KR20070090533A

KR20070090533A - 대면적 유기소자의 양산용 기판의 자동로딩, 언로딩 방법과대형기판의 인켑 방법 및 마스크 자동교환 방법

Info

Publication number: KR20070090533A
Application number: KR1020060020374A
Authority: KR
Inventors: 황창훈
Original assignee: 황창훈
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-06
Also published as: KR101229669B1

Abstract

본 발명에 의하면, 대면적의 유기소자 양산 제작에 있어서, TFT 기판 적재용 카세트 챔버 3개를 사용하여 TFT 기판의 연속공급이 가능하고, 인켑 기판 적재용 카세트 챔버 3개를 사용하여 인켑 기판의 연속 공급이 가능하고, 마스크의 연속 공급 시, 진공을 깨거나 양산 장비를 멈추거나 하지 않아도 되며, 대형의 TFT 기판과 인켑용 기판의 균일한 인켑 합착이 용이하며, 공정이 완료된 대면적의 유기소자의 적재용 카세트 챔버 3개를 사용하여, 유기소자를 언로딩함으로서, 대면적의 유기소자의 생산성이 획기적으로 향상되는 효과를 가지는 발명인 것이다.

대면적 유기소자, 인켑, 카세트

Description

대면적 유기소자의 양산용 기판의 자동로딩, 언로딩 방법과 대형기판의 인켑 방법 및 마스크 자동교환 방법 {Methods of substrate loading and unloading, substrate encapsulation and metal mask switching for large-sized OLED manufacturing}

도1은 대면적의 유기소자의 구조를 나타내는 개념도.

도2는 다수개의 기판을 적재하여 롤러를 이용하여 기판이송이 가능한 기판카세트의 개념도.

도3은 다수개의 롤러축들이 수직축에 부착되어 상하이송이 가능한 것을 나타내는 개념도.

도4는 유기소자 양산용 인라인 장비를 나타내는 개념도.

도5는 TFT 기판 상에 인켑기판을 균일하게 올려놓는 방법을 나타내는 개념도.

도6은 마스크를 상하로 이송하여 교환하는 크로스 롤러를 가진 챔버와 마스크 프레임의 개념도.

<도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명>

1:TFT 기판 2:유기박막

3:금속박막 4:액상 유기물 코팅박막

5:인켑기판

10:롤러(roller) 11:기판

12:푸셔(pusher)

20:롤러축 21:수직축

31:플라즈마 챔버 32:유기박막 증착챔버

33:금속박막 증착챔버 34:스크린 프린팅 챔버

35:인켑공정 챔버 36:UV curing 챔버

37:인켑기판 공급챔버

40:TFT 기판 카세트챔버(1) 41:TFT 기판 카세트챔버(2)

42:TFT 기판 카세트챔버(3)

50:인켑기판 카세트챔버(1) 51:인켑기판 카세트챔버(2)

52:인켑기판 카세트챔버(3)

60:유기소자 카세트챔버(1) 61:유기소자 카세트챔버(2)

62:유기소자 카세트챔버(3)

70:인켑기판 71:TFT 기판

72:바닥판 73:스토퍼(stopper)

80:게이트밸브(gate valve) 81:마스크프레임

82:크로스 롤러(cross roller) 83:마스크

84:프레임 경사면 85:롤러 홈

90:마스크 카세트 챔버

유기발광소자(OLED ; Organic Light Emitted Diode)는 투명전극이 도포된 유리기판 또는 TFT 어레이가 구성되어 있는 기판 상에 여러 층의 유기박막을 형성한 후, 금속전극을 형성하여 전기를 통하면, 유기박막에서 발광현상을 가지는 차세대 디스플레이 소자로서, LCD 이후를 대체할 전망을 가지고 있다. 특히 유기박막은 고진공 챔버 내에서, 유기물이 담긴 도가니를 가열하여, 증발되는 유기물 기체가 유리기판에 박막의 형태로서 형성하게 된다. 이때, 기판의 크기가 더욱 커질 경우, 대면적의 기판을 자동으로 적재하여 공급하기기 어려우며, 봉지용(encapsulation) 기판을 증착공정을 마친 TFT 기판에 균일하게 덮기가 어렵게 된다. 이때, 기판은 두께가 0.4-0.7mm 로서, 매우 얇고 가로와 세로가 1000-3000mm 의 대형이므로, 기판이 마치 종이나 천처럼 벤딩이 심하기도 하고, 이송 시 약간의 스트레스로도 쉽게 깨어지는 어려움이 있다. 또한 유기물 증착 챔버에서 사용되는 금속마스크는 일정시간 사용하면 새것으로 교환을 하여야 하는데, 인라인형 양산장비에서 마스크의 적재와 교환이 용이하지 않다.

도1에서와 같이, 대면적의 유기소자는 하부에 놓인 TFT 기판(1)상에 유기박막(2)과 금속박막(3)을 증착하여 구성하며, 이 후, 액상의 유기물을 코팅하여 박막(4)으로 구성하고, 그 위에 인켑용 기판(5)을 덮고, UV curing 하여 완성된다.

상기와 같이 대면적의 유기소자 양산 시, 대형의 기판은 매우 얇고 크기가 매우 크므로, 양산장비에 공급용 이송을 할 경우, 기판을 핸들링하기가 매우 어렵다. 대면적의 TFT 기판과 인켑기판을 자동으로 고진공의 증착챔버와 인켑챔버에 각각 로딩하고, 완성된 유기소자들을 자동으로 적재하여 대기중으로 언로딩하며, 증착챔버 내에서 오래 사용되어 오염된 금속 마스크를 새것으로 자동교환이 용이한 양산장비내의 기판과 마스크 이송장치의 개발이 필요하다.

도2에는 대형의 기판을 적재가 가능한 기판 카세트를 도시 하였다. 기판이 매우 크고 얇으므로, 각 기판(11) 하부에는 롤러장치(10)가 구성되어 롤러의 회전에 의해 기판을 적재하거나, 적재 후 한 장씩 빼어내어 공정 챔버로 이송할 수 있다. 이때, 기판의 뒤에서는 기판을 밀어주는 푸셔 장치(12)가 설치되어 기판을 밀어주어 이송하고, 롤러는 동력 없이 자유롭게 회전이 가능하다. 이때, 사용되는 기판은 TFT기판이나 인켑용 기판이며, 기판과 롤러의 마찰 시 기판에 손상을 안 주도록 롤러의 재질은 테플론 재질로 구성하며, 고 진공 챔버에서도 사용할 수 있다. 또한, 도3에서와 같이, 다수개의 롤러장치들이 상하로 구성되어 상하운동이 가능하도록 각 롤러축(20)은 수직축(21)에 부착 되어있다. 즉, 상기의 기판 카세트장치를 가지는 진공챔버가 공정용 챔버와 연결되어 있으며, 카세트의 가장 상부의 기판이 푸셔에 의해 공정챔버의 롤러장치에 이송되어 공정이 진행되며, 다음 기판을 공급하기 위해, 카세트가 위쪽으로 움직여 두 번째 기판을 공정챔버로 밀어서 이송하게 하는 것이다. 기판을 10장 적재가 되는 카세트를 10단용 카세트, 20장 적재가 가능하면 20단 카세트라고 부른다.

도4에서와 같이, 유기소자를 양산하는 경우, 인라인 형태로 각 공정 챔버들은 선형으로 연결되어 구성되어 진다. 즉, 전처리공정인 플라즈마 챔버(31), 유기박막 증착챔버(32), 금속박막 증착챔버(33), 스크린 프린팅 챔버(34), 인켑공정 챔버(35), UV curing 챔버(36)등의 공정챔버들이 연결되어 있으며, 인켑공정챔버(35)에는 인켑기판을 공급하기 위한 인켑기판 공급챔버(37)가 연결되어 있다. 이때 TFT 기판을 자동으로 공급하기 위하여, 플라즈마 챔버에는 TFT 기판 카세트 챔버(41)가 연결되어 있어서, 상기에서 설명한 것과 같은 방법으로, 기판 카세트로부터 기판을 한 장씩 플라즈마 공정 챔버(31)로 로딩하게 되는 것이다.

이후, 기판을 모두 소진하게 되면, 기판이 소진된 카세트는 (42)의 카세트 챔버로 고진공 상태에서 이송되며, 동시에 (40)에 위치한 기판을 적재한 카세트가 (41)의 카세트 챔버로 이송되어 플라즈마 챔버에 연속으로 기판을 공급하게 된다. 이후 (41)과 (42) 챔버 사이에 있는 게이트 밸브를 닫아, (41) 챔버는 고진공 상태를 유지하고, (42)챔버는 대기압이 되도록 하여, 카세트를 제거하게 되는 것이다. 또한, (40)과 (41)챔버 사이의 게이트 밸브를 닫고, (40)의 챔버를 대기압으로 만들어 기판이 적재된 카세트를 로딩하고, 펌핑을 하여 게이트밸브를 열므로써, 고진공 챔버로 유지하게 된다. 이러한 과정을 반복하여, 일주일 이상의 연속적인 양산공정에 있어서, TFT 기판을 연속적으로 공급하게 된다. 즉, 적어도 기판 카세트 챔버가 3개가 필요하게 되는 것이다.

동일한 방법으로, 인켑기판도 연속적으로 공급이 가능하며, 인켑기판 카세트 챔버(50, 51, 52)를 이용하여 인켑기판을 인켑기판 공급챔버(37)에 로딩하게 된다. 즉, (50)으로부터 기판 카세트가 (51)로 이송되어 각 기판이 (37)로 이송되어 인켑공정이 이루어지고, 기판이 소진된 카세트는 (52)챔버로 이송되어 제거되는 것이다.

증착공정과 인켑공정이 완료된 유기소자는 이를 테면, 기판 두 장이 합착된 상태의 구조로서, 진공 챔버들을 빠져나와 대기압 상태에서 처리하게 되는데, 마지막 공정인 UV curing 챔버(36)에는 유기소자 카세트 챔버(60, 61, 62)가 도4에서와 같이 3개가 연결되어 있다. 즉, (60)으로부터 카세트가 (61)로 이송되어, 유기소자가 카세트에 이송하여 적재되고, 이 후 (62)로 카세트는 이송된다. (61)과 (62)사이의 게이트 밸브를 닫으면, (61)은 진공상태이고, (62)는 대기압상태로 유지하여, 유기소자가 적재된 카세트를 최종적으로 언로딩(unloading)하게 되는 것이다. 또한 이러한 유기소자 카세트를 (60)의 챔버를 통하여 연속으로 양산장비에 공급하게 되는 것이다.

유기박막 증착챔버(32)에는 TFT 기판의 유효면적(active area)에만 유기물의 증착을 유도하기 위하여, 금속 마스크를 사용하게 되며, 이러한 마스크는 금속 마스크 프레임(81)에 부착되어 있다. 즉, 일정기간 사용하게 된 마스크는 유기물로 오염되어 새것으로 교환을 할 필요가 발생되는데, 양산장비를 세우지 않고도 마스크를 교환하여야 한다. 이를 위한 마스크 카세트 챔버(90)가 유기박막 증착 챔버(32)에, 도4에서와 같이, 연결되어 있게 된다. 상기의 TFT 기판이나, 인켑기판은 2분마다 연속공급을 하여야 하나, 마스크는 사용 빈도수에 따라 다르지만, 일반적으로 하루에 한번씩 교환을 하여야 한다. 즉, 마스크가 적재된 카세트 한 개가 마스크 카세트 챔버에 설치되어 마스크를 교환하게 되며, 사용되어진 마스크는 동일한 카세트의 빈자리에 적재되어지며, 새로운 마스크가 적재된 카세트로 교환할 경우에는 (32)와 (90)사이의 게이트 밸브를 닫고, (90)의 챔버를 대기압으로 만든 후 카세트를 교환하게 되므로써, 전체 양산공정을 세우거나 하지 않고, 마스크를 교환하게 되는 것이다. 즉, 마스크의 교환주기가 충분히 길므로, 상기의 기판 공급과는 다르게, 한 개의 카세트 챔버만으로써, 마스크의 연속공급이 가능한 것이다.

대면적의 TFT 기판에 유기증착, 금속증착 공정이 완료되면, 유기박막에 공기분자가 들어가지 않게 하도록, 액상의 유기물 박막 코팅을 하게 되는데, 주로 스크린 프린팅의 방법으로 코팅을 하게 된다. 이후 대면적의 인켑 기판을 TFT 기판에 균일하게 덮어줌으로써, 인켑 공정을 완료하게 된다. 이러한 공정을 하기 위하여, 도5(a)에 도시한 바와 같이, 바닥판(72), 스토퍼(stopper)(73)가 인켑 공정 챔버(35)에 설치되어 있고, TFT 기판(71)이 바닥판(72) 상에 놓여있게 된다. 이때, 인켑 기판 공급 챔버(37)내에 있는 롤러장치(10) 상에는 인켑기판(70)이 놓여 있는 상태이다. 이후, 도5(b)에서와 같이, 인켑기판 공급 챔버에 있는 롤러장치는 선형 이송하여 인켑 공정 챔버로 인입되고, 롤러장치의 오른쪽이 위쪽으로 들어 올려지게 되면, 도5(c)에서와 같이, 기판이 롤러를 통하여 왼쪽으로 미끄러지게 되고, 미끄러지는 인켑기판의 왼쪽 가장자리가 스토퍼에 걸치게 되어 미끄러짐이 정지하게 된다. 이후, 도5(d)에서와 같이, 롤러장치는 오른쪽의 인켑기판 공급챔버로 선형 이송되어, 수평을 이루게 되며, 스토퍼는 왼쪽으로 움직여, 도5(e)에서와 같이, 대형의 인켑기판은 수평으로 균일하게 TFT 기판 위를 덮어 인켑공정이 완료되는 것이다.

도6에서와 같이, 유기 박막 증착 챔버(32)에는 하부에 마스크 카세트 챔버(90)가 게이트 밸브(80)를 통하여 연결되어 있다. 유기 박막 증착 챔버(32)와 플라즈마 공정챔버(31), 금속 박막 챔버(33)내에는 TFT 기판이 좌우로 선형이송이 가능하도록 롤러장치들이 설치되어 있으며, 이러한 기판이송용 롤러장치와는 수직하도록 크로스형 롤러장치(82)가 유기박막 증착챔버(32)에 설치되어 있으며, 크로스 롤러장치(82)는 기판이송용 롤러와는 충돌하지 않도록 설치되어 있다(도6(a)). 마스크가 카세트에 다수 개 적재되어 있는 한 개의 카세트는 마스크 카세트 챔버(90)내에 설치되어 있으며, 작동은 상기에 설명된 기판 적재용 카세트와 동일하다. 또한, 오염되어 교환하여야 하는 마스크와 마스크 프레임(81)은 유기 박막 증착 챔버(32)로부터 크로스롤러(82)를 통하여, 하부에 연결된 마스크 카세트 챔버(90)의 카세트로 이송되어 적재되고, 새로운 마스크가 카세트로부터 유기 박막 증착 챔버(32)로 이송되어 유기 증착 공정을 수행하게 되므로써, 챔버의 진공을 깨거나, 양산장비를 멈추지 않아도 되는 것이다. 마스크(83)가 붙어 있는 마스크 프레임(81)은 크로스 롤러(82) 위에서 안정적으로 움직이기 위한 롤러 홈(85)을 하부에 가지고 있으며 상부에 프레임 경사면(84)을 가지고 있다.

상기의 발명에 의하면, 대면적의 유기소자 양산 제작에 있어서, TFT 기판의 연속공급이 가능하고, 인켑 기판의 연속 공급이 가능하고, 마스크의 연속 공급 시, 진공을 깨거나 양산장비를 멈추거나 하지 않아도 되며, 대형의 TFT기판과 인켑용 기판의 균일한 인켑 합착이 용이하여, 생산성이 획기적으로 향상되는 효과를 가지는 발명인 것이다.

Claims

다수개의 롤러와 롤러축으로 구성된 롤러장치가 상하로 다수 개 정렬되어, 수직축에 의한 상하운동이 가능하고, 각 롤러장치 위에는 기판들이 놓이고, 각 기판은 푸셔에 의해 수평이송이 가능한 것을 특징으로 하는 대면적 유기소자 기판 자동 로딩장치.
3개의 TFT 기판 적재용 카세트 챔버, 3개의 인켑기판 적재용 카세트 챔버, 3개의 유기소자 카세트 챔버가 도4와 같이 인라인 장비에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 대면적 유기소자 기판 자동 로딩, 언로딩 장치.
롤러장치의 한 쪽이 상하운동이 가능하고, 선형이송이 가능한 롤러장치와, 수평으로 이송이 가능한 스토퍼가 도5와 같이 구성된 인켑 공정 챔버를 가지는 것을 특징으로 하는 대면적 유기소자 기판 인켑 장치.
도6과 같이, 유기 증착 챔버와 게이벨브를 사이에 두고 상하로 연결되어 있고, 상하의 방향으로 크로스롤러가 설치되고, 크로스롤러들의 상부에 마스크를 올려놓고 이송하며, 다수 개의 마스크를 적재할 수 있는 마스크 카세트 장치가 설치된 것을 특징으로 하는 대면적 유기소자 양산용 마스크 자동 교환 장치.
마스크가 붙어 있고 하부에 롤러 홈이 나 있고 상부에 프레임 경사면이 있는 것을 특징으로 하는 대면적 유기소자 양산용 마스크 프레임 장치.