KR102371101B1 - 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 배치되며, 마스크가 부착되는 마스크 프레임; 상기 마스크 프레임을 지지하는 마스크 프레임 홀더; 기판이 상기 마스크 프레임 상부에 위치하도록 상기 기판의 양 단부를 지지하며 상기 기판을 승강시키는 기판 홀더; 상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이에 개재되며, 상기 기판 하면의 둘레를 지지하는 서포트 프레임; 및 상기 서포트 프레임을 지지하는 서포트 프레임 홀더를 포함하는, 증착 장치가 제공된다.

Description

증착 장치{DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 증착 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판의 하면이 둘레를 따라 지지됨으로써 기판의 처짐이 최소화되어, 이를 통해 공정의 정밀도를 높일 수 있는 증착 장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이 소자로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel, PDP), 유기 전계 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 널리 이용되고 있다.
이러한 평판 표시 소자는 기판에 일정 패턴으로 금속박막이나 유기박막을 증착하는 증착공정 등의 일련의 공정을 진행하여 제조된다.
특히, 유기 전계 발광 소자의 경우, 기판에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등의 유기 박막을 증착하여야 하는데, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판의 증착면이 하향 노출되도록 기판을 상부에 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크(mask)와 기판을 정렬하고 합착시킨 후, 기판의 증착면 하부에 배치된 증발원에 열을 가하여 증발원에서 기화되는 증발물질을 기판의 증착면 상에 증착하는 방식으로 이루어진다. 기판에 금속박막이나 유기박막을 증착하기 위해서는 기판의 증착면이 하향 노출되도록 기판 홀더를 이용하여 기판 단부를 지지 하는데, 종래에는 기판 홀더가 기판의 양 단부만을 지지하여 기판의 중앙부에 처짐이 발생하였다. 또한, 최근 기판이 대형화됨에 따라 기판의 중앙부에 큰 처짐이 발생하여 정밀한 공정을 수행하는데 문제가 발생할 수 있다. 이러한 현상은 마스크의 정렬과정에서 오차를 발생시키고 증착 과정에서 증착의 정밀도를 하락시키므로, 유기 전계 발광 소자의 수율이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2013-0076106호(2011.07.29)
본 발명은 기판의 하면이 둘레를 따라 지지됨으로써 기판의 처짐이 최소화되어, 이를 통해 공정의 정밀도를 높일 수 있는 증착 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 배치되며, 마스크가 부착되는 마스크 프레임; 상기 마스크 프레임을 지지하는 마스크 프레임 홀더; 기판이 상기 마스크 프레임 상부에 위치하도록 상기 기판의 양 단부를 지지하며 상기 기판을 승강시키는 기판 홀더; 상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이에 개재되며, 상기 기판 하면의 둘레를 지지하는 서포트 프레임; 및 상기 서포트 프레임을 지지하는 서포트 프레임 홀더를 포함하는, 증착 장치가 제공된다.
상기 기판 상부에 상기 기판과 대향하도록 배치되는 백 플레이트; 및 상기 백 플레이트 상부에 배치되며, 상기 백 플레이트를 가압하여 상기 기판과 상기 마스크를 밀착시키는 마그네트 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 홀더는, 상기 기판에 대향하여 서로 이격 배치되는 한 쌍의 결합 플레이트; 및 상기 결합 플레이트에 서로 이격되게 결합되어 각각 상기 기판 양 단부의 하면을 지지하는 복수의 지지편을 포함할 수 있다.
상기 서포트 프레임에는, 상기 기판 하면의 단부가 둘레를 따라 지지되도록 상기 복수의 지지편에 상응하여 상기 지지편이 삽입되는 함입홈이 형성될 수 있다.
상기 진공 챔버의 상면을 관통하며, 상기 기판 홀더를 승강시키는 승강 샤프트를 더 포함하며, 상기 기판 홀더는, 상기 승강 샤프트에 횡방향으로 결합되는 수평부; 및 상기 수평부의 단부에서 수직으로 결합되며, 상기 결합 플레이트가 결합되는 수직부를 포함할 수 있다.
상기 수평부 및 상기 결합 플레이트를 연결하는 연결바; 상기 연결바에 상기 수평부와 평행하도록 결합되는 지지 플레이트; 및 일단부가 상기 지지 플레이트를 관통하여 연결되며, 타단부가 상기 결합 플레이트를 관통하여 상기 서포트 프레임 홀더에 결합되는 가이드바를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 플레이트와 상기 결합 플레이트 사이에 개재되는 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 하면이 둘레를 따라 지지됨으로써 기판의 처짐이 최소화되어, 이를 통해 공정의 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 기판 홀더의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 서포트 프레임의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 기판 안착 상태를 나타내기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 증착 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 서포트 프레임의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치의 기판 홀더의 개략도이다.
도 1 내지 3에는 진공 챔버(10), 결합 샤프트(12), 마스크 프레임(14), 마스크 프레임 홀더(16), 마스크(18), 서포트 프레임 홀더(20), 서포트 프레임(22), 기판(24), 기판 홀더(26), 가이드바(28), 스프링(30), 수직부(34), 수평부(36), 지지 플레이트(38), 연결바(40), 백 플레이트(42), 마그네트 플레이트(44), 함입홈(46), 개구부(48), 결합 플레이트(50), 지지편(52)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 증착 장치는, 진공 챔버(10); 진공 챔버(10) 내부에 배치되며, 마스크(18)가 부착되는 마스크 프레임(14); 마스크 프레임(14)을 지지하는 마스크 프레임 홀더(16); 판이 마스크 프레임(14) 상부에 위치하도록 기판(24)의 양 단부를 지지하며 기판(24)을 승강시키는 기판 홀더(26); 기판(24)과 마스크 프레임(14) 사이에 개재되며, 기판(24) 하면의 둘레를 지지하는 서포트 프레임(22); 및 서포트 프레임(22)을 지지하는 서포트 프레임 홀더(20)를 포함하여, 증착 공정 동안 기판(24)이 둘레를 따라 지지됨으로써 기판(24)의 처짐이 최소화되어 증착 공정의 정밀도를 높일 수 있다.
진공 챔버(10)의 내부에는 후술할 기판 홀더(26)에 의해 기판(24)이 배치되며, 기판(24)에 대한 증착 공정이 수행된다. 진공 챔버(10)의 내부는 펌프(미도시)등에 의해 진공 분위기가 유지되며, 진공 상태에서 기판(24)에 대한 증착 공정이 이루어진다.
진공 챔버(10)의 내부에는 기판(24)에 대향하도록 증발원(미도시)이 배치될 수 있으며, 증발원(미도시)는 기판(24)을 향해 기화된 증발입자를 분사한다. 증발원(미도시) 내부에는 증발물질이 수용되며, 수용된 증발물질이 가열원에 의해 가열되어 기화되고, 기화된 증발물질이 증발원(미도시)를 통해 분사되어 기판(24) 상에 증착되는 것이다.
마스크 프레임(14)은 진공 챔버(10) 내부에 배치되며 마스크(18)가 부착된다. 마스크 프레임(14)에 부착되는 마스크(18)에는 일정 패턴이 형성될 수 있다. 마스크(18)는 기판(24)과 정렬 공정을 거친 후 후술할 백 플레이트(42) 및 마그네트 플레이트(44)에 의해 기판(24)과 합착되며, 증발원(미도시)에서 가열되어 기화된 증발물질이 마스크(18)에 형성된 패턴을 따라 기판(24)에 증착된다.
마스크 프레임 홀더(16)는 마스크 프레임(14)을 지지한다. 마스크 프레임 홀더(16)는 진공 챔버(10)를 관통하는 결합 샤프트(12)에 결합되어 마스크(18)가 기판(24)에 대향되도록 진공 챔버(10) 내부에 배치된다.
기판 홀더(26)는 기판(24)이 마스크 프레임(14) 상부에 위치하도록 기판(24)의 양 단부를 지지하며 기판(24)을 승강시킨다. 기판 홀더(26)는 후술할 승강 샤프트(32)의 단부에 결합되어 진공 챔버(10) 내부에 배치되며, 기판(24)이 마스크 프레임(14) 상부에 위치하도록 기판(24)의 양 단부를 지지한다.
도 2를 참조하면, 기판 홀더(26)는 결합 플레이트(50)와, 결합 플레이트(50)에 결합되는 지지편(52)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 결합 플레이트(50)는 기판(24)의 하부에 기판(24)에 대향하여 한 쌍이 서로 이격되도록 배치된다. 복수의 지지편(52)은 한 쌍의 결합 플레이트(50) 각각에 마주보도록 서로 이격되게 결합되며, 기판(24) 양단부의 하면을 지지한다.
서포트 프레임(22)은 기판(24)과 마스크 프레임(14) 사이에 개재되며, 기판(24) 하면의 둘레를 지지한다. 서포트 프레임(22)은 기판 홀더(26)를 보조하여 기판(24) 하면의 둘레를 지지하기 위한 것으로서, 기판 홀더(26)가 기판(24)의 양 단부를 지지함에 따라 발생할 수 있는 기판(24)의 처짐 현상을 방지한다. 즉, 기판 홀더(26)는 기판(24)의 양 단부만을 지지하므로 기판(24)의 중앙부에 처짐 현상이 발생할 수 있는데, 서포트 프레임(22)을 이용하여 기판 홀더(26)에 의해 지지되지 않는 기판(24)의 다른 부분까지 지지되도록 하여 기판(24)의 처짐 현상을 방지하는 것이다.
도 3을 참조하면, 서포트 프레임(22)은 대략 직사각형의 형태의 플레이트로서, 중심부에 기판(24)에 대응하여 개구부(48)가 형성된다. 이때, 서포트 프레임(22)에는, 기판(24) 하면의 단부가 둘레를 따라 지지되도록 복수의 지지편(52)에 상응하여 지지편(52)이 삽입되도록 함입홈(46)이 형성될 수 있다. 함임홈은 기판(24)이 안착되는 기판 홀더(26)가 서포트 프레임(22)에 부착될 때 기판 홀더(26)의 지지편(52)이 삽입되기 위한 공간으로, 지지편(52)의 형상 및 배치 간격에 대응하여 서포트 프레임(22)에 형성된다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 기판 홀더(26)의 복수의 지지편(52)이 기판(24)의 양 단부를 지지한 상태에서 기판 홀더(26)가 하강하고, 기판 홀더(26)가 하강됨에 따라 복수의 지지편(52)이 서포트 프레임(22)의 함임홉에 삽입되어 지지편(52)에 의해 지지되지 않는 기판(24)의 양 단부의 나머지 부분이 서포트 프레임(22)에 의해 지지된다. 또한, 기판(24)의 양 단부 외에 나머지 단부 부분이 서포트 프레임(22)에 의해 지지된다. 이와 같이 서포트 프레임(22)은 기판 홀더(26)에 의해 지지되지 않는 기판(24)의 나머지 부분을 지지함으로써, 기판(24) 하면의 둘레를 안정적으로 지지하여 기판(24)의 처짐 현상을 방지하는 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 증착 장치는, 백 플레이트(42) 및 마그네트 플레이트(44)를 더 포함할 수 있다. 백 플레이트(42)는 진공 챔버(10) 내에 기판(24) 상부에 기판(24)과 대향하도록 배치된다. 마그네트 플레이트(44)는 백 플레이트(42) 상부에 배치되어 백 플레이트(42)를 가압하여 기판(24)과 마스크(18)를 밀착시킨다. 구체적으로, 기판(24)이 기판 홀더(26)에 안착되면 백 플레이트(42)와 마그네트 플레이트(44)가 하강한다. 이 후 기판(24)과 마스크(18)의 정렬 후 기판(24)과 마스크(18)의 합착 과정에서 마그네트 플레이트(44)가 백 플레이트(42)를 가압하여 기판(24)과 마스크(18)를 접촉시키고, 마그네트 플레이트(44)의 자력이 기판(24)을 통과하면서 기판(24)과 마스크(18)를 밀착시키는 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 증착 장치는, 진공 챔버(10)의 상면을 관통하며, 기판 홀더(26)를 승강시키는 승강 샤프트(32)를 더 포함할 수 있으며, 기판 홀더(26)는, 승강 샤프트(32)에 횡방향으로 결합되는 수평부(36) 및 수평부(36)의 단부에서 수직으로 결합되며, 결합 플레이트(50)가 결합되는 수직부(34)를 더 포함할 수 있다.
승강 샤프트(32)는 진공 챔버(10)의 상면을 관통하고 단부에 기판 홀더(26)가 결합되며, 승강 구동부(미도시)에 의해 승강됨에 따라 기판 홀더(26)를 승강시킨다.
수평부(36)는 승강 샤프트(32)의 단부에 결합 플레이트(50)와 평행하도록 결합되며, 수직부(34)가 수평부(36)와 결합 플레이트(50) 사이에 수직으로 개재되어 수직부(34)와 수평부(36)를 연결한다.
또한, 본 실시예에 따른 증착 장치는 연결바(40), 지지 플레이트(38), 가이드바(28)를 더 포함할 수 있다. 연결바(40)는 수평부(36) 및 결합 플레이트(50) 사이에 개재되어, 수평부(36)와 결합 플레이트(50)를 연결한다. 지지 플레이트(38)는 기판 홀더(26)의 수평부(36)와 평행하도록 연결바(40)에 결합된다. 가이드바(28)는 일단부가 지지 플레이트(38)를 관통하여 연결되고 타단부가 결합 플레이트(50)를 관통하여 서포트 프레임 홀더(20)에 결합되며, 지지 플레이트(38)가 상기 가이드바(28)를 따라 상/하 이동한다.
이때, 지지 플레이트(38)와 결합 플레이트(50) 사이에는 스프링(30)이 개재되어, 기판(24)이 서포트 프레임(22)에 의해 지지될 때, 기판 홀더(26)를 서포트 프레임 홀더(20) 방향으로 밀어 기판(24)이 서포트 프레임(22)에 밀착되도록 하여 기판(24)이 서포트 프레임(22)에 안정적으로 지지되도록 한다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 증착 장치의 동작 과정을 설명하기로 한다.
먼저 기판(24)이 로봇암(미도시) 등에 의해 진공 챔버(10) 내부로 인입되어 기판 홀더(26)에 안착된다(도 5참조). 이후, 백 플레이트(42)와 마그네트 플레이트(44)가 하강하며, 이에 따라 기판 홀더(26)가 하강한다(도 6 및 도 7 참조). 다만, 본 실시예에서는 기판(24) 백 플레이트(42)와 마그네트 플레이트(44)가 먼저 하강한 후 기판 홀더(26)가 하강하는 것으로 설명하였으나, 하강 순서에 상관없이 기판 홀더(26)가 하강한 후 이에 따라 백 플레이트(42)와 마그네트 플레이트(44)가 하강하는 것도 가능하며, 동시에 하강하는 것도 가능하다. 기판 홀더(26)의 하강에 따라 서포트 프레임 홀더(20)가 마스크 프레임 홀더(16)에 접촉되며, 접촉된 후에는 기판 홀더(26)가 가이드바(28)를 따라 하강하며 기판 홀더(26)의 하강에 따라 기판(24)이 서포트 프레임(22)에 의해 지지된다. 기판 홀더(26)는 기판(24)이 서포트 프레임(22)에 의해 지지된 후 하강을 멈춘다. 구체적으로, 기판 홀더(26)의 지지편(52)이 서포트 프레임(22)의 함입홈(46)에 삽입되어 기판(24)의 하면의 둘레가 서포트 프레임(22)에 의해 지지될 때까지 기판 홀더(26)가 하강하는 것이다. 이와 같이 기판 홀더(26)에 의해 지지되지 않는 기판(24)의 단부까지 서포트 프레임(22)에 의해 안정적으로 지지됨으로써 기판(24)의 처짐 현상을 방지하는 것이다.
본 실시예의 경우 서포트 프레임(22)이 별도의 구동원 없이 기판 홀더(26)의 하강에 의해 연동하여 기판(24)을 지지하는 것으로 설명하였으나, 본 실시예와 달리 서포트 프레임 홀더(20)에 별도의 구동원이 결합되어 구동원에 의해 서포트 프레임 홀더(20)가 이동함에 따라 서포트 프레임(22)이 기판(24)을 지지하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 증착 장치는 증착 공정 동안 기판이 둘레를 따라 지지됨으로써 기판의 처짐이 최소화되어 증착 공정의 정밀도를 높일 수 있다.
상기에는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
10: 진공 챔버 12: 결합 샤프트
14: 마스크 프레임 16: 마스크 프레임 홀더
18: 마스크 20: 서포트 프레임 홀더
22: 서포트 프레임 24: 기판
26: 기판 홀더 28: 가이드바
30: 스프링 32: 승강 샤프트
34: 수직부 36: 수평부
38: 지지 플레이트 40: 연결바
42: 백 플레이트 44: 마그네트 플레이트
46: 함입홈 48: 개구부
50: 결합 플레이트 52: 지지편

Claims (7)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내부에 배치되며, 마스크가 부착되는 마스크 프레임;
    상기 마스크 프레임을 지지하는 마스크 프레임 홀더;
    기판이 상기 마스크 프레임 상부에 위치하도록 상기 기판의 양 단부를 지지하며, 승강 구동부의 동작에 의해 상기 기판을 승강시키는 기판 홀더;
    상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이에 개재되며, 상기 기판 하면의 둘레를 지지하는 서포트 프레임; 및
    상기 서포트 프레임을 지지하며, 상기 기판 홀더에 대해 상하 이동 가능하게 설치되는 서포트 프레임 홀더를 포함하고,
    상기 서포트 프레임 홀더는 상기 기판 홀더의 하강에 따라 함께 하강하여 상기 서프트 프레임이 상기 마스크에 접촉되게 하고,
    상기 기판 홀더는 상기 서포트 프레임이 상기 마스크에 접촉된 상태에서 상기 서포트 프레임 홀더에 대하여 상대 이동하여 상기 기판이 상기 서포트 프레임에 지지되게 하는 것을 특징으로 하는, 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상부에 상기 기판과 대향하도록 배치되는 백 플레이트; 및
    상기 백 플레이트 상부에 배치되며, 상기 백 플레이트를 가압하여 상기 기판과 상기 마스크를 밀착시키는 마그네트 플레이트를 더 포함하는, 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 홀더는,
    상기 기판에 대향하여 서로 이격 배치되는 한 쌍의 결합 플레이트; 및
    상기 결합 플레이트에 서로 이격되게 결합되어 각각 상기 기판 양 단부의 하면을 지지하는 복수의 지지편을 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서포트 프레임에는, 상기 기판 하면의 단부가 둘레를 따라 지지되도록 상기 복수의 지지편에 상응하여 상기 지지편이 삽입되는 함입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는, 증착 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 상면을 관통하며, 상기 기판 홀더를 승강시키는 승강 샤프트를 더 포함하며,
    상기 기판 홀더는,
    상기 승강 샤프트에 횡방향으로 결합되는 수평부; 및
    상기 수평부의 단부에서 수직으로 결합되며, 상기 결합 플레이트가 결합되는 수직부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수평부 및 상기 결합 플레이트를 연결하는 연결바;
    상기 연결바에 상기 수평부와 평행하도록 결합되는 지지 플레이트; 및
    일단부가 상기 지지 플레이트를 관통하여 연결되며, 타단부가 상기 결합 플레이트를 관통하여 상기 서포트 프레임 홀더에 결합되는 가이드바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지 플레이트와 상기 결합 플레이트 사이에 개재되는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 증착 장치.
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