KR102206766B1 - 감압 건조 장치 - Google Patents

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KR102206766B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 상의 용매의 감압 건조 처리와 용매 포집부로부터 용매의 이탈 처리를 신속하게 수행할 수 있는 감압 건조 장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판이 올려진 트레이; 상기 트레이가 수용될 수 있는 공간을 제공하는 제1챔버; 상기 제1챔버 내측에 구비되고, 상기 트레이에 올려진 기판과 마주하게 설치되는 용매 포집부; 상기 용매 포집부와 근접하게 구비되고, 고온의 기체를 상기 제1챔버 내부에 공급하는 급기부; 상기 제1챔버와 연통되고, 상기 제1챔버 내부의 기체를 배기하는 제1배기부; 상기 제1챔버 일측에 구비되고, 상기 트레이가 수용될 수 있는 공간을 제공하는 제2챔버; 상기 제2챔버와 연통되고, 상기 제2챔버 내부의 기체를 배기하는 제2배기부; 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에 상기 트레이를 이송시키는 이송 롤러; 상기 제1챔버와 제2챔버 사이를 연통시키는 연결관에 구비된 밸브 수단; 및 상기 급기부와 제1,2배기부와 이송 롤러 및 밸브 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 감압 건조 장치를 제공한다.

Description

감압 건조 장치 {Reduced-pressure drying apparatus}
본 발명은 기판 상의 용매의 감압 건조 처리와 용매 포집부로부터 용매의 이탈 처리를 신속하게 수행할 수 있는 감압 건조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)를 이용한 디스플레이는 박형 경량이고 저소비 전력이며 응답속도 및 시야각이 우수하다.
OLED 는 기판 상의 양극과 음극의 사이에 유기 EL(Electroluminescence)층을 둔 구조를 가지고 있다. 유기 EL층은 양극측으로부터 순서대로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층이 적층되도록 형성된다. 이들 유리 EL층의 각 층(정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층)을 형성하기 위해서는, 잉크젯 방식으로 유기 재료의 액적을 기판 상에 토출하는 방법이 이용된다.
잉크젯 방식으로 기판 상에 토출된 유기 재료 중에는 다량의 용매가 포함되어 있다. 따라서, 기판 상의 용매를 제거하기 위해 챔버 내부를 저진공으로 구성함으로서, 기화점을 낮춰 상온에서 기판 상의 용매를 기화시킬 수 있다.
하지만, 면적이 넓은 기판의 경우, 챔버 내부를 고진공으로 구성하더라도 기판의 중심부에서 유동이 잘 이뤄지지 않고, 기화된 용매가 빠져나가지 못하여 기판 위에 머물러 있으므로, 용매의 농도 차에 의한 추가적인 기화가 발생하지 못한다.
따라서, 기판의 중심부와 에지부에서 용매 건조 시간 차이가 발생되고, 이로 인하여 기판에 얼룩이 남게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기판의 상측에 중심부와 에지부의 온도 편차가 있는 용매 포집부를 구성하고, 기판의 중심부에서 기화된 용매를 용매 포집부가 포집하도록 구성함으로서, 기판의 중심부와 에지부에서 용매를 균일하게 건조시키는 감압 건조 처리가 많이 적용되고 있다.
일본등록특허 제6328434호(2014.01.30.출원)에 개시된 건조 장치는 진공 흡인 가능한 처리 용기와, 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 탑재대와, 탑재대에 지지되는 기판에 대항하여 마련되고, 기판 상의 유기 재료막으로부터 휘발하는 용매를 포집하는 용매 포집부를 구비한다. 상기의 용매 포집부는 기판의 표면과 거의 평행하게 배치된 금속제의 포집 플레이트를 갖고, 해당 포집 플레이트에 관통 개구가 형성된다.
또한, 건조 처리가 종료된 후, 포집 플레이트에서 포집한 용매를 재차 기화시켜 포집 플레이트로부터 이탈시키기 위한 온도 조절 장치가 별도로 구비된다.
일본공개특허 제2018-59697호(2016.09.30.우선일)에 개시된 감압 건조 장치는 기판 상의 용매의 감압 건조 처리와 용매 포집부로부터 용매의 이탈 처리의 양쪽을 행하게 되는데, 간단한 장치 구성으로 감압 건조 처리의 시간과 이탈 처리의 시간을 짧게 구성할 수 있다.
상기의 감압 건조 장치는 챔버 내에 수납된 기판 상의 용액을 감암 상태에서 건조시키는 것으로, 그물 형상의 판인 용매 포집부가 기판으로부터 기화한 용액 중의 용매를 일시적으로 포함하는 용매 포집부를 구비하고, 용매 포집부는 챔버 내의 기판에 대향하도록 마련되고, 용매 포집부를 구성하는 그물 형상판은 개구율이 60 ~ 80% 이하이고, 단위 면적당의 열용량이 850J/Km2 이하로 구성된다.
상기와 같은 기술에 따르면, 하나의 챔버 내부에서 기판 상의 용매의 감압 건조 처리와 용매 포집부로부터 용매의 이탈 처리가 이뤄지고, 용매 포집부에 포집된 용매를 이탈시키기 위하여 온도를 올리거나, 저진공 상태에서 기화시킨 다음, 기화된 용매를 배기시켜야 한다.
그런데, 챔버로부터 기화된 용매를 배기하는 동안, 기판 위에 용매가 흡착되어 얼룩으로 남는 것을 방지하기 위하여, 오랜 시간에 걸쳐 천천히 기화된 용매를 배기시키므로, 공정 시간이 길어지고, 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판 상의 용매의 감압 건조 처리와 용매 포집부로부터 용매의 이탈 처리를 신속하게 수행할 수 있는 감압 건조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 기판이 올려진 트레이; 상기 트레이가 수용될 수 있는 공간을 제공하는 제1챔버; 상기 제1챔버 내측에 구비되고, 상기 트레이에 올려진 기판과 마주하게 설치되는 용매 포집부; 상기 용매 포집부와 근접하게 구비되고, 고온의 기체를 상기 제1챔버 내부에 공급하는 급기부; 상기 제1챔버와 연통되고, 상기 제1챔버 내부의 기체를 배기하는 제1배기부; 상기 제1챔버 일측에 구비되고, 상기 트레이가 수용될 수 있는 공간을 제공하는 제2챔버; 상기 제2챔버와 연통되고, 상기 제2챔버 내부의 기체를 배기하는 제2배기부; 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에 상기 트레이를 이송시키는 이송 롤러; 상기 제1챔버와 제2챔버 사이를 연통시키는 연결관에 구비된 밸브 수단; 및 상기 급기부와 제1,2배기부와 이송 롤러 및 밸브 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 감압 건조 장치를 제공한다.
상기 용매 포집부는, 기판의 용매를 흡착시키는 저온 흡착판을 포함할 수 있다.
상기 용매 포집부는, 상기 저온 흡착판 일측에 구비되고, 상기 저온 흡착판을 가열하는 가열유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 급기부는, 고온의 질소 기체를 공급할 수 있다.
상기 제1배기부는, 상기 제1챔버 하부에 연통된 진공 펌프일 수 있다.
상기 제2배기부는, 상기 제2챔버 하부에 연통된 진공 펌프일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2챔버 내부에 용액이 뿌려진 기판이 공급되면, 상기 밸브 수단을 열고, 상기 급기부에 의해 고온의 기체가 상기 제2챔버 내부로 유입되도록 하여, 상기 제2챔버 내부에서 기판의 수분을 제거할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2챔버에서 수분이 제거된 기판이 상기 이송 롤러에 의해 상기 제1챔버로 이송되면, 상기 밸브 수단을 닫고, 상기 급기부에 의해 고온의 기체 공급을 중단하며, 상기 용매 포집부와 근접하게 기판을 위치시킨 다음, 상기 제1배기부에 의해 상기 제1챔버 내부를 고진공으로 구성하여 상기 제1챔버 내부에서 기판의 용매를 일부 기화시키고, 동시에 상기 제2배기부에 의해 상기 제2챔버 내부를 고진공으로 구성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1챔버에서 용매가 일부 기화된 기판이 상기 이송 롤러에 의해 상기 제2챔버로 이송되면, 상기 밸브 수단을 닫은 상태로 유지하고, 상기 제2배기부에 의해 상기 제2챔버 내부를 고진공으로 구성하여 상기 제2챔버 내부에서 기판의 용매를 기화시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2챔버 내부에서 기판의 용매를 기화시키는 동안, 상기 급기부에 의해 상기 제1챔버 내부에 고온의 기체를 공급하는 동시에 상기 제1배기부에 의해 상기 제1챔부 내부를 저진공으로 구성하여 상기 용매 포집부에 흡착된 용매를 기화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 감압 건조 장치는, 제1챔버와 별도로 밸브 수단에 의해 연통되는 제2챔버를 구비함으로서, 제1,2챔버 사이에 기판을 이송시키고, 제1,2챔버의 압력 조건과 온도 조건을 다르게 설정하여 기판 상의 용매의 감압 건조 처리와 용매 포집부로부터 용매의 이탈 처리를 신속하게 진행할 수 있다.
따라서, 공정 시간을 대폭 단축시킬 수 있고, 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감압 건조 장치가 개략적으로 도시된 측단면도.
도 2는 본 발명의 감압 건조 장치에 적용된 제어 모듈이 도시된 구성도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 감압 건조 장치의 작동 상태가 도시된 도면.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감압 건조 장치가 개략적으로 도시된 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 감압 건조 장치에 적용된 제어 모듈이 도시된 구성도이다.
본 발명의 감압 건조 장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 트레이(110)와, 제1챔버(120)와, 용매 포집부(130)와, 트레이 승강부(141,142)와, 급기부(150)와, 제1배기부(161,162)와, 제2챔버(170)와, 제2배기부(181,182)와, 이송 롤러(R1,R2)와, 밸브 수단(190)과, 제어부(200)를 포함한다.
트레이(110)는 기판(P)이 올려질 수 있는 평판 형상으로서, 잉크젯 방식으로 기판(P)에 도포된 용액 중에 다량의 용매가 포함될 수 있으며, 용매 중 하나인 솔벤트를 예를 들 수 있다.
제1챔버(120)는 기판(P)이 올려진 트레이(110)가 수용될 수 있는 소정의 밀폐 공간을 제공하는데, 하기에서 설명될 저온 흡착판(131)에 의해 기판(P)의 용매 농도를 균일하게 하고, 저온 흡착판(131)에 포집된 용매를 기화시키는 공간을 제공한다.
실시예에 따르면, 제1챔버(120)의 상부에 급기부(150)가 연통되고, 제1챔버(120)의 하부에 제1배기부(161,162)가 연통될 수 있다.
그리고, 제1챔버(120) 내측 상부에 용매 포집부(130)가 내장되고, 제1챔버(120) 내측 하부에 이송 롤러(R1,R2)의 일부와 트레이 승강부(141,142)가 구비될 수 있다.
용매 포집부(130)는 기판(P)에 잉크젯 방식으로 도포된 용액으로부터 기화한 용매를 포집함으로서, 기판(P)의 용매 농도를 균일하게 구성할 수 있다.
그리고, 용매 포집부(130)는 제1챔버(120) 내측에 구비되고, 트레이(110)에 올려진 기판(P)과 마주하도록 설치될 수 있다.
실시예에 따르면, 용매 포집부(130)는 저온 흡착판(131)과, 저온 흡착판(131)을 직/간접적으로 가열할 수 있는 전기 히터(132)를 포함할 수 있다.
저온 흡착판(131)은 열 전도성이 우수한 금속으로 제작된 메쉬 형태의 포집망으로 구성될 수 있는데, 적어도 기판(P)과 같은 크기로 형성되고, 포집 효율을 높이기 위하여 메쉬의 크기를 조정할 수 있다.
그리고, 저온 흡착판(131)의 중심부가 에지부보다 상대적으로 가열될 수 있는 별도의 수단이 구비되거나, 전기 히터(132)로 대체할 수 있다.
전기 히터(132)는 저온 흡착판(131)에 흡착된 용매를 신속하게 제거하기 위하여 고온 환경을 제공하기 위한 것으로서, 열교환기 등으로 대체되거나, 생략될 수 있다.
트레이 승강부(141,142)는 트레이(110)를 승강시키기 위한 것으로서, 제1챔버(120) 내측 하부에 이송 롤러(R1,R2)와 같이 구비될 수 있다.
실시예에 따르면, 트레이 승강부(141,142)는 제1챔버(120) 내부의 이송 롤러(R1,R2) 위에 놓인 트레이(110)의 하면을 지지할 수 있는 복수개의 승강핀(141,142)으로 구성될 수 있다.
별도의 승강 구동부(미도시)가 승강핀들(141,142)을 상하로 이동시키는데, 트레이(110) 위의 기판(P)이 용매 포집부(130)와 근접할 때까지 트레이(110)를 지지하는 승강핀들(141,142)을 상승시키고, 트레이(110)를 이송 롤러(R1,R2) 위에 놓일 때까지 승강핀들(141,142)을 하강시킬 수 있다.
급기부(150)는 고온의 기체를 제1챔버(120) 내부에 공급하기 위한 것으로서, 제1챔버(120)의 상측에 연통될 수 있고, 고온의 질소(N2) 기체를 공급할 수 있다.
제1배기부(161,162)는 제1챔버(120) 내부의 기체를 배기하기 위한 것으로서, 제1챔버(120)의 하부 양측에 연통되는 진공 펌프로 구성되고, 제1챔버(120) 내부에 진공압을 제공할 수 있다.
제2챔버(170)는 제1챔버(120)와 마찬가지로 기판(P)이 올려진 트레이(110)가 수용될 수 있는 소정의 밀폐 공간을 제공하는데, 기판(P)의 수분을 증발시키고, 기판(P)의 용매를 기화시키는 공간을 제공한다.
실시예에 따르면, 제2챔버(170)는 제1챔버(120) 일측에 근접하게 구비되고, 연결관(P)이 제1챔버(120)와 제2챔버(170) 사이에 구비될 수 있으며, 제2챔버(170)의 하부에 제2배기부(181,182)가 연통될 수 있다.
제2배기부(181,182)는 제2챔버(170) 내부의 기체를 배기하기 위한 것으로서, 제2챔버(170)의 하부 양측에 연통되는 진공 펌프로 구성되고, 제2챔버(170) 내부에 진공압을 제공할 수 있다.
이송 롤러(R1,R2)는 기판(P)이 올려진 트레이(110)를 제1챔버(120)와 제2챔버(170) 사이에서 이송시키기 위한 것으로서, 제1챔버(120)와 제2챔버(170)의 내측 하부에 복수개의 롤러가 소정 간격을 두고 일렬로 구비될 수 있다.
밸브 수단(190)은 상기에서 설명한 바와 같이 제1,2챔버(120,170)를 연통시키는 연결관(P)에 구비될 수 있는데, 밸브 수단(190)의 동작에 따라 제1,2챔버(120,170)의 내부 공간을 구획하거나, 제1,2챔버(120,170)의 내부 공간을 연통시킬 수 있다.
제어부(200)는 급기부(150)와 제1,2배기부(161,162,181,182)와 이송 롤러(R1,R2) 및 밸브 수단(190)의 작동을 제어할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 감압 건조 장치의 작동 상태가 도시된 도면이다.
본 발명의 감압 건조 장치에 따르면, 잉크젯 방식으로 용액이 뿌려진 기판이 공급되면, 제어부(200)에 의해 상기의 구성 요소를 제어함으로서, 기판(P) 위의 용액에 포함된 수분을 증발시킨 다음, 기판(P) 위의 용매 중 하나인 솔벤트를 기화시키는 과정을 거치게 된다.
상세하게, 트레이(110) 위에 올려진 기판(P)이 잉크젯 방식으로 용액이 뿌려진 다음, 제2챔버(170) 내부의 이송 롤러(R1,R2) 위에 트레이(110)가 공급되면, 도 3에 도시된 바와 같이 밸브 수단(190)을 열고, 급기부(150)가 고온의 질소 가스(N2)를 공급한다.
따라서, 고온의 질소 가스(N2)가 제1,2챔버(120,170)를 내부로 유입되고, 제2챔버(170) 내부에서 기판(P)의 수분을 제거할 수 있다.
다음, 이송 롤러(R1,R2)가 트레이(110)를 제2챔버(170)에서 제1챔버(120)로 이송시키면, 도 4에 도시된 바와 같이 급기부(150)의 작동을 중단하고, 밸브 수단(190)을 닫은 다음, 제1배기부(161,162)와 제2배기부(181,182)를 동시에 작동시킨다.
제1배기부(161,162)가 작동되면, 제1챔버(120) 내부가 고진공으로 구성될 수 있다. 이때, 트레이 승강부(141,142)가 트레이(110)를 상승시키고, 기판(P)이 저온 흡착판(131)과 근접하게 위치되면, 저온 흡착판(131)의 중심부가 에지부보다 더 높은 온도를 유지하도록 하여 기판(P)의 중앙부 측 솔벤트가 상대적으로 많이 기화되도록 하고, 제1챔버(120) 내부에서 기판의 중심부와 에지부에서 솔벤트의 농도를 균일하게 구성할 수 있다.
물론, 제2배기부(181,182)가 작동됨에 따라 제2챔버(170) 내부도 고진공으로 구성된다.
다음, 이송 롤러(R1,R2)가 트레이(110)를 제1챔버(120)에서 제2챔버(130)로 이송시키면, 도 5에 도시된 바와 같이 밸브 수단(190)을 닫은 상태로 제1,2배기부(161,162,181,182)의 작동을 그대로 유지하는 반면, 급기부(150)가 고온의 질소 가스(N2)를 공급한다.
제2배기부(181,182)가 작동되면, 제2챔버(170) 내부가 고진공으로 구성됨에 따라 제2챔버(170) 내부에서 기판(P)의 솔벤트가 균일하게 기화될 수 있고, 기화된 솔벤트가 다시 흡착된 얼룩이 기판(P) 위에 생기지 않을 수 있다.
급기부(150)와 제1배기부(161,162)가 동시에 작동되면, 제1챔버(120) 내부가 저진공으로 구성되는 동시에 고온의 질소 가스(N2)에 의해 고온 환경이 되고, 제1챔버(120) 내부에서 저온 흡착판(131)에 흡착된 솔벤트가 가혹 조건인 저진공 고온 하에서 더욱 신속하게 기화될 수 있다.
물론, 저온 흡착판(131) 주변의 전기 히터를 작동시킴으로서, 저온 흡착판(131)에 흡착된 솔벤트를 더욱 신속하게 기화시킬 수 있으나, 한정되지 아니한다.
상기와 같이, 제1챔버(120)에서 기판(P)의 솔벤트를 균일하게 기화시키고, 제2챔버(170)에서 저온 흡착판(131)에 흡착된 솔벤트를 가혹 조건에서 기화시킴으로서, 기판(P)에 얼룩이 남기지 않고, 공정 시간을 대폭 감소시킬 수 있다.
110 : 트레이 120 : 제1챔버
130 : 용매 포집부 141,142 : 트레이 승강부
150 : 급기부 161,162 : 제1배기부
170 : 제2챔버 181,182 : 제2배기부
190 : 밸브 수단 P : 연결관
R1,R2 : 이송 롤러 S : 기판

Claims (10)

  1. 기판이 올려진 트레이;
    상기 트레이가 수용될 수 있는 공간을 제공하는 제1챔버;
    상기 제1챔버의 상측에 구비되는 용매 포집부;
    상기 용매 포집부와 근접하여 상기 제1 챔버의 상측에 구비되고, 기체를 상기 제1챔버 내부에 공급하는 급기부;
    상기 제1챔버와 연통되고, 상기 제1챔버 내부의 기체를 배기하는 제1배기부;
    상기 제1챔버 일측에 구비되고, 상기 트레이가 수용될 수 있는 공간을 제공하는 제2챔버;
    상기 제2챔버와 연통되고, 상기 제2챔버 내부의 기체를 배기하는 제2배기부;
    상기 제1챔버와 제2챔버 각각에 구비되어 상기 트레이를 이송시키는 이송 롤러;
    상기 제1챔버와 제2챔버 사이를 연통시키는 연결관에 구비된 밸브 수단; 및
    상기 급기부와 제1,2배기부와 이송 롤러 및 밸브 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    용액이 뿌려진 기판이 외부에서 상기 제2 챔버로 공급되면, 상기 밸브 수단을 열어 상기 급기부에 의해 공급된 기체가 상기 제1 챔버 내부를 경유하여 상기 제2 챔버 내부로 유입되도록 하여, 상기 제2챔버 내부에서 상기 기판의 수분을 제거하고,
    상기 이송 롤러를 이용하여 상기 수분이 제거된 기판을 상기 제2 챔버에서 상기 제1챔버로 이송한 후, 상기 급기부에 의한 기체의 공급을 중단하고 상기 밸브 수단을 닫고 상기 제1 배기부 및 상기 제2 배기부를 동시에 작동시켜 상기 제1 챔버 내부와 상기 제2 챔버 내부를 고진공으로 구성하고, 상기 이송된 기판을 상기 용매 포집부와 근접하도록 상승시켜 상기 용매 포집부에 의해 상기 기판의 용매를 1차 기화시키고,
    상기 이송 롤러를 이용하여 상기 기화된 기판을 상기 제1 챔버에서 상기 제2 챔버로 이송한 후, 상기 밸브 수단을 닫은 상태로 유지하고 상기 제2배기부를 작동시켜 상기 제2챔버 내부를 고진공으로 구성하여 상기 제2챔버 내부에서 상기 기판의 용매를 2차 기화시킴과 동시에 상기 급기부에 의한 기체를 상기 제1챔버 내부에 공급하고 상기 제1배기부를 작동시켜 상기 제1챔부 내부를 저진공으로 구성하여 상기 용매 포집부에 흡착된 용매를 기화시키는 감압 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용매 포집부는,
    기판의 용매를 흡착시키는 흡착판을 포함하는 감압 건조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용매 포집부는,
    상기 흡착판 일측에 구비되고, 상기 흡착판을 가열하는 가열유닛을 더 포함하는 감압 건조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 급기부는,
    질소 기체를 공급하는 감압 건조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1배기부는,
    상기 제1챔버 하부와 연통된 진공 펌프인 감압 건조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2배기부는,
    상기 제2챔버 하부와 연통된 진공 펌프인 감압 건조 장치.
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