KR100658710B1 - 유기 발광 소자의 수직 증착 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 및 쉐도우 마스크의 수직 이송 정렬 및 수직 이동형 선형 증착원을 통하여, 대면적 기판의 자중에 의한 정적 처짐 현상을 억제하고 쉐도우 마스크의 스탭 커버리지를 향상시키기 위한 것으로서, 게이트 도어로 연결되는 공정 챔버(1); 이 공정 챔버에 평행한 수직 상태로 내장되어, 쉐도우 마스크 및 기판을 각각 장착하는 쉐도우 마스크 트레이(3) 및 기판 트레이(4), 이 쉐도우 마스크 트레이 및 기판 트레이를 각각 평행한 상태로 직선 이동시키는 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단(A) 및 기판 트레이 운반 수단(B), 이 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단 및 기판 트레이 운반 수단에 의하여 이동되는 쉐도우 마스크 및 기판을 각각 정렬하는 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C), 이 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단에 의하여 정렬된 쉐도우 마스크와 기판을 상호 합착시키도록 쉐도우 마스크 트레이와 기판 트레이를 상호 대향 방향으로 이동시키는 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7) 및 기판 트레이 홀더(9); 및 이 쉐도우 마스크 트레이 홀더 및 기판 트레이 홀더에 의하여 상호 합착된 쉐도우 마스크/기판의 쉐도우 마스크 측에서 수직 승강 작동되면서 성막 공정을 진행하는 증착원(11)으로 구성되어 있다.

증착원, 수직, 선형 증착원, 유기발광소자

Description

유기 발광 소자의 수직 증착 방법 및 그 장치{VERTICAL DEPOSITION METHOD OF ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE ELEMENT AND APPARATUS THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 수직 증착 방법의 순서도.

도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 수직 증착 장치의 정면도.

도 3은 도 2의 우측면도.

도 4는 본 발명의 증착 장치가 구비된 공정 챔버의 배치 평면도.

도 5는 도 2의 증착 장치에서 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단 및 쉐도우 마스크 트레이 홀더의 좌측면도.

도 6은 도 5의 우측면도.

도 7은 도 2의 증착 장치에서 기판 트레이 운반 수단 및 기판 트레이 홀더의 우측면도.

도 8은 도 7의 좌측면도.

도 9는 본 발명의 증착 장치로 기판과 쉐도우 마스크의 이송/정렬 및 합착 공정 후, 성막 공정의 작동 상태 정면도.

도 10은 도 2의 A-A선에 따른 단면도.

도 11은 도 10의 B-B선에 따른 단면도.

본 발명은 유기 발광 소자의 수직 증착 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 및 쉐도우 마스크의 수직 이송 정렬 및 수직 이동형 선형 증착원을 적용하는 유기 발광 소자의 수직 증착 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기 발광 소자에서 유기물을 성막하는 방식은 상향식 회전 성막 방식, 상향 증착 방식, 하향 증착 방식, 및 수직형 증착 방식 등 다양하게 시도되고 있다.

상향식 회전 성막 방식은 크누센(Knusden) 또는 이퓨전(Effusion) 형태의 증착원에 기판을 회전시키면서 성막한다. 그러나 이 상향식 회전 성막 방식은 기판을 회전시키기 대문에 대면적 기판에 적용하기 어렵다.

상향 증착 방식은 기판을 수평 이송시키고 이퓨전 방식의 선형 증착원을 기판의 아래에서 이동시키면서 성막하거나, 기판을 수평 이송시키며 노즐을 통한 분사 방식의 선형 증착원을 기판의 아래에 배치하여 성막하거나, 크누센 또는 이퓨전 형태의 증착원(점 증착원)을 기판의 아래에 배치하고 증착원을 평면상에서 이동하면서 성막한다. 이 상향 증착 방식은 기판 및 쉐도우 마스크의 정적 처짐 현상으로 인하여 정밀 패턴의 증착을 어렵게 한다. 특히, 점 증착원 이동 방식은 대면적의 기판에서 성막의 균일도 확보가 어렵다.

하향 증착 방식은 기판을 수평으로 이송시키면서 증착원의 선형 또는 평면 노즐을 통하여 유기물을 하향 분사하여 성막한다. 이 하향 증착 방식은 증착 재료 의 높은 증착 효율을 가짐에도 불구하고, 쉐도우 마스크를 승온시키고, 성막 면을 미세 입자에 직접 노출시킬 가능성을 가지고 있다.

수직형 증착 방식은 이퓨전 방식 또는 노즐 방식의 수직형 선형 증착원을 고정시키고 기판을 수직으로 세워 이송하면서 성막한다. 이 수직형 증착 방식은 기판을 이동시키면서 성막하므로 설비의 길이를 기판의 길이보다 50% 이상 증대시킨다. 또 이 수직형 증착 방식은 현재 수준에서 쉐도우 마스크를 이용한 정밀 패터닝 개념을 적용하고 있지 않다.

이와 같이 대면적의 유기 발광 소자를 제작함에 있어서, 기판 위에 양극용 금속층, 홀수송층, 발광층, 전자수송층, 음극용 금속층 및 보호층을 순차적으로 형성시키는 데 적용되는 진공 증착 방법 및 장치에는 몇 가지 사항이 요구되고 있다.

즉, 대면적 기판의 이송 및 정밀 패터닝을 위한 정밀 얼라인먼트가 용이해야 하고, 성막층의 스탭 커버리지가 확보되어야 하며, 증착원의 열 영향으로 인한 쉐도우 마스크 내 패턴의 열변형이 최소화되어야 한다. 또한, 기판의 대형화로 인하여 설비가 커지므로 공간활용 차원에서 설비의 크기를 최소화할 수 있어야 한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기판 및 쉐도우 마스크의 수직 이송 정렬 및 수직 이동형 선형 증착원을 통하여, 대면적 기판의 자중에 의한 정적 처짐 현상을 억제하고 쉐도우 마스크의 스탭 커버리지를 향상시키며 공정 챔버의 길이를 줄이고 파티클에 의한 불량을 방지하며 유기 재료의 소모를 줄이는 유기 발광 소자의 수직 증착 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 쉐도우 마스크를 냉각시켜 쉐도우 마스크 내 패턴의 열변형을 억제하는 유기 발광 소자의 수직 증착 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 유기 발광 소자의 수직 증착 방법은, 쉐도우 마스크를 수직 상태로 이송하여 로딩하는 쉐도우 마스크 로딩 공정;

기판을 수직 상태로 이송하여 로딩하는 기판 로딩 공정;

상기 기판 및 쉐도우 마스크를 수직 상태로 정렬하여 합착하는 정렬/합착 공정;

상기 정렬/합착된 쉐도우 마스크/기판의 쉐도우 마스크 측에서 수직 이동형 선형 증착원을 수직 방향으로 이동시키면서 성막하는 성막 공정;

상기 성막된 쉐도우 마스크/기판을 서로 탈착하는 탈착 공정;

상기 탈착된 기판을 다음 공정 챔버로 이송하는 기판 이송 공정; 및

다음 기판과 탈착된 상기 쉐도우 마스크를 상기 정렬/합착 공정으로 리턴시키도록 다음 기판을 수직 상태로 이송하여 로딩하는 다음 기판 로딩 공정을 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 유기 발광 소자의 수직 증착 장치는, 게이트 도어로 연결되는 공정 챔버;

상기 공정 챔버에 평행한 수직 상태로 내장되어, 쉐도우 마스크 및 기판을 각각 장착하는 쉐도우 마스크 트레이 및 기판 트레이;

상기 쉐도우 마스크 트레이 및 기판 트레이를 각각 평행한 상태로 직선 이동시키는 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단 및 기판 트레이 운반 수단;

상기 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단 및 기판 트레이 운반 수단에 의하여 이동되는 쉐도우 마스크 및 기판을 각각 정렬하는 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단;

상기 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단에 의하여 정렬된 쉐도우 마스크와 기판을 상호 합착시키도록 쉐도우 마스크 트레이와 기판 트레이를 상호 대향 방향으로 이동시키는 쉐도우 마스크 트레이 홀더 및 기판 트레이 홀더; 및

상기 쉐도우 마스크 트레이 홀더 및 기판 트레이 홀더에 의하여 상호 합착된 쉐도우 마스크/기판의 쉐도우 마스크 측에서 수직 승강 작동되면서 성막 공정을 진행하는 증착원을 포함하고 있다.

상기 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단은, 상기 쉐도우 마스크 트레이의 하측에 구비되는 구동부;

상기 구동부에 의하여 진행되는 쉐도우 마스크 트레이의 자세를 안정시키고 쉐도우 마스크 트레이가 승강 가능하도록 쉐도우 마스크 트레이 상방 양측을 지지하는 상측 가이드; 및

상기 상측 가이드로 지지되어 공정 챔버 내에서 소정의 위치에 정지되는 쉐도우 마스크 트레이를 승강시키도록 쉐도우 마스크 트레이의 하측에 구비되는 승강부를 포함하고 있다.

상기 기판 트레이 운반 수단은, 상기 기판 트레이의 하측에 구비되는 구동 부;

상기 구동부에 의하여 진행되는 기판 트레이의 자세를 안정시키고 기판 트레이가 승강 가능하도록 기판 트레이 상방 양측을 지지하는 상측 가이드; 및

상기 상측 가이드로 지지되어 공정 챔버 내에서 소정의 위치에 정지되는 기판 트레이를 승강시키도록 기판 트레이의 하측에 구비되는 승강부를 포함하고 있다.

상기 기판 트레이 홀더는, 쉐도우 마스크/기판 합착 시 기판 측에서 쉐도우 마스크 측으로 자력을 제공하는 보조 합착 기구를 더 포함하고 있다.

상기 증착원은, 선형 도가니에 내장되어 열을 발생시키는 가열원;

상기 가열원의 열이 기판 및 쉐도우 마스크로 복사되는 것을 방지하기 위하여 가열원의 외곽에 구비되는 제1 방열/냉각부;

유기물 증발류를 기판 및 쉐도우 마스크 방향으로 전환시키는 유도로;

상기 유도로의 열이 쉐도우 마스크로 복사 전달되는 것을 방지하기 위하여 유도로의 외곽에 구비되는 제2 방열/냉각부;

상기 유도로의 선단에 구비되어 유기물 증발류를 기판에 균일하게 방사하는 노즐, 및

상기 구성을 수직 방향으로 승강시키면서 기판 전체를 성막하도록 제1 방열/냉각부에 구비되는 구동부를 포함하고 있다.

상기 증착원은, 성막 공정이 진행되지 않는 동안 증착원을 머물게 하여, 예정된 성막율을 유지시키는 증착원용 버퍼 챔버를 더 구비하고 있다.

상기 증착원용 버퍼 챔버는, 성막된 막 두께를 측정하여 기 지정된 성막 조건이 달성되도록 증착원을 조절하도록 막 두께 측정기를 내장하고 있다.

상기 증착원용 버퍼 챔버는, 유기물의 증발 정도를 관측하면서 증착원과 이동되며 공증착 시 개별 물질의 증착율 비율을 실시간으로 제어하는 이동식 증착율 측정기를 더 구비하고 있다.

상기 증착원용 버퍼 챔버는, 선형 도가니에서 나오는 전체 증발율이 성막 공정에 적합한 지의 여부를 판단 및 제어하기 위한 고정식 증착률 측정기를 더 구비하고 있다.

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 수직 증착 방법의 순서도로서, 유기 발광 소자의 기판 및 이 기판에 다층의 성막을 형성시키는 쉐도우 마스크를 수직으로 이송 및 정렬시켜 수직 이동형 선형 증착원을 통하여 성막 공정을 실현할 수 있도록 구성되어 있다.

이 수직 증착 방법은 쉐도우 마스크 로딩 공정(ST10)으로부터 시작된다. 이 공정(ST10)은 이 수직 증착 방법을 구현하는 장치의 공정 챔버에 쉐도우 마스크를 수직 상태로 이송하여 로딩한다. 이 때 쉐도우 마스크는 쉐도우 마스크 트레이에 장착된 상태로 로딩되는 것이 바람직하다.

이 쉐도우 마스크 로딩 공정(ST10)에 이어 기판 로딩 공정(ST20)이 진행된다. 이 기판 로딩 공정(ST20)은 쉐도우 마스크 로딩 공정(ST10)과 같이 기판을 수 직 상태로 이송하여 공정 챔버에 로딩한다. 이 때 기판은 기판 트레이에 장착된 상태로 로딩되는 것이 바람직하다. 이 쉐도우 마스크 로딩 공정(ST10)은 쉐도우 마스크를 교체할 때마다 진행된다.

또한, 상기 로딩 공정(ST10, ST20)에 의하여 로딩된 쉐도우 마스크와 기판은 상호 평행한 수직 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 로딩 공정(ST10, ST20)에서 쉐도우 마스크와 기판이 수직 상태로 유지되므로 자중에 의한 정적 처짐 현상이 방지된다.

상기와 같은 로딩 공정(ST10, ST20)에 이어 정렬/합착 공정(ST30)이 진행된다. 이 정렬/합착 공정(ST30)은 평행 상태를 유지하고 있는 기판 및 쉐도우 마스크를 각 트레이에 장착된 상태로 접근 이송하여 상호 수직 상태로 정렬하여 합착한다.

이 정렬/합착 공정(ST30)에 이어 성막 공정(ST40)이 진행된다. 이 성막 공정(ST40)은 정렬/합착된 쉐도우 마스크/기판의 쉐도우 마스크 측에서 수직 이동형 선형 증착원을 수직 방향으로 이동시키면서 기판을 성막한다. 이 선형 증착원에 의하여 쉐도우 마스크의 스탭 커버리지가 우수하게 된다.

이 성막 공정(ST40)에 이어 탈착 공정(ST50)이 진행된다. 이 탈착 공정(ST50)은 기판의 성막 완료 후, 성막된 쉐도우 마스크/기판을 서로 탈착한다. 이 때 기판과 쉐도우 마스크는 각 트레이에 장착된 상태로 탈착되는 것이 바람직하다.

이 탈착 공정(ST50)에 이어 기판 이송 공정(ST60)이 진행된다. 이 기판 이 송 공정(ST60)은 탈착된 기판을 다음 공정으로 진행시키기 위하여 다음 공정 챔버로 이송한다.

이 기판 이송 공정(ST60)에 이어 다음 기판 로딩 공정(ST70)이 진행된다. 이 다음 기판 로딩 공정(ST60)은 상기 기판 로딩 공정(ST60)과 같이 다음 기판을 수직 상태로 이송하여 로딩한다. 이렇게 로딩된 다음 기판은 탈착된 상기 쉐도우 마스크와 같이 상기 정렬/합착 공정(ST30)으로 진행된다.

상기 수직 증착 방법은 상기와 같은 공정들을 반복적으로 진행하면서 기판을 연속적으로 성막하게 된다.

상기와 같은 수직 증착 방법으로 기판에 다층막을 성막하는 수직 증착 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 공정 챔버(1), 쉐도우 마스크 트레이(3), 기판 트레이(5), 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단(A), 기판 트레이 운반 수단(B), 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C) 및 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7), 기판 트레이 홀더(9), 및 증착원(11)을 포함하고 있다.

상기 공정 챔버(1)는 본 발명의 수직 증착 방법의 각 공정이 진행되는 진공 상태를 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 이 공정 챔버(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 도어(13, 15)를 그 전, 후면에 구비하고 있다.

이 게이트 도어(13, 15)는 도 4에 도시된 바와 같이, 연속적으로 구비되는 공정 챔버(1)를 상호 직렬로 연결하여, 실제 유기 발광 소자를 제작할 때, 각 공정 챔버(1)에서 독립적인 공정을 진행하여 다층막을 성막할 수 있게 한다. 이 게이트 도어(13, 15)는 기판과 쉐도우 마스크를 별도로 이송시키도록 구성되어 있으며, 하나로 구성될 수도 있다.

이 공정 챔버(1)는 그 내측에 상기한 쉐도우 마스크 트레이(3)와 기판 트레이(5)를 내장하고 있다.

이 쉐도우 마스크 트레이(3)는 쉐도우 마스크를 공정 챔버(1) 내에서 수직 상태로 장착할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 기판 트레이(5)는 유기 발광 소자용 기판을 공정 챔버(1) 내에서 수직 상태로 장착할 수 있도록 구성되어 있다.

이 수직 증착 방법에서 기판 및 쉐도우 마스크는 각각 기판 트레이(5) 및 쉐도우 마스크 드레이(3)에 장착되어 지면으로부터 수직 상태로 이송된다.

상기 수직 증착 방법에서, 최초에는 쉐도우 마스크가 장착된 쉐도우 마스크 트레이(3)가 수직 상태로 공정 챔버(1)로 이송된다.

공정 중에는 기판이 장착된 기판 트레이(5)만 각 공정 챔버(1)를 거치면서 이송된다.

쉐도우 마스크는 다수의 기판을 이용한 수 차례의 공정이 진행된 후, 교체가 필요한 시점에서 공정 챔버(1)로부터 취출되어, 새로운 쉐도우 마스크로 교체된다.

이 때, 각 공정 챔버(1)의 쉐도우 마스크는 쉐도우 마스크 트레이(3)의 운반 수단(A)과 간섭되지 않도록 도피되어 있으므로, 교체 작업을 각 공정 챔버(1) 마다 독립적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 쉐도우 마스크 트레이(3) 및 기판 트레이(5)는 각각 쉐도우 마스크 트 레인 운반 수단(A) 및 기판 트레이 운반 수단(B)에 의하여 각각 평행한 상태로 직선 이동된다.

이 쉐도우 마스크 트레인 운반 수단(A) 및 기판 트레이 운반 수단(B)은 각 공정 챔버(1) 내에 별도로 구비되어 있다. 또한, 공정 챔버(1) 내에는 쉐도우 마스크와 기판을 정렬시키는 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C)과 상기한 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7) 및 기판 트레이 홀더(9)를 각각 구비하고 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단(A)은 구동부(17), 상측 가이드(19), 및 승강부(21)를 포함하고 있다.

구동부(17)는 쉐도우 마스크 트레이(3)의 하측에 롤 방식으로 구비되어, 쉐도우 마스크 트레이(3)의 물류 흐름을 담당하게 된다.

상측 가이드(19)는 쉐도우 마스크 트레이(3)의 상방 양측을 지지하도록 구비되어, 구동부(17)에 의하여 진행되는 쉐도우 마스크 트레이(3)의 자세를 안정시키고 쉐도우 마스크 트레이(3)의 승강이 가능하도록 안내 지지한다.

승강부(21)는 쉐도우 마스크 트레이(3)의 하측에 구비되어, 신축 또는 승강 작동으로 상측 가이드(19)에 의하여 지지되고 공정 챔버(1) 내에서 소정의 위치에 정지되는 쉐도우 마스크 트레이(3)를 승강시키게 된다.

이 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단(A)에 대응하여 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7)가 구비되어 있다. 이 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7)는 상기 승강부(21)에 의하여 상승된 쉐도우 마스크 트레이(3)를 구동부(17)와 간섭되지 않으면서 기판 측으로 이동시켜 쉐도우 마스크와 기판을 합착시킬 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7)에는 돌기(7a)가 구비되어 있고, 쉐도우 마스크 트레이(3)에는 상기 돌기(7a)가 삽입되는 대향 측에 삽입 홀(3a)이 구비되어 있다.

이 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7)에는 공정 중에 쉐도우 마스크의 승온을 억제하기 위한 냉각 라인(미도시)이 구비되는 것이 바람직하다. 이 냉각 라인은 진공 환경인 공정 챔버(1) 내에서 증착원(11)으로부터 전달되는 복사열이 쉐도우 마스크의 온도를 상승시키고 이 승온에 의하여 쉐도우 마스크 상의 패턴 형상 및 위치가 변화되는 것을 방지한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기판 트레이 운반 수단(B)은 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단(A)과 같이 구동부(23), 상측 가이드(25), 및 승강부(27)를 포함하고 있다.

구동부(23)는 기판 트레이(5)의 하측에 롤 방식으로 구비되어, 기판 트레이(5)의 물류 흐름을 담당하게 된다.

상측 가이드(25)는 기판 트레이(5)의 상방 양측을 지지하도록 구비되어, 구동부(23)에 의하여 진행되는 기판 트레이(5)의 자세를 안정시키고 기판 트레이(5)의 승강이 가능하도록 안내 지지한다.

승강부(27)는 기판 트레이(5)의 하측에 구비되어, 신축 또는 승강 작동으로 상측 가이드(25)에 의하여 지지되고 공정 챔버(1) 내에서 소정의 위치에 정지되는 기판 트레이(5)를 승강시키게 된다. 이 승강 작동에 의하여 기판 트레이(5)는 기판 트레이 홀더(9) 및 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C)에 부착된다.

이 기판 트레이 운반 수단(B)에 대응하여 구비되는 기판 트레이 홀더(9)는 승강부(27)의 승강 작동 시 상기 상측 가이드(25)가 일체로 승강되므로 기판 트레이(5)와 간섭되지 않도록 구성되어 있다.

즉, 기판 트레이 홀더(9)에는 돌기(9a)가 구비되어 있고, 기판 트레이(5)에는 상기 돌기(9a)가 삽입되는 대향 측에 삽입 홀(5a)이 구비되어 있다.

이 기판 트레이 홀더(9)는 보조 합착 기구(29)를 더 구비할 수 있다. 이 보조 합착 기구(29)는 기판 트레이 홀더(9)로 쉐도우 마스크/기판을 합착할 때 자력을 이용할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단(A) 및 기판 트레이 운반 수단(B)에 의하여 이송되는 쉐도우 마스크와 기판은 상기한 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C)에 의하여 각각 정렬된다.

즉, 승강부(27)에 의하여 기판 트레이(5)가 상승되면, 기판 트레이 홀더(9) 및 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C)은 쉐도우 마스크 트레이(3)를 향하여 전진 작동된다.

기판 트레이(5)가 기판 트레이 홀더(9)에 부착되면, 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C)이 작동되어 쉐도우 마스크와 기판을 정렬시킨다.

이 쉐도우 마스크와 기판의 정렬 공정은 몇 단계로 진행된다. 먼저, 쉐도우 마스크 트레이(3)와 기판 트레이(5)를 합착하거나 소정의 간격으로 유지한 상태에서, 광학 현미경 카메라를 이용하여 쉐도우 마스크와 기판 상에 존재하는 정렬용 표시가 정 위치에서 상호 벗어나 있는 정도를 측정한다. 이렇게 측정된 정보를 이 용하여 기판의 움직임을 계산한다. 이렇게 계산된 운동량 만큼 기판 트레이 홀더(9)를 운동시킨다. 이어서 기판 트레이(5)와 쉐도우 마스크 트레이(3)를 합착 또는 소정의 간격에 오도록 하여 정렬 마크가 벗어나 있는 정도를 재측정한다. 이렇게 재측정된 정도가 정렬 마크의 위치 차이가 지정된 범위 내에 들어 올 때까지 반복한다.

상기와 같은 정렬 공정에 의하여 쉐도우 마스크와 기판의 정렬 작업이 완료되면, 쉐도우 마스크와 기판은 합착된다. 또한 기판과 쉐도우 마스크는 그 재질에 따라 보조 합착 기구(29)에 의하여 합착 보조될 수 있다.

쉐도우 마스크/기판 정렬 수단(C)에 의하여 정렬된 쉐도우 마스크와 기판은 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7) 및 기판 트레이 홀더(9)로 합착 및 이송되어 증착원(11)에 의하여 성막 공정으로 진행된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 증착원(11)은 정렬/합착 완료 후, 쉐도우 마스크 측에서 수직 방향으로 승강 작동되면서 성막 공정을 진행하게 된다.

이 증착원(11)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 가열원(31), 제1, 2 방열/냉각부(33, 35), 유도로(37), 노즐(39) 및 구동부(41)로 구성되어 있다.

가열원(31)은 선형 도가니에 내장되어 유기물 증발류를 발생기키는 열을 발생시킬 수 있도록 구성되고, 증착원(11)의 승강 작동 시 쉐도우 마스크의 폭 방향의 전 범위를 커버할 수 있는 크기의 폭으로 이루어지는 것이 바람직하다.

제1 방열/냉각부(33)는 가열원(31)의 외곽에 구비되어, 상기 가열원(31)의 열이 기판 및 쉐도우 마스크로 복사되는 것을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.

유도로(37)는 가열원(31)에 의하여 발생된 유기물 증발류(42)를 기판 및 쉐도우 마스크 방향으로 전환시킬 수 있도록 구성되어 있다.

제2 방열/냉각부(35)는 유도로(37)의 외곽에 구비되어, 유도로(37)의 열이 쉐도우 마스크로 복사 전달되는 것을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.

노즐(39)은 유도로(37)의 선단에 구비되어, 유기물 증발류(42)를 쉐도우 마스크를 통하여 기판에 균일하게 방사할 수 있도록 구성되어 있다.

구동부(41)는 제1 방열/냉각부(33) 측에 구비되어, 증착원(11)을 수직 방향으로 승강시키면서 기판 전체를 성막할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 증착원(11)은 증착원용 버퍼 챔버(11a)를 더 구비하고 있다. 이 증착원용 버퍼 챔버(11a)는 성막 공정이 진행되지 않는 동안 증착원을 머물게 하여, 예정된 성막율을 유지시킬 수 있게 한다.

또한, 예정된 성막율을 유지하기 위하여 증착원(11) 및 증착원용 버퍼 챔버(11a)는 막 두께 측정기(43, 45)를 더 구비하고 있다. 이 막 두께 측정기(43, 45)는 성막된 막 두께를 측정함으로서, 기 지정된 성막 조건이 달성되도록 증착원을 조절할 수 있게 한다.

상기 막 두께 측정기(43)는 이동 식 증착률 측정기로서, 증착원(11)에 구비되어 유기물의 증발 정도를 관측하면서 증착원(11)과 같이 이동되면서 공증착 시 개별 물질의 증착율 비율을 실시간으로 제어할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 막 두께 측정기(45)는 고정식 증착률 측정기로서, 증착원용 버퍼 챔버(11a)에 구비되어 선형 도가니의 가열원(31)에서 나오는 전체 증발율이 성막 공정에 적합한 지의 여부를 판단 및 제어할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 수직 방향으로 작동되는 증착원(11)에서는 기판에 성막되는 정도를 조절하기 위하여 증착원의 가열원(31)의 발열량을 조절하여 유기물 증발류의 양을 제어하는 방법이 가능하고, 동일한 증발류의 양에 대하여 증착원(11)의 이송 속도를 조절하여 단위 시간에 기판이 증착원(11)에 노출되는 시간 조절을 통하여 성막율을 조절하는 방법도 가능하다.

한편, 상기 증착원(11)은 수직 선형 뿐만 아니라 상기와 같은 작용 효과를 가질 수 있도록 형성되는 다수의 점증착원으로 대치될 수도 있다.

또한, 상기 증착원(11)은 지면에 대하여 수직 방향으로 승강 작동되는 것은 물론이고, 수평 방향으로 왕복 작동될 수 있다. 즉 이 증착원(11)은 기판에 유기믈 증발류을 성막할 수 있도록 왕복 운동할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

쉐도우 마스크 및 기판의 정렬 작업 완료 후, 상기와 같이 구성되어 증착원용 버퍼 챔버(11a)에 도피되어 있던 증착원(11)은 상하 방향으로 승강 작동되면서 유기물 증발류를 기판에 성막하게 된다.

성막 시, 증착원(11)과 기판 간의 거리는 증착원(11)에서 쉐도우 마스크로 복사되는 열의 영향을 고려할 수 있는 소정의 수준으로 유지되는 것이 바람직하다.

증착원(11)은 상, 하부에 개별 증착원을 구비하는 경우, 하나의 공정 챔버(1)에서 다층막 구조를 형성할 수 있게 한다. 상, 하부 개별 증착원(11, 11)은 공시에 구동되지 않는 것이 바람직하다. 이 상, 하부 개별 증착원(11, 11)은 같은 물질을 투입하여 보조의 증착원으로 사용하거나, 서로 다른 물질을 투입하여 다층막 구조를 형성하기 위한 용도로 사용되는 것이 바람직하다.

성막 공정 완료 후, 기판 및 쉐도우 마스크는 기판 트레이(5) 및 쉐도우 마스크 트레이(3)에 의하여 서로 탈착된다.

쉐도우 마스크는 쉐도우 마스크 트레이(3)에 장착된 상태로 쉐도우 마스크 트레이 홀더(7)에 장착되어 초기 도피 상태로 이동된다.

기판은 기판 트레이(5)에 장착되어 다음 공정을 위한 다음 공정 챔버(1)로 이송된다.

이와 같이 본 발명은 기판 및 쉐도우 마스크의 수직 이송 정렬 및 수직 이동형 선형 증착원을 통하여, 대면적 기판의 자중에 의한 정적 처짐 현상을 억제하고 쉐도우 마스크의 스탭 커버리지를 향상시키며 공정 챔버의 길이를 줄이고 파티클에 의한 불량을 방지하며 유기 재료의 소모를 줄이고, 쉐도우 마스크를 냉각시키므로 쉐도우 마스크 내 패턴의 열변형을 억제할 수 있다.

Claims (10)

1. 쉐도우 마스크를 수직 상태로 이송하여 로딩하는 쉐도우 마스크 로딩 공정;

   기판을 수직 상태로 이송하여 로딩하는 기판 로딩 공정;

   상기 기판 및 쉐도우 마스크를 수직 상태로 정렬하여 합착하는 정렬/합착 공정;

   상기 정렬/합착된 쉐도우 마스크/기판의 쉐도우 마스크 측에서 수직 이동형 선형 증착원을 수직 방향으로 이동시키면서 성막하는 성막 공정;

   상기 성막된 쉐도우 마스크/기판을 서로 탈착하는 탈착 공정;

   상기 탈착된 기판을 다음 공정 챔버로 이송하는 기판 이송 공정; 및

   다음 기판과 탈착된 상기 쉐도우 마스크를 상기 정렬/합착 공정으로 리턴시키도록 다음 기판을 수직 상태로 이송하여 로딩하는 다음 기판 로딩 공정을 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 방법.
2. 게이트 도어로 연결되는 공정 챔버;

   상기 공정 챔버에 평행한 수직 상태로 내장되어, 쉐도우 마스크 및 기판을 각각 장착하는 쉐도우 마스크 트레이 및 기판 트레이;

   상기 쉐도우 마스크 트레이 및 기판 트레이를 각각 평행한 상태로 직선 이동시키는 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단 및 기판 트레이 운반 수단;

   상기 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단 및 기판 트레이 운반 수단에 의하여 이동되는 쉐도우 마스크 및 기판을 각각 정렬하는 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단;

   상기 쉐도우 마스크/기판 정렬 수단에 의하여 정렬된 쉐도우 마스크와 기판을 상호 합착시키도록 쉐도우 마스크 트레이와 기판 트레이를 상호 대향 방향으로 이동시키는 쉐도우 마스크 트레이 홀더 및 기판 트레이 홀더; 및

   상기 쉐도우 마스크 트레이 홀더 및 기판 트레이 홀더에 의하여 상호 합착된 쉐도우 마스크/기판의 쉐도우 마스크 측에서 수직 승강 작동되면서 성막 공정을 진행하는 증착원을 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 쉐도우 마스크 트레이 운반 수단은, 상기 쉐도우 마스크 트레이의 하측에 구비되는 구동부;

   상기 구동부에 의하여 진행되는 쉐도우 마스크 트레이의 자세를 안정시키고 쉐도우 마스크 트레이가 승강 가능하도록 쉐도우 마스크 트레이 상방 양측을 지지하는 상측 가이드; 및

   상기 상측 가이드로 지지되어 공정 챔버 내에서 소정의 위치에 정지되는 쉐도우 마스크 트레이를 승강시키도록 쉐도우 마스크 트레이의 하측에 구비되는 승강부를 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 기판 트레이 운반 수단은, 상기 기판 트레이의 하측에 구비되는 구동 부;

   상기 구동부에 의하여 진행되는 기판 트레이의 자세를 안정시키고 기판 트레이가 승강 가능하도록 기판 트레이 상방 양측을 지지하는 상측 가이드; 및

   상기 상측 가이드로 지지되어 공정 챔버 내에서 소정의 위치에 정지되는 기판 트레이를 승강시키도록 기판 트레이의 하측에 구비되는 승강부를 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 기판 트레이 홀더는, 쉐도우 마스크/기판 합착 시 기판 측에서 쉐도우 마스크 측으로 자력을 제공하는 보조 합착 기구를 더 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 증착원은,

   선형 도가니에 내장되어 열을 발생시키는 가열원;

   상기 가열원의 열이 기판 및 쉐도우 마스크로 복사되는 것을 방지하기 위하여 가열원의 외곽에 구비되는 제1 방열/냉각부;

   유기물 증발류를 기판 및 쉐도우 마스크 방향으로 전환시키는 유도로;

   상기 유도로의 열이 쉐도우 마스크로 복사 전달되는 것을 방지하기 위하여 유도로의 외곽에 구비되는 제2 방열/냉각부; 및

   상기 유도로의 선단에 구비되어 유기물 증발류를 기판에 균일하게 방사하는 노즐을 포함하고,

   상기 증착원을 수직 방향으로 승강시키면서 기판 전체를 성막하도록 상기 제1 방열/냉각부에 구비되는 구동부를 더욱 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
7. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 증착원은, 성막 공정이 진행되지 않는 동안 증착원을 머물게 하여, 예정된 성막율을 유지시키는 증착원용 버퍼 챔버를 더 구비하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 증착원 및 상기 증착원용 버퍼 챔버는,

   각각 성막된 막 두께를 측정하여 기 지정된 성막 조건이 달성되도록 증착원을 조절하는 막 두께 측정기를 내장하고 있는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 막 두께 측정기는,

   상기 증착원에 구비되며, 유기물의 증발 정도를 관측하면서 상기 증착원과 이동되며 공증착 시 개별 물질의 증착율 비율을 실시간으로 제어하는 이동식 증착율 측정기인 것을 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 막 두께 측정기는,

    상기 증착원용 버퍼 챔버 내에 구비되며, 선형 도가니에서 나오는 전체 증발율이 성막 공정에 적합한 지의 여부를 판단 및 제어하기 위한 고정식 증착률 측정기인 것을 포함하는 유기 발광 소자의 수직 증착 장치.

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