KR20130039013A - 마스크 프레임 조립체 - Google Patents

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    • C23C16/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks

Abstract

본 발명은 증착용 마스크의 들뜸 현상을 방지할 수 있는 마스크 프레임 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체는 개구부를 가지는 마스크 프레임과;상기 마스크 프레임 상에 고정되며, 기판 상에 증착될 박막과 동일 형태의 투과부와, 상기 투과부들 사이에 요철 형태의 표면을 가지는 차단부를 가지는 증착용 마스크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크 프레임 조립체{MASK FRAME ASSEMBLY}
본 발명은 증착용 마스크의 들뜸 현상을 방지할 수 있는 마스크 프레임 조립체에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 대두되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 유기 전계 발광 장치(Electro-Luminescence : EL) 등이 있다.
특히, 유기 전계 발광 장치는 자발광소자로서 다른 평판 표시 장치에 비해 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 이러한 종래 유기 전계 발광 장치에 포함된 다수의 박막 패턴들은 마스크 프레임 조립체를 통해 기판 상에 형성된다.
마스크 프레임 조립체는 다수의 박막 패턴들 각각과 대응하는 투과부와, 투과부들 사이에 형성되는 차단부를 가지는 증착용 마스크와, 증착용 마스크를 고정시키는 마스크 프레임을 구비한다.
증착용 마스크는 증착 공정시 발생되는 플라즈마에 의해 손상되고, 증착 공정시 발생되는 고온에 의해 강도가 약해져 변형되는 문제점이 있다. 특히, 증착용 마스크의 변형된 차단부는 수평을 유지하지 못하고 들뜸 현상이 발생된다. 이에 따라, 증착 공정시 증착용 마스크와 기판 사이의 얼라인 정확도가 저하되므로 차단부와 대응하는 기판 상에 박막이 증착되는 증착 불량이 발생되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 증착용 마스크의 들뜸 현상을 방지할 수 있는 마스크 프레임 조립체를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체는 개구부를 가지는 마스크 프레임과; 상기 마스크 프레임 상에 고정되며, 기판 상에 증착될 박막과 동일 형태의 투과부와, 상기 투과부들 사이에 요철 형태의 표면을 가지는 차단부를 가지는 증착용 마스크를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 차단부는 상기 기판의 패드부 영역과 대응되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 차단부는 상기 증착용 마스크의 길이 방향을 따라 홈부와 돌출부가 교번적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 돌출부의 제1 실시 예는 높이가 균일한 것을 특징으로 한다.
상기 돌출부의 제2 실시 예는 상기 증착용 마스크의 중앙부에서 상기 마스크 프레임으로 갈수록 높이가 높아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌출부의 상부면과 상기 돌출부의 측면은 둔각을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체는 증착용 마스크의 차단부가 요철 형태로 형성되므로 증착공정시 발생되는 플라즈마 및 열에 의한 차단부의 들뜸 현상을 방지할 수 있디. 이에 따라, 증착 공정시 증착용 마스크와 기판 사이의 얼라인 정확도가 향상되므로 차단부와 대응하는 기판 상에 박막이 증착되는 증착 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체는 차단부의 돌출부의 경사면을 정방향으로 테이퍼지게 형성함으로써 증착균일도를 향상시킬 수 있으며 쉐도잉(shadowing) 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 증착용 마스크의 제1 실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 증착용 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 증착용 마스크의 제2 실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 증착용 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 증착용 마스크의 제3 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 8은 도 2에 도시된 마스크 프레임 조립체를 포함하는 증착 장치의 제1 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 2에 도시된 마스크 프레임 조립체를 포함하는 증착 장치의 제2 실시 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마스크 프레임 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 마스크 프레임 조립체(100)는 마스크 프레임(120)과, 마스크 프레임(120)에 고정되는 증착용 마스크(110)를 구비한다.
마스크 프레임(120)은 프레임 개구부(122)와, 그 프레임 개구부(122)를 마련하는 지지대(124)를 구비한다.
프레임 개구부(122)는 적어도 하나의 단위 표시 패널, 즉 적어도 하나의 유기 전계 발광 패널을 형성할 수 있는 크기의 기판(132)과 대응하는 면적을 가지도록 형성된다. 이러한 프레임 개구부(122)를 통해 증착 공정시 증착 물질이 통과된다.
지지대(124)는 증착용 마스크(110)를 고정 및 지지할 수 있도록 상측 지지대, 하측 지지대, 좌측 지지대 및 우측 지지대를 가지는 사각 테두리 형태로 형성된다.
증착용 마스크(110)는 용접부(116)와, 투과부(114)와, 차단부(112)를 구비한다.
용접부(116)는 증착용 마스크(110)의 길이 방향으로 증착용마스크(110)에 인장력이 가해진 상태에서 레이저를 이용한 용접공정에 의해 마스크 프레임(120)에 용접된다.
투과부(114)는 기판(132) 상에 증착될 박막 패턴(134)과 동일 형태로 형성된다. 예를 들어, 투과부(114)는 기판(132) 상에 패드부를 노출시키는 절연막과 동일 형태로 형성된다.
차단부(112)는 투과부들(114) 사이에 형성되며, 기판(132) 상의 패드부와 대응하는 영역에 형성된다. 이 차단부(112)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 증착용 마스크(110)의 길이 방향을 따라 교번적으로 배열되는 돌출부(112)와 홈부(112b)를 가지는 요철 형태로 형성된다.
돌출부(112a)는 상부면에서 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지도록 측면이 경사지게 형성된다. 이 때, 돌출부(112a)의 상부면과 측면은 둔각을 이루도록 형성된다. 이에 따라, 본 발명은 돌출부(112a)의 상부면과 측면이 직각 또는 예각을 이루는 경우보다 돌출부(112a)의 모서리에서 플라즈마가 집중되는 것을 방지할 수 있어 마스크(110)의 손상을 방지할 수 있다.
홈부(112b)는 증착 공정시 발생되는 플라즈마 및 열 등에 의해 차단부(112)가 팽창하게 되는 경우, 차단부(112)의 팽창을 허용할 수 있는 공간을 마련한다. 즉, 종래 평면 형태의 차단부는 플라즈마 및 열 등에 의해 팽창하게 되면, 차단부의 길이가 길어져 차단부의 중앙부가 볼록해지는 들뜸 현상이 발생되는 반면에, 본 발명의 차단부(112)는 홈부(112b)에 의해 마련된 공간으로 팽창하게 되므로 차단부(112)의 중앙부가 볼록해지는 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
또한, 요철 형태의 차단부(112)는 홈부(112b) 및 돌출부(112a)에서 수직 응력이 작용하게 되어 차단부(112)의 들뜬 부분을 눌러주므로 차단부(112)의 들뜸 불량을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 증착용 마스크(110)의 배면은 마스크 프레임(110)과 서셉터(susceptor; 도시하지 않음)와 밀착된다. 이에 따라, 마스크 프레임(120) 및 서셉터에 의해 증착용 마스크(110)에 가해지는 힘이 위에서 아래로 작용하므로 증착용 마스크(110)의 들뜸 불량을 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체(100)는 증착용 마스크(110)의 차단부(112)가 요철 형태로 형성되므로 증착공정시 발생되는 플라즈마 및 열에 의한 차단부(112)의 들뜸 현상을 방지할 수 있디. 이에 따라, 증착 공정시 증착용 마스크(110)와 기판(132) 사이의 얼라인 정확도가 향상되므로 차단부(112)와 대응하는 기판(132) 상에 박막이 증착되는 증착 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체(100)는 차단부(112)의 돌출부(112a)의 경사면을 정방향으로 테이퍼지게 형성함으로써 증착균일도를 향상시킬 수 있으며 쉐도잉(shadowing) 현상을 방지할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 증착용 마스크의 다른 실시 예를 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 증착용 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 증착용 마스크(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 증착용 마스크(110)와 대비하여 돌출부(112a)의 높이를 위치에 따라 다르게 형성하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
증착용 마스크(110)의 차단부(112)는 투과부들(114) 사이에 형성되며, 기판(132) 상의 패드부와 대응하는 영역에 형성된다. 이 차단부(112)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 증착용 마스크(110)의 길이 방향을 따라 교번적으로 배열되는 돌출부(112)와 홈부(112b)를 가지는 요철 형태로 형성된다.
돌출부(112a)는 상부면에서 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지도록 측면이 경사지게 형성된다. 이 때, 돌출부(112a)의 상부면과 측면은 둔각을 이루도록 형성된다. 이에 따라, 본 발명은 돌출부(112a)의 상부면과 측면이 직각 또는 예각을 이루는 경우보다 돌출부(112a)의 모서리에서 플라즈마가 집중되는 것을 방지할 수 있어 마스크(110)의 손상을 방지할 수 있다.
이러한 돌출부(112a)의 높이는 위치에 따라 다르게 형성된다. 즉, 돌출부(112a)는 증착용 마스크의 중앙부에서 마스크 프레임으로 갈수록 높이가 높아지게 형성된다. 구체적으로, 용접부(116)를 기준으로 오목한 휨 정도가 심하게 발생되는 차단부(112)의 중앙부에서 용접부(116)를 기준으로 볼록한 휨 정도가 약하게 발생되는 차단부(112)의 외곽부로 갈수록 돌출부(112a)의 높이는 높아지게 형성된다. 이와 같이, 돌출부(112a)의 높이를 위치에 따라 다르게 형성함으로써 차단부(112)는 휨 현상없이 수평을 균일하게 유지하게 된다.
여기서, 차단부(112)의 외곽부에 위치하는 돌출부(112a)는 최대 0.1mm~0.2mm높이로 형성된다. 또한, 높이가 서로 다른 돌출부들(112a)의 높이차는 약 0.01~0.05mm이다.
홈부(112b)는 증착 공정시 발생되는 플라즈마 및 열 등에 의해 차단부(112)가 팽창하게 되는 경우, 차단부(112)의 팽창을 허용할 수 있는 공간을 마련한다. 즉, 종래 평면 형태의 차단부는 플라즈마 및 열 등에 의해 팽창하게 되면, 차단부의 길이가 길어져 차단부의 중앙부가 볼록해지는 들뜸 현상이 발생되는 반면에, 본 발명의 차단부(112)는 홈부(112b)에 의해 마련된 공간으로 팽창하게 되므로 차단부(112)의 중앙부가 볼록해지는 들뜸 현상을 방지할 수 있다. 또한, 요철 형태의 차단부(112)는 홈부(112b) 및 돌출부(112a)에서 수직 응력이 작용하게 되어 차단부(112)의 들뜬 부분을 눌러주므로 차단부(112)의 들뜸 불량을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 증착용 마스크(110)의 배면은 마스크 프레임(110)과 서셉터(susceptor; 도시하지 않음)와 밀착된다. 이에 따라, 마스크 프레임(120) 및 서섭터에 의해 증착용 마스크(110)에 가해지는 힘이 위에서 아래로 작용하므로 증착용 마스크(110)의 들뜸 불량을 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체(100)는 증착용 마스크(110)의 차단부(112)가 요철 형태로 형성되므로 증착공정시 발생되는 플라즈마 및 열에 의한 차단부(112)의 들뜸 현상을 방지할 수 있디. 이에 따라, 증착 공정시 증착용 마스크(110)와 기판(132) 사이의 얼라인 정확도가 향상되므로 차단부(112)와 대응하는 기판(132) 상에 박막이 증착되는 증착 불량을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체(100)는 차단부(112)의 돌출부(112a)의 경사면을 정방향으로 테이퍼지게 형성함으로써 증착균일도를 향상시킬 수 있으며 쉐도잉(shadowing) 현상을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 증착용 마스크(110)의 홈부(112b) 및 돌출부(112a)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 마스크 프레임(120)과 접하는 면과 대향하는 대향면에 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 도 6에 도시된 바와 같이 마스크 프레임(120)과 접하는 면에 형성될 수도 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 마스크 프레임 조립체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이 개구부(122) 및 그 개구부를 둘러싸는 지지부(124)를 가지는 마스크 프레임(120)을 마련한다. 그 마스크 프레임(120) 상에 적어도 하나의 증착용 마스크(110)를 정렬한다. 여기서, 증착용 마스크(110)는 기판 상에 증착될 박막과 동일 형태의 투과부(114)와, 그 투과부들(114) 사이에 요철 형태의 표면을 가지는 차단부(112)를 가진다.
그런 다음, 도 7b에 도시된 바와 같이 증착용 마스크(110)에 인장력을 가함으로써 증착 마스크(110)가 자중에 의해 처지는 현상을 방지할 수 있다. 이 때, 증착용 마스크(110)의 양단에 클램프(도시하지 않음)를 결합시켜 증착용 마스크(110)에 인장력을 가할 수 있다. 증착용 마스크(110)에 인장력이 가해진 상태에서 도 7c에 도시된 바와 같이 증착 마스크(110)와 마스크 프레임(120)이 중첩되는 부분에 형성된 용접 포인트(114)에 레이저 조사 장치(140)를 통해 레이저를 조사한다. 이러한 용접 공정을 통해 도 7d에 도시된 바와 같이 마스크 프레임(120) 상에 적어도 하나의 증착용 마스크(110)가 고정된다.
이와 같은 방법으로 제조된 마스크 프레임 조립체(100)는 도 8에 도시된 화학 기상 증착 장치(Chemical Vapor Deposition)에 장착되어 기판(130) 상에 박막을 형성한다.
구체적으로, 진공 챔버(150)에 설치된 서셉터(144) 상에 기판(130)이 장착되며, 기판(130) 상부에 마스크 프레임 조립체(100)가 설치된다. 그런 다음, 그 상부에 진공 챔버(150)내로 주입된 가스를 균질하게 분산하기 위한 분산기(148)가 설치된다. 이 상태에서 진공 챔버(150) 내로 가스를 주입하고, 분산기(148) 앞단에 고주파의 전기장을 가하여 진공 챔버(150) 내로 가스를 균질하게 분산하게 된다. 분산된 가스를 플라즈마에 의해 이온과 라디칼로 분해하여 분해된 라디칼이 기판(130) 표면에 흡착됨으로써 기판(130) 상에 패드부를 노출시키는 절연막이 형성된다.
이외에도, 본 발명의 마스크 프레임 조립체(100)는 도 9에 도시된 기화 증착 장치에 장착되어 기판(130) 상에 박막을 형성할 수도 있다.
구체적으로, 진공챔버에 설치된 박막 증착 용기(crucible; 142)와 대응되는 측에 마스크 프레임 조립체(100)가 설치된다. 그런 다음, 그 상부에 박막이 형성될 기판(130)이 장착된다. 그런 다음, 마스크 프레임(120)에 지지된 증착용 마스크(110)를 기판(130)에 밀착시키기 위해 마그네트 유니트를 구동시킴으로써 증착용 마스크(110)는 기판(130)에 밀착된다. 이 상태에서 박막 증착 용기(142)를 동작시킴으로써 증착 재료가 기화되어 기판(130)에 증착되게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110 : 증착용 마스크 112 : 차단부
114 : 투과부 116 : 용접부
120 : 마스크 프레임 122 : 프레임 개구부
124 : 지지대 130,132 : 기판
134 : 박막 패턴

Claims (6)

  1. 개구부를 가지는 마스크 프레임과;
    상기 마스크 프레임 상에 고정되며, 기판 상에 증착될 박막과 동일 형태의 투과부와, 상기 투과부들 사이에 요철 형태의 표면을 가지는 차단부를 가지는 증착용 마스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 기판의 패드부 영역과 대응되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 증착용 마스크의 길이 방향을 따라 홈부와 돌출부가 교번적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출부의 높이는 균일한 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 증착용 마스크의 중앙부에서 상기 마스크 프레임으로 갈수록 높이가 높아지는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 상부면과 상기 돌출부의 측면은 둔각을 이루는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임 조립체.
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