KR100981967B1 - 마스크 프레임 조립체 및 이를 구비한 박막 증착 장치 - Google Patents

마스크 프레임 조립체 및 이를 구비한 박막 증착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증착과정에서 마스크의 토탈 피치 변형 및 마스크의 처짐 등을 방지하기 위한 것으로, 이를 위하여, 개구부가 형성된 프레임에 소정의 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크를 구비한 마스크 프레임 조립체에 있어서, 상기 마스크의 인장량은 상기 마스크의 열변형량 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체 및 이를 구비한 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

마스크 프레임 조립체 및 이를 구비한 박막 증착 장치{Mask frame assembly, and forming apparatus of thin layer}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 도시한 분해 사시도,
도 2는 도 1의 마스크 프레임 조립체가 탑재되는 박막 증착 장치를 도시한 개략도,
도 3은 도 2의 박막 증착 장치 중 마스크 프레임 조립체 및 기판이 위치한 부분에 대한 부분 확대도,
도 4는 본 발명에 있어 마스크의 인장량 및 열팽창량의 관계를 설명하기 위한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
10: 마스크 20: 프레임
22: 프레임 홀더 24: 제 1 냉각 튜브
30: 챔버 31: 증착원
40: 기판 50: 마그넷 유닛
53: 갭 플레이트 54: 제 2 냉각 튜브
본 발명은 마스크 프레임 조립체, 및 박막 증착 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 마스크의 토탈 피치의 어긋남을 방지할 수 있는 마스크 프레임 조립체, 및 박막 증착 장치에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 능동 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 표시 소자로서 주목을 받고 있다.
이러한 전계 발광 소자는 발광층을 형성하는 물질에 따라 무기 전계 발광 소자와 유기 전계 발광 소자로 구분되는데, 유기 전계 발광 소자는 무기 전계 발광 소자에 비해 휘도, 응답속도 등의 특성이 우수하고, 컬러 디스플레이가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
이러한 유기 전계 발광소자는 투명한 절연기판 상에 소정 패턴으로 형성된 제1전극과, 이 제1전극이 형성된 절연기판 상에는 진공증착법에 의해 형성된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층의 상면에 형성되며 상기 제1전극과 교차하는 방향으로 캐소오드 전극층인 제2전극들을 포함한다.
이와 같이 구성된 유기 전계 발광소자를 제작함에 있어서, 상기 제1전극은 ITO(indium tin oxide)로 이루어지는데, 이 ITO의 패턴닝은 포토리소그래피 법을 사용하여 염화제2철을 포함하는 식각액 중에서 습식 식각법에 의해 패턴화 된다. 그러나 상기 캐소오드 전극인 제2전극 또한 포토리소그래피법을 이용하여 식각하게 되면 레지스트를 박리하는 과정과, 제2전극을 식각하는 과정에서 수분이 유기 발광층과 제2전극의 경계면으로 침투하게 되므로 유기 전계 발광소자의 성능과 수명특성을 현저하게 열화시키는 문제점을 야기 시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 유기 발광층을 이루는 유기 전계 발광재료와 제2전극을 이루는 재료를 증착하는 제조방법이 제안되었다.
이러한 증착 방법을 이용하여 유기 전계 발광소자를 제작하기 위해서는 투명한 절연기판에 ITO등으로 이루어진 제1전극을 포토리소 그래피법 등으로 성막하여 스트라이프 상으로 형성한다. 그리고 제1전극이 형성된 투명기판에 유기 발광층을 적층하여 형성한 후 제2전극의 형성패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크를 유기 발광층에 밀착시키고 제2전극 형성재료를 증착하여 제2전극을 형성한다.
이러한 유기발광층 또는 캐소오드 전극인 제2전극을 증착하기 위한 마스크와 이 마스크를 이용한 유기 전계 발광소자와 그 제조방법이 대한민국 공개 특허공보 2000-060589호에 개시되어 있다.
여기에 개시된 증착을 위한 마스크는 박판의 본체에 상호 소정 간격 이격 되는 스트라이프 상의 슬롯이 형성된 구조를 가진다.
대한 민국 공개 특허 공보 1998-0071583호에 개시된 마스크는 금속 박판에 슬릿부와 브릿지부가 매쉬형상을 이룬다.
일본 공개 특허공보 2000-12238호에 개시되어 있는 마스크는 전극 마스크부와, 한 쌍의 단자 마스크부를 가지고 있다. 전극 마스크부는 캐소오드 전극 즉, 제2전극 사이의 갭에 해당하는 폭을 구비하고 상호 평행하게 설치되는 스트라 이프 상의 마킹부와 복수개의 마킹부의 양단을 각각 연결하는 연결부를 구비한다.
상술한 바와 같이 개시된 종래의 마스크들은 금속 박판에 스트라이프 상의 장공이 형성되어 있으므로 금속박판의 가장자리를 지지하는 프레임에 인장이 가하여지도록 지지된다 하여도 챔버 내에서의 온도상승으로 인해 마스크의 처짐 현상이 발생하게 된다.
즉, 마스크에 인장력을 가하여 프레임에 고정시킨다 하더라도, 이 인장력을 가한 시점은 챔버의 외부에 있을 때, 즉, 마스크가 가열되지 않았을 때가 되므로, 챔버 내에서 온도가 올라감에 따라 소정의 온도로 가열되면 그 열팽창에 따라 마스크 처짐 및 토탈피치의 어긋남이 발생하게 되는 것이다. 이는 마스크에 가해지는 인장력과 마스크의 열팽창률의 관계를 올바로 파악하지 못함으로 인한 것이다.
이렇게 마스크의 처짐이 일어나면 마스크가 기판에 밀착되지 못하게 되고 결과적으로, 토탈 피치 불량이나, 증착 불량 등의 문제가 발생하게 된다.
그리고, 이러한 문제점은 기판이 대형화 될수록 심하게 나타난다.
마스크의 열팽창으로 인한 문제점을 해결하기 위한 마스크는 일본 공개 특허 공보 2001-247961호에 개시되어 있다.
개시된 마스크는 기판상에 증착에 의한 패터닝 막을 형성할 때에 사용되는 증착용 마스크로서 다수의 제 1개구부를 구획한 격벽을 갖는 마스크부와, 상기 각각의 개구 면적이 상기 각 제 1개구부의 개구면적 보다 작은 여러개의 제2개구부를 갖고, 상기 여러개의 제 2개구부가 상기 마스크부의 상기 각 제1개구부 상에 배치된 자성자료를 포함하는 스크린부을 구비한다.
또한 일본 공개 특허 공보 2001-273979호에는 자성체 마스크의 구조가 개시되어 있으며, 일본 공개 특허 공보 2001-254169호에는 피 증착물에 밀착되어 증착 부분을 마스킹 하는 것으로, 증착영역에 대응하는 마스크 패턴이 형성된 증착마스크 프레임은 프레임 두께에 비하여 소정의 치수를 지지하기 어려운 미세한 간극과 미세 패턴부를 포함하는 마스크 패턴을 구비하고, 상기 마스크 패턴의 미세 패턴부가 미세 리브에 의해 지지된 구조를 가진다.
이 밖에도 패턴 개구부의 열변형을 막고, 정밀도를 향상시키기 위한 것으로, 일본 공개 특허 공보 2002-235165 및 미국 등록 특허 US 3,241,519가 있고, 대형 디스플레이의 패턴을 위해 단일의 프레임 및 마스크에 복수개의 유닛 패턴을 형성한 마스크가 유럽 공개 특허 공보 EP 1,209,522 A2에 개시되어 있고, 이와 비슷한 마스크들이 미국 공개 특허 공보 US 2002/0025406 A1에 개시되어 있다.
또한, 유럽 공개 특허 공보 EP 1,229,144 A2에는 복수개의 마스크를 각 마스크에 대응되는 개구부가 형성되어 있는 단일의 프레임에 의해 지지하는 마스크 프레임 조립체가 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 마스크들은 마스크의 온도 변화와 이에 따른 팽창량의 변화를 고려하지 않은 것으로서, 전술한 바와 같은 문제점을 그대로 포함하고 있게 된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 증착과정에서 마스크의 토탈 피치 변형을 방지할 수 있는 마스크 프레임 조립체 및 이를 구비한 박막 증착 장치 를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 증착과정에서 마스크의 처짐 등을 방지할 수 있는 마스크 프레임 조립체 및 이를 구비한 박막 증착 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 개구부가 형성된 프레임에 소정의 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크를 구비한 마스크 프레임 조립체에 있어서,
상기 마스크의 인장량은 상기 마스크의 열변형량 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 마스크의 열변형량은 상기 마스크가 소정 온도로 가동되는 챔버 내에 배치될 때에, 상기 챔버의 온도 상승에 따른 변형량일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 마스크의 열변형량을 A라 하고, 상기 마스크의 인장량을 B라 할 때, 상기 A 및 B는 A + α = B 의 관계를 만족하고, 이 때, 상기 α는 100 mm 당 3 내지 15 ㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 프레임은 온도가 균일하게 유지될 수 있다.
이 때, 상기 프레임의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 냉각 튜브에 의해 이루어지는 것일 수 있다.
그리고, 상기 프레임에는 프레임 홀더가 더 결합되고, 상기 냉각 튜브는 상 기 프레임 홀더에 내설된 것일 수 있고, 상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 것일 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 개구부가 형성된 프레임에 소정의 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크를 구비한 마스크 프레임 조립체에 있어서, 상기 프레임은 온도가 균일하게 유지되는 것을 특징으로 마스크 프레임 조립체를 제공한다.
이 때, 상기 프레임의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 냉각 튜브에 의해 이루어지는 것일 수 있고, 상기 프레임에는 프레임 홀더가 더 결합되고, 상기 냉각 튜브는 상기 프레임 홀더에 내설된 것일 수 있다.
그리고, 상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 것일 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 소정 온도로 가동되는 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 기판에 마스크 프레임 조립체를 개재해 박막을 증착하는 박막 증착 장치에 있어서, 상기 마스크는 개구부가 형성된 프레임에 소정의 인장력이 가해진 상태로 고정되고, 상기 마스크의 인장량은 상기 마스크의 열변형량 이상인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
상기 마스크의 열변형량은 상기 챔버의 온도 상승에 따른 변형량일 수 있다.
그리고, 상기 마스크의 열변형량을 A라 하고, 상기 마스크의 인장량을 B라 할 때, 상기 A 및 B는 A + α = B 의 관계를 만족하고, 상기 α는 100 mm 당 3 내지 15 ㎛인 것일 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 프레임은 온도가 균일하게 유지될 수 있고, 상기 프레임의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 냉각 튜브에 의해 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 프레임에는 프레임 홀더가 더 결합되고, 상기 냉각 튜브는 상기 프레임 홀더에 내설될 수 있다.
상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 기판은 온도가 균일하게 유지될 수 있다.
이러한 기판의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 냉각 튜브에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 기판의 상기 마스크 프레임 조립체에 반대측 면에는 상기 냉각 튜브가 내설된 플레이트가 더 구비될 수 있다.
본 발명은 또한, 소정 온도로 가동되는 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 기판에 마스크 프레임 조립체를 개재해 박막을 증착하는 박막 증착 장치에 있어서, 상기 프레임은 온도가 균일하게 유지되는 것을 특징으로 박막 증착 장치를 제공한다.
이 때, 상기 프레임의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 냉각 튜브에 의해 이루어지는 것일 수 있다.
그리고, 상기 프레임에는 프레임 홀더가 더 결합되고, 상기 냉각 튜브는 상기 프레임 홀더에 내설될 수 있다.
상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 기판은 온도가 균일하게 유지되도록 할 수 있다.
이 때, 상기 기판의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 냉각 튜브에 의해 이루어질 수 있고, 상기 기판의 상기 마스크 프레임 조립체에 반대측 면에는 상기 냉각 튜브가 내설된 플레이트가 더 구비될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 상기 마스크 프레임 조립체가 탑재되는 박막 증착 장치를 도시한 개략도이며, 도 3은 도 2의 박막 증착 장치 중 마스크 프레임 조립체 및 기판이 위치한 부분에 대한 부분 확대도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체는 대량 생산을 위한 것으로서, 하나의 금속박판(11)에 유기 전자 발광소자를 이루는 단위 기판을 복수개 증착 할 수 있도록 단위 마스킹 패턴부(12)들이 구비되어 있으며, 이 마스크는 프레임(20)에 인장력이 가하여지도록 고정된다.
상기 프레임(20)은 중앙이 개구된 직사각형으로 구비되고, 탄성력을 가지는 재질로 형성함이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이, 온도에 영향을 적게 받는 재질로 형성하는 것이 바람직한 데, 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 재질로 형성할 수 있다. 이 프레임(20)은 마스크(10)에 가하여지는 인장력을 충분히 견딜 수 있는 강성을 가져야 하며 피 증착물과 마스크의 밀착시 간섭을 일으키지 않은 구조이면 어느 것이나 가능하다. 프레임(20)으로는 36Alloy(Invar)나, 42Alloy, SUS410, SUS420 및 SUS430 등을 사용할 수 있다.
상기 마스크(10)는 프레임(20)에 인장력이 가하여지도록 그 가장자리부가 지지되고, 각각 단위 마스킹 패턴부(12)를 복수개 구비한다. 하나의 단위 마스킹 패턴부(12)에 의해 하나의 소자를 증착할 수 있다. 각 단위 마스킹 패턴부(12)에는 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 슬롯(12a)들이 형성되어 있어 피증착될 박막이 소정의 패턴으로 형성될 수 있도록 한다. 도 1에는 상기 슬롯(12a)이 스트라이프상인 경우만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 각 단위 마스킹 패턴부(12) 전체가 개구되어 있거나, 격자형 패턴 등 원하는 박막의 패턴에 따라 다양하게 적용 가능하다.
상기 마스크(10)는 자성을 띤 박판으로 이루어질 수 있는 데, 니켈 또는 니켈과 코발트의 합금으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 미세 패턴의 형성이 용이하고, 표면 거칠기가 매우 좋은 니켈-코발트의 합금으로 형성할 수 있다. 또한, 이 마스크(10)는 상기 슬롯들(12a)을 전주(electro forming)법에 의해 형성하여 미세한 패터닝과 우수한 표면 평활성을 얻도록 할 수 있다. 상기 니켈(Ni)과 코발트(Co)의 합금은 니켈 85 중량%와 코발트 15중량%로 이루어질 수 있다.
이러한 증착용 마스크(10)는 물론 에칭법에 의해서도 제조될 수 있는 데, 포토 레지스트를 이용해 슬롯들(12a)의 패턴을 가지는 레지스트 층을 박판에 형성하거나 슬롯들(12a)의 패턴을 가진 필름을 박판에 부착한 후 박판을 에칭(etching)함으로써 제조할 수 있다.
상기와 같은 마스크 프레임 조립체는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 박막 증착 장치에 탑재되어 기판에 박막을 증착시킨다.
도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소정의 온도로 가동되는 챔버(30)가 구비되어 있다. 이 챔버(30) 내의 상부 또는 하부의 어느 일단부에 증착물이 수용된 증착원(31)이 배치되고, 이 증착원(31)의 반대측에 마스크(10)와 프레임(20)이 결합된 마스크 프레임 조립체를 개재한 상태로 기판(40)이 배치된다. 이 기판(40)을 사이에 두고 상기 마스크 프레임 조립체와 대향되도록 마그넷 유닛(50)이 구비되어 상기 마스크(10)가 기판(40)에 밀착되어 피증착물에 음영이 생기지 않도록 한다.
상기와 같은 박막 증착 장치로 상기 기판(40)에 박막을 증착함에 있어서는 상기 챔버(30)의 내부 공간(32)을 소정의 진공도를 갖는 진공으로 유지하고, 상온보다 높은 소정의 온도로 만든 후, 상기 증착원(31)으로부터 증착재를 기화 또는 승화시켜 마스크(10)를 통해 기판(40)에 증착하도록 한다.
상기 마스크 프레임 조립체의 프레임(20)은 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 프레임 홀더(22)에 결합되어 챔버 내에 장착될 수 있다. 프레임 홀더(22)와의 결합을 위해 프레임(20)의 하단부에는 체결공(21)이 형성되어 있고, 이 체결공(21)에 프레임 홀더(22)의 체결돌기(23)가 결합된다. 프레임 홀더(22)에는 프레임(20)의 온도를 균일하게 유지시켜 줄 수 있도록 냉각수가 유동하는 제1 냉각 튜브(24)가 내설되어 있다.
한편, 상기 기판(40)의 상부로는 마그넷 유닛(50)이 구비되어 기판(40)과 마스크(10)를 상호 밀착시키는 데, 이 마그넷 유닛(50)은 마그넷 플레이트(51)와, 이 마그넷 플레이트(51)의 하면의 러버 마그넷(52)과, 러버 마그넷(52)의 하부에 구비된 갭 플레이트(53)로 구비된다. 마그넷 유닛(50)은 자력의 인가에 따라 갭 플레이트(53)와 기판(40)이 밀착되며, 갭 플레이트(53)에는 기판(40)의 온도를 균일하게 유지시켜 줄 수 있도록 냉각수가 유동하는 제 2 냉각 튜브(54)가 내설되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체 및 박막 증착 장치에 있어서, 상기 마스크(10)의 열변형량은 마스크(10)의 인장량 이하가 되도록 함으로써, 열에 따른 마스크(10)의 변형을 최소화할 수 있다. 이를 도 4를 참조로 보다 상세히 설명하면, 다음과 같다.
도 4는, 판부재(60)에 인장을 가해 그 양단(60a)(60b)을 고정시켰을 때, 온도의 변화에 따른 판부재(60)의 변형 정도를 설명하기 위한 개략도이다. 그림에서는 간단하게 설명하기 위해 이를 2차원적으로 도시하였다. 도 4에서 상기 판부재(60)의 열팽창 계수를 α라 하고, 상기 판부재(60)의 온도가 T0에서 T1으로 상승하였을 때를 가정한다. 그리고, 판부재(60)의 양단(60a)(60b)을 고정시킬 때의 인장에 의한 이 양단에서의 응력은 σ0이다.
이러할 때에, 판부재(60)의 초기 인장량이 온도가 T0에서 T1으로 상승하였을 때의 열변형량 이상이라면 온도 상승에 따른 변형은 1방향만 고려할 수 있게 된다. 따라서, 이 경우에는 응력-변형률-온도의 관계는 다음과 같이 구성될 수 있다.
εtotal = εthermal + εstress = σ/E + α(T-T0) … (1)
이 때, 인장에 의한 단부(60a)(60b)에서의 변형률 ε0는 σ0/E 가 되는 데, 이는 온도가 상승한 이후의 변형률 ε1과 같다. 위 식(1)에 의해 온도가 T0에서 T 1으로 상승하였을 때의 변형률 ε1은 아래와 같아지게 된다.
ε1 = σ1/E + α(T1-T0) ≡ ε0 = σ0 /E … (2)
위 식(2)에 의해 온도가 상승한 이후의 단부(60a)(60b)에서의 응력σ1은 아래와 같아진다.
σ1 = E [ε0 - α(T1-T0)] … (3)
위 식(3)에 의해 온도가 상승한 이후의 단부(60a)(60b)에서의 응력σ1은 Eα(T1-T0)만큼 감소한 것이 되고, 평형조건에 의해 이 응력σ1은 판부재(60) 전체에 걸쳐 동일한 값이 된다. 열팽창률도 판부재(60) 전체에 걸쳐 동일하므로, 판부재(60)는 온도가 상승한 이후에도 변형되지 않고 처짐 등이 생기지 않게 되는 것이다.
상기와 같은 결론은 판부재(60)의 초기 인장량이 온도가 T0에서 T1으로 상승하였을 때의 열변형량 이상이었을 경우에 유효하게 된다. 이는, 만일, 열변형량이 초기 인장량보다 크다면 1방향이 아닌 다른 방향으로의 변형도 발생할 여지가 있기 때문이다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 마스크(10)도 초기 인장량을 챔버 내에서의 온 도 상승을 고려해 온도가 상승되었을 때의 열변형량 이상이 되도록 한다.
즉, 만일, 마스크(10)를 대략 22℃에서 제작을 하고, 챔버 내의 온도가 32℃라면, 마스크(10)는 챔버 내에서 약 10℃의 온도상승이 있게 된다. 이 때, 상기 마스크(10)를 열팽창계수가 약 4ppm/℃인 42Alloy를 사용하여 제작한다면, 챔버 내에서 마스크(10)는 약 40ppm의 변형이 발생해, 100mm 당 4㎛의 토탈 피치 변화가 발생하게 된다.
그러나, 이 때, 상기 마스크(10)를 제작할 때에 100mm 당 4㎛ 이상이 인장되도록 인장력을 가하고, 이를 프레임(20)에 고정시킨다면 전술한 바와 같이, 인장량이 열변형량 이상이 되어 마스크(10)의 토탈 피치 변화는 생기지 않게 된다.
한편, 이렇게 마스크의 인장량을 열변형량 이상으로 함에 있어서는 마스크(10) 제작의 정밀도를 고려해야 하므로, 그 초기 인장량이 열변형량보다 대략 100mm 당 3 내지 15㎛가 더 인장되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 마스크의 열변형량을 A라 하고, 상기 마스크의 인장량을 B라 할 때, 상기 A 및 B는 A + α = B 의 관계를 만족하도록 할 수 있다. 이 때, 상기 α는 100 mm 당 3 내지 15 ㎛이다.
이렇게 마스크(10)의 초기 인장량을 조절함과 동시에, 챔버 내에서 온도가 상승했을 때에도 프레임(20)의 온도에 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 프레임(20)의 온도는 일정하게 유지시켜 주는 것이 바람직한 데, 이렇게 프레임(20)의 온도를 일정하게 유지시켜 주기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 도 3에서 볼 수 있듯이, 프레임 홀더(22)의 내부에 제 1 냉각 튜브(24)가 내설되도록 하고, 이 제 1 냉각 튜브(24)에 냉각수가 유동되도록 할 수 있다. 이 때, 제 1 냉각 튜브(24)의 냉각수 유량을 조절해 상기 프레임(20)의 온도가 일정하게 유지되도록 한다. 프레임(20)의 온도를 일정하게 유지시켜 주기 위하여 또한, 프레임(20)은 온도에 영향을 적게 받는 재질로 형성하는 것이 바람직하고, 이에 따라, 전술한 바와 같이 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 증착이 진행되고 있는 동안에는 상기 마스크(10)가 기판(40)과 밀착해 있기 때문에 기판(40)의 열팽창률도 마스크(10)의 토탈 피치에 영향을 미친다. 따라서, 상기 기판(40)의 상기 마스크(10)가 접촉되는 반대 방향에 구비된 마그넷 유닛(50)의 갭 플레이트(53)에 제 2 냉각 튜브(54)를 내설시켜 기판(40)의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 것이 바람직하다. 이 때, 제 2 냉각 튜브(54)의 냉각수의 유량은 온도의 변화에 따라 가변시키면서 기판(40)이 일정한 온도가 유지되도록 한다. 그리고, 상기 기판(40)도 가능한 열팽창계수가 낮은 무알카리 글라스 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체 및 박막 증착 장치는 유기 전계 발광 소자의 유기 발광막 또는 캐소오드 전극의 증착에 사용될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기타 박막의 증착 공정에 폭넓게 사용될 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있 다.
첫째, 챔버 내에서 마스크가 열팽창이 되더라도 마스크의 처짐 등이 방지되고, 토탈 피치 불량이 방지될 수 있다.
둘째, 증착이 이루어질 기판과 마스크의 정렬이 증착 과정에서 어긋나는 문제를 방지할 수 있다.
셋째, 증착될 박막의 정밀한 패터닝공정에 더욱 뛰어나, 유기 전계 발광 소자를 제조했을 때에 패턴 불량을 더욱 방지할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 개구부가 형성되고 하단부에 체결공을 갖는 프레임;
    상기 프레임에 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크;
    상기 프레임의 하단부에 결합되고 상기 체결공에 삽입되는 체결돌기를 갖춘 프레임 홀더; 및
    상기 프레임 홀더 내에 설치된 제1냉각 튜브;를 포함하고,
    상기 마스크의 인장량은 상기 마스크의 열변형량 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마스크의 열변형량은 상기 마스크가 소정 온도로 가동되는 챔버 내에 배치될 때에, 상기 챔버의 온도 상승에 따른 변형량인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 마스크의 열변형량을 A라 하고, 상기 마스크의 인장량을 B라 할 때, 상기 A 및 B는 하기 수학식 1을 만족하고, 하기 α는 100 mm 당 3 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
    A + α = B
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  8. 개구부가 형성되고 하단부에 체결공을 갖는 프레임;
    상기 프레임에 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크;
    상기 프레임의 하단부에 결합되고 상기 체결공에 삽입되는 체결돌기를 갖춘 프레임 홀더; 및
    상기 프레임 홀더 내에 설치된 제1냉각 튜브;를 포함하는 마스크 프레임 조립체.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  12. 소정 온도로 가동되는 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 기판에 마스크 프레임 조립체를 개재해 박막을 증착하는 박막 증착 장치에 있어서, 상기 마스크 프레임 조립체는,
    개구부가 형성되고 하단부에 체결공을 갖는 프레임;
    상기 프레임에 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크;
    상기 프레임 하단부에 결합되고 상기 체결공에 삽입되는 체결돌기를 갖춘 프레임 홀더; 및
    상기 프레임 홀더 내에 설치된 제1냉각 튜브;를 포함하고,
    상기 마스크의 인장량은 상기 마스크의 열변형량 이상인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 마스크의 열변형량은 상기 챔버의 온도 상승에 따른 변형량인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 마스크의 열변형량을 A라 하고, 상기 마스크의 인장량을 B라 할 때, 상기 A 및 B는 하기 수학식 2를 만족하고, 하기 α는 100 mm 당 3 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
    A + α = B
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제12항에 있어서,
    상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  19. 제12항 내지 제14항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 온도가 균일하게 유지되는 것을 특징으로 박막 증착 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 제2냉각 튜브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 기판의 상기 마스크 프레임 조립체에 반대측 면에는 상기 제2냉각 튜브가 내설된 플레이트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  22. 소정 온도로 가동되는 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 기판에 마스크 프레임 조립체를 개재해 박막을 증착하는 박막 증착 장치에 있어서, 상기 마스크 프레임 조립체는,
    개구부가 형성되고 하단부에 체결공을 갖는 프레임;
    상기 프레임에 인장력이 가해진 상태로 고정된 마스크;
    상기 프레임의 하단부에 결합되고 상기 체결공에 삽입되는 체결돌기를 갖춘 프레임 홀더; 및
    상기 프레임 홀더 내에 설치된 제1냉각 튜브;를 포함하는 박막 증착 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제22항에 있어서,
    상기 프레임은 열팽창계수가 15ppm/℃이하인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  26. 제22항 또는 제25항에 있어서,
    상기 기판은 온도가 균일하게 유지되는 것을 특징으로 박막 증착 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 기판의 온도 유지는 냉각유체가 유동되는 제2냉각 튜브에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 기판의 상기 마스크 프레임 조립체에 반대측 면에는 상기 제2냉각 튜브가 내설된 플레이트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
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