KR101816780B1 - 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치 - Google Patents
유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치는 내부에 유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되며 내부에서 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 마스크에 존재하는 이물질을 세정하는 건식 플라즈마 세정부; 및 상기 건식 플라즈마 세정부에 의하여 세정된 마스크를 초음파 및 유기 용매를 이용하여 습식으로 추가적으로 세정하는 습식 초음파 세정부;를 포함하며, 이는 마스크 세정공정을 매우 단순화 시킬 수 있는 장점이 있으며, 맹독성으로 인체 및 환경에 매우 유해한 물질인 NMP (N-Methyl-pyrrolidone) 및 KOH (Potassium hydroxide) 등을 사용하지 않아 매우 친환경적인 장점을 갖는다. 또한 본 발명에 따른 세정장치를 이용하여 OLED 제조용 마스크를 세정하는 경운 세정 시간을 매우 단축할 수 있고, 특히 세정장치의 크기가 기존의 습식 세정장치에 비하여 현저하게 줄어들게 되어 세정장치를 설치하는 공간의 낭비를 획기적으로 줄일 수 있는 장점 또한 갖는다.
Description
본 발명은 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 세정공정이 단순하고 매우 친환경적이며 세정 시간이 단축됨과 동시에 세정장치를 설치하는 공간의 낭비를 획기적으로 줄일 수 있는 유기발광 다이오드 제조용 마스크를 건식 및 습식 방식이 혼합된 하이브리드 방식으로 세정하는 장치에 관한 것이다.
OLED라고 불리는 유기발광 다이오드 (Organic Light Emitting Diode)는 유기물 박막 (thin film)에 전류를 인가하면 자체 발광하는 소자로서 다이오드와 전기적 특성이 유사하고 LCD (Liquid Crystal Display)를 대체할 디스플레이로 주목받고 있으며 LCD와 PDP (Plasma Display Panel)의 장점을 모두 지니고 있다.
OLED는 구동방식에 따라 수동형 (Passive Matrix) OLED와 능동형 (Active Matrix) OLED로 구분되며, 과거에는 PMOLED를 중심으로 형성되어 있으나 최근에는 기술 잠재력이 높은 AMOLED를 중심으로 시장이 형성되고 있다.
AMOLED를 제작하기 위해 생산현장에서 가장 많이 사용하는 방식은 열 증착 (Thermal Evaporation) 방식으로서, 공정 특성상 내열성이 가장 뛰어난 인바 (INVAR) 재질의 새도우마스크(Shadow mask)를 활용하여 전극물질과 화소패턴을 증착하고 있다.
FHD에서는 새도우마스크의 패턴간격이 15 내지 30㎛ 이상이므로, 새도우마스크의 두께도 수십㎛ 이상이어서 코팅 후 습식으로 새도우마스크 잔류 막을 제거할 때 새도우마스크의 손상 문제는 없었다.
그러나 UHD를 구현하기 위해 새도우마스크의 패턴 간격이 좁아지고, 두께도 얇아짐에 따라 새도우마스크의 오염 물질을 제거하기 위한 습식공정에서는 새도우마스크가 손상될 확률이 높아진다.
UHD급 최고화질을 구현하기 위해서는 새도우마스크의 패턴과 두께를 대략 초미세수준으로 관리하는 것이 가장 중요한 변수이다. 즉 상향식 열 증착 공정의 특성상 새도우마스크의 대형화에 따라 필연적으로 새도우마스크가 처지고, 패턴이 흐트러지는 문제를 해결하는 것과 함께 새도우마스크의 반복적인 증착으로 인한 유기물들의 오염물질을 새도우마스크의 손상 없이 세정하는 것이 중요한 공정이슈로 부각되고 있는 것이다.
이러한 새도우마스크의 세정이슈는 기존의 습식세정공정에 사용하는 독성의 화학물질로 인한 작업자의 위험과 폐액처리에 따른 환경오염과 처리비용 상승의 문제와 습식세정장비의 장비길이가 수십 미터에 이르는 등의 라인공간 비효율성의 문제로 인해서 국내외 다수의 연구기관들이 새로운 건식세정기술의 확보와 건식과 습식을 복합한 하이브리드 세정기술개발에 노력하고 있는 상황이다.
한편, AMOLED는 산소와 수분에 취약한 공정 특성상 진공상태에서 공정을 진행하여야 하기 때문에 새도우마스크를 이용한 유기물증착공정의 경우 새도우마스크의 활용성과 생산성을 높이기 위해서 최대한 진공 중에서 장기간 증착을 한 후에 습식세정을 위해서 대기중으로 반출하는 과정을 거치게 되므로, 새도우마스크에 증착되어 세정해야 할 유기물의 두께가 수십 ㎛에 이를 정도로 두껍고 고착화 되어 있는 상태이다.
그리고 지금까지 생산현장에서는 FHD급 이하 AMOLED 증착용 새도우마스크는 두께가 두껍고 패턴에 여유가 있어서 맹독성의 세정액과 초음파를 활용하여 세정하는 습식세정방식을 이용해왔다. 이 방법은 화학 매질 내에서 초음파발생시 생성되는 캐비티 (cavity)의 진공기포파쇄에 의한 강력한 초음파에너지를 활용하여 새도우마스크 표면의 오염물을 제거하는 방법으로서, 세정력이 부족한 부분을 보완하기 위해서 진공플라즈마를 이용한 건식세정기술과 진공과 습식을 혼용한 하이브리드 세정기술에 대한 필요가 점점 증대되고 있는 상황이다.
한편, 진공 건식 세정기의 경우는 산소와 F-계 가스를 사용하여 유기물을 세정하는 장비이며, 진공 건식 세정기의 경우 얇은 두께 (약 1㎛ 정도)의 유기물은 비교적 용이하게 세정할 수 있으나, 두께가 두꺼운 유기물과 무기성 세정 잔류물은 제거하기가 곤란한 단점이 있었다.
특히, 두꺼운 유기물 세정의 경우 플라즈마 노출시간에 비례하여 유기물이 제거되지만 유기물이 없는 부분은 오히려 플라즈마에 노출되어 산화되는 문제가 발생한다.
따라서, 습식초음파세정 및 건식플라즈마 세정의 한계를 동시에 극복하는 신개념 플라즈마 세정기술의 개발이 절실한 상황이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 세정공정이 단순하고 매우 친환경적이며 세정 시간이 단축됨과 동시에 세정장치를 설치하는 공간의 낭비를 획기적으로 줄일 수 있는 유기발광 다이오드 제조용 마스크를 건식 및 습식 방식이 혼합된 하이브리드 방식으로 세정하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치는 내부에 유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되며 내부에서 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 마스크에 존재하는 이물질을 세정하는 건식 플라즈마 세정부; 및 상기 건식 플라즈마 세정부에 의하여 세정된 마스크를 초음파 및 유기 용매를 이용하여 습식으로 추가적으로 세정하는 습식 초음파 세정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되는 챔버; 상기 챔버 내에 구비되며 고주파 전원 공급부와 연결되어 (-) DC 셀프 바이어스를 유도하는 고주파 전원용 전극; 및 상기 챔버 내에 구비되고, (+) 전위 또는 (-) 전위를 반복하여 인가하는 나노펄스 전원 공급부와 연결되어 상기 고주파 전원용 전극과의 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 나노펄스 전원용 전극;을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 상기 마스크의 외측에 설치되어 세척 공정시 상기 마스크의 외측 프레임에 플라즈마 방전이 일어나지 않도록 하는 마스크 프레임;을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 상기 고주파 전원용 전극의 상부 및 상기 나노펄스 전원용 전극의 외면에 각각 형성되어 세척 공정시 상기 고주파 전원용 전극과 상기 나노펄스 전원용 전극으로 전기 또는 열의 전달을 방지하는 절연체;를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 상기 고주파 전원용 전극과 상기 나노펄스 전원용 전극 사이의 플라즈마 발생영역에 상기 마스크를 위치시키되, 상기 고주파 전원용 전극의 이온 집중화 및 상기 나노펄스 전원용 전극의 (+) 전위와 (-) 전위의 반복 대전으로 인한 이온 활성화를 토대로 상기 플라즈마 발생영역에 위치한 상기 마스크에 잔존하는 유기물을 세척하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 습식 초음파 세정부에 사용되는 유기 용매는 이소프로필알코올 (IPA)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 장치는 상기 습식 초음파 세정부에 의하여 세정된 마스크를 건조시키는 마스크 건조부;를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치는 마스크 세정공정을 매우 단순화 시킬 수 있는 장점이 있으며, 맹독성으로 인체 및 환경에 매우 유해한 물질인 NMP (N-Methyl-pyrrolidone) 및 KOH (Potassium hydroxide) 등을 사용하지 않아 매우 친환경적인 장점을 갖는다. 또한 본 발명에 따른 세정장치를 이용하여 OLED 제조용 마스크를 세정하는 경운 세정 시간을 매우 단축할 수 있고, 특히 세정장치의 크기가 기존의 습식 세정장치에 비하여 현저하게 줄어들게 되어 세정장치를 설치하는 공간의 낭비를 획기적으로 줄일 수 있는 장점 또한 갖는다.
도 1은 종래에 사용되던 유기발광 다이오드 제조용 마스크 습식 세정장치의 구성 (A) 및 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치의 구성 (B)을 간략히 모식적으로 나타내는 그림이다.
도 2는 종래에 사용되던 유기발광 다이오드 제조용 마스크 습식 세정장치를 이용하는 경우 (A)와 본 발명에 따른 건습식 하이브리드 세정장치를 이용하는 경우 (B)의 세정 공정의 차이를 비교하여 나타내는 비교 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 복합플라즈마소스에 의한 이온 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 나노펄스 전원의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래에 사용되던 유기발광 다이오드 제조용 마스크 습식 세정장치를 이용하는 경우 (A)와 본 발명에 따른 건습식 하이브리드 세정장치를 이용하는 경우 (B)의 세정 공정의 차이를 비교하여 나타내는 비교 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 복합플라즈마소스에 의한 이온 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 나노펄스 전원의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치의 구성을 간략히 모식적으로 나타내는 그림이며, 도 2는 종래에 사용되던 유기발광 다이오드 제조용 마스크 습식 세정장치의 구성을 간략히 모식적으로 나타내는 그림이고, 도 3은 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 레이아웃을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 구성을 상세하게 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 복합플라즈마소스에 의한 이온 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 세정장치에 포함될 수 있는 건식 플라즈마 세정부의 나노펄스 전원의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
유기발광 다이오드 (OLED)는 통상적으로 "유리기판-투명 양전극(예: ITO)-정공주입층(HIL)-정공수송층(HTL)-유기발광층(EML)-전자수송층(ETL)-전자주입층(EIL)-음전극"의 순서로 적층 배열되어 구성된다.
한편, OLED의 상기 적층 구조에서 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 유기발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 및 음전극은 모두 각 층별로 특유의 패턴을 형성하는 공정을 거치게 되며, 이 때 각 패턴에 대응되는 마스크를 사용하게 된다.
이와 같이 각 층마다 패턴을 형성할 때 사용되는 마스크는 사용 횟수가 늘어나면서 표면에 각종 유기물이 쌓이게 되며 이와 같이 마스크의 표면에 쌓인 유기물은 패턴이 형성될 마스크의 공간을 막아버리게 되는 등에 의하여 정확한 패턴 형성을 방해하는 요인으로 작용한다.
따라서, 능동형 또는 수동형 유기발광 다이오드의 제작시 사용되는 마스크는 주기적으로 그 표면을 세정하는 공정을 거쳐야만 한다.
종래에는 각종 맹독성 유해 세정액을 사용하여 마스크를 세정하는 습식세정 방식을 이용하거나, 또는 습식세정의 문제점을 해소하기 위하여 플라즈마를 이용하는 건식세정 방식을 이용하였다.
그러나, 습식세정 방식은 긴 세정공정 라인의 특성상 비교적 넓은 공간을 요구하며 특히 유해한 세정액을 사용함으로써 작업자의 건강을 해치고 작업환경을 오염시키게 되며, 특히 습식세정에 사용되는 NMP 및 KOH가 비교적 고가이어서 세정공정에 소요되는 비용이 증가되는 문제가 있었다.
또한, 건식세정 방식은 습식세정 방식의 상기 문제점을 해소할 수 있는 장점은 있으나, 산소 및 F-계 가스를 주로 사용하는 건식 진공 플라즈마 세정의 특성상 오염물질인 유기물이 없는 마스크 부분을 산화시키게 되는 문제점이 있었으며, 또한, 오염물질인 유기물의 두께가 얇을 경우는 건식 플라즈마 세정만으로 마스크 표면에 존재하는 유기물을 제거하는 것이 가능하나, 유기물의 두께가 증가하는 경우는 건식 플라즈마 세정방식만으로는 이를 모두 제거하는 것이 불가능한 문제가 있었다.
이에 본 발명자는 상기 습식세정공정의 문제점과 건식세정공정의 문제점을 동시에 해소할 수 있는 신규한 유기발광 다이오드 제조용 마스크의 세정장치를 개발하게 되었으며, 본 발명에 따른 마스크 세정장치는 건식세정 방식과 습식세정 방식을 연속으로 혼용하는 수행하는 건습식 하이브리드 세정장치이다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치와 종래의 습식세정창치의 주요 구성상의 차이점이 도 1에 각각 개념적으로 도시되어 있다.
즉, 도 1의 (A)를 참고하면, 종래의 습식세정장치는 제1 습식세정부 (200), 제2 습식세정부 (300), 제3 습식세정부 (400)로 구성된 세정장치로서 3단계에 걸친 습식세정을 통하여 마스크 세정공정이 수행되었던 반면, 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 세정장치는 건식세정부 (500) 및 하나의 습식세정부 (600)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 건습식 하이브리드 세정장치는 내부에 유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되며 내부에서 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 마스크에 존재하는 이물질을 세정하는 건식 플라즈마 세정부; 및 상기 건식 플라즈마 세정부에 의하여 세정된 마스크를 초음파 및 유기 용매를 이용하여 습식으로 추가적으로 세정하는 습식 초음파 세정부;를 포함한다.
이와 같이 건식세정 및 습식세정을 연속적으로 수행함으로써 습식세정 또는 건식세정만을 수행하는 경우의 문제를 해소할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 세정장치에 포함된 건식 플라즈마 세정부는 마스크의 표면에 존재하는 고분자 유기물질의 분자간 연결 구조를 끊어주는 역할을 수행하며, 습식 세정부는 이와 같이 분자간 연결구조가 끊어진 유기물질을 용해하여 제거하는 역할을 수행한다.
한편, 도 2에는 종래의 습식세정장치 (A) 및 본 발명에 따른 건습식 하이브리드 세정장치를 이용하여 마스크 세정공정을 수행하는 경우의 세정공정도가 도시되어 있으며, 도 2를 참고하면 종래의 습식세정 공정을 이용하는 경우는 NMP를 이용하는 제1 습식세정, KOH를 이용하는 제2 습식세정, 및 IPA 및 초음파를 이용하는 제3 습식세정의 3단계 습식 세정공정이 수행된다. 이와 같이 3단계에 걸친 습식세정공정을 이용하는 경우는 통상적으로 총 세정장비의 길이가 28미터에 이르게 되어 공간의 낭비가 매우 심한 문제 및 특히 NMP 및 KOH의 경우 고가이며 인체 및 환경에 유해한 문제가 있었다.
특히, 도 2의 (A)를 참고하면, 종래의 습식세정장치를 이용하여 마스크를 세정하는 경우 1) 마스크로딩, 2) NMP습식세정, 3) 증류수(DI)세척, 4) KOH습식세정, 5) 증류수(DI)세척, 6) IPA초음파 습식세정, 7) 건조 및 8) 마스크언로딩의 8단계를 거쳐 세정공정이 수행되는 반면, 도 2의 (B)를 참고하면 본 발명에 따른 건습식 하이브리드 세정장치를 이용하여 마스크를 세정하는 경우 1) 마스크로딩, 2) VP (Vacuum Plasma) 건식세정, 3) 증류수(DI)세척, 4) IPA초음파 습식세정, 5) 건조 및 6) 마스크언로딩의 6단계를 거쳐 세정공정이 수행되는 점에서 마스크 세정공정이 매우 간단해지는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 건습식 하이브리드 세정장치를 이용하는 경우 NMP습식세정 및 KOH습식세정 공정이 플라즈마 건식세정으로 대체되어 공정라인이 현저하게 줄어들어 세정공정에 요구되는 공간을 약 30 내지 40% 정도까지 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되는 챔버; 상기 챔버 내에 구비되며 고주파 전원 공급부와 연결되어 (-) DC 셀프 바이어스를 유도하는 고주파 전원용 전극; 및 상기 챔버 내에 구비되고, (+) 전위 또는 (-) 전위를 반복하여 인가하는 나노펄스 전원 공급부와 연결되어 상기 고주파 전원용 전극과의 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 나노펄스 전원용 전극;을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 상기 마스크의 외측에 설치되어 세척 공정시 상기 마스크의 외측 프레임에 플라즈마 방전이 일어나지 않도록 하는 마스크 프레임;을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 상기 고주파 전원용 전극의 상부 및 상기 나노펄스 전원용 전극의 외면에 각각 형성되어 세척 공정시 상기 고주파 전원용 전극과 상기 나노펄스 전원용 전극으로 전기 또는 열의 전달을 방지하는 절연체;를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 건식 플라즈마 세정부는 상기 고주파 전원용 전극과 상기 나노펄스 전원용 전극 사이의 플라즈마 발생영역에 상기 마스크를 위치시키되, 상기 고주파 전원용 전극의 이온 집중화 및 상기 나노펄스 전원용 전극의 (+) 전위와 (-) 전위의 반복 대전으로 인한 이온 활성화를 토대로 상기 플라즈마 발생영역에 위치한 상기 마스크에 잔존하는 유기물을 세척하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 습식 초음파 세정부에 사용되는 유기 용매는 이소프로필알코올 (IPA)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치에 있어서, 상기 장치는 상기 습식 초음파 세정부에 의하여 세정된 마스크를 건조시키는 마스크 건조부;를 더욱 포함할 수 있다.
한편, 도 3 내지 5에는 본 발명의 건습식 하이브리드 세정장치에 사용될 수 있는 플라즈마 세정부의 세부 구성 등이 도시되어 있다.
도 3은 UHD AMOLED 증착용 새도우마스크 세정을 위한 복합플라즈마소스 건식세정시스템의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 세정시스템은, 반도체 제조공정에서의 처리대상물을 로드/언로드 하기 위한 L/UL(Load/Unload) 챔버(10), 처리대상물을 전달하는 이동공간 제공기능을 수행하는 트랜스퍼 챔버(20), 처리대상물의 에칭 등의 가공을 위한 공간을 제공하는 프로세스 챔버(30), 각 챔버의 일측에 연결되어 있으며, 각 챔버의 진공도를 조절하는 진공펌프(40), L/UL 챔버(10), 트랜스퍼 챔버(20), 프로세스 챔버(30), 진공펌프(40)의 동작을 총괄적으로 제어하는 컨트롤러(50) 등으로 구성된다.
도 4는 복합플라즈마소스를 이용한 새도우마스크 세정부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 복합플라즈마소스에 의한 이온 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 나노펄스 전원의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 세정장치에 사용될 수 있는 건식 플라즈마 세정부는, 챔버(110), 새도우마스크(120), 마스크 프레임(130), 고주파 전원 공급부(140), 고주파 전원용 전극(150), 나노펄스 전원 공급부(160), 나노펄스 전원용 전극(170), 절연체(180) 등으로 구성될 수 있다.
고주파 전원 공급부(140)의 출력 파워는 1kW이고, 나노펄스 전원 공급부(160)의 출력 파워는 10kW이다.
한편, 처리 가능한 새도우마스크의 크기는 850 x 580 x 20mm이고, 반응가스는 N2, O2, Ar이고, 세정공정영역의 진공도는 수 torr ∼ 수십mmTorr이며, 플라즈마 발광분석을 통한 최적 공정 실시간 모니터링 제어기술을 사용한다.
챔버(110)는 세척 대상이 되는 새도우마스크(120)가 수납되도록 상부가 커버(112)에 의해 개방되어 있는 육면체 형태로 형성되어 있다.
이 때 챔버(110)는 일측 외벽에 반응가스(예를 들어, 아르곤, 산소 등)가 주입되는 주입구와 타측 외벽에 반응가스가 배기되는 배기구를 포함할 수 있으며, 챔버(110)에 주입된 반응가스를 매질로 고주파 전원용 전극(150)과 나노펄스 전원용 전극(170) 사이의 플라즈마 발생영역(A)에 플라즈마 방전을 일으켜 새도우마스크(120)에 잔존하는 유기물을 세척하도록 한다.
한편, 챔버(110)는 반응가스를 사용하지 않고 세척을 수행하는 경우, 외부로부터 반응가스의 주입 없이 고주파 전원용 전극(150)과 나노펄스 전원용 전극(170) 사이의 플라즈마 발생영역(A)에 플라즈마 방전을 일으켜 새도우마스크(120)에 잔존하는 유기물을 세척할 수 있다.
새도우마스크(120)는 챔버(110)의 내부에 수용되고, UHD급 AMOLED 제조시 사용되는 패턴이 형성되어 있다.
이때 새도우마스크(120)는 고주파 전원용 전극(150)과 나노펄스 전원용 전극(170) 사이의 플라즈마 발생영역(A)에 위치되며, 고주파 전원용 전극(150)의 이온 집중화 및 나노펄스 전원용 전극(170)의 (+) 전위와 (-) 전위의 반복 대전으로 인한 이온 활성화를 토대로 표면에 잔존하는 유기물이 세척된다.
즉 새도우마스크(120)에 잔존하는 유기물을 세척하기 위해, 본 발명에서는 이온과 전자의 순간 에너지를 이용한 반응성 향상과 새도우마스크(120)를 손상시키지 않도록 나노펄스 플라즈마소스와 고밀도 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 플라즈마소스를 혼합한 복합플라즈마소스를 사용한다.
마스크 프레임(130)는 새도우마스크(120)의 외측에 설치되어, 세척 공정시 새도우마스크(120)의 외측 프레임에 플라즈마 방전이 일어나지 않도록 한다.
고주파 전원 공급부(140)는 플라즈마의 밀도를 향상시키기 위해 13.56MHz의 고주파(RF) 전원을 고주파 전원용 전극(150)에 공급한다.
고주파 전원용 전극(150)은 챔버(110)의 커버(112) 하부에 구비되며, 고주파 전원 공급부와 연결되어 (-) DC 셀프 바이어스를 유도한다.
나노펄스 전원 공급부(160)는 도 6에서와 같이 나노펄스에 의한 반응성을 증대하고, 이온 집중 현상을 억제하며, 이온의 내부 침투가 가능하고, 처리효과가 우수하며, 균일성 향상을 위한 나노펄스 전원을 나노펄스 전원용 전극(170)에 공급한다. 고밀도 대면적의 플라즈마 발생을 위한 나노펄스 전원 공급부(160)는 나노펄스 DC를 20ns 정도로 제어 가능하도록 설계되는 것이 바람직하며, 일반 펄스 DC와 차별될 수 있도록 방전 초기에 나노펄스를 나노펄스 전원용 전극(170)으로 인가하여 플라즈마의 반응성을 향상시킨다.
나노펄스 전원용 전극(170)은 챔버(110)의 하부면에 구비되고, (+) 전위 또는 (-) 전위를 반복하여 인가하는 나노펄스 전원 공급부(160)와 연결되어 고주파 전원용 전극(150)과의 사이에 플라즈마 발생영역(A)을 형성한다.
절연체(180)는 고주파 전원용 전극(150)의 상부, 나노펄스 전원용 전극(170)의 외면에 각각 형성되며, 세척 공정시 고주파 전원용 전극(150)과 나노펄스 전원용 전극(170)으로 전기 또는 열이 전달되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
한편, 상술한 새도우마스크(120)는 도 5에 도시된 것과 같이 복수의 층으로 형성된 매거진(magazine)에 수납된 상태로 챔버(110) 내부에 수용될 수 있다. 이때 매거진은 도전성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하여 새도우마스크(120)의 건식 세정 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
고주파 전원용 전극(150)에 고주파 전원이 인가되고, 나노펄스 전원용 전극(170)에 나노펄스 전원이 인가되면, 고주파 전원용 전극(150)과 나노펄스 전원용 전극(170) 사이는 플라즈마로 활성화된다.
이때 고주파 전원용 전극(150)에 인가된 13.56MHz의 고주파 전원에 의해 고주파 전원용 전극(150) 부근에서 (-) DC 셀프 바이어스가 유도된다. 이에 따라 고주파 전원용 전극(150) 및 매거진 주위에 이온의 밀도가 집중됨과 동시에 매거지 내부에 위치한 새도우마스크(120)의 표면은 이온 충돌로 인해 세정 작업이 이루어진다. 이때 매거진 부근에는 시스(sheath) 영역이 생기게 되고, 시스 영역에 집중한 이온들은 새로운 이온들이 매거진 내의 새도우마스크(120)에 도달되는 것을 막는다.
또한, 나노펄스 전원용 전극(170)에 인가되는 (+) 전위와 (-) 전위가 반복되는 나노펄스 전원에 의해 매거진은 (+) 전위와 (-) 전위로 반복하여 대전되고, (+) 전위와 (-) 전위의 반복에 의해 매거진 주변의 이온 운동이 활발해짐에 따라 매거진 내부에 위치한 새도우마스크(120)의 표면에 대한 세정작업의 효율이 크게 향상된다.
이와 같이, 나노펄스 플라즈마소스와 고주파 플라즈마소스를 혼합한 복합플라즈마소스를 사용하는 경우 UHD급 이상 AMOLED의 제조공정시 새도우마스크에 잔존하는 유기물의 세척 효율을 크게 증진시킬 수 있다.
110: 챔버 112: 커버
120: 새도우마스크 130: 마스크 프레임
140: 고주파 전원 공급부 150: 고주파 전원용 전극
160: 나노펄스 전원 공급부 170: 나노펄스 전원용 전극
180: 절연체 A: 플라즈마 발생영역
200: 제1 습식세정부 300: 제2 습식세정부
400: 제3 습식세정부 500: 건식세정부
600: 습식세정부
120: 새도우마스크 130: 마스크 프레임
140: 고주파 전원 공급부 150: 고주파 전원용 전극
160: 나노펄스 전원 공급부 170: 나노펄스 전원용 전극
180: 절연체 A: 플라즈마 발생영역
200: 제1 습식세정부 300: 제2 습식세정부
400: 제3 습식세정부 500: 건식세정부
600: 습식세정부
Claims (7)
- 삭제
- 내부에 유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되며 내부에서 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 마스크에 존재하는 이물질을 세정하는 건식 플라즈마 세정부; 및
상기 건식 플라즈마 세정부에 의하여 세정된 마스크를 초음파 및 유기 용매를 이용하여 습식으로 추가적으로 세정하는 습식 초음파 세정부;를 포함하되,
상기 건식 플라즈마 세정부는
유기발광 다이오드 제조용 마스크가 수용되는 챔버;
상기 챔버 내에 구비되며 고주파 전원 공급부와 연결되어 (-) DC 셀프 바이어스를 유도하는 고주파 전원용 전극; 및
상기 챔버 내에 구비되고, (+) 전위 또는 (-) 전위를 반복하여 인가하는 나노펄스 전원 공급부와 연결되어 상기 고주파 전원용 전극과의 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 나노펄스 전원용 전극;을 포함하는 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 건식 플라즈마 세정부는
상기 마스크의 외측에 설치되어 세척 공정시 상기 마스크의 외측 프레임에 플라즈마 방전이 일어나지 않도록 하는 마스크 프레임;을 더욱 포함하는 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 건식 플라즈마 세정부는
상기 고주파 전원용 전극의 상부 및 상기 나노펄스 전원용 전극의 외면에 각각 형성되어 세척 공정시 상기 고주파 전원용 전극과 상기 나노펄스 전원용 전극으로 전기 또는 열의 전달을 방지하는 절연체;를 더욱 포함하는 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 건식 플라즈마 세정부는
상기 고주파 전원용 전극과 상기 나노펄스 전원용 전극 사이의 플라즈마 발생영역에 상기 마스크를 위치시키되, 상기 고주파 전원용 전극의 이온 집중화 및 상기 나노펄스 전원용 전극의 (+) 전위와 (-) 전위의 반복 대전으로 인한 이온 활성화를 토대로 상기 플라즈마 발생영역에 위치한 상기 마스크에 잔존하는 유기물을 세척하는 것인 유기발광 다이오드 제조용 마스크 건습식 하이브리드 세정장치.
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