KR101785562B1

KR101785562B1 - 연속 증착이 가능한 박막 증착 장치 및 그 박막 증착 장치에 사용되는 마스크유닛과 도가니유닛

Info

Publication number: KR101785562B1
Application number: KR1020110032838A
Authority: KR
Inventors: 김무겸; 박일수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2017-10-18
Also published as: JP2016121404A; EP2775009A2; EP2775009B1; EP2775009A3; KR20120040087A

Abstract

연속 증착이 가능한 박막 증착 장치 및, 그 박막 증착 장치에 사용되는 마스크유닛과 도가니유닛이 개시된다. 개시된 박막 증착 장치는, 증착 대상체인 기판을 이송하도록 구비된 기판 이송유닛과, 상기 기판을 향해 증착원의 증기를 선택적으로 통과시키도록 구비된 마스크유닛과, 상기 증착원을 수용하고 상기 마스크 유닛을 관통하는 순환 경로를 따라 진행되는 복수의 도가니를 포함하는 도가니유닛을 구비한다. 이러한 구성에 의하면 증착원의 공급과 소모, 기판과 마스크의 대면 등이 모두 연속적으로 진행되기 때문에, 작업 속도가 상당히 빨라지게 된다.

Description

연속 증착이 가능한 박막 증착 장치 및 그 박막 증착 장치에 사용되는 마스크유닛과 도가니유닛{Thin film depositing apparatus for continuous depositing and mask unit and crucible unit included in the thin film depositing apparatus}

본 발명은 증착원의 증기를 발생시켜서 대상체 표면에 증착하는 박막 증착 장치에 관한 것으로, 특히 연속 증착이 가능하도록 개선된 박막 증착 장치 및 거기에 사용되는 마스크유닛과 도가니유닛에 관한 것이다.

예컨대 유기 발광 디스플레이 장치의 박막 트랜지스터 제조와 같은 박막 제조 공정에서는 증착원의 증기를 발생시켜서 기판과 같은 대상체 표면에 달라붙게 하는 증착 장치가 많이 사용된다.

일반적인 박막 증착 장치에서는 대상체를 증착원 도가니가 장입된 챔버 내에 장착해서 증착을 진행하고, 증착이 끝나면 다시 대상체를 챔버에서 빼낸 후 다음 대상체를 장착하는 방식으로 작업이 진행된다. 따라서, 대상체를 증착 위치에 로딩하고 언로딩하는 시간 동안 증착 작업이 중지될 수밖에 없으므로 작업 효율이 떨어진다. 또한, 도가니 안의 증착원이 다 소모되면, 이를 새로운 도가니로 교체하기 위해서 또 다시 작업을 중지해야 하므로, 작업 속도가 상당히 느려진다.

따라서, 이러한 단점을 해소할 수 있는 새로운 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 연속 증착이 가능한 박막 증착 장치 및, 그 박막 증착 장치에 사용되는 마스크유닛과 도가니유닛을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 증착 대상체인 기판을 이송하도록 구비된 기판 이송유닛과, 상기 기판을 향해 증착원의 증기를 선택적으로 통과시키도록 구비된 마스크유닛과, 상기 증착원을 수용하고 상기 마스크 유닛을 관통하는 순환 경로를 따라 진행되는 복수의 도가니를 포함하는 도가니유닛을 포함한다.

상기 마스크 유닛은 연속적인 둘레 형상일 수 있다.

상기 기판 이송유닛은, 상기 기판을 지지하며 상기 마스크유닛의 주행에 연동하여 이송되도록 구비된 클램퍼와, 상기 클램퍼를 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드레일을 포함할 수 있다.

상기 마스크유닛은, 마스크 패턴이 형성된 몸체를 가지며 그 몸체의 적어도 일부가 상기 기판에 밀착되도록 구비된 마스크부재와, 상기 마스크부재를 주행시키기 위한 구동부와, 상기 구동부의 동력을 상기 마스크부재에 전달하도록 구비된 동력전달부재를 포함할 수 있다.

상기 마스크부재의 몸체는 양단이 개방된 원통형일 수 있다.

상기 동력전달부재는 중공이 형성된 링형 부재를 포함하고, 상기 마스크 부재는 상기 링형 부재의 내벽에 인접한 중공에 끼워지며, 상기 링형 부재의 외벽에는 상기 구동부와 동력 연결을 위한 기어부가 배치될 수 있다.

상기 마스크부재의 몸체는 복수의 판상부재이고, 상기 동력전달부재는 복수의 링형 부재 및 상기 링형 부재의 측벽에 복수의 지지편을 포함하고, 상기 복수의 판상부재는 서로 연결되고 상기 복수의 지지편에 의해 지지되며, 상기 링형 부재의 외벽에는 상기 구동부와 동력 연결을 위한 기어부가 형성될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 동력전달부재와 기어결합된 크래들휠과, 상기 크래들휠을 회전시키도록 상기 크래들휠에 연결된 모터를 포함할 수 있다.

상기 마스크부재는 상기 기판과 접촉면적이 늘어나도록 탄력적으로 연결될 수 있다.

상기 도가니유닛은, 상기 순환 경로를 형성하는 순환레일과, 상기 증착원을 수용하여 상기 순환레일에 장착되는 복수의 도가니와, 상기 복수의 도가니를 상기 순환레일을 따라 이송시키도록 구비된 도가니 이송부와, 상기 복수의 도가니에 상기 증착원을 충전시키는 도가니 충전부와, 상기 증착원의 증기를 발생시키기 위해 상기 도가니를 가열하도록 구비된 도가니 히팅부를 포함할 수 있다.

상기 도가니 유닛은, 상기 순환레일에 상기 복수의 도가니를 지지하는 복수의 볼베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 도가니 유닛은, 상기 순환 레일에 설치되고, 상기 복수의 도가니를 상기 순환레일의 벽으로 밀어주도록 구비된 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 도가니 이송부는, 상기 복수의 도가니를 상기 순환 경로의 일 방향으로 밀어주도록 구비되고 회전하는 이송휠을 더 포함할 수 있다.

상기 도가니 충전부는, 상기 증착원이 장입된 주입탱크와, 상기 주입탱크 안의 증착원을 상기 순환레일 상의 복수의 도가니로 공급하는 주입노즐을 포함할 수 있다.

상기 도가니 히팅부는, 상기 도가니 안에 내장된 열선과, 상기 열선에 전압을 공급하는 전원과, 상기 전원과 상기 열선을 연결하도록 상기 도가니에 마련된 접속패드를 포함할 수 있다.

상기 도가니 유닛은 상기 접속패드와 상기 전원 사이에 개재된 볼베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 접속패드는 상기 각 도가니에 복수개가 마련되고, 상기 전원도 선택적인 전압 인가가 가능하도록 상기 복수개의 접속패드에 대응하는 복수개가 마련될 수 있다.

상기 기판에 대한 증착 위치로 상기 증착원의 증기를 가이드하는 쉴드부재를 더 구비할 수 있다.

상기 쉴드부재는 상기 마스크유닛 내에서 상기 도가니유닛의 상부에 고정될 수 있다.

상기 쉴드부재는 상기 마스크유닛에 고정되어 상기 마스크유닛과 함께 회전하는 것일 수 있다.

상기 마스크 유닛은 복수의 마스크 유닛을 포함하고, 상기 도가니 유닛은 복수의 도가니 유닛을 포함하며, 상기 복수의 마스크 유닛과 복수의 도가니 유닛은 하나의 기판 이송유닛에 대응하는 것일 수 있다.

상기 마스크유닛들과 도가니유닛들은 상기 증착원의 각 색상들을 증착하도록 준비되는 것일 수 있다.

상기 마스크유닛에 달라붙은 증착원을 제거하기 위한 마스크 세정부가 더 구비될 수 있다.

상기 마스크 세정부는, 상기 마스크유닛에 초음파로 진동을 가하는 초음파 발생기와, 상기 진동에 의해 떨어지는 증착원을 수용하는 버켓을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 마스크 유닛은, 마스크 패턴이 형성된 무한궤도 형상의 몸체를 가지며, 상기 몸체의 적어도 일부가 증착 대상체인 기판에 밀착되도록 구비된 마스크부재와, 상기 마스크부재를 주행시키기 위한 구동부와, 상기 구동부의 동력을 상기 마스크부재에 전달하도록 구비된 동력전달부재를 포함할 수 있다.

상기 동력전달부재는 중공이 형성된 링형 부재를 포함하고, 상기 마스크 부재는 상기 링형 부재의 내벽에 인접한 중공에 끼워지며, 상기 링형 부재의 외벽에는 상기 구동부와 동력 연결을 위한 기어부가 배치된 것일 수 있다.

상기 마스크부재는 복수의 판상부재이고, 상기 동력전달부재는 복수의 링형 부재 및 상기 링형 부재의 측벽에 마련된 복수의 지지편을 포함하고, 상기 복수의 판상부재는 서로 연결되고 상기 복수의 지지편에 의해 지지되며, 상기 링형 부재의 외벽에는 상기 구동부와 동력 연결을 위한 기어부가 형성된 것일 수 있다.

상기 마스크부재는 상기 기판과 접촉면적이 늘어나도록 탄력적으로 연결된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도가니 유닛은, 순환 경로를 형성하는 순환레일과, 증착원을 수용하여 상기 순환레일에 장착되는 복수의 도가니와, 상기 복수의 도가니를 상기 순환레일을 따라 이송시키도록 구비된 도가니 이송부와, 상기 복수의 도가니에 상기 증착원을 충전시키는 도가니 충전부와, 상기 증착원의 증기가 발생하도록 상기 도가니를 가열하도록 구비된 도가니 히팅부를 포함한다.

상기 순환레일에 상기 복수의 도가니를 지지하는 복수의 볼베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 순환레일에 설치되고, 상기 복수의 도가니를 상기 순환레일의 벽으로 밀어주도록 구비된 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 도가니 히팅부는, 상기 도가니 안에 내장된 열선과, 상기 열선에 전압을 공급하는 전원과, 상기 전원과 상기 열선을 연결하도록 상기 도가니에 마련된 접속패드를 구비할 수 있다.

상기 접속패드와 상기 전원 사이에 개재된 볼베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 접속패드는 상기 각 도가니에 복수개가 마련되고, 상기 전원도 선택적인 전압 인가가 가능하도록 상기 복수개의 접속패드에 대응하는 복수개가 마련된 것일 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 박막 증착 장치와 마스크유닛 및 도가니유닛에 의하면, 증착 작업을 연속적으로 수행할 수 있기 때문에 작업 속도가 크게 향상될 수 있다. 또한, 마스크가 대상체에 밀착된 상태로 증착이 진행되므로 증착 품질도 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 증착이 되는 순간에만 기판과 마스크유닛이 밀착되기 때문에, 섀도우 효과 없이 정밀한 패턴 형성이 가능하고, 유기 발광 표시장치의 발광층 증착의 경우에도 혼색이 일어나지 않게 된다.

평면형 마스크의 처짐 현상에 따라 대면적 기판에 대해 증착할 수 없는 한계를 극복하고, 대면적 기판에 대한 적용이 더욱 용이해진다.

복수의 도가니 각각에 증착원을 조금씩만 수용시켜 증착시킨 후 다시 충전시키는 방식이므로, 챔버 내부를 청소하거나 증착원 충전하기 위해 박막증착장치의 가동을 중지시키는 주기를 줄일 수 있어, 증착 공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 소량씩 사용하므로 증착원의 낭비를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막 증착 장치 중 마스크유닛의 구조를 도시한 분리사시도이다.
도 4는 도 2의 박막 증착 장치 중 도가니유닛의 구조를 도시한 평면도이다.
도 5a는 도 3의 A-A선을 따른 도가니유닛의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 5b는 그 도가니의 측면도이다.
도 6a는 도 3의 A-A선을 따른 도가니유닛의 다른 일 예를 도시한 단면도이고, 도 6b는 그 도가니의 측면도이다.
도 7은 도 3의 A-A선을 따른 도가니유닛의 또 다른 일 예를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 박막 증착 장치의 증착 과정을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 증착장치의 증착 과정을 보인 도면이다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마스크유닛의 분리사시도이다.
도 10b는 도 10a의 B-B선을 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 10a 및 도 10b에 도시된 마스크유닛을 이용한 증착 과정을 보인 도면이다.
도 12a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마스크유닛의 분리사시도이다.
도 12b는 도 12a의 C-C선을 따라 절단한 단면도이다.
도 13 및 도 14는 도 12a 및 도 12b에 도시된 마스크유닛을 이용한 증착 과정을 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개략도이다.

수평으로 이동하는 기판(10)의 하부에 마스크 유닛(200)과 도가니 유닛(100)이 구비된다.

마스크 유닛(200)은 기판(10)의 하부에 위치하는 것으로, 판넬 상으로 구비된 마스크 부재(210)와, 이 마스크 부재(210)에 개구된 복수의 마스크 패턴(211)을 구비하며, 마스크 부재(210)는 이 마스크 패턴(211)이 기판(10)과 접하여 움직이도록 무한궤도의 형상으로 이루어져 있다. 보다 구체적으로 상기 마스크 부재(210)는 Y축 방향의 양단이 개구된 드럼 형상으로 형성될 수 있다.

도가니유닛(100)은 복수의 도가니(110)를 포함하는 데, 이 도가니들(110)은 폐루프(closed loop)로 순환되도록 배치될 수 있다. 도가니들(110)의 순환 경로는 마스크 유닛(200)을 통과하는 데, 전술한 양단이 개구된 드럼 형상의 마스크 부재(210)의 양단 개구를 관통한다. 이 때, 도가니들(110)로부터 마스크 부재(210)에 형성된 마스크 패턴(211)으로 증착이 이루어진다.

이러한 본 발명에서, 상기 기판(10)은 마스크 유닛(200)의 상부에서 수평면 상에서 X축 방향으로 이동한다. 이 때, 기판(10)의 이동속도와 동일하게 마스크 부재(210)가 기판(10)과 접촉하면서 회전을 한다. 그리고 증착될 물질이 수납된 도가니들(110)이 Y축 방향으로 이동하면서 마스크 패턴(211)을 통해 기판(10)에 증착을 한다.

상기와 같은 박막 증착 장치는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 형태로 구체화될 수 있다.

도 2에 따른 박막 증착 장치는 증착 대상체인 기판(10)을 증착 위치로 이송하는 기판 이송유닛(300)과, 증착할 패턴에 대응하는 마스크패턴(211)을 제공하는 마스크유닛(200) 및, 증착원을 연속적으로 제공하는 도가니유닛(100)을 구비한다. 따라서, 기판 이송유닛(300)이 기판(10)을 지지하여 증착 위치로 이송하면, 도가니유닛(100)에서 증착원의 증기를 발생시키고, 그 증착원 증기는 마스크유닛(200)의 마스크패턴(211)을 따라 기판(10)에 증착된다. 본 박막 증착 장치의 구성에 의하면 이러한 기판(10)에 대한 증착 과정이 연속적으로 진행될 수 있다.

먼저, 기판 이송유닛(300)부터 자세히 살펴보기로 한다.

기판 이송유닛(300)은 기판(10)을 클램핑하여 지지하는 클램퍼(310)와, 이 클램퍼(310)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드레일(320)을 구비하고 있다. 즉, 기판(10)을 파지한 클램퍼(310)가 가이드레일(320)을 따라 이동하면서 증착 위치를 지나가게 된다. 이러한 클램퍼(310)의 이동은 이하에 설명될 마스크유닛(200)의 움직임과 연동되도록 구성되어 있다. 간단히 설명하면, 클램퍼(310)의 하면에 마련된 기어면(311)이 마스크유닛(200)의 동력전달부재(220)에 마련된 기어부(222;도 2 참조)와 결합되어 있어서, 마스크유닛(200)의 동력전달부재(220)가 회전하면 클램퍼(310)가 연동하면서 가이드레일(320)을 따라 이동하도록 구성되어 있다. 따라서, 이 클램퍼(310)에 기판(10)을 연속으로 지지하여 공급하게 되면 복수 기판(10)에 대한 증착 작업을 연속적으로 계속 진행할 수 있게 된다. 물론, 클램퍼(310)와 가이드레일(320)의 길이에 한계가 있기 때문에 무한정 연속 작업을 할 수 있는 것은 아니지만, 기본적으로 기판(10) 여러 장에 대한 작업을 연속으로 진행할 수 있으므로, 한 장씩 로딩과 언로딩을 반복하며 작업을 진행하던 기존에 비해서는 작업성이 크게 향상된다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 마스크유닛(200)의 구조를 설명한다.

마스크유닛(200)은 상기한 바와 같이 이송되는 기판(10)과 연동되어 움직이면서 연속적인 마스크패턴(211)을 제공하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 무한궤도와 같이 연속적인 둘레의 형상(continuous perimeter shape)으로 이루어져 있다.

상기 일 실시예에서, 마스크패턴(211)이 형성된 원통형의 마스크부재(210)와, 이 마스크부재(210)의 양단부가 끼워지는 링 형상의 동력전달부재(220) 및, 마스크부재(210)를 회전시키기 위한 구동부로서 크래들휠(230)과 모터(240)가 구비되어 있다.

상기 마스크부재(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 동력전달부재(220)의 내벽(221)에 인접한 중공에 양단부가 끼워져서 결합되며, 그 동력전달부재(220)의 외벽에서는 동력 연결을 위한 기어부(222)가 형성되어 있다. 이 기어부(222)가 위로는 상기 기판 이송유닛(300)의 클램퍼(310)와 결합되고, 아래로는 상기 크래들휠(230)과 결합된다. 따라서, 모터(240)가 크래들휠(230)을 돌리면, 그와 연결된 동력전달부재(220) 및 마스크부재(210)가 함께 회전하게 되고, 동시에 동력전달부재(220)와 연결된 클램퍼(310)도 가이드레일(320)을 따라 움직이게 된다. 다시 말해서, 마스크부재(210)와 기판(10)이 연동되어 동시에 움직이게 되며, 이에 따라 이송되는 기판(10)에 마스크부재(210)의 마스크패턴(211)을 연속적으로 정확하게 제공할 수 있게 된다. 이때 마스크부재(210)와 기판(10)은 두 부재끼리 접하게 되는 증착 위치에서 완전히 밀착된 상태가 되는 것이 좋다. 만일 증착 위치에서 마스크부재(210)와 기판(10) 사이가 벌어지게 되면 기판(10) 상의 정확한 위치에 증착이 되지 않을 수 있기 때문이다. 따라서, 본 실시예에서 마스크부재(210)와 기판(10)은 증착 위치에서 밀착 상태가 된다.

다음으로, 도 2, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상기 도가니유닛(100)을 설명하기로 한다.

도가니유닛(100)은 상기 마스크유닛(200)의 중공을 관통하는 순환 경로를 형성하는 순환레일(120)과, 순환레일(120)에 장착된 복수의 도가니(110)와, 이 도가니(110)들을 순환레일(120)을 따라 이송시키는 도가니 이송부(160)와, 각 도가니(110)들에 증착원을 충전시키는 도가니 충전부(150) 및, 증착원의 증기가 발생하도록 도가니(110)를 가열하는 도가니 히팅부(130)를 구비한다.

먼저, 상기 순환레일(120)은 상기 마스크유닛(200)의 마스크부재(210)와 동력전달부재(220)의 중공을 통과하도록 배치된다. 따라서, 순환레일(120)에 장착된 도가니(110)들은 이 중공 속을 통과하게 되며, 이 중공 속 즉, 기판(10)의 하방을 지날 때 증착원의 증기가 발생하여 기판(10)에 증착된다. 그리고, 순환레일(120) 안에는 복수의 볼베어링(140; 도 4 참조)이 설치되어 있어서 도가니(110)의 이동을 부드럽게 지지해준다.

이 순환레일(120)의 경로는 도 3에 표기한 바와 같이, 피딩존(Feeding zone)과, 툴링존(Tooling zone), 디포지팅존(Depositing zone) 및, 쿨링존(Cooling zone)으로 나눌 수 있다.

피딩존은 도가니 충전부(150)에 의해 각 도가니(110) 내부가 증착원으로 채워지는 구간이고, 툴링존은 증착원을 예열하기 위해 도가니(110)를 가열하기 시작하는 구간을 말한다. 그리고, 디포지팅존은 상기 마스크유닛(200)의 마스크부재(210) 중공 속을 통과하는 구간으로, 증착이 진행되는 구간이며, 쿨링존은 증착 후 도가니(110)가 냉각되는 구간을 말한다. 상기 복수의 도가니(110)들은 이 순환레일(120)의 구간을 연속적으로 진행하게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 증착원이 하나 또는 그 이상의 도가니(110)에 피딩되는 동안, 상기 예열이 다른 하나 또는 그 이상의 도가니(110)에 수행되고, 또 다른 하나 또는 그 이상의 도가니(110)를 이용해 증착이 진행되며, 또 다른 하나 또는 그 이상의 도가니(110)가 냉각된다. 이처럼, 4개 구간의 작업이 각 도가니(110)들의 이동과 함께 동시에 연속적으로 수행된다.

상기 도가니 이송부(160)는 이와 같이 도가니(110)들을 순환레일(120)을 따라 이송시켜 주는 유닛으로, 모터(162)에 의해 회전하는 이송휠(161)을 구비하고 있다. 이 이송휠(161)은 순환레일(120)에 형성된 개구(120a, 도 2 참조)를 통해 도가니(110)의 몸체에 닿게 되며, 회전 시 도가니(110)를 순환레일(120)의 일방향 즉, 순환방향으로 밀어주게 된다. 그러면, 이송휠(161)에 의해 밀린 도가니(110)가 앞선 도가니(110)들을 밀게 되고, 이 힘이 전달되어 순환레일(120) 상의 도가니(110)들이 순환방향으로 일제히 이동하게 된다. 물론, 전술한 바대로 볼베이링(140)이 순환레일(120)에 설치되어 있어서 부드러운 이동이 가능해진다.

상기 도가니 충전부(150)는 말 그대로 도가니(110)에 증착원을 채워주는 유닛으로, 증착원이 장입된 주입탱크(152)와, 그 주입탱크(152) 안의 증착원을 도가니(110)로 공급하는 주입노즐(151)을 구비하고 있다. 따라서, 디포지팅존에서 증착원이 소모된 도가니(110)가 피딩존에 들어오면 이 주입노즐(151)이 주입탱크(152)에 저장된 증착원을 보충해준다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도가니 히팅부(130)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 도가니(110)에 내장된 열선(131)과, 외부 전원(미도시)에 연결된 전원 공급 패드(134a)(134b)와, 상기 전원 공급 패드(134a)(134b)와 열선(131)을 연결하도록 도가니(110)에 마련된 제1접속패드(132a)를 구비한다. 상기 전원 공급 패드(134a)(134b)는 순환레일(120)에 설치되는 데, 서로 다른 전압이 인가되고 있는 제1전원 공급 패드(134a)와 제2전원 공급 패드(134b)를 포함한다. 도 5a 및 도 5b에서 볼 수 있듯이, 도가니(110)의 외면에는 제1접속 패드(132a)가 형성되어 있는 데, 이 제1접속 패드(132a)는 제1전원 공급 패드(134a)에 대응되는 위치에 형성되어 있어, 제1전원 공급 패드(134a)로부터 전원을 공급받게 되고, 제2전원 공급 패드(134b)는 도가니(110)에 전압을 제공하지 않게 된다. 이처럼 제1전원 공급 패드(134a) 에서 공급된 전압이 볼베어링(140)과 제1접속패드(132a)를 경유하여 열선(131)에 인가되면, 열선(131)에 저항열이 발생하면서 도가니(110)가 가열된다. 참조부호 132c로 표기된 접속패드는 열선의 일단(131)을 접지시켜서 상기 전원 공급 패드 (134a)(134b)에서 인가되는 전압에 대한 기준 전압을 형성하는 역할을 한다.

이와 같은 도가니(110) 가열을 위한 전원 연결 구조는 순환레일(120) 상의 툴링존에서 디포지팅존까지 설치된다. 그리고, 이러한 전원 공급 패드(134a)(134b)과 접속패드(132a)(132b)간의 전기적 연결은 순환레일(120)에 설치된 볼베어링(140)을 개재하여 이루어지는데, 이 볼베어링(140)들은 도가니(110)가 순환레일(120) 상의 어느 한 위치에 있을 때 접속패드(132a)(132b)에 여러 개의 볼베어링(140)들이 닿아 있도록 촘촘하게 설치하는 것이 바람직하다. 그래야 도가니(110) 이송 중에 전원 연결이 끊어지지 않을 수 있기 때문이다.

그리고, 참조부호 141은 도가니(110)를 순환레일(120)의 일측벽 쪽으로 밀어주기 위한 스프링을 나타내며, 이 스프링(141)의 탄성력에 이해 도가니(110)가 순환레일(120) 안에서 견고하게 지지되며 이동하게 된다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도가니 히팅부(130')를 나타낸 것으로, 도가니(110')가 제2전원 공급 패드(134b)에 대응되는 위치에 제2접속 패드(132b)를 구비하고 있다.따라서 이 경우에는 도가니(110') 내의 열선(131)들이 제2전원 공급 패드(134b)로부터 전압을 인가 받게 된다.

도 5a 및 도 5b의 도가니(110)와 도 6a 및 도 6b의 도가니(110')를 순차적으로 배치시키고, 각각 서로 다른 물질을 수납시킬 경우, 기판(10)에는 서로 다른 물질이 연속적으로 증착될 수 있다. 예컨대, 호스트와 도판트를 기판(10)에 함께 증착하고자 한다면, 상기 복수의 도가니(110)들에 호스트와 도판트를 교대로 충전시켜서 순환시킨다. 이때 호스트와 도판트는 증기를 형성하는 온도가 서로 다르기 때문에, 같은 전압을 인가해서는 원활한 증착이 진행될 수 없다. 따라서, 도 5a 및 도 5b의 도가니(110)에는 호스트를 충전시켜 제1전원 공급 패드(134a)와 제1접속패드(132a)를 연결하고, 도 6a 및 도 6b의 도가니(110')에는 도판트를 충전시켜 제2전원 공급 패드(134b)와 제2접속패드(132b)를 연결하는 식으로 제어하면 이종 증착원에 대해서도 원활한 증착 작업을 함께 진행시킬 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 도가니 히팅부(130")를 도시한 것으로, 도가니(110")가 제1접속 패드(132a) 및 제2접속 패드(132b)를 모두 구비하고 있다. 제1전원(133a)과 제1전원 공급 패드(134a)의 사이에는 제1스위치(S1)가, 제2전원(133b)과 제2전원 공급 패드(134b)의 사이에는 제2스위치(S2)가 각각 개재되어 도가니(110")에 선택적인 전압 인가가 가능하도록 구성되어 있다. 즉, 제1전원(133a)이 제1접속패드(132a)로 전압을 인가할 때에는 제2전원(133b)과 제2전원 공급 패드(134b) 사이는 연결이 끊어져 있고, 반대로 제2전원(133b)이 제2접속패드(132b)로 전압을 인가할 때에는 제1전원(133a)과 제1전원 공급 패드(134a) 사이의 연결이 끊어지게 된다. 또한, 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예의 박막 증착 장치는, 마스크부재(210)에 달라붙은 증착원 잔류물을 제거하기 위한 마스크 세정부(400)를 포함한다. 상기 마스크 세정부(400)는 마스크부재(210)에 초음파로 진동을 가하는 초음파 발생기(410)와, 그 진동에 의해 떨어지는 증착원 잔류물을 수용하는 버켓(420)을 구비한다.

또한, 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예의 박막 증착 장치는, 증착 작업이 진행되는 마스크부재(210)의 중공 내에서 도가니(110)들 상방에 고정 설치되는 쉴드부재(700)를 포함한다. 상기 쉴드부재(700)는, 증착원의 증기가 기판(10)에 대한 증착 위치로 잘 가도록 가이드하도록 형성된다.

이상에서 설명한 바와 같은 박막 증착 장치의 작동 과정을 도 2 내지 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

일단 증착이 개시되면, 도가니유닛(100)의 도가니(110)들은 순환레일(120)을 타고 순환 주행을 시작하며, 마스크유닛(200)의 마스크부재(210)와 기판(10)도 구동을 시작한다. 주입노즐(151)에 의해 증착원이 충전된 도가니(110)들은 순환레일(120)의 툴링존을 통과하면서부터 상기 도가니 히팅부(130)에 의해 서서히 가열되기 시작하여 마스크부재(210)의 중공을 지나는 디포지팅존에 들어가면서 증기를 발생시키기 시작한다. 이렇게 생성된 증착원의 증기는 마스크부재(210)의 패턴(211)을 통해 기판(10)에 증착되며, 이러한 작업은 기판(10)과 마스크부재(210) 및 도가니(110)들이 주행하면서 연속적으로 이루어지게 된다. 그리고, 증착 작업이 진행됨에 따라 마스크부재(210)에 달라붙어 누적되는 증착원 잔류물은 상기 마스크 세정부(400)의 초음파 발생기(410)에 의해 떨어져서 버켓(420)에 수용된다. 따라서, 작업속도가 상당히 빨라지게 되며, 또한 마스크부재(210)와 기판(10)이 밀착된 상태로 증착이 이루어지기 때문에, 증착 품질도 안정적으로 유지될 수 있다.

이하에는, 상기한 실시예의 박막 증착 장치에서 일부 변형이 가능한 구성들을 예시하기로 한다.

먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 마스크부재(210)와 기판(10)의 밀착력을 더 증가시켜서 마스크부재(210)가 더 압착되도록 구성할 수 있다. 이렇게 되면 마스크부재(210)와 기판(10) 간의 접촉 면적이 더 넓어지게 되며, 곧 증착이 일어나는 면적이 더 넓게 확보될 수 있다. 따라서, 증착원의 증기를 증착 위치로 가이드하는 쉴드부재(700')도 더 넓은 개구를 갖도록 형성할 수 있다.

다음으로, 도 10a 및 도 10b는 마스크유닛(200')의 변형 가능한 구조를 도시한 것이다. 전술한 실시예의 마스크 유닛(200)에서는 마스크부재(210)가 원통형상으로 이루어져 있었지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 유닛(200')은 연속적인 둘레의 형상(예컨대 무한궤도 형상)으로 연결된 복수개의 판상부재(250)를 포함한다. 일반적으로 마스크로 사용되는 부재는 두께가 매우 얇기 때문에 완전한 원통형상으로 만들 경우에 자중에 의해 중앙부가 아래로 처질 가능성이 있다. 따라서, 분할된 판상부재(250)를 무한궤도 형상으로 연결하면 마스크부재가 처지는 현상을 억제할 수 있다. 이를 위해 동력전달부재(260)의 내측벽에는 지지편(261)이 형성되어 있고, 복수의 판상부재(250)는 도 10b에 도시된 바와 같이 이 지지편(261)에 탄력적으로 지탱되면서 무한궤도 형상으로 연결된다.

이와 같은 변형된 마스크유닛(200')을 이용한 증착 작업은 도 11에 도시된 바와 같이 진행될 수 있다. 도가니유닛(100)의 도가니(110) 충전과 순환 및 가열, 그리고 판상부재(250)로 구성된 마스크부재 및 기판(10)의 구동은 전술한 실시예와 동일하게 진행된다. 즉, 마스크부재의 모양만 바뀌었을 뿐이고, 증착 과정은 전술한 도 2 및 도 6의 실시예와 동일하게 진행된다. 다만, 상기 마스크 유닛(200')에는 판상부재(250)들의 연결로 마스크부재가 형성되어 있기 때문에, 마스크부재가 완전한 원형 형상이 아니라서 기판(10)과 접촉할 수 있는 영역이 줄어든다. 즉, 지지편(261)이 있는 부근은 판상부재(250)와 기판(10)과의 접촉이 잘 되지 않는다. 따라서, 이 경우에는 마스크유닛(200')과 도가니유닛(100)을 복수 개 배치해서 접촉 영역이 줄어든 것을 보상해주면 된다. 이에 대해서는 다음 실시예를 설명하면서 다시 언급하기로 한다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마스크 유닛(200")을 도시한 것이다. 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 도 2의 쉴드부재(700)를 사용하는 대신에, 판상부재(250)의 지지편 기능을 겸하는 복수의 쉴드부재(271)를 마스크 유닛(200")에 고정 설치한 것이다. 이 쉴드부재(271)는 마스크부재를 이루는 판상부재(250)를 탄력적으로 지탱해주며, 동시에 두 동력전달부재(270) 사이를 가로질러 배치되어 각 쉴드부재(271) 사이의 틈새를 통해 증착원의 증기를 가이드하게 된다.

도 13은 이와 같이 변형된 쉴드부재(271)를 가진 박막 증착 장치의 작동 과정을 도시한 것이다. 즉, 판상부재(250)로 연결된 마스크부재가 기판(10)에 밀착되며 회전하고, 이때 도가니(110)에 충전된 증착원의 증기가 쉴드부재(271) 사이의 틈새로 가이드되어 기판(10)에 증착된다. 단, 이 경우에는 증착이 일어나는 영역이 쉴드부재(271)들 간의 사이에 국한되므로, 도면과 같이 마스크 유닛(200")과 도가니 유닛(100)을 여러 개 설치해서 증착 영역이 좁아진 것을 보상해주면 된다. 마찬가지로 상기 도 11에서 설명한 구조도 이와 같이 마스크유닛(200')과 도가니유닛(100)을 여러 개 설치해서 증착 영역이 좁아진 것을 보상해주면 된다.

한편, 도 14는 상기 마스크유닛(200")과 도가니유닛(100)을 색상 별로 한 세트씩 설치해서 운영하는 예를 보인 것이다. 즉, 여러 색상을 증착해야 하는 경우에는 각 색상마다 마스크유닛(200")과 도가니유닛(100)을 한 세트 씩 설치해서 연속적으로 증착을 수행하도록 할 수 있다. 물론, 각 색상마다 다시 마스크유닛(200")과 도가니유닛(100)을 여러 세트 씩 설치할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 박막 증착 장치에 의하면, 증착원의 공급과 소모, 기판과 마스크의 대면, 마스크에 잔류된 증착원의 제거 등이 모두 연속적으로 진행되기 때문에, 작업 속도가 상당히 빨라지게 되며, 또한 기판과 마스크가 밀착된 상태로 증착이 진행되므로, 양호한 증착 품질도 유지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10...기판 100...도가니유닛
110...도가니 120...순환레일
130...도가니 히팅부 131...열선
132a,b,c...접속패드 133a,b...전원
140...볼베어링 141...스프링
150...도가니 충전부 151...주입노즐
152...주입탱크 160...도가니 이송부
161...이송휠 200...마스크유닛
210...마스크부재 220,260,270...동력전달부재
222...기어부 250...판상부재
261...지지편 271,700...쉴드부재
300...기판 이송유닛 310...클램퍼
320...가이드레일

Claims

증착 대상체인 기판을 이송하도록 구비된 기판 이송유닛;
상기 기판을 향해 증착원의 증기를 선택적으로 통과시키도록 구비된 마스크유닛; 및
상기 증착원을 수용하고 상기 마스크 유닛을 관통하는 순환 경로를 따라 진행되는 복수의 도가니를 포함하는 도가니유닛;을 포함하고,
상기 마스크유닛은,
마스크 패턴이 형성된 몸체를 가지며 그 몸체의 적어도 일부가 상기 기판에 밀착되도록 구비된 마스크 부재;
상기 마스크 부재를 주행시키기 위한 구동부; 및
상기 구동부의 동력을 상기 마스크 부재에 전달하도록 구비된 동력전달부재;를 포함하고,
상기 도가니유닛은,
상기 순환 경로를 형성하는 순환레일;
상기 증착원을 수용하여 상기 순환레일에 장착되는 복수의 도가니;
상기 복수의 도가니를 상기 순환레일을 따라 이송시키도록 구비된 도가니 이송부;
상기 복수의 도가니에 상기 증착원을 충전시키는 도가니 충전부; 및
상기 증착원의 증기를 발생시키기 위해 상기 도가니를 가열하도록 구비된 도가니 히팅부;를 포함하고,
상기 순환 경로는 상기 마스크 부재를 관통하여 지나가는 폐루프로 구비되는 박막 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마스크 유닛은 연속적인 둘레 형상인 박막 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 이송유닛은,
상기 기판을 지지하며 상기 마스크유닛의 주행에 연동하여 이송되도록 구비된 클램퍼; 및
상기 클램퍼를 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드레일;을 포함하는 박막 증착 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 기판에 대한 증착 위치로 상기 증착원의 증기를 가이드하는 쉴드부재를 더 구비하는 박막 증착 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 쉴드부재는 상기 마스크유닛 내에서 상기 도가니유닛의 상부에 고정되는 박막 증착 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 쉴드부재는 상기 마스크유닛에 고정되어 상기 마스크유닛과 함께 회전하는 박막 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마스크 유닛은 복수의 마스크 유닛을 포함하고, 상기 도가니 유닛은 복수의 도가니 유닛을 포함하며, 상기 복수의 마스크 유닛과 복수의 도가니 유닛은 하나의 기판 이송유닛에 대응하는 박막 증착 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 마스크유닛들과 도가니유닛들은 상기 증착원의 각 색상들을 증착하도록 준비되는 박막 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마스크유닛에 달라붙은 증착원을 제거하기 위한 마스크 세정부가 더 구비된 박막 증착 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 마스크 세정부는,
상기 마스크유닛에 초음파로 진동을 가하는 초음파 발생기; 및
상기 진동에 의해 떨어지는 증착원을 수용하는 버켓;을 포함하는 박막 증착 장치.
마스크 패턴이 형성된 무한궤도 형상의 몸체를 가지며, 상기 몸체의 적어도 일부가 증착 대상체인 기판에 밀착되도록 구비된 마스크부재;
상기 마스크부재를 주행시키기 위한 구동부; 및,
상기 구동부의 동력을 상기 마스크부재에 전달하도록 구비된 동력전달부재;를 포함하고,
상기 마스크부재는 복수의 판상부재이고,
상기 동력전달부재는 복수의 링형 부재 및 상기 링형 부재의 측벽에 마련된 복수의 지지편을 포함하고,
상기 복수의 판상부재는 서로 연결되고 상기 복수의 지지편에 의해 지지되며,
상기 링형 부재의 외벽에는 상기 구동부와 동력 연결을 위한 기어부가 형성되며,
상기 복수의 판상부재는 상기 지지편에 탄력적으로 지탱되면서 무한궤도 형상으로 연결된 마스크유닛.
제 25 항에 있어서,
상기 마스크부재의 몸체는 양단이 개방된 원통형인 마스크 유닛.
제 26 항에 있어서, 상기 동력전달부재는 중공이 형성된 링형 부재를 포함하고,
상기 마스크 부재는 상기 링형 부재의 내벽에 인접한 중공에 끼워지며,
상기 링형 부재의 외벽에는 상기 구동부와 동력 연결을 위한 기어부가 배치된 마스크유닛.
삭제
제 25 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 동력전달부재와 기어결합된 크래들휠; 및
상기 크래들휠을 회전시키도록 상기 크래들휠에 연결된 모터;를 포함하는 마스크유닛.
제 25 항에 있어서,
상기 마스크부재는 상기 기판과 접촉면적이 늘어나도록 탄력적으로 연결된 마스크유닛.
순환 경로를 형성하는 순환레일;
증착원을 수용하여 상기 순환레일에 장착되고 열선이 내장된 복수의 도가니;
상기 복수의 도가니를 상기 순환레일을 따라 이송시키도록 구비된 도가니 이송부;
상기 복수의 도가니에 상기 증착원을 충전시키는 도가니 충전부; 및,
상기 증착원의 증기가 발생하도록 상기 도가니를 가열하도록 구비된 도가니 히팅부;를 포함하고,
상기 도가니 히팅부는, 제1전압을 인가하도록 제1전원 공급 패드와 전기적으로 연결된 제1전원, 및 상기 제1전압과 다른 제2전압을 인가하도록 제2전원 공급 패드와 전기적으로 연결된 제2전원 중 적어도 하나를 포함하고,
각 도가니는, 상기 제1전원의 제1 전원 공급 패드에 대응하는 적어도 하나의 제1접속 패드, 및 상기 제2전원의 제2 전원 공급 패드에 대응하는 적어도 하나의 제2접속 패드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1접속 패드 및 제2접속 패드는 상기 도가니의 외측에 형성되고 상기 열선과 전기적으로 연결되며,
만일 상기 도가니가 제1접속 패드만 포함한다면, 상기 제1전원은 제1전원 공급 패드를 통해 제1접속 패드에 연결되고, 또는
만일 상기 도가니가 제2접속 패드만 포함한다면, 상기 제2전원은 제2전원 공급 패드를 통해 제2접속 패드에 연결되고, 또는
만일 상기 도가니가 제1접속 패드 및 제2접속 패드를 포함한다면, 상기 도가니 유닛은, 상기 제1전원과 상기 제1전원 공급 패드의 사이의 제1스위치 및 상기 제2전원과 상기 제2전원 공급 패드 사이의 제2스위치를 더 포함하고, 상기 제1전원을 상기 제1전원 공급 패드를 통해 상기 제1접속 패드에 연결하거나, 상기 제2전원을 상기 제2전원 공급 패드를 통해 상기 제2접속 패드에 연결하는 도가니유닛.
제 31 항에 있어서,
상기 순환레일에 상기 복수의 도가니를 지지하는 복수의 볼베어링을 더 포함하는 도가니유닛.
제 31 항에 있어서,
상기 순환레일에 설치되고, 상기 복수의 도가니를 상기 순환레일의 벽으로 밀어주도록 구비된 스프링을 더 포함하는 도가니유닛.
제 31 항에 있어서,
상기 도가니 이송부는, 상기 복수의 도가니를 상기 순환 경로의 일 방향으로 밀어주도록 구비되고 회전하는 이송휠을 더 포함하는 도가니유닛.
제 31 항에 있어서,
상기 도가니 충전부는,
상기 증착원이 장입된 주입탱크; 및
상기 주입탱크 안의 증착원을 상기 순환레일 상의 복수의 도가니로 공급하는 주입노즐;을 포함하는 도가니유닛.
삭제
제 31 항에 있어서,
상기 제1접속패드와 상기 제1전원 사이 및 상기 제2접속패드와 상기 제2전원 사이 중 적어도 한 곳에 개재된 볼베어링을 더 포함하는 도가니유닛.
삭제