KR20190039139A

KR20190039139A - 증착 장치 및 증착 방법

Info

Publication number: KR20190039139A
Application number: KR1020197004300A
Authority: KR
Inventors: 허벌트 리프카
Original assignee: 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-04-10
Also published as: EP3272901A1; JP2019524998A; WO2018016947A1; RU2019100675A; EP3485060A1; CN109563618A; US20190284678A1; RU2019100675A3

Abstract

기판(ST)의 기판 표면(ST1) 상에 물질(SB)을 증착하기 위한 증착 장치(1)가 제공된다. 상기 증착 장치는 증착원(20) 및 증착원(20)과 증착 표면 사이에 배치 되어 있는 증착 마스크(30)를 포함한다. 증착 마스크(30)는 상기 증착원에 대면하는 제1 마스크 표면(38) 및 기판 표면(ST1)에 대면하는 제2 마스크 표면(39)을 갖는다. 증착 마스크(30)에는 적어도 하나의 폐쇄 영역(34)과 복수 개의 통공들(37)에 의해 한정된 적어도 하나의 천공 영역(36)에 의해 한정되는 공간 패턴이 제공되어 있고 제2 마스크 표면(39)으로부터 소정 거리(D)에 기판 표면(ST1)을 가진 기판을 운반하는 기판 캐리어(10)가 제공되어 있다.

Description

증착 장치 및 증착 방법

본 출원은 증착 장치에 관한 것이다.

본 출원은 또한 증착 방법에 관한 것이다.

US2011/0065282는 연속 롤-투-롤 기상 기반의 증착 공정으로 OLED 기판에 패턴화된 코팅을 도포하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 기상 증착원, 가공 드럼, 구동 롤러와 섀도우 마스크를 포함하고 이때 상기 섀도우 마스크는 기판 상에 코팅이 증착되는 것을 선택적으로 방지하는 마스크 라인 피처(line feature)를 포함한다. 상기 마스크 라인 피처는 OLED 기판의 이동 방향에 평행하게 위치되어 있다. 상기 섀도우 마스크는 또한 OLED 기판의 이동 방향에 수직으로 위치되어 있고 라인 피처에 기계적 지지를 제공하는 하나 이상의 빔 피처들을 포함하고 있다. 이들 빔 피처는 상기 마스크 라인 피처가 열 또는 기계적 응력과 관련하여 변형이 일어나지 않도록 하는 역할을 한다. 상기 공지의 장치는 기판의 종방향으로 연장되어 서로 떨어져 있는 코팅 밴드를 증착하는데 적합하다. 상기 장치는 종방향으로 경계를 이루는 피처들을 증착하기에는 적합하지 않은 단점이 있다.

본 발명의 목적은 섀도우 마스크에 충분한 지지를 제공하면서 매우 다양한 패턴을 증착하게 할 수 있다는 점에서 개량된 증착 장치 및 증착 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 청구범위 제1항에서 청구하고 있는 증착 장치가 제공된다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 청구범위 제17항에서 청구하고 있는 증착 방법이 제공된다.

특히 상기 증착 방법과 증착 방법에 사용되는 증착 마스크에는 적어도 하나의 폐쇄 영역과 복수 개의 통공들에 의해 한정된 적어도 하나의 천공 영역에 의해 한정되는 공간 패턴이 제공되어 있다. 또한 제2 마스크 표면으로부터 소정 거리에 기판 표면을 가진 기판을 운반하는 기판 캐리어가 제공되어 있다.

이 증착 장치와 증착 방법에서는 이전에 증착 마스크로서 단일 금속판으로는 달성할 수 없었던 패턴을 증착할 수 있게 된다. 예를 들어 문자 "e" 안에 증착된 물질이 없어야 하는 기판 영역은 증착 마스크 내 상응하는 폐쇄 영역을 필요로 한다. 이 기판 영역을 둘러싸는 기판 표면의 영역은 증착할 물질에 투과성이 있어야 한다. 그러나 이는 증착 마스크의 폐쇄 영역이 마스크의 나머지 부분에 더 이상 연결되지 않는 것을 필요로 할 것이다. 본 발명에 따른 증착 장치와 증착 방법에서는 물질에 투과성인 영역은 천공 영역으로서 제공된다. 한편으로 이로 인해 증착 물질이 전방의 기판 표면을 향해 통과할 수 있게 된다. 동시에, 내부에 포함되어 있는 폐쇄 영역을 지지한다. 상기 기판 캐리어는 제2 마스크 표면으로부터 소정 거리에 기판 표면을 가진 기반을 운반하도록 제공되어 있기 때문에 천공 영역 내 각각의 통공에 기인한 증착 패턴들은 상호 겹쳐져 기판 표면상에 증착된 물질에 의해 형성된 패턴에서는 통공 개개의 패턴을 볼 수 없다(또는 제한된 정도로 볼 수 있다).

상기 기판 캐리어가 제2 마스크 표면으로부터 소정 거리에 기판 표면을 가진 기판을 운반하기 때문에 증착 마스크의 적어도 하나의 폐쇄 영역과 적어도 하나의 천공 영역에 의해 한정된 공간 패턴에 상응하는 공간 패턴에 따라 물질이 증착된다. 즉, 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역은 증착 마스크의 적어도 하나의 폐쇄 영역과 동형인 제1 기판 표면상의 적어도 제1 영역에 상응하고 상기 적어도 하나의 천공 영역은 증착 마스크의 적어도 하나의 천공 영역과 동형인 제1 기판 표면상의 적어도 제2 영역에 상응한다.

여기서, 상기 적어도 제1 영역에는 증착된 물질이 실질적으로 없고 상기 적어도 제2 영역에는 물질의 층이 제공된다. 상기 기판 캐리어가 제2 마스크 표면으로부터 소정 거리에 제1 기판 표면을 가진 기판을 운반하는 사실로 인해 상기 적어도 제2 영역의 증착층을 실질적으로 균일하게 할 수 있다. 실질적으로 균일한 층은 두께 편차가 증착층 두께의 평균 편차보다 실질적으로 작은 층으로 이해된다. 더욱 특별하게는, 가장 작은 두께와 가장 큰 두께 간 차이가 평균 두께의 50% 미만이다. 가장 작은 두께와 가장 큰 두께 간 차이는 바람직하게는 평균 두께의 20% 미만이거나 심지어 평균 두께의 10% 미만이다.

일 구현예에 있어서, 상기 증착 마스크는 곡선 형상의 형태로 제공되며 상기 기판 캐리어는 제2 마스크 표면에 등각인 기판 표면을 가진 기판을 운반한다. 이로 인해, 상기 증착 마스크는 증가된 구조적 완전성(integrity)을 가질 수 있다.

특히 상기 증착 마스크는 원통체로 제공될 수 있고 상기 증착원은 상기 원통체 내에 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써 롤-투-롤 장치에서 매우 효율적으로 실행할 수 있다. 이러한 실행시 상기 롤-투-롤 장치는 예를 들면 원통체를 소정의 각속도로 회전시키기 위한 액추에이터를 포함할 수 있고 상기 기판 표면을 가진 기판을 제2 마스크 표면에 대하여 적어도 실질적으로 동축 방식으로 원통형 궤도를 따라 이송하는 이송 설비를 배치할 수 있고, 상기 원통형 궤적을 따라 이송시 기판은 증착 표면을 따라 동일한 각속도로 이동한다. 본 구현예에서는 연속 증착 공정이 가능하게 된다.

일 구현예에 있어서, 상기 기판 캐리어는 증착 마스크의 각각의 측면에 배치되어 있고 증착 마스크의 외경보다 큰 외경을 가진 한 쌍의 지지 롤에 의해 구성된다. 대부분의 경우, 이는 기판을 증착 마스크와 적당히 정렬 및 위치시키기에 충분하다. 필요한 경우에, 상기 지지 롤을 상보적(complementary) 지지 롤 또는 상보적 지지 벨트와 같은 상보적 지지 수단과 조합할 수 있다.

이들 및 기타 측면들을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도면에서:
도 1, 1a, 1b는 제1 측면에 따른 증착 장치의 구현예들을 개략적으로 도시하고 있다. 여기서, 도 1은 일 구현예의 개요도이고, 도 1a는 상기 구현예의 상세도이고, 도 1b는 도 1a의 IB-IB에 따른 단면도이고,
도 2a는 증착 장치의 일 구현예에서 증착 마스크를 보다 상세하게 도시하고 있고, 도 2b는 도 2a의 IIB-IIB에 따른 단면도이고, 도 2c는 다른 예들을 도시하고 있고,
도 3a, 3b는 제1 측면에 따른 장치의 일 구현예에 의해 얻은 실험 결과를 도시하고 있고,
도 4a-4c는 또 다른 구현예를 도시하고 있다. 여기서, 도 4a는 상기 장치 내 다양한 부품들의 개략도이고, 도 4b는 도 4a의 IVB에 따른 상면도이고, 도 4c는 도 4a의 IVC에 따른 저면도이고,
도 5a-5c는 다른 구현예들을 도시하고 있다. 여기서, 도 5a는 상기 장치 내 다양한 부품들의 개략도이고, 도 5b는 도 5a의 VB에 따른 상면도이고, 도 5c는 상기 다른 구현예의 또 다른 변형 형태의 도 5a의 VC에 따른 상면도이다.
도 6a-6c도 다른 구현예들을 도시하고 있다. 여기서, 도 6a는 상기 장치 내 다양한 부품들의 개략도이고, 도 6b는 도 6a의 VIB-VIB에 따른 단차형 단면도이고, 도 6c는 도 6a의 구현예의 또 다른 변형 형태의 도 5a의 VIC-VIC에 따른 대응하는 단차형 단면도이다.
도 7은 도 5b의 구현예에 대한 일 변형 형태를 도시하고 있다.
도 8a 및 8b는 제1 측면에 따른 증착 장치의 또 다른 구현예를 도시하고 있다. 여기서, 도 8b는 도 8a의 VIIIB-VIIIB에 따른 단면을 도시하고 있다.

여러 도면들에서 유사한 참조번호는 달리 지시되지 않는 한 유사한 구성요소를 가리킨다.

도 1은 기판(ST)의 기판 표면(ST1) 상에 물질(SB)을 증착하기 위한 증착 장치(1)를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 증착 장치는 증착원(20)과 증착 마스크(30)를 포함하고 있다. 후자는 도 1a와 1b에 더욱 상세히 도시되어 있다. 여기서, 도 1a는 도 1의 IA에 따른 증착 마스크(30)의 상면도이고 도 1b는 도 1a의 IB-IB에 따른 증착 마스크의 단면도이다. 증착 마스크(30)는 증착원(20) 및 기판(ST)의 증착 표면(ST1) 사이에 배치되어 있다. 증착 마스크(30)는 증착원(20)에 대면해 있는 제1 마스크 표면(38)과 기판 표면(ST1)에 대면해 있는 제2 마스크 표면(39)을 갖고 있다. 도 1a와 1b에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 증착 마스크(30)에는 적어도 하나의 폐쇄 영역(34)과 복수 개의 통공(37)에 의해 한정된 적어도 하나의 천공 영역(36)에 의해 한정된 공간 패턴이 제공되어 있다. 제2 마스크 표면(39)으로부터 소정 거리에 기판 표면(ST1)을 가진 기판을 운반하도록 기판 캐리어(10)가 제공되어 있다.

일 구현예에 있어서, 증착 마스크(30)는 약 2 미크론 내지 약 500 미크론 범위의 두께(ΔD)를 갖는다. 실질적으로 2 미크론보다 작은 두께(ΔD), 예를 들면 1 미크론 또는 0.5 미크론은 증착 마스크의 불충분한 강성을 초래할 것으로 예상된다. 상기 두께(ΔD)가 실질적으로 500 미크론보다 큰, 예를 들면 1 mm 또는 2 mm인 경우에는 비교적 많은 양의 증발 물질이 통공(37)의 벽에 증착되는 효과가 있을 것이다.

증착 마스크(30)의 두께(ΔD)는 바람직하게는 통공의 직경과 동일한 정도의 크기이다. 예를 들어 상기 두께는 통공의 직경의 0.2배 내지 5배 범위에 있을 수 있다.

일 구현예에 있어서, 통공(37)은 10 내지 100 미크론 범위의 직경을 갖는다. 따라서 상기 범위의 하한 직경을 가진 통공을 갖는 증착 마스크는 바람직하게는 2 내지 100 미크론 범위의 두께를 갖는 반면에, 상기 범위의 상한 직경을 가진 통공을 갖는 증착 마스크는 바람직하게는 20 내지 500 미크론 범위의 두께를 갖는다.

몇몇 적용예에 있어서, 통공(37)은 테이퍼형일 수 있다. 예를 들어, 상기 통공은 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 증착원(20)을 향해 소정의 방향(α)으로 바깥쪽으로 좁아질 수 있는바, 이때 상기 각도(α)는 제 1(또는 제 2) 마스크 표면의 법선에 대해 0 내지 70도 범위에 있다. 제조성과 관련한 실용 목적을 위해서 상기 각도는 통상적으로 0 내지 45도 범위에서 선택될 것이다. 이와 달리, 상기 통공은 증착원으로부터 멀어지는 방향(α)으로 바깥쪽으로 좁아질 수도 있는데, 경우에 따라 상기 각도는 제 1(또는 제 2) 마스크 표면의 법선에 대해 0 내지 70도 범위에 있고 제조성 관련과 같이 실용 목적을 위해서 바람직하게는 0 내지 45도의 범위에 있을 수 있다.

투과율은 천공 영역 내 통공이 차지하는 비율로 정의된다. 약 10% 내지 약 50% 범위의 투과율이 가장 적합한 것으로 밝혀졌다. 상기 투과율이 실질적으로 10%, 예를 들어 5% 미만인 경우에는 실제로 불충분하게 균일한 증착이 얻어진다. 만일 상기 투과율이 50%보다 실질적으로 더 큰, 예를 들어 70%보다 더 큰 경우에는 증착 마스크(30)의 구조적 완전성이 위험에 처하게 된다. 대부분의 실제 실행예에 있어서, 상기 투과율은 15 내지 30%의 범위, 예를 들면 20 내지 25%의 범위, 예를 들면 21%일 수 있다. 상기 통공이 테이퍼형인 경우에는 통공이 차지하는 비율이 통공이 바깥쪽으로 좁아지는 증착 마스크의 측면에서 더 크다. 이 경우, 상기 통공이 바깥쪽으로 좁아지는 측면에서 투과율은 바람직하게는 투과율에 대해 여기에서 제시한 바와 같이 상한, 예를 들면 50%, 30% 또는 25%를 만족해야 한다. 상기 증착 마스크의 대향 측면에서 투과율은 바람직하게는 하한, 예를 들면 10, 20 또는 30%를 만족해야 한다.

대부분의 환경에서, 기판 캐리어(10)는 제2 마스크 표면(39)으로부터 소정 거리(D)에 기판 표면(ST1)을 가진 기판(ST)을 상기 거리가 후속 통공들 사이의 평균 거리(d_h)의 0.5 내지 5배 범위 내에 있도록 운반할 수 있다. 몇몇 환경에서는 상기 거리(D)가 더 클 수 있다. 예를 들면 기판 표면(ST1) 상의 증착 패턴 내 피처들 사이에 뚜렷한 경계가 필요하지 않거나 완만한 경계가 필요한 경우에 거리(D)는 심지어 평균 거리(d_h)의 10 또는 20배일 수 있다. 이는 또한 상기 증착 마스크의 두께(ΔD)가 통공의 직경에 비해 상대적으로 큰 경우, 예를 들면 상기 증착 마스크의 두께(ΔD)가 통공의 직경의 5배보다 더 큰 경우에 그러할 수 있다. 다른 경우에, 거리(D)는 위에 나타낸 최소치보다 작을 수 있다. 예를 들어, 증착원(20)이 비교적 큰 면적을 갖는 경우에, 상기 거리(D)는 예를 들면 후속 통공 사이의 평균 거리(d_h)의 0.2배로 다소 더 작을 수 있다.

본 명세서에서 사용하는 용어 "기판"은 공정, 이 경우 층 증착이 수행되는 표면을 포함하는 물체로서 재료 과학에서 통상적인 의미를 갖는다. 이와 관련하여 예를 들어 연성 전자소자의 제조와 관련하여, 상기 기판은 전형적으로 호일을 포함한다. 용어 "호일"은 하나 이상의 재료층을 포함하는 시트를 의미한다. 상기 호일 상에는 마스크 또한 정렬될 수 있는 구조물이 있을 수 있다. 상기 호일은 롤-투-롤(R2R) 제조 공정에서 사용될 수 있도록 연성이 있다. 이를 위해서 50 cm 이하, 예를 들면 12 cm의 곡률반경으로 말거나 굴곡될 수 있는 호일을 연성이 있는 것으로 간주할 수 있다. 이와 달리 또는 이와 관련하여 굴곡 강성이 500 Pa·m³보다 작은 호일을 연성이 있는 것으로 간주할 수 있다. 상기 호일로서 또는 상기 호일용 층으로서 적합한 물질은 예를 들어 PET, PEN 또는 PI와 같은 폴리머이다. 또한 얇은 유리가 적합한 기판 재료일 수 있다. 이와 달리, 이러한 목적을 위해 알루미늄, 강 또는 구리와 같은 금속을 사용할 수 있다. 상기 호일은 예를 들면 요구되는 강도와 연성에 따라 1 ㎛ 내지 1 ㎜ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 목적의 경우에 예를 들면 유리판과 같이 강성이 더 큰 기판도 고려할 수 있다.

폐쇄 영역(34)과 천공 영역(36)을 가진 공간 패턴이 있는 증착 마스크를 이용하여 실험을 수행하였다. 상기 천공 영역은 복수 개의 통공들(37)에 의해 한정되어 있다. 천공 영역(36)은 증착 물질의 실질적으로 연속적인 층이 구비될 기판 표면(ST1)의 영역을 한정하고 상기 폐쇄 영역은 물질이 없는 채로 있는 기판 표면(ST1)의 영역을 한정한다. 증착 마스크(30)의 천공 영역(36)의 일부가 도 2a-2b에 도시되어 있다. 도 2c는 다양한 다른 예들을 도시하고 있다. 여기서, 도 2a는 증착 마스크(30)의 천공 영역의 상면도이고 도 2b는 도 2a의 IIB-IIB에 따른 단면도이다.

여기서 사용되는 증착 마스크는 40 미크론의 직경(Φ_min)을 갖고 6각형 격자를 따라 약 100 미크론의 거리로 이격된 통공(37)이 타공되어 있는 60 미크론의 두께를 가진 스테인리스강의 호일이다. 상기 통공의 존재에 의해 21%의 투과율이 제공된다. 도 2b에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 통공(37)은 약 20도의 각도로 바깥쪽으로 좁아져 있다. 그러나 이와 다르게 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이 통공(37)은 반대 방향으로 좁아지거나 원통형일 수 있다. 이는 증착원(20)의 속성에 의존할 수 있다. 증착원(20)이 점원(point source)인 경우에는 통공(37)이 기판(ST)의 방향으로 바깥쪽으로 좁아지는 것이 바람직할 수 있다.

도 2a-2b에 도시되어 있는 바와 같이 천공 영역(36)을 가진 증착 마스크를 PET 호일의 기판 표면으로부터 약 200 미크론의 거리(D)에 배치하였다. 이 증착 마스크를 사용하여 1 nm/분 Al의 용량을 가진 물리적 기상 증착(PVD) 장치로 알루미늄을 증착하였다. 또한 다른 물리적 기상 증착 기술들, 예를 들면 전자빔-PVD, 화학적 기상 증착(CVD) 기술과 스퍼터링 기술과 같은 다른 증착 기술들도 적합하다.

예로서, 제1 공간 패턴을 폭이 단계적으로 감소하는 일련의 라인 형태로 도포하였다. 상기 패턴의 제1 라인은 1000 미크론의 폭, 제2 라인은 500 미크론의 폭, 제3 라인은 200 미크론의 폭을 갖는 등 폭을 갖는다. 따라서 상기 제1 라인에서 천공 영역(36)은 상기 라인의 폭 방향으로 약 10개, 제 2라인에서는 약 5개를 갖는 등 홀을 갖는다.

이렇게 얻은 가공된 기판(STa)을 도 3a에 나타내었다. 폭이 1000 미크론인 라인을 분명하게 볼 수 있음을 알 수 있다. 또한 폭이 500 미크론인 라인도 여전히 볼 수 있다. 따라서 인접한 통공의 간격의 약 5배 이상의 최소 크기를 가진 패턴부에 대해서는 양호한 증착 결과가 얻어질 수 있다.

도 3b는 도 2a, 2b의 증착 마스크를 구비한 도 1, 1a, 1b를 참조하여 기재한 바와 같은 증착 장치를 사용하여 기판(STb) 상에 문자들의 패턴으로서 알루미늄을 증착한 또 다른 예를 보여주고 있다.

상기 증착 마스크를 구비한 증착 장치는 증착 마스크로서 단일 금속판을 사용하여 이전에 달성할 수 없었던 패턴의 증착을 가능하게 한다. 예를 들어, 문자 "e" 안에 증착된 물질이 없어야 하는 기판 영역은 증착 마스크 내 상응하는 폐쇄 영역을 필요로 한다. 이 기판 영역을 둘러싸는 기판 표면의 영역은 증착할 물질에 투과성이 있어야 한다. 그러나 이는 증착 마스크의 폐쇄 영역이 마스크의 나머지 부분에 더 이상 연결되지 않는 것을 필요로 할 것이다. 본 발명에 따른 증착 장치에서는 물질에 투과성인 영역이 한편으로 증착 물질이 전방의 기판 표면을 향해 통과할 수 있고 다른 한편으로는 내부에 포함되어 있는 폐쇄 영역을 지지하는 천공 영역으로서 제공되어 있다.

구현예들에 있어서, 상기 증착 마스크는 폐쇄 영역과 천공 영역 외에도 완전히 개방된 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면 도 3b에 도시되어 있는 패턴을 증착하기 위해서 문자 "t"에 상응하는 증착 마스크 상의 패턴은 완전 개방 영역으로서 형성될 수 있다.

도 4a-4c는 호일 상에 롤투롤에 의해 제품을 제조할 수 있는 본 발명의 장치의 일 구현예를 도시하고 있다. 상기 호일은 예를 들면 100 내지 200 미크론 범위의 두께를 가진 예를 들면 PET 또는 PEN 호일일 수 있다.

상기 장치의 개요도가 도 4a에 제시되어 있다. 도 4b는 도 4a의 IVB에 따른 장치의 상면도이다. 도 4b는 또한 도 4b에서 볼 수 있는 장치의 부품들(예를 들면 ST, 44, 46, 70)을 도 4a에서 볼 수 있게 하는 시점(IVA)을 보여주고 있다. 도 4c는 IVC에 따른 도 4a의 배치의 상면도이다. 명료성을 위해서 도 4b와 도 4c는 기판(ST), 증착 마스크(30), 안내 롤(44, 46)과 지지 롤(70, 72)만을 도시하고 있다.

도 4a-4c에 도시되어 있는 증착 장치는 기판 캐리어를 따라 기판(ST)을 이송하기 위한 기판 이송 설비(42, 48, 52, 54)를 포함하고 있다. 상기 도시되어 있는 구현예에서, 상기 기판 이송 설비는 권출 롤(42), 제1 안내 롤(44), 제2 안내 롤(46)과 권취 롤(48)을 포함하고 있다. 참조번호 52와 54는 각각 권출 롤(42)과 권취 롤(44)의 회전을 유도하는 액추에이터를 가리킨다. 도 4a-4c의 증착 장치는 권출 롤(42)로부터 권취 롤(48)에 이르는 경로에 배치되는 다른 유사한 증착 장치 또는 다른 유형의 증착 장치와 조합할 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 4a-4c의 구현예에서, 증착 마스크(30)는 곡선 형상의 형태로 제공된다. 상기 기판 캐리어는 증착 마스크의 각각의 측면에 배치되어 있는 한 쌍의 지지 롤(70, 72)에 의해 구성된다. 상기 한 쌍의 지지 롤은 제2 마스크 표면(39)과 등각이고 상기 제2 마스크 표면까지 소정 거리(D)에 기판 표면(ST1)을 가진 기판(ST)을 운반한다. 상기 지지 롤은 이들의 둘레가 함께 운반되는 기판(ST)에 상응하는 속도를 갖도록 소정의 회전 속도로 능동 또는 수동적으로 회전할 수 있다.

제2 마스크 표면(39)과 등각인 기판 표면(ST1)을 제2 마스크 표면까지 소정 거리(D)로 유지하기 위해서 지지 롤(70,72)은 증착 마스크의 외경보다 더 큰 2D의 외경을 갖는다. 상기 지지 롤들 중 하나 또는 두 개 모두는 중앙 개구부를 갖고, 예를 들면 중공형 원통으로서 형성될 수 있고 외측 베어링을 가져 증착원과 같은 상기 장치의 내부 부품은 예를 들면 정비를 위해 쉽게 접근 가능하다. 굴곡 형상으로서 증착 마스크(30)를 배치하면 증착 마스크 내 완전 개방 영역을 대체하는 천공 영역의 존재에 의해 제공되는 기계적 안정성 외에도 기계적 안정성이 더욱 증가된다. 특히 증착 마스크(30)가 원통체로서 제공된다는 점에서 매우 안정한 기계적 구조가 얻어진다. 증착원(20)은 원통체 내부에 배치된다.

도 4a의 증착 장치의 구현예는 원통체를 소정의 각속도로 회전시키기 위한 액추에이터(56)를 포함하고 있다. 모든 액추에이터(52, 54, 56)는 제어기(60)에 의해 제어된다. 제어기(60)는 기판 내 장력을 측정하기 위한 하나 이상의 장력 센서, 기판의 이송 속도를 측정하기 위한 속도 센서, 증착 마스크(30)의 회전 속도를 측정하기 위한 속도 센서, 증착 마스크(30)의 외표면(39)과 기판 표면(ST1) 사이의 거리를 감지하기 위한 거리 센서와 같은 다양한 센서 및/또는 검출기로부터 입력을 추가로 수신할 수 있다. 이송 설비(42, 48, 52, 54)는 기판 표면(ST1)을 가진 기판(ST1)을 제2 마스크 표면(39)에 대해 적어도 실질적으로 동축인 방식으로 원통형 궤도를 따라 이송하도록 배치되어 있다. 이로 인해 기판(ST)은 상기 원통형 궤적을 따라 이송시 증착 표면을 동일한 각속도로 이동하게 된다. 이 경우, 상기 원통형 궤도는 기판을 안내하는 지지 롤(70, 72)의 외표면에 의해 한정된다.

상대적으로 얇은 기판의 경우에 오직 지지 롤(70, 72)에 의한 지지는 증착 마스크(30)와 적절히 정렬된 기판을 유지하기에는 불충분할 수 있다.

도 5a-5c는 추가적인 지지를 제공하는 또 다른 구현예의 변형 형태들을 도시하고 있다. 도 4a-4c의 부품에 상응하는 내부 부품들은 동일한 참조번호를 갖고 있다. 도 5b는 위에서 본(VB) 하나의 변형 형태의 단면을 도시하고 있다. 도 5c는 위에서 본(VC) 또 다른 변형 형태의 단면을 도시하고 있다. 도 5a-5c에 나타낸 구현예에서, 기판 캐리어는 지지 롤(70, 72) 외에도 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n)을 포함하고 있다. 도 5b에 나타낸 구현예에서는 각각의 지지 롤은 각각의 상보적 지지 롤을 갖고 있다. 즉, 지지 롤(70)은 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n)을 갖고, 지지 롤(72)은 상보적 지지 롤(72a, ..., 72n)을 갖고 있다. 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n 및 72a, ..., 72n)은 기판(ST)의 측면들 중 하나가 지지 롤(70)과 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n) 사이로 안내되는 한편 반대 측면은 지지 롤(72)과 그의 연관 상보적 지지 롤(72a, ..., 72n) 사이로 안내된다는 점에서 추가 지지를 제공한다. 상기 상보적 지지 롤들은 이들이 연관된 지지 롤을 향해 기판(ST)의 측면을 압착할 수 있다. 도 5c에 나타낸 구현예에서, 지지 롤(70, 72)은 일련의 상보적 지지 롤(70a, .. 70n)을 공유하고 있다. 즉, 상보적 지지 롤(70a, .., 70n)은 기판(ST)의 전체 폭에 걸쳐 연장되어 있다.

일 구현예에 있어서, 선택적으로 또는 추가로 텐터 프레임(tenter frame) 기술을 사용할 수 있다. 여기서 증착 마스크로부터 제어된 거리 상에 기판을 유지하도록 기판 고정 클립이 구비된 간격이 가까운 2개의 순환 체인이 제공되어 있다. 상기 기판 고정 클립은 기판 내 구멍들과 연동할 수 있다. 이들의 예가 US 650385, US 2584553 및 US 4403379에 기재되어 있다.

또 다른 구현예가 도 6a-6c에 도시되어 있다. 도 6b는 도 6a의 VIB-VIB에 따른 하나의 변형 형태의 단차형 단면을 도시하고 있다. 도 6c는 VIC-VIC에 따른 또 다른 변형 형태의 단차형 단면을 도시하고 있다. 도 6a-6c에 나타낸 구현예에서, 상기 기판 캐리어는 지지 롤(70, 72) 외에도 각각의 상보적 지지 벨트(도 6b) 또는 공유의 상보적 지지 벨트(도 6c)를 포함하고 있다.

도 6b의 구현예에서 각각의 지지 롤(70, 72) 각각의 상보적 지지 벨트(76, 77)를 갖고 있다. 도 6a에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 상보적 지지 벨트(76)는 일련의 지지 벨트 안내 롤(74a, 74b, 74c, ..., 74n) 주위에서 순환 루프를 형성한다. 마찬가지로, 지지 벨트(77)는 일련의 지지 벨트 안내 롤 주위에서 순환 루프로서 형성되며, 그 중 하나의 지지 벨트 안내 롤(78c)을 도 6b에서 볼 수 있다. 상기 장치의 작동시 기판(ST)의 측면들 중 하나는 지지 롤(70)과 그의 연관된 상보적 지지 벨트(76) 사이로 안내된다. 기판(ST)의 반대 측면은 지지 롤(72)과 그의 연관된 상보적 지지 벨트(77) 사이로 안내된다. 이로 인해 상보적 지지 벨트(76, 77)는 연관 지지 롤의 방향으로 기판의 연관 측면에 압력을 가할 수 있다. 이에 의해 기판(ST)의 일측면은 지지 롤(70)과 연관 상보적 지지 벨트(76) 사이에 협지되고 타측면은 지지 롤(72)과 연관 상보적 지지 벨트(77) 사이에 협지된다. 상보적 지지 벨트(76)에 의해 가해지는 압력은 지지 벨트 안내 롤(74c 등과 78c 등 각각)에 의해 유도될 수 있다.

도 6c의 변형 형태에서, 지지 롤(70, 72)은 기판(ST)의 전체 폭에 걸쳐 연장되어 있는 공유의 상보적 지지 벨트(76)와 연동한다. 도 6a에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 상보적 지지 벨트(76)는 일련의 지지 벨트 안내 롤(74a, 74b, 74c, ... 74n) 주위에서 순환 루프를 형성하고, 이 경우에 상기 지지 벨트 안내 롤은 전형적으로 또한 기판(ST)의 전체 폭에 걸쳐 연장되어 있다. 도 6b의 구현예에서도, 일련의 공유 지지 벨트 안내 롤(74a, 74b, 74c, ... 74n) 주위에서 상보적 지지 벨트(76, 77)를 안내하는 것을 생각할 수 있는데, 이 경우에도 상기 지지 벨트 안내 롤은 통상적으로 기판(ST)의 전체 폭에 걸쳐 연장되어 있다. 상보적 지지 벨트(76,77)는 예를 들어 스프링 강과 같이 탄성이 있는 복원성 재료로 형성될 수 있지만, 니켈, 주석 및 아연과의 구리 합금 또는 폴리머와 같은 다른 재료들도 적합할 수 있다. 사용 재료에 따라 상기 순환 벨트의 두께는 0.01 내지 0.5 mm, 예를 들면 0.05 내지 0.1 mm 범위에 있을 수 있다.

도 7은 도 5b의 구현예의 또 다른 변형 형태를 도시하고 있다. 본 구현예에서, 지지 롤(70, 72)은 증착 마스크(30)의 회전축으로부터 벗어난 방향의 회전축을 갖고 있다. 지지 롤(70)은 상기 기판의 좌측면 상에서 이송 방향으로 대면시 반시계 방향으로 이탈한다. 지지 롤(70)은 상기 기판의 우측면 상에서 이송 방향으로 대면시 시계 방향으로 이탈한다.

특히 도 7의 상면도에서는 지지 롤(70)이 증착 마스크(30)의 회전축과 반시계 방향으로 각도(α1)로 벗어나 있는 회전축(70x)을 갖는다는 것을 알 수 있다. 지지 롤(72)이 증착 마스크(30)의 회전축과 시계 방향으로 각도(α2)로 벗어나 있는 회전축(72x)을 갖는다. 통상적으로 각도(α1, α2)는 기판(ST)의 측방향 변위를 피하도록 동일한 크기를 갖는다.

상보적 지지 롤(72a, ..., 72n)은 바람직하게는 이들의 연관 지지 롤(70)과 정렬되어 있다. 마찬가지로, 상보적 지지 롤(72a, ..., 72n)은 바람직하게는 이들의 연관 지지 롤(72)과 정렬되어 있다. 도 7의 배치에서, 기판(ST)의 측면 에지는 지지 롤과 그의 연관 상보적 지지 롤 사이에 협지되어 있다. 여기에서 명시한 회전각의 이탈로 인해 기판(ST)에 측방향 장력이 가해진다. 이를 통해 기판(ST)의 표면(ST1)은 증착 마스크(30)의 외표면(39)과의 정렬이 더욱 더 개선될 수 있다. 상기 이탈은 예시를 위해 명확히 볼 수 있는 크기(3도)를 갖는다는 점을 분명히 해둔다. 실제로, 상기 크기는 실질적으로 더 작아 기판을 손상시키지 않으면서 적절한 정렬을 이루는 매우 약한 장력이 가해지도록 할 수 있다. 이와 달리, 기판(ST)이 지지 롤과 그의 대향 상보적 지지 롤 사이에서 미끄러지도록 하면서 더 크게 벗어나는 것을 생각할 수도 있다.

동일한 원리가 도 6a와 6b에 도시된 구현예에 적용될 수 있음을 분명히 한다. 여기에서도 지지 롤(70, 72)은 위에서 명시한 이탈하는 회전각으로 배치될 수 있다. 이 경우에, 상보적 지지 벨트(76)는 그의 궤도가 기판(ST)의 궤도와 반시계 방향으로 소정의 각도(α1)로 벗어나도록 지지 롤(70)과 정렬될 수 있다. 이 경우와 유사하게 상보적 지지 벨트(77)는 그의 궤적가 기판의 궤도와 시계 방향으로 소정의 각도(α1)로 벗어나도록 지지 롤(72)과 정렬될 수 있다.

도 8a, 8b는 본 발명에 따른 또 다른 증착 장치를 도시하고 있다. 여기서 도 8b는 도 8a의 VIIIB-VIIIB에 따른 단면을 도시하고 있다. 이 구현예에서, 증착 마스크(30)는 순환 벨트(370)의 중앙 구간으로서 형성된다. 순환 벨트(370)는 예를 들어 스프링 강과 같이 탄성이 있는 복원성 재료로 형성될 수 있지만, 니켈, 주석 및 아연과의 구리 합금 또는 폴리머와 같은 다른 재료들도 적합할 수 있다. 사용 재료에 따라 상기 순환 벨트의 두께는 0.01 내지 0.5 mm, 예를 들면 0.05 내지 0.1 mm 범위에 있을 수 있다.

이 장치에서 증착원(20)은 순환 벨트(370)에 의해 형성된 루프 내에 배치되어 있다. 순환 벨트(370)는 각각의 벨트 안내 롤(372) 및 상보적 벨트 안내 롤(374a, 374b, 374c, ..., 374n)에 의해 서로 대향하는 측면에 안내된다. 기판(ST)은 증착 마스크의 제2 표면(39)으로부터 소정 거리(D)에 있는 기판 캐리어 롤(49)에 의해 운반된다. 안내 롤(372) 및 상보적 벨트 안내 롤(374a, 374b, 374c, ..., 374n)은 순환 벨트(370)의 중앙 구간에 증착 마스크(30)를 자유로운 상태에 있게 하여 물질(SB)은 증착 마스크를 통해 기판(1)의 제1 표면 증착 마스크에 도달할 수 있다. 상기 증착 장치 내 증착 마스크(30)에는 적어도 하나의 폐쇄 영역과 다수 개의 통공에 의해 한정된 적어도 하나의 천공 영역에 의해 한정된 공간 패턴이 제공되어 있다. 기판 캐리어 롤(49)이 제2 마스크 표면(39)으로부터 소정 거리에 기판 표면을 가진 기판을 운반하기 때문에 상기 증착 마스크의 적어도 하나의 폐쇄 영역과 적어도 하나의 천공 영역에 의해 한정된 공간 패턴에 상응하는 공간 패턴에 따라 물질(SB)을 증착할 수 있게 된다. 즉, 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역은 증착 마스크의 적어도 하나의 폐쇄 영역과 동형인 제1 기판 표면상의 적어도 제1 영역에 상응한다. 상기 적어도 하나의 천공 영역은 증착 마스크의 적어도 하나의 천공 영역과 동형인 제1 기판 표면상의 적어도 제2 영역에 상응한다.

여기서, 상기 적어도 제1 영역에는 증착된 물질이 실질적으로 없고 상기 적어도 제2 영역에는 물질의 층이 제공된다. 기판 캐리어 롤(49)이 제2 마스크 표면(39)으로부터 소정 거리(D)에 제1 기판 표면(ST1)을 가진 기판(ST)을 운반하는 사실로 인해 상기 적어도 제2 영역의 증착층을 실질적으로 균일하게 할 수 있다. 실질적으로 균일한 층은 두께 편차가 증착층 두께의 평균 편차보다 실질적으로 작은 층으로 이해된다. 더욱 특별하게는, 가장 작은 두께와 가장 큰 두께 간 차이가 평균 두께의 50% 미만이다. 가장 작은 두께와 가장 큰 두께 사이 간 차이는 바람직하게는 평균 두께의 20% 미만이거나 심지어 평균 두께의 10% 미만이다.

본 구현예의 이점은 공정 중 기판(ST)의 기계적 부하가 최소라는 점이다. 이는 매우 얇은, 예를 들면 1 내지 10 미크론 범위의 두께를 가진 기판에 대해 특별한 장점이 있다.

Claims

기판(ST)의 기판 표면(ST1) 상에 물질(SB)을 증착하기 위한 증착 장치(1)로서, 상기 증착 장치가 증착원(20) 및 상기 증착원(20)과 상기 증착 표면 사이에 배치되는 증착 마스크(30)를 포함하고, 상기 증착 마스크(30)가 상기 증착원에 대면하는 제1 마스크 표면(38)과 상기 기판 표면(ST1)에 대면하는 제2 마스크 표면(39)을 갖되, 상기 증착 마스크(30)에는 적어도 하나의 폐쇄 영역(34)과 복수 개의 통공들(37)에 의해 한정된 적어도 하나의 천공 영역(36)에 의해 한정된 공간 패턴이 구비되어 있고, 상기 제2 마스크 표면(39)으로부터 거리(D)에 상기 기판 표면(ST1)을 가진 상기 기판을 운반하도록 기판 캐리어(10, 70, 72)가 제공되어 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역은 상기 증착 마스크의 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역과 동형인 상기 제1 기판 표면상의 적어도 제1 영역에 상응하고 상기 적어도 하나의 천공 영역은 상기 증착 마스크의 상기 적어도 하나의 천공 영역과 동형인 상기 제1 기판 표면상의 적어도 제2 영역에 상응함으로써 상기 장치의 작동시 상기 증착 마스크의 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역과 상기 적어도 하나의 천공 영역에 의해 한정된 상기 공간 패턴에 상응하는 공간 패턴에 따라 물질이 증착되고, 상기 적어도 제2 영역 내 증착된 층은 실질적으로 균일한 증착 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판 캐리어(10, 70, 72)를 따라 상기 기판(ST)을 이송하기 위한 기판 이송 설비(42, 48, 52, 54)를 포함하는 증착 장치.
제2항에 있어서, 상기 증착 마스크(30)가 곡선 형상의 형태로 제공되고 상기 기판 캐리어(10)가 상기 제2 마스크 표면(39)에 등각인 기판 표면(ST1)을 가진 상기 기판(ST)을 운반하는 증착 장치.
제3항에 있어서, 상기 증착 마스크(30)가 원통체로서 제공되고 상기 증착원(20)이 상기 원통체 내부에 배치되어 있는 증착 장치.
제4항에 있어서, 상기 증착 장치가 상기 원통체를 소정의 각속도로 회전시키기 위한 액추에이터(56)를 포함하고, 상기 이송 설비(42, 48, 52, 54)가 기판 표면(ST1)을 가진 상기 기판(ST)을 상기 제2 마스크 표면(39)에 대해 적어도 실질적으로 동축인 방식으로 원통형 궤적을 따라 이송하도록 배치되어 있으며, 상기 원통형 궤적을 따라 이송시 상기 기판이 상기 증착 표면을 따라 동일한 각속도로 이동하는 증착 장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 캐리어가 상기 증착 마스크의 각각의 측면에 배치되어 있고 상기 증착 마스크의 외경보다 더 큰 외경을 가진 한 쌍의 지지 롤(70, 72)에 의해 구성되는 증착 장치.
제6항에 있어서, 상기 기판 캐리어가 1개, 2개 또는 그 이상의 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n)을 더 포함하고, 상기 기판(ST)의 측면들 중 하나가 상기 지지 롤(70) 및 연관 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n) 사이로 안내되는 증착 장치.
제7항에 있어서, 상기 1개, 2개 또는 그 이상의 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n) 중 적어도 하나가 상기 지지 롤(70)을 향해 상기 기판(ST)에 압력을 가하는 증착 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 지지 롤(70, 72) 각각이 1개, 2개 또는 그 이상의 각각의 일련의 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n; 72a, ..., 72n)을 갖는 증착 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 지지 롤(70, 72)이 1 개, 2개 또는 그 이상의 일련의 상보적 지지 롤(70a, ..., 70n)를 공유하고 있는 증착 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 캐리어가 상보적 지지 벨트(70a, ..., 70n)를 더 포함하고, 상기 기판(ST)의 측면들 중 하나가 상기 지지 롤(70, 72) 및 상기 연관 상보적 지지 벨트(76, 77) 사이에 안내되는 증착 장치.
제11항에 있어서, 상기 상보적 지지 벨트(76, 77)가 상기 지지 롤(70, 72)을 향해 상기 기판(ST)에 압력을 가하는 증착 장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 지지 롤들(70, 72) 각각이 각각의 상보적 지지 벨트(76, 77)를 갖는 증착 장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 지지 롤(70, 72)이 상보적 지지 벨트(76)를 공유하고 있는 증착 장치.
제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 롤(70, 72)이 상기 증착 마스크(30)의 회전축으로부터 벗어난 방향의 회전축을 갖고, 상기 지지 롤(70)이 상기 기판의 좌측면 상에서 상기 이송 방향으로 대면시 반시계 방향으로 이탈하고 상기 지지 롤(72)이 상기 기판의 우측면 상에서 상기 이송 방향으로 대면시 시계 방향으로 이탈하는 증착 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통공(37)이 상기 제2 마스크 표면(39)으로부터 상기 제1 마스크 표면(38) 방향으로 넓어지는 증착 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통공(37)이 상기 제1 마스크 표면(38)으로부터 상기 제2 마스크 표면(39) 방향으로 넓어지는 증착 장치.
제2항에 있어서, 상기 증착 마스크(30)가 순환 벨트(370)의 중앙 구간으로서 형성되고, 상기 증착원(20)이 상기 순환 벨트(370)에 의해 형성된 루프 내에 배치되며, 상기 순환 벨트(370)가 각각의 벨트 안내 롤(372) 및 상보적 벨트 안내 롤(374a, 374b, 374c, ..., 374n)에 의해 서로 대향하는 측면에 안내되고, 상기 기판(ST)이 상기 증착 마스크의 상기 제2 표면(39)으로부터 소정 거리(D)에 있는 기판 캐리어 롤(49)에 의해 운반되는 증착 장치.
기판(ST)의 기판 표면(ST1) 상에 물질(SB)을 증착하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
- 상기 물질(SB)을 제공하고;
- 적어도 하나의 폐쇄 영역(34)과 복수 개의 통공들(37)에 의해 한정된 적어도 하나의 천공 영역(36)에 의해 한정된 공간 패턴이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 증착 마스크(30)를 통해 상기 물질을 상기 증착 마스크(30)의 제1 마스크 표면(38)으로부터 상기 증착 마스크(30)의 제2 마스크 표면(39)을 향하는 방향으로 통과시켜 상기 제2 마스크 표면(39)에 대면하는 상기 기판 표면(ST1)에 증착되도록 하고;
- 상기 제2 마스크 표면으로부터 소정 거리에 상기 기판 표면(ST1)을 가진 상기 기판(ST)을 운반하여 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역은 상기 증착 마스크의 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역과 동형인 상기 제1 기판 표면상의 적어도 제1 영역에 상응하고 상기 적어도 하나의 천공 영역은 상기 증착 마스크의 상기 적어도 하나의 천공 영역과 동형인 상기 제1 기판 표면상의 적어도 제2 영역에 상응함으로써 상기 증착 마스크의 상기 적어도 하나의 폐쇄 영역과 상기 적어도 하나의 천공 영역에 의해 한정된 상기 공간 패턴에 상응하는 공간 패턴에 따라 상기 물질을 상기 기판 표면에 증착하는 것을 포함하되, 상기 적어도 제2 영역 내 증착된 층이 실질적으로 균일한 방법.