KR20120044259A - 성막방법 및 성막장치 - Google Patents

Abstract

마스크 개구부를 변형시키지 않고, 기판과 마스크를 대략 수평상태로 해서 밀착시킬 수 있는 성막장치를 제공한다. 기판의 이면의, 마스크 프레임의 내측이며, 마스크의 개구 영역의 외측의 영역을, 기판의 대향하는 2변에 따른 선형으로, 가압체(30)에 의해 누른다.

Description

성막방법 및 성막장치{FILM FORMATION METHOD AND FILM FORMATION APPARATUS}

본 발명은, 기판 표면에 밀착하도록 배치한 마스크의 개구 패턴에 따라, 기판 위에 소정의 박막 패턴을 형성하기 위한 성막방법 및 성막장치에 관한 것이다.

종래, 유기 일렉트로루미네슨트(ＥＬ) 박막의 제조 공정에는, 막을 형성할 때 소정의 개구 패턴을 갖는 마스크를 유리 기판에 밀착하도록 배치하는 마스크 성막법이 많이 채용되고 있다. 이러한 마스크 성막법의 공지된 일례는, 이하의 마스크 증착법이다.

마스크 증착법이란, 기판 표면(피성막면)을 하측을 향해서 배치하고, 기판 표면과 대향되게 배치한 증착원으로부터 증발되는 증착 물질을 마스크를 거쳐서 기판 표면에 증착시켜서, 기판 표면에 소정의 유기ＥＬ박막을 형성시키는 방법이다. 이러한 유기ＥＬ박막을 컬러 표시 패널로서 적용할 경우, 표시 패널의 화소 피치의 크기와 같은 박막 패턴을 형성하기 위해서, 그 패턴에 대응한 개구부를 갖는 마스크를 사용한다. 표시 패널의 화소 피치는 수십μm이며, 적색, 녹색 및 청색의 3색의 화소가 규칙적으로 배치되어 있어서, 마스크의 개구부는 이것들에 대응하게 형성되어 있다. 예를 들면, 마스크 개구부의 형상에 관해서, 슬릿이 복수의 화소에 배열되어 있는 슬릿형 형상이나, 화소마다 닷(dot)형 개구가 설치되는 닷형 형상이, 사용된다.

최근에는, 유기ＥＬ패널의 고해상도화가 진행되고 있고, 화소 피치는 그에 따라 점점 미세화되고 있고, 이 때문에 마스크의 개구부가 미세화되는 것이 필요하다. 마스크의 두께가 비교적 두꺼운 경우(0.5mm 내지1.0mm), 마스크 개구부내의 증착 패턴 주변부는, 마스크로 가려져, 마스크 개구부내의 중앙부보다 그 구분에서 막두께가 얇아지게 된다. 이러한 막두께 분포(윤곽 흐려짐)에 의한 불균일성을 저감 또는 해소하기 위해서, 마스크는 가능한 한 얇은 쪽이 좋다. 예를 들면, 두께가 0.01mm 내지 0.4mm의 얇은 마스크가 사용된다. 한편, 유기ＥＬ박막이 형성되는 기판이 점점 더 커진다. 대형의 플랫 패널 디스플레이에 사용하기 위해서, 예를 들면, 370mm×470mm정도 또는 그 이상의 사이즈의 기판이 사용 가능해진다.

한편, 전술한 바와 같은 유기ＥＬ박막을 형성하는 상기 증착 방법에서는, 마스크와 기판이 휘고, 그 휨의 정도가 다르기 때문에, 마스크와 기판과의 사이에 간격이 생기기 쉽다. 특히, 대형 기판에서, 마스크와 기판 사이의 휨의 차이가 더 커지고, 마스크와 기판 사이에 생긴 간격은 수십μｍ이상이(화소 피치 또는 마스크 개구 폭에 가깝게) 된다. 이렇게 마스크와 상기 기판과의 사이에 간격이 생기면, 증착 물질이 이 간격에 들어가, 증착 패턴의 윤곽이 흐려져서, 증착 패턴이 불명료해진다. 따라서, 증착 정밀도가 저하되고, 또는 인접한 화소에 증착 물질이 들어가 불량이 생기는 문제가 있다.

이 때문에, 일본국 공개특허공보 특개평 11-158605호에 개시된 것처럼, 기판 표면에 자성재로 형성된 마스크를 부착하고, 기판 이면측에 설치한 자석 홀더에 의해 생긴 자기흡인력으로 마스크를 기판 표면에 수평상태에서 밀착시키도록 한 진공성막 장치가 알려져 있다.

그렇지만, 자석에 의한 자기흡인력만을 사용해서 기판과 마스크를 밀착시킬 경우에는 다음의 문제가 생긴다. 유기ＥＬ패널의 화소에 대응한 증착 패턴을 형성하는 마스크의 개구는, 자석을 근접시키면 형상이 변형하는 문제가 있어, 소정의 박막 패턴을 형성할 수 없다. 그 이유는, 자력에 의해 마스크를 흡인시킬 경우, 마스크가 자성재로 형성된 마스크로서 Ｆｅ, Ni 또는 Co 등의 강자성 금속을 함유할 필요가 있기 때문이다. 이러한 강자성금속은 자화되기 쉽고, 적용하는 자석의 자계에 대응하여, 미세한 마스크 패턴간에 힘(예를 들면, 척력)이 작용한다. 결과적으로, 마스크 개구가 국소적으로 넓어지거나 또는 좁아지는 변형이 생기게 된다. 또한, 이러한 마스크 개구의 변형은, 유기ＥＬ패널에 있어서, 화소결함, 라인 결함등의 표시가 비정상이 된다. 특히, 사이즈가 커짐에 따라 기판 자체의 무게가 보다 무거워지는 한편, 표시 패널의 고해상도화에 따라 박막화된 마스크를 사용할 경우, 기판 이면으로부터 얇은 마스크를 끌어올리고, 마스크에 의해 기판을 밀착 상태로 유지하기 위해서는 강력한 자석이 필요하게 된다. 따라서, 마스크 개구부의 변형 문제가 보다 생기기 쉬워진다.

이에 따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 마스크 개구부를 변형하지 않고, 기판과 마스크를 대략 수평상태로 해서 밀착시킬 수 있는 성막장치를 제공하고, 또 그 성막장치를 사용한 성막방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제1 국면에서는, 복수의 개구부를 내부에 구비한 마스크를, 적어도 일방향으로 장력을 건 상태에서 마스크 프레임에 고정하고, 상기 마스크를 상기 마스크의 윗쪽에 배치한 기판의 피성막면에 밀착시키는 방식으로, 상기 마스크를 거쳐서 상기 기판의 피성막면에 성막하는 성막방법을 제공하고, 상기 방법은, 적어도 상기 마스크 프레임의 내측 영역에서 상기 기판의 대향하는 적어도 2변에 따른 선형으로 상기 기판의 이면측으로부터 상기 기판을 가압하는 것을 포함한다.

본 발명의 제2 국면에서는, 장력을 건 상태에서 마스크를 고정하기 위한 마스크 프레임; 기판의 피성막면이 상기 마스크를 향하면서, 상기 마스크의 윗쪽에 기판을 유지하기 위한 기판 지지부재; 및 적어도 상기 마스크 프레임의 내측 영역에서 상기 기판의 대향하는 적어도 2변에 따른 선형으로 이면측으로부터 상기 기판을 가압하는 가압체를 구비한, 성막장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 마스크 개구부를 변형하지 않고, 마스크와 기판을 대략 수평상태에서 밀착시킬 수 있게 된다. 이 때문에, 소정의 마스크 개구 패턴에 따라, 박막 패턴을 형성하여도 된다. 또한, 마스크와 기판 사이의 간격을 통해 들어가는 증착 물질에 의해 생긴 윤곽 흐려짐 등이 없는 고품위 박막 패턴을 얻기도 한다.

본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 아래의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 성막장치의 일 실시예에 있어서, 기판, 마스크 및 가압체간의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 단면도다.
도 2는 본 발명에 따른 성막장치의 일 실시예에 있어서, 기판과 마스크를 밀착시킨 상태를 모식적으로 나타내는 단면도다.
도 3은 본 발명에 따른 성막장치의 일 실시예에 있어서, 기판 이면을 가압체가 누른 상태를 모식적으로 나타내는 단면도다.
도 4는 본 발명에 따른 성막장치의 다른 실시예에 있어서, 기판, 마스크 및 가압체간의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 단면도다.
도 5는 본 발명에 따른 성막장치의 일 실시예에 있어서, 기판, 마스크 및 가압체간의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 분해 사시도다.
도 6은 본 발명에 따른 성막장치의 일 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.
도 7은 본 발명에 따른 성막장치의 다른 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.
도 8은 본 발명에 따른 성막장치의 또 다른 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.
도 9는 본 발명에 따른 성막장치의 또 다른 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.
도 10은 본 발명에 따른 성막장치의 또 다른 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.
도 11은 본 발명에 따른 성막장치의 또 다른 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.
도 12는 본 발명에 따른 성막장치의 또 다른 실시예에 있어서의 가압체가 가압하는 위치를 모식적으로 나타내는 평면도다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 나타낸 실시예에 의거하여 설명한다. 도 1 내지 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 성막방법 및 성막장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 성막장치내에 있어서의 기판, 마스크 및 가압체간의 위치 관계를 나타낸다. 도 5는 도 1에 대응한 분해 사시도다. 본 실시예에서는, 유리 기판의 표면에 유기ＥＬ박막을 증착에 의해 형성하는 경우를 설명한다.

마스크(10) 및 마스크 프레임(11)을 유지하는 증착 장치내에 위치된 마스크 유지대(미도시됨)에는, 마스크 자세 제어장치(미도시됨)가 연결되어 있다. 그리고, 이 마스크 자세제어장치의 구동에 의해, 마스크 유지대에 의해 유지된 마스크의 Ｘ축과 Ｙ축의 이동과, Z축 주변의 그 마스크의 회전을 독립적으로 제어하여도 된다. 이때, 본 발명에서 사용된 것과 같은 마스크(10)는, 소정의 개구부를 복수 구비하고, 적어도 일방향으로 장력을 건 상태에서, 사각형의 견고한 마스크 프레임(11)에 고정된다. 마스크(10)에 걸리는 장력은, 적어도 기판(20)의 대향하는 2변에 따른 방향이며, 통상적으로, 적어도 마스크 개구부의 긴변 방향이다.

또한, 기판(20)을 지지하는 기판 지지부재(미도시됨)에는, 기판 자세 제어장치(미도시됨)가 연결된다. 이 기판 자세 제어장치의 구동에 의해, 기판 지지부재에 의해 지지된 기판(20)의 Ｘ축과 Ｙ축의 이동과, Z축 주변의 그 기판(20)의 회전을 독립적으로 제어하여도 된다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 상기 기판(20)측의 가압체(30)의 평면에는 복수의 구상체(31)가 돌출하도록 부착되어 있다. 상기 가압체(30)는, 기판(20) 및 마스크(10)를 서로 밀착시키는데 사용된다. 상기 구상체(31)는, 직접 접촉에 의해 상기 기판(20)에 필요한 외력을 인가하기 위한 부재다. 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 가압체(30)를 이동시켜서 구상체(31)가 기판(20)의 이면을 가압한 상태에서는, 상기 기판(20)을 가압하는 구상체(31)는, 파선(11a)으로 나타낸 마스크 프레임(11)의 내측 영역에 위치된다. 다시 말해, 도 1에 나타낸 마스크 프레임(11) 내측의 영역의 폭M과, 대향하는 2개의 변에 배치된 구상체(31)간의 거리T는, M>T의 관계에 있다.

도 5는, 본 실시예의 분해 사시도다. 기판(20)의 4변을 따라 선형으로 배치된 복수의 구상체(31)는, 마스크 프레임(11) 근방에 배치되어 있다. 이때, 마스크 프레임(11) 근방은, 마스크 프레임(11)으로부터 마스크(10)의 중앙을 향해서 마스크 프레임(11) 내측 영역의 폭(도면에서 M)의 1/4인 영역을 의미한다. 또한, 도면에서 Ｘ방향 및 Y방향에 있어서, 각각, 마스크 프레임(11) 내측 영역의 폭Ｍｘ, Ｍｙ, 대향하는 2개의 변을 따라 배치한 구상체(31)간의 거리Ｔｘ, Ｔｙ가, Ｍｘ>Ｔｘ, Ｍｙ>Ｔｙ의 관계로 되어 있다. 이때, 도 5에는, 편의상, 가압체(30)로부터 분리되는 상태로 구상체(31)가 도시되어 있다. 도 5에는 마스크(10)의 개구 영역(12)이 5×5=25 사각형 영역으로서 나타내어 있지만, 그 영역 각각에서, 다수의 미세한 개구부가 닷 또는 스트라이프 모양으로 형성되어 있다. 본 실시예에서, 각 개구 영역은 하나의 유기ＥＬ표시장치에 해당하고, 복수의 즉, 5×5=25개의 유기ＥＬ표시장치는 동시에 형성된다.

도 6은, 가압체(30)의 구상체(31)의 가압 위치를 나타내는 개략적인 평면도다. 도 6에서는, 도 1 내지 3에 도시된 같거나 동일한 부재를 나타내는데 같은 참조번호를 사용한다. 특히, 마스크 개구 패턴이 미세할 경우에는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 기판(20)에 대하여 구상체(31)를 접촉시키는 위치는, 마스크 개구부와 겹치지 않는 비개구 영역에 대응시키는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 가압에 의해 미세한 마스크 개구를 변형시키는 위험을 억제할 수 있다.

이때, 본 발명에 있어서, 가압체(30)가 기판(20)을 이면측으로부터 가압하는 위치는, 적어도 기판(20)의 대향하는 2변에 따른 선형이다. 여기에서 사용된 선은, 연속이어도 불연속이어도 된다. 가압체(30)의 가압 위치의 배치의 예를, 도 6 내지 도 12에 나타낸다. 도 7에서, 도 6과 비교하여, 구상체(31)의 배열 피치를 짧게 한 것이다. 도 8에서, 구상체(31)는, 기판(20)의 대향하는 2변만을 따라 배열된다. 도 9 및 도 10에서는, 기판(20)의 4변을 따라 선형으로 구상체(31)가 2회전 굽이져 있다. 한층 더, 도 11 및 도 12에서는, 기판(20)과 접촉하는 부재를, 기판(20)의 변 방향으로 연장되는 막대형 구조체(32)다. 이때, 예를 들면, 실제로 사용된 마스크의 크기, 개구 패턴 배치, 장력과, 기판(20)의 크기, 두께, 휨 등을 고려해서 밀착 하는 최적의 조합을 선정하여도 된다. 또한, 가압체(30)에 의해 기판(20)에 가해진 가압력은, 적절하게 조정되어도 된다.

이때, 가압체(30)에 배치된 구상체(31)는, 회전 가능한 것이 바람직하다. 그 이유는, 구상체(31)가 회전 가능한 경우, 기판(20)의 면내방향으로 구상체(31)와 기판(20)간의 마찰을 완화할 수 있어, 이전의 프로세스 단계에서 조정된 기판(20)과 마스크(10) 사이의 위치 정밀도에 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가압체(30)의 내부에 있어서, 구상체(31)에 의해 상기 기판(20)에 인가된 힘을 임의로 조정하도록 상기 구상체(31)와 탄성체를 조합하는 것이 바람직하다.

상기한 가압체(30)에서는, 기판(20)과 접촉하는 부재로서 구상체(31)를 예로 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 선택한 영역에 가압을 할 수 있는 기본적인 기능을 갖는 어떠한 구조체도 이용되어도 되고, 기판(20)을 손상시키지 않기 위해서, 그 구조체는 기판(20)과 접촉되는 만곡된 표면을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기에 있어서는, 기판(20)의 이면내에 있어서, 가압체(30)는, 기판(20)과 복수의 점에서 접촉하고 있는 경우를 예로 설명했지만, 고리형 구조체를 사용해서 기판(20)의 4변을 따라 선형으로 이 기판과 접촉시켜도 된다. 또한, 상기 기판(20)과 접촉하는 부재(예를 들면, 구상체(31))의 재질로서, 금속, 수지, 또는 유리등을 적당하게 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 보다 예시적인 실시예는, 상기 기판(20)의 이면에 가해진 가압력이, 마스크(10)의 최대 장력의 방향에 평행한 방향보다도, 수직한 방향으로 선형으로 커지는 구조다. 구체적으로는, 도 5 및 도 6을 참조하면, X방향으로 마스크(10)에 장력이 걸리는 경우, 또는, 마스크에 X방향으로 걸린 장력이 Y방향으로 걸린 장력보다 큰 경우를, 예로 설명한다. 이 경우에, X방향을 따라 선형으로 배치한 구상체(31)보다도, Y방향을 따라 선형으로 배치한 구상체(31)에 의해 큰 가압력을 가한다. 이에 따라 마스크(10) 전체를 보다 균일하게 기판(20)에 밀착시킬 수 있다. 한편, 이 경우, X방향을 따라 선형으로 기판(20)을 가압하는 구상체(31)와, Y방향을 따라 선형으로 기판(20)을 가압하는 구상체(31)를 따로따로 구성함으로써 독립적으로 그 가압력을 조정하여도 된다. 한편, 밀착에 필요한 Ｘ방향을 따라서의 가압력과 Y방향을 따라서의 가압력의 비율은, 마스크 면내의 기판에의 반력 및 반력 분포와의 밸런스에 따라 결정된다. 따라서, 그 비율은, Ｘ방향을 따라서의 마스크의 장력과 Y방향을 따라서의 마스크의 장력과의 비율, 마스크의 개구 패턴 배치 및 개구 패턴 사이즈에 의존한다. 예를 들면, 마스크의 장력비(Y/X)의 범위를 0.5 내지 0.9이라고 했을 경우에는, 가압체의 가압력의 비율(Y/X)의 범위를 1.1 내지 2.0으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이 경우, X방향을 따라 선형으로 기판(20)을 가압하는 구상체(31)와, Y방향을 따라 선형으로 기판(20)을 가압하는 구상체(31)를 따로따로 구성함으로써 그 가압력을 독립적으로 조정할 수도 있다. 이와는 달리, 각 방향으로 선형으로 배열된 복수의 구상체(31)를 따로따로 구성함으로써 그 가압력을 개별적으로 조정할 수도 있다. 이 경우, 마스크 및 기판의 휨 조건에 따라 조정도 할 수 있게 된다. 이것에 의해 과도한 힘으로 가압하지 않아서, 기판와 마스크에의 데미지를 회피하기도 한다.

다음에, 본 발명의 실시예에 따른 증착 방법에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 우선, 기판(20)의 표면에 유기ＥＬ박막을 증착하기 전의 프로세스 단계로서, 기판(20)의 표면에 대하여 마스크(10)를 정렬해서 밀착시킨다. 보다 구체적으로, 도 1에 나타낸 상태로부터, 이동 장치를 구동하고, 기판 지지부재에 의해 지지된 기판(20)을 하강시켜서 마스크(10)에 근접시킨다. 이때, 복수의 CCD카메라(미도시됨)를 사용하여 기판(20)과 마스크(10)에 형성된 각각의 얼라인먼트 마크를 화상 인식하고, 얼라인먼트 마크들의 위치가 일치하도록, 기판 지지부재에 연결된 기판 자세 제어장치를 구동한다. 이 기판 자세 제어장치의 구동에 의해, 기판(20)을 Ｘ축과 Ｙ 축의 방향으로 이동시키고, 또한, Z축을 중심으로 회전시켜서, 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남을 보정해서 소정의 정밀도를 얻는다. 이 상태에서는, 마스크(10) 및 기판(20)은, 각각의 자중에 의해 중앙부가 최저 레벨에 있으면서 휜다.

상기 얼라인먼트가 완료한 후에, 기판(20)을 한층 더 마스크(10)쪽으로 하강시켜, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 기판(20)의 표면을 마스크(10)에 접촉시킨다. 접촉 후, 복수의 CCD카메라로 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크간의 위치 어긋남을 계측하고, 그 정밀도가 소정의 범위내에 있는 것을 확인한다. 이 상태에서는, 가압체(30)는 기판(20) 이면측의 윗쪽에서 정지하고 있음에 따라서, 기판(20) 표면이 마스크(10)에 간격 없이 밀착하고 있는 영역이 한정되어 있다. 특히, 기판(20) 주변의 넓은 영역에서, 기판(20)과 마스크(10)와의 사이에는 10μm 내지 100μm의 큰 간격이 생긴다.

그 후에, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 가압체(30)를 하강시켜서 기판(20)의 이면에 접촉시킨다. 여기서, 가압체(30)로부터 기판(20)을 향해 돌출하는 구상체(31)는, 기판(20) 이면의 4변을 따라 기판(20)의 이면을 가압한다. 기판(20)을 가압하는 장소는, 마스크 프레임(11)의 내측 영역에 설정되어 있어서, 기판(20)뿐만 아니라 마스크(10)에도 아래쪽 힘이 작용한다. 그 때문에, 장력을 건 상태에서 마스크 프레임(11)에 고정되어 있는 마스크(10) 위에 기판(20)을 실은 상태에서, 기판(20)의 4변을 따라 설치된 구상체(31)에 의해 가해진 아래쪽의 힘이, 기판(20) 및 마스크(10)에는 반작용의 힘을 발생시킨다. 이 반작용의 힘은, 기판(20)의 가압 위치 근방으로부터 기판(20) 중앙까지의 범위에서 기판(20) 및 마스크(10)를 들어 올리는 힘으로서 작용한다. 이 반작용의 힘에 의해, 기판(20)과 마스크(10)의 중앙부근이 마찬가지로 들어 올려진다. 이에 따라, 기판(20)과 마스크(10)의 중앙부근의 휨이 저감 또는 해소되어, 기판(20)과 마스크(10) 모두를 대략 수평상태로 할 수도 있다. 보다 구체적으로, 기판(20)에 작용하는 마스크(10)의 반력에 대항하는 외력을 마스크 프레임(11)의 내측 영역에 있어서 기판(20)의 각 변을 따라 선형으로 인가하여서, 넓은 범위에서 기판(20)과 마스크(10)를 수평상태로 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 간격 없이, 또한 미세한 마스크 개구 패턴을 변형시키지 않고, 기판(20)과 마스크(10)를 넓은 범위에서 밀착시킬 수 있다. 또한, 사이즈가 큰 기판(20)을 사용한 경우에도, 상기의 방법에 의해 자중에 의한 중앙부의 휨을 억제해서 수평상태를 유지할 수 있으므로, 넓은 영역에 있어서 기판(20)과 마스크(10)를 간격 없이 밀착시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 지지체에 의해 피성막 기판(20)의 표면측으로부터 기판(20)을 지지하는 또 다른 구성을 예로 든다. 이 상태를 도 4에 모식적으로 나타낸다. 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 지지체(40)는, 가압체(30)에 설치된 구상체(31)가 기판(20)에 접촉하는 위치에 대해서, 기판(20)중앙에 보다 가깝게 배치된다. 이에 따라 가압체(30)로 기판(20) 이면에 힘을 가했을 때에, 지지체(40)를 받침점으로 하는 '지레의 원리'를 사용하여, 기판(20)의 자중에 의한 중앙부의 휨을 억제한다. 이에 따라 기판(20) 및 마스크(10)를 수평상태로 하는데 필요한 가압력을 저감할 수 있다.

상기한 지지체(40)에는, 마스크(10)와 접촉하는 부재로서 단면이 원형인 부재를 예로 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 선택한 영역을 지지할 수 있거나, 한층 더 들어올릴 수 있는 기본적인 기능을 갖는 어떠한 구조체도 사용하여도 되고, 상기 구조체는, 기판(20) 또는 마스크(10)를 손상시키지 않도록, 마스크(10)와 접촉하는 만곡된 표면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 지지체(40)가 접촉하는 위치에 있어서 마스크(10)의 손상을 방지하기 위해서, 그 위치에서 마스크(10)의 두께를 국소적으로 두껍게 해도 된다.

또한, 여기에서는, 지지체(40)는 마스크(10)와 접촉된다. 이와는 달리, 접촉부재를 기판(20)에 접촉시켜도 좋다. 이 경우에 사용된 마스크(10)에는, 지지체(40)가 기판(20)에 접촉하는 부분의 마스크(10)에는 개구를 형성해둔다. 또한, 상기 지지체(40)의 재질로서는, 금속, 수지, 또는 유리등을 적당하게 사용하여도 된다.

상기한 방법에 의해, 넓은 범위에서 기판(20)과 마스크(10)를 수평상태로 하고, 기판(20)과 마스크(10)를 간격 없이 밀착시킨다. 이 상태에서, 복수의 CCD카메라로 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크간의 위치 어긋남을 계측하고, 상기 위치 어긋남의 정밀도가 소정의 범위내인 것을 다시 확인한다. 한편, 도 2 또는 도 3을 참조하여 설명한 프로세스 단계에 있어서, 얼라인먼트 오차가 소정의 범위를 일탈했을 경우에는, 기판(20) 및 가압체(30)를 도 1의 초기 상태로 되돌리고, 재차 상술한 얼라인먼트 단계를 실행한다.

다음에, 가압체(30)가 기판(20)의 이면을 가압하여 상기 기판(20)의 피성막면에 마스크(10)를 밀착시킨 상태에서, 마스크(10)의 아래쪽에 설치된 증착원(미도시됨)을 사용하여 유기ＥＬ재료를 증발시켜, 소정의 개구 패턴이 내부에 형성된 마스크(10)를 거쳐 기판(20)의 표면에 증착시킨다. 한편, 컬러 표시용의 유기ＥＬ박막을 기판(20)의 표면에 형성하는 경우에는, 각각 적색용, 녹색용 및 청색용에 대한 마스크(10)를 사용하고, 마스크 마다 전술한 마스크의 얼라인먼트, 마스크와 기판(20)간의 밀착, 및 상술한 성막을 실시한다.

이렇게하여, 소정의 마스크 개구 패턴에 따라 박막 패턴을 형성하여도 된다. 또한, 마스크(10)와 기판(20)간의 간격을 거쳐서 들어가는 증착 물질에 의해 생긴 윤곽 흐려짐 등이 없는, 고품위 박막 패턴을 얻을 수도 있다.

(예시1)

도 5에 예시한 성막장치를 사용하여 유리 기판 위에 유기ＥＬ표시장치를 제조했다. 본 예시에 있어서는, 본 발명에 따른 유기ＥＬ박막을 형성하는 프로세스 단계에 관하여 설명한다. 한편, 하기 이외의 유기ＥＬ표시장치의 제조 프로세스 단계에 대해서는, 공지의 프로세스 단계들을 사용했다.

성막장치내에 배치된 증착원(미도시됨) 내에 유기ＥＬ재료를 로딩하고, 성막장치내에는 기판(20)을 피성막면이 아래쪽을 향하도록 설치했다. 성막장치내의 진공도는 2×10^-4Ｐａ로 했다. 기판(20)으로서, 무알칼리 유리 0.5mm 두께로 사이즈 400mm(X)×500mm(Y)인 유리 기판을 사용했다. 기판(20) 위에는, 배열된 복수의 박막트랜지스터(ＴＦＴ)와 전극배선이 형성되어 있다. 표시 영역에 배열된 각 화소의 크기는, 30μm(Y)×120μm(X)이고, 이것들 화소를 복수 구비한 유기ＥＬ표시장치의 각각의 표시 영역의 크기는 60mm(X)×70mm(Y)이었다. 도 5의 개구 영역(12)과 대응하게, 기판(20)내에는, 25개의 상기 표시장치를 5행×5열의 매트릭스 모양으로 배치했다.

마스크(10)는, 두께 40μm, 사이즈 460mm(X)×560mm(Y)이고, 장력을 건 상태에서 용접으로 마스크 프레임(11)에 고정되었다. 마스크 프레임(11)은, 두께가 20mm이고, 마스크 프레임(11) 내측 영역의 폭이 396mm(X)×496mm(Y)이었다. 마스크(10)의 개구부의 긴쪽 방향인 Ｘ방향의 장력은, Y방향에 대하여 1.5배 크도록 조정되었다. 마스크(10) 및 마스크 프레임(11)으로서 인바(Invar)재를 사용했다. 또한, 마스크(10)의 개구 영역(12)에는, X방향 크기가 60mm이고, Y방향 크기가 30μm인 개구부를 복수 설치했다.

가압체(30)는, 탄성체를 사용하는 구상의(ball-like) 회전체에 의해 가압력을 가하도록 구성되었다. 구상의 회전체로서는 ＳＵＳ304로 형성된 직경 10mm의 구상체(31)를 사용하고, 탄성체로서는 ＳＵＳ304로 형성된 용수철을 사용했다. 용수철의 세기는, 성막중에 구상체(31)가 기판(20)을 가압했을 때에 약 0.196N(20ｇｆ)의 가압력을 용수철이 가할 수도 있도록 선택되었다. 이러한 구상체(31)는, 마스크 프레임(11)의 내측 영역에서, 도 5에 나타나 있는 바와 같이 마스크 개구부의 피치와 같은 피치로 20군데에 배치했다. 한편, 구상체(31)간의 거리 Ｔｘ를 380mm로 하고, Ｔｙ를 480mm로 했다. 한편, 가압체(30)의 Ｘ방향과 Y방향의 가압력의 비율(Y/X)은 약 1.2이었다.

다음에, 유기ＥＬ재료를 형성하는 프로세스 단계에 관하여 설명한다. 우선, 이전의 프로세스 단계에 있어서, 기판(20)상의 화소영역에 대응한 위치에, 구동용 ＴＦＴ와 전기적으로 접속된 화소전극을 각각 형성했다. 또한, 화소전극이 형성된 층에 얼라인먼트 마크를 동시에 형성했다.

이어서, 성막장치에 있어서, 상기 마스크(10)는, 패널내의 소정의 화소들과 얼라인먼트가 행해진다. 그 후, 유기ＥＬ재료를 형성했다. 한편, 이하에서는, 유기ＥＬ재료를 형성하는 프로세스 단계에 관하여 설명하지만, 유기ＥＬ소자를 구성하는 그 밖의 재료의 막을 형성하는데 같은 방법을 사용하여도 된다.

우선, 도 1에 도시된 상태로부터, 이동 장치를 구동하여, 기판 지지부재에 의해 지지된 유리 기판을 하강시켜, 기판(20)과 마스크(10) 사이의 간격이 0.1mm이 될 때까지 마스크(10)에 근접시켰다. 이 상태에서는, 마스크(10)와 기판(20)은, 그들의 자중에 의한 중앙부가 최저 레벨로 되면서 휘어 있지만, 상기 마스크(10)와 기판(20)은 접촉되지 않고 있었다. 이어서, 복수의 CCD카메라(미도시됨)로 기판(20)과 마스크(10)에 각각 형성되어 있는 얼라인먼트 마크를 화상 인식하고, 그 얼라인먼트 마크들간의 상대적 위치 오차가 ±2μｍ이하가 되도록, 기판 지지부재에 연결된 기판 자세 제어장치를 구동했다.

상기 얼라인먼트가 완료한 후에, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 기판(20)을 한층 더 마스크(10)쪽으로 하강시키고, 기판(20) 표면을 마스크(10)에 접촉시켰다. 이 접촉 후, 복수의 CCD카메라로 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크간의 위치 어긋남을 계측하고, 그 정밀도가 소정의 범위내인 것을 확인했다. 이 상태에서는, 가압체(30)는 기판(20) 이면측의 윗쪽에서 정지되어 있다.

그 후에, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 가압체(30)를 하강시켜서 기판(20)의 이면에 접촉시켰다. 여기서, 가압체(30)로부터 기판(20)을 향해 돌출된 구상체(31)는, 기판(20) 이면의 4변을 따라 기판(20)의 이면을 가압했다. 이 결과, 기판(20) 및 마스크(10)에는 반작용의 힘이 생기고, 그 기판(20) 및 마스크(10)가 들어 올려짐에 따라서, 기판(20) 및 마스크(10)가 중앙부에서 주변에 걸쳐 넓은 범위에서 대략 수평한 상태가 되었다. 이 상태에서, 복수의 CCD카메라로 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크간의 위치 어긋남을 계측하고, 그 위치 어긋남의 정밀도가 소정의 범위내에 있는 것을 다시 확인했다.

가압체(30)를 기판(20)의 이면에 접촉시킨 상태에서, 기판(20)의 피성막면과 마스크 사이의 간격은 10μｍ이하로 했다. 이렇게하여, 기판(20)의 피성막면에 마스크(10)를 밀착시킨 상태에서, 마스크(10)의 아래쪽에 설치한 증착원으로부터 유기ＥＬ재료를 마스크(10)를 거쳐, 기판(20)의 표면에 증착했다. 증착 후, 기판(20) 위에 형성한 약 50ｎｍ 두께의 유기ＥＬ박막의 형상을 조사하였다. 상기 형성된 막의 폭은 거의 마스크 개구 폭과 같고, 윤곽 흐려짐은 관찰되지 않았다. 또한, 상기 유기ＥＬ재료가 인접하게 배치된 화소에 들어가지 않았다는 것을 확인했다.

이상의 성막 프로세스 단계에 의해 제조된 유기ＥＬ표시장치에 있어서는, 발광 불량에 의한 화소 결함 및 오동작은 관찰되지 않았다.

(예시2)

구상체(31)는 도 8에 나타나 있는 바와 같이 기판(20)의 긴변(Y방향)에 따른 위치에 배치되고, 구상체(31)가 기판(20)에 접촉했을 때에 가해진 가압력을 0.294N(30ｇｆ)으로 했다. 마스크(10)는, 두께 40μm, 사이즈 460mm(X)×560mm(Y)이고, 장력을 건 상태에서 Ｙ방향을 따라 용접으로 마스크 프레임(11)에 고정되었다. 그 마스크 프레임(11)은 두께가 20mm이고, 마스크 프레임(11) 내측 영역의 폭은 396mm(X)×496mm(Y)이었다. 이 때문에, 장력은, 마스크(10)의 개구부의 긴변 방향인 Ｘ방향에만 걸려 있었다. 한편, 마스크(10) 및 마스크 프레임(11)으로서 인바 재료를 사용했다. 또한, 마스크(10)의 각 개구 영역(12)에는, X방향의 크기가 60mm이고 Y방향의 크기가 30μm인 개구부를 복수 설치했다. 상기 이외는, 예시 1의 경우와 마찬가지로 증착 프로세스 단계를 행했다. 여기서, 가압체(30)가 기판(20)의 이면을 가압시킨 상태에서, 기판(20)의 피성막면과 마스크간의 간격은 10μｍ이하이었다.

증착 후, 기판(20) 위에 형성한 약 50ｎｍ 두께의 유기ＥＬ박막의 형상을 조사했다. 이 형성된 막의 폭은 거의 마스크 개구 폭과 거의 같고, 윤곽 흐려짐은 관찰되지 않았다. 또한, 상기 유기ＥＬ재료가 인접하게 배치된 화소에 들어가지 않았다는 것을 확인했다.

이상의 성막 프로세스 단계에 의해 제조된 유기ＥＬ표시장치에 있어서는, 발광 불량에 의한 화소 결함과 오동작은 관찰되지 않았다.

(예시3)

도 4에 나타낸 지지체(40)를 사용한 것 이외는 상기 예시 1의 경우와 마찬가지로 증착 프로세스 단계를 행했다. 지지체(40)의 지지 위치는 가압체(30)의 구상체(31) 내측에 설정되었고, 상기 지지체(40)는 구상체(31)에 대응하게 기판(20) 면내에 20군데에 배치되었다. 한편, 지지체(40)는, 25군데의 개구 영역(12)에 해당하는 증착 영역에서의 성막을 방해하지 않도록 마스크 프레임(11) 근방에 설치했다. 상기 지지체(40)가 상기 기판(20)과 접촉한 장소에서, ＳＵＳ304로 형성된 직경 10mm의 구상체(41)를 사용하였다. 탄성체로서는 ＳＵＳ304로 형성된 용수철을 사용했다. 용수철의 세기는, 그 용수철이 성막중에 상기 구상체(41)가 마스크(10)와 접촉했을 때에 약 0.196N(20ｇｆ)의 외력을 위쪽으로 가할 수도 있도록 선택되었다.

다음에, 유기ＥＬ재료를 형성하는 프로세스 단계에 관하여 설명한다.

예시 1의 경우와 마찬가지로, 마스크(10)와 기판(20)과의 얼라인먼트 마크간의 위치 어긋남을 계측해서, ±2μｍ이하가 되도록 조정하였다. 그 후, 기판(20)을 마스크(10)쪽으로 더욱 하강시켜서, 기판(20) 표면을 마스크(10)에 접촉시켰다. 접촉 후, 복수의 CCD카메라를 사용하여 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크간에서의 위치 어긋남을 계측해서, 그 정밀도가 ±2μm의 정밀도이하인 것을 확인했다. 이 상태에서는, 가압체(30)는 유리 기판(20) 이면측의 윗쪽에서 정지되어 있다. 또한, 지지체(40)는, 기판(20)의 피성막면 아래쪽에서 정지되어 있다.

그 후에, 지지체(40)를 상승시키고, 마스크(10)와 접촉시킨 상태에서 정지시켰다. 한층 더, 가압체(30)를 하강시켜서 기판(20)의 이면을 가압하여 도 4의 상태로 되었다. 여기서, 가압체(30)로부터 기판(20)쪽으로 돌출된 구상체(31)는, 기판(20) 이면의 4변을 따라 기판(20)의 이면을 가압했다. 또한, 지지체(40)는, 선단의 구상체(41)가 기판(20)의 4변을 따라 마스크(10) 및 기판(20)을 밀어 올린 상태에서 지지했다. 이 상태에서, 복수의 CCD카메라를 사용하여 기판(20)과 마스크(10)의 얼라인먼트 마크간의 위치 어긋남을 계측하고, 그 위치 어긋남의 정밀도가 소정의 범위내에 있는 것을 다시 확인했다.

상술한 것처럼, 본 예시에서는, 지지체(40)와 가압체(30)를 병용하는 것에 의해, 기판(20)의 자중에 의한 중앙부의 휨을 억제할 수 있었다. 이에 따라, 기판(20) 및 마스크(10)를 대략 수평상태로 할 수 있었다.

다음에, 가압체(30)를 기판(20)의 이면에 가압시켜, 지지체(40)가 마스크(10)를 지지함으로써, 기판(20)의 피성막면과 마스크 사이의 간격은 10μｍ이하이었다. 이렇게하여, 기판(20)의 표면에 마스크(10)를 밀착시킨 상태에서, 마스크(10)의 아래쪽에 설치한 증착원으로부터 유기ＥＬ재료를 마스크(10)를 거쳐, 기판(20)의 표면에 증착했다.

증착 후, 기판 위에 성막한 약 50ｎｍ 두께의 유기ＥＬ박막의 형상을 조사했다. 이 형성된 막의 폭은 거의 마스크 개구 폭과 거의 같고, 윤곽 흐려짐은 관찰되지 않았다. 또한, 유기ＥＬ재료가 인접하게 배치된 화소에 들어가지 않은 것을 확인했다.

이상의 성막 프로세스 단계에 의해 제조된 유기ＥＬ표시장치에 있어서는, 발광 불량에 의한 화소 결함과 오동작은 관찰되지 않았다.

(예시4)

도 12에 나타나 있는 바와 같은, 기판의 변 방향을 따라 길어진 구조체(32)를 갖는 가압체를 사용했다. 각 구조체(32)의 가압력은, 독립적으로 조정 가능하였다. 마스크(10)는 두께 40μm, 사이즈 460mm(X)×560(Y)ｍｍ이고, 장력이 걸린 상태에서 마스크 프레임(11)에 용접으로 고정되었다. 마스크 프레임(11)은, 두께가 20mm이고, 마스크 프레임(11) 내측 영역의 폭이 396mm(X)×496mm(Y)이었다. 장력은 마스크(10)의 개구부의 긴변 방향인 Ｘ방향이, Y방향에 대하여 1.5배 크도록 조정되었다. 마스크(10) 및 마스크 프레임(11)으로서는 인바 재료를 사용했다. 또한, 마스크(10)의 개구 영역(12)에는, X방향 크기가 60mm이고, Y방향 크기가 30μm인 개구부를 복수 설치했다. 마스크의 장력이 최대인 Ｘ방향에 수직한 Ｙ방향에 따른 구조체(32)의 가압력이, X방향에 따른 상기 구조체(32)의 가압력의 1.4배 크도록 조정되었다. 기타는 예시 1의 경우와 마찬가지로 증착 프로세스 단계를 실행했다. 여기서, 구조체(32)를 기판(20)의 이면에 가압시킨 상태에서, 기판(20)의 피성막면과 마스크 사이의 간격은 5μｍ이하이었다.

증착 후, 기판(20) 위에 형성한 약 50ｎｍ 두께의 유기ＥＬ박막의 형상을 조사하였다. 이 형성된 막의 폭은 거의 마스크 개구부의 폭과 같고, 윤곽 흐려짐은 관찰되지 않았다. 또한, 그 유기EL재료가 인접하게 배치된 화소에 들어가지 않았다는 것을 확인했다.

이상의 성막 프로세스 단계를 사용해서 제조한 유기ＥＬ표시장치에 있어서는, 발광 불량에 의한 화소 결함과, 오동작은 관찰되지 않았다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims (5)

1. 복수의 개구부를 내부에 구비한 마스크를, 적어도 일방향으로 장력을 건 상태에서 마스크 프레임에 고정하고, 상기 마스크를 상기 마스크의 윗쪽에 배치한 기판의 피성막면에 밀착시키는 방식으로, 상기 마스크를 거쳐서 상기 기판의 피성막면에 성막하는 성막방법으로서,
   상기 마스크와 상기 기판을 정렬하는 단계;
   상기 기판의 표면(front surface)을 상기 마스크에 접촉시키는 단계; 및
   적어도 상기 마스크 프레임 내측 영역에서 적어도 상기 기판의 대향하는 2변에 따른 선형으로 상기 기판의 이면측으로부터 상기 기판을 가압하는 단계를 포함하는, 성막방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판의 표면을 상기 마스크에 접촉시키는 단계 후와, 상기 기판의 이면측에서 상기 기판을 가압하는 단계 이전에,
   상기 기판의 이면측에서 상기 기판을 가압하는 위치에 대해 상기 기판의 중앙에 더 가까운 위치에서, 상기 피성막면측으로부터 상기 기판을 지지하는 단계를 더 포함하는, 성막방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크에, 상기 기판의 대향하는 2변에 따른 제1 방향의 장력이, 상기 대향하는 2변과 다른 대향하는 2변에 따른 제2 방향으로 걸린 장력보다 크게 걸리는 경우,
   상기 기판의 이면측으로부터 상기 기판을 가압하는 단계에 있어서,
   상기 기판의 이면측으로부터 상기 제2 방향을 따라 선형으로 가해진 가압력은, 상기 기판의 이면측으로부터 상기 제1 방향을 따라 선형으로 가해진 가압력보다 큰, 성막방법.
   
4. 장력을 건 상태에서 마스크를 고정하기 위한 마스크 프레임을 유지하는 마스크 유지대;
   기판의 피성막면이 상기 마스크를 향하면서, 상기 마스크의 윗쪽에 기판을 유지하기 위한 기판 지지부재; 및
   적어도 상기 마스크 프레임의 내측 영역에서 상기 기판의 대향하는 적어도 2변에 따른 선형으로 이면측으로부터 상기 기판을 가압하는 가압체를 구비한, 성막장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 기판의 피성막면측으로부터 상기 기판을 지지하는 지지체를 더 구비한, 성막장치.

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