KR102235600B1 - 마스크 프레임 조립체 및 그것을 이용하는 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 패턴홀이 형성된 유공영역 및 패턴홀이 없는 무공영역이 일방향을 따라 교대로 배치된 마스크와, 마스크가 결합되는 프레임을 포함하며, 마스크의 무공영역 두께가 유공영역에서 멀어질수록 점진적으로 두꺼워지는 마스크 프레임 조립체를 개시한다.

Description

마스크 프레임 조립체 및 그것을 이용하는 증착 장치 {Mask frame assembly and deposition apparatus using the same}

본 발명은 박막의 증착에 사용되는 마스크 프레임 조립체와 그것을 이용하는 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유기 발광 표시 장치는 애노드와 캐소드에 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 화상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치로서, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조이다. 그러나, 상기한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에 상기 두 전극 사이의 중간층으로서 상기 발광층과 함께 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 주입층 등을 선택적으로 추가하여 이용하고 있다.

한편, 유기 발광 표시 장치의 전극들과 중간층은 여러 가지 방법으로 형성할 수 있는데, 이중 하나의 방법이 증착법이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조할 때에는, 형성하고자 하는 박막 패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크 프레임 조립체를 기판 위에 정렬하고, 그 마스크 프레임 조립체를 통해 기판에 박막의 원소재를 증착하여 소망하는 패턴의 박막을 형성하게 된다.

본 발명의 실시예들은 박막 증착에 사용되는 마스크 프레임 조립체와 그것을 이용하는 증착 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예는 패턴홀이 형성된 유공영역 및 패턴홀이 없는 무공영역이 일방향을 따라 교대로 배치된 마스크와, 상기 마스크가 결합되는 프레임을 포함하며, 상기 마스크의 상기 무공영역 두께가 상기 유공영역에서 멀어질수록 점진적으로 두꺼워지는 마스크 프레임 조립체를 제공한다.

상기 마스크는 상기 일방향을 따라 연신된 상태로 그 양단부가 상기 프레임에 결합될 수 있다.

상기 마스크는 복수 개로 분할된 스틱형 마스크를 포함할 수 있다.

상기 무공영역의 두께는 서로 인접한 두 유공영역 사이의 가운데 지점을 기준으로 대칭 모양을 이룰 수 있다.

상기 가운데 지점이 상기 무공영역에서 가장 두꺼운 부위가 될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 증착원과, 상기 증착원과 대면하는 기판의 제1면에 배치되는 마스크 프레임 조립체와, 상기 제1면과 반대편인 상기 기판의 제2면에 배치되어 상기 마스크 프레임 조립체를 상기 기판에 자력으로 밀착시키는 마그넷을 포함하고, 상기 마스크 프레임 조립체는 패턴홀이 형성된 유공영역 및 패턴홀이 없는 무공영역이 일방향을 따라 교대로 배치된 마스크와, 상기 마스크가 결합되는 프레임을 포함하며, 상기 무공영역의 두께가 상기 유공영역에서 멀어질수록 점진적으로 두꺼워지는 증착 장치를 제공한다.

상기 기판과 상기 마그넷 사이에 상기 기판을 눌러주는 가압판이 더 구비될 수 있다.

상기 마스크는 상기 일방향을 따라 연신된 상태로 그 양단부가 상기 프레임에 결합될 수 있다.

상기 마스크는 복수 개로 분할된 스틱형 마스크를 포함할 수 있다.

상기 무공영역의 두께는 서로 인접한 두 유공영역 사이의 가운데 지점을 기준으로 대칭 모양을 이룰 수 있다.

상기 가운데 지점이 상기 무공영역에서 가장 두꺼운 부위가 될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 마스크 프레임 조립체와 증착 장치에 의하면 마스크에 작용하는 자력과 응력의 부위별 편차를 줄일 수 있게 되어, 마스크 웨이브 완화 및 기판에 대한 마스크 밀착성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다. 따라서 이 마스크 프레임 조립체를 증착 작업에 사용하면 안정적인 제품 생산을 보장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 장치에 채용된 마스크 프레임 조립체를 도시한 분리사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 증착 장치를 이용하여 제조되는 유기 발광 표시 장치를 보인 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 증착 장치를 도시한 것이고, 도 2는 그 증착 장치에 채용된 마스크 프레임 조립체를 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 증착 장치는, 기판(200)에 대한 증착 작업 공간을 형성하는 챔버(600)와, 그 챔버(600) 내에 설치된 증착원(500)과, 상기 기판(200)의 증착원(500) 대향면에 배치되는 마스크 프레임 조립체(100) 및, 상기 마스크 프레임 조립체(100)를 자력으로 끌어당겨서 기판(200)에 밀착시키는 마그넷(400) 등을 구비하고 있다. 참조부호 700는 마그넷(400)의 자력을 작용시키기 전에 먼저 자중으로 기판(200)을 눌러서 마스크 프레임 조립체(100)와 기판(200) 간의 틈새를 줄어주는 가압판을 나타낸다.

이러한 구조의 증착 장치에서 증착이 진행되면, 상기 증착원(500)에서 발생된 증착가스가 상기 마스크 프레임 조립체(100)의 패턴홀(111a)을 통과해 기판(200)에 증착되고, 이에 따라 그 패턴홀(111a)에 대응하는 박막이 기판(200)에 만들어지게 된다.

여기서, 상기 마스크 프레임 조립체(100)의 구조를 자세히 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(120)과, 프레임(120)에 양단부가 고정된 다수개의 마스크(110)를 구비하고 있다.

프레임(120)은 마스크 프레임 조립체(100)의 외곽 틀을 형성하는 것으로, 중앙에 개구부(121)가 형성된 사각형 모양을 하고 있다. 이 프레임(120)의 서로 마주보는 한 쌍의 변에 마스크(110)의 양단부가 용접으로 고정된다.

상기 마스크(110)는 다수개로 분할된 스틱형 마스크로서, 상기 패턴홀(111a)이 형성된 유공영역(111)과, 패턴홀이 없는 무공영역(112)이 교대로 배치되어 있으며 그 양단부는 상기한 바와 같이 프레임(120)에 용접된다.

이 마스크(110)를 큰 부재 하나로 만들 수도 있지만, 그럴 경우 자중에 의한 처짐 현상이 심해질 수 있으므로, 도면과 같이 다수개의 스틱형 마스크로 분할해서 만든다. 그리고, 도 1에서는 설명의 편의 상 개구부(121)를 보이기 위해 몇 개의 마스크(110) 만을 도시하였으나, 실제 제조 완료 후에는 개구부(121)가 마스크(110)들로 모두 채워지게 된다.

각 마스크(110)에는 상기한 바와 같이 유공영역(111)과 무공영역(112)이 구비되어 있으며, 용접 전의 상태에는 양단에 클램핑영역(113)도 마련되어 있다.

마스크(110)를 프레임(120)에 용접할 때에는 해당 마스크(110)를 유공영역(111)과 무공영역(112)이 교대로 배치된 장변 방향(A1,A2;이하 일방향이라 함)으로 팽팽하게 당겨서 인장시킨 후 용접하게 되는데, 이렇게 마스크(110)를 잡아당길 때 파지하기 위해 양단부에 마련된 부위가 상기 클램핑영역(113)이 된다. 이 클램핑영역(113)은 용접이 완료된 후에는 절단된다.

상기 유공영역(111)은 다수의 패턴홀(111a)들이 형성된 영역으로, 증착 공정 시 증착 증기가 이 패턴홀(111a)을 통과하면서 마스크(110)에 밀착되어 있는 기판(200)에 박막층을 형성하게 된다.

상기 무공영역(112)은 패턴홀(111a)이 없기 때문에 증착은 일어나지 않는 영역이다. 도 3을 참조해서 이 무공영역(112)의 구조에 대해 자세히 설명하기로 한다. 상기한 바와 같이 무공영역(112)은 증착에 직접 기여하는 영역은 아니지만 기본적으로 마스크(110)의 강성을 유지해주는 역할을 한다. 즉, 유공영역(111)에는 많은 패턴홀(111a) 들이 뚫려있기 때문에 상대적으로 강성이 약하다. 따라서, 마스크(110)가 쉽게 쳐지거나 휘어지지 않을 정도의 강성을 확보하기 위해서 무공영역(112)은 유공영역(111)에 비해 두껍게 형성된다.

그런데, 만일 무공영역(112)의 두께를 유공영역(111)에 비해 급격히 두꺼워지게 즉, 단차가 생기도록 만들게 되면, 프레임(120)과의 용접을 위한 마스크(110) 인장 시 그 단차가 있는 부위에 응력이 집중되어 웨이브가 생기기 쉬운 취약부가 될 수 있다. 뿐만 아니라, 마그넷(400)에 의한 자력을 작용시킬 때에도 이러한 단차가 있는 부위는 주변 부위와 자력 편차가 심해져서 기판(200)에 밀착이 잘 안 되는 문제가 생길 수 있다. 이와 같이 마스크(110)에서 응력이나 자력 편차가 심한 부위가 있으면, 기판(200)과 밀착이 잘 안 되므로, 섀도우와 같은 증착 불량이 발생하기 쉽다.

따라서, 본 실시예에서는 이러한 문제를 방지하기 위해 무공영역(112)의 두께를 도 3과 같이 유공영역(111)에서 멀어짐에 따라 점진적으로 두꺼워지는 구조로 구성하고 있다. 즉, 두 유공영역(111) 사이에 있는 무공영역(112)을 기준으로 보면, 중앙에 있는 가운데 지점(C)이 가장 두껍고, 그 가운데 지점(C)을 기준으로 양측이 대칭을 이루면서 점진적으로 두께가 변하는 구조로 이루어져 있다.

이렇게 되면, 유공영역(111)과 무공영역(112) 간의 단차가 없어지게 되므로, 마스크(110) 인장 시 경계부에 응력이 집중되어 웨이브가 심하게 생기거나 자력 편차가 심해져서 기판(200)과 밀착이 잘 안 되는 등의 문제가 해소될 수 있다.

이와 같은 구조의 마스크 프레임 조립체(100)를 제조할 때에는, 상기 프레임(200)과 복수의 스틱형 마스크(110)를 각각 준비한다.

프레임(200)은 중앙에 개구(201)가 형성된 사각 형상의 틀이며, 마스크(110)는 상기와 같이 유공영역(111)과 무공영역(112) 및 클램핑영역(113)이 구비된 스틱형으로 준비된다.

그리고, 준비된 마스크(110)의 양단부에 있는 클램핑영역(113)을 인장기(미도시)로 파지하여 마스크(110) 장변 방향인 일방향으로 잡아당겨서 팽팽하게 만든 다음 프레임(200)에 용접하여 고정시킨다. 고정 후에는 클램핑영역(113)을 커팅하여 제거한다. 같은 방식으로 여러 개의 마스크(110)를 차례로 프레임(200)에 용접해 나가면서 개구부(121)를 다 메운다. 이때, 마스크(110)의 유공영역(111)과 무공영역(112) 사이의 경계부는 두께가 급격히 변하는 단차 형태가 아니라 완만한 경사로 형성이 되어 있으므로, 인장력이 경계부에 집중되어 울룩불룩한 웨이브가 생기는 등의 문제는 생기지 않게 된다.

이와 같이 마스크(110)의 유공영역(111)과 무공영역(112) 사이의 경계부에 급격한 단차가 없으면, 부위별 응력이나 자력의 편차가 감소하게 되므로 기판(미도시)과의 밀착성이 매우 좋아지게 되며, 따라서 이를 이용하면 안정적인 증착 작업이 가능해진다.

한편, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체(100)는 각종 박막 증착용으로 사용될 수 있는데, 예컨대 유기 발광 표시 장치의 유기막이나 대향전극의 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있다.

도 4는 본 실시예의 마스크 프레임 조립체(100)를 이용하여 제조할 수 있는 유기 발광 표시 장치의 예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 기판(320)상에 버퍼층(330)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(330) 상부로 TFT가 구비된다.

TFT는 반도체 활성층(331)과, 이 활성층(331)을 덮도록 형성된 게이트 절연막(332)과, 게이트 절연막(332) 상부의 게이트 전극(333)을 갖는다.

게이트 전극(333)을 덮도록 층간 절연막(334)이 형성되며, 층간 절연막(334)의 상부에 소스 및 드레인 전극(335)이 형성된다.

소스 및 드레인 전극(335)은 게이트 절연막(332) 및 층간 절연막(334)에 형성된 컨택홀에 의해 활성층(331)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉된다.

그리고, 소스 및 드레인 전극(335)에 유기 발광 소자(OLED)의 화소전극(321)이 연결된다. 화소전극(321)은 평탄화막(337) 상부에 형성되어 있으며, 이 화소전극(321)을 덮도록 화소정의막(Pixel defining layer: 338)이 형성된다. 그리고, 이 화소정의막(338)에 소정의 개구부가 형성된 후, 유기 발광 소자(OLED)의 유기발광층(326)이 형성되고, 그 위에 대향전극(327)이 증착된다.

이중에서, 예컨대 상기 유기발광층(326)의 형성 시 상기 유공영역(111)의 패턴홀(111a)이 상기 유기발광층(326)에 대응하도록 상기한 마스크 프레임 조립체(100)를 준비해서 증착을 진행하면, 전술한 바와 같이 기판(200)과 마스크(110) 간의 밀착성이 좋기 때문에 정밀한 패턴을 얻을 수 있다.

또한, 대향전극(327)의 경우에도 마찬가지로 그 패턴에 대응하도록 상기한 마스크 프레임 조립체(100)를 준비해서 사용하면, 기판(200)과 마스크(110)의 밀착성이 높아져서 정밀한 패턴을 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 마스크 프레임 조립체 110: 마스크
111: 유공영역 111a: 패턴홀
112: 무공영역 113: 클램핑영역
120: 프레임 200: 기판
400: 마그넷 500: 증착원
600: 챔버

Claims (11)

1. 증착가스가 통과하는 복수의 패턴홀이 형성된 유공영역 및 상기 패턴홀이 없는 무공영역이 일방향을 따라 교대로 배치된 마스크와, 상기 마스크가 결합되는 프레임을 포함하며,
   상기 무공영역의 두께는 상기 유공영역에서 멀어질수록 점진적으로 두꺼워지며, 서로 인접한 두 유공영역 사이의 가운데 지점이 상기 무공영역에서 가장 두꺼운 부위인 마스크 프레임 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크는 상기 일방향을 따라 연신된 상태로 그 양단부가 상기 프레임에 결합되는 마스크 프레임 조립체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크는 복수 개로 분할된 스틱형 마스크를 포함하는 마스크 프레임 조립체.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 무공영역의 두께는 서로 인접한 두 유공영역 사이의 가운데 지점을 기준으로 대칭 모양을 이루는 마스크 프레임 조립체.
5. 삭제
6. 증착원과, 상기 증착원과 대면하는 기판의 제1면에 배치되는 마스크 프레임 조립체와, 상기 제1면과 반대편인 상기 기판의 제2면에 배치되어 상기 마스크 프레임 조립체를 상기 기판에 자력으로 밀착시키는 마그넷을 포함하고,
   상기 마스크 프레임 조립체는 상기 증착원으로부터 발생된 증착가스가 통과하는 복수의 패턴홀이 형성된 유공영역 및 상기 패턴홀이 없는 무공영역이 일방향을 따라 교대로 배치된 마스크와, 상기 마스크가 결합되는 프레임을 포함하며, 상기 무공영역의 두께는 상기 유공영역에서 멀어질수록 점진적으로 두꺼워지며,
   서로 인접한 두 유공영역 사이의 가운데 지점이 상기 무공영역에서 가장 두꺼운 부위인 증착 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 기판과 상기 마그넷 사이에 상기 기판을 눌러주는 가압판이 더 구비된 증착 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 마스크는 상기 일방향을 따라 연신된 상태로 그 양단부가 상기 프레임에 결합된 증착 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 마스크는 복수 개로 분할된 스틱형 마스크를 포함하는 증착 장치.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 무공영역의 두께는 서로 인접한 두 유공영역 사이의 가운데 지점을 기준으로 대칭 모양을 이루는 증착 장치.
11. 삭제

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