KR100579866B1 - 기판증착장치 - Google Patents

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KR100579866B1
KR100579866B1 KR1020040100152A KR20040100152A KR100579866B1 KR 100579866 B1 KR100579866 B1 KR 100579866B1 KR 1020040100152 A KR1020040100152 A KR 1020040100152A KR 20040100152 A KR20040100152 A KR 20040100152A KR 100579866 B1 KR100579866 B1 KR 100579866B1
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안정수
이경욱
황창훈
한승진
육심만
김도곤
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두산디앤디 주식회사
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Abstract

본 발명은 증착챔버내에서 기판에 유기물(organic matter)을 증착하기 위한 기판증착장치에 관한 것으로서 증착챔버의 하부에 마련되고, 상부 일측에 복수개의 셀이 설치된 리볼빙유닛과 상기 리볼빙유닛과 소정간격으로 배치된 복수개의 셀이 설치된 하부플랜지, 상기 리볼빙 유닛의 상부에 상하운동할 수 있고 증착 셀의 상부의 증착가이드 홀과 나머지 셀만큼의 캡을 구비한 제 1 쉴드(the first shield)와 상기 복수개의 셀의 상부에 증착가이드홀을 구비한 제 2 쉴드(the second shield), 상기 제 1 쉴드 증착가이드홀의 소정간격 상부에 위치한 셔터(shutter)와 상기 제 2 쉴드의 증착가이드홀 각각의 소정간격 상부에 위치한 셔터 및 상기 제 1 쉴드의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판증착장치를 제공한다.
기판증착장치, 리볼빙유닛, 증착셀, 업-다운 실린더, 쉴드

Description

기판증착장치 {SUBSTRATE DEPOSITION DEVICE}
도 1은 종래의 기판증착장치의 증착되는 모습을 도시한 개략도이다.
도 2a~b는 본 발명인 기판증착장치의 일실시예의 사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 확대 종단면도이다.
도 5는 본 발명인 기판증착장치의 리볼빙유닛에 대한 사시도이다.
도 6a~c는 본 발명인 기판증착장치의 검사부(inspection part)의 일 실시예에 따른 센서의 배치형태에 따른 실시예이다.
도 7은 본 발명인 기판증착장치의 다른 일실시예의 사시도이다.
도 8은 도 7의 평면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른 확대 종단면도이다.
도 10a,b는 본 발명인 기판증착장치의 일실시예의 작동모습을 도시한 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 기판증착장치 120 : 하부플랜지(lower flange)
200 : 리볼빙유닛(revolving unit) 220a,b,c : 셀(cell)
230 : 업-다운 실린더(up-down cylinder)
240 : 제 1 쉴드(the first shield)
242 : 증착가이드홀(deposition guide hole)
244a,b : 캡(cap) 254 : 증착셔터(deposition shutter)
260, 280, 360 : 제 1, 2, 3 검사부(the first inspection part)
300a,b : 셀(cell) 320 : 제 2 쉴드(the second shield)
본 발명은 기판제조에 필요한 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 증착챔버내에서 기판에 유기물(organic matter)을 증착하기 위한 기판증착장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로서 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자 보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요없으므로 초 박형으로 만들 수 있는 점, 넓은 시야각, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있다
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 씌워 양극과 음극사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 자발광하는 원리이다. 즉, 먼저 양극에서 정공(전자에 대응하는 양의 전하를 띤 입자)을 주입하고, 음극에서 전자를 주입하면 정공과 전자가 전기적 인력에 의해 재결합하여 중성의 안정된 분자 여기자(勵起子, exciton)를 생성한다. 이렇게 생성된 높은 에너지의 여기자가 낮은 에너지로 떨어지면서 빛이 발생된다. 이때 유기 물질 의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다. 그리고, 다른 디스플레이에 비해 중형 이하에서는 TFT-LCD와 동등하거나 그 이상의 화질을 가질 수 있다는 점과 제조 공정이 단순하여 향후 가격 경쟁에서 유리하다는 점으로 차세대 꿈의 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 많은 장점이 있는 유기 EL 기판의 생산성 향상 및 디스플레이의 대형화로 인해 디스플레이 제작에 사용되는 유리 기판이 점차적으로 대형화되는 추세이다. 그리고, LCD에 비해서 OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 제조설비가 매우낮고, 제조공정이 LCD와는 유사하지만 훨씬 단순하여 고부가가치산업이 될 수 있다.
유기발광소자의 자세한 구조는 기판 상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 얇은 박막이 최상부에 형성된다.
유기EL의 제조공정에는 기판에 유기 박막층을 증착하기 위해서 증착챔버(deposition chamber)내에서 증착재인 유기물질, 즉 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등을 증착하는 공정을 진행하게 된다.
도 1은 종래의 기판증착장치에서 유기물질이 증착되는 모습을 도시한 개략도이다. 이에 도시한 바와 같이, 종래에는 이러한 증착챔버(미도시)내에서 기판(미도시)에 유기물질을 증착을 할 때 증착재가 들어 있는 복수개의 셀이 고정 또는 일정한 회전시스템(미도시)에 의해 회전되면서, 고정된 쉴드(24) 아래에서 증착을 하였다.
상기와 같이 증착셀(22)이 고정된 쉴드(24) 아래에서 증착을 하게 됨으로써, 유기물질이 증착셀로 부터 산란되어 나가기 때문에 상기 쉴드(24)에 부딪히게 됨으로써, 상기 기판(미도시)에 유기박막의 형성에 정확한 제어가 곤란하고, 쉴드에 부딪혀 떨어지는 현상으로 상기 증착챔버가 오염되며, 유기박막 형성시 증착재가 낭비됨과 더불어 증착시간이 길어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 증착시 증착쉴드를 셀의 소정부분 아래로 다운시켜 증착셀이 증착쉴드 위에서 증착케 할 수 있는 기판증착장치를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 기판증착장치는 증착챔버의 하부 에 마련되고, 상부 일측에 복수개의 셀이 설치된 리볼빙유닛과 상기 리볼빙유닛과 소정간격으로 배치된 복수개의 셀이 설치된 하부플랜지, 상기 리볼빙유닛의 상부에 상하운동할 수 있고, 증착셀 상부의 증착가이드홀과 나머지 셀만큼의 캡을 구비한 제 1 쉴드(the first shield)와 상기 복수개의 셀의 상부에 증착가이드홀을 구비한 제 2 쉴드(the second shield), 상기 제 1 쉴드 증착가이드홀의 소정간격 상부에 위치한 셔터(shutter)와 상기 제 2 쉴드의 증착가이드홀 각각의 소정간격 상부에 위치한 셔터; 및 상기 제 1 쉴드의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리볼빙유닛의 캡 중 예열셀의 캡은 소정의 길이를 갖고 소정의 개구가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리볼빙유닛의 상기 증착셀을 관찰하는 제 1 검사부와 상기 예열셀을 관찰하는 제 2 검사부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 검사부는 6개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 검사부는 2개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수개의 셀 각각을 관찰하기 위한 복수개의 제 3 검사부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 검사부는 하나의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리볼빙유닛의 복수개의 셀 사이에 파티션이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 쉴드는 상기 제 1 쉴드가 배치되는 만큼의 내부곡률을 가진 원판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 쉴드의 상면에 상기 복수개의 셀 사이에 파티션이 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 기판증착장치는 증착챔버의 하부에 설치되고, 상부에 복수개의 셀이 설치된 복수개의 리볼빙유닛이 소정간격으로 배치된 하부플랜지, 상기 복수개의 리볼빙유닛의 상부에 상하운동할 수 있고 증착셀의 상부의 증착가이드홀과 나머지 셀만큼의 캡을 구비한 복수개의 쉴드(shield), 상기 증착가이드홀과 소정간격 상부에 위치한 셔터(shutter) 및 상기 복수개의 쉴드의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리볼빙유닛의 캡 중 예열셀의 캡은 소정의 길이를 갖고 소정의 개구가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각각의 리볼빙유닛의 증착셀을 관찰하는 제 1 검사부와 예열셀을 관찰하는 제 2 검사부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 검사부는 6개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 검사부는 2개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수개의 리볼빙유닛 사이에 파티션이 더 설치된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예의 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 2a와 2b는 본 발명인 기판증착장치의 일실시예의 사시도이고, 도 3은 도 2a의 평면도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 확대 종단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명인 기판증착장치(100)는 증착챔버(미도시)의 하부에 마련되고, 상부 일측에 복수개의 셀(220a, 220b, 220c)이 설치된 리볼빙유닛(200)과 상기 리볼빙유닛(200)과 소정간격으로 배치된 복수개의 셀(300a, 300b)이 설치된 하부플랜지(120), 상기 리볼빙유닛(200)의 상부에 상하운동할 수 있고, 증착셀(220a)의 상부의 증착가이드홀(242)과 나머지 셀만큼의 캡(244a, 244b)을 구비한 제 1 쉴드(240, the first shield)와 상기 복수개의 셀의 상부에 증착가이드홀(324a, 324b)을 구비한 제 2 쉴드(320, the second shield), 상기 제 1 쉴드(240)의 증착가이드홀(242)의 소정간격 상부에 위치한 셔터(254, shutter)와 상기 제 2 쉴드(320)의 증착가이드 홀(324a, 324b) 각각의 소정간격 상부에 위치한 셔터(340a, 340b); 및 상기 제 1 쉴드(240)의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더(230)를 포함하여 구성되어 있다.
한편, 상기 리볼빙유닛(200)의 캡(244a, 244b) 중 예열셀의 캡(244b)은 소정의 길이를 갖고 소정의 개구가 형성되어 있다.
그리고, 상기 리볼빙유닛(200)의 상기 증착셀(220a)을 관찰하는 제 1 검사부와 상기 예열셀(220c)을 관찰하는 제 2 검사부(280)를 더 구비하고 있으며, 상기 리볼빙유닛(200)과 소정간격으로 배치된 복수개의 셀(300a, 300b) 각각을 관찰하기 위한 복수개의 제 3 검사부(360a, 360b)를 더 구비한다.
상기와 같은 검사부(inspection part)는 압전소자로 된 센서를 이용하여 증착되는 양을 측정할 수 있다. 여기서, 도 6a~6c는 본 발명인 기판증착장치의 검사부의 일 실시예에 따른 센서(sensor)의 배치형태에 따른 실시예이다. 이때, 상기 제 1 검사부(260)는 6개의 압전소자로 된 센서(262)가 구비되고, 상기 제 2 검사부(280)는 2개의 압전소자로 된 센서(282)가 구비되고, 상기 제 3 검사부(360a)는 하나의 압전소자로 된 센서(362)가 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 2 쉴드(320)는 상기 제 1 쉴드(240)가 배치되는 만큼의 내부곡률을 가진 원판인 것이 바람직하다. 그리고 상기 제 2 쉴드(320)의 상면에 상기 복수개의 셀 사이에 파티션(322)이 설치되어 있어 각 유기증착물질이 증착됨에 있어 간섭을 막아줄 수 있다.
도 5는 본 발명인 기판증착장치의 리볼빙유닛(200)에 대한 사시도이다. 상기 리볼빙유닛(200)은 복수개의 셀(220a, 220b)사이에 파티션(222)이 설치되어 있다. 여기서, 리볼빙유닛(200)은 써모커플(400, thermo-couple)이 구비되어 셀이 증착되기 위해 적절히 가열한다. 그리고, 상기 리볼빙유닛(200)은 하나의 셀이 증착을 끝 나면 회전되도록 구동부를 구비하고 있음이 당연하다.
도 7은 본 발명인 기판증착장치의 다른 일실시예의 사시도이고, 도 8은 도 7의 평면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선에 따른 확대 종단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 기판증착장치는 증착챔버(미도시)의 하부에 설치되고, 상부에 복수개의 셀(220a, 220b)이 설치된 복수개의 리볼빙유닛(200)이 소정간격으로 배치된 하부플랜지(120), 상기 복수개의 리볼빙유닛(200)의 상부에 상하운동할 수 있고, 증착셀(220a)의 상부의 증착가이드홀(242)과 나머지 셀만큼의 캡(244a, 244b)을 구비한 복수개의 쉴드(240, shield), 상기 증착가이드홀(242)과 소정간격 상부에 위치한 셔터(254, shutter) 및 상기 복수개의 쉴드(240)의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더(230)를 포함하여 구성되어 있다.
도 7 내지 도 9는 4개의 리볼빙유닛(200)이 구성되어 있고, 각 리볼빙유닛에는 3개의 셀이 구성되어 있으나, 증착시간이나 증착재료에 따라 그 수는 달리하여 구성될 수 있음은 당업자에게는 자명하다.
여기서, 상기 리볼빙유닛(200)의 쉴드에 형성된 캡(244a, 244b) 중 예열셀(220c)의 캡(244b)은 소정의 길이를 갖고 소정의 개구가 형성되어 있다.
상기 각각의 리볼빙유닛(200)의 증착셀(220a)을 관찰하는 제 1 검사부(260)와 예열셀(220c)을 관찰하는 제 2 검사부(280)를 더 구비하고 있다.
상기 제 1 검사부(260)는 6개의 압전소자로 된 센서가 구비되거나, 상기 제 2 검사부(280)는 2개의 압전소자로 된 센서가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 리볼빙유닛(200)의 복수개의 셀 사이에 파티션(215)이 설치되고, 상기 복수개의 리볼빙유닛(200) 사이에 파티션(270)이 더 설치되어 있다.
상기와 같이 셀과 셀 사이 및 리볼빙유닛 사이에 파티션을 둠으로써, 증착되는 물질들 사이에서 간섭을 피할 수 있다.
이하 상기의 기판증착장치의 작동에 대해서 간략하게 살펴본다. 도 10a 및 10b는 본 발명인 기판증착장치의 일실시예의 특징적인 부분인 제 1 쉴드의 업-다운 작동모습을 도시한 개략도이다.
도 10a는 셀의 증착공정을 도시한 도면이다. 이에 도시한 바와 같이 증착시에는 업-다운 실린더(230a, 230b)에 의해 제 1 쉴드(240)가 다운되어 증착셀(220a)이 상기 제 1 쉴드(240)의 증착셀가이드홀(242)에 길이방향으로 소정부분 나와있다. 이때, 상기 제 1 쉴드(240)는 증착셀(220a)이외의 셀(220b, 220c)만큼 캡(244a, 244b)을 구비하고 있음으로써, 증착셀(220a)이외의 셀(220b, 220c)의 상단이 상기 제 1 쉴드(240) 위로 나오지 않게 된다. 그리고 예열셀(220c)의 캡(244b)은 소정의 길이를 가지고 있고, 소정 개구를 가지고 있음으로써 예열셀(220c)에서도 증착이 이루어져 기판증착을 더욱 용이하게 한다.
도 10b는 상기 증착셀(220a)이 증착이 이루어져 리볼빙유닛(200)이 회전작업공정을 도시하고 있다. 이에 도시한 바와 같이 증착셀(220a)에서 완전히 증착이 되고나면, 상기 업-다운 실린더(230a, 230b)에 의해 상기 제 1 쉴드(240)가 업된 후 리볼빙유닛의 리볼빙판(미도시)을 회전함으로써, 예열셀이 상기 제 1 쉴드(240)의 증착가이드홀(242)아래에 멈추게 되고 상기 기술한 증착공정을 진행하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었고, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다.
본 발명에 따른 상기의 기판증착장치에 따르면 증착셀이 쉴드의 위에서 증착이 이루어지게 됨으로써, 기판에 유기박막의 형성에 정확한 제어가 가능해지며, 증착챔버의 청결성이 확보된다. 그리고 예열셀도 증착에 가담할 수 있는 점에서 더욱 증착이 용이하게 되며 증착시간을 단축할 수 있다.

Claims (17)

  1. 증착챔버의 하부에 마련되고, 상부 일측에 복수개의 셀이 설치된 리볼빙유닛과 상기 리볼빙유닛과 소정간격으로 배치된 복수개의 셀이 설치된 하부플랜지;
    상기 리볼빙 유닛의 상부에 상하운동할 수 있고, 증착 셀의 상부의 증착가이드 홀과 나머지 셀만큼의 캡을 구비한 제 1 쉴드(the first shield)와 상기 복수개의 셀의 상부에 증착가이드홀을 구비한 제 2 쉴드(the second shield);
    상기 제 1 쉴드 증착가이드홀의 소정간격 상부에 위치한 셔터(shutter)와 상기 제 2 쉴드의 증착가이드 홀 각각의 소정간격 상부에 위치한 셔터; 및
    상기 제 1 쉴드의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  2. 상기 제 1 항에 있어서,
    상기 리볼빙유닛의 캡 중 예열셀의 캡은 소정의 길이를 갖고 소정의 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  3. 상기 제 2 항에 있어서,
    상기 리볼빙유닛의 상기 증착셀을 관찰하는 제 1 검사부와 상기 예열셀을 관찰하는 제 2 검사부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  4. 상기 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 검사부는 6개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  5. 상기 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 검사부는 2개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  6. 상기 제 5 항에 있어서,
    상기 복수개의 셀 각각을 관찰하기 위한 복수개의 제 3 검사부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  7. 상기 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 검사부는 하나의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  8. 상기 제 7 항에 있어서,
    상기 리볼빙유닛의 복수개의 셀 사이에 파티션이 더 설치된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  9. 상기 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 쉴드는 상기 제 1 쉴드가 배치되는 만큼의 내부곡률을 가진 원판인 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  10. 상기 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 쉴드의 상면에 상기 복수개의 셀 사이에 파티션이 더 설치된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  11. 증착챔버의 하부에 설치되고, 상부에 복수개의 셀이 설치된 복수개의 리볼빙유닛이 소정간격으로 배치된 하부플랜지;
    상기 복수개의 리볼빙유닛의 상부에 상하운동할 수 있고, 증착셀의 상부의 증착가이드홀과 나머지 셀만큼의 캡을 구비한 복수개의 쉴드(shield);
    상기 증착가이드홀과 소정간격 상부에 위치한 셔터(shutter); 및
    상기 복수개의 쉴드의 상하운동을 가능케 하는 업-다운 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  12. 상기 제 11 항에 있어서,
    상기 리볼빙유닛의 쉴드에 형성된 캡 중 예열셀의 캡은 소정의 길이를 갖고 소정의 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  13. 상기 제 12 항에 있어서,
    상기 각각의 리볼빙유닛의 증착셀을 관찰하는 제 1 검사부와 예열셀을 관찰하는 제 2 검사부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  14. 상기 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 검사부는 6개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  15. 상기 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 검사부는 2개의 압전소자로 된 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  16. 상기 제 15 항에 있어서,
    상기 리볼빙유닛의 복수개의 셀 사이에 파티션이 더 설치된 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
  17. 상기 제 16 항에 있어서,
    상기 복수개의 리볼빙유닛사이에 파티션이 더 설치된 것을 것을 특징으로 하는 기판증착장치.
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