KR20210033529A - 재료 증착 장치, 진공 증착 시스템, 및 대면적 기판을 프로세싱하는 방법 - Google Patents

재료 증착 장치, 진공 증착 시스템, 및 대면적 기판을 프로세싱하는 방법 Download PDF

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KR20210033529A
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슈테판 반게르트
위르겐 헨리히
안드레아스 자우어
마티아스 하이만스
세바스티안 군터 창
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치가 설명된다. 재료 증착 장치는, 마스크 이송 트랙 ―마스크 이송 트랙의 적어도 일부분은 진공 챔버에 제공되고, 마스크 이송 트랙은, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체를 홀딩하기 위한 마스크 캐리어를 지지하도록 구성됨―; 마스크 조립체를 지지하도록 구성된 마스크 스테이지; 및 마스크 스테이지에 커플링되며, 본질적으로 수직 배향으로의 마스크 조립체의 핸드오버 또는 이송을 위해 구성된 홀딩 디바이스를 포함한다.

Description

재료 증착 장치, 진공 증착 시스템, 및 대면적 기판을 프로세싱하는 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 기판 상에 하나 이상의 층들, 특히, 유기 재료들을 포함하는 층들을 증착하기 위한 증착 장치들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은, 특히 OLED 제조를 위해, 진공 증착 챔버에서 증발된 재료를 기판 상에 증착하기 위한 재료 증착 어레인지먼트(arrangement)들, 진공 증착 시스템들 및 이를 위한 방법들에 관한 것이다. 추가로, 실시예들은 재료 증착 어레인지먼트들의 컨디셔닝에 관한 것이다.
[0002] 유기 증발기들은 유기 발광 다이오드(OLED; organic light-emitting diode)들의 생산을 위한 툴이다. OLED들은, 방출 층이 특정 유기 화합물들의 박막을 포함하는 타입의 발광 다이오드이다. OLED(organic light emitting diode)들은 정보를 디스플레이하기 위한 텔레비전 스크린들, 컴퓨터 모니터들, 모바일 폰들, 다른 핸드-헬드 디바이스들 등의 제조 시에 사용된다. OLED들은 또한, 일반적인 공간 조명에 사용될 수 있다. OLED 디스플레이들을 이용하여 가능한 색들, 밝기 및 시야각들의 범위는 통상적인 LCD 디스플레이들의 색들, 밝기 및 시야각들의 범위를 초과하는데, 그 이유는 OLED 픽셀들이 광을 직접적으로 방출하고, 백 라이트(back light)를 수반하지 않기 때문이다. 그러므로, OLED 디스플레이들의 에너지 소비는 통상적인 LCD 디스플레이들의 에너지 소비보다 상당히 더 적다. 추가로, OLED들이 가요성 기판들 상에 제조될 수 있다는 사실은 추가적인 애플리케이션들을 야기한다.
[0003] RGB OLED 디스플레이 제조를 위해, 유기 재료를 포함하는 층들과 같은 복수의 층들이, 디스플레이의 픽셀의 사이즈를 갖는 개구들을 제공하는 픽셀 마스크를 이용하여 기판 상에 증착된다. 특히, 대면적 기판들의 경우, 기판에 대한 마스크의 정렬이 매우 난제이다. 마스크들은 복수의 기판들, 예컨대, 20 개 내지 50 개의 기판들을 증착한 후에 유지보수 및/또는 세정을 위해 교환된다. 마스크 교환을 위해, 마스크는 마스크 캐리어에 의해 지지된다. 마스크 캐리어는 증착 동안 마스크를 지지하고, 추가로, 생산 시스템 내에서 마스크를 이송한다. 예컨대, 마스크는 증착 챔버로부터 마스크 세정 챔버로 그리고 그 반대로 이송될 수 있다.
[0004] 미세 금속 마스크(FFM; fine metal mask)들과 같은 픽셀 마스크들은 통상적으로, 수평 포지션에서 제조된다. 대면적 기판들 및 증가하는 기판 치수들의 경우, 기판 프로세싱 시스템 ―이러한 기판 프로세싱 시스템은 이 시스템에서 수직 또는 본질적으로 수직 기판들을 가짐― 은 풋프린트를 감소시킬 수 있다. 그러나, 마스크가 마스크 캐리어에 의해 지지되는, 수평 제조 포지션으로부터 수직 포지션으로의 배향의 변화는, 픽셀 정확도의 저하를 초래할 수 있다. 추가로, 마스크를 이송하는 마스크 캐리어는 유익하게는, 기판 프로세싱 시스템에서 마스크들을 이송하는 것과 증착 동안 마스크를 지지하는 것 사이에 절충안(compromise)을 제공하는 설계를 갖는다.
[0005] 전술된 내용을 고려하면, 재료 증착 장치, 진공 프로세싱 시스템, 그리고 기판, 특히, 수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 제공된다.
[0006] 일 양상에 따르면, 진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치가 제공된다. 재료 증착 장치는, 마스크 이송 트랙 ―마스크 이송 트랙의 적어도 일부분은 진공 챔버에 제공되고, 마스크 이송 트랙은, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체를 홀딩하기 위한 마스크 캐리어를 지지하도록 구성됨―; 마스크 조립체를 지지하도록 구성된 마스크 스테이지; 및 마스크 스테이지에 커플링되며, 본질적으로 수직 배향으로의 마스크 조립체의 핸드오버(handover) 또는 이송을 위해 구성된 홀딩 디바이스를 포함한다.
[0007] 다른 양상에 따르면, 진공 프로세싱 시스템이 제공된다. 시스템은, 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 재료 증착 장치; 및 진공 챔버의 제1 측에 제공된 제1 밸브에 의해 재료 증착 장치의 진공 챔버에 커플링된 추가 진공 챔버를 포함한다. 예컨대, 재료 증착 장치는, 마스크 이송 트랙 ―마스크 이송 트랙의 적어도 일부분은 진공 챔버에 제공되고, 마스크 이송 트랙은, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체를 홀딩하기 위한 마스크 캐리어를 지지하도록 구성됨―; 마스크 조립체를 지지하도록 구성된 마스크 스테이지; 및 마스크 스테이지에 커플링되며, 본질적으로 수직 배향으로의 마스크 조립체의 핸드오버 또는 이송을 위해 구성된 홀딩 디바이스를 포함할 수 있다.
[0008] 다른 양상에 따르면, 수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 재료 증착 조립체의 진공 챔버에서 마스크 캐리어 상의 마스크 조립체를 수직 배향으로 이송하는 단계 ―마스크 조립체는 마스크 프레임 및 마스크를 포함함―; 및 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로 마스크 조립체를 수직 배향으로 핸드오버하거나 또는 이송하는 단계를 포함한다. 추가로, 일부 실시예들에 따르면, 마스크 캐리어는, 예컨대 기판의 프로세싱을 위해, 프로세싱 전에 진공 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0009] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 더욱 상세한 설명이 실시예들을 참조함으로써 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이며, 다음에서 설명된다:
도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 진공 증착 시스템의 개략도를 도시하고;
도 2a 내지 도 2c는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 재료 증착 장치에서의 기판 핸들링 및 마스크 핸들링의 프로세스의 일부분을 예시하는 개략도들을 도시하고;
도 3a 내지 도 3c는 도 4b에 묘사된 바와 같이 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로의, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체의 핸드오버를 예시하는 개략도들을 도시하고;
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 재료 증착 장치에서의 기판 핸들링 및 마스크 핸들링의 프로세스의 추가적인 부분을 예시하는 개략도들을 도시하고;
도 5는 도 4b에 묘사된 바와 같이 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체의 정렬을 예시하는 개략도를 도시하고;
도 6a 내지 도 6e는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 재료 증착 장치에서의 기판 핸들링 및 마스크 핸들링의 프로세스의 또 추가적인 부분을 예시하는 개략도들을 도시하고;
도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 마스크 실드 및 마스크 스테이지를 향하는 증착 소스 및 지지부를 갖는 재료 증착 어레인지먼트의 개략적인 측면도를 도시하고;
도 8은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 대면적 기판을 수직 배향, 즉, 본질적으로 수직 배향으로 프로세싱하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시하고;
도 9는 본 개시내용의 실시예들을 예시하는, 마스크 조립체를 지지하는 마스크 스테이지의 개략도를 도시하며; 그리고
도 10은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 마스크 스테이지의 개략도를 도시한다.
[0010] 이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 이러한 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 각각의 도면에서 예시된다. 각각의 예는 설명을 통해 제공되며, 제한으로서 여겨지지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들이 임의의 다른 실시예에 대해 또는 임의의 다른 실시예와 함께 사용되어, 또 다른 실시예가 산출될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0011] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 관련된 차이들만이 설명된다. 달리 특정되지 않는 한, 일 실시예에서의 양상 또는 부분의 설명은, 다른 실시예에서의 대응하는 양상 또는 부분에도 또한 적용될 수 있다.
[0012] 본 개시내용의 실시예들은 재료 증착 장치, 진공 프로세싱 시스템, 그리고 기판들, 특히, 수직 배향의 대면적 기판들을 프로세싱하는 방법들을 제공하며, 여기서, 마스크 프레임에 의해 지지되는 마스크를 갖는 마스크 조립체는 증착 포지션에서 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로 핸드오버되거나 또는 이송된다.
[0013] 전술된 내용을 고려하면, 증착 동안, 마스크 조립체는 마스크 스테이지에 의해 지지된다. 마스크 스테이지는 재료 증착 장치 내에서 고정식일 수 있고, 따라서, 무겁고, 단단하고(solid), 강성이며(stiff) 그리고/또는 낮은 공차를 가질 수 있다. 이에 따라서, 진공 프로세싱 시스템 내에서 이송가능하도록 또한 설계된 마스크 캐리어는, 마스크 정렬에 큰 공차들을 도입하지 않는다.
[0014] 부가적으로 또는 대안적으로, 마스크 캐리어는 증착 동안 마스크 조립체를 지지하는 마스크 캐리어들과 비교할 때 훨씬 덜 무겁고 단단하도록 구성될 수 있다는 것이 유리하다. 이는 진공 프로세싱 시스템의 소유 비용을 감소시키는데, 그 이유는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 개념들에 대한 마스크 스테이지들의 수가 진공 프로세싱 시스템에서의 마스크 캐리어들의 수와 비교할 때 훨씬 더 적기 때문이다.
[0015] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 캐리어가 제공될 수 있다. 마스크 캐리어는, 증착 동안 기판을 차단하는 적어도 하나의 부분을 포함할 수 있고, 마스크 캐리어의 수직 이송을 위해 구성될 수 있다. 예컨대, 마스크 캐리어는, 개개의 기판 치수의 50% 이하의 치수를 갖는, 개구를 가지거나 또는 개구들이 없는 단단한 플레이트일 수 있다. 마스크 캐리어는 본 개시내용의 실시예들에 따른 재료 증착 장치에 포함될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 다른 실시예들에 따르면, 기판을 프로세싱하는 방법은, 진공 챔버에서 마스크 캐리어 상의 마스크 조립체를 수직으로 이송하는 단계, 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지, 예컨대, 고정된 마스크 스테이지로 마스크 조립체를 수직으로 핸드오버하는 단계, 진공 챔버 밖으로 마스크 캐리어를 이송하는 단계; 및 마스크 조립체가 마스크 스테이지 상에서 지지되는 동안 그리고 마스크 캐리어가 진공 챔버 밖으로 이송된 후에 기판을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
[0016] 본원에서 설명되는 일부 실시예들은, 진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치를 제공한다. 재료 증착 장치는, 마스크 이송 트랙 ―마스크 이송 트랙의 적어도 일부분은 진공 챔버에 제공되고, 마스크 이송 트랙은, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체를 홀딩하기 위한 마스크 캐리어를 지지하도록 구성됨―, 마스크 조립체를 지지하도록 구성된 마스크 스테이지, 및 마스크 스테이지에 커플링되며, 본질적으로 수직 배향으로의 마스크 조립체의 핸드오버 또는 이송을 위해 구성된 홀딩 디바이스를 포함한다.
[0017] 도 1은 증발된 재료를 2 개 이상의 기판들 상으로, 예컨대, 도 1의 우측의 기판(130) 상에 그리고 도 1의 좌측의 추가 기판(130) 상에 증착하기 위한 증착 장치(100)의 개략적인 평면도이다. 증착 장치(100)는 진공 챔버(102)를 포함한다. 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 재료 증착 어레인지먼트(120), 예컨대, 증착 소스가 진공 챔버(102)에 배열된다. 증착 소스의 양측에 위치될 수 있는 제1 증착 영역 및 제2 증착 영역이 진공 챔버(102)에 제공된다. 기판(130)이 제1 증착 영역에 배열될 수 있고, 추가 기판(130)이 제2 증착 영역에 배열될 수 있다.
[0018] 본 개시내용에서, "재료 증착 어레인지먼트"는 본원에서 설명되는 바와 같이 기판 상의 재료 증착을 위해 구성된 어레인지먼트로서 이해되어야 한다. 특히, "재료 증착 어레인지먼트"는 대면적 기판들 상의 예컨대 OLED 디스플레이 제조용 유기 재료들의 증착을 위해 구성된 어레인지먼트로서 이해될 수 있다. 예컨대, "대면적 기판"은 0.5 m² 이상, 특히, 1 m² 이상의 면적을 갖는 주 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 대면적 기판은, 약 0.67 m² 기판(0.73 x 0.92 m)에 대응하는 GEN 4.5, 약 1.4 m² 기판(1.1 m x 1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.29 m² 기판(1.95 m x 2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m² 기판(2.2 m x 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어 약 8.7 m² 기판(2.85 m x 3.05 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. 심지어 더 큰 세대(generation)들, 이를테면, GEN 11 및 GEN 12, 그리고 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다. 예컨대, OLED 디스플레이 제조를 위해, GEN 6을 포함하는, 위에서 언급된 기판 세대들의 절반 사이즈들이, 재료를 증발시키기 위한 장치의 증발에 의해 코팅될 수 있다. 기판 세대의 절반 사이즈들은 전체 기판 사이즈에 대해 실행되는 일부 프로세스들, 그리고 이전에 프로세싱된 기판의 절반에 대해 실행되는 후속하는 프로세스들로부터 생길 수 있다.
[0019] 예컨대, 기판은 유리(예컨대, 소다-석회 유리, 붕규산 유리 등), 금속, 폴리머, 세라믹, 화합물 재료들, 탄소 섬유 재료들, 또는 증착 프로세스에 의해 코팅될 수 있는 임의의 다른 재료 또는 재료들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료로 만들어질 수 있다.
[0020] 본 개시내용에서, "진공 증착 챔버"는 진공 증착을 위해 구성된 챔버로서 이해되어야 한다. 본원에서 사용되는 "진공"이란 용어는, 예컨대 10 mbar 미만의 진공 압력을 갖는 기술적 진공의 의미로 이해될 수 있다. 통상적으로, 본원에서 설명되는 진공 챔버 내의 압력은 10-5 mbar 내지 약 10-8 mbar, 더욱 통상적으로는, 10-5 mbar 내지 10-7 mbar, 그리고 심지어 더욱 통상적으로는, 약 10-6 mbar 내지 약 10-7 mbar일 수 있다.
[0021] 일부 실시예들에서, 재료 증착 어레인지먼트(120)는 하나의 기판(130)을 코팅하기 위한 제1 증착 영역 및 대향하는 제2 기판(130)을 코팅하기 위한 제2 증착 영역을 순차적으로 지나서 이동하도록 구성될 수 있다. 기판들은 본질적으로 수직 배향을 가질 수 있다. 예컨대, 기판들은, 본질적으로 수직 배향으로 기판 캐리어에 의해 지지될 수 있으며, 여기서, 기판 캐리어는 진공 챔버(102)를 통해 기판을 운반하도록 구성될 수 있다. 기판 캐리어는 예컨대, 기판이 하나의 재료 증착 장치로부터 다른 재료 증착 장치로 그리고 재료 증착 장치 내에서 이동되는 동안, 진공 챔버에서, 특히, 진공 프로세싱 시스템에서, 기판 캐리어 지지부에 의해 지지될 수 있다. 예컨대, 기판 캐리어 지지부는 기판 캐리어를 위한 자기 부상 시스템일 수 있다.
[0022] 캐리어 또는 기판 캐리어는 비-수평 배향으로, 특히, 본질적으로 수직 배향 또는 수직 배향으로 기판을 지지하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 "본질적으로 수직 배향" 또는 "수직 배향"은 기판 캐리어의 주 표면과 중력 벡터 사이의 각도가 +10° 내지 -10°, 특히, 5° 내지 -5°인 배향으로서 이해될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 캐리어의 배향은 이송 동안 그리고/또는 증착 동안 (정확하게) 수직이 아니라, 예컨대 0° 내지 -5°, 특히, -1° 내지 -5°의 경사각만큼 수직 축에 대하여 약간 기울어질 수 있다. 음(negative)의 각도는, 기판 캐리어가 아래쪽으로 기울어지는, 즉, 프로세싱될 기판 표면이 아래쪽을 향하는 기판 캐리어의 배향을 지칭한다. 증착 동안 마스크 및 기판의 배향들의 중력 벡터로부터의 편차가 유익할 수 있고 더욱 안정적인 증착 프로세스를 야기할 수 있거나, 또는 증착 동안 기판 상의 입자들을 감소시키기 위해 하향 배향이 적절할 수 있다. 그러나, 이송 동안 그리고/또는 증착 동안 마스크 디바이스의 정확한 수직 배향(+/-1°)이 또한 가능하다. 이에 따라서, 본 명세서 또는 청구항들에서 수직 배향에 대한 언급은, 본원에서 정의되는 바와 같이 본질적으로 수직 배향(예컨대, +- 10° 이하)을 갖는 것으로 이해된다. 정확한 수직 배향은 중력의 방향에 의해 또는 "정확한" 등의 용어를 사용함으로써 설명된다.
[0023] 일부 실시예들에서, 마스크 조립체(140)는 증착 동안 기판(130)의 전방에, 즉, 기판(130)과 재료 증착 어레인지먼트(120), 예컨대, 증착 소스 사이에 배열될 수 있다. 예컨대, 마스크 조립체(140)는 기판 상에 상보적인(complementary) 재료 패턴을 증착하도록 구성된 개구 패턴을 갖는 미세 금속 마스크일 수 있다. 대안적으로, 마스크는 에지 배제 마스크일 수 있다.
[0024] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, FFM(fine metal mask)과 같은 패턴 마스크를 이용한 재료 증착이 대면적 기판들 상에 제공될 수 있다. 이에 따라서, 재료가 증착될 영역의 사이즈는 예컨대 1.4 m² 이상이다. 추가로, 예컨대 디스플레이의 픽셀 생성용 패턴 마스크가 미크론 범위의 패턴을 제공한다. 미크론 범위에서의 패턴 마스크의 개구들의 포지셔닝 공차는, 대면적들에 대해 난제일 수 있다. 이는, 수직으로 또는 본질적으로 수직으로 배향된 기판들에 특히 그러하다. 패턴 마스크 및/또는 패턴 마스크의 개개의 프레임에 작용하는 중력조차도 패턴 마스크의 포지셔닝 정확도의 저하를 유발할 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 실시예들에 따른 개선된 마스크 조립체 핸들링이 유리하고, 특히, 수직 또는 본질적으로 수직 배향 대면적 기판들에 대해 유리하다.
[0025] 제2 마스크 조립체(140)가 추가 기판(130) 상의 증착 동안 추가 기판(130)의 전방에, 즉, 추가 기판과 재료 증착 어레인지먼트(120), 예컨대, 증착 소스 사이에 배열될 수 있다. 재료 증착 소스 어레인지먼트는, 도 7과 관련하여 설명된 바와 같이(축(706) 참조), 후속하여 제1 증착 영역에서 제1 기판들 그리고 대향하는 제2 증착 영역(202)에서 제2 기판들을 증착하도록 회전할 수 있다. 하나의 기판 상의 재료의 증착을 위해, 재료 증착 어레인지먼트는 화살표(H)를 따라 이동될 수 있다.
[0026] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 재료 증착 소스는 하나 이상의 증발 도가니(crucible)들(124), 이를테면, 3 개의 증발 도가니들, 그리고 증발 도가니들(124) 중 하나와 각각 유체 연결되는 하나 이상의 분배 파이프들(122), 이를테면, 3 개의 분배 파이프들을 포함할 수 있다. 분배 파이프들은, 본질적으로 수직 방향으로 서로 본질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 분배 파이프들의 길이 방향들을 따라 분배 파이프들에 노즐들이 제공될 수 있다. 예컨대, 10 개, 30 개 또는 그 이상의 노즐들이 2 개 이상의 분배 파이프들의 전방 벽에 제공될 수 있다. 제1 분배 파이프의 노즐들, 제2 분배 파이프의 노즐들 및/또는 제3 분배 파이프의 노즐들은, 증발된 재료의 개개의 플럼(plume)들이 기판의 포지션에서 만나도록, 서로에 대하여 기울어질 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 재료 증착 어레인지먼트(120)를 사용하는 것은 고품질 디스플레이 제조, 특히, OLED 제조에 유익할 수 있다.
[0027] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 재료 증착 어레인지먼트(120)는 소스 트랙, 예컨대, 선형 가이드 상에 제공될 수 있다. 소스 트랙(170)은, 예컨대 도 1에서 화살표(H)에 의해 표시된 수평 방향으로, 재료 증착 조립체(120)의 병진 이동을 위해 구성될 수 있다.
[0028] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 증착 영역은 진공 챔버(102)에서 제2 증착 영역에 대향하게 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 재료 증착 소스는, 제1 증착 영역으로부터 제2 증착 영역으로 본질적으로 180°의 각도만큼 회전할 수 있다.
[0029] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 분배 파이프들의 길이는 재료가 증착될 기판의 높이에 대응할 수 있다. 대안적으로, 분배 파이프들의 길이는 기판들의 높이보다 더 길 수 있다. 이에 따라서, 기판의 상부 단부 및/또는 기판의 하부 단부에서의 균일한 증착이 제공될 수 있다. 예컨대, 분배 파이프들의 길이는 1.3 m 이상, 예컨대, 2.5 m 이상일 수 있다.
[0030] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 도가니(124), 즉, 증발 도가니는 분배 파이프의 하부 단부에 제공될 수 있다. 재료, 예컨대, 유기 재료가 증발 도가니에서 증발될 수 있다. 증발된 재료는 분배 파이프의 최하부에서 분배 파이프에 들어갈 수 있고, 분배 파이프에 있는 복수의 노즐들을 통해 본질적으로 옆으로 예컨대 본질적으로 수직으로 배향된 기판을 향해 가이드될 수 있다.
[0031] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 밸브(104), 예컨대, 게이트 밸브가 제공될 수 있으며, 이는 인접한 진공 챔버(110), 예컨대, 회전 챔버에 대한 진공 시일을 가능하게 한다. 밸브(104)는, 진공 챔버(102) 안으로의 또는 진공 챔버(102) 밖으로의 기판 또는 마스크의 이송을 위해 개방될 수 있다. 화살표(111)에 의해 표시된 바와 같이, 기판 및/또는 마스크 조립체는 진공 챔버(110)에서 축을 중심으로 회전될 수 있다. 예컨대, 회전 축은 수직 회전 축일 수 있다. 또 다른 부가적인 또는 대안적인 구현들에 따르면, 추가 밸브(104), 예컨대, 게이트 밸브가 진공 챔버(102)의 대향하는 측에 제공될 수 있다. 추가 밸브는, 예컨대 이송 트랙(162)을 따라, 진공 챔버(102) 안으로의 또는 진공 챔버(102) 밖으로의 마스크 실드의 이송을 위해 개방될 수 있다.
[0032] 도 1은 기판 이송 트랙(132) 상에서 제공 및/또는 이송되는 기판(130) 및 마스크 이송 트랙(142) 상에서 제공 및/또는 이송되는 마스크 조립체(140)를 도시한다. 기판 이송 트랙(132) 및 마스크 이송 트랙(142)이 재료 증착 조립체(120)의 양측에 제공될 수 있다. 마스크 이송 트랙과 재료 증착 조립체 사이에, 마스크 스테이지(150)가 제공된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 스테이지는 진공 챔버(102) 내에서, 즉, 재료 증착 장치 내에서 고정식이다. 마스크 스테이지는, 일반적으로 기판 프로세싱 동안 또는 기판 상의 재료 증착 동안 마스크 조립체를 지지하도록 구성된다. 추가로, 도 1은 마스크 스테이지와 재료 증착 조립체(120) 사이에 제공되는 마스크 실드(160)를 도시한다.
[0033] 위에서 설명된 바와 같이, 마스크 스테이지(150)는 재료 증착 장치(100)의 진공 챔버(102)에서 고정식일 수 있다. 이에 따라서, 마스크 스테이지가 진공 프로세싱 시스템을 통해 이송가능하다는 것에 대한 제한들은 없다. 마스크 스테이지는 개구를 갖는, 무거운 강성 구조일 수 있다. 재료 증착 어레인지먼트(120)로부터 기판(130)을 향해 증발된 재료가 개구를 통과하고 마스크에 있는 패턴을 통과하여, 기판 상에 패터닝된 층이 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 스테이지는 프레임일 수 있다.
[0034] 마스크 스테이지(150)의 프레임에 의해 정의된 표면 또는 평면은 200 ㎛ 이하, 예컨대, 50 내지 100 ㎛의 평탄도(evenness)를 가질 수 있다. 또 다른 부가적인 또는 대안적인 수정들에 따르면, 마스크 프레임은 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료는 우수한 표면 품질에 유익할 수 있다. 또 추가로, 마스크 프레임은 스테인레스 스틸 또는 티타늄과 같은 금속, 또는 티타늄 층으로 커버된 금속을 포함할 수 있다. 마스크 프레임의 두께는 50 mm 이하, 이를테면, 25 mm 이하일 수 있다. 마스크 프레임이 진공 챔버(102) 내에서 고정식이기 때문에, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체를 지지할 때, 설계는 하중 공차들에 대해 최적화될 수 있다. 마스크 이송 트랙(142)을 따라 진공 챔버(102) 안으로 그리고 진공 챔버(102) 밖으로 마스크 조립체(140)를 이송하는 마스크 캐리어는 비교적 가벼운 구조일 수 있다. 추가로, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 본 개시내용의 실시예들에 따른 재료 증착 장치(100)에 활용되고 대면적 기판을 프로세싱하는 방법에서 사용되는 마스크 캐리어는, 증착 동안 마스크를 노출시키기 위한 개구가 없는 구조일 수 있다. 마스크 캐리어는, 마스크 조립체(140)를 진공 챔버(102) 안으로 이송할 수 있으며, 마스크 스테이지로의 핸드오버 또는 이송 동안 마스크 조립체를 지지하며, 그리고 기판 상에 재료를 증착하기 위해, 진공 챔버(102) 밖으로 이동된다. 이에 따라서, 기판 프로세싱 동안, 마스크 캐리어는 진공 챔버에 제공되지 않는다.
[0035] 본 개시내용의 실시예들은, 기판의 프로세싱 동안 마스크를 지지하기 위해, 캐리어별 공차들과 같이 비교적 큰 공차들을 갖는 마스크 캐리어를 회피한다. 본 개시내용의 실시예들에 따른 마스크 스테이지가 마스크 프레임에 대한 균등한 지지를 제공하여서, 증가된 패턴 품질 및/또는 패터닝의 개선된 반복성을 야기할 수 있다. 패터닝의 개선된 반복성은 더 나은 디바이스 패터닝을 제공하고, ppi 해상도(resolution)에 대한 제한들을 감소시킨다. 마스크 스테이지(150)가 강성이고 더욱 정밀한 구조이기 때문에, 수직으로 배향된 대면적 기판들에 대해서도, 프로세스 챔버에서의 마스크 프레임의 반복가능한 포지셔닝이 가능하다. 이에 따라서, 본질적으로 수직 배향, 즉, 수직으로부터의 +- 10°의 편차를 포함하는 수직 배향으로, 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로의 마스크 프레임의 핸드오버 또는 이송을 갖는 실시예들은, 수직 기판 프로세싱의 잠재적인 단점들을 감소시킨다. 반복가능한 마스크 프레임 포지셔닝을 이용한 마스크 프레임에 대한 균등한 지지, 및 이에 따른 반복가능한 패터닝이 제공될 수 있다.
[0036] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 기판 상에 재료 층을 증착하기 위한 재료 증착 어레인지먼트가 제공될 수 있으며, 여기서, 패턴 마스크, 예컨대, FMM(fine metal mask)이 재료 증착 어레인지먼트와 기판 사이에 제공된다. 패턴 마스크, 예컨대, FMM은 디스플레이의 픽셀 해상도를 제공할 수 있다. 이에 따라서, 패턴 마스크에 있는 개구들은 수 미크론의 치수들을 가질 수 있으며, 수 미크론의 공차로 포지셔닝된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 고정된 마스크 스테이지는 예컨대 수직 라인 소스들을 이용한 수직 기판 프로세싱에 유익하게 활용될 수 있다. 기판 프로세싱 동안의 개선된 마스크 프레임 포지셔닝은, 수직 기판 배향 및 패턴 마스크의 수직 배향 ―이는, 대면적 기판들을 위한 마이크로미터 범위에서는 매우 난제임― 에 유익하다.
[0037] 도 2a 내지 도 2c, 도 3a 내지 도 3c, 도 4a 내지 도 4c, 도 5 그리고 도 6a 내지 도 6e는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 재료 증착 장치에서의 기판 핸들링 및 마스크 핸들링의 프로세스를 도시한다. 추가로, 재료 증착 장치 및 기판 프로세싱 시스템의 개개의 엘리먼트들이 도시된다. 이들 엘리먼트들은 도 2a에 도시되지 않은 진공 챔버(102)(도 1 참조)에 제공된다.
[0038] 도 2a는 기판 이송 트랙(132)을 도시한다. 기판 이송 트랙은 기판 지지 디바이스(232)를 포함할 수 있다. 기판 지지 디바이스는, 예컨대 기판(130)을 홀딩하는 기판 캐리어(230)를 비접촉식으로 지지하기 위한 자기 부상 시스템일 수 있다. 기판 이송 트랙은 기판 드라이브 디바이스(233)를 더 포함할 수 있다. 기판 드라이브 디바이스는, 예컨대 기판을 비접촉식으로 드라이빙하기 위한 자기 드라이브일 수 있다. 예컨대, 기판은 도 2a에 도시된 x-방향을 따라 이동될 수 있다. 도 2a는, 기판 지지 디바이스가 기판 캐리어 위에 있고 기판 드라이브 디바이스가 기판 캐리어 아래에 있는 기판 이송 트랙을 도시한다. 대안적인 실시예들에 따르면, 기판 지지 디바이스 및 기판 드라이브 디바이스 둘 모두가 기판 캐리어(230) 위에 있을 수 있다.
[0039] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 기판 캐리어(230)는 정전 척 또는 자기 척일 수 있다. 예컨대, 정전 척은, 기판(130)을 기판 캐리어(230)에 클램핑하는 정전기력을 생성하도록 바이어싱될 수 있는 전극들을 포함할 수 있다. 기판 이송 트랙(132)은 하나 이상의 측면 가이딩 디바이스들(235)을 더 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 측면 가이딩 디바이스는 영구 자석을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 기판 이송 트랙(132)의 측면 가이딩 디바이스(235)가 기판 캐리어 포지션의 일 측에 제공될 수 있다. 일 측은 증착 소스에 대향하는 측일 수 있다. 다시 말해서, 하나 이상의 측면 가이드 디바이스들(235)은, 기판 캐리어(230)가 측면 가이드 디바이스와 증착 소스 사이에 제공되도록 포지셔닝될 수 있다.
[0040] 마스크 이송 트랙(142)은 마스크 지지 디바이스(245) 및 마스크 드라이브 디바이스(243)를 포함할 수 있다. 마스크 지지 디바이스 및 마스크 드라이브 디바이스에는 위의 기판 이송 트랙(132)에 대하여 설명된 바와 같이 유사한 특징들이 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 지지 디바이스(245)와 마스크 드라이브 디바이스(243) 사이의 거리, 특히, 도 2a에 도시된 바와 같은 y-방향의 거리는 기판 지지 디바이스와 기판 드라이브 디바이스 사이의 대응하는 거리 이상일 수 있다. 따라서, 기판 캐리어(230)는 마스크 스테이지(150), 즉, 고정된 마스크 스테이지를 향해 z-방향으로 이동될 수 있다.
[0041] 도 2a는 마스크 캐리어(244)를 도시한다. 기판 프로세싱 동안 마스크 조립체가 마스크 캐리어에 의해 지지되는 증착 장치들과 비교하여, 마스크 캐리어(244)는 비교적 가벼운 구조일 수 있다. 이는 마스크 이송 트랙(142) 상에서의 마스크의 이송, 특히, 부상 상태에서의 이송에 유익하다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 캐리어는 마스크(242)의 픽셀들을 커버하는 하나 이상의 부분들을 가질 수 있다. 이에 따라서, 마스크 캐리어를 통한 기판(130)의 전체 증착은 마스크의 픽셀들을 커버하는 하나 이상의 부분들에 의해 차단될 수 있다. 그러한 부분들은, 비슷한 구조가 제공되는 동안, 마스크 캐리어(244)의 증가된 안정성을 위해 유익하게 제공될 수 있다. 마스크 캐리어가 기판 프로세싱을 위해 제거될 수 있기 때문에, 마스크의 픽셀들을 커버하고 그리고/또는 증발된 재료를 잠재적으로 차단하는 하나 이상의 부분들은 기판(130)의 코팅에 악영향을 미치지 않는다.
[0042] 마스크 이송 트랙(142)은 하나 이상의 측면 가이딩 디바이스들(247)을 더 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 측면 가이딩 디바이스는 영구 자석을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 마스크 이송 트랙(142)의 측면 가이딩 디바이스(247)가 마스크 캐리어 포지션의 일 측에 제공될 수 있다. 일 측은 증착 소스를 향하는 측일 수 있다. 다시 말해서, 마스크 이송 트랙의 하나 이상의 측면 가이드 디바이스들(247)은, 하나 이상의 측면 가이드들이 마스크 이송 트랙과 증착 소스 사이에 제공되도록 포지셔닝될 수 있다.
[0043] 도 2a에서, 마스크 캐리어(244)가 기판 프로세싱 상황에 대응하는 x-포지션에서 마스크 조립체(140)를 지지하는 시나리오가 도시된다. 마스크 조립체(140)는 재료 증착 장치의 진공 챔버(도 1의 참조 부호(102) 참조) 안으로 이동되었다. 마스크 조립체는 마스크(242)를 지지하는 마스크 프레임(240)을 포함한다. 마스크(242)는 통상적으로, 예컨대 OLED(RGB) 디스플레이의 픽셀 생성용 미세 금속 마스크일 수 있다.
[0044] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 프레임(240)은 도 2a에 도시된 바와 같이 만곡된 단면을 가질 수 있다. 만곡된 단면은, 증착 소스로부터 볼 때 오목한 형상, 또는 기판으로부터 볼 때 볼록한 형상을 제공할 수 있다. 만곡된 단면은, 마스크 프레임(240)의 하나 이상의 부분들과 비교할 때, 마스크들(242)이 기판(130)에 더 가깝게 되는 것을 제공한다. 이는, 기판 상의 재료 증착 동안, 마스크(242)를 기판(130)에 가깝게 또는 심지어 기판(130)과 접촉하게 하는 데 유리하다.
[0045] 마스크 스테이지(150)는 증발된 재료를 위한 개구(152)를 포함하고, 이 증발된 재료는 기판을 향해 이 개구를 통과한다. 개구는, 마스크가 증착 재료에 의해 차단되는 것을 방지하도록, 즉, 기판 프로세싱을 위해 구성된다. 마스크 스테이지는 고정된 마스크 스테이지이고, 따라서, 마스크 프레임(240) 및 마스크 조립체(140)의 지지를 위해 각각 최적화될 수 있다. 마스크 프레임의 위에서 설명된 개선된 지지는, RGB 재료 증착을 위한 개선된 픽셀 정확도를 야기한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 마스크 프레임은 일부 선택적인 실시예들에 따라 마스크 실드(160)를 추가로 지지할 수 있다. 마스크 실드(160)는 마스크 조립체(140)에 평행한 제1 부분, 예컨대, 시트-금속 부분을 가질 수 있다. 제1 부분은 마스크 스테이지를 커버하고, 마스크 스테이지 상의 증발된 재료의 축적을 감소시킬 수 있다. 마스크 실드(160)는 제1 부분으로부터 돌출된, 예컨대, z-방향으로 적어도 부분적으로 연장되는 제2 부분을 더 포함할 수 있다. 마스크 실드(160)의 제2 부분은 마스크 스테이지의 측면, 즉, 마스크 스테이지(150)의 개구(152)의 내측 상의 증발된 재료의 축적을 감소시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 마스크 실드의 제2 부분은 마스크 프레임 상의 증발된 재료의 축적을 감소시킬 수 있다.
[0046] 다음에서는, 진공 챔버에서 예컨대 하나 이상의 마스크 조립체들을 이용하여 하나 이상의 기판들을 프로세싱하는 프로세스가 도 2a 내지 도 2c, 도 3a 내지 도 3c, 도 4a 내지 도 4c, 도 5 그리고 도 6a 내지 도 6e와 관련하여 설명된다. 프로세스 설명은, 본 개시내용의 실시예들에 따른 재료 증착 장치에서의 기판 핸들링 및 마스크 핸들링을 포함한다.
[0047] 도 2a에서, 마스크 조립체(140) 및 기판(130)은 재료 증착 장치의 진공 챔버 안으로 이동되었다. 기판(130)은 기판 캐리어(230), 예컨대, 정전 척에 의해 지지될 수 있다. 마스크 조립체 및 기판은 마스크 스테이지(150)의 개구(152)에 대응하는 x-포지션에 포지셔닝된다. 도 2b에서, 마스크 조립체는 마스크 스테이지(150)를 향해 z-방향을 따라 이동되었다. 예컨대, 마스크 조립체는 측면 가이드 디바이스(247) 및/또는 다른 액추에이터에 의해 이동될 수 있다.
[0048] 도 2b에 도시된 포지션에서, 마스크 캐리어(244)와 마스크 스테이지(150) 사이에서의, 마스크 프레임 및 이에 따른 마스크 조립체의 핸드오버가 제공된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 핸드오버는, 예컨대 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로의 또는 그 반대로의 이송을 지칭한다. 핸드오버 또는 이송은, 마스크 조립체의 작동 및/또는 이동에 의해 제공될 수 있는데, 2 개의 컴포넌트들(예컨대, 마스크 캐리어 및 마스크 스테이지) 중 하나에 의한 마스크 조립체의 지지로 시작하여 이러한 2 개의 컴포넌트들 중 다른 하나에 의한 마스크 조립체의 지지로 끝난다.
[0049] 이는 도 3a, 도 3b 및 도 3c와 관련하여 더욱 상세히 예시된다. 도 3a에서, 마스크 캐리어(244)에 커플링된 제1 홀딩 디바이스(350)가 마스크 프레임(240)을 지지한다. 이는 도 3a에서 홀딩 디바이스(350)의 증가된 치수에 의해 표시된다. 제2 홀딩 디바이스(352)가 마스크 스테이지(150)에 커플링된다. 제2 홀딩 디바이스(352)는 도 3a에서 유휴(idle) 포지션에 있다. 이는 도 3a에서 홀딩 디바이스(352)의 감소된 치수에 의해 표시된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 스테이지에 커플링된 홀딩 디바이스, 즉, 도 3a 내지 도 3c의 제2 홀딩 디바이스는 전자석 및 전자 영구 자석 중 적어도 하나를 포함한다.
[0050] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제1 홀딩 디바이스(350) 및 제2 홀딩 디바이스(352)는 전자석일 수 있다. 특히, 제1 홀딩 디바이스 및 제2 홀딩 디바이스는 전자 영구 자석들일 수 있다. 전자 영구 자석들은, 전류를 인가하지 않고 유지력(holding force)을 제공함으로써, 전자석들과 비교할 때 유익하다. 전자 영구 자석의 경우, 유지력은 스위칭 온 및 스위칭 오프될 수 있다. 전자 영구 자석에 전류를 제공하는 것은 홀딩 상태와 릴리즈 상태 사이에서 스위칭하는 것을 가능하게 한다. 홀딩 상태에서, 유지력은 스위칭 온된다. 릴리즈 상태에서, 유지력은 스위칭 오프된다. 전류를 제공하지 않으면, 전자 영구 자석은 계속 현재 상태에 있다. 이에 따라서, 예컨대 홀딩 디바이스에 연결된 전력 공급부를 갖지 않고, 전자 영구 자석을 포함하는 홀딩 디바이스에 의해, 마스크 프레임은 안전하게 지지될 수 있다.
[0051] 도 3b에서, 제1 홀딩 디바이스(350)의 유지력이 감소되는 한편, 제2 홀딩 디바이스(352)의 유지력은 증가된다. 이는, 도 3a와 비교할 때, 도 3b에서 개개의 홀딩 디바이스들의 치수들의 변화들에 의해 표시된다. 도 3c에서, 마스크 프레임(240)은 제2 홀딩 디바이스(352)에 의해 지지된다. 제1 홀딩 디바이스(350)는 스위칭 오프된다. 이에 따라서, 마스크 캐리어(244)로부터 마스크 스테이지(150)로의 마스크 프레임의 핸드오버 또는 이송이 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 핸드오버 또는 이송은 또한, 기계적 홀딩 디바이스들에 의해 제공될 수 있다.
[0052] 도 2에서, 마스크 캐리어(244)는 다시 마스크 이송 트랙(142)을 향해 z-방향을 따라 이동되었다. 마스크 조립체(140)는 마스크 스테이지에 의해 지지되고, 그리고/또는 계속 마스크 스테이지의 z-포지션에 있다. 진공 챔버에서 예컨대 하나 이상의 마스크 조립체들을 이용하여 하나 이상의 기판들을 프로세싱하는 프로세스는, 도 4a 내지 도 4c, 도 5 그리고 도 6a 내지 도 6e에서 예시되고 이들과 관련하여 설명된 바와 같이 계속된다. 도 4a에서, 마스크 캐리어는 예컨대 x-방향을 따라, 즉, 마스크 이송 트랙을 따라 진공 챔버 밖으로 이동되었다. 도 4b에서, 기판을 지지하는 기판 캐리어(230)는 마스크 조립체를 향해, 즉, 도 4b의 z-방향을 따라 이동되었다. 기판 캐리어는, 기판(130)이 마스크 조립체의 마스크로부터 작은 거리에 있도록, z-방향으로 이동될 수 있다. 이 포지션에서, 도 5에 도시된 정렬 액추에이터(550)가 기판과 마스크를 서로에 대해 정렬할 수 있다. 도 4c에서, 재료 증착 조립체(120)에 의해 재료가 증착된다. 증발된 재료는 마스크 스테이지(150)의 개구(152) 및 마스크 조립체의 마스크의 개구들을 통과하여, 기판(130) 상에 코팅된다.
[0053] 도 6a에서, 기판 캐리어가 다시 기판 이송 트랙으로, 즉, 도면들의 z-방향을 따라 이동된 후의 프로세싱된 기판이 도시된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 프로세싱된 기판은 진공 챔버 밖으로, 즉, 도면들의 x-방향을 따라 이동된다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 다음으로 프로세싱될 후속 기판이 진공 챔버 안으로, 즉, 도면들의 x-방향을 따라 이동된다. 기판이 마스크 조립체를 향해, 즉, z-방향으로 이동된 후에, 재료 증착 조립체(120)를 이용하여 재료 층이 후속 기판 상에 코팅된다(도 6d 참조). 도 6e는, 후속 기판이 다시 기판 이송 트랙으로 이동되었고 마스크 캐리어가 마스크 스테이지로부터 마스크 조립체를 수용하기 위해 진공 챔버에 들어간, 프로세싱 시퀀스의 또 다른 상태를 도시한다.
[0054] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 복수의 기판들, 예컨대, 10 개 이상의 기판들, 이를테면, 20 개의 기판들 내지 70 개의 기판들이 하나의 마스크 조립체를 이용하여 프로세싱될 수 있다. 복수의 기판들의 증착 동안, 마스크 조립체 상의, 그리고 특히 미세 금속 마스크의 개구들에서의 재료 축적은, 복수의 기판들이 프로세싱된 후에 마스크 조립체에 대한 통상적인 세정 및 유지보수 사이클들을 야기한다. 도 6e에 도시된 바와 같이, 마스크 캐리어는 마스크 스테이지로부터 핸드오버 또는 이송 프로세스에 의해 마스크 조립체를 수용할 수 있고, 이는, 도 3a, 도 3b 및 도 3c와 관련하여 설명된 핸드오버 또는 이송 프로세스와 비슷하지만, 역방향 사이클이다. 도 6e에 도시된, 프로세싱된 기판 및 완전히 소모된(used up) 마스크 조립체는, 진공 챔버로부터 제거될 수 있다. 유리하게는, 이러한 프로세싱된 기판 및 다 사용된 마스크 조립체는, 진공 프로세싱 시스템의 사이클 시간을 감소시키기 위해 동시에 제거될 수 있다. 그 후, 추가 후속 기판 및 새로운 마스크가 진공 챔버에 들어갈 수 있고, 프로세스는 도 2에 도시된 상태에서 계속될 수 있다.
[0055] 도 7은 재료 증착 어레인지먼트(120)를 도시한다. 재료 증착 어레인지먼트는 2 개 이상의 증착 소스들을 포함한다. 증착 소스들 각각(하나의 소스가 도 7의 측단면도에 도시됨)은 도가니(124), 분배 조립체(122) 및 개개의 개구들(722), 예컨대, 노즐들을 포함할 수 있다. 도가니(124)에서 증발된 재료는, 분배 조립체(122)를 이용하여 개구들(722)을 통해 진공 챔버(예컨대,도 1에 도시된 진공 챔버(102)) 안으로 가이딩된다. 예컨대, 증발된 재료는 기판(130)을 향해 가이딩될 수 있다. 증발 방향은, 수평일 수 있거나, 또는 수평 배향에 대해 도 7에 도시된 바와 같이 약간 위쪽으로 기울어질 수 있다. 증발 방향은 0°부터 10°까지 기울어질 수 있다.
[0056] 일부 실시예들에 따르면, 2 개 이상의 증발 소스들은 증발기 제어 하우징(705), 예컨대, 대기 박스에 장착될 수 있다. 증발기 제어 하우징은 진공 챔버 외부에 연결될 수 있고, 이 진공 챔버에서 재료 증착 어레인지먼트가 작동된다.
[0057] 2 개 이상의 증발 소스들은 재료 증착 어레인지먼트용 지지부(710)에 의해 지지될 수 있다. 지지부는 재료 증착 어레인지먼트의 병진 이동을 위해 구성될 수 있다(도 1의 화살표(H) 참조). 지지부는 능동 및/또는 수동 자기 엘리먼트들을 위한 하우징을 제공할 수 있다. 능동 및/또는 수동 자기 엘리먼트들은 재료 증착 어레인지먼트의 자기 부상 및/또는 자기 드라이브를 제공할 수 있다. 예컨대, 도 7을 참조하면, 재료 증착 어레인지먼트의 병진 이동은 도 7의 지면에 대해 직각(perpendicular)일 수 있다. 추가로, 도 7은 성형기 실드 디바이스(724)를 도시한다.
[0058] 본 개시내용에서, "재료 증착 소스"는, 기판 상에 증착될 재료의 소스를 제공하도록 구성된 디바이스 또는 조립체로서 이해될 수 있다. 특히, "재료 증착 소스"는, 증착될 재료를 증발시키도록 구성된 도가니 및 증발된 재료를 기판에 제공하도록 구성된 분배 조립체를 갖는 디바이스 또는 조립체로서 이해될 수 있다. "증발된 재료를 기판에 제공하도록 구성된 분배 조립체"라는 표현은, 분배 조립체가 가스 소스 재료를 증착 방향으로 가이딩하도록 구성된다는 점에서 이해될 수 있다. 이에 따라서, 가스 소스 재료, 예컨대, OLED 디바이스의 박막을 증착하기 위한 재료는, 분배 조립체 내에서 가이딩되고 하나 이상의 출구들 또는 개구들(722)을 통해 분배 조립체를 빠져 나간다. 예컨대, 분배 조립체의 하나 이상의 출구들, 예컨대, 분배 파이프는 증발 방향을 따라 연장되는 노즐들일 수 있다. 통상적으로, 증발 방향은 본질적으로 수평인데, 예컨대, 수평 방향은 도 2a에서 표시된 z-방향에 대응할 수 있다. 통상적인 실시예들에 따르면, 수직으로부터 기판 배향의 약간의 편차를 허용하기 위해, 수평 방향으로부터 약간의 편차, 예컨대, 15° 이하, 이를테면, 7° 이하를 갖는 것이 유익할 수 있다.
[0059] 본 개시내용에서, "도가니"는, 도가니를 가열함으로써 증발될 재료에 대한 저장소를 갖는 디바이스로서 이해될 수 있다. 이에 따라서, "도가니"는, 소스 재료의 증발 및 승화 중 적어도 하나에 의해 소스 재료를 가스로 기화시키기 위해 가열될 수 있는 소스 재료 저장소로서 이해될 수 있다. 통상적으로, 도가니는, 도가니 내의 소스 재료를 가스 소스 재료로 기화시키기 위한 히터를 포함한다. 예컨대, 초기에, 증발될 재료는 분말 형태일 수 있다. 저장소는 증발될 소스 재료, 예컨대, 유기 재료를 수용하기 위한 내부 볼륨을 가질 수 있다.
[0060] 본 개시내용에서, "분배 조립체"는, 증발된 재료, 특히, 증발된 재료의 플럼을 분배 조립체로부터 기판으로 제공하도록 구성된 조립체로서 이해될 수 있다. 예컨대, 분배 조립체는 세장형 형상을 가질 수 있는 분배 파이프를 포함할 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명되는 분배 파이프는, 분배 파이프의 길이를 따라 적어도 하나의 라인으로 배열되는 복수의 개구들 및/또는 노즐들을 갖는 라인 소스를 제공할 수 있다. 이에 따라서, 분배 조립체는, 예컨대 복수의 개구들(또는 세장형 슬릿)이 내부에 배치되어 있는 선형 분배 샤워헤드일 수 있다. 본원에서 이해되는 바와 같은 샤워헤드는, 예컨대 증발 도가니로부터 기판으로 증발된 재료가 제공되거나 또는 가이딩될 수 있는 인클로저, 중공 공간 또는 파이프를 가질 수 있다. 샤워헤드는, 중공 공간 외부와 비교할 때 이 중공 공간 내부에서 예컨대 10 배 이상 더 높은 압력을 제공할 수 있다.
[0061] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 분배 파이프의 길이는, 적어도, 증착될 기판의 높이에 대응할 수 있다. 특히, 분배 파이프의 길이는 증착될 기판의 높이보다 적어도 10% 또는 심지어 20%만큼 더 길 수 있다. 예컨대, 분배 파이프의 길이는 1.3 m 이상, 예컨대, 2.5 m 이상일 수 있다. 이에 따라서, 기판의 상부 단부 및/또는 기판의 하부 단부에서의 균일한 증착이 제공될 수 있다. 대안적인 구성에 따르면, 분배 조립체는 수직 축을 따라 배열될 수 있는 하나 이상의 포인트 소스들을 포함할 수 있다.
[0062] 도 7에 도시된 바와 같이, 기판은 재료 증착 조립체(120)에 의해 증착되도록 제공된다. 마스크 어레인지먼트(140), 고정된 마스크 스테이지와 같은 마스크 스테이지, 및 마스크 실드(160)가 기판(130)과 재료 증착 조립체(120) 사이에 제공될 수 있다.
[0063] 일부 실시예들에 따르면, 수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 제공된다. 도 8은 개개의 흐름도를 도시한다. 도 8에 도시된 방법은, 재료 증착 조립체의 진공 챔버에서 마스크 캐리어 상의 마스크 조립체를 수직 배향으로 이송하는 단계(예컨대, 박스(802) 참조)를 포함하고, 마스크 조립체는 마스크 프레임 및 마스크를 포함한다. 박스(804)에 대응하여, 방법은, 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로 마스크 조립체를 수직 배향으로 핸드오버하거나 또는 이송하는 단계를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 마스크 스테이지는 진공 챔버(예컨대, 도 1의 진공 챔버(102) 참조)에서 고정식일 수 있다.
[0064] 박스(806)에 의해 표시된 바와 같이, 핸드오버하는 단계는, 마스크 캐리어에 커플링된 제1 홀딩 디바이스의 제1 전류 ―제1 홀딩 디바이스는, 적어도 제1 전자석 또는 적어도 제1 전자 영구 자석을 포함함― 를, 마스크 스테이지에 커플링된 제2 홀딩 디바이스의 제2 전류와 동기화하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 홀딩 디바이스는, 적어도 제2 전자석 또는 적어도 제2 전자 영구 자석을 포함한다.
[0065] 도 9는 마스크 조립체(140)를 지지하는 마스크 스테이지(150)를 도시한다. 마스크 스테이지(150)는, 재료 증착 조립체로부터 비롯된 증착 재료가 차단되지 않고 마스크 조립체의 마스크로 가이딩될 수 있도록, 개구를 갖는다. 이는 화살표(902)에 의해 표시된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 다른 실시예들에 따르면, 마스크 스테이지는 온도 제어 엘리먼트(950)를 더 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 온도 제어 엘리먼트(950)는, 본 개시내용에서 설명된 마스크 스테이지에 대한 추가적인 선택적인 특징으로서 구현될 수 있다. 예컨대, 온도 제어 엘리먼트는, 마스크 스테이지 내에 또는 마스크 스테이지에 제공되는 복수의 냉각 채널들일 수 있다. 복수의 냉각 채널들은 마스크 스테이지를 냉각하도록 구성될 수 있다. 마스크 스테이지를 냉각하는 것은 마스크 프레임 및/또는 마스크, 즉, 마스크 조립체의 온도 제어에 유익할 수 있다. 기판 상의 재료 증착 동안, 증발 프로세스에 의해 제공되는 열 복사 및/또는 열 에너지(기화 엔탈피)는 마스크 및/또는 마스크 프레임의 온도를 증가시킬 수 있다. 마스크 조립체의 온도 변화는 마스크 정렬의 정확도에 불리할 수 있다. 이에 따라서, 예컨대, 냉각 채널들, 또는 피에조 전기 엘리먼트들과 같은 다른 냉각 엘리먼트들을 포함하는 온도 제어 엘리먼트가, 특히, 대면적 기판들을 제조하는 RGB OLED 디스플레이에 유익할 수 있다.
[0066] 도 10은 본원에서 설명된 마스크 스테이지의 다른 실시예들과 선택적으로 조합될 수 있는 마스크 스테이지(CL)의 추가적인 세부사항들을 도시한다. 마스크 스테이지(150)는 개구(152)를 포함한다. 마스크 스테이지(150)에 커플링된 홀딩 디바이스(352)는 개구(152)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 홀딩 디바이스는 하나 이상의 라인-형상 부분들, 예컨대, 마스크 스테이지(150)의 개구(152)의 둘레를 따라 연장되는 라인 형상 부분을 포함할 수 있다. 개구(152)를 둘러싸는 홀딩 디바이스(352)를 갖는 것, 그리고/또는 라인 형상 부분들을 포함하도록 홀딩 디바이스를 제공하는 것은, 마스크 조립체(140)에 대하여, 특히, 마스크 프레임에 대하여 마스크 스테이지(150)의 홀딩 특성들을 개선시킨다.
[0067] 예컨대, 개구(152)는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 하나 이상의 라인 형상 부분들, 예컨대, 2 개, 3 개 또는 4 개의 라인 형상 부분들은 개구(152)에 의해 형성된 직사각형을 따라 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 이에 따라서, 예컨대 또한 직사각형일 수 있는 마스크 프레임이 마스크 프레임의 둘레의 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 90%로 지지될 수 있다. 이에 따라서, 전체 마스크 프레임은 마스크 스테이지(150)에 의해 균일하게 그리고/또는 균등하게 지지될 수 있다. 마스크 프레임의 균등성에 기인하여, 마스크 조립체의 벌징(bulging)이 감소되거나 또는 회피될 수 있다. 마스크의 왜곡이 감소될 수 있다.
[0068] 도 10은 마스크 스테이지(150)의 다른 대안적인 또는 부가적인 수정을 예시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 마스크 스테이지는, 수직 또는 본질적으로 수직 마스크 지지, 그리고/또는 수직 또는 본질적으로 수직 마스크 배향에서의 핸드오버를 위해 구성된다. 돌출부(960)가 개구(152), 즉, 마스크 스테이지의 개구 아래에 제공될 수 있다. 돌출부(960)는 예컨대 개구(152)의 최하부 면을 따라 연장될 수 있다. 개구는 마스크 조립체의 아래쪽 이동을 정지시킬 수 있다. 이에 따라서, 돌출부(960)는 마스크 조립체에 대한 하드 스톱(hard stop)을 제공할 수 있고, 그리고/또는 홀딩 디바이스(352)가 중력 방향을 따른 마스크 조립체의 이동을 회피하기에 충분한 힘을 제공할 수 없을 경우, 마스크 조립체를 지지하기 위한 안전 피처를 제공할 수 있다.
[0069] 전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.
[0070] 특히, 본 서면의 설명은, 최선의 모드를 포함하는 본 개시내용을 개시하기 위해, 그리고 또한, 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 만들어 사용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여, 설명된 청구대상을 당업자가 실시하는 것을 가능하게 하기 위해, 예들을 사용한다. 전술된 내용에서 다양한 특정 실시예들이 개시되었지만, 위에서 설명된 실시예들의 상호 비-배타적인 특징들이 서로 조합될 수 있다. 특허가능 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 청구항들이 청구항들의 문언과 상이하지 않은 구조적 엘리먼트들을 갖는다면, 또는 청구항들이 청구항들의 문언과 사소한 차이들을 갖는 등가의 구조적 엘리먼트들을 포함하면, 다른 예들은 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치로서,
    마스크 이송 트랙 ―상기 마스크 이송 트랙의 적어도 일부분은 상기 진공 챔버에 제공되고, 상기 마스크 이송 트랙은, 마스크 프레임 및 마스크를 갖는 마스크 조립체를 홀딩하기 위한 마스크 캐리어를 지지하도록 구성됨―;
    마스크 조립체를 지지하도록 구성된 마스크 스테이지; 및
    상기 마스크 스테이지에 커플링되며, 본질적으로 수직 배향으로의 상기 마스크 조립체의 핸드오버(handover) 또는 이송을 위해 구성된 홀딩 디바이스
    를 포함하는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크 스테이지는 상기 진공 챔버에서 고정식인,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 마스크 스테이지는, 상기 마스크가 증착 재료로부터 차단되는 것을 방지하도록 구성된 개구를 갖는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 스테이지는 온도 제어 엘리먼트를 더 포함하는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 온도 제어 엘리먼트는 상기 마스크 스테이지를 냉각하기 위한 복수의 냉각 채널들인,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀딩 디바이스는 적어도 2 개의 라인-형상 부분들을 포함하는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 라인 형상 부분들은 상기 마스크 스테이지에 있는 개구의 둘레를 따라 연장되는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀딩 디바이스는 그룹: 전자석 및 전자 영구 자석 중 적어도 하나를 포함하는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 스테이지는, 상기 마스크 스테이지의 개구 아래의 돌출부를 더 포함하고, 상기 돌출부는, 상기 돌출부를 넘어서는, 중력 방향을 따른 상기 마스크 조립체의 이동을 정지시키도록 구성된,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 이송 트랙은,
    상기 마스크 캐리어의 비접촉 지지를 위한 마스크 지지 디바이스; 및
    상기 마스크 캐리어의 비접촉 드라이빙을 위한 마스크 드라이브 디바이스
    를 포함하는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 이송 트랙을 더 포함하고,
    상기 기판 이송 트랙은,
    기판 캐리어의 비접촉 지지를 위한 기판 지지 디바이스; 및
    상기 기판 캐리어의 비접촉 드라이빙을 위한 기판 드라이브 디바이스
    를 포함하며,
    상기 마스크 이송 트랙은 상기 기판 이송 트랙과 상기 마스크 스테이지 사이에 제공되는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 마스크 이송 트랙;
    추가 마스크 스테이지; 및
    상기 마스크 스테이지와 상기 추가 마스크 스테이지 사이의 재료 증착 어레인지먼트(arrangement)
    를 더 포함하는,
    진공 챔버에서 기판 상에 재료를 증착하기 위한 재료 증착 장치.
  13. 진공 프로세싱 시스템으로서,
    제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 재료 증착 장치; 및
    상기 재료 증착 장치의 상기 진공 챔버의 제1 측에 제공된 제1 밸브에 의해 상기 진공 챔버에 커플링된 추가 진공 챔버
    를 포함하는,
    진공 프로세싱 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 측에 대향하는 제2 측에 있는 제2 밸브를 더 포함하고, 상기 마스크 이송 트랙은 상기 추가 진공 챔버 안으로 연장되고, 상기 기판 이송 트랙은 상기 추가 진공 챔버 안으로 연장되며, 마스크 실드 이송 트랙이 상기 제2 밸브를 통한 이동을 위해 연장되는,
    진공 프로세싱 시스템.
  15. 수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    재료 증착 조립체의 진공 챔버에서 마스크 캐리어 상의 마스크 조립체를 수직 배향으로 이송하는 단계 ―상기 마스크 조립체는 마스크 프레임 및 마스크를 포함함―; 및
    상기 마스크 캐리어로부터 마스크 스테이지로 상기 마스크 조립체를 수직 배향으로 핸드오버하거나 또는 이송하는 단계
    를 포함하는,
    수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 마스크 스테이지는 상기 진공 챔버에서 고정식인,
    수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  17. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 핸드오버하거나 또는 이송하는 단계는,
    상기 마스크 캐리어에 커플링된 제1 홀딩 디바이스의 제1 전류 ―상기 제1 홀딩 디바이스는, 적어도 제1 전자석 또는 적어도 제1 전자 영구 자석을 포함함― 를, 상기 마스크 스테이지에 커플링된 제2 홀딩 디바이스의 제2 전류와 동기화하는 단계를 포함하고, 상기 제2 홀딩 디바이스는, 적어도 제2 전자석 또는 적어도 제2 전자 영구 자석을 포함하는,
    수직으로 배향된 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
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