KR101025517B1 - 기판 이송 스피드 버퍼 챔버를 적용한 선형 증착시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 증착 시스템에서 전체적인 공정의 연속 흐름을 맞추기 위해 기판 이송 속도조절용 버퍼 챔버를 적용한 선형 증착 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 증착 물질의 낭비를 막기 위해서는 증착되는 기판들 사이의 간격을 좁게 해야 하는데, 이러한 경우 정지 상태에서 공정을 수행하는 마스크 교체 공정 등에서 연속 공정을 수행할 수 없게 된다. 따라서 정해진 공정 박자(Tact time)에 맞춰 이동하면서 증착하는 증착 공정과 정지 상태에서 수행하는 공정을 연속적으로 진행하기 위해서는 정지 공정과 진행 공정 사이에서 기판 사이의 거리를 떨어뜨릴 필요가 있다. 따라서, 본 발명은, 공정 챔버들 사이에 스피드 버퍼 챔버를 설치하고, 기판의 이송 속도를 정지 공정 챔버에서는 정지된 상태에서 하고 일정한 속도를 유지시키면서 공정을 해야 하는 구간에서는 일정한 속도로 진행해나가게 할 수 있도록 스피드 버퍼 챔버를 두어 기판의 공정 진입 속도를 조절함으로서 일정한 속도로 진행해나가는 구간에서 기판과 기판 사이의 간격을 최소화시킴으로서 증착 물질의 절약과 공정 시간의 단축이라는 공정 시스템 최적화를 달성한다.

선형 증착 시스템, 공정 챔버, 스피드 버퍼 챔버, 오픈 마스크, 쉐도우 마스크

Description

기판 이송 스피드 버퍼 챔버를 적용한 선형 증착시스템{In-line Deposition Apparatus using speed buffer chamber}

본 발명은 선형 증착 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 선형 증착 시스템의 처리 속도 개선 및 증착 물질을 절약할 수 있는 증착 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 OLED, LCD, 솔라셀 등의 제조에 광범위하게 사용되는 증착시스템과 관계되는 것으로, 특히 증착의 진행이 일렬로 진행되는 선형 증착 시스템에 관한 것이다.

이러한 선형 증착 시스템에는, 선형 증착원이 사용되고 상기 선형 증착원은 정지해 있고 기판이 이동하여 증착원으로부터 스캔되어 물질을 증착하게 된다. 특히 OLED 증착 공정에서는, 도 1에서와 같이 여러 개의 증착 유닛이 선형으로 배열되어 각 기판은 각 증착 유닛을 선형으로 통과하면서 여러 개의 물질을 증착하게 된다. 물질을 증착하는 동안에는 충분하고 균일한 물질의 증착을 위하여 일정 속도로 기판이 이동하여 증착원을 스캔하게 되며, 여러 물질의 증착이 끝난 후에는 정 지 상태에서 수행되는 마스크 교체 공정, 얼라인 공정 및 봉지 공정 등 여러 공정이 수행된다. 이러한 여러 공정들이 수행될 때, 증착 유닛마다 스캔 되는 기판들의 간격이 클 경우 기판들이 그 간격을 이동하는 동안에도 증착원에서는 계속 물질을 분사하므로 그 만큼 많은 물질이 허비되어, 전체 시스템에서 물질 사용 효율이 떨어지게 된다.

또한, 상기 증착 공정을 수행하고 나오는 첫 번째 기판과 두 번째 기판 사이의 간격이 작을 경우는 정지 상태에서 수행되는 마스크 교체 등의 다음 공정을 수행하기 위한 준비 시간이 필요하다.

따라서, 종래 기술은 상술한 바와 같이 공정과 공정 사이의 간격 동안 물질의 낭비와 더불어 교체되는 공정의 수행 준비 시간 필요라는 이중적인 문제를 지닌다.

또한, OLED 조명 또는 OLED 컬러 디스플레이 패널 제작을 위한 화소 형성 증착 공정에 있어서, 종래 기술의 경우, 오픈 마스크 또는 R, G, B 각 화소 단위를 증착하도록 하는 쉐도우 마스크를 마스크 척을 이용하여 유리 기판에 결합시켜 소정의 증착 공정 수행 후 마스크를 유리 기판으로부터 이탈시키고 다른 공정을 진행시켰다.

OLED 조명 형성의 경우, RGB 화소를 각각 구분하여 증착하지 않으므로 오픈 마스크를 유리 기판에 결합시켜 유기물 증착 공정 수행 후, 오픈 마스크를 이탈시키고 다른 공정을 진행시키고, OLED 컬러 디스플레이 패널의 경우, RGB 화소 형성 공정에서는, 각각의 화소 선을 형성하기 위해 특정 화소 부분만이 선형으로 천설(穿設)된 쉐도우 마스크를 유리 기판에 결합시켜 유기물 증착 공정을 유리 기판을 정지시킨 상태에서 수행하고 쉐도우 마스크를 이탈시킨 후, 다시 나머지 컬러의 화소를 형성하기 위해 천설부의 위치가 다른 쉐도우 마스크를 유리 기판에 결합시켜 증착 공정을 진행한다.

상기와 같이, 마스크를 척으로 유리 기판에 결합/이탈 시키는 공정은 매번 마스크 얼라인 또한 필요로 하고 특히 화소 형성 공정은 3 가지 화소를 각각 다른 위치에 형성하여야 하므로 3 번의 마스크 교체 및 얼라인을 필요로 하여 정지 공정으로 이루어지는 바, 공정이 늦어져 물질의 낭비 및 공정 진행 지연으로 생산성을 낮추는 문제가 있다. 이러한 문제는 OLED 소자뿐 아니라 솔라 셀을 제작할 경우에도 동일하게 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 증착 유닛에서 증착되는 기판들 간의 간격을 최소화하여 생산성 및 물질 사용 효율을 향상시키고자 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 증착 공정 후 마스크 교체 공정 및 얼라인 공정을 수행하기 위한 시간을 확보하여 전체 공정이 연속적으로 진행되도록 하는 방안을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 백색의 OLED 조명 제작, RGB 컬러 화소를 갖는 OLED 컬러 디스플레이 패널 제작 및 솔라 셀 제작을 위한 유기물 증착 공정 수행에 있어서, 마스크 교체 공정을 최소화하여 연속적으로 증착 공정을 진행하여 생산성을 높인 선형 증착 시스템을 제공하고자 하는 것이기도 하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 증착 공정 후 마스크 교체 및 얼라인을 수행하기 위한 시간을 확보하기 위해 각 공정이 진행되는 유닛 사이에 버퍼 챔버를 적용한 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면,
기판에 물질을 증착하는 증착 장치에 있어서,
기판을 스캔 식으로 이송하거나 기판을 정지시킨 상태에서 공정을 수행하는 다수의 공정 챔버 사이에 설치되어 공정의 전체 박자(Tact Time)를 맞추도록 기판의 이송 속도를 조절하는 기판 이송 스피드 버퍼 챔버를 포함하고,

공정 챔버에서의 기판 이송 속도는 등속도이고 스피드 버퍼 챔버에서의 기판 이송 속도는 가속 또는 감속되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 속도조절용 버퍼 챔버를 적용한 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

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또한, 본 발명은, 상기 기판 이송 장치는 상기 기판 이송 챔버의 내부 상단 또는 측단에 설치되어 기판의 이송은 수평 방향 또는 수직 방향으로 하는 것을 특 징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 기판의 일정 부분에만 물질을 증착할 때 기판에 오픈 마스크를 부착하여 증착원으로부터 방출되는 물질이 오픈 마스크의 개구부를 통해서만 증착되도록 기판과 오픈 마스크가 일체가 되어 스캔 방식으로 이동하는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 이송되는 기판에 형성되는 박막층이 라인 형태의 박막 패턴으로 증착되어야 하거나, 이송되는 기판에 형성되는 한 층의 박막층에 다수의 물질이 기판상에 선형으로 서로 평행하게 인접하여 증착되어야 하는 경우, 각각의 물질 증착원의 물질 방출구 외측에 각각의 쉐도우 마스크를 고정시키고, 기판은 상기 쉐도우 마스크 위로 이송되는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 이송되는 기판에 형성되는 한 층의 박막층에 다수의 물질이 기판상에 선형으로 서로 평행하게 인접하여 증착되어야 하는 경우,
상기 각각의 쉐도우 마스크를 고정함에 있어서, 상기 각 쉐도우 마스크 상에 나란히 형성된 다수의 선형 개구부의 위치가 라인 형태의 박막 패턴의 1 라인 폭 만큼씩 편이 되게 얼라인 시킨 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 전극 형성 공정인 금속 증착 공정의 경우, 두 개의 금속 공정 챔버를 병렬로 설치하고 기판 이송 속도를 다른 공정 챔버에서의 이송 속도 보다 느리게 하여 금속 전극의 증착 시간을 더 길게 하면서도 공정 박자를 맞추는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, OLED 조명 제작을 위한 물질 증착 시스템에 있어서,

기판에 오픈 마스크를 부착하여 다층의 유기박막 공정을 위하여 증착원으로부터 방출되는 물질을 증착하도록 스캔 방식으로 이동한 후 금속박막 공정을 위하여 다른 형태의 오픈 마스크를 기판에 부착하여 스캔하는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 기판에 다층의 유기박막과 금속 박막으로 형성되는 색상조절 가능한 조명 또는 저해상도의 RGB 디스플레이 OLED 소자를 생산할 경우, 한 박막층에 다수의 물질이 기판 상에 선형으로 서로 평행하게 인접하여야 하여 증착하여야 하며, 이때 각각의 물질 증착원의 물질 방출구 외측에 각각의 쉐도우 마스크를 고정시키며, 상기 각 쉐도우 마스크 상에 천설(穿設)된 선형 개구부의 위치가 소정의 폭만큼씩 편이 되도록 평행하게 얼라인 시켜, 공통층의 형성은 증착원에 대해 상기 기판과 오픈 마스크를 결합한 상태로 스캔하도록 하고, RGB 각 화소의 형성은 기판과 오픈 마스크를 결합한 상태로 증착원 상부 혹은 측면에 라인형 고정 마스크가 설치된 상태의 상부 혹은 측면을 스캔하여 라인형 화소를 형성하게 하는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 물질 증착 시스템에 있어서,

기판에 라인 형태로물질을 증착하여야 하는 경우, 물질 증착원의 물질 방출구 외측에 각각의 쉐도우 마스크를 고정시키며, 상기 각 쉐도우 마스크 상에 천설된 선형 개구부의 위치가 소정의 폭만큼씩 편이 되도록 평행하게 얼라인 시킨 환경에서 기판 또는 오픈 마스크를 부착한 기판이 스캔해가는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템을 제공할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 클리닝, 또는 증착 챔버에서 증착되는 기판들 간의 간격을 최소화하고, 스피드 버퍼 챔버에 의해 기판의 이송 속도를 필요에 따라 가변하여 생산성 및 물질 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 물질의 증착 공정에서 여러 번 마스크를 교체하지 않고 증착 정을 수행할 수 있으므로 높은 생산성을 나타낼 수 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 선형 증착 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 기판 이송 챔버 내의 공정 챔버들과 스피드 버퍼 챔버들의 구성을 나타내는 평면 개략도이고, 도 3은 고속 증착과 저속 증착 시스템에 대한 증착 시간과 기판 간격에 따른 물질 낭비 시간을 보여주는 그래프들이다.

일반적으로 증착 공정을 수행하기 위해서는 공정 챔버내에 소스는 지속적으로 물질을 분사하는 온(on) 상태로 하고 셔터를 장착하여 기판이 해당 공정 챔버 안으로 들어오면, 셔터가 열려 기판에 물질이 분사되어 증착 공정이 이루어진다.

하나의 기판이 증착 공정을 마치고 다른 챔버로 이송되고 나서 이어지는 다음 기판이 들어오기까지 셔터가 닫혀 물질이 챔버에 분사되지 않도록 하나, 이때에도 소스는 계속 온 상태로 물질은 계속 분사되어 낭비된다. 증착 속도가 빠른 고속 증착 시스템의 경우는 셔터가 열려있는 시간이 짧으나(도 3의 위쪽 그래프)저속 증착 시스템의 경우 셔터가 열려있는 시간이 비교적 길다(도 3의 아래쪽 그래프).

따라서, 물질의 낭비를 막으려면 공정 챔버에 진입하는 기판들 간의 간격이 최소화되어야 한다. 도 4는 공정 챔버에서의 기판들의 간격이 좁혀진 경우 증착 시간과 비증착 시간을 나타내는 그래프이며, 이러한 경우가 도 3의 경우에 비해 물질의 낭비가 줄어들 수 있다.

또한, 증착 방식에는 소스가 스캔 되는 방식과 기판이 스캔 되는 방식이 있다. 이는 증착되는 기판이 대면적화되면서 박막의 두께 균일도를 구현하기 위한 것이다.

도 5는 소스 스캔 방식에서 고속 증착과 저속 증착 시스템에 대한 수율, 증착 시간과 비증착 시간의 비 및 물질 사용 효율을 보여주는 그래프들이고, 도 6은 기판 스캔 방식에서 고속 증착과 저속 증착 시스템에 대한 수율, 증착 시간과 비증착 시간의 비 및 물질 사용 효율을 보여주는 그래프들이며, 도 7은 기판들 간의 간격의 크기에 따른 수율 및 물질 사용 효율을 나타내는 그래프들이다.

상기 도 5 내지 도 7로부터 알 수 있듯이 기판과 기판 사이의 간격이 최소화되어야 수율과 물질 효율이 우수하다.

상술한 바와 같이 물질 효율 및 수율을 최대화하기 위해서 물질 증착 공정에서의 기판 사이의 간격은 최소화된 상태로 여러 개의 증착 공정 챔버에 등속도로 이송되어야 하나 마스크 교체 및 얼라인 등의 정지 공정을 수행하기 위해서는 상기 등속도로 이송되던 기판은 감속하여야 하며, 뒤이어 오던 기판도 정지 공정 중인 기판을 증착 공정에서의 속도 그대로 따라갈 경우 기판의 충돌 문제가 생길 수 있으므로 감속이 필요하다. 또한, 정지 공정을 마친 기판은 다시 증착 공정에 들어갈 경우, 고속으로 가속되어 증착 공정 챔버에 진입해야 하고 뒤에 따라오는 기판도 빠른 속도로 증착 공정에 진입한 기판의 뒤를 따라야 이전 기판과의 간격을 최소화하여 물질의 낭비를 막을 수 있다.

그에 따라 도 2의 스피드 버퍼 챔버를 공정 챔버들 사이사이에 채용하여 기판의 가속 및 감속으로 증착 공정 챔버에서 기판들이 간격을 매우 좁힌 상태로 등속 이동하게 할 수 있다.

도면에는 도시하지 않았으나, 증착 공정을 수행하기 위해 기판은 기판 이송 챔버 내에 장착된 로딩 챔버에 로딩 된 후, 클리닝 챔버, 마스크 얼라인 챔버 및 클리닝 챔버를 거쳐 증착 챔버를 거치게 된다.

여기서 기판은 OLED 제작용 유리 기판, TFT, ITO, TCO, 솔라 셀 제작용 기판을 포함할 수 있다.

또한, 상술한 클리닝 챔버, 마스크 얼라인 챔버, 증착 챔버들을 통칭하여 공정 챔버라 한다.

공정 챔버들 중 특히 증착 공정 챔버에서는 물질을 분사시켜 기판에 증착시킨다. 이때 기판의 간격을 넓게 하면 고가의 증착 물질이 간격이 형성된 부분에 분사되어 낭비되므로 기판의 간격을 가급적 좁게 하여야 한다.

상기 기판은 하나의 소스(증착원)에 의해 그 표면에 물질이 증착되며, 기판 이송 장치에 의해 다른 종류의 물질이 증착되도록 별개의 증착원이 있는 증착 챔버 로 이송된다. 이들 증착 챔버들은 기판이 들어오고 나갈 수 있도록 기판에 대해 전방과 후방에 도어(door)를 구비한다.

여러 가지 물질의 연속적인 증착 공정 후, 사용된 마스크를 새로 교체하는, 정지 상태의 공정인 마스크 교체 공정을 수행하려면 준비 시간이 필요하게 되므로 기판들 사이의 간격이 좁은 경우 그러한 준비 시간을 만들기 위해, 속도 조절 챔버를 상기 공정 챔버의 사이 사이에 장착하여 전체 공정을 연속적으로 진행할 수 있게 한다(도 2 참조).

또한, 상기 스피드 버퍼 챔버는 기판의 이동 방향에 대해 전방 및 후방에 도어를 구비하여 공정 챔버로부터 기판이 기판 이송 장치에 의해 실려 들어올 수 있으며, 다른 공정 챔버 또는 언로딩 챔버 등을 향해 실려 나갈 수 있도록 구성된다.

상기 스피드 버퍼 챔버로 기판을 이동시키는 기판 이송 장치는 선형 레일과 이동식 컨베이어 벨트 또는 롤러로 구성될 수 있고, 공정 챔버의 상단을 기판이 지나가도록 기판 이송 챔버의 상부 측면을 따라 설치되며, 공정 챔버의 상단으로부터 상기 스피드 버퍼 챔버의 상단을 통과하여 연속적으로 기판이 흘러갈 수 있도록 상기 기판 이송 장치가 연속적으로 설치된다.

또한, 경우에 따라 물질의 증착 효율을 위해, 기판의 설치는 지면에 대해 수평이 아닌 수직으로 할 수도 있다.

상술한 준비 시간의 최적화를 위해 스피드 버퍼 챔버에서의 기판 이송 속도는 상황에 맞게 조절할 수 있도록 모터를 기판 이송 장치에 채용한다.

도 2의 하단에는 기판 이송 속도를 개략적으로 도시하는 그래프가 나와 있 다.

또한, 도 2에는 상술한 스피드 버퍼 챔버의 채용으로 인한, 기판의 이송 속도 조절이 여러 가지 공정 사이마다 채용될 수 있음을 나타낸다.

즉, 증착 공정 뿐 아니라, 기판 클리닝 공정 등에서도 기판들 사이의 간격을 좁게 하고, 다음 공정을 준비할 시간을 벌기 위해 스피드 버퍼 챔버를 설치할 수 있다.

OLED 소자 제작에 있어서, 공통층 증착은 기판을 증착원에 대해 스캔하는 식으로 기판 이송 장치를 구동시키고 RGB 화소 구현을 위한 증착 공정은 정지 상태에서 수행되도록 기판 이송을 조절할 수 있다. 이러한 방식의 증착 공정은 좀 더 품질이 좋은 OLED 소자를 제작할 수 있게 한다. 이 경우, 스피드 버퍼 챔버를 공통층 증착 챔버들과 RGB 화소 형성 증착 챔버 사이에 채용한다.

본 실시예에서, 각 층을 증착 형성하는 데 필요한 시간, 즉, 하나의 공정 챔버에 기판이 머무르는 시간은 대략 1~2 분 정도이나, 금속으로 두꺼운 박막 형성으로 전극 형성을 하는 데에는 시간이 더 필요하며, 대략 2배 정도 증착 공정 시간이 필요하다.

다시 말해, 유기물 증착 공정 챔버와 같은 다른 공정 챔버에서의 기판 이송 속도에 비해, 금속 전극 증착 공정 챔버에서의 기판 이송 속도는 약 1/2 정도의 느린 속도로 이송할 필요가 있으며, 그에 따라, 이들 전체 공정이 연속적으로 흘러갈 수 있게 하려면 금속 증착 공정에서는 특별한 조치가 필요하다.

본 발명자들은 금속 증착 공정을 수행하는 공정 챔버의 구성을 도면에는 도시하지 않았지만, 하나의 선형 증착 시스템 라인에 대해 두 개의 증착 공정 챔버를 채용하는 병렬 구조를 취하였다. 제1 금속 증착 공정 챔버와 제2 금속 증착 공정 챔버는 위 아래로 병렬 구조를 취할 수도 있고, 그 외, 동일 평면상에서 두 갈래로 진로를 갈라 병렬 구조를 취할 수도 있다.

이러한 병렬 구조를 통해, 유기물 증착 공정과 금속 전극의 증착 공정을 공정 박자(Tact Time)에 맞추어 연속적인 흐름으로 수행할 수 있는 선형 증착 시스템을 구현할 수 있다.

또한, 도 1의 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 기판 이송 장치는 두 개의 층으로 구성되어 증착 공정 등의 공정 수행을 위해 하층의 기판 이송 장치에 의해 일방향으로 이동된 다음, 공정을 마치고 나면, 기판의 회수를 위해 승강기에 의해 승강되어 상층의 기판 이송 장치를 통해 하층과 반대 방향으로 기판이 이송된다.

상기 두 개 층으로 된 기판 이송 장치는 각 층의 분리를 위한 분리막을 구비하여 기판 이송 중 오염을 방지한다.

또한, 공정 챔버와 스피드 버퍼 챔버를 장착한 기판 이송 챔버는 상부에 여닫을 수 있는 도어를 구비하여 도어를 열고 기판 이송 챔버 내에 기판 이송 장치를 설치 또는 해제할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 물질의 절약과 공정 시간의 단축으로 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 8은, 본 발명의 실시예에 채용될 수 있는 마스크들의 예를 보여주는 마스크 평면도이며, 도 9a 및 도 9b는 선형 개구부가 나란히 천설 된 쉐도우 마스크들의 배열 및 증착 결과를 보여주는 평면도들이며, 도 10은 오픈 마스크를 사용하지 않는 경우와 사용할 경우에 대한 물질 증착 형상을 보여주는 평면도들이다.

오픈 마스크는 테두리를 제외한 나머지 부분은 모두 개구부로 되어있고, 최외각에서의 크기는 기판의 최외각과 일치되는 크기로 만든다.

백색의 OLED 조명을 제작할 경우, RGB 화소를 구별되게 증착할 필요가 없다. 따라서, 이 경우는 유리로 된 기판에 오픈 마스크를 마스크 척(mask chuck)으로 부착시켜 물질을 증착시킨다. 즉, 오픈 마스크가 부착된 기판이 하나 이상의 증착원 위를 지나가며(스캔 방식) 발광층을 형성할 수 있다. 증착원은 상향식, 하향식 또는 측면 방출식 등으로 다양하게 구성할 수 있고 그에 따라 오픈 마스크가 부착된 기판을 적절한 위치로 배열하여 물질 증착을 위해 이동한다. 이동 속도는 등속인 것이 바람직하다. 이 경우, 정지 공정이 아닌 이동 방식이 계속되므로 물질의 절약 및 공정 속도 향상으로 생산성이 증대된다. 물론 이 경우도 금속 증착을 위하여 새로운 마스크로 교체되며, 금속 증착에 사용되는 마스크는 오픈 마스크에 비해 다소 크기가 작은 것을 사용한다.

도 9a 및 도 9b를 보면, OLED 컬러 디스플레이 제작을 위해, RGB 화소 선을 형성하기 위한 쉐도우 마스크들과 그들의 배열 관계 및 그에 따라 기판에 형성된 화소가 나타나 있다. 기판에는 R, G, B 색상을 구현할 화소 선이 서로 인접한 평행선으로 증착되어야 하며, 종래에는 이러한 화소 선들의 증착을 위해 각 화소 증착 시 마다 별개의 쉐도우 마스크를 부착시키고 정지 상태의 증착 공정을 수행했다. 따라서 화소 형성 공정에서만 3 번의 마스크 교체 공정을 필요로 하여 증착 공정에서 시간이 매우 지체되어 물질의 낭비와 공정 지연으로 인한 생산성 저하가 있었다.

그러나 본 실시예에 따르면, 도 9a 및 도 9b에서와 같이 다수의 선형 개구부가 소정의 간격을 두고 나란히 천설된 쉐도우 마스크를 물질 증착원의 외측에 고정시키며, R, G, B 각 화소를 기판에 서로 인접하게 형성하도록 R, G, B에 해당하는 각 물질 위에 각각의 쉐도우 마스크를 위치 조절하여 고정시킨다. 즉, 세 개의 쉐도우 마스크는 선형 개구부의 위치가 하나의 화소 선폭만큼씩 모두 차례로 밀려 어긋나게 배열 및 고정시킨다(도 9b는 이러한 배열에 대해 R 마스크와 G 마스크에 대해 예시하고 있다). 그에 따라 기판은 정지 상태를 유지할 필요 없이 R, G, B 화소 형성 물질 구간을 차례로 지나가면 RGB 화소 선을 모두 증착할 수 있다. 따라서, 화소 형성 공정 중 마스크 교체 공정이 필요없기 때문에 연속 증착이 진행되며 기판들 간의 간격을 최소화할 수 있어 물질을 낭비하지 않으면서도 단시간 내 공정을 끝낼 수 있다.

이때, 각각의 RGB 화소가 다른 인접부에 증착되지 않도록 기판은 쉐도우 마스크와 매우 가까이 지나가도록 해야 하며, 바람직하게는 100 내지 수백 μm 정도의 간격을 유지하도록 한다.

상기의 실시예는 OLED 컬러 디스플레이 제작의 경우를 설명하나, 이러한 인접한 띠 모양의 물질 증착 공정은 솔라셀 또는 저해상도 색 변조성 조명 내지 디스플레이에서도 필요할 수 있으므로, 솔라셀 제작의 경우에도 상술한 쉐도우 마스크들을 증착원 외측에 고정시키고 기판을 스캔시켜 마스크 교체 공정을 없앤 증착 시스템이 그대로 채용될 수 있다.

다만, OLED 컬러 디스플레이 제작과 솔라셀 제작에서 기판 가장자리에 물질 증착 여부가 달라지므로 이에 대해 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10의 (가)는 쉐도우 마스크를 나타내며, 기판이 상기 쉐도우 마스크가 고정된 증착원을 지나갈 경우 기판에 물질이 증착 형성된 화소 선이 도 10의 (나)에 나타나 있다. 솔라셀의 경우 이와 같이 기판 단부까지 물질이 증착되어도 무방하다. 그러나, OLED 컬러 디스플레이의 경우는 도 10의 (라)와 같이 기판의 단부에는 화소 선이 없는 상태라야 한다. 따라서, OLED 컬러 디스플레이 제작 공정에서는 기판에 도 10의 (다)와 같은 오픈 마스크를 부착시킨 상태에서 증착원들 외측에 고정된 쉐도우 마스크들 위(아래 또는 옆도 가능하다)로 지나가면서 화소를 증착 형성한다. 그 결과 기판의 테두리에는 물질이 증착되지 않은 도 10의 (라)와 같은 화소 선이 형성된다. 이 경우에도 기판들 간의 간격을 최소화하고 화소 형성 공정에서 마스크 교체 공정이 필요 없으므로 물질의 절약과 더불어 공정 시간이 단축된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 선형 증착 시스템의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 기판 이송 챔버 내의 공정 챔버들과 스피드 버퍼 챔버들의 구성을 나타내는 평면 개략도.

도 3은 고속 증착과 저속 증착 시스템에 대한 증착 시간과 비증착 시간을 보여주는 그래프들

도 4는 기판 사이의 간격이 좁을 때의 증착 시간과 비증착 시간을 보여주는 그래프.

도 5는 소스 스캔 방식에서 고속 증착과 저속 증착 시스템에 대한 수율, 증착 시간과 비증착 시간의 비 및 물질 사용 효율을 보여주는 그래프들.

도 6는 기판 스캔 방식에서 고속 증착과 저속 증착 시스템에 대한 수율, 증착 시간과 비증착 시간의 비 및 물질 사용 효율을 보여주는 그래프들.

도 7은 기판들 간의 간격의 크기에 따른 수율 및 물질 사용 효율을 나타내는 그래프들.

도 8은, 본 발명의 실시예에 채용될 수 있는 마스크들의 예를 보여주는 마스크 평면도.

도 9a 및 도 9b는 선형 개구부가 나란히 천설 된 쉐도우 마스크들의 배열 및 증착 결과를 보여주는 평면도들.

도 10은 오픈 마스크를 사용하지 않는 경우와 사용할 경우에 대한 물질 증착 형상을 보여주는 평면도.

Claims (5)

1. 기판에 물질을 증착하는 증착 장치에 있어서,

   기판을 스캔 식으로 이송하거나 기판을 정지시킨 상태에서 공정을 수행하는 다수의 공정 챔버 사이에 설치되어 공정의 전체 박자(Tact Time)를 맞추도록 기판의 이송 속도를 조절하는 기판 이송 스피드 버퍼 챔버를 포함하고,

   공정 챔버에서의 기판 이송 속도는 등속도이고 스피드 버퍼 챔버에서의 기판 이송 속도는 가속 또는 감속되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 속도조절용 버퍼 챔버를 적용한 선형 증착 시스템.
2. 제1항에 있어서, 기판의 일정 부분에만 물질을 증착할 때 기판에 오픈 마스크를 부착하여 증착원으로부터 방출되는 물질이 오픈 마스크의 개구부를 통해서만 증착되도록 기판과 오픈 마스크가 일체가 되어 스캔 방식으로 이동하는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 이송되는 기판에 형성되는 박막층이 라인 형태의 박막 패턴으로 증착되어야 하거나, 이송되는 기판에 형성되는 한 층의 박막층에 다수의 물질이 기판상에 선형으로 서로 평행하게 인접하여 증착되어야 하는 경우, 각각의 물질 증착원의 물질 방출구 외측에 각각의 쉐도우 마스크를 고정시키고, 기판은 상기 쉐도우 마스크 위로 이송되는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템.
4. 제3항에 있어서, 이송되는 기판에 형성되는 한 층의 박막층에 다수의 물질이 기판상에 선형으로 서로 평행하게 인접하여 증착되어야 하는 경우,

   상기 각각의 쉐도우 마스크를 고정함에 있어서, 상기 각 쉐도우 마스크 상에 나란히 형성된 다수의 선형 개구부의 위치가 라인 형태의 박막 패턴의 1 라인 폭 만큼씩 편이 되게 얼라인 시킨 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템.
5. 제1항에 있어서, 전극 형성 공정인 금속 증착 공정의 경우, 두 개의 금속 공정 챔버를 병렬로 설치하고 기판 이송 속도를 다른 공정 챔버에서의 이송 속도 보다 느리게 하여 금속 전극의 증착 시간을 더 길게 하면서도 공정 박자를 맞추는 것을 특징으로 하는 선형 증착 시스템.

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