KR100846589B1 - 기판 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

불투명한 기판을 마스크에 용이하게 정렬할 수 있도록, 본 발명은 기판의 얼라인 홀 주변에 레이저빔을 조사하여, 상기 기판에 레이저빔이 조사된 부분의 반사율을 변화시켜, 상기 기판과 마스크의 정렬상태를 확인할 수 있는 기판 정렬 방법을 제공한다.

Description

기판 정렬 방법{Method of aligning substrate}

도 1은 종래의 기판 정렬 방법을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 표시부에서 본 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 기판 정렬 방법을 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 4는 도 3의 레이저빔 조사 영역을 형성하는 것을 개념적으로 나타내는 단면도이다.

도 5는 기판의 레이저빔 조사 영역이 식각된 것을 나타내는 단면도이다.

도 6은 기판의 레이저빔 조사 영역이 물리적으로 변형된 것을 나타내는 단면도이다.

도 7은 도 3의 표시부에서 본 평면도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 레이저 조사 영역을 포함하는 기판과 평판 표시 소자를 포함하는 평판 표시 장치의 개략적인 단면도이다.

도 9는 도 8의 평판 표시 소자가 유기 발광 소자인 평판 표시 장치의 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100, 200: 기판 110, 210: 제1 얼라인 홀

120: 220: 마스크 130, 230: 제2 얼라인 홀

140, 240: 표시부 250: 레이저빔 조사 영역

300: 평판 표시 소자 310: 평판 표시 장치

400: 유기 발광 표시 장치 410: 반도체층

420: 게이트 절연막 430: 게이트 전극

440: 층간 절연막 450: 소스 전극 및 드레인 전극

460: 패시베이션막 465: 화소 정의막

470: 유기 발광 소자 472: 화소 전극

474: 유기 발광층 476: 대향 전극

본 발명은 기판 정렬 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 기판을 마스크에 용이하게 정렬할 수 있는 기판 정렬 방법에 관한 것이다.

반도체 및 박막 디스플레이 제작 시에는 기판에 박막을 형성하는 공정이 필수적이고 이 때 박막을 형성하는 방법으로는 진공 증착법, 이온 플레이팅 법, 스퍼터링법, CVD(chemical vapor deposition)법 등이 있다. 이중에서 유기 전계 발광 표시 장치의 유기막 및 음극의 증착에는 진공 증착법이 주로 사용되고 있다.

평판 디스플레이 장치 중에서도 전계 발광 표시장치는 자발광형 디스플레이 장치로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐 만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 장치로 주목 받고 있다. 또한 발광층의 형성 물질이 유기물로 구성되는 유기 발광 표시 장치는 무기 발광 표시 장치에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점을 가지고 있다.

유기 발광 표시장치는 기판 상에 소정 패턴으로 형성된 제1 전극과, 제1 전극이 형성된 기판상에 진공 증착법에 의해 형성된 유기막과, 상기 유기 발광층의 상면에 형성되는 제2 전극 층을 포함한다.

이와 같이 구성된 유기 발광 표시장치를 제작함에 있어 제1 전극은 포토리소그래피법과 같은 습식 식각법에 의해 패터닝될 수 있다. 그러나 유기막 특히 색상을 구현하는 발광층은 수분 및 산소에 치명적이기 때문에 습식 식각에 의해 패터닝할 수 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 유기 발광층을 증착과 동시에 패터닝하는 제조 방법이 제안되었다. 이러한 증착 방법을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제작하기 위하여 화소 전극 등이 형성된 증착용 기판에 소정의 개구 패턴이 형성된 마스크를 밀착시켜 유기막 특히 발광층을 형성한다. 이때 개구 패턴은 기판에 증착하고자 하는 패턴과 동일한 형상으로 형성된다.

이러한 발광층을 증착하는 공정시에 기판에 정확하게 의도한 대로 패터닝을 하려면 기판과 마스크의 정렬이 필수적이다.

한편 최근 평판 표시 장치에서 플렉시블한 기판을 사용하려는 연구가 지속되고 있고 일반적으로 합성 수지로 이루어지는 기판이 사용된다. 그러나 평판 표시 장치들은 특성에 따라 유기막, 구동 박막 트랜지스터층, 전극층 또는 배향막등 다양한 층을 포함하므로 이들을 형성하는 까다로운 공정을 거친다. 그래서 이러한 공정을 거치는 동안 합성 수지 기판이 변형되는 문제점이 있어 합성 수지가 아닌 메탈 등의 불투명 기판으로 사용하는 기술이 연구 중이다.

도 1은 종래의 불투명 기판을 마스크에 정렬하는 기판 정렬 방법을 나타내는 개략적인 사시도이고 도 2는 도 1의 표시부에서 보이는 평면도이다. 기판(100)의 하부에 발광층을 증착하고자 한다. 이 때 증착하고자 하는 패턴과 동일한 개구 패턴을 가지는 마스크(120)가 기판(100)의 하부에 놓인다. 마스크(120)와 기판(100)의 정렬을 위해서 기판(100)의 상면에 제1 얼라인 홀(110)을 천공하고 마스크(120)에도 이에 대응하도록 제2 얼라인 홀(130)을 천공한다. 그리고 기판(100)의 상부에는 기판(100)의 정렬 상태를 확인하는 표시부(140)가 있다. 표시부(140)를 이용해 마스크(120)의 제2 얼라인 홀(130)과 기판(100)의 제1 얼라인 홀(110)이 일렬로 정확히 정렬되었는지 표시하여 기판(100)과 마스크(120)의 정렬상태를 확인하게 된다.

그러나 전술한 대로 기판(100)의 상부에 설치된 표시부(140)를 이용해 기판 정렬을 확인하는 방법을 사용할 때 메탈과 같은 불투명한 기판(100)을 사용할 경우에는 도 2를 보면 알 수 있듯이 메탈 재질인 기판(100)의 반사율과 마스크(120)의 반사율이 유사하여 기판(100)의 제1 얼라인 홀(110)의 경계선을 표시부(140)가 제대로 인식할 수 없어 기판(100)의 제1 얼라인 홀(110)과 마스크(120)의 제2 얼라인 홀(130)의 정렬이 용이하지 않게 된다.

본 발명은 불투명 기판을 마스크에 용이하게 정렬할 수 있는 기판 정렬 방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 기판의 얼라인 홀 주변에 레이저빔을 조사하여, 상기 기판에 레이저빔이 조사된 부분의 반사율을 변화시켜, 상기 기판과 마스크의 정렬상태를 확인할 수 있는 기판 정렬 방법을 개시한다.

본 발명에 있어서 상기 기판은 불투명한 재질로 이루어질 수 있고 SUS(steel use stainless)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 마스크에 상기 기판의 얼라인 홀보다 작은 얼라인 홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 레이저빔이 조사된 영역은 상기 기판의 얼라인 홀의 외곽으로부터 1밀리미터 이하의 폭을 가질 수 있고, 상기 레이저빔이 조사된 영역의 두께는 30 내지 100 마이크로 미터일 수 있으며 식각될 수도 있다.

본 발명에 있어서 상기 기판과 상기 마스크의 정렬 상태를 CCD카메라를 이용해 확인할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 제1 얼라인 홀이 형성된 기판 및 상기 기판 상에 형성되는 평판 표시 소자를 포함하고, 상기 기판은 제1 얼라인 홀의 주변에 상기 기판의 반사율과 상이한 반사율을 가지는 레이저빔 조사 영역을 포함하는 평판 표시 장치를 개시한다.

본 발명에 있어서 상기 평판 표시 소자는 유기 발광 소자일 수 있다.

이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 기판 정렬 방법을 나타내는 개략적인 사시도이고 도 4는 도 3의 레이저 조사 영역을 형성하는 것을 개념적으로 나타내는 단면도이고 도 5는 기판의 레이저 조사 영역이 식각된 것을 나타내는 단면도이며 도 6은 기판의 레이저 조사 영역이 물리적으로 변형된 것을 나타내는 단면도이다.

도 7은 도 3의 표시부에서 본 평면도이다.

불투명한 기판(200)의 하부에 마스크(220)가 놓여지고 기판(200)의 상부에 표시부(240)가 배치된다.

불투명한 기판(200)은 플렉시블한 유기 전계 발광 표시장치의 제작을 위한 것으로 SUS(steel use stainless)와 같은 금속으로 이루어지는 경우가 많다. 증착하고자 하는 기판(200)면의 가장자리에는 제1 얼라인 홀(210)이 형성되어 있다. 기판(200)상의 제1 얼라인 홀(210)은 통상 1밀리미터 내외의 반경을 갖도록 형성하여 후술할 마스크의 제2 얼라인 홀보다 크게 천공한다.

기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)의 주변에 레이저 어블레이션 장치를 이용해 레이저빔을 조사한다. (도 4 참조) 이렇게 해서 형성된 기판(200)상의 레이저빔 조사 영역(250)은 기판(200)의 표면과 다르게 거친 표면을 가지게 되고 색도 다르게 된다. 도 5 및 도 6을 참조하면 이때 레이저빔 조사 영역(250)의 두께(t)는 기판(200)의 두께의 절반 정도가 되도록 할 수 있고 30 내지 100 마이크로 미터의 두 께가 되도록 할 수 있다. 레이저 어블레이션 장치의 레이저빔의 세기를 조절하거나 마스크 등을 이용해 이러한 두께의 레이저빔 조사 영역(250)을 얻을 수 있다.

레이저빔 조사 영역은 식각되거나 식각되지 않은 채 물리적 성질만 변형될 수 있다. 도 5를 참조하면 레이저빔의 조사 강도를 강하게 하여 레이저빔 조사 영역(250)의 두께(t)만큼 기판을 식각한다. 이 경우 식각면은 기판과 달리 거칠게 되고 기판의 반사율과 다른 값을 갖게 된다. 도 6을 참조하면 레이저빔의 조사 강도를 조절하여 레이저빔의 조사 영역(250)이 식각되지 않는다. 이 경우 레이저빔으로 인해 기판이 일부 용융되어 레이저빔 조사 영역(250)의 물리적 성질만 바꿀 수 있다. 레이저빔 조사 영역(250)의 폭(w)은 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)의 외곽으로부터 1밀리미터 이하의 폭을 갖도록 형성한다.

증착 하려는 기판(200)의 하면에 마스크(220)가 배치된다. 마스크(220)는 니켈이나 스텐레스 등의 얇은 금속판으로 이루어진다. 마스크(220)에는 기판(200)에 행할 증착 패턴과 동일한 패턴으로 에칭에 의하여 개구 패턴을 형성한다. 마스크(220)에 제2 얼라인 홀(230)을 천공하는데 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)보다 작게 형성한다. 그래야 기판(200) 상부에 위치하는 표시부(240)가 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)과 마스크(220)의 제2 얼라인 홀(230)을 모두 인식할 수 있다. 다만 이러한 마스크(220) 외에도 기판(200)에 증착으로 패턴을 형성할 수 있으면 다양한 종류의 마스크(220)가 사용 가능하다.

기판(200)의 상부에는 기판(200)의 상면을 향하도록 표시부(240)가 설치된다. 결과적으로 증착 장치 내에서 증착 소스와 다른 방향에 표시부(240)가 위치한 다. 표시부(240)는 CCD(charge coupled device)카메라 등을 사용한다. 표시부(240) 즉 CCD카메라는 기판(200)의 정렬 상태를 확인 하는데 마스크(220)의 제2 얼라인 홀(230)과 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)이 일렬로 배열되는지 즉, 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)의 내부에 정확히 마스크(220)의 제2 얼라인 홀(230)이 중앙에 위치하는지 촬상하여 표시한다.

도 7을 참조하면 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210) 주변의 레이저빔 조사 영역(250)은 도 5 에서 보듯 식각되어 식각면이 기판과 다른 반사율을 갖게 되고 도 6에서 보듯 식각되지는 않으나 물리적으로 변형되어 기판과 다른 반사율을 가지게 된다. 그래서 표시부(240)로 보았을 때 레이저빔 조사 영역(250)은 기판(200)보다 어둡게 보인다.

그 결과 표시부(240)에서 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210)을 레이저 조사 영역(250)의 어두운 영역을 통해 쉽게 인식함에 따라 기판(200)의 제1 얼라인 홀(210내에 마스크(220)의 제2 얼라인 홀(230)이 정 중앙에 위치하는 것을 쉽게 확인할 수 있다. 이를 통해 불투명한 메탈 재질로 이루어진 기판(200)과 마스크(210)의 정렬을 용이하게 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 레이저 조사 영역을 포함하는 기판과 평판 표시 소자를 포함하는 평판 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 상술한 대로 기판(200)을 마스크(220)와 정렬하기 위한 제1 얼라인 홀(210)과 그 주변에 형성된 레이저빔 조사 영역(250)을 포함하는 기판(200)상에 평판 표시 소자(300)를 형성하여 평판 표시 장치(310)을 제조한다. 이 평판 표시 소자(300)는 유기 발광 소자이 거나 액정 표시 소자등과 같이 종류의 불문하고 적용 가능하다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 관한 레이저빔 조사 영역(250)을 포함하는 기판(200)상에 유기 발광 소자(470)가 형성되어 있는 유기 발광 표시 장치(400)의 개략적인 단면도이다. 유기 발광 소자(470)가 포함된 유기 발광 표시 장치(400)는 다양한 형태가 있는데 본 실시예에 관한 유기 발광 표시 장치(400)는 박막 트랜지스터를 포함하는 능동 구동형(AM: active matrix)발광 표시 장치이다.

도 9를 참조하면 기판(200)상에 반도체층(410)을 형성한다. 이때 반도체층(410)을 형성하기 전에 절연 물질로 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다. 반도체층(410)을 형성한 후 반도체층(410)을 덮도록 게이트 절연막(420)을 형성한다. 게이트 절연막(420) 상에는 게이트 전극(430)을 형성한다.

게이트 전극(430)상에 게이트 전극(430) 및 게이트 절연막(420)을 덮도록 층간 절연막(440)을 형성한다. 그리고, 층간 절연막(440)과 게이트 절연막(420)에 콘택홀을 형성한 후, 층간 절연막(440)상에 소스 전극 및 드레인 전극(450)을 반도체층(410)에 콘택되도록 형성한다. 본 발명에 의한 실시예에서는 탑게이트형의 박막 트랜지스터를 나타냈으나 기타 다양한 형태의 박막 트랜지스터를 적용 할 수 있다.

이렇게 형성된 박막 트랜지스터(TFT)의 상부로는 패시베이션막(460)이 형성되고, 이 패시베이션막(460) 상부에 유기 발광 소자(470)의 화소 전극(472)이 형성된다.

화소 전극(472)은 패시베이션막(460)에 형성된 비아 홀에 의해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(450)에 콘택된다. 상기 패시베이션막(460)은 무기물 및/ 또는 유기물로 형성될 수 있는 데, 도 9에서와 같이, 하부막의 굴곡에 관계없이 상면이 평탄하게 되도록 평탄화막으로 형성될 수도 있는 반면, 하부에 위치한 막의 굴곡을 따라 굴곡이 가도록 형성될 수 있다.

패시베이션막(460) 상에 화소 전극(472)을 형성한 후에는 이 화소 전극(472) 및 패시베이션막(460)을 덮도록 화소 정의막(465)이 유기물 및/또는 무기물에 의해 형성되고, 화소 전극(472)이 노출되도록 개구된다.

그리고, 적어도 화소 전극(472) 상에 유기 발광층(474) 및 대향 전극(476)이 형성된다. 화소 전극(472)은 애노우드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(476)은 캐소오드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극(472)과 대향 전극(476)의 극성은 반대로 되어도 무방하다.

화소 전극(472)은 일함수가 높은 재료로 형성될 수 있는 데, ITO, IZO, In2O3, 및 ZnO 등의 투명 도전체를 포함하도록 형성될 수 있다. 대향 전극(476)은 일함수가 낮은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca 및 이들의 화합물 등의 금속재를 포함하도록 구비될 수 있다.

화소 전극(472)과 대향 전극(476)은 유기 발광층(474)에 의해 서로 절연되어 있으며, 유기 발광층(474)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 유기 발광층(474)에서 발광이 이뤄지도록 한다. 유기 발광층(474)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있다. 저분자 유기막을 사용할 경우, 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N, N-디(나프탈렌-1-일)-N, N'-디페닐-벤지딘(N, N'-Di(naphthalene-1-yl)-N, N'-diphenyl-benzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다. 이 때, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 등은 공통층으로서, 적, 녹, 청색의 픽셀에 공통으로 적용될 수 있다. 따라서, 도 9와는 달리, 이들 공통층들은 대향 전극(476)과 같이, 전체 픽셀들을 덮도록 형성될 수 있다.

고분자 유기막의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.

상기와 같은 유기 발광층(474)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.

이렇게 유기 발광 소자(470)를 형성한 후에는, 이를 밀봉하여 외기로부터 차단한다.

본 발명에 관한 기판 정렬 방법은 불투명한 기판을 마스크에 용이하게 정렬할 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 (10)

1. (a) 불투명한 금속 재질의 기판에 제1 얼라인 홀을 천공하는 단계;

   (b) 상기 제1 얼라인 홀의 주변에 레이저빔을 조사하여 상기 레이저빔이 조사된 부분의 반사율을 변화시키는 단계;

   (c) 상기 제1 얼라인 홀보다 작게 천공된 제2 얼라인 홀을 구비하는 금속 재질의 마스크를 상기 기판의 하부에 배치하는 단계; 및

   (d) 상기 제1 얼라인 홀을 통하여 상기 제2 얼라인 홀의 위치를 확인하면서 상기 제1 얼라인 홀과 제2 얼라인 홀을 정렬하여 상기 기판과 마스크를 정렬하는 단계를 포함하고,

   상기 (d)단계에서 상기 레이저빔이 조사되어 반사율이 변화된 부분을 이용하여 상기 제1 얼라인 홀의 위치를 확인하는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 기판은 SUS(steel use stainless)를 포함하는 재질로 이루어지는 기판 정렬 방법.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,

   상기 레이저빔이 조사된 영역은 상기 기판의 제1 얼라인 홀의 외곽으로부터 1밀리미터 이하의 폭을 가지는 기판 정렬 방법.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 레이저빔이 조사된 영역의 두께는 30 내지 100 마이크로 미터인 기판 정렬 방법.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 레이저빔이 조사된 영역은 식각되는 기판 정렬 방법.
8. 제1 항, 제3 항, 제5 항 및 제6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 기판과 상기 마스크의 정렬 상태를 CCD카메라를 이용해 확인하는 기판 정렬 방법.
9. 제1 얼라인 홀이 천공된 불투명한 금속 재질의 기판 및

   상기 기판 상에 형성된 평판 표시 소자를 포함하고,

   상기 기판은 상기 제1 얼라인 홀의 주변에 상기 기판의 반사율과 상이한 반사율을 갖는 레이저빔 조사 영역을 포함하는 평판 표시 장치.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 평판 표시 소자는 유기 발광 소자인 평판 표시 장치.

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