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KR101001454B1 - 정전척 및 이를 구비한 유기전계발광 소자의 제조장치 - Google Patents

정전척 및 이를 구비한 유기전계발광 소자의 제조장치 Download PDF

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KR101001454B1
KR101001454B1 KR1020090006200A KR20090006200A KR101001454B1 KR 101001454 B1 KR101001454 B1 KR 101001454B1 KR 1020090006200 A KR1020090006200 A KR 1020090006200A KR 20090006200 A KR20090006200 A KR 20090006200A KR 101001454 B1 KR101001454 B1 KR 101001454B1
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electrostatic chuck
insulating plate
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electrostatic
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Abstract

본 발명은 진공 챔버 내에서 정전기력으로 기판을 흡착하여 지지하는 정전척과 이 정전척을 구비하는 유기전계발광 소자의 제조장치에 관한 것이다. 본 발명의 정전척은 중심부를 관통하는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 절연 플레이트; 상기 절연 플레이트에 실장되며, 한 쌍의 전극들을 형성하는 제 1전극층 및 제 2전극층들; 상기 한 쌍의 전극들에 전압을 인가하는 제1 컨트롤러; 및 상기 절연 플레이트에 인접하게 배치되며, 상기 절연 플레이트의 일면 상에 위치한 대전물체의 정전하가 제거되도록 상기 적어도 하나의 개구부로 이온을 방출하는 제전부를 포함하며, 상기 제 1전극층은 상기 개구부에 대응하는 영역이 오픈된 빗 형상으로 형성되고, 상기 제 2전극층은 상기 개구부를 구비하는 시트 형상으로 형성되며, 상기 제 1전극층의 두께는 0.1~5㎛이다.
정전척, 정전하, 개구부, 제전부, 이온, 유기전계발광 소자, 제조장치

Description

정전척 및 이를 구비한 유기전계발광 소자의 제조장치{Electrostatic Chuck and Manufacturing Device of Organic Light Emitting Diode Having the Same}
본 발명은 진공 챔버 내에서 상향식으로 기판을 흡착하여 지지하는 정전척과 이 정전척을 구비하는 유기전계발광 소자의 제조장치에 관한 것이다.
유기전계발광 소자(organic light emitting diode; OLED)는 단분자, 저분자 또는 고분자의 유기물 박막에서 양극과 음극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합(recombination)하여 여기자(exciton)을 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용한 자체 발광형 디스플레이 소자이다.
유기전계발광 소자의 양극막으로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO (indium tin oxide) 막이 사용될 수 있으며, 발광효율을 높이기 위해서 유기 박막으로는 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL)의 다층 구조가 사용될 수 있다. 그리고 음극막으로는 LiF-Al 등의 금속막이 사용될 수 있다.
유기전계발광 소자를 이용하는 유기전계발광 표시장치는 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 작은 소비전력, 고휘도 등의 우수한 특성을 갖고 있을 뿐만 아니라 초경량, 초박형으로 제작할 수 있어 차세대 디스플레이로 각광 받고 있다. 그럼에도 불구하고, 유기전계발광 소자의 양산 장비는 아직까지 확고하게 표준화되어 있지 않아 적절한 양산 장비의 개발이 절실히 요구되고 있다.
유기전계발광 소자의 양산 과정은 크게 전공정, 후공정, 및 봉지 공정의 세 부분으로 나눌 수 있다. 전공정은 주로 스퍼터링(sputtering) 기술을 이용하여 유리 기판 위에 ITO 박막을 형성하는 공정으로서 이미 액정 표시 장치용으로 양산공정이 상업화되어 있다. 봉지(encapsulation) 공정은 유기박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 밀봉하는 공정이다. 후공정은 기판 상에 유기박막 및 금속박막을 형성하는 공정이다. 후공정에는 고진공 분위기에서 유기물질을 증발시켜 기판 상에 새도우 마스크를 이용한 화소 패터닝을 만드는 이른바 진공 증착법이 주로 이용되고 있다.
유기전계발광 소자의 양산에 필수적인 요건에는 후공정 중 고진공을 유지하며 고속 증착을 어떻게 실현하느냐가 매우 중요하며 그 세부적인 사항에는 예컨대 370×470㎜ 이상의 대면적 기판의 활용이 가능해야 한다. 특히, 대면적 기판의 처짐과 열팽창에 의한 금속마스크의 처짐이 최대한 억제되어야 한다. 이러한 요건은 증착 물질을 도가니(crucible)에 넣고 가열 및 증발시켜 상부에 위치한 기판에 막을 형성하는 상향식(face down) 증착 방식에 있어서 유기 박막의 균일도를 ±5% 미만으로 보장하기 위해서도 필수적이다.
증착 챔버 내에서 상향식으로 기판을 지지하는 방법으로 정전척이 이용될 수 있다. 정전척을 이용하면 기판의 처짐을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
하지만, 대면적 기판을 적절한 흡착력으로 지지하기 위해 정전척에는 수 ㎸의 고전압이 인가된다. 그 경우, 이어지는 디척킹 동작시, 정전척 상에 잔류하는 정전하로 인하여 기판이 정전척으로부터 쉽게 분리되지 않는 문제가 발생한다. 즉, 척킹용 고전압이 차단된 후에도 척킹시 발생하였던 정전하가 정전척과 기판 사이에서 일정 부분 잔류 상태를 유지하고 있어서 정전척은 여전히 기판에 대한 흡착력을 갖는다. 이러한 흡착력은 기판의 핸들링을 어렵게 하고 핸들링 에러를 유발하므로 제조 공정의 시간을 지연시키고 생산 효율을 감소시키는 문제가 된다.
본 발명의 목적은 고진공 장비 내에서 대면적 기판의 척킹 및 디척킹을 안정적으로 제어할 수 있는 정전척을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 대면적 기판을 상향식으로 지지할 때 기판의 처짐이나 들뜸을 제거하여 성막의 품질을 높일 수 있는 유기전계발광 소자의 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 중심부를 관통하는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 절연 플레이트; 상기 절연 플레이트에 실장되며, 한 쌍의 전극들을 형성하는 제 1전극층 및 제 2전극층들; 상기 한 쌍의 전극들에 전압을 인가하는 제1 컨트롤러; 및 상기 절연 플레이트에 인접하게 배치되며, 상기 절연 플레이트의 일면 상에 위치한 대전물체의 정전하가 제거되도록 상기 적어도 하나의 개구부로 이온을 방출하는 제전부를 포함하며, 상기 제 1전극층은 상기 개구부에 대응하는 영역이 오픈된 빗 형상으로 형성되고, 상기 제 2전극층은 상기 개구부를 구비하는 시트 형상으로 형성되며, 상기 제 1전극층의 두께는 0.1~5㎛인 것을 특징으로 하는 정전척이 제공된다.
바람직하게, 적어도 하나의 개구부는 절연 플레이트의 일 방향으로 연장하는 스트라이프 모양을 구비할 수 있다.
개구부는 절연 플레이트의 일면 상에 분산 배치될 수 있다.
한 쌍의 전극들은 적층 구조로 배치될 수 있다.
삭제
절연 플레이트는 수지 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다.
정전척은 절연 플레이트를 지지하는 판상의 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 정전척은 절연 플레이트와 지지 부재 사이에 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
제전부는 코로나 방전에 의해 이온을 발생시키는 방전부, 및 방전부에 제2 전압을 인가하는 제2 컨트롤러를 구비할 수 있다.
정전척은 방전부에서 발생한 이온을 개구부로 강제 이송하는 송풍부를 더 포함할 수 있다. 또한, 정전척은 방전부에서 발생한 양이온과 음이온의 밸런스 상태를 검지하고, 검지된 상태에 대한 출력 신호를 제2 컨트롤러에 전달하는 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 진공 챔버; 진공 챔버 내에서 기판을 상향식으로 지지하는 전술한 측면들 중 어느 하나의 정전척; 및 진공 챔버에 결합되며 정전척을 지지하고 이동시키는 기구부를 포함하는 유기전계발광 소자의 제조장치가 제공된다.
바람직하게, 기구부는 정전척에 구비된 절연 플레이트를 지지하는 제1 기구부 및 정전척에 구비된 제전부를 지지하는 제2 기구부를 포함할 수 있다.
유기전계발광 소자의 제조장치는 기판의 일면에 유기물 또는 금속을 증착하기 위한 증발원을 더 포함할 수 있다.
유기전계발광 소자의 제조장치는 기판의 적어도 일면에 유기박막 및 도전막 중 적어도 어느 하나를 원하는 패턴으로 형성하는 증착 장치일 수 있다.
본 발명에 의하면, 고진공 장비 내에서 척킹(chucking) 동작과 디척 킹(dechucking) 동작을 원활하게 제어함으로써 대면적 기판의 지지 및 이송을 용이하게 수행할 수 있다. 게다가, 대면적 기판의 상향식(face-down) 척킹시 흡착부와 기판과의 기구 공차를 실질적으로 제거함으로써 고정되는 기판이 우수한 평면도를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 기판 상에 형성되는 박막의 균일성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 증착 공정시 기판의 미세 얼라인 작업의 용이하게 할 수 있으므로 공정 시간을 단축시킬 수 있고 유기전계발광 표시장치의 양산 공정에 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 정전척의 일부분에 대한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 정전척(10)은 고진공 장비 내에서 대면적 기판의 흡착 및 분리 작업을 용이하게 수행하기 위하여 흡착부와 제전부(40)를 포함한다.
흡착부는 정전척(10)의 척킹(chucking) 동작시 전기장의 유도에 의해 형성된 불균일한 전계에서 발생하는 경도력(gradient force)으로 대상물체를 흡착한다. 본 실시예에서 흡착부는 절연성 절연 플레이트와 한 쌍의 전극들로 이루어진 전극 패 드(20)와 한 쌍의 전극들에 전압을 인가하는 제1 컨트롤러를 포함한다.
전극 패드(20)는 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 본 실시예에서는 적층형 구조를 가지는 쌍극형 전극 패드를 예시한다. 예컨대, 전극 패드(20)는 제1 절연층(21a), 제1 전극층(23a), 전극간 절연층(21b), 제2 전극층(23b), 및 제2 절연층(21c)을 구비한다. 제1 전극층(23a)과 제2 전극층(23b)은 한 쌍의 전극들을 형성한다. 전극 패드(20)에서 한 쌍의 전극들을 제외한 부분은 절연 플레이트로 언급된다.
제1 전극층(23a)과 제2 전극층(23b)은 구리, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 크롬, 은, 백금, 주석, 몰리브덴, 마그네슘, 팔라듐, 탄탈 등으로 이루어질 수 있다. 제1 전극층(23a)과 제2 전극층(23b)의 두께는 임의로 선택할 수 있는데, 약 0.1~20㎛에서 선택가능하며, 제1 전극층(23a)은 약 0.1~5㎛인 것이 바람직하다. 그것은 제1 전극층(23a)의 요철이 대상물체(예컨대, 기판)의 흡착면을 형성하는 제1 절연층(21a)의 표면에 반영되는 것을 최소화하기 위한 것이다. 제1 전극층(23a)의 두께를 약 0.1~5㎛에서 선택하면, 제1 절연층(21)의 흡착면의 평탄성을 곡률반경 1㎛ 정도로 확보할 수 있다.
제1 전극층(23a)과 제2 전극층(23b)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극층(23a)은 개구부에 대응되는 영역이 오픈된 빗 형상으로 형성될 수 있고, 제2 전극층(23b)은 개구부를 구비한 시트 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극층(23a)과 제2 전극층(23b)은 스퍼터링법, 이온 플래팅법, 도금처리 등에 의해 형성될 수 있다.
제1 절연층(21a), 전극간 절연층(21b), 및 제2 절연층(21c)은 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에폭시, 및 아크릴에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 수지로 이루어질 수 있다. 다른 한편으로, 상기 절연층들(21a, 21b, 21c)은 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 및 티타니아에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 세라믹으로 이루어질 수 있다. 상기 각 절연층(21a; 21b; 21c)의 두께는 적당히 선택될 수 있는데, 예컨대, 제1 절연층(21a)의 두께는 50~300㎛, 전극간 절연층(21b)의 두께는 25~100㎛, 및 제2 절연층(21c)의 두께는 25~100㎛일 수 있다.
본 실시예의 전극 패드(20)는 두께 방향으로 관통하는 복수의 개구부들(30a, 30b, 30c)을 구비한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 각 개구부는 실질적으로 제1 절연층(21a), 제1 전극층(23a), 전극간 절연층(21b), 제2 전극층(23b), 및 제2 절연층(21c)에 각각 형성되어 있다. 개구부들은 제전부(40)에서 발생한 이온을 전극 패드(20)를 관통하여 제1 절연층(21a)의 흡착면 상으로 전달하는 통로이다. 전술한 개구부들은 전극 패드(20)의 크기에 따라 적절하게 분산 배치될 수 있다.
제전부(40)는 코로나 방전, 방사선 조사-예컨대, 약한 X-선 조사-, 자외선 조사 등과 같은 다양한 방식의 이온화 장치로 구현될 수 있다. 제전부(40)는 샤워 노즐, 1자형 바 노즐 등을 구비할 수 있으며, 이온 발생 방법에 따라 펄스형 DC 타입(pulsed DC type), DC 타입, 및 AC 타입 중 어느하나의 방식으로 구동될 수 있다.
본 실시예에서, 제전부(40)는 바 형태의 세 개의 방전부들(42a, 42b, 42c)과 제2 컨트롤러를 포함한다. 제2 컨트롤러는 제1 컨트롤러와 함께 하나의 컨트롤 러(50)로 도시되어 있다.
각 방전부(42a; 42b; 42c)는 전극 패드(20)의 일 방향으로 연장되는 각 개구부(30a; 30b; 30c)에 대응하도록 1자형으로 배치된다. 개구부 또는 방전부가 연장되는 일 방향은 대략 직사각형의 전극 패드(20)를 고려할 때, 전극 패드(20)의 폭 방향이나 길이 방향이나 대각선 방향 중 어느 한 방향일 수 있다. 본 실시예에서는 도시의 편의상 폭 방향으로 연장된 형태로 도시되어 있다.
또한, 각 방전부(42a; 42b; 42c)는 후술되는 방전 전극과 그라운드 전극으로 이루어진 단위 방전부가 소정 간격을 두고 복수개 배치된다. 방전 전극에 직류 또는 교류의 고전압이 인가되면, 양이온 또는 음이온이 발생된다. 발생된 이온은 전극 패드(20)의 개구부들(30a, 30b, 30c)을 통해 정전척(10)의 흡착면 상으로 공급될 수 있다.
본 실시예의 정전척(10)의 작동과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전극 패드(20)의 한 쌍의 전극들(이하 척킹용 전극들이라고도 함)에 제1 전압(V1)이 인가되면, 척킹용 전극들 주위에 자기장이 유도되고, 유도된 자기장에 의해 정전척(10)에 인접한 물체는 대전되어 흡착된다. 제1 전압(V1)은 약 수백 볼트에서 약 수 킬로볼트 범위의 전압이다.
한편, 대형 기판을 흡착하기 위해서는 정전척(10)의 흡착력 또는 지지력을 높이기 위해 척킹용 전극들에 인가하는 전압을 높이게 된다. 그 경우, 척킹용 전극들에 인가된 고전압을 차단한 후에도 기판은 여전히 정전척(10)에 흡착되어 있게 된다. 그것은 척킹용 고전압이 차단된 후에도 정전척(10)과 기판 사이에 일정량의 정전하가 잔류 상태를 유지하기 때문이다.
다음, 제전부(40)의 방전부에 제2 전압(V2)이 인가되면, 방전 전극에서 방전이 일어나고, 주위의 공기를 이온화한다. 발생된 이온은 개구부(30a, 30b, 30c)를 통해 정전척(10)과 기판 사이로 이동하여 그곳에 잔류하는 정전하를 중화시킨다. 제2 전압(V2)은 약 120V나 약 220V일 수 있다.
전술한 본 실시예에 의하면, 척킹용 고전압이 차단된 후에도 제1 절연층(21a)과 기판 사이에 잔류하는 정전하로 인하여 기판이 전극 패드(20)에서 잘 분리되지 않을 때, 제전부(40)에서 발생한 이온을 전극 패드(20)의 개구부들(30a, 30b, 30c)을 통해 기판 흡착면 상에 공급함으로써 전극 패드(20)로부터 기판을 용이하게 분리할 수 있다. 즉, 본 실시예의 정전척(10)을 이용하면, 두께 0.7㎜ 내외, 크기 1,870×2,200㎜, 2,200×2,500㎜ 등의 대형 유리 기판을 핸들링하는 데 있어서, 디척킹 동작시 기판이 한쪽으로 기울어지거나 미끄러지는 현상 등의 핸들링 에러를 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 정전척(10a)은 흡착부를 형성하는 전극 패드(20a), 및 제전부를 형성하는 방전부들(42a, 42b, 42c)을 포함한다. 전극 패드(20a)는 절연 플레이트(21), 제1 전극층(23a), 제2 전극층(23b), 지지 부재(32), 및 버퍼층(34)을 구비한다.
지지 부재(32)는 전극 패드(20a)의 부착면과 마주하는 일면에 일체로 배치되며 전극 패드(20a)를 지지하며 소정의 강도를 제공한다. 지지 부재(32)는 개구부들 을 구비하며, 이 개구부들은 전술한 개구부들(30a, 30b, 30c)에 대응하도록 배치된다. 지지 부재(32)는 판상의 금속 기반의 부재를 포함한다. 예컨대, 금속 기반의 부재는 알루미늄 합금제와 같은 알루미늄 기반의 부재를 포함한다.
버퍼층(34)은 절연 플레이트(21)와 지지 부재(32) 사이에 배치된다. 버퍼층(34)은 개구부들을 구비하며, 이 개구부들은 전술한 개구부들(30a, 30b, 30c)과 지지 부재(32)의 개구부들에 대응하도록 배치된다. 버퍼층(34)은 폴리프로릴렌 등의 수지나 실리콘 고무 등의 고무계 탄성체 등으로 이루어질 수 있다. 전극 패드(20a)에 버퍼층(34)이 적용되면, 척킹 동작시 전극 패드(20a)에 유연성을 부가하여 흡착면에 대한 기판의 접촉률을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 전극 패드를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 2를 참조하여 앞서 설명한 제1 절연층, 제1 전극층, 전극간 절연층, 제2 전극층, 및 제2 절연층을 순차적으로 적층한 후, 소정의 가열, 가압 조건을 열압착하여 적층 구조를 가지는 전극 패드를 형성할 수 있다. 열압착된 전극 패드(21a)는 절연 플레이트(21)와, 절연 플레이트(21) 내에 실장된 적층 구조의 제1 전극층(23a) 및 제2 전극층(23b)을 구비하게 된다. 버퍼층(34)과 지지 부재(32)는 전극 패드의 열압착시 절연층들 및 전극층들과 함께 적층되어 열압착되거나, 절연층들과 전극층들이 1차적으로 열압착된 후 2차적인 열압착 공정을 통해 부가될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척에 대한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 정전척(10b)은 흡착부를 형성하는 전극 패드(20b), 및 제전부를 형성하는 방전부들(42a, 42b, 42c)을 포함한다. 제전부는 도 1 내지 도 3을 참조하여 앞서 설명한 제전부와 실질적으로 동일하며, 전극 패드(20b)의 지지 부재(32)와 버퍼층(34)은 도 3을 참조하여 앞서 설명한 대응 구성들과 실질적으로 동일하다.
전극 패드(20b)는 절연 플레이트(22), 제1 전극층(24a), 및 제2 전극층(24b)을 구비한다. 제1 전극층(24a)과 제2 전극층(24b)은 실질적으로 동일 평면 상에 위치한다. 제1 전극층(24a)과 제2 전극층(24b)은 소정 간격을 두고 서로 마주하여 끼워지는 한 쌍의 빗들과 같은 형태를 구비할 수 있다. 여기서, 하나의 빗 모양은 도 2의 참조부호 23a의 모양을 참조할 수 있다. 제1 전극층(24a)과 제2 전극층(24b)은 한 쌍의 척킹용 전극들을 형성한다. 제1 전극층(24a)에는 포지티브 전압이 인가될 수 있고, 제2 전극층(24b)에는 네거티브 전압이 인가되거나 그라운드가 연결될 수 있다.
제1 전극층(24a)과 제2 전극층(24b) 사이의 거리는 이들 간의 거리가 약 0.5㎜일 때 척킹용 전압이 최대 약 3㎸임을 감안하여 적절하게 선택될 수 있다. 다만, 제1 전극층(24a)과 제2 전극층(24b) 사이의 거리를 너무 좁히면, 전극들 간에 방전이 일어날 수 있으므로, 정전척(10b)의 흡착력을 높이는 데는 앞서 설명한 적층 구조의 전극층들을 구비한 전극 패드보다 제약이 따를 수 있다.
또한, 전극 패드(20b)는 두께 방향으로 관통되는 개구부들(31a, 31b, 31c)을 구비한다. 개구부들(31a, 31b, 31c)은 방전부들(42a, 42b, 42c)에서 발생한 이온들이 전극 패드(20b)의 흡착면(22a) 상으로 용이하게 이동할 수 있도록 통로를 형성한다. 각 개구부(31a; 31b; 31c)는 각 방전부(42a; 42b; 42c)과 마주하도록 설치되 는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 정전척에 적용가능한 제전부의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 제전부(40a)는 방전부(43), 및 제2 컨트롤러(50a)를 포함한다.
방전부(43)는 제2 컨트롤러(50a)에서 소정 전압이 인가될 때 코로나 방전에 의해 양이온과 음이온을 발생시킨다. 방전부(43)에서 이온이 방출되는 면은 전극 패드에 형성된 개구부와 마주하도록 배치된다.
제2 컨트롤러(50a)는 전원부(52), 스위칭부(54), 고전압발생부(56), 및 마이컴(58)을 포함한다. 전원부(52)는 자체 전원 또는 외부 전원을 고전압 발생부(56)와 마이컴(58)에 공급한다. 전원부(52)는 제1 전압레벨(예컨대, 24V)을 제2 전압레벨(예컨대, 5V)로 변화하는 전압 변환부를 포함할 수 있다. 전압 변환부는 고압 트랜지스터, 인덕터 코일 및 쇼트키 다이오드로 구성되거나 트랜지스터, 트랜스포머 및 쇼트키 다이오드로 구성될 수 있다. 스위칭부(54)는 마이컴(58)의 제어에 따라 전원부(52)와 고전압발생부(56) 간의 전기적 연결을 허용하거나 차단한다. 고전압발생부(56)는 전원부(52)에서 공급되는 소정 직류 전압(예컨대, 24V)을 변환하여 직류 고전압(예컨대, 5㎸)을 발생시키고, 발생된 고전압을 방전부(43)에 공급할 수 있다. 고전압 발생부(56)는 정극성 및 부극성 고압 펄스를 출력하는 고압 트랜지스터로 구현될 수 있다. 마이컴(58)은 전원부(52)에서 전원을 제공받고 제2 컨트롤러(50a) 전체의 동작을 제어한다.
또한, 제전부(40a)는 송풍부(60) 및 센서(62)를 포함할 수 있다. 송풍부(60) 는 방전부(43)에서 발생한 이온을 전극 패드의 개구부로 강제 이송하기 위한 유체 유동(예컨대, 공기 흐름)을 형성한다. 센서(62)는 방전부(43)의 코로나 방전에 의해 발생한 양이온과 음이온의 밸런스 상태를 검지하고, 검지된 상태에 대응하는 출력 신호를 마이컴(58)에 전달한다.
도 6a는 본 발명의 정전척에 적용가능한 제전부의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 6b는 도 6a의 제전부의 방전부의 일부분에 대한 확대 평면도이다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예의 제전부(40a)는 방전부(43), 제2 컨트롤러(50a), 송풍부(60), 및 센서(62)를 포함한다.
방전부(43)는 1자형 바 형태의 하우징(44), 및 복수의 단위 방전부들(43a)을 포함한다. 하우징(44)은 복수의 단위 방전부들(43a)을 지지하며, 각 단위 방전부(43a)와 제2 컨트롤러(50a)를 연결하는 배선을 구비하고, 각 단위 방전부(43a)와 송풍부(60)를 연결하는 통로들을 구비한다.
복수의 단위 방전부들(43a)은 하우징(44)의 일면에서 서로 소정 간격을 두고 대략 일렬로 배치된다. 각 단위 방전부(43a)는 노즐 형태를 구비한다. 복수의 단위 방전부들(43a)이 배치된 하우징(44)의 일면은 정전척의 흡착부를 형성하는 전극 패드의 개구부와 마주하도록 설치될 수 있다.
본 실시예의 각 단위 방전부(43a)는, 도 6b에 도시한 바와 같이, 절연성 노즐 몸체(44a), 그라운드 전극(46), 방전전극 홀더(47), 및 방전 전극(48)을 구비한다. 절연성 노즐 몸체(44a)는 하우징(44)의 일면에 중공부를 가지고 일단이 노출되도록 배치되며 하우징(44)에 단위 방전부(43a)를 고정시키고 하우징(44)과 그라운 드 전극(46)을 전기적으로 절연시킨다. 그라운드 전극(46)은 노즐 몸체(44a)의 중공부 내표면을 거의 완전히 둘러싸도록 배치된다. 방전전극 홀더(47)는 노즐 몸체(44a)에 고정되며 그라운드 전극(46)과 일정 간격을 두고 노즐 몸체(44a)의 중공부의 중심에 배치된다.
방전 전극(48)은 방전전극 홀더(47)에 끼워맞춰져 고정되며, 그 일단은 배선을 통해 제2 컨트롤러(50a)의 고전압 발생부에 연결된다. 방전 전극(48)의 타단은 바늘 모양을 구비할 수 있고, 정전척의 전극 패드의 개구부와 마주하도록 배치될 수 있다. 방전 전극(48)은 전극 마모가 방지된 내마모성의 특수전극(예컨대, X-material을 이용한 전극)이 사용될 수 있다.
또한, 단위 방전부(43a)는 그라운드 전극(46)과 방전전극 홀더(47) 사이에 공간(45)을 구비한다. 이 공간(45)은 송풍부(60)에 의해 유동되는 유체의 통로이다. 방전 전극(48)에서 발생한 이온은 상기 공간(45)을 통해 외부로 방출되는 유체 흐름을 따라 전극 패드의 개구부로 강제 유입될 수 있다.
송풍부(60)는 하우징(44)의 일측에 결합하며, 하우징(44)에 배치된 각 단위 방전부(43a)로 유체 흐름을 형성한다. 송풍부(60)는 고무로 된 튜브의 압력으로 바람을 뿜어내는 블로우(blower)나 전기 모터가 탑재된 팬(fan)으로 구현될 수 있다.
센서(62)는 하우징(44)의 일측에 결합될 수 있으며, 적어도 하나의 단위 방전부(43a)에서 나오는 양이온과 음이온의 밸런스 상태를 검지하고, 검지된 상태에 대응하는 출력 신호를 제2 컨트롤러(50a)에 전달한다. 센서(62)로는 공기이온 농도계 등이 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 유기전계발광 소자의 제조장치(100)는 진공 챔버(110), 정전척(120), 및 기구부(140)를 포함한다.
진공 챔버(110)는 약 104㎪ 이하의 고진공 환경을 제공할 수 있는 챔버를 포함한다. 또한, 진공 챔버(110)는 챔버 내부를 진공 상태로 조성하기 위한 진공 펌프(112)를 구비한다. 진공 챔버(110) 내에는 정전척(120)의 방전부(124)에 배치된 방전 전극의 주위에 미량 불순물이 석출 또는 퇴적 후 다시 비산하는 것을 방지하기 위하여 질소가스가 주입될 수 있다.
정전척(120)은 흡착부를 형성하는 전극 패드(122) 및 제1 컨트롤러(130a)와, 제전부를 형성하는 방전부(124) 및 제2 컨트롤러(130b)를 구비한다. 제1 컨트롤러(130a)는 전극 패드(122)의 척킹용 전극들에 제1 전압을 인가하고, 제2 컨트롤러(130b)는 방전부(124)의 디척킹용 전극들에 제2 전압을 인가한다. 정전척(120)은 상향식(face-down)으로 기판(101)을 흡착하여 지지한다.
본 실시예의 정전척(120)은 도 1 내지 도 6b를 참조하여 앞서 설명한 정전척들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 컨트롤러(130a)로부터 척킹용 전극들에 전압이 인가되면, 정전척(120)과 기판(101) 사이에 강한 전계가 형성되고 기판(101) 표면에 분극이 발생한다. 이때, 정전척(120)의 제1 면(120a)과 기판(101) 간에 전위차가 발생하고 상호간에 쿨롱력 이 발생되어 기판(101)이 정전척(120)의 제1 면(120a) 상에 흡착된다. 척킹용 전극들에 인가되는 전압은 ±수백 V에서 ±수 ㎸의 전압 범위에서 임의로 선택될 수 있다.
특히, 진공 챔버(110) 내에서 정전척(120)과 기판(101) 사이가 진공 상태이므로, 기판(101)은 정전척(120)의 제1 면(120a) 상에 완전히 밀착된다. 이러한 밀착의 정도 즉 접촉률은 전극 패드(122)의 절연 플레이트가 폴리이미드로 이루어지고, 전극 패드(122) 내의 절연 플레이트와 지지 부재 사이에 버퍼층이 배치되었을 때 더욱 높아질 수 있다.
전술한 정전척(120)을 이용하면, 두께 0.7㎜ 내외, 크기 1,870×2,200㎜이나, 2,200×2,500㎜의 유리 기판을 안정적으로 이송하거나 고정할 수 있다.
한편, 정전척(120)에 완전히 밀착된 기판(101)은 척킹시의 고전압이 차단된 후에도 정전척(120)의 제1 면(120a) 상에 그대로 부착되어 있으려고 한다. 이러한 속성은 기판(101)의 디척킹 동작을 용이하게 제어할 수 없어 공정 진행을 어렵하게 하며, 디척킹 동작시 기판(101)의 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 유기전계발광 소자의 제조장치(100)에서는 정전척(120)에 별도의 제전부를 배치하여 디척킹 동작을 제어한다.
제2 컨트롤러(130b)로부터 방전부(124)에 소정 전압이 인가되면, 방전 전극의 코로나 방전에 의해 양이온과 음이온이 발생된다. 발생된 이온들은 정전척(120)의 개구부들(121)을 통해 제1 면(120a)으로 이동한다. 이때, 방전 전극과 기판(101) 사이에 유효 제전 거리가 요구되는 경우, 방전부(124)와 정전척(120) 사이 에는 소정 길이의 연장 통로가 부가될 수 있다. 연장 통로는 정전척(120)의 개구부들(121)을 방전부들(124)을 향하여 일정 길이만큼 연장하는 배관을 포함할 수 있다.
전술한 정전척(120)에 의하면, 기판(101)의 척킹 동작에 이어지는 디척킹 동작시 기판(101) 표면의 분극과 전위차를 효과적으로 상쇄하여 디척킹 동작을 원활하게 수행할 수 있다.
기구부(140)는 진공 챔버(110) 내에 고정되며, 정전척(120)을 지지하고 원하는 방향으로 이동시킨다. 예컨대, 기구부(140)는 정전척(120)의 전극 패드에 결합되는 복수의 핀부, 복수의 핀부가 고정되는 연동부, 및 연동부를 승강하는 승강부를 구비할 수 있다. 승강부는 나선축을 가진 승강 모터와, 일단이 나선축에 연결되고 타단이 연동부에 연결되는 너트 하우징을 구비할 수 있다. 또한, 기구부(140)는 정전척(120)의 전극 패드(122)를 지지하며 이동시키는 제1 기구부(142)와, 정전척(120)의 방전부(124)를 지지하며 이동시키는 제2 기구부(144)를 구비할 수 있다.
또한, 본 실시예의 유기전계발광 소자의 제조장치(100)는 기판(101) 상에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 유기박막이나 도전막을 소정 패턴으로 형성하는 증착 장치를 포함한다. 이 경우, 제조장치(100)는 유기물이나 금속을 증발 방식으로 기판 상에 증착하기 위한 증발원(150) 및 마스크(160)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 정전척(120)이 구비되는 제조장치(100)에서 증착 공정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 즉, 진공 챔버(110) 내에 설치된 증발원(150)의 상부에 마스크(160)를 배치하고, 마스크(160)의 상부에 박막이 형성될 기판(101)을 정전 척(120)을 이용하여 장착한 후, 별도의 자석 어레이(미도시)를 구동시켜 마스크(160)가 기판(101)에 밀착되도록 한다. 그런 다음, 증발원(150)을 작동시킨다. 증발원(150)에 장착된 유기물은 기화되어 마스크(160)의 슬릿을 통과하여 일정 패턴으로 기판(101)의 일면에 증착된다.
전술한 증착 공정시, 정전척(120)을 이용함으로써, 대형 기판을 높은 평탄도를 가지고 상향식으로 척킹할 수 있으며, 증착 공정 완료후 기판(101)을 안전하게 디척킹할 수 있다. 따라서, 대형 기판의 핸들링 에러를 방지하여 기판(101) 손상을 방지하고, 택 타임(TACT time; 한 장의 기판이 나오고 다음 장의 기판이 나오는 데 소요되는 시간)을 단축할 수 있으며, 완제품의 수율 및 품질을 높일 수 있다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전척의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1의 정전척의 일부분에 대한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 정전척에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전척에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 정전척에 적용가능한 제전부의 개략적인 구성도.
도 6a는 본 발명의 정전척에 적용가능한 제전부를 나타낸 사시도.
도 6b는 도 6a의 제전부의 방전부의 일부분에 대한 확대 평면도.
도 7은 본 발명의 따른 유기전계발광 소자의 제조장치의 개략적인 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 10a, 10b, 120 : 정전척
30a, 30b, 30c, 31a, 31b, 31c, 121 : 개구부
20 : 전극 패드
21, 22 : 절연 플레이트
23a. 23b : 한 쌍의 전극들
26 : 그라운드 전극
28 : 방전 전극
40, 40a : 제전부

Claims (15)

  1. 중심부를 관통하는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 절연 플레이트;
    상기 절연 플레이트에 실장되며, 한 쌍의 전극들을 형성하는 제 1전극층 및 제 2전극층들;
    상기 한 쌍의 전극들에 전압을 인가하는 제1 컨트롤러; 및
    상기 절연 플레이트에 인접하게 배치되며, 상기 절연 플레이트의 일면 상에 위치한 대전물체의 정전하가 제거되도록 상기 적어도 하나의 개구부로 이온을 방출하는 제전부를 포함하며,
    상기 제 1전극층은 상기 개구부에 대응하는 영역이 오픈된 빗 형상으로 형성되고, 상기 제 2전극층은 상기 개구부를 구비하는 시트 형상으로 형성되며,
    상기 제 1전극층의 두께는 0.1~5㎛인 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 개구부는 상기 절연 플레이트의 일 방향으로 연장하는 스트라이프 모양을 구비하는 정전척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 절연 플레이트의 일면 상에 분산 배치되는 정전척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극들은 적층 구조로 배치되는 정전척.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 수지 또는 세라믹으로 이루어지는 정전척.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연 플레이트를 지지하는 판상의 지지 부재를 더 포함하는 정전척.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연 플레이트와 상기 지지 부재 사이에 버퍼층을 더 포함하는 정전척.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제전부는 코로나 방전에 의해 상기 이온을 발생시키는 방전부, 및 상기 방전부에 전압을 인가하는 제2 컨트롤러를 구비하는 정전척.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방전부에서 발생한 상기 이온을 상기 적어도 하나의 개구부로 강제 이송하는 송풍부를 더 포함하는 정전척.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 방전부에서 발생한 양이온과 음이온의 밸런스 상태를 검지하고, 검지된 상태에 대한 출력 신호를 상기 제2 컨트롤러에 전달하는 센서를 더 포함하는 정전척.
  12. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에서 기판을 상향식으로 지지하는 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 정전척; 및
    상기 진공 챔버에 결합되며 상기 정전척을 지지하고 이동시키는 기구부를 포함하는 유기전계발광 소자의 제조장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기구부는 상기 정전척에 구비된 절연 플레이트를 지지하는 제1 기구부 및 상기 정전척에 구비된 제전부를 지지하는 제2 기구부를 포함하는 유기전계발광 소자의 제조장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기판의 일면에 유기물 또는 금속을 증착하기 위한 증발원을 더 포함하는 유기전계발광 소자의 제조장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제조장치는 상기 기판의 적어도 일면에 유기박막 및 도전막 중 적어도 어느 하나를 원하는 패턴으로 형성하는 증착 장치인 유기전계발광 소자의 제조장치.
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