KR102100376B1 - 증착용 기판 이동부 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척; 상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및 상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고, 상기 보강 리브는 상기 정전 척이 결합하는 면의 내측면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 기판 이동부를 개시한다.

Description

증착용 기판 이동부{Substrate transfer unit for deposition}
본 발명의 실시예들은 증착용 기판 이동부에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판상의 정확한 위치에 증착 물질이 증착되도록 할 수 있는 증착용 기판 이동부에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 디스플레이 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 발광층 및 이를 포함하는 중간층을 구비한다. 이때 상기 전극들 및 중간층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 독립 증착 방식이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 유기층 등이 형성될 기판 면에, 형성될 유기층 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 유기층 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 유기층을 형성한다.
그러나, 이러한 파인 메탈 마스크를 이용하는 방법은 대형의 마더 글래스(mother-glass)를 사용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 대면적화하기에는 부적합하다는 한계가 있다. 왜냐하면, 대면적 마스크를 사용하면 자중에 의해 마스크의 휨 현상이 발생하는데, 이 휨 현상에 의한 패턴의 왜곡이 발생될 수 있기 때문이다. 이는 패턴에 고정세를 요하는 현 경향과도 배치되는 것이다.
본 발명은 기판상의 정확한 위치에 증착 물질이 증착되도록 할 수 있는 증착용 기판 이동부를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척; 상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및 상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고, 상기 보강 리브는 상기 정전 척이 결합하는 면의 내측면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 기판 이동부를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 각각의 보강 리브는 X자 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척; 상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및 상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고, 상기 캐리어는, 상기 캐리어의 온도를 측정하여 그 열 변형을 확인하는 캐리어 온도 센서, 상기 정전 척의 온도를 측정하여 그 열 변형을 확인하는 정전 척 온도 센서, 상기 정전 척에 상기 기판이 합착되어있는지 여부를 검출하는 기판 검출 센서, 소비 전류 또는 배터리의 잔류 전원을 측정하는 전원 측정부, 및 상기 정전 척의 온/오프 여부를 검출하는 정전 척 가동 검출부 중 하나 이상을 포함하는 증착용 기판 이동부를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 캐리어 온도 센서, 정전 척 온도 센서, 기판 검출 센서, 전원 측정부, 또는 정전 척 가동 검출부에서 측정된 정보를 전송하는 통신부를 더 구비 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척; 상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및 상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고, 상기 정전 척은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 기판 이동부를 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척; 상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및 상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고, 상기 정전 척 상에서, 상기 기판의 화소 영역과 대응하는 영역의 바깥쪽에 복수 개의 리프트 핀홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 기판 이동부를 개시한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판상의 정확한 위치에 증착 물질이 증착되도록 할 수 있는 증착용 기판 이동부를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 평면도이다.
도 2는 도 1의 유기층 증착 장치의 증착부를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 측면도이다.
도 3은 도 1의 증착부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 증착부의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 3의 증착부의 제1 이송부와 증착용 기판 이동부를 더욱 상세히 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 3의 증착부의 증착용 기판 이동부의 캐리어를 위쪽에서 바라본 사시도이다.
도 7은 도 6에서 캐리어의 상부 플레이트를 분리한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 3의 증착부의 증착용 기판 이동부의 캐리어를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 9는 도 8에서 정전척을 분리한 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 유기층 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 디스플레이 장치의 단면을 도시한 것이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예의 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 평면도이고, 도 2는 도 1의 유기층 증착 장치의 증착부를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)는 증착부(100), 로딩부(200), 언로딩부(300) 및 이송부(400)를 포함한다.
로딩부(200)는 제1 래크(212)와, 도입실(214)과, 제1 반전실(218)과, 버퍼실(219)을 포함할 수 있다.
제1 래크(212)에는 증착이 이루어지기 전의 기판(2)이 다수 적재되어 있고, 도입실(214)에 구비된 도입로봇은 제1 래크(212)로부터 기판(2)을 잡아 제2 이송부(420)로부터 이송되어 온 증착용 기판 이동부(500)에 기판(2)을 얹은 후, 기판(2)이 부착된 증착용 기판 이동부(500)를 제1 반전실(218)로 옮긴다.
도입실(214)에 인접하게는 제1 반전실(218)이 구비되며, 제1 반전실(218)에 위치한 제1 반전 로봇이 증착용 기판 이동부(500)를 반전시켜 증착용 기판 이동부(500)를 증착부(100)의 제1 이송부(410)에 장착한다.
도 1에서 볼 때, 도입실(214)의 도입 로봇은 증착용 기판 이동부(500)의 상면에 기판(2)을 얹게 되고, 이 상태에서 증착용 기판 이동부(500)는 반전실(218)로 이송되며, 반전실(218)의 제1 반전 로봇이 반전실(218)을 반전시킴에 따라 증착부(100)에서는 기판(2)이 아래를 향하도록 위치하게 된다.
언로딩부(300)의 구성은 위에서 설명한 로딩부(200)의 구성과 반대로 구성된다. 즉, 증착부(100)를 거친 기판(2) 및 증착용 기판 이동부(500)를 제2 반전실(328)에서 제2 반전 로봇이 반전시켜 반출실(324)로 이송하고, 반출 로봇이 반출실(324)에서 기판(2) 및 증착용 기판 이동부(500)를 꺼낸 다음, 기판(2)을 증착용 기판 이동부(500)에서 분리하여 제2 래크(322)에 적재한다. 기판(2)과 분리된 증착용 기판 이동부(500)는 제2 이송부(420)를 통해 로딩부(200)로 회송된다.
그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(2)이 증착용 기판 이동부(500)에 최초 고정될 때부터 증착용 기판 이동부(500)의 하면에 기판(2)을 고정시켜 그대로 증착부(100)로 이송시킬 수도 있다. 이 경우, 예컨대 제1 반전실(218)의 제1 반전 로봇과 제2 반전실(328)의 제2 반전 로봇은 필요없게 된다.
증착부(100)는 적어도 하나의 증착용 챔버(101)를 구비한다. 도 1 및 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 증착부(100)는 챔버(101)를 구비하며, 이 챔버(101) 내에 복수의 유기층 증착 어셈블리들(100-1)(100-2)...(100-11)이 배치된다. 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 챔버(101) 내에 제1 유기층 증착 어셈블리(100-1), 제2 유기층 증착 어셈블리(100-2) ~ 제11 유기층 증착 어셈블리(100-11)의 열한 개의 유기층 증착 어셈블리들이 설치되어 있으나, 그 숫자는 증착 물질 및 증착 조건에 따라 가변 가능하다. 상기 챔버(101)는 증착이 진행되는 동안 진공으로 유지된다.
한편, 도 1에 따른 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판(2)이 고정된 증착용 기판 이동부(500)는 제1 이송부(410)에 의해 적어도 증착부(100)로, 바람직하게는 상기 로딩부(200), 증착부(100) 및 언로딩부(300)로 순차 이동되고, 상기 언로딩부(300)에서 기판(2)과 분리된 증착용 기판 이동부(500)는 제2 이송부(420)에 의해 로딩부(200)로 환송된다.
상기 제1 이송부(410)는 상기 증착부(100)를 통과할 때에 상기 챔버(101)를 관통하도록 구비되고, 상기 제2 이송부(420)는 기판(2)이 분리된 증착용 기판 이동부(500)를 이송하도록 구비된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)는 제1 이송부(410)와 제2 이송부(420)가 상하로 형성되어, 제1 이송부(410)를 통과하면서 증착을 마친 증착용 기판 이동부(500)가 언로딩부(300)에서 기판(2)과 분리된 후, 그 하부에 형성된 제2 이송부(420)를 통해 로딩부(200)로 회송되도록 형성됨으로써, 공간 활용의 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 1의 증착부(100)는 각 유기층 증착 어셈블리(100-1)의 일 측에 증착원 교체부(190)를 더 포함할 수 있다. 도면에는 자세히 도시되지 않았지만, 증착원 교체부(190)는 카세트 형식으로 형성되어, 각각의 유기층 증착 어셈블리(100-1)로부터 외부로 인출되도록 형성될 수 있다. 따라서, 유기층 증착 어셈블리(100-1)의 증착원(도 3의 110 참조)의 교체가 용이해질 수 있다.
한편, 도 1에는 로딩부(200), 증착부(100), 언로딩부(300) 및 이송부(400)로 구성된 유기층 증착 장치를 구성하기 위한 일련의 세트(set)가 나란히 두 세트가 구비된 것으로 도시되어 있다. 즉, 도 1의 위쪽과 아래쪽에 총 두 개의 유기층 증착 장치(1)가 구비된 것으로 이해할 수 있다.
도 3은 도 1의 증착부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 증착부의 개략적인 단면도이다. 그리고, 도 5는 도 3의 증착부의 제1 이송부와 증착용 기판 이동부를 더욱 상세히 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 3의 증착부의 증착용 기판 이동부의 캐리어를 위쪽에서 바라본 사시도이며, 도 7은 도 6에서 캐리어의 상부 플레이트를 분리한 모습을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 8은 도 3의 증착부의 증착용 기판 이동부의 캐리어를 아래쪽에서 바라본 사시도이고, 도 9는 도 8에서 정전척을 분리한 모습을 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 장치(1)의 증착부(100)는 하나 이상의 유기층 증착 어셈블리(100-1)와, 이송부(400)를 포함한다.
이하에서는 전체적인 증착부(100)의 구성에 대하여 설명하도록 한다.
챔버(101)는 속이 빈 상자 형상으로 형성되며, 그 내부에 하나 이상의 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 이송부(400)가 수용된다. 이를 다른 측면에서 설명하면, 지면에 고정되도록 풋(foot)(102)이 형성되고, 풋(foot)(102) 상에 하부 하우징(103)이 형성되고, 하부 하우징(103)의 상부에 상부 하우징(104)이 형성된다. 그리고, 챔버(101)는 하부 하우징(103) 및 상부 하우징(104)을 모두 내부에 수용하도록 형성된다. 이때 하부 하우징(103)과 챔버(101)의 연결부는 밀봉처리되어 챔버(101) 내부가 외부와 완전히 차단되도록 할 수 있다. 이와 같이 하부 하우징(103)과 상부 하우징(104)이 지면에 고정된 풋(foot)(102) 상에 형성됨으로써, 챔버(101)가 수축/팽창을 반복하더라도 하부 하우징(103)과 상부 하우징(104)은 고정된 위치를 유지할 수 있으며, 따라서 하부 하우징(103)과 상부 하우징(104)이 증착부(100) 내에서 일종의 기준 프레임(reference frame)의 역할을 수행할 수 있는 것이다.
한편, 상부 하우징(104)의 내부에는 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 이송부(400)의 제1 이송부(410)가 형성되고, 하부 하우징(103)의 내부에는 이송부(400)의 제2 이송부(420)가 형성되는 것으로 기술할 수 있다. 그리고, 증착용 기판 이동부(500)가 제1 이송부(410)와 제2 이송부(420) 사이를 순환 이동하면서 연속적으로 증착이 수행되는 것이다.
이하에서는 유기층 증착 어셈블리(100-1)의 상세 구성에 대하여 설명한다.
각각의 유기층 증착 어셈블리(100-1)는 증착원(110), 증착원 노즐부(120), 패터닝 슬릿 시트(130), 차단 부재(140), 제1 스테이지(150), 제2 스테이지(160) 등을 포함한다. 여기서, 도 3 및 도 4의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버(101) 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질(115)이 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(130)를 통과하여 기판(2)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 패터닝 슬릿 시트(130)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야 한다. 왜냐하면, 패터닝 슬릿 시트(130)의 온도가 충분히 낮아야만 온도에 의한 패터닝 슬릿 시트(130)의 열팽창 문제를 최소화할 수 있기 때문이다.
이러한 챔버(101) 내에는 피 증착체인 기판(2)이 배치된다. 상기 기판(2)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 40인치 이상의 대면적 기판이 적용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(2)이 유기층 증착 어셈블리(100-1)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 이로 인해 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(100-1)는, 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 기판(2)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 마주보도록 배치된 기판(2)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(2)이 도 3의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(2)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(2)은 고정되어 있고 유기층 증착 어셈블리(100-1) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 유기층 증착 어셈블리(100-1)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(130)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 유기층 증착 어셈블리(100-1)의 경우, 기판(2)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(130)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이 중 적어도 한 방향의 길이는 기판(2)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(130)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(130)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(130)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(130)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
이와 같이, 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 기판(2)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 기판(2)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 챔버 내에서 상기 기판(2)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다. 상기 증착원(110) 내에 수납되어 있는 증착 물질(115)이 기화됨에 따라 기판(2)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 증착원 노즐부(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(112)를 포함한다.
증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(2)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(120)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(120)에는 그 중심부에 하나 이상의 증착원 노즐(121)이 형성된다. 그리고, 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120)의 증착원 노즐(121)을 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 여기서, 본 발명에 따른 유기층 증착 어셈블리는 공통층과 패턴층을 증착하는데 있어서 증착원 노즐이 서로 상이하게 형성될 수 있다.
한편, 증착원(110)과 기판(2) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(130)가 더 구비된다. 패터닝 슬릿 시트(130)는 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되는 프레임(135)을 더 포함하며, 패터닝 슬릿 시트(130)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(131)들이 형성된다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(130)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(130)는 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다. 이때, 증착원 노즐(121)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(131)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수도 있다.
여기서, 상술한 증착원(110)(및 이와 결합된 증착원 노즐부(120))과 패터닝 슬릿 시트(130)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(100-1)는 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 유기층 증착 어셈블리(100-1)가 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(130)는 기판(2)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다.
상세히, 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 유기층 증착 어셈블리(100-1)에서는 패터닝 슬릿 시트(130)가 피 증착체인 기판(2)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.
다음으로, 상부 하우징(104) 내에서의 각 구성요소의 구체적인 배치는 다음과 같다.
먼저, 상부 하우징(104)의 바닥 부분에는 상술한 증착원(110) 및 증착원 노즐부(120)가 배치된다. 그리고, 증착원(110) 및 증착원 노즐부(120)의 양측에는 안착부(104-1)가 돌출 형성되며, 안착부(104-1) 상에는 제1 스테이지(150), 제2 스테이지(160) 및 상술한 패터닝 슬릿 시트(130)가 차례로 형성된다.
여기서, 제1 스테이지(150)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하도록 형성되어, 패터닝 슬릿 시트(130)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 얼라인 하는 기능을 수행한다. 즉, 제1 스테이지(150)는 복수 개의 액츄에이터를 구비하여, 상부 하우징(104)에 대하여 제1 스테이지(150)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하도록 형성되는 것이다.
한편, 제2 스테이지(160)는 Z축 방향으로 이동 가능하도록 형성되어, 패터닝 슬릿 시트(130)를 Z축 방향으로 얼라인 하는 기능을 수행한다. 즉, 제2 스테이지(160)는 복수 개의 액츄에이터를 구비하여, 제1 스테이지(150)에 대하여 제2 스테이지(160)가 Z축 방향으로 이동하도록 형성되는 것이다.
한편, 제2 스테이지(160) 상에는 패터닝 슬릿 시트(130)가 형성된다. 이와 같이, 패터닝 슬릿 시트(130)가 제1 스테이지(150) 및 제2 스테이지(160) 상에 형성되어 패터닝 슬릿 시트(130)가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하도록 형성됨으로써, 기판(2)과 패터닝 슬릿 시트(130) 간의 얼라인을 수행할 수 있는 것이다.
나아가 상부 하우징(104), 제1 스테이지(150) 및 제2 스테이지(160)는 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 동시에 수행할 수 있다. 즉, 상부 하우징(104), 제1 스테이지(150) 및 제2 스테이지(160)에 의해 증착 물질의 경로가 밀폐되어 증착 물질의 X축 방향 및 Y축 방향 이동을 동시에 가이드 할 수도 있다.
한편, 패터닝 슬릿 시트(130)와 증착원(110) 사이에는 차단 부재(140)가 더 구비될 수도 있다. 상세히, 기판(2)의 테두리 부분에는 애노드 전극 또는 캐소드 전극 패턴이 형성되어, 향후 제품 검사용 또는 제품 제작시 단자로 활용하기 위한 영역이 존재한다. 만약 이 영역에 유기물이 성막이 될 경우, 애노드 전극 또는 캐소드 전극이 제 역할을 하기 어렵데 되며, 따라서 이와 같은 기판(2)의 테두리 부분은 유기물 등이 성막되지 않아야 하는 비성막 영역이 되어야 한다. 그러나 상술한 바와 같이, 본 발명의 박막 증착 장치에서는 기판(2)이 박막 증착 장치에 대하여 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되므로, 기판(2)의 비성막 영역에 유기물 증착을 방지하는 것이 용이하지 않았다.
이와 같이 기판(2)의 비성막 영역에 유기물이 증착되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서는 기판(2)의 테두리 부분에 별도의 차단 부재(140)가 더 구비될 수 있다. 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 차단 부재(140)는 서로 이웃한 두 개의 플레이트로 구성될 수 있으며, 기판(2)의 이동 방향과 수직으로 형성될 수 있다.
기판(2)이 유기층 증착 어셈블리(100-1)를 통과하지 아니할 때에는, 차단 부재(140)가 증착원(110)을 가림으로써, 증착원(110)에서 발산된 증착 물질(115)이 패터닝 슬릿 시트(130)에 묻지 않도록 한다. 이 상태에서 기판(2)이 유기층 증착 어셈블리(100-1)로 진입하기 시작하면, 증착원(110)을 가리고 있던 전방의 차단 부재(140)가 기판(2)의 이동과 함께 이동하면서 증착 물질의 이동 경로가 오픈되어, 증착원(110)에서 발산된 증착 물질(115)이 패터닝 슬릿 시트(130)를 통과하여 기판(2)에 증착된다. 한편, 기판(2) 전체가 유기층 증착 어셈블리(100-1)를 통과하면, 후방의 차단 부재(140)가 기판(2)의 이동과 함께 이동하면서 증착 물질의 이동 경로를 다시 폐쇄하여 증착원(110)을 가림으로써, 증착원(110)에서 발산된 증착 물질(115)이 패터닝 슬릿 시트(130)에 묻지 않도록 한다.
이와 같은 차단 부재(140)에 의해서 기판(2)의 비성막 영역이 가려짐으로써, 별도의 구조물 없이도 간편하게 기판(2)의 비성막 영역에 유기물이 증착되는 것이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)의 유기층 증착 어셈블리(100-1)는 얼라인(align)을 위한 카메라(170)를 더 구비할 수 있다. 상세히, 카메라(170)는 패터닝 슬릿 시트(130)에 형성된 제1마크(미도시)와 기판(2)에 형성된 제2 마크(미도시)를 촬영하여 패터닝 슬릿 시트(130)와 기판(2)을 실시간으로 얼라인할 수 있다. 여기서, 카메라(170)는 증착이 진행중인 진공 챔버(101) 내에서 원활한 시야 확보를 할 수 있도록 구비된다. 이를 위해, 카메라(170)는 카메라 수용부(171) 내에 형성되어 대기 상태에 설치될 수 있다.
이하에서는 피증착체인 기판(2)을 이송하는 이송부(400)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 도 3 내지 도 9을 참조하면, 이송부(400)는 제1 이송부(410)와, 제2 이송부(420)와, 증착용 기판 이동부(500)를 포함한다.
제1 이송부(410)는 유기층 증착 어셈블리(100-1)에 의해 기판(2) 상에 유기층이 증착될 수 있도록, 캐리어(510) 및 이와 결합된 정전 척(530)을 포함하는 증착용 기판 이동부(500)와, 증착용 기판 이동부(500)에 부착되어 있는 기판(2)을 인라인(in-line)으로 이송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제1 이송부(410)는 코일(411), 가이드부(412), 상면 자기부상 베어링(413), 측면 자기부상 베어링(414), 갭 센서(415)(416)를 포함한다.
제2 이송부(420)는 증착부(100)를 통과하면서 1회의 증착이 완료된 후 언로딩부(300)에서 기판(2)이 분리된 증착용 기판 이동부(500)를 로딩부(200)로 회송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제2 이송부(420)는 코일(421), 롤러 가이드(422) 및 차징 트랙(charging track)(423)을 포함한다.
증착용 기판 이동부(500)는 제1 이송부(410) 및 제2 이송부(420)를 따라 이송되는 캐리어(510)와, 캐리어(510)의 일 면상에 결합되며 기판(2)이 부착되는 정전 척(530)을 포함한다.
이하에서는 이송부(400)의 각 구성요소에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 증착용 기판 이동부(500)의 캐리어(510)에 대해 상세히 설명한다.
캐리어(510)는 본체부(511), 마그네틱 레일(512), CPS 모듈(Contactless power supply Module)(513), 전원부(514) 및 가이드 홈(515)을 포함한다. 한편 캐리어(510)는 캠 팔로워(516)를 더 포함할 수도 있다.
본체부(511)는 캐리어(510)의 기저부를 이루며, 철과 같은 자성체로 형성될 수 있다. 이와 같은 캐리어(510)의 본체부(511)와 자기부상 베어링(413)(414)과의 자기력에 의하여 캐리어(510)가 가이드부(412)에 대해 일정 정도 이격된 상태를 유지할 수 있다.
본체부(511)의 양측면에는 가이드 홈(515)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 가이드 홈 내에는 가이드부(412)의 가이드 돌기(412e)가 수용될 수 있다.
본체부(511)의 진행방향의 중심선을 따라 마그네틱 레일(512)이 형성될 수 있다. 본체부(511)의 마그네틱 레일(512)과 후술할 코일(411)이 결합하여 리니어 모터를 구성할 수 있으며, 이와 같은 리니어 모터에 의하여 캐리어(510)가 A방향으로 이송될 수 있는 것이다.
본체부(511)에서 마그네틱 레일(512)의 일 측에는 CPS 모듈(513) 및 전원부(514)가 각각 형성될 수 있다. 전원부(514)는 정전 척(530)이 기판(2)을 척킹(chucking)하고 이를 유지할 수 있도록 전원을 제공하기 위한 일종의 충전용 배터리이며, CPS 모듈(513)은 전원부(514)를 충전하기 위한 무선 충전 모듈이다. 상세히, 후술할 제2 이송부(420)에 형성된 차징 트랙(charging track)(423)은 인버터(inverter)(미도시)와 연결되어, 캐리어(510)가 제2 이송부(420) 내에서 이송될 때, 차징 트랙(charging track)(423)과 CPS 모듈(513) 사이에 자기장이 형성되어 CPS 모듈(513)에 전력을 공급한다. 그리고, CPS 모듈(513)에 공급된 전력은 전원부(514)를 충전하게 되는 것이다.
본체부(511) 내에는 캐리어(510)의 구동을 위한 각종 부품들이 수용되는 복수 개의 수용부(518)들이 형성될 수 있으며, 상기 수용부(518)들은 상부 플레이트(517)에 의해 덮여있다. 도면에는 본체부(511)가 8분할되어, 상기 수용부(518)가 총 8개 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 캐리어(510)의 형상 및 구성에 따라 다양한 개수 및 형태로 수용부(518)가 형성될 수 있다 할 것이다.
한편, 각각의 수용부(518)들의 바닥면, 즉 정전 척(530)이 결합되는 면의 내측면에는, 본체부(511)의 자중에 의한 처짐을 방지하기 위한 보강 리브(519)가 형성될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 본체부(511) 자체의 무게를 줄이기 위하여 본체부(511) 내부를 파내어 복수 개의 수용부(518)들이 형성된다. 그러나 이 경우, 본체부(511)의 강성이 약해져서, 본체부(511)가 자중에 의해 처지는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치는 각각의 수용부(518)들의 바닥면, 즉 정전 척(530)이 결합되는 면의 내측면에, 본체부(511)의 자중에 의한 처짐을 방지하기 위한 보강 리브(519)를 더 형성하는 것이다. 이때, 각각의 보강 리브(519)는 X자 형태로 형성되어 본체부(511)의 처짐 방지 효과를 더욱 높일 수 있다.
한편, 본체부(511)에는 카메라 홀(524)이 더 형성될 수 있다. 카메라 홀(524)은 본체부(511)에서 수용부(518)들의 측면에 형성될 수 있으며, 카메라(170)가 패터닝 슬릿 시트(130)에 형성된 제1마크(미도시)와 기판(2)에 형성된 제2 마크(미도시)를 촬영하여 패터닝 슬릿 시트(130)와 기판(2) 간의 얼라인을 수행할 수 있도록 시야를 확보하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본체부(511)의 하부면, 즉 정전 척(530)이 결합되는 면에는 본체부(511)의 평탄도 관리를 위한 연마부(525)가 더 형성될 수 있다. 상세히, 정전 척(530) 및 이에 부착된 기판(2)의 평탄도는 기본적으로 캐리어(510)의 본체부(511)의 하부면의 평탄도에 의존하게 된다. 따라서 기판(2)의 평탄도를 확보하기 위해서는 본체부(511)의 하부면의 평탄도가 중요하게 되는데, 종래의 경우 연마부(525)가 별도로 구비되지 않아, 본체부(511)의 하부면을 전체적으로 연마하여야 하는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치는 본체부(511)의 하부면에 복수 개의 연마부(525)가 돌출 형성되도록 하고, 이 복수 개의 연마부(525)만을 연마함으로써, 본체부(511)의 하부면의 전체적인 평탄도를 균일하게 확보하는 것을 일 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 기판 이동부(500)는 자신의 각종 정보를 측정하여 유기층 증착 장치(1)의 제어부로 송신함으로써, 실시간 모니터링이 수행되도록 할 수 있다. 예를 들어, 증착용 기판 이동부(500)의 캐리어(510)에는 캐리어 온도 센서(521)와 정전 척 온도 센서(522)가 형성될 수 있다. 캐리어 온도 센서(521)는 캐리어(510)의 온도를 측정하여 그 열 변형을 확인하는 역할을 수행할 수 있다. 그리고 정전 척 온도 센서(522)는 정전 척(520)의 온도를 측정하여 그 열 변형을 확인하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 증착용 기판 이동부(500)의 캐리어(510)에는 기판(2)이 정전 척(520)에 합착되어있는지 여부를 검출할 수 있는 기판 검출 센서(523)가 형성될 수 있다. 이외에도 도면에는 도시되지 않았지만, 증착용 기판 이동부(500)는 자신의 소비 전류 및 배터리의 잔류 전원을 측정하는 전원 측정부(미도시), 정전 척(530)의 온/오프 여부를 검출하여 기판(2)의 합착/분리 여부를 검출할 수 있는 정전 척 가동 검출부(미도시) 등의 다양한 모니터링 장치가 더 구비될 수 있다. 그리고, 이와 같은 모니터링 장치에서 검출된 정보는, 통신부(미도시)를 통해 지그비(Zigbe)나 블루투스와 같은 근거리 무선 통신을 이용하여 유기층 증착 장치(1)의 제어부로 전송됨으로써, 증착용 기판 이동부(500)에 대한 실시간 모니터링이 수행되는 것이다.
한편, 정전 척(Electro Static Chuck, 530)은 세라믹으로 구비된 본체의 내부에 전원이 인가되는 전극이 매립된 것으로, 이 전극에 고전압이 인가됨으로써 본체의 표면에 기판(2)을 부착시키는 것이다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치의 정전 척(530)은 전체가 일체로 형성되는 원장 정전 척(mother Electro Static Chuck) 형태로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, 종래의 정전 척의 경우, 다수 개의 분할 척을 결합하는 형태로 제조되었다. 그러나 이 경우 분할 척의 경계면에서 얼룩(mura)이 발생하는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 정전 척(530)을 일체형으로 형성하여, 경계면에서 얼룩이 생기는 현상을 방지하는 것이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치의 정전 척(530)은 기판(2)의 액티브 영역(즉, 화소 영역)의 외측에 리프트 핀 홀(532)을 형성하는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치에는, 증착 후 정전 척(530)으로부터 기판(2)을 원활하게 분리시키기 위한 리프트 핀이 형성되며, 정전 척(530)에는 이와 같은 리프트 핀(미도시)이 통과하기 위한 리프트 핀 홀(532)이 형성된다. 그러나, 종래의 분할 척의 경우 기판(2)의 액티브 영역(즉, 화소 영역)에 리프트 핀 홀이 형성되기 때문에, 이러한 리프트 핀 홀이 형성되는 영역에서 얼룩(mura)이 발생하는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 일체형의 정전 척(530)에서 기판(2)의 액티브 영역(즉, 화소 영역)의 외측에 리프트 핀 홀(532)을 형성함으로써, 리프트 핀 홀(532)이 형성된 영역에서 얼룩이 생기는 현상을 방지하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치의 정전 척(530)에는 정전 척(530)과 기판(2)을 얼라인 하기 위한 얼라인 마크(534)가 더 형성될 수 있다. 즉, 정전 척(530)과 기판(2)을 정밀히 얼라인 하기 위하여, 로딩부(도 1의 200 참조)에서 정전 척(530)에 기판(2)이 합착될 때, 로딩부(도 1의 200 참조)에 배치된 카메라(미도시)를 이용하여 기판(2)에 형성된 얼라인 마크(미도시)와 정전 척(530)에 형성된 얼라인 마크(534)를 촬영하여, 기판(2) 또는 정전 척(530)을 이동하면서 정전 척(530)과 기판(2)을 정확하게 얼라인 하는 것이다.
다음으로, 제1 이송부(410) 및 증착용 기판 이동부(500)에 대해 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5 등을 참조하면, 제1 이송부(410)는 기판(2)을 고정하고 있는 정전 척(530) 및 이를 이송하는 캐리어(510)를 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제1 이송부(410)는 코일(411), 가이드부(412), 상면 자기부상 베어링(413), 측면 자기부상 베어링(414), 갭 센서(415)(416)를 포함한다.
코일(411)과 가이드부(412)는 각각 상부 하우징(104)의 내부면에 형성되며, 이중 코일(411)은 상부 하우징(104)의 상측 내부면에 형성되고, 가이드부(412)는 상부 하우징(104)의 양측 내부면에 형성된다.
가이드부(412)는 캐리어(510)가 일 방향으로 이동되도록 가이드하는 역할을 수행한다. 이때, 가이드부(412)는 증착부(100)를 관통하도록 형성된다.
상세히, 가이드부(412)는 캐리어(510)의 양측을 수용하여 캐리어(510)가 도 3의 A방향을 따라 이동할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행한다. 여기서, 가이드부(412)는 캐리어(510)의 아래쪽에 배치되는 제1 수용부(412a), 캐리어(510)의 위쪽에 배치되는 제2 수용부(412b) 및 제1 수용부(412a)와 제2 수용부(412b)를 연결하는 연결부(412c)를 구비할 수 있다. 제1 수용부(412a), 제2 수용부(412b) 및 연결부(412c)에 의해 수용홈(412d)이 형성된다. 캐리어(510)의 양측이 수용홈(412d)에 각각 수용되고, 수용홈(412d)을 따라 캐리어(510)가 이동하게 된다.
측면 자기부상 베어링(414)은 캐리어(510)의 양 측면에 대응되도록 가이드부(412)의 연결부(412c) 내에 각각 배치된다. 측면 자기부상 베어링(414)은 캐리어(510)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시켜, 캐리어(510)가 이동할 때 가이드부(412)와 접촉되지 않고 비접촉 방식으로 가이드부(412)를 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉, 좌측의 측면 자기부상 베어링(414)과 자성체인 캐리어(510) 사이에 발생하는 척력(R1)과, 우측의 측면 자기부상 베어링(414)과 자성체인 캐리어(510) 사이에 발생하는 척력(R2)이 서로 평형을 이루면서 캐리어(510)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시키는 동시에 그 간격을 일정하게 유지하는 것이다.
한편, 상부 자기부상 베어링(413)은 캐리어(510)의 상부에 위치하도록 제2 수용부(412b)에 배치될 수 있다. 상부 자기부상 베어링(413)은 캐리어(510)가 제1 수용부(412a) 및 제2 수용부(412b)에 접촉하지 않고 이들과 일정한 간격을 유지하면서 가이드부(412)를 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉, 상부 자기부상 베어링(413)과 자성체인 캐리어(510) 사이에 발생하는 인력(A3)과 중력(G)이 서로 평행을 이루면서 캐리어(510)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시키는 동시에 그 간격을 일정하게 유지하는 것이다.
가이드부(412)는 갭 센서(415)를 더 구비할 수 있다. 갭 센서(415)는 캐리어(510)와 가이드부(412) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 갭 센서(415)는 캐리어(510)의 하부에 대응되도록 제1 수용부(412a)에 배치될 수 있다. 제1 수용부(412a)에 배치된 갭 센서(415)는 제1 수용부(412a)와 캐리어(510) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 또한, 측면 자기부상 베어링(414)의 일 측에도 갭 센서(416)가 배치될 수 있다. 측면 자기부상 베어링(414)에 배치된 갭 센서(416)는 캐리어(510)의 측면과 측면 자기부상 베어링(414) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 갭 센서(416)는 연결부(412c)에 배치될 수도 있다.
갭 센서(415)(416)에 의해 측정된 값에 따라 자기부상 베어링(413)(414)의 자기력이 변경되어 캐리어(510)와 가이드부(412) 사이의 간격이 실시간으로 조절될 수 있다. 즉, 자기부상 베어링(413)(414)과 갭 센서(415)(416)를 이용한 피드백 제어에 의해 캐리어(510)의 정밀 이동이 가능하다.
다음으로, 증착용 기판 이동부(500)의 구동에 대해 상세히 설명한다.
본체부(511)의 마그네틱 레일(512)과 코일(411)이 결합하여 구동부를 구성할 수 있다. 여기서, 구동부는 리니어 모터(Linear Motor)일 수 있다. 리니어 모터는 종래의 미끄럼 안내 시스템에 비하여 마찰 계수가 작고 위치 오차가 거의 발생하지 않아 위치 결정도가 매우 높은 장치이다. 상술한 바와 같이, 리니어 모터는 코일(411)과 마그네틱 레일(512)로 이루어질 수 있으며, 마그네틱 레일(512)이 캐리어(510) 상에 일렬로 배치되고, 코일(411)은 마그네틱 레일(512)과 마주보도록 챔버(101) 내의 일 측에 다수 개가 일정 간격으로 배치될 수 있다. 이와 같이 이동 물체인 캐리어(510)에 코일(411)이 아닌 마그네틱 레일(512)이 배치되므로 캐리어(510)에 전원을 인가하지 않아도 캐리어(510)의 구동이 가능해질 수 있다. 여기서, 코일(411)은 ATM 상자(atmosphere box) 내에 형성되어 대기 상태에 설치되고, 마그네틱 레일(512)은 캐리어(510)에 부착되어 진공인 챔버(101) 내에서 캐리어(510)가 주행할 수 있게 되는 것이다.
다음으로, 제2 이송부(420) 및 증착용 기판 이동부(500)에 대해 상세히 설명한다. 다시 도 4를 참조하면, 제2 이송부(420)는 언로딩부(300)에서 기판이 분리되고 난 이후의 정전 척(530) 및 이를 이송하는 캐리어(510)를 다시 로딩부(200)로 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제2 이송부(420)는 코일(421), 롤러 가이드(422), 차징 트랙(charging track)(423)을 포함한다.
상세히, 코일(421), 롤러 가이드(422) 및 차징 트랙(423)은 각각 하부 하우징(103)의 내부면에 형성되며, 이중 코일(421)과 차징 트랙(423)은 하부 하우징(103)의 상측 내부면에 형성되고, 롤러 가이드(422)는 하부 하우징(103)의 양측 내부면에 형성된다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 코일(421)은 제1 이송부(410)의 코일(411)과 마찬가지로 ATM 상자(atmosphere box) 내에 형성될 수 있다.
한편, 제1 이송부(410)와 마찬가지로 제2 이송부(420) 역시 코일(421)을 구비하며, 캐리어(510)의 본체부(511)의 마그네틱 레일(512)과 코일(421)이 결합하여 구동부를 구성할 수 있으며, 여기서 구동부는 리니어 모터(Linear Motor)일 수 있다. 이와 같은 리니어 모터(Linear Motor)에 의해서 캐리어(510)가 도 3의 A방향의 반대 방향을 따라 이동할 수 있다.
한편, 롤러 가이드(422)는 캐리어(510)가 일 방향으로 이동되도록 가이드하는 역할을 수행한다. 이때, 롤러 가이드(422)는 증착부(100)를 관통하도록 형성된다. 상세히, 롤러 가이드(422)는 캐리어(510)의 양측에 형성된 캠 팔로워(516)를 지지하여, 캐리어(510)가 도 3의 A방향의 반대 방향을 따라 이동할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행한다. 즉, 캐리어(510)의 양측에 형성된 캠 팔로워(516)가 롤러 가이드(422)를 따라 회전하면서 캐리어(510)가 이동하는 것이다. 여기서, 캠 팔로워(516)는 베어링의 일종으로 특정한 동작을 정확히 반복하는데 사용된다. 이와 같은 캠 팔로워(516)는 캐리어(510)의 측면에 복수 개가 형성되며, 캐리어(510)가 제2 이송부(420) 내에서 이송되는데 있어서 바퀴 역할을 수행한다. 이와 같은 캠 팔로워(516)에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하도록 한다.
결과적으로, 제2 이송부(420)는 기판에 유기물을 증착하는 단계가 아닌, 비어있는 캐리어(510)를 회송하는 단계이기 때문에, 제1 이송부(410)에 비해 위치 정밀도가 크게 요구되지 아니한다. 따라서, 높은 위치 정밀도가 요구되는 제1 이송부(410)에는 자기 부상을 적용하여 위치 정밀도를 확보하고, 상대적으로 낮은 위치 정밀도가 요구되는 제2 이송부(420)에는 종래의 롤러 방식을 적용하여 제조 단가를 낮추고 유기층 증착 장치의 구성을 간결하게 하는 것이다. 물론, 도면에는 도시되지 않았지만, 제2 이송부(420)에도 제1 이송부(410)와 마찬가지로 자기 부상을 적용하는 것도 가능하다 할 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리(900)는 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 포함한다.
여기서, 증착원(910)은 그 내부에 증착 물질(915)이 채워지는 도가니(911)와, 도가니(911)를 가열시켜 도가니(911) 내부에 채워진 증착 물질(915)을 증착원 노즐부(920) 측으로 증발시키기 위한 히터(912)를 포함한다. 한편, 증착원(910)의 일 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치되고, 증착원 노즐부(920)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 한편, 증착원(910)과 기판(2) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(950) 및 프레임(955)이 더 구비되고, 패터닝 슬릿 시트(950)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(951)들 및 스페이서(952)들이 형성된다. 그리고, 증착원(910) 및 증착원 노즐부(920)와 패터닝 슬릿 시트(950)는 연결 부재(935)에 의해서 결합된다.
본 실시예는 전술한 실시예들에 비하여 증착원 노즐부(920)에 구비된 복수 개의 증착원 노즐(921)들의 배치가 상이한바, 이에 대하여 상세히 설명한다.
증착원(910)의 일 측, 상세하게는 증착원(910)에서 기판(2)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(920)에는 증착원 노즐(921)이 형성된다. 증착원(910) 내에서 기화된 증착 물질(915)은 이와 같은 증착원 노즐부(920)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이 경우, X축 방향에 있어서 증착원 노즐(921)이 복수 개 구비된다면, 각 증착원 노즐(921)과 패터닝 슬릿(951)과의 거리가 각각 상이하게 되며, 이때 패터닝 슬릿(951)과 거리가 먼 증착원 노즐(921)에서 발산된 증착 물질에 의해 음영(shadow)이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 X축 방향으로는 증착원 노즐(921)이 하나만 존재하도록 증착원 노즐(921)을 형성함으로써, 음영(shadow)의 발생을 크게 감소시킬 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명의 유기층 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 디스플레이 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 상기 액티브 매트리스형의 유기 발광 디스플레이 장치는 기판(2) 상에 형성된다. 상기 기판(2)은 투명한 소재, 예컨대 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다. 상기 기판(2)상에는 전체적으로 버퍼층과 같은 절연막(51)이 형성되어 있다.
상기 절연막(51) 상에는 도 11에서 볼 수 있는 바와 같은 TFT와, 유기 발광 소자(OLED)가 형성된다.
상기 절연막(51)의 윗면에는 소정 패턴으로 배열된 반도체 활성층(52)이 형성되어 있다. 상기 반도체 활성층(52)은 게이트 절연막(53)에 의하여 매립되어 있다. 상기 활성층(52)은 p형 또는 n형의 반도체로 구비될 수 있다.
상기 게이트 절연막(53)의 윗면에는 상기 활성층(52)과 대응되는 곳에 TFT의 게이트 전극(54)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 전극(54)을 덮도록 층간 절연막(55)이 형성된다. 상기 층간 절연막(55)이 형성된 다음에는 드라이 에칭 등의 식각 공정에 의하여 상기 게이트 절연막(53)과 층간 절연막(55)을 식각하여 콘택 홀을 형성시켜서, 상기 활성층(52)의 일부를 드러나게 한다.
그 다음으로, 상기 층간 절연막(55) 상에 소스/드레인 전극(56, 57)이 형성되는 데, 콘택 홀을 통해 노출된 활성층(52)에 접촉되도록 형성된다. 상기 소스/드레인 전극(56, 57)을 덮도록 보호막(58)이 형성되고, 식각 공정을 통하여 상기 드레인 전극(57)의 일부가 드러나도록 한다. 상기 보호막(58) 위로는 보호막(58)의 평탄화를 위해 별도의 절연막(59)을 더 형성할 수도 있다.
한편, 상기 유기 발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적,녹,청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하기 위한 것으로서, 상기 보호막(58) 상에 제1 전극(61)을 형성한다. 상기 제1 전극(61)은 TFT의 드레인 전극(57)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 제1 전극(61)을 덮도록 화소 정의막(60)이 형성된다. 이 화소 정의막(60)에 소정의 개구를 형성한 후, 이 개구로 한정된 영역 내에 발광층을 포함하는 유기층(62)을 형성한다. 그리고 유기층(62) 위로는 제2 전극(63)을 형성한다.
상기 화소 정의막(60)은 각 화소를 구획하는 것으로, 유기물로 형성되어, 제1 전극(61)이 형성되어 있는 기판의 표면, 특히, 절연막(59)의 표면을 평탄화한다.
상기 제1 전극(61)과 제2 전극(63)은 서로 절연되어 있으며, 발광층을 포함하는 유기층(62)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 발광이 이뤄지도록 한다.
상기 발광층을 포함하는 유기층(62)은 저분자 또는 고분자 유기물이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기물을 사용할 경우 정공 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 정공 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다.
여기서, 상기 발광층을 포함하는 유기층(62)은 도 1에 도시된 유기층 증착 장치(도 1의 1 참조)에 의해서 증착될 수 있다. 즉, 증착 물질을 방사하는 증착원, 증착원의 일 측에 배치되며 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부 및 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트를 포함하는 유기층 증착 장치가, 피증착용 기판과 소정 정도 이격되도록 배치된 후, 유기층 증착 장치(도 1의 1 참조)와 기판(도 1의 2 참조) 중 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동하면서, 유기층 증착 장치(도 1의 1 참조)에서 방사되는 증착 물질이 기판(도 1의 2 참조)상에 증착되는 것이다.
이러한 유기 발광막을 형성한 후에는 제2 전극(63)을 역시 동일한 증착 공정으로 형성할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(61)은 애노드 전극의 기능을 하고, 상기 제2 전극(63)은 캐소드 전극의 기능을 할 수 있는 데, 물론, 이들 제1 전극(61)과 제2 전극(63)의 극성은 반대로 되어도 무방하다. 그리고, 제1 전극(61)은 각 화소의 영역에 대응되도록 패터닝될 수 있고, 제2 전극(63)은 모든 화소를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(61)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사층을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 투명전극층을 형성할 수 있다. 이러한 제1 전극(61)은 스퍼터링 방법 등에 의해 성막된 후, 포토 리소그래피법 등에 의해 패터닝된다.
한편, 상기 제2 전극(63)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 이 제2 전극(63)이 캐소오드 전극으로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 발광층을 포함하는 유기층(62)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등으로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다. 이때, 증착은 전술한 발광층을 포함하는 유기층(62)의 경우와 마찬가지의 방법으로 행할 수 있다.
본 발명은 이 외에도, 유기 TFT의 유기층 또는 무기막 등의 증착에도 사용할 수 있으며, 기타, 다양한 소재의 성막 공정에 적용 가능하다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 유기층 증착 장치
100: 증착부
200: 로딩부
300: 언로딩부
400: 이송부
500: 증착용 기판 이동부

Claims (6)

  1. 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척;
    상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및
    상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고,
    상기 보강 리브는 상기 정전 척이 결합하는 면의 내측면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착용 기판 이동부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 보강 리브는 X자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 기판 이동부.
  3. 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척;
    상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및
    상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고,
    상기 캐리어는,
    상기 캐리어의 온도를 측정하여 그 열 변형을 확인하는 캐리어 온도 센서,
    상기 정전 척의 온도를 측정하여 그 열 변형을 확인하는 정전 척 온도 센서,
    상기 정전 척에 상기 기판이 합착되어있는지 여부를 검출하는 기판 검출 센서,
    소비 전류 또는 배터리의 잔류 전원을 측정하는 전원 측정부, 및
    상기 정전 척의 온/오프 여부를 검출하는 정전 척 가동 검출부 중 하나 이상을 포함하는 증착용 기판 이동부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캐리어 온도 센서, 정전 척 온도 센서, 기판 검출 센서, 전원 측정부, 또는 정전 척 가동 검출부에서 측정된 정보를 전송하는 통신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착용 기판 이동부.
  5. 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척;
    상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및
    상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고,
    상기 정전 척은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 기판 이동부.
  6. 일면 상에 기판을 고정할 수 있는 정전 척;
    상기 정전 척의 타면과 결합하여 상기 정전 척을 제1 방향으로 이동시키며, 내부에 형성된 복수 개의 수용부들 및 상기 각 수용부의 일면에 형성된 보강 리브를 포함하는 캐리어; 및
    상기 캐리어에서 상기 정전 척이 결합하는 면에는 상기 제1 방향으로 연장되며, 서로 이격된 복수 개의 연마부들;을 포함하고,
    상기 정전 척 상에서, 상기 기판의 화소 영역과 대응하는 영역의 바깥쪽에 복수 개의 리프트 핀홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 기판 이동부.
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