KR20160149346A - 마스크 프레임 조립체 및 이를 포함하는 박막 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마스크 프레임 조립체 및 이를 포함하는 박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판과 마스크의 열변형에 기인한 정렬오차를 줄일 수 있는 마스크 프레임 조립체 및 이를 포함하는 박막 증착장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체는 중앙에 개구부가 형성되고, 마스크가 지지되는 마스크 프레임; 증착원을 향하는 상기 마스크 프레임의 일면에 결합되는 마스크 프레임 냉각판; 및 상기 마스크 프레임 냉각판에서 이격되어 장착되고, 상기 증착원에 노출되는 상기 마스크 프레임 냉각판의 일면과 내측면을 덮는 반사판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체는 중앙에 개구부가 형성되고, 마스크가 지지되는 마스크 프레임; 증착원을 향하는 상기 마스크 프레임의 일면에 결합되는 마스크 프레임 냉각판; 및 상기 마스크 프레임 냉각판에서 이격되어 장착되고, 상기 증착원에 노출되는 상기 마스크 프레임 냉각판의 일면과 내측면을 덮는 반사판을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 마스크 프레임 조립체 및 이를 포함하는 박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판과 마스크의 열변형에 기인한 정렬오차를 줄일 수 있는 마스크 프레임 조립체 및 이를 포함하는 박막 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 전계 발광 소자(Organic light Emitting Device; OLED) 등을 포함하는 유기 반도체 소자의 유기 박막은 저분자 유기 물질을 진공 중에서 증발시켜 유기 박막을 형성하거나, 고분자 유기 물질을 용제에 용해한 후 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 닥터 블레이팅, 잉크젯 프린팅 등의 방법을 이용하여 유기 박막을 형성한다.
여기서, 진공에서 저분자 유기 물질로 이루어지는 박막을 제작하는 경우에는 유기 물질을 적정한 위치에 적층시키기 위하여 소정의 패턴이 형성되어 있는 섀도우 마스크가 필요하고, 섀도우 마스크는 섀도우 마스크 프레임에 고정 설치되게 된다. 또한, 유리 기판이 제공되어 유리 기판과 섀도우 마스크의 정렬 및 합착동작을 수행한 후, 최종적으로 성막 프로세스가 진행되게 된다. 그리고 성막 프로세스 과정 중 저분자 유기 물질은 점형 또는 선형의 유기물 증착원을 통해 패턴에 따라 상기 기판에 증착된다.
이러한 진공환경 하에서의 증착공정에 있어서는 증착원으로부터의 복사열이 섀도우 마스크에 전달되어 섀도우 마스크의 온도가 상승하게 되고, 이때 섀도우 마스크의 열팽창으로 인하여 유기 전계 발광 소자의 패턴의 위치 정확도가 낮아지게 된다. 그리고 R, G, B의 색상을 표현하기 위한 패턴의 위치 정확도가 낮아지게 되면, 일부 픽셀에서 R, G, B 색상이 섞이는 일명 “변색불량”이 발생하게 되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 섀도우 마스크 프레임에 냉각 플레이트를 장착하여 섀도우 마스크 프레임의 온도를 낮추어주는 방법이 제시되어 있으나, 섀도우 마스크 프레임에 접촉되어 있는 냉각 플레이트 자체도 증착원으로부터의 복사열에 의해 온도가 상승하게 되므로 섀도우 마스크 프레임의 냉각 효과가 미미하다.
한편, 유리 기판은 증착원으로부터의 복사 열전달에 의한 영향뿐만 아니라 섀도우 마스크와의 직접 접촉에 의한 열전도의 영향에 의하여 지속적으로 온도가 상승하게 되는데, 유리 기판의 경우에는 연속된 공정 프로세스를 거치면서 축적된 열에너지가 외부로 발산되기가 더욱 어렵기 때문에 섀도우 마스크 프레임 자체만 냉각하는 경우에는 유리 기판과 섀도우 마스크 간의 열변형량의 차이를 더욱 심화시킬 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 기판과 마스크의 열변형을 방지하여 기판과 마스크의 열변형에 기인한 정렬오차를 줄일 수 있는 마스크 프레임 조립체 및 이를 포함하는 박막 증착장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체는 중앙에 개구부가 형성되고, 마스크가 지지되는 마스크 프레임; 증착원을 향하는 상기 마스크 프레임의 일면에 결합되는 마스크 프레임 냉각판; 및 상기 마스크 프레임 냉각판에서 이격되어 장착되고, 상기 증착원에 노출되는 상기 마스크 프레임 냉각판의 일면과 내측면을 덮는 반사판을 포함할 수 있다.
상기 마스크 프레임 냉각판은 복수의 제1 냉매 유로가 형성된 냉매 순환부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 냉매 유로는 각각의 상기 제1 냉매 유로가 서로 대칭되어 형성될 수 있다.
상기 냉매 순환부는 상기 마스크 프레임 냉각판의 장측에서 상기 마스크 프레임 냉각판의 단측보다 상기 마스크 프레임 냉각판의 단위면적당 상기 제1 냉매 유로의 형성 면적이 넓을 수 있다.
상기 마스크 프레임 냉각판과 상기 반사판의 사이를 연결하는 복수의 연결부재를 더 포함할 수 있다.
상기 반사판은 중앙에 상기 마스크 프레임의 개구부와 중심점이 동일한 개구부가 형성될 수 있다.
상기 반사판은 내측면이 상기 증착원을 향하는 경사면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치는 상기 마스크 프레임 조립체; 제2 냉매 유로가 형성되고, 상기 마스크에 기판을 밀착시키는 척 플레이트; 및 상기 기판 상에 증착물질을 분사하는 증착원을 포함할 수 있다.
상기 제2 냉매 유로는 복수의 유입구와 배출구를 가질 수 있다.
상기 제2 냉매 유로는 양측이 대칭되도록 형성될 수 있다.
상기 제2 냉매 유로는 직선홀이 연통되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체는 반사판을 포함하여 증착원으로부터 전달되는 복사 에너지를 차단할 수 있고, 반사판을 마스크 프레임 냉각판과 이격하여 장착함으로써 반사판에서 마스크 프레임 냉각판으로 열이 전도되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 마스크 프레임 냉각판에 복수의 제1 냉매 유로를 형성하여 영역별 냉매의 온도 차이를 최소화할 수 있고, 마스크 프레임 냉각판의 단위면적당 제1 냉매 유로의 형성 면적을 마스크 프레임 냉각판의 장측에서 마스크 프레임 냉각판의 단측보다 넓도록 하여 마스크 프레임 냉각판의 단측에 비해 상대적으로 온도가 높은 마스크 프레임 냉각판의 장측의 온도를 효과적으로 낮출 수 있으며, 복수의 제1 냉매 유로 각각을 대칭되도록 형성하여 마스크와 마스크 프레임을 전체 영역에서 균일하게 냉각시킬 수 있다. 이에 마스크의 열변형을 방지할 수 있다.
그리고 반사판의 내측면이 증착원을 향하는 경사면으로 형성되어 증착원으로부터 전달되는 복사 에너지를 증착원 방향으로 반사시킬 수 있고, 반사판에 의한 섀도우(shadow) 현상 없이 증착물질을 증착할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치는 마스크 프레임 냉각판 및 반사판으로 마스크와 마스크 프레임의 온도 상승을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 척 플레이트에 제2 냉매 유로를 형성하여 기판의 온도 상승도 억제할 수 있다. 이에 마스크의 열변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기판의 열변형도 방지할 수 있고, 기판과 마스크의 열변형 또는 기판과 마스크 간의 열변형량 차이에 기인한 정렬오차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 냉각판을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 플레이트를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 냉각판을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 플레이트를 나타낸 평면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(100)는 중앙에 개구부가 형성되고, 마스크(11)가 지지되는 마스크 프레임(110); 증착원(300)을 향하는 상기 마스크 프레임(110)의 일면에 결합되는 마스크 프레임 냉각판(120); 및 상기 마스크 프레임 냉각판(120)에서 이격되어 장착되고, 상기 증착원(300)에 노출되는 상기 마스크 프레임 냉각판(120)의 일면과 내측면을 덮는 반사판(130)을 포함할 수 있다.
마스크 프레임(110)은 마스크(11)가 지지될 수 있고, 중앙에 개구부가 형성되어 기판에 증착되는 증착물질이 분사될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 마스크(11)는 증착물질이 증착되는 증착 패턴(Pattern)을 제공할 수 있다. 한편, 마스크(11)는 마스크 프레임(110)의 내측면에 용접으로 고정되어 지지될 수도 있다.
마스크 프레임 냉각판(120)은 마스크 프레임(110)에 따라 중앙에 개구부가 형성될 수 있고, 증착원(300)을 향하는 마스크 프레임(110)의 일면에 접촉되어 결합될 수 있다. 여기서, 마스크 프레임 냉각판(120)의 개구부는 마스크 프레임(110)의 개구부와 같거나 마스크 프레임(110)의 개구부보다 넓은 면적으로 형성될 수 있는데, 반사판(130)의 형성을 위해서는 마스크 프레임 냉각판(120)의 개구부의 면적이 마스크 프레임(110)의 개구부의 면적보다 넓어야 한다. 또한, 마스크 프레임 냉각판(120)은 증착원(300)이 하부에 위치하면 마스크 프레임(110)의 하부면에 결합될 수 있고, 증착원(300)이 상부에 위치하면 마스크 프레임(110)의 상부면에 결합될 수 있으며, 증착원(300)이 측부에 위치하면 마스크 프레임(110)의 증착원(300)을 향하는 면(또는 측부면)에 결합될 수 있다. 그리고 마스크 프레임 냉각판(120)은 마스크 프레임(110)에 접촉되어 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지(또는 복사열)에 의해 가열된 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 냉각시킬 수 있다.
반사판(130)은 마스크 프레임 냉각판(120)의 증착원(300)에 노출되는 면을 덮을 수 있고, 증착원(300)으로부터 마스크 프레임 냉각판(120)에 전달되는 복사 에너지를 차단할 수 있는데, 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지의 효과적인 차단을 위해 증착원(300)에 노출되는 마스크 프레임 냉각판(120)의 일면과 내측면을 덮을 수 있다. 반사판(130)으로 마스크 프레임 냉각판(120)의 일면만 덮게 되면, 증착원(300)에 노출되는 마스크 프레임 냉각판(120)의 내측면으로 증착원(300)의 복사 에너지가 전달되어 마스크 프레임 냉각판(120)이 가열되기 때문에 마스크 프레임 냉각판(120)에서 마스크(11)와 마스크 프레임(110)의 냉각이 효과적이지 못하게 된다. 하지만, 본 발명에서와 같이 반사판(130)으로 마스크 프레임 냉각판(120)의 내측면을 덮게 되면, 마스크 프레임 냉각판(120)을 증착원(300)의 복사 에너지로부터 완전히 차단할 수 있기 때문에 마스크 프레임 냉각판(120)이 효과적으로 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 냉각시킬 수 있다. 그리고 반사판(130)은 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지를 반사시켜 차단할 수 있는데, 금속 재료 등을 사용하여 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지를 반사시킬 수 있다. 한편, 진공 중에는 공기를 통해 이루어지는 열의 대류가 일어나지 않기 때문에 진공 챔버에서는 대류에 의한 열전달이 미미할 수 있고, 복사에 의한 열전달이 큰 부분을 차지할 수 있으며, 복사열(또는 복사 에너지)은 금속 재료에 의해 반사될 수 있다.
그리고 반사판(130)은 마스크 프레임 냉각판(120)에서 이격되어 장착될 수 있다. 반사판(130)이 마스크 프레임 냉각판(120)에 접촉되어 장착되면, 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지에 의해 반사판(130)이 가열되고 반사판(130)의 열이 마스크 프레임 냉각판(120)으로 전도되어 마스크 프레임 냉각판(120)의 온도를 상승시킴으로써 마스크 프레임 냉각판(120)에서 마스크(11)와 마스크 프레임(110)의 냉각 효과가 미미할 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 반사판(130)을 마스크 프레임 냉각판(120)과 이격하여 장착함으로써 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지에 의해 가열된 반사판(130)의 열이 마스크 프레임 냉각판(120)으로 전도되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 반사판(130)으로 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지를 차단시킬 수 있을 뿐만 아니라 반사판(130)의 열이 마스크 프레임 냉각판(120)에 전달되지 않아 마스크 프레임 냉각판(120)으로 마스크(11)와 마스크 프레임(110)의 효과적인 냉각을 할 수 있다. 한편, 반사판(130)을 금속 재료와 단열 재료의 이중 적층구조로 형성할 수 있는데, 금속 재료층(또는 금속층)은 증착원(300)을 향하고 단열 재료층(또는 단열층)은 마스크 프레임 냉각판(120)을 향하도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지에 의해 가열된 반사판(130)의 열을 확실하게 단열시킴으로써 마스크 프레임 냉각판(120)에 전달되는 열을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 반사판(130)은 중앙에 마스크 프레임(110)의 개구부와 중심점이 동일한 개구부가 형성될 수 있다. 반사판(130)의 개구부는 상기 기판에 증착되는 증착물질이 분사될 수 있는 공간을 제공할 수 있고, 증착물질의 안정적인 증착을 위해 마스크 프레임(110)의 개구부와 중심점이 동일할 수 있다. 반사판(130)의 개구부의 중심점이 마스크 프레임(110)의 개구부의 중심점과 다르게 되면, 증착위치에 따라 상기 기판 상에 증착물질이 균일하게 증착되지 않을 수 있다. 그리고 반사판(130)의 개구부는 마스크 프레임(110)의 개구부와 동일한 면적으로 형성될 수 있다. 반사판(130)의 개구부가 마스크 프레임(110)의 개구부보다 작은 면적으로 형성되면, 반사판(130)이 마스크(11)를 가리게 되어 증착물질의 증착시에 섀도우(shadow) 현상이 발생할 수 있으며, 반사판(130)의 개구부가 마스크 프레임(110)의 개구부보다 넓은 면적으로 형성되면, 마스크 프레임(110)의 일부가 증착원(300)에 노출되게 되어 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지가 완전히 차단되지 못한다. 하지만, 본 발명에서는 반사판(130)의 개구부를 마스크 프레임(110)의 개구부와 동일한 면적으로 형성하여 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지를 효과적으로 차단할 수 있고, 이에 따라 마스크 프레임 냉각판(120)으로 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 효과적으로 냉각시킬 수도 있으며, 섀도우 현상을 억제하여 상기 기판 상에 증착물질을 균일하게 증착할 수 있다.
그리고 반사판(130)은 그 중앙의 개구부를 향하는 내측면이 경사면으로 형성될 수 있으며, 다시 말하면 반사판(130)의 내측면이 테이퍼형(taper type)으로 형성될 수 있다. 여기서, 반사판(130)의 경사면은 증착원(300)에서 멀어질수록 반사판(130)의 개구부의 면적이 좁아지도록 형성하여 증착원(300)을 향하게 할 수 있다. 반사판(130)의 내측면이 서로 대향하는 수직면(또는 수평면)으로 형성되면, 효과적으로 증착원(300)의 복사 에너지를 마스크(11) 방향과 상이한 방향으로 반사시키지 못하고 증착원(300)의 복사 에너지가 반사판(130)의 내측면에 반사되어 마스크(11)에 전달될 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 반사판(130)의 내측면을 증착원(300)을 향하는 경사면으로 형성하여 증착원(300)으로부터 전달되는 복사 에너지를 마스크(11) 방향과 상이한 방향(또는 증착원 방향)으로 반사시킴으로써 불필요하게 마스크(11)에 전달되는 복사 에너지를 줄일 수 있고, 이에 따라 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
한편, 반사판(130)의 내측면이 서로 대향하는 수직면으로 형성되면, 증착원(300)의 증착위치에 따라 반사판(130)의 내측면에 의해 분사되는 증착물질이 가려져 상기 기판의 증착영역이 줄어드는 섀도우 현상이 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서와 같이 반사판(130)의 내측면이 테이퍼형으로 형성되면, 증착원(300)의 증착위치에 관계없이 반사판(130)의 내측면에 의해 상기 기판의 증착영역이 줄어드는 섀도우 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 안정적으로 상기 기판 상에 증착물질을 증착할 수 있다.
그리고 반사판(130)은 증착 공정에서 증착 잔류물 또는 증착 부산물이 증착 장치의 다른 부분에 증착되지 않을 수 있도록 하는 실드(shield) 역할을 할 수도 있다. 증착 잔류물 또는 증착 부산물이 챔버 내벽이나 다른 장비들에 증착되게 되면, 장비들의 분해 및 설치가 복잡하여 세정이 어렵게 된다. 하지만, 반사판(130)이 실드 역할을 하면, 반사판(130)만 제거하여 세정할 수 있기 때문에 증착 장치의 세정 공정이 간단해질 수 있다.
마스크 프레임 조립체(100)는 마스크 프레임 냉각판(120)과 반사판(130)의 사이를 연결하는 복수의 연결부재(140)를 더 포함할 수 있다. 연결부재(140)는 마스크 프레임 냉각판(120)과 반사판(130)의 사이에서 마스크 프레임 냉각판(120)과 반사판(130)을 연결할 수 있는데, 반사판(130)이 마스크 프레임 냉각판(120)에서 이격되어 결합될 수 있도록 할 수 있다. 그리고 연결부재(140)는 이격블럭(141) 및 노브나사(142)를 포함할 수 있다.
이격블럭(141)은 그 일측이 마스크 프레임 냉각판(120)에 고정될 수 있고, 타측에는 나사홈이 형성될 수 있다. 여기서, 이격블럭(141)은 복수로 구성되어 마스크 프레임 냉각판(120)의 사면에 각각 고정될 수 있고, 그 개수는 반사판(130)을 안정적으로 결합시킬 수 있을 정도면 족하다. 그리고 이격블럭(141)은 반사판(130)의 열이 마스크 프레임 냉각판(120)으로 전도되지 않도록 열전도율이 낮고 나사 결합을 할 수 있을 정도의 강성을 갖는 재료를 사용할 수 있는데, 진공 챔버에서 일반적으로 사용하는 알루미늄과 스테인레스 중 열전도율이 낮고 강성이 좋은 스테인레스를 사용하거나 열전도율을 더욱 낮추기 위해 세라믹 등의 단열 재료를 사용할 수 있다. 또한, 이격블럭(141)은 관 또는 튜브(tube) 형태로 형성될 수 있는데, 이러한 경우에 마스크 프레임 냉각판(120) 또는 반사판(130)과의 접촉 면적을 줄일 수 있고, 이에 따라 이격블럭(141)에 의한 열전도 효율을 더욱 낮출 수 있다.
노브나사(142)는 그 수나사가 이격블럭(141)의 나사홈(또는 암나사)에 결합되어 간단하게 이격블럭(141)과 결합될 수 있다. 여기서, 이격블럭(141)의 위치에 따라 반사판(130)에 삽입홀을 형성하고 노브나사(142)를 반사판(130)의 삽입홀에 삽입하여 이격블럭(141)의 나사홈에 결합함으로써 마스크 프레임 냉각판(120)과 반사판(130)을 연결시킬 수 있다. 이에 이격블럭(141) 및 노브나사(142)를 통해 간단하게 반사판(130)을 마스크 프레임 냉각판(120)에서 이격시켜 결합할 수 있다. 그리고 노브나사(142)도 이격블럭(141)과 같이 반사판(130)의 열이 마스크 프레임 냉각판(120)으로 전도되지 않도록 열전도율이 낮고 나사 결합을 할 수 있을 정도의 강성을 갖는 재료를 사용할 수 있는데, 스테인레스 또는 세라믹 등의 단열 재료를 사용할 수 있다.
그리고 이격블럭(141)과 노브나사(142)를 통해 나사를 조이고 푸는 방법으로 간단하게 반사판(130)을 마스크 프레임 냉각판(120)에서 결합 및 분리시킬 수 있다. 이에 따라 실드 역할을 하는 반사판(130)의 제거가 더욱 간단하여 질 수 있고, 반사판(130)의 세정으로 이루어지는 증착 장치의 세정 공정이 편리해질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 냉각판을 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 마스크 프레임 냉각판(120)은 복수의 제1 냉매 유로(121a 및 121b)가 형성된 냉매 순환부(121)를 포함할 수 있다. 냉매 순환부(121)는 냉매가 유입되어 제1 냉매 유로(121a 또는 121b)를 따라 순환하여 배출되는 부분일 수 있다. 종래에는 단일의 냉매 유로로 냉매 순환부를 구성하였는데, 단일의 냉매 유로는 냉매의 유입구와 냉매의 배출구의 온도 차이가 많이 나게 되어 위치에 따른 냉각 효과가 다르게 되고, 이에 마스크(11)의 위치에 따른 온도 불균형으로 마스크(11)의 열변형이 생길 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 복수의 제1 냉매 유로(121a 및 121b)를 사용하여 냉매의 유입구와 냉매의 배출구의 온도 차이를 최소화할 수 있고, 마스크 프레임 냉각판(120)의 전체 영역에서 균일하게 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 냉각시킬 수 있다.
복수의 제1 냉매 유로(121a 및 121b)는 각각의 제1 냉매 유로(121a와 121b)가 서로 대칭되어 형성될 수 있다. 각각의 제1 냉매 유로(121a와 121b)가 서로 대칭되어 형성되지 않으면, 마스크 프레임 냉각판(120)의 위치에 따라 냉각 효과가 차이가 날 수 있고, 이는 마스크(11)의 위치에 따른 온도 불균형을 가지고 올 수 있으며, 마스크(11)에 악영향을 미칠 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 각각의 제1 냉매 유로(121a와 121b)를 서로 대칭되도록 형성하여 마스크 프레임 냉각판(120)의 전체 영역에서 보다 균일하게 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 냉각시킬 수 있고, 효과적으로 마스크(11)와 마스크 프레임(110)을 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 각각의 제1 냉매 유로(121a와 121b)는 마스크 프레임 냉각판(120)의 단측을 중심으로 대칭되어 형성될 수 있다. 각각의 제1 냉매 유로(121a와 121b)가 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측을 중심으로 대칭되어 형성되면, 마스크 프레임 냉각판(120)의 단측보다 상대적으로 온도가 높은 마스크 프레임 냉각판(120)의 양장측에서 냉매의 유입구에 가까운 쪽은 냉매가 먼저 지나고 냉매의 배출구에 가까운 쪽은 냉매의 유입구에 가까운 쪽보다 냉매가 나중에 지나게 되어 마스크 프레임 냉각판(120)의 양장측을 지나는 냉매의 온도가 서로 다르게 되며, 이에 따라 마스크 프레임 냉각판(120)의 냉각 효과가 영역별로 달라져 마스크(11)의 위치에 따른 온도 불균형을 가지고 옴으로써 마스크(11)에 악영향을 미칠 수 있다. 하지만, 각각의 제1 냉매 유로(121a와 121b)가 마스크 프레임 냉각판(120)의 단측을 중심으로 대칭되어 형성되면, 마스크 프레임 냉각판(120)의 단측보다 상대적으로 온도가 높은 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측으로 흐르는 냉매가 연속적으로 흐르게 되기 때문에 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측에서 냉매 온도의 차이가 최소화될 수 있고, 마스크 프레임 냉각판(120)의 단측보다 상대적으로 온도가 높은 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
그리고 마스크 프레임 냉각판(120)은 일반적으로 장방형 기판의 형상에 따라 장방형으로 형성될 수 있는데, 냉매 순환부(121)는 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측에서 마스크 프레임 냉각판(120)의 단측보다 마스크 프레임 냉각판(120)의 단위면적당 제1 냉매 유로(121a 또는 121b)의 형성 면적이 넓을 수 있다. 이때, 도 2와 같이 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측에서 마스크 프레임 냉각판의 단측(120)보다 많은 수의 겹으로 굴곡시켜 마스크 프레임 냉각판(120)의 단위면적당 제1 냉매 유로(121a 또는 121b)의 형성 면적을 넓힐 수 있다. 마스크 프레임 냉각판(120)의 단위면적당 제1 냉매 유로(121a 또는 121b)의 형성 면적이 넓어지면, 그 곳에서 냉각 효과가 더 높아지게 되는데, 증착원(300)에 노출되는 마스크(11)의 중심에서 상대적으로 가까운 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측에 많은 열이 전도됨으로 마스크 프레임 냉각판의 단측(120)보다 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측의 온도가 높아지기 때문에 마스크 프레임 냉각판(120)의 장측의 냉각 효과를 높여 위치에 따른 온도 차이를 최소화할 수 있다.
한편, 진공 챔버 내에서는 파티클(particle) 발생을 줄이기 위해 일반적으로 알루미늄과 스테인레스를 사용하는데, 알루미늄은 열전도 또는 방열 효과가 좋지만 강성이 비교적 약하고, 스테인레스는 강성이 좋지만 열전도 또는 방열 효과가 비교적 약하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치를 나타낸 개략도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치를 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치는 상기 마스크 프레임 조립체(100); 제2 냉매 유로(215)가 형성되고, 상기 마스크(11)에 기판(10)을 밀착시키는 척 플레이트(210); 및 상기 기판(10) 상에 증착물질을 분사하는 상기 증착원(300)을 포함할 수 있다.
마스크 프레임 조립체(100)는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(100)로서, 반사판(130)을 포함하여 증착원(300)으로부터 마스크 프레임(110)과 마스크 프레임 냉각판(120)에 전달되는 복사 에너지를 효과적으로 차단할 수 있고, 마스크 프레임 냉각판(120)에 복수의 제1 냉매 유로(121a 및 121b)를 형성하여 영역별 냉매의 온도 차이를 최소화할 수 있다. 마스크 프레임 조립체(100)의 더 자세한 내용은 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체(100)에서 설명하여 생략하기로 한다.
척 플레이트(210)는 클램핑부(미도시)와 함께 기판(10)을 지지할 수 있고, 마스크(11)에 기판(10)을 밀착시킬 수 있는데, 척 플레이트(210)가 기판(10) 쪽으로 이동(또는 승강)함으로써 기판(10)을 눌러 마스크(11)와 밀착시킬 수 있다. 척 플레이트(210)는 제2 냉매 유로(215)가 형성될 수 있다. 이를 통해 마스크(11)의 냉각뿐만 아니라 기판(10)의 냉각도 시킬 수 있고, 기판(10)과 마스크(11) 간의 열변형량 차이를 최소화할 수 있다.
증착원(300)은 기판(10) 상에 증착물질을 분사하여 증착물질을 증착할 수 있다. 증착원(300)은 기판(10)을 향하여 증착물질을 분사하게 되는데, 이때 증착원(300)으로부터 복사 에너지가 발생하고, 증착원(300)에서 발생된 복사 에너지가 마스크 프레임 조립체(100), 척 플레이트(210) 및 기판(10)에 전달될 수 있다. 이러한 복사 에너지는 기판(10)과 마스크(11)의 온도를 상승시켜 기판(10)과 마스크(11)의 열변형을 일으키는 요인으로 작용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 척 플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제2 냉매 유로(215)는 복수의 유입구(211)와 배출구(212)를 가질 수 있다. 종래에는 유입구와 배출구가 하나씩 단일의 냉매 유로를 형성하였는데, 단일의 냉매 유로는 유입구와 배출구의 온도 차이가 많이 나게 되어 위치에 따른 냉각 효과가 다르게 되고, 이에 기판(10)의 위치에 따른 온도 불균형으로 기판(10)의 열변형이 생길 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 제2 냉매 유로(215)가 복수의 유입구(211)와 배출구(212)를 가지기 때문에 유입구(211)와 배출구(212)의 온도 차이를 최소화할 수 있고, 척 플레이트(210)의 전체 영역에서 균일하게 기판(10)을 냉각시킬 수 있다.
그리고 제2 냉매 유로(215)는 양측(예를 들어, 양단부)이 대칭되도록 형성될 수 있다. 제2 냉매 유로(215)가 양측이 대칭되도록 형성되지 않으면, 척 플레이트(210)의 위치에 따라 냉각 효과가 차이가 날 수 있고, 이는 기판(10)의 위치에 따른 온도 불균형을 가지고 올 수 있으며, 기판(10)에 악영향을 미칠 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 제2 냉매 유로(215)를 양측이 대칭되도록 형성하여 척 플레이트(210)의 전체 영역에서 보다 균일하게 기판(10)을 냉각시킬 수 있고, 효과적으로 기판(10)을 냉각시킬 수 있다.
한편, 제2 냉매 유로(215)는 직선홀이 연통되어 형성될 수 있다. 제2 냉매 유로(215)는 1차층(또는 1차판)인 척 플레이트(210)의 측면에 복수의 직선홀을 형성하여 각각의 직선홀이 연통되도록 한 후, 복수의 직선홀 중 적어도 어느 하나의 입구를 막음으로써 형성할 수 있다. 이때, 막히지 않은 입구 중에서 적어도 어느 하나를 유입구(211)로 사용할 수 있고, 다른 적어도 어느 하나를 배출구(212)로 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 직선홀을 건드릴(Gun drill) 가공 방법으로 형성할 수 있는데, 건드릴 가공 방법으로 직선홀을 형성하게 되면, 척 플레이트(210)의 측면에 구멍을 뚫는 방법으로 간단하게 직선홀을 형성할 수 있다. 이에 간단하게 복수의 직선홀을 형성함으로써 간단하게 제2 냉매 유로(215)를 형성할 수 있다. 종래에는 1차층(또는 1차판)에 냉매 유로를 위한 홈을 형성한 후 2차층(또는 2차판)을 덮어 냉매 유로를 형성함으로써 냉매 유로의 형성 공정이 복잡하고, 척 플레이트의 전체적인 두께가 두꺼워지며, 척 플레이트의 제작 원가가 높아지는 문제가 있었다. 그리고 척 플레이트의 두께를 줄이기 위해서는 별도의 공정이 더 필요하였다. 하지만, 본 발명에서는 1차층에 복수의 직선홀을 형성하여 각각의 직선홀이 연통되도록 함으로써 간단하게 제2 냉매 유로(215)를 형성할 수 있고, 척 플레이트(210)의 두께를 줄일 수 있으며, 척 플레이트의 제작 원가를 절감할 수 있다.
또한, 1차층에 복수의 직선홀을 형성하여 각각의 직선홀이 연통되도록 함으로써 제2 냉매 유로(215)를 형성하면, 종래보다 제2 냉매 유로(215)의 폭이 좁아지게 되는데, 방열 효과가 뛰어난 알루미늄으로 척 플레이트(210)를 형성하여 제2 냉매 유로(215)의 폭이 좁거나 제2 냉매 유로(215)의 간격이 촘촘하지 않더라도 종래와 같은 냉각효과를 얻게 할 수 있다. 그리고 기판(10)과 척 플레이트(210)는 전체 면적이 밀착되어 있는 시간이 매우 짧기 때문에 제2 냉매 유로(215)의 간격을 척 플레이트(210)의 전체 영역에 촘촘하게 하지 않고 기판(10)과 척 플레이트(210)가 긴 시간 밀착하고 있는 위치 위주로 제2 냉매 유로(215)를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치는 마스크 프레임 냉각판(120) 및 반사판(130)으로 마스크(11)와 마스크 프레임(110)의 온도 상승을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 척 플레이트(210)에 제2 냉매 유로(215)를 형성하여 기판(10)의 온도 상승도 억제할 수 있다. 이에 마스크(11)의 열변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기판(10)의 열변형도 방지할 수 있고, 기판(10)과 마스크(11)의 열변형 또는 기판(10)과 마스크(11) 간의 열변형량 차이에 기인한 정렬오차를 최소화할 수 있다. 그리고 R, G, B의 색상을 표현하기 위한 패턴의 위치 정확도가 낮아지게 되면 일부 픽셀에서 R, G, B 색상이 섞이는 일명 “변색불량”이 발생하게 되는데, 본 발명에 따른 박막 증착장치에서는 정렬오차를 최소화할 수 있어 이러한 문제점도 해결할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 프레임 조립체는 반사판을 포함하여 증착원으로부터 전달되는 복사 에너지를 차단할 수 있고, 반사판을 마스크 프레임 냉각판과 이격하여 장착함으로써 반사판에서 마스크 프레임 냉각판으로 열이 전도되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 마스크 프레임 냉각판에 복수의 제2 냉매 유로를 형성하여 영역별 냉매의 온도 차이를 최소화할 수 있고, 마스크 프레임 냉각판의 단위면적당 제1 냉매 유로의 형성 면적을 마스크 프레임 냉각판의 장측이 마스크 프레임 냉각판의 단측보다 넓도록 하여 마스크 프레임 냉각판의 단측에 비해 상대적으로 온도가 높은 마스크 프레임 냉각판의 장측의 온도를 효과적으로 낮출 수 있으며, 복수의 제1 냉매 유로 각각을 대칭되도록 형성하여 마스크와 마스크 프레임을 전체 영역에서 균일하게 냉각시킬 수 있다. 이에 마스크의 열변형을 방지할 수 있다. 그리고 반사판의 내측면이 증착원을 향하는 경사면으로 형성되어 증착원으로부터 전달되는 복사 에너지를 증착원 방향으로 반사시킬 수 있고, 반사판에 의한 섀도우 현상 없이 증착물질을 증착할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착장치는 마스크 프레임 냉각판 및 반사판으로 마스크와 마스크 프레임의 온도 상승을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 척 플레이트에 제2 냉매 유로를 형성하여 기판의 온도 상승도 억제할 수 있다. 이에 마스크의 열변형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기판의 열변형도 방지할 수 있고, 기판과 마스크의 열변형 또는 기판과 마스크 간의 열변형량 차이에 기인한 정렬오차를 최소화할 수 있다. 그리고 반사판으로 증착 공정에서 증착 잔류물 또는 증착 부산물이 증착 장치의 다른 부분에 증착되지 않을 수 있도록 하는 실드(shield) 역할을 할 수도 있으며, 이에 따라 반사판만을 제거하여 세정함으로써 증착 장치를 세정할 수 있기 때문에 세정 공정이 간단해질 수 있다. 또한, 연결부재를 통해 나사를 조이고 푸는 방법으로 간단하게 반사판을 결합 및 분리시킬 수 있어 실드 역할을 하는 반사판의 제거가 더욱 간단하여 질 수 있고, 반사판의 세정으로 이루어지는 증착 장치의 세정 공정이 편리해질 수 있다.
상기 설명에서 사용한 “~ 상에”라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다. 따라서, “기판 상에”는 기판의 표면(상부면 또는 하부면)이 될 수도 있고, 기판의 표면에 증착된 막의 표면이 될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 기판 11 : 마스크
100 : 마스크 프레임 조립체 110 : 마스크 프레임
120 : 마스크 프레임 냉각판 121 : 냉매 순환부
121a 및 121b : 제1 냉매 유로 130 : 반사판
140 : 연결부재 141 : 이격블럭
142 : 노브나사 210 : 척 플레이트
211 : 유입구 212 : 배출구
215 : 제2 냉매 유로 300 : 증착원
100 : 마스크 프레임 조립체 110 : 마스크 프레임
120 : 마스크 프레임 냉각판 121 : 냉매 순환부
121a 및 121b : 제1 냉매 유로 130 : 반사판
140 : 연결부재 141 : 이격블럭
142 : 노브나사 210 : 척 플레이트
211 : 유입구 212 : 배출구
215 : 제2 냉매 유로 300 : 증착원
Claims (11)
- 중앙에 개구부가 형성되고, 마스크가 지지되는 마스크 프레임;
증착원을 향하는 상기 마스크 프레임의 일면에 결합되는 마스크 프레임 냉각판; 및
상기 마스크 프레임 냉각판에서 이격되어 장착되고, 상기 증착원에 노출되는 상기 마스크 프레임 냉각판의 일면과 내측면을 덮는 반사판을 포함하는 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 마스크 프레임 냉각판은 복수의 제1 냉매 유로가 형성된 냉매 순환부를 포함하는 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 제1 냉매 유로는 각각의 상기 제1 냉매 유로가 서로 대칭되어 형성되는 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 2에 있어서,
상기 냉매 순환부는 상기 마스크 프레임 냉각판의 장측에서 상기 마스크 프레임 냉각판의 단측보다 상기 마스크 프레임 냉각판의 단위면적당 상기 제1 냉매 유로의 형성 면적이 넓은 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 마스크 프레임 냉각판과 상기 반사판의 사이를 연결하는 복수의 연결부재를 더 포함하는 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반사판은 중앙에 상기 마스크 프레임의 개구부와 중심점이 동일한 개구부가 형성되는 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반사판은 내측면이 상기 증착원을 향하는 경사면으로 형성되는 마스크 프레임 조립체.
- 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 마스크 프레임 조립체;
제2 냉매 유로가 형성되고, 상기 마스크에 기판을 밀착시키는 척 플레이트; 및
상기 기판 상에 증착물질을 분사하는 증착원을 포함하는 박막 증착장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 제2 냉매 유로는 복수의 유입구와 배출구를 갖는 박막 증착장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 제2 냉매 유로는 양측이 대칭되도록 형성되는 박막 증착장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 제2 냉매 유로는 직선홀이 연통되어 형성되는 박막 증착장치.
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2015
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| KR101693788B1 (ko) | 2017-01-09 |
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