KR20230102104A - 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치 및 균일합착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치 및 균일합착방법에 관한 것이다. 기판증착장치는, 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트를 포함하는 기판증착장치에 있어서, 상기 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며, 증착 시, 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 더 구비한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치는, 기판에 대한 마스크의 밀착 균일성을 실시간 파악하고 파악 결과를 토대로 마그네트플레이트를 튜닝함으로써 고정밀 증착을 수행할 수 있다.

Description

마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치 및 균일합착방법{Substrate deposition apparatus and Method for uniform bonding of mask that can be checked in real time}

본 발명은 기판증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판에 대한 마스크의 밀착 균일성을 실시간 파악하고 파악 결과를 토대로 마그네트플레이트의 출력자기력을 튜닝함으로써 고정밀 증착을 수행하는, 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치 및 균일합착방법에 관한 것이다.

유기전계발광소자(OLED)는, 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 소자로서, 백라이트가 필요하지 않아, 경량이고 박형인 평판표시장치의 기초 소재로 사용된다. 유기전계발광소자를 이용한 디스플레이패널은, 응답속도가 빠르며 시야각이 넓고, 제조공정이 단순하다는 장점을 갖는다.

유기전계발광소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기박막은, 기판상에 진공열 증착방법으로 적층된다.

진공열 증착방법은, 진공이 유지되고 있는 증착챔버 내에 기판을 설치하고, 마스크를 기판의 저면에 밀착시킨 다음, 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질이 마스크를 통과해 기판에 증착되도록 하는 방식으로 이루어진다.

도 1은 일반적인 진공 증착장치(10)의 기본 구성을 나타내 보인 도면이ek.

도시한 바와 같이, 진공 증착장치(10)는, 증착챔버(11), 증발원(12), 마스크홀더(13), 기판홀더(14), 터치플레이트(18), 마그네트플레이트(19)를 포함한다. 증참챔버(11)는, 증착이 진행되는 증착공간(11a)을 제공하며, 측부에 기판(17)이 드나드는 도어(미도시)를 갖는다.

마스크홀더(13)는 마스크프레임(13a)을 구비한다. 마스크프레임(13a)은 마스크(16)를 받쳐 지지하는 부재로서, 마스크(16)의 외곽부를 수평으로 지지한다.

마스크(16)는 증착이 진행되는 동안 기판(17)의 저면에 밀착하는 부재로서, 설계된 패턴이 반영된 관통구멍을 갖는다. 관통구멍은, 증발원(12)에서 증발된 증착기체가 상향 통과하는 구멍이다. 증착용 기체가 관통구멍을 통과하여 기판(17)의 저면에 증착되는 것이다. 또한, 기판(17)은 기판홀더(14)에 지지된 상태로 마스크(16)와 밀착된다. 상기한 바와 같이, 마스크(16)가 기판(17)의 저면에 밀착하는 것이다.

기판(17)의 상부에는 터치플레이트(18)와 마그네트플레이트(19)가 승강 가능하게 설치된다. 마그네트플레이트(19)는 다수의 영구자석으로 구성된 판상 구조체로서, 자기력을 이용해 마스크(16)를 당겨 올려, 마스크(16)가 기판(17)의 저면에 합착되게 한다. 보다 정밀한 증착을 위해서는, 당연히, 기판(17)과 마스크(16)의 밀착이 전체면에 걸쳐 고르게, 즉, 균일하게 이루어져야 한다. 예를 들어, 마스크(16)의 일부분이 기판(17)으로부터 들뜰 경우, 증착 정밀도가 크게 떨어진다.

이러한 합착 불량에 의한 문제는, 마스크(23)의 두께가 얇을수록 자주 발생한다. 고해상도 디스플레이 패널을 제작하기 위해서는, 초박형 마스크를 사용해야 하므로 상기한 문제를 해결하기 위한 장치가 필요하다.

국내 등록특허공보 제10-0860336호 (대면적 유기전계 발광소자 증착장치에 사용되는 기판 홀딩장치) 국내 등록특허공보 제10-1893942호 (증착 장비의 마스크 텐션 장치 및 이를 이용한 기판과 마스크 합착 방법)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 기판에 대한 마스크의 밀착 균일성을 실시간 파악하고 파악 결과를 토대로 마그네트플레이트의 출력 자기력을 튜닝함으로써 고정밀 증착을 수행할 수 있는, 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치 및 균일합착방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치는, 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트를 포함하는 기판증착장치에 있어서, 상기 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며, 증착 시, 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 더 구비한다.

또한, 상기 균일합착감지부와 접속되며, 균일합착감지부가 감지한 정보를 외부로 출력하는 합착상태표시기가 더 포함된다.

그리고, 상기 균일합착감지부는 터치플레이트의 저면에 고정된다.

또한, 상기 균일합착감지부는, 전자감압시트로서 터치플레이트에 대해 분리 가능하도록 고정된다.

아울러, 전자감압시트의 테두리부에는 점착층이 코팅되며, 전자감압시트는 터치플레이트에 대해 점착방식으로 고정된다.

또한, 상기 전자감압시트의 하부에는 전자감압시트를 커버하는 보호시트가 더 설치된다.

또한, 상기 보호시트는, 전자감압시트보다 넓은 면적을 가지며 테두리부가 터치플레이트에 고정되는 테프론시트이다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 균일합착방법은, 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트, 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며 증착 시 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 포함하는 기판증착장치를 이용해 기판을 증착할 때, 상기 합착감지부를 이용해 기판에 대한 마스크의 2차원적 밀착 압력을 균일하게 조정하는 과정으로 이루어진다.

그리고, 상기 균일합착방법은; 기판에 대해 마스크를 밀착시키는 합착단계와, 합착 시, 기판에 가해지는 2차원적 압력분포를 감지하는 감지단계와, 감지단계의 결과 분포압력의 편중 시, 마그네트플레이트의 출력자기력 분포를 조절하는 자기력튜닝단계를 포함한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치는, 기판에 대한 마스크의 밀착 균일성을 실시간 파악하고 파악 결과를 토대로 마그네트플레이트의 출력 자기력를 튜닝함으로써 고정밀 증착을 수행할 수 있다.

도 1은 일반적인 기판증착장치의 기본 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판증착장치의 구성과 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 전자감압시트와 테프론시트를 분해하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 기판증착장치의 기판 균일합착 확인을 위해 사용할 수 있는 마스크패턴을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 마스크패턴을 장착하여 합착한 후의 여러 합착상태를 나타내 보인 이미지도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 균일합착방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 기판증착장치는 기판에 대한 마스크의 밀착 균일성을 실시간 파악하고, 파악 결과를 토대로 마그네트플레이트의 출력자기력의 패턴을 튜닝함으로써 고정밀 증착을 수행할 수 있는 장비이다.

이는, 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트를 포함하는 기판증착장치에 있어서, 상기 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며, 증착 시, 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 포함하여 구성된다.

또한, 마스크의 균일 압착방법은, 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트, 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며 증착 시 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 포함하는 기판증착장치를 이용해 기판을 증착할 때, 상기 합착감지부를 이용해 기판에 대한 마스크의 2차원적 밀착 압력을 균일하게 조정하는 방식으로 이루어진다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판증착장치(20)의 구성과 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 기판(17)이 마스크(16)와 터치플레이트(18)로부터 분리된 대기 상태이고, 도 4는 상호 밀착한 증착상태이다. 또한, 도 4는 도 2의 전자감압시트와 테프론시트를 분해하여 도시한 도면이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다. 또한, 설명의 편의 상, 일반적인 사항인 증착챔버와 증발원 등은 도시하지 않았다.

본 실시예에 따른 기판증착장치(20)는, 증착챔버, 증발원, 기판홀더(14) 마스크(16), 터치플레이트(18), 마그네트플레이트(19), 전자감압시트(21), 테프론시트(22), 합착상태표시기(25)를 포함한다.

위에 설명한 바와 같이, 증착챔버는, 증착이 진행되는 증착공간을 제공하는 챔버로서 진공펌프와 연결되며, 증착 시 진공이 유지된다. 또한 증발원은 증착챔버의 바닥부 중앙에 배치되고 외부로부터 인가된 열에 의해 증착소스를 증발시킨다.

마스크홀더(13)는 마스크(16)를 받쳐 수평 지지한다. 마스크(16)는 증착이 진행되는 동안 기판(17)의 저면에 밀착하는 부재로서, 설계된 패턴이 반영된 관통구멍을 갖는다. 증발원에서 발생한 증착용 기체가 관통구멍을 통과하여 기판(17)의 저면에 증착되는 것이다. 기판(17)은 증착대상이다.

기판(17)의 상부에 설치된 터치플레이트(18)는 기판(17)을 하향 지지하는 역할을 하며, 마그네트플레이트(19)는 자기력을 이용해 마스크(16)를 당겨 올려, 마스크(16)가 기판(17)의 저면에 합착되게 한다. 보다 정밀한 증착을 위해서는, 당연히, 기판(17)과 마스크(16)의 밀착이 전체면에 걸쳐 고르게, 즉, 균일하게 이루어져야 한다.

한편, 기판(17)과 터치플레이트(18)의 사이에는 전자감압시트(21)와 테프론시트(22)가 적층되어 있다. 전자감압시트(21)는, 증착 시, 마스크(16)가 기판(17)에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부이다. 전자감압의 원리 자체는 일반적인 것이다.

전자감암시트(21)를 통해, 기판(17)에 가해지는 압력(마스크(16)가 기판(17)을 누르는 힘) 분포를 파악할 수 있다. 이를테면 기판의 중앙부가 테두리부에 비해 상대적으로 약한 힘으로 눌리는지, 아니면 일측부가 반대측부에 비해 상대적으로 약한 힘으로 눌리는지를 확인할 수 있는 것이다. 기판(17)에 대한 마스크(16)의 밀착력이 상대적으로 작으면, 기판과 마스크 사이에 미세한 간격이 발생하게 된다. 또한 간격이 발생하면 증착 정밀성이 떨어질 수밖에 없다.

전자감압시트(21)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 사각시트의 형상을 취한다. 전자감압시트(21)의 사이즈는 필요에 따라 달라질 수 있다. 특히 전자감압시트(21)의 테두리부에는 점착층(21b)이 코팅되어 있다. 점착층(21b)은, 전자감압시트(21)를 터치플레이트(18)의 저면에 고정시키는 역할을 한다. 전자감압시트(21)가 터치플레이트(18)에 점착식으로 고정되므로, 터치플레이트(18)에 대한 전자감압시트(21)의 부착과 분리는 자유롭다.

테프론시트(22)는, 전자감압시트(21)를 커버하는 보호시트이다. 테프론시트(22)는, 전자감압시트(21)보다 넓은 면적을 가지며 테두리부가 터치플레이트(18)의 텐션조절부(미도시)에 고정된다. 텐션조절부를 이용해 전자감압시트(21) 자체의 들뜸을 방지하고 수평도를 보정할 수 있다.

한편, 합착상태표시기(25)는, 균일합착감지부, 즉 전자감압시트(21)와 접속되며, 전자감압시트(21)가 감지한 압력 정보를 외부로 출력한다. 합착상태표시기(25)는 제어장치의 모니터 일 수 있다. 작업자는 합착상태표시기(25)에 디스플레이된 내용을 기초로 마그네트플레이트(19)의 출력 자기력을 튜닝 할 수 있다.

이를테면, 기판(17)에 가해지는 마스크(16)의 압력 분포가 균일하지 않고 편중되어 있다면, 압력이 작다고 감지된 부분에 해당하는 자석의 자기력을 증가시키는 것이다. 압력분포가 균일하지 않다면 당연히 튜닝이 필요 없다. 이러한 일련의 과정은 실제 증착이 진행되는 동안 실시간으로 이루어진다.

도 5는 도 2에 도시한 기판 증착장치(20)에서의 기판 균일합착 확인을 위해 사용할 수 있는 마스크패턴(31)의 일 예를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 마스크패턴을 장착하여 합착한 후의 여러 합착상태를 나타내 보인 이미지도면이다. 도 6의 이미지는 합착상태표시기(25)를 통해 표시된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 마스크패턴(31)을 터치플레이트(18)의 저면에 부착하고, 마스크(16)로 기판(17)을 가압하면, 합착상태표시기(25)에 도 6의 모양이 디스플레이 된다.

도 6a는 노랑색 격자라인이 전제적으로 일정한 명도를 가지는데, 이는 기판(17)에 가해지는 압력의 2차원적 분포가 균일함을 의미한다. 또한, 6b에는 격자라인의 일부에 붉은 색 점이 보이는데, 이는, 기판(17)과 마스크(16)의 사이에 미세 글라스칩이 혼입되어 있다거나 마스크가 변형되어 있음을 의미한다. 그리고 도 6c는 중앙부분의 노랑라인이 외곽부에 비해 흐린데, 이것은 기판의 중앙부분에 가해지는 압력이 외곽부에 비해 약하다는 의미이다. 마스크(16)의 중앙부를 당기는 자기력을 증가시킴으로서 보정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 균일합착방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 실시예에서의 균일합착방법은, 전자감압시트를 이용해 기판에 대한 마스크의 2차원적 밀착 압력을 균일하게 조정하는 과정이다. 균일합착방법은, 합착단계(103), 감지단계(105), 자기력튜닝단계(107)를 포함한다.

합착단계(103)는, 기판(17)의 저면에 마스크(16)를 밀착시키는 단계이다. 이 때 기판의 상면은 전자감압시트(21)가 밀착하고 있다. 감지단계(105)는, 기판에 가해지는 2차원적 압력분포를 감지하는 과정이다. 즉, 마스크(16)가 기판을 누를 때, 전자감압시트(21)에 가해지는 압력분포를 파악하는 것이다. 파악된 정보는 합착상태표시기(25)를 통해 디스플레이 된다.

감지단계(105)를 통해 얻은 정보를 통해 균일한 합착이 이루어졌음이 확인되면 양산 단계에 들어간다. 하지만 균일합착이 이루어져 있지 않다면 자기력튜닝단계(107)를 수행한다.

자기력튜닝단계(107)는, 디스플레이된 압력분포 정보를 기초로, 마그네트플레이트의 출력자기력을 조절하는 과정이다. 자기력출력이 완료되었다면 감지단계(105)를 반복하여 균일합착을 다시 확인하고, 양산에 들어간다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:증착장치 11:증착챔버 11a:증착공간
12:증발원 13:마스크홀더 13a:마스크프레임
14:기판홀더 16:마스크 17:기판
18:터치플레이트 19:마그네트플레이트 20:증착장치
21:전자감압시트 21b:점착층 22:테프론시트
25:합착상태표시기 31:마스크패턴

Claims (9)

1. 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트를 포함하는 기판증착장치에 있어서,
   상기 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며, 증착 시, 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 더 구비한,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 균일합착감지부와 접속되며, 균일합착감지부가 감지한 정보를 외부로 출력하는 합착상태표시기가 더 포함되는,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 균일합착감지부는 터치플레이트의 저면에 고정되는,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 균일합착감지부는, 전자감압시트로서 터치플레이트에 대해 분리 가능하도록 고정된,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
5. 제4항에 있어서,
   전자감압시트의 테두리부에는 점착층이 코팅되며, 전자감압시트는 터치플레이트에 대해 점착방식으로 고정되는,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전자감압시트의 하부에는 전자감압시트를 커버하는 보호시트가 더 설치된,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 보호시트는, 전자감압시트보다 넓은 면적을 가지며 테두리부가 터치플레이트에 고정되는 테프론시트인,
   마스크 균일합착 실시간 확인이 가능한 기판증착장치.
8. 증착챔버, 증착챔버 내에 수용되는 증발원, 증발원의 상측에 설치되고 기판을 지지하는 기판홀더, 기판의 하부에 위치하는 마스크, 기판의 상부에 위치하는 터치플레이트 및 마그네트플레이트, 기판과 터치플레이트의 사이에 설치되며 증착 시 마스크가 기판에 가하는 압력의 2차원적 분포를 감지하는 균일합착감지부를 포함하는 기판증착장치를 이용해 기판을 증착할 때, 상기 합착감지부를 이용해 기판에 대한 마스크의 2차원적 밀착 압력을 균일하게 조정하는,
   마스크 균일합착방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 균일합착방법은;
   기판에 대해 마스크를 밀착시키는 합착단계와,
   합착 시, 기판에 가해지는 2차원적 압력분포를 감지하는 감지단계와,
   감지단계의 결과 분포압력의 편중 시, 마그네트플레이트의 출력자기력 분포를 조절하는 자기력튜닝단계를 포함하는,
   마스크 균일합착방법.

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