KR101371707B1 - 어닐링장치 - Google Patents

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Abstract

어닐링장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 어닐링장치는, 기판이 인출입 되도록 일측에 개구부가 형성되는 챔버와; 상기 챔버 내에 배치되어, 복수의 상기 기판이 일정한 간격을 가지고 상하로 각각 안착되는 복수의 레이어를 구비하는 프레임과; 상기 챔버 내에 배치되어 상기 기판을 열처리하는 히터와; 상기 챔버가 안착되는 캐비닛; 및 상기 캐비닛에 결합되어 상기 챔버 내의 상기 프레임을 상하이동 시키는 승강부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 어닐링장치는 기판의 균일한 어닐링이 가능하면서도, 하나의 챔버에서 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시킬 수 있다.

Description

어닐링장치 {Apparatus for annealing}
본 발명은 어닐링장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판의 균일한 어닐링이 가능하면서도, 하나의 챔버에서 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시킬 수 있는 어닐링장치에 관한 것이다.
어닐(anneal)이란 금속이나 유리를 열처리 함으로써 물질에 축적되어 있는 일그러짐, 수분, 응력 등을 제거하고 내부 조직을 고르게 하여 전기적 또는 기계적 특성을 개선하는 것을 말한다.
OLED(Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이와 같은 평판 디스플레이는 기판 상에 다층의 박막 및 배선 패턴을 포함한다. 이중 가장 중요한 유기발광층은 일반적으로 파이 전자를 갖고 있기 때문에 물분자와 상호작용을 하게 된다. 따라서 공기중의 수분, 이미 기판 등에 부착된 수분 또는 기판 내부에 존재하는 수분 등은 소자를 구동하지 않게 하고 전극 및 유기박막을 공격하여 비 발광부를 발생시켜 불량률을 높이는 문제가 있다. 따라서, OLED 디스플레이 양산을 위해서는 재료에 수분이 남아있지 않도록 어닐링하는 것이 매우 중요하다.
도 1은 종래 기술에 따른 어닐링장치를 설명하기 위한 도면으로, 종래 기술에 따른 어닐링장치는, 일측에 기판(101)을 투입하기 위한 개구부(109)가 형성된 챔버(103)와, 상기 챔버(103) 내에 고정되며 상기 기판(101)이 안착되는 평면의 레이어를 구비하는 프레임(105)과, 상기 개구부(109)를 개폐하는 도어(111), 그리고 상기 챔버의 내측에 형성되어 상기 기판에 열을 가하는 히터(107)를 포함한다.
챔버 내의 기판의 균일한 어닐링을 위해서는 기판에 고른 열이 가해져야 하나, 종래 기술에 따른 어릴링장치의 챔버 구조상 개구부에는 히터가 배치되기 어려워 개구부가 커질수록 균일한 어닐링이 어렵다는 문제가 있다.
또한, 종래 기술에 따른 어닐링장치는 하나의 챔버 내에서 하나의 기판에 대한 어닐링이 이루어질 수 밖에 없으므로, 공정상 택 타임(tack time)이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 기판의 균일한 어닐링이 가능하면서도, 하나의 챔버에서 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시킬 수 있는 어닐링장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판이 인출입 되도록 일측에 개구부가 형성되는 챔버와; 상기 챔버 내에 배치되어, 복수의 상기 기판이 일정한 간격을 가지고 상하로 각각 안착되는 복수의 레이어를 구비하는 프레임과; 상기 챔버 내에 배치되어 상기 기판을 열처리하는 히터와; 상기 챔버가 안착되는 캐비닛; 및 상기 캐비닛에 결합되어 상기 챔버 내의 상기 프레임을 상하이동 시키는 승강부를 포함하는 어닐링장치가 제공된다.
상기 개구부는, 상기 챔버의 일측에 횡방향으로 길게 형성되는 슬릿(slit)을 포함하고, 상기 프레임의 상하이동에 따라 상기 프레임에 구비된 상기 복수의 레이어 중 어느 하나가 상기 슬릿의 상단과 하단이 형성하는 두 수평면 사이에 위치할 수 있다.
상기 슬릿은, 상기 챔버의 일측에 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 복수 개로 형성될 수 있다.
상기 챔버는, 챔버의 저면을 관통하는 튜브 형상의 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 프레임은, 상기 프레임에서 연장되어 상기 가이드부를 관통하는 프레임지지부를 포함할 수 있다.
상기 프레임지지부의 하단에는 하단방향을 향하여 하향 경사되는 제1 경사면이 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 승강부는, 일단에 상기 제1 경사면에 상응하는 제2 경사면이 형성되는 승강지지부와; 상기 승강지지부의 타단에 횡방향으로 결합되며, 횡방향으로 직선 왕복 이동하는 이동축을 포함할 수 있다.
상기 승강부는, 상기 이동축의 길이방향으로 결합되는 래크와; 상기 래크에 치합되는 피니언; 및 상기 피니언을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 어닐링장치는 기판의 균일한 어닐링이 가능하면서도, 하나의 챔버에서 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 어닐링장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 승강을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 프레임을 설명하기 위한 도면.
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.
이하, 본 발명에 따른 어닐링 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 정면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 승강을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링장치의 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 5에는, 기판(1), 챔버(12), 프레임(14), 캐비닛(16), 승강부(18), 히터(20), 가이드부(22), 프레임지지부(24), 제1경사면(26), 제2경사면(28), 승강지지부(30), 이동축(32), 래크(34), 피니언(36), 개구부(40), 슬릿(41), 도어(42), 힌지(44), 레이어(46), 이송롤러(48)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 어닐링장치는, 기판(1)이 인출입 되도록 일측에 개구부(40)가 형성되는 챔버(12)와; 상기 챔버(12) 내에 배치되어, 복수의 상기 기판(1)이 일정한 간격을 가지고 상하로 각각 안착되는 복수의 레이어(46)를 구비하는 프레임(14)과; 상기 챔버(12)가 안착되는 캐비닛(16); 및 상기 캐비닛(16)에 결합되어 상기 챔버(12) 내의 상기 프레임(14)을 상하이동 시키는 승강부(18)를 포함하여, 기판(1)의 균일한 어닐링이 가능하면서도, 하나의 챔버(12)에서 처리할 수 있는 기판(1)의 수를 증가시킬 수 있다.
챔버(12)는 기판(1)에 안정적으로 열을 가하고 내부의 분위기를 제어하는 역할을 한다. 투입되는 기판(1)의 크기 및 모양에 따라 챔버(12)의 형태가 달라질 수 있다. 예를 들면, 대면적 OLED 디스플레이의 기본소재인 대형 글라스 기판(1)을 횡방향으로 투입하는 경우, 챔버(12)는 육면체 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 기판(1)의 투입 방향에 따라 일방향으로 긴 직육면체 형태를 가진 챔버(12)를 제시한다. 챔버(12)의 소재는 금속재료로 형성될 수 있으며, 내열성을 가지면서 단열이 가능한 다른 재료로도 형성될 수 있다.
챔버(12)의 일측에는 기판(1)이 인출입되는 개구부(40)가 형성될 수 있다. 개구부(40)는 다양한 크기와 형상으로 형성될 수 있으나, 판 상의 기판(1)이 챔버(12) 내로 수평으로 인출입되는 경우, 기판(1)이 챔버(12)에 용이하게 인출입될 수 있도록 개구부(40)는 사각형 형태로 형성될 수 있다.
개구부(40)에는 챔버(12)를 개폐할 수 있는 도어(42)가 결합될 수 있다. 도어(42)는 개구부(40)가 적절히 개폐될 수 있도록 개구부(40)의 넓이와 높이에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 개구부(40)와 도어(42)는 힌지(44)로 연결될 수 있다.
프레임(14)은, 챔버(12) 내에 배치되어, 복수의 기판이 일정한 간격을 가지고 상하로 각각 안착되는 복수의 레이어(46)를 구비한다. 레이어(46)는 상하 방향으로 일정 간격을 가지고 복수 개로 배치되며, 개구부(40)를 통해 인입되는 복수의 기판(1)이 각 레이어(46)에 상하로 각각 안착된다.
레이어(46)는 기판(1)의 하면을 균일하게 지지할 수 있도록 기판(1)의 형상에 상응한 형상을 갖을 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(1)이 사각형 형상을 갖는 경우, 그에 상응하여 레이어(46)도 사각형의 형상을 갖을 수 있다.
복수의 레이어(46)는 기판(1)이 출입할 수 있도록 일정한 간격으로 이격되어 상하로 배치된다.
한편, 기판(1)이 개구부(40)를 통해 슬라이딩 되면서 레이어(46)에 투입될 수 있도록 레이어(46)의 상면에는 복수의 이송롤러(48)가 구비될 수 있다.
히터(20)는, 챔버(12) 내에 배치되어 기판을 열처리한다. 히터(20)는 챔버(12)내에서 다양하게 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 챔버(12)의 내측면을 따라 형성되는 히터(20)를 제시한다. 히터(20)는 저항가열, 유도가열, 레이저가열 등 다양한 가열수단 중 하나가 선택될 수 있다. 기판(1)을 어닐링하기 위한 히터(20)의 온도는 챔버(12) 내부 또는 외부에 존재하는 제어부에 의하여 적절한 온도범위 내로 제어될 수 있다.
캐비닛(16)에는 챔버(12)가 안착된다. 캐비닛(16)에는 챔버(12) 내의 프레임을 승강시키는 승강부(18)가 결합된다. 캐비닛(16)은 챔버(12)의 무게를 충분히 견딜 수 있도록 금속 또는 기타 경성의 재료로 형성될 수 있다.
캐비닛(16)은, 복수의 챔버가 각각 안착될 수 있도록 복수 개가 서로 연결되어 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 캐비닛(16)이 상하로 배치된 형태를 제시하고 있다.
승강부(18)는, 캐비닛(16)에 결합되어 챔버(12) 내의 프레임(14)을 상하이동 시킨다. 챔버(12) 내에서 기판(1)의 균일한 어닐링을 위해서는 기판(1)의 상하좌우로부터 열이 고르게 가해져야 하나, 개구부(40)에는 히터(20)를 배치할 수 없어 기판(1)에 대한 균일한 어닐링이 어려운 문제점이 있다.
이에 따라 본 실시예에서는 개구부(40)의 크기를 최소화하면서 최소화된 개구부(40)를 통해 챔버(12) 내에 다수의 기판(1)을 투입할 수 있도록 프레임(14)에 구비된 복수의 레이어(46) 중 어느 하나가 개구부(40)의 상단과 하단이 형성하는 두 수평면 사이에 위치하도록 하여, 개구부(40)를 통하여 상기 두 수평면 사이에 위치한 레이어(46)에 기판(1)을 투입할 수 있도록 구성하였다.
한편, 개구부(40)는 챔버(12)의 일측에 횡방향으로 길게 형성되는 슬릿 형태로 구성될 수 있다. 슬릿(41)의 길이는 기판(1)이 챔버(12)에 원활하게 출입할 수 있도록, 기판(1)의 폭보다 넓게 형성되며, 슬릿(41)의 높이는 기판(1)의 두께보다 높게 형성될 수 있다.
개구부(40)의 높이를 최소화하여 슬릿 형태로 구성함에 따라 히터를 챔버(12)의 내벽에 보다 균일하게 배치하여 챔버(12) 내에서 기판(1)의 균일한 어닐링이 진행될 수 있도록 한다.
개구부(40)의 높이를 축소하여 슬릿 형태로 구성하면, 슬릿의 상단과 하단이 형성하는 두 수평면 사이에 위치하지 않은 레이어(46)에 대해서는 기판(1) 투입이 어렵다. 따라서, 승강부(18)를 통하여 슬릿의 상단과 하단이 형성하는 두 수평면 사이에 위치하지 않은 레이어를 승강 또는 하강시켜 슬릿(41)의 상단과 하단이 형성하는 두 수평면 사이에 위치시킨 후 기판(1)을 슬릿(41)을 통하여 투입하게 된다. 이에 따라, 작은 슬릿(41)으로도 챔버(12) 내에 복수의 기판(1)을 인출입시킬 수 있으므로 하나의 챔버(12)에서 처리할 수 있는 기판(1)의 수를 증가시켜 공정상 택 타임을 줄일 수 있다.
한편, 슬릿(41)은 챔버(12)의 일측에 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 복수 개로 형성될 수 있다. 챔버(12)의 용량이 커서 보다 많은 기판(1)을 하나의 챔버 내(12)에서 처리하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(12)의 일측에 상하 방향으로 일정 간격으로 복수의 슬릿(41)을 형성할 수 있다.
상기 챔버(12)는, 챔버(12)의 저면을 관통하는 튜브 형상의 가이드부(22)가 형성될 수 있고, 상기 프레임(14)은, 프레임(14)에서 연장되어 상기 가이드부(22)를 관통하는 프레임지지부(24)를 가질 수 있다.
승강부(18)의 작동에 따라 챔버(12) 내의 프레임(14)을 상하 방향으로 가이드하기 위해, 챔버(12)에는 챔버(12)의 저면을 관통하는 튜브 형상의 가이드부(22)가 구비될 수 있고, 이러한 튜브 형상의 가이드부(22)를 관통하는 프레임지지부(24)를 프레임(14)에 결합하여 프레임지지부(24)를 승강시킴에 따라 프레임지지부(24)가 가이드부(22)에 의해 상하로 가이드되면서 프레임(14)을 상하로 이동시킨다.
관통된 프레임지지부(24)의 하단을 승강부(18)와 연결시키고, 승강부(18)에 의하여 프레임지지부(24)를 상하이동 시킴으로써, 프레임지지부(24)와 결합되는 프레임(14)의 레이어(46)의 높이를 적절히 제어할 수 있게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하여 챔버 내의 프레임(14)을 상하이동시키기 위한 승강부(18)에 대해 설명하기로 한다.
프레임지지부(24)를 승강시키 위해 프레임지지부(24)의 하단에는 하단방향을 향하여 하향 경사되는 제1경사면(26)이 형성될 수 있으며, 이 경우, 승강부(18)는 일단에 상기 제1경사면(26)에 상응하는 제2경사면(28)이 형성되는 승강지지부(30)와; 상기 승강지지부(30)의 타단에 횡방향으로 결합되며, 횡방향으로 직선 왕복 이동하는 이동축(32)을 포함할 수 있다.
이동축(32)을 횡방향으로 직선 이동시킴에 따라 승강지지부(30)의 제2 경사면(28)에 상응하는 제1 경사면(26)을 가진 프레임지지부(24)가 승강지지부(30)의 제2 경사면(28)을 따라 직선이동되면서 프레임지지부(24)가 가이드부(22)에 의해 가이드되어 상하 방향으로 이동하게 된다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 승강지지부(30)가 결합된 이동축(32)이 좌측으로 직선이동하면 승강지지부(30)의 제2 경사면(28)을 따라 미끄러져 올라가면서 제1 경사면(26)을 가진 프레임지지부(24)가 상향으로 이동되는 것이다. 프레임지지부(24)의 하강은 이동축(32)이 우측으로 이동됨으로써 이루어진다.
이동축(32)의 직선이동은 이동축(32)의 길이방향으로 결합되는 래크(34)와; 래크(34)에 치합되는 피니언(36) 및 피니언(36)을 회전시키는 구동부에 의해 구현될 수 있다. 모터의 구동으로 피니언(36)이 회전하고 피니언(36)에 치합된 래크(34)가 직선이동을 하게 되고 래크(34)에 결합되어 있는 이동축(32)의 직선이동이 이루어진다.
본 실시예에서는 래크(34), 피니언(36) 및 모터에 의해 이동축(32)을 직선 이동시키는 형태를 제시하고 있으나, 이동축(32)에 액츄에이터 등의 다른 직선이동 장치를 결합하여 이동축(32)을 직선이동 시키는 것도 가능하다.
한편, 프레임지지부(24)를 상하로 이동시키기 위해 프레임지지부(24)의 하단에 액츄에이터 등의 다른 직선이동 장치를 직접 결합하여 프레임지지부(24)를 승강시키는 것도 가능하다.
이하에서는 도 4를 참고하여 본 실시예에 따른 어닐링장치의 작동방법을 설명하기로 한다. 프레임지지부(24)의 제1경사면(26)과 승강지지부(30)의 제2경사면(28)이 합치된 상태에서는 프레임(14)의 상부 레이어(46)가 챔버(12)의 개구부(40)의 상단과 하단이 각각 형성하는 두 수평면 사이에 위치하게 되므로 기판(1)이 프레임(14)의 상부 레이어(46)에 투입할 수 있게 되나, 하부 레이어(46)는 개구부(40)의 하단이 형성하는 수평면 아래에 위치하게 되므로 개구부(40)를 통하여 기판(1)을 투입할 수 없게 된다. 따라서, 하부 레이어(46)가 개구부(40)의 상단과 하단이 각각 형성하는 두 수평면 사이에 위치되도록 하기 위해서 프레임(14)을 상승시킬 필요가 있다.
이를 위해, 챔버(12) 외부에 위치한 피니언(36)의 회전시켜 승강지지부(30)가 결합되는 이동축(32)을 좌측으로 이동시키면 승강지지부(30)의 제2 경사면(28)을 따라 프레임지지부(24)가 미끄러져 올라가면서 프레임(14)의 하부 레이어(46)가 개구부(40)의 상단과 하단이 각각 형성하는 두 수평면 사이에 위치하게 되고 개구부(40)를 통해 기판(1)을 하부 레이어(46)에 투입할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 특정의 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 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
1 : 기판 12 : 챔버
14 : 프레임 16 : 캐비닛
18 : 승강부 20 : 히터
22 : 가이드부 24 : 프레임지지부
26 : 제1경사면 28 : 제2경사면
30 : 승강지지부 32 : 이동축
34 : 래크 36 : 피니언
40 : 개구부 42 : 도어
44 : 힌지 46 : 레이어
48 : 이송롤러

Claims (6)

  1. 기판이 인출입 되도록 일측에 개구부가 형성되고, 저면을 관통하는 튜브 형상의 가이드부가 형성되는 챔버와;
    상기 챔버 내에 배치되어, 복수의 상기 기판이 일정한 간격을 가지고 상하로 각각 안착되는 복수의 레이어를 구비하는 프레임과;
    상기 챔버 내에 배치되어 상기 기판을 열처리하는 히터와;
    상기 챔버가 안착되는 캐비닛; 및
    상기 캐비닛에 결합되어 상기 챔버 내의 상기 프레임을 상하이동 시키는 승강부를 포함하며,
    상기 프레임은,
    상기 프레임에서 연장되어 상기 가이드부를 관통하며, 하단에는 하단방향을 향하여 하향 경사되는 제1 경사면이 형성되는 프레임지지부를 포함하고,
    상기 승강부는,
    일단에 상기 제1 경사면에 상응하는 제2 경사면이 형성되는 승강지지부와;
    상기 승강지지부의 타단에 횡방향으로 결합되며, 횡방향으로 직선 왕복 이동하는 이동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 어닐링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는,
    상기 챔버의 일측에 횡방향으로 길게 형성되는 슬릿(slit)을 포함하고,
    상기 프레임의 상하이동에 따라, 상기 프레임에 구비된 상기 복수의 레이어 중 어느 하나가 상기 슬릿의 상단과 하단이 형성하는 두 수평면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 어닐링장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬릿은,
    상기 챔버의 일측에 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 어닐링장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 승강부는,
    상기 이동축의 길이방향으로 결합되는 래크와;
    상기 래크에 치합되는 피니언; 및
    상기 피니언을 회전시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어닐링장치.
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