KR20120077378A - 증착장비의 기판 이송장치 - Google Patents

증착장비의 기판 이송장치 Download PDF

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KR20120077378A
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이정훈
손형규
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엘아이지에이디피 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 증착장비의 기판 이송장치는, 로봇이송기구를 이용하여 기판과 마스크가 합착된 합착 모듈을 밀거나 당겨서 이송할 수 있도록 구성됨으로써 롤러로 구성된 종래 구조 대비 미끄럼 등을 방지하여 기판 이송시에 정확한 속도 및 위치 제어가 가능하여, 장비의 성능 향상에 기여할 수 있다.

Description

증착장비의 기판 이송장치{Substrate transfer device for evaporation device}
본 발명은 OLED(Organic Light Emitting Diode) 기판 등에 박막을 증착하는 증착 장비에 관한 것이다.
일반적으로 OLED는 유기EL이라고도 불리는데, 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기물질을 말한다.
OLED를 이용한 디스플레이 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있고, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며 화면에 잔상이 남지 않으며, 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는다.
이와 같은 특성을 갖는 OLED를 이용한 디스플레이 소자는 휴대전화, 카오디오, 디지털카메라와 같은 소형기기의 디스플레이 및 조명기기 등에 주로 사용하고 있고, 향후 TV 등 대형기기의 디스플레이, 구부려서 들고 다닐 수 있는 플렉서블 디스플레이 등에 이용될 있는 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있다.
OLED를 활용해 TV나 휴대전화의 디스플레이를 만들거나 조명 기구를 생산할 때 절대적으로 필요한 장비가 OLED 증착 장비이다.
OLED 증착 장비는 기판에 유기물질을 증착하여 박막을 형성하는데 사용되는 장비로서, OLED 생산을 위한 핵심 장비이다.
OLED 제조용 증착 장비는 주로 진공 열 증착장비(Thermal evaporation system)가 이용된다.
도 1은 진공 열 증착장비의 일례를 보여주는 도면으로서, 챔버(10)의 상부에 증착 공간부(12)가 마련되고, 그 하부(또는 상부)에 증착 물질을 공급하는 소스(source)(미도시) 및 소스를 가열하는 히팅 장치(미도시) 등이 구비된다.
이와 같은 진공 열 증착장비는 증착 공간부(12)에 기판(S)이 위치되고, 기판의 하부에 위치된 소스에서 증발된 유기물(무기물도 가능)이 제공되어 기판(S)에 유기물질을 증착할 수 있도록 구성된다.
여기서, 기판(S)은 마스크(M)와 합착되어 합착 모듈(20)에 셋팅된 상태에서 증착 공간부(12)에 내로 투입되는데, 이때 챔버(10)의 내측에는 합착 모듈(20)을 이동시키는 이송장치(30)가 구비된다.
이송장치(30)는 양쪽으로 일렬로 배치된 롤러(31)들이 구비되고, 이 롤러(31)들은 모터(33)의 구동력에 의해 회전할 수 있도록 구성된다. 따라서 기판과 마스크를 포함하는 합착 모듈(20)이 일렬로 배치된 양쪽 롤러(31)에 올려진 상태에서 롤러들이 회전 구동됨으로써 챔버(10) 내측으로 투입되고 배출될 수 있게 구성되는 것이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 기판 이송장치를 갖는 증착장비는, 각각의 롤러(31)에 동력을 제공하여 각 롤러가 회전됨으로써 합착 모듈을 이송할 수 있도록 구성되기 때문에 모든 롤러(31)들을 구동하기 위한 모터(33) 등 동력원과 동력을 전달하는 기구(35)의 구성이 복잡해지고, 제조비용도 많이 소요되는 문제점이 있다. 이에 따라, 챔버(10) 내부에 많은 기구물이 설치되어 이송장치를 구성함에 따라 증착 공정을 진행할 때 진공도에 악영향을 미쳐 장비의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점도 있다.
또한, 롤러(31)를 회전시켜 합착 모듈(20)을 이송하기 때문에 합착 모듈(20)과 롤러(31) 사이에 충분한 마찰력이 제공되어야 원활한 이송이 가능하나, 합착 모듈과 롤러 사이에 미끄럼이 발생하게 되면, 합착 모듈(20)의 이송이 원활하지 않을 뿐만 아니라, 기판 이송시에 정확한 속도 및 위치 제어도 쉽지 않은 문제점이 있다.
이상 설명한 배경기술의 내용은 이 건 출원의 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 챔버 내에 기판과 마스크가 세팅된 합착 모듈을 밀어서 이송시킬 수 있도록 구성함으로써 기판의 이송 구조를 간단화하면서도 정확한 속도 및 위치 제어가 가능해지도록 하여, 장비의 성능 향상에 기여할 수 있도록 하는 증착장비의 기판 이송장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 증착장비의 기판 이송장치는, 기판에 증착물질을 증착할 수 있도록 이루어진 증착 챔버와; 상기 증착 챔버의 내측에 구비되어 기판이 올려진 상태로 이송될 수 있도록 지지하는 이송 지지대와; 상기 증착 챔버의 내측 또는 외측에 구비되어 상기 이송 지지대 위에 올려진 기판을 밀거나 당겨서 이동시키는 이송구동기구를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 이송 지지대는 수평 방향으로 연속하여 배치된 롤러들로 이루어질 수 있다.
상기 이송구동기구는 높이 및 길이 조절이 가능한 로봇 암이 구비된 로봇 이송기구로 이루어질 수 있다.
상기 증착 챔버의 옆에는 기판과 마스크를 합착하는 합착 챔버가 구비되고, 상기 증착 챔버와 합착 챔버 사이에는 서로 연결되는 공간을 개폐하는 게이트 밸브가 설치되며, 상기 이송 지지대는 상기 합착 챔버에서 증착 챔버로 이어지게 구성되고, 상기 이송구동기구는 상기 합착 챔버에 구비되게 구성되는 것도 가능하다.
도한, 상기 증착장비의 기판 이송장치는 상기 증착 챔버를 포함한 복수의 챔버가 연속하여 배치되고, 상기 이송 지지대는 복수의 챔버의 내부와 서로 이어진 부분에 연속하여 배치되며, 상기 이송구동기구는 상기 복수의 챔버 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되게 구성되는 것도 가능하다.
상기 이송 지지대는 다수의 롤러가 일렬로 배치되어 구성되고, 상기 롤러들 중 일부는 구동모터에 의해 회전 가능하게 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 증착장비의 기판 이송장치는, 합착 모듈을 밀거나 당겨서 이송할 수 있도록 구성되기 때문에 롤러로 구성된 구조 대비 미끄럼 등을 방지하여 기판 이송시에 정확한 속도 및 위치 제어가 가능하여, 장비의 성능 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술의 기판이송장치가 구비된 증착 장비의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판이송장치가 구비된 증착 장비의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 증착 장비의 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구성도로서, 다수의 챔버가 병렬적으로 연속하여 배치된 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성도로서, 로봇 이송기구가 리니어 가이드를 따라 수평 이송될 수 있는 구조를 보여주는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 구성도로서, 합착 모듈을 당겨서 이송하는 실시예의 구성도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판이송장치가 구비된 증착장비의 측단면도 및 평단면도이다.
도 2 및 도 3에서는 증착 챔버(60)와 합착 챔버(50)가 일렬로 배치된 구성을 보여준다.
합착 챔버(50)는 OLED 제작을 위한 기판(S)에 마스크(M)를 합착하여 증착 챔버(60)에 투입하기 위한 챔버이다. 이러한 합착 챔버(50)는 내부에 기판과 마스크를 합착하기 위한 장치들이 구비되며, 이러한 장치들은 널리 공지되어 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
다만, 합착 챔버(50)에서 기판(S)과 마스크(M)는 합착 플레이트 또는 척킹 플레이트 등을 통해서 상호 밀착된 상태로 합착된 후에 증착 챔버(60)에 투입되는 것이 일반적이다. 여기서 합착 플레이트는 사각테 구조로 형성되어 그 안쪽에서 기판과 마스크를 합착시킨 상태로 위치시킬 수 있도록 구성될 수 있으며, 척킹 플레이트는 일정 면적을 가진 판형 구조로 형성되어 그 상면 또는 저면에 기판과 마스크를 합착시킨 상태로 척킹하여 위치시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 합착 플레이트, 척킹 플레이트를 비롯하여, 기판(S)과 마스크(M)를 합착하여 증착 챔버(60) 내에 투입할 수 있는 수단이면 모두 적용 가능한바, 이하 실시예에서는 합착 모듈(70)로 통칭하여 설명한다.
다음, 상기 증착 챔버(60)는 기판(S)에 증착물질을 증착시킬 수 있도록 이루어진 챔버로서, 일반적으로 알려진 진공 열 증착장비(Thermal evaporation system)가 이용될 수 있다.
증착 챔버(60) 내에는 증착 물질(유기물 또는 무기물)이 저장된 소스(source)(미도시)가 구비된다. 이때 소스는 형태에 따라 포인트 소스(point source) 또는 리니어 소스(linear source) 등으로 구분할 수 있다.
또한, 소스의 주변에는 소스를 가열하여 증착 물질을 증발시켜 기판에 제공하기 위한 가열장치(미도시)가 구비된다.
또한, 증착 챔버(60)에는 챔버 내에 진공압을 형성하기 위한 진공 펌프가 구비되고, 이외에도, 증착 챔버(60) 내에는 증착 물질의 양을 측정하는 막두께 측정기(thickness monitor), 증착 공간부와 소스가 위치된 공간을 분리하는 분리막에 구비된 셔터 등이 포함되어 구성될 수 있다.
상기한 소스, 가열장치, 진공 펌프, 막두께 측정기, 셔터 등의 구성은 증착 장비의 기본 구성으로 널리 공지되어 있으므로 도면 예시는 생략하였다.
이제, 본 발명의 주요 특징부인 기판이송장치를 중심으로 설명한다.
합착 챔버(50)와 증착 챔버(60) 사이에는 합착 모듈(70)을 통과하면서 개폐가 가능하도록 게이트 밸브(55)가 설치된다. 게이트 밸브(55)는 모든 챔버의 입구 및 출구 쪽에 설치되어 챔버의 내부를 밀폐시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
합착 챔버(50)와 증착 챔버(60)의 내측으로는 합착 모듈(70)이 올려진 상태로 이송될 수 있도록 지지하는 이송 지지대(75)가 구비된다.
본 실시예의 도면에서 이송 지지대(75)는 수평 방향으로 연속하여 배치된 롤러(77)들로 이루어진 구성을 보여준다. 이때 롤러(77)들은 합착 챔버(50)에서 증착 챔버(60)의 내부까지 일렬로 연속적으로 이어지게 배치되는 것이 바람직하다.
도 3에 평면도로 예시된 바와 같이, 상기 롤러(77)들은 양쪽에 2열로 배치되어 합착 모듈(70)의 양쪽 사이드 부분 밑면을 지지하면서 구름운동 하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때 롤러(77)들은 챔버의 내측에서 롤러(77)를 지지하는 긴 막대형 구조물(미도시)에 회전 가능하게 연속적으로 설치되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라서는 챔버의 벽면에 회전 가능하게 직접 설치되는 것도 가능하다.
롤러(77)들은 양쪽 챔버(50)(60)를 연결하면서 개폐하는 게이트 밸브(55)가 위치된 쪽에는 부분적으로 밸브 개폐시 간섭을 방지할 수 있도록 일정 구간 생략된 상태로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 상기에서는 이송 지지대(75)가 롤러(77)로 구성된 실시예를 설명하였으나, 반드시 롤러(77)에 한정되는 것은 아니고 합착 모듈(70)이 지지된 상태에서 이송 가능한 구조이면 다양하게 변형하여 실시하는 것도 가능하다. 예를 들면 합착 모듈(70)이 올려진 상태에서 슬라이딩 될 수 있도록 하는 리니어 가이드 등을 채택하여 구성하는 것도 가능하다.
다음, 상기 합착 챔버(50)에는 상기 이송 지지대(75) 위에 올려진 기판(S)을 포함한 합착 모듈(70)을 밀거나 당겨서 이동시키는 이송구동기구(80)가 구비된다.
이송구동기구(80)는 높이 및 길이 조절이 가능한 로봇 암(85)이 구비된 로봇 이송기구(81)로 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 로봇 이송기구(81)는 합착 챔버(50)의 벽면(도면에서는 천정면)에 고정되게 설치된 상태에서 로봇 암(85)이 수직 방향으로 신축됨과 아울러 수평 방향으로도 신축되면서 합착 모듈(70)을 합착 챔버(50)에서 증착 챔버(60)의 내측으로 밀어서 이송시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
이때 로봇 이송기구(81)의 설치 위치는 실시 조건에 따라 그 위치를 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하며, 신축 구조 역시 이송 지지대(75) 위에 올려진 합착 모듈(70)을 밀어줄 수 있는 구조이면 공지의 로봇 작동 구조를 이용하여 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
한편, 이송 지지대(75)를 구성하는 롤러(77)들은 모두 아이들형(idle type) 롤러(77)로 구성되는 것이 바람직하나, 합착 챔버(50)의 내측 등 일부 구간에서 모터 등의 구동 기구(미도시)에 의해 자체 회전하는 구동형 롤러로 구성하는 것도 가능하다. 이러한 구조를 통해 합착 챔버(50) 내에서 초기 합착 모듈(70)을 이송할 때는 구동형 롤러(77)를 작동시켜 합착 모듈(70)을 이송하고, 이후 합착 모듈(70)이 증착 챔버(60)에 투입되는 시점에서는 로봇 이송기구(81)로 합착 모듈(70)을 밀어서 이송할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 여러 변형 실시예들을 보여주는 도면들이다.
이 도면들을 참조하여, 여러 변형 가능한 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
도 4에서는 다수의 챔버가 병렬적으로 연속하여 배치된 구성을 보여준다.
예를 들면, 하나의 합착 챔버(50)와 다수의 증착 챔버(60A, 60B, 60C)가 상호 연결되어 구성될 수 있다.
이때 로봇 이송기구(81)는 각각의 챔버에 모두 설치되어 구성될 수 있다. 즉, 하나의 챔버에서 다음 공정이 진행되는 챔버에 합착 모듈(70)을 이송할 수 있도록 구성되는 것이다.
로봇 이송기구(81)를 포함한 이송구동기구(80), 이송 지지대(75) 등의 구성은 전술한 일 실시예의 설명과 동일 또는 유사하게 구성할 수 있다.
도 5에서는 로봇 이송기구(81)가 리니어 가이드(87)를 따라 수평 방향으로 이동하면서 합착 모듈(70)을 이송할 수 있는 구성을 보여준다. 이외의 구성은 전술한 여러 실시예의 구성과 동일하게 구성할 수 있으므로, 도면에 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복 설명은 생략한다.
도 6에서는 이송구동기구(80)가 합착 모듈(70)을 당겨서 이송하는 실시예를 보여준다. 앞서 설명한 여러 실시예들에서는 이송구동기구(80)가 합착 모듈(70)을 밀어서 이동시키는 구성을 중심으로 설명하였으나, 본 실시예에서는 반대로 로봇 이송기구(81)로 이루어진 이송구동기구가 합착 모듈(70)을 당겨서 이동시킬 수 있도록 구성되는 것이다.
이때, 로봇 이송기구(81)의 로봇 암(85)과 합착 모듈(70)의 플레이트(또는 프레임) 사이에는 서로 연결을 위한 연결 구조(73)가 구비된다. 연결 구조는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 실시 가능하므로, 구체적인 도면 예시 및 이에 대한 설명은 생략한다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 여러 실시예들에서는 이송구동기구(80)로 로봇 이송기구(81)를 예시하여 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서는 와이어 등 선형 부재를 합착 모듈(70)에 연결하여 선형 부재를 감아서 당기는 등의 방법을 이용하여 본 발명의 이송구동기구(80)를 구성하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 기판에 증착물질을 증착할 수 있도록 이루어진 증착 챔버와;
    상기 증착 챔버의 내측에 구비되어 기판이 올려진 상태로 이송될 수 있도록 지지하는 이송 지지대와;
    상기 증착 챔버의 내측 또는 외측에 구비되어 상기 이송 지지대 위에 올려진 기판을 밀거나 당겨서 이동시키는 이송구동기구를 포함한 것을 특징으로 하는 증착장비의 기판 이송장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 이송 지지대는 수평 방향으로 연속하여 배치된 롤러들로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착장비의 기판 이송장치.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 이송구동기구는 높이 및 길이 조절이 가능한 로봇 암이 구비된 로봇 이송기구로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착장비의 기판 이송장치.
  4. 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착 챔버의 옆에는 기판과 마스크를 합착하는 합착 챔버가 구비되고,
    상기 증착 챔버와 합착 챔버 사이에는 서로 연결되는 공간을 개폐하는 게이트 밸브가 설치되며,
    상기 이송 지지대는 상기 합착 챔버에서 증착 챔버로 이어지게 구성되고,
    상기 이송구동기구는 상기 합착 챔버에 구비된 것을 특징으로 하는 증착장비의 기판 이송장치.
  5. 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착장비의 기판 이송장치는 상기 증착 챔버를 포함한 복수의 챔버가 연속하여 배치되고,
    상기 이송 지지대는 복수의 챔버의 내부와 서로 이어진 부분에 연속하여 배치되며,
    상기 이송구동기구는 상기 복수의 챔버 중 적어도 어느 하나 이상에 구비된 것을 특징으로 하는 증착장비의 기판 이송장치.
  6. 청구항5에 있어서,
    상기 이송 지지대는 다수의 롤러가 일렬로 배치되어 구성되고, 상기 롤러들 중 일부는 구동모터에 의해 회전 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 증착장비의 기판 이송장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016117815A1 (ko) * 2015-01-23 2016-07-28 김규태 왕복형 oled 진공 증착기
KR20190043395A (ko) * 2017-10-18 2019-04-26 엘지전자 주식회사 증착 시스템

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