KR20130081528A

KR20130081528A - 증착 마스크 및 이를 이용한 증착 설비

Info

Publication number: KR20130081528A
Application number: KR1020120002550A
Authority: KR
Inventors: 유석범; 이주화; 권오섭; 문승준
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-07-17
Also published as: US20130174780A1

Abstract

본 발명의 실시예는 증착 마스크와 이를 이용한 증착 설비에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크는 마스크 몸체와, 상기 마스크 몸체에 형성된 복수의 슬릿들, 그리고 상기 복수의 슬릿들 사이에 형성된 복수의 리브들을 포함한다. 상기 복수의 슬릿들은 일정한 폭으로 형성된 복수의 증착 슬릿들과, 상기 복수의 증착 슬릿들 주변에 형성된 복수의 더미 슬릿들을 포함한다.

Description

증착 마스크 및 이를 이용한 증착 설비{EVAPORATION MASK AND EVAPORATION APPARATUS USING THE SAME}

본 발명의 실시예는 증착 마스크 및 이를 이용한 증착 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기장에 의해 슬릿 패턴에 편차가 발생하는 것을 최소화하여 정밀도를 향상시킨 증착 마스크 및 이를 이용한 증착 설비에 관한 것이다.

유기 발광 소자(organic light emitting diode) 는 자발 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 표시 소자로서 주목을 받고 있다. 이러한 유기 발광 소자는 발광층을 형성하는 물질에 따라 무기 발광 소자와 유기 발광 소자로 구분된다. 유기 발광 소자는 무기 발광 소자에 비해 휘도, 응답속도 등의 특성이 우수하고, 컬러 디스플레이가 가능하다는 장점을 가지고 있어 최근 그 개발이 활발하게 진행되고 있다.

유기 발광 소자는 투명한 절연 기판 상에 형성된 제1 전극과, 제1 전극 상에 진공 증착법으로 형성된 유기막, 그리고 유기막의 상에 형성된 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 만들어질 수 있다. 이때, 제1 전극은 포토리소그래피법으로 만들어진다.

그런데, 포토리소그래피법은 유기막이 형성되기 전 단계에서는 사용이 가능하나, 유기막이 형성된 후에는 그 사용에 문제가 있다. 즉, 유기막은 수분에 매우 취약하여 그 제조 과정과 제조 후에도 수분으로부터 철저히 격리시켜야 하기 때문이다. 따라서, 레지스트 박리 과정과 식각 과정에서 수분에 노출되는 포토 리소그래피법은 유기막 및 제 2 전극층의 패터닝에 적합하지 않다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 유기막을 이루는 유기 발광 재료와 제 2 전극을 이루는 재료는 소정의 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 진공 중에서 증착하는 방법을 많이 사용하고 있다. 다만, 제2 전극은 소정의 격리벽인 캐소드 세퍼레이터를 이용해 패터닝할 수도 있다. 하지만, 유기막 중에서도 저분자 유기막은 증착 마스크를 이용하여 진공 증착법에 의해 패터닝하는 것이 가장 적합한 것으로 알려져 있다.

마스크를 이용하여 발광층인 유기막을 패터닝하는 기술은 풀 칼라 유기 발광 소자를 제조하는 데 있어 매우 중요한 기술이다. 종래 알려져 있는 풀 컬러 유기 발광 소자의 컬러화 방식에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 화소를 기판 상에 독립 증착시키는 삼색 독립 증착 방식과, 청색 발광을 발광원으로 하여 색변환층을 광취출면에 설치하는 색변환 방식(CCM 방식), 백색 발광을 발광원으로 하여 컬러 필터를 사용하는 컬러 필터 방식 등이 있다. 이 중에서, 삼색 독립 증착 방식이 단순한 구조로 우수한 색순도 및 효율을 나타내는 점에서 가장 주목받고 있는 방식이다.

삼색 독립 증착 방식은 증착 마스크를 사용하여 적(R), 녹(G), 청(B) 각 화소를 기판 상에 독립 증착하는 것으로, 증착 마스크는 자석 유닛을 이용하여 증착 대상 기판에 밀착되므로 자성체이어야 하며, 증착 마스크와 기판의 정렬은 높은 정밀도가 요구된다. 특히, 증착 마스크의 개구된 슬릿 패턴의 폭은 높은 정밀도가 요구된다.

그런데, 증착 마스크를 증착 대상 기판에 밀착시킬 때, 자석 유닛의 자기장이 강하면 증착 마스크의 자화에 의해 슬릿 패턴이 변형된다. 구체적으로, 증착 마스크를 부착하기 위한 자기장은 자성체인 증착 마스크를 통과하면서 약화되는데, 이때 증착 마스크의 상하 자기장 차에 의해 자기력이 중앙에서 바깥쪽으로 향하게 되고, 이에 외곽에 형성된 슬릿 패턴들이 변형된다. 그리고 이러한 슬릿 패턴의 변형에 의해 증착 마스크의 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 자기장에 의해 슬릿 패턴에 편차가 발생하는 것을 최소화하여 정밀도를 향상시킨 증착 마스크를 제공한다.

또한, 상기한 증착 마스크를 포함하는 증착 설비를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 증착 마스크는 마스크 몸체와, 상기 마스크 몸체에 형성된 복수의 슬릿들, 그리고 상기 복수의 슬릿들 사이에 형성된 복수의 리브들을 포함한다. 상기 복수의 슬릿들은 일정한 폭으로 형성된 복수의 증착 슬릿들과, 상기 복수의 증착 슬릿들 주변에 형성된 복수의 더미 슬릿들을 포함한다.

상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 상기 마스크 몸체의 가장자리로 갈수록 점점 증가할 수 있다.

상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 상기 마스크 몸체의 가장자리로 갈수록 선형함수적으로 증가할 수 있다.

상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 상기 마스크 몸체의 가장자리로 갈수록 기하급수적으로 증가할 수 있다.

상기 마스크 몸체는 자성체로 만들어질 수 있다. 그리고 상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 이웃한 상기 리브들이 자기장에 의해 받는 힘에 비례하여 증가할 수 있다.

상기 복수의 증착 슬릿들과 상기 복수의 더미 슬릿들은 서로 평행할 수 있다.

상기 복수의 더미 슬릿들은 상기 복수의 증착 슬릿들을 기준으로 양 측에 형성될 수 있다.

상기 복수의 증착 슬릿들과 상기 복수의 더미 슬릿들은 서로 동일한 길이를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 증착 설비는 상기한 증착 마스크와, 상기 증착 마스크와 대향 배치된 자석 유닛과, 상기 자석 유닛과 상기 증착 마스크 사이에 배치된 증착 대상 기판, 그리고 상기 증착 마스크를 향해 증착 물질을 발산하는 증착원을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 증착 마스크는 자기장에 의해 슬릿 패턴에 편차가 발생하는 것을 최소화하여 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 증착 설비는 상기한 증착 마스크를 포함하여 정밀하게 증착 공정을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크를 이용한 증착 설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 마스크의 부분 평면도이다.
도 3은 도 2의 증착 마스크의 부분 확대도이다.
도 4는 도 3의 증착 마스크의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실험예와 비교예를 대비한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(300) 및 이를 이용한 증착 설비(101)를 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 증착 설비(101)는 증착 마스크(300)와, 자석 유닛(200), 그리고 증착원(DP)을 포함한다. 그리고 증착 대상 기판(100)은 증착 마스크(300)와 자석 유닛(200) 사이에 배치된다.

증착 마스크(300)는 자석 유닛(200)에 의해 증착 대상 기판(100)에 부착 고정된다. 따라서, 증착 마스크(300)는 자석 유닛(200)의 자기장에 의해 자화(磁化)될 수 있는 자성체로 만들어진다. 그리고 증착 마스크(300)는 자석 유닛(200)으로부터 받는 자기장에 의해 자화되면서, 자기력에 의한 힘을 받게 된다.

또한, 증착 설비(101)는 도시하지는 않았으나 진공 상태를 유지할 수 있는 챔버를 더 포함한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(300)는 마스크 몸체(310)와, 마스크 몸체(310)에 형성된 복수의 슬릿들(320), 그리고 복수의 슬릿들(320) 사이에 형성된 복수의 리브들(305)을 포함한다.

복수의 슬릿들(320)은 일정한 폭으로 형성된 복수의 증착 슬릿들(321)과, 복수의 증착 슬릿들(321) 주변에 형성된 복수의 더미 슬릿들(328)을 포함한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 더미 슬릿들(321)의 폭은 마스크 몸체(310)의 가장자리로 갈수록 점점 증가한다. 구체적으로, 복수의 더미 슬릿들(328)의 폭은 마스크 몸체(310)의 가장자리로 갈수록 선형함수적으로 증가할 수 있다.

도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 증착 마스크(300)는 일례로 3개의 더미 슬릿들(3281, 3282, 3283)을 가질 수 있다. 그리고 제1 더미 슬릿(3281)의 폭(w2)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 150%의 크기를 가질 수 있다. 제2 더미 슬릿(3282)의 폭(w3)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 200%의 크기를 가질 수 있다. 제3 더미 슬릿(3283)의 폭(w4)은 증착 슬릿의 폭(w1)과 대비하여 250%의 크기를 가질 수 있다.

하지만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 변형된 실시예로, 복수의 더미 슬릿들(328)의 폭은 마스크 몸체(310)의 가장자리로 갈수록 기하급수적으로 증가할 수 있다.

즉, 다른 일례로, 제1 더미 슬릿(3281)의 폭(w2)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 139%의 크기를 가질 수 있다. 제2 더미 슬릿(3282)의 폭(w3)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 193%의 크기를 가질 수 있다. 제3 더미 슬릿(3283)의 폭(w4)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 268%의 크기를 가질 수 있다.

또한, 다른 변형된 실시예로, 복수의 더미 슬릿들(328)의 폭은 이웃한 리브들(305)이 자기장에 의해 받는 힘에 비례하여 증가할 수 있다. 증착 마스크(300)가 자기장에 의해 받는 힘은 마스크 몸체(310)의 가장자리로 갈수록 커진다.

이에, 또 다른 일례로, 제1 더미 슬릿(3281)의 폭(w2)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 139%의 크기를 가질 수 있다. 제2 더미 슬릿(3282)의 폭(w3)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 168%의 크기를 가질 수 있다. 제3 더미 슬릿(3283)의 폭(w4)은 증착 슬릿(321)의 폭(w1)과 대비하여 293%의 크기를 가질 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(300)는 자기장에 의해 슬릿(320) 패턴에 편차가 발생하는 것을 최소화하여 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 증착 설비(101)는 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(300)를 포함하여 정밀하게 증착 공정을 수행할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 마스크 몸체(310), 특히 리브(305)가 자화되면서 발생되는 자기력에 의해 리브(305)가 받는 힘을 감소시킬 수 있다. 따라서, 슬릿(320) 및 리브(305)의 변형, 특히 증착 슬릿(321)의 변형을 최소화할 수 있다. 이에, 증착 마스크(300)는 높은 정밀도를 안정적으로 유지할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실험예들과 비교예들을 살펴본다.

실험예들은 본 발명의 실시예에 따라 더미 슬릿들의 폭이 선형함수적으로 증가한 실험예 1과, 변형된 실시예에 따라 더미 슬릿들의 폭이 기하급수적으로 증가한 실험예 2, 그리고 다른 변형된 실시예에 따라 더미 슬릿들의 폭이 자기력에 비례하여 증가한 실험예 3을 포함한다.

비교예들은 더미 슬릿이 형성되지 않는 비교예 1과, 더미 슬릿이 증착 슬릿과 동일한 폭으로 형성된 비교예 2를 포함한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 더미 슬릿(328)이 형성된 구조, 즉 실험예 1, 2, 3 및 비교예 2의 경우 증착 슬릿(321)과 이웃한 리브(305)에 가해지는 힘이 매우 크게 감소됨을 알 수 있다.

또한, 더미 슬릿들(328)의 폭이 마스크 몸체(310)의 가장자리로 갈수록 점진적으로 증가하는 구조를 갖는 실험예 1, 2, 3은 더미 슬릿(328)의 폭이 증착 슬릿(321)과 동일하게 형성된 비교예 2와 대비하여 상대적으로 크게 감소됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예와 같이 마스크 몸체(310)의 가장자리로 갈수록 폭이 점점 증가하는 복수의 더미 슬릿들(328)을 갖는 증착 마스크(300)는 자석 유닛(200)에 의해 자화되면서 발생되는 자기력에 의한 변형을 최소화할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 증착 마스크(300)를 이용하는 증착 설비(101)는 높은 정밀도를 가지고 증착 공정을 안정적으로 수행할 수 있을 것이다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

100: 증착 대상 기판 101: 증착 설비
200: 자석 유닛 300: 증착 마스크
305: 리브 310: 마스크 몸체
320: 슬릿 321: 증착 슬릿
328: 더미 슬릿
DP: 증착원

Claims

마스크 몸체;
상기 마스크 몸체에 형성된 복수의 슬릿들; 및
상기 복수의 슬릿들 사이에 형성된 복수의 리브들
을 포함하며,
상기 복수의 슬릿들은 일정한 폭으로 형성된 복수의 증착 슬릿들과, 상기 복수의 증착 슬릿들 주변에 형성된 복수의 더미 슬릿들을 포함하는 증착 마스크.
제1항에서,
상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 상기 마스크 몸체의 가장자리로 갈수록 점점 증가하는 증착 마스크.
제2항에서,
상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 상기 마스크 몸체의 가장자리로 갈수록 선형함수적으로 증가하는 증착 마스크.
제2항에서,
상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 상기 마스크 몸체의 가장자리로 갈수록 기하급수적으로 증가하는 증착 마스크.
제2항에서,
상기 마스크 몸체는 자성체로 만들어진 증착 마스크.
제5항에서,
상기 복수의 더미 슬릿들의 폭은 이웃한 상기 리브들이 자기장에 의해 받는 힘에 비례하여 증가하는 증착 마스크.
제2항에서,
상기 복수의 증착 슬릿들과 상기 복수의 더미 슬릿들은 서로 평행한 증착 마스크.
제7항에서,
상기 복수의 더미 슬릿들은 상기 복수의 증착 슬릿들을 기준으로 양 측에 형성된 증착 마스크.
제8항에서,
상기 복수의 증착 슬릿들과 상기 복수의 더미 슬릿들은 서로 동일한 길이를 갖는 증착 마스크.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 증착 마스크;
상기 증착 마스크와 대향 배치된 자석 유닛;
상기 자석 유닛과 상기 증착 마스크 사이에 배치된 증착 대상 기판; 및
상기 증착 마스크를 향해 증착 물질을 발산하는 증착원
을 포함하는 증착 설비.