KR101576549B1 - 인라인 방식의 열증착 장치 - Google Patents

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Abstract

인라인 방식의 열증착 장치이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치는, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버; 제1 챔버에 이웃하게 배치되며, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버; 제1 및 제2 챔버에 마련되며, 기판에 대한 증착 공정이 연속적으로 진행되도록 기판을 연속적으로 이송시키는 기판 이송유닛; 및 제1 및 제2 챔버 사이에 배치되며, 제1 챔버 또는 제2 챔버의 공정 진행 시 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 선택적으로 실링하는 실링모듈을 포함한다.

Description

인라인 방식의 열증착 장치{Thermal evaporation apparatus for in line type}
본 발명은, 인라인 방식의 열증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버와, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버의 압력을 서로 다르게 관리하면서도 마스크(mask) 없이 기판을 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 유기적으로 진행할 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 인라인 방식의 열증착 장치에 관한 것이다.
유기EL(OLED) 디스플레이를 포함하는 반도체 공정이라는 것은 반도체를 이용한 소자를 만들기 위한 공정이다.
반도체 공정은 크게 나누면 산화 공정, 디퓨전(Diffusion) 공정, 이온주입 공정, 화학기상증착 공정, 사진식각 공정, 금속 공정 등이 있다.
위와 같은 공정을 통해서 웨이퍼에 불순물을 주입해서 특정한 영역을 형성했다고 해도 아직까지는 소자로서의 기능을 하지는 못한다.
소자로서 올바르게 작동을 하기 위해서는 전압이나 전류를 인가할 수 있도록 금속단자가 필요한데 이러한 금속단자를 유기EL(OLED) 디스플레이나 조명의 기판, 혹은 반도체 웨이퍼(이하, 이들을 통틀어 기판이라 함)에 만들어주는 과정이 금속 공정이다.
금속 공정을 통해 단자를 형성하기 위한 방법으로서 화학기상증착, 열증착(thermal evaporation) 및 스퍼터링 등이 있다.
이러한 방법들 중에서 열증착법은 공정이 단순하고 증착속도가 빠르며, 장비의 가격이 상대적으로 저렴하다는 장점이 있기 때문에 현재 널리 사용되고 있다. 실제, 열증착법의 적용을 위해서는 챔버(Chamber), 전극, 제어부 및 배기라인과 냉각라인의 기본 시스템만 갖추면 되는 것으로 알려지고 있다.
한편, 열증착법 중에서 현재 널리 사용되고 있는 것은 클러스터(cluster) 방식이다.
이 방식은 기판 상에 증착되어야 하는 증착물의 개수에 따라 독립형 챔버의 개수가 시스템에 포함되는 것으로서, 마스크(mask)를 이용한 증착 공정을 수행한다.
다시 말해, 기판 상에 증착되어야 하는 증착물이 4개인 경우, 4개의 독립된 챔버가 필요하다. 뿐만 아니라 각 챔버에는 해당 증착물의 증착 공정을 위한 마스크가 적용된다.
그런데, 이처럼 증착물의 개수에 맞게 다수의 챔버가 적용되어야 하는 종래 방식의 경우, 기판이 각 챔버들로 이송되어야 하기 때문에 상당한 로스(loss)가 발생될 수밖에 없다.
특히, 종래 방식의 경우, 마스크를 이용해야만 증착 공정이 진행될 수밖에 없기 때문에 택트 타임(tact time)이 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
이에, 생산성 향상을 위해서는 마스크를 사용하지 않으면서 기존의 클러스터 방식 대신 롤투롤 방식(roll to roll type)을 포함하는 인라인 방식(in line type)의 적용을 고려해볼 수 있다.
인라인 방식은 기판을 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 진행할 수 있으며, 또한 기판의 증착면에 증착물을 증착시킨 후에 기판의 활성 영역(active area)인 증착 영역 이외의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 방식을 적용하게 되면 마스크 없이도 증착 공정을 진행할 수 있어 공정의 택트 타임을 감소시킬 수 있을 것이라 예상된다.
다만, 이러한 인라인 방식이 적용될 경우, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버와, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버는 공정 프로세스 특성상 내부 압력대가 달라야 하는데, 인라인 방식을 적용하기 위해서는 기판을 연속적으로 이송시키면서 제1 및 제2 챔버의 압력을 서로 다르게 관리할 수 있도록 하는 기술개발이 선행되어야 할 것이므로 이에 대한 연구개발이 요구된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0091937호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버와, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버의 압력을 서로 다르게 관리하면서도 마스크(mask) 없이 기판을 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 유기적으로 진행할 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 인라인 방식의 열증착 장치을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버; 상기 제1 챔버에 이웃하게 배치되며, 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버; 상기 제1 및 제2 챔버에 마련되며, 상기 기판에 대한 증착 공정이 연속적으로 진행되도록 상기 기판을 연속적으로 이송시키는 기판 이송유닛; 및 상기 제1 및 제2 챔버 사이에 배치되며, 상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버의 공정 진행 시 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 선택적으로 실링하는 실링모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치가 제공될 수 있다.
상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버보다 고진공 상태에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 공정을 진행할 수 있다.
상기 제1 챔버에 의한 공정 진행 시 상기 실링모듈은 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 개방하고, 상기 제2 챔버에 의한 공정 진행 시 상기 실링모듈은 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 차폐할 수 있다.
상기 제1 챔버에 결합되는 제1 진공 펌프; 상기 제2 챔버에 결합되는 제2 진공 펌프; 및 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 공정 진행여부에 기초하여 상기 실링모듈과 상기 제1 및 제2 진공펌프의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 이송유닛은, 상기 제1 챔버에 마련되며, 롤(roll) 형태로 권취된 상기 기판을 공급하는 기판 공급부; 상기 제2 챔버에 마련되며, 증착 공정이 완료된 기판을 롤(roll) 형태로 회수하는 기판 회수부; 및 상기 제1 및 제2 챔버의 상기 기판 공급부와 상기 기판 회수부 사이에 배치되어 상기 기판을 이송 가능하게 지지하는 다수의 기판 지지롤러를 포함할 수 있다.
상기 기판 이송유닛은, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 중 어느 하나에 마련되며, 상기 실링모듈이 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 차폐할 때, 상기 실링모듈에 의해 상기 기판의 이송 동작이 정지되지 않도록 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 이동식 버퍼롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 챔버 내에 배치되며, 열증착 방식을 통해 상기 기판 상으로 증착물을 증착시키는 다수의 증발 소스를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 증발 소스는, 상기 증발물질이 수용되는 크루시블(crucible); 및 상기 크루시블의 주변에 배치되어 상기 크루시블을 가열하는 히터(heater)를 포함할 수 있다.
상기 다수의 증발 소스는 상기 기판 상에 양극층(Anode), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 또는 음극층(Cathode) 중 적어도 어느 하나의 증착물을 증착시킬 수 있으며, 상기 다수의 증발 소스는 수평식 상향 증착 방식의 적용을 위해 상기 기판의 하부에 배치될 수 있다.
상기 제2 챔버 내에 배치되며, 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 레이저 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 챔버 내에서 상기 기판이 이송되는 방향에 대하여 상기 증발 소스의 후방에 배치되는 봉지 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 유닛은 상기 기판의 하부 영역에 배치되며, 상기 기판의 하면에 증착된 증착물 중에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 직접 제거할 수 있다.
상기 레이저 유닛은 상기 기판의 상부 영역에 배치되며, 상기 기판의 하면에 증착된 증착물 중에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 간접 제거할 수 있다.
상기 기판과 상기 레이저 유닛 사이에 배치되며, 상기 레이저에 의해 제거되는 증착물의 파티클(particle)을 포획하는 파티클 포획부를 더 포함할 수 있다.
상기 파티클 포획부는 온도 편차에 의해 상기 파티클의 낙하 방향을 유도하여 상기 파티클을 포획하는 쿨링 박스(cooling box)일 수 있다.
상기 쿨링 박스는, 상기 레이저가 조사되는 레이저 조사홀이 바닥에 형성되는 쿨링 박스 본체; 및 상기 쿨링 박스 본체의 내벽에 착탈 가능하게 부착되는 파티클 제거필름을 포함할 수 있다.
상기 쿨링 박스 본체의 그 입구가 넓고 상기 레이저 조사홀 영역이 좁도록 경사 배치될 수 있다.
상기 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)용 기판 또는 유연성 필름일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 챔버에서 제2 챔버로 기판을 연속적으로 이송시키면서 상기 제1 챔버에서 열증착 방식을 통해 상기 기판 상으로 증착물을 증착시키는 열증착 방식의 증착단계; 상기 제1 및 제2 챔버 사이에 배치되는 실링모듈을 통해 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 차폐하는 실링모듈의 기판출입구 차폐단계; 및 상기 제1 챔버와 다르게 상기 제2 챔버의 진공을 유지시킨 후, 상기 제2 챔버에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 레이저를 이용한 증착물 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 방법이 제공될 수 있다.
상기 제2 챔버에서 상기 레이저를 이용한 증착물 제거단계 후에, 상기 증착물을 봉지시키는 증착물 봉지단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버와, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버의 압력을 서로 다르게 관리하면서도 마스크(mask) 없이 기판을 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 유기적으로 진행할 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치의 개략적인 동작 구조도이다.
도 4는 도 2에 적용되는 증발 소스의 구조도이다.
도 5는 레이저 유닛의 동작도이다.
도 6은 증착물이 제거되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 인라인 방식의 열증착 장치에 대한 제어블록도이다.
도 8은 인라인 방식의 열증착 방법의 플로차트이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에 적용되는 레이저 유닛의 동작도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에 적용되는 파티클 포획부에 대한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에 적용되는 파티클 포획부에 대한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도면 대비 설명에 앞서, 본 실시예에서 적용되는 기판은 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)용 기판일 수 있다. 이에 대해 도 1을 참조하여 먼저 설명한다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있는데, 이 중에서 유기전계발광소자, 예컨대 OLED는 빠른 응답속도, 기존의 LCD보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기전계발광소자는 기판(glass) 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.
다시 말해, 유기전계발광소자는 도 1처럼 양극층(Anode), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL), 음극층(Cathode)으로 이루어진다.
이러한 구조에서 OLED 전극에 전압을 가하면 정공은 양극층(Anode)으로부터 발광층(EML) 내로 주입되고, 전자는 음극층(Cathode)으로부터 발광층(EML) 내로 주입된다. 발광층(EML) 내로 주입된 정공과 전자는 발광층(EML)에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치의 개략적인 동작 구조도, 도 4는 도 2에 적용되는 증발 소스의 구조도, 도 5는 레이저 유닛의 동작도, 도 6은 증착물이 제거되는 과정을 설명하기 위한 도면, 도 7은 도 1의 인라인 방식의 열증착 장치에 대한 제어블록도, 그리고 도 8은 인라인 방식의 열증착 방법의 플로차트이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치는 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버(100a)와, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버(100b)의 압력을 서로 다르게 관리하면서도 마스크(mask) 없이 기판을 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 유기적으로 진행할 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있도록 한 것으로서, 제1 및 제2 챔버(100a,100b), 기판 이송유닛(110), 실링모듈(160), 다수의 증발 소스(120), 레이저 유닛(130), 봉지 유닛(140), 그리고 컨트롤러(150)를 포함한다.
우선, 제1 및 제2 챔버(100a,100b)는 도시된 것처럼 별개로 마련된다. 이때, 제1 챔버(100a)는 기판 상에 증착물을 증착하는 공정, 즉 증착 공정을 진행하고, 제2 챔버(100b)는 제1 챔버(100a)에 이웃하게 배치되며, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정, 즉 레이저 공정과 봉지 공정을 진행한다.
도 2 및 도 3을 통해 확인할 수 있는 것처럼 본 실시예의 경우, 기판이 수평으로 배치된 후에 상방으로 향하는 증발물질에 의해 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 수평식 상향 증착 방식의 제1 챔버(100a)를 제시하고 있다.
하지만, 기판을 수직되게 혹은 비스듬하게 세워져 배치된 후에 증착되는 수직식 증착 방식이 적용되는 증착장치에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있을 것이다.
제1 및 제2 챔버(100a,100b)의 내부는 기판에 대한 증착 공정이 신뢰성 있게 진행될 수 있도록 진공 분위기를 형성한다.
이를 위해, 제1 및 제2 챔버(100a,100b)에는 제1 및 제2 챔버(100a,100b)의 내부를 진공 분위기로 유지하기 위한 수단으로서 제1 및 제2 진공 펌프(101a,101b)가 연결된다. 제1 및 제2 진공 펌프(101a,101b)는 소위, 크라이오 펌프일 수 있다.
제1 및 제2 진공 펌프(101a,101b)는 컨트롤러(150)에 의해 독립적으로 컨트롤될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제2 챔버(100b)는 제1 챔버(100a)보다 고진공 상태에서 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 공정을 진행한다. 때문에 제2 챔버(100b)에 의한 공정이 진행될 때, 컨트롤러(150)는 제2 진공 펌프(101b)를 통해 제2 챔버(100b)가 제1 챔버(100a)보다 고진공 상태를 유지할 수 있도록 한다. 물론, 이러한 작업 전에 도 3처럼 실링모듈(160)은 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 차폐하고 있어야 한다.
다음으로, 기판 이송유닛(110)은 제1 및 제2 챔버(100a,100b)에 마련되며, 기판에 대한 증착 공정이 연속적으로 진행되도록 기판을 연속적으로 이송시키는 역할을 한다.
다시 말해, 제1 챔버(100a)의 기판 공급부(111)에서 기판이 풀려 제2 챔버(100b)의 기판 회수부(112)에 회수되는 과정에서 열증착 방식의 증착, 레이저를 이용한 증착물 제거, 그리고 증착물 봉지 공정 모두가 연속적으로 진행될 수 있다. 따라서 택트 타임이 감소된다.
특히, 본 실시예의 경우, 인라인 방식 중에서도 소위, 롤투롤(roll to roll)이라 불리는 인라인 방식을 적용하고 있다. 롤투롤 방식이기 때문에 적용되는 기판은 유연성 필름일 수 있다.
기판 이송유닛(110)은 제1 챔버(100a)에 마련되고 롤(roll) 형태로 권취된 기판을 공급하는 기판 공급부(111)와, 제2 챔버(100b)에 마련되고 증착 공정이 완료된 기판을 롤(roll) 형태로 회수하는 기판 회수부(112)와, 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 모두에 마련되고 기판 공급부(111)와 기판 회수부(112) 사이에 배치되어 기판을 이송 가능하게 지지하는 다수의 기판 지지롤러(113)를 포함한다.
이 뿐만 아니라 본 실시예에서 기판 이송유닛(110)은 이동식 버퍼롤러(114)를 더 포함한다.
이동식 버퍼롤러(114)는 제1 챔버(100a)에 마련되며, 실링모듈(160)이 도 3처럼 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 차폐할 때, 실링모듈(160)에 의해 기판의 이송 동작이 정지되지 않도록 기판을 지지하는 역할을 한다.
즉 도 3처럼 실링모듈(160)이 동작되어 판출입구(G1,G2)를 차폐하면 이의 동작으로 인해 기판이 실링모듈(160)에 의해 끼어 그 이동이 정지될 수밖에 없는데, 이때 이동식 버퍼롤러(114)가 도 3의 화살표 방향으로 움직이게 됨으로써 기판 공급부(111)에서 공급되는 기판의 잉여 길이분을 보상할 수 있다. 도면과 달리 이동식 버퍼롤러(114)가 제2 챔버(100b) 측에 마련되어도 무방하다.
다음으로, 실링모듈(160)은 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이에 배치되며, 제1 챔버(100a) 또는 제2 챔버(100b)의 공정 진행 시 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 선택적으로 실링하는 역할을 한다.
본 실시예의 경우, 제2 챔버(100b)가 제1 챔버(100a)보다 고진공 상태에서 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 공정을 진행하는 것을 감안할 때, 도 2처럼 제1 챔버(100a)에 의한 공정 진행 시 실링모듈(160)은 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 개방하고, 도 3처럼 제2 챔버(100b)에 의한 공정 진행 시 실링모듈(160)은 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 차폐할 수 있다.
다음으로, 다수의 증발 소스(120)는 제1 챔버(100a) 내의 일측에 배치되며, 열증착 방식을 통해 기판 상으로 증착물을 증착시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 증발 소스(120)는 기판 상에 양극층(Anode), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 또는 음극층(Cathode)의 증착물을 증착시키기 위해 다수 개로 마련된다. 그리고 다수의 증발 소스(120)는 수평식 상향 증착 방식의 적용을 위해 기판의 하부에 배치된다.
증발 소스(120)들은 증발물질의 종류만이 상이할 뿐 모두 동일한 구조를 가질 수 있다. 도 4를 참조하여 증발 소스(120)들의 구조에 대해 간략하게 살펴본다.
증발 소스(120)는 소스 바디(128) 내에 마련되고 증발물질이 내부에 수용되는 크루시블(121, crucible)과, 크루시블(121)을 가열하는 히터(123,124, heater)를 포함한다.
크루시블(121)은 기판 상으로 증착되는 증발물질이 내부에 충전되는 일종의 컵(cup) 모양의 도가니이다.
크루시블(121)은 상부가 개구(open)된다. 크루시블(121)은 아래로 갈수록 좁아지는 형태로 제작될 수 있는데, 상부 개구 영역에는 립부(122, lip portion)가 형성된다. 립부(122)는 넓은 표면적을 갖는 일종의 플랜지이다.
히터(123,124)는 크루시블(121) 내에 수용된 증발물질이 증기(vapor)로 상변화되면서 증발되도록 크루시블(121)을 가열한다.
이때, 히터(123,124)는 크루시블(121)의 주변에서 크루시블(121)의 높이 방향을 따라 다수 개 배치되어 개별적으로 컨트롤되면서 동작될 수 있다.
다음으로, 레이저 유닛(130)은 제2 챔버(100b)에 배치되며, 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 역할을 한다.
본 실시예의 경우, 제1 챔버(100a)에서 증발 소스(120)에 의해 기판 상에 증착물이 증착될 때는 마스크(mask)를 사용하지 않기 때문에 기판의 전체 영역으로 증착된다. 즉 증착물이 증착되어야 할 기판의 활성 영역(active area)인 증착 영역(A1) 이외의 비증착 영역(A2)에도 증착물이 증착된다.
따라서 증착 공정이 완료되면 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 제거해야 하는데, 본 실시예에서는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 유닛(130)의 레이저를 이용하여 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 제거하고 있는 것이다. 이러한 작업은 반복 설명한 바와 같이, 도 3처럼 실링모듈(160)이 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 차폐한 상태에서 제2 챔버(100b)에서 진행된다.
이때, 유기물과 무기물에 반응하는 레이저의 파장범위가 다르기 때문에 각각 제거물질에 맞는 레이저 파장 범위를 사용하여 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 제거할 수 있다.
본 실시예의 경우, 레이저 유닛(130)은 제2 챔버(100b)에서 기판의 하부 영역에 배치된 상태에서 기판의 하면에 증착된 증착물 중에서 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 직접 제거하고 있다.
다음으로, 봉지 유닛(140, encap)은 제2 챔버(100b)에서 기판이 이송되는 방향에 대하여 증발 소스(120)의 후방에 배치되어 유기물과 무기물을 봉지하는 역할을 한다.
마지막으로, 컨트롤러(150)는 제1 챔버(100a)와 제2 챔버(100b)의 공정 진행여부에 기초하여 실링모듈(160)과 제1 및 제2 진공펌프(101a,101b)의 동작을 컨트롤한다.
예컨대, 도 2처럼 제1 챔버(100a)에 의한 공정 진행 시 실링모듈(160)이 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 개방하도록 실링모듈(160)을 컨트롤하는 한편 제1 진공펌프(101a)의 동작을 컨트롤한다.
또한 도 3처럼 제2 챔버(100b)에 의한 공정 진행 시 실링모듈(160)이 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 차폐하도록 실링모듈(160)을 컨트롤하는 한편 제2 진공펌프(101b)의 동작을 컨트롤한다. 이때는 제2 진공펌프(101b)에 의해 제2 챔버(100b)가 제1 챔버(100a)보다 고진공이 되도록 한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(150)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(151, CPU), 메모리(152, MEMORY), 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(151)는 본 실시예에서 제1 챔버(100a)와 제2 챔버(100b)의 공정 진행여부에 기초하여 실링모듈(160)과 제1 및 제2 진공펌프(101a,101b)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(152, MEMORY)는 중앙처리장치(151)와 연결된다. 메모리(152)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(151)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(153)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(150)는 제1 챔버(100a)와 제2 챔버(100b)의 공정 진행여부에 기초하여 실링모듈(160)과 제1 및 제2 진공펌프(101a,101b)의 동작을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(150)가 제1 챔버(100a)와 제2 챔버(100b)의 공정 진행여부에 기초하여 실링모듈(160)과 제1 및 제2 진공펌프(101a,101b)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(152)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(152)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 인라인 방식의 열증착 장치의 작용을 간략하게 설명한다.
우선, 기판 이송유닛(110)이 제1 챔버(100a)에서 제2 챔버(100b)로 기판을 연속적으로 이송시키면서 제1 챔버(100a)에서 열증착 방식을 통해 기판 상으로 증착물이 증착되도록 한다(S10). 증착은 앞서 기술한 것처럼 양극층(Anode), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL), 음극층(Cathode)의 순으로 한다.
증착이 완료되면, 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이에 배치되는 실링모듈(160)을 통해 제1 및 제2 챔버(100a,100b) 사이의 기판출입구(G1,G2)를 차폐한다(S20).
다음, 제1 챔버(100a)와 다르게 제2 챔버(100b)의 진공을 고진공으로 유지시킨 후, 제2 챔버(100b)에서 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거한다(S30). 그리고는 봉지 공정을 진행함으로써(S40)써, 모든 증착 공정을 완료할 수 있다.
이와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버(100a)와, 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버(100b)의 압력을 서로 다르게 관리하면서도 마스크(mask) 없이 기판을 연속적으로 이송시키면서 증착 공정을 유기적으로 진행할 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에 적용되는 레이저 유닛의 동작도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우, 레이저 유닛(130)은 기판의 상부 영역에 배치되며, 기판의 하면에 증착된 증착물 중에서 기판의 비증착 영역(A2)에 증착된 증착물을 간접 제거한다.
본 실시예처럼 레이저 유닛(130)은 기판의 상부 영역에 배치된 상태에서 레이저가 기판을 통해 비증착 영역(A2)의 증착물을 제거하더라도 본 발명의 효과를 제공하는 데에는 아무런 문제가 없다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에 적용되는 파티클 포획부에 대한 도면이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에는 기판과 레이저 유닛(130) 사이에 배치되며, 레이저에 의해 제거되는 증착물의 파티클(particle)을 포획하는 파티클 포획부(360)가 더 마련된다.
본 실시예에서 파티클 포획부(360)는 온도 편차에 의해 파티클의 낙하 방향을 유도하여 파티클을 포획하는 쿨링 박스(cooling box, 360)로 적용된다.
이러한 쿨링 박스(360)는 레이저가 조사되는 레이저 조사홀(H)이 바닥에 형성되는 쿨링 박스 본체(361)와, 쿨링 박스 본체(361)의 내벽에 착탈 가능하게 부착되는 파티클 제거필름(362)을 포함한다.
쿨링 박스 본체(361)는 낙하되는 파티클의 경로를 온도 편차를 이용하여 좌/우 방향으로 유도하여 포획할 수 있다.
그리고 파티클 제거필름(362)은 폴리머(polymer) 계열의 필름 또는 점착제가 도포된 필름(KAPTON TAPE) 등을 쿨링 박스 본체(361)의 내벽에 적용하여 파티클을 2차로 포획할 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 기판 상에 증착되어야 할 증착물의 개수와 무관하게 최소한의 챔버(100a,100b)만으로 운영할 수 있을 뿐만 아니라 마스크(mask) 없이 증착 공정을 진행할 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에 적용되는 파티클 포획부에 대한 도면이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 인라인 방식의 열증착 장치에도 레이저에 의해 제거되는 증착물의 파티클(particle)을 포획하는 파티클 포획부(460)가 더 마련되며, 파티클 포획부(460)는 쿨링 박스 본체(461)와 파티클 제거필름(462)을 포함한다.
이때, 쿨링 박스 본체(461)는 도 10과 같이, 그 입구가 넓고 레이저 조사홀(H) 영역이 좁도록 경사 배치되는데, 이렇게 구현함으로써 좀 더 넓은 면적에서 파티클을 포집할 수 있는데, 이러한 구조가 적용되더라도 본 발명의 효과를 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100a,100b : 제1 및 제2 챔버 110 : 기판 이송유닛
120 : 증발 소스 130 : 레이저 유닛
140 : 봉지 유닛 150 : 컨트롤러
160 : 실링모듈

Claims (20)

  1. 기판 상에 증착물을 증착하는 공정을 진행하는 제1 챔버;
    상기 제1 챔버에 이웃하게 배치되며, 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 제거하는 공정을 진행하는 제2 챔버;
    상기 제1 및 제2 챔버에 마련되며, 상기 기판에 대한 증착 공정이 연속적으로 진행되도록 상기 기판을 연속적으로 이송시키는 기판 이송유닛; 및
    상기 제1 및 제2 챔버 사이에 배치되며, 상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버의 공정 진행 시 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 선택적으로 실링하는 실링모듈을 포함하며,
    상기 기판 이송유닛은, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 중 어느 하나에 마련되며, 상기 실링모듈이 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 차폐할 때, 상기 실링모듈에 의해 상기 기판의 이송 동작이 정지되지 않도록 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 이동식 버퍼롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버보다 고진공 상태에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 챔버에 의한 공정 진행 시 상기 실링모듈은 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 개방하고, 상기 제2 챔버에 의한 공정 진행 시 상기 실링모듈은 상기 제1 및 제2 챔버 사이의 기판출입구를 차폐하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버에 결합되는 제1 진공 펌프;
    상기 제2 챔버에 결합되는 제2 진공 펌프; 및
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버의 공정 진행여부에 기초하여 상기 실링모듈과 상기 제1 및 제2 진공펌프의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이송유닛은,
    상기 제1 챔버에 마련되며, 롤(roll) 형태로 권취된 상기 기판을 공급하는 기판 공급부;
    상기 제2 챔버에 마련되며, 증착 공정이 완료된 기판을 롤(roll) 형태로 회수하는 기판 회수부; 및
    상기 제1 및 제2 챔버의 상기 기판 공급부와 상기 기판 회수부 사이에 배치되어 상기 기판을 이송 가능하게 지지하는 다수의 기판 지지롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 내에 배치되며, 열증착 방식을 통해 상기 기판 상으로 증착물을 증착시키는 다수의 증발 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 증발 소스는,
    증발물질이 수용되는 크루시블(crucible); 및
    상기 크루시블의 주변에 배치되어 상기 크루시블을 가열하는 히터(heater)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 증발 소스는 상기 기판 상에 양극층(Anode), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL), 전자주입층(EIL) 또는 음극층(Cathode) 중 적어도 어느 하나의 증착물을 증착시키며,
    상기 다수의 증발 소스는 수평식 상향 증착 방식의 적용을 위해 상기 기판의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 챔버 내에 배치되며, 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 레이저를 이용하여 제거하는 레이저 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 챔버 내에서 상기 기판이 이송되는 방향에 대하여 상기 증발 소스의 후방에 배치되는 봉지 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 레이저 유닛은 상기 기판의 하부 영역에 배치되며, 상기 기판의 하면에 증착된 증착물 중에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 직접 제거하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 레이저 유닛은 상기 기판의 상부 영역에 배치되며, 상기 기판의 하면에 증착된 증착물 중에서 상기 기판의 비증착 영역에 증착된 증착물을 간접 제거하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 기판과 상기 레이저 유닛 사이에 배치되며, 상기 레이저에 의해 제거되는 증착물의 파티클(particle)을 포획하는 파티클 포획부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 파티클 포획부는 온도 편차에 의해 상기 파티클의 낙하 방향을 유도하여 상기 파티클을 포획하는 쿨링 박스(cooling box)인 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 쿨링 박스는,
    상기 레이저가 조사되는 레이저 조사홀이 바닥에 형성되는 쿨링 박스 본체; 및
    상기 쿨링 박스 본체의 내벽에 착탈 가능하게 부착되는 파티클 제거필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 쿨링 박스 본체의 그 입구가 넓고 상기 레이저 조사홀 영역이 좁도록 경사 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)용 기판 또는 유연성 필름인 것을 특징으로 하는 인라인 방식의 열증착 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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