KR102249249B1 - 수지막의 형성 방법 및 수지막의 성막 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 수지막의 형성 방법은, 마스크 본체가 금속재료로 이루어지고 소정의 개구부를 구비한 마스크를 이용하고, 감압 분위기에서 기판 상에 수지막을 형성하는 방법으로서, 감압 분위기에서, 냉각된 지지대에 재치된 상기 기판과 접하도록 상기 마스크를 설치하고, 상기 마스크를 통해 기화된 수지 재료를 공급하고 상기 기판 상에서 응축시켜, 상기 기판 상에 액체의 수지 재료막을 형성하는 제1공정과, 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하는 제2공정과, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하여 상기 수지 재료막을 증발시키는 제3공정과, 상기 기판 상에 잔존한 수지 재료막에 UV 광을 조사하여 상기 수지 재료막을 경화시켜 수지막을 형성하는 제4공정을 순서대로 구비한다.
Description
본 발명은, 감압 분위기에서, 마스크 상에 형성된 수지 재료막을 용이하게 제거할 수 있는, 수지막의 형성 방법 및 수지막의 성막 장치에 관한 것이다.
본원은, 2017년 2월 21일에 일본 출원된 특허출원 2017－030321호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
고분자 유기물로 이루어지는 수지막의 제법으로서는, 증착 중합법이나 자외선 경화법이 널리 이용되고 있다. 이 2개의 제법은 어느 것이나 감압된 처리조 내에 저분자의 유기물 가스를 도입하고, 피처리체 상으로 공급된 수지 재료가 중합반응을 일으켜, 고분자의 수지막을 피처리체의 표면 상에 형성하는 방법으로서, 피처리체의 표면에 대한 수지막의 커버리지(피복률)가 양호하다고 하는 특징이 있다. 특허문헌 1에는, 이것에 적절한 성막 장치가 개시되어 있다.
도 7은, 종래의 수지막의 형성 방법을 나타내는 플로우차트이고, 메탈 마스크(MY)를 이용하여 수지막의 대표예로서 아크릴 수지막(F)을 형성하는 경우를 나타낸다.
우선, 기판(S)에 대해서 무기 보호막 형성 등의 전처리를 실시한 후, 성막실 내로 기판(S)을 이동한다(SY1, SY2).
성막실 내(감압 분위기)에서, 도 8 ~ 도 11에 나타낸 바와 같이, 소망의 개구부를 설치한 메탈 마스크(MY)를 기판(S)의 피성막면 상에 배치한다(SY3). 이것에 의해, 개구부의 위치에 있는 기판(S)의 피성막면은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 노출된 상태가 된다.
다음에, 도 9에 나타낸 바와 같이, 메탈 마스크(MY)를 통해, 수지 재료막의 대표예로서 아크릴 재료막(f)을 기판(S) 상에 형성한다(SY4). 아크릴 재료막(f)은, 기판(S)을 피복하는 부위(f1)와 메탈 마스크(MY)를 피복하는 부위(f2)로 구성된다.
그 다음에, 도 10에 나타낸 바와 같이, 아크릴 재료막(f)에 자외선(UV)을 조사하여, 아크릴 재료막(f)을 경화시켜 아크릴 수지막(F)을 형성한다(SY5). 그 후, 도 11에 나타낸 바와 같이, 메탈 마스크(MY)를 화살표의 방향으로 이동시킴으로써, 메탈 마스크(MY)를 기판(S)으로부터 박리한다(SY6). 메탈 마스크(MY)는, 1회의 성막 후, 혹은 기판을 교체하여 복수회 사용된(복수회의 성막이 행해진) 후, 클리닝되고, 재사용된다.
종래, 메탈 마스크(MY) 상에 퇴적된 아크릴 수지막(F)의 제거는, 아크릴 수지막의 성막 장치의 내부에서 외부로 메탈 마스크(MY)를 꺼내고, 웨트 에칭 처리를 행하는 방법에 의해 행해지고 있었다. 따라서, 감압 분위기에 있는 성막 장치의 내부에서, 마스크 상에 형성된 아크릴 수지막을 용이하게 제거할 수 있는, 아크릴 수지막의 형성 방법 및 아크릴 수지막의 성막 장치의 개발이 기대되고 있었다.
본 발명은, 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 메탈 마스크에 수지막이 형성되지 않고, 메탈 마스크를 성막 장치에서 꺼내 클리닝하지 않고 반복 사용할 수 있는, 수지막의 형성 방법 및 수지막의 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 감압 분위기에 있는 성막 장치의 내부에서, 마스크 상에 수지막이 형성되지 않는 수지막의 형성 방법 및 수지막의 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1형태와 관련되는 수지막의 형성 방법은, 마스크 본체가 금속재료로 이루어지고 소정의 개구부를 구비한 마스크를 이용하고, 감압 분위기에서 기판 상에 수지막을 형성하는 방법으로서, 감압 분위기에서, 냉각된 지지대에 재치(載置)된 상기 기판(피성막면)과 접하도록 상기 마스크를 설치하고, 상기 마스크를 통해 기화된 수지 재료를 공급하고 상기 기판 상에서 응축시켜 상기 기판 상에 액체의 수지 재료막을 형성하는 제1공정(공정(α))과, 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하는 제2공정(공정(β))과, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하여 상기 수지 재료막을 증발시키는 제3공정(공정(γ))과, 상기 기판 상에 잔존한 수지 재료막에 UV 광을 조사하여 상기 수지 재료막을 경화시켜 수지막을 형성하는 제4공정(공정(δ))을 순서대로 구비한다.
본 발명의 제1형태와 관련되는 수지막의 형성 방법에서는, 상기 제3공정에서의 열처리는, 가열장치를 이용한 상기 마스크에 대한 가열 승온이어도 좋다.
본 발명의 제1형태와 관련되는 수지막의 형성 방법에서는, 상기 제3공정에서의 열처리는, 상기 마스크가 상기 지지대로부터 떨어져 있는 것에 의한 자연 승온에 의해서 행해져도 좋다.
본 발명의 제1형태와 관련되는 수지막의 형성 방법에서는, 상기 제3공정에서의 열처리에서는, 상기 마스크가 상기 지지대로부터 떨어져 있고 가열된 챔버 혹은 샤워 플레이트로부터의 복사열에 의해 가열되어도 좋다.
본 발명의 제2형태와 관련되는 수지막의 성막 장치는, 마스크 본체가 금속재료로 이루어지고 소정의 개구부를 구비한 마스크를 이용하고, 감압 분위기에서, 기판 상에 수지막을 형성하는 장치로서, 수지막의 재료인 기화된 수지 재료를 기판 상으로 공급하고, 응축시켜 수지 재료막을 형성할 때에, 상기 기판을 영도 이하의 온도 대역에 유지하는 온도 제어장치를 내장하는 상기 기판의 지지부와, 상기 수지 재료막에 대해서 UV 광을 조사하기 전에, 상기 지지부에 재치된 상태에 있는 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하고, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하는 기구와, 상기 수지 재료막에 UV 광을 조사하여 경화시켜, 수지막을 형성하는 UV 조사장치를 구비한다.
본 발명의 제2형태와 관련되는 수지막의 성막 장치에서는, 상기 수지 재료막을 열처리하는 기구가, 상기 마스크의 온도 증가를 촉진하는 가열장치이어도 좋다.
본 발명의 제2형태와 관련되는 수지막의 성막 장치에서는, 상기 수지 재료막을 열처리하는 기구가, 상기 마스크를 지지대로부터 이간시키는 이동 장치이어도 좋다.
본 발명의 제2형태와 관련되는 수지막의 성막 장치에서는, 상기 수지 재료막을 열처리하는 기구가, 상기 기판을 수용하는 챔버의 가열장치이어도 좋다.
본 발명의 형태와 관련되는 수지막의 형성 방법은, 제3공정에서, 기판 상에 형성한 수지 재료막에 UV 광을 조사하기 전에, 영도 이하의 온도 대역에 있는 지지대에 재치된 상태에 있는 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하고, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하여, 상기 수지 재료막을 증발시킨다. 이것에 의해, 감압 분위기에 있는 성막실 내에서, 수지 재료막을 형성할 때마다, 마스크 상을 덮는 수지 재료막은 모두 마스크로부터 제거된다. 이 때문에, 그 후, UV 조사해도 마스크 상에는 수지막은 형성되지 않는다. 그러므로, 수지막을 제거하기 위해서, 종래는 필수인 클리닝 작업, 즉, 수지막의 성막 장치의 내부에서 외부로 마스크를 꺼내고, 웨트 에칭 처리 등을 행하는 작업은, 본 발명의 형태에 따르면 기본적으로 불필요해진다.
그러므로, 본 발명의 형태는, 마스크를 이용한 수지막의 형성에서, 저비용화 및 작업의 간단화를 도모할 수 있는, 수지막의 형성 방법을 초래한다.
본 발명의 형태와 관련되는 수지막의 성막 장치는, 감압 분위기에서, 수지 재료막의 형성시에, 상기 기판을 영도 이하의 온도 대역에 유지하는 온도 제어장치를 내장하는 상기 기판의 지지부와, 상기 수지 재료막에 대해서 UV 광을 조사하기 전에, 상기 지지부에 재치된 상태에 있는 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하고, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하는 기구를 구비하고 있다. 이것에 의해, 감압 분위기에 있는 성막실 내에서, 수지 재료막을 형성할 때마다, 마스크 상을 덮는 수지 재료막은 마스크로부터 제거할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 수지막의 성막 장치의 내부에서 외부로 마스크를 꺼내고, 웨트 에칭 처리 등을 행하는 작업이 기본적으로 불필요해진다.
또한, 본 발명의 성막 장치에서는, 수지막을 형성하는 일련의 작업 중에서 매회, 마스크로부터 수지 재료막이 제거되므로, 다음에 수지막을 형성할 때, 깨끗한 상태의 마스크를 이용할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 형태와 관련되는 수지막의 성막 장치는, 마스크를 이용한 수지막의 형성에서, 저비용화 및 작업의 간단화를 도모할 수 있는, 수지막의 성막 장치를 초래한다.
이러한 수지막의 용도로서는, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이나 플렉서블 디스플레이의 봉지막에 적합하게 이용된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 아크릴 수지막의 형성 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 도 1에서, 마스크를 기판에 배치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 마스크를 통해 기판에 아크릴 재료막을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 UV 조사 전에, 기판으로부터 마스크를 박리한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 마스크 상의 아크릴 재료막을 열처리하여, 증발한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 기판 상의 아크릴 재료막에 UV 조사하여, 경화한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6b는 기판 상의 아크릴 재료막에 UV 조사하여, 경화한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 종래의 아크릴 수지막의 형성 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 도 7에서, 마스크를 기판에 배치하기 전의 단면도이다.
도 9는 마스크를 통해 기판에 아크릴 재료막을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 아크릴 재료막에 UV 조사하여, 경화한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 UV 조사 후, 기판으로부터 마스크를 박리한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 아크릴 수지막의 성막 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에서, 마스크를 기판에 배치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 마스크를 통해 기판에 아크릴 재료막을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 UV 조사 전에, 기판으로부터 마스크를 박리한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 마스크 상의 아크릴 재료막을 열처리하여, 증발한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 기판 상의 아크릴 재료막에 UV 조사하여, 경화한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6b는 기판 상의 아크릴 재료막에 UV 조사하여, 경화한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 종래의 아크릴 수지막의 형성 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 도 7에서, 마스크를 기판에 배치하기 전의 단면도이다.
도 9는 마스크를 통해 기판에 아크릴 재료막을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 아크릴 재료막에 UV 조사하여, 경화한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 UV 조사 후, 기판으로부터 마스크를 박리한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 아크릴 수지막의 성막 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 수지막의 형성 방법과 이 수지막의 형성에서 유효한 구성을 구비한 마스크를, 도면에 기초해 설명한다. 수지막의 일례로서 아크릴수지를 예시한다.
＜아크릴 수지막의 형성 방법＞
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 아크릴 수지막의 제작 공정을 나타내는 플로우차트이고, 아크릴 수지막의 형성 방법은, 공정(SB1) ~ 공정(SB8)의 8개의 공정으로 구성된다.
공정(SB1) ~ 공정(SB2)은 기판의 전처리와 기판 이동에 관한 작업이다. 공정(SB3) ~ 공정(SB7)은, 아크릴 재료막을 형성하기 전에 메탈 마스크를 기판에 배치, 아크릴 재료막의 형성, 메탈 마스크를 기판으로부터 박리, 메탈 마스크만 가열(메탈 마스크 상의 아크릴 재료를 증발), 기판 상의 아크릴 재료막에 UV 조사하여 아크릴 수지막의 형성의 각 작업이고, 성막실 내(감압 분위기)에서 행해진다. 공정(SB8)은 성막실 외로 기판 이동이다.
그러므로, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 종래의 제법에 필수인, 아크릴 수지막의 성막 장치의 내부에서 외부로 마스크를 꺼내고, 마스크에 부착한 아크릴수지를 제거하기 위한 웨트 에칭 처리 등을 행하는 작업이 불필요해진다. 이 때문에, 마스크를 이용한 아크릴 수지막의 형성에서, 저비용화 및 작업의 간단화를 도모할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 1의 플로우차트에 나타낸 각 공정(공정(SB1) ~ 공정(SB8))에 대해서, 도 2 ~ 도 6b를 이용하여 상세하게 설명한다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에서 이용하는 메탈 마스크(MB)를 기판(S)에 배치한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 3은, 메탈 마스크(MB)를 통해 기판(S)에 아크릴 재료막(f)을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 4는, 아크릴 재료막(f)을 형성한 후, UV 조사 전에, 기판(S)으로부터 메탈 마스크(MB)를 박리한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 5는, 마스크(MB) 상의 아크릴 재료막(f2)을 증발시킨 후, 기판(S) 상의 아크릴 재료막(f1)에 UV 조사하여, 아크릴 재료막(f1)을 경화시켜 아크릴 수지막(F1)을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
메탈 마스크(MB)의 마스크 본체는, 예를 들면, 인바(invar) 재나 스텐레스스틸 등의 금속재료로 구성된다. 마스크 본체에 설치된 소정의 개구부(W)를 통해 기판(S)에 기화된 아크릴 재료를 공급하고, 기판(S) 상에서 응축시킴으로써, 기판(S) 상에 아크릴 재료막(f)을 형성하기 위해서 이용된다. 이것에 의해, 마스크(MB)의 경우는 기본적으로, 성막시에 마스크 본체가 존재한 영역에는 기판(S) 상에 아크릴 수지막은 형성되지 않고, 개구부(W)가 존재한 영역에는 기판(S) 상에 아크릴 수지막이 형성된다.
기판(S)은, 발광소자 등이 형성되고 무기 재료 등의 보호막이 형성된다. 이 일련의 작업이 기판의 전처리(공정(SB1))이다. 다음에, 전처리를 끝낸 기판을, 메탈 마스크(MB)가 미리 배치된 성막실 내로 이동한다(공정(SB2)).
기판이 이동한 성막실 내는, 진공 배기 장치에 의해 감압 분위기로 되어 있다. 이 감압 분위기에서, 기판(S)은 수지 재료의 응축온도 이하, 예를 들면, 영도 이하의 온도 대역에 있는 지지대에 재치된 후, 상기 기판의 피성막면과 접하도록 메탈 마스크(MB)를 배치한다(공정(SB3)). 이 메탈 마스크(MB)를 통해 기화된 아크릴 재료를 공급하고, 기판(S) 상에서 응축시켜, 상기 기판(S) 상에 아크릴 재료막(f)을 형성한다(공정(SB4)). 공정(SB3)과 공정(SB4)이 공정(α)이고, 성막실 내(감압 분위기)에서 행해진다. 여기서, 영도 이하의 온도 대역이란, 사용되는 아크릴 재료의 기화 온도에 의해서 정해지는 수치이다. 바람직하게는 영도(0℃) 이하이고, 예를 들면, －30℃ ~ 0℃ 정도의 범위이다.
다음에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 아크릴 재료막(f)에 UV 광을 조사하지 않고, 아크릴 재료막(f)의 형성을 끝낸 메탈 마스크(MB)를, 기판(S)으로부터 화살표의 방향으로 박리한다(공정(SB5)). 이 때, 메탈 마스크(MB)는, 그 상면을 덮도록 아크릴 재료막(f2)이 부착된 상태에 있다. UV 광을 조사하고 있지 않았기 때문에, 메탈 마스크(MB)의 상면을 덮는 아크릴 재료막(f2)은, 미경화 상태에 있다. 이것이 공정(β)이고, 성막실 내(감압 분위기)에서 행해진다.
다음에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 지지대 및 지지대에 재치(載置)된 기판은 가열하지 않고, 메탈 마스크(MB)만 가열한다. 여기서, 「메탈 마스크(MB)만 가열」이란, 기판이나 기판을 재치하는 지지대는 승온시키지 않고, 메탈 마스크 상의 아크릴 재료막(f2)을 승온시켜, 상기 아크릴 재료막(f2)을 증발시키는 것을 의미한다(공정(γ)).
이 가열은, 메탈 마스크(MB) 상의 아크릴 재료막(f2)을 열처리하는 기구에 의해 행해진다.
본 발명의 실시 형태에서, 아크릴 재료막(f2)을 열처리하는 기구로서는, 메탈 마스크(MB)의 온도 증가를 촉진하는 가열장치, 및 메탈 마스크(MB)를 지지대로부터 이간시키는 이동 장치의 어느 하나, 혹은 조합이 적합하게 이용된다.
상기 메탈 마스크(MB)의 온도 증가(승온)를 촉진하는 가열장치란, 예를 들면, 메탈 마스크(MB)에 직접적으로 접촉시키는 히터나, 메탈 마스크(MB)에 간접적으로 조사하는 램프 등을 들 수 있다. 가열장치를 이용하는 경우는, 메탈 마스크(MB)를 덮는 아크릴 재료막(f2(f))에 대해서, 단위시간당 가해지는 열량을 자재(自在)로 제어할 수 있는 이점이 있다. 가열장치에서는, 예를 들면, 아크릴 재료막(f)을 구성하는 물질의 증발 온도에 따른, 온도 증가 프로파일을 채용함으로써, 메탈 마스크(MB)를 덮는 아크릴 재료막(f2)은, 액체에서 기체로 상전이가 생기기 때문에, 메탈 마스크(MB)로부터 아크릴 재료막(f2)이 제거된다. 그 때, 기판(S) 상에 잔존하는 아크릴 재료막(f1)은 아무런 영향을 받지 않는다. 메탈 마스크(MB)의 온도를 상승시키는 경우는, 기판(S)의 온도에 영향을 주지 않도록, 기판(S)으로부터 떨어져서 가열되는 것이 바람직하다.
상기 메탈 마스크(MB)를 지지대로부터 이간시키는 이동 장치란, 감압 분위기에서 가동할 수 있는, 승강 핀, 로봇 핸드, 흡착장치 수단 등을 들 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서는, 아크릴 재료막(f)의 형성 중에 있는 기판(S)은, 영도 이하의 온도 대역에 있는 지지대에 재치된 상태에 있기 때문에, 기판(S) 상에 형성된 아크릴 재료막(f)의 온도도 영도 이하의 온도 대역으로 유지된다. 아크릴 재료막을 구성하는 물질로서는, 예를 들면, 영도 이상의 온도에서 증발하는 물질을 채용한다. 이것에 의해, 메탈 마스크(MB)를 지지대로부터 이간시키는 것만으로, 메탈 마스크(MB)를 덮는 아크릴 재료막(f2)은, 액체에서 기체로 상전이가 생기기 때문에, 메탈 마스크(MB)로부터 아크릴 재료막(f2)이 제거된다. 그 때, 기판(S) 상에 잔존하는 아크릴 막(F1)은 아무런 영향을 받지 않는다.
특히, 성막 장치의 챔버나, 기판(S)에 대향해서 배치되는 샤워 플레이트는, 아크릴 재료가 부착하지 않도록 가열되어 있다. 이 때문에, 메탈 마스크(MB)는, 냉각되어 있는 기판(S)으로부터 떨어져 있는 것만으로, 주변의 챔버나 샤워 플레이트로부터의 복사열로 가열된다.
즉, 본 발명의 실시 형태에서의 「아크릴 재료막(f2)을 열처리하는 기구」는, 아크릴 재료막을 구성하는 물질을 증발시키는 기구이다. 이것에 의해, 성막실 내(감압 분위기)에서, 메탈 마스크(MB)를 덮는 아크릴 재료막(f2)을, 메탈 마스크(MB)로부터 용이하게 제거할 수 있다.
이상이 공정(γ)이고, 성막실 내(감압 분위기)에서 행해진다. 그러므로, 이 아크릴 재료막(f2)이 제거된 메탈 마스크(MB)는, 성막실 외에 꺼내지 않고, 다음의 성막 배치에서 새로운 기판 상에 배치하고, 새로운 아크릴 막의 형성에 제공할 수 있게 된다.
그 다음에, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 공정(δ)에서는, 기판(S) 상에 잔존한 아크릴 재료막(f1(f))에 UV 광을 조사하여, 상기 아크릴 재료막(f1)을 경화시켜 아크릴 수지막(F)을 형성한다(공정(SB7)). 이 공정은, 성막실 내(감압 분위기)에서 행해진다. 그 때에, 먼저 기판(S) 상으로부터 박리된 메탈 마스크(MB)를 덮고 있던 아크릴 재료막(f2)은, 전술한 공정(γ)에서 메탈 마스크(MB) 상으로부터 증발되어 있고, 공정(δ)을 실시할 때, 메탈 마스크(MB) 상에는 아크릴 재료막(f2)은 존재하지 않는다. 그러므로, 메탈 마스크(MB) 상에 아크릴 수지막은 형성되지 않는다.
＜아크릴 수지막의 성막 장치＞
도 12는, 상술한 본 발명의 실시 형태와 관련되는 메탈 마스크(MB)를 이용하여 기판(S)에 수지 재료를 공급함으로써, 상기 기판(S) 상에 액체의 수지 재료막을 형성하고, 수지 재료막을 중합하여 수지막을 형성하는 성막 장치(100)의 일 구성예이다. 이하에서는, 수지 재료막의 일례인 아크릴 수지막을 성막하는 경우에 대해 상술한다.
성막 장치(100)는, 내부 공간을 감압할 수 있는 챔버(110)와, 기화된 수지 재료를 챔버(110)(처리실)로 공급하는 기화기(300)를 갖는다.
챔버(110)의 내부 공간은, 후술한 바와 같이, 상부 공간(107), 하부 공간(108)으로 구성되어 있다.
챔버(110)에는, 미도시의 진공 배기 장치(진공 배기 수단, 진공 펌프 등)가 접속되고, 진공 배기 장치는, 챔버(110)의 내부 공간이 진공 분위기가 되도록, 내부 공간의 가스를 배기할 수 있도록 구성되어 있다.
챔버(110)의 내부 공간에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 샤워 플레이트(105)가 배치되어 있고 챔버(110) 내에서 샤워 플레이트(105)보다 상측이 상부 공간(107)을 구성한다. 챔버(110)의 최상부에는, 자외광을 투과할 수 있는 부재로 이루어지는 천판(120)이 설치되고, 천판(120)의 상측에는 자외광의 조사장치(122)(UV 조사장치)가 배치되어 있다. 여기서, 샤워 플레이트(105)도 자외광을 투과할 수 있는 부재로 형성함으로써, 조사장치(122)로부터 천판(120)을 통과하여 상부 공간(107)에 도입된 자외광은, 또한 샤워 플레이트(105)를 통과하여, 샤워 플레이트(105)의 하측에 위치하는 하부 공간(108)으로 진행할 수 있게 된다. 이것에 의해, 후술하는 기판(S) 상에 형성된 아크릴 재료막에 대해서, 성막 후에 자외광을 조사하여, 아크릴 재료막(수지 재료막)을 경화시켜, 아크릴 수지막(수지막)을 형성할 수 있도록 되어 있다.
기판(S)의 피성막면 상에 배치된 메탈 마스크(MA)의 개구부(미도시)를 통해서, 기화된 수지 재료가 기판(S)에 부착한다. 이 때, 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 제조 장치에서는, 기판(S)의 온도가, 기판(S)을 재치하는 스테이지(102)에 내장된 냉각 장치(102a)에 의해, 수지 재료의 응축온도 이하로 제어되고 있으므로, 응축한 액체의 아크릴 재료막이 기판(S) 상에 형성할 수 있도록 되어 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 제조 장치(100)에서는, 기판(S)을 재치하는 지지대인 스테이지(102)가, 기판(S)을 영도 이하의 온도 대역으로 유지하는 것이 바람직하다.
또한 도 12에 나타낸 성막 장치(100)는, 본 발명의 실시 형태의 일례이다. 기판(S)을 재치하는 지지대인 스테이지(102)가, 기판(S)을 냉각 유지하는, 온도 제어장치인 냉각 장치(102a)를 내장하고 있으면, 다른 구성이 채용되어도 좋다.
예를 들면, 기화된 수지 재료가 기판(S)을 향해서 면내 균일하게 확산할 수 있도록 되어 있으면, 챔버(110)의 내부 공간에 샤워 플레이트(105)를 배치할 필요는 없다.
챔버(110)에는, 미도시의 가열장치가 배치되어 있다. 상부 공간(107) 및 하부 공간(108)을 구성하는 챔버(110)의 내벽면의 온도는, 수지 재료의 이슬점 온도 이상, 바람직하게는 40 ~ 250℃ 정도가 되도록 설정할 수 있고, 가열장치에 의해서 제어된다.
챔버(110) 내에서 샤워 플레이트(105)보다 하측에 위치하는 하부 공간(108)에는, 아크릴 수지막이 형성되는 기판(S)을 재치하는 스테이지(102)(기판 유지부)가 배치되고 있다.
스테이지(102)에서는, 표면에 기판이 배치되어야 할 위치가 미리 정해져 있다. 스테이지(102)는, 그 표면이 노출된 상태에서, 챔버(110) 내에 배치되어 있다. 부호 S는 기판 스테이지(102)의 표면의 소정 위치에 배치된 기판을 나타내고 있다. 스테이지(102)에는, 기판(S)을 냉각하는 기판 냉각 장치(102a)가 설치된다.
기판 냉각 장치(102a)는, 스테이지(102) 내부에 냉매를 공급하여 스테이지(102) 상면의 기판(S)을 냉각한다. 구체적으로는, 기판(S)의 온도가 기판(S)을 재치하는 스테이지(102)(기판 유지부)에 내장된 냉각 장치(102a)에 의해 제어되고 수지 재료의 기화 온도 이하, 바람직하게는 영도(0℃) 이하, 예를 들면, -30℃ ~ 0℃ 정도로 제어된다.
스테이지(102)의 상측 위치에는, 스테이지(102)의 전면에 대해서 샤워 플레이트(105)가 설치된다. 샤워 플레이트(105)는, 다수의 관통공이 설치된 석영 등의 자외선 투과 재료로 이루어지는 판 형상 부재로 구성되고, 챔버(110)의 내부 공간을 상의 공간과 아래의 공간으로 분할하고 있다.
하부 공간(108)에는, 도시하지 않는 마스크가 설치되고, 이 마스크의 위치는, 성막시에 소정의 위치에 설정할 수 있다. 하부 공간(108)에는, 도시하지 않은 마스크의 승강기구가 설치된다.
챔버(110)의 상부 공간(107)은, 배관(112)(수지 재료 공급관) 및 밸브(112V)를 통해 기화기(300)와 연통하고 있다. 이 수지 재료 공급관(112)을 통해 챔버(110)의 상부 공간(107)에 대해서, 기화된 수지 재료는 공급할 수 있다.
수지 재료 공급관(112)(제1배관)의 밸브(112V)보다도 기화기(300)에 가까운 위치에는, 밸브(113V)를 가지는 수지 재료 우회관(113)(제2배관)의 일단이 접속되어 있다. 수지 재료 우회관(113)(제2배관) 타단은, 배기관(114)을 통해 외부에 접속되어 있고, 수지 재료 우회관(113)을 통해서 가스를 배기할 수 있다.
밸브(112V) 및 밸브(113V)의 개폐 구동은, 제어부(400)에 의해서 제어된다. 제어부(400)는, 기화기(300)로부터의 기화된 수지 재료를 챔버(110) 내로 공급하는 성막 상태와, 기화기(300)로부터의 기화된 수지 재료를 외부로 배기하여 챔버(110) 내로 공급하지 않는 비성막 상태를 전환할 수 있도록 제어한다.
밸브(112V), 밸브(113V), 및 제어부(400)는, 챔버(110)의 내부로 수지 재료를 공급하거나, 혹은 챔버(110)의 외부로 수지 재료를 배기하는 선택 기능을 가지는 전환부를 구성하고 있다.
기화기(300)는, 챔버(110)에 대해서 기화된 수지 재료를 공급할 수 있도록 한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 기화기(300)는, 기화조(130)와 토출부(132)와 수지 재료 원료 용기(150)를 갖는다.
기화조(130)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 액상의 수지 재료를 기화하기 위한 내부 공간을 구비하고, 내부 공간의 상방에는, 액상의 수지 재료를 분무하는 토출부(132)가 배치되어 있다. 기화조(130)는, 대략 원통 형상으로 형성되지만, 다른 단면 형상으로 될 수도 있다. 기화조(130)는, 그 내면이, 예를 들면, SUS나 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
토출부(132)에는, 수지 재료 원료 용기(150)에 밸브(140V)를 통해 접속된 수지 재료액 공급관(140)의 일단과 질소 가스 등으로 되는 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급관(130G)이 접속되어 있다. 수지 재료액 공급관(140)의 타단은, 수지 재료 원료 용기(150)에 접속되는 것과 함께, 수지 재료 원료 용기(150) 내에 저장된 액상의 수지 재료의 내부에 위치하고 있다.
수지 재료 원료 용기(150)에는, 질소 가스 등으로 되는 재료액 공급용의 가압 가스 공급관(150G)이 접속되고 수지 재료 원료 용기(150)의 내압을 상승시켜 가압한 액상의 수지 재료가, 수지 재료액 공급관(140)으로 송액할 수 있게 되어 있다.
토출부(132)는, 수지 재료액 공급관(140)으로부터 공급된 액상의 수지 재료를 캐리어 가스와 함께 기화조(130)의 내부 공간으로 분무하도록 구성되어 있다. 토출부(132)는, 기화조(130)의 정부(頂部) 대략 중앙 위치에 설치되어 있다.
기화조(130)에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 기화조(130)의 하측 위치에 가온부(135)가 설치된다. 가온부(135)는, 내부 공간을 상의 공간과 아래의 공간으로 분할하도록 배치되고, 가온부(135)보다 상방에 기화 공간이 형성되고 하방에 저장부가 형성된다.
가온부(135)는, 토출부(132)보다 하방 위치에 설치되고 토출부(132)로부터 분무된 액상의 수지 재료를 가열하여 기화시키는 것이다.
수지 재료 원료 용기(150)의 내압을 상승시키고, 수지 재료액 공급관(140)으로부터 공급된 액상의 수지 재료를, 토출부(132)로부터 캐리어 가스와 함께 기화조(130)의 내부 공간으로 분무한다. 이 때, 토출부(132)로 공급되는 수지 재료 및 캐리어 가스를 더 가온할 수도 있다.
토출부(132)로부터 캐리어 가스와 함께 기화조(130)의 내부 공간으로 분무된 수지 재료는, 가온된 기화조(130)의 내부에서 기화된다.
수지 재료의 기화가 정상적(定常的)으로 행해지고 있는 동안에, 제어부(400)에 의해, 밸브(112V)를 열린 상태로 하여 챔버(110)에 가스를 유입할 수 있는 상태로 하는 것과 함께, 밸브(113V)를 닫힌 상태로 한다. 이와 같이 하면, 수지 재료 우회관(113)(제2배관)은, 가스를 유입할 수 없는 상태로 된다. 이것에 의해, 챔버(110)로 기화된 수지 재료가 공급되고 성막 처리를 행할 수 있게 된다.
전환부의 구동에 의해서, 즉, 제어부(400)에 의해서, 밸브(112V) 및 밸브(113V)의 개폐 상태를 전환하는 것만으로, 챔버(110)에 대한 유기 재료의 공급과 수지 재료 우회관(113)(제2배관)에 대한 유기 재료의 공급을 선택할 수 있다. 이 때문에, 챔버(110)로 공급하는 기화된 수지 재료의 공급량을 안정화할 수 있기 때문에, 성막 레이트가 변동하는 것을 방지하고, 막 특성이 우수한 수지 재료막을 안정하게 형성할 수 있게 된다. 또한 챔버(110)에서의 기판의 교체시, 및 마스크의 위치 맞춤시에, 챔버(110)에 수지 재료를 도입하지 않고, 수지 재료의 기화를 계속해 행할 수 있으므로, 증기 발생의 정지/개시를 반복하지 않고, 증기의 발생 레이트를 대체로 일정하게 할 수 있다.
성막 장치(100)는, 예를 들면, 기화 온도 40℃ ~ 250℃ 정도로 되는 자외선 경화형의 아크릴수지로 되는 수지 재료의 성막과 성막된 수지 재료의 경화를 위한 자외선 조사를 동일한 챔버(110) 내에서 할 수 있도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 어느 쪽의 처리 공정도 동일한 장치 구성으로 행할 수 있게 되고 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 수지막의 형성 방법과 수지의 형성에서 유효한 구성을 구비한 제조 장치에 널리 적용할 수 있다. 본 발명은, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이나 플렉서블 디스플레이의 봉지막으로서 수지막을 제작하는 경우에 적합하게 이용된다.
f(f1, f2): 아크릴 재료막(수지 재료막),
F(F1, F2): 아크릴 수지막(수지막),
MB: 메탈 마스크,
S: 기판
W: 개구부.
F(F1, F2): 아크릴 수지막(수지막),
MB: 메탈 마스크,
S: 기판
W: 개구부.
Claims (8)
- 마스크 본체가 금속재료로 이루어지고 소정의 개구부를 구비한 마스크를 이용하고, 감압 분위기에서 기판 상에 수지막을 형성하는 방법으로서,
감압 분위기에서, 냉각된 지지대에 재치된 상기 기판과 접하도록 상기 마스크를 설치하고, 상기 마스크를 통해 기화된 수지 재료를 공급하고 상기 기판 상에서 응축시켜, 상기 기판 상에 액체의 수지 재료막을 형성하는 제1공정,
상기 제1공정을 행한 후에, 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하는 제2공정,
상기 제2공정을 행한 후에, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하여 상기 수지 재료막을 제거시키는 제3공정, 및
상기 제3공정을 행한 후에, 상기 기판 상에 잔존한 수지 재료막에 UV 광을 조사하여, 상기 수지 재료막을 경화시켜 수지막을 형성하는 제4공정,
을 순서대로 구비하고,
상기 제3공정에서의 열처리는, 상기 마스크를 상기 지지대로부터 이간시키고 상기 마스크에 직접적으로 접촉하는 가열장치를 포함하는 이동 장치를 이용하여 가열 승온하는 것인, 수지막의 형성 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제3공정에서의 열처리에서는, 상기 마스크가 상기 지지대로부터 떨어져 있고, 가열된 챔버 혹은 샤워 플레이트로부터의 복사열에 의해 추가적으로 가열되는, 수지막의 형성 방법. - 마스크 본체가 금속재료로 이루어지고 소정의 개구부를 구비한 마스크를 이용하고, 감압 분위기에서 기판 상에 수지막을 형성하는 장치로서,
수지막의 재료인 기화된 수지 재료를 기판 상으로 공급하고, 응축시켜 수지 재료막을 형성할 때에, 상기 기판을 0℃ 이하의 온도 대역으로 유지하는 온도 제어장치를 내장하는 상기 기판의 지지부,
상기 수지 재료막에 대해서 UV 광을 조사하기 전에, 상기 지지부에 재치된 상태에 있는 상기 기판으로부터 상기 마스크를 박리하고, 상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하여 제거하는 기구, 및
상기 수지 재료막에 UV 광을 조사하여 경화시켜 수지막을 형성하는 UV 조사장치를 구비하고,
상기 마스크 상의 수지 재료막을 열처리하는 기구는, 상기 마스크를 지지대로부터 이간시키고 상기 마스크에 직접적으로 접촉하는 가열장치를 포함하는 이동 장치인 것을 특징으로 하는, 수지막의 성막 장치. - 삭제
- 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 수지 재료막을 열처리하는 기구는 상기 기판을 수용하는 챔버의 가열장치를 추가적으로 포함하는, 수지막의 성막 장치.
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