KR101934621B1 - 마스크 스토커를 구비한 대면적 기판용 인라인 시스템 - Google Patents

마스크 스토커를 구비한 대면적 기판용 인라인 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 증착 공정을 포함하여 공정을 실시하는 인라인 시스템에 있어서, 기판이 선형으로 배치된 챔버 라인을 따라 이송되며, 증착 챔버는 선형 챔버 라인의 챔버에 수직으로 인접하여 배치되고, 기판의 이송은 척 플레이트에 척킹되어 이루어지며, 마스크는 증착 챔버 자체에 부설된 마스크 스토커에 비치되어, 마스크가 마스크 스토커로부터 선형 챔버 라인에 포함되는 얼라인 챔버으로 이동하여, 반입되는 기판과 얼라인되고 합착되어 증착 챔버로 기판/마스크 합착체가 이동하여 증착 공정을 실시한 다음, 기판은 마스크로부터 탈착되고 얼라인 챔버에서 배출되어 다음 얼라인 챔버에 투입되고 해당 증착 챔버의 마스크 스토커로부터 투입된 별도의 마스크와 기판이 얼라인 후 합착되어 증착 챔버로 이송되어 박막을 형성하는 인라인 시스템을 제공한다.

Description

마스크 스토커를 구비한 대면적 기판용 인라인 시스템{INLINE SYSTEM FOR LARGE AREA SUBSTRATE WITH MASK STOCKR}
본 발명은 대면적 기판에 증착 공정 등을 실시하는 인라인 시스템에 관한 것이다.
OLED 디스플레이 패널 제작에 사용되는 기판은 양산 효율의 극대화를 위해 점점 대면적화 되어가고 있다.
한편, 특히 대면적 기판 사용으로 TV, 대형모니터와 같은 대면적 패널을 제작하는 양산 공정에서는 인라인 방식이 적용되고 있으며 대면적 기판의 처짐에 의한 문제점을 해결하기 위해 척이 사용되고 있다. 선형으로 구성된 반송 유닛에 의해 척이 이송될 때 이송 챔버의 하부 혹은 측면에는 공정 챔버가 연결되어 순차적으로 공정이 수행되는데 이때 증착에 사용되는 마스크를 순환시키는 리턴 라인이 별도로 존재하기 때문에 다양한 형태의 마스크를 사용하는데 큰 제약이 따르게 된다.
대한민국 공개특허 10-2014-0145383호는 대면적화된 마스크와 기판을 트레이 방식으로 이송하면서 증발원을 하향식으로 구성하고 있다. 그러나 실질적으로 상향식 증발원에 의한 증착 기술이 연구되고 최적화되어 있기 때문에 증발원을 상향식으로 유지하면서 대면적화된 기판과 마스크를 핸들링하는 기술이 필요하다.
본 발명의 목적은 기존의 인라인 방식에서 야기되는 상기 문제점을 해결하여 다양한 마스크를 사용한 박막의 제작이 가능한 대면적 인라인 다층 박막 제작 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 증착 공정을 포함하여 공정을 실시하는 인라인 시스템에 있어서, 기판이 선형으로 배치된 챔버 라인을 따라 이송되며, 증착 챔버는 선형 챔버 라인에 수직으로 인접하여 배치되고, 기판의 이송은 척 플레이트에 척킹되어 이루어지며, 마스크는 증착 챔버 자체에 부설된 마스크 스토커에 적재되어, 마스크 스토커로부터 선형 챔버 라인에 포함되는 얼라인 챔버로 증착 챔버를 통해 이동하며, 반입되는 기판과 얼라인 합착되어 증착 챔버로 이동하여 증착 공정을 실시하며, 기판은 다시 얼라인 챔버에서 마스크로부터 탈착되어 다른 얼라인 챔버로 들어가 해당 증착 챔버의 마스크 스토커로부터 투입된 별도의 마스크와 얼라인 합착되어 해당 증착 챔버에서 박막을 증착하는 인라인 시스템을 제공한다.
상기에서 증착 챔버 별로 구비된 마스크는 각각 다른 형상의 패턴을 구비한 것일 수 있으며, 다수의 증착 챔버들이 선형 챔버 라인에 연결될 수 있다.
또한, 각 마스크는 해당 증착 공정의 반복 사용으로 교체주기에 다다르면 마스크 스토커에 적재된 사용하지 않은 또 다른 동일한 마스크와 교체를 진행하며, 사용한 마스크는 마스크 스토커와 연결된 마스크 리턴 라인을 통해 배출되고 세정된 마스크가 마스크 스토커에 공급되어 적재된다.
즉, 본 발명은,
증착 공정을 포함하여 공정을 실시하는 인라인 시스템에 있어서,
하나 이상의 얼라인 챔버를 포함하여 선형으로 배치된 챔버 라인;및
상기 얼라인 챔버를 포함한 선형 챔버 라인에 수직으로 얼라인 챔버에 인접 배치되는 증착 챔버;를 포함하고,
상기 증착 챔버는 얼라인 챔버와 인접하지 않은 단부에 마스크를 하나 이상 적재할 수 있는 마스크 스토커를 구비하며,
각 증착 챔버의 마스크 스토커에 적재된 마스크가 얼라인 챔버로 이동되어 얼라인 챔버에 반입되는 기판과 얼라인되고 합착되어,
기판과 마스크 합착체는 얼라인 챔버로부터 인접한 증착 챔버로 들어가 증발원에 의해 박막을 형성하고,
얼라인 챔버로 복귀되어 기판과 마스크가 탈착되고,
기판은 선형 챔버 라인을 따라 진행하고, 마스크는 다음 번 기판을 기다려 기판 얼라인, 합착, 증착 및 탈착을 반복 수행하고,
마스크 교체 주기에 다다르면 마스크 스토커로 배출되고, 세정된 마스크가 마스크 스토커로부터 반입되어 적재되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템을 제공한다.
상기에서, 상기 증착 챔버는 둘 이상이고 각 증착 챔버에 구비된 각각의 마스크는 서로 종류가 다른 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 증착 챔버는 동일 공정을 실시하는 증착 챔버가 두 개씩 배치되어 짝수로 구성되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템을 제공한다.
상기에 있어서, 별도의 라인을 구성하여 증착 챔버의 마스크 스토커는 라인에 접속되며, 증착 공정 사용 후 마스크 스토커에 적재된 마스크가 라인을 통해 배출되고 세정된 마스크가 마스크 스토커로 반입되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 인라인 시스템이 가진 마스크 사용의 제약에서 벗어나 다양한 형태의 마스크를 사용해 여러 가지 형태의 박막 구성이 가능하게 된다. 따라서 보다 효율적인 다층 박막 제작이 가능한 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 증착 챔버에 마스크를 비치하여 다양한 마스크로 증착 공정을 실시할 수 있는 인라인 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 대한 변형 실시예로서 동일 물질을 증착하는 증착 챔버를 한 쌍씩 구성하고 기판 투입 배출 시간을 적절히 운영하여 동일 시간 내에 두 장의 박막 공정이 가능하도록 배치한 것을 보여준다.
도 3은 도 2의 실시예에서 마스크 리턴 라인을 설치한 것을 보여준다.
이하, 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1을 보면, 본 발명에 따른 인라인 시스템의 구성이 나와 있다.
인라인 시스템은 단어 그대로 선형으로 배열된 챔버 라인을 따라 공정을 실시하는 시스템으로, 기판(100)이 챔버 라인을 따라 이송하면서 여러 공정이 신속하게 진행되어 생산성이 높다. 인라인 시스템은 기판과 마스크 합착체가 챔버 라인을 따라 연속적으로 배열된 다수의 증발원을 통과함에 따라 다층 박막 공정이 진행된다. 기판에 증착되는 물질에 따라 박막 패턴이 다를 경우 마스크 변경이 필요하며, 인라인 시스템에서는 마스크 교체 및 교체된 마스크의 회수를 위한 별도의 마스크 이동 경로가 요구되어 종류에 따른 마스크 투입과 회수를 관리해야 한다. 즉, 다양한 마스크를 사용할 경우, 공정관리가 매우 복잡해질 수 있다. 그에 따라 본 발명은 도 1과 같이 서로 다른 형태의 마스크를 각각의 증착 챔버에 비치하였다.
즉, 도 1의 실시예에서는, 얼라인 챔버(31,32,33)를 포함하고 있는 챔버 라인에 증착 챔버(41,42,43)를 얼라인 챔버(31,32,33)에 대해 수직으로 인접시켜 구성하고 마스크 스토커(51,52,53)를 각각의 증착 챔버(41,42,43) 후단에 설치하여 여기에 마스크(미 도시)를 적재하였다. 상기 증착 챔버(41,42,43) 내부에는 증발원(410,420,430)을 배치하여 얼라인 챔버(31,32,33)에서 합착 후 이송된 기판에 박막을 형성시키는데, 이때 각 증착 챔버(41,42,43)에 배치된 증발원(410,420,430)은 챔버 마다 서로 다른 물질을 보유한 것일 수 있다. 이와 같은 구성은 증착 챔버(41,42,43)를 챔버 라인이 아닌 별도의 공간으로 구성하고 마스크도 별도의 경로로 투입 및 배출이 가능하도록 하여 각각의 증착 공정에 필요한 마스크 공급을 용이하게 할 수 있도록 구성하였다. 즉, 기판 물류 방향과 마스크 이송 경로를 다르게 구성함으로써 기판과 마스크들의 간섭 방지를 위해 공간적으로 경로를 분할하여 사용한다든가 또는 택 타임을 맞추어 시간별로 분할하여 공간을 사용하는 등의 복잡한 운영 방안에 대한 고민이 사라지게 된다.
도 1의 경우, 기판과 마스크의 운용은 다음과 같다.
기판(100)은 인라인 시스템에 진입하여 척킹 챔버(10)에서 척 플레이트(200)에 척킹된다. 척 플레이트 위에 척킹된 기판은 플립 챔버(21)로 이동되어 상향식 증발원에 의해 박막이 증착될 수 있도록 척 플레이트 아래로 향하게 된다(플립). 얼라인 챔버(31)로 이동된 기판은 마스크(311)와 얼라인되고 합착되는데, 이때 마스크는 사전에 증착 챔버(41) 후단의 마스크 스토커(51)로부터 얼라인 챔버(31)로 이송되어 위치한다. 증착 챔버(41)는 선형 챔버 라인 상에 구성되지 않고 수직으로 배치된다. 즉, 얼라인 챔버(31)에 인접되어 선형 챔버 라인과는 수직을 이룬다. 선형 챔버 라인과 인접하지 않은 단부에는 마스크 스토커(51)가 설치되며 각각의 마스크 스토커(51,52,53)에는 해당 증착 공정에 필요한 종류가 서로 다른 마스크가 적재될 수 있다. 또한, 증착 챔버(41,42,43) 마다 구성되는 증발원(410,420,430)도 각각 다른 물질이 충진 될 수 있다. 얼라인 챔버(31)에서 마스크(311)와 합착된 기판은 증착 챔버(41)로 반입되어 증발원(410)에 의해 박막 공정을 실시한 후 다시 얼라인 챔버(31)로 이동되며 이후 마스크(311)로부터 탈착되어 인접한 다음의 얼라인 챔버(32)로 이동된다. 도 1은 세 개의 얼라인 챔버(31,32,33)가 선형으로 배치되고, 기판 진행 방향을 중심으로 제1 증착 챔버(41)는 제1얼라인 챔버(31)의 좌측에, 제2 증착 챔버(42)는 제2 얼라인 챔버(32) 우측에, 제3 증착 챔버(43)는 제3 얼라인 챔버(33)의 좌측에 구성하고 있으며, 기판은 제1얼라인 챔버(31)에서 시작하여 세 차례 증착을 실시한 다음 플립 챔버(22)에서 반전되어 디척 챔버(60)로 이송되며, 디척 공정을 통해 척 플레이트에서 분리되어 다음의 공정 챔버(예를 들어 인캡슐레이션 챔버)로 배출되고 척 플레이트(200)는 전단의 척킹 챔버(10)로 척 리턴 라인(70)을 통해 순환하는 것을 보여주고 있다.
상기에 세 개의 증착 챔버(41,42,43)를 좌우로 번갈아 배치한 것은 증착 챔버(41,42,43)와 마스크 스토커(51,52,53)의 유지보수 공간을 확보하기 위함이며 또한 하나의 얼라인 챔버를 중심으로 증착 챔버를 좌우측에 배치하여 얼라인 챔버 수량을 줄이는 방법도 가능하다.(미 도시)
도 2는 도 1을 변형한 실시예로서 동일한 구성의 증착 챔버를 한 쌍씩 배치하여 동일 시간 내에 두 장의 박막 공정이 가능하도록 구성한 것이다. 즉, 서로 다른 세 종류의 증착 챔버를 한 쌍씩 순차적으로 배치하고, 각각의 증착 공정에 필요한 마스크를 비치할 수 있는 마스크 스토커 또한 각각의 증착 챔버 단부에 구성함으로써 동일 시간 내에 두 장의 박막 공정이 가능하여 생산성이 두 배로 증가되는 것을 보여준다.
도 2의 기판 운용 방식을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1 기판이 인라인 시스템에 들어와 척킹 챔버(10)에서 척 플레이트(200)에 척킹되고, 플립된 다음 제1 얼라인 챔버(31a)에 투입된다. 이후 제1 얼라인 챔버(31a)에서는 제1 증착 챔버(41a)의 마스크 스토커(51a)로부터 사전에 공급된 제1 마스크(311a;미 도시)와 반입된 제1 기판이 얼라인 합착 공정을 실시한다. 제1 마스크(311a)와 합착된 제1 기판이 증착 공정을 하기 위해 제1 얼라인 챔버(31a)로부터 완전히 벗어나 제1 증착 챔버(41a)로 들어가게 되면 바로 제2 기판이 제1 얼라인 챔버(31a)를 통과하여 제2 얼라인 챔버(31b)에 반입된다. 마찬가지로 제2 증착 챔버(41b)의 마스크 스토커(51b)로부터 공급된 제2 마스크(311b;미 도시)와 제2 기판은 제2 얼라인 챔버(31b)에서 얼라인 및 합착되고 제2 증착 챔버(41b)로 투입되어 박막 공정을 실시한다. 이때, 제1 증착 챔버(41a)와 제2 증착 챔버(41b)에서 실시되는 공정은 서로 같으며 제1 마스크(311a)와 제2 마스크(311b)도 동일한 종류로 증발물질도 같아, 같은 박막이 형성하게 되어 두 장의 기판에 대한 공정이 연속적으로 실시된다.
제1 기판이 제1 증착 챔버(41a)에서 공정을 마치고 제 1 얼라인 챔버(31a)에 도착하면 제1 마스크(311a)로부터 탈착되어 제1 얼라인 챔버(31a)로부터 제2 얼라인 챔버(31b)를 지나 제3 얼라인 챔버(32a)에 투입되고 제3 마스크(321a)와 얼라인 및 합착되어 증착 챔버(42a)에 투입된다. 이후, 제1 기판은 상술한 바와 같은 방식으로 제4 얼라인 챔버(32b)을 지나 제5 얼라인 챔버(33a)에 투입되고 제5 마스크(331a)와 얼라인 및 합착되고 제5 증착 챔버(43a)에서 증착된다. 제5 증착 챔버(43a)에서 공정을 마친 후 인라인 시스템을 빠져나가게 된다.
제2 기판 역시 제3 얼라인 챔버(32a)을 지나쳐 제4 얼라인 챔버(32b)에서 제4 마스크(321b)와 합착 되어 제4 증착 챔버(42b)로 들어가 박막을 형성한 다음 같은 방식으로 제6 얼라인 챔버(33b)에 투입되어 제6 마스크(331b)와 합착되어 제6 증착 챔버(43b)에서 증착되고 이후 인라인 시스템을 빠져나간다. 이때 척 플레이트는 척킹 챔버(10)로 회수된다.
제1 기판이 제3 얼라인 챔버(32a)에 투입될 때 또 다른 제3 기판이 제1 얼라인 챔버(31a)에 동시에 투입되며 마찬가지로 제2 기판이 제4 얼라인 챔버(32b)에 투입될 때 또 다른 제4 기판이 투입되어 연속적인 공정이 가능하게 된다.
상기에서 제1 기판과 제2 기판은 동일한 박막이 증착된 상태이며, 제1 증착 챔버(41a)와 제2 증착 챔버(41b), 제3 증착 챔버(42a)와 제4 증착 챔버(42b) 그리고 제5 증착 챔버(43a)와 제6 증착 챔버(43b)는 각각 동일한 박막을 형성하는 동일시스템으로 사용되는 증발원의 종류와 물질 그리고 마스크의 종류도 서로 같다. 이와 같이 한 쌍식 배치된 증착 챔버와 마스크 스토커, 그리고 상기의 물류 운영 방식으로 동일 시간 내 두 장씩 공정이 진행되어 생산량은 두 배로 증가하게 된다.
증착 챔버 쌍들은 하나의 얼라인 챔버에 대해 서로 마주보게 배치될 수도 있으며 또한 박막공정의 종류가 늘어나는 만큼 증착 챔버 수량을 증가시켜 배치 하는 것도 가능하다.
도 3에는 도 2의 인라인 시스템에서 마스크들을 교체할 수 있도록 마스크 리턴 라인(81,82)을 설치한 것을 보여준다. 도 2의 인라인 시스템에서 마스크가 마스크 스토커로부터 얼라인 챔버로 투입되면 연속적으로 들어오는 다수의 기판 증착 공정에 반복적으로 사용되는데 장시간 동안 증착된 물질에 의한 마스크 오염과 물질 낙하에 의한 증착원 성능 저하 등의 우려로 마스크는 일정 사용 회수 이후 마스크 교체가 필요하다. 그에 따라 마스크의 교체를 용이하게 할 수 있도록 선형 챔버 라인과 별도로 인라인으로 마스크 리턴 라인(81,82)을 구성하여 마스크 스토커(51a~53b)에 연결하였다. 교체가 요구되는 마스크들은 마스크 스토커(51a~53b)로부터 마스크 리턴 라인(81,82)을 통해 배출되고 역순으로 세정된 마스크가 마스크 리턴 라인(81,82)을 거쳐 마스크 스토커(51a~53b)로 투입되어 교체된다. 물론 마스크 스토커(51a~53b)에는 다수의 동일한 마스크 적재가 가능하도록 구성하여 교체 시간 단축이 가능하며 적재된 마스크가 모두 사용되면 마스크 리턴 라인(81,82)을 통해 교체가 이루어진다. 공정 진행 시간(런 타임)을 늘리기 위해서는 적재된 마스크를 모두 사용하기 전에 미리 마스크 리턴 라인(81,82)을 통해 일부 교체하는 것이 유리하다.
한편, 상술한 실시 예들에서 기판은 척 플레이트 없이 선형 모터(LM), 또는 롤러 등에 의해서도 이송될 수 있다.
이와 같이 하여 인라인 시스템에서 여러 종류의 마스크들이 기판의 이송 경로를 이용하지 않고 증착 챔버에 공급되고 교체될 수 있으며, 동일한 공정 시간 내에 두 장의 기판 투입이 가능하여 생산량을 높일 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 척킹 챔버
11: 척로딩 챔버
21,22: 플립 챔버
31,31a,31b,32,32a,32b,33,33a,33b: 얼라인챔버
41,41a,41b,42,42a,42b,43,43a,43b: 증착 챔버
51,51a,51b,52,52a,52b,53,53a,53b: 마스크 스토커
60: 디척 챔버
61: 척언로딩 챔버
70: 척 리턴 라인
81,82: 마스크 리턴 라인
100,101: 기판
200,201: 척 플레이트
311,312,311a,311b,312a,312b,321,322,321a,321b,322a,322b,331,332,
331a,331b,332a,332b: 마스크
410,410a,410b,420,420a,420b,430,430a,430b: 증발원

Claims (4)

  1. 증착 공정을 포함하여 공정을 실시하는 인라인 시스템에 있어서,
    하나 이상의 얼라인 챔버가 선형으로 배치된 챔버 라인;
    상기 얼라인 챔버를 포함한 선형 챔버 라인에 수직으로 얼라인 챔버에 인접 배치되는 증착 챔버; 및
    얼라인 챔버와 인접하지 않은, 증착 챔버 단부에 마스크를 하나 이상 적재할 수 있는 마스크 스토커;를 포함하고,
    각 증착 챔버의 마스크 스토커에 적재된 마스크가 얼라인 챔버로 이동되어 얼라인 챔버에 반입되는 기판과 얼라인되고 합착되고,
    기판과 마스크 합착체는 얼라인 챔버로부터 인접한 증착 챔버로 들어가 증발원에 의해 박막을 형성하고, 얼라인 챔버로 복귀되어 기판과 마스크가 탈착되고,
    기판은 하나 이상의 얼라인 챔버가 선형으로 배치된 챔버 라인을 따라 진행하고, 마스크는 다음 번 기판을 기다려 기판 얼라인, 합착, 증착 및 탈착을 반복 수행하고,
    마스크 교체 주기에 다다르면 마스크 스토커로 배출되고, 세정된 마스크가 마스크 스토커로부터 반입되어 적재되어 기판 물류 방향과 마스크 이송 경로를 서로 다르게 구성한 것을 특징으로 하는 인라인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증착 챔버는 둘 이상이고 각 증착 챔버에 구비된 각각의 마스크는 서로 종류가 다른 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 증착 챔버는 동일 공정을 실시하는 증착 챔버가 두 개씩 배치되어 짝수로 구성되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 별도의 라인을 구성하여 증착 챔버의 마스크 스토커는 라인에 접속되며, 증착 공정 사용 후 마스크 스토커에 적재된 마스크가 라인을 통해 배출되고 세정된 마스크가 마스크 스토커로 반입되는 것을 특징으로 하는 인라인 시스템.








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