KR101578871B1 - 코팅 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 진공 상태로 조성되는 내부로 코팅 대상물을 수용하는 챔버; 및 타겟 물질이 구비되고 상기 챔버 내부에 수용되는 상기 코팅 대상물에 대한 증착을 수행하기 위한 복수의 타겟부를 포함하되, 상기 타겟부들 중 적어도 어느 하나는 틸트(Tilt)가 가능한 코팅 장치를 제공한다.
따라서, 메탈 마스크에 대하여 표면 보호층을 형성하여 유기발광다이오드의 화학기상층작 공정 시 메탈 마스크 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 메탈 마스크에 대하여 표면 보호층을 형성하여 유기발광다이오드의 화학기상층작 공정 시 메탈 마스크 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 코팅 장치에 관한 것이다.
끊임없는 기술발전에 맞물려 기능성 코팅 기술과 그 응용기술은 현재 산업발전에 없어서는 안될 중요한 위치에 있다. 예를 들어 LCD, OLED 등의 디스플레이분야, 회로기판, 밧데리 전극품 등 여러가지 분야에 코팅 기술이 활용되고 있다. 그리고, 이러한 코팅 기술은 코팅 대상물에 대하여 특정 위치에 대하여 설정 높이로 형성하는 것이 핵심적인 부분이다.
이러한 코팅 기술을 활용하기 위한 예시로서, 유기발광다이오드(OLED, organic light-emitting diode)의 제조 공정을 예로들 수 있다. 유기발광 다이오드는 빠른 응답속도에 의한 완벽한 동영상 구현, 저 전력 소모, 경량박형, 넓은 시야각 등의 장점을 가진다. 따라서, 차세대 디스플레이, 꿈의 디스플레이이라 등의 수식어로 표현하기도 한다. 이렇듯 늘어가는 수요와 관심 속에 유기발광 다이오드는 아직 LCD에 비해 양산성이 떨어지고, 공정이 안정화되지 못한 것이 상용화의 걸림돌이 되고 있다. 유기발광 다이오드는 제조 시 증착 장비를 이용하여 패터닝(Patterning)하는데, 특성상 일반 포토(Photo) 공정은 사용이 불가하며 정교한 메탈 마스크를 기판과 얼라이닝(Aligning)하여 유기층의 패터닝을 수행해야만 한다. 이러한 증착을 수행함에 있어서, 기체상태의 금속원과 그와 반응을 하는 가스에 열을 가해주거나 플라즈마화하여 높은 반응성의 라디칼을 형성하고 높은 온도의 기판에서 화학 반응을 일으켜 금속 박막을 형성하는 방법인 화학적 기상 증착을 주로 사용한다. 이때, 화학적 기상 증착 방식으로 증착을 수행할 경우, 공정상에서 열 전계, 빛, 가스 등이 에너지로 사용되기 때문에 금속 재질로 구성된 메탈 마스크 표면을 산화시키고 치명적 손상을 입히게 되는 문제점이 있다.
또한, 이렇게 손상된 메탈 마스크 표면에서 발생된 이물질들은 마스크 표면에서 떨어져 나와 진공 챔버 내부를 돌아다니게 된다. 그리고 이러한 이물질은 기판에 형성되는 패턴에 유입되어 불량의 주요한 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 정밀 패턴 가공된 메탈 마스크는 수㎛의 정밀도를 유지하여 유리기판 상의 패턴과 얼라인 되어 있는데, 공정 중의 열원에 의한 복사열은 메탈 마스크의 변형을 야기 시키고 메탈 마스크와 기판상의 패턴이 틀어지게 되는 문제점이 있다.
한편, 메탈 마스크의 세정에 있어서, 기존의 습식 세정 방식과 최근에 개발된 플라즈마를 이용한 건식 세정 방식을 주로 사용한다. 습식 세정 방식은 진공 챔버 내의 메탈 마스크가 외부로 노출되기 때문에 진공 분위기를 깨뜨리고, 또한 많은 외분의 이물질(Particle)들이 노출된 메탈 마스크 표면에 달라붙게 된다. 그리고, 건식 세정 방식의 경우 플라즈마 방식을 많이 사용하는데, 메탈 마스크 표면은 얇은 금속판으로 구성되어 플라즈마의 열을 견디지 못해 표면이 손상되어 이물질을 발생된다. 이러한 이물질들은 패턴과 메탈 마스크에 대하여 아킹(Arcking), 부식, 파티클 등을 발생시키는 문제점이 있다.
또한, 기존의 일반적으로 코팅 처리된 메탈 마스크의 경우, 메탈 마스크의 쳐짐 발생을 효과적으로 해결하지 못하였고, 이러한 상태에서 코팅을 수행함으로 온전하지 못한 코팅막이 형성되고 사후적으로 코팅박의 손상이 발생되거나, 기판과의 패터닝 시 얼라인이 틀어지는 문제점이 있다.
본 발명은, LCD, OLED 등의 디스플레이분야, 회로기판, 밧데리 전극품 등 여러 가지 분야에서 활용되는 코팅 기술로서 코팅 대상물의 특정 위치에 특정 형상의 코팅층을 설정 높이로 형성할 수 있는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이러한 코팅 기술을 활용하여 OLED 분야에 적용할 경우, OLED용 메탈 마스크에 대한 표면 보호층을 형성하여 유기발광다이오드의 CVD 공정 시 메탈 마스크 손상을 최소화 시키는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이렇게 손상된 메탈 마스크 표면에서 발생된 이물질들은 마스크 표면에서 떨어져 나와 진공 챔버 내부를 돌아다니게 되어 기판에 형성되는 패턴에 유입되는 것을 방지할 수 있는 메탈 마스크 코팅 장치 및 그를 이용한 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 정밀 패턴 가공된 메탈 마스크가 수㎛의 정밀도를 유지하여 기판 상의 패턴과 얼라인 되어 있는 상태에서, 공정 중의 열원에 의한 복사열로 인하여 메탈 마스크에 변형이 발생되어 메탈 마스크와 기판상의 패턴 얼라인이 틀어지게 되는 것을 방지하는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 메탈 마스크에 대한 습식 세정과 건식 세정 과정 상에서 발생되는 이물질과 이로인한 아킹, 부식 등의 발생을 방지하는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 메탈 마스크 측면부 내벽의 형상에 대하여 적절하게 코팅을 수행할 수 있고, 측면부의 내벽을 별도로 가공할 수 있는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 선인장 후 코팅 작업을 함으로써 메탈 마스크의 코팅막이 깨어지는 현상을 해결 할 수 있는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 진공 상태로 조성되는 내부로 코팅 대상물을 수용하는 챔버; 및 타겟 물질이 구비되고 챔버 내부에 수용되는 코팅 대상물에 대한 증착을 수행하기 위한 복수의 타겟부를 포함하되, 타겟부들 중 적어도 어느 하나는 틸트(Tilt)가 가능한 코팅 장치를 제공한다.
또한, 외부로부터 챔버 내부로 코팅 대상물을 투입하기 위해 진공 상태와 대기압 상태가 선택적으로 조성되는 보조 챔버를 더 포함할 수 있다.
또한, 설정 각도로 회전 가능하도록 구비되며, 코팅 대상물을 내부에 안치하여 수용하는 프레임; 및 프레임을 챔버 내부에서 이송시키기 위한 이송 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 프레임은 중앙부에 테두리부와 단차 지는 함몰부가 형성되고, 함몰부의 중앙부에는 개구부가 형성되고, 코팅 대상물은 함몰부에 수용되도록 결합되어 챔버 내부에서 증착될 수 있다.
또한, 코팅 대상물은 교호적으로 형성된 통공 형상의 투과부와, 투과부에 이웃하여 형성되는 투과부가 형성될 수 있다.
또한, 차단부 양면 중 적어도 어느 한곳의 테두리부에 증착되는 타겟물질의 높이는 차단부의 중심부에 증착되는 타켓 물질의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
또한, 차단부 양면 중 적어도 어느 한곳의 테두리부에는 타겟 물질이 4 ㎛ 내지 6 ㎛ 높이로 형성되고, 차단부 양면 중 적어도 어느 한곳의 중심부에는 타겟 물질이 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 높이로 형성될 수 있다.
또한, 타겟부는 복수의 구역 중 제 1 구역에 구비되어, 제 1 구역을 경유하는 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 1-1 타겟부; 제 1 구역에 구비되어, 제 1 구역을 경유하는 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 1-2 타겟부; 복수의 구역 중 제 2 구역에 구비되어, 제 1 구역으로부터 제 2 구역을 경유하는 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 2-1 타겟부; 및 제 2 구역에 구비되어, 제 1 구역으로부터 제 2 구역을 경유하는 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 2-2 타겟부를 포함할 수 있다.
또한, 제 1-1 타겟부 및 제 2-1 타겟부는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부 및 제 2-2 타겟부는 틸트 가능한 형태로 구비될 수 있다.
또한, 타겟부는 제 2 구역에 구비되어 제 1 구역을 향하도록 제 2 구역을 경유하는 대상물에 대하여 증착을 수행하는 제 2-3 타겟부; 및 제 1 구역에 구비되어 제 1 구역을 경유하는 대상물에 대하여 증착을 수행하는 제 1-3 타겟부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1-3 타겟부 및 제 2-3 타겟부는 틸트 가능한 형태로 구비될 수 있다.
또한, 코팅 대상물은 평탄 유지를 위하여 장력 소둔(Tension Annealing) 처리된 금속 박판을 포함할 수 있다.
또한, 코팅 대상물의 두께는 0.05 내지 0.25 mm 일 수 있다.
또한, 대상물의 표면 거칠기는 1.0 내지 1.6 μ 일 수 있다.
또한, 투과부의 테두리부에는 단차지는 함몰부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, OLED 분야의 메탈 마스크에 적용할 경우 메탈 마스크에 대하여 표면 보호층을 형성하여 유기발광다이오드의 화학기상증착 공정 시 메탈 마스크 손상을 방지할 수 있다.
둘째, 손상된 메탈 마스크 표면에서 발생된 이물질들은 마스크 표면에서 떨어져 나와 진공 챔버 내부를 돌아다니게 되어 기판에 형성되는 패턴에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 정밀 패턴 가공된 메탈 마스크가 수㎛의 정밀도를 유지하여 기판 상의 패턴과 얼라인 되어 있는 상태에서, 공정 중의 열원에 의한 복사열로 인하여 메탈 마스크에 변형이 발생되어 메탈 마스크와 기판상의 패턴 얼라인이 틀어지게 되는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 메탈 마스크에 대한 습식 세정과 건식 세정 과정에서 발생되는 이물질로 인한 아킹, 부식 등의 발생을 방지할 수 있다.
다섯째, 메탈 마스크 측면부 내벽의 형상에 대하여 적절하게 코팅을 수행할 수 있고, 측면부의 내벽을 별도로 가공할 수 있다.
여섯째, 메탈 마스크의 쳐침을 억제하고 평탄한 상태에서 코팅을 수행하여 코팅막이 깨지는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 코팅 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2 내지 도 11은 도 1에 따른 코팅 방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 12은 도 1에 따른 코팅 장치의 개략도이다.
도 13은 도 1에 따른 코팅 빙법에 의하여 코팅되는 메탈 마스크를 도시한 상면도이다.
도 14는 도 13에 따른 메탈 마스크가 안치되는 프레임을 도시한 단면도이다.
도 15는 도 13에 따른 메탈 마스크가 프레임에 안치된 상태를 도시한 상면도이다.
도 16 및 도 17은 도 13에 따른 메탈 마스크에 함몰부가 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 18은 도 1에 따른 코팅이 수행된 메탈 마스크의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 19 내지 도 28은 도 13에 A-A 를 따라 취한 종단면도이다.
도 2 내지 도 11은 도 1에 따른 코팅 방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 12은 도 1에 따른 코팅 장치의 개략도이다.
도 13은 도 1에 따른 코팅 빙법에 의하여 코팅되는 메탈 마스크를 도시한 상면도이다.
도 14는 도 13에 따른 메탈 마스크가 안치되는 프레임을 도시한 단면도이다.
도 15는 도 13에 따른 메탈 마스크가 프레임에 안치된 상태를 도시한 상면도이다.
도 16 및 도 17은 도 13에 따른 메탈 마스크에 함몰부가 형성된 상태를 도시한 도면이다.
도 18은 도 1에 따른 코팅이 수행된 메탈 마스크의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 19 내지 도 28은 도 13에 A-A 를 따라 취한 종단면도이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
이하, 코팅 대상물은 메탈 마스크(150)로 가정하고 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 코팅 대상물이 되는 메탈 마스크(150) 코팅 방법(S100)을 도시하는 흐름도이고, 도 2 내지 도 11은 도 1에 따른 메탈 마스크(150) 코팅 방법(S100)을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 먼저, 증착 준비 단계에서는 진공 상태로 조성되는 챔버(110) 내부로 투과부(153)과 차단부(152)가 교호적으로 형성된 메탈 마스크(150)가 위치된다. 증착 준비 단계에서, 메탈 마스크(150)는 내부에 진공 상태와 대기압 상태가 선택적으로 조성되는 보조 챔버(130)를 통해 외부로부터 챔버(110) 내부로 투입된다. (S110 단계 및 도 2 참조)
증착 수행 단계에서는 차단부(152)를 감싸는 보호층의 형성을 위하여 메탈 마스크(150)에 타겟 물질을 증착하되, 차단부(152)의 테두리부에는 타겟 물질이 차단부(152)의 중심부보다 설정 높이만큼 돌출되도록 증착한다. 즉, 증착 수행 단계는, 챔버(110) 내의 복수의 구역에 구비되고 타겟 물질을 포함하는 복수의 타겟부(120)들이, 복수의 구역을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 각기 선택적으로 동작하여 투과부(153)의 상부측과 하부측 각각에 대한 증착을 수행하는 것이다.(S120 단계 참조)
이러한 증착 수행 단계는 제 1 증착 수행 내지 제 8 증착 수행 단계와, 제 1 보강 증착 수행 단계 내지 제 4 보강 증착 수행 단계를 포함할 수 있다. 제 1 증착 수행 단계에서는 타겟부(120)들 중 복수의 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-2 타겟부(122)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. 여기서 제 1-1 타겟부(121)는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부(122) 및 제 2-2 타겟부(125)는 틸트(Tilt) 가능한 형태로 구비된다. (S121 단계 및 도 3 참조)
제 2 증착 수행 단계에서는 타겟부(120)들 중 복수 구역 가운데 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-2 타겟부(125)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. 여기서, 제 2-1 타겟부(124)는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부(122) 및 제 2-2 타겟부(125)는 틸트(Tilt) 가능한 형태로 구비된다. (S122 단계 및 도 4 참조)
다만, 상술한 바에서는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 2-1 타겟부(124)는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부(122), 제 1-3 타겟부(123), 제 2-2 타겟부(125), 제 2-3 타겟부(126)는 틸트(Tilt) 가능한 형태로 구비되는 것으로 하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하다.
즉, 메탈 마스크(150)를 향하여 제 1-2 타겟부(122), 제 1-3 타겟부(123), 제 2-2 타겟부(125), 제 2-3 타겟부(126) 중 적어도 어느 하나 일정 각도를 가지도록 고정형으로 구비될 수 있다. 제 1-1 타겟부(121)와 제 2-1 타겟부(124) 역시 반드시 고정형으로 구비되는 것으로 제한되지 않는다.
제 3 증착 수행 단계에서는, 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-3 타겟부(126)가 제 1 구역(P1)을 향하도록 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.(S123 단계 및 도 5 참조)
제 4 증착 수행 단계에서는, 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-3 타겟부(123)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S124 단계 및 도 6 참조)
여기서, 메탈 마스크(150)를 전술한 바와 같이 프레임(140)에 이탈되지 않도록 안치되어 회전 시에도 증착을 수행할 수 있는 것이다. 제 4 증착 수행 단계가 완료된 메탈 마스크(150)를 다시 보조 챔버(130)로 이송되어 위치되고 메탈 마스크(150)를프레임(140)에 안치된 상태로 180° 회전하여 메탈 마스크(150)의 다른 면에 대한 제 5 증착 수행 단계를 준비하게 된다. 이러한 프레임(140)은 글라스 재질로 형성될 수 있다. (도 7 참조)
제 5 증착 수행 단계에서는, 타겟부(120)들 중 복수의 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-2 타겟부(122)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S125 단계 및 도 8 참조)
제 6 증착 수행 단계에서는 타겟부(120)들 중 복수 구역 가운데 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-2 타겟부(125)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S126 단계 및 도 9 참조)
제 7 증착 수행 단계에서는, 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-3 타겟부(126)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S127 단계 및 도 10 참조)
제 8 증착 수행 단계에서는, 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-3 타겟부(123)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S128 단계 및 도 28 참조)
전술한 제 1 증착 수행 단계 내지 제 4 증착 수행 단계 또는 제 5 증착 수행 단계 내지 제 8 증착 수행 단계는 메탈 마스크(150)에 대하여 타겟 물질을 설정 두께로 증착하기 위하여 선택적 또는 함께 순차 반복적으로 수행될 수 있다.
여기서, 제 1 증착 수행 단계 내지 제 4 증착 수행 단계는, 제 5 증착 수행 단계 내지 제 8 증착 수행 단계와 상호간에 4 : 1의 수행 비율을 가지도록 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 증착 수행 단계에서는 메탈 마스크(150)의 측면부를 포함하는 테두리부에 대하여 타겟 물질이 설정 높이만큼 돌출되도록 보강 증착을 수행할 수 있다.
제 1 보강 증착 수행 단계에서는 제 1-2 타겟부(122)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행하고(S129a 단계 참조), 제 2 보강 증착 수행 단계에서는 제 2-2 타겟부(125)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행할 수 있다. (S129b 단계 참조)
제 3 보강 증착 수행 단계에서는 제 2-3 타겟부(126)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행할 수 있고(S129c 단계 참조), 제 4 보강 증착 수행 단계에서는 제 1-3 타겟부(123)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행할 수 있다. (S129d 단계 참조)
도 12는 도 1에 따른 메탈 마스크(150) 코팅 장치(100)(이하, “코팅 장치(100)”라고 함)의 개략도 이다.
도 12를 참조하면, 코팅 장치(100)는 챔버(110), 복수의 타겟부(120), 보조 챔버(130)를 포함한다. 타겟부(120)는 제 1-1 타겟부(121)와, 제 1-2 타겟부(122)와, 제 1-3 타겟부(123)와, 제 2-1 타겟부(124)와, 제 2-2 타겟부(125)와, 제 2-3 타겟부(126)를 포함한다. 여기서, 챔버(110)는 내부에 코팅을 위한 메탈 마스크(150)를 수용하는 공간을 가지며, 이러한 수용 공간은 선택적인 진공 상태로의 조성이 가능하다. 이러한 챔버(110)의 크기는 내부에 수용되는 메탈 마스크(150) (150)의 크기와, 메탈 마스크(150)의 작업 수량 등을 고려하여 적절한 크기와 형상을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
타겟부(120)는 메탈 마스크(150)를 감싸는 보호층의 형성을 위한 타겟 물질을 포함한다. 여기서 타겟부(120)는 타겟 물질을 직접 분사하는 형태가 아니며, 전원과 연결된 상태로 음극성을 가지고 있으며 전자의 가속에 의해 챔버(110) 내에서 발생되는 양이온과 충돌하여 타겟부(120)의 타겟 물질이 메탈 마스크(150)로 이탈되어 증착되는 것이다. 여기서 타겟 물질은 세라믹 재질을 포함할 수 있다.
이러한 원리는 기 공지된 원리이므로 이를 토대로 하여 편의상 본원 발명에서는 타겟부(120)에서 메탈 마스크(150)를 향하여 증착을 수행하는 것으로 표현하여 설명하였다.
타겟부(120)는 챔버(110) 내부에서 하나 이상으로 구비되어 위치되는데, 챔버(110) 내부의 설정된 구역에서 해당 구역을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 각기 선택적으로 동작하여 차단부(152)의 상부측과 하부측 각각에 대한 증착을 수행하는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 복수의 타겟부(120)들 중 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)는 챔버(110) 내부에 설정된 구역들 중 제 1 구역(P1)에 위치하도록 구비된다. 그리고, 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.
여기서, 메탈 마스크(150)는 후술하는 보조 챔버(130)로부터 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)가 위치되는 제 1 구역(P1)으로 이송되어 경유하게 되는 것이다. 이때, 메탈 마스크(150)는 보조 챔버(130)와 제 1 구역(P1) 사이의 임의의 중간 영역인 제 1 버퍼 영역(B1)을 거치게 된다.
복수의 타겟부(120)들 중 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-2 타겟부(125)는 챔버(110) 내부에 설정된 구열들 중 제 2 구역(P2)에 위치하도록 구비된다. 그리고, 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.
여기서, 메탈 마스크(150)는 제 1 구역(P1)에서 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)에 의하여 증착이 수행된 후 제 2 구역(P2)으로 이송되어 경유하게 되는 것이다. 이때, 메탈 마스크(150)는 제 1 구역(P1)과 제 2 구역(P2) 사이의 임의의 중간 영역인 제 2 버퍼 영역(B2)을 거치게 된다. 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-2 타겟부(125)에 의하여 증착이 수행된 메탈 마스크(150)는 제 2 구역(P2)을 벗어나 위치되는 임의의 영역인 제 3 버퍼 영역(B3)으로 이송된다.
한편, 여기서 제 2 구역(P2)이란 제 1 구역(P1)과 일정 거리 이격되어 영향을 받지 않는 구역으로서 제 1 구역(P1)에서의 공정이 이루어진 이후에 후 공정을 위한 구역에 해당한다.
제 1-1 타겟부(121) 및 제 2-1 타겟부(124)는 해당 구역을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대한 증착을 수행하기 위하여 각기 제 1 구역(P1)과 제 2 구역(P2)에서 고정된 상태로 구비되며, 제 1-2 타겟부(122) 및 제 2-2 타겟부(125)는 틸트(Tilt)가 가능한 형태로 구비된다. 여기서 틸트 각도는 35° 이상을 유지할 수 있다.
한편, 제 2 구역(P2)에는 제 2-3 타겟부(126)가 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-2 타겟부(125)와 함께 구비된다. 이러한 제 2-3 타겟부(126)는 제 2-1 타겟부(124)와 함께 제 3 버퍼 영역(B3)으로부터 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. 즉, 제 2-2 타겟부(125)는 동작을 중단하고 나머지 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-3 타겟부(126)만 동작하여 증착을 수행하게 되는 것이다.
또한, 제 1 구역(P1)에는 제 1-3 타겟부(123)가 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)와 함께 구비된다. 이러한 제 1-3 타겟부(123)는 제 1-1 타겟부(121)와 함께 제 2 버퍼 영역(B2)으로부터 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.
즉, 제 1-2 타겟부(122)는 동작을 중단하고 나머지 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-3 타겟부(123)만 동작하여 증착을 수행하게 되는 것이다. 여기서, 제 1-3 타겟부(123) 및 제 2-3 타겟부(126)는 틸트 가능한 형태로 구비될 수 있다. 여기서 틸트 각도는 35° 이상을 유지할 수 있다.
전술한 제 1-1 타겟부(121)와 제 2-1 타겟부(124)는 메탈 마스크(150)의 중앙부에 대한 증착을 주목적으로 수행되는 것이며, 제 1-2 타겟부(122)와, 제 1-3 타겟부(123)와, 제 2-2 타겟부(125)와, 제 2-3 타겟부(126)는 메탈 마스크(150) (150)의 측면 테두리부에 대한 증착을 주목적으로 수행되는 것이다.
타겟부(120)는 이러한 챔버(110) 내부에 제 1 구역(P1)과 제 2 구역(P2)에서 타겟부(120)의 증착은 메탈 마스크(150) 둘레를 감싸도록 상부와 하부에 대하여 각각 수행된다. 수행되는 횟수는 메탈 마스크(150)에 대하여 코팅하고자 하는 설정 높이로 달성될 때까지 순차 반복적으로 수행되는 것이다.
보조 챔버(130)는 메탈 마스크(150)의 외부로부터 챔버(110) 내부로 메탈 마스크(150)를 투입하거나 증착이 완료된 메탈 마스크(150)를 회수하기 위해 진공 상태와 대기압 상태가 선택적으로 조성되며, 메탈 마스크(150)의 이송을 위하여 챔버(110)와 연통되어 있다. 또한, 보조 챔버(130)와 챔버(110) 사이에는 메탈 마스크(150) 증착을 위한 각각의 구역으로 이송하도록 별도의 이송 수단(미도시)이 구비된다.
이러한 이송 수단은 복수의 롤러 형태로 구비되거나 컨베이어 벨트 형태로 구비될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서 메탈 마스크(150)를 챔버(110)와 보조 챔버(130) 내부에서 이송할 수 있는 수단이라면 공지된 다양한 수단을 적용하는 것이 가능하다.
도 13은 도 1에 따른 코팅 빙법(S100)에 의하여 코팅되는 메탈 마스크(150)를 도시한 상면도이다. 도 13을 참조하면, 메탈 마스크(150)를 중심부에 교호적으로 형성된 통공 형태의 투과부(153)이 형성되고, 나머지 영역에는 투과부(153)과 교호적으로 위치하게 되는 차단부(152)가 형성된다. 이러한 투과부(153)을 통하여 유기발광다이오드의 유기물 패턴을 원하는 위치로 형성할 수 있다.
전술한 타겟부(120)는 메탈 마스크(150)에 형성되는 차단부(152)에 대하여 증착을 수행하기 위한 것이다. 즉, 제 1-1 타겟부(121)와, 제 2-1 타겟부(124)는 메탈 마스크(150)의 차단부(152)의 상측부와 하측부로 증착을 수행하는 것을 주목적으로 하고, 제 1-2 타겟부(122)와, 제 1-3 타겟부(123)와, 제 2-2 타겟부(125) 및 제 2-3 타겟부(126)는 메탈 마스크(150)의 테두리부에 설정 높이로 중심부보다 더 돌출되도록 증착을 수행하는 것을 주목적으로 한다
도 14는 도 13에 따른 메탈 마스크(150)가 안치되는 프레임(140)을 도시한 단면도이고, 도 15는 도 14에 따른 메탈 마스크(150)가 도 15에 따른 프레임(140)에 안치된 상태를 도시한 상면도이다.
도 14를 참조하면, 프레임(140)은 중심부에 테두리(141)로부터 단차 지도록 함몰되는 함몰부(142)가 형성되며, 다시 함몰부(142)의 중심부 소정 영역에 개구부(143)가 형성된다. 이러한 함몰부(142)의 둘레는 메탈 마스크(150)를 수용하여 형합적으로 결합할 수 있을 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
도 15를 참조하면, 메탈 마스크(150)를 함몰부(142)에 안착 수용된 채로 메탈 마스크(150)의 하면이 개구부(143)을 통해 프레임(140)의 반대면으로 노출된다. 즉, 메탈 마스크(150)에 대한 타겟 물질의 증착은 메탈 마스크(150)를프레임(140)에 수용된 상태에서 180° 회전을 통하여 상부와 하부에 대하여 증착을 수행할 수 있는 것이다.
이때, 메탈 마스크(150)를 프레임(140) 함몰부(142)에 수용됨에 있어서 쳐짐이 생기지 않도록 인장된 상태로 수용된다. 이를 위해 메탈 마스크(150)를 클램프(Clamp) 방식의 기구들을 이용하여 인장력이 부여된 채로 프레임(140)의 함몰부(142)에 수용되어 프레임(140)과 결합된다. 즉, 클램프는 프레임(140) 상에 배치된 마스크를 지지하고, 인장 수단으로 클램프에 연결한 뒤 클램프에 인장력을 가하는 것이다.
메탈 마스크(150)에 대한 인장 작업 시 균일한 값으로 인장하기 위해서는 많은 개수의 클램프가 필요한데 대략 40~70 mm 당 1 개의 클램프가 적당하며, 클램프의 폭은 25~40 mm 정도로 유지 한다. 또한 인장 시 힘을 주는 로드셀은 각 클램프 당 50 kg의 성능을 발휘 할수 있도록 하는 것이 바람직하다. 클램프로 메탈 마스크(150)를 고정할 때 클램프의 압력은 20 kgf 내외 이고 폭 방향 25 mm, 깊이 방향 20 mm 가 적당하다. 이러한 작업들이 완료가 되었을 시 메탈 마스크(150)의 변화는 0.05 % 이내이고, 프레임(140)에 고정된 메탈 마스크(150)의 처짐량은 200 ㎛ 이내로 구현될 수 있는 것이다.
메탈 마스크(150)에 대한 인장력을 위하여서 메탈 마스크(150)를 열을 가하여 평탄을 유지 하는 장력 소둔(Tension Annealing) 작업이 처리된 재료를 사용할 수 있다. 여기서 평탄의 좌, 우 및 중앙부위 기준 가장 높은 곳이 1.5 mm 가 되도록 하는 것이 적당하다.
도 16 및 도 17은 도 13에 따른 메탈 마스크(150)에 함몰부가 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 16 및 도 17을 참조하면, 메탈 마스크(150)를 코팅 장치(100)를 통해 코팅을 수행하기에 앞서 투과부(153) 테두리 주변으로 함몰부를 형성할 수 있다.
이는 유기발광다이오드의 화학기상증착 공정 시 메탈 마스크(150) 손상에 의해 투과부(153) 주위에서 발생되는 메탈 마스크(150) 이물 발생을 최소화하기 위한 것이다. 즉, 사전에 이물 발생 부위를 에칭(예: 습식 에칭(wet etching) 등)을 통해 최소화 시켜주는 것이다. 이러한 함몰부는 메탈 마스크(150)의 테두리와 인접하여 도 5와 같이 단수로 형성되거나 도 6과 같이 복수로 형성될 수 있다.
도 18은 도 1에 따른 코팅 장치(100)에 의하여 증착이 수행된 메탈 마스크(150)의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 18을 참조하면, 전술한 타겟부(120)의 증착은 메탈 마스크(150)에 대하여 차단부(152) 상방과 하방의 양면 중 적어도 일방의 테두리부에 증착된 코팅층(C1)과 중심부에 증착된 코팅층(C2)은 공정시간, 재료 비용, 균일성(Uniformity)등을 고려하여 형성할 수 있다.
예컨데, 테두리부에는 약 4 ㎛ 내지 약 6 ㎛ 높이로, 중심부에는 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛ 높이로 형성할 수 있다. 저항값은1,000v 기준 10~1,000 ㏁ 정도로 유지하도록 할 수 있다.
여기서 메탈 마스크(150)를 금속 소재로서 Ni 함유량이 36%, 42% 등인 Nikel Alloy 계열을 사용하거나, Ni - 10% 이하, C - 0.1% 이하, Cr 18%, Si 1%이하, Mn 2% 이하, P 0.5% 이하 S 0.04% 이하, 나머지 전부 Fel 의 성분인 SUS 계열의 재료를 사용할 수 있다. 또한, Ni - 18% 이하, C - 0.12% 이하, Cr 12%, Si 1%이하, Mn 2% 이하, P 0.45% 이하 S 0.05% 이하, 나머지 전부 Fel 의 재료 성분인 SUS 420, 430 계열의 재료도 사용 할 수 있다. 메탈 마스크(150)의 두께는 0.05 내지 0.25 mm 로 형성되며, 표면의 거칠기는 1.0 내지 1.6 μ 로 형성될 수 있다.
도 19 내지 도 28은 도 13에 A-A 를 따라 취한 종단면도이다. 메탈 마스크(150)의 측단부는 설정 각도로 테이퍼 지도록 형성될 수 있다.즉, 메탈 마스크(150)의 측단부는, 측단부의 상부측과 측단부의 하부측 중 적어도 어느 한곳이 지면을 기준으로 40° 내지 120°의 설정 각도를 가지도록 형성될 수 있다.
도 19 에서와 같이, 메탈 마스크(150)의 측단부는 측단부의 하부측은 48°의 설정 각도를 가지도록 형성되고, 하면으로부터 2/3 지점 및 상면으로부터 1/3 지점에 각각 내측을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다.
또한, 도 20에서와 같이, 메탈 마스크(150)의 측단부는 측단부의 하부측은 74°의 설정 각도를 가지도록 형성되고, 하면으로부터 1/3 지점 및 상면으로부터 2/3 지점에 각각 내측을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다. 여기서 메탈 마스크(150)의 하부에는 하프 에칭이 수행되어 함몰된 영역(H)이 형성될 수 있다 또한, 도 21 내지 도 26에서와 같이 메탈 마스크(150)의 측단부는, 지면을 기준으로 기울기가 51°, 53°, 55°, 59°, 68° 및 73° 중 어느 하나의 각도를 이루도록 형성되며, 하부로부터 2/3 지점에 내측 방향을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다.
또한, 도 27 내지 도 28에서와 같이, 메탈 마스크(150)의 측단부는 지면을 기준으로 기울기가 73°또는 85°를 이루도록 형성되며, 하부로부터 1/2 지점에 내측을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다. 여기서, 메탈마스크(150)_의 상부에는 하프 에칭이 수행되 함몰된 영역(H)이 형성될 수 있다.
이를 통해서 단면 에칭 작업으로 진행 시 에칭 반대면이 뾰족한 모양으로 이루어지기 때문에 유리 기판과 컨텍 시 유리 기판에 흠집을 내는 불량 요인을 방지할 수 있게 되는 것이다. 또한, 에칭을 통해 상부에 단차지는 함몰부가 형성되도록 하프 에칭시켜 하프에칭 마스크로 형성하고 측면부는 완만하게 형성할 수도 있다. 측면부에 대해서는 증착을 2 단으로 함으로써 아킹을 최소화 시킬 수 있다. 물론, 함몰부는 상부에 형성되는 것으로 국한되지 않고 하부에도 형성이 가능하다.
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.
이하, 코팅 대상물은 메탈 마스크(150)로 가정하고 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 코팅 대상물이 되는 메탈 마스크(150) 코팅 방법(S100)을 도시하는 흐름도이고, 도 2 내지 도 11은 도 1에 따른 메탈 마스크(150) 코팅 방법(S100)을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 먼저, 증착 준비 단계에서는 진공 상태로 조성되는 챔버(110) 내부로 투과부(153)과 차단부(152)가 교호적으로 형성된 메탈 마스크(150)가 위치된다. 증착 준비 단계에서, 메탈 마스크(150)는 내부에 진공 상태와 대기압 상태가 선택적으로 조성되는 보조 챔버(130)를 통해 외부로부터 챔버(110) 내부로 투입된다. (S110 단계 및 도 2 참조)
증착 수행 단계에서는 차단부(152)를 감싸는 보호층의 형성을 위하여 메탈 마스크(150)에 타겟 물질을 증착하되, 차단부(152)의 테두리부에는 타겟 물질이 차단부(152)의 중심부보다 설정 높이만큼 돌출되도록 증착한다. 즉, 증착 수행 단계는, 챔버(110) 내의 복수의 구역에 구비되고 타겟 물질을 포함하는 복수의 타겟부(120)들이, 복수의 구역을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 각기 선택적으로 동작하여 투과부(153)의 상부측과 하부측 각각에 대한 증착을 수행하는 것이다.(S120 단계 참조)
이러한 증착 수행 단계는 제 1 증착 수행 내지 제 8 증착 수행 단계와, 제 1 보강 증착 수행 단계 내지 제 4 보강 증착 수행 단계를 포함할 수 있다. 제 1 증착 수행 단계에서는 타겟부(120)들 중 복수의 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-2 타겟부(122)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. 여기서 제 1-1 타겟부(121)는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부(122) 및 제 2-2 타겟부(125)는 틸트(Tilt) 가능한 형태로 구비된다. (S121 단계 및 도 3 참조)
제 2 증착 수행 단계에서는 타겟부(120)들 중 복수 구역 가운데 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-2 타겟부(125)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. 여기서, 제 2-1 타겟부(124)는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부(122) 및 제 2-2 타겟부(125)는 틸트(Tilt) 가능한 형태로 구비된다. (S122 단계 및 도 4 참조)
다만, 상술한 바에서는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 2-1 타겟부(124)는 고정된 상태로 구비되고, 제 1-2 타겟부(122), 제 1-3 타겟부(123), 제 2-2 타겟부(125), 제 2-3 타겟부(126)는 틸트(Tilt) 가능한 형태로 구비되는 것으로 하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하다.
즉, 메탈 마스크(150)를 향하여 제 1-2 타겟부(122), 제 1-3 타겟부(123), 제 2-2 타겟부(125), 제 2-3 타겟부(126) 중 적어도 어느 하나 일정 각도를 가지도록 고정형으로 구비될 수 있다. 제 1-1 타겟부(121)와 제 2-1 타겟부(124) 역시 반드시 고정형으로 구비되는 것으로 제한되지 않는다.
제 3 증착 수행 단계에서는, 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-3 타겟부(126)가 제 1 구역(P1)을 향하도록 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.(S123 단계 및 도 5 참조)
제 4 증착 수행 단계에서는, 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-3 타겟부(123)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S124 단계 및 도 6 참조)
여기서, 메탈 마스크(150)를 전술한 바와 같이 프레임(140)에 이탈되지 않도록 안치되어 회전 시에도 증착을 수행할 수 있는 것이다. 제 4 증착 수행 단계가 완료된 메탈 마스크(150)를 다시 보조 챔버(130)로 이송되어 위치되고 메탈 마스크(150)를프레임(140)에 안치된 상태로 180° 회전하여 메탈 마스크(150)의 다른 면에 대한 제 5 증착 수행 단계를 준비하게 된다. 이러한 프레임(140)은 글라스 재질로 형성될 수 있다. (도 7 참조)
제 5 증착 수행 단계에서는, 타겟부(120)들 중 복수의 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-2 타겟부(122)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S125 단계 및 도 8 참조)
제 6 증착 수행 단계에서는 타겟부(120)들 중 복수 구역 가운데 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-2 타겟부(125)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S126 단계 및 도 9 참조)
제 7 증착 수행 단계에서는, 제 2 구역(P2)에 구비되는 제 2-1 타겟부(124) 및 제 2-3 타겟부(126)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S127 단계 및 도 10 참조)
제 8 증착 수행 단계에서는, 제 1 구역(P1)에 구비되는 제 1-1 타겟부(121) 및 제 1-3 타겟부(123)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. (S128 단계 및 도 28 참조)
전술한 제 1 증착 수행 단계 내지 제 4 증착 수행 단계 또는 제 5 증착 수행 단계 내지 제 8 증착 수행 단계는 메탈 마스크(150)에 대하여 타겟 물질을 설정 두께로 증착하기 위하여 선택적 또는 함께 순차 반복적으로 수행될 수 있다.
여기서, 제 1 증착 수행 단계 내지 제 4 증착 수행 단계는, 제 5 증착 수행 단계 내지 제 8 증착 수행 단계와 상호간에 4 : 1의 수행 비율을 가지도록 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 증착 수행 단계에서는 메탈 마스크(150)의 측면부를 포함하는 테두리부에 대하여 타겟 물질이 설정 높이만큼 돌출되도록 보강 증착을 수행할 수 있다.
제 1 보강 증착 수행 단계에서는 제 1-2 타겟부(122)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행하고(S129a 단계 참조), 제 2 보강 증착 수행 단계에서는 제 2-2 타겟부(125)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행할 수 있다. (S129b 단계 참조)
제 3 보강 증착 수행 단계에서는 제 2-3 타겟부(126)가 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행할 수 있고(S129c 단계 참조), 제 4 보강 증착 수행 단계에서는 제 1-3 타겟부(123)가 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행할 수 있다. (S129d 단계 참조)
도 12는 도 1에 따른 메탈 마스크(150) 코팅 장치(100)(이하, “코팅 장치(100)”라고 함)의 개략도 이다.
도 12를 참조하면, 코팅 장치(100)는 챔버(110), 복수의 타겟부(120), 보조 챔버(130)를 포함한다. 타겟부(120)는 제 1-1 타겟부(121)와, 제 1-2 타겟부(122)와, 제 1-3 타겟부(123)와, 제 2-1 타겟부(124)와, 제 2-2 타겟부(125)와, 제 2-3 타겟부(126)를 포함한다. 여기서, 챔버(110)는 내부에 코팅을 위한 메탈 마스크(150)를 수용하는 공간을 가지며, 이러한 수용 공간은 선택적인 진공 상태로의 조성이 가능하다. 이러한 챔버(110)의 크기는 내부에 수용되는 메탈 마스크(150) (150)의 크기와, 메탈 마스크(150)의 작업 수량 등을 고려하여 적절한 크기와 형상을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
타겟부(120)는 메탈 마스크(150)를 감싸는 보호층의 형성을 위한 타겟 물질을 포함한다. 여기서 타겟부(120)는 타겟 물질을 직접 분사하는 형태가 아니며, 전원과 연결된 상태로 음극성을 가지고 있으며 전자의 가속에 의해 챔버(110) 내에서 발생되는 양이온과 충돌하여 타겟부(120)의 타겟 물질이 메탈 마스크(150)로 이탈되어 증착되는 것이다. 여기서 타겟 물질은 세라믹 재질을 포함할 수 있다.
이러한 원리는 기 공지된 원리이므로 이를 토대로 하여 편의상 본원 발명에서는 타겟부(120)에서 메탈 마스크(150)를 향하여 증착을 수행하는 것으로 표현하여 설명하였다.
타겟부(120)는 챔버(110) 내부에서 하나 이상으로 구비되어 위치되는데, 챔버(110) 내부의 설정된 구역에서 해당 구역을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 각기 선택적으로 동작하여 차단부(152)의 상부측과 하부측 각각에 대한 증착을 수행하는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 복수의 타겟부(120)들 중 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)는 챔버(110) 내부에 설정된 구역들 중 제 1 구역(P1)에 위치하도록 구비된다. 그리고, 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.
여기서, 메탈 마스크(150)는 후술하는 보조 챔버(130)로부터 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)가 위치되는 제 1 구역(P1)으로 이송되어 경유하게 되는 것이다. 이때, 메탈 마스크(150)는 보조 챔버(130)와 제 1 구역(P1) 사이의 임의의 중간 영역인 제 1 버퍼 영역(B1)을 거치게 된다.
복수의 타겟부(120)들 중 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-2 타겟부(125)는 챔버(110) 내부에 설정된 구열들 중 제 2 구역(P2)에 위치하도록 구비된다. 그리고, 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.
여기서, 메탈 마스크(150)는 제 1 구역(P1)에서 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)에 의하여 증착이 수행된 후 제 2 구역(P2)으로 이송되어 경유하게 되는 것이다. 이때, 메탈 마스크(150)는 제 1 구역(P1)과 제 2 구역(P2) 사이의 임의의 중간 영역인 제 2 버퍼 영역(B2)을 거치게 된다. 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-2 타겟부(125)에 의하여 증착이 수행된 메탈 마스크(150)는 제 2 구역(P2)을 벗어나 위치되는 임의의 영역인 제 3 버퍼 영역(B3)으로 이송된다.
한편, 여기서 제 2 구역(P2)이란 제 1 구역(P1)과 일정 거리 이격되어 영향을 받지 않는 구역으로서 제 1 구역(P1)에서의 공정이 이루어진 이후에 후 공정을 위한 구역에 해당한다.
제 1-1 타겟부(121) 및 제 2-1 타겟부(124)는 해당 구역을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대한 증착을 수행하기 위하여 각기 제 1 구역(P1)과 제 2 구역(P2)에서 고정된 상태로 구비되며, 제 1-2 타겟부(122) 및 제 2-2 타겟부(125)는 틸트(Tilt)가 가능한 형태로 구비된다. 여기서 틸트 각도는 35° 이상을 유지할 수 있다.
한편, 제 2 구역(P2)에는 제 2-3 타겟부(126)가 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-2 타겟부(125)와 함께 구비된다. 이러한 제 2-3 타겟부(126)는 제 2-1 타겟부(124)와 함께 제 3 버퍼 영역(B3)으로부터 제 2 구역(P2)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다. 즉, 제 2-2 타겟부(125)는 동작을 중단하고 나머지 제 2-1 타겟부(124)와 제 2-3 타겟부(126)만 동작하여 증착을 수행하게 되는 것이다.
또한, 제 1 구역(P1)에는 제 1-3 타겟부(123)가 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-2 타겟부(122)와 함께 구비된다. 이러한 제 1-3 타겟부(123)는 제 1-1 타겟부(121)와 함께 제 2 버퍼 영역(B2)으로부터 제 1 구역(P1)을 경유하는 메탈 마스크(150)에 대하여 증착을 수행한다.
즉, 제 1-2 타겟부(122)는 동작을 중단하고 나머지 제 1-1 타겟부(121)와 제 1-3 타겟부(123)만 동작하여 증착을 수행하게 되는 것이다. 여기서, 제 1-3 타겟부(123) 및 제 2-3 타겟부(126)는 틸트 가능한 형태로 구비될 수 있다. 여기서 틸트 각도는 35° 이상을 유지할 수 있다.
전술한 제 1-1 타겟부(121)와 제 2-1 타겟부(124)는 메탈 마스크(150)의 중앙부에 대한 증착을 주목적으로 수행되는 것이며, 제 1-2 타겟부(122)와, 제 1-3 타겟부(123)와, 제 2-2 타겟부(125)와, 제 2-3 타겟부(126)는 메탈 마스크(150) (150)의 측면 테두리부에 대한 증착을 주목적으로 수행되는 것이다.
타겟부(120)는 이러한 챔버(110) 내부에 제 1 구역(P1)과 제 2 구역(P2)에서 타겟부(120)의 증착은 메탈 마스크(150) 둘레를 감싸도록 상부와 하부에 대하여 각각 수행된다. 수행되는 횟수는 메탈 마스크(150)에 대하여 코팅하고자 하는 설정 높이로 달성될 때까지 순차 반복적으로 수행되는 것이다.
보조 챔버(130)는 메탈 마스크(150)의 외부로부터 챔버(110) 내부로 메탈 마스크(150)를 투입하거나 증착이 완료된 메탈 마스크(150)를 회수하기 위해 진공 상태와 대기압 상태가 선택적으로 조성되며, 메탈 마스크(150)의 이송을 위하여 챔버(110)와 연통되어 있다. 또한, 보조 챔버(130)와 챔버(110) 사이에는 메탈 마스크(150) 증착을 위한 각각의 구역으로 이송하도록 별도의 이송 수단(미도시)이 구비된다.
이러한 이송 수단은 복수의 롤러 형태로 구비되거나 컨베이어 벨트 형태로 구비될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서 메탈 마스크(150)를 챔버(110)와 보조 챔버(130) 내부에서 이송할 수 있는 수단이라면 공지된 다양한 수단을 적용하는 것이 가능하다.
도 13은 도 1에 따른 코팅 빙법(S100)에 의하여 코팅되는 메탈 마스크(150)를 도시한 상면도이다. 도 13을 참조하면, 메탈 마스크(150)를 중심부에 교호적으로 형성된 통공 형태의 투과부(153)이 형성되고, 나머지 영역에는 투과부(153)과 교호적으로 위치하게 되는 차단부(152)가 형성된다. 이러한 투과부(153)을 통하여 유기발광다이오드의 유기물 패턴을 원하는 위치로 형성할 수 있다.
전술한 타겟부(120)는 메탈 마스크(150)에 형성되는 차단부(152)에 대하여 증착을 수행하기 위한 것이다. 즉, 제 1-1 타겟부(121)와, 제 2-1 타겟부(124)는 메탈 마스크(150)의 차단부(152)의 상측부와 하측부로 증착을 수행하는 것을 주목적으로 하고, 제 1-2 타겟부(122)와, 제 1-3 타겟부(123)와, 제 2-2 타겟부(125) 및 제 2-3 타겟부(126)는 메탈 마스크(150)의 테두리부에 설정 높이로 중심부보다 더 돌출되도록 증착을 수행하는 것을 주목적으로 한다
도 14는 도 13에 따른 메탈 마스크(150)가 안치되는 프레임(140)을 도시한 단면도이고, 도 15는 도 14에 따른 메탈 마스크(150)가 도 15에 따른 프레임(140)에 안치된 상태를 도시한 상면도이다.
도 14를 참조하면, 프레임(140)은 중심부에 테두리(141)로부터 단차 지도록 함몰되는 함몰부(142)가 형성되며, 다시 함몰부(142)의 중심부 소정 영역에 개구부(143)가 형성된다. 이러한 함몰부(142)의 둘레는 메탈 마스크(150)를 수용하여 형합적으로 결합할 수 있을 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
도 15를 참조하면, 메탈 마스크(150)를 함몰부(142)에 안착 수용된 채로 메탈 마스크(150)의 하면이 개구부(143)을 통해 프레임(140)의 반대면으로 노출된다. 즉, 메탈 마스크(150)에 대한 타겟 물질의 증착은 메탈 마스크(150)를프레임(140)에 수용된 상태에서 180° 회전을 통하여 상부와 하부에 대하여 증착을 수행할 수 있는 것이다.
이때, 메탈 마스크(150)를 프레임(140) 함몰부(142)에 수용됨에 있어서 쳐짐이 생기지 않도록 인장된 상태로 수용된다. 이를 위해 메탈 마스크(150)를 클램프(Clamp) 방식의 기구들을 이용하여 인장력이 부여된 채로 프레임(140)의 함몰부(142)에 수용되어 프레임(140)과 결합된다. 즉, 클램프는 프레임(140) 상에 배치된 마스크를 지지하고, 인장 수단으로 클램프에 연결한 뒤 클램프에 인장력을 가하는 것이다.
메탈 마스크(150)에 대한 인장 작업 시 균일한 값으로 인장하기 위해서는 많은 개수의 클램프가 필요한데 대략 40~70 mm 당 1 개의 클램프가 적당하며, 클램프의 폭은 25~40 mm 정도로 유지 한다. 또한 인장 시 힘을 주는 로드셀은 각 클램프 당 50 kg의 성능을 발휘 할수 있도록 하는 것이 바람직하다. 클램프로 메탈 마스크(150)를 고정할 때 클램프의 압력은 20 kgf 내외 이고 폭 방향 25 mm, 깊이 방향 20 mm 가 적당하다. 이러한 작업들이 완료가 되었을 시 메탈 마스크(150)의 변화는 0.05 % 이내이고, 프레임(140)에 고정된 메탈 마스크(150)의 처짐량은 200 ㎛ 이내로 구현될 수 있는 것이다.
메탈 마스크(150)에 대한 인장력을 위하여서 메탈 마스크(150)를 열을 가하여 평탄을 유지 하는 장력 소둔(Tension Annealing) 작업이 처리된 재료를 사용할 수 있다. 여기서 평탄의 좌, 우 및 중앙부위 기준 가장 높은 곳이 1.5 mm 가 되도록 하는 것이 적당하다.
도 16 및 도 17은 도 13에 따른 메탈 마스크(150)에 함몰부가 형성된 상태를 도시한 도면이다. 도 16 및 도 17을 참조하면, 메탈 마스크(150)를 코팅 장치(100)를 통해 코팅을 수행하기에 앞서 투과부(153) 테두리 주변으로 함몰부를 형성할 수 있다.
이는 유기발광다이오드의 화학기상증착 공정 시 메탈 마스크(150) 손상에 의해 투과부(153) 주위에서 발생되는 메탈 마스크(150) 이물 발생을 최소화하기 위한 것이다. 즉, 사전에 이물 발생 부위를 에칭(예: 습식 에칭(wet etching) 등)을 통해 최소화 시켜주는 것이다. 이러한 함몰부는 메탈 마스크(150)의 테두리와 인접하여 도 5와 같이 단수로 형성되거나 도 6과 같이 복수로 형성될 수 있다.
도 18은 도 1에 따른 코팅 장치(100)에 의하여 증착이 수행된 메탈 마스크(150)의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 18을 참조하면, 전술한 타겟부(120)의 증착은 메탈 마스크(150)에 대하여 차단부(152) 상방과 하방의 양면 중 적어도 일방의 테두리부에 증착된 코팅층(C1)과 중심부에 증착된 코팅층(C2)은 공정시간, 재료 비용, 균일성(Uniformity)등을 고려하여 형성할 수 있다.
예컨데, 테두리부에는 약 4 ㎛ 내지 약 6 ㎛ 높이로, 중심부에는 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛ 높이로 형성할 수 있다. 저항값은1,000v 기준 10~1,000 ㏁ 정도로 유지하도록 할 수 있다.
여기서 메탈 마스크(150)를 금속 소재로서 Ni 함유량이 36%, 42% 등인 Nikel Alloy 계열을 사용하거나, Ni - 10% 이하, C - 0.1% 이하, Cr 18%, Si 1%이하, Mn 2% 이하, P 0.5% 이하 S 0.04% 이하, 나머지 전부 Fel 의 성분인 SUS 계열의 재료를 사용할 수 있다. 또한, Ni - 18% 이하, C - 0.12% 이하, Cr 12%, Si 1%이하, Mn 2% 이하, P 0.45% 이하 S 0.05% 이하, 나머지 전부 Fel 의 재료 성분인 SUS 420, 430 계열의 재료도 사용 할 수 있다. 메탈 마스크(150)의 두께는 0.05 내지 0.25 mm 로 형성되며, 표면의 거칠기는 1.0 내지 1.6 μ 로 형성될 수 있다.
도 19 내지 도 28은 도 13에 A-A 를 따라 취한 종단면도이다. 메탈 마스크(150)의 측단부는 설정 각도로 테이퍼 지도록 형성될 수 있다.즉, 메탈 마스크(150)의 측단부는, 측단부의 상부측과 측단부의 하부측 중 적어도 어느 한곳이 지면을 기준으로 40° 내지 120°의 설정 각도를 가지도록 형성될 수 있다.
도 19 에서와 같이, 메탈 마스크(150)의 측단부는 측단부의 하부측은 48°의 설정 각도를 가지도록 형성되고, 하면으로부터 2/3 지점 및 상면으로부터 1/3 지점에 각각 내측을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다.
또한, 도 20에서와 같이, 메탈 마스크(150)의 측단부는 측단부의 하부측은 74°의 설정 각도를 가지도록 형성되고, 하면으로부터 1/3 지점 및 상면으로부터 2/3 지점에 각각 내측을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다. 여기서 메탈 마스크(150)의 하부에는 하프 에칭이 수행되어 함몰된 영역(H)이 형성될 수 있다 또한, 도 21 내지 도 26에서와 같이 메탈 마스크(150)의 측단부는, 지면을 기준으로 기울기가 51°, 53°, 55°, 59°, 68° 및 73° 중 어느 하나의 각도를 이루도록 형성되며, 하부로부터 2/3 지점에 내측 방향을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다.
또한, 도 27 내지 도 28에서와 같이, 메탈 마스크(150)의 측단부는 지면을 기준으로 기울기가 73°또는 85°를 이루도록 형성되며, 하부로부터 1/2 지점에 내측을 향해 라운드 지도록 형성될 수 있다. 여기서, 메탈마스크(150)_의 상부에는 하프 에칭이 수행되 함몰된 영역(H)이 형성될 수 있다.
이를 통해서 단면 에칭 작업으로 진행 시 에칭 반대면이 뾰족한 모양으로 이루어지기 때문에 유리 기판과 컨텍 시 유리 기판에 흠집을 내는 불량 요인을 방지할 수 있게 되는 것이다. 또한, 에칭을 통해 상부에 단차지는 함몰부가 형성되도록 하프 에칭시켜 하프에칭 마스크로 형성하고 측면부는 완만하게 형성할 수도 있다. 측면부에 대해서는 증착을 2 단으로 함으로써 아킹을 최소화 시킬 수 있다. 물론, 함몰부는 상부에 형성되는 것으로 국한되지 않고 하부에도 형성이 가능하다.
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.
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110 : 챔버 120 : 타겟부
121 : 제 1-1 타겟부 122 : 제 1-2 타겟부
123 : 제 1-3 타겟부 124 : 제 2-1 타겟부
125 : 제 2-2 타겟부 126 : 제 2-3 타겟부
130 : 보조 챔버 140 : 프레임
150 : 메탈 마스크 P1 : 제 1 구역
P2 : 제 2 구역
121 : 제 1-1 타겟부 122 : 제 1-2 타겟부
123 : 제 1-3 타겟부 124 : 제 2-1 타겟부
125 : 제 2-2 타겟부 126 : 제 2-3 타겟부
130 : 보조 챔버 140 : 프레임
150 : 메탈 마스크 P1 : 제 1 구역
P2 : 제 2 구역
Claims (16)
- 진공 상태로 조성되는 내부로 코팅 대상물을 수용하는 챔버;
타겟 물질이 구비되고 상기 챔버 내부에 수용되는 상기 코팅 대상물에 대한 증착을 수행하기 위한 복수의 타겟부;
설정 각도로 회전 가능하도록 구비되며, 상기 코팅 대상물을 내부에 안치하여 수용하는 프레임; 및
상기 프레임을 상기 챔버 내부에서 이송시키기 위한 이송 수단을 포함하되,
상기 타겟부들 중 적어도 어느 하나는 틸트(Tilt)가 가능하며,
상기 코팅 대상물은 교호적으로 형성된 통공 형상의 투과부와, 상기 투과부에 이웃하여 형성되는 차단부가 형성되는 마스크를 포함하고,
상기 차단부 양면 중 적어도 어느 한곳의 테두리부에 증착되는 타겟물질의 높이는 상기 차단부의 중심부에 증착되는 타켓 물질의 높이보다 높게 형성되는 코팅 장치. - 제1항에 있어서,
외부로부터 상기 챔버 내부로 상기 코팅 대상물을 투입하기 위해 진공 상태와 대기압 상태가 선택적으로 조성되는 보조 챔버를 더 포함하는 코팅 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 프레임은, 중앙부에 테두리부와 단차 지는 함몰부가 형성되고, 상기 함몰부의 중앙부에는 개구부가 형성되고,
상기 코팅 대상물은 상기 함몰부에 수용되도록 결합되어 상기 챔버 내부에서 증착되는 코팅 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 차단부 양면 중 적어도 어느 한곳의 테두리부에는 상기 타겟 물질이 4 ㎛ 내지 6 ㎛ 높이로 형성되고,
상기 차단부 양면 중 적어도 어느 한곳의 중심부에는 상기 타겟 물질이 2 ㎛ 내지 4 ㎛ 높이로 형성되는 코팅 장치. - 제1항에 있어서,
상기 타겟부는,
상기 챔버 내의 복수의 구역에 구비되고, 상기 이송 수단에 의하여 상기 복수의 구역을 경유하는 상기 대상물에 대하여 각기 선택적으로 동작하여 상기 차단부의 상부측과 하부측 중 적어도 어느 한 곳에 대한 증착을 수행하는 코팅 장치. - 제8항에 있어서,
상기 타겟부는,
상기 복수의 구역 중 상기 제 1 구역에 구비되어, 상기 제 1 구역을 경유하는 상기 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 1-1 타겟부;
상기 제 1 구역에 구비되어, 상기 제 1 구역을 경유하는 상기 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 1-2 타겟부;
상기 복수의 구역 중 제 2 구역에 구비되어, 상기 제 1 구역으로부터 상기 제 2 구역을 경유하는 상기 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 2-1 타겟부; 및
상기 제 2 구역에 구비되어, 상기 제 1 구역으로부터 상기 제 2 구역을 경유하는 상기 차단부에 대한 증착을 수행하는 제 2-2 타겟부를 포함하는 코팅 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제 1-1 타겟부 및 상기 제 2-1 타겟부는 고정된 상태로 구비되고, 상기 제 1-2 타겟부 및 상기 제 2-2 타겟부는 틸트 가능한 형태로 구비되는 코팅 장치. - 제10항에 있어서,
상기 타겟부는,
상기 제 2 구역에 구비되어 상기 제 1 구역을 향하도록 상기 제 2 구역을 경유하는 상기 대상물에 대하여 증착을 수행하는 제 2-3 타겟부; 및
상기 제 1 구역에 구비되어 상기 제 1 구역을 경유하는 상기 대상물에 대하여 증착을 수행하는 제 1-3 타겟부를 더 포함하는 코팅 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제 1-3 타겟부 및 상기 제 2-3 타겟부는 틸트 가능한 형태로 구비되는 코팅 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 투과부의 테두리부에는 단차지는 함몰부가 형성되는 코팅 장치.
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