KR100741092B1 - 박막 증착용 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판 상에 증착 물질이 균일하게 증착되도록 하는 구조를 가진 박막용 증착 마스크를 제공하는 데 목적이 있으며, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 프레임과; 프레임에 고정된 것으로, 기판에 패턴을 형성시키기 위한 개구부가 형성된 마스크 시트와; 프레임에 결합된 것으로, 마스크 시트 상에 로딩된 기판을 고정하는 적어도 하나의 고정부재를 구비하는 박막 증착용 마스크를 제공한다.

Description

박막 증착용 마스크{Mask for thin film evaporation}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크가 적용될 수 있는 박막 증착 장치의 일예를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크와, 이에 안착되는 기판을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 기판 및 이에 로딩된 기판을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도로서, 박막 증착용 마스크에 구비된 클램프부가 제1위치에 위치한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 변형예로서, 박막 증착용 마스크에 구비된 클램프부가 제2위치에 위치한 상태를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 증착원 100: 기판
200: 박막 증착용 마스크 210: 프레임
211: 수용홈 212: 돌기부
220: 마스크 시트 225: 개구부
230: 고정부재 231: 힌지부
232: 클램프부 240: 위치조절부재
본 발명은 박막 증착용 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 증착이 균일하게 이루어질 수 있도록 구조가 개선된 박막 증착용 마스크에 관한 것이다.
최근에는 평판표시장치를 전자종이(Electronic Sheet), 암밴드(Arm Band), 지갑, 노트북 컴퓨터 등의 휴대성 제품에 채용하고자 하는 요구에 따라, 유연성(flexibility)을 가진 평판표시장치의 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 전자종이, 암밴드, 지갑, 노트북 컴퓨터 등과 같이 휴대성 제품에 탑재되는 평판표시장치는 사용자의 움직임에 순응하여 휘어질 수 있도록 유연성을 가져야 하기 때문에, 기판 및 상기 기판상에 형성되는 평판표시소자 등이 모두 유연성을 구비해야 한다.
이런 유연성을 구비한 평판표시장치는 유기 전계 발광 표시장치(OLED), 액정표시장치(LCD), 전계 방출 표시장치(FED) 등이 해당될 수 있으며, 특히 유기 전계 발광 표시장치가 가장 유연한 기판을 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 플렉시블 기판으로는 각종 플라스틱, 메탈 호일 또는 박형화한 글라스 기판이 사용될 수 있다.
한편, 기판을 표시장치로 제조하기 위해서는, 상기 기판 상에 증착 물질을 증착하는 증착 공정을 거치게 된다. 예를 들어, 유기 EL 소자를 제작함에 있어서, 기판 상에 홀 수송층, 전자 수송층 및 유기 발광층 등 여러 박막층들을 형성하여야 하는 데, 이러한 박막층들은 통상 진공 증착법에 의해 형성된다.
상기 진공 증착법은 일반적으로 증착 챔버 내에 기판을 장착한 다음, 증착 물질을 담은 증착 포트를 가열하여 그 내부의 유기재료를 증발시킴으로써 박막을 제작하는 방법이다.
이러한 박막층을 증착하기 위해서는, 각각의 패턴에 맞추어 형성된 마스크가 필요로 한다. 상기 마스크는 기판과 증착 포트 사이에 배치되어서 상기 증착 포트로부터 증발된 증착 재료를 패턴화시켜서 상기 기판에 증착시키는 기능을 하는데, 마스크 프레임과, 상기 마스크 프레임에 용접되며 소정의 패턴으로 형성된 개구부를 구비한 마스크 시트를 구비한다. 상기 마스크는 편평하게 형성된다.
그런데, 상기 증착 공정을 거치는 동안, 증착 재료가 기판에 증착되면서 기판은 고온이 된다. 이 경우, 플렉시블 기판은 온도에 민감한 소재로 제작되며, 따라서 기판이 증착에 의하여 고온이 되면, 플렉시블 기판이 마스크로부터 들뜨거나 휘는 현상이 일어난다. 이러한 현상이 일어나게 되면 증착에 의하여 기판 상에 형성되는 박막의 균일성이 떨어지게 된다.
상기 기판의 들뜸 현상이나 휨 현상을 방지하기 위해서, 기판을 양면 테이프 등의 접착제를 사용하여 지지체에 접착시킨 후에 증착 공정을 행하는 방법을 채택할 수 있다. 그러나, 이 경우 상기 접착제는 고온시에 접착력을 유지하기 어려우며, 상기 접착제로부터 유출되는 유기물질로 인하여 증착 장비가 오염된다는 문제점이 있다.
본 발명은, 증착시에 플렉시블(flexible) 기판에서 변형이 일어는 것을 방지 하는 구조를 가진 박막용 증착 마스크를 제공하는 데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 박막 증착용 마스크는: 프레임과; 상기 프레임에 고정된 것으로, 기판에 패턴을 형성시키기 위한 개구부가 형성된 마스크 시트와; 상기 프레임에 결합된 것으로, 상기 마스크 시트 상에 로딩된 기판을 고정하는 적어도 하나의 고정부재를 구비한다.
이 경우, 상기 고정부재는, 시소운동을 하며 상기 마스크 시트 상에 로딩된 기판의 상면에 밀착되는 위치인 제1위치 및 상기 로딩된 기판의 외측에 위치되는 제2위치에 위치할 수 있는 클램프부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 기판은 플렉시블 기판인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크가 적용될 수 있는 박막 증착 장치 중 하나의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면 상기 박막 증착 장치는 내부가 진공으로 유지되는 증착 챔버(1)를 구비한다. 이 증착 챔버(1) 내부로 박막 증착될 기판(100)이 이송된다.
증착 챔버(1)의 하부에는 적어도 하나 이상의 증착 수단이 설치되는데, 이 증착 수단은 증착 물질을 수납하는 증착원(10)과, 이 증착원(10)을 가열하는 가열 수단(미도시)을 포함한다.
상기 증착원(10)과 대응되는 측에 박막 증착용 마스크(200)가 설치되고, 그 상부에 기판(100)이 장착된다. 그리고 상기 기판(100) 상부에는 박막 증착용 마스크(200)를 기판(100)에 밀착시키기 위한 마그네트 유니트(20)가 배치된다. 따라서 상기 마그네트 유니트(20)를 구동시켜 상기 마스크(200)가 기판(100)에 밀착되도록 한다. 이 상태에서 상기 증착원(10)의 작동으로 이에 장착된 증착 물질이 기화되어 기판(100)에 증착되게 된다.
한편, 상기 박막 증착용 마스크(200)는 소정 패턴의 개구부가 형성되어서, 상기 개구부가 형성된 위치에서는 증착 물질이 기판 상에 증착되고, 개구부가 형성되지 않은 위치에서는 상기 기판 상에 증착되지 않도록 함으로써, 상기 기판 상에 소정의 패턴을 가지고 증착 물질이 증착되도록 한다. 물론 본 발명에 적용되는 박막 증착 장치는 이에 한정되지 않으며, 기판에 증착 물질을 증착시키는 장치로서 상기 증착원(10)과 기판(100) 사이에 박막 증착용 마스크(200)가 배치되는 경우라면 본 발명에 적용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크(200)를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 각 구성요소를 결합한 상태를 도시한 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착용 마스크(200)는 마스크 시트(220)와, 상기 마스크 시트가 용접 등으로 고정된 프레임(210)과, 고정부재(230)를 구비한다.
마스크 시트(220)는 개구부(225)를 구비한다. 상기 개구부(225)는 상기 기판 (100)에 대응되도록 배치되며, 증착 물질이 이를 통과하여 기판(100) 상에 상기 개구부(225) 패턴에 대응되어 증착되도록 형성된다.
프레임(210)은 상기 마스크 시트(220)의 개구부(225)가 증착원(10; 도 1참조) 및 로딩된 기판(100) 사이에 위치하는데, 증착 물질이 이를 통과할 수 있도록 중공부(215)가 형성될 수 있다. 여기서 기판(100)이 마스크 시트(220)에 로딩된다는 것은, 기판(100)이 상기 마스크(200)에 안착되어서 증측 작업이 행할 수 있는 위치에 있다는 것을 의미한다.
고정부재(230)는 상기 프레임(210)에 결합된 것으로, 상기 마스크(200) 상부에 로딩된 기판(100)을 고정할 수 있다. 따라서 상기 기판(100)이 프레임(210)에 고정된 채로 증착 공정을 거치게 됨으로써, 마스크(200) 상에 로딩된 기판이 증착시의 고온에 의하여 휨이 발생하거나, 마스크로부터 들떠는 변형 현상을 방지할 수 있다. 이로 인하여 증착 물질이 기판(100)에 균일하게 증착될 수 있게 된다.
이 경우, 상기 기판(100)은 플렉시블 기판인 것이 바람직한데, 상기 플렉시블 기판이 특히 고온에 민감하여, 증착 온도가 높음으로 인하여 휨이나 들뜸 등의 변형이 발생할 위험이 크기 때문이다. 여기서, 플렉시블 기판으로서는 각종 플라스틱, 메탈 호일 또는 박형화한 글라스 기판이 사용될 수 있다.
상기 고정부재(230)는 클램프부(232)를 더 구비할 수 있다. 이 클램프부(232)는 시소운동을 하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 로딩된 기판(100)의 상면에 밀착되는 위치인 제1위치, 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 로딩된 기판의 외측에 위치되는 제2위치에 위치할 수 있다. 따라서 증착 공정을 위하여 기판 (100)이 상기 마스크(200)에 로딩된 경우에는 클램프부(232)가 기판(100) 상면과 밀착되어 기판(100)이 마스크(200)에 밀착되도록 하고, 증착 공정 외에는 클램프부(232)가 마그네트 유니트(20)와 기판(100) 사이에 위치하지 않도록 기판(100)과 충분히 이격되도록 하여서, 원활한 진공 증착 작업이 행해지도록 할 수 있고, 상기 증착 공정 후의 공정을 원활히 진행하도록 할 수 있다.
이 경우 상기 클램프부(232)는 기판을 외측으로 힘을 가하며 밀착되는 것이 바람직하며, 이로써 플렉시블한 기판에 충분한 인장력을 가함으로써 편평성을 넓힐 수 있다.
다시 도 2 및 도 3으로 되돌아가서, 상기 고정부재(230)는 프레임(210)에 힌지 결합될 수 있고, 이에 따라서 고정부재(230)의 클램프부(232)가 일정 각도로 회전하도록 할 수 있다. 즉, 고정부재(230)가, 상기 프레임(210)에 힌지 결합되는 힌지부(231)를 구비하며, 이에 따라서 클램프부(232)가 상기 힌지부(231)의 힌지축을 중심으로 일정 각도로 회전하여, 상기 프레임(210)에 로딩된 기판(100)을 밀착하도록 할 수 있다.
상기 힌지 결합의 하나의 예를 들면, 상기 프레임(210)의 상기 힌지부(231)에 대응되는 위치에 힌지부 수용홈(211) 및 상기 힌지부 수용홈(211)의 양 내측면으로부터 돌출된 돌기부(212)가 형성되고, 상기 힌지부(231)는 그 양측에 상기 돌기부(212)들이 각각 회전 가능하도록 삽입되는 삽입홀(231h)들이 형성될 수 있다. 따라서, 고정부재(230)는 돌기부(212)를 힌지축으로 하여 회전할 수 있게 된다.
이 경우, 상기 돌기부(212)와 삽입홀(231h) 사이에는, 상기 클램프부(232)가 상기 프레임(210)에 로딩된 기판(100)의 상면에 밀착되는 위치인 제1위치 및 상기 기판(100)의 외측에 위치인 제2위치에 위치할 수 있도록 조절하는 위치조절부재(240)가 개재될 수 있다. 이 위치조절부재(240)로는 판 스프링이나 코일 스프링일과 같이 탄성부재일 수 있으며, 상기 위치조절부재(240)에 제1위치 방향으로 소정 이상의 힘이 가해지는 경우 고정부재(230)가 회전하여 클램프부(232)가 제1위치에 위치하도록 한다. 또한, 상기 위치조절부재(240)에 상기 힘이 없어지거나, 제2위치 방향으로 소정 이상의 힘이 가해지는 경우 고정부재(230)가 회전하여 클램프부(232)가 제2위치에 위치하도록 한다. 한편 상기 위치조절부재(240)는 이에 한정되는 것이 아니라 상기 힌지부(231)가 소정의 각도로만 회전되도록 하는 것이라면 본 발명에 포함되며, 예를 들어 위치조절부재가 상기 삽입홀(231h)에 설치된 돌기부 등의 회전 스토프일 수도 있다.
한편, 상기 고정부재(230)는 상기 클램프부(232)가 자동적으로 제1위치 및 제2위치로 이동되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 기판(100)이 상기 마스크(200) 상에 로딩된 경우 자동적으로 클램프부(232)가 상기 로딩된 기판(100)과 밀착되고, 이 경우 외에는 클램프부(232)가 자동적으로 이동하여 기판과 충분한 이격 거리를 가지며 상기 프레임 외부에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 적어도 클램프부(232)에 별도의 스프링 구조가 장착되어 기판을 고정시키도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면 기구적으로 기판(100)을 고정할 수 있음으로써 증착 장치 에 오염이 발생하지 않게 된다. 이와 더불어 기판(100)을 마스크로부터 분리 및 고정이 간단하게 되어서, 종래의 지지체와 접착 테이프를 분리시키는 공정이 생략될 수 있음으로써, 전체 표시소자 제작 공정이 신속하게 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 플렉시블 기판의 증착 균일도가 우수하게 되고, 증착 장치의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 고정된 것으로, 기판에 패턴을 형성시키기 위한 개구부가 형성된 마스크 시트; 및
    상기 프레임에 결합된 적어도 하나의 고정부재를 구비하고,
    상기 고정부재는 상기 마스크 시트 상에 로딩된 기판의 상면에 밀착하여 상기 기판을 고정할 수 있는 박막 증착용 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재는, 시소운동을 하며, 적어도 상기 마스크 시트 상에 로딩된 기판의 상면에 밀착되는 제1위치 및 상기 로딩된 기판의 외측인 제2위치에 위치할 수 있는 클램프부를 더 구비하는 박막 증착용 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재는:
    상기 프레임에 힌지 결합되는 힌지부; 및
    상기 힌지부의 힌지축을 중심으로 일정 각도로 회전하여, 상기 마스크 시트 상에 로딩된 기판을 밀착하는 클램프부를 구비하는 박막 증착용 마스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임의 상기 힌지부에 대응되는 위치에는, 힌지부 수용홈 및 상기 힌지부 수용홈의 양 내측면으로부터 돌출된 돌기부가 형성되고,
    상기 힌지부는 그 양측에 상기 돌기부들이 각각 삽입되는 삽입홀들이 형성되는 박막 증착용 마스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부와 삽입홀 사이에는, 상기 클램프부가 적어도 상기 마스크 시트상에 로딩된 기판의 상면에 밀착되는 제1위치 및 상기 로딩된 기판의 외측인 제2위치에 위치할 수 있도록 조절하는 위치조절부재가 배치되는 박막 증착용 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 프레임의 외곽을 따라서 복수로 배치된 박막 증착용 마스크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기판은 플렉시블 기판인 박막 증착용 마스크.
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