KR20120012694A - Ｏｌｅｄ 제조용 박막 증착 시스템 - Google Patents

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Abstract

OLED 제조용 박막 증착 방법 및 그 시스템이 개시된다. 본 발명의 OLED 제조용 박막 증착 방법은, (a) 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태로 마스크를 챔버 내에 배치하는 단계; (b) 마스크에 대하여 기판을 얼라인하는 단계; 및 (c) 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 마스크와 기판이 접촉된 때 마스크를 통하여 기판 상에 증착 물질을 제공하여 박막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태의 마스크와 기판을 상호간 밀착 접촉시켜 증착 공정을 진행함으로써 증착 공정 중에 마스크와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 유기물이 증착되는 것을 종래 보다 감소시켜 우수한 패턴을 형성할 수 있다.

Description

ＯＬＥＤ 제조용 박막 증착 방법 및 그 시스템{THIN LAYERS DEPOSITION METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING OLED}
본 발명은, OLED 제조용 박막 증착 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태의 마스크와 기판을 상호간 밀착 접촉시켜 증착 공정을 진행함으로써 증착 공정 중에 마스크와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 유기물이 증착되는 것을 종래 보다 감소시켜 우수한 패턴을 형성할 수 있는 OLED 제조용 박막 증착 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 평판표시소자인 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.
OLED는 애노드와 캐소드 그리고, 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막들을 포함하고 있다. 여기서 유기막들은 최소한 발광층을 포함하며, 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
이러한 OLED는 유기막 특히, 발광층을 이루는 물질에 따라서 고분자 유기발광소자와 저분자 유기발광소자로 나누어질 수 있다. 풀 칼라(full color)를 구현하기 위해서는 발광층을 패터닝해야 하는데, 대형 OLED를 제작하는 방식으로는 FMM(Fine Metal Mask, 이하 마스크라 함)을 이용한 직접 패터닝 방식과 LITI(Laser Induced Thermal Imaging) 공법을 적용한 방식, 컬러 필터(color filter)를 이용하는 방식 등이 있다.
한편, OLED 공정에서 가장 중요한 이슈(Issue) 사항은 파티클 이슈(Particle Issue)이다. 전술한 바와 같이, OLED는 증착 공정 중에 유기물을 증착하며 이렇게 증착된 유기물에 의해 발광되는 원리로 디스플레이를 구현하기 때문에 유기물 증착 공정 중에 파티클이 발생하게 되면 완제품에 결함의 요소가 되어 큰 문제가 된다.
이러한 문제를 고려하여 즉 파티클 이슈(Particle Issue)를 최소화하기 위하여 컨베이어 이송시스템 혹은 자기부상 시스템에 의해 수직으로 마스크(mask)를 이송하여 수직으로 세워진 마스크에 기판을 부착시켜서 증착 공정을 적용하는 것을 고려하고 있다.
그러나 이 경우 수직으로 세워진 마스크와 기판 사이에 미세한 갭(gap)이 발생될 수 있고, 증착 공정 중에 마스크와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 사이로 유기물이 증착되는 현상이 발생되어 원하는 패턴을 형성시키기 어려운 문제가 발생되므로 이에 대한 대책이 요구된다.
참고로, 마스크와 기판 간에 미세한 갭이 발생되는 원인을 분석해보면, 마스크가 수직으로 세워졌을 때 액자 구조로 되어 있는 마스크의 내부 따진 부분에서 시간이 지남에 따라 볼록하게 배가 부르는 현상이 나타나는데 이러한 현상에 의한 변형으로 마스크와 기판 간에 미세한 갭이 발생하게 되는 것으로 알려지고 있으며, 실제 측정 결과 에지(edge) 부위와 배부른 부위와의 평판도 차이는 약 300μm가 발생되는 것으로 관찰된 바 있다.
본 발명의 목적은, 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태의 마스크와 기판을 상호간 밀착 접촉시켜 증착 공정을 진행함으로써 증착 공정 중에 마스크와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 유기물이 증착되는 것을 종래 보다 감소시켜 우수한 패턴을 형성할 수 있는 OLED 제조용 박막 증착 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태로 마스크를 챔버 내에 배치하는 단계; (b) 상기 마스크에 대하여 기판을 얼라인하는 단계; 및 (c) 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 상기 마스크와 상기 기판이 접촉된 때 상기 마스크를 통하여 상기 기판 상에 증착 물질을 제공하여 박막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 (a) 단계는 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 상기 마스크를 상기 챔버 내로 이송하여 배치하는 단계일 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 마스크를 수직의 기립 상태로 상기 챔버 내로 이송하는 단계; 및 상기 챔버 내에서 상기 마스크 또는 상기 기판을 중력방향에 대해 일정각도 기울여서 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 중력방향에 대해 일정각도 기울임 각을 갖는 기판 파지부가 상기 기판을 장착한 제1 캐리어로부터 상기 기판을 파지하는 단계; 및 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 기판 파지 얼라인 유닛이 수직의 기립 상태의 기판을 장착한 제2 캐리어로부터 상기 기판을 파지하는 단계; 및 상기 기판 파지 얼라인 유닛이 상기 기판을 상기 마스크로 이송하면서 중력방향에 대해 일정각도 기울이고 상기 마스크에 대하여 기판을 얼라인하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 증착 공정이 진행되는 챔버; 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 마스크를 지지하는 마스크 지지유닛; 상기 마스크에 대향되며, 상기 챔버 내부로 공급된 기판을 파지한 후 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인하는 기판 파지 얼라인 유닛; 및 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 상기 마스크와 상기 기판이 접촉된 때 상기 마스크를 통하여 상기 기판 상에 증착 물질을 제공하여 박막을 형성시키는 소스(source)를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 기판 파지 얼라인 유닛은 중력방향에 대해 일정각도 기울임 각을 가지고 배치되며, 상기 기판을 제1 캐리어로부터 상기 기판을 파지한 후 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인할 수 있다.
상기 기판 파지 얼라인 유닛은 수직의 기립 상태의 기판을 장착한 제2 캐리어로부터 상기 기판을 파지한 후 상기 기판을 상기 마스크로 이송하면서 중력방향에 대해 일정각도 기울인 다음 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인할 수 있다.
상기 기판을 장착한 제1 캐리어를 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 상기 챔버 내로 이송시키는 이송 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 이송 장치는, 상기 기판이 안착된 상기 제1 캐리어의 상단부를 가이드하는 상부 롤러 가이드; 상기 상부 롤러 가이드와 함께 상기 기판을 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 이송시키는 하부 이송 롤러; 및 상기 기판의 기울인 상태를 지지하는 기울임 가이드 롤러를 포함할 수 있다.
상기 기울임 가이드 롤러는 상기 하부 이송 롤러에 인접하게 배치되는 하부 기울임 가이드 롤러일 수 있다.
상기 이송 장치는, 상기 하부 이송 롤러에 결합되어 상기 하부 이송 롤러의 각도를 조절하는 하부 각도 조절 플레이트와, 상기 상부 롤러 가이드에 결합되어 상기 상부 롤러 가이드의 각도를 조절하는 상부 각도 조절 플레이트 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 이송 장치는, 동력을 제공하는 구동모터; 및 상기 구동모터에 의해 구동되며, 상기 하부 이송 롤러와 연결되는 베벨 기어를 더 포함할 수 있다.
상기 이송 장치는, 마그네트 가이드; 상기 마그네트 가이드와 함께 기판 또는 상기 기판이 안착된 캐리어(carrier)를 자기 부상시키는 자기 부상모듈; 및 상기 기판 또는 상기 캐리어를 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 자기 부상시키도록 자기 부상모듈을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태의 마스크와 기판을 상호간 밀착 접촉시켜 증착 공정을 진행함으로써 증착 공정 중에 마스크와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 유기물이 증착되는 것을 종래 보다 감소시켜 우수한 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 OLED 제조용 박막 증착 시스템에 적용되는 챔버의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 증착 과정을 단계적으로 도시한 도 1의 개략적인 측면 구조도이다.
도 4는 이송 장치의 개략적인 측면 구조도이다.
도 5는 OLED 제조용 박막 증착 방법의 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 OLED 제조용 박막 증착 시스템에 적용되는 이송 장치의 개략적인 측면 구조도이다.
도 7은 기울어짐에 따른 변위 계산을 위한 모식도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 OLED 제조용 박막 증착 시스템에 적용되는 챔버의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 증착 과정을 단계적으로 도시한 도 1의 개략적인 측면 구조도이며, 도 4는 이송 장치의 개략적인 측면 구조도이고, 도 5는 OLED 제조용 박막 증착 방법의 플로차트이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 OLED 제조용 박막 증착 시스템은, 종래와는 달리 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 마스크(120, Fine Metal Mask, FMM)와 기판을 챔버(100) 내로 이송하여 해당 위치에 배치시킨 다음, 마스크(120)와 기판이 상호 접면되어 상호 정밀한 평탄도를 유지하도록 한 후에, 소스(150, source)가 마스크(120)를 통해 기판 상으로 증착 물질을 제공함으로써 증착 공정이 진행될 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 각도는 70도 내지 89도일 수 있는데, 70도보다 작으면 이송에 어려움이 있고, 89도보다 크면 파티클이 낙하되는 효과와 증착 공정 중에 미세한 갭(gap) 사이로 유기물이 증착되는 것을 감소시키기 어려울 수 있다. 그리고 정밀한 평탄도라 함은 마스크(120)와 기판이 상호 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 접촉하는 것을 말하며, 기판은 전술한 바와 같이, 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)일 수 있다.
중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 각도는 대략 80도 내지 90도 미만 정도를 말하나 이의 수치에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다. 그리고 정밀한 평탄도라 함은 마스크(120)와 기판이 상호 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 접촉하는 것을 말하며, 기판은 전술한 바와 같이, 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)일 수 있다.
이러한 OLED 제조용 박막 증착 시스템은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 증착 공정이 진행되는 챔버(100)와, 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 마스크(120)를 지지하는 마스크 지지유닛(121)과, 마스크(120)를 마스크 지지유닛(121) 측으로 접근시키는 마스크 구동부(미도시)와, 마스크(120)에 대향되며 챔버(100) 내부로 공급된 기판을 파지한 후 마스크(120)에 대하여 기판을 얼라인하는 기판 파지 얼라인 유닛(130)과, 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 마스크(120)와 기판이 접촉된 때 마스크(120)를 통하여 기판 상에 증착 물질을 제공하여 박막을 형성시키는 소스(150, source)를 포함한다.
챔버(100)는, 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 장소를 이룬다. 통상적으로 프로세스 챔버(process chamber)라 불리기도 한다.
이러한 챔버(100)의 내부는 기판에 대한 증착 공정이 신뢰성 있게 진행될 수 있도록 진공 분위기를 형성한다. 따라서 도시하지는 않았지만 챔버(100)의 일측에는 챔버(100) 내의 공기를 흡입하여 챔버(100) 내를 진공 유지시키기 위한 진공 펌프가 연결될 수 있다.
챔버(100)의 일측에는 기판의 출입 통로를 이루는 게이트 밸브(101)가 결합된다. 게이트 밸브(101)가 열리거나 닫히면서 챔버(100)의 내부 및 외부로 기판이 출입될 수 있다.
다음으로, 마스크(120)는, 기판의 표면에 미리 결정된 패턴(pattern)으로 증착을 진행하기 위하여 기판의 표면에 접촉 지지된다. 자세히 도시하지는 않았지만 마스크(120)에는 소스(150)로부터의 증착 물질이 통과되는 다수의 통공(미도시)이 마련된다.
본 실시예의 경우, 마스크(120) 역시 기판과 나란하게, 즉 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 이송된 후 챔버(100) 내의 해당 위치, 즉 마스크 지지유닛(121)에 지지된다. 이처럼 마스크(120)가 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 이송된 후 마스크 지지유닛(121)에 지지되는 구조를 가질 경우, 마스크(120)의 사이즈가 커지더라도 마스크(120)의 사이즈 대비 처짐을 종래 보다 현저히 감소시킬 수 있고 챔버(100)의 공간도 종래보다 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판과 마스크(120)의 얼라인이 정밀하게 이루어질 수 있어 특히, 대형 OLED 양산 제조에 적합하게 적용될 수 있다.
도시하지는 않았지만 마스크 구동부는 마스크(120)를 마스크 지지유닛(121) 측으로 접근시키는 역할을 한다. 이러한 마스크 구동부는 실린더(cylinder)나 리니어 모터(linear motor), 혹은 모터(motor)와 볼스크루(ball screw)의 조합, 혹은 로봇(robot) 등으로 적용될 수도 있고, 후술할 이송 장치(160)의 구조가 그대로 전용될 수도 있다.
그리고 도면에 극히 개략적은 도시한 마스크 지지유닛(121)은 실린더(cylinder)나 액추에이터(actuator) 등으로 적용될 수 있으며 마스크(120)의 최종 이동 위치에 배치되어 위치 이동이 완료된 마스크(120)가 임의로 자리 이탈되거나 위치 변경되지 않도록 마스크(120)를 지지, 혹은 척킹하는 역할을 한다. 한편, 본 실시예의 경우, 도 2 및 도 3처럼 기판이 마스크(120) 쪽으로 이동되어 마스크(120)와 접면되고 있으나 일정 거리 정도는 마스크(120)가 기판 쪽으로 이동할 수도 있을 것이다.
다음으로, 기판 파지 얼라인 유닛(130)은, 마스크(120)를 중심으로 소스(150)에 대향되게 배치되며, 마스크(120)와 나란하게 배치되는 기판 즉 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 기판을 파지한 상태에서 마스크(120)에 대하여 기판을 얼라인시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 적용되는 기판 파지 얼라인 유닛(130)은 수직되게 세워진 상태를 유지하고 있지 않고 도 2 및 도 3처럼 중력방향에 대해 일정각도 기울임 각을 가지고 배치되며, 기판을 장착한 제1 캐리어(141, 도 4 참조)로부터 기판을 파지한 후에 마스크(120)에 대하여 기판을 얼라인한다.
이러한 기판 파지 얼라인 유닛(130)은, 유닛 본체(131)와, 유닛 본체(131)에 상대 이동 가능하게 결합되고 마스크(120)를 향한 일측에서 기판이 지지되는 기판 지지용 플레이트(132)와, 기판 지지용 플레이트(132)에 접촉되는 기판을 해당 위치에서 파지하는 기판 파지부(133)와, 유닛 본체(131)와 연결되어 마스크(120)에 대한 기판의 얼라인 작업을 진행하는 기판 얼라이너(134)를 포함한다.
유닛 본체(131)는, 기판 지지용 플레이트(132)를 마스크(120) 쪽으로 이동시키거나 반대의 원위치로 복귀시키기 위한 부품들이 설치된 곳으로서 일 영역은 챔버(100)의 내부에, 그리고 나머지 영역은 챔버(100)의 외부에 배치될 수 있다.
기판 지지용 플레이트(132)는, 표면에서 기판이 지지되는 장소이다. 앞서 기술한 바와 같이, 기판은 별도의 제1 캐리어(141)를 통해 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 챔버(100) 내로 이송시키는 이송 장치(160, 도 4 참조)에 의해 이송될 수 있으며, 이송된 후에는 기판 지지용 플레이트(132)의 표면에 배치된다. 전술한 바와 같이, 기판은 마스크(120)와 마찬가지로 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 공급된 후에 기판 지지용 플레이트(132)의 표면에 지지되기 때문에 기판 지지용 플레이트(132)의 표면 역시 마스크(120)와 나란한 상태를 유지한다.
본 실시예에서 기판 지지용 플레이트(132)는 쿨링 플레이트(132, cooling plate)로 적용될 수 있다. 쿨링 플레이트(132)로 적용될 수 있는 기판 지지용 플레이트(132)는 기판의 표면에서 실제 증착 공정이 이루어지기 전에 기판의 온도를 하강시킴으로써 증착 효율을 향상시킬 수 있도록 한다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 기판 지지용 플레이트(132)가 쿨링 플레이트(132)로 마련되는 대신에 기판 지지용 플레이트(132) 내에 냉각수나 혹은 냉각공기 주입 라인을 배치하는 것도 충분히 가능하다. 그리고 기판 지지용 플레이트(132)가 반드시 쿨링 플레이트(132)일 필요도 없다.
기판 지지용 플레이트(132)의 내부에는 금속 재질의 마스크(120)가 기판에 밀착되면서 면접촉될 수 있도록 기판을 사이에 두고 마스크(120)를 유닛 본체(131) 쪽으로 끌어당기는 자력을 발생시키는 마그네트 어레이(135)가 더 마련된다. 즉 마그네트 어레이(134)는 마스크(120)와 기판이 접촉할 때 자장 형성을 통해 금속 재질인 마스크(120)가 기판에 보다 확실히 밀착하도록 하여 마스크(120)와 기판 사이의 들뜸 현상 등으로 인해 증착 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다. 마그네트 어레이(134)는 수의 단위 마그네트(미도시)의 배열 구조에 의해 마련될 수 있으나 반드시 그러할 필요는 없다.
기판 파지부(133)는, 기판 지지용 플레이트(132)의 표면에 배치된 기판을 해당 위치에서 파지하는 수단이다. 특히, 본 실시예의 경우, 기판은 기울여져 공급되고, 또한 기판은 대형 기판이기 때문에 기판이 흔들림 없이 파지되어야 한다. 본 실시예에서는 기판을 탄성적으로 지지할 수 있는 구조를 개략적으로 도시하고 있으나 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 즉 기판 파지부(133)의 형태는 정전척이나 흡착척으로 대체될 수도 있다.
이러한 기판 파지부(133)를 마련함에 있어 도 2 및 도 3처럼 기판은 마스크(120)와 실질적으로 면접촉 지지되어야 하기 때문에, 기판 파지부(133)가 이를 방해해서는 곤란하다. 따라서 기판 파지부(133)의 선단부가 기판의 표면보다 마스크(120) 쪽으로 더 돌출되는 형태로 마련되는 것은 바람직하지 않다.
기판 얼라이너(134)는, 유닛 본체(131)와 연결되어 마스크(120)에 대한 기판의 얼라인 작업을 진행한다. 도 1에는 상대적으로 자세하게, 그리고 도 2 및 도 3에는 개략적인 박스(box) 구조로 도시되어 있는데, 이러한 기판 얼라이너(134)는 유닛 본체(131)를, 혹은 유닛 본체(131)와 연결되어 실질적으로 기판이 접촉지지되는 기판 지지용 플레이트(132)를 X축, Y축, θ축 중에서 선택된 적어도 어느 한 방향으로 이동시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 UVW 구동력 제공부(미도시)를 포함할 수 있다. 실제, 유닛 본체(131)를, 혹은 유닛 본체(131)와 연결되어 실질적으로 기판이 접촉지지되는 기판 지지용 플레이트(132)를 X축, Y축, θ축 중에서 선택된 적어도 어느 한 방향으로 이동시키기 위한 구조는, 실린더나 모터, 기어의 조합에 의해 다양하게 구현할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이처럼 기판 얼라이너(134)를 통해 마스크(120)에 대한 기판의 얼라인 작업을 진행되기 때문에, 기판 얼라이너(134)는 마스크(120)에 형성되는 얼라인 마크(align mark)를 촬영하는 비젼부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 비젼부에 의해 촬영된 영상 정보는 도시 않은 제어부로 전송되고, 제어부는 기판 얼라이너(134)에 마련되는 UVW 구동력 제공부의 제어를 통해 유닛 본체(131)를, 혹은 유닛 본체(131)와 연결되어 실질적으로 기판이 접촉지지되는 기판 지지용 플레이트(132)를 X축, Y축, θ축 중에서 선택된 적어도 어느 한 방향으로 이동시킴으로써 마스크(120)에 대한 기판의 얼라인 작업이 진행될 수 있도록 한다.
소스(150)는 마스크(120)의 일측에 배치되어 증착에 요구되는 소정의 증착 물질을 마스크(120)를 통해 기판으로 제공한다. 소스(150)는 고정된 위치에서 기판을 향해 증착 물질을 제공할 수도 있다. 하지만, 본 실시예처럼 마스크(120)와 기판이 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태인 경우에는 고정형 소스를 사용하기 곤란할 수도 있다. 예컨대, 고정형 소스를 사용하게 되면, 기판의 전체 표면에 대한 소스(150)와의 상대적인 변위가 달라지기 때문에 균일한 증착막을 얻기 어려울 수 있는데, 이러한 경우에는 별도의 소스 얼라인 유닛(미도시)을 마련하여 이에 소스(150)를 연결시켜 소스(150)를 기판의 전체 표면으로 이동시키되 기판의 전체 표면에 대하여 소스(150)와의 상대적인 변위가 실질적으로 동일해질 수 있도록 소스(150)를 얼라인 이동시키면 된다.
한편, 본 실시예의 OLED 제조용 박막 증착 시스템에는 기판을 장착한 제1 캐리어(141)를 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 챔버(100) 내로 이송시키는 이송 장치(160)를 포함하고 있는데, 이러한 이송 장치(160)에 대해 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
이송 장치(160)는, 기판이 안착된 제1 캐리어(141)의 상단부를 가이드하는 상부 롤러 가이드(161)와, 상부 롤러 가이드(161)와 함께 기판을 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 이송시키는 하부 이송 롤러(162)와, 기판의 기울인 상태를 지지하는 기울임 가이드 롤러(163)를 구비한다.
이때, 기울임 가이드 롤러(163)는 하부 이송 롤러(162)에 인접하게 배치되는 하부 기울임 가이드 롤러(163)로 마련된다.
실제, 기판은 하부 이송 롤러(162)에 의해 이송되며, 상부 롤러 가이드(161)와 기울임 가이드 롤러(163)는 기판의 이송을 가이드하는 역할을 한다. 하부 이송 롤러(162)에 의해 기판이 이송되기 위해, 이송 장치(160)는, 동력을 제공하는 구동모터(166)와, 구동모터(166)에 의해 구동되며, 하부 이송 롤러(162)와 연결되는 베벨 기어(167)를 구비한다. 구동모터(166) 역시 일정각도 기울여진 상태로 조립될 수 있다. 한편, 이송 장치(160)는 증착면이 하향되는 방향을 향하도록 기판을 기울이는데, 이는 발생될 수 있는 파티클들이 중력 방향인 하부 방향으로 떨어질 수 있도록 하기 위함이다.
본 실시예의 이송 장치(160)에는 하부 이송 롤러(162)에 결합되어 하부 이송 롤러(162)의 각도를 조절하는 하부 각도 조절 플레이트(164)와, 상부 롤러 가이드(161)에 결합되어 상부 롤러 가이드(161)의 각도를 조절하는 상부 각도 조절 플레이트(165)가 더 마련된다.
하부 각도 조절 플레이트(164)와 상부 각도 조절 플레이트(165)가 마련됨으로써 하부 이송 롤러(162)와 상부 롤러 가이드(161)의 각도를 조절할 수 있고, 이로써 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 기판을 이송시킬 수 있게 된다.
이러한 구성을 갖는 OLED 제조용 박막 증착 시스템의 작용에 대해 도 5를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
우선, 마스크(120)가 마스크 구동부(미도시)에 의해 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 챔버(100) 내로 이송되어 마스크 지지유닛(121)에 지지되면서 배치된다(S11).
다음, 도 4처럼 이송 장치(160)에 의해 기판이 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 챔버(100) 내로 이송된다. 즉 구동모터(166)가 동작되어 베벨 기어(167)의 작용에 의해 하부 이송 롤러(162)가 회전됨으로써 기판은 하부 이송 롤러(162)를 따라 이송하게 되며, 이때 상부 롤러 가이드(161)와 기울임 가이드 롤러(163)는 기판의 이송을 가이드한다.
이송 장치(160)에 의해 기판이 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 챔버(100) 내로 이송되어 기판 지지용 플레이트(132)의 표면에 배치되면 기판 파지부(133)가 기판 지지용 플레이트(132)의 표면으로 기판을 파지한다(S12). 그러면 마스크(120)와 기판은 상호 나란한 상태를 유지한다.
다음, 도 2처럼 기판과 마스크(120)가 제위치에 배치되면, 기판 얼라이너(134)에 마련된 비젼부(미도시)가 마스크(120)에 형성되는 얼라인 마크(align mark)를 촬영한다. 그러면 제어부가 이 정보를 토대로 유닛 본체(131)를, 혹은 유닛 본체(131)와 연결되어 실질적으로 기판이 접촉지지되는 기판 지지용 플레이트(132)를 X축, Y축, θ축 중에서 선택된 적어도 어느 한 방향으로 이동시킴으로써 마스크(120)에 대한 기판의 얼라인 작업을 진행한다(S13).
얼라인 작업이 완료되면, 유닛 본체(131)가 기판 지지용 플레이트(132)를 도 3처럼 이동시켜 마스크(120)와 기판이 상호간 면접촉될 수 있도록 한다. 이때, 마그네트 어레이(134)는 마스크(120)와 기판이 얼라인 완료되어 접촉된 때 자장 형성을 통해 금속 재질인 마스크(120)가 기판에 보다 확실히 밀착하도록 하여 마스크(120)와 기판 사이의 들뜸 현상 등으로 인해 증착 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
증착을 위한 모든 준비가 완료되면, 즉 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 기립 배치된 마스크(120)와 기판 간의 정밀한 평탄도를 맞추고 나면, 소스(150)를 통해 증착 물질이 제공되어 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 기립 배치된 마스크(120)를 통해 역시 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 기립 배치된 기판의 표면으로 증착되면서 박막이 형성된다(S14).
이처럼 본 실시예의 경우, 마스크(120)와 기판이 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 기립 배치된 다음에 밀착 접촉된 후 증착 공정을 진행하고 있기 때문에, 마스크(120)와 기판을 수직되게 세워서 증착 공정을 진행하던 종래기술과 달리 마스크(120)와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 사이로 유기물이 증착되는 현상이 현격하게 줄어든다. 따라서 우수한 증착 품질, 즉 우수한 패턴을 형성하기에 충분하다.
한편, 위의 실시예와는 달리, 기판 파지 얼라인 유닛(130)은 수직의 기립 상태의 기판을 장착한 제2 캐리어(미도시)로부터 기판을 파지한 후 기판을 마스크(120)로 이송하면서 중력방향에 대해 일정각도 기울인 다음 마스크(120)에 대하여 기판을 얼라인할 수도 있다. 다시 말해, 이송 장치(160)로 하여금 수직되게 세워진 기판을 일정 거리 이송시킨 다음(1차)에 챔버(100) 내의 해당 위치에서 기판 파지 얼라인 유닛(130)이 수직되게 세워진 기판을 전해 받아 기판을 중력방향에 대해 일정각도 기울인 후(2차), 마스크(120)에 대해 기판을 얼라인할 수도 있으며, 이러한 구조가 적용되더라도 본 발명의 효과를 제공하기에는 아무런 무리가 없다.
종합해보면, 마스크(120)와 기판 모두, 혹은 마스크(120)와 기판 중 어느 하나는 애초에 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태로 증착 위치로 배치될 수도 있고, 아니면 증착 위치에 도달되기 전까지는 수직되게 세워진 상태로 이송되고 증착 위치 영역에서 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태로 바뀐 후에 증착 공정을 진행할 수도 있는 것이며, 어떠한 경우일지라도 본 발명의 효과를 제공하는 데에는 아무런 문제가 없는 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태의 마스크(120)와 기판을 상호간 밀착 접촉시켜 증착 공정을 진행함으로써 증착 공정 중에 마스크(120)와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 유기물이 증착되는 것을 종래 보다 감소시켜 우수한 패턴을 형성할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 OLED 제조용 박막 증착 시스템에 적용되는 이송 장치의 개략적인 측면 구조도이고, 도 7은 기울어짐에 따른 변위 계산을 위한 모식도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 OLED 제조용 박막 증착 시스템에 적용되는 이송 장치(260)는, 마그네트 가이드(261)와, 마그네트 가이드(261)와 함께 기판을 수직 상태로 안착시키는 캐리어(142, carrier)를 자기 부상시키는 자기 부상모듈(262)과, 캐리어(142)를 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 자기 부상시키도록 부상모듈(262)을 제어하는 제어부(미도시)를 구비한다.
이때, 마그네트 가이드(261)는 그 각도 조절이 가능하되 제어부에 의해 제어될 수 있다. 부연하면, 기울어진 각도에 따른 변위의 값(B)은 도 6을 포함한 아래의 [수식 1]에 의해 계산될 수 있는데, 계산된 데이터를 기반으로 제어부에서 자기 부상모듈(262)의 변위를 변경함으로써 자기부상의 각도 조절이 가능해진다. 이때, 마그네트 가이드(261)는 제어부에 의해서 자기 부상모듈(262)의 변위 변경에 따른 각도 조절이 가능해진다.
[수식 1]
Figure pat00001
도 6과 같은 이송 장치(260)가 적용되어 하나의 OLED 제조용 박막 증착 시스템을 구성하더라도 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태의 마스크(120)와 기판을 상호간 밀착 접촉시켜 증착 공정을 진행함으로써 증착 공정 중에 마스크(120)와 기판 사이의 미세한 갭(gap)으로 유기물이 증착되는 것을 종래 보다 감소시켜 우수한 패턴을 형성할 수 있게 된다.
100 : 챔버 120 : 마스크
130 : 기판 파지 얼라인 유닛 131 : 유닛 본체
132 : 기판 지지용 플레이트 133 : 기판 파지부
134 : 기판 얼라이너 135 : 마그네트 어레이
141 : 제1 캐리어 150 : 소스
160 : 이송 장치 161 : 상부 롤러 가이드
162 : 하부 이송 롤러 163 : 기울임 가이드 롤러
164 : 하부 각도 조절 플레이트 165 : 상부 각도 조절 플레이트
166 : 구동모터 167 : 베벨 기어

Claims (15)

  1. (a) 중력방향에 대해 일정각도 기울어진 기립 상태로 마스크를 챔버 내에 배치하는 단계;
    (b) 상기 마스크에 대하여 기판을 얼라인하는 단계; 및
    (c) 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 상기 마스크와 상기 기판이 접촉된 때 상기 마스크를 통하여 상기 기판 상에 증착 물질을 제공하여 박막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 상기 마스크를 상기 챔버 내로 이송하여 배치하는 단계인 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 마스크를 수직의 기립 상태로 상기 챔버 내로 이송하는 단계; 및
    상기 챔버 내에서 상기 마스크 또는 상기 기판을 중력방향에 대해 일정각도 기울여서 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    중력방향에 대해 일정각도 기울임 각을 갖는 기판 파지부가 상기 기판을 장착한 제1 캐리어로부터 상기 기판을 파지하는 단계; 및
    상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    기판 파지 얼라인 유닛이 수직의 기립 상태의 기판을 장착한 제2 캐리어로부터 상기 기판을 파지하는 단계; 및
    상기 기판 파지 얼라인 유닛이 상기 기판을 상기 마스크로 이송하면서 중력방향에 대해 일정각도 기울이고 상기 마스크에 대하여 기판을 얼라인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 방법.
  6. 증착 공정이 진행되는 챔버;
    중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 마스크를 지지하는 마스크 지지유닛;
    상기 마스크에 대향되며, 상기 챔버 내부로 공급된 기판을 파지한 후 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인하는 기판 파지 얼라인 유닛; 및
    중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태의 상기 마스크와 상기 기판이 접촉된 때 상기 마스크를 통하여 상기 기판 상에 증착 물질을 제공하여 박막을 형성시키는 소스(source)를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판 파지 얼라인 유닛은 중력방향에 대해 일정각도 기울임 각을 가지고 배치되며, 상기 기판을 제1 캐리어로부터 상기 기판을 파지한 후 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기판 파지 얼라인 유닛은 수직의 기립 상태의 기판을 장착한 제2 캐리어로부터 상기 기판을 파지한 후 상기 기판을 상기 마스크로 이송하면서 중력방향에 대해 일정각도 기울인 다음 상기 마스크에 대하여 상기 기판을 얼라인하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기판을 장착한 제1 캐리어를 중력방향에 대해 일정각도 기울인 상태로 상기 챔버 내로 이송시키는 이송 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이송 장치는,
    상기 기판이 안착된 상기 제1 캐리어의 상단부를 가이드하는 상부 롤러 가이드;
    상기 상부 롤러 가이드와 함께 상기 기판을 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 이송시키는 하부 이송 롤러; 및
    상기 기판의 기울인 상태를 지지하는 기울임 가이드 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기울임 가이드 롤러는 상기 하부 이송 롤러에 인접하게 배치되는 하부 기울임 가이드 롤러인 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이송 장치는, 상기 하부 이송 롤러에 결합되어 상기 하부 이송 롤러의 각도를 조절하는 하부 각도 조절 플레이트와, 상기 상부 롤러 가이드에 결합되어 상기 상부 롤러 가이드의 각도를 조절하는 상부 각도 조절 플레이트 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이송 장치는,
    동력을 제공하는 구동모터; 및
    상기 구동모터에 의해 구동되며, 상기 하부 이송 롤러와 연결되는 베벨 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 이송 장치는,
    마그네트 가이드;
    상기 마그네트 가이드와 함께 기판 또는 상기 기판이 안착된 캐리어(carrier)를 자기 부상시키는 자기 부상모듈; 및
    상기 기판 또는 상기 캐리어를 중력방향에 대해 일정각도 기울인 기립 상태로 자기 부상시키도록 자기 부상모듈을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 일정각도는 70도 내지 89도인 것을 특징으로 하는 OLED 제조용 박막 증착 시스템.
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