KR101193188B1

KR101193188B1 - 박막 증착 장치

Info

Publication number: KR101193188B1
Application number: KR1020100011196A
Authority: KR
Inventors: 이정민; 이충호
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2012-10-19
Also published as: KR20100131344A

Abstract

대형의 기판에 정밀한 증착 패턴을 형성할 수 있도록, 본 발명은 증착원, 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 복수 개의 제1 슬릿들이 형성된 제1 노즐, 상기 증착원과 대향되게 배치되고 복수 개의 제2 슬릿들이 형성된 제2 노즐, 및 상기 제2 노즐 상에 배치되고 상기 제2 슬릿들을 가로지르도록 형성되는 제2 노즐 보강부를 더 포함하는 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

박막 증착 장치{Apparatus for thin layer deposition}

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 대형의 기판에 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 박막 증착 장치에 관한 것이다.

디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.

일반적으로, 유기 발광 디스플레이 장치는 애노드 전극과 캐소드 전극에서 주입되는 정공과 전자가 유기 발광층에서 재결합하여 발광하여 가시 광선을 구현할 수 있다. 그러나, 이러한 구조로는 고효율 발광을 구현하기 어렵기 때문에, 유기 발광 디스플레이 장치는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 유기 발광층과 함께, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등의 유기층을 선택적으로 추가 삽입하여 사용하고 있다.

한편, 유기 발광 디스플레이 장치의 전극들, 유기 발광층 및 유기층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 증착이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.

그러나, 유기 발광층 및 유기층 등과 같은 유기 박막의 미세 패턴을 형성하는 것이 실질적으로 매우 어렵고, 상기 유기 박막의 패턴 및 두께와 같은 형태에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 효율이 달라지기 때문에 유기 발광 디스플레이 장치의 발광 특성을 향상하는 데 한계가 있다.

또한 근래에 디스플레이 장치의 대형화가 점점 요구되는데 종래의 박막 증착 장치로는 대면적에 대한 유기 박막의 패터닝이 곤란하여 만족할 만한 수준의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 색순도, 발광 효율 및 수명 등을 가지는 대형 유기 발광 디스플레이 장치를 제조하는데 한계가 있다.

본 발명은 대형의 기판에 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 박막 증착 장치를 제공한다.

본 발명은 증착원, 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 복수 개의 제1 슬릿들이 형성된 제1 노즐, 상기 증착원과 대향되게 배치되고 복수 개의 제2 슬릿들이 형성된 제2 노즐, 및 상기 제2 노즐 상에 배치되고 상기 제2 슬릿들을 가로지르도록 형성되는 제2 노즐 보강부를 더 포함하는 박막 증착 장치를 개시한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 보강부는 상기 제2 노즐의 면 중 상기 증착원을 향하는 면에 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치를 이용하여 피증착재 상에 박막을 형성함에 있어서, 상기 제2 노즐 보강부는 상기 제2 노즐의 면 중 상기 피증착재를 향하는 방향과 반대 방향의 면에 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 보강부는 상기 제2 노즐과 접촉할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 보강부의 고유 진동수는 상기 제2 노즐의 고유 진동수와 상이한 값을 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 보강부는 복수 개일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 보강부는 상기 복수 개의 제2 슬릿들이 배열되는 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 구획하도록 복수 개의 제1 차단벽을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿은 일 방향으로 배열되고,

상기 복수 개의 제1 차단벽들 각각은 상기 일 방향과 실질적으로 수직인 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 구획할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 중 서로 이웃한 두 개의 제1 차단벽들 사이에는 하나 이상의 상기 제1 슬릿이 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 중 서로 이웃한 두 개의 제1 차단벽들 사이에는 복수 개의 상기 제2 슬릿이 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 중 서로 이웃한 두 개의 제1 차단벽들 사이에 배치된 상기 제1 슬릿들의 개수보다 상기 제2 슬릿들의 개수가 더 많을 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 제1 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 차단벽 어셈블리의 일 측에 배치되며, 상기 복수 개의 제1 차단벽이 배열되는 방향을 따라 배치된 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿은 일 방향으로 배열되고, 상기 복수 개의 제2 차단벽들은 상기 일 방향과 실질적으로 수직인 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 구획할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 차단벽의 상기 일 방향으로의 폭이 상기 제2 차단벽의 상기 일 방향으로의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들은 등간격으로 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 차단벽들과 상기 제2 차단벽들은 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 차단벽들과 상기 제2 노즐은 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 복수 개의 제1 슬릿은 제1 방향을 따라 형성되고, 상기 복수 개의 제2 슬릿은 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향을 따라 형성되고, 상기 박막 증착 장치는 피증착재에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착 공정을 진행하고, 상기 증착원, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 일체로 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 증착원 및 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은 연결 부재에 의해 결합하여 일체로 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 연결 부재는 상기 증착원에 수납된 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 피증착재는 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 피증착재상에 증착 물질이 연속적으로 증착될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 복수 개의 제1 슬릿은 소정 각도 틸트 되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 복수 개의 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 제1 슬릿들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 제1 슬릿들은 서로 마주보는 방향으로 틸트될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 복수의 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 제1 슬릿들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 제1 슬릿들 중 제1 측에 배치된 제1 슬릿은 상기 제2 노즐의 제2 측 단부를 바라보도록 배치하고, 상기 두 열(列)의 제1 슬릿들 중 제2 측에 배치된 제1 슬릿은 상기 제2 노즐의 제1 측 단부를 바라보도록 배치할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치는 진공 챔버 내에 구비될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐은, 상기 증착원에서 기화된 증착 물질이 증착되는 피 증착재로부터 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐의 상기 일 방향으로의 폭과 상기 피 증착재의 상기 일 방향으로의 폭은 실질적으로 동일하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐과 결합하도록 상기 제2 노즐의 영역 중 상기 제2 슬릿들이 배치되지 않은 영역과 연결되는 제2 노즐 프레임을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 프레임은 상기 제2 노즐에 소정의 인장력을 부여할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 프레임의 온도는 증착 과정 동안 실질적으로 균일하게 유지될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 제1 슬릿들의 총 개수보다 상기 제2 슬릿들의 총 개수가 더 많을 수 있다.

본 발명에 관한 박막 증착 장치는 대형의 기판에 정밀한 패턴을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 1의 박막 증착 장치의 제2 노즐과 제2 노즐 프레임 간의 결합관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 박막 증착 장치의 제2 노즐과 제2 노즐 보강부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 제2 노즐과 제2 노즐 보강부의 관계를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 9는 도 7의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 제1 슬릿을 틸트시키지 아니하였을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 제1 슬릿을 틸트시켰을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 측면도이고, 도 3은 도 1의 개략적인 평면도이다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 기판(160)에 증착 물질을 증착 하기 위하여 증착원(110), 제1 노즐(120), 제1 차단벽 어셈블리(130), 제2 차단벽 어셈블리(140), 제2 노즐(150), 제2 노즐 프레임(155)을 포함한다. 제2 차단벽 어셈블리(140)는 제2 차단벽(141) 및 제2 차단벽 프레임(142)을 구비한다.

도 1, 도 2 및 도 3에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 1 내지 도 3의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.

상세히, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질(115)이 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(150)을 통과하여 기판(160)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 제1 차단벽 어셈블리(130), 제2 차단벽 어셈블리(140) 및 제2 노즐(150)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야(약 100℃이하) 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간을 고진공 상태로 유지할 수 있다. 이와 같이, 제1 차단벽 어셈블리(130), 제2 차단벽 어셈블리(140), 제2 노즐(150)의 온도가 충분히 낮으면, 원하지 않는 방향으로 방사되는 증착 물질(115)은 모두 제1 차단벽 어셈블리(130) 면 및 제2 차단벽 어셈블리(140) 면에 흡착되어서 고진공을 유지할 수 있기 때문에, 증착 물질 간의 충돌이 발생하지 않아서 증착 물질의 직진성을 확보할 수 있게 되는 것이다. 이때 제1 차단벽 어셈블리(130)는 고온의 증착원(110)을 향하고 있고, 증착원(110)과 가까운 곳은 최대 85℃가량 온도가 상승하기 때문에, 필요할 경우 부분 냉각 장치가 더 구비될 수 있다. 이를 위하여, 제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140)에는 냉각 핀과 같은 냉각 부재가 형성될 수 있다.

이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착재인 기판(160)이 배치된다. 기판(160)은 평판 디스플레이 장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 디스플레이 장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.

챔버 내에서 기판(160)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다. 증착원(110) 내에 수납되어 있는 증착 물질(115)이 기화됨에 따라 기판(160)에 증착이 이루어진다. 상세히, 증착원(110)은 그 내부에 증착 물질(115)이 채워지는 도가니(111)와, 도가니(111)를 가열시켜 도가니(111) 내부에 채워진 증착 물질(115)을 도가니(111)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(112)를 포함한다.

증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(160)을 향하는 측에는 제1 노즐(120)이 배치된다. 그리고, 제1 노즐(120)에는, Y축 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(121)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 제1 슬릿(121)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 이와 같은 제1 노즐(120)을 통과하여 피 증착재인 기판(160) 쪽으로 향하게 되는 것이다.

제1 노즐(120)의 일 측에는 제1 차단벽 어셈블리(130)가 구비된다. 상기 제1 차단벽 어셈블리(130)는 복수 개의 제1 차단벽(131)들과, 제1 차단벽(131)들 외측에 구비되는 제1 차단벽 프레임(132)을 포함한다. 여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽(131)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 복수 개의 제1 차단벽(131)들은 등(等) 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제1 차단벽(131)은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다. 이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단벽(131)들은 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 차단벽(131) 및 후술할 제2 차단벽(141)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간이 분리된다.

여기서, 각각의 제1 차단벽(131)들은 서로 이웃하고 있는 제1 슬릿(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이는 다시 말하면, 서로 이웃하고 있는 제1 차단벽(131)들 사이에 하나의 제1 슬릿(121)이 배치된다고 볼 수도 있다. 바람직하게, 제1 슬릿(121)은 서로 이웃하고 있는 제1 차단벽(131) 사이의 정 중앙에 위치할 수 있다. 이와 같이, 제1 차단벽(131)이 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간을 구획함으로써, 하나의 제1 슬릿(121)을 통하여 배출되는 증착 물질은 다른 제1 슬릿(121)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 제2 슬릿(151)을 통과하여 기판(160)에 증착된다. 다시 말하면, 제1 차단벽(131)들은 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 복수 개의 제1 차단벽(131)들의 외측으로는 제1 차단벽 프레임(132)이 더 구비될 수 있다. 제1 차단벽 프레임(132)은, 복수 개의 제1 차단벽(131)들의 상, 하 면에 각각 구비되어, 복수 개의 제1 차단벽(131)들의 위치를 지지하는 동시에, 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Z축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 제1 차단벽 어셈블리(130)는 박막 증착 장치(100)로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 상세히, 종래의 FMM 증착 방법은 증착 효율이 낮다는 문제점이 존재하였다. 여기서 증착 효율이란 증착원에서 기화된 재료 중 실제로 기판에 증착된 재료의 비율을 의미하는 것으로, 종래의 FMM 증착 방법에서의 증착 효율은 대략 32% 정도이다. 더구나 종래의 FMM 증착 방법에서는 증착에 사용되지 아니한 대략 68% 정도의 유기물이 증착기 내부의 여기저기에 증착되기 때문에, 그 재활용이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 제1 차단벽 어셈블리(130)를 이용하여 증착 공간을 외부 공간과 분리하였기 때문에, 기판(160)에 증착되지 않은 증착 물질은 대부분 제1 차단벽 어셈블리(130) 내에 증착된다. 따라서, 장시간 증착 후, 제1 차단벽 어셈블리(130)에 증착 물질이 많이 쌓이게 되면, 제1 차단벽 어셈블리(130)를 박막 증착 장치(100)로부터 분리한 후, 별도의 증착 물질 재활용 장치에 넣어서 증착 물질을 회수할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 증착 물질 재활용률을 높임으로써 증착 효율이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.

제1 차단벽 어셈블리(130)의 일 측에는 제2 차단벽 어셈블리(140)가 구비된다. 상기 제2 차단벽 어셈블리(140)는 복수 개의 제2 차단벽(141)들과, 제2 차단벽(141)들 외측에 구비되는 제2 차단벽 프레임(142)을 포함한다. 여기서, 복수 개의 제2 차단벽(141)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 복수 개의 제2 차단벽(141)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단벽(141)은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다. 이와 같이 배치된 복수 개의 제2 차단벽(141)들은 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 차단벽(131) 및 제2 차단벽(141)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간이 분리된다.

한편, 복수 개의 제2 차단벽(141)들의 외측으로는 제2 차단벽 프레임(142)이 배치된다. 제2 차단벽 프레임(142)은 대략 창문 틀과 같은 격자 형태로 형성되며, 그 내측에 제2 차단벽(141)들이 배치된다. 제2 차단벽 프레임(142)은 복수 개의 제2 차단벽(141)들의 위치를 지지하는 동시에, 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Z축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.

본 실시예에서는 제1 차단벽 어셈블리(130)와 제2 차단벽 어셈블리(140)를 통하여 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150)사이의 공간을 구획한 것이 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제1 차단벽 어셈블리(130)만으로 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150)사이의 공간을 구획할 수 있다. 즉 제2 차단벽 어셈블리(140)을 구비하지 않을 수도 있다. 다만 제1 차단벽 어셈블리(130)만 구비된 구조보다 제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140) 모두 구비된 구조의 경우 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간을 보다 효과적으로 구획하는 것이 가능하다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 각각의 제2 차단벽(141)들은 각각의 제1 차단벽(131)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단벽(141)들은 각각의 제1 차단벽(131)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단벽(131)과 제2 차단벽(141)은 서로 동일한 평면상에 위치하게 되는 것이다. 이와 같이, 서로 나란하게 배치된 제1 차단벽(131)들과 제2 차단벽(141)들에 의하여, 제1 노즐(120)과 후술할 제2 노즐(150) 사이의 공간이 구획됨으로써, 하나의 제1 슬릿(121)으로부터 배출되는 증착 물질은 다른 제1 슬릿(121)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 제2 슬릿(151)을 통과하여 기판(160)에 증착되는 것이다. 다시 말하면, 제1 차단벽(131)들 및 제2 차단벽(141)들은 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.

도면에는, 제1 차단벽(131)의 두께와 제2 차단벽(141)의 Y축 방향의 폭이 동일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 제2 노즐(150)과의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단벽(141)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단벽(131)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.

증착원(110)과 기판(160) 사이에는 제2 노즐(150) 및 제2 노즐 프레임(155)이 더 구비된다. 제2 노즐 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 격자 형태로 형성되며, 그 내측에 제2 노즐(150)이 결합된다. 그리고, 제2 노즐(150)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 제2 슬릿(151)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 제2 슬릿(151)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(150)을 통과하여 피 증착재인 기판(160) 쪽으로 향하게 된다.

제2 노즐(150)의 배면 즉, 제2 노즐(150)의 면 중 기판(160)을 향하는 방향의 반대 방향의 면에는 제2 노즐 보강부(153)가 배치된다. 도 2 및 도 3을 참조하면 제2 노즐 보강부(153)는 제2 노즐(150)의 면 중 증착원(110)을 향하는 면에 형성된다. 제2 노즐 보강부(153)에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 슬릿(121)들의 총 개수보다 제2 슬릿(151)들의 총 개수가 더 많은 것이 바람직하다. 또한, 서로 이웃하고 있는 두 개의 제1 차단벽(131) 사이에 배치된 제1 슬릿(121)의 개수보다 제2 슬릿(151)들의 개수가 더 많은 것이 바람직하다.

즉, 서로 이웃하고 있는 두 개의 제1 차단벽(131) 사이에는 하나 또는 그 이상의 제1 슬릿(121)이 배치된다. 동시에, 서로 이웃하고 있는 두 개의 제1 차단벽(131) 사이에는 복수 개의 제2 슬릿(151)들이 배치된다. 그리고, 서로 이웃하고 있는 두 개의 제1 차단벽(131)에 의해서 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간이 구획되어서, 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간이 분리된다. 따라서, 하나의 제1 슬릿(121)에서 방사된 증착 물질은 대부분 동일한 증착 공간에 있는 제2 슬릿(151)들을 통과하여 기판(160)에 증착된다.

도면에는, 제1 슬릿(121) 하나당 제2 슬릿(151) 세 개가 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 제조하여야 하는 제품의 요구 사양에 따라 제1 슬릿(121) 개수에 대한 제2 슬릿(151) 개수의 비율은 다양하게 변형 가능하다 할 것이다.

한편, 상기 제2 노즐(150)은 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다. 이 경우, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 따라서 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)의 경우, 박막 증착 장치(100)가 챔버(미도시)내에서 Z축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어진다. 다시 말하면, 박막 증착 장치(100)가 현재 위치에서 증착을 완료하였을 경우, 박막 증착 장치(100) 혹은 기판(160)을 Z축 방향으로 상대적으로 이동시켜서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐(150)을 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 장치(100)의 경우, 제2 노즐(150)의 Y축 방향으로의 폭과 기판(160)의 Y축 방향으로의 폭만 동일하게 형성되면, 제2 노즐(150)의 Z축 방향의 길이는 기판(160)의 길이보다 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐(150)을 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 제2 노즐(150)은 그 제조가 용이하다. 즉, 제2 노즐(150)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 제2 노즐(150)이 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 제2 노즐과 제2 노즐 프레임 간의 결합관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

제2 노즐은 박막으로 형성되는데 제2 노즐 프레임(155)을 통하여 박막 증착 장치(100)에 고정되는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 제2 노즐 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 격자 형태로 형성되며, 그 내측에 복수 개의 제2 슬릿(151)들이 형성된 제2 노즐(150)이 결합된다. 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)의 제조 과정에서 제2 노즐(150)과 제2 노즐 프레임(155)이 결합할 때, 제2 노즐 프레임(155)이 제2 노즐(150)에 소정의 인장력을 부여할 수 있도록 제2 노즐(150)과 제2 노즐 프레임(155)이 결합하는 것을 일 특징으로 한다.

상세히, 제2 노즐(150)의 정밀도는 제2 노즐(150)의 제작 오차와, 증착 중 제2 노즐(150)의 열팽창에 의한 오차로 나눌 수 있다. 여기서, 제2 노즐(150)의 제작 오차를 최소화하기 위해, 파인 메탈 마스크를 프레임에 정밀 인장/용접할 때 사용하는 카운터 포스(Counter Force) 기술을 적용할 수 있다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 노즐(150)을 내측에서 외측으로 가압하여 제2 노즐(150)을 인장시킨다. 다음으로, 상기 제2 노즐(150)에 가하여지는 가압력과 대응되는 방향, 즉 반대 방향으로 제2 노즐 프레임(155)에 압축력을 가하여, 제2 노즐(150)에 가하여지는 외력과 평형을 이루도록 한다. 다음으로, 제2 노즐 프레임(155)에 제2 노즐(150)의 가장자리를 용접하는 등의 방법으로, 제2 노즐 프레임(155)에 제2 노즐(150)을 결합한다. 마지막으로, 제2 노즐(150)과 제2 노즐 프레임(155)에 평형을 이루도록 작용하는 외력을 제거하면, 제2 노즐 프레임(155)에 의해 제2 노즐(150)에 인장력이 가하여지게 된다. 이와 같은 정밀 인장/압축/용접 기술을 이용하면, 에칭 산포가 있더라도 제2 노즐(150) 제작 오차는 2um 이하로 제작이 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는, 제2 노즐 프레임(155)의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, 본 발명에서 제2 노즐(150)은 고온의 증착원(110)을 계속 바라보고 있으므로, 항상 복사열을 받으므로 온도가 어느 정도(대략 5~15℃ 정도) 상승하게 된다. 이와 같이 제2 노즐(150) 온도가 상승하면, 제2 노즐(150)이 팽창하여 패턴 정밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 스트라이프 타입(Stripe Type)의 제2 노즐(150)을 사용하는 동시에, 제2 노즐(150)을 인장 상태로 붙잡고 있는 제2 노즐 프레임(155)의 온도를 균일하게 함으로써, 제2 노즐(150) 온도 상승에 의한 패턴 오차를 방지한다.

이렇게 하면, 제2 노즐(150)의 수평 방향(Y축 방향)의 열팽창(패턴 오차)은 제2 노즐 프레임(155)의 온도에 의해 결정되기 때문에, 제2 노즐 프레임(155) 온도만 일정하면 제2 노즐(150)의 온도가 올라가더라도 열팽창에 의한 패턴 오차 문제는 발생하지 않는다. 한편, 제2 노즐(150)의 길이 방향(Z축 방향)으로의 열팽창은 존재하지만, 이는 스캔 방향이므로 패턴 정밀도와는 관계가 없다.

이때, 제2 노즐 프레임(155)은 진공 상태에서 증착원(110)을 직접 바라보지 않기 때문에 복사열을 받지 않으며, 증착원(110)과 연결돼 있지도 않기 때문에 열전도도 없어서 제2 노즐 프레임(155)의 온도가 상승할 여지는 거의 없다. 만약, 약간(1~3℃)의 온도 상승 문제가 있다 하더라도, 열 차폐판(Thermal Shield) 또는 방열핀(Radiation Pin) 등을 사용하면 쉽게 일정한 온도를 유지할 수 있다.

이와 같이, 제2 노즐 프레임(155)이 제2 노즐(150)에 소정의 인장력을 부여하는 동시에, 제2 노즐 프레임(155)의 온도가 일정하게 유지되도록 함으로써, 제2 노즐(150)의 열팽창 문제와 제2 노즐(150)의 패턴 정밀도 문제가 분리되어, 제2 노즐(150)의 패턴 정밀도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 정밀 인장/압축/용접 기술을 이용하면, 에칭 산포가 있더라도 제2 노즐(150)의 제작 오차는 2um 이하일 수 있다. 또한, 제2 노즐(150)의 온도 상승에 의한 열팽창에 의한 오차는, 스트라이프 타입(Stripe Type)의 제2 노즐(150)에 인장력을 부여하고 제2 노즐 프레임(155)의 온도를 일정하게 함으로써 발생하지 않는다. 따라서 제2 노즐(150)의 정밀도는, {제2 노즐 제작 오차(<2) + 제2 노즐 열팽창 오차(~0) < 2 um}로 제작 가능함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 차단벽 어셈블리(130)와 제2 차단벽 어셈블리(140)가 서로 일정 정도 이격되도록 형성된다. 이와 같이 제1 차단벽 어셈블리(130)와 제2 차단벽 어셈블리(140)를 서로 이격시키는 이유는 다음과 같다.

먼저, 제2 차단벽(141)과 제2 노즐(150)은 상호 간에 정밀하게 얼라인(align) 되어야 하는, 반면 제1 차단벽(131)과 제2 차단벽(141)은 그렇게 높은 정밀도를 필요로 하지 않는다. 따라서, 고정밀 제어가 필요한 부분과 그렇지 아니한 부분을 분리함으로써, 고정밀 제어 작업이 용이해질 수 있다.

또한, 제2 차단벽(141)과 제2 노즐(150)은 기판(160)에 대하여 정밀한 위치와 갭(Gap)을 가지고 얼라인(align) 되어야 하는, 즉 고정밀 제어가 필요한 부분이다. 따라서, 고정밀도가 요구되는 부분의 무게를 가볍게 하여 제어가 용이하도록 하기 위하여, 정밀도 제어가 불필요하고 무게가 많이 나가는 증착원(110), 제1 노즐(120) 및 제1 차단벽 어셈블리(130)를 제2 차단벽 어셈블리(140) 및 제2 노즐(150)로부터 분리하는 것이다.

다음으로, 고온 상태의 증착원(110)에 의해 제1 차단벽 어셈블리(130)의 온도는 최대 100도 이상 상승하기 때문에, 상승된 제1 차단벽 어셈블리(130)의 온도가 제2 차단벽 어셈블리(140) 및 제2 노즐(150)로 전도되지 않도록 하기 위하여, 제1 차단벽 어셈블리(130)와 제2 차단벽 어셈블리(140)를 분리하는 것이다.

다음으로, 챔버(미도시) 내에서 제2 노즐(150)을 분리하는 경우, 제2 노즐(150)과 제2 차단벽 어셈블리(140)를 함께 분리하는 것이 제2 노즐(150)만 분리하는 것보다 용이하다. 따라서, 제2 차단벽 어셈블리(140)를 제2 노즐(150)과 함께 챔버로부터 분리하기 위해서는, 제1 차단벽 어셈블리(130)와 제2 차단벽 어셈블리(140)가 서로 이격되는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 제1 차단벽 어셈블리(130)에 붙은 증착 물질을 주로 재활용하고, 제2 차단벽 어셈블리(140) 및 제2 노즐(150)에 붙은 증착 물질은 재활용을 하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 차단벽 어셈블리(130)가 제2 차단벽 어셈블리(140) 및 제2 노즐(150)과 분리되면 증착 물질의 재활용 작업이 용이해지는 효과도 얻을 수 있다.

더불어, 기판(160) 전체의 막 균일도를 확보하기 위해서 보정판(미도시)을 더 구비할 수 있는데, 제1 차단벽 어셈블리(130)가 제2 차단벽 어셈블리(140)와 분리되면 보정판(미도시)을 설치하기가 매우 용이하게 된다.

마지막으로, 하나의 기판을 증착하고 다음 기판을 증착하기 전 상태에서 증착 물질이 제2 노즐(150)에 증착되는 것을 방지하여 노즐 교체주기를 증가시키기 위해서는 칸막이(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이때 칸막이(미도시)는 제1 차단벽(131)과 제2 차단벽(141) 사이에 설치하는 것이 용이하며, 이를 위하여 제1 차단벽 어셈블리(130)와 제2 차단벽 어셈블리(140)가 서로 이격되는 것이 유리하다.

도 5는 도 1의 박막 증착 장치의 제2 노즐과 제2 노즐 보강부를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하면 제2 노즐(150)의 배면에 제2 노즐(150)과 접촉하도록 제2 노즐 보강부(153)가 배치된다. 제2 노즐 보강부(153)는 제2 노즐(150)에 형성된 제2 슬릿(151)들을 가로지르도록 형성된다. 즉 복수의 제2 슬릿(151)들이 형성되는 일 방향을 따라 연장되도록 제2 노즐 보강부(153)가 형성된다.

제2 노즐 보강부(153)는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이 제2 노즐(150)의 면 중 기판(160)을 향하는 면의 반대면에 형성된다. 이는 증착 공정 중 제2 노즐 보강부(153)가 기판(160)과 접촉하여 기판(160)에 스크래치가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

제2 노즐 보강부(153)는 제2 노즐(150)과 접촉하면서 제2 노즐(150)의 진동을 방지하는 기능을 수행한다. 제2 노즐(150)에 형성된 제2 슬릿(151)은 길고 좁은 폭으로 형성된다. 이로 인하여 제2 노즐(150)은 증착 공정 시 진동이 발생하기 쉽다. 구체적으로 제2 노즐(150)은 교유 진동수를 갖고 조화 진동(harmonic oscillation)을 하게 된다. 제2 노즐(150)이 진동을 하게 되면 제2 노즐(150)의 제2 슬릿(151)들의 패턴이 변하게 되고, 결과적으로 원하는 증착 패턴을 형성할 수 없게 된다.

본 실시예에서는 제2 노즐(150)의 배면에 제2 노즐 보강부(153)를 배치하여 제2 노즐(150)의 진동을 방지할 수 있다. 특히, 제2 노즐(150)의 고유 진동수와 다른 값을 갖는 제2 노즐 보강부(153)가 제2 노즐(150)과 접촉할 경우, 제2 노즐 보강부(153)는 제2 노즐(150)을 지지하고 제2 노즐(150)의 진동을 효과적으로 방지할 수 있다. 이를 통하여 증착 패턴의 정밀도를 향상할 수 있다.

도 5에는 세 개의 제2 노즐 보강부(153)가 형성된 것이 도시되어 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 한 개의 제2 노즐 보강부(153)가 형성될 수 있고, 두 개 또는 네 개 이상의 제2 노즐 보강부(153)가 형성될 수도 있다.

제2 노즐 보강부(153)의 형상은 가늘고 긴 형태로 형성한다. 이를 통하여 제2 노즐(150)의 제2 슬릿(151)을 가리는 영역을 최소화한다. 도 5에는 제2 노즐 보강부(153)가 제2 노즐(150)의 각 제2 슬릿(151)의 길이 방향과 수직하도록 형성된 것이 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 제2 노즐(150)의 제2 슬릿(151)들을 모두 가로지르는 방향이면 제2 노즐 보강부(153)와 제2 슬릿(151)이 이루는 각도는 다양할 수 있다.

도 6은 제2 노즐과 제2 노즐 보강부의 관계를 구체적으로 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위하여 제2 노즐(150)과 제2 노즐 보강부(153)의 일 부분만을 도시하였고, 도 6은 도 3의 일 부분을 도시한 것으로 볼 수도 있다. 도 6을 참조하면 제2 노즐(150)들의 배면에 제2 노즐 보강부(153)가 배치되어 제2 노즐(150)을 지지한다. 제2 노즐(150)이 진동하여 뒤틀리는 것을 제2 노즐 보강부(153)가 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되는 과정을 개략적으로 설명하기로 한다.

증착원(110)에서 기화된 증착 물질은 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(150)을 통과하여 기판(160)에 증착된다. 이때, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간은 제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140)에 의하여 구획되어 있으므로, 제1 노즐(120)의 각각의 제1 슬릿(121)들에서 나온 증착 물질은 제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140)에 의해서, 다른 제1 슬릿에서 나온 증착 물질과 혼합되지 않는다.

제1 노즐(120)과 제2 노즐(150) 사이의 공간이 제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140)에 의하여 구획되어 있을 경우, 증착 물질들은 거의 수직에 가까운 각도로 제2 노즐(150)을 통과하여 기판(160)에 증착된다.

제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140)를 구비함으로써, 기판(160)에 생성되는 음영(shadow)을 작아지도록 하여 제2 노즐(150)을 기판(160)으로부터 이격시킬 수 있다.

상세히, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는, 제2 노즐(150)은 기판(160)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다. 다시 말하면, 종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 제2 노즐(150)이 피 증착재인 기판(160)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다. 이것은 제1 차단벽 어셈블리(130) 및 제2 차단벽 어셈블리(140)를 구비하여, 기판(160)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 됨으로써 실현 가능해진다.

이와 같은 본 발명에 의해서 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한 제2 차단벽 프레임과 제2 노즐 프레임간의 분리, 결합 시에 항상 정밀한 얼라인이 되도록 하여 제2 차단벽과 제2 노즐의 제2 슬릿간의 정밀한 얼라인이 항상 유지되도록 한다.도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 9는 도 7의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 박막 증착 장치(200)는 증착원(210), 제1 노즐(220), 제2 노즐(250) 및 제2 노즐 보강부(253)를 포함한다.

여기서, 도 7 내지 도 9에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 7 내지 도 9의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.

상세히, 증착원(210)에서 방출된 증착 물질(215)이 제1 노즐(220) 및 제2 노즐(250)을 통과하여 기판(400)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 제2 노즐(250)의 온도가 증착원(210) 온도보다 충분히 낮아야(약 100℃이하) 한다. 왜냐하면, 제2 노즐(250)의 온도가 충분히 낮아야만 온도에 의한 제2 노즐(250)의 열팽창 문제를 최소화할 수 있기 때문이다.

이러한 챔버(미도시) 내에는 피증착재인 기판(400)이 배치된다. 상기 기판(400)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.

본 실시예에서는, 기판(400)이 박막 증착 장치(200)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 박막 증착 장치(200)와 마주보도록 배치된 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(400)이 도 7의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(400)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(400)은 고정되어 있고 박막 증착 장치(200) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.

따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(200)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐(250)을 만들 수 있다. 즉, 본 실시예의 박막 증착 장치(200)의 경우, 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 제2 노즐(250)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이는 기판(400)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐(250)을 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 제2 노즐(250)은 그 제조가 용이하다. 즉, 제2 노즐(250)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 제2 노즐(250)이 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.

이와 같이, 박막 증착 장치(200)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 박막 증착 장치(200)와 기판(400)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다.

한편, 챔버 내에서 상기 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질(215)이 수납 및 가열되는 증착원(210)이 배치된다. 증착원(210)은 그 내부에 증착 물질(215)이 채워지는 도가니(211)와, 도가니(211)를 가열하기 위한 히터(212)를 포함한다.

증착원(210)의 일 측, 상세하게는 증착원(210)에서 기판(400)을 향하는 측에는 제1 노즐(220)이 배치된다. 그리고, 제1 노즐(220)에는, Y축 방향 즉 기판(400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(221)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 제1 슬릿(221)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(210) 내에서 기화된 증착 물질(215)은 이와 같은 제1 노즐(220)을 통과하여 피증착재인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이와 같이, 제1 노즐(220)에 Y축 방향 즉 기판(400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(221)들을 형성할 경우, 제2 노즐(250)의 각각의 제2 슬릿(251)들을 통과하는 증착 물질에 의해 형성되는 패턴의 크기는 제1 슬릿(221) 하나의 크기에만 영향을 받으므로(즉, X축 방향으로는 제1 슬릿(221)이 하나만 존재하는 것에 다름 아니므로), 음영(shadow)이 발생하지 않게 된다. 또한, 다수 개의 제1 슬릿(221)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 제1 슬릿(221) 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.

증착원(210)과 기판(400) 사이에는 제2 노즐(250) 및 프레임(255)이 배치된다. 제2 노즐 프레임(255)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 제2 노즐(250)이 결합된다. 그리고, 제2 노즐(250)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 제2 슬릿(251)들이 형성된다. 증착원(210) 내에서 기화된 증착 물질(215)은 제1 노즐(220) 및 제2 노즐(250)을 통과하여 피증착재인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 제2 노즐(250)은 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다. 이때, 제1 슬릿(221)들의 총 개수보다 제2 슬릿(251)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수 있다.

제2 노즐(250)의 배면 즉, 제2 노즐(250)의 면 중 기판(400)을 향하는 방향의 반대 방향의 면에는 제2 노즐 보강부(253)가 배치된다. 도 8 및 도 9를 참조하면 제2 노즐 보강부(253)는 제2 노즐(250)의 면 중 증착원(210)을 향하는 면에 형성된다. 제2 노즐 보강부(253)에 대한 구체적인 구성은 도 5 및 도 6에 도시한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상술한 증착원(210)(및 이와 결합된 제1 노즐(220))과 제2 노즐(250)은 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 증착원(210)(및 이와 결합된 제1 노즐(220))과 제2 노즐(250)은 연결 부재(235)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 즉, 증착원(210), 제1 노즐(220) 및 제2 노즐(250)이 연결 부재(235)에 의해 연결되어 서로 일체로 형성될 수 있는 것이다. 여기서 연결 부재(235)는 제1 슬릿(221)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다. 도면에는 연결 부재(235)가 증착원(210), 제1 노즐(220) 및 제2 노즐(250)의 좌우 방향으로만 형성되어 증착 물질의 X축 방향만을 가이드 하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결 부재(235)가 박스 형태의 밀폐형으로 형성되어 증착 물질의 X축 방향 및 Y축 방향 이동을 동시에 가이드 할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(200)는 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 박막 증착 장치(200)가 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 제2 노즐(250)은 기판(400)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다.

종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 또한, 마스크를 기판에 대하여 이동시킬 수 없기 때문에, 마스크가 기판과 동일한 크기로 형성되어야 한다. 따라서, 디스플레이 장치가 대형화됨에 따라 마스크의 크기도 커져야 하는데, 이와 같은 대형 마스크를 형성하는 것이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(200)에서는 제2 노즐(250)이 피증착재인 기판(400)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 의해서 마스크를 기판보다 작게 형성한 후, 마스크를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 마스크 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 박막 증착 장치(300)는 증착원(310), 제1 노즐(320), 제2 노즐(350) 및 제2 노즐 보강부(미도시)를 포함한다. 여기서, 증착원(310)은 그 내부에 증착 물질(315)이 채워지는 도가니(311)와, 도가니(311)를 가열시켜 도가니(311) 내부에 채워진 증착 물질(315)을 제1 노즐(320) 측으로 증발시키기 위한 히터(312)를 포함한다. 한편, 증착원(310)의 일 측에는 제1 노즐(320)이 배치되고, 제1 노즐(320)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(321)들이 형성된다. 한편, 증착원(310)과 기판(400) 사이에는 제2 노즐(350) 및 제2 노즐 프레임(355)이 더 구비되고, 제2 노즐(350)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 제2 슬릿(351)들이 형성된다. 그리고, 증착원(310) 및 제1 노즐(320)과 제2 노즐(350)은 연결 부재(335)에 의해서 결합된다.

도시하지 않았으나 제2 노즐(350)의 배면 즉, 제2 노즐(350)의 면 중 기판(400)을 향하는 방향의 반대 방향의 면에는 제2 노즐 보강부(미도시)가 배치된다. 제2 노즐 보강부에 대한 구체적인 구성은 도 5 및 도 6에 도시한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예의 박막 증착 장치(300)는 제1 노즐(320)에 형성된 복수 개의 제1 슬릿(321)들이 소정 각도 틸트(tilt)되어 배치된다는 점에서 전술한 제1 실시예와 구별된다. 상세히, 제1 슬릿(321)은 두 열의 제1 슬릿(321a)(321b)들로 이루어질 수 있으며, 상기 두 열의 제1 슬릿(321a)(321b)들은 서로 교번하여 배치된다. 이때, 제1 슬릿(321a)(321b)들은 XZ 평면상에서 소정 각도 기울어지도록 틸트(tilt)되어 형성될 수 있다.

여기서, 제1 열의 제1 슬릿(321a)들은 제2 열의 제1 슬릿(321b)들을 바라보도록 틸트되고, 제2 열의 제1 슬릿(321b)들은 제1 열의 제1 슬릿(321a)들을 바라보도록 틸트될 수 있다. 다시 말하면, 왼쪽 열에 배치된 제1 슬릿(321a)들은 제2 노즐(350)의 오른쪽 단부를 바라보도록 배치되고, 오른쪽 열에 배치된 제1 슬릿(321b)들은 제2 노즐(350)의 왼쪽 단부를 바라보도록 배치될 수 있는 것이다.

도 11은 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 제1 슬릿을 틸트시키지 아니하였을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 제1 슬릿을 틸트시켰을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 11과 도 12를 비교하면, 제1 슬릿을 틸트시켰을 때 기판의 양단부에 성막되는 증착막의 두께가 상대적으로 증가하여 증착막의 균일도가 상승함을 알 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 기판의 중앙과 끝 부분에서의 성막 두께 차이가 감소하게 되어 전체적인 증착 물질의 두께가 균일하도록 증착량을 제어할 수 있으며, 나아가서는 재료 이용 효율이 증가하는 효과를 얻을 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.

100, 200, 300: 박막 증착 장치 110, 210, 310: 증착원
120, 220, 320: 제1 노즐 130: 제1 차단벽 어셈블리
131: 제1 차단벽 132: 제1 차단벽 프레임
140: 제2 차단벽 어셈블리 141: 제2 차단벽
142: 제2 차단벽 프레임 146: 제1 돌출부
146A: 제1 탄성 부재 147: 제2 돌출부
147: 제2 탄성 부재 150, 250, 350: 제2 노즐
153, 253: 제2 노즐 보강부 155, 255, 355: 제2 노즐 프레임
160, 400: 기판

Claims

피증착재에 증착 물질을 증착하기 위한 박막 증착 장치에 관한 것으로서,
증착원;
상기 증착원의 일 측에 배치되며, 복수 개의 제1 슬릿들이 형성된 제1 노즐;
상기 증착원과 대향되게 배치되고 상기 제1 노즐에 비하여 상기 증착원으로부터 더 멀리 배치되고 복수 개의 제2 슬릿들이 형성된 제2 노즐; 및
상기 제2 노즐과 별도로 형성되어 상기 제2 노즐 상에 배치되고, 상기 복수의 제2 슬릿들 중 서로 인접한 제2 슬릿들 사이의 영역과 접하고, 상기 제2 슬릿들을 가로지르도록 형성되는 제2 노즐 보강부를 더 포함하고,
상기 박막 증착 장치는 상기 피증착재와 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되고, 상기 박막 증착 장치가 상기 피증착재에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐 보강부는 상기 제2 노즐의 면 중 상기 증착원을 향하는 면에 배치되는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 박막 증착 장치를 이용하여 피증착재 상에 박막을 형성함에 있어서,
상기 제2 노즐 보강부는 상기 제2 노즐의 면 중 상기 피증착재를 향하는 방향과 반대 방향의 면에 배치되는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐 보강부는 상기 제2 노즐과 접촉하는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐 보강부의 고유 진동수는 상기 제2 노즐의 고유 진동수와 상이한 값을 갖는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐 보강부는 복수 개인 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐 보강부는 상기 복수 개의 제2 슬릿들이 배열되는 방향을 따라 연장되도록 형성된 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 구획하도록 복수 개의 제1 차단벽을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리를 더 포함하는 박막 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿은 일 방향으로 배열되고,
상기 복수 개의 제1 차단벽들 각각은 상기 일 방향과 수직인 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 구획하는 박막 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 차단벽들 중 서로 이웃한 두 개의 제1 차단벽들 사이에는 하나 이상의 상기 제1 슬릿이 배치되는 박막 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 차단벽들 중 서로 이웃한 두 개의 제1 차단벽들 사이에는 복수 개의 상기 제2 슬릿이 배치되는 박막 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 차단벽들 중 서로 이웃한 두 개의 제1 차단벽들 사이에 배치된 상기 제1 슬릿들의 개수보다 상기 제2 슬릿들의 개수가 더 많은 박막 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성되는 박막 증착 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 차단벽 어셈블리의 일 측에 배치되며, 상기 복수 개의 제1 차단벽이 배열되는 방향을 따라 배치된 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 더 포함하는 박막 증착 장치.
제14 항에 있어서,
상기 제1 슬릿과 상기 제2 슬릿은 일 방향으로 배열되고, 상기 복수 개의 제2 차단벽들은 상기 일 방향과 수직인 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 구획하는 박막 증착 장치.
제14 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 박막 증착 장치.
제16 항에 있어서,
상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 박막 증착 장치.
제14 항에 있어서,
상기 제1 차단벽의 상기 일 방향으로의 폭이 상기 제2 차단벽의 상기 일 방향으로의 폭보다 크게 형성되는 박막 증착 장치.
제14 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들은 등간격으로 배치되는 박막 증착 장치.
제14 항에 있어서,
상기 제1 차단벽들과 상기 제2 차단벽들은 서로 이격되도록 형성되는 박막 증착 장치.
제14 항에 있어서,
상기 제2 차단벽들과 상기 제2 노즐은 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 슬릿은 제1 방향을 따라 형성되고, 상기 복수 개의 제2 슬릿은 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향을 따라 형성되고, 상기 박막 증착 장치는 피증착재에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착 공정을 진행하고, 상기 증착원, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 일체로 형성하는 박막 증착 장치.
제22 항에 있어서,
상기 증착원 및 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐은 연결 부재에 의해 결합하여 일체로 형성된 박막 증착 장치.
제23 항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 증착원에 수납된 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 박막 증착 장치.
제23 항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성된 박막 증착 장치.
제22 항에 있어서,
상기 피증착재는 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 피증착재상에 증착 물질이 연속적으로 증착되는 박막 증착 장치.
제22 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 슬릿은 소정 각도 틸트 되도록 형성된 박막 증착 장치.
제27 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 제1 슬릿들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 제1 슬릿들은 서로 마주보는 방향으로 틸트된 박막 증착 장치.
제27 항에 있어서,
상기 복수 개의 제1 슬릿은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 제1 슬릿들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 제1 슬릿들 중 제1 측에 배치된 제1 슬릿은 상기 제2 노즐의 제2 측 단부를 바라보도록 배치하고,
상기 두 열(列)의 제1 슬릿들 중 제2 측에 배치된 제1 슬릿은 상기 제2 노즐의 제1 측 단부를 바라보도록 배치한 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 박막 증착 장치는 진공 챔버 내에 구비되는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐은, 상기 증착원에서 기화된 증착 물질이 증착되는 피 증착재로부터 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 박막 증착 장치.
제31 항에 있어서,
상기 제2 노즐의 상기 일 방향으로의 폭과 상기 피 증착재의 상기 일 방향으로의 폭은 동일하도록 형성되는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 노즐과 결합하도록 상기 제2 노즐의 영역 중 상기 제2 슬릿들이 배치되지 않은 영역과 연결되는 제2 노즐 프레임을 더 포함하는 박막 증착 장치.
제33 항에 있어서,
상기 제2 노즐 프레임은 상기 제2 노즐에 인장력을 부여하는 박막 증착 장치.
제33 항에 있어서,
상기 제2 노즐 프레임의 온도는 증착 과정 동안 균일하게 유지되는 박막 증착 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 슬릿들의 총 개수보다 상기 제2 슬릿들의 총 개수가 더 많은 박막 증착 장치.