KR20090131092A - 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로 진공 챔버 내에서 기판을 처리하는 기판 처리 장치와, 상기 기판 처리 장치의 외부에 위치하여 기판과 마스크를 대기압에서 정렬 및 합착하는 대기압 정렬 유닛을 포함한다.
본 발명은 기판 처리 장치의 외부에 설치된 대기압 정렬 유닛을 이용하여 기판과 마스크를 정렬한 후 합착하여, 이를 기판 처리 장치에 인입시킴으로써, 매 증착 공정시마다 챔버 내부에서 마스크와 기판을 정렬 및 합착하는 시간을 단축하여 공정 시간을 줄일 수 있다.
기판 처리 시스템, 마스크 정렬

Description

기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법{Substrate processing system and method for treating subtrate}
본 발명은 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 기판 처리 장치의 외부에서 기판과 마스크를 정렬한 후 합착하여, 이를 기판 처리 장치로 인입시키는 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 소자를 제작하기 위해서는 증착 장치의 다수의 공정 챔버에서 박막 패턴 형성 공정이 진행된다. 이를 위해, 다수의 공정 챔버 각각에는 쉐도우 마스크가 배치되고, 쉐도우 마스크의 개방된 영역에 대응하는 기판 영역에 박막 패턴이 형성된다. 이를 위해, 각 공정 챔버 내에는 기판과 마스크를 정렬하는 정렬 유닛이 설치되고, 상기 정렬 유닛을 이용하여 기판과 마스크를 정렬한 후, 증착 공정을 실시한다.
하지만 종래의 증착 장치를 이용하여 증착 공정을 진행하기 위해서는, 다수의 공정 챔버 내에 증착 공정 시마다 기판과 마스크를 정렬하는 과정을 거치게 되어 전체 공정 시간이 길어지는 원인이 된다. 또한, 공정 챔버 내에서 마스크 또는 기판을 이동시켜 정렬하므로, 마스크 또는 기판의 이동에 의해 발생한 불순물 파티 클은 기판상에 형성된 박막을 오염시킨다. 그리고, 기판과 마스크를 정렬하기 위해서는 공정 챔버 각각의 내부에 정렬 유닛이 설치되어야 하므로 장비가 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 기판 처리 장치의 외부에 대기압 정렬 유닛을 설치하여, 상기 대기압 정렬 유닛을 통해 기판과 마스크를 정렬한 후 합착하여, 이를 기판 처리 장치에 인입시킴으로써, 기판과 마스크를 정렬하는 시간을 단축하여 공정 시간을 줄이는 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기판 처리 시스템은 진공 챔버 내에서 기판을 처리하는 기판 처리 장치와, 상기 기판 처리 장치의 외부에 위치하여 기판과 마스크를 대기압에서 정렬 및 합착하는 대기압 정렬 유닛을 포함한다.
상기 기판 처리 장치에 연결되어 공정이 완료된 기판 및 마스크 중 적어도 어느 하나를 배출하는 배출 유닛을 포함한다.
상기 기판 처리 장치와 배출 유닛 사이에 배치되어, 공정이 종료된 마스크를 기판으로부터 탈착시키는 마스크 탈착 유닛을 포함한다.
상기 기판 처리 장치와 대기압 정렬 유닛 사이에 배치되어 마스크가 합착된 복수의 기판을 저장하는 대기압 로드락을 포함한다.
상기 배출 유닛과 대기압 정렬 유닛 사이를 연결하도록 배치되어, 상기 배출 유닛으로부터 대기압 정렬 유닛으로 마스크를 반송하는 마스크 반송 유닛을 포함한다.
상기 기판 처리 장치에서 마스크가 합착된 기판을 지지하는 안치부는 마그네틱 플레이트를 사용한다.
상기 대기압 정렬 유닛은 기판을 지지하는 기판 구동부와, 상기 기판 구동부와 대향 배치되고 마스크를 지지하는 마스크 정렬부를 포함한다.
상기 기판 구동부 및 마스크 정렬부 중 적어도 어느 하나는 x-y-θ 방향으로 이동하는 것이 효과적이다.
상기 대기압 정렬 유닛은 정렬된 기판과 마스크를 합착하는 클램프 장치를 더 구비한다.
상기 클램프 장치는 에어 실린더를 사용한다.
상기 마스크 탈착 유닛은 마스크가 합착된 기판을 지지하는 지지수단 및 상기 지지수단과 대향 배치되며, 승하강이 가능한 마스크 구동부를 포함한다.
상기 마스크 반송 유닛에는 마스크를 세정하는 세정 장치가 더 구비된다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 기판 처리 장치의 외부에 위치하는 대기압 정렬 유닛을 이용하여 대기압 하에서 기판과 마스크를 정렬하고, 합착시키는 단계와, 상기 마스크가 합착된 기판을 기판 처리 장치로 인입시키는 단계와, 상기 기판에 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
상기 박막 패턴 형성 공정이 완료된 기판 및 마스크 중 적어도 어느 하나를 기판 처리 장치로부터 인출하는 단계를 포함한다.
상기 기판에 박막 패턴을 형성한 후, 기판 처리 장치에 연결된 마스크 탈착 유닛을 통해 기판으로부터 마스크를 탈착시키는 단계를 포함한다.
상기 마스크 탈착 유닛에서 탈착된 마스크는 대기압으로 배출된다.
상기 마스크 탈착 유닛에서 마스크가 탈착된 기판은 진공 공정 챔버로 이동시키는 단계를 더 포함한다.
상기 기판 처리 장치에 인입된 기판은 안치부에 안착되고, 상기 안착된 기판과 마스크를 2차 합착하는 단계를 포함한다.
상기 기판과 마스크를 2차 합착하는 단계는 안치부의 자력을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기판 처리 장치의 외부에 설치된 대기압 정렬 유닛을 이용하여 기판과 마스크를 정렬한 후 합착하여, 이를 기판 처리 장치에 인입시킴으로써, 매 증착 공정시마다 챔버 내부에서 마스크와 기판을 정렬 및 합착하는 시간을 단축하여 공정 시간을 줄일 수 있다. 또한, 기판과 마스크를 기판 처리 장치의 외부에서 정렬함으로써 마스크 또는 기판의 이동에 의해 발생할 수 있는 불순물 파티클에 의한 박막의 오염을 방지할 수 있다. 그리고 기판 처리 장치의 복수의 공정 챔버 각각에 별도의 정렬 유닛을 설치하지 않아도 되므로 장비가 단순해지는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하 도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 블록도이다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 제 1 실시예에 따른 대기압 정렬 유닛을 이용하여 기판과 마스크를 정렬 및 합착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 제 1 실시예에 따른 클램프 장치를 이용하여 기판과 마스크가 합착된 모습을 나타낸 평면도이다. 도 4는 제 1 실시예의 변형예에 따른 클램프 장치를 이용하여 기판과 마스크가 합착된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 시스템은 진공 챔버 내에서 기판을 처리하는 기판 처리 장치(300)와, 기판 처리 장치(300)의 외부에 위치하며, 상기 기판 처리 장치(300)의 일측부에 연결된 대기압 정렬 유닛(100)과, 기판 처리 장치(300)의 타측부에 연결된 배출 유닛(500)을 포함한다. 여기서, 대기압 정렬 유닛(100)과, 기판 처리 장치(300)와, 배출 유닛(500)은 인라인 배치된다.
대기압 정렬 유닛(100)은 진공 상태의 기판 처리 장치(300)의 외부 즉, 대기에 개방되어 위치한다. 이로 인해, 대기압 정렬 유닛(100)을 이용하여 대기중에서 기판(701)과 마스크(702)를 정렬 및 합착시킨 후, 마스크(702)가 합착된 기판(701)을 진공 상태의 기판 처리 장치(300)에 인입시킨다. 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 대기압 정렬 유닛(100)은 대기에 개방된 상태인 챔버(730)와, 챔버(730)의 내부 공간의 하부에 위치하는 기판 구동부(720)와, 챔버(730)의 상부에 위치하여 기판 구동부(720)와 대향 배치된 마스크 정렬부(710)와, 기판(702)과 마스크(702)의 정렬 마크를 촬영하는 CCD 카메라부(미도시)와, 마스크(702)가 합착된 기판(701)을 기판 처리 장치(300) 내로 이송시키는 이송 수단(미도시)을 포함한다. 또한, 대기압 정렬 유닛(100)에는 정렬된 기판(701)과 마스크(702)를 합착하는 클램프 장치(800)와, 상기 클램프 장치(800)를 이동 시키는 이동 수단(미도시)이 구비된다. 기판 구동부(720)는 기판(701)이 안치된 기판 트레이(703)를 지지하며, z 방향으로 승하강된다. 이에 한정되지 않고, 기판 구동부(720)는 x-y-θ 방향으로 이동될 수 있도록 제작될 수도 있다. 마스크 정렬부(710)의 하부에는 마스크(702)가 지지되며, 상기 마스크 정렬부(710)는 x-y-θ 방향으로 이동할 수 있다. 클램프 장치(800)는 정렬된 기판(701)과 마스크(702)가 이송도중 그 정렬 위치가 틀어지지 않도록 하는 역할을 한다. 이때, 클램프 장치(800)로 에어 실린더를 사용할 수 있다. 도 2(b)를 참조하면, 클램프 장치(800)는 상호 대향 배치된 상부척(801a) 및 하부척(801b)과, 상부척(801a) 및 하부척(801b) 중 적어도 어느 하나를 승하강 시키는 클램프 구동부(802)를 포함한다. 여기서, 상부척(801a)과 하부척(801b) 사이를 연결하도록 배치된 클램프 구동부(802)는 에어에 의해 구동되는 실린더일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 실린더 형태의 클램프 구동부(802)는 하부척(801b)에 연결된 실린더 튜브와, 상부척(801a)의 하부에 연결되어 실린더 튜브 내로 연장되어 위치하는 실린더 로드와, 실린더 로드에 연결된 실린더 헤드를 포함한다. 또한, 대기압 정렬 유닛(100)에는 실린더 튜브에 에어를 공급하는 에어 공급 장치가 구비될 수 있으며, 실린더 튜브의 일단부에는 에어가 유입 및 배기되는 에어 유입구가 형성된다. 이에 한정되지 않고, 클램프 장치(800)는 기판(701)과 마스크(702)를 합착 할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.
하기에서는 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하여, 기판(701)과 마스크(702)를 정렬한 후, 합착하는 과정을 설명한다. 도 2(a)를 참조하면, 기판(701)이 안치된 기판 트레이(703)를 대기압 정렬 유닛(100)의 기판 구동부(720)에 안착시키고, 기판 구동부(720)와 대향 배치된 마스크 정렬부(710)의 하부에는 마스크(702)가 지지되도록 한다. 그리고, 기판(701)과 마스크(702) 각각에 형성된 정렬 마크를 CCD 카메라부(미도시)를 통해 촬영하고, 촬영된 정렬 마크의 위치에 따라 마스크 정렬부(710)를 이용하여 마스크(702)를 이동시켜, 마스크(702)와 기판(701)을 정렬한다. 이어서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 기판(701)과 마스크(702)를 클램프 장치(800)를 이용하여 합착한다. 즉, 기판(701)이 안치된 기판 트레이(703)와 상기 기판(701)과 정렬된 마스크(702)를 클램프 장치(800)의 상부척(801a)과 하부척(801b) 사이의 이격 공간에 삽입한다. 그리고, 실린더 형태의 클램프 구동부(802)를 이용하여 상부척(801a)을 하강시켜 기판(701)과 마스크(702)를 합착시킨다. 여기서, 실린더 로드 측, 즉 실린더 헤드의 후면 방향으로 에어를 공급하면, 공급된 에어에 의해 실린더 헤드의 후면은 압력을 받게 되고, 상기 압력으로 인한 힘은 실린더 헤드를 하부척(801b) 방향으로 하강시킨다. 이에, 실린더 헤드에 연결된 실린더 로드와 상기 실린더 로드에 연결된 상부척(801a)이 하강하면서 마스크(702)를 하강시킨다. 이를 통해, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 마스크(703)와 기판(701)이 합착된다. 여기서, 제 1 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 클램프 장치(800)를 마련하여, 기판 트레이(703) 및 마스크(702)의 4 모서리부를 상기 클램프 장치(800)를 통해 고정하여, 기판(701)과 마스크(702)를 합착한다. 물론 이에 한정되지 않고, 다양한 개수의 클램프 장치(800)를 이용하여 기판(701)과 마스크(702)를 합착 고정시킬 수 있다.
도 4는 제 1 실시예의 변형예에 따른 기판과 마스크가 합착된 모습을 나타낸 평면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 변형예에서는 2개의 클램프 장치(800)를 마련하여, 상기 클램프 장치(800)를 통해 기판 트레이(703) 및 마스크(702)의 2 변을 고정하여 기판(701)과 마스크(702)를 합착한다. 이때, 2개의 클램프 장치(800)는 대향 위치되는 것이 효과적이다. 또한, 도시되지는 않았지만, 일체형의 클램프 장치를 이용하여, 상기 클램프 장치를 통해 기판 트레이(703) 및 마스크(702)의 둘레를 감싸도록 고정시켜 기판(701)과 마스크(702)를 합착시킬 수도 있다. 하기에서는 클램프 장치(800)에 의해 기판 트레이(703)에 안착된 기판(701)과 마스크(702)가 합착된 구조물을 기판 결합체(700)라 정의한다.
기판 처리 장치(300)는 증착 공정이 실시되는 공정 챔버로써, 대기압 정렬 유닛(100)과 배출 유닛(500) 사이에 위치한다. 도시되지는 않았지만 기판 처리 장치(300)는 상기 기판 처리 장치(300)의 챔버의 하부에 배치되어 기판 결합체(700)를 안치하는 안치부(미도시)와, 챔버의 상부에 위치하고, 안치부(미도시)와 대향 배치되어 기판(701)상에 기화된 원료물질을 제공하는 증착원 공급부를 포함한다. 이때, 안치부(미도시)로 마그네틱 플레이트를 사용할 수 있다. 기판 결합체(700)가 마그네틱 플레이트로 제작된 안치부(미도시)에 안착되면 안치부(미도시)의 자력에 의해 금속 재질의 마스크(702)와 안치부(미도시) 사이에 인력이 발생되고, 마스 크(702)는 안치부(미도시)가 배치된 방향으로 당겨질 수 있다. 이로 인해, 마스크(701)는 기판(701)에 더욱 밀착되고, 클램프 장치(800)의 상부척(801a)은 마스크(702) 상부와 소정 거리 이격될 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(300)에서 증착 공정을 시작하는 단계 전에, 기판(701)과 마스크(702)를 2차 합착하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 기판 처리 장치(300) 내에는 실린더 튜브(미도시)로 에어를 공급하는 에어 공급 장치가 더 설치된다. 물론 이에 한정되지 않고 안치부(미도시)는 마스크(702)가 합착된 기판(701)을 안치할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.
도시되지는 않았지만 대기압 정렬 유닛(100)과 기판 처리 장치(300) 사이에는 진공 로드락(미도시)이 설치될 수 있다. 진공 로드락(미도시)에는 상기 진공 로드락(미도시)의 내부를 진공 및 대기압으로 변환하기 위한 진공 조절부가 연결된다. 대기압 정렬 유닛(100)으로부터 진공 로드락(미도시)으로 기판 결합체(700)가 이송 될 때에는 상기 진공 로드락(미도시)의 내부를 대기압으로 조성하고, 진공 로드락(미도시)으로 이송된 기판 결합체(700)를 기판 처리 장치(300)로 이송시킬 때, 상기 진공 로드락(미도시)은 진공으로 조성하는 것이 바람직하다.
배출 유닛(500)은 기판 처리 장치(300)의 외부의 일측에 연결되어 위치한다. 이때, 배출 유닛(500)에는 기판 처리 장치(300) 내의 기판 결합체(700)를 상기 배출 유닛(500)으로 인출시키는 이동 수단(미도시)이 설치된다. 또한, 배출 유닛(500)에는 상기 배출 유닛(500)의 내부를 진공 및 대기압으로 변환하기 위한 진공 조절부(미도시)가 연결된다. 여기서, 기판 결합체(700)를 기판 처리 장치(300) 로부터 배출 유닛(500)으로 인출할 때 상기 배출 유닛(500)의 내부를 진공 상태로 조성하며, 배출 유닛(500) 내부에 배치된 기판 결합체(700)를 대기중으로 인출할 때 배출 유닛(500)의 내부를 대기 상태로 조성한다.
하기에서는 제 1 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 이용한 기판 처리 방법을 설명한다. 먼저, 기판 처리 장치(300)의 외부에 위치하는 대기압 정렬 유닛(100)을 이용하여 대기중에서 기판(701)과 마스크(702)를 정렬시킨 후, 이를 클램프 장치(800)를 이용하여 합착시킨다. 이어서, 대기압 정렬 유닛(100)의 클램프 장치(800)에 의해 마스크(702)가 합착된 기판(701) 즉, 기판 결합체(700)를 기판 처리 장치(300)에 인입시킨다. 그리고, 기판 결합체(700)를 마그네틱 플레이트로 제작된 안치부(미도시)에 안착시킨 후, 기판(701)과 마스크(702)를 2 차 합착한다. 이어서, 안치부(미도시)와 대향 배치된 증착원 공급부(미도시)를 통해 기화된 원료물질을 공급하여 기판(701)상에 증착한다. 이를 통해, 마스크(702)의 개구부 영역에 대응 노출되는 기판(702) 영역에는 기화된 원료물질이 증착되어 박막 패턴을 형성한다. 그리고, 박막 패턴이 형성된 기판(701)을 기판 처리 장치(300)의 측부에 연결된 배출 유닛(500)의 이송 수단(미도시)을 이용하여 상기 배출 유닛(500)으로 인출시킨다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 블록도이다. 하기에서는 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
제 2 실시예에서는 복수의 기판을 연속적으로 처리할 수 있는 기판 처리 시스템이다. 기판 처리 시스템은 대기중에서 기판(701)과 마스크(702)를 정렬 및 합 착하는 대기압 정렬 유닛(100)과, 대기압 정렬 유닛(100)으로부터 마스크(702)가 합착된 기판(701) 즉, 기판 결합체(700)를 제공받는 대기압 로드락(110)과, 대기압 로드락(110)으로부터 기판 결합체(700)를 제공 받아 기판(701)을 처리하는 기판 처리 장치(300)와, 기판 처리 장치(300)에서 공정이 완료된 후 마스크(702)를 탈착하는 마스크 탈착 유닛(400)과, 마스크 탈착 유닛(400)에서 탈착된 마스크(702)를 인출시키는 배출 유닛(500)과, 배출 유닛(500)에 배출된 마스크(702)를 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송하는 마스크 반송 유닛(600)을 포함한다.
도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(300)와 상기 기판 처리 장치(300)와 이격되어 위치하는 대기압 정렬 유닛(100) 사이에 대기압 로드락(110)이 배치되고, 대기압 로드락(110)이 연결된 기판 처리 장치(300)의 타측에 마스크 탈착 유닛(400)이 연결되며, 상기 마스크 탈착 유닛(400)에는 배출 유닛(500)이 연결된다. 또한, 마스크 반송 유닛(600)은 대기압 정렬 유닛(100)과 배출 유닛(500)을 연결하도록 배치된다.
대기압 로드락(110)은 대기압 정렬 유닛(100)과 기판 처리 장치(300) 사이에배치된다. 이러한, 대기압 로드락(110)에는 대기압 정렬 유닛(100)으로부터 이송된 복수의 기판 결합체(700)를 저장한다. 또한, 대기압 로드락(110)에는 기판 결합체(700)를 이송시키는 이송 수단(미도시)이 설치된다. 이로 인해, 대기압 로드락(110)의 이동 수단(미도시)을 이용하여 상기 대기압 로드락(110)에 저장하는 복수의 기판 결합체(700)를 연속적으로 기판 처리 장치(300)에 인입시킬 수 있다.
대기압 로드락(110)과 연결되어 대기에서 기판(702)과 마스크(702)를 정렬 및 합착하는 대기압 정렬 유닛(100)은 앞서 제 1 실시예에서 설명한 대기압 정렬 유닛(100)과 동일하다.
도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 대기압 로드락(110)과 연결되어 기판 결합체(700)가 로딩되는 진공 로드락(201)과, 진공 로드락(201)과 마스크 탈착 유닛(400) 사이에 인라인으로 배치된 복수의 이송 챔버(301 : 301a, 301b)와, 인라인으로 배치된 이송 챔버(301) 사이를 연결하는 버퍼 챔버(310)와, 이송 챔버(301)의 외주면에 결합된 전처리 챔버(302) 및 복수의 공정 챔버(303 : 303a 내지 303f)를 포함한다.
진공 로드락(201)은 대기압 로드락(110)과 연결되며, 상기 진공 로드락(201) 내에는 기판 결합체(700)를 고정시키는 고정 수단(미도시)이 설치된다. 이로 인해, 대기압 로드락(110)의 이송 수단(미도시)을 이용하여 진공 로드락(201)으로 이송된 기판 결합체(700)는 상기 진공 로드락(201)의 고정 수단(미도시)에 안치된 후, 이송 챔버(301)로 이송된다. 여기서, 진공 로드락(201)에는 상기 진공 로드락(201)의 내부가 진공 및 대기압으로 변환이 가능하도록 진공 조절 수단(미도시)이 연결된다. 여기서, 기판 결합체(700)를 대기압 로드락(110)으로부터 진공 로드락(201)으로 인출할 때 상기 진공 로드락(201)의 내부를 대기 상태로 조성하고, 진공 로드락(201) 내부에 배치된 기판 결합체(700)를 제 1 이송 챔버(301a)로 이송할 때, 상기 진공 로드락(201)의 내부를 진공 상태로 조성하는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 이송 챔버(301a, 301b)는 인라인으로 배치되고, 각 이송 챔버(301a, 301b) 내에는 기판 결합체(700)를 이송시키는 이송 수단(미도시)이 설치 된다. 이를 통해, 각 이송 챔버(301a, 301b) 내에 설치된 이송 수단(미도시)을 이용하여 이송 챔버(301)의 외부 즉, 진공 로드락(201), 전처리 챔버(302), 인접한 이송 챔버(301)로부터 인출되는 기판 결합체(700)를 공정 챔버(303) 내로 인입시킬 수 있다. 물론 이와는 반대로 공정 챔버(303) 또는 전처리 챔버(302) 내의 기판 결합체(700)를 인출하여 타 이송 챔버(301), 진공 로드락(201) 또는 다른 공정 챔버(303)로 인입시킬 수 있다. 그리고, 각 이송 챔버(301a, 301b)는 상기 이송 챔버(301a, 231b) 내부를 진공처리하는 진공 조절 수단(미도시)과 연결된다. 여기서, 이송 챔버(301)는 그 외주면에 부착된 전처리 챔버(302) 및 복수의 공정 챔버(303) 내부에 기판 결합체(700)를 인입 및 인출할 수 있도록 기판 결합체(700)의 이송 및 회전이 용이한 크기로 제작되는 것이 효과적이다.
전처리 챔버(302)는 제 1 이송 챔버(301a)의 외주면에 결합되며, 상기 전처리 챔버(302)에서는 기판(701)을 가열하여 상기 기판(701)의 수분을 제거하거나, 기판(701)에 형성된 제 1 전극의 표면을 세정하기 위한 클리닝 공정을 실시한다. 이를 위해, 전처리 챔버(302)에는 기판(701)을 가열하는 가열 수단(미도시) 및 제 1 전극을 세정하는 세정 장치(미도시)가 설치된다.
이송 챔버(301)의 외주면에 결합된 공정 챔버(303 : 301a 내지 301f)에서는 기판(701)상에 원료물질을 증착한다. 도 5를 참조하면, 제 1 이송 챔버(301a)에는 제 1 및 제 2 공정 챔버(303a, 303b)가 연결되고, 제 2 이송 챔버(201b)에는 제 3 내지 제 6 공정 챔버(303c 내지 303f)가 연결된다. 물론 이에 한정되지 않고 각 이송 챔버(301a, 301b)의 외주면에 결합되는 공정 챔버(303)의 배치는 다양하게 변형 될 수 있다.
공정 챔버(303)는 도시되지는 않았지만, 상기 공정 챔버(303)의 하부에 위치하여 기판 결합체(700)를 안치하는 안치부(미도시)와, 공정 챔버(303)의 상부에서 안치부와 대향 위치하여 기화된 원료물질을 공급하는 증착원 공급부를 포함한다. 이때, 안치부(미도시)로 마그네틱 플레이트를 사용할 수 있고, 클램프 장치(800)로 에어 실린더를 사용할 경우, 각 공정 챔버(303) 내에는 기판(701)과 마스크(702)를 2 차 합착하기 위한 에어 공급 장치(미도시)가 더 설치된다.
버퍼 챔버(310)는 인접한 이송 챔버(301) 사이를 연결하도록 배치되어, 기판 결합체(700)를 타 이송 챔버(301)로 전송하는 통로 역할을 한다. 본 실시예에서는 제 1 이송 챔버(301a)와 제 2 이송 챔버(301b) 사이에 버퍼 챔버(310)가 위치한다. 도시되지는 않았지만, 버퍼 챔버(310) 내부에는 기판 결합체(700)를 지지하는 지지 수단이 설치된다. 이로 인해, 제 1 이송 챔버(301a)의 이송 수단(미도시)을 이용하여 버퍼 챔버(310)로 인입된 기판 결합체(700)는 지지 수단(미도시)에 놓이게 되고, 이후 버퍼 챔버(310) 내의 지지 수단(미도시)에 지지된 기판 결합체(700)를 제 2 이송 챔버(201b)의 이송 수단(미도시)을 통해 이송시켜, 상기 제 2 이송 챔버(201b)로 인출한다.
마스크 탈착 유닛(400)은 진공 상태의 챔버를 포함하며, 상기 챔버(미도시)는 제 2 이송 챔버(301b)의 외주면에 결합되어 위치한다. 마스크 탈착 유닛(400)은 챔버, 챔버 하부에 위치하여 기판 결합체(700)를 지지하는 지지수단(미도시)과, 챔버의 상부에 위치하여 지지수단(미도시)과 대향 배치된 마스크 구동부(미도시)를 포함한다. 또한, 에어 실린더 형태의 클램프 장치(800)를 사용할 경우, 챔버 내에는 실린더 튜브(미도시) 내로 에어를 공급하는 에어 공급 장치가 더 구비된다. 마스크 탈착 유닛(400)을 통해 마스크(702)를 탈착시키는 방법은, 먼저 기판 결합체(700)를 마스크 탈착 유닛(400)의 지지수단(미도시)에 안착시킨다. 그리고, 클램프 장치(800)의 상부척(801a)을 승강시켜, 상부척(801a)이 마스크(702)와 분리되도록 한다. 이때, 실린더 튜브(미도시) 내의 실린더 헤드(미도시)측에 에어를 공급하여, 상부척(801a)을 마스크(702)로부터 분리시킨다. 즉, 실린더 헤드(미도시) 측에 에어를 공급하면, 상기 에어에 의해 실린더 헤드(미도시) 및 실린더 로드(미도시)가 승강함으로써, 상기 실린더 로드(미도시)에 연결된 상부척(801a)이 승강된다. 이를 통해, 상부척(801a)이 마스크(702)로부터 분리된다. 이후, 마스크 구동부(미도시)를 하강시켜 마스크(702)를 지지한 후 상기 마스크 구동부(미도시)를 승강시킨다. 이를 통해, 마스크(702)가 기판(701)으로부터 탈착된다. 탈착된 마스크(702)는 배출 유닛(500)의 이송 수단(미도시)을 통해 상기 배출 유닛(500)으로 배출된다. 또한, 기판(701)은 상기 기판(701) 상에 다른 원료물질을 증착하기 위하여 타 이송 챔버(미도시)로 이송될 수 있다. 이때, 마스크 탈착 유닛(400)의 챔버는 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
배출 유닛(500)은 마스크 탈착 유닛(400)과 마스크 반송 유닛(600) 사이에 배치된다. 여기서, 배출 유닛(500)에는 탈착된 마스크를 이동시키는 이동 수단(미도시)이 설치된다. 또한, 배출 유닛(500)에는 상기 배출 유닛(500) 내부가 진공 및 대기압으로 변화 가능하도록 진공 조절 수단(미도시)이 연결된다. 여기서, 진공 상 태의 마스크 탈착 유닛(400)에 배치된 마스크(702)를 배출 유닛(500)으로 인출 시킬 때 상기 배출 유닛(500)의 내부는 진공 상태로 조성하며, 배출 유닛(500)에 배치된 마스크(702)를 대기중의 마스크 반송 유닛(500)으로 이송시킬 때, 상기 배출 유닛(500)의 내부를 대기 상태로 조성하는 것이 바람직하다.
마스크 반송 유닛(600)은 도 5에 도시된 바와 같이, 대기압 정렬 유닛(100)과 마스크 배출 유닛(500)을 연결하도록 배치된다. 마스크 반송 유닛(600)은 마스크(702)를 이송시키는 이송 수단(미도시)과, 상기 마스크(702)를 세정하는 세정 장치(미도시)를 포함한다. 마스크 반송 유닛(600)의 이송 수단(미도시)은 마스크(702)를 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하며, 예를 들어, 로봇암 또는 롤러를 사용할 수 있다. 세정 장치(미도시)는 이송 수단(미도시)의 상측에 위치하며, 대기압 정렬 유닛(100)과 인접한 영역에 배치되는 것이 효과적이다. 이송 수단(미도시)의 상측에 위치하는 세정 장치(미도시)를 이용하여 세정액을 이송 수단(미도시)이 배치된 방향으로 분사하면, 이송 수단(미도시)을 통해 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송되는 마스크(702)가 세정액에 의해 세정된다. 여기서, 세정 장치(미도시)는 이에 한정되지 않고 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송된 마스크(702)는 상기 대기압 정렬 유닛(100)에서 다시 기판(701)과 정렬 및 합착된 후, 기판 처리 장치(300)로 인입된다. 이를 통해, 마스크 반송 유닛(600)을 통해 마스크(702)를 연속적으로 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송할 수 있으며, 마스크(702)를 세정함으로써 상기 마스크(702)의 불순물 파티클에 의한 박막의 오염을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 기판 처리 시스템에서 상호 연결되는 챔버는 슬롯밸브(1000)를 통해 연결된다. 즉, 이송 챔버(301)와 진공 로드락(201) 사이, 이송 챔버(301)와 공정 챔버(303) 사이, 이송 챔버(301)와 전처리 챔버(302) 사이 및 이송 챔버(301)와 버퍼 챔버(310) 사이를 슬롯밸브(1000)로 연결하여 타 챔버로 인한 챔버 내부의 기압 변화를 방지한다.
대기압 로드락(110), 이송 챔버(301) 및 마스크 배출 유닛(500) 각각에 설치되는 이송 수단(미도시)은 기판 결합체(700) 및 마스크(702)를 이송시킬 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하나 예를 들어, 로봇암을 사용할 수 있다.
하기에서는 제 2 실시예에 따른 기판 처리 시스템을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하는 과정을 설명한다.
먼저, 기판 처리 장치(300)의 외부에 위치하는 대기압 정렬 유닛(100)을 이용하여 기판(701)과 마스크(702)를 정렬시킨 후, 이를 합착시킨다. 여기서, 대기압 정렬 유닛(100)을 이용하여 기판(701)과 마스크(702)를 정렬 및 합착시키는 과정은 제 1 실시예와 동일하다.
이어서, 대기압 정렬 유닛(100)의 클램프 장치(800)에 의해 마스크(702)가 합착된 기판(701) 즉, 기판 결합체(700)를 대기압 로드락(110)을 거쳐, 진공 로드락(201)으로 이송한다. 이때, 대기압 로드락(110)에는 대기압 정렬 유닛(100)으로 부터 제공된 복수의 기판 결합체(700)를 저장할 수 있다. 이로 인해, 대기압 로드락(110)에 저장된 복수의 기판 결합체(700)를 연속적으로 진공 로드락(201)으로 이 송시킬 수 있다. 그리고 진공 로드락(201)으로 이동한 기판 결합체(700)를 제 1 이송 챔버(301a)의 이송 수단(미도시)을 이용하여 상기 제 1 이송 챔버(301a) 내로 이송시킨다. 제 1 이송 챔버(301a) 내로 이송된 기판 결합체(700)는 상기 제 1 이송 챔버(301a)의 외주면에 결합된 전처리 챔버(302)로 이동된다. 이후, 전처리 챔버(302)에서 기판(701)의 수분을 제거하거나, 기판(701)에 형성된 제 1 전극의 표면을 세정하는 공정을 실시한다.
전처리 공정이 완료된 후, 제 1 이송 챔버(301a)의 이송 수단(미도시)을 이용하여 기판 결합체(700)를 상기 제 1 이송 챔버(301a)의 외주면에 결합된 제 1 및 제 2 공정 챔버(303a, 303b) 내로 이동시킨다. 이어서, 기판 결합체(700)를 제 1 및 제 2 공정 챔버(303a, 303b) 내에 위치하며, 마그네틱 플레이트로 제작된 안치부(미도시)에 안착시킨 후, 기판(701)과 마스크(703)를 2차 합착한다. 그리고, 안치부(미도시)와 대향 배치된 증착원 공급부(미도시)를 통해 유기물을 기화시켜 기판(701)상에 증착한다. 이를 통해, 마스크(702)의 개구부 영역에 대응 노출되는 기판(702) 영역에는 기화된 유기물이 증착되어 목표로 하는 유기물층을 형성된다. 예를들어, 제 1 공정 챔버(303a)에서 정공주입층을 형성하고, 제 2 공정 챔버(303b)에서 정공주입층 상에 정공수송층을 형성한다.
제 2 공정 챔버(303b)에서 공정이 왼료된 후, 기판 결합체(700)를 상기 제 1 이송 챔버(301a) 내로 이송시킨다. 그리고, 제 1 이송 챔버(301a)로 이송된 기판 결합체(700)를 제 1 이송 챔버(301a)와 연결된 버퍼 챔버(310)를 통해 제 2 이송 챔버(201b)로 이송한다. 제 2 이송 챔버(201b)로 이송된 기판 결합체(700)는 상기 제 2 이송 챔버(301b)의 외주면에 결합된 제 3 공정 챔버(303c)를 통해 녹색 발광층을 형성한다. 물론 이에 한정되지 않고, 기판 결합체(700)를 제 4 및 제 5 공정 챔버(303c 내지 303f) 중 어느 하나로 이송하여, 기판(701)상에 적색발광층 및 청색발광층 중 어느 하나를 형성할 수도 있다. 기판(701)상에 발광층이 형성된 기판 결합체(700)는 제 6 공정 챔버(303f)로 이송되어 상기 기판(701)상에 전자수송층을 형성한다.
이어서, 기판 결합체(700)를 제 2 이송 챔버(201b)의 이송 수단(미도시)을 이용하여, 마스크 탈착 유닛(400)으로 이송시킨다. 그리고, 마스크 탈착 유닛(400)에서 기판(701)과 합착된 마스크(702)를 탈착시킨다. 즉, 마스크 탈착 유닛(400) 내에서 클램프 장치(800)의 상부척(801a)을 승강시켜 상기 상부척(801a)이 마스크(702)와 분리되도록 한다. 그리고, 마스크 구동부(미도시)를 하강시켜 마스크(702)를 지지한 후, 마스크 구동부(미도시)를 승강시킨다. 이를 통해, 마스크 구동부(미도시)에 지지된 마스크(702)를 승강시킴으로써, 마스크(702)를 기판(701)으로부터 탈착된다. 그리고, 탈착된 마스크(702)를 배출 유닛(500)의 이송 수단(미도시)을 이용하여 마스크 탈착 유닛(400)으로부터 인출시킨 후, 마스크 반송 유닛(600)으로 이송한다. 이로 인해, 마스크(702)는 마스크 반송 유닛(600)을 통해서 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송된다. 이때, 마스크 반송 유닛(600)의 세정 장치(미도시)를 이용하여 마스크(702)를 세정할 수도 있다. 이와 같이 마스크 반송 유닛(600)을 통해 대기압 정렬 유닛(100)으로 반송된 마스크(702)는 상기 대기압 정렬 유닛(100)에서 다시 기판(701)과 정렬 및 합착된 후 기판 처리 장치(300)로 인 입된다.
또한, 도시되지는 않았지만, 제 1 전극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층이 적층된 기판(701)상에 제 2 전극을 형성하기 위하여 상기 기판(701)을 마스크 탈착 유닛(400)과 연결된 타 이송 챔버(미도시)로 이동시킨다. 여기서, 마스크 탈착 유닛(400)은 제 2 이송 챔버(201b)와 타 이송 챔버(미도시)를 연결하는 버퍼 챔버의 역할을 수행한다. 이후, 타 이송 챔버(미도시)의 외주면에 연결된 공정 챔버(미도시)에서 기판(701)상에 제 2 전극을 형성한다. 그리고, 제 1 전극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 제 2 전극이 적층된 기판(701)을 밀봉기판을 이용하여 봉지함으로써, 유기 발광 소자가 제작된다.
본 실시예에서는 기판(701)을 기판 트레이(702)에 안착시킨 상태에서 상기 기판(701)을 마스크(702)와 정렬한다. 그리고, 정렬된 기판(701)과 마스크(702)를클램프 장치(800)에 의해 합착시킨 후, 이를 기판 처리 장치(300)에 인입시킨다. 하지만 이에 한정되지 않고, 기판 트레이(703) 없이, 클램프 장치(800)에 의해 마스크(702)가 합착된 기판(701)을 기판 처리 장치(300)에 인입시킬 수 있다. 즉, 대기압 정렬 유닛(100)의 기판 구동부(720) 상에 기판(701)을 직접 안착시키고, 기판(701)과 마스크(702)를 정렬한 후, 클램프 장치(800)를 이용하여 기판(701)과 마스크(702)를 합착시킨다. 이로 인해, 기판 트레이(203) 없이 클램프 장치(800)에 의해 마스크(702)가 합착된 기판(701)이 기판 처리 장치(300)에 인입된다.
또한, 본 실시예에서는 별도의 클램프 장치(800)를 이용하여 기판(701)과 마스크(702)를 합착시킨 후, 클램프 장치(800) 및 마스크(702)가 합착된 기판(701)을 동시에 기판 처리 장치(300)로 이송시켰으나, 이에 한정되지 않고, 클램프 장치(800)없이 마스크(702)가 합착된 기판(701)을 기판 처리 장치(300)로 이송시킬 수도 있다.
제 1 및 제 2 실시예에서는 대기압 정렬 유닛(100)을 단위 공정 기판 처리 장치 또는 클러스터형 기판 처리 장치와 결합시켰으나, 이에 한정되지 않고 다양한 기판 처리 장치와 결합될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 블록도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 제 1 실시예에 따른 대기압 정렬 유닛을 이용하여 기판과 마스크를 정렬 및 합착하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 제 1 실시예에 따른 클램프 장치를 이용하여 기판과 마스크가 합착된 모습을 나타낸 평면도.
도 4는 제 1 실시예의 변형예에 따른 클램프 장치를 이용하여 기판과 마스크가 합착된 모습을 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 블록도.
< 도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명>
100 : 대기압 정렬 유닛 201 : 대기압 로드락
300 : 기판 처리 장치 400 : 마스크 탈착 유닛
500 : 마스크 배출 유닛 600 : 마스크 반송 유닛

Claims (19)

  1. 진공 챔버 내에서 기판을 처리하는 기판 처리 장치;
    상기 기판 처리 장치의 외부에 위치하여 기판과 마스크를 대기압에서 정렬 및 합착하는 대기압 정렬 유닛을 포함하는 기판 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 처리 장치에 연결되어 공정이 완료된 기판 및 마스크 중 적어도 어느 하나를 배출하는 배출 유닛을 포함하는 기판 처리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기판 처리 장치와 배출 유닛 사이에 배치되어, 공정이 종료된 마스크를 기판으로부터 탈착시키는 마스크 탈착 유닛을 포함하는 기판 처리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 처리 장치와 대기압 정렬 유닛 사이에 배치되어 마스크가 합착된 복수의 기판을 저장하는 대기압 로드락을 포함하는 기판 처리 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 배출 유닛과 대기압 정렬 유닛 사이를 연결하도록 배치되어, 상기 배출 유닛으로부터 대기압 정렬 유닛으로 마스크를 반송하는 마스크 반송 유닛을 포함하는 기판 처리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 처리 장치에서 마스크가 합착된 기판을 지지하는 안치부는 마그네틱 플레이트인 기판 처리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기압 정렬 유닛은 기판을 지지하는 기판 구동부;
    상기 기판 구동부와 대향 배치되고 마스크를 지지하는 마스크 정렬부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판 구동부 및 마스크 정렬부 중 적어도 어느 하나는 x-y-θ 방향으로 이동하는 기판 처리 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 대기압 정렬 유닛은 정렬된 기판과 마스크를 합착하는 클램프 장치를 더 구비하는 기판 처리 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 클램프 장치는 에어 실린더를 사용하는 기판 처리 시스템.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 마스크 탈착 유닛은 마스크가 합착된 기판을 지지하는 지지수단 및 상기 지지수단과 대향 배치되며, 승하강이 가능한 마스크 구동부를 포함하는 기판 처리 시스템.
  12. 청구항 5에 있어서,
    상기 마스크 반송 유닛에는 마스크를 세정하는 세정 장치가 더 구비되는 기판 처리 시스템.
  13. 기판 처리 장치의 외부에 위치하는 대기압 정렬 유닛을 이용하여 대기압 하에서 기판과 마스크를 정렬하고, 합착시키는 단계;
    상기 마스크가 합착된 기판을 기판 처리 장치로 인입시키는 단계;
    상기 기판에 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 박막 패턴 형성 공정이 완료된 기판 및 마스크 중 적어도 어느 하나를 기판 처리 장치로부터 인출하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판에 박막 패턴을 형성한 후, 기판 처리 장치에 연결된 마스크 탈착 유닛을 통해 기판으로부터 마스크를 탈착시키는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 마스크 탈착 유닛에서 탈착된 마스크는 대기압으로 배출되는 기판 처리 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 마스크 탈착 유닛에서 마스크가 탈착된 기판은 진공 공정 챔버로 이동시키는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판 처리 장치에 인입된 기판은 안치부에 안착되고, 상기 안착된 기판과 마스크를 2차 합착하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기판과 마스크를 2차 합착하는 단계는 안치부의 자력을 이용하는 기판 처리 방법.
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KR20120078835A (ko) * 2011-01-03 2012-07-11 주성엔지니어링(주) 박막 패턴의 제조 장치 및 제조 방법
KR101599205B1 (ko) * 2015-01-30 2016-03-03 주식회사 테스 트레이 어셈블리 및 이를 구비한 박막증착장치

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