KR101117719B1 - 박막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 형성되는 제1 노즐; 상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 스트링들이 구비되는 제2 노즐 어셈블리; 및 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;를 포함하고, 상기 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 어셈블리 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

박막 증착 장치{Apparatus for thin layer deposition}
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
일반적으로, 유기 발광 디스플레이 장치는 애노드와 캐소드에서 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있도록, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조를 가지고 있다. 그러나, 이러한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에, 각각의 전극과 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 사용하고 있다.
그러나, 발광층 및 중간층 등의 유기 박막의 미세 패턴을 형성하는 것이 실질적으로 매우 어렵고, 상기 층에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 효율이 달라지기 때문에, 종래의 박막 증착 장치로는 대면적(5G 이상의 마더 글래스(mother- glass))에 대한 패터닝이 불가능하여 만족할 만한 수준의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 색순도, 발광 효율 및 수명 등을 가지는 대형 유기 발광 디스플레이 장치를 제조할 수 없는 바, 이의 개선이 시급하다.
한편, 유기 발광 디스플레이 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 발광층 및 이를 포함하는 중간층을 구비한다. 이때 상기 전극들 및 중간층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 증착이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.
본 발명은 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이한 박막 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 형성되는 제1 노즐; 상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 스트링들이 구비되는 제2 노즐 어셈블리; 및 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;를 포함하고, 상기 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 어셈블리 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 어셈블리는 상기 피 증착체와 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 서로 인접한 스트링들 사이로 상기 증착원에서 방사된 증착 물질이 통과할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 노즐 어셈블리는, 서로 대향하도록 배치된 두 개의 제2 노즐 프레임들 및 상기 두 개의 제2 노즐 프레임 사이에 배치된 복수 개의 스트링들을 포함될 수 있다.
여기서, 상기 제2 노즐 어셈블리는, 상기 각 제2 노즐 프레임들 상에 배치되어 상기 복수 개의 스트링들에 소정의 탄성력을 가함으로써, 상기 복수 개의 스트링들이 인장 상태를 유지하도록 하는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 탄성 부재는 텐션 스프링(tension spring)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 두 개의 제2 노즐 프레임들에는 상기 각 스트링들의 단면과 실질적으로 동일한 형상으로 형성되어 상기 각 스트링들이 안착하는 스트링 안착 홈이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제2 노즐 어셈블리는, 상기 스트링들의 적어도 일 단부에 결합되어, 상기 스트링들이 상기 제2 노즐 프레임으로부터 탈거되는 것을 방지하는 고정 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 노즐 프레임에는, 상기 스트링들이 관통 삽입되는 다수 개의 스트링 관통 홀들이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 각 스트링들은 하나의 상기 스트링 관통 홀에 관통 삽입된 후, 절곡되어서, 상기 스트링 관통 홀과 이웃한 스트링 관통 홀에 관통 삽입될 수 있다.
여기서, 상기 제2 노즐 어셈블리는, 상기 두 개의 제2 노즐 프레임의 일 측에 각각 구비되어, 상기 각각의 스트링들의 양단부가 권취되는 권취 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 두 개의 권취 부재는 동일한 방향으로 회전하여, 상기 각 스트링들을 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 각 제2 노즐 프레임들은 상부 제2 노즐 프레임과 하부 제2 노즐 프레임을 포함하며, 상기 상부 제2 노즐 프레임과 상기 하부 제2 노즐 프레임에는 상기 각 스트링들이 통과하는 다수 개의 관통 홀들이 형성되고, 상기 각각의 스트링들은 상기 상부 제2 노즐 프레임에서 상기 하부 제2 노즐 프레임 측으로와, 상기 하부 제2 노즐 프레임에서 상기 상부 제2 노즐 프레임 측으로 교번하면서 상기 관통 홀들을 통과할 수 있다.
여기서, 상기 상부 제2 노즐 프레임과 상기 하부 제2 노즐 프레임의 양단부에는 볼트와 너트를 포함하는 조임 부재가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 스트링들은 글래스 파이버(glass fiber)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 각 스트링들의 단면은 소정의 곡률을 갖는 곡선부를 포함하도록 성형될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 각 스트링들은 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단벽들은 등간격으로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽들과 상기 제2 노즐 어셈블리는 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단벽 어셈블리는 복수 개의 제1 차단벽들을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 어셈블리 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서 상기 피 증착체에 증착 물질을 증착할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 어셈블리 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체와 평행한 면을 따라 상대적으로 이동할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 증착 장치에 따르면, 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 3은 도 1의 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 증착원(110), 제1 노즐(120), 차단벽 어셈블리(130), 제2 노즐 어셈블리(150) 및 기판(160)을 포함한다.
여기서, 도 1, 도 2 및 도 3에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 1 내지 도 3의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질(115)이 제1 노즐(120) 및 제2 노즐 어셈블리(150)를 통과하여 기판(160)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한 다. 또한 차단벽(131) 및 제2 노즐 어셈블리(150)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하) 제1 노즐(120)과 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간을 고진공 상태로 유지할 수 있다. 이와 같이, 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐 어셈블리(150)의 온도가 충분히 낮으면, 원하지 않는 방향으로 방사되는 증착 물질(115)은 모두 차단벽 어셈블리(130) 면에 흡착되어서 고진공을 유지할 수 있기 때문에, 증착 물질 간의 충돌이 발생하지 않아서 증착 물질의 직진성을 확보할 수 있게 되는 것이다. 이때 차단벽 어셈블리(130)는 고온의 증착원(110)을 향하고 있고, 증착원(110)과 가까운 곳은 최대 167° 가량 온도가 상승하기 때문에, 필요할 경우 부분 냉각 장치가 더 구비될 수 있다. 이를 위하여, 차단벽 어셈블리(130)에는 냉각 부재가 형성될 수 있다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(160)이 배치된다. 상기 기판(160)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
챔버 내에서 상기 기판(160)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다. 상기 증착원(110) 내에 수납되어 있는 증착 물질(115)이 기화됨에 따라 기판(160)에 증착이 이루어진다. 상세히, 증착원(110)은 그 내부에 증착 물질(115)이 채워지는 도가니(111)와, 도가니(111)를 가열시켜 도가니(111) 내부에 채워진 증착 물질(115)을 도가니(111)의 일 측, 상세하게는 제1 노즐(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(112)를 포함한다.
증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(160)을 향하는 측에 는 제1 노즐(120)이 배치된다. 그리고, 제1 노즐(120)에는, Y축 방향을 따라서 복수 개의 제1 슬릿(121)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 제1 슬릿(121)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 이와 같은 제1 노즐(120)을 통과하여 피 증착체인 기판(160) 쪽으로 향하게 되는 것이다.
제1 노즐(120)의 일 측에는 차단벽 어셈블리(130)가 구비된다. 상기 차단벽 어셈블리(130)는 복수 개의 차단벽(131)들과, 차단벽(131)들 외측에 구비되는 차단벽 프레임(132)을 포함한다. 상기 복수 개의 차단벽(131)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 차단벽(131)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 차단벽(131)들은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다. 이와 같이 배치된 복수 개의 차단벽(131)들은 제1 노즐(120)과 후술할 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획하는 역할을 수행한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 상기 차단벽(131)들에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간(S)이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 차단벽(131)들은 서로 이웃하고 있는 제1 슬릿(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이는 다시 말하면, 서로 이웃하고 있는 차단벽(131)들 사이에 하나의 제1 슬릿(121)이 배치된다고 볼 수도 있다. 바람직하게, 제1 슬릿(121)은 서로 이웃하고 있는 차단벽(131) 사이의 정 중앙에 위치할 수 있다. 이와 같이, 차 단벽(131)이 제1 노즐(120)과 후술할 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획함으로써, 하나의 제1 슬릿(121)으로 배출되는 증착 물질은 다른 제1 슬릿(121)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 제2 노즐 어셈블리(150)를 통과하여 기판(160)에 증착되는 것이다. 다시 말하면, 차단벽(131)들은 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 복수 개의 차단벽(131)들의 외측으로는 차단벽 프레임(132)이 더 구비될 수 있다. 차단벽 프레임(132)은, 복수 개의 차단벽(131)들의 상하면에 각각 구비되어, 복수 개의 차단벽(131)들의 위치를 지지하는 동시에, 제1 슬릿(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Z축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 차단벽 어셈블리(130)는 박막 증착 장치(100)로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 상세히, 종래의 FMM 증착 방법은 증착 효율이 낮다는 문제점이 존재하였다. 여기서 증착 효율이란 증착원에서 기화된 재료 중 실제로 기판에 증착된 재료의 비율을 의미하는 것으로, 종래의 FMM 증착 방법에서의 증착 효율은 대략 32% 정도이다. 더구나 종래의 FMM 증착 방법에서는 증착에 사용되지 아니한 대략 68% 정도의 유기물이 증착기 내부의 여기저기에 증착되기 때문에, 그 재활용이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 차단벽 어셈블리(130)를 이용하여 증착 공간을 외부 공간과 분 리하였기 때문에, 기판(160)에 증착되지 않은 증착 물질은 대부분 차단벽 어셈블리(130) 내에 증착된다. 따라서, 장시간 증착 후, 차단벽 어셈블리(130)에 증착 물질이 많이 쌓이게 되면, 차단벽 어셈블리(130)를 박막 증착 장치(100)로부터 분리한 후, 별도의 증착 물질 재활용 장치에 넣어서 증착 물질을 회수할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 증착 물질 재활용률을 높임으로써 증착 효율이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
증착원(110)과 기판(160) 사이에는 제2 노즐 어셈블리(150)가 더 구비된다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 다수 개의 스트링(155)으로 형성된 제2 노즐 어셈블리(150)를 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 제1 노즐(120) 및 제2 노즐 어셈블리(150)를 통과하여 피 증착체인 기판(160) 쪽으로 향하게 된다. 이와 같은 제2 노즐 어셈블리(150)의 구성에 관하여는 도 5 이하에서 상세히 설명한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 제1 슬릿(121)들의 총 개수보다 스트링(155)들의 총 개수가 더 많게 형성된다. 또한, 각 증착 공간(S)에 배치된 제1 슬릿(121)들의 개수보다 스트링(155)들의 개수가 더 많게 형성된다.
즉, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131) 사이에는 하나 또는 그 이상의 제1 슬릿(121)이 배치된다. 동시에, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131) 사이에는 복수 개의 스트링(155)들이 배치된다. 그리고, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단벽(131)에 의해서 제1 노즐(120)과 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간이 구획되어서, 각각의 제1 슬릿(121) 별로 증착 공간이 분리된다. 따라서, 하나의 제1 슬릿(121)에서 방사된 증착 물질은 대부분 동일한 증착 공간에 있는 스트링(155)들을 통과하여 기판(160)에 증착되게 되는 것이다.
한편, 기존 파인 메탈 마스크(FMM) 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 따라서 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)의 경우, 박막 증착 장치(100)가 챔버(미도시) 내에서 Z축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어진다. 다시 말하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는, 박막 증착 장치(100) 혹은 기판(160)을 Z축 방향으로 상대적으로 이동시키면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐 어셈블리(150)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 장치(100)의 경우, 제2 노즐 어셈블리(150)의 Y축 방향으로의 폭과 기판(160)의 Y축 방향으로의 폭만 동일하게 형성되면, 제2 노즐 어셈블리(150)의 Z축 방향의 길이는 기판(160)의 길이보다 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 제2 노즐 어셈블리(150)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 제2 노즐 어셈블리(150)는 그 제조가 용이하다. 즉, 제2 노즐 어셈블리(150)의 제조 공정에서, 작은 크기의 제2 노즐 어셈블리(150)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
한편, 상술한 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐 어셈블리(150)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐 어셈블리(150)를 서로 이격시키는 이유는 다음과 같다.
먼저, 제2 노즐 어셈블리(150)는 기판(160) 위에서 정밀한 위치와 갭(Gap)을 가지고 얼라인(align) 되어야 하는, 즉 고정밀 제어가 필요한 부분이다. 따라서, 고정밀도가 요구되는 부분의 무게를 가볍게 하여 제어가 용이하도록 하기 위하여, 정밀도 제어가 불필요하고 무게가 많이 나가는 증착원(110), 제1 노즐(120) 및 차단벽 어셈블리(130)를 제2 노즐 어셈블리(150)로부터 분리하는 것이다. 다음으로, 고온 상태의 증착원(110)에 의해 차단벽 어셈블리(130)의 온도는 최대 100도 이상 상승하기 때문에, 상승된 차단벽 어셈블리(130)의 온도가 제2 노즐 어셈블리(150)로 전도되지 않도록 차단벽 어셈블리(130)와 제2 노즐 어셈블리(150)를 분리하는 것이다. 다음으로, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 차단벽 어셈블리(130)에 붙은 증착 물질을 주로 재활용하고, 제2 노즐 어셈블리(150)에 붙은 증착 물질은 재활용을 하지 않을 수 있다. 따라서, 차단벽 어셈블리(130)가 제2 노즐 어셈블리(150)와 분리되면 증착 물질의 재활용 작업이 용이해지는 효과도 얻을 수 있다. 또한, 하나의 기판을 증착하고 다음 기판을 증착하기 전 상태에서 증착 물질이 제2 노즐 어셈블리(150)에 증착되는 것을 방지하여 노즐 교체주기를 증가시키기 위해서는 칸막이(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이때 칸막이(미도시)는 차단벽(131)과 제2 노즐 어셈블리(150) 사이에 설치하는 것이 용이하다. 마지막으로, 기판(160) 전체의 막 균일도를 확보하기 위해서 보정판(미도시)을 더 구비할 수 있는데, 차단 벽(131)이 제2 노즐 어셈블리(150)와 분리되면 보정판(미도시)을 설치하기가 매우 용이하게 된다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4b는 도 4a와 같이 차단벽에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이며, 도 4c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 증착원(110)에서 기화된 증착 물질은 제1 노즐(120) 및 제2 노즐 어셈블리(150)를 통과하여 기판(160)에 증착된다. 이때, 제1 노즐(120)과 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간은 차단벽(131)들에 의하여 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획되어 있으므로, 차단벽(131)에 의해서 제1 노즐(120)의 각각의 제1 슬릿(121)에서 나온 증착 물질은 다른 제1 슬릿(121)에서 나온 증착 물질과 혼합되지 않는다.
제1 노즐(120)과 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간이 차단벽 어셈블리(130)에 의하여 구획되어 있을 경우, 도 4b에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 약 55°~ 90°의 각도로 제2 노즐 어셈블리(150)를 통과하여 기판(160)에 증착된다. 즉, 차단벽 어셈블리(130) 바로 옆의 스트링(155) 사이를 지나는 증착 물질의 입사 각도는 약 55°가 되고, 중앙 부분의 스트링(155) 사이를 지나는 증착 물질의 입사 각도는 기판(160)에 거의 수직이 된다. 이때, 기판(160)에 생성되는 음영 영 역의 폭(SH1)은 다음의 수학식 1에 의하여 결정된다.
SH1 = s * ds / h
한편, 제1 노즐과 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간이 차단벽들에 의하여 구획되어 있지 않을 경우, 도 4c에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 도 4b에서보다 넓은 범위의 다양한 각도로 제2 노즐을 통과하게 된다. 즉, 이 경우 스트링의 직상방에 있는 제1 슬릿에서 방사된 증착 물질뿐 아니라, 다른 제1 슬릿으로부터 방사된 증착 물질들까지 스트링 사이를 통해 기판(160)에 증착되므로, 기판(160)에 형성된 음영 영역(SH2)의 폭은 차단판을 구비한 경우에 비하여 매우 크게 된다. 이때, 기판(160)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)은 다음의 수학식 2에 의하여 결정된다.
SH2 = s * 2d / h
상기 수학식 1과 수학식 2를 비교하여 보았을 때, ds(제1 슬릿의 폭)보다 d(이웃한 차단벽 간의 간격)가 수~수십 배 이상 월등히 크게 형성되므로, 제1 노즐(120)과 제2 노즐 어셈블리(150) 사이의 공간이 차단벽(131)들에 의하여 구획되어 있을 경우, 음영이 훨씬 작게 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 기판(160)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)을 줄이기 위해서는, (1) 차단벽(131)이 설치되는 간격을 줄이거나(d 감소), (2) 제2 노즐 어셈블리(150)와 기판(160) 사이의 간격을 줄이거 나(s 감소), (2) 차단벽(131)의 높이를 높여야 한다(h 증가).
이와 같이, 차단벽(131)을 구비함으로써, 기판(160)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 되었고, 따라서 제2 노즐 어셈블리(150)를 기판(160)으로부터 이격시킬 수 있게 된 것이다.
상세히, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는, 제2 노즐 어셈블리(150)는 기판(160)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다. 다시 말하면, 종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 또한, 마스크를 기판에 대하여 이동시킬 수 없기 때문에, 마스크가 기판과 동일한 크기로 형성되어야 한다. 따라서, 디스플레이 장치가 대형화됨에 따라 마스크의 크기도 커져야 하는데, 이와 같은 대형 마스크를 형성하는 것이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 제2 노즐 어셈블리(150)가 피 증착체인 기판(160)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다. 이것은 차단벽(131)을 구비함으로써, 기판(160)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 됨으로써 실현 가능해진다.
이와 같은 본 발명에 의해서 마스크를 기판보다 작게 형성한 후, 마스크를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 마스크 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리(150)는 제2 노즐 프레임(151), 탄성 부재(153) 및 스트링(155)을 포함한다.
상세히, 본 발명에서는, 두 개의 제2 노즐 프레임(151)이 서로 마주보도록 배치되며, 서로 소정 간격 이격되게 배치된다. 이와 같이 두 개의 제2 노즐 프레임(151)이 이격된 간격은 피증착 면적의 너비에 대응된다. 이와 같은 제2 노즐 프레임(151)은 충분한 강성을 갖는 부재로 형성되는 게 바람직하며, 금속, 바람직하게는 철재로 형성한다.
탄성 부재(153)는 상기 제2 노즐 프레임(151) 상에 배치되어, 스트링(155)에 소정의 탄성력을 가함으로써, 스트링(155)이 인장 상태를 유지하도록 하는 역할을 수행한다.
한편, 서로 마주보고 있는 두 개의 제2 노즐 프레임(151)에 다수 개의 스트링(155)들 각각의 양단이 고정된다. 이 스트링(155)들 간의 간격을 통해 증착물이 증착되어 기판(160)에 스트링(155) 간의 간격에 대응되는 패턴을 형성한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 종래의 FMM(fine metal mask)를 사용하지 아니하고, 스트링(155)을 이용하여 종래의 마스크 역할을 수행하는 제2 노즐 어셈블리(150)를 형성하는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 상기 스트링(155)으로 사용되기 위한 재료들은 다음의 조건들을 만족시켜야 한다. 먼저, 본 발명의 박막 증착 장치(100)를 이용한 증착 공정은 대부분 고진공 분위기의 챔버 내에서 수행되기 때문에, 스트링 용(用) 재료는 진공 중에서 사용 가능한 재료여야 한다. 다음으로, 스트링 용(用) 재료는 단면이 높은 정밀도를 가져야하며, 두께가 일정하여야 한다. 만약, 두께가 불균일하면 패턴 균일도를 확보할 수 없기 때문이다. 다음으로, 스트링 용(用) 재료는 기계적 강성이 뛰어나야 하며, 예를 들어 극한 강도(ultimate strength)가 크고, 수 % 범위 내에서 인장이 될 수 있는 재료가 바람직하다. 다음으로, 스트링 용(用) 재료는 가공이 쉽고 다양한 크기로 구비되어야 한다. 즉, 스트링의 지름을 다양하게 만들 수 있어야 하며, 용이하게 절단할 수 있어야 한다. 더불어, 가격 경쟁력이 있는 재료이면 더욱 바람직하다 할 것이다.
이러한 조건들을 만족하여 스트링 용(用) 재료로 사용될 수 있는 물질의 예로는, 글래스 파이버(glass fiber), 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 등을 들 수 있다.
이 중, 기계적 강성의 우수성의 측면을 고려하면, 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 등이 사용될 수 있을 것이며, 가격 경쟁력이라는 측면까지 고려한다면, 글래스 파이버(glass fiber)가 사용될 수 있을 것이다.
이 중 글래스 파이버(glass fiber)의 장점은 원하는 형태로 성형 가능하다는 것이다. 글래스 파이버(glass fiber)의 성형 방법을 나타내는 도 6을 참조하면, 글래스 파이버(glass fiber)를 연화점(softening point)까지 가열한 상태에서 압력을 가하면 원하는 형상으로 성형하는 것이 가능하다. 이와 같은 공정을 통하여, 글래스 파이버(glass fiber)가 종래의 파인 메탈 마스크(fine metal mask)와 비슷한 단면 형상을 가지도록 할 수도 있다. 예를 들어, 40인치 풀HD의 경우, 기판(160) 상에 박막이 형성되지 않아야 하는 영역의 폭은 대략 320㎛이며, 따라서 스트링의 폭은 320㎛로 형성하면서도, 스트링의 두께는 100㎛ 이하로 형성하는 것이 가능해진다.
한편, 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 등은 열에 의한 성형을 수행할 수 없으므로, 스트링의 단면은 원형이 될 것이다. 이 경우, 스트링의 지름(diameter)은 기판(160) 상에 박막이 형성되지 않아야 하는 영역의 폭과 동일해야 할 것이다. 예를 들어, 40인치 풀HD의 경우, 기판(160) 상에 박막이 형성되지 않아야 하는 영역의 폭은 대략 320㎛이며, 따라서 스트링의 지름(diameter)도 320㎛이 되어야 하고, 따라서 제2 노즐 어셈블리(150)의 두께가 두꺼워지게 된다. 이와 같이 제2 노즐 어셈블리(150)의 두께가 두꺼워질 경우, 기판(160)상에 형성되는 음영(shadow)이 감소하는 장점이 있는 반면, 제2 노즐 어셈블리(150)를 통과하지 못한 증착 물질이 스트링에 누적되어서, 시간이 지남에 따라 스트링의 지름이 계속 커지게 되고, 따라서 기판(160)상에 증착되는 패턴의 폭이 좁아진다는 문제점이 존재한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법은 본 발명의 제3 실시예에서 상세히 설명한다.
이와 같이, 본 발명은 스트링(155)을 증착 물질용 쉴드로 사용하기 때문에,스트링(155)의 굵기와 간격을 조절함으로써 고정세 패턴의 형성이 매우 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 스트링(155)의 무게가 기존 파인 메탈 마스크에 비해 현저히 적기 때문에, 대면적 디스플레이의 증착에 더욱 유용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리를 구성하는 각 구성 요소 및 구성 요소 간의 결합관계에 대하여 상세히 설명한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 프레임을 나타내는 정면도이고, 도 7b는 도 7a의 제2 노즐 프레임의 사시도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제2 노즐 프레임(151)은 본체부(151a), 스트링 지지부(151b), 탄성 부재 지지부(151c)를 포함한다.
본체부(151a)는 대략 긴 사각 기둥 형상으로 형성된다. 그리고, 본체부(151a)에는 스트링(도 5의 155 참조)이 관통 삽입될 수 있는 스트링 관통 홀(151d)이 Y축 방향을 따라서 다수 개 형성되어 있다.
본체부(151a)의 일 측, 상세하게는 본체부(151a)에서 반대 측 제2 노즐 프레임과 마주보고 있는 측에는, 스트링 지지부(151b)가 돌출 형성된다.
여기서, 스트링 지지부(151b)의 상단부는 본체부(151a)의 상단부보다 일정 정도 높게 형성될 수 있다. 그리고, 스트링 지지부(151b)의 상단부에는 스트링(도 5의 155 참조)이 안착되는 스트링 안착 홈(151e)이 더 형성될 수 있다. 스트링 안착 홈(151e)은 스트링(도 5의 155 참조)의 단면과 대략 동일한 모양으로 형성되어서, 스트링을 지지하는 동시에 스트링이 좌우로 흔들리지 않도록 고정위치를 유지시키는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본체부(151a)의 양단부에는 탄성 부재 지지부(151c)가 더 형성될 수 있다. 탄성 부재 지지부(151c)는 본체부(151a)의 양단부로부터 돌출 형성되며, 상기 탄성 부재 지지부(151c) 상에는 후술할 탄성 부재(153)가 안착된다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 프레임과 탄성 부재를 나타내는 분해 사시도이고, 도 8b는 도 8a의 제2 노즐 프레임과 탄성 부재의 결합 정면도이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 탄성 부재(153)는 프레임(153a)과, 상기 프레임(153a)에 결합된 다수 개의 탄성체(153b)를 포함한다. 프레임(153a)은 두 번 절곡된 막대 형상으로, 대략 "⊃"자 형상으로 형성된다. 이와 같은 형상의 프레임(153a)의 절곡된 양단부는 상술한 제2 노즐 프레임(151)의 탄성 부재 지지부(151c)에 배치되고, 가운데 부분은 제2 노즐 프레임(151)의 본체부(151a)와 스트링 지지부(151b) 사이에 배치된다.
한편, 탄성체(153b)는 텐션 스프링(tension spring)일 수 있다. 여기서, 텐션 스프링(tension spring)이란, 초기 상태에서 완전 압축 상태로 존재하며, 인장될 경우 원위치하는 방향으로 복원력이 발생하는 스프링을 의미한다. 이와 같은 탄 성체(153b)의 일 측은 프레임(153a)에 결합되고, 타 측은 제2 노즐 프레임(151)의 탄성 부재 지지부(151c)에 결합될 수 있다. 따라서, 초기 상태에서 제2 노즐 프레임(151)과 탄성 부재(153)는, 탄성체(153b)가 제공하는 탄성력에 의하여 밀착 결합할 수 있다.
또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(153)를 위쪽으로 살짝 인장 시켜서 스트링(155)을 통과시키면, 상기 탄성체(153b)가 제공하는 복원력에 의하여 탄성 부재(153)는 도 8b의 화살표 방향으로 스트링(155)을 가압하며, 이에 의해서 스트링(155)이 위치가 고정되는 동시에 인장 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 프레임에 스트링이 관통 삽입된 모습을 나타내는 정면도이다.
도 9를 참조하면, 스트링(155)이 제2 노즐 프레임(151)에 장착되는 과정은 다음과 같다. 상술한 바와 같이, 제2 노즐 프레임(151)의 본체부(151a)에는 스트링(155)의 단면과 동일한 형상의 스트링 관통 홀(151d)이 형성되어 있다. 스트링(155)은 스트링 관통 홀(151d)에 관통 삽입되어서 스트링 지지부(151b) 쪽으로 빠져나오게 된다. 스트링 지지부(151b)를 통과한 스트링(155)은 스트링 안착 홈(151e)을 지나서 반대 편에 위치한 제2 노즐 프레임(151) 쪽으로 향하게 된다. 반대 편의 제2 노즐 프레임(151)에 다다른 스트링(155)은, 이번에는 역순으로 스트링 안착 홈(151e)을 지나서 스트링 관통 홀(151d)에 관통 삽입된 후, 반대편 공간으로 빠져나오게 되는 것이다.
그런데, 서로 마주보고 있는 두 개의 제2 노즐 프레임(151) 사이에는 수천 개의 스트링(155)이 배치된다. 이 경우, 제2 노즐 프레임(151)에 수천 개의 스트링(155)을 상술한 방법으로 한 가닥씩 설치할 수 있다. 또는, 마치 구두끈을 묶는 것과 같이, 긴 길이의 스트링(155)을 다수 개의 스트링 관통 홀(151d)에 순차적으로 관통 삽입한 후, 그 양단을 고정하는 방법 또한 상정할 수 있을 것이다. 이하에서는 이와 같이, 긴 길이의 스트링(155)을 다수 개의 스트링 관통 홀(151d)에 순차적으로 관통 삽입하여 고정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 10은 도 5의 A 부분의 확대도이다.
도 10을 참조하면, 서로 마주 보는 두 개의 제2 노즐 프레임(151)에 복수 개의 스트링(155)을 설치하는 방법은 기본적으로 구두끈을 묶는 방법과 유사하다. 먼저, 도 9에서 설명한 바와 같이, 긴 길이의 스트링(155)을 서로 마주 보는 두 개의 제2 노즐 프레임(151)의 스트링 관통 홀(151d)에 통과시켜서 설치한 후, 이를 180° 구부려서 이웃한 스트링 관통 홀(151d)에 스트링(155)을 다시 관통 삽입시키는 과정을 반복한다.
그리고, 이와 같이 설치된 스트링(155)의 양단부에 고정 부재(157)를 결합하여, 스트링(155)이 제2 노즐 프레임(151)에서 탈거되지 아니하도록 한다. 이때, 단일한 스트링(155)으로 제2 노즐(150) 전체를 제작하고, 단일 스트링(155)의 양단부에 고정 부재(157)를 결합할 수도 있다. 또는, 도면에 도시된 바와 같이, 복수 개의 스트링(155)을 구비하여, 수십~수백 개의 스트링 관통 홀(151d)마다 하나의 스트링(155)이 관통 삽입되도록 형성될 수도 있다.
이와 같이, 스트링 관통 홀(151d)을 일정 개수 별로 그루핑하는 이유는, 첫째, 강성이 크고 많이 늘어나지 않는 파이버 스트링(fiber string)의 특성상, 수천 개의 구멍을 하나의 스트링으로 연결하여 한쪽 끝을 고정 부재(157)로 고정한 후 다른 한쪽 끝을 잡아당기더라도, 전체 스트링(155)에 원하는 수준의 인장력을 가하기 어려우며, 오히려 제2 노즐 프레임(151)이 손상될 수 있기 때문이다. 둘째, 중간에 하나의 스트링(155)이 끊어질 경우, 해당 스트링(155)만 교체할 수 있기 때문에, 제2 노즐 어셈블리(150)의 유지 및 보수가 용이하기 때문이다.
여기서, 스트링(155)으로써 글래스 파이버(glass fiber)를 사용할 경우, 열과 압력을 가하여 글래스 파이버(glass fiber)와 고정 부재(157)를 접합할 수 있다. 즉, 고정 부재(157)로써 적절한 열가소성 플라스틱 재질의 부품을 사용하고 고정 부재(157)와 스트링(155)을 접합함으로써, 고정 부재(157)는 스트링(155)에 인장력(tension)이 가하여질 때, 스트링(155)이 제2 노즐 프레임(151)을 통과하여 빠져나가지 않도록 고정시켜 주는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 스트링(155)으로써 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 등을 사용할 경우, 고정 부재(157)를 클립 등이 형태로 구비함으로써, 스트링(155)이 제2 노즐 프레임(151)을 통과하여 빠져나가지 않도록 고정시켜 주는 역할을 수행할 수 있을 것이다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 제2 노즐 어셈블리가 기계적 강성이 용이하고 취급이 용이한 스트링으로 형성됨으로써, 제2 노즐 어셈블리의 제조가 용이해지며, 제조 비용이 감소하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 스트링의 굵기와 간격을 조절함 으로써 고정세 패턴의 형성이 매우 용이해지며, 스트링의 무게가 기존 파인 메탈 마스크에 비해 현저히 적기 때문에, 대면적 디스플레이의 증착에 더욱 유용할 수 있다.
도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 11b는 도 11a의 제2 노즐 어셈블리의 측면도이고, 도 11c는 도 11a의 제2 노즐 어셈블리의 평면도이고, 도 11d는 도 11a의 제2 노즐 어셈블리의 상부 제2 노즐 프레임, 하부 제2 노즐 프레임 및 조임 부재만을 도시한 사시도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치에서는 제2 노즐 어셈블리의 구성이 특징적으로 달라지므로, 그 이외의 구성 요소에 대하여는 그 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리(250)는 상부 제2 노즐 프레임(251), 하부 제2 노즐 프레임(252), 조임 부재(253) 및 와이어(255)를 포함한다. 이와 같은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리(250)는, 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 등 열에 의한 성형을 수행할 수 없는 재료를 스트링(255)으로 사용할 경우에 활용할 수 있다.
상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)은 각각 평판 플레이트 형상으로 형성되며, 다수 개의 관통 홀(254)들이 각각 형성되어 있다. 이와 같은 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)은 툴 스틸(tool steel) 등 강성이 뛰어난 금속으로 형성될 수 있다.
상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)의 관통 홀(254)들에 스트링(255)이 바느질처럼 상하 방향으로 교대로 끼워진다. 그리고, 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)의 양단부에는 볼트 및 너트를 포함하는 조임 부재(253)가 배치되며, 상기 조임 부재(253)를 볼트/너트 체결하여 스트링(255)에 소정의 압력을 가할 수 있다. 그러면, 스트링(255)은 수직 방향(X축 방향)으로는 상기 소정의 압력을 받고, 수평 방향(Z축 방향)으로는 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)과 스트링(255) 사이에 강한 마찰력이 발생하므로, 스트링(255)이 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)으로부터 탈거되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에는, 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)에 스트링(255)을 한 가닥씩 결합하는 것이 바람직할 것이다. 대신, 수십 개씩의 스트링(255) 단위로 그루핑될 수 있도록, 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)을 복수 개 구비하여, 각 상부 제2 노즐 프레임(251) 및 하부 제2 노즐 프레임(252)마다 스트링(255)이 수십 개씩만 설치되도록 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리를 개략적으로 도시한 측면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치에서는 상술한 제1 실시예에 비하여 제2 노즐 어셈블리의 구성이 특징적으로 달라지므로, 그 이외의 구성 요소에 대하여는 그 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리(350)는 제2 노즐 프레임(351), 탄성 부재(353) 및 스트링(355)을 포함한다. 여기서, 제2 노즐 프레임(351)은 본체부(351a), 스트링 지지부(351b), 탄성 부재 지지부(351c)를 포함한다. 그리고, 탄성 부재(353)는 프레임(353a)과, 상기 프레임(353a)에 결합된 다수 개의 탄성체(353b)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리(350)는 권취 부재(357a)(357b)를 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 상술한 바와 같이, 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 등은 열에 의한 성형을 수행할 수 없으므로, 스트링의 단면은 원형이 될 것이다. 이 경우, 스트링의 지름(diameter)은 기판상에 박막이 형성되지 않아야 하는 영역의 폭과 동일해야 할 것이다. 이와 같이 제2 노즐 어셈블리(350)의 두께가 두꺼워질 경우, 기판상에 형성되는 음영(shadow)이 감소하는 장점이 있는 반면, 제2 노즐 어셈블리(350)를 통과하지 못한 증착 물질이 스트링에 누적되어서, 시간이 지남에 따라 스트링의 지름이 계속 커지게 되고, 따라서 기판상에 증착되는 패턴의 폭이 좁아진다는 문제점이 존재한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리(350)는 권취 부재(357a)(357b)를 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 스트링(355)을 별도의 고정 부재(357)로 고정하지 아니하고, 길이가 긴 스트링(355)의 양단부에 각각 권취 부재(357a)(357b)를 배치한 후, 일 측의 권취 부재(357b)에서는 스트링(355)을 풀어 주고, 타 측의 권취 부 재(357a)에서는 스트링(355)을 감아줌으로써, 증착 물질이 스트링(355)에 누적되지 아니하도록 하는 것이다. 이 경우, 풀어주는 쪽의 권취 부재(357b)와 감아주는 쪽의 권취 부재(357a)의 장력을 조절하여, 스트링(355)이 중력 방향으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 기판상에 증착되는 패턴의 폭이 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 관한 박막 증착 장치(400)는 증착원(410), 제1 노즐(420), 제1 차단벽 어셈블리(430), 제2 차단벽 어셈블리(440), 제2 노즐 어셈블리(450) 및 기판(460)을 포함한다.
여기서, 도 14에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 14의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(460)이 배치된다. 그리고, 챔버(미도시) 내에서 기판(460)과 대향하는 측에는, 증착 물질(415)이 수납 및 가열되는 증착원(410)이 배치된다. 증착원(410)은 도가니(411)와, 히터(412)를 포함한다.
증착원(410)의 일 측, 상세하게는 증착원(410)에서 기판(460)을 향하는 측에는 제1 노즐(420)이 배치된다. 그리고, 제1 노즐(420)에는, Y축 방향을 따라서 복 수 개의 제1 슬릿(421)들이 형성된다.
제1 노즐(420)의 일 측에는 제1 차단벽 어셈블리(430)가 구비된다. 상기 제1 차단벽 어셈블리(430)는 복수 개의 제1 차단벽(431)들과, 제1 차단벽(431)들 외측에 구비되는 제1 차단벽 프레임(432)을 포함한다.
제1 차단벽 어셈블리(430)의 일 측에는 제2 차단벽 어셈블리(440)가 구비된다. 상기 제2 차단벽 어셈블리(440)는 복수 개의 제2 차단벽(441)들과, 제2 차단벽(441)들 외측에 구비되는 제2 차단벽 프레임(442)을 포함한다.
그리고, 증착원(410)과 기판(460) 사이에는 제2 노즐 어셈블리(450)가 더 구비된다. 이와 같은 제2 노즐 어셈블리(450)는 상술한 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예의 제2 노즐 어셈블리 중 어느 하나가 적용될 수 있으며, 이에 대하여는 상기 실시예들에서 상세히 기술하였으므로, 본 실시예에서는 그 자세한 설명은 생략한다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(400)는 차단벽 어셈블리가 제1 차단벽 어셈블리(430)와 제2 차단벽 어셈블리(440)로 분리되어 있는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 상기 복수 개의 제1 차단벽(431)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제1 차단벽(431)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제1 차단벽(431)은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다.
또한, 상기 복수 개의 제2 차단벽(441)들은 Y축 방향을 따라서 서로 나란하 게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제2 차단벽(441)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단벽(441)은 도면에서 보았을 때 XZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 Y축 방향에 수직이 되도록 형성된다.
이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단벽(431) 및 제2 차단벽(441)들은 제1 노즐(420)과 제2 노즐 어셈블리(450) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(400)는 상기 제1 차단벽(431) 및 제2 차단벽(441)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 제1 슬릿(421) 별로 증착 공간이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 제2 차단벽(441)들은 각각의 제1 차단벽(431)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단벽(441)들은 각각의 제1 차단벽(431)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단벽(431)과 제2 차단벽(441)은 서로 동일한 평면상에 위치하게 되는 것이다. 이와 같이, 서로 나란하게 배치된 제1 차단벽(431)들과 제2 차단벽(441)들에 의하여, 제1 노즐(420)과 후술할 제2 노즐 어셈블리(450) 사이의 공간이 구획됨으로써, 하나의 제1 슬릿(421)으로부터 배출되는 증착 물질은 다른 제1 슬릿(421)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 제2 노즐 어셈블리(450)를 통과하여 기판(460)에 증착되는 것이다. 다시 말하면, 제1 차단벽(431)들 및 제2 차단벽(441)들은 제1 슬릿(421)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
도면에는, 제1 차단벽(431)의 길이와 제2 차단벽(441)의 Y축 방향의 폭이 동 일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 제2 노즐 어셈블리(450)와의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단벽(441)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단벽(431)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 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 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a와 같이 차단벽에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 4c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 제2 노즐 어셈블리에서 글래스 파이버(glass fiber)의 성형 방법을 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 프레임을 나타내는 정면도이다.
도 7b는 도 7a의 제2 노즐 프레임의 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 프레임과 탄성 부재를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8b는 도 8a의 제2 노즐 프레임과 탄성 부재의 결합 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치의 제2 노즐 프레임에 스트링이 관통 삽입된 모습을 나타내는 정면도이다.
도 10은 도 5의 A 부분의 확대도이다.
도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11b는 도 11a의 제2 노즐 어셈블리의 측면도이다.
도 11c는 도 11a의 제2 노즐 어셈블리의 평면도이다.
도 11d는 도 11a의 제2 노즐 어셈블리의 상부 제2 노즐 프레임, 하부 제2 노즐 프레임 및 조임 부재만을 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치의 제2 노즐 어셈블리를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 박막 증착 장치 110: 증착원
120: 제1 노즐 130: 차단벽 어셈블리
131: 차단벽 132: 차단벽 프레임
150: 제2 노즐 어셈블리 160: 기판

Claims (27)

  1. 피 증착체 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서,
    증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 슬릿들이 형성되는 제1 노즐;
    상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 스트링들이 구비되는 제2 노즐 어셈블리; 및
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단벽들을 구비하는 차단벽 어셈블리;를 포함하고,
    상기 박막 증착 장치는 상기 피 증착체와 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되고, 상기 박막 증착 장치가 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 인접한 스트링들 사이로 상기 증착원에서 방사된 증착 물질이 통과하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 노즐 어셈블리는, 서로 대향하도록 배치된 두 개의 제2 노즐 프레임들 및 상기 두 개의 제2 노즐 프레임 사이에 배치된 복수 개의 스트링들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 노즐 어셈블리는, 상기 각 제2 노즐 프레임들 상에 배치되어 상기 복수 개의 스트링들에 소정의 탄성력을 가함으로써, 상기 복수 개의 스트링들이 인장 상태를 유지하도록 하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 텐션 스프링(tension spring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 두 개의 제2 노즐 프레임들에는 상기 각 스트링들의 단면과 동일한 형상으로 형성되어 상기 각 스트링들이 안착하는 스트링 안착 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 노즐 어셈블리는, 상기 스트링들의 적어도 일 단부에 결합되어, 상기 스트링들이 상기 제2 노즐 프레임으로부터 탈거되는 것을 방지하는 고정 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 노즐 프레임에는, 상기 스트링들이 관통 삽입되는 다수 개의 스트링 관통 홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 스트링들은 하나의 상기 스트링 관통 홀에 관통 삽입된 후, 절곡되어서, 상기 스트링 관통 홀과 이웃한 스트링 관통 홀에 관통 삽입되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 노즐 어셈블리는, 상기 두 개의 제2 노즐 프레임의 일 측에 각각 구비되어, 상기 각각의 스트링들의 양단부가 권취되는 권취 부재를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 두 개의 권취 부재는 동일한 방향으로 회전하여, 상기 각 스트링들을 이동시키는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 제2 노즐 프레임들은 상부 제2 노즐 프레임과 하부 제2 노즐 프레임을 포함하며,
    상기 상부 제2 노즐 프레임과 상기 하부 제2 노즐 프레임에는 상기 각 스트링들이 통과하는 다수 개의 관통 홀들이 형성되고,
    상기 각각의 스트링들은 상기 상부 제2 노즐 프레임에서 상기 하부 제2 노즐 프레임 측으로와, 상기 하부 제2 노즐 프레임에서 상기 상부 제2 노즐 프레임 측으로 교번하면서 상기 관통 홀들을 통과하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 제2 노즐 프레임과 상기 하부 제2 노즐 프레임의 양단부에는 볼트와 너트를 포함하는 조임 부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트링들은 글래스 파이버(glass fiber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 각 스트링들의 단면은 소정의 곡률을 갖는 곡선부를 포함하도록 성형되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 스트링들은 보론 파이버(boron fiber), 케블라 섬유(kevlar) 및 카본 파이버(carbon fiber) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단벽들은 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단벽들과 상기 제2 노즐 어셈블리는 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단벽 어셈블리는 상기 박막 증착 장치로부터 분리 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단벽 어셈블리는 복수 개의 제1 차단벽들을 구비하는 제1 차단벽 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단벽들을 구비하는 제2 차단벽 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 어셈블리 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단벽들 및 상기 복수 개의 제2 차단벽들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 서로 대응되는 제1 차단벽 및 제2 차단벽은 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 어셈블리 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체에 대하여 상대적으로 이동하면서 상기 피 증착체에 증착 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착원, 상기 제1 노즐, 상기 제2 노즐 어셈블리 및 상기 차단벽 어셈블리는 상기 피 증착체와 평행한 면을 따라 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
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