KR20110112123A - 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공하기 위하여, 본 발명은 피증착용 기판을 정전척으로 고정시키는 로딩부; 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되고 상기 정전척에 고정된 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 어셈블리를 포함하는 증착부; 상기 정전척으로부터 증착이 완료된 상기 기판을 분리시키는 언로딩부; 상기 기판이 고정된 정전척을 상기 로딩부, 증착부 및 언로딩부로 순차 이동시키는 제1 순환부를 포함하고, 상기 제1 순환부는 서로 나란하게 형성된 한 쌍의 제1 가이드 레일 및 한 쌍의 제2 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일에 결합하는 하나 이상의 제1 가이드 블록들과, 상기 제2 가이드 레일에 결합하는 하나 이상의 제2 가이드 블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법{Apparatus for thin layer deposition and method for manufacturing of organic light emitting display apparatus using the same}
본 발명은 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 표시 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 표시 장치를 제작하기 위해서는, 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.
그러나, 이러한 파인 메탈 마스크를 이용하는 방법은 5G 이상의 마더 글래스(mother-glass)를 사용하는 대면적화에는 부적합하다는 한계가 있다. 즉, 대면적 마스크를 사용하면 자중에 의해 마스크의 휨 현상이 발생되는 데, 이 휨 현상에 의한 패턴의 왜곡이 발생될 수 있기 때문이다. 이는 패턴에 고정세를 요하는 현 경향과 배치되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 파인 메탈 마스크를 이용한 증착 방법의 한계를 극복하기 위한 것으로 대형 기판의 양산 공정에 더욱 적합하고, 고정세의 패터닝이 가능한 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 피증착용 기판을 정전척으로 고정시키는 로딩부; 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되고 상기 정전척에 고정된 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 어셈블리를 포함하는 증착부; 상기 정전척으로부터 증착이 완료된 상기 기판을 분리시키는 언로딩부; 상기 기판이 고정된 정전척을 상기 로딩부, 증착부 및 언로딩부로 순차 이동시키는 제1 순환부를 포함하고, 상기 제1 순환부는 서로 나란하게 형성된 한 쌍의 제1 가이드 레일 및 한 쌍의 제2 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일에 결합하는 하나 이상의 제1 가이드 블록들과, 상기 제2 가이드 레일에 결합하는 하나 이상의 제2 가이드 블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 가이드 레일 및 상기 한 쌍의 제2 가이드 레일은 상기 챔버를 관통하도록 형성하되, 상기 한 쌍의 제1 가이드 레일이 상기 한 쌍의 제2 가이드 레일의 바깥쪽에 배치되도록 형성하며, 상기 제1 가이드 블록들은 상기 제1 가이드 레일을 따라 직선 왕복 운동하고, 상기 제2 가이드 블록들은 상기 제2 가이드 레일을 따라 직선 왕복 운동할 수 있다.
여기서, 상기 기판을 고정하고 있는 상기 정전척이 상기 제1 가이드 블록들 또는 제2 가이드 블록들 상에 배치되어, 상기 기판이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일을 따라 직선 왕복 운동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 가이드 블록들과 상기 제2 가이드 블록들은 상호 독립적으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 정전척은, 상기 제1 가이드 블록 상에 배치되는 제1 정전척과, 상기 제2 가이드 블록 상에 배치되는 제2 정전척을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 정전척에서 상기 제2 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제1 함몰부가 형성되고, 상기 제2 정전척에서 상기 제1 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제2 함몰부가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 정전척과 상기 제2 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성되고, 상기 제2 정전척과 상기 제1 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 가이드 레일 및 제2 가이드 레일은 LM 레일(linear motion rail)이고, 상기 제1 가이드 블록 및 제2 가이드 블록은 LM 블록(linear motion block)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 챔버 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 챔버는 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 각각 구비된 제1 챔버와 제2 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버가 서로 연계될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 어셈블리는, 증착 물질을 방사하는 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성된 증착원 노즐부; 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 배치되는 패터닝 슬릿 시트; 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리;를 포함하고, 상기 박막 증착 어셈블리는 상기 기판과 이격되도록 배치되며, 상기 박막 증착 어셈블리와 상기 기판은 서로 상대적으로 이동할 수 있다.
상기 박막 증착 어셈블리의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성되는 것일 수 있다.
상기 복수 개의 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 연장되도록 형성된 것일 수 있다.
상기 복수 개의 차단판들은 등간격으로 배치되는 것 일 수 있다.
상기 차단판 어셈블리는, 복수 개의 제1 차단판들을 구비하는 제1 차단판 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단판들을 구비하는 제2 차단판 어셈블리를 포함하는 것 일 수 있다.
상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 연장되도록 형성된 것 일 수 있다.
상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 것 일 수 있다.
상기 서로 대응되는 제1 차단판 및 제2 차단판은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 것 일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 어셈블리는, 증착 물질을 방사하는 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 및 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트를 포함하고, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착이 수행되고, 상기 증착원, 상기 증착원 노즐부 및 상기 패터닝 슬릿 시트는 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트는 연결 부재에 의해 결합되어 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는 상기 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 기판상에 상기 증착 물질이 연속적으로 증착될 수 있다.
여기서, 상기 박막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들은 소정 각도 틸트 되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들은 서로 마주보는 방향으로 틸트될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제1 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제2 측 단부를 바라보도록 배치되고, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제2 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제1 측 단부를 바라보도록 배치될 수 있다.
다른 측면에 관한 본 발명은, 피증착용 기판을 정전척으로 고정시키는 로딩부, 상기 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 어셈블리를 포함하는 증착부 및 상기 정전척으로부터 증착이 완료된 상기 기판을 분리시키는 언로딩부를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 로딩부에서 상기 기판을 상기 정전척으로 고정시키는 단계; 제1 가이드 레일을 따라 이동하도록 형성된 제1 가이드 블록 또는 제2 가이드 레일을 따라 이동하도록 형성된 제2 가이드 블록 상에, 상기 기판이 고정된 상기 정전척을 배치하는 단계; 상기 기판과 상기 박막 증착 어셈블리의 상대적 이동에 의해, 상기 박막 증착 어셈블리에서 방사된 증착 물질이 상기 기판에 증착되는 단계; 상기 언로딩부에서 상기 정전척이 상기 제1 가이드 블록 또는 상기 제2 가이드 블록으로부터 분리되는 단계; 및 상기 정전척이 분리된 상기 제1 가이드 블록 또는 상기 제2 가이드 블록이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일을 따라 상기 로딩부 쪽으로 이동하는 단계;를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 정전척은, 상기 제1 가이드 블록 상에 배치되는 제1 정전척과, 상기 제2 가이드 블록 상에 배치되는 제2 정전척을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 정전척에서 상기 제2 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제1 함몰부가 형성되고, 상기 제2 정전척에서 상기 제1 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제2 함몰부가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 정전척과 상기 제2 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성되고, 상기 제2 정전척과 상기 제1 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 가이드 레일 및 제2 가이드 레일은 LM 레일(linear motion rail)이고, 상기 제1 가이드 블록 및 제2 가이드 블록은 LM 블록(linear motion block)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 챔버 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 챔버는 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 각각 구비된 제1 챔버와 제2 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버가 서로 연계될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성도이다.
도 2는 도 1의 변형례를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 정전척의 일 예를 도시한 개략도이다.
도 4는 도 1의 박막 증착 장치의 제1 순환부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 제1 순환부에서 제1 정전척 및 제1 가이드 블록을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 4의 제1 순환부에서 제2 정전척 및 제2 가이드 블록을 나타내는 평면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 1의 박막 증착 장치에서 가이드 블록들의 순환 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1의 박막 증착 장치의 박막 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 측단면도이다.
도 13은 도 11의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 평단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 측면도이다.
도 17은 도 15의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 평면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 19는 도 18의 박막 증착 어셈블리에서 증착원 노즐을 틸트시키지 아니하였을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 도 18의 박막 증착 어셈블리에서 증착원 노즐을 틸트시켰을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성도이고, 도 2는 도 1의 변형례를 도시한 것이다. 도 3은 정전척(600)의 일 예를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 로딩부(710), 증착부(730), 언로딩부(720), 제1 순환부(610) 및 제2 순환부(620)를 포함한다.
로딩부(710)는 제1 래크(712)와, 도입로봇(714)과, 도입실(716)과, 제1 반전실(718)을 포함할 수 있다.
제1 래크(712)에는 증착이 이루어지기 전의 기판(500)이 다수 적재되어 있고, 도입로봇(714)은 상기 제1 래크(712)로부터 기판(500)을 잡아 제2 순환부(620)로부터 이송되어 온 정전척(600)에 기판(500)을 얹은 후, 기판(500)이 부착된 정전척(600)을 도입실(716)로 옮긴다.
도입실(716)에 인접하게는 제1 반전실(718)이 구비되며, 제1 반전실(718)에 위치한 제1 반전 로봇(719)이 정전척(600)을 반전시켜 정전척(600)을 증착부(730)의 제1 순환부(610)에 장착한다.
정전척(Electro Static Chuck, 600)은 도 3에서 볼 수 있듯이, 세라믹으로 구비된 본체(601)의 내부에 전원이 인가되는 전극(602)이 매립된 것으로, 이 전극(602)에 고전압이 인가됨으로써 본체(601)의 표면에 기판(500)을 부착시키는 것이다.
도 1에서 볼 때, 도입 로봇(714)은 정전척(600)의 상면에 기판(500)을 얹게 되고, 이 상태에서 정전척(600)은 도입실(716)로 이송되며, 제1 반전 로봇(719)이 정전척(600)을 반전시킴에 따라 증착부(730)에서는 기판(500)이 아래를 향하도록 위치하게 된다.
언로딩부(720)의 구성은 위에서 설명한 로딩부(710)의 구성과 반대로 구성된다. 즉, 증착부(730)를 거친 기판(500) 및 정전척(600)을 제2 반전실(728)에서 제2 반전로봇(729)이 반전시켜 반출실(726)로 이송하고, 반출로봇(724)이 반출실(726)에서 기판(500) 및 정전척(600)을 꺼낸 다음 기판(500)을 정전척(600)에서 분리하여 제2 래크(722)에 적재한다. 기판(500)과 분리된 정전척(600)은 제2 순환부(620)를 통해 로딩부(710)로 회송된다.
그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(500)이 정전척(600)에 최초 고정될 때부터 정전척(600)의 하면에 기판(500)을 고정시켜 그대로 증착부(730)로 이송시킬 수도 있다. 이 경우, 예컨대 제1 반전실(718) 및 제1 반전로봇(719)과 제2 반전실(728) 및 제2 반전로봇(729)은 필요 없게 된다.
증착부(730)는 적어도 하나의 증착용 챔버를 구비한다. 도 1에 따른 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 증착부(730)는 제1 챔버(731)를 구비하며, 이 제1 챔버(731) 내에 복수의 박막 증착 어셈블리들(100)(200)(300)(400)이 배치된다. 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제1 챔버(731) 내에 제1박막 증착 어셈블리(100), 제2박막 증착 어셈블리(200), 제3박막 증착 어셈블리(300) 및 제4박막 증착 어셈블리(400)의 네 개의 박막 증착 어셈블리들이 설치되어 있으나, 그 숫자는 증착 물질 및 증착 조건에 따라 가변 가능하다. 상기 제1 챔버(731)는 증착이 진행되는 동안 진공으로 유지된다.
또한, 도 2에 따른 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 상기 증착부(730)는 서로 연계된 제1 챔버(731) 및 제2 챔버(732)를 포함하고, 제1 챔버(731)에는 제1,2 박막 증착 어셈블리들(100)(200)이, 제2 챔버(732)에는 제3,4 박막 증착 어셈블리들(300)(400)이 배치될 수 있다. 이때, 챔버의 수가 추가될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 1에 따른 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 기판(500)이 고정된 정전척(600)은 제1 순환부(610)에 의해 적어도 증착부(730)로, 바람직하게는 상기 로딩부(710), 증착부(730) 및 언로딩부(720)로 순차 이동되고, 상기 언로딩부(720)에서 기판(500)과 분리된 정전척(600)은 제2 순환부(620)에 의해 상기 로딩부(710)로 환송된다.
상기 제1 순환부(610)는 상기 증착부(730)를 통과할 때에 상기 제1 챔버(731)를 관통하도록 구비되고, 상기 제2 순환부(620)는 정전 척이 이송되도록 구비된다.
도 4는 도 1의 박막 증착 장치의 제1 순환부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 제1 순환부에서 제1 정전척 및 제1 가이드 블록을 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 4의 제1 순환부에서 제2 정전척 및 제2 가이드 블록을 나타내는 평면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 순환부(610)는 기판(500)을 고정하고 있는 정전 척(601)(602)을 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제1 순환부(610)는 지지대(611)와, 상기 지지대(611) 상에 형성된 두 쌍의 가이드 레일(613)(617)과, 상기 두 쌍의 가이드 레일(613)(617) 상에 각각 형성된 복수 개의 가이드 블록(615)(619)들을 포함한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 기판이 고정된 정전척이 챔버 내부에서 직선 운동하면서 증착이 수행된다. 이 경우, 기존의 이송 방식인 롤러나 컨베이어를 사용하면, 기판의 위치 정밀도가 떨어지기 때문에 기판의 정밀한 이송을 위하여서는 가이드 레일과 가이드 블록으로 이루어진 리니어 모션 시스템(linear motion system)을 이용하는 것이 바람직하다. 그런데, 기판의 정밀한 이송을 위해서는, 즉 직선 운동의 정밀도를 보장하기 위해서는, 가이드 레일과 가이드 블록 사이의 유격을 최소화하여야 하며, 이를 위해서는 가이드 레일과 가이드 블록 사이의 볼 베어링의 크기를 크게 하거나 또는 가이드 레일에 탄성 변형을 가하여 예압을 인가하여 클리어런스를 최소화하여야 한다. 이 경우, 가이드 레일과 가이드 블록은 서로 밀착 결합되어 분리할 수 없게 되는데, 이와 같은 구조에서는 증착이 완료된 후 리니어 블록이 로딩부로 원위치하는 동안에 증착이 수행될 수 없으므로, 택트 타임(tact time)이 길어지고 수율이 저하되는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에서는, 두 쌍의 가이드 레일 및 상기 각각의 가이드 레일에 결합되는 복수 개의 가이드 블록들을 구비하여, 어느 하나의 가이드 레일을 따라 이송되는 기판에 증착이 수행되는 동안, 나머지 하나의 가이드 레일을 따라 가이드 블록이 로딩부로 원위치되도록 함으로써, 기판의 위치 정밀도를 향상시키는 동시에, 휴지 기간 없이 연속적으로 증착이 수행될 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 상기 지지대(611)와, 지지대(611) 상에 형성된 두 쌍의 가이드 레일(613)(617)들은 상기 증착부(730)의 챔버, 예컨대 도 1의 실시예에서는 제1 챔버(731), 도 2의 실시예에서는 제1 챔버(731)와 제2 챔버(732)를 관통하도록 설치된다.
지지대(611)의 상부는 대략 편평한 평면으로 형성되어 있으며, 상기 지지대(611)의 상부면 상에는 두 쌍의 가이드 레일(613)(617)이 형성되어 있다. 상세히, 한 쌍의 제1 가이드 레일(613)은 지지대(611)의 바깥쪽에 형성되며, 한 쌍의 제2 가이드 레일(617)은 지지대(611)의 안쪽에 형성된다.
한편, 제1 가이드 레일(613)에는 제1 가이드 블록(615)이 끼워져서 제1 가이드 블록(615)이 상기 제1 가이드 레일(613)을 따라 왕복 운동하며, 제2 가이드 레일(617)에는 제2 가이드 블록(619)이 끼워져서 제2 가이드 블록(619)이 상기 제2 가이드 레일(613)을 따라 왕복 운동하게 된다.
상기 제1 가이드 블록(615) 및 상기 제2 가이드 블록(619)에는 소정의 구동부(미도시)가 포함될 수 있다. 구동부(미도시)는 제1 가이드 블록(615) 및 제2 가이드 블록(619)을 제1 가이드 레일(613) 및 제2 가이드 레일(617)을 따라 이동시키는 부재로써, 그 자체에서 구동력을 제공하는 것일 수도 있고, 별도의 구동원으로부터의 구동력을 제1 가이드 블록(615) 및 제2 가이드 블록(619)에 전달하는 것이어도 무방하다.
한편, 정전척(도 1의 600 참조)은 제1 정전척(601) 및 제2 정전척(602)을 포함한다. 제1 정전척(601)의 하부 면의 제2 가이드 블록(619)과 대응되는 영역에는 제1 정전척(601)과 제2 가이드 블록(619)이 서로 접촉하지 아니하도록 제1 함몰부(601a)가 형성되어 있다. 즉, 제1 정전척(601)은 오직 제1 가이드 블록(615)과 접촉하고 있으며, 따라서 제1 가이드 블록(615) 상부에 배치된 제1 정전척(601)이 제1 가이드 레일(613)을 따라 이동할 때, 제2 가이드 블록(619)에게 그 이동 경로가 간섭받지 아니한다.
마찬가지로, 제2 정전척(602)의 하부 면의 제1 가이드 블록(615)과 대응되는 영역에는 제2 정전척(602)과 제1 가이드 블록(615)이 서로 접촉하지 아니하도록 제2 함몰부(602a)가 형성되어 있다. 즉, 제2 정전척(602)은 오직 제2 가이드 블록(619)과 접촉하고 있으며, 따라서 제2 가이드 블록(619) 상부에 배치된 제2 정전척(602)이 제2 가이드 레일(617)을 따라 이동할 때, 제1 가이드 블록(615)에게 그 이동 경로가 간섭받지 아니한다.
이와 같은 구성에 의하여, 제1 가이드 블록(615)은 제2 정전척(602)과 간섭을 일으키지 아니하면서 직선 왕복운동을 수행할 수 있고, 동시에, 제2 가이드 블록(619)은 제1 정전척(601)과 간섭을 일으키지 아니하면서 직선 왕복운동을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 가이드 레일(613)(617)로써 LM 레일(linear motion rail)을 구비하고, 상기 가이드 블록(615)(619)으로써 LM 블록(linear motion block)을 구비하여, 소정의 LM 시스템(linear motion system)을 구성할 수 있다. LM 시스템은 과거의 미끄럼 안내 시스템에 비하여 마찰 계수가 작고 위치 오차가 거의 발생하지 않아 위치 결정도가 매우 높은 이송 시스템이며, 본 명세서에서는 이와 같은 LM 시스템에 대하여서는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.
다음으로, 상기 제1 가이드 블록(615)(및 그 위에 배치된 제1 정전척(601))과, 상기 제2 가이드 블록(619)(및 그 위에 배치된 제2 정전척(602))의 순환 메커니즘에 대하여 설명한다.
도 7 내지 도 10은 상기 가이드 블록들의 순환 메커니즘을 나타내는 도면이다. 여기서, 설명의 편의를 위하여 제1 가이드 블록들 위에 배치된 제1 정전척들과, 제2 가이드 블록 위에 배치된 제2 정전척들은 도시하지 아니하였으나, 실제 증착 과정에서는 상기 각각의 제1 가이드 블록들(615a)(615b)(615c) 상에는 각각 제1 정전척들이 배치되고, 상기 각각의 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c) 상에는 각각 제2 정전척들이 배치되는 것으로 상정할 수 있다.
또한, 도면에는 제1 가이드 블록이 세 쌍, 그리고 제2 가이드 블록이 세 쌍씩 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 박막 증착 장치의 제품 사양에 따라 상기 가이드 블록들의 개수는 다양하게 적용 가능하다 할 것이다. 다만, 택트 타임(tact time)의 감소를 위하여, 제1 가이드 블록들끼리와 제2 가이드 블록들끼리는 각각 밀집하여 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 가이드 블록과 제2 가이드 블록이 서로 교대로 배치되는 것이 아니라, 복수 개의 제1 가이드 블록이 차례로 배치된 후, 그 일 측에 복수 개의 제2 가이드 블록이 차례로 배치되는 것이 바람직하다 할 것이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 복수 개의 제1 가이드 블록들(615a)(615b)(615c)은 제1 가이드 레일(613)을 따라 화살표 D 방향으로 이동하고, 동시에 복수 개의 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)은 제2 가이드 레일(617)을 따라 화살표 D 방향으로 이동한다. 이 과정에서 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300)(400)에서 방사되는 증착 물질이 기판(도 4의 500 참조)상에 증착된다. (즉, 가이드 레일 상에 가이드 블록이 배치되고, 가이드 블록 상에 정전척이 안착되며, 정전척에 기판이 결합되어 있다.)
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300) (400)를 완전히 통과하여 증착이 완료된 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)은 박막 증착 어셈블리(400) 일 측에 모이게 된다. 이때, 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300) (400)를 완전히 통과한 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c) 상부에 배치된 제2 정전척(도 4의 602 참조)은 언로딩부(도 1의 720 참조)에 의해 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)로부터 분리되며, 상기 분리된 제2 정전척(도 4의 602 참조)은 제2 순환부(도 1의 620 참조)를 통해 로딩부(도 1의 710 참조)로 원위치하게 된다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 정전척(도 4의 602 참조)이 분리된 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)은 화살표 D의 반대 방향으로 이동하여 로딩부(도 1의 710 참조) 쪽으로 원위치함으로써 다음번 증착을 준비하게 된다. 이때, 제1 정전척(도 4의 601 참조)에는 제1 함몰부(도 4의 601a 참조)가 형성되어 있기 때문에, 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)은 아무런 간섭도 받지 아니하고 화살표 D의 반대 방향으로 이동할 수 있는 것이다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 로딩부(도 1의 710 참조)로 원위치한 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)에, 기판(도 1의 500 참조)이 부착된 정전척(도 1의 600 참조)이 장착된 후, 제2 가이드 블록들(619a)(619b)(619c)이 제2 가이드 레일(617)을 따라 화살표 D 방향으로 이동하면서, 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300)(400)에서 방사되는 증착 물질이 기판(도 4의 500 참조)상에 연속적으로 증착되는 것이다.
마찬가지로, 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300)(400)를 완전히 통과하여 증착이 완료된 제1 가이드 블록들(615a)(615b)(615c)로부터 제2 정전척(도 4의 601 참조)이 분리된 후, 제1 가이드 블록들(615a)(615b)(615c)이 화살표 D의 반대 방향으로 이동하여 로딩부(도 1의 710 참조) 쪽으로 원위치함으로써 다음 증착을 위한 준비를 하게 된다. 이때, 제2 정전척(도 4의 602 참조)에는 제2 함몰부(도 4의 602a 참조)가 형성되어 있기 때문에, 제1 가이드 블록들(615a)(615b)(615c)은 아무런 간섭도 받지 아니하고 화살표 D의 반대 방향으로 이동할 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 두 쌍의 가이드 레일 및 상기 각각의 가이드 레일에 결합되는 복수 개의 가이드 블록들을 구비하여, 어느 하나의 가이드 레일을 따라 이송되는 기판에 증착이 수행되는 동안, 나머지 하나의 가이드 레일을 따라 가이드 블록이 로딩부로 원위치되도록 함으로써, 기판의 위치 정밀도를 향상시키는 동시에, 휴지 기간 없이 연속적으로 증착이 수행되는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 박막 증착 어셈블리(100)를 설명한다. 도 11은 도 1의 박막 증착 장치의 박막 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 12는 도 11의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 측단면도이고, 도 13은 도 11의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 평단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)는 증착원(110), 증착원 노즐부(120), 차단판 어셈블리(130) 및 패터닝 슬릿(151)을 포함한다.
여기서, 도 11 내지 도 13에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 11 내지 도 13의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 제1 챔버 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(151)을 통과하여 기판(500)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 차단판(131) 및 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하) 증착원 노즐(121)과 패터닝 슬릿(151) 사이의 공간을 고진공 상태로 유지할 수 있다. 이와 같이, 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 충분히 낮으면, 원하지 않는 방향으로 방사되는 증착 물질(115)은 모두 차단판 어셈블리(130) 면에 흡착되어서 고진공을 유지할 수 있기 때문에, 증착 물질 간의 충돌이 발생하지 않아서 증착 물질의 직진성을 확보할 수 있게 되는 것이다. 이때 차단판 어셈블리(130)는 고온의 증착원(110)을 향하고 있고, 증착원(110)과 가까운 곳은 최대 167° 가량 온도가 상승하기 때문에, 필요할 경우 부분 냉각 장치(미도시)가 더 구비될 수 있다.
이러한 제1 챔버 내에는 피 증착체인 기판(500)이 정전척(600)에 의해 이송된다. 상기 기판(500)은 평판 표시 장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 표시 장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(500)이 박막 증착 어셈블리(100)에 대하여 상대적으로 이동하는 데, 바람직하게는 박막 증착 어셈블리(100)에 대하여 기판(500)이 A방향으로 이동하도록 할 수 있다.
상세히, 기존 FMM 증착 방법에서는 마스크의 크기가 기판 크기와 동일하거나 이보다 커야 했다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 마스크도 대형화되어야 하며, 따라서 이러한 대형의 마스크의 제작이 용이하지 않고, 마스크를 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)는, 박막 증착 어셈블리(100)와 기판(500)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 박막 증착 어셈블리(100)와 마주보도록 배치된 기판(500)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(500)이 도 11의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(500)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(500)은 고정되어 있고 박막 증착 어셈블리(100) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 박막 증착 어셈블리(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 어셈블리(100)의 경우, 기판(500)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(150)의 X축 방향으로의 폭과 기판(500)의 X축 방향으로의 폭만 실질적으로 동일하게 형성되면, 패터닝 슬릿 시트(150)의 Y축 방향의 길이는 기판(500)의 길이보다 훨씬 작게 형성되어도 무방하게 된다. 물론, 패터닝 슬릿 시트(150)의 X축 방향으로의 폭이 기판(500)의 X축 방향으로의 폭보다 작게 형성되더라도, 기판(500)과 박막 증착 어셈블리(100)의 상대적 이동에 의한 스캐닝 방식에 의해 충분히 기판(500) 전체에 대하여 증착을 할 수 있게 된다.
이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(150)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(150)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(150)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
이와 같이, 박막 증착 어셈블리(100)와 기판(500)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 박막 증착 어셈블리(100)와 기판(500)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 제1 챔버 내에서 상기 기판(500)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다.
상기 증착원(110)은 그 내부에 증착 물질(115)이 채워지는 도가니(112)와, 이 도가니(112)를 둘러싸는 냉각 블록(111)이 구비된다. 냉각 블록(111)은 도가니(112)로부터의 열이 외부, 즉, 제1 챔버 내부로 발산되는 것을 최대한 억제하기 위한 것으로, 이 냉각 블록(111)에는 도가니(111)를 가열시키는 히터(미도시)가 포함되어 있다.
증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(500)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(120)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(120)에는, X축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(121)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 이와 같은 증착원 노즐부(120)의 증착원 노즐(121)들을 통과하여 피 증착체인 기판(500) 쪽으로 향하게 되는 것이다.
증착원 노즐부(120)의 일 측에는 차단판 어셈블리(130)가 구비된다. 상기 차단판 어셈블리(130)는 복수 개의 차단판(131)들과, 차단판(131)들 외측에 구비되는 차단판 프레임(132)을 포함한다. 상기 복수 개의 차단판(131)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 차단판(131)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 차단판(131)들은 도면에서 보았을 때 YZ평면을 따라 연장되어 있고, 바람직하게는 직사각형으로 구비될 수 있다. 이와 같이 배치된 복수 개의 차단판(131)들은 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)는 상기 차단판(131)들에 의하여, 도 13에서 볼 수 있듯이, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(121) 별로 증착 공간(S)이 분리된다.
여기서, 각각의 차단판(131)들은 서로 이웃하고 있는 증착원 노즐(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이는 다시 말하면, 서로 이웃하고 있는 차단판(131)들 사이에 하나의 증착원 노즐(121)이 배치되는 것이다. 바람직하게, 증착원 노즐(121)은 서로 이웃하고 있는 차단판(131) 사이의 정 중앙에 위치할 수 있다. 그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않으며, 서로 이웃하고 있는 차단판(131)들 사이에 복수의 증착원 노즐(121)이 배치하여도 무방하다. 다만, 이 경우에도 복수의 증착원 노즐(121)들이 서로 이웃하고 있는 차단판(131) 사이의 정 중앙에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 차단판(131)이 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획함으로써, 하나의 증착원 노즐(121)로부터 배출되는 증착 물질은 다른 증착원 노즐(121)로부터 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 패터닝 슬릿(151)을 통과하여 기판(500)에 증착되는 것이다. 즉, 상기 차단판(131)들은 각 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않고 직진성을 유지하도록 증착 물질의 Z축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
이와 같이, 차단판(131)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 따라서 박막 증착 어셈블리(100)와 기판(500)을 일정 정도 이격시키는 것이 가능해진다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 상기 복수 개의 차단판(131)들의 외측으로는 차단판 프레임(132)이 더 구비될 수 있다. 차단판 프레임(132)은, 복수 개의 차단판(131)들의 측면에 각각 구비되어, 복수 개의 차단판(131)들의 위치를 고정하는 동시에, 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 Y축 방향으로 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
상기 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)는 일정 정도 이격된 것이 바람직하다. 이에 따라, 증착원(110)으로부터 발산되는 열이 차단판 어셈블리(130)에 전도되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130) 사이에 적절한 단열 수단이 구비될 경우 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)가 결합하여 접촉할 수도 있을 것이다.
한편, 상기 차단판 어셈블리(130)는 박막 증착 어셈블리(100)로부터 착탈 가능하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)에서는 차단판 어셈블리(130)를 이용하여 증착 공간을 외부 공간과 분리하였기 때문에, 기판(500)에 증착되지 않은 증착 물질은 대부분 차단판 어셈블리(130) 내에 증착된다. 따라서, 차단판 어셈블리(130)를 박막 증착 어셈블리(100)로부터 착탈가능하도록 형성하여, 장시간 증착 후 차단판 어셈블리(130)에 증착 물질이 많이 쌓이게 되면, 차단판 어셈블리(130)를 박막 증착 어셈블리(100)로부터 분리하여 별도의 증착 물질 재활용 장치에 넣어서 증착 물질을 회수할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 증착 물질 재활용률을 높임으로써 증착 효율이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 증착원(110)과 기판(500) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(150) 및 프레임(155)이 더 구비된다. 상기 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(150)가 결합된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(151)들이 형성된다. 각 패터닝 슬릿(151)들은 Y축 방향을 따라 연장되어 있다. 증착원(110) 내에서 기화되어 증착원 노즐(121)을 통과한 증착 물질(115)은 패터닝 슬릿(151)들을 통과하여 피 증착체인 기판(500) 쪽으로 향하게 된다.
상기 패터닝 슬릿 시트(150)는 금속 박판으로 형성되고, 인장된 상태에서 프레임(155)에 고정된다. 상기 패터닝 슬릿(151)은 스트라이프 타입(stripe type)으로 패터닝 슬릿 시트(150)에 에칭을 통해 형성된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)는 증착원 노즐(121)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 총 개수가 더 많게 형성된다. 또한, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에 배치된 증착원 노즐(121)의 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 개수가 더 많게 형성된다. 상기 패터닝 슬릿(151)의 개수는 기판(500)에 형성될 증착 패턴의 개수에 대응되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)는 별도의 연결 부재(135)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 상세히, 고온 상태의 증착원(110)에 의해 차단판 어셈블리(130)의 온도는 최대 100℃ 이상 상승하기 때문에, 상승된 차단판 어셈블리(130)의 온도가 패터닝 슬릿 시트(150)로 전도되지 않도록 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)를 일정 정도 이격시키는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)는 기판(500)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 박막 증착 어셈블리(100)가 기판(500)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(150)는 기판(500)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)와 기판(500)을 이격시킬 경우 발생하는 음영(shadow) 문제를 해결하기 위하여, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이에 차단판(131)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 감소시킨 것이다.
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 의해 기판에 이미 형성되어 있던 패턴들이 긁히는 등 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 박막 증착 어셈블리(100)에서는 패터닝 슬릿 시트(150)가 피 증착체인 기판(500)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다. 이것은 차단판(131)을 구비하여, 기판(500)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 됨으로써 실현 가능해진다.
이와 같은 본 발명에 의해서 패터닝 슬릿 시트를 기판보다 작게 형성한 후, 이 패터닝 슬릿 시트가 기판에 대하여 상대 이동되도록 함으로써, 종래 FMM 방법과 같이 큰 마스크를 제작해야 할 필요가 없게 된 것이다. 또한, 기판과 패터닝 슬릿 시트 사이가 이격되어 있기 때문에, 상호 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 패터닝 슬릿 시트를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 14는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14에 도시된 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(100)는 증착원(110), 증착원 노즐부(120), 제1 차단판 어셈블리(130), 제2 차단판 어셈블리(140), 패터닝 슬릿 시트(150)를 포함한다.
여기서, 도 14에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 14의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(500)이 배치된다. 그리고, 챔버(미도시) 내에서 기판(500)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다.
증착원(110) 및 패터닝 슬릿 시트(150)의 상세한 구성은 전술한 도 11에 따른 실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다. 그리고 상기 제1차단판 어셈블리(130)는 도 11에 따른 실시예의 차단판 어셈블리와 동일하므로 역시 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 제1 차단판 어셈블리(130)의 일 측에 제2 차단판 어셈블리(140)가 구비된다. 상기 제2 차단판 어셈블리(140)는 복수 개의 제2 차단판(141)들과, 제2 차단판(141)들 외측에 구비되는 제2 차단판 프레임(142)을 포함한다.
상기 복수 개의 제2 차단판(141)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제2 차단판(141)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단판(141)은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 형성된다.
이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단판(131) 및 제2 차단판(141)들은 증착원 노즐부(120)과 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 제1 차단판(131) 및 제2 차단판(141)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(121) 별로 증착 공간이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 제2 차단판(141)들은 각각의 제1 차단판(131)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단판(141)들은 각각의 제1 차단판(131)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단판(131)과 제2 차단판(141)은 서로 동일한 평면상에 위치하게 되는 것이다. 도면에는, 제1 차단판(131)의 길이와 제2 차단판(141)의 X축 방향의 폭이 동일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 패터닝 슬릿(151)과의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단판(141)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단판(131)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같은 박막 증착 어셈블리(100)는 도 1에서 볼 수 있듯이 제1 챔버(731) 내에 복수개가 연속하여 배치될 수 있다. 이 경우, 각 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300)(400)는 서로 다른 증착 물질을 증착하도록 할 수 있으며, 이 때, 각 박막 증착 어셈블리(100)(200)(300)(400)의 패터닝 슬릿의 패턴이 서로 다른 패턴이 되도록 하여, 예컨대 적, 녹, 청색의 화소를 일괄 증착하는 등의 성막 공정을 진행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 16은 도 15의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 측면도이고, 도 17은 도 15의 박막 증착 어셈블리의 개략적인 평면도이다.
도 15, 도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 어셈블리(900)는 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 포함한다.
여기서, 도 15, 도 16 및 도 17에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 15 내지 도 17의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 제1 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
그리고, 제1 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(500)이 정전척(600)에 의해 이송된다. 상기 기판(500)은 평판 표시 장치용 기판이 될 수 있는데, 다수의 평판 표시 장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(500)이 박막 증착 어셈블리(900)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다. 상세히, 박막 증착 어셈블리(900)와 마주보도록 배치된 기판(500)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(500)이 도 14의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(500)이 제1 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(500)은 고정되어 있고 박막 증착 어셈블리(900) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 박막 증착 어셈블리(900)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(950)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 어셈블리(900)의 경우, 기판(500)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(950)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이는 기판(500)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(950)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(950)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(950)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(950)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
이와 같이, 박막 증착 어셈블리(900)와 기판(500)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 박막 증착 어셈블리(900)와 기판(500)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 챔버 내에서 상기 기판(500)과 대향하는 측에는, 증착 물질(915)이 수납 및 가열되는 증착원(910)이 배치된다. 상기 증착원(910) 내에 수납되어 있는 증착 물질(915)이 기화됨에 따라 기판(500)에 증착이 이루어진다.
상세히, 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 도가니(911)의 일 측, 상세하게는 증착원 노즐부(920) 측으로 증발시키기 위한 히터(912)를 포함한다.
증착원(910)의 일 측, 상세하게는 증착원(910)에서 기판(500)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(920)에는, Y축 방향 즉 기판(500)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(921)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(910) 내에서 기화된 증착 물질(915)은 이와 같은 증착원 노즐부(920)를 통과하여 피 증착체인 기판(500) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이와 같이, 증착원 노즐부(920) 상에 Y축 방향 즉 기판(500)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성할 경우, 패터닝 슬릿 시트(950)의 각각의 패터닝 슬릿(951)들을 통과하는 증착 물질에 의해 형성되는 패턴의 크기는 증착원 노즐(921) 하나의 크기에만 영향을 받으므로(즉, X축 방향으로는 증착원 노즐(921)이 하나만 존재하는 것에 다름 아니므로), 음영(shadow)이 발생하지 않게 된다. 또한, 다수 개의 증착원 노즐(921)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 증착원 노즐 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 증착원(910)과 기판(500) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(950) 및 프레임(955)이 더 구비된다. 프레임(955)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(950)가 결합된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(950)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(951)들이 형성된다. 증착원(910) 내에서 기화된 증착 물질(915)은 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 통과하여 피 증착체인 기판(500) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(950)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(921)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(951)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수 있다.
한편, 상술한 증착원(910) 및 이와 결합된 증착원 노즐부(920)과 패터닝 슬릿 시트(950)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 증착원(910) 및 이와 결합된 증착원 노즐부(920)와 패터닝 슬릿 시트(950)는 연결 부재(935)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 즉, 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)가 연결 부재(935)에 의해 연결되어 서로 일체로 형성될 수 있는 것이다. 여기서 연결 부재(935)들은 증착원 노즐(921)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다. 도면에는 연결 부재(935)가 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)의 좌우 방향으로만 형성되어 증착 물질의 X축 방향만을 가이드 하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결 부재(935)가 박스 형태의 밀폐형으로 형성되어 증착 물질의 X축 방향 및 Y축 방향 이동을 동시에 가이드 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 어셈블리(900)는 기판(500)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 박막 증착 어셈블리(900)가 기판(500)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(950)는 기판(500)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 박막 증착 어셈블리(900)에서는 패터닝 슬릿 시트(950)가 피 증착체인 기판(500)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.
여기서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에서는, 두 쌍의 가이드 레일 및 상기 각각의 가이드 레일에 결합되는 복수 개의 가이드 블록들을 구비하여, 어느 하나의 가이드 레일을 따라 이송되는 기판에 증착이 수행되는 동안, 나머지 하나의 가이드 레일을 따라 가이드 블록이 로딩부로 원위치되도록 함으로써, 기판의 위치 정밀도를 향상시키는 동시에, 휴지 기간 없이 연속적으로 증착이 수행될 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대하여는 제1 실시예에서 상세히 설명하였는바, 본 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 18은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 어셈블리를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 어셈블리는 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(500) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(950) 및 프레임(955)이 더 구비되고, 패터닝 슬릿 시트(950)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(951)들이 형성된다. 그리고, 증착원(910) 및 증착원 노즐부(920)와 패터닝 슬릿 시트(950)는 연결 부재(935)에 의해서 결합된다.
본 실시예에서는, 증착원 노즐부(920)에 형성된 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 소정 각도 틸트(tilt)되어 배치된다는 점에서 전술한 실시예와 구별된다. 상세히, 증착원 노즐(921)은 두 열의 증착원 노즐(921a)(921b)들로 이루어질 수 있으며, 상기 두 열의 증착원 노즐(921a)(921b)들은 서로 교번하여 배치된다. 이때, 증착원 노즐(921a)(921b)들은 XZ 평면상에서 소정 각도 기울어지도록 틸트(tilt)되어 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 증착원 노즐(921a)(921b)들이 소정 각도 틸트되어 배치되도록 한다. 여기서, 제1 열의 증착원 노즐(921a)들은 제2 열의 증착원 노즐(921b)들을 바라보도록 틸트되고, 제2 열의 증착원 노즐(921b)들은 제1 열의 증착원 노즐(921a)들을 바라보도록 틸트될 수 있다. 다시 말하면, 왼쪽 열에 배치된 증착원 노즐(921a)들은 패터닝 슬릿 시트(950)의 오른쪽 단부를 바라보도록 배치되고, 오른쪽 열에 배치된 증착원 노즐(921b)들은 패터닝 슬릿 시트(950)의 왼쪽 단부를 바라보도록 배치될 수 있는 것이다.
도 19는 본 발명에 따른 박막 증착 어셈블리에서 증착원 노즐을 틸트시키지 아니하였을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 20은 본 발명에 따른 박막 증착 어셈블리에서 증착원 노즐을 틸트시켰을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 19와 도 20을 비교하면, 증착원 노즐을 틸트시켰을 때 기판의 양단부에 성막되는 증착막의 두께가 상대적으로 증가하여 증착막의 균일도가 상승함을 알 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 기판의 중앙과 끝 부분에서의 성막 두께 차이가 감소하게 되어 전체적인 증착 물질의 두께가 균일하도록 증착량을 제어할 수 있으며, 나아가서는 재료 이용 효율이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 박막 증착 장치에서는, 두 쌍의 가이드 레일 및 상기 각각의 가이드 레일에 결합되는 복수 개의 가이드 블록들을 구비하여, 어느 하나의 가이드 레일을 따라 이송되는 기판에 증착이 수행되는 동안, 나머지 하나의 가이드 레일을 따라 가이드 블록이 로딩부로 원위치되도록 함으로써, 기판의 위치 정밀도를 향상시키는 동시에, 휴지 기간 없이 연속적으로 증착이 수행될 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대하여는 제1 실시예에서 상세히 설명하였는바, 본 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 21은 본 발명의 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 21을 참조하면, 상기 액티브 매트리스형의 유기 발광 표시 장치는 기판(30) 상에 형성된다. 상기 기판(30)은 투명한 소재, 예컨대 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다. 상기 기판(30)상에는 전체적으로 버퍼층과 같은 절연막(31)이 형성되어 있다.
상기 절연막(31) 상에는 도 21에서 볼 수 있는 바와 같은 TFT(40)와, 커패시터(50)와, 유기 발광 소자(60)가 형성된다.
상기 절연막(31)의 윗면에는 소정 패턴으로 배열된 반도체 활성층(41)이 형성되어 있다. 상기 반도체 활성층(41)은 게이트 절연막(32)에 의하여 매립되어 있다. 상기 활성층(41)은 p형 또는 n형의 반도체로 구비될 수 있다.
상기 게이트 절연막(32)의 윗면에는 상기 활성층(41)과 대응되는 곳에 TFT(40)의 게이트 전극(42)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 전극(42)을 덮도록 층간 절연막(33)이 형성된다. 상기 층간 절연막(33)이 형성된 다음에는 드라이 에칭등의 식각 공정에 의하여 상기 게이트 절연막(32)과 층간 절연막(33)을 식각하여 콘택 홀을 형성시켜서, 상기 활성층(41)의 일부를 드러나게 한다.
그 다음으로, 상기 층간 절연막(33) 상에 소스/드레인 전극(43)이 형성되는 데, 콘택 홀을 통해 노출된 활성층(41)에 접촉되도록 형성된다. 상기 소스/드레인 전극(43)을 덮도록 보호막(34)이 형성되고, 식각 공정을 통하여 상기 드레인 전극(43)의 일부가 드러나도록 한다. 상기 보호막(34) 위로는 보호막(34)의 평탄화를 위해 별도의 절연막을 더 형성할 수도 있다.
한편, 상기 유기 발광 소자(60)는 전류의 흐름에 따라 적,녹,청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하기 위한 것으로서, 상기 보호막(34)상에 제 1 전극(61)을 형성한다. 상기 제 1 전극(61)은 TFT(40)의 드레인 전극(43)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 제 1 전극(61)을 덮도록 화소정의막(35)이 형성된다. 이 화소정의막(35)에 소정의 개구(64)를 형성한 후, 이 개구(64)로 한정된 영역 내에 유기 발광막(63)을 형성한다. 유기 발광막(63) 위로는 제 2 전극(62)을 형성한다.
상기 화소정의막(35)은 각 화소를 구획하는 것으로, 유기물로 형성되어, 제 1 전극(61)이 형성되어 있는 기판의 표면, 특히, 보호층(34)의 표면을 평탄화한다.
상기 제 1 전극(61)과 제 2 전극(62)은 서로 절연되어 있으며, 유기 발광막(63)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 발광이 이뤄지도록 한다.
상기 유기 발광막(63)은 저분자 또는 고분자 유기물이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기물을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 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. 이들 저분자 유기물은 도 1 내지 도 3에서 볼 수 있는 증착 장치 및 증착 소스 유닛(10)을 이용하여 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.
먼저, 화소정의막(35)에 개구(64)를 형성한 후, 이 기판(30)을 도 1과 같이 챔버(20)내로 이송한다. 그리고, 제1증착 소스(11)와 제2증착 소스(12)에 목표 유기물을 수납한 후, 증착한다. 이 때, 호스트와 도펀트를 동시에 증착시킬 경우에는 제1증착 소스(11)와 제2증착 소스(12)에 각각 호스트 물질과 도펀트 물질을 수납하여 증착토록 한다.
이러한 유기 발광막을 형성한 후에는 제2전극(62)을 역시 동일한 증착 공정으로 형성할 수 있다.
한편, 상기 제 1 전극(61)은 애노우드 전극의 기능을 하고, 상기 제 2 전극(62)은 캐소오드 전극의 기능을 할 수 있는 데, 물론, 이들 제 1 전극(61)과 제 2 전극(62)의 극성은 반대로 되어도 무방하다. 그리고, 제 1 전극(61)은 각 화소의 영역에 대응되도록 패터닝될 수 있고, 제 2 전극(62)은 모든 화소를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 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 제1전극(61)은 스퍼터링 방법 등에 의해 성막된 후, 포토 리소그래피법 등에 의해 패터닝된다.
한편, 상기 제 2 전극(62)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 이 제 2 전극(62)이 캐소오드 전극으로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 유기 발광막(63)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. 이 때, 증착은 전술한 유기 발광막(63)의 경우와 마찬가지의 방법으로 행할 수 있다.
본 발명은 이 외에도, 유기 TFT의 유기막 또는 무기막 등의 증착에도 사용할 수 있으며, 기타, 다양한 소재의 성막 공정에 적용 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 박막 증착 어셈블리 110: 증착원
120: 증착원 노즐부 130: 차단판 어셈블리
131: 차단판 132: 차단판 프레임
150: 패터닝 슬릿 시트 155: 프레임
500: 기판 600: 정전척

Claims (35)

  1. 피증착용 기판을 정전척으로 고정시키는 로딩부;
    챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되고 상기 정전척에 고정된 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 어셈블리를 포함하는 증착부;
    상기 정전척으로부터 증착이 완료된 상기 기판을 분리시키는 언로딩부;
    상기 기판이 고정된 정전척을 상기 로딩부, 증착부 및 언로딩부로 순차 이동시키는 제1 순환부를 포함하고,
    상기 제1 순환부는 서로 나란하게 형성된 한 쌍의 제1 가이드 레일 및 한 쌍의 제2 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일에 결합하는 하나 이상의 제1 가이드 블록들과, 상기 제2 가이드 레일에 결합하는 하나 이상의 제2 가이드 블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 가이드 레일 및 상기 한 쌍의 제2 가이드 레일은 상기 챔버를 관통하도록 형성하되, 상기 한 쌍의 제1 가이드 레일이 상기 한 쌍의 제2 가이드 레일의 바깥쪽에 배치되도록 형성하며,
    상기 제1 가이드 블록들은 상기 제1 가이드 레일을 따라 직선 왕복 운동하고,
    상기 제2 가이드 블록들은 상기 제2 가이드 레일을 따라 직선 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판을 고정하고 있는 상기 정전척이 상기 제1 가이드 블록들 또는 제2 가이드 블록들 상에 배치되어, 상기 기판이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일을 따라 직선 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 가이드 블록들과 상기 제2 가이드 블록들은 상호 독립적으로 직선 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전척은, 상기 제1 가이드 블록 상에 배치되는 제1 정전척과, 상기 제2 가이드 블록 상에 배치되는 제2 정전척을 포함하는 박막 증착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 정전척에서 상기 제2 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제1 함몰부가 형성되고,
    상기 제2 정전척에서 상기 제1 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제2 함몰부가 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 정전척과 상기 제2 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성되고,
    상기 제2 정전척과 상기 제1 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드 레일 및 제2 가이드 레일은 LM 레일(linear motion rail)이고, 상기 제1 가이드 블록 및 제2 가이드 블록은 LM 블록(linear motion block)인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 구비된 박막 증착 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 각각 구비된 제1 챔버와 제2 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버가 서로 연계된 박막 증착 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 증착 어셈블리는,
    증착 물질을 방사하는 증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성된 증착원 노즐부;
    상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 배치되는 패터닝 슬릿 시트; 및
    상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리;를 포함하고,
    상기 박막 증착 어셈블리는 상기 기판과 이격되도록 배치되며,
    상기 박막 증착 어셈블리와 상기 기판은 서로 상대적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 박막 증착 어셈블리의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단판들은 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 차단판 어셈블리는, 복수 개의 제1 차단판들을 구비하는 제1 차단판 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단판들을 구비하는 제2 차단판 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 서로 대응되는 제1 차단판 및 제2 차단판은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 증착 어셈블리는,
    증착 물질을 방사하는 증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 및
    상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트를 포함하고,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착이 수행되고,
    상기 증착원, 상기 증착원 노즐부 및 상기 패터닝 슬릿 시트는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트는 연결 부재에 의해 결합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 기판상에 상기 증착 물질이 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수 개의 증착원 노즐들은 소정 각도 틸트 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들은 서로 마주보는 방향으로 틸트되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며,
    상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제1 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제2 측 단부를 바라보도록 배치되고,
    상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제2 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제1 측 단부를 바라보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  29. 피증착용 기판을 정전척으로 고정시키는 로딩부, 상기 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 어셈블리를 포함하는 증착부 및 상기 정전척으로부터 증착이 완료된 상기 기판을 분리시키는 언로딩부를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 로딩부에서 상기 기판을 상기 정전척으로 고정시키는 단계;
    제1 가이드 레일을 따라 이동하도록 형성된 제1 가이드 블록 또는 제2 가이드 레일을 따라 이동하도록 형성된 제2 가이드 블록 상에, 상기 기판이 고정된 상기 정전척을 배치하는 단계;
    상기 기판과 상기 박막 증착 어셈블리의 상대적 이동에 의해, 상기 박막 증착 어셈블리에서 방사된 증착 물질이 상기 기판에 증착되는 단계;
    상기 언로딩부에서 상기 정전척이 상기 제1 가이드 블록 또는 상기 제2 가이드 블록으로부터 분리되는 단계; 및
    상기 정전척이 분리된 상기 제1 가이드 블록 또는 상기 제2 가이드 블록이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일을 따라 상기 로딩부 쪽으로 이동하는 단계;를 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 정전척은, 상기 제1 가이드 블록 상에 배치되는 제1 정전척과, 상기 제2 가이드 블록 상에 배치되는 제2 정전척을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제1 정전척에서 상기 제2 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제1 함몰부가 형성되고,
    상기 제2 정전척에서 상기 제1 가이드 블록과 마주보는 영역에는 제2 함몰부가 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 제1 정전척과 상기 제2 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성되고,
    상기 제2 정전척과 상기 제1 가이드 블록은 서로 일정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 가이드 레일 및 제2 가이드 레일은 LM 레일(linear motion rail)이고, 상기 제1 가이드 블록 및 제2 가이드 블록은 LM 블록(linear motion block)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 구비되어 각 박막 증착 어셈블리들에 의해 상기 기판에 연속적으로 증착이 이뤄지는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  35. 제 29 항에 있어서,
    상기 챔버는, 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 각각 구비되고, 서로 연계된 제1 챔버와 제2 챔버를 포함하고, 상기 기판이 상기 제1 챔버 및 제2 챔버에 걸쳐 이동하며 연속적으로 증착이 이뤄지도록 된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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