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KR100656182B1 - 유기박막 소자의 양산 제작용 선형의 증착 공정 장치와 기판 이송 장치 - Google Patents

유기박막 소자의 양산 제작용 선형의 증착 공정 장치와 기판 이송 장치 Download PDF

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KR100656182B1
KR100656182B1 KR1020040064144A KR20040064144A KR100656182B1 KR 100656182 B1 KR100656182 B1 KR 100656182B1 KR 1020040064144 A KR1020040064144 A KR 1020040064144A KR 20040064144 A KR20040064144 A KR 20040064144A KR 100656182 B1 KR100656182 B1 KR 100656182B1
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South Korea
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substrate transfer
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organic
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원유태
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김광호
노석원
이경욱
이찬용
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두산디앤디 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기EL 소자의 양산 시 선형의 구조를 가지는 증착 공정 장치와 기판과 금속 마스크의 선형 이송이 가능하게 하기 위한 장치 구조에 관한 것으로서, 특히, 다수의 기판들을 동시에 선형으로 이송이 가능하게 하며, 유기소자의 여러 공정을 동시에 수행하며, 장치의 운영과 유지보수를 위한 공간 확보가 용이하게 할 수 있다. 상기 선형의 유기소자 양산용 공정 장치는 유기 소자 공정 챔버(10), 기판 이송 챔버(40), 소형 진공 로봇(60), 기판 이송기(50), 금속 마스크 이송기(70), 게이트 밸브(30), 상부 선형 레일(90), 하부 선형 레일(80)을 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 특히, 대면적의 유기소자 양산 시, 양산성을 획기적으로 높일 수 있는 방법을 제공할 수 있도록 하는 발명이다.
유기소자, 기판 이송 챔버, 기판 이송기, 선형 레일

Description

유기박막 소자의 양산 제작용 선형의 증착 공정 장치와 기판 이송 장치{INLINE CROSS SUBSTRATE TRANSFER APPARATUS OF ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEPOSITION APPARATUS}
도 1은 종래의 유기박막 소자 증착 공정용 챔버의 일례를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 유기 박막 소자의 선형의 양산용 증착 장치를 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명의 유기 박막 소자 기판의 선형 이송 장치를 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명의 유기 박막 소자 기판의 선형 이송기의 장치를 나타내는 개략도,
도 5는 본 발명의 유기 박막 소자 제작용 금속 마스크의 선형 이송기의 장치를 나타내는 개략도,
도 6은 본 발명의 선형의 기판 이송 챔버의 내부를 나타내는 단면 개략도,
도 7은 본 발명의 기판 이송기를 나타내는 실시도,
도 8은 본 발명의 금속 마스크 이송기를 나타내는 실시도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 유기 박막 소자 공정 챔버 11: 대형 진공 로봇 이송 챔버
12: 첫번째 공정 챔버 13: 두번째 공정 챔버
14: 세번째 공정 챔버
20: 대형 진공 로봇
30: 게이트 밸브(gate valve) 35: 기판
40: 기판 이송 챔버 41: 진공 로봇 용기
50: 기판 이송기 51: 기판 안착 홈
52: 기판 고정장치 53: 연결부
55: 첫번째 기판 이송기 56: 두번째 기판 이송기
60: 소형 진공 로봇 61: 엔드이펙터 높낮이 조절기
62: 엔드이펙터(end effecter)
70: 금속 마스크 이송기 71: 금속 마스크
72: 금속 마스크 안착 홈
80: 하부 선형 레일
90: 상부 선형 레일
현재 유기EL 소자의 양산에 사용되는 대표적인 방법은, 기판의 UV 세정공정, 가열공정, 냉각공정, 유기물 증착 공정, 플라즈마 식각 공정, 금속 박막 공정, 기판의 이송, 기판의 스태킹(stacking) 공정, 기판의 인입공정 및 반출공정 외, 금속 마스크를 사용하는 증착 공정시, 금속 마스크를 인입, 이송 및 반출하는 공정을 위하여 다수의 진공 챔버나 용기들을 서로 연결하여 사용되고 있다. 그 외에도 고분자용 유기물질 사용 시, 대기중에서 잉크젯 프린팅 방법을 사용하는 등 여러 가지 방법이 사용되고 있지만, 저분자용 유기박막 소자의 양산용 증착공정 장치에서는 고진공도를 유지할 수 있는 진공 챔버들을 사용하는 진공 증착 공정 방법이 가장 널리 사용되고 있다.
상기 종래의 기술은, 다수개의 유기 소자 공정용 진공 챔버들이 다각형의 기판 이송 챔버를 중심으로, 연결된 다각형 구조의 클러스터형 유기 소자 양산 증착 장비로서, 대형의 기판 이송 챔버 내에는 대형 진공 로봇이 위치하여 로봇의 팔을 뻗어 기판을 각 공정 챔버로 이송하고, 특정의 공정 챔버에서 기판의 증착 공정 시, 로봇은 다른 기판을 다른 특정 공정 챔버로 이송하여 유기소자의 양산 공정을 수행하도록 하고 있다. 하지만, 다수의 공정 챔버들이 너무 밀집하여 있어서, 각 공정 챔버의 운영을 위한 공간 확보가 어렵고, 아울러 유지보수가 어려워 지는 단점을 가진다. 또한, 특정 공정의 특성상, 특정 공정 챔버의 크기가 더욱 커지거나, 더욱 많은 공정 챔버의 증가로 인하여, 더욱 다각형의 양산 장비 구성 시, 진공 로봇의 팔 길이가 더욱 길어져서 팔의 끝이 더욱 처지므로, 기판의 이송 시, 이송 정확도가 떨어지는 문제가 있으며, 팔이 긴 진공 로봇의 운반 가능 중량이 한계가 있어 금속 마스크를 사용하는 공정 시, 무거운 금속 마스크의 이송이 어려워지는 등의 문제점이 있어 유기 소자의 양산 효율을 저하시킨다. 특히, 대면적의 유기소자의 증착 공정 시, 이러한 문제는 더욱 심각해진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 유기 소자의 양산 시 선형의 구조를 가지는 증착 공정 장치에 관한 것으로서, 기판의 선형이송이 가능하게 하기 위한 장치로서, 유기 소자 공정 챔버(10), 기판 이송 챔버(40), 소형 진공 로봇(60), 기판 이송기(50), 금속 마스크 이송기(70), 게이트 밸브(30), 상부 선형 레일(90), 하부 선형 레일(80)을 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 다수의 기판들을 동시에 선형으로 이송이 가능하게 하며, 유기소자의 증착 공정, 세정 공정, 등의 여러 공정을 동시에 수행하며, 장치의 운영과 유지보수를 위한 공간 확보가 용이하게 하며, 특히, 대면적의 유기소자 양산 시, 양산성을 획기적으로 높일 수 있는 효과를 가지는 방법을 제공한다.
상기 서술한 것을 토대로, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 양산용 유기EL 소자 제작의 선형 양산용 증착 장치와 기판의 선형 이송 장치에 따르면, 유기소자 공정 챔버(10), 기판 이송 챔버(40), 각 기판 이송 챔버에 구성되어 있는 진공 로봇 용 기(41), 기판 이송기(50), 소형 진공 로봇(60), 상부 선형 레일(90), 하부 선형 레일(80), 금속 마스크 이송기(70), 유기 소자 공정 챔버와 기판 이송 챔버 사이를 연결하는 게이트 밸브(30)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 유기소자 양산용 증착 공정 챔버 구성의 일례를 나타내는 개략도로서, 다수개의 유기 소자 공정 챔버(10)들이 대형 진공 로봇 이송 챔버(11)를 중심으로, 각 공정 챔버 사이에 게이트 밸브(30)로서 연결된 다각형 구조의 이른바 클러스터형 유기소자 양산 증착 장비를 나타낸다. 클러스터 형 양산 장비를 사용하면, 대형 진공 로봇(20)을 사용하여 기판(35)을 각 공정 챔버로의 이송이 가능하며, 한 공정 챔버에서 기판의 증착 공정 시, 로봇은 다른 기판을 다른 공정 챔버로 이송하여 다른 공정을 할 수 있어, 다수의 기판의 여러 공정을 동시에 수행할 수 있다.
하지만, 다수의 공정 챔버들이 너무 밀집하여 있어서, 각 공정 챔버의 운영을 위한 공간 확보가 어렵고, 아울러 유지보수가 어렵다. 또한, 공정 챔버의 크기가 더 커지거나, 더욱 다각형의 양산 장비 구성 시, 진공 로봇 팔의 길이가 더욱 길어져야 하는 문제가 있다. 또한, 대형 진공 로봇의 가반 중량이 한계가 있어 금속 마스크를 사용하는 공정 시, 무거운 금속 마스크의 이송이 어려워지는 문제점이 있어 유기 소자의 양산 효율을 저하시킨다. 특히, 대면적의 유기소자의 증착 공정 시, 이 러한 문제는 더욱 심각해진다.
도 2는 본 발명의, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 유기 소자의 양산 시 여러 증착 공정이 연속적으로 가능하도록, 기판의 선형 이송이 가능하고, 장치 주위의 공간 확보가 용이 하여 장치의 유지보수가 용이하도록 하는, 유기 소자의 선형의 양산용 증착 공정 장치의 구조를 나타내는 개략도로서, 하부면에 불룩한 진공 로봇 용기(41)를 가지는 직육면체 형태의 다수개의 기판 이송 챔버(40)들이 일렬로 연결된 선형의 구조를 가진다. 각 기판 이송 챔버(40)들은 진공 로봇 용기부와 게이트 밸브(30)를 사이에 두고 유기소자 공정 챔버(10)와 연결된다. 게이트 밸브는 유기 소자의 증착 공정 시, 유기 물질 등으로 인한 기판 이송 챔버의 오염을 방지하거나, 유지보수를 목적으로, 공정 챔버의 진공을 깰 경우, 기판 이송 챔버의 고진공도를 계속 유지하기 위한 것이다.
다수의 기판들은 일렬로 연결된 기판 이송 챔버 내에서 선형으로 이송이 가능하게 되며, 소형의 로봇을 사용하여 유기 소자 공정 챔버로의 이송이 가능하여, 유기소자의 양산 시 증착 공정, 세정 공정, 등의 여러 공정을 수행하게 되는 것이다. 즉, 클러스터 형 양산장비의 구조와는 달리, 이른바 인라인크로스(in-line cross) 형 불리는 선형의 구조이므로 운영과 유지보수를 위한 공간 확보가 용이하며, 특히, 대면적(730mm*920mm)의 유기소자 양산 시, 양산성을 획기적으로 높일 수 있는 방법인 것이다.
도 3은 상기에 나타낸 유기소자 양산용 선형의 증착 공정 장치의 내부를 나타내는 일례로서, 진공로봇 용기(41) 내에는 소형의 진공 로봇(60)이 위치하여, 공정 챔버로 인입 된 기판(35)을 받아 기판 이송 챔버(40) 내에 설치된 기판 이송기(50)에 전달해준다. 직육면체 구조의 기판 이송 챔버(40) 내에 있는 기판 이송기(50)는 양끝에 두개의 ㄷ자 모양의 기판 고정 장치가 연결부로 서로 연결되어 한 몸체를 이루고, 상부 선형 레일(90)에 고정되어 레일을 따라 선형 이동하게 되므로, 두개의 기판을 동시에 선형 이송을 가능하도록 하는 것이다. 즉, 여러 개의 기판 이송기(50)가 설치되어 양산 공정 시 다수의 기판을 동시에 이송하도록 하는 것이다. 예를 들면, 상기의 기판 이송기(50)는 기판을 한 개의 공정 챔버에서 인접 연결된 공정 챔버로 이송하기 위하여 두개의 인접된 공정 챔버 사이만을 왕복 운동 하게 되고, 여러 기판들이 각 공정 챔버에서 공정이 완료되면, 동시에 기판들을 소형 진공 로봇(60)을 사용하여 옮겨 받고, 인접 공정 챔버로 이송한다.
소형의 진공 로봇(60)은 기판 또는 금속마스크를 기판 이송 챔버(40)와, 이 기판 이송 챔버(40)에 연결된 공정 챔버(10) 사이에서 이송하기 때문에, 상대적으로 짧은 거리의 이송만을 수행하므로 로봇의 팔의 길이가 짧아, 가반 중량을 크게 개선 할 수도 있다. 전체 기판 이송 챔버의 연결 개수와 공정 챔버들의 개수는 양산 시 필요로 하는 공정 수 만큼 증가하도록 할 수도 있다. 일반적으로, 유기소자의 양산 시, 공정 사이의 오염도를 최소화하기 위해, 각 챔버들은 각기 다른 공정을 수행하도록 하고 있다. 이와 달리, 유기소자의 연구용 공정 장비는 한 공정 챔버 내에서, 여러 공정을 동시에 수행하기도 한다.
도 4는, 상기의 설명을 더욱 보완하는 목적으로서, 특정의 기판 이송기가 특정의 기판을 인접 공정 챔버로 이송하기 위하여 선형 이동된 상태를 나타내는 일례로서, 첫번째 공정 챔버(12)에서 공정이 완료된 기판을 받아 두번째 공정 챔버(13)의 입구까지 이동된 상태로서, 첫번째 기판 이송기(55)의 상부에 놓인 기판을 소형 진공 로봇(60)이 두번째 공정 챔버(13)로 이송하게 되고, 첫번째 기판 이송기(55)는 원래 자리로 되돌아가, 다음 기판의 이송을 준비한다. 이후, 첫번째 공정 챔버(12)와 두번째 공정 챔버(13)에서 동시에 공정을 마치고, 나온 기판은 각각 첫번째 기판 이송기(55)의 양끝에 설치된 기판 고정 장치에 얹혀져, 각각, 두번째 공정 챔버(13)와 세번째 공정 챔버(14)로 옮겨지게 되는 것이다. 즉, 첫번째 기판 이송기(55)는 첫번째 공정 챔버(12)와 세번째 공정 챔버(14) 사이 만을 왕복 이동 하게 되고, 인접된 두번째 기판 이송기(56)는, 같은 방법으로, 세번째 공정 챔버와 다섯번째 공정 챔버 사이 만을 왕복 이동 하게 되는 것이다.
도 5는 기판 이송 챔버(40)들이 선형으로 연결된 선형의 이송 챔버 내부에 설치되고, 상기 기판 이송기 하부에 위치한, ㄷ자 모양의 금속 마스크 이송기(70)를 나타낸 것으로서, 금속 마스크(71)는 금속 마스크 이송기를 타게 되고, 금속 마스크 이송기는 하부 선형 레일(80)을 따라 전체 기판 이송 챔버 내에서 선형 이동을 하게 되며, 특정의 금속마스크를 특정의 공정 챔버로 이송하는 기능을 가지게 되는 것이다. 또한, 상기의 소형 진공 로봇은 상하로 높낮이의 조절이 가능하여, 높이가 낮아진 상태에서, 금속 마스크 이송기로부터 금속 마스크를 뜨게 되어, 기판 이송 챔버(40)로부터 공정 챔버(10) 방향으로 이송이 가능하게 되는 것이다.
금속 마스크 이송기(70)를 사용하여, 유기 소자의 양산 공정 시 파손된 기판을 장치로부터 분리하도록 기판의 이송이 가능하기도 하여, 장치의 유지보수가 용이하도록 하고, 특정의 기판을 이전의 공정 챔버로 역 이송하여 반복공정이 가능 하도록 하기도 한다.
도 6은, 상기의 설명을 더욱 보완하는 목적으로서, 기판 이송 챔버 내부(40)의 기판 이송기(50)와 금속 마스크 이송기(70), 소형의 진공로봇(60)의 실시예를 나타내는 단면도로서, 로봇이 기판을 기판 이송기로부터 분리할 때, 로봇의 팔과 금속 마스크 이송기가 서로 부딪히지 않도록 하기 위하여, 로봇의 팔 상부 끝단에는 로봇의 팔로부터 앤드이팩터(end effecter)(62)의 높이를 조절하기 위한 앤드이팩터 높낮이 조절기(61)가 설치되어있다. 또한, 소형 진공 로봇(60)은 전체몸의 상하 움직임이 가능하도록 하여, 용기 바닥으로부터 로봇의 몸 높이를 조절 가능하도록 하여, 로봇의 팔 끝단에 연결되어 위치한 앤드이팩터의 높낮이가 조절되어, 금속 마스크나 기판을 각각 기판 이송 챔버 내의 하부에 위치한 금속 마스크 이송기와 상부에 위치한 기판 이송기로부터 분리하도록 하는 것이다.
도7은 상기의 기판 이송기의 일례를 나타낸 실시도로서, 기판 이송기는 양끝에 두개의 ㄷ자 모양의 기판 고정 장치(52)가 연결부(53)로 연결되고, 기판 고정 장치 양안쪽 상부에는 기판 이송 시, 흔들림등 으로 부터 기판을 안전하게 이송이 가능하도록 하기 위한 기판 안착 홈(51)을 가진다.
도 8은 상기의 금속 마스크 이송기(70)의 일례를 나타내는 실시도로서, ㄷ자 모양의 구조를 가지며, 양 안쪽 상부에는 금속 마스크(71) 이송 시, 흔들림등 으로 부터 금속 마스크를 안전하게 이송이 가능하도록 하기 위한 금속 마스크 안착 홈(72)을 가진다.
상기 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시 예에 한정되지 않는다.
이상과 같은 본 발명은 유기소자의 양산용 선형구조의 증착 공정 장치로서, 다수의 기판들을 동시에 선형으로 이송이 가능하게 하며, 유기 소자 공정 챔버로의 이송이 가능하게 하여, 유기소자의 증착 공정, 세정 공정, 등의 여러 공정을 동시에 수행하며, 장치의 운영과 유지보수를 위한 공간 확보가 용이하게 하며, 특히, 대면적(730*920mm) 및 초대면적(2000*2000mm)의 유기소자 양산 시, 양산성을 획기적으로 높일 수 있는 효과를 가지는 방법인 것이다.

Claims (10)

  1. 다수개의 기판 이송 챔버(40)들이 선형으로 연결되어, 각각은 측면에 진공 로봇 용기(41)를 가지며, 진공 로봇 용기와 유기 소자 공정 챔버(10)들은 게이트 밸브(30)를 사이에 두고 연결되는 유기소자 박막 제작의 선형의 양산용 증착 장치
  2. 제 1항에 있어서, 진공 로봇 용기(41) 내에는 상기 기판 이송 챔버(40) 또는 유기 소자 공정 챔버(10)에 대면적 기판과 대면적 금속마스크를 이송하는 소형 진공 로봇(60)이 구비되는 것을 특징으로 하는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 기판 이송 챔버(40) 내에는 양끝에 두개의 ㄷ자 모양의 기판 고정 장치(52)가 연결부(53)로 연결되고, 기판 고정 장치 양안쪽 상부에는 기판 안착 홈(51)을 가지는 기판 이송기(50)를 가지는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치
  4. 제 1항에 있어서, 기판 이송 챔버(40) 내에는 양안쪽 상부에 금속 마스크 안착 홈(72)을 가지고,ㄷ자 모양의 금속 마스크 이송기(70)를 가지는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치
  5. 제 2항에 있어서, 소형의 진공 로봇(60)은 두개의 팔이 하나의 관절로 연결되어 바깥쪽 팔의 끝 상부에 엔드이펙터 높낮이 조절기(61)를 가지는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치
  6. 제 1항에 있어서, 기판 이송 챔버(40) 내에는 상부에 기판 이송기(50)가 상부 선형 레일(90)에 고정되어 일정거리를 왕복 이송하고, 하부에 금속 마스크 이송기(70)가 하부 선형 레일(80)에 고정되어 자유롭게 선형 이송하는 장치를 가지는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서, 기판 이송 챔버(40) 내에 있는 상부의 기판 이송기(50)와, 하부의 금속 마스크 이송기(70)가 각각, 대면적의 기판과 대면적의 금속 마스크를 선형 이송이 가능하여 대면적 유기소자 박막 제작에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치
  9. 삭제
  10. 제 6항에 있어서, 기판 이송 챔버(40) 내의 금속 마스크 이송기(70)를 사용하여, 양산 공정 시, 파손 된 기판의 이송이나, 기판을 이전의 공정 챔버로 역 이송하여 공정이 가능 하도록 하는 것을 특징으로 하는 유기소자 박막 제작의 선형 양산용 증착 장치
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