KR20160062331A - 박막 증착 마스크 조립체 및 이를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체는, 기판을 장착하고 반송하는 캐리어, 및 상기 캐리어와 일체형으로 결합되어, 상기 기판에 유기물이 증착되도록 개구가 구비되고 마스킹 처리된 마스크를 포함하여, 설비 투자 비용을 줄일 수 있고, 섀도우(shadow) 현상을 없앨 수 있다.
Description
본 기재는 증착 마스크 조립체 및 이를 포함하는 증착 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 유기물 증착을 위한 박막 증착 마스크 조립체 및 이를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대형 유기 발광 표시 장치의 유기물 증착 공정에서는 표시 영역의 성막을 위해 마스크를 사용한다. 마스크는 글라스 기판 전면을 성막하기 위한 오픈 마스크(open mask)와, 표시 영역의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 개별 화소를 성막하기 위한 패턴 마스크(pattern mask)가 있다. 특히, 인라인식 박막 증착 장치에서는, 글라스 기판은 얼라인(align) 챔버로 투입되어 캐리어에 정렬되어 부착된다. 그리고, 캐리어에 장착된 글라스 기판은 로딩 챔버를 통해 유기 증착 챔버에 투입되어 일 방향으로 이동되며, 오픈 마스크 공급 챔버로부터 오픈 마스크가 제공되어 글라스 기판 상부에 결합된다. 유기 증착 챔버에서는 글라스 기판 전면에 오픈 마스크를 통해 유기물을 증착한 후, 오픈 마스크는 제거되고, 패턴 마스크 공급 챔버로부터 패턴 마스크가 제공되어 글라스 기판 상부에 결합된다. 패턴 마스크에 의해 글라스 기판 표시 영역의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 개별 화소가 성막된다. 그 후, 필요에 따라, 오픈 마스크가 다시 제공되어 글라스 기판 전면에 유기막을 성막할 수 있다. 그 후, 언로딩 챔버(600)에서, 성막된 글라스 기판을 캐리어로부터 탈착한다.
이러한, 인라인식 박막 증착 장치에서는, 마스크가 투입, 제거되는 과정이 수 회 필요한데, 다량의 마스크 제작이 필요하고, 세정 및 보관을 위한 대면적 공간을 필요로 한다. 또한, 마스크는 주기적으로 교체되어야 하므로, 생산 원가가 상승하고, 마스크 유지 보관에 어려움이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 마스크와 캐리어가 일체형으로 구성된 박막 증착 마스크 조립체를 인라인식 박막 증착 장치에 도입함으로써, 마스크 공급 장치 등의 추가 설비가 필요하지 않아, 설비 투자 비용을 줄일 수 있고, 기판과 오픈 마스크 및 패턴 마스크 사이의 갭으로 인한 섀도우(shadow) 현상을 없앨 수 있는 박막 증착 마스크 조립체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 마스크와 캐리어가 일체형으로 구성된 박막 증착 마스크 조립체를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체는, 기판을 장착하고 반송하는 캐리어, 및 상기 캐리어와 일체형으로 결합되어, 상기 기판에 유기물이 증착되도록 개구가 구비되고 마스킹 처리된 마스크를 포함한다.
상기 마스크는, 상기 기판의 표시 영역에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크 또는 상기 기판의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있는 패턴 마스크일 수 있다.
상기 오픈 마스크 또는 상기 패턴 마스크는, 상기 캐리어와 일체형으로 결합될 수 있다.
상기 오픈 마스크와 상기 패턴 마스크는, 암수 결합에 의해 조립될 수 있다.
상기 오픈 마스크와 상기 패턴 마스크는 자력에 의해 조립될 수 있다.
상기 오픈 마스크는 합금강(invar)을 포함할 수 있다.
상기 오픈 마스크는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate) 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인라인식 박막 증착 장치는, 진공이 유지되는 복수의 공정 챔버와, 유기물을 공급하는 복수의 증발원, 및 상기 캐리어와 일체형으로 결합되어, 상기 기판에 유기물이 증착되도록 개구가 구비되고 마스킹 처리된 마스크를 포함한다.
상기 공정 챔버는, 상기 기판을 상기 캐리어에 정렬시켜 부착하는 얼라인 챔버와, 상기 기판에 유기물을 증착하는 유기 증착 챔버, 및 상기 유기 증착 챔버 내에서 이동하는 상기 캐리어에 상기 마스크를 제공하는 마스크 공급 챔버를 포함할 수 있다.
상기 마스크는, 상기 기판의 표시 영역에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크 또는 상기 기판의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있는 패턴 마스크일 수 있다.
상기 마스크 공급 챔버는 상기 캐리어와 일체형으로 결합된 상기 오픈 마스크 또는 상기 패턴 마스크와 결합되도록 패턴 마스크 또는 오픈 마스크를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 박막 증착 마스크 조립체 및 이를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치에 의해서, 대형 OLED TV 제조 공정에서, 다량의 마스크 투입 및 대면적 공간이 필요하지 않으므로, 설비 투자 비용을 줄일 수 있고, 기존 공정의, 글라스 기판과 오픈 마스크 및 패턴 마스크 사이의 갭으로 인한 섀도우(shadow) 현상을 없앨 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 오픈 마스크가 캐리어에 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 패턴 마스크가 암수 결합에 의해 오픈 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 패턴 마스크가 자력에 의해 오픈 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 오픈 마스크가 암수 결합에 의해 패턴 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인식 박막 증착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 패턴 마스크가 암수 결합에 의해 오픈 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 패턴 마스크가 자력에 의해 오픈 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 오픈 마스크가 암수 결합에 의해 패턴 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인식 박막 증착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 “위에” 또는 “상에” 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 오픈 마스크가 캐리어에 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 패턴 마스크가 암수 결합에 의해 오픈 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
기존에는, 공정 중 글라스 기판(30)이 장착된 캐리어(10)에 오픈 마스크(20)가 투입되어 글라스 기판(30)에 유기물을 증착한 후, 오픈 마스크(20)가 제거되고, 패턴 마스크(50)와 캐리어(10)가 'd' 거리만큼 이격된 상태로 글라스 기판(30) 전면의 표시 영역에 레드(R), 그린(G), 블루(B) 개별 화소 형성을 위한 유기물이 증착되도록 한다. 이 때, 거리 'd'는 약 250마이크로미터(㎛)로 설정될 수 있다. 또한, 오픈 마스크(20) 투입시에도 거리 'd' 만큼 이격된 상태로, 글라스 기판(30) 전면에 유기물을 성막한다.
이와 같은 구조는, 공정 중 오픈 마스크(20) 투입 단계 및 제거 단계가 별도로 요구되므로, 별도의 마스크 공급 장치가 필요하여, 공간적인 제약이 따르고, 기판과 마스크(20, 50)들 사이의 갭으로 인해 섀도우 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 별도의 오픈 마스크 공급 장치를 필요로 하지 않고, 글라스 기판(30)과 마스크들(20, 50) 사이의 갭을 최소화하도록, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체는 도 1에 도시된 바와 같이, 오픈 마스크(20)를 캐리어(10)와 일체형으로 제작하고, 오픈 마스크(20)와 패턴 마스크(50)가 결합되도록 한다.
도 1을 참조하면, 박막 증착 마스크 조립체는, 기판(30)을 장착하고 반송하는 캐리어(10), 및 캐리어(10)와 일체형으로 결합되어, 기판(30)의 표시 영역의 전체적인 면에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크(20)를 포함한다. 오픈 마스크(20)는 캐리어(10)에 일체로 접촉하여 결합되도록 기판(30)의 비표시 영역이 될 부분에 대응되는 부분이 가려진 마스킹 영역이 존재하며, 마스킹 영역을 제외한 부분은 기판(30)의 표시 영역이 될 부분에 유기물이 증착되도록 개구가 구비된다.
이러한 구조는, 오픈 마스크(20)와 캐리어(10)가 일체형으로 구성되므로, 오픈 마스크(20) 투입을 위한 마스크 공급 장치가 추가로 필요없고, 마스크(20)와 글라스 기판(30) 간 갭에 의한 섀도우 현상이 방지될 수 있다.
한편, 오픈 마스크(20)는 합금강(invar)을 포함할 수 있다. 합금강은 기본적으로 탄소강에 한가지나 여러 가지의 합금 원소를 첨가하여 특정 목적에 적합하도록 성질을 개선한 강으로, 주로 니켈(Ni), 크롬(Cr), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 코발트(Co) 등을 첨가한 것일 수 있다.
또한, 오픈 마스크(20)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate) 필름을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 인라인 박막 증착 장치에서, 패턴 마스크(50)를 사용하는 증착 구간에서는 패턴 마스크(50)가 투입되어, 반송 중인 캐리어 일체형 오픈 마스크(20)와 결합된다. 오픈 마스크(20)와 패턴 마스크(50)는 아답터(adapter) 형태로, 암수 결합에 의해 조립되어 사용될 수 있다. 오픈 마스크(20)의 마스킹 처리된 부분에는 홈이 구비되어 있어 패턴 마스크(50)의 돌출된 가장자리 부위가 삽입되어 고정된다. 또한, 그 반대의 구조로 오픈 마스크(20)의 마스킹 처리된 부분에는 홈이 구비되고 패턴 마스크(50)에는 돌출된 가장자리 부위가 구비되어 상호 결합될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 패턴 마스크가 자력에 의해 오픈 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 오픈 마스크(20)와 패턴 마스크(50)는 자력에 의해 결합된다. 오픈 마스크(20)와 패턴 마스크(50)는 극성이 다른 영구자석의 자성 결합에 의해 조립될 수 있다. 오픈 마스크(20)와 패턴 마스크(50)는 도 2에 도시된 암수 결합과 함께 자력에 의해 결합될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체의 오픈 마스크가 암수 결합에 의해 패턴 마스크에 결합되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 실시예에서는 캐리어(10)와 패턴 마스크(50)가 일체형으로 구성되고, 공정 중에 오픈 마스크(20)가 패턴 마스크(50)에 결합된다.
본 실시예에 따른 박막 증착 마스크 조립체는, 기판을 장착하고 반송하는 캐리어(10)와, 캐리어(10)와 일체형으로 결합되고, 기판(30)의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있는 패턴 마스크(50), 및 패턴 마스크(50)와 결합되며, 기판(30)의 표시 영역의 전체적인 면에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크(20)를 포함한다.
본 실시예에서도, 오픈 마스크(20)는 합금강(invar) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate) 필름을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 패턴 마스크(50)는 캐리어(10)와 일체형으로 구성되고, 패턴 마스크(50)의 가장자리에는 오픈 마스크(20)의 마스킹 부분이 암수 결합으로 조립될 수 있다. 또한, 패턴 마스크(50)와 오픈 마스크(20)는 자력에 의해 결합될 수 있으며, 암수 결합과 함께 자력에 의해 결합될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인식 박막 증착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 기존의 인라인식 박막 증착 장치에서, 마스크 공급 챔버(500)는 오픈 마스크 공급 챔버가 생략되고, 패턴 마스크 공급 챔버만 존재하는 것이다. 또한, 오픈 마스크(20)가 캐리어와 일체형으로 구성된다는 점을 제외하고는 기존의 인라인식 박막 증착 장치와 동일한 장치로 볼 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 인라인식 박막 증착 장치는, 진공이 유지되는 복수의 공정 챔버(100, 200, 300, 400, 500)와, 유기물을 공급하는 복수의 증발원(40), 및 캐리어(10)와 일체형으로 결합되어, 기판(30)에 유기물이 증착되도록 개구가 구비되고 마스킹 처리된 마스크(20, 50)를 포함한다.
이 때, 공정 챔버(100, 200, 300, 400, 500)는, 기판(30)을 캐리어(10)에 부착할 때 어느 정도 위치를 정렬한 후 부착을 하게 되는 얼라인(align) 챔버(100)와, 캐리어(10)에 장착된 기판(30)을 유기 증착 챔버(300)에 투입하는 로딩(loading) 챔버(200)와, 기판(30)에 유기물을 증착하고 및 기판(30)의 표시 영역에 화소를 형성하기 위한 유기물을 증착하기 위한 유기 증착 챔버(300)와, 유기 증착 챔버(300) 내에서 이동하는 캐리어(10)에 마스크(20, 50)를 제공하는 마스크 공급 챔버(400), 및 유기물이 증착된 기판을 언로딩(unloading)하기 위한 언로딩 챔버(500)를 포함한다.
여기서, 마스크(20, 50)는, 기판(30)의 표시 영역의 전체적인 면에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크(20) 또는 기판(30)의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있는 패턴 마스크(50)일 수 있다.
도 5에서는, 캐리어(10)와 일체형으로 결합된 오픈 마스크(20)에 패턴 마스크(50)가 결합되는 일 예를 도시하였으며, 마스크 공급 챔버(400)는 패턴 마스크 공급 챔버이다. 도 5의 실시예와 반대로, 캐리어(10)와 일체형으로 결합된 패턴 마스크(50)에 오픈 마스크(20)가 결합되는 실시예도 가능함은 자명하며, 이 때 마스크 공급 챔버(400)는 오픈 마스크 공급 챔버일 수 있다.
유기 증착 챔버(300) 내에는 기판(30)이 이동하는 경로를 따라 기판(30)에 유기물을 증착하기 위해 배치된 복수의 증발원(40)이 구비된다. 오픈 마스크(20)에 의해 기판(30)의 전체적인 면에 유기물을 공급하는 증발원들(40) 및, 기판 표시 영역의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 개별 화소 영역에 대응되는 각각의 패턴 마스크(50)에 대응되는 증착원들(40)이 기판(30)의 진행 방향을 따라 배치된다.
캐리어(10)가 반송되는 동안 패턴 마스크(50)는 오픈 마스크(20)와 결합되며 기판(30)의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있다. 언로딩 챔버(500)에 기판이 전달되기 전, 캐리어(10)는 기판(30)으로부터 탈착되어 다시 로딩 챔버(200)로 전달되어 캐리어(10)에 새로운 기판(30)이 장착된다.
이러한 본 발명에 따른 인라인식 박막 증착 장치는 오픈 마스크 일체형 캐리어 또는 패턴 마스크 일체형 캐리어를 사용하는 경우, 별도의 오픈 마스크 공급 장치 또는 패턴 마스크 공급 장치 및 이를 위한 공간이 필요하지 않아 생산 원가 절감을 유도할 수 있다.
한편, 이와 같이, 본 발명에 따른 박막 증착 마스크 조립체 및 이를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치에 의해, 대형 OLED TV 제조 공정에서, 다량의 마스크 투입 및 대면적 공간이 필요하지 않으므로, 설비 투자 비용을 줄일 수 있고, 기존 공정의, 기판과 오픈 마스크 및 패턴 마스크 사이의 갭으로 인한 섀도우(shadow) 현상을 없앨 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10: 캐리어
20: 오픈 마스크
30: 기판 40: 증착원
50: 패턴 마스크 100: 얼라인 챔버
200: 로딩 챔버 300: 유기 증착 챔버
400: 마스크 공급 챔버 500: 언로딩 챔버
30: 기판 40: 증착원
50: 패턴 마스크 100: 얼라인 챔버
200: 로딩 챔버 300: 유기 증착 챔버
400: 마스크 공급 챔버 500: 언로딩 챔버
Claims (11)
- 기판을 장착하고 반송하는 캐리어; 및
상기 캐리어와 일체형으로 결합되어, 상기 기판에 유기물이 증착되도록 개구가 구비되고 마스킹 처리된 마스크를 포함하는 박막 증착 마스크 조립체. - 제 1 항에서,
상기 마스크는,
상기 기판의 표시 영역에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크 또는 상기 기판의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있는 패턴 마스크인 박막 증착 마스크 조립체. - 제 2 항에서,
상기 오픈 마스크 또는 상기 패턴 마스크는,
상기 캐리어와 일체형으로 결합되는 박막 증착 마스크 조립체. - 제 2 항에서,
상기 오픈 마스크와 상기 패턴 마스크는,
암수 결합에 의해 조립되는 박막 증착 마스크 조립체. - 제 2 항에서
상기 오픈 마스크와 상기 패턴 마스크는 자력에 의해 조립되는 박막 증착 마스크 조립체. - 제 2 항에서,
상기 오픈 마스크는 합금강(invar)을 포함하는 박막 증착 마스크 조립체. - 제 2 항에서,
상기 오픈 마스크는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Polyethylene terephthalate) 필름을 포함하는 박막 증착 마스크 조립체. - 진공이 유지되는 복수의 공정 챔버;
유기물을 공급하는 복수의 증발원; 및
상기 캐리어와 일체형으로 결합되어, 상기 기판에 유기물이 증착되도록 개구가 구비되고 마스킹 처리된 마스크를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치. - 제 8 항에서,
상기 공정 챔버는,
상기 기판을 상기 캐리어에 정렬시켜 부착하는 얼라인 챔버;
상기 기판에 유기물을 증착하는 유기 증착 챔버; 및
상기 유기 증착 챔버 내에서 이동하는 상기 캐리어에 상기 마스크를 제공하는 마스크 공급 챔버를 포함하는 인라인식 박막 증착 장치. - 제 8 항에서,
상기 마스크는,
상기 기판의 표시 영역에 유기물이 증착되도록 비표시 영역에 마스킹 처리된 오픈 마스크 또는 상기 기판의 표시 영역에 개별 화소를 증착하도록 개구 패턴이 구비되어 있는 패턴 마스크인 인라인식 박막 증착 장치. - 제 10 항에서,
상기 마스크 공급 챔버는 상기 캐리어와 일체형으로 결합된 상기 오픈 마스크 또는 상기 패턴 마스크와 결합되도록 패턴 마스크 또는 오픈 마스크를 제공하는 인라인식 박막 증착 장치.
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