WO2022203320A1 - 패턴화된 유기 박막 증착 장치 및 이를 이용한 디스플레이 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an apparatus for forming a thin film and its application, and more particularly, to an organic thin film deposition apparatus that can be used for manufacturing a display device or a semiconductor device, and a method for forming a thin film using the same.
- various thin films made of semiconductors, insulators, or conductors such as metals are formed on a substrate.
- Various methods such as physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), and atomic layer deposition (ALD) are applied to form the thin film.
- PVD physical vapor deposition
- CVD chemical vapor deposition
- ALD atomic layer deposition
- various patterning techniques are used to form a patterned thin film in a shape required by the device.
- Deposition means attaching a material to the surface of a substrate as a thin film using a vapor phase precursor.
- deposition by evaporation means heating or evaporating a material such as a metal or a compound in a vacuum state and coating the vapor as a thin film on the surface of an object.
- OLED organic light emitting device
- MM or MM metal mask
- FMM fine metal mask
- the vacuum deposition method using the MM is a method of depositing the MM on the substrate by disposing the MM close to the substrate between the evaporation source and the substrate in a vacuum chamber, and then passing the organic material evaporated from the evaporation source through the MM.
- the vacuum deposition method using MM has been technically verified, and the development of materials and equipment is also showing considerable perfection.
- MM is made by using a metal such as INVAR (FeNi36), which has a small coefficient of thermal expansion, and is manufactured in the form of a very precise aperture-type pixel pattern of several tens of ⁇ m formed on a thin metal film of about 15-30 ⁇ m to realize the pixel size.
- INVAR FeNi36
- the size of the pixels and the distance between the pixels must be reduced, but the FMM is limited in the size reduction of the pixels due to the minimum required thickness.
- the substrate and the MM are placed above the evaporation source, and when the substrate and the mask have a thin and large area, a sagging problem occurs.
- the sag of the substrate and the mask increases as the size of the substrate increases, which may cause defects such as scratches or problems in which pixels are not accurately implemented. This problem may be a significant hindrance to increasing the area and resolution of the display.
- the thickness of the deposited thin film is tens to hundreds of nm, which is significantly lower than the thickness of MM, so there are many limitations in the implementation of precise shapes and fine pixels due to the shadowing effect by MM. . That is, since the thickness of the OLED component thin film compared to the thickness of the FMM is very thin, a shadowing effect occurs and it is difficult to implement a fine and precise pattern.
- An object of the present invention is to provide a thin film deposition technique and a thin film deposition apparatus capable of overcoming various problems and limitations of the vacuum deposition method using the conventional MM for forming a patterned thin film.
- the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a thin film deposition technology and a thin film deposition apparatus capable of easily forming a patterned sublimable material film without problems such as sagging of a substrate or a mask.
- a source material for forming a sublimable material film is contained therein, and a source container for generating a gaseous source material from the source material; a gas injection head for supplying the gaseous source material delivered from the source container to a given area for forming the sublimable material film; a susceptor disposed opposite the gas injection head to support a substrate seated on the upper surface thereof; and a source transfer channel array disposed between the gas injection head and the substrate seated on the susceptor and defining a pattern of the sublimable material film formed on the substrate.
- a device is provided.
- the temperature of the source material may be adjusted in a range of about 30 to 150°C.
- the source material contained in the source container may include a sublimable material having a melting point in the range of 60 to 210° C. at an atmospheric pressure of 1 atm.
- the source container may include naphthalene, anthracene, a methyl substituent of anthracene (eg, 9-methylanthracene, 2-methylanthracene, 9,10-dimethylanthracene), phenanthrene, and phenane as the source material. It may include at least one of the methyl substituents of threne (eg, 3-methylphenanthrene).
- a fixing member for fixing the source delivery channel array may be further provided at a lower end of the gas injection head or a region adjacent thereto, and the thin film deposition apparatus may inject the source delivery channel array into the gas using the fixing member. It may be configured to be detachably attached to the lower end of the head.
- a channel array support member for supporting the source delivery channel array may be further provided, wherein the channel array support member may have an opening area corresponding to a main area of the source delivery channel array, and It may be configured to support an edge region around the main region.
- the thin film deposition apparatus may be configured to adjust a distance between the channel array support member and the gas injection head or a distance between the source delivery channel array and the gas injection head disposed on the channel array support member.
- the thin film deposition apparatus may include a channel array switching unit capable of moving the position while supporting the source delivery channel array.
- the channel array conversion unit includes a motor; a rotation shaft connected to the motor unit; and a channel array support plate connected to the rotation shaft and rotated together with the rotation shaft.
- the channel array support plate may include a first channel array bobbin part and a second channel array bobbin part, and the source transfer channel array includes a first source transfer channel array and the second channel array seated on the first channel array bobbin part. It may include a second source delivery channel array that is seated in the channel array seat.
- the first channel array seating part or the second channel array seating part may be disposed between the gas injection head and the substrate by the rotation of the rotation shaft.
- the channel array support plate may be disposed in a deposition chamber.
- the deposition chamber may include a main chamber part and an auxiliary chamber part extending therefrom.
- the gas injection head and the susceptor may be disposed in the main chamber part.
- Any one of the first and second channel array mounting parts of the channel array support plate may be disposed in the main chamber part, and the other of the first and second channel array mounting parts may be disposed in the auxiliary chamber part.
- can be An opening and closing part that can be opened and closed for replacing the channel array may be provided in the auxiliary chamber part.
- the thin film deposition apparatus may be configured to adjust a distance between the channel array support plate and the gas injection head or between the source delivery channel array and the gas injection head disposed on the channel array support plate.
- the thin film deposition apparatus may be configured to enable height adjustment of the susceptor with respect to the gas injection head.
- the thin film deposition apparatus may be configured to control the temperature of the source material in the vapor phase and the substrate so that the source material in the vapor phase reaches and condenses on the surface of the substrate without condensing in the vapor phase before reaching the surface of the substrate have.
- the thin film deposition apparatus may further include a temperature reducing means for lowering the temperature of the gaseous source material generated from the source container and transferred to the substrate through the gas injection head.
- the temperature reducing means may include a cooling gas supply for supplying a cooling gas into the gas injection head, and the cooling gas may be mixed with the gaseous source material.
- the temperature of the susceptor may be adjusted in the range of about 10 to 90 °C.
- the source transmission channel array may have a pattern corresponding to a pixel region of an organic light emitting diode (OLED).
- OLED organic light emitting diode
- the source delivery channel array may include a first source delivery channel array, a second source delivery channel array and a third source delivery channel array.
- the first source transmission channel array may have a first pattern corresponding to a first pixel area of the organic light emitting diode OLED
- the second source transmission channel array may include a second pixel of the organic light emitting diode OLED. It may have a second pattern corresponding to the area
- the third source transmission channel array may have a third pattern corresponding to the third pixel area of the organic light emitting diode (OLED).
- a thin film deposition technique and a thin film deposition apparatus capable of overcoming various problems and limitations of the conventional vacuum deposition method using the FMM.
- a patterned sublimable material film can be easily formed without a problem in which a substrate or a mask is sagging.
- various electronic devices can be easily manufactured using the above-described thin film deposition technology and thin film deposition apparatus.
- an organic light emitting diode (OLED) having excellent performance and high resolution can be more easily manufactured.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a case in which a substrate seated on a susceptor is brought close to a source delivery channel array in the thin film deposition apparatus of FIG. 1 .
- FIG 3 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 7 to 9 are cross-sectional views for explaining a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a plan view exemplarily showing a part of a first source transfer channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a plan view exemplarily showing a part of a second source transfer channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is a plan view exemplarily showing a part of a third source transfer channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a part of a first source transfer channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a perspective view exemplarily showing a part of a first source delivery channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 15 is a perspective view exemplarily showing a part of a first source delivery channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- 16A to 16C are diagrams for explaining a first source delivery channel array that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 17A to 17J are plan views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode (OLED) by applying a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- OLED organic light emitting diode
- 18A to 18E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode (OLED) by applying a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- OLED organic light emitting diode
- connection not only means that certain members are directly connected, but also includes indirectly connected members with other members interposed therebetween.
- a member when a member is said to be located "on" another member in the present specification, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member is present between the two members.
- the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of the listed items.
- terms such as “about”, “substantially”, etc. are used in the meaning of the range or close to the numerical value or degree, in consideration of inherent manufacturing and material tolerances, and to help the understanding of the present application The exact or absolute figures provided for this purpose are used to prevent the infringer from using the mentioned disclosure unfairly.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film according to an embodiment of the present invention.
- the thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film may include a source container 10 in which a source material for forming the sublimable material film is contained.
- the source container 10 may be configured to vaporize or sublimate the source material to generate a gaseous source material.
- the sublimation of the source material may be a kind of vaporization, which may be similar to or correspond to evaporation of a liquid material. In a broad sense, the source material may be viewed as evaporation.
- the thin film deposition apparatus may include a gas injecting head 20 for supplying the vapor-phase source material delivered from the source container 10 to a given region for forming the sublimable material layer.
- the gas injection head 20 may be referred to as a 'vapor injector' or a 'vapor providing head' or a 'shower head'.
- the gas injection head 20 may supply the gaseous source material in a downward direction.
- the thin film deposition apparatus may include a susceptor 30 disposed under the gas injection head 20 .
- the substrate SUB1 on which the sublimable material film is to be deposited may be seated on the upper surface of the susceptor 30 , and the susceptor 30 may support the seated substrate SUB1 .
- the susceptor 30 may be referred to as a kind of substrate support or substrate holder.
- the thin film deposition apparatus may include a source delivery channel array 40 disposed between the gas injection head 20 and the substrate SUB1 seated on the susceptor 30 .
- the source transfer channel array 40 may serve to define a pattern of the sublimable material layer formed on the substrate SUB1 . That is, the source transfer channel array 40 may have an opening pattern for defining a pattern of a sublimable material film formed on the substrate SUB1, and through the opening pattern, the gaseous source material is transferred to the given substrate SUB1. It can serve as a transfer to the area.
- the source delivery channel array 40 provides a boundary between the gaseous source material inside the gas injection head 20 and the substrate SUB1 on which the thin film is to be formed, and the channel of the source delivery channel array 40 is the gaseous source material This is the passage through As the gaseous source material passes through the channel, straightness may be improved. To this end, the size of the channel may have a greater length compared to the mean free path in the gas injection head 20 under the process pressure. As the gaseous source material passes through the channel and collides with or reflects on the channel wall, the direction of travel is corrected in the direction perpendicular to the surface of the substrate SUB1 and reaches the surface of the substrate SUB1. As a result, the shadowing effect is reduced. It does not appear in the source delivery channel array 40 . In one embodiment, the length of the channel of the source delivery channel array 40 may be 20 ⁇ m to 1 cm, and the thickness of the source delivery channel array 40 may be substantially the same as the length of the channel.
- a fixing member 25 for fixing the source delivery channel array 40 to the lower end of the gas injection head 20 or an area adjacent thereto may be further provided, and the source using the fixing member 25 is used.
- the delivery channel array 40 may be fixed to or released from the lower end of the gas injection head 20 .
- the source delivery channel array 40 may be detachably attached to the lower end of the gas injection head 20 using the fixing member 25 . Accordingly, replacement and management of the source delivery channel array 40 may be easy.
- the temperature of the source material may be adjusted in a range of about 30 to 150 °C or about 30 to 100 °C.
- the vaporization rate of the source material that is, the amount of the source material vaporized per unit time may be controlled.
- 'Sublimation' may refer to a phase transition phenomenon in which a predetermined material changes from a solid to a gas without going through a liquid process. This sublimation phenomenon may be related to the vapor pressure of a given substance (solid substance).
- the source material contained in the source container 10 may include a material (ie, a sublimable material) having a melting point in the range of about 60 to 210° C.
- a gaseous source material by sublimation can be easily generated, a sublimable material film can be easily formed on the substrate SUB1, and a subsequent process using the sublimable material film can be performed more easily. can proceed.
- the sublimable material layer 20 is a material in which the triple point of the material is higher than the process pressure and temperature for forming the thin film, and it does not go through a liquid phase during the process, and contains a material that can directly change phase from a solid to a gaseous phase.
- a material may be a material having a lower melting point than a gaseous precursor for forming a thin film at a process temperature.
- the sublimable material layer 20 may include an aromatic hydrocarbon compound having excellent sublimability under the process conditions for forming the thin film.
- the aromatic hydrocarbon compound is naphthalene, anthracene, 9-methylanthracene, 2-methylanthracene, 9,10- Dimethyl anthracene (9,10-Dimethylanthracene), phenanthrene (Phenanthrene), 3-methylphenanthrene (3-Methylphenanthrene) may be included.
- naphthalene anthracene, 9-methylanthracene, 2-methylanthracene, 9,10- Dimethyl anthracene (9,10-Dimethylanthracene), phenanthrene (Phenanthrene), 3-methylphenanthrene (3-Methylphenanthrene)
- These examples are exemplary and may include other isomers of naphthalene or anthracene and mixtures of two or more thereof.
- These sublimable materials may include materials having a melting point in the range of about 60° C. to 210° C. at 1 atm. When these conditions are satisfied, the deposition target material layer (pattern layer) using the sublimable material layer formed of the sublimable material may be more easily formed. When the melting point exceeds 210 °C, the sublimation property is not sufficient, and an unwanted deposition target material film may be formed on the sublimable material layer. The material layer may melt to prevent the deposition target material layer from being clearly defined, or may disappear before the deposition target material layer is completely formed.
- the gaseous source material generated in the source container 10 may be transferred to the gas injection head 20 .
- the gaseous source material may be transferred to the gas injection head 20 by a predetermined carrier gas G10 .
- a first supply pipe P10 may be provided between the source container 10 and the gas injection head 20 , and the gaseous source material may be supplied through the first supply pipe P10 .
- Reference numeral A10 denotes a movement path of the source material in the vapor phase.
- the first supply pipe P10 may be connected to one end of the source container 10 .
- a carrier gas supply pipe P11 for supplying the carrier gas G10 may be provided at the other end of the source container 10 .
- Reference numeral A11 denotes a movement path of the carrier gas G10.
- the gaseous source material may be transferred to the gas injection head 20 together with the carrier gas G10.
- the carrier gas G10 may be an inert gas.
- the inert gas may be, for example, nitrogen (N2) gas or argon (Ar
- the temperature of the gaseous source material generated in the source container 10 may be, for example, about 30°C to 150°C. If necessary, a 'temperature reducing means' may be further used to control the temperature of the source material in the gas phase.
- the temperature reducing means may include, for example, a cooling gas supply unit for supplying the cooling gas CG1 into the gas injection head 20 .
- the cooling gas CG1 may be supplied through the second supply pipe P20 .
- the second supply pipe P20 may be connected to the first supply pipe P10 .
- Reference numeral A20 denotes a movement path of the cooling gas CG1.
- the cooling gas CG1 may be an inert gas.
- the inert gas may be, for example, nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas.
- the cooling gas CG1 supplied through the second supply pipe P20 may be mixed with the gaseous source material supplied through the first supply pipe P10 and transferred to the gas injection head 20 .
- the temperature of the cooling gas CG1 may be, for example, about 20°C to about 130°C.
- the temperature of the cooling gas CG1 may be preferably about 20 °C to about 130 °C.
- the cooling gas CG1 since the gaseous source material generated in the source container 10 may have an appropriately low temperature range rather than a high temperature, the cooling gas CG1 may not be used separately.
- the gas injection head 20 , the susceptor 30 , and the source delivery channel array 40 may be disposed in the deposition chamber CH10 .
- the gas injection head 20 may be disposed at an inner upper end (or a region adjacent to the upper end) of the deposition chamber CH10 , and the susceptor 30 may be disposed below in a direction perpendicular to the gas injection head 20 .
- the source delivery channel array 40 may be disposed between the gas injection head 20 and the susceptor 30 .
- the susceptor 30 may serve to control the temperature of the substrate SUB1 while supporting the substrate SUB1 .
- the temperature of the susceptor 30 may be controlled, for example, in the range of about 10 to 90 °C or about 10 to 50 °C.
- the temperature of the substrate SUB1 may be controlled in a range of about 10 to 90° C. or about 10 to 50° C. by the susceptor 30 .
- a thin film ie, the sublimable material film
- the susceptor 30 may be configured to be adjustable in height. That is, the height of the susceptor 30 may be adjusted with respect to the gas injection head 20 .
- a predetermined support 35 may be disposed on the lower surface of the susceptor 30 , and the height of the susceptor 30 may be adjusted by vertical movement of the support 35 .
- a portion of the support 35 may extend to the outside of the deposition chamber CH10 .
- the height of the susceptor 30 is adjusted so that the substrate SUB1 seated on the susceptor 30 approaches or contacts the source delivery channel array 40 . After making it to do so, a thin film deposition process can be performed.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film according to another embodiment of the present invention.
- the thin film deposition apparatus according to the present embodiment may have a structural difference from the thin film deposition apparatus of FIG. 1 in a structure for mounting/fixing the source delivery channel array 40 .
- differences from the structure of FIG. 1 will be mainly described with respect to FIG. 3 .
- the thin film deposition apparatus may further include a channel array support member 45 for supporting the source delivery channel array 40 .
- the channel array support member 45 may be installed in contact with or connected to an inner wall of the deposition chamber CH20 .
- the channel array support member 45 may have an opening area N1 corresponding to a main area of the source delivery channel array 40 and configured to support an edge area around the main area of the source delivery channel array 40 .
- the spacing between the channel array support member 45 and the gas injection head 20 and/or the spacing between the gas injection head 20 and the source delivery channel array 40 disposed on the channel array support member 45 may be adjustable.
- the height of the channel array support member 45 relative to the gas injection head 20 may be adjusted, and/or the height of the source delivery channel array 40 relative to the gas injection head 20 may be adjusted. Accordingly, replacement and management of the source delivery channel array 40 may be easy.
- the structure and characteristics of the channel array support member 45 shown here are exemplary, and may be variously changed according to circumstances.
- FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition apparatus for forming a sublimable material film according to another embodiment of the present invention.
- the thin film deposition apparatus according to the present embodiment may have a structural difference from the thin film deposition apparatus of FIGS. 1 and 3 in a structure for mounting/fixing the source transfer channel arrays 40a and 40b.
- FIG. 4 differences from the structures of FIGS. 1 and 3 will be mainly described with respect to FIG. 4 .
- the thin film deposition apparatus may include a channel array switching unit MC10 capable of moving the source delivery channel arrays 40a and 40b while supporting the source transfer channel arrays 40a and 40b.
- the channel array conversion unit MC10 may also be referred to as a 'channel array support and conversion unit'.
- the channel array switching unit MC10 is, for example, a motor unit 46, a rotation shaft 47 connected to the motor unit 46, and a channel array support plate connected to and rotated with the rotation shaft 47 ( 48) may be included.
- the rotation shaft 47 may have a cylindrical structure or a shaft structure, and may be mechanically connected to a rotor of the motor unit 46 .
- the channel array support plate 48 may include at least a first channel array mounting part S1 and a second channel array mounting part S2 .
- the first channel array receiving unit S1 and the second channel array receiving unit S2 may be disposed to be spaced apart from each other in the horizontal direction.
- the source transfer channel arrays 40a and 40b are a first source transfer channel array 40a seated on the first channel array receiving unit S1 and a second source transfer channel array seated on the second channel array receiving unit S2. (40b) may be included.
- the first channel array seating part S1 may have an opening area corresponding to the main area of the first source delivery channel array 40a, and may have an edge area around the main area of the first source delivery channel array 40a. may be configured to support.
- the second channel array seating part S2 may have an opening area corresponding to the main area of the second source transfer channel array 40b, and may have an opening area around the main area of the second source transfer channel array 40b. may be configured to support an edge region of
- the first channel array seating part S1 or the second channel array seating part S2 may be disposed between the gas injection head 20 and the substrate SUB1 by the rotation of the rotation shaft 47 .
- the first source delivery channel array 40a or the second source delivery channel array 40b may be disposed between the gas injection head 20 and the substrate SUB1 by the rotation of the rotation shaft 47 .
- the channel array support plate 48 may be disposed in the deposition chamber CH30 .
- the deposition chamber CH30 may include a main chamber part CH30a and an auxiliary chamber part CH30b extending therefrom.
- the auxiliary chamber part CH30b may extend to one side of the main chamber part CH30a.
- the gas injection head 20 and the susceptor 30 may be disposed in the main chamber part CH30a.
- Any one of the first and second channel array seating parts S1 and S2 of the channel array support plate 48 may be disposed in the main chamber part CH30a, and the first and second channel array seating parts S1 and S2 may be disposed in the main chamber part CH30a.
- the other one of S2) may be disposed in the auxiliary chamber unit CH30b.
- any one of the first and second source delivery channel arrays 40a and 40b may be disposed in the main chamber unit CH30a, and the other of the first and second source delivery channel arrays 40a and 40b may be It may be disposed in the auxiliary chamber unit CH30b.
- an opening/closing part D1 that can be opened and closed for replacing the channel array may be provided in the auxiliary chamber part CH30b. By opening the opening/closing part D1, it is possible to easily perform replacement of the channel array.
- the opening/closing part D1 may be referred to as a kind of 'channel array change port (mask change port)'.
- the motor unit 46 may be disposed above one end of the main chamber unit CH30a or in an area adjacent thereto, and the rotation shaft 47 is disposed in the main chamber unit CH30a below the motor unit 46 .
- the spacing between the channel array support plate 48 and the gas injection head 20 and/or the spacing between the gas injection head 20 and the source delivery channel array 40a or 40b disposed on the channel array support plate 48 . may be adjustable.
- the height of the channel array support plate 48 relative to the gas injection head 20 may be adjusted, and/or the height of the source delivery channel array 40a or 40b relative to the gas injection head 20 may be adjusted.
- the channel array support plate 48 has first and second channel array mounting portions S1 and S2, and first and second source transfer channel arrays 40a and 40b are respectively provided thereon.
- first and second channel array mounting portions S1 and S2 and first and second source transfer channel arrays 40a and 40b are respectively provided thereon.
- three or more channel array seating units may be provided, and different source delivery channel arrays may be provided on the three or more channel array seating units.
- a predetermined exhaust port may be provided at the lower end of the deposition chambers CH10 , CH20 , and CH30 or in a region adjacent to the lower end.
- the thin film deposition apparatus may be an apparatus for depositing a sublimable material film (patterned sublimable material film).
- the patterned sublimable material film formed on the substrate SUB1 may be used, for example, as a kind of mask layer for forming an organic material film.
- An organic material layer may be formed on the substrate SUB1 by using the patterned sublimable material layer formed on the substrate SUB1 as a mask layer.
- the organic material layer may have a shape/pattern defined by the patterned sublimable material layer. That is, the organic material layer may be a patterned organic material layer.
- the patterned organic material layer may be, for example, an organic light emitting layer pattern of an organic light emitting device (OLED).
- the source transfer channel array (40 in FIGS. 1 and 3 , 40a in FIG. 4 or 40b in FIG. 4 ) is a sublimable material for forming an organic light emitting layer pattern corresponding to the pixel area of the organic light emitting diode (OLED). It may have a configuration for depositing a film.
- the source delivery channel array (40 in FIGS. 1 and 3 , 40a in FIG. 4 or 40b in FIG. 4 ) may have a red (R) organic light emitting layer pattern, a green (G) organic light emitting layer pattern, and a blue (B) organic light emitting layer pattern. It may have a configuration for depositing a sublimable material film for forming any one of the emission layer patterns.
- the organic light emitting layer pattern of the organic light emitting diode (OLED) may be formed without a conventional fine metal mask (FMM).
- the source delivery channel arrays 40 , 40a , 40b and the substrate SUB1 are disposed under the gas injection head 20 and are generated by evaporation. Since the thin film can be deposited by the source material in the vapor phase, the problem of sagging of the source delivery channel arrays 40 , 40a , 40b and the substrate SUB1 can be fundamentally prevented. If the thin film deposition apparatus according to the embodiment is used, a patterned sublimable material film can be easily/sophically formed without problems such as sagging of the source delivery channel arrays 40 , 40a , and 40b and the substrate SUB1 .
- a patterned organic material film eg, organic light emitting layer pattern
- the thin film deposition apparatus according to the embodiment may be easily applied to the manufacture of various electronic devices.
- the straightness of the source material in the gas phase transferred from the gas injection head 20 to the substrate SUB1 through the source delivery channel arrays 40 , 40a and 40b is improved. Since the thin film deposition can be made in a secured state, a shadowing effect as in the conventional metal mask MM may not occur, and the implementation of a fine pattern may be facilitated.
- the gaseous source With respect to the arrangement relationship of the gas injection head 20, the source delivery channel arrays 40, 40a, 40b, and the substrate SUB1 and the configuration/structure of the source delivery channel arrays 40, 40a, 40b, the gaseous source
- the straightness of the material may be easily secured, and a thin film having a fine pattern may be deposited without a shadowing problem.
- the source material in the vapor phase reaches the surface of the substrate SUB1 without being condensed in the vapor phase before reaching the surface of the substrate SUB1 to achieve a thin film according to the condensation, It may be desirable to control the gaseous source material and the temperature of the substrate SUB1.
- the vapor-phase source material reaches the surface of the substrate SUB1 if the temperature is too high or too low, the thin film may not be properly formed.
- the temperature of the vapor phase source material reaches the surface of the substrate SUB1 is excessively high, the thin film may not be properly formed due to a sudden temperature drop on the surface of the substrate SUB1 .
- the temperature of the gaseous source material when the temperature of the gaseous source material is lowered below the critical temperature before reaching the surface of the substrate SUB1, the gaseous source material is pre-condensed in the vapor phase before reaching the substrate SUB1 (that is, , nucleation occurs), and thin film formation may not be performed properly. Therefore, the vapor-phase source material and the substrate may reach the surface of the substrate SUB1 without being condensed in the vapor phase before reaching the surface of the substrate SUB1 so that the thin film according to the condensation is smoothly performed. It may be desirable to control the temperature of (SUB1).
- a 'temperature reducing means' for lowering the temperature of the gaseous source material generated from the source container 10 and transferred to the substrate SUB1 through the gas injection head 20 may be used.
- a specific example of the temperature reducing means and the configuration of the gas injection head will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6 .
- FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
- a gas injection head 20A applicable to the thin film deposition apparatus according to the present embodiment.
- a first supply pipe P10 may be connected to an upper end of the gas injection head 20A, and a gaseous source material SG1 may be supplied through the first supply pipe P10.
- the temperature of the gaseous source material SG1 generated in the source container may be, for example, as high as about 30° C. to about 150° C.
- a second supply pipe P20 for injecting the cooling gas CG1 into the first supply pipe P10 may be connected.
- the cooling gas CG1 supplied through the second supply pipe P20 may be mixed with the gaseous source material SG1 supplied through the first supply pipe P10 and transferred to the gas injection head 20A.
- the temperature of the cooling gas CG1 may be, for example, about 20° C. to about 130° C.
- the cooling gas CG1 may serve to appropriately lower the temperature of the gaseous source material SG1 .
- the cooling gas CG1 may be an inert gas.
- the gas injection head 20A may include a diaphragm DP10 in which a plurality of holes h10 are formed at positions spaced apart from each other by a predetermined distance on an upper surface thereof.
- the diaphragm DP10 may be disposed to cross the inside of the gas injection head 20A.
- a plurality of holes h10 may be regularly or uniformly dispersed in the diaphragm DP10.
- a mixed gas of the gaseous source material SG1 and the cooling gas CG1 may be dispersed and supplied therethrough through the plurality of holes h10 .
- the side wall portion W10 of the gas injection head 20A may extend below the diaphragm DP10.
- an array of source delivery channels (40 in FIGS. 1 and 3 , 40A in FIG. 4 or 40B in FIG. 4 ) may be disposed under the gas injection head 20A, and the source delivery channel array ( FIGS. 1 and 4 ) may be disposed.
- a substrate (SUB1 in FIGS. 1 to 4 ) may be disposed under 40 in FIG. 3 , 40a in FIG. 4 , or 40b in FIG. 4 .
- FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a thin film deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
- the present embodiment shows a case in which the cooling channel CC10 is further provided in the side wall portion W10 in the structure of FIG. 5 .
- a cooling channel CC10 may be further formed in the side wall portion W10 of the gas injection head 20B.
- a cooling fluid (not shown) through the cooling channel CC10, a cooling process for the gaseous source material SG1 may be additionally performed. Accordingly, the temperature of the gaseous source material SG1 may be gradually (or stepwise) lowered by the cooling gas CG1 and the cooling fluid.
- the configuration for supplying the cooling gas CG1 in FIGS. 5 and 6 and the cooling channel CC10 provided in the side wall portion W10 of the gas injection head 20B may each be an example of the above-described 'temperature reducing means'. have. In some cases, the configuration of the temperature reducing means may be variously changed.
- the temperature reducing means may further include a cooling means for cooling the source delivery channel array (40, 40a, 40b).
- a cooling means for cooling the source delivery channel array (40, 40a, 40b) For example, by forming a cooling line (cooling channel) at or around the edge of the source delivery channel arrays 40, 40a, 40b and circulating a cooling gas or a cooling solution through the cooling line, the source in the thin film deposition process
- the temperature of the delivery channel arrays 40, 40a, 40b can be appropriately controlled (reduced).
- FIGS. 7, 8 and 9, respectively. is shown.
- a cooling means for cooling the source delivery channel array 40 may be further added to the thin film deposition apparatus according to the embodiment of FIG. 1 .
- the cooling means may, for example, be configured to supply the cooling gas CG2 to the cooling channels formed in the source delivery channel array 40 .
- reference numeral P30 denotes a connection pipe for supplying the cooling gas CG2 to the source delivery channel array 40 .
- a cooling means for cooling the source delivery channel array 40 may be further added to the thin film deposition apparatus according to the embodiment of FIG. 3 .
- the cooling means may, for example, be configured to supply the cooling gas CG2 ′ to the cooling channels formed in the source delivery channel array 40 .
- reference numeral P30 ′ denotes a connector for supplying the cooling gas CG2 ′ to the source delivery channel array 40 .
- a plurality of cooling means for cooling each of the plurality of source delivery channel arrays 40a and 40b may be further added to the thin film deposition apparatus according to the embodiment of FIG. 4 .
- the plurality of cooling means supplies, for example, the 2-1 cooling gas CG21 to the cooling channels formed in the first source delivery channel array 40a, and also to the second source delivery channel array 40b. It may be configured to supply the second-second cooling gas CG22 to the formed cooling channel.
- reference numeral P31 denotes a first connector for supplying the 2-1 cooling gas CG21 to the first source delivery channel array 40a
- reference numeral P32 denotes a second source delivery channel array 40b.
- each of the plurality of source delivery channel arrays can be easily controlled individually to different temperatures.
- the first source transfer channel array M11 may have a first pattern MP1 (ie, a first mask pattern).
- FIG 11 is a plan view exemplarily showing a part of a second source transfer channel array M22 that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the second source transfer channel array M22 may have a second pattern MP2 (ie, a second mask pattern).
- the third source transfer channel array M33 may have a third pattern MP3 (ie, a third mask pattern).
- the first pattern MP1 of the first source transmission channel array M11 of FIG. 10 is a red (R) organic emission layer pattern, a green (G) organic emission layer pattern, and a blue (B) organic emission layer pattern of the organic light emitting diode OLED. Any one of them, for example, may be for forming a red (R) organic emission layer pattern.
- the first pattern MP1 of the first source transmission channel array M11 may be for depositing a first sublimable material layer having a pattern for forming a red (R) organic emission layer pattern of the organic light emitting diode OLED. .
- the second pattern MP2 of the second source transmission channel array M22 of FIG. 11 is a red (R) organic emission layer pattern, a green (G) organic emission layer pattern, and a blue (B) organic emission layer pattern of the organic light emitting diode (OLED). Another one of them, for example, may be for forming a green (G) organic emission layer pattern.
- the second pattern MP2 of the second source transfer channel array M22 may be for depositing a second sublimable material layer having a pattern for forming a green (G) organic emission layer pattern of the organic light emitting diode OLED. .
- the third pattern MP3 of the third source transmission channel array M33 of FIG. 12 is a red (R) organic emission layer pattern, a green (G) organic emission layer pattern, and a blue (B) organic emission layer pattern of the organic light emitting diode (OLED). Another one of them, for example, may be for forming a blue (B) organic light emitting layer pattern.
- the third pattern MP3 of the third source transmission channel array M33 may be for depositing a third sublimable material layer having a pattern for forming a blue (B) organic emission layer pattern of the organic light emitting diode OLED. .
- FIG. 13 is a cross-sectional view exemplarily showing a part of a first source transfer channel array M11 ′ that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the first source transfer channel array M11 ′ may include a first pattern MP1 including a plurality of effective pattern portions EP1 .
- the first pattern MP1 may correspond to the first pattern MP1 of FIG. 10 .
- the plurality of effective pattern portions EP1 may be two-dimensionally arranged on the XY plane.
- the first source transfer channel array M11 ′ may further include a connection structure CS1 for interconnecting the plurality of effective pattern portions EP1 .
- the connection structure CS1 includes a plurality of first connection portions CS1a extending in the Z-axis direction on the plurality of effective pattern portions EP1 and a second connection portion disposed on the plurality of first connection portions CS1a to connect them ( CS1b).
- the plurality of effective pattern portions EP1 may be supported by being interconnected by the connection structure CS1 .
- Each of the first connection portions CS1a may be disposed on a central portion of each effective pattern portion EP1 or an area adjacent thereto, and may have a line structure that is considerably thinner than that of the effective pattern portion EP1 .
- the second connection part CS1b may be spaced apart from the plurality of effective pattern parts EP1 by a predetermined distance or more, and may have a considerably thinner line structure than the effective pattern part EP1 . Accordingly, the connection structure CS1 including the first connection part CS1a and the second connection part CS1b is formed below the first connection part CS1a and the second connection part CS1b through diffusion of the source material without shadowing or masking effect. Also, pattern deposition of the sublimable material film may be substantially performed. Accordingly, the pattern of the deposited sublimable material layer may be determined by the first pattern MP1 .
- the source delivery channel arrays M11 , M22 , and M33 described with reference to FIGS. 10 to 12 may be configured to further include the connection structure CS1 as described with reference to FIG. 13 .
- the configuration of the connection structure CS1 is exemplary and may be variously changed.
- FIG. 14 is a perspective view exemplarily showing a part of a first source delivery channel array M12 that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the first source transfer channel array M12 may include a first pattern MP1 including a plurality of effective pattern portions EP1 .
- the first pattern MP1 may correspond to the first pattern MP1 of FIG. 10 .
- the plurality of effective pattern portions EP1 may be two-dimensionally arranged on the XY plane.
- the first source transfer channel array M12 may further include a connecting rib for interconnecting the plurality of effective pattern portions EP1.
- the connection rib includes a first connection rib CR1a connecting the plurality of effective pattern portions EP1 in the X-axis direction and a second connection rib CR2a connecting the plurality of effective pattern portions EP1 in the Y-axis direction.
- a plurality of first connection ribs CR1a and a plurality of second connection ribs CR2a may be disposed.
- the first connection rib CR1a may extend in the X-axis direction from upper portions of both ends of the effective pattern portion EP1 in the Y-axis direction (eg, an upper portion of a side surface or an upper surface portion).
- the second connection rib CR2a may extend in the Y-axis direction from upper portions of both ends of the effective pattern portion EP1 in the X-axis direction (eg, an upper portion of a side surface or an upper surface portion).
- the plurality of effective pattern portions EP1 may be interconnected and supported by a first connection rib CR1a and a second connection rib CR2a.
- the source material may be provided through the space between the connection ribs CR1a and CR2a and below it.
- the first connecting rib CR1a and the second connecting rib CR2a may have a considerably thinner line structure than that of the effective pattern portion EP1 and are spaced apart from the lower end of the effective pattern portion EP1, so that the sublimable material It may not substantially affect the pattern deposition of the film.
- the pattern of the deposited sublimable material layer may be determined by the first pattern MP1 .
- FIG. 15 is a perspective view exemplarily showing a part of a first source delivery channel array M13 that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the first source transfer channel array M13 may include a first pattern MP1 including a plurality of effective pattern portions EP1 .
- the first pattern MP1 may correspond to the first pattern MP1 of FIG. 10 .
- the plurality of effective pattern portions EP1 may be two-dimensionally arranged on the XY plane.
- the first source transfer channel array M12 may further include a connecting rib for interconnecting the plurality of effective pattern portions EP1.
- the connection rib includes a first connection rib CR1b connecting the plurality of effective pattern portions EP1 in the X-axis direction and a second connection rib CR2b connecting the plurality of effective pattern portions EP1 in the Y-axis direction.
- the first connection rib CR1b may extend in the X-axis direction from an upper portion (eg, an upper portion of a side surface or an upper surface portion) of the effective pattern portion EP1 in the Y-axis direction.
- the second connection rib CR2b may extend in the Y-axis direction from an upper portion (eg, an upper portion of a side surface or an upper surface portion) of the effective pattern portion EP1 in the X-axis direction.
- the plurality of effective pattern portions EP1 may be interconnected and supported by a first connection rib CR1b and a second connection rib CR2b.
- the source material may be provided through the space between the connection ribs CR1b and CR2b and below it.
- the first connecting rib CR1b and the second connecting rib CR2b may have a considerably thinner line structure than that of the effective pattern portion EP1 , and are spaced apart from the lower end of the effective pattern portion EP1 , so that the sublimable material It may not substantially affect the pattern deposition of the film.
- the pattern of the deposited sublimable material layer may be determined by the first pattern MP1 .
- 16A to 16C are diagrams for explaining a first source transfer channel array M15 that can be applied to a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- 16A is a perspective view showing a top portion of the first source delivery channel array M15
- FIG. 16B is a perspective view illustrating a bottom portion of the first source delivery channel array M15
- FIG. 16C is a first source delivery channel array M15.
- the first source transfer channel array M15 may include a plurality of recess pattern portions RP15 recessed downward from the upper surface side thereof.
- the plurality of recess pattern portions RP15 may be achieved through a molding process such as embossing the flat layer, but the present invention is not limited thereto.
- the plurality of recess pattern portions RP15 may serve to mask the substrate so that the sublimable material layer is not deposited. Accordingly, lower surfaces of the plurality of recess pattern portions RP15 may contact the substrate. Regions other than the plurality of recess pattern portions RP15 may be spaced apart from the substrate by the plurality of recess pattern portions RP15.
- the first source transfer channel array M15 may include a plurality of through holes h15 formed in a region around the plurality of recess pattern portions RP15 (ie, the remaining region that is not recessed). During pattern deposition of the sublimable material layer, the source material may be provided down there through the plurality of through holes h15 , and as a result, the sublimable material layer is formed in the substrate region where the plurality of recess pattern portions RP15 are not present. can be
- first source transfer channel array described with reference to FIGS. 14, 15 and 16A to 16C are exemplary, and may be variously changed. Also, the structure of the first source transfer channel array described with reference to FIGS. 14, 15 and 16A to 16C may be similarly applied to the second source transfer channel array and the third source transfer channel array.
- the thin film deposition apparatus may be applied to the manufacture of various electronic devices. For example, after forming a sublimable material film (patterned sublimable material film) on a substrate using the thin film deposition apparatus according to the embodiments of the present invention, organic light emission using the sublimable material film as a mask layer An organic light emitting layer pattern of the device OLED may be formed, and finally, the organic light emitting device OLED may be manufactured.
- FIG. 17A to 17J are plan views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode (OLED) by applying a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- OLED organic light emitting diode
- a predetermined substrate unit 100 may be provided.
- the substrate unit 100 may include a substrate for forming an organic light emitting diode (OLED) and a predetermined lower structure provided on an upper surface of the substrate.
- OLED organic light emitting diode
- a first sublimable material layer 210 having a plurality of first opening regions H10 corresponding to a plurality of first pixel regions may be formed on the substrate part 100 .
- the thin film deposition apparatus described with reference to FIGS. 1 to 6 may be used.
- the first source transfer channel array M11 as described with reference to FIG. 10 may be used.
- the method of forming the first sublimable material layer 210 may be completely different from the conventional vacuum deposition method using the FMM, that is, the conventional method of performing deposition in a state where the FMM and the substrate are placed above the evaporation source (source). have.
- the first sublimable material layer 210 may include the same material as the source material described with reference to FIG. 1 . Accordingly, the first sublimable material layer 210 may include a material (ie, a sublimable material) having a melting point in the range of about 60 to 210° C. at an atmospheric pressure of 1 atm.
- a material ie, a sublimable material having a melting point in the range of about 60 to 210° C. at an atmospheric pressure of 1 atm.
- a deposition target material film to be described later may be formed on the first sublimable material layer 210, and when the melting point is less than 60 °C, during the formation of the organic thin film There is a problem in that the melted organic thin film invades the pixel pattern to be formed, preventing the deposition target material film from being clearly defined, or disappearing before the deposition target material film is completely formed.
- the first sublimable material layer 210 is naphthalene, anthracene, 9-methylanthracene, 2-methylanthracene, 2-Methylanthracene, and 9,10-dimethyl
- the sublimable material may include at least one of anthracene (9,10-dimethylanthracene), phenanthrene, and 3-methylphenanthrene. These examples are exemplary and may include other isomers of naphthalene or anthracene and mixtures of two or more thereof.
- the first sublimable material layer 210 may be formed to a thickness of, for example, about 1 nm to 10 ⁇ m. When this thickness range is satisfied, the thin film formation process using the first sublimable material layer 210 may be more easily performed. When the thickness of the first sublimable material layer 210 is too thin (about 1 nm or less), the first sublimable material layer 210 may be removed too quickly, and thus may not fully function as a mask. In addition, when the thickness of the first sublimable material layer 210 is too thick, about 10 ⁇ m or more, since a long time is required to remove the first sublimable material layer 210 , the efficiency of the process may be reduced. Accordingly, the first sublimable material layer 210 may preferably have a thickness of about 1 nm to 10 ⁇ m. However, an appropriate thickness or a usable thickness range of the first sublimable material layer 210 may vary according to various process conditions.
- a patterned first organic material layer 310 is formed in the plurality of first pixel areas of the substrate 100 by using the first sublimable material layer 210 as a first mask layer. can do. That is, the patterned first organic material layer 310 may be formed in the plurality of first opening regions H10 corresponding to the plurality of first pixel regions.
- the patterned first organic material layer 310 may have a shape defined by the first sublimable material layer 210 . At least a portion of the first sublimable material layer 210 may be sublimed while the patterned first organic material layer 310 is formed.
- the patterned first organic material layer 310 may be formed using, for example, a PVD method.
- the PVD method may be, for example, an evaporation method.
- the patterned first organic material layer 310 may be formed by a method different from the conventional vacuum deposition method using the FMM. For example, in a state in which the substrate part 100 is disposed below and the source material supply part is disposed above the substrate part 100 , the evaporated source material (ie, for deposition of the first organic material layer 310 ) source material] to the upper surface of the substrate 100 through the supply unit, thereby forming the patterned first organic material layer 310 .
- the first sublimable material layer 210 provided on the substrate part 100 may serve as a mask layer, and the first organic material layer patterned by the first sublimable material layer 210 ( 310) may be limited.
- the method of forming the patterned first organic material layer 310 is completely different from the conventional vacuum deposition method using the FMM, that is, the conventional method of performing deposition in a state where the FMM and the substrate are placed above the evaporation source (source). can
- At least a portion of the first sublimable material layer 210 may be sublimed while the patterned first organic material layer 310 is formed. As vapor is generated from the upper surface of the first sublimable material layer 210 , a source material for depositing the patterned first organic material layer 310 is deposited on the first sublimable material layer 210 . it may not be In addition, even if the source material for depositing the patterned first organic material layer 310 is partially attached on the first sublimable material layer 210 , the attached source material is the first sublimable material layer 210 . It can be desorbed and removed during the sublimation process. Therefore, thin film deposition may not be performed on the first sublimable material layer 210 , and the patterned first organic material layer ( 310) may be selectively deposited.
- the temperature of the substrate part 100 may be adjusted to about 10 to 90°C or about 10 to 50°C. In this case, deposition of the patterned first organic material layer 310 may be more easily performed, and also the sublimation of the first sublimable material layer 210 may be easily performed.
- the deposition rate of the patterned first organic material layer 310 and the sublimation rate of the first sublimable material layer 210 may be controlled. In some cases, the temperature of the substrate part 100 may be changed over time. Also, in some cases, the temperature of the substrate part 100 may be maintained at a room temperature level.
- the patterned first organic material layer 310 may be a first organic light emitting layer.
- the first organic emission layer may be any one of a red (R) emission layer, a green (G) emission layer, and a blue (B) emission layer of the organic light emitting diode (OLED).
- the first organic emission layer may be a red emission layer.
- all organic materials used in the red light emitting layer of a general organic light emitting diode (OLED) may be applied.
- the entire first sublimable material layer 210 may be removed by sublimation.
- FIG. 17D shows a state in which the entire first sublimable material layer 210 is removed in FIG. 17C .
- a patterned first organic material layer 310 may be formed on the substrate part 100 .
- a second sublimable material layer 220 may be formed on the substrate part 100 .
- the thin film deposition apparatus described with reference to FIGS. 1 to 6 may be used.
- the second source transfer channel array M22 as described with reference to FIG. 11 may be used.
- the second sublimable material layer 220 may be formed to cover the patterned first organic material layer ( 310 of FIG. 17D ).
- the second sublimable material layer 220 may have a plurality of second opening regions H20 corresponding to the plurality of second pixel regions.
- the material, thickness, and method of forming the second sublimable material layer 220 may be the same as or similar to that described for the first sublimable material layer 210 in FIG. 17B . Accordingly, a detailed description of the second sublimable material layer 220 will be omitted.
- a patterned second organic material layer 320 is formed in the plurality of second pixel areas of the substrate 100 by using the second sublimable material layer 220 as a second mask layer. can do. That is, the patterned second organic material layer 320 may be formed in the plurality of second opening regions H20 corresponding to the plurality of second pixel regions.
- the patterned second organic material layer 320 may have a shape defined by the second sublimable material layer 220 . At least a portion of the second sublimable material layer 220 may be sublimated while the patterned second organic material layer 320 is formed.
- a method of forming the patterned second organic material layer 320 may be the same as or similar to that described for the patterned first organic material layer 310 of FIG. 17C .
- the patterned second organic material layer 320 may be a second organic light emitting layer.
- the second organic emission layer may be any one of a red (R) emission layer, a green (G) emission layer, and a blue (B) emission layer of the organic light emitting diode (OLED).
- the second organic emission layer may be a green emission layer.
- the material of the second organic light emitting layer all organic materials used in the green light emitting layer of a general organic light emitting diode (OLED) may be applied.
- FIG. 17G shows a state in which the entire second sublimable material layer 220 is removed in FIG. 17F .
- a patterned second organic material layer 320 may be formed on the substrate part 100 .
- the patterned second organic material layer 320 may be disposed adjacent to the patterned first organic material layer 310 .
- a third sublimable material layer 230 may be formed on the substrate part 100 .
- the thin film deposition apparatus described with reference to FIGS. 1 to 6 may be used.
- the third source transfer channel array M33 as described with reference to FIG. 12 may be used.
- the third sublimable material layer 230 may be formed to cover the patterned first organic material layer ( 310 in FIG. 17G ) and the second organic material layer ( 320 in FIG. 17G ).
- the third sublimable material layer 230 may have a plurality of third opening regions H30 corresponding to the plurality of third pixel regions.
- the material, thickness, and method of forming the third sublimable material layer 230 may be the same as or similar to those described for the first sublimable material layer 210 in FIG. 17B .
- a patterned third organic material layer 330 is formed in the plurality of third pixel areas of the substrate 100 by using the third sublimable material layer 230 as a third mask layer. can do. That is, the patterned third organic material layer 330 may be formed in the plurality of third opening regions H30 corresponding to the plurality of third pixel regions.
- the patterned third organic material layer 330 may have a shape defined by the third sublimable material layer 230 . At least a portion of the third sublimable material layer 230 may be sublimated while the patterned third organic material layer 330 is formed.
- a method of forming the patterned third organic material layer 330 may be the same as or similar to that described for the patterned first organic material layer 310 of FIG. 17C .
- the patterned third organic material layer 330 may be a third organic light emitting layer.
- the third organic emission layer may be any one of a red (R) emission layer, a green (G) emission layer, and a blue (B) emission layer of the organic light emitting diode (OLED).
- the third organic light emitting layer may be a blue light emitting layer.
- the material of the third organic light emitting layer all organic materials used in the blue light emitting layer of a general organic light emitting diode (OLED) may be applied.
- the entire third sublimable material layer 230 may be removed by sublimation.
- FIG. 17J shows a state in which the entire third sublimable material layer 230 is removed in FIG. 17I .
- a patterned third organic material layer 330 may be formed on the substrate part 100 .
- the patterned third organic material layer 320 may be disposed adjacent to the patterned first organic material layer 310 and the patterned second organic material layer 320 . It can be said that the first to third organic material layers 310 , 320 , and 330 constitute one 'light emitting layer'.
- an upper structure including a predetermined organic layer and an electrode may be further formed on the first to third organic material layers 310 , 320 , and 330 .
- the patterned first to third organic material layers 310 , 320 , and 330 can be easily formed by a new method using a sublimable material instead of the conventional vacuum deposition method using FMM. Accordingly, various problems and limitations of the conventional thin film forming method using the FMM can be overcome, and an organic light emitting diode (OLED) having excellent performance and high resolution can be easily manufactured.
- OLED organic light emitting diode
- 18A to 18E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode (OLED) by applying a thin film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
- OLED organic light emitting diode
- the first electrode member 111 may be formed on a predetermined substrate 101 .
- the substrate 101 may be a transparent substrate such as a glass substrate. In addition to glass, other materials such as a transparent polymer may be applied as the material of the substrate 101 .
- the first electrode member 111 may comprise a plurality of first electrode elements 11 .
- the plurality of first electrode elements 11 may be arranged side by side, for example extending in the first direction.
- the plurality of first electrode elements 11 may be arranged to respectively correspond to the plurality of pixel regions P1 , P2 , P3 .
- the hole injection layer 121 and the hole transport layer 131 may be sequentially formed on the first electrode member 111 .
- the hole injection layer 121 and the hole transport layer 131 may be entirely formed to cover the plurality of pixel areas P1 , P2 , and P3 .
- the space between the plurality of first electrode elements 11 may be filled with an insulating material.
- a portion of the hole injection layer 121 may be provided to fill the space between the plurality of first electrode elements 11 .
- the first pixel area P1 may be a red pixel area
- the second pixel area P2 may be a green pixel area
- the third pixel area P3 may be a blue pixel area.
- the following description is based on a case in which the first pixel area P1 is a red pixel area
- the second pixel area P2 is a green pixel area
- the third pixel area P3 is a blue pixel area.
- colors represented by the first to third pixel areas P1 , P2 , and P3 may be different.
- a first organic emission layer 311 disposed to correspond to the first pixel region P1 may be formed on the hole transport layer 131 .
- the method of forming the first organic emission layer 311 may be the same as or similar to the method of forming the first organic material layer 310 described with reference to FIGS. 17B to 17D . That is, the first organic emission layer 311 may be formed using a first sublimable material layer (not shown) as a mask layer.
- the first organic emission layer 311 may correspond to the first organic material layer 310 of FIG. 17D .
- a second organic emission layer 321 disposed to correspond to the second pixel region P2 may be formed on the hole transport layer 131 .
- the method of forming the second organic light emitting layer 321 may be the same as or similar to the method of forming the second organic material layer 320 described with reference to FIGS. 17E to 17G . That is, the second organic emission layer 321 may be formed using a second sublimable material layer (not shown) as a mask layer.
- the second organic emission layer 321 may correspond to the second organic material layer 320 of FIG. 17G .
- a third organic emission layer 331 disposed to correspond to the third pixel region P3 may be formed on the hole transport layer 131 .
- a method of forming the third organic emission layer 331 may be the same as or similar to the method of forming the third organic material layer 330 described with reference to FIGS. 17H to 17J . That is, the third organic emission layer 331 may be formed using a third sublimable material layer (not shown) as a mask layer.
- the third organic emission layer 331 may correspond to the third organic material layer 330 of FIG. 17J .
- the first to third organic emission layers 311 , 321 , and 331 may be collectively referred to as one emission layer 301 .
- an electron transport layer 411 and an electron injection layer 421 may be sequentially formed on the emission layer 301 .
- the electron transport layer 411 and the electron injection layer 421 may be entirely formed to cover the plurality of pixel areas P1 , P2 , and P3 .
- the second electrode member 431 may be formed on the electron injection layer 421 .
- the second electrode member 431 may include a plurality of second electrode elements 21 .
- the plurality of second electrode elements 21 are illustrated in a form extending in the same direction as the plurality of first electrode elements 11 , the plurality of second electrode elements 21 are the plurality of first electrode elements It may have a structure extending in a direction different from that of (11), that is, in the second direction.
- the plurality of second electrode elements 21 may extend in a direction perpendicular to the plurality of first electrode elements 11 .
- a portion corresponding to the first pixel area P1 may be referred to as a 'first pixel area', and a portion corresponding to the second pixel area P2 may be referred to as a "second pixel area”. and a portion corresponding to the third pixel area P3 may be referred to as a 'third pixel portion'.
- OLED organic light emitting diode
- a thin film deposition technique and a thin film deposition apparatus capable of overcoming various problems and limitations of the conventional vacuum deposition method using a fine metal mask (FMM). If the thin film deposition technique and the thin film deposition apparatus according to the embodiment are used, a patterned sublimable material film may be easily formed without problems such as sagging of the substrate or the mask.
- MM fine metal mask
- various electronic devices can be easily manufactured using the above-described thin film deposition technology and thin film deposition apparatus.
- an organic light emitting diode (OLED) having excellent performance and high resolution can be more easily manufactured.
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
패턴화된 박막 증착 장치 및 이를 이용한 승화성 물질막의 형성 방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 박막 증착 장치는 승화성 물질막의 형성을 위한 소스 물질이 담겨지는 것으로 상기 소스 물질을 승화시켜 기상의 소스 물질을 발생시키는 소스 컨테이너, 상기 소스 컨테이너로부터 전달된 상기 기상의 소스 물질을 상기 승화성 물질막의 형성을 위해 주어진 영역으로 공급하기 위한 가스 주입 헤드, 상기 가스 주입 헤드에 대향 배치된 것으로 그 상면에 안착된 기판을 지지하는 서셉터(susceptor) 및 상기 가스 주입 헤드와 상기 서셉터에 안착된 상기 기판 사이에 배치되는 것으로 상기 기판에 형성되는 상기 승화성 물질막의 패턴을 정의하기 위한 개구 패턴을 갖는 소스 전달 채널 어레이를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 박막 형성을 위한 장치 및 그 활용에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 소자나 반도체 소자의 제조에 사용될 수 있는 유기 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 포함한 다양한 전자 소자의 제조시, 기판 상에 반도체나 절연체 또는 금속과 같은 전도체로 이루어진 다양한 박막을 형성하게 된다. 박막의 형성에는 PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition)와 같은 다양한 방식이 적용된다. 또한, 소자에서 요구되는 형태로 패턴화된 박막을 형성하기 위한 다양한 패터닝 기술이 사용되고 있다.
증착(deposition)이란, 어떤 물질을 기판 표면에 기상 전구체를 사용하여 박막으로 부착시키는 것을 의미한다. 예를 들어, 증발(evaporation)에 의한 증착은 진공 상태에서 금속이나 화합물과 같은 물질을 가열 또는 증발시켜 그 증기를 물체 표면에 박막으로 코팅하는 것을 의미한다. 유기 발광 소자(organic light emitting device)(OLED)의 제조 공정 중 픽셀 형성 기술의 한 분야인 진공 증착 방법은 크게 네 가지 정도이고, 이 가운데 양산에 적용되고 있는 방법은 메탈 마스크(metal mask; MM 또는 fine metal mask; FMM이라고도 지칭됨)을 사용한 진공 증착법이다.
OLED용 유기물은 물과 산소에 반응성이 크고 취약하기 때문에, 유기물 증착 과정은 물과 산소로부터 차단된 환경에서 이루어져야 한다. 즉, 일반적인 포토리소그라피(photolithography) 공정 사용이 불가능하다. MM을 사용한 진공 증착법은 진공 상태의 챔버 내에서 MM을 증발 소스와 기판 사이에 기판에 근접하게 배치한 다음, 증발 소스로부터 증발된 유기 물질을 MM을 통과시켜 기판에 증착하는 방법이다. MM을 사용한 진공 증착법은 기술적으로 검증되어 있고, 재료와 장비의 개발도 상당한 완성도를 보이고 있다.
그러나, MM을 사용한 진공 증착법은 대면적 고해상도 구현에 있어서 치명적인 문제를 가지고 있기 때문에, 고가의 장비 사용에 따른 생산 단가 절감이 본질적으로 어렵다는 단점이 있다. MM은 열팽창계수가 작은 INVAR(FeNi36)와 같은 금속을 이용해서 만들어지고, 픽셀 크기를 구현하기 위해 약 15∼30 ㎛의 얇은 금속막에 수십 ㎛ 정도의 매우 정교한 개구형 픽셀 패턴이 형성된 형태로 제조될 수 있다. 고해상도의 디스플레이 화면을 제작하기 위해서는 픽셀의 크기와 픽셀 간의 간격이 작아져야 하는데, FMM은 최소 요구 두께로 인하여 픽셀의 크기 감소에 제한을 받게 된다. 또한, 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법은 증발원(소스)을 사용하여 증착하기 때문에, 기판과 MM이 증발원 위쪽에 놓이게 되고, 기판과 마스크가 얇고 넓은 면적을 갖는 경우, 처짐 문제가 발생하게 된다. 기판과 마스크의 처짐은 기판의 크기가 증가할수록 증가하며, 이로 인해 스크래치 등의 불량이나 픽셀이 정확히 구현되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제는 디스플레이의 면적 및 해상도를 증가시키는데 상당한 저해 요인이 될 수 있다.
또한, MM을 이용하여 박막 증착시 증착되는 박막의 두께가 수십∼수백 nm 정도로 MM의 두께에 비해서 현저히 낮아서 MM에 의한 쉐도잉(shadowing) 효과로 인해서 정확한 형태와 미세 픽셀의 구현에 많은 제약이 있다. 즉, FMM 두께 대비 OLED 구성 박막의 두께가 매우 얇기 때문에, 쉐도잉(shadowing) 효과가 발생하고 미세하고 정밀한 패턴을 구현하기가 어려운 문제가 있다.
따라서, 기존의 MM을 사용한 박막 형성 방법의 다양한 문제점과 한계를 극복할 수 있는 새로운 박막 증착 기술 및 관련 장치의 개발이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴화된 박막의 형성을 위해 종래의 MM을 사용한 진공 증착법의 다양한 문제점과 한계를 극복할 수 있는 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판이나 마스크가 처지는 등의 문제 없이 패턴화된 승화성 물질막을 용이하게 형성할 수 있는 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 승화성 물질막의 형성을 위한 소스 물질이 담겨지는 것으로, 상기 소스 물질로부터 기상의 소스 물질을 발생시키는 소스 컨테이너; 상기 소스 컨테이너로부터 전달된 상기 기상의 소스 물질을 상기 승화성 물질막의 형성을 위해 주어진 영역으로 공급하기 위한 가스 주입 헤드; 상기 가스 주입 헤드에 대향 배치된 것으로, 그 상면에 안착된 기판을 지지하는 서셉터(susceptor); 및 상기 가스 주입 헤드와 상기 서셉터에 안착된 상기 기판 사이에 배치되는 것으로, 상기 기판에 형성되는 상기 승화성 물질막의 패턴을 정의하는 소스 전달 채널 어레이를 포함하는 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치가 제공된다.
상기 소스 컨테이너에서 상기 소스 물질을 기화시키기 위해 상기 소스 물질의 온도를 약 30∼150 ℃ 범위로 조절할 수 있다.
상기 소스 컨테이너에 담겨지는 상기 소스 물질은 1 atm의 기압에서 60∼210℃의 범위의 녹는점을 갖는 승화성 물질을 포함할 수 있다.
상기 소스 컨테이너는 상기 소스 물질로서 나프탈렌(naphthalene), 안트라센(anthracene), 안트라센의 메틸 치환체(예를 들어, 9-methylanthracene, 2-methylanthracene, 9,10-dimethylanthracene), 페난트렌 (phenanthrene), 및 페난트렌의 메틸 치환체 (예를 들어, 3-methylphenanthrene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 가스 주입 헤드의 하단부 또는 그와 인접한 영역에 상기 소스 전달 채널 어레이를 고정하기 위한 고정 부재가 더 구비될 수 있고, 상기 박막 증착 장치는 상기 고정 부재를 이용해서 상기 소스 전달 채널 어레이를 상기 가스 주입 헤드의 하단부에 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 소스 전달 채널 어레이를 지지하기 위한 채널 어레이 지지 부재가 더 구비될 수 있고, 상기 채널 어레이 지지 부재는 상기 소스 전달 채널 어레이의 메인 영역에 대응하는 개구 영역을 가질 수 있고, 상기 소스 전달 채널 어레이의 상기 메인 영역 주변의 가장자리 영역을 지지하도록 구성될 수 있다. 상기 박막 증착 장치는 상기 채널 어레이 지지 부재와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격 또는 상기 채널 어레이 지지 부재 상에 배치된 상기 소스 전달 채널 어레이와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격을 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 상기 소스 전달 채널 어레이를 지지하면서 그 위치를 이동시킬 수 있는 채널 어레이 전환 유닛을 포함할 수 있다. 상기 채널 어레이 전환 유닛은 모터부; 상기 모터부에 연결된 회동축; 및 상기 회동축에 연결되어 상기 회동축과 함께 회동되는 채널 어레이 지지 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 채널 어레이 지지 플레이트는 제 1 채널 어레이 안착부 및 제 2 채널 어레이 안착부를 구비할 수 있고, 상기 소스 전달 채널 어레이는 상기 제 1 채널 어레이 안착부에 안착되는 제 1 소스 전달 채널 어레이 및 상기 제 2 채널 어레이 안착부에 안착되는 제 2 소스 전달 채널 어레이를 포함할 수 있다. 상기 회동축의 회동에 의해 상기 가스 주입 헤드와 상기 기판 사이에 상기 제 1 채널 어레이 안착부가 배치되거나 상기 제 2 채널 어레이 안착부가 배치될 수 있다.
상기 채널 어레이 지지 플레이트는 증착 챔버 내에 배치될 수 있다. 상기 증착 챔버는 메인 챔버부 및 이로부터 연장된 보조 챔버부를 포함할 수 있다. 상기 메인 챔버부 내에 상기 가스 주입 헤드와 상기 서셉터가 배치될 수 있다. 상기 채널 어레이 지지 플레이트의 상기 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부 중 어느 하나는 상기 메인 챔버부 내에 배치될 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부 중 다른 하나는 상기 보조 챔버부 내에 배치될 수 있다. 상기 보조 챔버부에 채널 어레이 교체를 위해 열고 닫을 수 있는 개폐부가 구비될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 상기 채널 어레이 지지 플레이트와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격 또는 상기 채널 어레이 지지 플레이트 상에 배치된 상기 소스 전달 채널 어레이와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격을 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 상기 가스 주입 헤드에 대해 상기 서셉터의 높이 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 상기 기상의 소스 물질이 상기 기판의 표면에 도달하기 전에 기상에서 응축되지 않고 상기 기판의 표면에 도달하여 응축되도록, 상기 기상의 소스 물질 및 상기 기판의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 상기 소스 컨테이너로부터 발생되어 상기 가스 주입 헤드를 통해 상기 기판으로 이송되는 상기 기상의 소스 물질의 온도를 낮춰주기 위한 온도 저감 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 온도 저감 수단은 상기 가스 주입 헤드 내에 냉각 가스를 공급하기 위한 냉각 가스 공급부를 포함할 수 있고, 상기 냉각 가스는 상기 기상의 소스 물질과 혼합될 수 있다.
상기 서셉터의 온도는 약 10∼90 ℃ 범위로 조절될 수 있다.
상기 소스 전달 채널 어레이는 유기 발광 소자(OLED)의 픽셀 영역에 대응하는 패턴을 가질 수 있다.
상기 소스 전달 채널 어레이는 제 1 소스 전달 채널 어레이, 제 2 소스 전달 채널 어레이 및 제 3 소스 전달 채널 어레이를 포함할 수 있다. 상기 제 1 소스 전달 채널 어레이는 상기 유기 발광 소자(OLED)의 제 1 픽셀 영역에 대응하는 제 1 패턴을 가질 수 있고, 상기 제 2 소스 전달 채널 어레이는 상기 유기 발광 소자(OLED)의 제 2 픽셀 영역에 대응하는 제 2 패턴을 가질 수 있고, 상기 제 3 소스 전달 채널 어레이는 상기 유기 발광 소자(OLED)의 제 3 픽셀 영역에 대응하는 제 3 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법의 다양한 문제점과 한계를 극복할 수 있는 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 구현할 수 있다. 상기한 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 이용하면, 기판이나 마스크가 처지는 문제 없이 패턴화된 승화성 물질막을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기한 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 이용해서 다양한 전자 소자를 용이하게 제조할 수 있다. 특히, 상기한 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 이용하면, 우수한 성능 및 고해상도를 갖는 유기 발광 소자(OLED)를 보다 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 박막 증착 장치에서 서셉터에 안착된 기판을 소스 전달 채널 어레이에 근접시킨 경우를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이의 일부를 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 2 소스 전달 채널 어레이의 일부를 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 3 소스 전달 채널 어레이의 일부를 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이의 일부를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이의 일부를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이의 일부를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 17a 내지 도 17j는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 적용하여 유기 발광 소자(OLED)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 18a 내지 도 18e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 적용하여 유기 발광 소자(OLED)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치는 상기 승화성 물질막의 형성을 위한 소스 물질이 담겨지는 소스 컨테이너(10)를 포함할 수 있다. 소스 컨테이너(10)는 상기 소스 물질을 기화 또는 승화시켜 기상의 소스 물질을 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 소스 물질의 승화는 일종의 기화(vaporization)일 수 있고, 이는 액체 물질의 증발(evaporation)과 유사하거나 대응될 수 있다. 넓은 의미에서, 상기 소스 물질은 증발이라고 볼 수도 있다.
상기 박막 증착 장치는 소스 컨테이너(10)로부터 전달된 상기 기상의 소스 물질을 상기 승화성 물질막의 형성을 위해 주어진 영역으로 공급하기 위한 가스 주입 헤드(gas injecting head)(20)를 포함할 수 있다. 가스 주입 헤드(20)는 'vapor injector' 또는 'vapor providing head' 또는 'shower head'라고 할 수 있다. 가스 주입 헤드(20)는 상기 기상의 소스 물질을 그 아래쪽 방향으로 공급할 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 가스 주입 헤드(20)의 아래에 배치된 서셉터(susceptor)(30)를 포함할 수 있다. 서셉터(30)의 상면에 상기 승화성 물질막을 증착하고자 하는 기판(SUB1)이 안착될 수 있고, 서셉터(30)는 안착된 기판(SUB1)을 지지할 수 있다. 서셉터(30)는 일종의 기판 받침부 또는 기판 홀더라고 할 수 있다.
상기 박막 증착 장치는 가스 주입 헤드(20)와 서셉터(30)에 안착된 기판(SUB1) 사이에 배치되는 소스 전달 채널 어레이(40)를 포함할 수 있다. 소스 전달 채널 어레이(40)는 기판(SUB1)에 형성되는 상기 승화성 물질막의 패턴을 정의하는 역할을 할 수 있다. 즉, 소스 전달 채널 어레이(40)는 기판(SUB1)에 형성되는 승화성 물질막의 패턴을 정의하기 위한 개구 패턴을 가질 수 있고, 상기 개구 패턴을 통해서 상기 기상의 소스 물질을 기판(SUB1)의 주어진 영역으로 전달하는 역할을 할 수 있다.
소스 전달 채널 어레이(40)는 가스 주입 헤드(20) 내부의 기상의 소스 물질과 박막이 형성될 기판(SUB1) 사이의 경계를 제공하며, 소스 전달 채널 어레이(40)의 채널은 기상의 소스 물질이 통과하는 통로이다. 기상의 소스 물질은 상기 채널을 통과하면서 직진성이 개선될 수 있다. 이를 위해, 상기 채널의 크기는 공정 압력 하에서 가스 주입 헤드(20) 내의 평균 자유 경로(mean free path) 대비 더 큰 길이를 가질 수 있다. 기상의 소스 물질은 상기 채널을 통과하면서 채널 벽에 충돌하거나 반사되면서 기판(SUB1)의 표면에 수직한 방향으로 진행 방향이 수정되면서 기판(SUB1)의 표면에 도달하게 되고, 그 결과 쉐도잉 효과가 소스 전달 채널 어레이(40)에서는 나타나지 않는다. 일 실시예에서, 소스 전달 채널 어레이(40)의 채널의 길이는 20 ㎛ 내지 1 cm 일 수 있으며, 소스 전달 채널 어레이(40)의 두께는 실질적으로 상기 채널의 길이와 동일할 수 있다.
본 실시예에서 가스 주입 헤드(20)의 하단부 또는 그와 인접한 영역에 소스 전달 채널 어레이(40)를 고정하기 위한 고정 부재(25)가 더 구비될 수 있고, 고정 부재(25)를 이용해서 소스 전달 채널 어레이(40)를 가스 주입 헤드(20)의 하단부에 고정하거나 고정을 해제할 수 있다. 고정 부재(25)를 이용해서 소스 전달 채널 어레이(40)를 가스 주입 헤드(20)의 하단부에 탈부착할 수 있다. 따라서, 소스 전달 채널 어레이(40)의 교체 및 관리가 용이할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.
소스 컨테이너(10)에서 상기 소스 물질을 기화시키기 위해 상기 소스 물질의 온도를 약 30∼150 ℃ 범위 또는 약 30∼100 ℃ 범위로 조절할 수 있다. 상기 소스 물질에 대한 가열 온도를 조절함으로써, 상기 소스 물질의 기화 속도, 즉, 단위 시간 당 기화되는 소스 물질의 양을 조절할 수 있다. '승화'란, 소정 물질이 액체의 과정을 거치지 않고 고체에서 기체로 변하는 위상 전이(phase transition) 현상을 의미할 수 있다. 이러한 승화 현상은 소정 물질(고체 물질)의 증기압(vapor pressure)과 관련될 수 있다. 소스 컨테이너(10)에 담겨지는 상기 소스 물질은 1 atm의 기압에서 약 60∼210℃ 범위의 녹는점을 갖는 물질(즉, 승화성 물질)을 포함할 수 있다. 이러한 조건을 만족할 때, 승화에 의한 기상의 소스 물질을 용이하게 발생시킬 수 있고, 기판(SUB1) 상에 승화성 물질막을 용이하게 형성할 수 있으며, 상기 승화성 물질막을 이용한 후속 공정도 보다 용이하게 진행할 수 있다.
승화성 물질층(20)은 물질의 삼중점(triple point)이 박막 형성을 위한 공정 압력과 온도보다 높은 물질이며, 공정 동안 액상을 거치지 않고, 고상에서 기상으로 직접 상변화할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질은 공정 온도에서 박막 형성을 위한 기상 전구체에 비하여 녹는점이 낮은 물질일 수 있다. 유기 박막 형성을 위한 공정 조건에서, 승화성 물질층(20)은 박막 형성을 위한 공정 조건에서 우수한 승화성을 갖는 방향족 탄화수소체 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 방향족 탄화수소체 화합물은 표 1에 열거된 나프탈렌(Naphthalene), 안트라센(Anthracene), 9-메틸안트라센(9-Methylanthracene), 2-메틸안트라센(2-Methylanthracene), 9,10-디메틸안트라센(9,10-Dimethylanthracene), 페난트렌(Phenanthrene), 3-메틸페난트렌(3-Methylphenanthrene)을 포함할 수 있다. 이들 실시예는 예시적이며, 나프탈렌 또는 안트라센의 다른 이성질체 및 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수도 있다.
이들 승화성 물질은 1 atm에서 약 60 ℃ ∼ 210 ℃의 범위의 녹는점을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 경우, 상기 승화성 물질에 의해 형성되는 승화성 물질층을 이용한 증착 타겟 물질막(패턴층)의 형성이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 녹는점 210 ℃를 초과하는 경우, 승화성이 충분하지 않아, 상기 승화성 물질층 상에 원치 않게 증착 타겟 물질막이 형성될 수 있고, 녹는점이 60 ℃ 미만인 경우, 증착 타겟 물질막의 형성 중에 상기 승화성 물질층이 녹아 증착 타겟 물질막이 명확하게 정의되는 것을 방해하거나, 증착 타겟 물질막의 형성이 완료되기 전에 소멸될 수 있다.
소스 컨테이너(10)에서 발생된 상기 기상의 소스 물질은 가스 주입 헤드(20)로 이송될 수 있다. 이때, 상기 기상의 소스 물질은 소정의 캐리어 가스(G10)에 의해 가스 주입 헤드(20)로 이송될 수 있다. 소스 컨테이너(10)와 가스 주입 헤드(20) 사이에 제 1 공급관(P10)이 구비될 수 있고, 제 1 공급관(P10)을 통해서 상기 기상의 소스 물질이 공급될 수 있다. 참조번호 A10은 상기 기상의 소스 물질의 이동 경로를 나타낸다. 제 1 공급관(P10)은 소스 컨테이너(10)의 일단에 연결될 수 있다. 소스 컨테이너(10)의 타단에는 캐리어 가스(G10)를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급관(P11)이 구비될 수 있다. 참조번호 A11은 캐리어 가스(G10)의 이동 경로를 나타낸다. 상기 기상의 소스 물질은 캐리어 가스(G10)와 함께 가스 주입 헤드(20)로 이송될 수 있다. 캐리어 가스(G10)는 불활성 가스일 수 있다. 상기 불활성 가스는, 예를 들어, 질소(N2) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다.
소스 컨테이너(10)에서 발생되는 상기 기상의 소스 물질의 온도는, 예컨대, 약 30℃ 내지 150℃ 정도일 수 있다. 필요한 경우, 상기 기상의 소스 물질의 온도를 조절하기 위해서 '온도 저감 수단'을 더 사용할 수 있다. 상기 온도 저감 수단은, 예를 들어, 가스 주입 헤드(20) 내에 냉각 가스(CG1)를 공급하기 위한 냉각 가스 공급부를 포함할 수 있다. 냉각 가스(CG1)는 제 2 공급관(P20)을 통해서 공급될 수 있다. 제 2 공급관(P20)은 제 1 공급관(P10)에 연결될 수 있다. 참조번호 A20은 냉각 가스(CG1)의 이동 경로를 나타낸다. 냉각 가스(CG1)는 불활성 가스일 수 있다. 상기 불활성 가스는, 예를 들어, 질소(N2) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다. 제 2 공급관(P20)을 통해서 공급된 냉각 가스(CG1)는 제 1 공급관(P10)을 통해서 공급된 상기 기상의 소스 물질과 혼합되어 가스 주입 헤드(20)로 이송될 수 있다. 냉각 가스(CG1)의 온도는, 예를 들어, 약 20℃ 내지 약 130℃ 정도일 수 있다. 상기 기상의 소스 물질의 온도를 기상(gas phase) 상태에서 과도하게 또는 급격하게 낮출 경우, 박막(즉, 상기 승화성 물질막) 형성이 용이하지 않을 수 있기 때문에, 냉각 가스(CG1)를 이용한 냉각시 적정한 범위 내에서 냉각이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 관련해서, 냉각 가스(CG1)의 온도는 약 20℃ 내지 약 130℃ 정도인 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 일 실시예에 따르면, 소스 컨테이너(10)에서 발생되는 상기 기상의 소스 물질은 고온이 아닌 적절히 낮은 온도 범위를 가질 수 있기 때문에, 냉각 가스(CG1)를 별도로 사용하지 않을 수도 있다.
가스 주입 헤드(20), 서셉터(30) 및 소스 전달 채널 어레이(40)는 증착 챔버(CH10) 내에 배치될 수 있다. 증착 챔버(CH10)의 내부 상단(또는 상단에 인접한 영역)에 가스 주입 헤드(20)가 배치될 수 있고, 가스 주입 헤드(20)에 대하여 수직한 방향으로 아래쪽에 서셉터(30)가 배치될 수 있으며, 가스 주입 헤드(20)와 서셉터(30) 사이에 소스 전달 채널 어레이(40)가 배치될 수 있다.
서셉터(30)는 기판(SUB1)을 지지하면서 기판(SUB1)의 온도를 제어하는 역할을 할 수 있다. 승화성 물질막의 증착 공정을 수행하는 동안에, 서셉터(30)의 온도는, 예를 들어, 약 10∼90 ℃ 또는 약 10∼50 ℃ 범위로 조절될 수 있다. 따라서, 서셉터(30)에 의해 기판(SUB1)의 온도는 약 10∼90 ℃ 또는 약 10∼50 ℃ 범위로 조절될 수 있다. 이와 같이, 기판(SUB1)의 온도를 비교적 낮은 수준으로 유지할 경우, 기판(SUB1)의 표면에서 상기 기상의 소스 물질의 응축(condensation)에 의한 박막(즉, 상기 승화성 물질막) 형성이 용이하게 이루어질 수 있다.
서셉터(30)는 그 높이 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 가스 주입 헤드(20)에 대해서 서셉터(30)의 높이 조절이 가능할 수 있다. 이와 관련해서, 서셉터(30) 하면에 소정의 지지체(35)가 배치될 수 있고, 지지체(35)의 상하 이동에 의해 서셉터(30)의 높이가 조절될 수 있다. 지지체(35)의 일부는 증착 챔버(CH10)의 외측으로 연장될 수 있다.
실제 박막 증착 공정 시에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서셉터(30)의 높이를 조절하여, 서셉터(30)에 안착된 기판(SUB1)이 소스 전달 채널 어레이(40)에 근접하거나 접촉하도록 만든 후에, 박막 증착 공정을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소스 전달 채널 어레이(40)를 거치/고정하는 구조 등에 있어서 도 1의 박막 증착 장치와 구조적 차이를 가질 수 있다. 이하에서는, 도 3에 대해서 도 1의 구조와 다른 점을 위주로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소스 전달 채널 어레이(40)를 지지하기 위한 채널 어레이 지지 부재(45)를 더 포함할 수 있다. 채널 어레이 지지 부재(45)는, 예를 들어, 증착 챔버(CH20)의 내측벽에 접하거나 연결되어 설치될 수 있다. 채널 어레이 지지 부재(45)는 소스 전달 채널 어레이(40)의 메인 영역에 대응하는 개구 영역(N1)을 가질 수 있고, 소스 전달 채널 어레이(40)의 상기 메인 영역 주변의 가장자리 영역을 지지하도록 구성될 수 있다. 또한, 채널 어레이 지지 부재(45)와 가스 주입 헤드(20) 사이의 간격 및/또는 채널 어레이 지지 부재(45) 상에 배치된 소스 전달 채널 어레이(40)와 가스 주입 헤드(20) 사이의 간격의 조절이 가능할 수 있다. 가스 주입 헤드(20)에 대한 채널 어레이 지지 부재(45)의 높이를 조절할 수 있거나, 및/또는, 가스 주입 헤드(20)에 대한 소스 전달 채널 어레이(40)의 높이를 조절할 수 있다. 따라서, 소스 전달 채널 어레이(40)의 교체 및 관리가 용이할 수 있다. 그러나, 여기에 도시된 채널 어레이 지지 부재(45)의 구조 및 특징들은 예시적인 것이고, 경우에 따라, 다양하게 변화될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b)를 거치/고정하는 구조 등에 있어서 도 1 및 도 3의 박막 증착 장치와 구조적 차이를 가질 수 있다. 이하에서는, 도 4에 대해서 도 1 및 도 3의 구조와 다른 점을 위주로 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b)를 지지하면서 그 위치를 이동시킬 수 있는 채널 어레이 전환 유닛(MC10)을 포함할 수 있다. 채널 어레이 전환 유닛(MC10)은 '채널 어레이 지지 및 전환 유닛'이라고 지칭할 수도 있다.
채널 어레이 전환 유닛(MC10)은, 예를 들어, 모터부(46), 모터부(46)에 연결된 회동축(47) 및 회동축(47)에 연결되어 그와 함께 회동되는 채널 어레이 지지 플레이트(48)를 포함할 수 있다. 회동축(47)은 원기둥 구조 또는 샤프트(shaft) 구조를 가질 수 있고, 모터부(46)의 회전자(rotor)에 기계적으로 연결될 수 있다.
채널 어레이 지지 플레이트(48)는 적어도 제 1 채널 어레이 안착부(S1) 및 제 2 채널 어레이 안착부(S2)를 구비할 수 있다. 제 1 채널 어레이 안착부(S1) 및 제 2 채널 어레이 안착부(S2)는 수평 방향으로 상호 이격하여 배치될 수 있다. 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b)는 제 1 채널 어레이 안착부(S1)에 안착되는 제 1 소스 전달 채널 어레이(40a) 및 제 2 채널 어레이 안착부(S2)에 안착되는 제 2 소스 전달 채널 어레이(40b)를 포함할 수 있다. 제 1 채널 어레이 안착부(S1)는 제 1 소스 전달 채널 어레이(40a)의 메인 영역에 대응하는 개구 영역을 가질 수 있고, 제 1 소스 전달 채널 어레이(40a)의 상기 메인 영역 주변의 가장자리 영역을 지지하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 채널 어레이 안착부(S2)는 제 2 소스 전달 채널 어레이(40b)의 메인 영역에 대응하는 개구 영역을 가질 수 있고, 제 2 소스 전달 채널 어레이(40b)의 상기 메인 영역 주변의 가장자리 영역을 지지하도록 구성될 수 있다.
회동축(47)의 회동에 의해 가스 주입 헤드(20)와 기판(SUB1) 사이에 제 1 채널 어레이 안착부(S1)가 배치되거나 제 2 채널 어레이 안착부(S2)가 배치될 수 있다. 회동축(47)의 회동에 의해 가스 주입 헤드(20)와 기판(SUB1) 사이에 제 1 소스 전달 채널 어레이(40a)가 배치되거나 제 2 소스 전달 채널 어레이(40b)가 배치될 수 있다.
채널 어레이 지지 플레이트(48)는 증착 챔버(CH30) 내에 배치될 수 있다. 여기서, 증착 챔버(CH30)는 메인 챔버부(CH30a) 및 이로부터 연장된 보조 챔버부(CH30b)를 포함할 수 있다. 보조 챔버부(CH30b)는 메인 챔버부(CH30a)의 일 측방으로 연장될 수 있다. 메인 챔버부(CH30a) 내에 가스 주입 헤드(20)와 서셉터(30)가 배치될 수 있다. 채널 어레이 지지 플레이트(48)의 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부(S1, S2) 중 어느 하나는 메인 챔버부(CH30a) 내에 배치될 수 있고, 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부(S1, S2) 중 다른 하나는 보조 챔버부(CH30b) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b) 중 어느 하나는 메인 챔버부(CH30a) 내에 배치될 수 있고, 제 1 및 제 2 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b) 중 다른 하나는 보조 챔버부(CH30b) 내에 배치될 수 있다. 또한, 보조 챔버부(CH30b)에는 채널 어레이 교체를 위해 열고 닫을 수 있는 개폐부(D1)가 마련될 수 있다. 개폐부(D1)를 오픈하여 채널 어레이 교체를 용이하게 수행할 수 있다. 개폐부(D1)는 일종의 '채널 어레이 교체 포트(mask change port)'라고 할 수 있다. 한편, 모터부(46)는 메인 챔버부(CH30a)의 일측단 상부 혹은 그와 인접한 영역에 배치될 수 있고, 회동축(47)은 모터부(46) 아래에 메인 챔버부(CH30a) 내에 배치될 수 있다.
채널 어레이 지지 플레이트(48)와 가스 주입 헤드(20) 사이의 간격 및/또는 채널 어레이 지지 플레이트(48) 상에 배치된 소스 전달 채널 어레이(40a or 40b)와 가스 주입 헤드(20) 사이의 간격의 조절이 가능할 수 있다. 가스 주입 헤드(20)에 대한 채널 어레이 지지 플레이트(48)의 높이를 조절할 수 있거나, 및/또는, 가스 주입 헤드(20)에 대한 소스 전달 채널 어레이(40a or 40b)의 높이를 조절할 수 있다.
여기에 도시된 채널 어레이 전환 유닛(MC10)의 구조 및 특징들은 예시적인 것이고, 경우에 따라, 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 여기서는 채널 어레이 지지 플레이트(48)가 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부(S1, S2)를 구비하고, 그 위에 제 1 및 제 2 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b)가 각각 구비된 경우를 도시하고 설명하였지만, 다른 실시예에서는, 세 개 이상의 채널 어레이 안착부가 구비될 수 있고, 세 개 이상의 채널 어레이 안착부 상에 서로 다른 소스 전달 채널 어레이가 구비될 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 4에 도시하지는 않았지만, 증착 챔버(CH10, CH20, CH30)의 하단이나 하단에 인접한 영역에 소정의 배기구가 구비될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 박막 증착 장치는 승화성 물질막(패턴화된 승화성 물질막)을 증착하기 위한 장치일 수 있다. 기판(SUB1) 상에 형성된 패턴화된 승화성 물질막은, 예를 들어, 유기 물질막을 형성하기 위한 일종의 마스크층으로 이용될 수 있다. 기판(SUB1) 상에 형성된 상기 패턴화된 승화성 물질막을 마스크층으로 이용해서, 기판(SUB1) 상에 유기 물질막을 형성할 수 있다. 상기 유기 물질막은 상기 패턴화된 승화성 물질막에 의해 정의된 형상/패턴을 가질 수 있다. 즉, 상기 유기 물질막은 패턴화된 유기 물질막일 수 있다. 상기 패턴화된 유기 물질막은, 예를 들어, 유기 발광 소자(organic light emitting device)(OLED)의 유기 발광층 패턴일 수 있다. 이 경우, 상기 소스 전달 채널 어레이(도 1 및 도 3의 40, 도 4의 40a 또는 도 4의 40b)는 유기 발광 소자(OLED)의 픽셀 영역에 대응하는 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 승화성 물질막을 증착하기 위한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전달 채널 어레이(도 1 및 도 3의 40, 도 4의 40a 또는 도 4의 40b)는 적색(R) 유기 발광층 패턴, 녹색(G) 유기 발광층 패턴 및 청색(B) 유기 발광층 패턴 중에서 어느 하나를 형성하기 위한 승화성 물질막을 증착하기 위한 구성을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 유기 발광 소자(OLED)의 유기 발광층 패턴을 기존의 FMM(fine metal mask) 없이 형성할 수 있다.
기존의 FMM을 사용한 진공 증착법에서는 증발원(소스) 위쪽에 FMM과 기판을 배치한 상태에서 증착을 수행하게 된다. 이러한 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법에서는 기판과 FMM이 얇고 넓은 면적을 갖는 경우, 처짐 문제가 발생하게 된다. 기판과 FMM의 처짐은 기판의 크기가 증가할수록 증가하며, 이로 인해 스크래치 등의 불량이나 픽셀이 정확히 구현되지 않는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제는 디스플레이의 면적 및 해상도를 개선(증가)시키는데 상당한 저해 요인이 될 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용하면, 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)와 기판(SUB1)이 가스 주입 헤드(20)의 아래쪽에 배치된 상태에서 증발에 의해 발생된 기상의 소스 물질에 의한 박막 증착이 이루어질 수 있기 때문에, 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)와 기판(SUB1)의 처짐 문제 등이 원천적으로 방지될 수 있다. 실시예에 따른 박막 증착 장치를 사용하면, 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)와 기판(SUB1)이 처지는 등의 문제 없이 패턴화된 승화성 물질막을 용이하게/정교하게 형성할 수 있다. 또한, 기존의 FMM을 사용하지 않고, 상기 패턴화된 승화성 물질막을 마스크층으로 이용하여, 기판(SUB1) 상에 패턴화된 유기 물질막(ex, 유기 발광층 패턴)을 용이하게 형성할 수 있다. 실시예에 따른 박막 증착 장치는 다양한 전자 소자의 제조에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용하면, 가스 주입 헤드(20)로부터 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)를 통해 기판(SUB1)으로 전달되는 기상의 소스 물질의 직진성이 확보된 상태에서 박막 증착이 이루어질 수 있기 때문에, 기존 메탈 마스크(MM)에서와 같은 쉐도잉(shadowing) 효과가 발생하지 않을 수 있고, 미세 패턴의 구현이 용이해질 수 있다. 가스 주입 헤드(20)와 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b) 및 기판(SUB1)의 배치 관계 및 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)의 구성/구조와 관련해서, 상기 기상의 소스 물질의 직진성이 용이하게 확보될 수 있고, 쉐도잉(shadowing) 문제 없이 미세 패턴을 갖는 박막의 증착이 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에서 상기 기상의 소스 물질이 기판(SUB1)의 표면에 도달하기 전에 기상에서 응축되지 않고 기판(SUB1)의 표면에 도달하여 응축에 따른 박막화가 이루어지도록, 상기 기상의 소스 물질 및 기판(SUB1)의 온도를 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 기상의 소스 물질이 기판(SUB1)의 표면에 도달하는 시점에서 그 온도가 너무 높거나 너무 낮으면 박막 형성이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 상기 기상의 소스 물질이 기판(SUB1)의 표면에 도달하는 시점에서 그 온도가 과도하게 높은 경우, 기판(SUB1) 표면에서의 급격한 온도 강하로 인하여 박막 형성이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 상기 기상의 소스 물질이 기판(SUB1)의 표면에 도달하기 전에 그 온도가 임계 온도 이하로 낮아질 경우에는, 상기 기상의 소스 물질이 기판(SUB1)에 도달하기 전에 기상에서 미리 응축되어(즉, nucleation이 발생하여) 박막 형성이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 상기 기상의 소스 물질이 기판(SUB1)의 표면에 도달하기 전에 기상에서 응축되지 않으면서도 기판(SUB1)의 표면에 도달하여 응축에 따른 박막화가 원활하게 이루어지도록, 상기 기상의 소스 물질 및 기판(SUB1)의 온도를 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 관련해서, 필요한 경우, 소스 컨테이너(10)로부터 발생되어 가스 주입 헤드(20)를 통해 기판(SUB1)으로 이송되는 상기 기상의 소스 물질의 온도를 낮춰주기 위한 '온도 저감 수단'이 사용될 수 있다. 아래에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 상기 온도 저감 수단의 구체적인 예시 및 가스 주입 헤드의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 가스 주입 헤드(20A)가 도시되어 있다. 가스 주입 헤드(20A)의 상단부에 제 1 공급관(P10)이 연결될 수 있고, 제 1 공급관(P10)을 통해서 기상의 소스 물질(SG1)이 공급될 수 있다. 소스 컨테이너(ex, 도 1의 10)에서 발생된 기상의 소스 물질(SG1)의 온도는, 예컨대, 약 30℃ 내지 150℃ 정도로 높을 수 있다.
제 1 공급관(P10)에 냉각 가스(CG1)를 주입하기 위한 제 2 공급관(P20)이 연결될 수 있다. 제 2 공급관(P20)을 통해서 공급된 냉각 가스(CG1)는 제 1 공급관(P10)을 통해서 공급된 기상의 소스 물질(SG1)과 혼합되어 가스 주입 헤드(20A)로 이송될 수 있다. 냉각 가스(CG1)의 온도는, 예를 들어, 약 20℃ 내지 130℃ 정도일 수 있다. 냉각 가스(CG1)는 기상의 소스 물질(SG1)의 온도를 적절히 낮춰주는 역할을 할 수 있다. 냉각 가스(CG1)는 불활성 가스일 수 있다.
가스 주입 헤드(20A)는 그 내부의 상면에서 소정 간격 이격된 위치에 복수의 홀(h10)이 형성된 다이아프램(diaphragm)(DP10)을 포함할 수 있다. 다이아프램(DP10)은 가스 주입 헤드(20A)의 내부를 가로지르도록 배치될 수 있다. 다이아프램(DP10)에는 복수의 홀(h10)이 규칙적으로 혹은 균일하게 분산되어 형성될 수 있다. 복수의 홀(h10)을 통해서 기상의 소스 물질(SG1)과 냉각 가스(CG1)의 혼합 가스가 분산되어 그 아래로 공급될 수 있다.
가스 주입 헤드(20A)의 측벽부(W10)는 다이아프램(DP10)의 아래쪽으로 연장되어 배치될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 가스 주입 헤드(20A) 아래에 소스 전달 채널 어레이(도 1 및 도 3의 40, 도 4의 40a 또는 도 4의 40b)가 배치될 수 있고, 상기 소스 전달 채널 어레이(도 1 및 도 3의 40, 도 4의 40a 또는 도 4의 40b) 아래에 기판(도 1 내지 도 4의 SUB1)이 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시예는 도 5의 구조에서 측벽부(W10) 내에 냉각 채널(CC10)이 더 구비된 경우를 보여준다.
도 6을 참조하면, 가스 주입 헤드(20B)의 측벽부(W10) 내에는 냉각 채널(CC10)이 더 형성될 수 있다. 냉각 채널(CC10)을 통해서 냉각 유체(미도시)를 유동(순환)시킴으로서, 기상의 소스 물질(SG1)에 대한 냉각 공정을 추가적으로 수행할 수 있다. 따라서, 기상의 소스 물질(SG1)의 온도는 냉각 가스(CG1) 및 상기 냉각 유체에 의해서 점진적으로(또는 단계적으로) 낮아질 수 있다.
도 5 및 도 6에서 냉각 가스(CG1)를 공급하기 위한 구성 및 가스 주입 헤드(20B)의 측벽부(W10) 내에 구비된 냉각 채널(CC10)은 각각 상기한 '온도 저감 수단'의 예시일 수 있다. 경우에 따라, 상기한 온도 저감 수단의 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 온도 저감 수단은 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)를 냉각하기 위한 냉각 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)의 가장자리 부분이나 그 주변부에 냉각 라인(냉각 채널)을 형성하여 상기 냉각 라인을 통해서 냉각 가스나 냉각 용액을 순환시킴으로써, 박막 증착 과정에서 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)의 온도를 적절히 제어(저감)할 수 있다. 도 1, 도 3 및 도 4의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 소스 전달 채널 어레이(40, 40a, 40b)를 냉각하기 위한 냉각 수단을 더 부가한 경우가 도 7, 도 8 및 도 9에 각각 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 도 1의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 소스 전달 채널 어레이(40)를 냉각하기 위한 냉각 수단이 더 부가될 수 있다. 상기 냉각 수단은, 예를 들어, 소스 전달 채널 어레이(40)에 형성된 냉각 채널로 냉각 가스(CG2)를 공급하도록 구성될 수 있다. 도 7에서 참조번호 P30은 소스 전달 채널 어레이(40)에 냉각 가스(CG2)를 공급하기 위한 연결관을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 도 3의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 소스 전달 채널 어레이(40)를 냉각하기 위한 냉각 수단이 더 부가될 수 있다. 상기 냉각 수단은, 예를 들어, 소스 전달 채널 어레이(40)에 형성된 냉각 채널로 냉각 가스(CG2')를 공급하도록 구성될 수 있다. 도 8에서 참조번호 P30'는 소스 전달 채널 어레이(40)에 냉각 가스(CG2')를 공급하기 위한 연결관을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 도 4의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 복수의 소스 전달 채널 어레이(40a, 40b)를 각각 냉각하기 위한 복수의 냉각 수단이 더 부가될 수 있다. 상기 복수의 냉각 수단은, 예를 들어, 제 1 소스 전달 채널 어레이(40a)에 형성된 냉각 채널로 제 2-1 냉각 가스(CG21)를 공급하고, 아울러, 제 2 소스 전달 채널 어레이(40b)에 형성된 냉각 채널로 제 2-2 냉각 가스(CG22)를 공급하도록 구성될 수 있다. 도 9에서 참조번호 P31은 제 1 소스 전달 채널 어레이(40a)에 제 2-1 냉각 가스(CG21)를 공급하기 위한 제 1 연결관을 나타내고, 참조번호 P32는 제 2 소스 전달 채널 어레이(40b)에 제 2-2 냉각 가스(CG21)를 공급하기 위한 제 2 연결관을 나타낸다. 세 개 이상의 소스 전달 채널 어레이가 구비될 수 있고, 각각의 소스 전달 채널 어레이를 냉각하기 위한 냉각 수단이 마련될 수 있다. 이 경우, 복수의 소스 전달 채널 어레이 각각을 개별적으로 서로 다른 온도로 용이하게 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11)의 일부를 예시적으로 보여주는 평면도이다. 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11)는 제 1 패턴(MP1)(즉, 제 1 마스크 패턴)을 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 2 소스 전달 채널 어레이(M22)의 일부를 예시적으로 보여주는 평면도이다. 제 2 소스 전달 채널 어레이(M22)는 제 2 패턴(MP2)(즉, 제 2 마스크 패턴)을 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 3 소스 전달 채널 어레이(M33)의 일부를 예시적으로 보여주는 평면도이다. 제 3 소스 전달 채널 어레이(M33)는 제 3 패턴(MP3)(즉, 제 3 마스크 패턴)을 가질 수 있다.
도 10의 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11)의 제 1 패턴(MP1)은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 유기 발광층 패턴, 녹색(G) 유기 발광층 패턴 및 청색(B) 유기 발광층 패턴 중에서 어느 하나, 예컨대, 적색(R) 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 것일 수 있다. 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11)의 제 1 패턴(MP1)은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 패턴을 갖는 제 1 승화성 물질막을 증착하기 위한 것일 수 있다.
도 11의 제 2 소스 전달 채널 어레이(M22)의 제 2 패턴(MP2)은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 유기 발광층 패턴, 녹색(G) 유기 발광층 패턴 및 청색(B) 유기 발광층 패턴 중에서 다른 하나, 예컨대, 녹색(G) 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 것일 수 있다. 제 2 소스 전달 채널 어레이(M22)의 제 2 패턴(MP2)은 유기 발광 소자(OLED)의 녹색(G) 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 패턴을 갖는 제 2 승화성 물질막을 증착하기 위한 것일 수 있다.
도 12의 제 3 소스 전달 채널 어레이(M33)의 제 3 패턴(MP3)은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 유기 발광층 패턴, 녹색(G) 유기 발광층 패턴 및 청색(B) 유기 발광층 패턴 중에서 또 다른 하나, 예컨대, 청색(B) 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 것일 수 있다. 제 3 소스 전달 채널 어레이(M33)의 제 3 패턴(MP3)은 유기 발광 소자(OLED)의 청색(B) 유기 발광층 패턴을 형성하기 위한 패턴을 갖는 제 3 승화성 물질막을 증착하기 위한 것일 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11')의 일부를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 13을 참조하면, 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11')는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 포함하는 제 1 패턴(MP1)을 구비할 수 있다. 제 1 패턴(MP1)은 도 10의 제 1 패턴(MP1)에 대응될 수 있다. 복수의 유효 패턴부(EP1)는 XY 평면 상에 이차원적으로 배열될 수 있다. 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11')는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 상호 연결하기 위한 연결구조체(CS1)를 더 포함할 수 있다. 연결구조체(CS1)는 복수의 유효 패턴부(EP1) 상에 Z축 방향으로 연장된 복수의 제 1 연결부(CS1a) 및 복수의 제 1 연결부(CS1a) 상에 이들을 연결하도록 배치된 제 2 연결부(CS1b)를 포함할 수 있다. 복수의 유효 패턴부(EP1)는 연결구조체(CS1)에 의해 상호 연결되어 지지될 수 있다.
각각의 제 1 연결부(CS1a)는 각각의 유효 패턴부(EP1)의 중앙부나 그와 인접한 영역 상에 배치될 수 있고, 유효 패턴부(EP1)에 비하여 상당히 가는 라인 구조를 가질 수 있다. 제 2 연결부(CS1b)는 복수의 유효 패턴부(EP1)와 소정 거리 이상 이격될 수 있고, 유효 패턴부(EP1)에 비하여 상당히 가는 라인 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제 1 연결부(CS1a) 및 제 2 연결부(CS1b)를 포함하는 연결구조체(CS1)는 쉐도우 또는 마스킹 효과 없이, 소스 물질의 확산을 통해 제 1 연결부(CS1a) 및 제 2 연결부(CS1b) 하지에도 승화성 물질막의 패턴 증착이 실질적으로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 증착되는 승화성 물질막의 패턴은 제 1 패턴(MP1)에 의해 결정될 수 있다.
도 10 내지 도 12에서 설명한 소스 전달 채널 어레이(M11, M22, M33)는 도 13을 참조하여 설명한 바와 같은 연결구조체(CS1)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그러나, 연결구조체(CS1)의 구성은 예시적인 것이고, 이는 다양하게 변화될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M12)의 일부를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 14를 참조하면, 제 1 소스 전달 채널 어레이(M12)는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 포함하는 제 1 패턴(MP1)을 구비할 수 있다. 제 1 패턴(MP1)은 도 10의 제 1 패턴(MP1)에 대응될 수 있다. 복수의 유효 패턴부(EP1)는 XY 평면 상에 이차원적으로 배열될 수 있다. 제 1 소스 전달 채널 어레이(M12)는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 상호 연결하기 위한 연결 리브(connecting rib)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결 리브는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 X축 방향으로 연결하는 제 1 연결 리브(CR1a) 및 복수의 유효 패턴부(EP1)를 Y축 방향으로 연결하는 제 2 연결 리브(CR2a)를 포함할 수 있다. 복수의 제 1 연결 리브(CR1a) 및 복수의 제 2 연결 리브(CR2a)가 배치될 수 있다. 제 1 연결 리브(CR1a)는 유효 패턴부(EP1)의 Y축 방향에 따른 양단의 상부(ex, 측면의 상부 또는 상면부)에서 X축 방향으로 연장될 수 있다. 제 2 연결 리브(CR2a)는 유효 패턴부(EP1)의 X축 방향에 따른 양단의 상부(ex, 측면의 상부 또는 상면부)에서 Y축 방향으로 연장될 수 있다. 복수의 유효 패턴부(EP1)는 제 1 연결 리브(CR1a) 및 제 2 연결 리브(CR2a)에 의해 상호 연결되어 지지될 수 있다. 승화성 물질막의 패턴 증착 시, 소스 물질은 연결 리브들(CR1a, CR2a) 사이의 공간을 통해서 그 아래로 제공될 수 있다. 제 1 연결 리브(CR1a) 및 제 2 연결 리브(CR2a)는 유효 패턴부(EP1)에 비하여 상당히 가는 라인 구조를 가질 수 있고, 유효 패턴부(EP1)의 하단부에서 이격되어 있기 때문에, 승화성 물질막의 패턴 증착에 실질적으로 영향을 주지 않을 수 있다. 증착되는 승화성 물질막의 패턴은 제 1 패턴(MP1)에 의해 결정될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M13)의 일부를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 15를 참조하면, 제 1 소스 전달 채널 어레이(M13)는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 포함하는 제 1 패턴(MP1)을 구비할 수 있다. 제 1 패턴(MP1)은 도 10의 제 1 패턴(MP1)에 대응될 수 있다. 복수의 유효 패턴부(EP1)는 XY 평면 상에 이차원적으로 배열될 수 있다. 제 1 소스 전달 채널 어레이(M12)는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 상호 연결하기 위한 연결 리브(connecting rib)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결 리브는 복수의 유효 패턴부(EP1)를 X축 방향으로 연결하는 제 1 연결 리브(CR1b) 및 복수의 유효 패턴부(EP1)를 Y축 방향으로 연결하는 제 2 연결 리브(CR2b)를 포함할 수 있다. 복수의 제 1 연결 리브(CR1b) 및 복수의 제 2 연결 리브(CR2b)가 배치될 수 있다. 제 1 연결 리브(CR1b)는 유효 패턴부(EP1)의 Y축 방향에 따른 중앙부의 상부(ex, 측면의 상부 또는 상면부)에서 X축 방향으로 연장될 수 있다. 제 2 연결 리브(CR2b)는 유효 패턴부(EP1)의 X축 방향에 따른 중앙부의 상부(ex, 측면의 상부 또는 상면부)에서 Y축 방향으로 연장될 수 있다. 복수의 유효 패턴부(EP1)는 제 1 연결 리브(CR1b) 및 제 2 연결 리브(CR2b)에 의해 상호 연결되어 지지될 수 있다. 승화성 물질막의 패턴 증착 시, 소스 물질은 연결 리브들(CR1b, CR2b) 사이의 공간을 통해서 그 아래로 제공될 수 있다. 제 1 연결 리브(CR1b) 및 제 2 연결 리브(CR2b)는 유효 패턴부(EP1)에 비하여 상당히 가는 라인 구조를 가질 수 있고, 유효 패턴부(EP1)의 하단부에서 이격되어 있기 때문에, 승화성 물질막의 패턴 증착에 실질적으로 영향을 주지 않을 수 있다. 증착되는 승화성 물질막의 패턴은 제 1 패턴(MP1)에 의해 결정될 수 있다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치에 적용될 수 있는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M15)를 설명하기 위한 도면이다. 도 16a는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M15)의 상면부를 보여주는 사시도이고, 도 16b는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M15)의 하면부를 보여주는 사시도이고, 도 16c는 제 1 소스 전달 채널 어레이(M15)의 단면 구조를 보여주는 단면도이다.
도 16a 내지 도 16c를 참조하면, 제 1 소스 전달 채널 어레이(M15)는 그 상면측으로부터 아래쪽으로 리세스(recess)된 복수의 리세스 패턴부(RP15)를 포함할 수 있다. 복수의 리세스 패턴부(RP15)는 평탄층에 대한 엠보싱과 같은 성형 공정을 통해 달성될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 리세스 패턴부(RP15)는 승화성 물질층이 증착되지 않도록 기판을 마스킹(masking)하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 복수의 리세스 패턴부(RP15)의 하면은 상기 기판에 접촉될 수 있다. 복수의 리세스 패턴부(RP15)를 제외한 나머지 영역은 복수의 리세스 패턴부(RP15)에 의해 상기 기판으로부터 이격될 수 있다. 제 1 소스 전달 채널 어레이(M15)는 복수의 리세스 패턴부(RP15) 주위의 영역(즉, 리세스 되지 않은 상기 나머지 영역)에 형성된 복수의 관통홀(h15)을 포함할 수 있다. 승화성 물질막의 패턴 증착 시, 소스 물질은 복수의 관통홀(h15)을 통해서 그 아래로 제공될 수 있고, 결과적으로, 복수의 리세스 패턴부(RP15)가 없는 기판 영역에 승화성 물질막이 형성될 수 있다.
도 14, 도 15 및 도 16a 내지 도 16c를 참조하여 설명한 제 1 소스 전달 채널 어레이의 구체적인 구조 및 구성은 예시적인 것이고, 이는 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 도 14, 도 15 및 도 16a 내지 도 16c를 참조하여 설명한 제 1 소스 전달 채널 어레이의 구조는 제 2 소스 전달 채널 어레이 및 제 3 소스 전달 채널 어레이에도 유사하게 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 박막 증착 장치는 다양한 전자 소자의 제조에 적용될 수 있다. 일례로, 본 발명의 실시예들에 따른 박막 증착 장치를 이용해서 기판 상에 승화성 물질막(패턴화된 승화성 물질막)을 형성한 후, 상기 승화성 물질막을 마스크층으로 이용해서 유기 발광 소자(OLED)의 유기 발광층 패턴을 형성할 수 있고, 최종적으로, 유기 발광 소자(OLED)를 제조할 수 있다.
도 17a 내지 도 17j는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 적용하여 유기 발광 소자(OLED)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 17a를 참조하면, 소정의 기판부(100)가 마련될 수 있다. 기판부(100)는 유기 발광 소자(OLED)의 형성을 위한 기판 및 상기 기판의 상면 상에 구비된 소정의 하부 구조체를 포함할 수 있다.
도 17b를 참조하면, 기판부(100) 상에 복수의 제 1 픽셀 영역에 대응하는 복수의 제 1 개구 영역(H10)을 갖는 제 1 승화성 물질층(210)을 형성할 수 있다. 제 1 승화성 물질층(210)을 형성함에 있어서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 박막 증착 장치를 사용할 수 있다. 특히, 제 1 승화성 물질층(210)의 형성을 위해, 도 10에서 설명한 바와 같은 제 1 소스 전달 채널 어레이(M11)를 이용할 수 있다. 이러한 제 1 승화성 물질층(210)을 형성하는 방법은 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법, 즉, 증발원(소스) 위쪽에 FMM과 기판을 배치한 상태에서 증착을 수행하는 기존 방식과는 전혀 다를 수 있다.
제 1 승화성 물질층(210)은 도 1 등을 참조하여 설명한 상기 소스 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 승화성 물질층(210)은 1 atm의 기압에서 약 60∼210℃ 범위의 녹는점을 갖는 물질(즉, 승화성 물질)을 포함할 수 있다. 녹는점 210 ℃를 초과하는 경우, 승화성이 충분하지 않아, 제 1 승화성 물질층(210) 상에 후술할 증착 타겟 물질막이 형성될 수도 있고, 녹는점이 60 ℃ 미만인 경우, 유기 박막의 형성 중에 녹아 유기 박막이 형성될 픽셀 패턴으로 침범하여 증착 타겟 물질막이 명확하게 정의되는 것을 방해하거나, 증착 타겟 물질막의 형성이 완료되기 전에 소멸되는 문제점이 있다.
일 실시예에서, 제 1 승화성 물질층(210)은 나프탈렌(Naphthalene), 안트라센(Anthracene), 9-메틸안트라센(9-Methylanthracene), 2-메틸안트라센(2-Methylanthracene), 9,10-디메틸안트라센(9,10-Dimethylanthracene), 페난트렌(Phenanthrene), 및 3-메틸페난트렌(3-Methylphenanthrene) 중 적어도 하나의 승화성 물질을 포함할 수 있다. 이들 실시예는 예시적이며, 나프탈렌 또는 안트라센의 다른 이성질체 및 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수도 있다.
제 1 승화성 물질층(210)은, 예를 들어, 약 1nm ∼ 10㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 두께 범위를 만족할 때, 제 1 승화성 물질층(210)을 이용한 박막 형성 과정이 보다 용이하게 진행될 수 있다. 제 1 승화성 물질층(210)의 두께가 약 1 nm 이하로 너무 얇은 경우, 제 1 승화성 물질층(210)이 너무 빨리 제거되어 마스크로서의 역할을 온전히 수행하지 못할 수 있다. 또한, 제 1 승화성 물질층(210)의 두께가 약 10 ㎛ 이상으로 너무 두꺼울 경우, 제 1 승화성 물질층(210)의 제거에 긴 시간이 요구되기 때문에 공정의 효율성이 떨어질 수 있다. 따라서, 제 1 승화성 물질층(210)은 약 1nm ∼ 10㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 다양한 공정 조건에 따라서, 제 1 승화성 물질층(210)의 적정 두께나 사용 가능한 두께 범위는 달라질 수 있다.
도 17c를 참조하면, 제 1 승화성 물질층(210)을 제 1 마스크층으로 이용해서 기판부(100)의 상기 복수의 제 1 픽셀 영역에 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 복수의 제 1 픽셀 영역에 대응하는 복수의 제 1 개구 영역(H10)에 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)을 형성할 수 있다. 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)은 제 1 승화성 물질층(210)에 의해 정의된 형상을 가질 수 있다. 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)을 형성하는 동안에 제 1 승화성 물질층(210)의 적어도 일부가 승화될 수 있다.
패턴화된 제 1 유기 물질층(310)은, 예를 들어, PVD 방법을 이용해서 형성할 수 있다. 상기 PVD 방법은, 예를 들어, 증발(evaporation) 법일 수 있다. 이때, 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)은 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법과는 다른 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판부(100)가 아래쪽에 배치되고 소스 물질의 공급부가 기판부(100) 위쪽에 배치된 상태에서, 증발된 소스 물질[즉, 제 1 유기 물질층(310)의 증착을 위한 소스 물질]을 상기 공급부를 통해 기판부(100)의 상면으로 공급함으로써, 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)을 형성할 수 있다. 이때, 기판부(100) 상에 구비된 제 1 승화성 물질층(210)이 마스크층의 역할을 할 수 있고, 제 1 승화성 물질층(210)에 의해 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 형태/패턴이 한정될 수 있다. 이러한 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 형성 방법은 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법, 즉, 증발원(소스) 위쪽에 FMM과 기판을 배치한 상태에서 증착을 수행하는 기존 방식과는 전혀 다를 수 있다.
패턴화된 제 1 유기 물질층(310)을 형성하는 동안에 제 1 승화성 물질층(210)의 적어도 일부가 승화될 수 있다. 제 1 승화성 물질층(210)의 상면부에서 증기가 발생하여 나옴에 따라, 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 증착을 위한 소스 물질이 제 1 승화성 물질층(210) 상에는 증착되지 않을 수 있다. 또한, 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 증착을 위한 소스 물질이 제 1 승화성 물질층(210) 상에 일부 부착되더라도, 부착된 소스 물질은 제 1 승화성 물질층(210)의 승화 과정에서 탈착되어 제거될 수 있다. 따라서, 제 1 승화성 물질층(210)에는 박막 증착이 이루어지지 않을 수 있고, 제 1 승화성 물질층(210)이 형성되지 않은 기판부(100) 영역에만 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)이 선택적으로 증착될 수 있다.
패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 형성시, 기판부(100)의 온도는 약 10∼90 ℃ 또는 약 10∼50 ℃ 정도로 조절될 수 있다. 이 경우, 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 증착이 보다 용이하게 이루어질 수 있고, 또한, 제 1 승화성 물질층(210)의 승화도 용이하게 진행될 수 있다. 기판부(100)의 온도를 조절함으로써, 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)의 증착 속도 및 제 1 승화성 물질층(210)의 승화 속도를 제어할 수 있다. 경우에 따라서는, 기판부(100)의 온도를 시간에 따라 변화시킬 수도 있다. 또한, 경우에 따라, 기판부(100)의 온도는 상온 수준에서 유지될 수도 있다.
패턴화된 제 1 유기 물질층(310)은 제 1 유기 발광층일 수 있다. 상기 제 1 유기 발광층은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 발광층, 녹색(G) 발광층 및 청색(B) 발광층 중에서 어느 하나일 수 있다. 일례로, 상기 제 1 유기 발광층은 적색 발광층일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 유기 발광층의 물질로는 일반적인 유기 발광 소자(OLED)의 적색 발광층에서 사용되는 유기 물질이 모두 적용될 수 있다.
제 1 승화성 물질층(210) 전체가 승화에 의해 제거될 수 있다. 도 17d는 도 17c에서 제 1 승화성 물질층(210) 전체가 제거된 상태를 보여준다. 도 17d에 도시된 바와 같이, 기판부(100) 상에 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)이 형성될 수 있다.
도 17e를 참조하면, 기판부(100) 상에 제 2 승화성 물질층(220)을 형성할 수 있다. 제 2 승화성 물질층(220)을 형성함에 있어서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 박막 증착 장치를 사용할 수 있다. 특히, 제 2 승화성 물질층(220)의 형성을 위해, 도 11에서 설명한 바와 같은 제 2 소스 전달 채널 어레이(M22)를 이용할 수 있다. 제 2 승화성 물질층(220)은 패턴화된 제 1 유기 물질층(도 17d의 310)을 커버하도록 형성될 수 있다. 또한, 제 2 승화성 물질층(220)은 복수의 제 2 픽셀 영역에 대응하는 복수의 제 2 개구 영역(H20)을 가질 수 있다. 제 2 승화성 물질층(220)의 물질, 두께, 형성 방법 등은 도 17b에서 제 1 승화성 물질층(210)에 대하여 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 제 2 승화성 물질층(220)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 17f를 참조하면, 제 2 승화성 물질층(220)을 제 2 마스크층으로 이용해서 기판부(100)의 상기 복수의 제 2 픽셀 영역에 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 복수의 제 2 픽셀 영역에 대응하는 복수의 제 2 개구 영역(H20)에 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)을 형성할 수 있다. 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)은 제 2 승화성 물질층(220)에 의해 정의된 형상을 가질 수 있다. 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)을 형성하는 동안에 제 2 승화성 물질층(220)의 적어도 일부가 승화될 수 있다. 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)의 형성 방법 등은 도 17c의 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)에 대하여 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.
패턴화된 제 2 유기 물질층(320)은 제 2 유기 발광층일 수 있다. 상기 제 2 유기 발광층은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 발광층, 녹색(G) 발광층 및 청색(B) 발광층 중에서 어느 하나일 수 있다. 일례로, 상기 제 2 유기 발광층은 녹색 발광층일 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 유기 발광층의 물질로는 일반적인 유기 발광 소자(OLED)의 녹색 발광층에서 사용되는 유기 물질이 모두 적용될 수 있다.
제 2 승화성 물질층(220) 전체가 승화에 의해 제거될 수 있다. 도 17g는 도 17f에서 제 2 승화성 물질층(220) 전체가 제거된 상태를 보여준다. 도 17g에 도시된 바와 같이, 기판부(100) 상에 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)이 형성될 수 있다. 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)은 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)과 인접하게 배치될 수 있다.
도 17h를 참조하면, 기판부(100) 상에 제 3 승화성 물질층(230)을 형성할 수 있다. 제 3 승화성 물질층(230)을 형성함에 있어서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 박막 증착 장치를 사용할 수 있다. 특히, 제 3 승화성 물질층(230)의 형성을 위해, 도 12에서 설명한 바와 같은 제 3 소스 전달 채널 어레이(M33)를 이용할 수 있다. 제 3 승화성 물질층(230)은 패턴화된 제 1 유기 물질층(도 17g의 310) 및 제 2 유기 물질층(도 17g의 320)을 커버하도록 형성될 수 있다. 또한, 제 3 승화성 물질층(230)은 복수의 제 3 픽셀 영역에 대응하는 복수의 제 3 개구 영역(H30)을 가질 수 있다. 제 3 승화성 물질층(230)의 물질, 두께, 형성 방법 등은 도 17b에서 제 1 승화성 물질층(210)에 대하여 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.
도 17i를 참조하면, 제 3 승화성 물질층(230)을 제 3 마스크층으로 이용해서 기판부(100)의 상기 복수의 제 3 픽셀 영역에 패턴화된 제 3 유기 물질층(330)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 복수의 제 3 픽셀 영역에 대응하는 복수의 제 3 개구 영역(H30)에 패턴화된 제 3 유기 물질층(330)을 형성할 수 있다. 패턴화된 제 3 유기 물질층(330)은 제 3 승화성 물질층(230)에 의해 정의된 형상을 가질 수 있다. 패턴화된 제 3 유기 물질층(330)을 형성하는 동안에 제 3 승화성 물질층(230)의 적어도 일부가 승화될 수 있다. 패턴화된 제 3 유기 물질층(330)의 형성 방법 등은 도 17c의 패턴화된 제 1 유기 물질층(310)에 대하여 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.
패턴화된 제 3 유기 물질층(330)은 제 3 유기 발광층일 수 있다. 상기 제 3 유기 발광층은 유기 발광 소자(OLED)의 적색(R) 발광층, 녹색(G) 발광층 및 청색(B) 발광층 중에서 어느 하나일 수 있다. 일례로, 상기 제 3 유기 발광층은 청색 발광층일 수 있다. 이 경우, 상기 제 3 유기 발광층의 물질로는 일반적인 유기 발광 소자(OLED)의 청색 발광층에서 사용되는 유기 물질이 모두 적용될 수 있다.
제 3 승화성 물질층(230) 전체가 승화에 의해 제거될 수 있다. 도 17j는 도 17i에서 제 3 승화성 물질층(230) 전체가 제거된 상태를 보여준다. 도 17j에 도시된 바와 같이, 기판부(100) 상에 패턴화된 제 3 유기 물질층(330)이 형성될 수 있다. 패턴화된 제 3 유기 물질층(320)은 패턴화된 제 1 유기 물질층(310) 및 패턴화된 제 2 유기 물질층(320)과 인접하게 배치될 수 있다. 제 1 내지 제 3 유기 물질층(310, 320, 330)은 하나의 '발광층'을 구성한다고 할 수 있다.
이후, 도시하지는 않았지만, 제 1 내지 제 3 유기 물질층(310, 320, 330) 상에 소정의 유기막 및 전극을 포함하는 상부 구조체를 더 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 FMM을 사용한 진공 증착법이 아닌 승화성 물질을 이용한 새로운 방법으로 패턴화된 제 1 내지 제 3 유기 물질층(310, 320, 330)을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 기존의 FMM을 사용한 박막 형성 방법의 다양한 문제점과 한계를 극복할 수 있고, 우수한 성능 및 고해상도를 갖는 유기 발광 소자(OLED)를 용이하게 제조할 수 있다.
도 18a 내지 도 18e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 적용하여 유기 발광 소자(OLED)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 18a를 참조하면, 소정의 기판(101) 상에 제 1 전극 부재(111)를 형성할 수 있다. 기판(101)은 유리 기판과 같은 투명 기판일 수 있다. 유리 이외에 투명 폴리머 등 다른 물질도 기판(101)의 물질로 적용될 수 있다. 제 1 전극 부재(111)는 복수의 제 1 전극 요소(11)를 포함할 수 있다. 복수의 제 1 전극 요소(11)는, 예컨대, 제 1 방향으로 연장되면서 나란히 배치될 수 있다. 복수의 제 1 전극 요소(11)는 복수의 픽셀 영역(P1, P2, P3)에 각각 대응하도록 배치될 수 있다.
다음, 제 1 전극 부재(111) 상에 정공 주입층(121) 및 정공 수송층(131)을 차례로 형성할 수 있다. 정공 주입층(121) 및 정공 수송층(131)은 복수의 픽셀 영역(P1, P2, P3)을 덮도록 전체적으로 형성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 경우에 따라서는, 복수의 제 1 전극 요소(11) 사이의 공간에 절연 물질이 충진될 수도 있다. 또는, 정공 주입층(121)의 일부가 복수의 제 1 전극 요소(11) 사이의 공간을 충진하도록 구비될 수 있다.
제 1 픽셀 영역(P1)은 적색 픽셀 영역일 수 있고, 제 2 픽셀 영역(P2)은 녹색 픽셀 영역일 수 있고, 제 3 픽셀 영역(P3)은 청색 픽셀 영역일 수 있다. 이하의 설명은 제 1 픽셀 영역(P1)이 적색 픽셀 영역이고, 제 2 픽셀 영역(P2)이 녹색 픽셀 영역이고, 제 3 픽셀 영역(P3)이 청색 픽셀 영역인 경우를 기준으로 한다. 그러나, 제 1 내지 제 3 픽셀 영역(P1, P2, P3)이 나타내는 컬러는 달라질 수 있다.
도 18b를 참조하면, 정공 수송층(131) 상에 제 1 픽셀 영역(P1)에 대응하여 배치된 제 1 유기 발광층(311)을 형성할 수 있다. 제 1 유기 발광층(311)을 형성하는 방법은 도 17b 내지 도 17d를 참조하여 설명한 제 1 유기 물질층(310)의 형성 방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 제 1 유기 발광층(311)은 제 1 승화성 물질층(미도시)을 마스크층으로 이용해서 형성될 수 있다. 제 1 유기 발광층(311)은 도 17d의 제 1 유기 물질층(310)에 대응될 수 있다.
도 18c를 참조하면, 정공 수송층(131) 상에 제 2 픽셀 영역(P2)에 대응하여 배치된 제 2 유기 발광층(321)을 형성할 수 있다. 제 2 유기 발광층(321)을 형성하는 방법은 도 17e 내지 도 17g를 참조하여 설명한 제 2 유기 물질층(320)의 형성 방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 제 2 유기 발광층(321)은 제 2 승화성 물질층(미도시)을 마스크층으로 이용해서 형성될 수 있다. 제 2 유기 발광층(321)은 도 17g의 제 2 유기 물질층(320)에 대응될 수 있다.
도 18d를 참조하면, 정공 수송층(131) 상에 제 3 픽셀 영역(P3)에 대응하여 배치된 제 3 유기 발광층(331)을 형성할 수 있다. 제 3 유기 발광층(331)을 형성하는 방법은 도 17h 내지 도 17j를 참조하여 설명한 제 3 유기 물질층(330)의 형성 방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 제 3 유기 발광층(331)은 제 3 승화성 물질층(미도시)을 마스크층으로 이용해서 형성될 수 있다. 제 3 유기 발광층(331)은 도 17j의 제 3 유기 물질층(330)에 대응될 수 있다. 제 1 내지 제 3 유기 발광층(311, 321, 331)을 합쳐서 하나의 발광층(301)이라고 지칭할 수 있다.
도 18e를 참조하면, 발광층(301) 상에 전자 수송층(411) 및 전자 주입층(421)을 차례로 형성할 수 있다. 전자 수송층(411) 및 전자 주입층(421)은 복수의 픽셀 영역(P1, P2, P3)을 덮도록 전체적으로 형성될 수 있다.
다음, 전자 주입층(421) 상에 제 2 전극 부재(431)를 형성할 수 있다. 제 2 전극 부재(431)는 복수의 제 2 전극 요소(21)를 포함할 수 있다. 여기서는, 편의상, 복수의 제 2 전극 요소(21)가 복수의 제 1 전극 요소(11)와 동일한 방향으로 연장된 형태로 도시하였지만, 복수의 제 2 전극 요소(21)는 복수의 제 1 전극 요소(11)와 다른 방향, 즉, 제 2 방향으로 연장된 구조를 가질 수 있다. 복수의 제 2 전극 요소(21)는 복수의 제 1 전극 요소(11)와 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
도 18e의 소자 구조에서 제 1 픽셀 영역(P1)에 대응하는 부분은 '제 1 픽셀부'라고 할 수 있고, 제 2 픽셀 영역(P2)에 대응하는 부분은 '제 2 픽셀부'라고 할 수 있으며, 제 3 픽셀 영역(P3)에 대응하는 부분은 '제 3 픽셀부'라고 할 수 있다.
도 17a 내지 도 17j 및 도 18a 내지 도 18e를 참조하여 설명한 유기 발광 소자(OLED)의 제조 방법은 예시적인 것에 불과하고, 경우에 따라, 이는 다양하게 변형될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 FMM(fine metal mask)을 사용한 진공 증착법의 다양한 문제점과 한계를 극복할 수 있는 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 구현할 수 있다. 실시예에 따른 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 사용하면, 기판이나 마스크가 처지는 등의 문제 없이 패턴화된 승화성 물질막을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용하면, 가스 주입 헤드로부터 소스 전달 채널 어레이를 통해 기판으로 전달되는 기상의 소스 물질의 직진성이 확보될 수 있기 때문에, 기존 메탈 마스크(MM)에서와 같은 쉐도잉(shadowing) 문제가 발생하지 않을 수 있고, 미세 패턴의 구현이 용이해질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기한 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 이용해서 다양한 전자 소자를 용이하게 제조할 수 있다. 특히, 상기한 박막 증착 기술 및 박막 증착 장치를 이용하면, 우수한 성능 및 고해상도를 갖는 유기 발광 소자(OLED)를 보다 용이하게 제조할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 18e를 참조하여 설명한 실시예에 따른 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치와 이를 이용한 승화성 물질막의 형성 방법 및 이를 적용한 소자 제조 방법이, 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 치환, 변경 및 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적인 예로, 소스 전달 채널 어레이의 패턴/구조는 다양하게 변화될 수 있고, 승화성 물질막을 마스크층으로 이용해서 형성 가능한 전자 소자의 종류도 다양하게 변화될 수 있다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
Claims (16)
- 승화성 물질막의 형성을 위한 소스 물질이 담겨지는 것으로, 상기 소스 물질을 승화시켜 기상의 소스 물질을 발생시키는 소스 컨테이너;상기 소스 컨테이너로부터 전달된 상기 기상의 소스 물질을 상기 승화성 물질막의 형성을 위해 주어진 영역으로 공급하기 위한 가스 주입 헤드;상기 가스 주입 헤드에 대향 배치된 것으로, 그 상면에 안착된 기판을 지지하는 서셉터(susceptor); 및상기 가스 주입 헤드와 상기 서셉터에 안착된 상기 기판 사이에 배치되는 것으로, 상기 기판에 형성되는 상기 승화성 물질막의 패턴을 정의하기 위한 개구 패턴을 갖는 소스 전달 채널 어레이를 포함하는, 승화성 물질막을 형성하기 위한 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 컨테이너에서 상기 소스 물질을 승화시키기 위해 상기 소스 물질의 온도를 30 ℃ ∼150 ℃ 범위로 조절하는 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 컨테이너에 담겨지는 상기 소스 물질은 1 atm의 기압에서 60∼210℃ 범위의 녹는점을 갖는 물질을 포함하는 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 컨테이너는 상기 소스 물질로서 나프탈렌(Naphthalene), 안트라센(Anthracene), 9-메틸안트라센(9-Methylanthracene), 2-메틸안트라센(2-Methylanthracene), 9,10-디메틸안트라센(9,10-Dimethylanthracene), 페난트렌(Phenanthrene), 3-메틸페난트렌(3-Methylphenanthrene) 중 적어도 하나를 포함하는 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스 주입 헤드의 하단부 또는 그와 인접한 영역에 상기 소스 전달 채널 어레이를 고정하기 위한 고정 부재가 더 구비되고,상기 고정 부재를 이용해서 상기 소스 전달 채널 어레이를 상기 가스 주입 헤드의 하단부에 탈부착 가능하도록 구성된 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 전달 채널 어레이를 지지하기 위한 채널 어레이 지지 부재가 더 구비되고,상기 채널 어레이 지지 부재는 상기 소스 전달 채널 어레이의 메인 영역에 대응하는 개구 영역을 갖고, 상기 소스 전달 채널 어레이의 상기 메인 영역 주변의 가장자리 영역을 지지하도록 구성되며,상기 채널 어레이 지지 부재와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격 또는 상기 채널 어레이 지지 부재 상에 배치된 상기 소스 전달 채널 어레이와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격을 조절 가능하도록 구성된 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 박막 증착 장치는 상기 소스 전달 채널 어레이를 지지하면서 그 위치를 이동시킬 수 있는 채널 어레이 전환 유닛을 포함하고,상기 채널 어레이 전환 유닛은 모터부; 상기 모터부에 연결된 회동축; 및 상기 회동축에 연결되어 상기 회동축과 함께 회동되는 채널 어레이 지지 플레이트를 포함하며,상기 채널 어레이 지지 플레이트는 제 1 채널 어레이 안착부 및 제 2 채널 어레이 안착부를 구비하고, 상기 소스 전달 채널 어레이는 상기 제 1 채널 어레이 안착부에 안착되는 제 1 소스 전달 채널 어레이 및 상기 제 2 채널 어레이 안착부에 안착되는 제 2 소스 전달 채널 어레이를 포함하며,상기 회동축의 회동에 의해 상기 가스 주입 헤드와 상기 기판 사이에 상기 제 1 채널 어레이 안착부가 배치되거나 상기 제 2 채널 어레이 안착부가 배치될 수 있도록 구성된 박막 증착 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 채널 어레이 지지 플레이트는 증착 챔버 내에 배치되고,상기 증착 챔버는 메인 챔버부 및 이로부터 연장된 보조 챔버부를 포함하고,상기 메인 챔버부 내에 상기 가스 주입 헤드와 상기 서셉터가 배치되고,상기 채널 어레이 지지 플레이트의 상기 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부 중 어느 하나는 상기 메인 챔버부 내에 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 채널 어레이 안착부 중 다른 하나는 상기 보조 챔버부 내에 배치되며,상기 보조 챔버부에 채널 어레이 교체를 위해 열고 닫을 수 있는 개폐부가 구비된 박막 증착 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 채널 어레이 지지 플레이트와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격 또는 상기 채널 어레이 지지 플레이트 상에 배치된 상기 소스 전달 채널 어레이와 상기 가스 주입 헤드 사이의 간격을 조절 가능하도록 구성된 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스 주입 헤드에 대해 상기 서셉터의 높이 조절이 가능하도록 구성된 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기상의 소스 물질이 상기 기판의 표면에 도달하기 전에 기상에서 응축되지 않고 상기 기판의 표면에 도달하여 응축되도록, 상기 기상의 소스 물질 및 상기 기판의 온도를 제어하도록 구성된 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 컨테이너로부터 발생되어 상기 가스 주입 헤드를 통해 상기 기판으로 이송되는 상기 기상의 소스 물질의 온도를 낮춰주기 위한 온도 저감 수단을 더 포함하는 박막 증착 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 온도 저감 수단은 상기 가스 주입 헤드 내에 냉각 가스를 공급하기 위한 냉각 가스 공급부를 포함하고, 상기 냉각 가스는 상기 기상의 소스 물질과 혼합되는 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 서셉터의 온도는 10 ℃ ∼ 90 ℃ 범위로 조절되는 박막 증착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 소스 전달 채널 어레이는 유기 발광 소자(OLED)의 픽셀 영역에 대응하는 패턴을 갖는 박막 증착 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 소스 전달 채널 어레이는 제 1 소스 전달 채널 어레이, 제 2 소스 전달 채널 어레이 및 제 3 소스 전달 채널 어레이를 포함하고,상기 제 1 소스 전달 채널 어레이는 상기 유기 발광 소자(OLED)의 제 1 픽셀 영역에 대응하는 제 1 패턴을 갖고,상기 제 2 소스 전달 채널 어레이는 상기 유기 발광 소자(OLED)의 제 2 픽셀 영역에 대응하는 제 2 패턴을 갖고,상기 제 3 소스 전달 채널 어레이는 상기 유기 발광 소자(OLED)의 제 3 픽셀 영역에 대응하는 제 3 패턴을 갖는 박막 증착 장치.
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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