KR20100023204A - 막 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 이송하는 반송 챔버와, 상기 반송 챔버의 주위에 연결된 다수의 단위 챔버 및 상기 반송 챔버 및 상기 단위 챔버 중 적어도 하나에 마련되어 상기 기판 및 상기 마스크를 수직으로 이송하는 적어도 하나의 이송 레일을 포함하는 막 증착 장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은 반송 챔버 및 이에 연결된 단위 챔버들의 내부에 서로 대응하는 이송 레일이 마련되어 기판이 수직으로 배치된 상태에서 기판 이송 및 소자 공정이 수행된다. 따라서, 기판 크기가 커지더라도 처짐 현상이 없기 때문에 2 세대 급 (370×470 mm2)의 기판뿐만 아니라 4 세대 급 (730×920 mm2) 이상의 대형 기판도 적합하게 처리할 수 있다. 또한, 반송 챔버의 주변에 새도우 마스크를 저장하는 새도우 마스크 챔버가 직접 연결되어 있으므로, 단위 공정 중에 새도우 마스크를 용이하게 교환할 수 있다.
유기 박막, 레일, 바퀴, 기판 이송, 챔버
Description
본 발명은 막 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 또는 마스크(mask)를 수직으로 이송하여 공정을 수행하는 막 증착 장치에 관한 것이다.
유기 발광 소자(Organic Light Emitted Diode;OLED)는 액정 표시 장치와는 달리 자체 발광이 가능하기 때문에 백라이트가 필요 없어 소비 전력이 작다. 또한, 시야각이 넓고 응답 속도가 빠르기 때문에 이를 이용한 표시 장치는 시야각 및 잔상의 문제가 없는 우수한 화상을 구현할 수 있다.
이러한 유기 발광 소자는 유리 기판 상에 유기막 및 금속막 등 다층의 박막을 적층시켜 제작한다. 따라서, 종래에는 원형의 반송 챔버 주위에 일련의 단위 공정이 수행되는 다수의 단위 챔버가 연결된 클러스터 방식이 주로 사용되었으며, 각각의 챔버들 사이에서 유리 기판이 수평으로 배치한 상태에서 기판 이송 및 소자 공정이 수행되도록 구성되었다. 이러한 클러스터 방식은 일련의 공정을 연속하여 진행할 수 있는 장점이 있으며, 유기 발광 소자의 제조시 필수적인 새도우 마스크(shadow mask)의 교환이 유리한 장점이 있다.
그러나, 최근 표시 장치의 대형화 추세에 발맞춰 사용되는 유리 기판 및 새 도우 마스크의 크기가 커짐에 따라 종래의 같은 수평 배치 방식의 클러스터 장치를 사용할 경우 많은 문제점이 발생하게 되었다. 즉, 유리 기판을 수평으로 배치하여 이송 공정 및 유기막 성막 공정을 수행할 경우 기판의 처짐 현상이 심각하여 기판 이송 및 소자 제작시 상당한 곤란함이 생긴다. 또한, 대면적의 새도우 마스크는 하중이 수백 kg 이상이기 때문에 통상적인 반송 수단인 로봇암(robot-arm)이 그 하중을 버티지 못하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해, 일련의 단위 공정이 수행되는 다수의 단위 챔버들을 일렬로 연결시켜, 각각의 단위 챔버들 사이에서 기판이 수직으로 배치된 상태에서 이송 공정 및 소자 공정이 수행되는 인라인(in-line) 방식의 제조 장치가 제안되었다. 그러나, 유기 발광 소자의 제조를 위한 유기막 증착시에는 일정한 두께의 유기막을 증착한 후에 새도우 마스크를 새것으로 교체해야 하는데, 상기의 인라인 방식은 새도우 마스크의 교환이 어려워 매우 복잡한 기계적 구성이 요구된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 반송 챔버 및 이에 연결된 단위 챔버들의 내부에 이송 레일이 마련되어 기판이 수직으로 배치된 상태에서 기판 이송 및 소자 공정이 수행될 수 있도록 함으로써, 소형 기판뿐만 아니라 중대형 기판도 적합하게 처리할 수 있는 막 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반송 챔버의 주변에 단위 공정을 수행하는 다수의 단위 챔버들이 반송 챔버를 둘러싸는 형상으로 연결된 클러스터 방식으로 구성됨으로써, 새도우 마스크의 교환이 용이한 막 증착 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 막 증착 장치는, 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 이송하는 반송 챔버; 상기 반송 챔버의 주위에 연결된 다수의 단위 챔버; 및 상기 반송 챔버 및 상기 단위 챔버 중 적어도 하나에 마련되어 상기 기판 및 상기 마스크를 수직으로 이송하는 적어도 하나의 이송 레일; 을 포함한다.
상기 이송 레일은 상하로 이격되어 설치되며 복수의 바퀴를 구비하는 상부 바퀴 어레이 및 하부 바퀴 어레이를 포함할 수 있다.
상기 이송 레일은 상기 이송 챔버 내에서 기판의 이동 방향에 대해 수평 이동 및 회전 이동이 가능한 스테이지 상에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 바퀴 각각에는 외주면의 중앙을 따라 홈이 형성된 것이 바람직하다.
상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나는 자체적으로 회전 가능한 구동부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 이송 레일은 다수의 열로 마련되고, 각각의 이송 레일은 수평 방향으로 상호 이격되어 설치된 것이 바람직하다.
상기 반송 챔버는 서로 이격된 제 1, 제 2 반송 챔버를 포함하고, 상기 제 1, 제 2 반송 챔버의 사이에는 완충 챔버가 연결될 수 있다.
상기 제 1 반송 챔버에 연결된 단위 챔버는, 처리할 기판이 로딩되는 로딩 챔버; 기판을 처리하는 복수의 공정 챔버; 및 기판 처리에 필요한 마스크가 저장되는 제 1 마스크 챔버; 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 반송 챔버에 연결된 단위 챔버는, 기판을 처리하는 복수의 공정 챔버; 기판 처리에 필요한 마스크가 저장되는 제 2 마스크 챔버; 및 처리된 기판이 언로딩되는 언로딩 챔버; 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 공정 챔버는, 금속 전극 형성 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 오존 처리 챔버, 정공 주입층 형성 챔버, 정공 수송층 형성 챔버, 발광층 형성 챔버, 전자 수송층 형성 챔버, 전자 주입층 형성 챔버 및 투명 전극 형성 챔버 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기판 및 상기 마스크 중 적어도 하나의 테두리에 장착된 보강 프레임을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보강 프레임의 외주면에는 이송 레일의 일부가 삽입되는 홈이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 반송 챔버 및 이에 연결된 단위 챔버들의 내부에 서로 대응하는 이송 레일이 마련되어 기판이 수직으로 배치된 상태에서 기판 이송 및 소자 공정이 수행된다. 따라서, 기판 크기가 커지더라도 처짐 현상이 없기 때문에 소형 기판뿐만 아니라 중대형 기판도 적합하게 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판이 수직으로 이송되기 때문에 대면적 기판을 사용하더라도 수평 방향으로는 장치의 설치 면적이 크게 증대되지 않으므로, 공간 활용성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 이송 레일이 챔버 내부 또는 별도의 프레임에 단단하게 고정될 수 있으므로, 과중한 하중의 대형 기판 및 새도우 마스크일지라도 안정적으로 이송 가능하다.
또한, 본 발명은 반송 챔버의 주변에 새도우 마스크를 저장하는 새도우 마스크 챔버가 직접 연결되어 있으므로, 단위 공정 중에 새도우 마스크를 용이하게 교환할 수 있다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도 록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치를 나타낸 모식도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치 내에 마련된 기판의 이송 수단을 나타낸 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기의 막 증착 장치는 반송 챔버의 주변에 복수의 공정 챔버가 연결되어 다량의 기판을 신속하게 처리할 수 있는 클러스터 방식으로 구성된다. 이러한 막 증착 장치는 이격되어 배치되는 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)와, 상기 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)에 연결되어 기판(G)을 처리하는 복수의 공정 챔버(120)와, 상기 제 1 반송 챔버(111)와 상기 제 2 반송 챔버(112)의 사이에 마련된 완충 챔버(140)와, 상기 제 1 반송 챔버(111)에 연결되어 처리할 기판(G)이 로딩(loading)되는 로딩 챔버(151) 및 상기 제 2 반송 챔버(112)에 연결되어 처리된 기판(G)이 언로딩(unloading)되는 언로딩 챔버(152)를 포함하고, 상기 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112) 각각에 연결되고 새도우 마스크(M)가 저장된 제 1, 제 2 새도우 마스크 챔버(131,132)를 더 포함한다.
여기서, 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)와 이들에 연결된 각각의 단위 챔버들(120,130,140,151,152) 사이에는 기판(G) 또는 새도우 마스크(M)가 이송시에 개방되는 게이트 밸브(gate valve)가 마련된다. 상기의 게이트 밸브는 단수로 마련될 수도 있지만 복수로 마련되어 이 중 하나가 기판(G)의 이송을 위해 사용될 수 있 고, 나머지 중 하나가 새도우 마스크(M)의 이송을 위해 사용될 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)에는 기판에 대한 일련의 공정을 수행하는 복수의 공정 챔버(121~126)가 연결된다. 예를 들어, 본 실시예의 막 증착 장치는 외부에서 양극이 형성된 기판(G)을 막 증착 장치에서, 플라즈마 처리한 후 기판(G)의 양극 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자를 형성할 수 있도록 구성된다. 이를 위해, 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)는 대략 팔각형의 수평 단면을 가지도록 형성되고, 팔각형의 각변에 일련의 연속 공정을 수행하는 다수의 공정 챔버(121~126)가 연결된다. 상기 제 1 반송 챔버(111)에 연결된 공정 챔버들은 플라즈마 처리 챔버(121), 정공 주입층 형성 챔버(122), 정공 수송층 형성 챔버(123) 및 발광층 형성 챔버(124)를 포함하고, 제 2 반송 챔버(112)에 연결된 공정 챔버들은 전자 수송층 형성 챔버(125) 및 전자 주입층/음극 형성 챔버(126)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 상기 제 1, 제 2 반송 챔버(111,121)에는 내부에서 직접 기판(G) 상에 양극을 형성하기 위해 금속 전극 형성 챔버를 더 연결될 수 있고, 기타 오존 처리 챔버 및 투명 전극 형성 챔버 중 적어도 하나가 연결될 수도 있다. 한편, 상기의 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층,전자 수송층 및 전자 주입층/음극 형성 챔버(122~126)는 점(point) 증발원 또는 선형(line type) 증발원을 구비하는 열증착 챔버로 구성될 수 있다. 또한, 상기의 제 1, 제 2 새도우 마스크 챔버(131,132)에는 단위 공정이 수행되는 각각의 공정 챔버(121~126)에서 사용할 새도우 마스크(M) 또는 교체 사용할 새도우 마스크(M)가 다수로 저장된다.
제 1 반송 챔버(111)는 진공 상태를 유지하고, 로딩 챔버(151)로부터 인입된 기판을 제 1 공정 순서에 따라 적합한 공정 챔버(121~124)로 이송시키는 역할을 한다. 즉, 로딩 챔버(200)로부터 인입된 기판(G)을 플라즈마 처리 챔버(121)로 인입시킨다. 이어, 플라즈마 처리 챔버(121) 내의 처리 공정이 완료된 기판(G)을 인출하고, 이를 정공 주입층 형성 챔버(122)에 인입시킨다. 이어, 정공 주입층 형성 챔버(122) 내의 처리 공정이 완료된 기판(G)을 인출하고, 이를 정공 수송층 형성 챔버(123)에 인입시킨다. 이어, 정공 수송층 형성 챔버(123) 내의 처리 공정이 완료된 기판(G)을 인출하고, 이를 발광층 형성 챔버(124)에 인입시킨다. 이후, 발광층 형성 챔버(124) 내의 처리 공정이 완료된 기판을 완충 챔버(140)로 이송한다. 한편, 제 1 공정 중에 필요한 새도우 마스크(M)은 제 1 새도우 마스크 챔버(131)로부터 인출된 후 제 1 반송 챔버(111)를 거쳐 각각의 공정 챔버(122~124)로 인입된다. ,
제 2 반송 챔버(112)는 진공 상태를 유지하고, 완충 챔버(140)로부터 인입된 기판을 제 2 순서에 따라 적합한 공정 챔버(125,126)로 이송한 후 최종 처리된 기판을 언로딩 챔버(152)로 이송시키는 역할을 한다. 즉, 완충 챔버(140)로부터 인입된 기판을 전자 수송층 형성 챔버(125)로 인입시킨다. 이어, 전자 수송층 형성 챔버(125)의 처리 공정이 완료된 기판을 인출하고, 이를 전자 주입층/음극 형성 챔버 (126)로 인입시킨다. 이어, 전자 주입층/음극 형성 챔버(126) 내의 처리 공정이 완료된 기판을 인출한 후 처리 공정이 완료된 기판을 언로딩 챔버(152)로 이송한다. 또한, 제 2 공정 중에 필요한 새도우 마스크(M)은 제 2 새도우 마스크 챔버(132)로 부터 인출된 후 제 2 반송 챔버(112)를 거쳐 각각의 공정 챔버(125,126)로 인입된다.
상기 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112) 각각에는 기판(G) 및 새도우 마스크(M) 중 적어도 하나의 수직 이송을 위한 제 1 이송 수단(200)이 마련된다. 즉, 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)의 내부에는 수직으로 배치된 기판(G) 및 새도우 마스크(M)의 상단 및 하단을 지지하여 기판(G) 및 새도우 마스크(M)를 소정 방향으로 이송하기 위한 다수의 이송 레일(a,b,c,d)을 포함하는 제 1 이송 수단(200)이 설치된다. 도 1과 같이, 상기 이송 레일들(a,b,c,d)은 다수의 열로 마련되어 수평 방향으로 상호 이격되게 설치되고, 도 2와 같이, 각각의 이송 레일(a,b,c,d)은 상하로 이격되어 기판(G) 또는 새도우 마스크(M)의 상단 및 하단을 각각 지지하는 상부 바퀴 어레이(array)(210) 및 하부 바퀴 어레이(220)를 구비한다. 이때, 다수의 이송 레일(a,b,c,d)은 기판(G) 또는 새도우 마스크(M)를 주변의 단위 챔버로 인입시키기 위한 인입용 이송 레일(a,c)과, 반대로 기판(G) 또는 새도우 마스크(M)를 주변의 단위 챔버로부터 인출시키기 위한 인출용 이송 레일(b,d)을 포함하는 한 쌍으로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예는 기판(G)과 새도우 마스크(M)의 규격이 다른 점을 감안하여 기판(G)의 인출 및 인입을 위해 마련된 한 쌍의 제 1, 제 2 이송 레일(a,b)과, 새도우 마스크(M)의 인입 및 인출을 위해 마련된 다른 한 쌍의 제 3, 제 4 이송 레일(c,d)을 포함하는 총 4개의 이송 레일(a,b,c,d)로 구성된다. 물론, 필요에 따라 반송 챔버(111 또는 112)에는 그 이상 또는 그 이하의 이송 레일이 설치될 수도 있을 것이다.
도 2와 같이, 상부 바퀴 어레이(210) 및 하부 바퀴 어레이(220) 각각은 기판(G)을 지지할 수 있도록 일렬로 배열된 2개 이상의 바퀴(211~214,221~224)를 구비한다. 이때, 다수의 바퀴들(211~214,221~224)은 일직선을 따라 동일 간격으로 배치되어 기판(G)의 하중을 분산 지지하고, 각각의 바퀴(211~214,221~224)에는 그 외주면의 중앙을 따라 기판(G)의 일부가 삽입되어 지지되는 홈(230)이 형성되어 기판(G)을 소정 방향으로 안내한다. 이때, 상기 홈(230)은 V 자, U 자 등 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 또한, 다수의 바퀴(211~214,221~224) 중 적어도 하나 이상은 자체 회전이 가능한 구동부를 구비하여 기판(G)을 전진 이송시키거나 후진 이송시킬 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 다수의 이송 레일(a,b,c,d)은 반송 챔버(111,112)의 내부에 각각 마련되어 기판의 이동 방향에 대해 회전 이동 및 수평 이동이 가능한 스테이지(stage)(300) 상에 설치된다. 즉, 반송 챔버(111,112)의 내부 하측 예를 들어, 바닥에는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되고 전후 또는 좌우 방향으로 수평 이동될 수 있는 스테이지(300)가 마련되어, 상기 스테이지(300) 상에 상부 바퀴 어레이(210) 및 하부 바퀴 어레이(220)를 구비하는 다수의 이송 레일(a,b,c,d)이 설치된다. 따라서, 스테이지(300)의 회전 이동 및 수평 이동에 따라 다수의 이송 레일(a,b,c,d) 전체가 함께 회전 이동 및 수평 이동됨으로써, 특정의 이송 레일이 후술하는 주변의 단위 챔버들(120,140,151,152)에 마련된 특정의 이송 레일과 서로의 이송 방향이 일치되도록 정렬 배치될 수 있다.
상기 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)와 연결되는 단위 챔버 들(120,130,140,151,152) 각각에는 제 1 이송 수단(200)에 대응하여 기판(G) 및 새도우 마스크(M) 중 적어도 하나의 수직 이송을 위한 제 2 이송 수단(400)이 마련된다. 전술한 제 1 이송 수단(200)과 마찬가지로, 상기 제 2 이송 수단(400)은 수직으로 배치된 기판(G)의 상단 및 하단을 각각 지지하여 기판을 소정 방향으로 이송하는 적어도 하나의 이송 레일을 포함하고, 상기의 이송 레일은 기판의 상단 및 하단을 각각 지지하는 상부 바퀴 어레이 및 하부 바퀴 어레이를 포함한다. 다만, 전술한 제 1 이송 수단(200)과 달리, 상기 이송 레일은 기판(또는 마스크)의 인입 또는 인출을 모두 담당할 수 있으므로 기판(G)만 이송될 필요가 있는 공정 챔버(121)에는 단수로 구성될 수도 있다. 물론, 기판(G) 및 새도우 마스크(M)가 모두 이송될 필요가 있는 공정 챔버(122~124,125,126)에는 기판(G)의 인입 및 인출을 위한 기판 이송용 이송 레일과, 새도우 마스크(M)의 인입 및 인출을 위한 마스크 이송용 이송 레일을 포함하는 복수로 구성될 수도 있다. 또한, 로딩 챔버(151)와 언로딩 챔버(152) 및 완충 챔버(140)에는 적어도 제 1, 제 2 반송 챔버(111,112)에 마련된 이송 레일(a,b,c,d)의 개수 이상의 이송 레일이 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이, 상부 바퀴 어레이 및 하부 바퀴 어레이는 기판을 지지할 수 있도록 2개 이상의 바퀴를 구비한다. 이때, 다수의 바퀴들은 일직선을 따라 동일 간격으로 배치되어 기판의 하중을 분산 지지하고, 각각의 바퀴에는 외주면 중앙을 따라 기판의 일부가 삽입되어 지지되는 홈이 형성되어 기판을 소정 방향으로 안내한다. 이때, 상기 홈은 V 자, U 자 등 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 또한, 다수의 바퀴들 중 적어도 하나 이상은 자체 회전이 가능한 구동부를 구비하여, 바퀴의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 기판이 전진 이송되거나 후진 이송될 수 있다. 한편, 상기의 제 2 이송 수단은 기판(G)(또는 마스크(M))의 이송뿐만 아니라 공정 챔버(121~124,125,126) 내에서 기판(G)(또는 마스크(M))를 소정 위치에 고정하여 지지하는 역할을 할 수도 있다. 따라서, 기판(G)(또는 마스크(M))의 고정 지지를 위한 별도의 지지 부재를 생략할 수 있다.
이와 같은 구성된 막 증착 장치를 이용한 박막 공정을 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 선행 공정을 통해 양극이 형성된 기판은 대기압 상태에서 로딩 챔버(151)로 인입되고, 로딩 챔버(151)를 진공으로 형성한 후 진공 상태에서 제 1 반송 챔버(111)로 인출된다. 제 1 반송 챔버(111)로 인입된 기판은 제 1 공정 순서에 따라 플라즈마 처리 챔버(121), 정공 주입층 형성 챔버(122), 정공 수송층 형성 챔버(123) 및 발광층 형성 챔버(124)에 순차적으로 투입된다. 이에 따라, 기판의 양극 상에는 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층이 순차적으로 형성된다. 이어, 제 1 공정을 마친 기판은 완충 챔버(140)로 인입되어 대기된 후 제 2 반송 챔버(112)로 인출된다. 제 2 반송 챔버(112)로 인입된 기판은 제 2 공정 순서에 따라 전자 수송층 형성 챔버(125) 및 전자 주입층/음극 형성 챔버(126)에 순차적으로 투입된다. 이에 따라, 기판의 발광층 상에는 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극이 형성되어 소정의 유기 발광 소자가 제작된다. 이후, 제 1, 제 2 공정을 마친 기판은 언로딩 챔버(152)로 인입되어 대기압 상태에서 외부로 인출된다.
한편, 상기 박막 공정에서 기판의 이송 과정에 관해 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치에서 기판의 이송 동작을 설명하기 위한 모식도로써, 반송 챔버(110)와 이에 연결된 공정 챔버(120) 사이에서 이루어지는 기판의 교환 과정을 단순화하여 나타낸 것이다. 상기의 공정 챔버(120)는 기판(G) 상에 유기막을 증착할 수 있도록 하나의 점 증발원과, 기판(G) 상에 형성할 유기막 패턴을 규제하는 새도우 마스크(M)를 구비하도록 구성된다.
도 3a와 같이, 반송 챔버(110)에는 수평 방향으로 이격된 다수의 이송 레일 즉, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 이송 레일(a,b,c,d)이 설치되어, 상기 제 1 이송 레일(a)에는 처리할 기판(G1)이 수직 상태로 적재된다. 또한, 상기 반송 챔버(100)와 연결된 공정 챔버(120)에는 두 개의 이송 레일 즉, 제 5, 제 6 이송 레일(e,f)이 설치되어, 상기 제 5 이송 레일(e)에는 단위 공정을 끝마친 기판(G2)이 수직 상태로 적재되고, 상기 제 6 이송 레일(f)에는 단위 공정에 필요한 새도우 마스크(M)가 수직 상태로 적재된다. 이때, 반송 챔버(110)에서 비어있는 이송 레일 예를 들어, 제 2 이송 레일(b)과 공정 챔버(120)에서 기판이 적재되는 이송 레일 즉, 제 5 이송 레일(e)의 이송 방향을 서로 일치시켜 단위 공정을 끝마친 기판(G2)을 반송 챔버(110)로 이송시킨다. 이때, 제 2, 제 5 이송 레일(b,e)을 구성하는 상하 바퀴들은 단위 공정을 끝마친 기판(G2)이 반송 챔버(110)의 내부로 이송되도록 회전되고, 단위 공정이 필요한 기판(G2)은 반송 챔버(110) 내부에 마련된 제 2 이송 레일(b)에 적재된다.
도 3b와 같이, 단위 공정을 끝마친 기판(G2)이 공정 챔버(120)로부터 인출되 면, 단위 공정이 필요한 기판(G1)을 공정 챔버(120)로 인입시키기 위하여, 단위 공정이 필요한 기판(G1)이 적재된 제 1 이송 레일(a)과 비어있는 제 5 이송 레일(e)의 이송 방향이 일치되도록 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 이송 레일(a,b,c,d)이 설치된 스테이지(300)를 화살표 방향으로 수평 이동시킨다.
도 3c와 같이, 스테이지(300)의 수평 이동을 통해 단위 공정이 필요한 기판(G1)이 적재된 제 1 이송 레일(a)과 비어있는 제 5 이송 레일(e)의 이송 방향이 일치되면, 두 이송 레일(a,e)을 구성하는 상하 바퀴들은 단위 공정이 필요한 기판(G1)이 공정 챔버(120)의 내부로 이송되도록 회전된다. 이에 따라, 단위 공정이 필요한 기판(G1)이 공정 챔버(120)의 내부로 인입되어 적합한 단위 공정에 투입된다.
도 3d와 같이, 반송 챔버(110)와 공정 챔버(120) 사이의 기판 교환이 끝나면 단위 공정을 끝마친 기판(G2)을 후속 공정을 실시하는 다른 공정 챔버로 이송하기 위하여 스테이지(300)가 화살표 방향으로 회전되고, 동일한 방식으로 반송 챔버(110)와 후속 공정이 실시되는 공정 챔버 사이에서 기판 교환이 실시됨으로써 소정의 단위 공정을 끝마친 기판(G2)을 후속 공정에 투입할 수 있다. 물론, 상기와 동일한 방식으로 챔버들 사이에서 진공 상태를 유지하면서 새도우 마스크(M)가 교환될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 반송 챔버와 이에 연결된 단위 챔버들 사이의 기판 교환이 진공이 유지되는 상태에서 연속적으로 이루어지므로, 기판 교환 시간이 단축되어 생산성 향상에 기여할 수 있다. 또한, 반송 챔버 및 이에 연결된 단위 챔버들 의 내부에 서로 대응하는 이송 레일이 마련되어 기판이 수직으로 배치된 상태에서 기판 이송 및 소자 공정이 수행된다. 따라서, 기판 크기가 커지더라도 처짐 현상이 적기 때문에 소형 기판뿐만 아니라 중대형 기판도 적합하게 처리할 수 있다. 그리고, 기판이 수직으로 이송되기 때문에 대면적 기판을 사용하더라도 수평 방향으로는 장치의 설치 면적이 크게 증대되지 않으므로, 공간 활용성을 높일 수 있다. 또한, 이송 레일은 챔버 내부 또는 별도의 프레임에 단단하게 고정될 수 있으므로, 기판 크기가 커지더라도 기판의 하중 증가에 따른 파손의 우려가 적다. 또한, 반송 챔버의 주변에 새도우 마스크를 저장하는 새도우 마스크 챔버가 직접 연결되어 있으므로, 단위 공정 중에 새도우 마스크를 용이하게 교환할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판용 보강 프레임을 나타낸 모식도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치 내에 마련된 마스크의 이송 수단을 나타낸 모식도이다.
최근 평판 표시 소자는 대면적화 및 초박형화 추세에 있으므로, 유기 발광 소자를 대면적 및 초박형 기판에 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 대면적 및 초박형 기판을 수직으로 배치할 경우 하중은 증가하는데 강도가 약해지기 때문에 공정 중에 또는 이송 중에 쉽게 파손될 우려가 있다. 따라서, 도 4와 같이, 기판(G)의 테두리에 기판의 형상을 유지시켜 강도를 보강하여 주는 보강 프레임(510)을 장착하는 것이 바람직하다. 상기의 보강 프레임(510)은 기판(G)의 사각 테두리 중 두 변을 감싸는 한 쌍의 막대 형상으로 제작될 수도 있지만, 도 5와 같이, 보강 프레임(520)은 기판(G)의 사각 테두리 전체를 감싸는 액자 형상으로 제작될 수도 있다. 이처럼, 테두리에 보강 프레임(510 또는 520)이 장착된 상태로 기판 이송 및 기판(G)에 대한 소자 공정을 수행함으로써, 기판(G)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 기판(G)에 증착할 박막 패턴을 규제하는 새도우 마스크(M)는 매우 얇게 형성되어 강도가 약하므로, 도 6과 같이, 상기 새도우 마스크(M)의 테두리에도 보강 프레임(530)을 장착하는 것이 바람직하다. 상기 보강 프레임(530)은 새도우 마스크(M)의 사각 테두리를 감싸는 액자 형상으로 제작될 수 있으며, 새도우 마스크(M)와 보강 프레임(530)의 결합부가 용접되어 일체로 구성될 수도 있다. 이때, 보강 프레임(530)이 상당한 두께로 구성되어 전술한 이송 레일(210,220)을 구성하는 상하 바퀴들(211~214,221~224)의 홈(230)에 삽입되지 않을 수 있다. 따라서, 상기의 기판용 보강 프레임(510,520)과는 반대로 수직으로 배치된 보강 프레임(530)의 상단 및 하단의 중앙을 따라 홈(531)을 형성하여, 상기 홈(531)의 내부에 상하 바퀴들(211~214,221~224)이 수용되도록 구성할 수 있다. 이때, 상기 홈(531)은 V 자, U 자 등 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 전술한 실시예에서는 기판(G) 또는/및 마스크(M)의 수직 반송을 위한 이송 수단이 상하로 이격 설치된 상부 바퀴 어레이 및 하부 바퀴 어레이를 포함하는 이송 레일로 구성된 경우를 예시하였으나, 상기의 이송 수단은 각각의 챔버들 사이에서 기판(G) 또는/및 마스크(M)를 수직 상태로 반송할 수 있다면 어떠한 수단으로도 변경될 수 있다. 예를 들어, 기판(G) 또는/및 마스크(M)의 적어도 일 측부를 잡아주는 지지 부재가 마련되고, 상기 지지 부재의 하단부 및 각각의 챔버 바닥부에 극성을 달리하는 적어도 한 쌍의 자석 부재가 상하로 이격되어 설치됨으로써, 자력에 의해 지지 부재가 부상되어 기판(G) 또는/및 마스크(M)가 수직 상태로 반송될 수도 있을 것이다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치를 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치 내에 마련된 기판의 이송 수단을 나타낸 모식도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치에서 기판의 이송 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판용 보강 프레임을 나타낸 모식도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 막 증착 장치 내에 마련된 마스크의 이송 수단을 나타낸 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110(111,112): 반송 챔버 120(121~126): 공정 챔버
130(131,132): 새도우 마스크 챔버 140: 완충 챔버
151: 로딩 챔버 152: 언로딩 챔버
200: 제 1 이송 수단 210: 상부 바퀴 어레이
220: 하부 바퀴 어레이 300: 스테이지
400: 제 2 이송 수단 510,520,530: 보강 프레임
G: 기판 M: 마스크
Claims (13)
- 기판 및 마스크 중 적어도 하나를 이송하는 반송 챔버;상기 반송 챔버의 주위에 연결된 다수의 단위 챔버; 및상기 반송 챔버 및 상기 단위 챔버 중 적어도 하나에 마련되어 상기 기판 및 상기 마스크를 수직으로 이송하는 적어도 하나의 이송 레일; 을 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 이송 레일은 상하로 이격되어 설치되며 복수의 바퀴를 구비하는 상부 바퀴 어레이 및 하부 바퀴 어레이를 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 이송 레일은 상기 이송 챔버 내에서 기판의 이동 방향에 대해 수평 이동 및 회전 이동이 가능한 스테이지 상에 설치되는 막 증착 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 복수의 바퀴 각각에는 외주면의 중앙을 따라 홈이 형성된 막 증착 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나는 자체적으로 회전 가능한 구동부를 구비하는 막 증착 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 이송 레일은 다수의 열로 마련되고, 각각의 이송 레일은 수평 방향으로 상호 이격되어 설치된 막 증착 장치.
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,상기 반송 챔버는 서로 이격된 제 1, 제 2 반송 챔버를 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 제 1, 제 2 반송 챔버의 사이에는 완충 챔버가 연결된 막 증착 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 제 1 반송 챔버에 연결된 단위 챔버는,처리할 기판이 로딩되는 로딩 챔버;기판을 처리하는 복수의 공정 챔버; 및기판 처리에 필요한 마스크가 저장되는 제 1 마스크 챔버; 를 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 제 2 반송 챔버에 연결된 단위 챔버는,기판을 처리하는 복수의 공정 챔버;기판 처리에 필요한 마스크가 저장되는 제 2 마스크 챔버; 및처리된 기판이 언로딩되는 언로딩 챔버; 를 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,상기 복수의 공정 챔버는,금속 전극 형성 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 오존 처리 챔버, 정공 주입층 형성 챔버, 정공 수송층 형성 챔버, 발광층 형성 챔버, 전자 수송층 형성 챔버, 전자 주입층 형성 챔버 및 투명 전극 형성 챔버 중 적어도 하나 이상을 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 1에 있어서상기 기판 및 상기 마스크 중 적어도 하나의 테두리에 장착된 보강 프레임을 더 포함하는 막 증착 장치.
- 청구항 12에 있어서상기 보강 프레임의 외주면에는 이송 레일의 일부가 삽입되는 홈이 형성된 막 증착 장치.
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