KR20210100787A - 정전 척 - Google Patents

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KR20210100787A
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electrode layer
layer
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disposed
electrostatic chuck
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KR1020200014352A
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이주희
이호
조수범
허명수
김태종
안광성
유해영
장용문
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 정전 척과 기판의 간극을 최소화하여 기체가 누출되는 것을 방지하기 위하여, 일면 상에 표시요소가 구비되는 기판이 배치되는 본체부, 상기 본체부와 상기 기판 사이에 개재되는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 배치되되, 상면이 상기 기판의 상기 일면과 반대되는 타면으로부터 제1 거리만큼 이격되는 제1 전극층, 상기 제1 전극층 상에 배치되되, 상면이 상기 기판의 상기 타면으로부터 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리만큼 이격되는 제2 전극층, 및 상기 제2 전극층 상에 배치되는 댐부를 구비하는, 정전 척이 제공된다.

Description

정전 척{Electrostatic chuck}
본 발명은 정전 척에 관한 것으로서, 더 상세하게는 표시 장치 또는 반도체 장치 등의 제조에 사용되는 정전 척에 관한 것이다.
프로세서, 메모리 등과 같은 각종 반도체 칩의 제조 뿐만 아니라, 유기발광 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치를 위한 표시 장치 또는 패널의 제조는 각종 공정 설비 또는 챔버(chamber)에서 이루어지고 있다.
반도체 장치의 제조 공정 및 표시 장치의 제조 공정에서 웨이퍼나 기판을 스테이지에 고정하기 위한 척이 이용되고 있다. 예를 들어, 척은 기판을 스테이지에 고정하기 위해, 클램프나 진공을 이용하는 기계 척과 전기력을 이용하는 전기 척을 포함할 수 있다.
전기 척 중 하나인 정전 척은 정전기력을 이용하여 기판을 스테이지에 고정시킬 수 있어 간단하고 흡착력이 강하다는 장점이 있다.
그러나 종래의 정전 척에서 기판의 외곽부와 정전 척 사이의 간극이 발생하여 기판을 냉각하기 위한 기체가 밖으로 새어나가는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정전 척과 기판의 간극을 최소화 하여 기체의 누출을 방지함과 동시에, 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 일면 상에 표시요소가 구비되는 기판이 배치되는, 본체부; 상기 본체부와 상기 기판 사이에 개재되는, 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 배치되되, 상면이 상기 기판의 상기 일면과 반대되는 타면으로부터 제1 거리만큼 이격되는, 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되되, 상면이 상기 기판의 상기 타면으로부터 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리만큼 이격되는, 제2 전극층; 및 상기 제2 전극층 상에 배치되는, 댐부;를 구비하는 정전 척이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층의 측면은 상기 제1 전극층과 인접한 상기 제2 전극층의 측면과 제1 방향에서 동일선상에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판과 상기 제1 전극층은 서로 다른 극성으로 대전될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판과 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 모노폴라(monopolar) 방식으로 대전되며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 동일한 극성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층에 직류전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층에 제1 직류전원을 공급하는, 제1 전원부; 및 상기 제2 전극층에 제2 직류전원을 공급하는, 제2 전원부;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 개재되는, 제2 절연층; 및 상기 제2 전극층 상에 배치되는 제3 절연층;을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 절연층의 상면은 상기 기판의 상기 타면과 적어도 일부 이격될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 절연층의 상면은 플랫(flat) 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 절연층의 상면은 엠보스(emboss) 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 댐부의 상면은 상기 기판의 상기 타면과 접촉될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 평면 상에서 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 적어도 일부 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 평면 상에서 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 서로 이격될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 절연층은 상기 본체부의 상면과 양 측면을 둘러쌀 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제3 절연층과 상기 기판 사이의 공간에 냉각 물질을 주입하기 위한 관통홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판이 배치되는, 본체부; 상기 본체부와 상기 기판 사이에 개재되는, 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 배치되되, 상기 기판에 대전된 극성과 다른 극성으로 대전되는, 제1 전극층; 평면 상에서 상기 제1 전극층과 적어도 일부 중첩하거나 이격되고, 상기 제1 전극층과 동일한 극성으로 대전되는, 제2 전극층; 및 상기 제2 전극층 상에 배치되되, 상기 기판과 접촉하는, 댐부;를 구비하는, 정전 척이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 상이한 층에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층의 상면은 상기 기판의 타면으로부터 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제2 전극층의 상면은 상기 기판의 상기 타면으로부터 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리만큼 이격될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 동일한 층에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 기판과 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 모노폴라(monopolar) 방식으로 대전될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전 척과 기판의 간극을 최소화하여 기체가 누출되는 것을 방지하고 동시에, 품질이 향상된 표시 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 "A 및 B 중 적어도 어느 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 배선이 "제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다"는 의미는 직선 형상으로 연장되는 것뿐 아니라, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 지그재그 또는 곡선으로 연장되는 것도 포함한다.
이하의 실시예들에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 이하의 실시예들에서, "중첩"이라 할 때, 이는 "평면상" 및 "단면상" 중첩을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시영역(DA), 및 표시영역(DA)을 둘러싸는 비표시영역(NDA)을 포함한다. 표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소(P)들에서 방출되는 빛을 이용하여 소정의 이미지를 제공할 수 있다.
표시영역(DA)은 비표시영역(NDA)에 의해 둘러싸일 수 있다. 비표시영역(NDA)은 화소(P)들이 배치되지 않은 영역으로써, 비표시영역(NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)로서, 유기 발광 표시 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 표시 장치는 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 본 발명의 표시 장치(1)는 무기 발광 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display 또는 무기 EL Display)이거나, 양자점 발광 표시 장치(Quantum dot Light Emitting Display)와 같은 표시 장치일 수 있다. 예컨대, 표시 장치(1)에 구비된 표시요소의 발광층은 유기물을 포함하거나, 무기물을 포함하거나, 양자점을 포함하거나, 유기물과 양자점을 포함하거나, 무기물과 양자점을 포함할 수 있다.
도 1에서는 플랫한 표시면을 구비한 표시 장치(1)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예로, 표시 장치(1)는 입체형 표시면 또는 커브드 표시면을 포함할 수도 있다.
표시 장치(1)가 입체형 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다. 일 실시예로, 표시 장치(1)가 커브드 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 플렉서블, 폴더블, 롤러블 표시 장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1에서는 핸드폰 단말기에 적용될 수 있는 표시 장치(1)를 도시하였다. 도시하지는 않았으나, 메인보드에 실장된 전자모듈들, 카메라 모듈, 전원모듈 등이 표시 장치(1)와 함께 브라켓/케이스 등에 배치됨으로써 핸드폰 단말기를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 표시 장치(1)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 태블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 적용될 수 있다.
도 1에는 표시 장치(1)의 표시영역(DA)이 사각형인 경우를 도시하였으나, 표시영역(DA)의 형상은 원형, 타원 또는 삼각형이나 오각형 등과 같은 다각형일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 취한 단면도에 해당한다.
도 2를 참조하면, 기판(100) 상에는 표시요소가 배치될 수 있다. 표시요소는 박막트랜지스터(TFT), 및 유기발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
기판(100)은 글래스 또는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 고분자 수지는 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르 이미드(polyether imide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 등을 포함할 수 있다. 고분자 수지를 포함하는 기판(100)은 플렉서블, 롤러블 또는 벤더블 특성을 가질 수 있다. 기판(100)은 전술한 고분자 수지를 포함하는 층 및 무기층(미도시)을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
기판(100) 상에는 버퍼층(101)이 배치될 수 있다. 버퍼층(101)은 기판(100) 상에 위치하여 기판(100)의 하부로부터 이물, 습기 또는 외기의 침투를 감소 또는 차단할 수 있고, 기판(100) 상에 평탄면을 제공할 수 있다. 버퍼층(101)은 산화물 또는 질화물과 같은 무기물, 또는 유기물, 또는 유무기 복합물을 포함할 수 있으며, 무기물과 유기물의 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
버퍼층(101) 상에는 박막트랜지스터(TFT)가 배치될 수 있다. 박막트랜지스터( TFT)는 반도체층(134), 반도체층(134)과 중첩하는 게이트전극(136), 및 반도체층(134)과 전기적으로 연결되는 연결전극을 포함할 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 유기발광다이오드(OLED)와 연결되어 유기발광다이오드(OLED)를 구동할 수 있다.
반도체층(134)은 버퍼층(101) 상에 배치되며, 게이트전극(136)과 중첩하는 채널영역(131) 및 채널영역(131)의 양측에 배치되되 채널영역(131)보다 고농도의 불순물을 포함하는 소스영역(132) 및 드레인영역(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 불순물은 N형 불순물 또는 P형 불순물을 포함할 수 있다. 소스영역(132)과 드레인영역(133)은 연결전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체층(134)은 산화물반도체 및/또는 실리콘반도체를 포함할 수 있다. 반도체층(134)이 산화물반도체로 형성되는 경우, 예컨대 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 크로뮴(Cr), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질의　산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체층(134)은 ITZO(InSnZnO), IGZO(InGaZnO) 등일 수 있다. 반도체층(134)이 실리콘반도체로 형성되는 경우, 예컨대 아모퍼스 실리콘(a-Si) 또는 아모퍼스 실리콘(a-Si)을 결정화한 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon; LTPS)을 포함할 수 있다.
반도체층(134) 상에는 제1 게이트절연층(103)이 배치될 수 있다. 제1 게이트절연층(103)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제1 게이트절연층(103)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제1 게이트절연층(103) 상에는 게이트전극(136)이 배치될 수 있다. 게이트전극(136)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 게이트전극(136)은 게이트전극(136)에 전기적 신호를 인가하는 게이트라인과 연결될 수 있다.
게이트전극(136) 상에는 제2 게이트절연층(105)이 배치될 수 있다. 제2 게이트절연층(105)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제2 게이트절연층(105)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제2 게이트절연층(105) 상에는 스토리지 커패시터(Cst)가 배치될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 하부전극(144) 및 하부전극(144)과 중첩하는 상부전극(146)을 포함할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 중첩하며, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)이 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 일체(一體)로서 배치될 수 있다. 일 실시예로, 스토리지 커패시터(Cst)는 박막트랜지스터(TFT)와 중첩하지 않을 수 있으며, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 별개의 독립된 구성요소일 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 상부전극(146)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및/또는 구리(Cu)를 포함할 수 있으며, 전술한 물질의 단일층 또는 다층일 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 상부전극(146) 상에는 층간절연층(107)이 배치될 수 있다. 층간절연층(107)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 층간절연층(107)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
층간절연층(107) 상에는 데이터선(DL), 하부 구동전압선(PL1), 연결전극인 소스전극(137), 및 드레인전극(138)이 배치될 수 있다. 데이터선(DL), 하부 구동전압선(PL1), 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 데이터선(DL), 하부 구동전압선(PL1), 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 일 실시예로, 데이터선(DL), 하부 구동전압선(PL1), 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 동일 물질을 포함할 수 있다.
데이터선(DL)은 데이터 구동회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 데이터 구동회로의 데이터신호는 데이터선(DL)을 통해 화소(P)에 제공될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 스캔 구동회로와 전기적으로 연결된 스캔선이 제1 게이트절연층(103) 또는 제2 게이트절연층(105) 상에 배치될 수 있고, 발광 구동회로와 전기적으로 연결된 발광제어선이 제1 게이트절연층(103) 또는 제2 게이트절연층(105) 상에 배치될 수 있다. 스캔 구동회로의 스캔신호는 스캔선을 통해 화소(P)에 제공될 수 있고, 발광 구동회로의 발광제어신호는 발광제어선을 통해 화소(P)에 제공될 수 있다.
데이터선(DL), 하부 구동전압선(PL1), 소스전극(137), 및 드레인전극(138) 상에는 제1 평탄화층(111)이 배치될 수 있다. 제1 평탄화층(111)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제1 평탄화층(111)은 벤조시클로부텐(Benzocyclobutene, BCB), 폴리이미드(polyimide, PI), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO), 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methy lmethacrylate), PMMA)나, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 한편, 제1 평탄화층(111)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다. 제1 평탄화층(111)을 형성한 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다.
제1 평탄화층(111) 상에는 상부 구동전압선(PL2), 및 컨택메탈층(CM)이 배치될 수 있다. 상부 구동전압선(PL2), 및 컨택메탈층(CM)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하며, 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 상부 구동전압선(PL2), 및 컨택메탈층(CM)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 일 실시예로, 상부 구동전압선(PL2), 및 컨택메탈층(CM)은 동일 물질을 포함할 수 있다.
상부 구동전압선(PL2)은 제1 평탄화층(111)을 관통하는 컨택홀을 통해 하부 구동전압선(PL1)과 전기적으로 연결되어, 구동전압선을 통해 제공되는 구동전압의 전압 강하를 방지할 수 있다.
컨택메탈층(CM)은 제1 평탄화층(111)을 관통하는 컨택홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 화소전극(210)은 제2 평탄화층(113)을 관통하는 컨택홀을 통해 컨택메탈층(CM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상부 구동전압선(PL2), 및 컨택메탈층(CM) 상에는 제2 평탄화층(113)이 배치될 수 있다. 제2 평탄화층(113)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제2 평탄화층(113)은 벤조시클로부텐(Benzocyclobutene, BCB), 폴리이미드(polyimide, PI), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO), 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methy lmethacrylate), PMMA)나, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 한편, 제2 평탄화층(113)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다. 제2 평탄화층(113)을 형성한 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다.
제2 평탄화층(113) 상에는 화소전극(210), 중간층(220), 및 대향전극(230)을 포함하는 유기발광다이오드(OLED)가 배치될 수 있다. 화소전극(210)은 제2 평탄화층(113)을 관통하는 컨택홀을 통해 컨택메탈층(CM)과 전기적으로 연결되고, 컨택메탈층(CM)은 제1 평탄화층(111)을 관통하는 컨택홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 연결전극인 소스전극(137), 및 드레인전극(138)과 전기적으로 연결되어, 유기발광다이오드(OLED)는 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 평탄화층(113) 상에는 화소전극(210이 배치될 수 있다. 화소전극(210)은 (반)투광성 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 화소전극(210)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴산화물(ITO; indium tin oxide), 인듐아연산화물(IZO; indium zinc oxide), 아연산화물(ZnO; zinc oxide), 인듐산화물(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨산화물(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄아연산화물(AZO; aluminum zinc oxide)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 화소전극(210)은 ITO/Ag/ITO로 적층된 구조로 구비될 수 있다.
제2 평탄화층(113) 상에는 화소정의막(180)이 배치될 수 있으며, 화소정의막(180)은 화소전극(210)의 적어도 일부를 노출하는 개구를 가질 수 있다. 화소정의막(180)의 개구에 의해 노출된 영역을 발광영역(EA)으로 정의할 수 있다. 발광영역(EA)들의 주변은 비발광영역(NEA)으로서, 비발광영역(NEA)은 발광영역(EA)들을 둘러쌀 수 있다. 즉, 표시영역(DA)은 복수의 발광영역(EA)들 및 이들을 둘러싸는 비발광영역(NEA)을 포함할 수 있다. 화소정의막(180)은 화소전극(210) 상부의 대향전극(230) 사이의 거리를 증가시킴으로써, 화소전극(210)의 가장자리에서 아크 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 화소정의막(180)은 예컨대, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, HMDSO(hexamethyldisiloxane) 및 페놀 수지 등과 같은 유기 절연 물질로, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다.
화소정의막(180)에 의해 적어도 일부가 노출된 화소전극(210) 상에는 중간층(220)이 배치될 수 있다. 중간층(220)은 발광층(220b)을 포함할 수 있으며, 발광층(220b)의 아래 및 위에는, 제1 기능층(220a) 및 제2 기능층(220c)이 선택적으로 배치될 수 있다.
제1 기능층(220a)은 정공 주입층(HIL: hole injection layer) 및/또는 정공 수송층(HTL: hole transport layer)을 포함할 수 있으며, 제2 기능층(220c)은 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및/또는 전자 주입층(EIL: electron injection layer)을 포함할 수 있다.
발광층(220b)은 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출하는 형광 또는 인광 물질을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 발광층(220b)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있다.
발광층(220b)이 저분자 유기물을 포함할 경우, 중간층(220)은 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 저분자 유기물로 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(napthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄((tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3)) 등을 비롯해 다양한 유기물질을 포함할 수 있다. 이러한 층들은 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.
발광층이 고분자 유기물을 포함할 경우에는 중간층(220)은 대개 홀 수송층및 발광층을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이 때, 홀 수송층은 PEDOT을 포함하고, 발광층은 PPV(Poly-Phenylene vinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 물질을 포함할 수 있다. 이러한 발광층은 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법, 레이저열전사방법(LITI; Laser induced thermal imaging) 등으로 형성할 수 있다.
중간층(220) 상에는 대향전극(230)이 배치될 수 있다. 대향전극(230)은 중간층(220) 상에 배치되되, 중간층(220)의 전부를 덮는 형태로 배치될 수 있다. 대향전극(230)은 표시영역(DA) 상부에 배치되되, 표시영역(DA)의 전부를 덮는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 대향전극(230)은 오픈 마스크를 이용하여 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소(P)들을 커버하도록 표시 패널 전체에 일체(一體)로 형성될 수 있다.
대향전극(230)은 일함수가 낮은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 대향전극(230)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등을 포함하는 (반)투명층을 포함할 수 있다. 또는, 대향전극(230)은 전술한 물질을 포함하는 (반)투명층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3과 같은 층을 더 포함할 수 있다.
유기발광다이오드(OLED)는 박막봉지층(300)으로 커버될 수 있다. 박막봉지층(300)은 적어도 하나의 무기봉지층 및 적어도 하나의 유기봉지층을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 박막봉지층(300)은 제1 무기봉지층(310) 및 제2 무기봉지층(330) 및 이들 사이의 유기봉지층(320)을 포함할 수 있다.
제1 무기봉지층(310) 및 제2 무기봉지층(330)은 각각 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 무기 절연물은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 탄탈륨옥사이드, 하프늄옥사이드, 징크옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 또는/및 실리콘옥시나이트라이드를 포함할 수 있다. 유기봉지층(320)은 폴리머(polymer)계열의 물질을 포함할 수 있다. 폴리머 계열의 소재로는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 유기봉지층(320)은 아크릴계 수지, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4의 기판(100)의 일면(100a) 상에는 도 2에서 설명한 박막트랜지스터(TFT, 도 2), 및 유기발광다이오드(OLED, 도 2)를 포함하는 표시요소가 배치될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 생략하였다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 정전 척(2)은 일면(100a) 상에 표시요소가 구비되는 기판(100)이 배치되는 본체부(500), 본체부(500)와 기판(100) 사이에 개재되는 제1 절연층(503), 제1 절연층(503) 상에 배치되되, 상면(520a)이 기판(100)의 일면(100a)과 반대되는 타면(100b)으로부터 제1 거리(d1)만큼 이격되는 제1 전극층(520), 및 제1 전극층(520) 상에 배치되되, 상면(540a)이 기판(100)의 타면(100b)으로부터 제1 거리(d1)보다 짧은 제2 거리(d2) 만큼 이격되는 제2 전극층(540)을 포함할 수 있다.
기판(100)의 일면(100a) 상에는 박막트랜지스터, 및 유기발광다이오드를 포함하는 표시요소가 배치될 수 있다. 예컨대, 드라이 에칭(Dry eching) 또는 플라즈마 화학기상증착법(PCVD)을 이용하여 기판(100)의 일면(100a) 상에 박막트랜지스터, 및 유기발광다이오드를 포함하는 표시요소를 배치할 수 있다.
드라이 에칭(Dry eching) 공정을 이용하여 기판(100) 상에 박막트랜지스터, 및 유기발광다이오드를 형성 시, 기판(100)의 온도가 증가하여 공정에 사용되는 감광성 물질이 손상(burning)되는 경우가 존재하였다.
드라이 에칭(Dry eching) 공정 시 사용되는 감광성 물질의 손상을 방지하게 위해 기판(100)의 일면(100a) 반대되는 타면(100b)에 기체를 충진시켜 기판(100)의 온도를 70℃ 이하로 낮추어 표시 장치 제조 공정을 진행한다.
이 때, 기판(100)의 타면(100b)에 정전 척(2)을 배치하여 기판(100)과 정전 척(2)을 척킹(chucking)하여, 기판(100)의 타면(100b)에 충진되는 기체가 외부로 새어나가 기판(100)이 들려지는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 정전 척(2)은 본체부(500), 제1 전극층(520), 및 제2 전극층(540)을 포함할 수 있다. 본체부(500)는 금속 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 본체부(500)는 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 예컨대, 본체부(500)는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 본체부(500)는 30mm 내지 50mm의 두께를 가질 수 있고, 40mm 내지 60mm의 두께를 가질 수 있으며, 20mm 내지 60mm의 두께를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 본체부(500)는 40mm 내지 50mm의 두께를 가질 수 있다.
본체부(500) 상에는 제1 절연층(503)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 절연층(503)은 본체부(500)의 상면(500a)과 양 측면(500b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 절연층(503)은 본체부(500)의 상면(500a)과 반대되는 타면을 제외한 삼면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 절연층(503)은 본체부(500)와 기판(100) 사이에 개재될 수 있다.
제1 절연층(503)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 절연층(503)은 알루미늄산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 제1 절연층(503)은 대기 플라즈마 용사(APS, atmospheric plasma spraying) 코팅 방법을 이용하여 본체부(500) 상에 형성될 수 있다. 이때, 제1 절연층(503)은 200㎛ 내지 600㎛의 두께를 가질 수 있고, 300㎛ 내지 550㎛의 두께를 가질 수 있으며, 250㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 제1 절연층(503)은 300㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다.
본체부(500)와 제1 절연층(503) 사이에는 접착층(501)이 배치될 수 있다. 일반적으로 대기 플라즈마 용사(APS, atmospheric plasma spraying) 코팅 방법을 이용하여 본체부(500)에 제1 절연층(503)을 직접적으로 코팅하는 경우, 코팅이 잘 이루어지지 않는 문제점이 존재하였다.
이를 위해, 본체부(500)와 제1 절연층(503) 사이에는 접착층(501)이 배치될 수 있다. 접착층(501)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 예컨대, 접착층(501)은 니켈-알루미늄(NiAl) 합금을 포함할 수 있다.
제1 접착층(501)은 30㎛ 내지 70㎛의 두께를 가질 수 있고, 40㎛ 내지 70㎛의 두께를 가질 수 있으며, 30㎛ 내지 60㎛의 두께를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 제1 접착층(501)은 40㎛ 내지 60㎛의 두께를 가질 수 있다.
제1 절연층(503) 상에는 제1 전극층(520)이 배치될 수 있다. 제1 전극층(520)의 상면(520a)은 기판(100)의 타면(100b)으로부터 제1 거리(d1)만큼 이격될 수 있다.
제1 전극층(520)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 전극층(520)은 텅스텐(W)으로 형성될 수 있다.
제1 전극층(520)은 대기 플라즈마 용사(APS, atmospheric plasma spraying) 방법에 의해 제1 절연층(503) 상에 코팅될 수 있다. 제1 전극층(520)은 5㎛ 내지 45㎛의 두께를 가질 수 있고, 10㎛ 내지 45㎛의 두께를 가질 수 있으며, 5㎛ 내지 40㎛의 두께를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 제1 접착층(501)은 20㎛ 내지 30㎛의 두께를 가질 수 있다.
제1 전극층(520) 상에는 제2 절연층(505)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 절연층(505)은 제1 전극층(520) 상에 배치되되, 본체부(500)의 상면(500a)과 양 측면(500b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 절연층(505)은 본체부(500)의 상면(500a)과 반대되는 타면을 제외한 삼면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2 절연층(505)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 절연층(505)은 알루미늄산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 제2 절연층(505)은 대기 플라즈마 용사(APS, atmospheric plasma spraying) 코팅 방법을 이용하여 제1 전극층(520) 상에 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 절연층(505)은 제1 절연층(503)과 동일 물질을 포함할 수 있고, 제1 절연층(503)과 동일 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.
제2 절연층(505)은 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있고, 150㎛ 내지 600㎛의 두께를 가질 수 있으며, 200㎛ 내지 600㎛의 두께를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 제2 절연층(505)은 100㎛ 내지 350㎛의 두께를 가질 수 있다.
제2 절연층(505) 상에는 제2 전극층(540)이 배치될 수 있다. 제2 전극층(540)의 상면(540a)은 기판(100)의 타면(100b)으로부터 제1 거리(d1)보다 짧은 제2 거리(d2)만큼 이격될 수 있다.
제2 전극층(540)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 전극층(540)은 텅스텐(W)으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제2 전극층(540)은 제1 전극층(520)과 동일 물질을 포함하였다.
본 실시예에 있어서, 제1 절연층(503) 상에 제1 전극층(520)이 배치되고, 제1 전극층(520) 상에 제2 절연층(505)이 배치되며, 제2 절연층(505) 상에 제2 전극층(540)이 배치될 수 있다. 또한, 제1 절연층(503)이 두껍게 배치하고, 제1 전극층(520)이 배치될 영역의 제1 절연층(503)을 일부 제거한 뒤, 제1 절연층(503) 상에 높이가 다른 두 개의 전극층을 형성할 수도 있다.
제2 전극층(540) 상에는 제3 절연층(507)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제3 절연층(507)은 본체부(500)의 상면(500a)과 양 측면(500b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 제3 절연층(507)은 본체부(500)의 상면(500a)과 반대되는 타면을 제외한 삼면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제3 절연층(507)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 예컨대, 제3 절연층(507)은 알루미늄산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 제3 절연층(507)은 대기 플라즈마 용사(APS, atmospheric plasma spraying) 코팅 방법을 이용하여 형성될 수 있고, 제3 절연층(507)의 상면(507a)은 플랫(flat)한 형상을 가질 수 있다.
제3 절연층(507)은 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있고, 150㎛ 내지 600㎛의 두께를 가질 수 있으며, 200㎛ 내지 600㎛의 두께를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 제3 절연층(507)은 100㎛ 내지 350㎛의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예로, 접착층(501), 제1 절연층(503), 제1 전극층(520), 제2 절연층(505), 제2 전극층(540), 및 제3 절연층(507)의 두께의 총 합은 800㎛ 내지 1,200㎛일 수 있고, 800㎛ 내지 1,100㎛일 수 있으며, 900㎛ 내지 1,200㎛일 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 접착층(501), 제1 절연층(503), 제1 전극층(520), 제2 절연층(505), 제2 전극층(540), 및 제3 절연층(507)의 두께의 총 합은 900㎛ 내지 1,100㎛일 수 있다.
제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 기판(100)을 냉각하기 위한 냉각 물질이 충진될 수 있도록 제3 절연층(507)의 상면(507a)과 기판(100)의 타면(100b)은 적어도 일부 이격될 수 있다. 이로써, 제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 빈 공간이 형성될 수 있다. 예컨대, 제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 기판(100)을 냉각하기 위한 냉각 물질은 기체일 수 있다. 특히, 제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 기판(100)을 냉각하기 위한 냉각 물질은 헬륨 가스일 수 있다.
제3 절연층(507) 상에는 댐부(509)가 배치될 수 있다. 댐부(509)는 제2 전극층(540)의 외곽을 따라 배치될 수 있다. 댐부(509)는 제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 기판(100)의 냉각을 위해 충진된 기체가 밖으로 새어나가지 못하도록 기체를 제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 가두는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 댐부(509)는 제3 절연층(507) 상에 배치되되, 댐부(509)의 상면(509a)은 기판(100)의 타면(100b)과 직접 접촉할 수 있다. 일 실시예로, 댐부(509)는 대기 플라즈마 용사(APS, atmospheric plasma spraying) 코팅 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 댐부(509)는 제3 절연층(507)과 동일 물질을 포함할 수 있고, 제3 절연층(507)과 동일 공정으로 형성될 수 있다.
일 실시예로, 정전 척(2)의 외측으로 정전 척(2)을 보호하기 위한 포커스 링(Focus Ring, 550)이 더 배치될 수 있고, 포커스 링(550) 하부에는 포커스 링(Focus Ring, 550)의 지지를 위한 절연체(560)가 배치될 수 있다.
포커스 링(550)은 정전 척(2)의 외측에 배치되어, 정전 척(2)을 보호해주는 역할을 할 수 있다. 기판(100)과 댐부(509) 사이에 간극이 형성되는 것을 방지하기 위해 포커스 링(550)은 기판(100)과 제1 방향(y방향)으로 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척(2)에는 정전 척(2)과 기판(100) 사이에 기판(100)을 냉각하기 위한 기체를 충진하기 위해 관통홀이 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 정전 척(2)은 제3 절연층(507)과 기판(100) 사이에 형성된 빈 공간에 기판(100)을 냉각하기 위한 헬륨(He) 기체를 충진하기 위해 본체부(500), 접착층(501), 제1 절연층(503), 제1 전극층(520), 제2 절연층(505), 및 제3 절연층(507)을 관통하는 제1 관통홀(561)을 포함할 수 있다. 도 4에는 정전 척(2)이 하나의 관통홀을 구비하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 정전 척(2)의 본체부(500), 접착층(501), 제1 절연층(503), 제1 전극층(520), 제2 절연층(505), 및 제3 절연층(507)을 관통하는 제1 관통홀(561)은 복수 개 구비될 수 있으며, 추가적으로 본체부(500), 접착층(501), 제1 절연층(503), 제2 절연층(505), 제2 전극층(540), 및 제3 절연층(507)을 관통하는 관통홀도 복수 개 구비될 수 있다.
일 실시예로, 제1 전극층(520) 및 제2 전극층(540)에 직류전원을 공급하는 전원부(600)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극층(520)은 제1 전원공급라인(521)을 통해 전원부(600)로부터 제1 직류전원을 공급받을 수 있고, 제2 전극층(540)은 제2 전원공급라인(541)을 통해 전원부(600)로부터 제2 직류전원을 공급받을 수 있다. 전원부(600)와 제1 전극층(520) 사이에는 제1 가변 커패시터(522)가 구비될 수 있고, 전원부(600)와 제2 전극층(540) 사이에는 제2 가변 커패시터(542)가 구비될 수 있다. 전원부(600)와 제1 전극층(520) 사이에 구비된 제1 가변 커패시터(522) 및 전원부(600)와 제2 전극층(540) 사이에 구비된 제2 가변 커패시터(542)의 커패시턴스 값을 조절함으로써, 제1 전극층(520) 및 제2 전극층(540)이 각각 기판(100)과 척킹되는 힘을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척(2)은 모노폴라(monopolar) 방식으로 대전될 수 있다.
전원부(600)를 통해 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)에 직류전원이 공급되는 경우, 제1 전극층(520) 및 제2 전극층(540)은 동일한 극성으로 대전될 수 있다. 예컨대, 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)은 양의 극성으로 대전될 수 있다.
설비 또는 챔버 내에는 표시 장치의 제조 공정 시 사용되는 플라즈마로 인해 양의 전하와 음의 전하가 발생하여 존재할 수 있다. 전원부(600)를 통해 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)에 직류전원이 공급되어 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)이 양의 극성으로 대전되는 경우, 설비 또는 챔버 내에 존재하는 음의 전하로 인해 기판(100)이 양의 극성과 반대되는 음의 극성으로 대전되어 정전 척(2)과 기판(100) 사이에 척킹 힘(Chucking Force)이 작용할 수 있다. 예컨대, 전원부(600)를 통해 제1 전극층(520) 및 제2 전극층(540)에 직류전원이 공급되어 제1 전극층(520) 및 제2 전극층(540)은 양의 극성으로 대전되고, 설비 또는 챔버 내에 존재하는 음의 전하로 인해 기판(100)은 음의 극성으로 대전되어 정전 척(2)과 기판(100) 사이에 척킹 힘(Chucking Force)이 작용할 수 있다. 따라서, 정전 척(2)과 기판(100) 사이에 발생하는 척킹 힘(Chucking Force)에 의해 기판(100)이 정전 척(2)에 부착되어 정전 척(2)과 기판(100) 사이에 충진된 기체가 밖으로 새어나와 기체에 의해 기판(100)이 들려지는 것을 방지할 수 있다.
서로 다른 극성으로 대전된 기판(100)과 제1 전극층(520) 및 기판(100)과 제2 전극층(540)의 척킹 힘(Chucking Force, F)은 아래의 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
이때, ε는 유전율이고, A는 면적이며, V는 전압이고, D는 물체 사이의 거리를 나타낸다.
수학식 1을 참조하면, 유전율, 면적, 전압을 증가시키거나, 물체 사이의 거리를 감소시키는 경우, 서로 다른 극성으로로 대전된 물체의 척킹 힘(Chucking Force)을 증가시킬 수 있다.
기존 정전 척(2)의 경우, 정전 척(2)의 댐부(509)의 하부에는 전극층이 배치될 수 없고, 드라이 에칭(Dry etching) 공정 진행 시 정전 척(2)의 댐부(509)의 외측, 예컨대, 기판(100)과 포커스 링(550) 사이에 에칭 부산물들이 쌓이게 되며, 정전 척(2)의 댐부(509)의 외측에 쌓인 부산물로 인해 정전 척(2)의 외곽부에 척킹 힘(Chucking Force)이 약해져, 기판(100)과 댐부(509) 사이에 간극이 발생하여 간극 사이로 기판(100)을 냉각하기 위해 충진된 기체가 새어나와 기판(100)이 들려지는 문제점이 존재하였다.
이를 해결하기 위해 정전 척(2)에 포함된 전극층의 면적을 증가시키거나 전극층 상에 배치된 절연층의 두께를 감소시키는 경우, 기판(100)과 전극층 사이에 절연이 취약하여 아킹이 발생할 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전 척(2)의 중앙부에 배치된 제1 전극층(520)과 기판(100) 사이의 거리보다 정전 척(2)의 외곽부에 배치된 제2 전극층(540)과 기판(100) 사이의 거리를 가깝게 배치시킴으로써, 정전 척(2)의 외곽부의 척킹 힘(Chucking Force)을 향상시켜, 기판(100)과 정전 척(2) 사이에 충진된 기체가 새어나오는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 평면 상에서 정전 척(2)의 중앙부에 배치된 제1 전극층(520)의 상면(520a)은 기판(100)의 타면(100b)으로부터 제1 거리(d1)만큼 이격되고, 평면 상에서 정전 척(2)의 외곽부에 배치된 제2 전극층(540)의 상면(540a)은 기판(100)의 타면(100b)으로부터 제1 거리(d1)보다 짧은 제2 거리(d2)만큼 이격됨으로써, 정전 척(2)의 외곽부의 척킹 힘(Chucking Force)을 향상시켜, 기판(100)과 정전 척(2) 사이에 충진된 기체가 새어나와 기판(100)이 들려지는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 정전 척(2)의 중앙부에 배치된 제1 전극층(520)의 측면(520b)은 제1 전극층(520)과 인접한 제2 전극층(540)의 측면(540b)과 제1 방향(y방향)에서 동일선상에 위치할 수 있다. 정전 척(2)의 중앙부에 배치된 제1 전극층(520)의 측면(520b)은 제1 전극층(520)과 인접한 제2 전극층(540)의 측면(540b)과 제1 방향(y방향)에서 동일선상에 위치함으로써, 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)이 기판(100)과 보다 잘 척킹될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5의 실시예는 제1 전극층과 제2 전극층이 서로 다른 전원부에서 직류전원을 공급받는 다는 점에서 도 4의 실시예와 차이가 있다. 도 5의 구성 중 도 4와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 정전 척(2)은 제1 전극층(520)에 직류전원을 공급하는 제1 전원부(601)와 제2 전극층(540)에 직류전원을 공급하는 제2 전원부(602)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 전극층(520)은 제1 전원공급라인(521)을 통해 제1 전원부(601)로부터 제1 직류전원을 공급받을 수 있고, 제2 전극층(540)은 제2 전원공급라인(541)을 통해 제2 전원부(602)로부터 제2 직류전원을 공급받을 수 있다.
제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)이 각기 다른 전원부를 통해 직류전압을 공급받음으로써, 쉽게 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)에 공급되는 전압의 세기를 조절할 수 있어, 보다 효율적으로 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)의 척킹 힘(Chucking Force)을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6의 실시예는 제3 절연층의 상면이 엠보스(emboss) 형상을 가진다는 점에서 도 4의 실시예와 차이가 있다. 도 6의 구성 중 도 4와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 정전 척(2)의 제3 절연층(507)의 상면(507a)은 엠보스(508) 형상을 가질 수 있다. 정전 척(2)의 제3 절연층(507)의 상면(507a)이 엠보스(508) 형상을 가짐으로써, 기판(100)의 냉각을 위해 충진되는 기체가 효율적으로 확산 또는 이동할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 7 및 도 8의 실시예는 평면 상에서 제1 전극층과 제2 전극층이 적어도 일부 중첩한다는 점에서 도 3 및 도 4의 실시예와 차이가 있다. 도 7 및 도 8의 구성 중 도 3 및 도 4의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 정전 척(2)의 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)은 평면 상에서 적어도 일부 중첩하며 본체부(500) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 상에서 제1 전극층(520)은 제1 전극층(520)과 인접한 제2 전극층(540)과 제3 거리(d3)만큼 중첩하며, 본체부(500) 상에 배치될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 9 및 도 10의 실시예는 평면 상에서 제1 전극층과 제2 전극층이 이격되며 배치된다는 점에서 도 3 및 도 4의 실시예와 차이가 있다. 도 9 및 도 10의 구성 중 도 3 및 도 4의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 정전 척(2)의 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)은 평면 상에서 서로 이격되며 본체부(500) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 상에서 제1 전극층(520)의 측면(520b)은 제1 전극층(520)과 인접한 제2 전극층(540)의 측면(540b)과 서로 이격되며 본체부(500) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)은 제4 거리(d4)만큼 이격되며, 본체부(500) 상에 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11의 실시예는 제1 전극층과 제2 전극층이 동일한 층에 서로 이격되어 배치된다는 점에서 도 10의 실시예와 차이가 있다. 도 11의 구성 중 도 10의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 정전 척(2)의 제1 절연층(503) 상에는 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)이 배치될 수 있고, 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540) 상에는 제2 절연층(505)이 배치될 수 있으며, 제2 절연층(505) 상에는 댐부(509)가 배치될 수 있다.
정전 척(2)의 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)은 평면 상에서 서로 이격되며 본체부(500) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 상에서 제1 전극층(520)의 측면(520b)은 제1 전극층(520)과 인접한 제2 전극층(540)의 측면(540b)과 서로 이격되며 본체부(500) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전극층(520)과 제2 전극층(540)은 제5 거리(d5)만큼 이격되며, 본체부(500) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 정전 척에서, 드라이 에칭(Dry etching) 공정 진행 시 정전 척(2)의 댐부(509)의 외측, 예컨대, 기판(100)과 포커스 링(550) 사이에 에칭 부산물들이 쌓이게 되고, 정전 척(2)의 댐부(509)의 외측에 쌓인 부산물로 인해 정전 척(2)의 외곽부에 척킹 힘(Chucking Force)이 약해져, 기판(100)과 댐부(509) 사이에 간극이 발생하여 간극 사이로 기판(100)을 냉각하기 위해 충진된 기체가 새어나오는 경우가 발생하고, 이로 인해 설비가 가동률이 낮아지는 문제점이 존재하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척은 정전 척(2)의 중앙부에 배치된 제1 전극층(520)과 기판(100) 사이의 거리보다 정전 척(2)의 외곽부에 배치된 제2 전극층(540)과 기판(100) 사이의 거리를 가깝게 배치시킴으로써, 정전 척(2)의 외곽부의 척킹 힘(Chucking Force)을 향상시켜, 기판(100)과 정전 척(2) 사이에 충진된 기체가 새어나오는 것을 방지하여 설비 가동률을 향상시킬 수 있고, 감광성 물질이 손상(burning)되는 것을 방지할 수 있으며, 동일한 전원부 또는 각기 다른 전원부를 통해 제1 전극층과 제2 전극층에 전압을 공급함으로써, 공정에 따라 제1 전극층과 제2 전극층의 척킹 힘(Chucking Force)의 비율을 원하는 대로 조절할 수 있고, 동시에 품질이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
1: 표시 장치
2: 정전 척
100: 기판
500: 본체부
509: 댐부
520: 제1 전극층
540: 제2 전극층

Claims (20)

  1. 일면 상에 표시요소가 구비되는 기판이 배치되는, 본체부;
    상기 본체부와 상기 기판 사이에 개재되는, 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 배치되되, 상면이 상기 기판의 상기 일면과 반대되는 타면으로부터 제1 거리만큼 이격되는, 제1 전극층;
    상기 제1 전극층 상에 배치되되, 상면이 상기 기판의 상기 타면으로부터 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리만큼 이격되는, 제2 전극층; 및
    상기 제2 전극층 상에 배치되는, 댐부;
    를 구비하는, 정전 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극층의 측면은 상기 제1 전극층과 인접한 상기 제2 전극층의 측면과 제1 방향에서 동일선상에 위치하는, 정전 척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 전극층은 서로 다른 극성으로 대전되는, 정전 척.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 모노폴라(monopolar) 방식으로 대전되며, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 동일한 극성을 갖는, 정전 척.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층에 직류전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는, 정전 척.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극층에 제1 직류전원을 공급하는, 제1 전원부; 및
    상기 제2 전극층에 제2 직류전원을 공급하는, 제2 전원부;
    를 더 포함하는, 정전 척.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 개재되는, 제2 절연층; 및
    상기 제2 전극층 상에 배치되는 제3 절연층;
    을 더 포함하는, 정전 척.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 절연층의 상면은 상기 기판의 상기 타면과 적어도 일부 이격되는, 정전 척.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 절연층의 상면은 플랫(flat) 형상을 갖는, 정전 척.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 절연층의 상면은 엠보스(emboss) 형상을 갖는, 정전 척.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 댐부의 상면은 상기 기판의 상기 타면과 접촉되는, 정전 척.
  12. 제1항에 있어서,
    평면 상에서 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 적어도 일부 중첩되는, 정전 척.
  13. 제1항에 있어서,
    평면 상에서 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 서로 이격되는, 정전 척.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 상기 본체부의 상면과 양 측면을 둘러싸는, 정전 척.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제3 절연층과 상기 기판 사이의 공간에 냉각 물질을 주입하기 위한 관통홀을 더 포함하는, 정전 척.
  16. 기판이 배치되는, 본체부;
    상기 본체부와 상기 기판 사이에 개재되는, 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 배치되되, 상기 기판에 대전된 극성과 다른 극성으로 대전되는, 제1 전극층;
    평면 상에서 상기 제1 전극층과 적어도 일부 중첩하거나 이격되고, 상기 제1 전극층과 동일한 극성으로 대전되는, 제2 전극층; 및
    상기 제2 전극층 상에 배치되되, 상기 기판과 접촉하는, 댐부;
    를 구비하는, 정전 척.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 상이한 층에 배치되는, 정전 척.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전극층의 상면은 상기 기판의 타면으로부터 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제2 전극층의 상면은 상기 기판의 상기 타면으로부터 상기 제1 거리보다 짧은 제2 거리만큼 이격되는, 정전 척.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층은 동일한 층에 배치되는, 정전 척.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 모노폴라(monopolar) 방식으로 대전되는, 정전 척.
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