KR101828992B1 - 레이저 열 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 레이저 열처리 장치는 내부 공간을 가지며, 내부에 기판이 안치되는 챔버, 챔버의 외부에 설치되며, 레이저를 발진하는 발진기, 챔버의 상측 외부에 배치되는 마스크, 마스크를 지지하는 마스크 지지 모듈, 마스크 지지 모듈의 하측에 설치되어, 상기 마스크를 통과한 레이저를 포커싱하는 결상계 및 마스크 지지 모듈과 결상계 사이에서, 상기 결상계로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈을 향해 산란되는 영역에 대응 설치되어, 상기 결상계로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈로 입사되는 것을 차단하는 빔 커터를 포함한다.
따라서, 결상계로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 마스크 지지 모듈로 입사되는 것을 빔 커터를 이용하여 차단할 수 있다. 또한, 마스크 지지 모듈과 빔 커터 사이에 열 차단 부재를 설치하여, 상기 빔 커터가 마스크 지지 모듈과 직접 접속되는 것을 차단함으로써, 빔 커터의 열이 마스크 지지 모듈로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

Description

레이저 열 처리 장치{Laser heat treatment equipment}
본 발명은 열 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저의 열에 의한 마스크 지지 모듈의 손상을 방지하는 레이저 열처리 장치에 관한 것이다.
레이저를 이용하여 기판을 처리하는 일반적인 레이저 열처리 장치는 상부에 투과창이 마련된 챔버, 챔버 내에 배치되어 기판을 안치하고 수평이동시키는 기판 스테이지, 챔버 외부에 배치되어 마스크를 지지하는 마스크 지지 모듈, 챔버의 외부에 설치되어 레이저를 제공하는 발진부, 마스크 지지 모듈과 챔버 사이에 위치하며, 투과창 상측에 대응 설치되어, 레이저를 포커싱하는 결상계(또는 프로젝션 렌즈)를 포함한다. 이에, 발진부로부터 레이저가 출사되면, 상기 레이저는 마스크 및 결상계를 거쳐 챔버 내부에 안치된 기판에 조사된다.
한편, 대부분의 레이저 빔은 결상계를 거쳐 기판 상에 조사되나, 일부의 레이저 빔은 상기 결상계로부터 반사되어 마스크 지지 모듈이 위치한 방향으로 산란되어, 상기 마스크 지지 모듈로 입사된다. 그런데, 산란된 레이저 빔은 온도가 높으며, 이러한 레이저 빔이 마스크 지지 모듈에 입사되면 고열에 의해 마스크 지지 모듈이 변형되는 문제가 발생된다. 또한, 마스크를 마스크 지지 모듈에 안착시킬 때, 마스크를 정렬하여 안착시키는데, 마스크 지지 모듈이 레이저 빔의 고열에 의해 변형됨에 따라, 정렬이 틀어지는 문제가 발생 된다. 따라서, 마스크를 재 정렬해야 하는 번거로움이 있다.
한국공개특허 제2003-0056248호에는 판에 펄스 레이저 빔을 조사하는 제 1 레이저 장치를 포함하고, 상기 제 1 레이저 장치는 제 1 레이저 발생 장치와, 펄스 레이저 빔을 나누어 조사시키는 마스크와, 펄스 레이저 빔의 밀도를 높이는 프로젝션 렌즈(projection lens)를 포함하는 레이저 열처리 장치가 개시되어 있다. 상기 한국공개특허 제2003-0056248호에는 마스크 지지 모듈을 별도로 도시하지는 않았으나, 마스크를 지지하는 마스크 지지 모듈이 설치되는 것은 일반적인 사항이다. 한국공개특허 제2003-0056248호에는 레이저 빔의 밀도를 높이는 또는 포커싱하는 프로젝션 렌즈가 설치되는데, 이때 레이저 빔의 일부는 프로젝션 렌즈에 의해 반사되어, 상술한 바와 같이 마스크 지지 모듈에 입사된다. 따라서, 마스크 지지 모듈이 레이저 빔의 열에 의해 변형되는 문제가 발생 된다.
한국공개특허 제2003-0056248호
본 발명은 레이저의 열에 의한 마스크 지지 모듈의 손상을 방지하는 레이저 열처리 장치를 제공한다.
또한, 마스크 지지 모듈의 열 변형에 따른 정렬의 틀어짐을 방지할 수 있는 레이저 열처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 레이저 열처리 장치는 내부 공간을 가지며, 내부에 기판이 안치되는 챔버; 상기 챔버의 외부에 설치되며, 레이저를 발진하는 발진기; 상기 챔버의 상측 외부에 배치되는 마스크; 상기 마스크를 지지하는 마스크 지지 모듈; 상기 마스크 지지 모듈의 하측에 설치되어, 상기 마스크를 통과한 레이저를 포커싱하는 결상계; 및 상기 마스크 지지 모듈과 결상계 사이에서, 상기 결상계로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈을 향해 산란되는 영역에 대응 설치되어, 상기 결상계로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈로 입사되는 것을 차단하는 빔 커터를 포함한다.
상기 마스크 지지 모듈은, 상기 결상계 상측에 위치하는 베이스; 상기 베이스 상측에서 x 축 방향으로 연장 설치된 제 1 가이드 레일; 상기 제 1 가이드 레일 상에 설치되어, 상기 제 1 가이드 레일을 따라 활주하는 제 1 스테이지; 상기 제 1 스테이지 상측에서, y 축 방향으로 연장 설치된 제 2 가이드 레일; 상기 제 2 가이드 레일 상에 설치되어, 상기 제 2 가이드 레일을 따라 활주하는 제 2 스테이지; 상기 제 2 스테이지 상에 설치되며, 회전 가능한 제 3 스테이지; 및 상기 제 3 스테이지 상에 설치되어 상기 마스크를 지지하는 마스크 홀더를 포함하고, 상기 베이스, 제 1 내지 제 3 스테이지 및 마스크 홀더는 인바(Inbar)로 이루어다.
상기 베이스의 하부, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부에 상기 빔 커터가 설치되며, 상기 빔 커터는 상기 베이스, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부에서 상기 결상계로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈을 향해 산란되는 영역에 대응 설치된다.
상기 베이스의 하부, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부에 설치된 열 차단 부재를 포함하고, 상기 빔 커터는 적어도 일부가 상기 열 차단 부재의 하부와 접속되도록 설치되어, 상기 베이스의 하부, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부와 이격 설치된다.
상기 열 차단 부재는 세라믹을 포함한다.
상기 빔 커터는 상기 결상계를 향하는 적어도 일면에 복수의 요철이 마련된 형상인 것이 바람직하다.
상기 빔 커터는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 마스크 지지 모듈에서, 결상계로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈을 향해 산란되는 영역에 빔 커터를 대응 설치한다. 이에 따라, 결상계로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 마스크 지지 모듈로 입사되는 것을 빔 커터를 이용하여 차단할 수 있다. 또한, 마스크 지지 모듈과 빔 커터 사이에 열 차단 부재를 설치하여, 상기 빔 커터가 마스크 지지 모듈과 직접 접속되는 것을 차단함으로써, 빔 커터의 열이 마스크 지지 모듈로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 마스크 지지 모듈을 열 변형에 강한 인바(Iinvar)로 제작함에 따라, 산란된 레이저의 열에 의한 변형을 방지 한다. 이에 따라 열 변형에 의해 마스크의 정렬이 틀어지는 현상이 발생되지 않으므로, 마스크를 재 정렬할 필요가 없어 공정 시간이 단축되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리 장치의 요부를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 지지 모듈을 도시한 상면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빔 커터 및 열 차단 부재를 포함하는 마스크 지지 모듈과, 마스크 지지 모듈 하측에 위치한 프로젝션 렌즈를 도시한 단면도
도 4의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 빔 커터를 도시한 단면도
도 4의 (b)는 실시예의 변형예에 따른 빔 커터를 도시한 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리 장치의 요부를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 지지 모듈을 도시한 상면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 지지 모듈, 마스크 지지 모듈에 설치된 빔 커터 및 열 차단 부재를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 빔 커터를 도시한 단면도이고, 도 4의 (b)는 실시예의 변형예에 따른 빔 커터를 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리 장치는 LITI(Laser Induced Thermal Imaging) 장치이다. 보다 구체적으로는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투광성 애노드(anode), 정공주입층(HIL; Hole Injection Layer), 정공수송층(HTL; Hole Transport Layer)이 적층된 유리 기판 상에 발광층(EML: Emitting Layer)을 적층하기 위한 것이다. 이를 위해, R(Red), G(Green), B(Blue), 또는 W(White) 어느 하나의 색을 발광하는 유기 발광 물질이 하부면에 코팅된 상부 필름 마련하고, 상기 상부 필름으로 애노드(anode), 정공주입층(HIL) 및 정공수송층(HTL)이 적층된 기판 상부를 커버 한다. 그리고, 별도로 마련된 하부 필름으로 기판 하부면을 커버 한다. 이와 같이 상부 필름 및 하부 필름으로 커버된 기판을 레이저 열처리 장치 내에서 레이저로 열처리하면, 상부 필름 하부면에 코팅된 발광 물질이 정공수송층(HTL) 상에 성막 된다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 애노드, 정공주입층, 정공수송층이 적층된 기판을 커버하도록 필름이 덮힌 피처리물을 "기판"이라 명명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 레이저 열처리 장치는 정반(200), 내부 공간을 가지며 정반(200)에 의해 하측 개구가 밀폐되는 챔버(100), 챔버(100) 내에 배치되며, 그 상부에 기판(S)이 안착되어 기판(S)을 수평이동시키는 기판 스테이지(300), 챔버(100)의 외측에 마련되어 열처리를 위한 레이저를 제공하여 스팟(Spot) 형태의 레이저를 발생시키는 발진부(400), 발진부(400)로부터 스팟(Spot) 형태의 레이저를 제공받아, 라인(Line) 형태로 변형시키는 라인 제너레이터(Line generator)(500), 챔버(100)의 상측 외부에서 라인 제너레이터(500)의 하측에 배치된 마스크(M), 마스크(M)를 지지하고, 이송시키는 마스크 지지 모듈(600), 마스크 지지 모듈(600) 하측에 위치하여 마스크(M)를 통과한 레이저를 포커싱하는 결상계(800)를 포함한다. 또한, 챔버(100) 상측 외부에서 적어도 마스크 지지 모듈(600) 및 결상계(800)를 커버하도록 설치되는 하우징(700), 마스크 지지 모듈(600)과 결상계(800) 사이에서, 상기 결상계(800)로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈(600)을 향해 산란되는 영역에 대응 설치되어, 상기 결상계(800)로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈(600)로 입사되는 것을 차단하는 빔 커터(910) 및 마스크 지지 모듈과 빔 커터(910) 사이에 설치되어, 빔 커터(910)의 열이 마스크 지지 모듈(600)로 전달되는 것을 차단하는 열 차단 부재(920)를 포함한다.
여기서 레이저는 예컨대, 엑시머(eximer) 일 수 있으며, 결상계(800)는 프로젝션 렌즈(projection lens) 이다.
챔버(100)는 내부 공간을 가지는 통 형상으로, 실시예에 따른 챔버(100)는 그 단면의 형상이 사각형인 형상이나 이에 한정되지 않고, 기판(S)에 레이저를 조사하여 기판(S)을 열처리할 수 있는 다양한 형태로 변경 가능하다. 또한, 챔버(100)는 하측이 개방된 형상이며, 정반(200)의 상부에 설치되어 상기 정반(200)에 의해 하측 개구가 밀폐되는 형상이다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 챔버(100)가 사방이 밀폐된 구조로 마련되어 그 내부에 정반(200)이 위치하는 구조일 수도 있다. 챔버(100)의 상부에는 결상계(800)를 통과한 레이저 빔이 투과할 수 있는 투과창(110)이 마련되며, 상기 투과창(110)은 결상계(800) 하측에 대응 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 도시되지는 않았지만, 챔버(100)에는 상기 챔버(100) 내부를 진공압으로 조성하기 위한 진공 펌프가 연결된다.
마스크(M)는 투광성 재료인 유리 또는 쿼츠(Quratz) 등으로 이루어진 기재에 레이저 빔을 차단할 수 있는 성막이 상호 이격 되도록 형성되어 패턴을 이루는 마스크이다. 이에, 레이저가 마스크(M)에서 패턴이 형성되지 않은 영역에 조사되면 상기 마스크(M)를 투과하여 기판(S)에 조사되나, 레이저가 패턴에 대응 조사되면 투과하지 않는다. 이러한 마스크(M)의 패턴에 의해 기판 상에 선택적으로 발광층을 형성할 수 있다.
마스크 지지 모듈(600)은 챔버(100) 외측 상부에서 결상계(800)와 라인 제너레이터(500) 사이에 위치하며 마스크(M)를 지지하고, 상기 마스크(M)를 X, Y 방향으로 수평이동 및 회전(Rotation)시켜, 상기 마스크(M)를 정렬한다. 이러한 마스크 지지 모듈(600)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스(610), 베이스(610) 상에서 X 축 방향으로 연장 설치되며, 상호 평행하게 설치된 한 쌍의 제 1 가이드 레일(621), 제 1 가이드 레일(621) 상에 설치되어 상기 제 1 가이드 레일(621)을 따라 활주하는 제 1 스테이지(622), 제 1 스테이지(622) 상에서 Y 축 방향으로 연장 설치되며, 상호 평행하게 설치된 한 쌍의 제 2 가이드 레일(631), 제 2 가이드 레일(631) 상에 설치되어 상기 제 2 가이드 레일(631)을 따라 활주하는 제 2 스테이지(632), 제 2 스테이지(632) 상에 설치되어 회전하는 회전 구동부(641), 회전 구동부(641) 상에 설치된 제 3 스테이지(642), 제 3 스테이지(642) 상에 설치되며, 그 상부에 마스크(M)가 안착되는 마스크 홀더(650)를 포함한다. 또한 일단이 베이스(610)의 하부에 연결되고 타단이 챔버(100)의 상부벽에 지지되도록 설치된 지지 부재(680)를 포함한다.
실시예에 따른 마스크 지지 모듈(600)은 열 충격에 강한 재료인 인바(Invar)로 제조되며, 적어도 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 및 마스크 홀더(650)가 인바(Invar)로 제조되는 것이 바람직하다. 이는, 결상계(800)로부터 반사되는 레이저에 의한 고열에 의해 마스크 지지 모듈(600), 보다 상세하게는 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 및 마스크 홀더(650)의 열 변형을 방지하기 위함이다.
상기에서는 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 및 마스크 홀더(650)가 인바(Invar)로 제조되는 것을 설명하였으나, 제 1 및 제 2 가이드 레일(621, 632)도 인바(Invar)로 제조될 수 있다.
마스크 지지 모듈(600)은 마스크(M)를 지지한 상태로 x, y 방향으로 수평이동시키거나 회전시키는 것에 의해, 상기 마스크(M)를 정렬한다. 보다 상세하게는 제 1 스테이지(622)가 제 1 가이드 레일(621)을 따라 활주하는 것에 의해 마스크 홀더(650)가 X 축 방향으로 수평이동하고, 제 2 스테이지(632)가 제 2 가이드 레일(631)을 따라 활주하는 것에 의해 마스크 홀더(650)가 Y축 방향으로 수평 이동하며, 제 3 스테이지(642)가 회전 구동부(641)에 의해 회전하는 것에 의해 마스크 홀더(650)가 회전한다.
마스크 홀더(650)는 상술한 바와 같이 마스크(M)를 지지하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크(M)에 조사된 레이저 빔이 투과할 수 있도록 개구(이하, 홀더 개구(654))가 마련되며, 상기 홀더 개구(654)를 둘러싸는 벽 즉, 단턱부에 마스크(M)의 하부 가장자리가 안착되도록 지지된다. 마스크 홀더(650)가 마스크(M)를 지지하는 구조는 상술한 예에 한정되지 않고, 마스크(M)를 지하는 구성 또는 형상을 가지며, 마스크(M)를 통과한 레이저 빔이 투과될 수 있는 홀더 개구(654)를 가지는 다양한 구성 또는 형상으로 변경 가능하다.
또한, 마스크 홀더(650)의 하측에 위치하는 베이스(610) 및 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각에 홀더 개구(654)와 대응하는 위치에 개구(614, 624, 634, 644)가 마련된다. 이하에서는 베이스(610)에 마련된 개구를 제 1 개구(614), 제 1 스테이지(622)에 마련된 개구를 제 2 개구(624), 제 2 스테이지(632)에 마련된 개구를 제 3 개구(634), 제 3 스테이지(642)에 마련된 개구를 제 4 개구(644)라 명명한다. 따라서, 라인 형태의 레이저 빔이 마스크(M)를 통과하면, 상기 레이저 빔이 홀더 개구(654), 제 4 개구(644), 제 3 개구(634), 제 2 개구(624) 및 제 1 개구(614)를 거쳐, 결상계(800)를 통과한 후, 챔버(100)에 마련된 투과창(110)을 거쳐 기판(S) 상에 조사된다.
본 발명의 실시예에 따른 마스크 지지 모듈(600)에는 결상계(800)로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 마스크 지지 모듈(600)로 입사되는 것을 차단하는 빔 커터(910)가 설치되고, 마스크 지지 모듈(600)과 빔 커터(910) 사이에 열 차단 부재(920)가 설치되어, 빔 커터(910)로 입사된 레이저 빔의 열이 마스크 지지 모듈(600)로 전달되는 것을 차단 한다. 본 발명에 따른 빔 커터(910)는 레이저의 흡수가 가능한 재료 예컨대, 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 열 차단 부재(920)는 열 전도율이 낮은 세라믹으로 이루어진다.
빔 커터(910) 및 열 차단 부재(920)는 보다 구체적으로, 마스크 지지 모듈(600)의 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)의 하부에 각기 설치될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 결상계(800)의 상측에 위치하는 베이스(610)의 하부면에 제 1 열 차단 부재(921)가 설치되고, 적어도 일부가 제 1 열 차단 부재(921)의 하부면과 접속되고, 베이스(610)의 하부면과 이격되도록 제 1 빔 커터(911)가 설치된다. 또한, 제 1 스테이지(622)의 하부면에 제 2 열 차단 부재(922)가 설치되며, 제 2 빔 커터(912)는 적어도 일부가 제 2 열 차단 부재(922)의 하부면과 접속되고, 상기 제 1 스테이지(622)의 하부면과 이격되도록 설치된다. 제 2 스테이지(632)의 하부면에는 제 3 열 차단 부재(923)가 설치되고, 적어도 일부가 제 3 열 차단 부재(923)의 하부면과 접속되고 제 2 스테이지(632)의 하부면과 이격되도록 제 3 빔 커터(913)가 설치된다. 그리고, 제 3 스테이지(642)의 하부면에 제 4 열 차단 부재(924)가 설치되며, 제 4 빔 커터(914)는 적어도 일부가 제 4 열 차단 부재(924)의 하부면과 접속되고, 상기 제 3 스테이지(642)의 하부면과 이격되도록 설치된다.
한편, 결상계(800)는 베이스(610)에 마련된 제 1 개구(614)의 하측에 대응 설치되며, 제 2 내지 제 4 개구(624, 634, 644)가 상기 제 1 개구(614)의 상측에 대응 설치된다. 즉, 제 1 내지 제 4 개구(614, 624, 634, 644)의 하측에 결상계(800)가 배치됨에 따라, 결상계(800)로부터 반사된 레이저 빔은 제 1 개구 내지 제 4 개구(614, 624, 634, 644)에 인접한 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각의 하부 영역으로 산란되는 레이저 빔이 많다. 따라서, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각은 베이스, 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각의 하부 영역 중 제 1 내지 제 4 개구(614, 624, 634, 644)와 인접한 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)는 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각으로 조사된 레이저 빔에 의한 열이 베이스(610) 및 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각으로 전달되는 것을 방지한다. 이러한 제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)는 예컨대, 그 단면이 사각형인 플레이트 형상이며, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)에 비해 작은 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 하지만, 제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)는 다양한 형상으로 변경가능하며, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)에 비해 큰 면적을 가지도록 형성될 수도 있다.
제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각은 결상계(800)로부터 반사된 산란된 레이저 빔이 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)에 입사되는 것을 차단하여, 상기 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)가 산란되는 레이저 빔에 의한 열 변형을 방지한다. 이러한 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각은 레이저 빔의 흡수가 가능하고, 반사시킬 수 있는 재료 예컨대, 알루미늄(Al)으로 이루어진 플레이트 형상일 수 있다. 그리고, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)는 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각에 설치되되, 레이저 빔이 결상계(800)로부터 반사되어 마스크 지지 모듈(600) 방향으로 산란되는 영역 내에 대응 설치된다. 다른 말로 하면, 결상계(800)로부터 반사되어 산란되는 레이저 빔이 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각으로 입사되거나, 퍼지는 영역에 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)를 대응 설치한다. 따라서, 결상계(800)로부터 반사되어 마스크 지지 모듈(600) 방향으로 산란되는 레이저 빔이 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)로 입사됨에 따라, 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각으로 직접 입사되는 것을 차단할 수 있다.
이러한 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)는 도 4의 a 및 b에 도시된 바와 같이 하부에 상호 이격 배치된 복수의 요철(910a)을 가지는 형상으로, 상기 복수의 요철(910a) 사이의 이격 공간을 요홈(910b)이라 명명한다. 요철(910a) 및 요홈(910b)의 형상은 도 4의 a와 같이 그 단면의 형상이 사각형 일 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 요철(910a) 또는 요홈(910b)의 형상은 다양하게 변경 가능하며, 예컨대, 도 4의 b와 같이 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상의 요철(910a) 및 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔 형상의 요홈(910b) 일 수 있다.
이와 같은 요철(910a) 및 요홈(910b)은 레이저 빔이 입사되는 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각의 표면적을 확장함으로써, 레이저 빔의 흡수가 용이하도록 한다. 또한, 입사되는 레이저 빔이 요철(910a) 또는 요홈(910b)을 둘러싸는 벽에 의해 다시 산란 되도록 함으로써, 레이저 빔이 베이스(610) 및 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)로 직접 입사되지 못하도록 경로를 확장하는 역할도 수반한다.
또한, 상술한 바와 같이 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각의 하부에 제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)가 설치되고, 상기 제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)와 접속되도록 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)가 설치된다. 따라서, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각은 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)와 접속하지 않고 분리되도록 이격 설치된다. 따라서, 결상계(800)에 의해 반사되어 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)로 레이저 빔이 입사되어 가열되더라도, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)의 열이 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)로 직접 전달되는 것이 차단된다. 따라서, 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)가 결상계(800)에 의해 반사되는 레이저 빔에 의한 고열에 의해 변형되는 것을 최소화할 수 있다.
하기에서는 도 1 내지도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명한다.
먼저, 애노드, 정공주입층, 정공수송층이 적층된 기판을 커버하도록 필름이 덮힌 피처리물을 챔버(100) 내의 기판 스테이지(300) 상에 안착시킨다. 여기서, 상부 필름의 하부면에는 유기물로 이루어진 발광 물질이 코팅되어 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 애노드, 정공주입층, 정공수송층이 적층된 기판을 커버하도록 필름이 덮힌 피처리물을 "기판(S)"이라 명명한다.
기판(S)이 챔버(100) 내부의 기판 스테이지(300) 상에 안착 되면, 상기 기판(S)을 수평이동시키면서 레이저를 조사한다. 이를 위해, 발진부(400)를 동작시키면, 스팟(spot) 형태의 레이저가 라인 제너레이터(500)를 거쳐 라인 형상으로 변형된 후, 마스크(M)로 향한다. 마스크(M)를 투과하는 레이저는 결상계(800)를 거쳐 포커싱 된 후, 투과창(110)을 투과하여 기판(S) 상에 조사된다. 이때, 상부 필름의 하부면에 코팅된 발광 물질이 조사되는 레이저에 의해 정공수송층 상에 성막됨으로써, 발광층이 형성된다.
한편, 결상계(800)로 입사된 레이저는 대부분 상기 결상계(800)를 통과하여 기판(S)으로 조사되나 일부는 상기 결상계(800)로부터 산란되어 마스크 지지 모듈(600)이 위치한 상측 방향으로 산란 된다. 그런데, 본 발명에서는 결상계(800)로부터 반사되어 마스크 지지 모듈(600) 방향으로 산란되는 영역 내에, 빔 커터(910)가 설치된다. 보다 상세하게는 결상계(800)로부터 반사되어 산란되는 레이저 빔이 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642) 각각으로 입사되거나, 퍼지는 영역에 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)가 대응 설치되어 있다. 또한, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각은 레이저의 흡수가 용이한 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각은 제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)에 의해 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)와 간접적으로 연결되어, 상기 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)와 분리되어 있다. 따라서, 결상계(800)로부터 반사되어 산란되는 레이저 빔은 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)로 입사되어 흡수됨에 따라 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)로 직접 입사되는 것을 차단한다. 또한, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914)는 입사되는 레이저 빔에 의해 가열되는데 이때, 제 1 내지 제 4 빔 커터(911, 912, 913, 914) 각각의 고온의 열은 제 1 내지 제 4 열 차단 부재(921, 922, 923, 924)로 흡수되며, 이로 인해 베이스(610) 및 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)로 전달되지 않는다. 따라서, 결상계(800)에 의해 반사되어 산란된 레이저 빔의 열이 베이스(610) 및 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)로 전달되는 것이 차단되어, 열 변형을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 지지 모듈(600) 중 적어도 베이스(610), 제 1 내지 제 3 스테이지(622, 632, 642)는 내열성이 우수한 인바(Invar)로 이루어짐에 따라, 열 변형을 최소화할 수 있다.
상기에서는 정공수송층 상에 발광층을 형성하기 위한 레이저 열처리 장치를 예를 들어 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 레이저를 이용하며, 결상계(800) 상측에 마스크 지지 모듈(600)이 설치되는 다양한 장치에 적용될 수 있다.
이와 같이, 마스크 지지 모듈(600)에서, 결상계(800)로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈(600)을 향해 산란되는 영역에 빔 커터(910; 911, 912, 913, 914)를 대응 설치한다. 이에 따라, 결상계(800)로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 마스크 지지 모듈(600)로 입사되는 것을 빔 커터(910; 911, 912, 913, 914)를 이용하여 차단할 수 있다. 또한, 마스크 지지 모듈(600)과 빔 커터(910; 911, 912, 913, 914) 사이에 열 차단 부재(920; 921, 922, 923, 924)를 설치하여, 상기 빔 커터터(910; 911, 912, 913, 914)가 마스크 지지 모듈(600)과 직접 접속되는 것을 차단함으로써, 빔 커터터(910; 911, 912, 913, 914)의 열이 마스크 지지 모듈(600)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 마스크 지지 모듈(600)을 열 변형에 강한 인바(Iinvar)로 제작함에 따라, 산란된 레이저의 열에 의한 변형을 방지 한다.
100: 챔버 600: 마스크 지지 모듈
622: 제 1 스테이지 632: 제 2 스테이지
642: 제 3 스테이지 615 내지 645: 빔 커트
616 내지 646: 열 차단 부재

Claims (7)

  1. 내부 공간을 가지며, 내부에 기판이 안치되는 챔버;
    상기 챔버의 외부에 설치되며, 레이저를 발진하는 발진기;
    상기 챔버의 상측 외부에 배치되는 마스크;
    상기 마스크를 지지하는 마스크 지지 모듈;
    상기 마스크 지지 모듈의 하측에 설치되어, 상기 마스크를 통과한 레이저를 포커싱하는 결상계; 및
    상기 결상계로부터 반사되어 산란된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈로 입사되는 것을 차단하도록, 상기 마스크 지지 모듈과 결상계 사이에서, 상기 결상계로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈을 향해 산란되는 영역에 대응 설치되며, 상기 마스크 지지 모듈의 하부면으로부터 이격 설치된 빔 커터;
    상기 빔 커터의 열이 상기 마스크 지지 모듈로 전달되는 것을 차단하도록, 상기 빔 커터와 마스크 지지 모듈 사이에 설치된 열 차단 부재;
    를 포함하고,
    상기 빔 커터는 상기 결상계를 향하는 일면에 복수의 요철이 마련된 레이저 열처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스크 지지 모듈은,
    상기 결상계 상측에 위치하는 베이스;
    상기 베이스 상측에서 x 축 방향으로 연장 설치된 제 1 가이드 레일;
    상기 제 1 가이드 레일 상에 설치되어, 상기 제 1 가이드 레일을 따라 활주하는 제 1 스테이지;
    상기 제 1 스테이지 상측에서, y 축 방향으로 연장 설치된 제 2 가이드 레일;
    상기 제 2 가이드 레일 상에 설치되어, 상기 제 2 가이드 레일을 따라 활주하는 제 2 스테이지;
    상기 제 2 스테이지 상에 설치되며, 회전 가능한 제 3 스테이지; 및
    상기 제 3 스테이지 상에 설치되어 상기 마스크를 지지하는 마스크 홀더를 포함하고,
    상기 베이스, 제 1 내지 제 3 스테이지 및 마스크 홀더는 인바(Inbar)로 이루어진 레이저 열처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스의 하부, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부에 상기 빔 커터가 설치되며,
    상기 빔 커터는 상기 베이스, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부에서 상기 결상계로부터 반사된 레이저 빔이 상기 마스크 지지 모듈을 향해 산란되는 영역에 대응 설치되는 레이저 열처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 열 차단 부재는 상기 베이스의 하부, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부에 설치되고,
    상기 빔 커터는 적어도 일부가 상기 열 차단 부재의 하부와 접속되도록 설치되어, 상기 베이스의 하부, 제 1 내지 제 3 스테이지 각각의 하부와 이격 설치되는 레이저 열처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열 차단 부재는 세라믹을 포함하는 레이저 열처리 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 빔 커터는 알루미늄(Al)으로 이루어진 레이저 열처리 장치.
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