수하여 디스플레이 밝기를 현저하게 감소시키며, 또한 바람직한 구동 전류보다 높은 전류에서의 동작을 필요로 한다.Another method uses a shadow mask with an aperture as large as the active area of the display itself to deposit a monochromatic white luminescent organic layer over the entire display, and then pattern or deposit the red, green and blue color filters on top of the OLED. will be. These color filters can absorb all emitted white light except the red, green or blue portions of the spectrum (depending on the color filter) to produce a full color image. However, these color filters absorb up to 80% of the emitted light, significantly reducing display brightness, and also require operation at currents higher than the desired drive current.
고해상도 직접 패터닝을 가능하게 하는 공정의 필요성은 종래 기술에서 충족되지 못한 채 유지되고 있다.The need for a process that enables high resolution direct patterning remains unmet in the prior art.
본 발명은 종래 기술의 비용 및 단점의 일부를 갖지 않으면서 기판 상에 패터닝된 재료 층의 고해상도 직접 증착을 가능하게 한다. 본 발명의 실시예는 증발된 원자의 전파 각도를 기판의 표면에 대해 대략 수직한 방향의 좁은 범위로 필터링한다. 결과적으로, 섀도 마스크의 피처의 측방 치수 외부로의 증착된 재료의 페더링이 완화된다. 본 발명의 실시예는 특히 유기 발광 재료와 같은 감광성 재료의 증착에 사용하기에 매우 적합하다. 본 발명의 실시예는 또한 패키징 애플리케이션, 집적 회로 프로세싱 애플리케이션 등에 다른 박막 및 후막 층의 증착에 매우 적합하다.The present invention enables high resolution direct deposition of a patterned material layer on a substrate without having some of the costs and disadvantages of the prior art. Embodiments of the present invention filter the propagation angle of evaporated atoms to a narrow range in a direction approximately perpendicular to the surface of the substrate. As a result, feathering of the deposited material outside the lateral dimensions of the feature of the shadow mask is relaxed. Embodiments of the present invention are particularly well suited for use in the deposition of photosensitive materials such as organic light emitting materials. Embodiments of the present invention are also well suited for the deposition of other thin and thick film layers for packaging applications, integrated circuit processing applications, and the like.
본 발명은 또한 접촉될 수 있거나 또는 단지 수 미크론으로만 이격될 수 있는 섀도 마스크와 기판의 고정밀 정렬을 가능하게 한다. 본 발명은 또한 섀도 마스크의 주변부에서만 지지되는 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐(gravity-induced sag)의 완화를 제공한다. 본 발명의 실시예는 특히 고밀도 픽셀 디스플레이(DPD), 고선명 디스플레이 등과 같이 기판 상에 고밀도 패턴의 재료를 필요로 하는 애플리케이션에 적합하다.The invention also allows for high precision alignment of the substrate with the shadow mask which can be contacted or can be spaced only a few microns apart. The present invention also provides relief of gravity-induced sag caused by the gravity of the shadow mask, which is supported only at the periphery of the shadow mask. Embodiments of the present invention are particularly suitable for applications requiring high density patterns of materials on a substrate, such as high density pixel displays (DPDs), high definition displays, and the like.
본 발명의 예시적인 실시예는, 재료가 소스에서 증발하여 섀도 마스크의 애퍼처 패턴을 통과한 후 기판의 표면 상에 증착되는 직접 패터닝 증착 시스템(direct-patterning deposition system)이다. 증발될 원자는 섀도 마스크에 도달하기 전에, 시준기를 통과하며, 시준기는 기판 표면에 수직인 방향에 가까운 전파 각도를 갖는 증발된 원자를 제외한 모든 증발된 원자를 차단한다. 결과적으로, 애퍼처와 증착된 재료의 각각의 영역 사이의 측방 편차가 종래 기술에 비해 감소된다.An exemplary embodiment of the present invention is a direct-patterning deposition system in which material is deposited on the surface of a substrate after the material evaporates at the source and passes through the aperture pattern of the shadow mask. The atoms to be evaporated pass through the collimator before reaching the shadow mask, which blocks all evaporated atoms except the evaporated atoms with a propagation angle close to the direction perpendicular to the substrate surface. As a result, the lateral deviation between the aperture and each region of the deposited material is reduced compared to the prior art.
시준기는 높은 높이 대 폭의 종횡비를 갖는 복수의 채널을 포함하며, 여기서, 채널의 길이 방향 축은 상기 수직 방향에 실질적으로 정렬된다. 그 결과, 수직 방향에 가까운 방향 이외의 방향을 따라 이동하는 증발된 원자는 채널의 내벽에 의해 차단된다.The collimator includes a plurality of channels having a high height-to-width aspect ratio, wherein the longitudinal axis of the channel is substantially aligned with the vertical direction. As a result, evaporated atoms that move along directions other than those close to the vertical direction are blocked by the inner wall of the channel.
일부 실시예에서, 소스는 전체 기판 표면이 증발된 재료를 동시에 수용하도록 증발된 원자의 원추형 증기 기둥(conically shaped vapor plume)을 제공하도록 크기화 및 배열된다. 이들 실시예 중 일부에서, 소스는 증착된 재료의 두께의 균일성이 기판 표면의 2 차원 영역에 걸쳐 개선되도록 경로를 따라 이동된다.In some embodiments, the source is sized and arranged to provide a conically shaped vapor plume of vaporized atoms such that the entire substrate surface simultaneously receives the vaporized material. In some of these embodiments, the source is moved along a path such that the uniformity of the thickness of the deposited material is improved over a two dimensional area of the substrate surface.
일부 실시예에서, 상기 소스는 부채꼴 형상의 증기 기둥을 방출하는 선형 소스이며, 상기 선형 소스는 그 길이 방향 축과 정렬되지 않은 방향을 따라 이동된다. 이들 실시예 중 일부에서, 소스는 소스의 길이 방향 축과 상기 수직 방향 모두에 실질적으로 직교하는 방향을 따라 이동된다. 이들 실시예 중 일부에서, 소스는 비선형 경로를 따라 이동된다.In some embodiments, the source is a linear source that emits a scalloped vapor column, the linear source being moved along a direction that is not aligned with its longitudinal axis. In some of these embodiments, the source is moved along a direction substantially perpendicular to both the longitudinal axis of the source and the vertical direction. In some of these embodiments, the source is moved along a nonlinear path.
일부 실시예에서, 상기 소스는 복수의 개별 노즐을 포함하며, 상기 노즐 각각은 원추형 증기 기둥을 방출하며, 그 결과, 상기 노즐은 기판 표면의 영역에 걸쳐 실질적으로 균일한 증발된 원자의 흐름을 집합적으로 제공하게 된다.In some embodiments, the source comprises a plurality of individual nozzles, each nozzle emitting a conical vapor column, as a result of which the nozzles aggregate a stream of evaporated atoms that is substantially uniform over an area of the substrate surface. Will be provided as
일부 실시예에서, 상기 소스는, 가열될 때, 유기 재료가 2 차원 평면 소스의 평면 표면에 걸쳐 균일하게 증발하도록 기판에 평행하게 대향되게 배열된 2 차원 평면 소스이다. 일부 실시예에서, 기판 표면의 2 차원 영역에 걸쳐 증착된 재료의 두께 균일성을 향상시키기 위해 소스와 섀도 마스크 사이의 상대적인 움직임(relative motion)이 제공된다.In some embodiments, the source is a two-dimensional planar source arranged opposite to the substrate such that when heated, the organic material evaporates uniformly over the planar surface of the two-dimensional planar source. In some embodiments, relative motion is provided between the source and the shadow mask to improve the thickness uniformity of the deposited material over the two dimensional region of the substrate surface.
본 발명의 다른 예시적인 실시예는 기판을 유지하기 위한 제 1 탑재면을 갖는 제 1 척과, 관통홀의 패턴을 포함하는 섀도 마스크를 유지하기 위한 제 2 탑재면을 갖는 제 2 척을 포함하는 직접 패터닝 증착 시스템이다. 제 2 척은 섀도 마스크의 관통홀의 패턴을 노출시키는 중앙 개구를 둘러싸는 프레임을 포함한다. 결과적으로, 증착 동안, 재료의 증발된 원자는 제 2 척 및 관통홀을 통과하여, 기판의 정면의 증착 영역 상에 원하는 패턴으로 증착될 수 있다.Another exemplary embodiment of the present invention is a direct patterning comprising a first chuck having a first mounting surface for holding a substrate and a second chuck having a second mounting surface for holding a shadow mask comprising a pattern of through holes. Deposition system. The second chuck includes a frame surrounding the central opening that exposes the pattern of through holes of the shadow mask. As a result, during deposition, evaporated atoms of material can pass through the second chuck and the through-holes and be deposited in a desired pattern on the deposition region in front of the substrate.
제 1 척은 기판의 후면에 선택적으로 인가되는 제 1 정전기력을 생성한다. 제 1 척은 또한 기판의 전면 위로 돌출하지 않도록 크기화 및 배열된다. 유사한 방식으로, 제 2 척은 섀도 마스크의 후면에 선택적으로 인가되는 제 2 정전기력을 생성한다. 제 2 척은 또한 섀도 마스크의 전면 위로 돌출하지 않도록 크기화 및 배열된다. 섀도 마스크와 기판이 증착을 위해 정렬되면, 제 1 척 및 제 2 척의 어떠한 부분도 기판과 섀도 마스크 사이의 3 차원 공간 내로 침범하지 않는다. 결과적으로, 기판 및 섀도 마스크는 증착 동안 매우 가깝게 위치될 수 있거나, 심지어는 접촉될 수 있어서, 페더링을 완화시킬 수 있다.The first chuck produces a first electrostatic force that is selectively applied to the backside of the substrate. The first chuck is also sized and arranged such that it does not protrude above the front surface of the substrate. In a similar manner, the second chuck generates a second electrostatic force that is selectively applied to the back side of the shadow mask. The second chuck is also sized and arranged such that it does not protrude above the front of the shadow mask. Once the shadow mask and the substrate are aligned for deposition, no portion of the first chuck and the second chuck intrudes into the three-dimensional space between the substrate and the shadow mask. As a result, the substrate and shadow mask can be placed very close during deposition, or even contacted, to mitigate feathering.
일부 실시예에서, 제 1 인력 및 제 2 인력 중 적어도 하나는 정전기 이외의 힘, 예컨대, 진공에서 발생된 힘, 자기력 등이다.In some embodiments, at least one of the first attraction force and the second attraction force is a force other than static electricity, such as a force generated in a vacuum, a magnetic force, and the like.
일부 실시예에서, 제 2 탑재면은 섀도 마스크의 중심 영역의 중력에 의해 유발된 처짐을 완화시키는 섀도 마스크의 전면에 인장 응력을 생성하도록 크기화 및 배열된다. 이러한 일부 실시예에서, 제 2 척의 프레임은 그 탑재면이 프레임의 내측 둘레(inner perimeter)의 상부 에지로부터 경사지도록 형상화된다. 결과적으로, 섀도 마스크가 제 2 척에 탑재될 때, 섀도 마스크는 약간 휘어져, 섀도 마스크의 전면에 인장 응력을 유발한다. 이들 실시예 중 일부에서, 탑재면은 프레임의 내측 둘레의 상부 에지로부터 하방으로 만곡된다.In some embodiments, the second mounting surface is sized and arranged to create a tensile stress on the front side of the shadow mask that mitigates the sag caused by gravity of the central area of the shadow mask. In some such embodiments, the frame of the second chuck is shaped such that its mounting surface is inclined from the upper edge of the inner perimeter of the frame. As a result, when the shadow mask is mounted on the second chuck, the shadow mask bends slightly, causing tensile stress on the front surface of the shadow mask. In some of these embodiments, the mounting surface is curved downward from the upper edge of the inner circumference of the frame.
본 발명의 일 실시예는 기판의 증착 영역 내의 복수의 증착 지점 상에 제 1 재료를 증착하는 시스템으로서, 상기 복수의 증착 지점은 제 1 배열로 배열되며, 상기 기판은 제 1 주 표면, 및 상기 증착 영역을 포함하는 제 2 주 표면을 포함하며, 상기 시스템은: 상기 제 1 재료의 제 1 복수의 증발된 원자를 제공하기 위한 소스 - 상기 제 1 복수의 증발된 원자의 각각의 증발된 원자는 상기 기판에 의해 정의되는 제 1 평면에 수직인 제 1 방향에 대한 전파 각도에 의해 특징 지어지는 전파 방향을 따라 전파되며, 상기 제 1 복수의 증발된 원자의 전파 각도의 범위는 제 1 각도 범위에 걸쳐 있음 - 와; 상기 제 1 배열로 배열된 다수의 관통홀을 포함하고, 제 3 주 표면, 및 상기 관통홀을 포함하는 제 4 주 표면을 포함하는 섀도 마스크와; 상기 기판을 유지하기 위한 제 1 척 - 상기 제 1 척은 제 1 인력을 상기 제 1 주 표면 상에 선택적으로 부여하도록 크기화 및 배열됨 - 과; 상기 섀도 마스크를 유지하기 위한 제 2 척 - 상기 제 2 척은 상기 재료가 상기 제 2 척을 통과하여 상기 관통홀을 통과할 수 있게 하는 제 1 개구를 둘러싸는 프레임을 포함하며, 상기 제 2 척은 제 2 인력을 상기 제 3 주 표면 상에 선택적으로 부여하도록 크기화 및 배열됨 - 과; 복수의 채널을 포함하는 시준기 - 상기 시준기는 상기 소스와 상기 섀도 마스크 사이에 있고, 상기 복수의 채널의 각각의 채널은 상기 제 1 각도 범위보다 작은 제 2 각도 범위 내의 전파 각도를 갖는 증발된 원자만을 통과시키도록 크기화 및 배열됨 - 와; 상기 제 1 척과 상기 제 2 척의 상대적 위치를 제어하여 상기 섀도 마스크와 상기 기판을 정렬시키는 포지셔닝 시스템을 포함한다.An embodiment of the present invention is a system for depositing a first material on a plurality of deposition points in a deposition region of a substrate, the plurality of deposition points being arranged in a first arrangement, the substrate having a first major surface, and the And a second major surface comprising a deposition region, the system comprising: a source for providing a first plurality of evaporated atoms of the first material—each evaporated atoms of the first plurality of evaporated atoms Propagates along a propagation direction characterized by a propagation angle with respect to a first direction perpendicular to a first plane defined by the substrate, wherein the range of propagation angles of the first plurality of evaporated atoms is in a first angle range. Over-W; A shadow mask comprising a plurality of through holes arranged in said first arrangement, said shadow mask comprising a third major surface and a fourth major surface comprising said through holes; A first chuck for holding the substrate, the first chuck sized and arranged to selectively impart a first attractive force on the first major surface; A second chuck for holding the shadow mask, the second chuck comprising a frame surrounding a first opening that allows the material to pass through the second chuck and pass through the through hole, the second chuck Is sized and arranged to selectively impart a second attractive force on the third major surface; A collimator comprising a plurality of channels, wherein the collimator is between the source and the shadow mask, each channel of the plurality of channels having only evaporated atoms having a propagation angle within a second angle range less than the first angle range. Sized and arranged to pass through; And a positioning system that controls the relative position of the first chuck and the second chuck to align the shadow mask with the substrate.
본 발명의 다른 실시예는 기판의 증착 영역 내의 복수의 증착 지점 상에 제 1 재료를 증착하기 위한 시스템으로서, 상기 복수의 증착 지점은 제 1 배열로 배열되며, 상기 기판은 제 1 주 표면, 및 제 1 측방 범위를 갖는 제 2 주 표면을 포함하며, 상기 시스템은: 복수의 증발된 원자를 제공하도록 동작하는 소스 - 상기 복수의 증발된 원자의 각각의 증발된 원자는 전파 각도를 정의하는 전파 방향을 따라 이동하며, 복수의 전파 각도는 제 1 각도 범위 내에 걸쳐 있음 - 와; 상기 제 1 배열로 배열된 복수의 관통홀을 포함하며, 제 3 주 표면, 및 상기 관통홀을 포함하는 제 4 주 표면을 포함하는 섀도 마스크 - 상기 섀도 마스크 및 상기 복수의 증착 지점은 집합적으로 상기 제 1 각도 범위보다 작은 허용 가능한 각도 범위를 정의함 - 와; 상기 기판을 유지하기 위한 제 1 척과; 상기 섀도 마스크를 유지하기 위한 제 2 척 - 상기 제 2 척은 상기 재료가 상기 제 2 척을 관통하여 상기 관통홀을 통과할 수 있게 하는 제 1 개구를 둘러싸는 프레임을 포함하고, 상기 섀도 마스크 및 상기 기판이 정렬될 때, 상기 섀도 마스크 및 상기 기판은 집합적으로 제 2 영역을 정의하며, 상기 제 2 영역은 (1) 상기 제 1 측방 범위와 동일하거나 더 큰 제 2 측방 범위를 가지며, (2) 상기 기판과 상기 섀도 마스크 간의 이격 거리와 동일한 두께를 가지며, (3) 상기 제 1 척과 상기 제 2 척을 배제하며, 상기 제 1 척 및 제 2 척은 그 두께가 10 미크론 미만이되도록 크기화 및 배열됨 - 과; 상기 소스와 상기 섀도 마스크 사이에 위치하며, 복수의 채널을 포함하는 시준기를 포함하고, 상기 복수의 채널의 각각의 채널은, 허용 가능한 범위 이하의 필터링된 각도 범위를 정의하는 높이 대 폭의 종횡비를 갖는다.Another embodiment of the present invention is a system for depositing a first material on a plurality of deposition points in a deposition region of a substrate, the plurality of deposition points being arranged in a first arrangement, the substrate having a first major surface, and And a second major surface having a first lateral range, the system comprising: a source operative to provide a plurality of evaporated atoms, each evaporated atom of the plurality of evaporated atoms having a propagation direction defining a propagation angle Moving along the plurality of propagation angles within a first angular range; A shadow mask comprising a plurality of through holes arranged in said first arrangement, said shadow mask comprising a third major surface and a fourth major surface comprising said through holes, said shadow mask and said plurality of deposition points collectively Define an acceptable angle range less than the first angle range; A first chuck for holding the substrate; A second chuck for retaining the shadow mask, the second chuck including a frame surrounding a first opening that allows the material to pass through the second chuck and pass through the through hole, the shadow mask and When the substrate is aligned, the shadow mask and the substrate collectively define a second region, the second region having (1) a second lateral range equal to or greater than the first lateral range, ( 2) has a thickness equal to the separation distance between the substrate and the shadow mask, (3) excludes the first chuck and the second chuck, and the first chuck and the second chuck are sized such that their thickness is less than 10 microns And arranged—and; A collimator positioned between the source and the shadow mask, the collimator comprising a plurality of channels, each channel of the plurality of channels defining a height-to-width aspect ratio that defines a filtered angular range below an acceptable range; Have
본 발명의 또 다른 실시예는 기판 상의 제 1 배열로 배열된 복수의 증착 지점 상에 제 1 재료를 증착하는 방법으로서, 상기 기판은 제 1 주 표면, 및 제 1 측방 범위를 갖는 제 2 주 표면을 포함하고, 상기 제 2 주 표면은 제 1 영역을 포함하며, 상기 방법은: 소스와 상기 제 1 배열로 배열된 복수의 관통홀을 갖는 섀도 마스크 사이에 위치하는 시준기에서 제 1 복수의 증발된 원자를 수용하는 것 - 상기 섀도 마스크는 제 3 주 표면, 및 상기 관통홀을 포함하는 제 4 주 표면을 포함하며, 상기 제 1 복수의 증발된 원자는 제 1 전파 각도 범위에 의해 특징 지어짐 - 과; 제 1 인력을 상기 제 1 주 표면 상에 선택적으로 부여하는 제 1 척 내에 상기 기판을 유지시키는 것과; 제 2 인력을 상기 제 3 주 표면 상에 선택적으로 부여하는 제 2 척 내에 상기 섀도 마스크를 유지시키는 것 - 상기 제 2 척은 상기 재료를 포함하는 입자가 상기 제 2 척을 통해 상기 관통홀을 통과할 수 있게 함 - 과; 제 2 복수의 증발된 원자를 상기 시준기를 통해 상기 섀도 마스크에 선택적으로 통과시키는 것 - 상기 제 2 복수의 증발된 원자는 상기 제 1 전파 각도 범위보다 좁은 제 2 전파 각도 범위에 의해 특징 지어짐 - 과; 상기 제 2 주 표면과 상기 제 4 주 표면이 10 미크론 이하의 거리만큼 이격되도록 상기 기판과 상기 섀도 마스크를 위치시키는 것과; 상기 제 2 복수의 증발된 원자 중 적어도 일부가 상기 제 2 척 및 복수의 관통홀을 통과하여 상기 기판 상에 증착될 수 있게 하는 것을 포함한다.Yet another embodiment of the present invention is a method of depositing a first material on a plurality of deposition points arranged in a first arrangement on a substrate, the substrate having a first major surface, and a second major surface having a first lateral range. Wherein the second major surface comprises a first region, the method comprising: a first plurality of evaporated in a collimator positioned between a source and a shadow mask having a plurality of through holes arranged in the first arrangement Receiving atoms, the shadow mask comprising a third major surface, and a fourth major surface comprising the through hole, wherein the first plurality of evaporated atoms are characterized by a first propagation angle range and; Maintaining the substrate in a first chuck that selectively imparts a first attractive force on the first major surface; Maintaining the shadow mask in a second chuck that selectively imparts a second attractive force on the third major surface, wherein the second chuck allows particles comprising the material to pass through the through hole through the second chuck. To enable-and; Selectively passing a second plurality of evaporated atoms through the collimator to the shadow mask, wherein the second plurality of evaporated atoms is characterized by a second propagation angle range narrower than the first propagation angle range and; Positioning the substrate and the shadow mask such that the second major surface and the fourth major surface are separated by a distance of 10 microns or less; Allowing at least some of the second plurality of evaporated atoms to be deposited on the substrate through the second chuck and the plurality of through holes.
도 1은 종래 기술에 따른 직접 패터닝 증착 시스템의 현저한 특징의 단면의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 고정밀도, 직접 패터닝 증착 시스템의 현저한 특징의 단면의 개략도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라 기판 상에 직접 패터닝된 재료 층을 증착시키는 방법의 동작을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예에 따른 마스크 척의 평면 및 단면을 각각 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 마스크 척(206)에 탑재된 섀도 마스크(106)의 단면을 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제 1 대안의 실시예에 따른 마스크 척(206)의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제 2 대안의 실시예에 따른 마스크 척(206)의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 3 대안의 실시예에 따른 마스크 척의 평면 및 단면을 각각 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8a는 예시적인 실시예에 따른 마스크 척의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8b는 기판(102)을 유지하는 동안 기판 척(204)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 재료(116)의 증착을 위해 정렬된 기판(102) 및 섀도 마스크(106)와 함께 시스템(100)의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 기판(102)의 픽셀 영역 및 그 해당 섀도 마스크(106)의 애퍼처(120)의 확대도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11a는 예시적인 실시예에 따른 시준기의 단면도의 개략도이다.
도 11b 및 도 11c는 각각 시준기(208)의 영역의 평면도 및 단면도를 개략적으로 도시한다.1 is a schematic diagram of a cross section of a salient feature of a direct patterned deposition system according to the prior art.
2 is a schematic diagram of a cross section of a salient feature of a high precision, direct patterned deposition system in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
3 illustrates the operation of a method of depositing a patterned material layer directly on a substrate in accordance with an exemplary embodiment.
4A and 4B are schematic views illustrating a plane and a cross section, respectively, of a mask chuck according to an exemplary embodiment.
5 is a cross-sectional view of the shadow mask 106 mounted on the
6A schematically illustrates a cross section of a portion of a
6B schematically illustrates a cross section of a portion of a
7A and 7B schematically illustrate a plane and a cross section, respectively, of a mask chuck according to a third alternative embodiment of the invention.
8A is a schematic cross-sectional view of a mask chuck in accordance with an exemplary embodiment.
8B schematically illustrates a cross section of the
9 is a schematic illustration of a cross section of a portion of
FIG. 10 schematically illustrates an enlarged view of a pixel region of a
11A is a schematic diagram of a cross-sectional view of a collimator in accordance with an exemplary embodiment.
11B and 11C schematically show plan and cross-sectional views of regions of the
도 1은 종래 기술에 따른 직접 패터닝 증착 시스템의 현저한 특징의 단면의 개략도이다. 시스템(100)은 기판 전면에 위치한 섀도 마스크를 통해 재료를 증발시킴으로써 기판 상에 원하는 패턴의 재료를 증착하는 종래의 증발 시스템이다. 시스템(100)은 소스(104) 및 섀도 마스크(106)를 포함하며, 이들은 저압 진공 챔버 내에 배열된다(미도시).1 is a schematic diagram of a cross section of a salient feature of a direct patterned deposition system according to the prior art.
기판(102)은 액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode: AMOLED) 디스플레이의 형성에 적합한 유리 기판이다. 기판(102)은 평면(108) 및 수직 축(110)을 정의하는 표면(114)을 포함한다. 수직축(110)은 평면(108)에 직교한다. 표면(114)은 녹색 광을 방출하는 재료를 수용하기 위한 복수의 증착 지점(G)과, 청색 광을 방출하는 재료를 수용하기 위한 복수의 증착 지점(B)과, 적색 광을 방출하는 재료를 수용하기 위한 복수의 증착 지점(R)을 포함한다. 증착 지점은 복수의 픽셀 영역(112)으로 배열되며, 그에 따라 각각의 픽셀 영역은 각 컬러의 발광 재료를 위한 하나의 증착 지점을 포함한다.
소스(104)는 재료(116)를 증발시키기 위한 도가니이며, 상기 재료는 원하는 파장에서 광을 방출하는 유기 재료이다. 도시된 예에서, 재료(116)는 적색광을 방출하는 유기 발광 재료이다. 도시된 예에서, 소스(104)는 기판(102)에 대해 중심이 맞춰진 단일 챔버 도가니이지만; 일부 실시예에서, 소스(104)는 1 차원 배열 및/또는 2 차원 배열로 배열된 복수의 챔버를 포함한다. 재료(116)가 진공 챔버(110)의 저압 대기 내에서 용융되거나 승화될 경우, 재료(116)의 증발된 원자(122)는 소스로부터 방출되어 기판(102)을 향해 실질적으로 탄도 방식으로 전파된다. 소스(104)에 의해 방출된 증발된 원자는 증기 기둥(vapor plume)(124)을 집합적으로 정의한다.Source 104 is a crucible for evaporating
섀도 마스크(106)는 애퍼처(120)를 포함하는 구조 재료의 플레이트이다. 섀도 마스크는 실질적으로 평탄하고 평면(118)을 정의한다. 섀도 마스크는 소스(104)와 기판(102) 사이에 위치하여 그 애퍼처를 관통하는 원자를 제외한 모든 증발된 원자의 통과를 차단한다. 섀도 마스크와 기판은 이격(S)(일반적으로 수십 또는 수백 미크론) 만큼 이격되고, 평면(108과 118)은 실질적으로 평행하며, 애퍼처(120)는 증착 지점(R)에 정렬된다.The shadow mask 106 is a plate of structural material that includes the
이상적으로, 적색 발광 재료(116)를 증착할 때, 증발된 원자는 증착 지점(R) 상으로만 입사된다. 불행하게도, 증기 기둥(124)은 많은 상이한 전파 방향(126)을 따라 이동하는 증발된 원자를 포함하며, 이들 방향(126)의 많은 부분은 수직 축(110)의 방향에 정렬되지 않는다. 결과적으로, 애퍼처(120)를 통과하는 증발된 원자의 대부분은 중요한 측 방향 성분을 갖는 전파 방향을 따라 이동하고 있다. 각 증발된 원자가 표면(114)에 입사하는 지점은 그 전파 각도 및 기판과 섀도 마스크 사이의 공간적 관계, 구체적으로는 간격(S) 및 증착 지점(R)과의 애퍼처(120)의 정렬에 의해 기하학적으로 결정된다. 첨부된 청구범위를 포함하는 본 명세서의 목적을 위해, 용어 "전파 각도"는 기판(102)의 평면(108)에 대해 수직인 방향(즉, 수직 축(110)에 정렬되는 수직 방향(128))에 대한 증발된 원자의 전파 방향에 의해 형성된 각도로서 정의된다. 예를 들어, 증발된 원자(122)는 수직 축(128)에 대한 전파 각도(θp)를 형성하는 전파 방향(126)을 따라 이동한다.Ideally, when depositing the red
증기 기둥(124)의 증발된 원자의 전파 각도는 -θm 내지 +θm의 비교적 큰 각도 범위에 걸쳐 있으며, 이는 종래 기술의 직접 증착 시스템에 대해 커다란 단점을 유발시킨다. 특히, 이는 애퍼처(120)의 주변부 외부의 전면(114) 상에 재료(118)의 증착을 초래하며, 이는 일반적으로 "페더링"으로 지칭된다. 또한, 애퍼처에서의 페더링의 양은 기판(102)의 중심으로부터의 그 개구의 거리에 따라 증가한다.The propagation angle of the evaporated atoms of the vapor column 124 spans a relatively large angular range of −θ m to + θ m, which causes a major disadvantage for the prior art direct deposition systems. In particular, this results in the deposition of
증기 기둥(124)의 중심 근처에 위치한 애퍼처에 대해, 섀도 마스크(106)에 도달하는 증발된 원자(122)는 비교적 작은 각도 범위 내에 있는 전파 각도를 갖는다. 즉, 증발된 원자는 수직 축(110)과 약간만 오정렬되는 방향을 따라 이동하게 된다. 결과적으로, 이러한 애퍼처를 관통하는 증발된 원자는 섀도 마스크를 관통한 후 최소한의 측방 드리프트(즉, 페더링)만을 나타낸다. 따라서, 이 영역에서, 증착된 재료(116)의 측방 범위는 통상적으로, 애퍼처(120)의 에지와 거의 정렬된다(즉, 증발된 원자는 주로 표적화된 증착 지점(R)에 증착된다).For an aperture located near the center of the vapor column 124, the vaporized atoms 122 reaching the shadow mask 106 have a propagation angle that is within a relatively small angular range. That is, the evaporated atoms move along a direction in which only a slight misalignment with the vertical axis 110 occurs. As a result, evaporated atoms passing through this aperture show only minimal lateral drift (ie, feathering) after passing through the shadow mask. Thus, in this region, the lateral extent of the deposited
그러나, 증기 기둥(124)의 중심에서 더 멀리 떨어져 있는 애퍼처에 대해, 섀도 마스크에 도착한 증발된 원자는 비교적 큰 각도 범위에 걸쳐 있고, |θm|에 더 근접한 전파 각도를 포함한다. 결과적으로, 이들 영역에서, 섀도 마스크를 관통한 후에 증발된 원자가 이동한 측방 거리가 더 커져서, 증착된 재료가 애퍼처의 측방 범위를 훨씬 넘어 외부로 페더링하는 것을 초래한다. 이것은 애퍼처 개구의 에지와 재료(116)가 증착되는 영역의 주변부 사이의 측방의 오프셋(δf)을 유발한다. 따라서, 증착된 재료는 표적화된 증착 지점의 영역을 넘어 연장된다. 일부의 경우에, 이러한 페더링은 상이한 발광 재료용으로 의도된 인접한 증착 지점(즉, 증착 지점(B) 및/또는 증착 지점(G)) 상에 재료의 증착을 유도하여 컬러의 혼합을 초래할 수 있다.However, for the aperture further away from the center of the vapor column 124, the vaporized atoms arriving at the shadow mask span a relatively large angular range and include a propagation angle closer to | θm |. As a result, in these regions, the lateral distance traveled by the evaporated atoms after passing through the shadow mask becomes larger, resulting in the deposited material feathering out far beyond the lateral range of the aperture. This causes a lateral offset δf between the edge of the aperture opening and the periphery of the region where the
주목해야 할 것은, 페더링은 섀도 마스크와 기판 사이의 임의의 부가적인 오정렬에 의해, 예를 들어, 평면(108 및 118)의 평행도로부터의 편차(즉, 마스크와 기판 사이의 상대적 피치(pitch) 및/또는 요(yaw)), 섀도 마스크 및/또는 기판의 비 평탄성, 및 섀도 마스크와 기판 간의 병진 및/또는 회전 오정렬에 의해 악화된다는 것이다. 게다가, 많은 종래 기술의 증착 시스템(예를 들어, 하나 초과의 재료를 증착하는 시스템 등)에서, 소스(104)는 기판으로부터 중심을 벗어나 위치하므로 페더링 문제가 더욱 커지게 된다.It should be noted that the feathering is caused by any additional misalignment between the shadow mask and the substrate, for example a deviation from the parallelism of the
당업자는 증착 동안 섀도 마스크(106)를 기판(102)과 접촉하게 배치하게 되면 페더링 문제를 완화시키거나 심지어는 완전히 제거할 것이라는 것을 인식할 것이다. 불행하게도, 이것은 여러 가지 이유로, 많은 경우에 바람직하지 않거나 불가능하다. 첫째, 종래 기술의 기판 및 섀도 마스크 척은 전형적으로 기판 및 섀도 마스크 위에 각각 돌출하는 피처를 포함한다. 결과적으로, 이러한 피처는 기판과 섀도 마스크가 얼마나 근접하게 위치할 수 있는지를 제한하는 블로킹 요소의 역할을 하게 된다. 둘째, 섀도 마스크와의 접촉은 기판의 표면 상에 존재하는 구조물에 손상을 줄 수 있다. 셋째, 기판과의 접촉으로 인해 섀도 마스크의 손상이 발생할 수 있다. 넷째, 기판과의 접촉으로부터 분리될 때 섀도 마스크 표면 상에는 잔류물이 남아 있을 수 있다. 이후 섀도 마스크의 빈번한 세정이 필요하게 되고, 이는 처리 시간 및 전체 비용을 증가시키는 한편, 세정 작업 동안 마스크 손상 가능성을 야기한다. 결과적으로, 종래 기술의 섀도 마스크 증착은 페더링이 상당한 부정적인 영향을 끼치는 비접촉 구성으로 실질적으로 제한되었다. 다섯째, 종래의 섀도 마스크는 일반적으로 금속으로 만들어지므로 필연적으로 상당히 두껍게 된다. 기판과 접촉하여 배치될 때, 두꺼운 섀도 마스크는 각각의 개구 영역 내에서 섀도잉(shadowing)을 발생시켜 증착된 피처의 에지를 더 얇아지게 한다. 종래 기술에서 통상적으로 사용되는 것과 같은 더 두꺼운 섀도 마스크의 경우, 애퍼처의 벽 및 서브 픽셀의 에지가 더 얇아짐으로 인해 더 많은 재료가 손실된다.Those skilled in the art will appreciate that placing the shadow mask 106 in contact with the
그러나, 본 발명은 종래 기술의 일부 단점 없이 직접 증착을 가능하게 한다. 본 발명의 제 1 양태는, 기판의 표면에 거의 수직인 방향을 따라 전파하는 증발된 원자만이 섀도 마스크에 도달하도록 하여, 섀도 마스크의 애퍼처 패턴에 대해 보다 높은 해상도 및 충실도를 갖는 증착된 재료의 패터닝을 가능하게 함으로써, 페더링이 현저하게 감소될 수 있다는 것이다.However, the present invention allows for direct deposition without some of the disadvantages of the prior art. A first aspect of the invention provides a deposited material having higher resolution and fidelity for the aperture pattern of the shadow mask, such that only evaporated atoms propagating along a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate reach the shadow mask. By enabling the patterning of, the feathering can be significantly reduced.
본 발명의 다른 양태는 섀도 마스크에 대해 실리콘 질화물과 같은 비금속 재료를 사용함으로써 섀도 마스크가 매우 얇아지게(≤ 1 미크론) 될 수 있어서, 종래 기술의 섀도 마스크에서 발생되는 섀도잉을 현저히 감소시킬 수 있다.Another aspect of the invention is that by using a non-metallic material such as silicon nitride for the shadow mask, the shadow mask can be made very thin (≦ 1 micron), thereby significantly reducing the shadowing that occurs in prior art shadow masks. .
본 발명의 또 다른 양태는, 섀도 마스크 상의 중력의 영향을 상쇄시키도록 크기화 및 배열되는 섀도 마스크 척을 사용함으로써 중력에 의해 유발된 섀도 마스크의 처짐을 감소시키거나 제거할 수 있다는 것이다.Another aspect of the present invention is that by using a shadow mask chuck sized and arranged to counteract the effects of gravity on the shadow mask, the sag of the shadow mask caused by gravity can be reduced or eliminated.
본 발명의 또 다른 양태는 기판 및 섀도 마스크의 상부면 위로 돌출하는 구조를 갖지 않는 기판 척 및 섀도 마스크 척이 기판과 섀도 마스크 간의 극히 작은 이격 또는 심지어는 접촉을 가능하게 함으로써 페더링을 완화 시킬 수 있다는 것이다. 또한, 기판/섀도 마스크 접촉은 증착 동안 그들의 안정성을 증가시키고, 폐기물을 감소시킴으로써 재료 이용을 향상시키며, 더 빠른 증착 및 보다 높은 처리량을 가능하게 하고, 저온에서 증착을 가능하게 할 수 있다.Another aspect of the invention is that a substrate chuck and a shadow mask chuck that does not have a structure protruding above the top surface of the substrate and the shadow mask can mitigate feathering by allowing an extremely small separation or even contact between the substrate and the shadow mask. Is there. In addition, substrate / shadow mask contact can increase their stability during deposition, improve material utilization by reducing waste, enable faster deposition and higher throughput, and enable deposition at lower temperatures.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 고정밀도, 직접 패터닝 증착 시스템의 현저한 특징의 단면의 개략도이다. 시스템(200)은 진공 챔버(202), 기판 척(substrate chuck)(204), 소스(104), 섀도 마스크(106), 마스크 척(206), 시준기(208), 및 포지셔닝 시스템(positioning system)(212)을 포함한다. 시스템(200)은 포토리소그래피 및 에칭과 같은 후속적인 감법 패터닝(subtractive patterning) 동작을 필요로 하지 않고 기판 표면 상에 원하는 패턴의 재료를 증발시키도록 동작한다.2 is a schematic diagram of a cross section of a salient feature of a high precision, direct patterned deposition system in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The
본원에서 시스템(200)은 AMOLED 디스플레이의 제조의 일부로서 유리 기판 상에 발광 재료의 패턴을 증착하는 것과 관련하여 기술된다. 그러나, 본 명세서를 읽은 후에, 본 발명이 반도체 기판(예를 들어, 실리콘, 실리콘 카바이드, 게르마늄 등), 세라믹 기판, 금속 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 광범위한 기판 중 임의의 기판 상에 실질적으로 임의의 박막 및 후막의 (유기 또는 무기) 재료의 직접 패터닝된 층을 형성하는 것에 관한 것일 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 또한, 예시적인 실시예가 열 증발 시스템(thermal evaporation system)이지만, 당업자는 본 명세서를 읽은 후에, 본 발명이 e-빔 증착, 스퍼터링 등과 같은 사실상 임의의 재료 증착 공정에 관한 것일 수 있음을 인식할 것이다. 게다가, 도시된 예가 단일 기판의 평면화 공정에 사용하기에 적합한 증착 시스템이지만, 본 발명은 또한 클러스터 툴 공정(cluster-tool processing), 트랙 공정(track processing), 롤 투 롤 공정(roll-to-roll processing), 릴 투 릴 공정(reel-to-reel processing) 등과 같은 다른 제조 방법에 사용하기에 적합하다. 결과적으로, 본 발명은 패키징 애플리케이션, IC 제조, MEMS 제조, 나노기술 장치 제조, 볼 그리드 어레이(ball-grid array: BGA) 제조 등(이에 제한되지 않음)을 포함하는 무수한 애플리케이션에 사용하기에 적합하다.
도시된 예에서, 섀도 마스크(106)는 핸들 기판(handle substrate)(224) 및 멤브레인(226)을 포함하는 고정밀 섀도 마스크이며, 이 멤브레인은 핸들 기판 내에 형성된 중앙 개구 위에 걸려 있다(suspend). 멤브레인(226)은 관통홀 패턴(228)을 포함한다. 섀도 마스크(106)는 두 개의 주 표면, 즉 전면(230) 및 후면(232)을 포함한다. 전면(230)은 멤브레인(226)의 상부 표면(즉, 핸들 기판(224)에 대해 먼 쪽의 멤브레인 표면)이며, 이는 평면(118)을 정의한다. 후면(232)은 핸들 기판(224)의 표면(즉, 멤브레인(226)에 대해 먼 쪽의 기판 표면)이다. 주목해야 하는 것은 섀도 마스크(106)가 고정밀도의 멤브레인 기반의 섀도 마스크이지만, 본 발명에 따른 마스크 척은 사실상 모든 유형의 섀도 마스크를 유지하는 데 사용될 수 있다는 것이다. 바람직하게, 멤브레인(226)은 실리콘 질화물을 포함하지만; 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 재료가 사용될 수 있다. 바람직하게, 멤브레인(226)은 1 미크론 이하의 두께를 가지지만; 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 두께가 그 멤브레인용으로 사용될 수 있다.In the example shown, the shadow mask 106 is a high precision shadow mask comprising a
전술한 바와 같이, 1 미크론 이하의 두께를 갖는 섀도 마스크 멤브레인을 사용함으로써, 종래 기술의 섀도 마스크와 비교하여 직접 증착 동안 섀도잉 효과를 감소시킬 수 있다.As mentioned above, by using a shadow mask membrane having a thickness of 1 micron or less, the shadowing effect can be reduced during direct deposition as compared to prior art shadow masks.
진공 챔버(202)는 재료(116)의 증발에 필요한 저압 환경을 포함하는 종래의 압력 용기이다. 도시된 예에서, 진공 챔버(110)는 독립형 장치이지만; 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 그것은 또한 다수의 증발 챔버가 선행 체인으로 배열되는 클러스터 증착 시스템 또는 트랙 증착 시스템의 일부로서 실현될 수도 있다. 일부 실시예에서, 진공 챔버(110)는, 예를 들어, 상이한 컬러(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색)로 광을 방출하는 다중 발광 서브 픽셀과 같이 기판(102) 상에 상이한 재료의 상이한 패턴의 형성을 가능하게 하는 수 개의 증발 소스/섀도 마스크 조합체를 포함한다.Vacuum chamber 202 is a conventional pressure vessel that includes a low pressure environment necessary for evaporation of
제어기(240)는 다른 것 중에서도, 제어 신호(236 및 238)를 제각기의 기판 척(204) 및 마스크 척(206)에 제공하는 종래의 기기 제어기(instrument controller)이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라 기판 상에 직접 패터닝된 재료 층을 증착시키는 방법의 동작을 도시한다. 본원에서 방법(300)은 도 4a, 도 4b, 도 5, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9, 도 10 및 도 11a 내지 도 11c를 참조할 뿐만 아니라, 도 2를 계속 참조하여 기술된다. 방법(300)은 동작(301)과 함께 개시되며, 여기서, 시준기(208)는 시준기 척(210) 내에 탑재된다.3 illustrates the operation of a method of depositing a patterned material layer directly on a substrate in accordance with an exemplary embodiment.
시준기(208)는, 아래에서 도 11a 내지 도 11c에 대해 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 얇은 벽에 의해 분리되는 복수의 채널을 포함하는 기계적으로 견고한 플레이트이다. 시준기(208)는 평면(108)에 거의 수직인(즉, 매우 작은 전파 각도를 갖는) 방향을 따라 전파하는 증발된 원자를 선택적으로 통과시키는 공간 필터로서 기능하도록 크기화 및 배열된다. 따라서, 시준기(202)는 기판(102)의 전체에 걸쳐 페더링을 완화시킨다.The
시준기 척(210)은 시준기를 섀도 마스크)106)에 대해 유지하고 위치시키기 위한 환형 클램핑 기구(annular clamping mechanism)이다.Collimator chuck 210 is an annular clamping mechanism for holding and positioning the collimator relative to shadow mask 106.
동작(302)에서, 섀도 마스크(106)는 마스크 척(206) 내에 탑재된다.In
마스크 척(206)은 섀도 마스크(106)를 그 후면 상에만 부여되는 인력을 통해 유지하기 위한 픽스처(fixture)이다. 도시된 예에서, 마스크 척(206)은 정전기력을 사용하여 섀도 마스크(106)를 유지한다. 일부 실시예에서, 마스크 척(206)은 진공에서 발생된 힘, 자기력, 등과 같은 상이한 인력을 통해 섀도 마스크를 유지한다. 다른 실시예에서, 마스크 척(206) 기계식 클램프(mechanical clamp)이다.The
도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예에 따른 마스크 척의 평면 및 단면을 각각 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4b에 도시된 단면은 도 4a에 도시된 라인 a-a를 통해 취해진다. 마스크 척(206)은 프레임(402), 전극(404-1 및 404-2) 및 패드(406)를 포함한다.4A and 4B are schematic views illustrating a plane and a cross section, respectively, of a mask chuck according to an exemplary embodiment. The cross section shown in FIG. 4B is taken through the line a-a shown in FIG. 4A.
프레임(402)은 구조적으로 견고한 전기 절연 재료의 원형 링이다. 프레임(402)은 개구(408)를 둘러싸며, 이 개구는 관통홀 패턴(228)의 전체를 노출시키기에 충분하게 크다. 일부 실시예에서, 프레임(402)은 원형 이외의 형상, 가령, 정사각형, 직사각형, 불규칙 형상 등을 갖는다. 일부 실시예에서, 프레임(402)은 전기 절연체로 코팅된 전기 도전성 재료를 포함한다.
전극(404-1 및 404-2)은 프레임(402)의 표면 상에 형성된 전기 도전성 요소이다. 전극(404-1 및 404-2)은 제어기(240)와 전기적으로 결합된다.Electrodes 404-1 and 404-2 are electrically conductive elements formed on the surface of
패드(406)은 전극(404-1 및 404-2) 상에 배치된 구조적으로 견고한 전기 절연 재료의 플레이트이다. 각 패드(406)는 탑재면(410)을 포함하며, 섀도 마스크(106)가 마스크 척 내에 탑재될 때 섀도 마스크는 이 탑재면에 대해 유지된다.
도 5는 마스크 척(206)에 탑재된 섀도 마스크(106)의 단면을 도시한 도면이다.5 is a cross-sectional view of the shadow mask 106 mounted on the
섀도 마스크(106)는 탑재면(410)과 후면(232) 사이에 부여된 정전기력에 의해 마스크 척(206) 내에 유지된다. 정전기력은 제어 신호(238)에 의해 생성되는 전극(404-1 및 404-2) 간의 전압 전위에 응답하여 발생된다. 후면(232)이 탑재면(410)과 접촉할 경우, 도시된 바와 같이 핸들 기판(224) 내에서 교감 전하 영역이 발생한다. 그 결과, 정전기력이 후면(232)과 탑재면(410) 사이에 선택적으로 부여된다.The shadow mask 106 is maintained in the
일반적으로, 섀도 마스크(106)는 그 주변부에서만 지지된다. 결과적으로, 종래 기술에서의 섀도 마스크는 중력에 의해 아래로 처지(sag)는 경향이 있다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 마스크 척은 섀도 마스크가 탑재될 때 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐을 완화 또는 제거하는 하나 이상의 피처를 포함한다. 상술한 바와 같이, 섀도 마스크는 그 자체의 질량 및 중력의 영향으로 인해 중심부에서 수 미크론만큼 처짐 현상이 발생할 수 있다. 이 중력에 의해 유발된 처짐(sag)은 페더링을 악화시키는 몇 가지 중요한 문제를 야기한다. 첫째, 이 처짐은 증착 영역의 중심에서 섀도 마스크와 기판 간의 이격 거리를 증가시키며, 이 증착 영역의 중심은 통상적으로 섀도 마스크의 중심이 된다. 전술한 바와 같이, 페더링은 기판/섀도 마스크 이격 거리에 따라 증가한다. 둘째, 이 처짐은 기판과 섀도 마스크 간의 불균일한 이격을 유발하며, 이 불균일한 이격은 기판 표면에 걸쳐 발생하는 페더링 정도의 변화를 초래한다. 이러한 불균일성은 창조적인 마스크 레이아웃을 통해 페더링을 보상하는 것을 불가능하지는 않더라도 어렵게 만든다.In general, the shadow mask 106 is only supported at its periphery. As a result, shadow masks in the prior art tend to sag down by gravity. In some embodiments, the mask chuck according to the present invention includes one or more features to mitigate or eliminate the sag caused by gravity of the shadow mask when the shadow mask is mounted. As described above, the shadow mask may be deflected by several microns at the center due to the influence of its mass and gravity. This gravity-induced sag causes some important problems that make feathering worse. First, this deflection increases the separation distance between the shadow mask and the substrate at the center of the deposition region, which is typically the center of the shadow mask. As mentioned above, feathering increases with substrate / shadow mask spacing. Second, this deflection causes non-uniform spacing between the substrate and the shadow mask, which causes a change in the degree of feathering that occurs across the substrate surface. This nonuniformity makes it difficult, if not impossible, to compensate for feathering through creative mask layout.
본 발명의 또 다른 양태는 마스크 척이 중력에 의해 유발되는 새도우 마스크의 처짐을 완화시키는 피처를 포함할 수 있다는 것이다.Another aspect of the invention is that the mask chuck can include features to mitigate the sagging of the shadow mask caused by gravity.
일부 실시예에서, 마스크 척(206)은 중력으로 인해 섀도 마스크 처짐을 상쇄하도록 섀도 마스크를 상방으로 편향시키는 약간의 곡률(예를 들어, 상방 기울기)을 포함한다. 일부 실시예에서, 미세지지 구조물(fine support structure)은 마스크 척(206)의 개구를 가로 질러 연장되어, 마스크를 지지하고 중력 처짐을 감소시킬 수 있다. 이러한 특징은 아래에서 도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 보다 상세히 설명된다.In some embodiments, the
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 1 대안의 실시예에 따른 마스크 척의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6a에 도시된 단면은 도 4a에 도시된 라인 a-a를 통해 취해진다. 마스크 척(600)은 프레임(402), 전극(404-1 및 404-2) 및 패드(702)를 포함한다.6A and 6B schematically illustrate a cross section of a portion of a mask chuck according to a first alternative embodiment of the invention. The cross section shown in FIG. 6A is taken through line a-a shown in FIG. 4A.
패드(602)는 전술한 패드(406)와 유사하지만; 각 패드(602)는 섀도 마스크가 마스크 척에 탑재될 때 섀도 마스크에 인장 변형을 유도하거나 섀도 마스크 내의 인장 변형을 증가시키도록 설계된 탑재면을 갖는다. 패드(602)는 내측 에지(606)(즉, 개구(408)에 가까운 에지)로부터 외측 에지(608)로 하방으로 선형적으로 테이퍼링되는 탑재면(604)을 갖는다. 즉, 탑재면(604)은, 도시된 바와 같이, 지점(614)으로부터 지점(616)으로(즉, 탑재면이 평면(610)의 내측 에지(606)와 만나는 곳으로부터 평면(612)의 외측 에지(608)와 만나는 곳으로) 부의 z 방향으로 테이퍼링된다. 따라서, 내측 에지(606)가 평면(610)에 수직인 실시예에서, 내측 에지(606) 및 탑재면(604)는 예각이 되는 내각(interior angle)(θ)을 형성한다.
섀도 마스크(106)가 마스크 척(600) 내에 유지될 때, 후면(232)은 탑재면(604)으로 당겨지게 되어, 섀도 마스크의 전면(230)에서 측방 장력을 증가시키는 섀도 마스크의 곡률을 유도한다. 결과적으로, 멤브레인은 더 단단히 당겨지고, 중력에 의해 유발된 처짐은 감소되거나 제거된다.When the shadow mask 106 is held within the
도 6b는 본 발명의 제 2 대안의 실시예에 따른 마스크 척의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6b에 도시된 단면은 도 4a에 도시된 라인 a-a를 통해 취해진다. 마스크 척(618)은 프레임(402), 전극(404-1 및 404-2) 및 패드(720)를 포함한다.6B schematically illustrates a cross section of a portion of a mask chuck in accordance with a second alternative embodiment of the present invention. The cross section shown in FIG. 6B is taken through line a-a shown in FIG. 4A.
패드(620)는 전술한 패드(406)와 유사하지만; 패드(602)와 마찬가지로, 각각의 패드(620)는 섀도 마스크가 마스크 척에 탑재될 때 섀도 마스크에 인장 변형을 유도하거나 섀도 마스크 내의 인장 변형을 증가시키도록 설계된 탑재면을 갖는다. 패드(620)는 내측 에지(606)로부터 외측 에지(608)로 하방으로(즉, 도시된 바와 같이, 부의 z 방향으로) 만곡되는 탑재면(622)을 갖는다. 즉, 탑재면(622)은, 도시된 바와 같이, 지점(614)으로부터 지점(616)으로 부의 z 방향으로 테이퍼링된다.
섀도 마스크(106)가 마스크 척(618) 내에 유지될 때, 후면(232)은 탑재면(622)으로 당겨지게 되어, 섀도 마스크의 전면(230)에서 측방 장력을 증가시키는 섀도 마스크의 곡률을 유도한다. 결과적으로, 멤브레인은 더 단단히 당겨지고, 중력에 의해 유발된 처짐은 감소되거나 제거된다. 일부 실시예에서, 정면(230)에 유도된 추가 장력의 양은 전극(404-1 및 404-2)에 인가되는 전압 전위의 크기를 제어함으로써 제어될 수 있다.When the shadow mask 106 is held within the
본 명세서를 읽은 후에, 본 기술 분야의 당업자라면, 탭재면(604 및 622)이 경사지는 방향은 도 1에 도시된 방위와 비교하여 마스크가 거꾸로 탑재된 증착 시스템에 대해 역전될 것이다는 것이 명백할 것이다. 또한, 이러한 구성에서, 일반적으로 기판 척(204)은 기판(102)이 개구(408) 내에 상주하여 기판/섀도 마스크 이격 거리가 10 미크론 이하가 되도록 설계될 필요가 있을 것이다.After reading this specification, it will be apparent to one skilled in the art that the direction in which the tabbed surfaces 604 and 622 are inclined will be reversed for the deposition system in which the mask is mounted upside down compared to the orientation shown in FIG. will be. Also in this configuration, the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 3 대안의 실시예에 따른 마스크 척의 평면 및 단면을 각각 개략적으로 도시한 도면이다. 마스크 척(700)은 마스크 척(206) 및 지지 그리드(702)를 포함한다.7A and 7B schematically illustrate a plane and a cross section, respectively, of a mask chuck according to a third alternative embodiment of the invention.
지지 그리드(702)는 플레이트(704) 및 지지 리브(706)를 포함한다.The
플레이트(704)는 강성 플레이트(rigid plate)이며, 이 플레이트로부터 지지 리브(706)가 연장된다. 일부 실시예에서, 플레이트(704) 및 지지 리브(706)는 구조 재료의 고체 본체(solid body)로부터 가공된다. 플레이트(704) 및 지지 리브(706)에 사용하기에 적합한 재료는 금속, 플라스틱, 세라믹, 복합 재료, 유리 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 플레이트(704)는 지지 그리드(702)를 개구(408) 내에 로케이팅시키는 프레임(402)을 탑재하도록 설계되어, 섀도 마스크(106)가 마스크 척(700)에 탑재될 때 멤브레인(226)을 기계적으로 지지하게 된다.
지지 리브(706)는 관통홀 배열(228)의 관통홀 간에 존재하는 영역에서 섀도 마스크(106)를 지지하도록 배열된다. 전형적으로, 섀도 마스크의 관통홀은 기판 상의 상이한 다이 영역에 대응하는 클러스터로 배열된다. 이러한 다이 영역은 일반적으로 다이싱 톱(dicing saw)에 의한 제거를 위해 의도된 "레인"에 의해 분리되기 때문에, 지지 리브(706)는 바람직하게 이들 레인의 배열과 매칭하도록 배열된다. 그러나, 지지 리브의 임의의 적절한 배열이 지지 그리드(702)에 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.The
지지 그리드(702)는 그 상부면(708)이 동일한 평면을 이루고 평면(710)을 정의하도록 형성된다. 평면(710)은 프레임(224)의 두께와 동일한 거리 만큼 탑재면(410) 위에 놓인다. 그 결과, 프레임(224)이 탑재면(410)과 접촉할 때, 지지 리브(706)는 멤브레인(226)과 접촉하게 된다.The
일부 실시예에서, 섀도 마스크(106)는 마스크 척(700)에서 거꾸로 유지되어, 멤브레인(226)은 탑재면(410)과 접촉하게 된다. 이러한 실시예에서, 지지 그리드(702)는 개구(408)에 맞게 설계되어, 평면(710)은 탑재면(410)과 동일 평면에 있게 된다. 그 결과, 멤브레인(226)은 지지 그리드(702)에 의해 지지되어, 개구(408)에 걸처 모든 방향에서 완벽하게 수평이 된다.In some embodiments, the shadow mask 106 is held upside down in the
동작(303)에서, 기판(102)은 기판 척(204) 내에 탑재된다.In
기판 척(204)은 기판(102)을 그 후면에만 인가되는 인력을 통해 유지하기 위한 플래튼(platen)이다. 도시된 예에서, 기판 척(204)은 기판을 유지하기 위해 정전기력을 생성하지만; 일부 실시예에서, 기판 척(204)은 진공에서 발생된 힘, 자기력 등과 같은 상이한 인력을 통해 기판을 유지한다. 첨부된 청구범위를 포함하는 본 명세서의 목적을 위해, 용어 "자기력"은 영구 자석 및/또는 전자석의 사용으로 인해 발생하는 임의의 힘을 포함한다. 기판 척(204)은 아래에서 도 8a 및 도 8b와 관련하여 보다 상세하게 기술된다.The
일부 실시예에서, 기판 척(204)은 전면으로부터만 기판(102)과 접촉하여 기판의 다른 면 상의 재료 증착에 대한 간섭을 완화시키도록 크기화 및 배열된다. 일부 실시예에서, 기판 척(204)은 기판의 양 측면 등으로부터 진공, 기계식 클램프와 같은 상이한 수단을 통해 기판을 고정시킨다. 일부 실시예에서, 기판 척(204)은 포지셔닝 시스템(212)을 사용하여 기판(102)과 섀도 마스크(106) 간의 간격 및 평행도를 제어하도록 동작하는 인시츄 갭 센서(in-situ gap sensors)를 포함하다.In some embodiments, the
도시된 예에서, 기판(102)은 액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode: AMOLED) 디스플레이에서 사용하기에 적합한 유리 기판이다. 기판(102)은 디스플레이 요소가 정의되는 두 개의 주 표면, 즉 후면(115) 및 전면(114)을 포함한다. 전면(114)은 평면(108)을 정의한다.In the example shown, the
도 8a는 예시적인 실시예에 따른 기판 척의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 기판 척(204)은 플래튼(802) 및 전극(804-1 및 804-2)을 포함한다.8A is a schematic cross-sectional view of a substrate chuck in accordance with an exemplary embodiment. The
플래튼(802)은 기판(806) 및 유전체층(808)을 포함하는 구조적으로 견고한 플랫폼이다. 기판(806) 및 유전체층(808)의 각각은 유리, 세라믹, 양극 산화된 알루미늄, 복합 재료, 베이클라이트(Bakelite) 등과 같은 전기 절연 재료를 포함하여, 전극(804-1 및 804-2)을 서로로부터 그리고 기판 척에 탑재되는 경우의 기판(102)으로부터 전기적으로 절연시킨다.
전극(804-1 및 804-2)은 기판(806)의 표면 상에 형성된 전기 도전성 요소이며, 유전체층(808)에 의해 오버코팅되어 플래튼(802) 내에 임베딩된다. 전극(804-1 및 804-2)은 제어기(240)와 전기적으로 결합된다. 주목해야 하는 것은, 전극(804-1 및 804-2)이 간단한 플레이트로 도시되지만; 실제로 기판 척(204)은 깍지 끼움형 콤 핑거(interdigitated comb fingers), 동심원 링(concentric ring), 불규칙한 형상(irregular shapes) 등과 같은 임의의 방식으로 형상화된 전극을 가질 수 있다는 것이다.Electrodes 804-1 and 804-2 are electrically conductive elements formed on the surface of
유전체층(808)은 탑재면(810)을 유발하도록 전극(804-1 및 804-2) 위에 배치된 구조적으로 견고한 유리 층이다.
도 8b는 기판(102)을 유지하는 동안 기판 척(204)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.8B schematically illustrates a cross section of the
기판(102)을 기판 척(204) 내에 유지하기 위해, 제어 신호(236)는 전극(804-1 및 804-2) 간에 전압 전위를 발생시킨다. 후면(115)이 탑재면(810)(즉, 유전체층(808)의 상부 표면)과 접촉할 경우, 도시된 바와 같이 기판(102) 내에서 교감 전하 영역(sympathetic charge regions)이 발생한다. 그 결과, 정전기력이 후면(115)에 선택적으로 부여되어, 후면을 탑재면(610)으로 끌어당기게 된다.To maintain the
예시적인 실시예가 정전기력을 통해 기판을 유지하는 기판 척(102)을 포함하지만, 본 명세서를 읽은 후에, 정전기력 이외의 인력, 가령, 진공에서 발생되는 힘, 자기력 등을 통해 기판을 기판 척 내에 유지하는 대안의 실시예를 특정하고, 제조하고, 사용하는 방법은 당업자에게는 명백할 것이다.Although an exemplary embodiment includes a
동작(304)에서, 기판(102), 소스(104), 섀도 마스크(106) 및 시준기(208)의 상대적 위치는 포지셔닝 시스템(212)에 의해 제어된다.In
포지셔닝 시스템(212)은 기판 척(204)의 위치를 제어함으로써 기판(102)과 섀도 마스크(106)를 정렬한다. 일부 실시예에서, 포지셔닝 시스템은 마스크 척(206)의 위치를 제어함으로써 기판과 섀도 마스크를 정렬한다. 일부 실시예에서, 두 개의 척의 위치는 기판과 섀도 마스크를 정렬하도록 제어된다. 동작(304) 및 포지셔닝 시스템(212)은 아래에서 도 1, 도 2, 도 9, 도 10 및 도 11a 내지 도 11c와 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
포지셔닝 시스템은 3 개의 6-축 조작기 및 광학 정렬 시스템을 포함하여, 기판(102)과 섀도 마스크(106) 사이의 정렬을 제어한다. 6-축 조작기의 각각은 기판 척(204), 마스크 척(206), 및 시준기 척(210)의 각각과 동작가능하게 접속되어, x 축, y 축 및 z 축의 각각에 따른 그의 위치 및 x 축, y 축 및 z 축의 각각에 대한 그의 회전을 제어한다. 일부 실시예에서, 마스크 척(206)과 시준기 척(210) 중 적어도 하나의 위치는 6-축 포지셔너(six-axis positioner)에 의해 제어되지 않는다. 일부 실시예에서, 포지셔닝 시스템(212)은 또한 기판(102)과 섀도 마스크(106)의 상대적 회전 정렬을 제어하기 위한 회전 스테이지를 포함한다.The positioning system includes three six-axis manipulators and an optical alignment system to control the alignment between the
동작(304)에서, 포지셔닝 시스템(212)은, 증착 영역(216) 내의 증착 지점(R)이 애퍼처(120)와 정렬되고, 평면(108 및 118)이 평행하게 되고, 그리고 기판과 섀도 마스크 사이의 간격(S)이 가능한 한 제로에 근접하게, 바람직하게는 수 미크론 내(가령, 1 내지 5 미크론)이도록 기판 및 섀도 마스크를 위치시킨다. 일부 실시예에서, S는 다른 적절한 이격 거리이다. 주목해야 할 것은, 명확성을 위해, 이격 거리(s)는 전형적인 것보다 더 크게 도시된다는 것이다.In
본 발명의 일 양태는, 일부 실시예에서, 기판 척(204) 이나 마스크 척(206) 어느 것도 제각기의 탑재면을 지나 돌출하는 임의의 구조 요소를 포함하지 않는다는 것이다. 결과적으로, 기판 및 섀도 마스크는 증착 동안 페더링을 완화시키기 위해 기판과 쉐도우 마스크 간의 이격이 거의 또는 전혀 없이 정렬될 수 있다. 당업자는 종래의 직접 증착 시스템에서, 기판과 섀도 마스크 간의 이격이 적어도 수십 또는 심지어는 수백 미크론이어야한다는 것을 인식할 것이다.One aspect of the invention is that, in some embodiments, neither the
도 9는 재료(116)의 증착을 위해 정렬된 기판(102) 및 섀도 마스크(106)와 함께 시스템(100)의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.9 is a schematic illustration of a cross section of a portion of
기판과 섀도 마스크가 정렬될 때, 이들은 이들 간의 영역(902)을 집합적으로 정의한다. 영역(902)은 전면(114)의 것과 동일한 측방 범위(L1)를 갖는다. 영역(902)은 또한, 평면(108)과 평면(118) 간의 이격 거리(s1)(즉, 기판과 섀도 마스크 사이의 이격 거리)와 동일한 두께를 갖는다.When the substrate and shadow mask are aligned, they collectively define the region 902 between them. Region 902 has the same lateral range L1 as that of
기판 척(204)의 어떠한 부분도 평면(108)을 지나 영역(902) 내로 연장되지 않으므로, 기판과 섀도 마스크 간에는 어떠한 장애물도 존재하지 않는다. 결과적으로, 기판(102)과 섀도 마스크(106) 간의 이격 거리(s1)는 매우 작을 수 있다(≤10 미크론). 실제로, 필요하다면, 기판과 섀도 마스크는 서로 접촉될 수 있다. 10 미크론 이하의 기판/섀도 마스크 이격으로 직접 패터닝을 수행하는 능력은 본 발명의 실시예에 종래 기술의 직접 패터닝 증착 시스템보다 특히 나은 이점을 제공하는데, 이는 페더링을 상당히 감소시키거나 제거할 수 있게 하기 때문이다. 일부 실시예에서, 페더링을 완전히 제거하기 위해 기판과 섀도 마스크 사이에 이격이 존재하지 않거나 또는 제로 갭이 존재하게 된다.Since no portion of the
동작(305)에서, 소스(104)는 증기 기둥(124)을 발생시킨다. 위에서 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이, 증기 기둥(124)의 증발된 원자의 전파 각도는 -θm 내지 +θm의 비교적 큰 각도 범위에 걸쳐 있다. 종래 기술에서, 이러한 큰 각도 범위는 페더링을 악화시키며, 이 페더링은 기판(102)과 섀도 마스크(106) 간의 측방 및 회전 정렬, 그들 간의 이격 거리(s), 및 섀도 마스크 상에 입사되는 증발된 원자의 전파 각도 범위(θp)의 함수가 된다.In
그러나, 본 발명에서, 기판 표면에 도달하는 증발된 원자에 대한 전파 각도의 범위는 소스(104)로부터 섀도 마스크(106)로의 그 경로 내에 공간 필터(즉, 시준기(208))를 위치시킴으로써 감소된다. 따라서, 시스템(200) 내에 시준기(208)를 포함시키면 직접 증착 동안 페더링이 현저히 감소된다.However, in the present invention, the range of propagation angles for the evaporated atoms reaching the substrate surface is reduced by placing a spatial filter ( ie, collimator 208) in its path from the source 104 to the shadow mask 106. . Thus, including the
도 10은 기판(102)의 픽셀 영역(112) 및 그 해당 섀도 마스크(106)의 애퍼처(120)의 확대도를 개략적으로 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 애퍼처(120)와 증착 지점(R) 상의 재료의 증착 간의 완벽한 충실도를 위해, 섀도 마스크(106)에 의해 관통되는 증발된 원자의 전파 각도는 -θa 내지 +θa의 허용 가능한 범위 내에 있어야 한다. 첨부된 청구범위를 포함하는 본 명세서의 목적을 위해, 용어 "허용 가능한 각도 범위"는 섀도 마스크에 의해 관통되기를 원하는 전파 각도의 범위로서 정의되며, 이 전파 각도의 범위는 -θa 내지 +θa의 각도 범위 내에 걸쳐 있다. 전형적으로, 허용 가능한 각도 범위는 재료(116)가 애퍼처(120)를 관통한 후 증착 지점(R) 상에서만 증착될 수 있게 하는 각도의 범위이다. 일부 실시예에서, 허용 가능한 각도 범위는 증착 지점 주변에서 작은 보호 대역을 포함하여 가장 근접한 지점들 간의 간격의 절반보다 작은 페더링을 허용한다. 이 허용 가능한 각도 범위를 벗어나는 전파 각도를 갖는 섀도 마스크 상에 입사되는 임의의 증발된 원자는 증착 지점(R)의 측방 범위를 넘어 표면(114) 상에 증착될 것이다.FIG. 10 schematically illustrates an enlarged view of a
동작(306)에서, 증기 기둥(124)은 시준기(208)에 의해 필터링되어 증기 컬럼(214)을 발생시킨다.In
도 11a는 예시적인 실시예에 따른 시준기의 단면도의 개략도이다. 시준기(208)는 복수의 채널(1104)을 형성하도록 패터닝된 본체(1102)를 포함하며, 각각의 채널은 본체(1102)의 두께를 통해 연장된다.11A is a schematic diagram of a cross-sectional view of a collimator in accordance with an exemplary embodiment. The
본체(1102)는 평면화 공정에 적합한 유리 플레이트이다. 도시된 예에서, 본체(1102)는 약 25 밀리미터(mm)의 두께를 갖지만; 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 실제 두께가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본체(1102)는 상당한 변형없이 열 및/또는 e-빔 증발과 관련된 온도를 견디기에 적합한 상이한 구조적으로 견고한 재료를 포함한다. 본체(1102)에 사용하기에 적합한 재료는, 제한없이, 반도체(예를 들어, 실리콘, 실리콘 카바이드 등), 세라믹(예를 들어, 알루미늄 등), 복합 재료(예를 들어, 탄소 섬유 등), 유리 섬유, 인쇄 회로 기판, 금속, 중합체(예를 들어, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등) 등을 포함한다.The
채널(1104)은 금속 형성(metal forming), 드릴링(drilling), 전자 방전 가공(electron-discharge machining), 딥 반응성 이온 에칭(deep reactive-ion etching; DRIE) 등과 같은 종래의 처리 동작을 사용하여 본체(1102) 내에 형성되는 관통홀이다. 도시된 예에서, 채널(1104)은 대략 3 mm의 직경을 갖는 원형 단면을 갖는다. 채널(1104)은, 따라서, 약 8:1의 높이 대 폭의 종횡비를 갖는다. 바람직하게, 높이 대 폭의 종횡비는 적어도 3:1과 동일하다. 또한 100:1을 초과하는 높이 대 폭의 종횡비의 경우, 시준기를 통과하는 증발된 원자의 흐름이 바람직하지 않은 수준으로 감소되기 시작하지만; 100:1을 초과하는 높이 대 폭의 종횡비는 본 발명의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 채널(1104)은 원형 이외의 단면 형상(예를 들어, 정사각형, 직사각형, 육각형, 팔각형, 불규칙한 형상 등)을 갖는다.
채널(1104)의 형성은 채널 간에 상주하는 복수의 벽(1106)을 생성한다. 바람직하게, 높은 처리량을 가능하게 하기 위해, 벽(1106)은 본체(1102)의 구조적 무결성을 희생시키지 않으면서 가능한 한 얇게 형성된다. 도시된 예에서, 벽(506)은 약 500 미크론의 평균 두께를 가지지만; 벽(1106)용으로 임의의 실제 두께가 사용될 수 있다.Formation of
도 11b 및 도 11c는 각각 시준기(208)의 영역의 평면도 및 단면도를 개략적으로 도시한다. 채널(1106)은 컬럼이 주기적이고 인접한 컬럼이 그들의 이웃으로부터 반주기만큼 오프셋되는 벌집 배열로 배열된다. 일부 실시예에서, 채널은 2 차원의 주기적, 육각형에 가깝게 패킹된, 무작위 등과 같은 다른 배열로 배열된다.11B and 11C schematically show plan and cross-sectional views of regions of the
도 11c에 도시된 바와 같이, 채널(1104)의 종횡비는 필터링된 각도 범위를 정의한다. 첨부된 청구범위를 포함하는 본 명세서의 목적을 위해, 용어 "필터링된 각도 범위"는 시준기(208)를 통과할 전파 각도의 범위로 정의되며, 이 전파 각도의 범위는 -θc 내지 +θc의 각도 범위에 걸쳐 있다. 그 결과, |θc| 보다 큰 전파 각도를 갖는 증발된 원자는 시준기에 의해 차단될 것이다.As shown in FIG. 11C, the aspect ratio of the
당업자는 상기 본체(1102), 채널(1104) 및 벽(1106)용으로 위에서 제공된 치수는 단지 예시적인 것이며 다른 치수가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the dimensions provided above for the
동작(307)에서, 애퍼처(120)는 증기 컬럼(214)의 증발된 원자를 통과시켜 증발된 원자가 증착 영역(216) 내의 증착 지점(R) 상에 증착되게 한다.In
선택적 동작(308)에서, 포지셔닝 시스템(212)은 시준기(208)에 움직임(motion)을 부여하여, 증기 컬럼(214)의 측방 범위에 걸쳐 증발된 원자 밀도의 균일성을 향상시키고, 이에 의해 기판(102) 상의 증착 지점에 걸친 증착 균일성을 향상시킨다. 일부 실시예에서, 포지셔닝 시스템(212)은 시준기(208)에 진동 움직임을 부여하기 위해 동작한다.In
주목해야 하는 것은, 예시적인 실시예에서, 소스(104)는 실질적으로 재료(116)를 위한 포인트 소스(point source)라는 것인데, 그 이유는 그 도가니의 개방 면적이 기판(102)의 면적보다 훨씬 더 작기 때문이다.It should be noted that in an exemplary embodiment, the source 104 is substantially a point source for the
선택적 동작(309)에서, 포지셔닝 시스템(212)은 소스(102)를 x-y 평면에서 기판에 대해 상대적으로 이동시켜 증착 균일성을 향상시킨다.In
일부 실시예에서, 소스(104)는 증발된 원자의 부채꼴 형상의 증기 기둥을 방출하는 복수의 노즐을 포함하는 선형 증발 소스이다. 일부 실시예에서, 포지셔닝 시스템(212)은 x-y 평면에서 자신의 종축에 정렬되지 않은 방향을 따라 선형 소스를 이동시켜, 기판(102) 상의 증착된 재료의 균일성을 향상시킨다. 일부 실시예에서, 이 경로는 노즐의 선형 배열과 직선 축(110) 모두에 실질적으로 직교하는 라인이다. 일부 실시예에서, 소스는 x-y 평면에서 비선형 경로를 따라 이동된다.In some embodiments, source 104 is a linear evaporation source that includes a plurality of nozzles that emit a fan shaped vapor column of vaporized atoms. In some embodiments,
일부 실시예에서, 소스(104)는 2차원의 노즐 배열체를 포함하며, 각각의 노즐은 원추형 증기 기둥을 방출하며, 그 결과, 복수의 노즐은 기판 표면의 영역에 걸쳐 실질적으로 균일한 증발된 원자의 흐름을 집합적으로 제공하게 된다. 일부 실시예에서, 포지셔닝 시스템(212)은 2 차원의 노즐 배열체를 이동시켜 증착 균일성을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 2 차원의 노즐 배열체는 평면 내에서 회전되어 증착 균일성을 가능하게 한다.In some embodiments, source 104 includes a two-dimensional nozzle arrangement, with each nozzle emitting a conical vapor column, such that the plurality of nozzles are vaporized substantially uniformly over an area of the substrate surface. It provides the flow of atoms collectively. In some embodiments,
일부 실시예에서, 소스(104)는 상부 표면에 걸쳐 분포된 재료(116)의 층을 포함하는 2 차원 평면 소스이다. 소스는 이 상부 표면이 기판(102)에 평행하고 기판과 대향하도록 배열된다. 가열될 경우, 재료(116)는 평면에 걸쳐 균일하게 증발된다. 본 발명의 실시예에서 사용하기에 적합한 예시적인 평면 증착 소스는 문헌 [Tung, 외., "새로운 평면 증착 기법을 이용한 OLED 제조" Int. J. of Photoenergy, Vol. 2014(18), pp.1-8 (2014)]에 개시되어 있으며, 이는 본원에 참고로 포함된다.In some embodiments, source 104 is a two-dimensional planar source that includes a layer of
일부 실시예에서, 재료(116)가 2 차원의 표면(114) 영역 위에 증착되는 균일성을 향상시키기 위해 포지셔닝 시스템(212)은 기판/마스크 조합체와 소스 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 소스(104)와 기판(102) 및 섀도 마스크(106)의 조합체 간의 상대적 움직임을 부여한다.In some embodiments,
본 개시는 본 발명에 따른 일부 실시예만을 교시하며, 본 개시 내용을 읽은 후에 당업자에 의해 본 발명의 많은 변형이 용이하게 고안될 수 있고 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.The present disclosure teaches only some embodiments according to the present invention, and it is understood that many modifications of the present invention can be readily devised by those skilled in the art after reading the present disclosure and the scope of the present invention should be determined by the following claims. It must be understood.
Claims (55)
상기 복수의 증착 지점은 제 1 배열로 배열되며, 상기 기판은 제 1 주 표면, 및 상기 증착 영역을 포함하는 제 2 주 표면을 포함하며,
상기 증착 시스템은:
상기 제 1 재료의 제 1 복수의 증발된 원자를 제공하는 소스 - 상기 제 1 복수의 증발된 원자의 각각은 상기 기판에 의해 정의된 제 1 평면에 수직인 제 1 방향에 대한 전파 각도에 의해 특징 지어지는 전파 방향을 따라 전파하며, 상기 제 1 복수의 증발된 원자의 전파 각도의 범위는 제 1 각도 범위에 걸쳐 있음 - 와;
상기 제 1 배열로 배열된 복수의 관통홀을 포함하고, 제 3 주 표면, 및 상기 관통홀을 포함하는 제 4 주 표면을 포함하는 섀도 마스크와;
상기 기판을 유지하기 위한 제 1 척 - 상기 제 1 척은 제 1 인력을 상기 제 1 주 표면 상에 선택적으로 부여하도록 크기화 및 배열됨 - 과;
상기 섀도 마스크를 유지하기 위한 제 2 척 - 상기 제 2 척은 상기 재료가 상기 제 2 척을 통해 상기 관통홀을 통과할 수 있게 하는 제 1 개구를 둘러싸는 프레임을 포함하며, 상기 제 2 척은 제 2 인력을 상기 제 3 주 표면 상에 선택적으로 부여하도록 크기화 및 배열됨 - 과;
복수의 채널을 포함하는 시준기 - 상기 시준기는 상기 소스와 상기 섀도 마스크 사이에 있고, 상기 복수의 채널의 각각은 상기 제 1 각도 범위보다 작은 제 2 각도 범위 내의 전파 각도를 갖는 증발된 원자만을 통과시키도록 크기화 및 배열됨 - 와;
상기 제 1 척과 상기 제 2 척의 상대적 위치를 제어하여, 상기 섀도 마스크와 상기 기판을 정렬시키는 포지셔닝 시스템을 포함하는
증착 시스템.A system for depositing a first material on a plurality of deposition points in a deposition region of a substrate, the system comprising:
The plurality of deposition points are arranged in a first arrangement, the substrate comprising a first major surface, and a second major surface comprising the deposition region,
The deposition system is:
A source providing a first plurality of evaporated atoms of the first material, wherein each of the first plurality of evaporated atoms is characterized by a propagation angle in a first direction perpendicular to a first plane defined by the substrate Propagates along a propagation direction built up, wherein a range of propagation angles of the first plurality of evaporated atoms spans a first angle range;
A shadow mask comprising a plurality of through holes arranged in said first arrangement, said shadow mask comprising a third major surface and a fourth major surface comprising said through holes;
A first chuck for holding the substrate, the first chuck sized and arranged to selectively impart a first attractive force on the first major surface;
A second chuck for holding the shadow mask, the second chuck including a frame surrounding a first opening that allows the material to pass through the through hole through the second chuck, the second chuck Sized and arranged to selectively impart a second attractive force on the third major surface;
A collimator comprising a plurality of channels, wherein the collimator is between the source and the shadow mask, each of the plurality of channels passing only evaporated atoms having a propagation angle within a second angle range less than the first angle range. Sized and arranged such that-and;
And a positioning system for controlling the relative position of the first chuck and the second chuck to align the shadow mask with the substrate.
Deposition system.
상기 제 1 재료는 유기 재료인
증착 시스템.The method of claim 1,
The first material is an organic material
Deposition system.
상기 제 1 재료는 광을 방출하도록 동작하는 유기 재료인
증착 시스템.The method of claim 2,
The first material is an organic material operative to emit light
Deposition system.
상기 복수의 증착 지점 및 상기 복수의 관통홀은 허용 가능한 각도 범위를 집합적으로 정의하고, 상기 제 2 각도 범위는 상기 허용 가능한 각도 범위보다 작거나 동일한
증착 시스템.The method of claim 1,
The plurality of deposition points and the plurality of through holes collectively define an acceptable angle range, and the second angle range is less than or equal to the allowable angle range.
Deposition system.
상기 복수의 채널의 각각은 대략 3:1과 같거나 큰 높이 대 폭의 종횡비에 의해 특징 지어지는
증착 시스템. The method of claim 1,
Each of the plurality of channels is characterized by an aspect ratio of height to width equal to or greater than approximately 3: 1.
Deposition system.
상기 복수의 채널의 각각은 8:1 이상의 높이 대 폭의 종횡비에 의해 특징 지어지는
증착 시스템. The method of claim 1,
Each of the plurality of channels is characterized by an aspect ratio of height to width of at least 8: 1.
Deposition system.
상기 포지셔닝 시스템은 상기 기판과 상기 시준기 사이에 상대적인 움직임(relative motion)을 부여하도록 동작하는
증착 시스템.The method of claim 1,
The positioning system is operative to impart relative motion between the substrate and the collimator.
Deposition system.
상기 제 1 척, 상기 제 2 척, 및 상기 포지셔닝 시스템은 집합적으로 상기 기판과 상기 섀도 마스크 간의 이격 거리가 약 10 미크론 이하가 되게 상기 기판과 상기 섀도 마스크의 정렬을 가능하게 하는
증착 시스템. The method of claim 1,
The first chuck, the second chuck, and the positioning system collectively enable alignment of the shadow mask with the substrate such that the separation distance between the substrate and the shadow mask is less than about 10 microns.
Deposition system.
상기 제 1 척, 상기 제 2 척, 및 상기 포지셔닝 시스템은 집합적으로 상기 기판과 상기 섀도 마스크 간의 이격 거리가 0 미크론 보다 크고 약 10 미크론 이하가 되게 상기 기판과 상기 섀도 마스크의 정렬을 가능하게 하는
증착 시스템.The method of claim 8,
The first chuck, the second chuck, and the positioning system collectively enable alignment of the substrate and the shadow mask such that the separation distance between the substrate and the shadow mask is greater than 0 microns and less than about 10 microns.
Deposition system.
상기 제 1 척, 상기 제 2 척, 및 상기 포지셔닝 시스템은 집합적으로 상기 기판과 상기 섀도 마스크 간의 이격 거리가 약 2 미크론 내지 약 5 미크론의 범위 내에 있도록 상기 기판과 상기 섀도 마스크의 정렬을 가능하게 하는
증착 시스템.The method of claim 1,
The first chuck, the second chuck, and the positioning system collectively enable alignment of the substrate and the shadow mask such that the separation distance between the substrate and the shadow mask is within a range from about 2 microns to about 5 microns. doing
Deposition system.
상기 제 2 인력은 정전기력인
증착 시스템.The method of claim 1,
The second attraction force is an electrostatic force
Deposition system.
상기 제 2 인력은 진공에서 생성된 힘 및 자기력으로 구성된 그룹으로부터 선택되는
증착 시스템.The method of claim 1,
The second attraction force is selected from the group consisting of a force and a magnetic force generated in a vacuum
Deposition system.
상기 제 2 척은 상기 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐(sag)을 완화시키도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템. The method of claim 1,
The second chuck is sized and arranged to relieve sag caused by gravity of the shadow mask.
Deposition system.
상기 프레임은 상기 제 1 개구에 가까운 제 1 에지와 상기 제 1 개구에 대해 먼 쪽인 제 2 에지 간에 연장되는 탑재면을 정의하는 단면을 가지며, 상기 탑재면은 상기 섀도 마스크가 상기 제 2 척에 유지될 때 상기 제 3 주 표면과 접촉하며, 상기 탑재면과 상기 제 1 에지는 제 1 평면의 지점에서 만나고, 상기 탑재면과 상기 제 2 에지는 제 2 평면의 지점에서 만나며, 상기 제 1 평면은 상기 섀도 마스크와 상기 기판이 정렬될 때 상기 제 2 평면보다 상기 기판에 더 인접한
증착 시스템.The method of claim 13,
The frame has a cross section defining a mounting surface extending between a first edge close to the first opening and a second edge farther from the first opening, the mounting surface retaining the shadow mask on the second chuck. The mounting surface and the first edge meet at a point in a first plane, the mounting surface and the second edge meet at a point in a second plane, and the first plane Closer to the substrate than the second plane when the shadow mask and the substrate are aligned
Deposition system.
상기 탑재면은 비선형인
증착 시스템.The method of claim 14,
The mounting surface is nonlinear
Deposition system.
상기 제 2 척은 상기 제 1 개구 내의 지지 그리드를 더 포함하고, 상기 지지 그리드는 상기 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐을 완화시키도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템.The method of claim 1,
The second chuck further includes a support grid in the first opening, the support grid being sized and arranged to mitigate the sag caused by gravity of the shadow mask.
Deposition system.
상기 제 1 인력 및 상기 제 2 인력의 각각은 정전기력인
증착 시스템.The method of claim 1,
Each of the first attraction force and the second attraction force is an electrostatic force
Deposition system.
상기 섀도 마스크는 실리콘 질화물을 포함하는
증착 시스템. The method of claim 1,
The shadow mask includes silicon nitride
Deposition system.
상기 섀도 마스크는 1 미크론 이하의 두께를 갖는
증착 시스템. The method of claim 1,
The shadow mask has a thickness of less than 1 micron
Deposition system.
상기 복수의 증착 지점은 제 1 배열로 배열되며, 상기 기판은 제 1 주 표면, 및 제 1 측방 범위를 갖는 제 2 주 표면을 포함하며,
상기 증착 시스템은:
제 1 복수의 증발된 원자를 제공하도록 동작하는 소스 - 상기 제 1 복수의 증발된 원자의 각각의 증발된 원자는 전파 각도를 정의하는 전파 방향을 따라 이동하여, 상기 제 1 복수의 증발된 원자는 제 1 각도 범위에 걸쳐 있는 제 1 복수의 전파 각도에 의해 특징 지어짐 - 와;
상기 제 1 배열로 배열된 복수의 관통홀을 포함하며, 제 3 주 표면, 및 상기 관통홀을 포함하는 제 4 주 표면을 포함하는 섀도 마스크 - 상기 섀도 마스크 및 상기 복수의 증착 지점은 집합적으로 상기 제 1 각도 범위보다 작은 허용 가능한 각도 범위를 정의함 - 와;
상기 기판을 유지하기 위한 제 1 척과;
상기 섀도 마스크를 유지하기 위한 제 2 척 - 상기 제 2 척은 상기 재료가 상기 제 2 척을 통해 상기 관통홀을 통과할 수 있게 하는 제 1 개구를 둘러싸는 프레임을 포함하고, 상기 섀도 마스크와 상기 기판이 정렬될 때, 상기 섀도 마스크 및 상기 기판은 집합적으로 제 1 영역을 정의하며, 상기 제 1 영역은 (1) 상기 제 1 측방 범위와 동일하거나 더 큰 제 2 측방 범위를 가지며, (2) 상기 기판과 상기 섀도 마스크 간의 이격 거리와 동일한 두께를 가지며, (3) 상기 제 1 척과 상기 제 2 척을 배제하며, 상기 제 1 척 및 제 2 척은 상기 두께가 10 미크론 미만이 되도록 크기화 및 배열됨 - 과;
상기 소스와 상기 섀도 마스크 사이에 위치하는 시준기를 포함하고,
상기 시준기는 제 2 복수의 증발된 원자를 선택적으로 통과시키는 복수의 채널을 포함하며, 상기 제 1 복수의 증발된 원자는 상기 제 2 복수의 증발된 원자를 포함하며, 상기 복수의 채널의 각각의 채널은 상기 허용 가능한 각도 범위보다 작거나 같은 필터링된 각도 범위를 정의하는 높이 대 폭의 종횡비를 가지며, 상기 제 2 복수의 증발된 원자는 상기 필터링된 각도 범위 이하인 제 2 복수의 전파 각도에 의해 특징 지어지는
증착 시스템.A system for depositing a first material on a plurality of deposition points in a deposition region of a substrate, the system comprising:
The plurality of deposition points are arranged in a first arrangement, the substrate comprising a first major surface, and a second major surface having a first lateral range,
The deposition system is:
A source operative to provide a first plurality of evaporated atoms—each evaporated atoms of the first plurality of evaporated atoms move along a direction of propagation defining a propagation angle such that the first plurality of evaporated atoms Characterized by a first plurality of propagation angles over a first angular range;
A shadow mask comprising a plurality of through holes arranged in said first arrangement, said shadow mask comprising a third major surface and a fourth major surface comprising said through holes, said shadow mask and said plurality of deposition points collectively Define an acceptable angle range less than the first angle range;
A first chuck for holding the substrate;
A second chuck for holding the shadow mask, the second chuck comprising a frame surrounding a first opening that allows the material to pass through the through hole through the second chuck, the shadow mask and the When the substrate is aligned, the shadow mask and the substrate collectively define a first region, the first region having (1) a second lateral range equal to or greater than the first lateral range, (2 A thickness equal to the separation distance between the substrate and the shadow mask, (3) excluding the first chuck and the second chuck, the first chuck and the second chuck being sized such that the thickness is less than 10 microns. And arranged—and;
A collimator positioned between the source and the shadow mask,
The collimator includes a plurality of channels for selectively passing a second plurality of evaporated atoms, wherein the first plurality of evaporated atoms includes the second plurality of evaporated atoms, each of the plurality of channels The channel has a height-to-width aspect ratio that defines a filtered angular range that is less than or equal to the acceptable angular range, and wherein the second plurality of evaporated atoms is characterized by a second plurality of propagation angles that are less than or equal to the filtered angular range. Built
Deposition system.
상기 기판은 제 1 평면 및 상기 제 1 평면에 수직인 제 1 방향을 정의하고, 상기 소스는 상기 복수의 증발된 원자를 방출하기 위한 복수의 노즐을 포함하며, 상기 복수의 노즐은 상기 제 1 평면과 실질적으로 평행한 제 2 평면에서 제 2 방향을 따르는 제 1 길이를 갖는 제 2 배열로 배열되며, 상기 소스는 상기 제 2 평면 내의 경로를 따라 이동가능하며, 상기 경로는 상기 제 2 방향과 정렬되지 않는
증착 시스템.The method of claim 20,
The substrate defines a first plane and a first direction perpendicular to the first plane, the source includes a plurality of nozzles for emitting the plurality of evaporated atoms, the plurality of nozzles in the first plane Arranged in a second arrangement having a first length along a second direction in a second plane substantially parallel to the source, wherein the source is movable along a path in the second plane, the path aligned with the second direction Not
Deposition system.
상기 증착 영역은 상기 제 1 평면 내의 제 1 영역을 가지며, 상기 소스는 상기 복수의 증발된 원자를 방출하기 위한 제 1 노즐을 포함하고, 상기 소스는 상기 제 1 평면과 실질적으로 평행한 제 2 평면 내에서 이동가능한
증착 시스템.The method of claim 20,
The deposition region has a first region in the first plane, the source comprising a first nozzle for emitting the plurality of evaporated atoms, the source being a second plane substantially parallel to the first plane Movable within
Deposition system.
상기 기판과 상기 시준기 사이에 상대적 움직임(relative motion)을 부여하도록 동작하는 포지셔닝 시스템을 더 포함하는
증착 시스템.The method of claim 20,
And a positioning system operative to impart relative motion between the substrate and the collimator.
Deposition system.
상기 제 1 척 및 제 2 척은 상기 두께가 0 미크론이 되도록 크기화 및 배열되어, 상기 기판 및 상기 섀도 마스크가 접촉되는
증착 시스템.The method of claim 20,
The first chuck and the second chuck are sized and arranged such that the thickness is 0 micron so that the substrate and the shadow mask are in contact.
Deposition system.
상기 제 1 척 및 제 2 척은 상기 두께가 0 미크론보다 크고 10 미크론 이하가 되도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템.The method of claim 20,
The first and second chucks are sized and arranged such that the thickness is greater than 0 microns and less than 10 microns.
Deposition system.
상기 제 2 척은 제 1 인력을 상기 제 3 주 표면 상에만 부여하도록 동작하는
증착 시스템.The method of claim 20,
The second chuck is operative to impart a first attraction force only on the third major surface
Deposition system.
상기 제 1 인력은 정전기력인
증착 시스템.The method of claim 26,
The first attraction force is an electrostatic force
Deposition system.
상기 제 1 인력은 진공에서 생성된 힘 및 자기력으로 구성된 그룹으로부터 선택되는
증착 시스템.The method of claim 26,
The first attraction force is selected from the group consisting of a force and a magnetic force generated in a vacuum
Deposition system.
상기 제 1 척은 제 2 인력을 상기 제 1 주 표면 상에만 부여하도록 동작하는
증착 시스템.The method of claim 26,
The first chuck is operative to impart a second attraction force only on the first major surface.
Deposition system.
상기 제 1 인력 및 상기 제 2 인력의 각각은 정전기력인
증착 시스템.The method of claim 29,
Each of the first attraction force and the second attraction force is an electrostatic force
Deposition system.
상기 제 2 척은 제 2 섀도 마스크가 상기 제 2 척에서 유지될 때 상기 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐을 완화시키도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템.The method of claim 20,
The second chuck is sized and arranged to mitigate the sag caused by gravity of the shadow mask when a second shadow mask is held at the second chuck.
Deposition system.
상기 제 2 척은 상기 제 4 주 표면에 인장 응력을 유도함으로써 상기 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐을 완화시키도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템.The method of claim 31, wherein
The second chuck is sized and arranged to mitigate the sag caused by gravity of the shadow mask by inducing tensile stress on the fourth major surface.
Deposition system.
상기 제 2 척은 상기 섀도 마스크의 곡률을 생성하도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템.The method of claim 31, wherein
The second chuck is sized and arranged to produce curvature of the shadow mask.
Deposition system.
상기 제 2 척은 상기 제 1 개구 내에 위치하는 지지 그리드를 포함하고, 상기 지지 그리드는 상기 섀도 마스크를 물리적으로 지지하도록 크기화 및 배열되는
증착 시스템.The method of claim 31, wherein
The second chuck includes a support grid located within the first opening, the support grid being sized and arranged to physically support the shadow mask.
Deposition system.
상기 섀도 마스크는 실리콘 질화물을 포함하는
증착 시스템. The method of claim 20,
The shadow mask includes silicon nitride
Deposition system.
상기 섀도 마스크는 1 미크론 이하의 두께를 갖는
증착 시스템. The method of claim 20,
The shadow mask has a thickness of less than 1 micron
Deposition system.
상기 기판은 제 1 주 표면, 및 제 1 측방 범위를 갖는 제 2 주 표면을 포함하고, 상기 제 2 주 표면은 상기 제 1 영역을 포함하며,
상기 방법은:
복수의 관통홀을 포함하고, 제 3 주 표면, 및 상기 관통홀을 포함하는 제 4 주 표면을 포함하는 섀도 마스크를 제공하는 것과;
제 1 인력을 상기 제 1 주 표면 상에 선택적으로 부여하는 제 1 척 내에 상기 기판을 유지시키는 것과;
제 2 인력을 상기 제 3 주 표면 상에 선택적으로 부여하는 제 2 척 내에 상기 섀도 마스크를 유지시키는 것 - 상기 제 2 척은 상기 재료의 증발된 원자가 상기 제 2 척을 통해 상기 복수의 관통홀을 통과할 수 있게 함 - 과;
상기 제 2 주 표면과 상기 제 4 주 표면이 10 미크론 이하의 거리 만큼 이격되도록 상기 기판과 상기 섀도 마스크를 위치시키는 것과;
소스와 상기 섀도 마스크 사이에 위치하는 시준기에서 제 1 복수의 증발된 원자를 수용하는 것 - 상기 제 1 복수의 증발된 원자는 제 1 전파 각도 범위에 의해 특징 지어짐 - 과;
상기 시준기를 통해 상기 섀도 마스크에 제 2 복수의 증발된 원자를 선택적으로 통과시키는 것 - 상기 제 1 복수의 증발된 원자는 상기 제 2 복수의 증발된 원자를 포함하며, 상기 제 2 복수의 증발된 원자는 상기 제 1 전파 각도 범위보다 좁은 제 2 전파 각도 범위에 의해 특징 지어짐 - 과;
상기 제 2 복수의 증발된 원자 중 적어도 일부가 상기 제 2 척 및 상기 복수의 관통홀을 통과하여 상기 기판 상에 증착될 수 있게 하는 것을 포함하는
방법.A method of depositing a first material on a plurality of deposition points arranged in a first array on a substrate, the method comprising:
The substrate comprises a first major surface and a second major surface having a first lateral range, the second major surface comprising the first region,
The method is:
Providing a shadow mask comprising a plurality of through holes, the shadow mask comprising a third major surface and a fourth major surface comprising the through holes;
Maintaining the substrate in a first chuck that selectively imparts a first attractive force on the first major surface;
Maintaining the shadow mask in a second chuck that selectively imparts a second attractive force on the third major surface, the second chuck through which the evaporated valences of the material pass through the plurality of through holes through the second chuck. To pass through-and;
Positioning the substrate and the shadow mask such that the second major surface and the fourth major surface are separated by a distance of 10 microns or less;
Receiving a first plurality of evaporated atoms in a collimator positioned between a source and the shadow mask, wherein the first plurality of evaporated atoms are characterized by a first propagation angle range;
Selectively passing a second plurality of evaporated atoms through the collimator through the shadow mask, wherein the first plurality of evaporated atoms comprises the second plurality of evaporated atoms and wherein the second plurality of evaporated atoms The atom is characterized by a second propagation angle range narrower than the first propagation angle range;
Allowing at least some of the second plurality of evaporated atoms to be deposited on the substrate through the second chuck and the plurality of through holes.
Way.
복수의 채널을 포함하는 상기 시준기를 제공하는 것을 더 포함하며, 상기 복수의 채널의 각각은 상기 제 2 전파 각도 범위를 결정하는 높이 대 폭의 종횡비를 갖는
방법.The method of claim 37, wherein
Providing the collimator comprising a plurality of channels, each of the plurality of channels having a height-to-width aspect ratio that determines the second propagation angle range.
Way.
상기 높이 대 폭의 종횡비는 허용 가능한 각도 범위에 기초하며, 상기 허용 가능한 각도 범위는 상기 기판과 상기 섀도 마스크에 의해 정의되는
방법.The method of claim 38,
The aspect ratio of the height to width is based on an acceptable angular range, which is defined by the substrate and the shadow mask.
Way.
상기 높이 대 폭의 종횡비는 상기 허용 가능한 각도 범위보다 작거나 같은 필터링된 각도 범위를 정의하는
방법.The method of claim 39,
The aspect ratio of the height to width defines a filtered angle range that is less than or equal to the allowable angle range.
Way.
소스에서 상기 제 1 복수의 증발된 원자를 생성하는 것과;
상기 소스를 기판에 대해 이동시키는 것을 더 포함하는
방법.The method of claim 37, wherein
Producing the first plurality of evaporated atoms in a source;
Further comprising moving the source relative to the substrate.
Way.
상기 소스를 선형 노즐 배열체로서 제공하는 것을 더 포함하는
방법.42. The method of claim 41 wherein
Providing the source as a linear nozzle arrangement
Way.
상기 소스를 2 차원의 노즐 배열체로서 제공하는 것을 더 포함하는
방법.42. The method of claim 41 wherein
Further comprising providing the source as a two-dimensional nozzle arrangement
Way.
상기 시준기와 상기 기판 사이에 상대적 움직임을 부여하는 것을 더 포함하는
방법.The method of claim 37, wherein
Further imparting relative movement between the collimator and the substrate
Way.
상기 기판과 상기 섀도 마스크는 상기 제 2 주 표면과 상기 제 4 주 표면이 0 미크론 보다 크고 10 미크론 이하인 거리만큼 이격되도록 정렬되는
방법.The method of claim 37, wherein
The substrate and the shadow mask are aligned such that the second major surface and the fourth major surface are spaced apart by a distance greater than 0 microns and less than 10 microns.
Way.
상기 기판과 상기 섀도 마스크는 상기 제 2 주 표면과 상기 제 4 주 표면이 약 2 미크론 내지 약 5 미크론의 범위 내의 거리만큼 이격되도록 정렬되는
방법.The method of claim 37, wherein
The substrate and the shadow mask are aligned such that the second major surface and the fourth major surface are spaced apart by a distance in the range of about 2 microns to about 5 microns.
Way.
상기 제 2 인력을 정전기력으로서 생성하는 것을 더 포함하는
방법. The method of claim 37, wherein
Generating the second attractive force as an electrostatic force
Way.
상기 제 1 인력을 정전기력으로서 생성하는 것을 더 포함하는
방법.The method of claim 47,
Generating the first attractive force as an electrostatic force
Way.
상기 섀도 마스크의 중력에 의해 유발된 처짐을 완화시키는 것을 더 포함하는
방법.The method of claim 37, wherein
Alleviating the sag caused by gravity of the shadow mask
Way.
상기 중력에 의해 유발된 처짐은 상기 제 4 주 표면에 인장 변형을 유도함으로써 완화되는
방법.The method of claim 49,
The gravity induced deflection is mitigated by inducing tensile strain on the fourth major surface.
Way.
상기 인장 변형은 상기 섀도 마스크의 곡률을 생성함으로써 상기 제 4 주 표면에 유도되는
방법.51. The method of claim 50 wherein
The tensile strain is induced on the fourth major surface by creating a curvature of the shadow mask.
Way.
상기 중력에 의해 유발된 처짐은 상기 관통홀을 포함하는 상기 섀도 마스크의 영역에서 상기 섀도 마스크를 기계적으로 지지함으로써 완화되는
방법.The method of claim 49,
The deflection caused by gravity is mitigated by mechanically supporting the shadow mask in the area of the shadow mask including the through hole.
Way.
상기 제 2 척을 제공하는 것을 더 포함하되,
상기 제 2 척은:
상기 재료를 포함하는 입자가 상기 제 2 척을 통해 상기 관통홀을 통과할 수 있게 동작하는 제 1 개구를 둘러싸는 프레임과;
상기 제 1 개구 내에 위치하는 지지 그리드를 포함하고, 상기 지지 그리드는 상기 섀도 마스크를 물리적으로 지지하도록 크기화 및 배열되는
방법.The method of claim 52, wherein
Further comprising providing the second chuck,
The second chuck is:
A frame surrounding a first opening operative to allow particles comprising the material to pass through the through hole through the second chuck;
A support grid located within the first opening, the support grid being sized and arranged to physically support the shadow mask.
Way.
상기 섀도 마스크는 실리콘 질화물을 포함하는
증착 시스템. The method of claim 37, wherein
The shadow mask includes silicon nitride
Deposition system.
상기 섀도 마스크는 1 미크론 이하의 두께를 갖는
증착 시스템. The method of claim 37, wherein
The shadow mask has a thickness of less than 1 micron
Deposition system.
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