KR101738528B1 - 평면디스플레이용 기판 증착장치 - Google Patents

평면디스플레이용 기판 증착장치 Download PDF

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Abstract

평면디스플레이용 기판 증착장치가 개시된다. 본 발명에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치는, 기판을 핸들링하는 제1 기판 핸들링 로봇을 구비하는 제1 트랜스퍼 챔버에 연결되며, 제1 기판 핸들링 로봇에 의해 기판이 이송되는 이송용 챔버와, 이송용 챔버에 마련되며, 제1 기판 핸들링 로봇에 적재된 기판을 촬상하여 기판의 위치 정보를 획득하는 비젼유닛과, 이송용 챔버에 마련되며, 비젼유닛의 촬상 시 기판에 연결되어 기판의 진동을 방지하는 방진유닛을 포함한다.

Description

평면디스플레이용 기판 증착장치{Deposition apparatus for substrate of flat display}
본 발명은, 평면디스플레이용 기판 증착장치에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판이 공정 챔버에 투입되기 전에 기판의 위치 정보를 획득하고 획득된 위치 정보에 따라 공정 챔버의 기판 로딩부를 미리 얼라인시키는 평면디스플레이용 기판 증착장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.
이러한 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
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 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, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
도 1은 유기전계발광소자(OLED)의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.
이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 캐소드로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
한편, 도 1에 도시된 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.
풀 칼라 유기전계발광소자에 있어서, 발광층을 패터닝하는 것은 발광층을 형성하는 물질에 따라 다르게 수행될 수 있다.
발광층을 패터닝하는 OLED 증착 방식에는 FMM(Fine Metal Mask)을 이용한 수평 증착 방식, LITI(Laser Induced Thermal Imaging) 공법을 적용한 방식, 컬러 필터(color filter)를 이용하는 방식, SMS(Small Mask Scanning) 증착 방식 등이 있다.
한편, FMM 수평 증착 방식의 적용을 위해서는 우선, 기판과 마스크를 어태치(attach)하게 되는데, 종래의 경우, 기판(Glass)이 하방을 향하도록 페이스 다운(Face down) 상태로 기판을 반송한 다음, 마스크 시트(Mask Sheet)를 기판에 밀착한 후, 상부에 마그네트(Magnet)를 접근시켜 기판과 마스크를 어태치한 이후에 증착 공정을 진행하여 왔다.
그런데 이러한 종래 기술에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치는, 공정 챔버가 다수개로 마련되는 경우 각각의 공정 챔버마다 기판이 로딩된 위치를 감지하는 비젼센서가 설치되므로 장치비용이 높아진다. 또한 종래 기술에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치의 경우, 공정 챔버의 내부 구조가 기본적으로 복잡한데 공정 챔버에 비젼센서까지 추가적으로 설치해야 하므로 공간 활용도가 악화되고 유지 보수가 어려운 문제점이 있다.
따라서 비젼센서를 공정 챔버에 설치하지 않으면서도 기판이 공정 챔버로 이송되는 과정에서 기판이 올바른 기판 위치에서 얼마만큼 벗어나 있는지를 인식할 수 있으며, 그 인식의 정확도를 높일 수 있는 평면디스플레이용 기판 증착장치의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허공개공보 제10-2008-0078310호(2002.09.30.)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판이 공정 챔버로 이송되는 과정에서 기판이 올바른 기판 위치에서 어느 정도 벗어난 위치에 위치하는지 인식할 수 있으며, 그 인식의 정확도를 높일 수 있는 평면디스플레이용 기판 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 핸들링하는 제1 기판 핸들링 로봇을 구비하는 제1 트랜스퍼 챔버에 연결되며, 상기 제1 기판 핸들링 로봇에 의해 기판이 이송되는 이송용 챔버; 상기 이송용 챔버에 마련되며, 상기 제1 기판 핸들링 로봇에 적재된 기판을 촬상하여 상기 기판의 위치 정보를 획득하는 비젼유닛; 및 상기 이송용 챔버에 마련되며, 상기 비젼유닛의 촬상 시 상기 기판에 연결되어 상기 기판의 진동을 방지하는 방진유닛을 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치가 제공될 수 있다.
상기 방진유닛은, 상기 이송용 챔버의 하측벽에 결합되는 방진유닛 프레임부; 상기 방진유닛 프레임부에 지지되며, 상기 이송용 챔버의 하측벽을 관통하는 기판 접촉부; 및 상기 방진유닛 프레임부에 지지되며, 상기 기판 접촉부를 업/다운(up/down) 이동시키는 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부를 포함할 수 있다.
상기 기판 접촉부는, 상기 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부에 연결되는 업/다운(up/down) 바아; 및 상기 업/다운(up/down) 바아의 상단부에 마련되며, 상기 기판에 접촉되는 기판 접촉부재를 포함할 수 있다.
상기 기판 접촉부재는 상기 기판에 점접촉될 수 있다.
상기 기판 접촉부재의 상단부는 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 높이가 낮아지는 형상으로 마련될 수 있다.
상기 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부는, 상기 기판 접촉부에 연결되는 실린더 로드를 구비하는 전동실린더를 포함할 수 있다.
상기 이송용 챔버에는 상기 업/다운(up/down) 바아가 관통하는 관통공이 형성되며, 상기 방진유닛은, 상기 관통공을 밀폐하는 밀폐부를 더 포함할 수 있다.
상기 밀폐부는, 상단부는 상기 이송용 챔버의 하측벽에 결합되며 하단부는 업/다운(up/down) 바아에 결합되는 벨로우즈를 포함할 수 있다.
상기 비젼유닛은, 상기 이송용 챔버의 상부에 배치되며, 상기 기판의 에지부 또는 상기 기판에 마련된 마커(marker,미도시)를 인식하는 카메라를 포함할 수 있다.
상기 이송용 챔버는, 상기 비젼유닛을 통한 촬상을 위해 상기 이송용 챔버의 상측벽에 마련되는 견시창을 포함할 수 있다.
상기 이송용 챔버에는, 상기 이송용 챔버의 내부에 배치되며 상기 기판을 지지하는 기판 지지부재가 마련될 수 있다.
상기 이송용 챔버에 연결되며, 상기 기판을 상기 이송용 챔버의 내부로 인입하는 제2 기판 핸들링 로봇을 구비하는 제2 트랜스퍼 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 트랜스퍼 챔버에 연결되며, 상기 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버를 더 포함되며, 상기 공정 챔버는, 증착 물질을 분사하는 증착 소스; 상기 증착 소스의 상부에 배치되며, 상기 기판을 클램핑하는 기판 클램핑부; 상기 기판 클램핑부에 연결되며, 상기 기판 클램핑부를 상기 공정 챔버의 내부에서 이동시키는 클램핑부 이동유닛; 및 상기 클램핑부 이동유닛에 무선 또는 유선으로 연결되며, 상기 비젼유닛이 획득한 상기 기판의 위치 정보에 따라 상기 클램핑부 이동유닛을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 비젼유닛에 의해 측정된 실제 기판 위치와 미리 결정된 표준 기판 위치를 비교하며, 상기 실제 기판 위치와 상기 표준 기판 위치의 차이만큼 상기 기판 클램핑부가 이동되도록 상기 클램핑부 이동유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 비젼유닛이 기판이 이송되는 이송용 챔버에 마련됨으로써 공정 챔버 각각에 비젼유닛을 설치할 필요가 없어 생산원가를 낮출 수 있으며, 방진유닛이 비젼유닛의 촬상 시 기판의 진동을 방지함으로써 비젼유닛의 인식 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 유기전계발광소자(OLED)의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치가 도시된 도면이다.
도 3은 도 2에서 트랜스퍼 챔버의 내부에 마련된 기판 핸들링 로봇이 도시된 도면이다.
도 4는 도 2의 이송용 챔버가 도시된 도면이다.
도 5는 도 3의 기판 적재부가 도시된 도면이다.
도 6는 도 4의 방진유닛이 도시된 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 공정 챔버에서 프리 얼라인 동작이 도시된 동작상태도이다.
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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 기판이란, 평면디스플레이(FPD)용 유리기판을 말한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치가 도시된 도면이고, 도 3은 도 2에서 트랜스퍼 챔버의 내부에 마련된 기판 핸들링 로봇이 도시된 도면이며, 도 4는 도 2의 이송용 챔버가 도시된 도면이고, 도 5는 도 3의 기판 적재부가 도시된 도면이며, 도 6는 도 4의 방진유닛이 도시된 도면이고, 도 7 내지 도 9는 도 1의 공정 챔버에서 프리 얼라인 동작이 도시된 동작상태도이다.
본 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치는, 기판(G)을 핸들링하는 제1 기판 핸들링 로봇(11)을 구비하는 제1 트랜스퍼 챔버(10)에 연결되며 제1 기판 핸들링 로봇(11)에 의해 기판(G)이 이송되는 이송용 챔버(20)와, 이송용 챔버(20)에 마련되며 제1 기판 핸들링 로봇(11)에 적재된 기판(G)을 촬상하여 기판(G)의 위치 정보를 획득하는 비젼유닛(30)과, 이송용 챔버(20)에 마련되며 비젼유닛(30)의 촬상 시 기판(G)에 연결되어 기판(G)의 진동을 방지하는 방진유닛(40)을 포함한다.
본 실시예에 따른 제1 트랜스퍼 챔버(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이송용 챔버(20)에 연결된다. 또한 제1 트랜스퍼 챔버(10)는 기판(G)에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버(100)에 연결된다.
이러한 제1 트랜스퍼 챔버(10)는, 제1 트랜스퍼 챔버(10)의 내부에 마련되며 기판(G)을 핸들링하는 제1 기판 핸들링 로봇(11)을 포함한다. 제1 기판 핸들링 로봇(11)은, 이송용 챔버(20) 내부에서 기판(G)을 인출하여 공정 챔버(100)의 내부로 기판(G)을 인입할 수 있으며, 공정 챔버(100) 내의 기판(G)을 공정 챔버(100) 외부로 인출할 수 있다. 공정 챔버(100)에서 인출된 기판(G)은 제1 기판 핸들링 로봇(11)에 의해 이송용 챔버(20) 또는 제1 트랜스퍼 챔버(10)에 연결된 별도의 이송용 챔버(70)로 이송될 수 있다.
이러한 제1 기판 핸들링 로봇(11)은 기판(G)을 적재하는 기판 적재부(12)와, 기판 적재부(12)와 연결되며 기판 적재부(12)를 이동시키는 적재부용 이동부(13)를 포함한다.
적재부용 이동부(13)는, 기판 적재부(12)가 회동 가능하게 결합되는 제1 아암(14)과, 제1 아암(14)이 회전 가능하게 결합되는 제2 아암(15)과, 제1 트랜스퍼 챔버(10)에 지지되며 제2 아암(15)에 연결되어 제2 아암(15)을 회전시키는 제2 아암 회동부(16)를 포함한다.
제1 아암(14)에는 기판 적재부(12)에 연결되며 기판 적재부(12)를 회동시키는 기판 적재부용 회동부(미도시)가 마련된다. 또한 제2 아암(15)에는 제1 아암(14)에 연결되며 제1 아암(14)을 회동시키는 제1 아암 회동부(미도시)가 마련된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 제1 기판 핸들링 로봇(11)은 다수개의 아암(13, 14)들이 회동 가능하게 연결됨으로써 협소한 공간에서도 용이하게 기판(G)을 이송할 수 있다.
한편 이송용 챔버(20)는 제2 트랜스퍼 챔버(50)에 연결된다. 제2 트랜스퍼 챔버(50)의 내부에는 기판(G)을 핸들링하는 제2 기판 핸들링 로봇(51)이 마련된다. 제2 기판 핸들링 로봇(51)은 기판(G)을 이송용 챔버(20)의 내부로 인입한다.
이송용 챔버(20)는 제2 기판 핸들링 로봇(51)에 의해 인입된 기판(G)이 거치되는 기판 지지부재(22)를 포함한다. 기판 지지부재(22)는 이송용 챔버(20)의 내부에 배치되며 제2 기판 핸들링 로봇(51)으로부터 기판(G)을 전달받아 기판(G)을 지지한다. 또한 이송용 챔버(20)는, 기판 지지부재(22)에 연결되며 기판 지지부재(22)를 이송용 챔버(20)의 내부에서 승강시키는 기판 지지부재용 승강부(미도시)를 더 포함한다.
기판 지지부재용 승강부는 제1 기판 핸들링 로봇(21) 및 제2 기판 핸들링 로봇(51)의 기판(G) 인입 및 인출 시 기판 지지부재(22)를 승강시켜 기판(G)의 전달을 용이하게 한다.
한편 이송용 챔버(20)는, 비젼유닛(30)을 통한 촬상을 위하여 이송용 챔버(20)의 상측벽에 마련되는 견시창(25)을 더 포함한다. 견시창(25)은 투명한 재질로 마련되어 기판(G)이 비젼유닛(30)에 의해 촬상되도록 한다.
비젼유닛(30)은, 이송용 챔버(20)에 마련되며, 제1 기판 핸들링 로봇(11)에 적재된 기판(G)을 촬상하여 기판(G)의 위치 정보를 획득한다. 이러한 비젼유닛(30)은, 이송용 챔버(20)의 상부에 배치되며 기판(G)의 에지부 또는 기판(G)에 마련된 마커(marker)를 인식하는 카메라(31)를 포함한다.
즉 비젼유닛(30)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 이송용 챔버(20)에서 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 적재된 기판(G)의 에지부 또는 기판(G)에 마련된 마커(marker)를 인식한다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 기판 적재부(12)의 도시를 생략하였다.
이러한 비젼유닛(30)의 촬상에 의해 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 적재된 기판(G)의 실제 위치가 미리 결정된 표준 기판 위치에서 어느 정도 벗어나 있는 지 알 수 있다. 여기서 표준 기판 위치란, 기판(G)이 공정 챔버(100)의 내부에 정위치되기 위하여 기판(G)의 이송과정에서 위치되어야 하는 기판(G)의 위치를 말한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치는, 비젼유닛(30)이 기판(G)이 이송되는 경로인 이송용 챔버(20)에 마련됨으로써, 공정 챔버(100) 각각에 비젼유닛(30)을 설치하지 않아도 기판(G)의 실제 위치가 표준 기판 위치에서 어느 정도 벗어나 있는지 인식할 수 있다.
한편 방진유닛(40)은, 이송용 챔버(20)에 마련되며, 비젼유닛(30)의 촬상 시 기판(G)에 연결되어 기판(G)의 진동을 방지한다. 상술한 바와 같이 비젼유닛(30)에 의한 기판(G)의 촬상은 기판(G)이 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 적재시킨 상태에서 이루어진다.
즉 이송용 챔버(20)의 기판 지지부재(22)에 놓여 있던 기판(G)은 공정 챔버(100)로 이송되기 위해 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)로 이동되며, 공정 챔버(100)로 이송되는 과정에서 일시정지된 기판(G)을 비젼유닛(30)이 촬상한다. 그런데 촬상을 위해 기판(G)이 정지되었을 때 기판(G)에는 관성력 등의 외부 힘에 의한 미세한 진동(떨림)이 발생되며, 이러한 진동(떨림)은 비젼유닛(30)의 촬상 시 촬상 이미지를 흐리게 할 수 있다.
따라서, 방진유닛(40)은 비젼유닛(30)의 촬상 부위에 인접한 부위에 후술할 기판 접촉부재(42b)를 접촉시켜 기판(G)의 진동을 방지하도록 하며, 이에 의하여 비젼유닛(30)은 선명한 촬상 이미지를 획득할 수 있게 된다.
본 실시예에 따른 방진유닛(40)은, 이송용 챔버(20)의 하측벽에 결합되는 방진유닛 프레임부(41)와, 방진유닛 프레임부(41)에 지지되며 이송용 챔버(20)의 하측벽을 관통하는 기판 접촉부(42)와, 방진유닛 프레임부(41)에 지지되며 기판 접촉부(42)를 업/다운(up/down) 이동시키는 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부(43)를 포함한다.
방진유닛 프레임부(41), 이송용 챔버(20)의 외부에 배치되며, 이송용 챔버(20)의 하측벽에 결합된다. 기판 접촉부(42)는, 방진유닛 프레임부(41)에 지지되며, 이송용 챔버(20)의 하측벽을 관통하여 이송용 챔버(20) 내부에서 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 적재된 기판(G)에 접촉된다.
기판 접촉부(42)는, 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부(43)에 연결되는 업/다운(up/down) 바아(42a)와, 업/다운(up/down) 바아(42a)의 상단부에 마련되며 기판(G)에 접촉되는 기판 접촉부재(42b)를 포함한다.
업/다운(up/down) 바아(42a)는 봉 형상으로 마련되며, 이송용 챔버(20)의 하측벽에 형성되는 관통공(미도시)을 관통한다.
기판 접촉부재(42b)는 업/다운(up/down) 바아(42a)의 상단부에 마련되며, 기판(G)에 접촉된다. 이러한 기판 접촉부재(42b)는 기판(G)에 점접촉된다. 이를 위해 기판 접촉부재(42b)의 상단부는 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 높이가 낮아지는 형상으로 마련된다. 본 실시예에서 기판 접촉부재(42b)의 상단부는 반구 형상으로 마련된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 기판 접촉부재(42b)는, 상단부가 반구 형상으로 마련되어 기판(G)에 점접촉됨으로써, 기판(G)과의 접촉면적을 최소화하면서도 기판의 진동을 억제할 수 있는 이점이 있다.
접촉부용 업/다운(up/down) 구동부(43)는, 방진유닛 프레임부(41)에 지지되며 기판 접촉부(42)를 업/다운(up/down) 이동시킨다. 이러한 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부(43)는, 기판 접촉부(42)에 연결되는 실린더 로드(44)를 구비하는 전동실린더(45)를 포함한다.
상술한 바와 같이 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부(43)는 전동실린더(45)로 이루어지는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 리니어모터 등 기판 접촉부(42)를 업/다운(up/down) 이동시킬 수 있는 다양한 이동장치가 본 실시예의 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부(43)로 사용될 수 있다.
한편 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치의 방진유닛(40)은 관통공을 밀폐하는 밀폐부(60)를 더 포함한다.
밀폐부(60)는, 상단부는 이송용 챔버(20)의 하측벽에 결합되며 하단부는 업/다운(up/down) 바아(42a)에 결합되는 벨로우즈(61)를 포함한다. 이러한 벨로우즈(61)의 상단부와 하단부 각각은, 업/다운(up/down) 바아(42a)의 승강시에 이송용 챔버(20)의 기밀이 유지되도록 이송용 챔버(20)의 하측벽 및 업/다운(up/down) 바아(42a)에 말착 결합된다.
벨로우즈(61)는 소위 주름관으로서 업/다운(up/down) 바아(42a)의 승강운동에 따라 신축될 수 있다.
한편 상술한 바와 같이 제1 트랜스퍼 챔버(10)는 공정 챔버(100)에 연결되며, 제1 트랜스퍼 챔버(10)의 제1 기판 핸들링 로봇(11)은 기판(G)을 공정 챔버(100)의 내부로 인입한다.
본 실시예에 따른 공정 챔버(100)의 내부에서는 증착공정 수행된다. 공정 챔버(100)는, 증착 물질을 분사하는 증착 소스(110)와, 증착 소스(110)의 상부에 배치되며 기판(G)을 클램핑하는 기판 클램핑부(120)와, 기판 클램핑부(120)에 연결되며 기판 클램핑부(120)를 공정 챔버(100)의 내부에서 이동시키는 클램핑부 이동유닛(미도시)과, 클램핑부 이동유닛(미도시)에 무선 또는 유선으로 연결되며 비젼유닛(30)이 획득한 기판(G)의 위치 정보에 따라 클램핑부 이동유닛(미도시)을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.
기판 클램핑부(120)는 기판(G)을 클램핑하는 제1 기판 핸들링 로봇(11)로부터 기판(G)를 전달받아 기판(G)을 클램핑한다. 이러한 기판 클램핑부(120)는 기판G)의 클램핑하는 하기 위한 정전기력을 발생시키는 정전척(130)을 포함한다.
정전척(130, ES-Chuck)에 대해 간략하게 부연한다. 척(Chuck)이란 공정 진행 동안 기판을 잡아주는 장치로서, 크게는 E 척(E-Chuck)과 M 척(M-Chuck)으로 나뉜다. M 척(M-Chuck)은 기구적으로 기판을 가압하기 때문에 기판에 파티클을 발생시킬 수 있고 또한 기판의 에지(edge)를 쓸모없이 만들 수 있다.
하지만, 본 실시예에서 적용 중에 있는 정전척(130)의 개발로 이런 문제점은 사라졌다 할 수 있다.
본 실시예에서 적용 중에 있는 정전척(130), 즉 고정형 정전척(130)은 말 그대로 정전력(Electrostatic Force), 즉 정전기력에 의해 기판을 잡는 방법으로 기존의 M 척(M-Chuck)에서의 문제점을 개선했다.
정전척(130)에는 Uni-polar, Bi-polar, Tri-polar 타입 등이 있다.
Uni-polar 타입은 척에 (+) 전압만을 인가하고 플라즈마(Plasma) 발생에 의해 접지(Ground)와 연결되어 어태치(attach)를 하는데, 디태치(detach)를 하려면 반대의 역바이어스를 걸어주어야 한다. 만약, 반대의 역바이어스를 걸어주지 않으면 전원 공급이 중단되더라도 기판을 수 내지 수십 분 동안 흡착하는 성질이 있다.
Bi-polar 타입은 척에 ＋/－ DC 전압이 인가됨으로써 어태치를 위해 인가된 전압의 역바이어스를 걸어주면 디태치가 되는 구조이다. 척 자체만으로 어태치 또는 디태치가 가능하도록 한 것이며, 플라즈마가 필요 없다는 이점이 있다.
Tri-polar 타입은 Bi-polar 타입과 비슷한데, 한 가지 다른 것은 플라즈마에서 발생한 DC Self 바이어스(Bias)를 읽어(Reading) ＋/－ 전압을 Vdc 만큼 보상해 줌으로써 기판과 척 사이의 네트 차지(Net charge)를 제로(zero)화 해야 하는 것이다.
본 실시예에서 적용되는 고정형 정전척(130)은 전술한 타입 중에서 Bi-polar 타입을 적용하고 있다. 이는 기판을 어태치한 상태에서 전원 공급이 중단되더라도 기판을 수 내지 수십 분 동안 계속 흡착할 수 있기 때문에 유리하다. 하지만, Uni-polar 타입이나 Tri-polar 타입의 정전척이 사용되더라도 관계는 없다.
한편, 본 실시예에서 정전척(130)을 적용함에 있어 정전척(130)의 평탄도를 유지시키기 위하여 두께가 두꺼운 예컨대, 알루미늄 플레이트(Al Plate)를 사용할 수도 있는데, 이럴 경우, 자력척(140)의 마그네트(142)가 유격을 가지고 움직일 수 있도록 내부에 공간을 형성시킬 수 있다.
정전척(130)의 표면에는 세라믹(Ceramic)이나 PI 필름(film)이 얇게 코팅 또는 접착될 수 있다.
즉 정전척(130)을 사용하기 위해서는 전하를 표면에 모아야 하는데 이를 위하여 세라믹(Ceramic)이나 PI 필름(film)을 정전척(130)의 표면에 얇게 코팅 또는 접착시켜 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서 기판 클램핑부(120)는 정전 방식을 사용하는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 흡착 방식 등 다양한 클램핑기구가 기판 클램핑부(120)로 사용될 수 있다.
한편 제어부(미도시)는, 클램핑부 이동유닛(미도시)에 무선 또는 유선으로 연결되며, 비젼유닛(30)이 획득한 기판(G)의 위치 정보에 따라 클램핑부 이동유닛을 제어한다. 즉 제어부는 비젼유닛(30)에 의해 측정된 실제 기판 위치와 데이터베이스화된 미리 결정된 표준 기판 위치를 비교하고, 그에 따라 실제 기판 위치와 표준 기판 위치의 차이만큼 정전척(130)이 이동되도록 클램핑부 이동유닛(미도시)을 제어한다.
이하에서 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치의 동작을 도 1 내지 도 9에 따라 비젼유닛(30)과 방진유닛(40)을 위주로 설명한다.
먼저 제2 트랜스퍼 챔버(50)에서 제2 기판 핸들링 로봇(51)에 의해 기판(G)이 이송용 챔버(20)로 이송된다. 이송용 챔버(20)로 이동된 기판(G)은 기판 지지부재(22)에 놓여진다.
다음 제1 기판 핸들링 로봇(11)이 이동되어 이송용 챔버(20)의 기판 지지부재(22)에 놓인 기판(G)을 기판 적재부(12)에 적재한다.
이후 비젼유닛(30)이 기판(G)의 에지부 또는 기판(G)에 마련된 마커(marker)를 인식한다. 이때 기판 접촉부(42)가 기판(G)에 접촉됨으로써 제1 기판 핸들링 로봇(11)에 적재된 기판(G)의 흔들림이 억제된 상태에서 비젼유닛(30)의 촬상이 이루어지도록 한다.
한편 제1 기판 핸들링 로봇(11)은 항상 일정한 경로로 기판(G)을 공정 챔버(100)에 전달하므로, 만약 기판(G)이 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에서 정위치되지 않은 경우(즉 상술한 표준 기판 위치에서 벗어난 경우) 공정 챔버(100)에 인입된 기판(G) 역시 정전척(130)에 정위치 되지 않은 상태로 부착된다.
정전척(130)에 정위치로 부착되지 않은 기판(G)은 증착 소스(110)에도 정위치되지 않으므로 기판(G)의 증착품질이 불균일해지는 문제점이 있다. 그러므로 본 실시예에서는 기판(G)이 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 정위치되지 않은 경우, 비젼유닛(30)이 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 적재된 기판(G)을 촬상하여 기판(G)의 실제 위치와 표준 기판 위치의 차이를 인식한다.
다음 비젼유닛(30)에 인식된 기판(G)의 위치 정보는 제어부로 전송되고, 제어부에서는 실제 기판 위치와 표준 기판 위치를 비교하여 실제 기판 위치와 표준 기판 위치의 차이를 보상하기 위해 실제 기판 위치와 표준 기판 위치의 차이만큼 공정 챔버(100) 내의 정전척(130)이 이동되도록 클램핑부 이동유닛을 제어하여 공정 챔버(100) 내의 정전척(130)을 프리 얼라인(pre-align)한다.(도 7 및 도 8 참조)
이후 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)가 공정 챔버(100) 내부에 진입하여 프리 얼라인된 정전척(130)에 기판(G)을 전달한다. 즉 도 8의 정전척(130)은 제1 기판 핸들링 로봇(11)의 기판 적재부(12)에 놓인 기판(G)이 상술한 표준 기판 위치에서 벗어난 만큼 도 7에서 좌측으로 이동된 상태에서 기판(G)을 부착한다.
다음 도 9에 도시된 바와 같이, 정전척(130)이 증착 위치로 설정된 프리 얼라인 전의 원위치(도 7의 위치)로 이동되면 정전척(130)에 어태치된 기판(G)이 증착 소스(140) 상측에 정위치된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 기판 증착장치는, 비젼유닛(30)이 기판(G)이 이송되는 이송용 챔버(20)에 마련됨으로써 공정 챔버(100) 각각에 비젼유닛(30)을 설치할 필요가 없어 생산원가를 낮출 수 있으며, 방진유닛(40)이 비젼유닛(30)의 촬상 시 기판(G)의 진동을 방지함으로써 비젼유닛(30)의 인식 정확도를 높일 수 있다
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
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.
10: 제1 트랜스퍼 챔버 11: 제1 기판 핸들링 로봇
12: 기판 적재부 13: 적재부용 이동부
14: 제1 아암 15: 제2 아암
16: 제2 아암 회동부 20: 이송용 챔버
22: 기판 지지부재 25: 견시창
30: 비젼유닛 31: 카메라
40: 방진유닛 41: 방진유닛 프레임부
42: 기판 접촉부 42a: 업/다운(up/down) 바아
42b: 기판 접촉부재
43: 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부
44: 실린더 로드 45: 전동실린더
50: 제2 트랜스퍼 챔버 51: 제2 기판 핸들링 로봇
60: 밀폐부 61: 벨로우즈
100: 공정 챔버 110: 증착 소스
120: 기판 클램핑부 130: 정전척
G: 기판

Claims (14)

  1. 기판을 핸들링하는 제1 기판 핸들링 로봇을 구비하는 제1 트랜스퍼 챔버에 연결되며, 상기 제1 기판 핸들링 로봇에 의해 기판이 이송되는 이송용 챔버;
    상기 이송용 챔버에 마련되며, 상기 제1 기판 핸들링 로봇에 적재된 기판을 촬상하여 상기 기판의 위치 정보를 획득하는 비젼유닛; 및
    상기 이송용 챔버에 마련되며, 상기 비젼유닛의 촬상 시 상기 기판에 연결되어 상기 기판의 진동을 방지하는 방진유닛을 포함하며,
    상기 방진유닛은,
    상기 이송용 챔버의 하측벽에 결합되는 방진유닛 프레임부;
    상기 방진유닛 프레임부에 지지되며, 상기 이송용 챔버의 하측벽을 관통하는 기판 접촉부; 및
    상기 방진유닛 프레임부에 지지되며, 상기 기판 접촉부를 업/다운(up/down) 이동시키는 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부를 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 접촉부는,
    상기 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부에 연결되는 업/다운(up/down) 바아; 및
    상기 업/다운(up/down) 바아의 상단부에 마련되며, 상기 기판에 접촉되는 기판 접촉부재를 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판 접촉부재는 상기 기판에 점접촉되는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판 접촉부재의 상단부는 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 높이가 낮아지는 형상으로 마련되는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접촉부용 업/다운(up/down) 구동부는,
    상기 기판 접촉부에 연결되는 실린더 로드를 구비하는 전동실린더를 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 이송용 챔버에는 상기 업/다운(up/down) 바아가 관통하는 관통공이 형성되며,
    상기 방진유닛은, 상기 관통공을 밀폐하는 밀폐부를 더 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밀폐부는,
    상단부는 상기 이송용 챔버의 하측벽에 결합되며 하단부는 업/다운(up/down) 바아에 결합되는 벨로우즈를 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비젼유닛은,
    상기 이송용 챔버의 상부에 배치되며, 상기 기판의 에지부 또는 상기 기판에 마련된 마커(marker)를 인식하는 카메라를 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이송용 챔버는,
    상기 비젼유닛을 통한 촬상을 위해 상기 이송용 챔버의 상측벽에 마련되는 견시창을 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이송용 챔버에는, 상기 이송용 챔버의 내부에 배치되며 상기 기판을 지지하는 기판 지지부재가 마련되는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이송용 챔버에 연결되며, 상기 기판을 상기 이송용 챔버의 내부로 인입하는 제2 기판 핸들링 로봇을 구비하는 제2 트랜스퍼 챔버를 더 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜스퍼 챔버에 연결되며, 상기 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버를 더 포함되며,
    상기 공정 챔버는,
    증착 물질을 분사하는 증착 소스;
    상기 증착 소스의 상부에 배치되며, 상기 기판을 클램핑하는 기판 클램핑부;
    상기 기판 클램핑부에 연결되며, 상기 기판 클램핑부를 상기 공정 챔버의 내부에서 이동시키는 클램핑부 이동유닛; 및
    상기 클램핑부 이동유닛에 무선 또는 유선으로 연결되며, 상기 비젼유닛이 획득한 상기 기판의 위치 정보에 따라 상기 클램핑부 이동유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비젼유닛에 의해 측정된 실제 기판 위치와 미리 결정된 표준 기판 위치를 비교하며, 상기 실제 기판 위치와 상기 표준 기판 위치의 차이만큼 상기 기판 클램핑부가 이동되도록 상기 클램핑부 이동유닛을 제어하는 평면디스플레이용 기판 증착장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012133255A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Nsk Technology Co Ltd 露光装置
JP2013239342A (ja) * 2012-05-15 2013-11-28 Hitachi High-Technologies Corp 有機ｅｌ成膜装置及び搬送ロボットティーチング方法

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