KR20130078736A - 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비 - Google Patents

유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 관한 것으로서, 피처리 기판에 박막증착 공정을 수행하는 하나 또는 하나 이상의 증착챔버와, 상기 증착챔버로 피처리 기판 또는 처리 기판을 반입,반출시키는 반송챔버가 하나의 모듈로 이루어지고, 상기 모듈이 적어도 하나 이상 구비되되, 상기 모듈들이 버퍼 챔버에 의해 연결되어 다단의 모듈로 구성되는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 있어서, 상기 버퍼 챔버에는 박막증착이 이루어진 피처리 기판의 증착상태를 검사하기 위한 증착 검사장치가 설치되는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 증착챔버 내에서 피처리 기판에 대한 유기물의 증착이 이루어진 후, 상기 증착챔버 내의 진공을 파기하지 않고 진공을 유지한 상태에서 증착상태를 검사하여 불량이 판단되도록 함으로써, 증착공정에 따른 시간 손실이 최대한 줄고 이에 따라 생산성이 향상되는 효과가 제공된다.

Description

유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비 {Cluster type evaporation device for manufacturing of OLED}
본 발명은 유기발광소자 제조용 증착장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착챔버 내에서 피처리 기판에 대한 증착물질의 증착이 이루어진 후, 상기 증착챔버 내의 진공을 파기하지 않고 진공을 유지한 상태에서 증착상태를 검사하여 불량을 판단하도록 하는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 관한 것이다.
일반적으로 유기발광소자(OLED : Organic Light Emitted Device)는, 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 증착물을 말한다.
유기발광소자를 이용한 디스플레이 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박막으로 만들 수 있고, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않음은 물론 화면에 잔상이 남지 않으며, 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는바, 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있다.
유기발광소자를 활용해 TV나 휴대전화의 디스플레이를 만들거나 조명 기구를 생산할 때 절대적으로 필요한 장비가 유기발광소자 제조용 증착장비이다.
유기발광소자 제조용 증착장비는 피처리 기판에 유기물 등의 증착물질을 증착하여 박막을 형성하는데 사용되는 장비로서, 유기발광소자 생산을 위한 핵심 장비이다.
유기발광소자 제조용 증착장비는 주로 진공 열 증착장비(Thermal evaporation system)가 이용된다. 즉, 유기발광소자는 주로 열 증착공정에 의하여 증착챔버 내에서 증착이 이루어진다.
도 1은 종래의 일반적인 유기발광소자 제조용 증착장비를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 증착챔버(10) 내 상부에는 피처리 기판(S)이 위치하고, 하부에는 증발원(20)이 설치되며, 이 증발원(20) 내의 도가니(22)에 담긴 파우더 형태의 증착물질(22a)이 증착챔버(10) 내부에서 증발하게 됨으로써, 상부의 피처리 기판(S) 표면에 닿아 응고되면서 박막이 증착된다.
여기서, 증발원(20) 내에는 증착물질(22a)을 담은 도가니(22)가 설치되고, 이 도가니(22)의 주위에는 열선장치(24)가 구비됨으로써, 열선장치(24)에 전기를 공급함에 따라 열선이 저항가열되어 많은 복사열을 발산하게 되는바, 이 복사열에 의해 도가니(22)가 가열되면서 내부의 증착물질(22a)을 증발시키게 된다.
한편, 피처리 기판(S)에 증착되는 박막의 두께를 조절하기 위하여 피처피 기판(S)과 증발원(20) 사이에는 개방 또는 폐쇄가 이루어지는 셔터(30)가 배치된다. 즉, 셔터(30)는 피처리 기판(S)에 대한 증착물질 증착시에는 개방이 이루어지고, 증착물질 증착이 완료되거나 일시 중단되는 경우에는 폐쇄가 이루어져서 더 이상 증착물질이 피처리 기판(S)의 표면에 증착되지 않도록 하는 기능을 담당한다.
한편, 유기발광소자를 제조하기 위하여 피처리 기판(S)에 박막을 증착시킬 경우, 동시에 다수개의 유기발광소자를 제조하거나 또는 동시에 다수개의 유기발광소자를 제조하되 여러 종의 증착물질을 순차적으로 증착시키기 위하여 하나 이상의 증착챔버와, 반송챔버가 하나의 모듈로 이루어진 클러스터 타입(Cluster type) 증착장비가 제공되어 있다.
그런데, 상기와 같은 클러스터 타입의 유기발광소자 제조용 증착장비를 이용하여 피처리 기판(S)에 증착물질을 증착한 후, 증착상태의 양호 또는 불량을 검사하기 위해서는 증착챔버(10) 내의 진공을 해제한 후, 그 증착상태를 검사해야만 하는 불편한 문제점이 있었다.
예컨대, 피처리 기판(S)에 1차 증착이 불량으로 증착된 상태에서, 2차, 3차순으로 증착이 연속해서 이루어질 경우, 전체적으로 피처리 기판(S)에 불량 증착이 이루어지게 됨으로써, 각각의 증착이 이루어진 상태에서 증착의 양호 또는 불량을 검사해야 하는데, 종래에는 이러한 증착상태 검사를 위하여 증착챔버(10) 내의 진공을 해제해야 하는 불편한 문제점이 있었다.
즉, 증착챔버(10) 내의 진공을 해제하기 위하여 펌핑(Pumping)과 벤트(Vent)의 과정을 거친 후, 증착상태의 양호 또는 불량을 검사하여야 함으로써, 그 시간적 손실이 커서 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 증착챔버 내에서 피처리 기판에 대한 유기물의 증착이 이루어진 후, 상기 증착챔버 내의 진공을 파기하지 않고 진공을 유지한 상태에서 증착상태를 검사하여 불량을 판단하도록 함으로써, 증착공정에 따른 시간 손실을 최대한 줄이고 이에 따라 생산성을 향상시킨 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비는, 피처리 기판에 박막증착 공정을 수행하는 하나 또는 하나 이상의 증착챔버와, 상기 증착챔버로 피처리 기판 또는 처리 기판을 반입,반출시키는 반송챔버가 하나의 모듈로 이루어지고, 상기 모듈이 적어도 하나 이상 구비되되, 상기 모듈들이 버퍼 챔버에 의해 연결되어 다단의 모듈로 구성되는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 있어서,
상기 버퍼 챔버에는 박막증착이 이루어진 피처리 기판의 증착상태를 검사하기 위한 증착 검사장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 증착 검사장치는, 상기 반송챔버 및 버퍼 챔버와 연통되어 역시 진공상태를 유지하며, 그 상부면이 투명창으로 이루어지는 검사 공간부와; 상기 검사 공간부 내에서 X축으로 수평이동이 가능한 무빙 스테이지와; 상기 무빙 스테이지에 대하여 상하로 승강이 가능한 승강 스테이지와; 상기 승강 스테이지와 연동하여 승강되면서 피처리 기판이 처지지 않도록 지지하는 복수의 리프트 핀들 및; 상기 투명창의 상부에서 상하로 이동하며, 상기 투명창을 통해 피처리 기판의 증착상태를 촬영한 후, 이를 제어컴퓨터로 송신하기 위한 카메라를 포함하는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 카메라는 피처리 기판의 증착상태를 촬영한 후, 이를 제어컴퓨터로 송신하고, 상기 제어컴퓨터는 송신된 신호를 입력받아 예설정된 기준값과 비교,판독하여 피처리 기판에 대한 증착상태를 감지하도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 제어컴퓨터가 증착상태의 양호를 감지하게 되면, 피처리 기판은 다음 모듈의 증착공정으로 이송된 후, 계속해서 증착공정이 이루어지도록 하고, 상기 제어컴퓨터가 증착상태의 불량을 감지하게 되면, 피처리 기판은 다음 모듈의 증착공정으로 이송되지 않고 외부로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 버퍼 챔버의 양쪽에는 피처리 기판을 180도 회전시키기 위한 제1반전기 및 제2반전기가 설치되고, 상기 제1반전기와 제2반전기 사이에 상기 증착 검사장치가 설치되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 의하면, 증착챔버 내에서 피처리 기판에 대한 유기물의 증착이 이루어진 후, 상기 증착챔버 내의 진공을 파기하지 않고 진공을 유지한 상태에서 증착상태를 검사하여 불량이 판단되도록 함으로써, 증착공정에 따른 시간 손실이 최대한 줄고 이에 따라 생산성이 향상되는 효과가 제공된다.
도 1은 종래의 유기발광소자 제조용 증착장비의 개략적인 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 증착 검사장치가 설치된 상태를 도시한 평단면 구성도.
도 3은 도 2에서 증착 검사장치의 종단면 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비의 구성을 개략적으로 도시한 구성도로서, 도시되지는 않았지만 증착챔버(10)로 피처리 기판을 공급하도록 다수개의 피처리 기판이 구비되는 피처리 기판 로딩부(510)를 포함한다.
여기서, 피처리 기판은 기판과 마스크 등이 합착된 것으로서, 피처리 기판 로딩부에 다수개가 정렬되게 적층된 상태로 로딩되어 있으며, 작동신호에 따라 낱개의 피처리 기판이 후술되는 반송챔버(20)로 반입된다.
이와 같이, 낱개의 피처리 기판이 반송챔버(20)로 반입되면, 피처리 기판 로딩부 내에서 적층된 상태로 로딩되어 있는 피처리 기판들은 다음 피처리 기판이 반송챔버(20)로 반입되도록 그 적층상태가 재정렬되는데, 이러한 정렬을 위한 작동관계는 공지된 구성에 의해 구현가능할 것이므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 종래의 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비는 증착챔버(10)와, 피처리 기판 로딩부가 각각 그 둘레변에 대하여 개폐가능하게 설치되어, 상기 피처리 기판 로딩부로부터 낱개의 피처리 기판을 반입하여 상기 증착챔버(10)에 대하여 반입 또는 반출시키는 반송챔버(20)를 더 포함한다.
즉, 반송챔버(20)는 원형 또는 다각 형상으로 이루어져서 그 내부에 빈 공간을 가지는 것으로서, 이 반송챔버(20)의 둘레변에 증착챔버(10)와, 피처리 기판 로딩부가 개폐가능하게 설치되어 있다.
여기서, 반송챔버(20)의 둘레변에는 증착챔버(10)에서 증착이 완료된 처리 기판을 로딩하는 처리 기판 로딩부(미도시됨)가 개폐가능하게 더 설치될 수 있다.
한편, 반송챔버(20)의 둘레변에는 증착챔버(10)가 하나 또는 그 이상 설치될 수 있다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 반송챔버(20) 둘레변에 2개의 증착챔버(10)가 설치될 수 있으며, 이의 경우 동시에 2개의 피처리 기판에 대한 증착 공정이 이루어지게 됨으로써, 유기발광소자의 양산이 가능해지게 된다.
참고로, 위에서 하나의 반송챔버(20) 둘레변에 2개의 증착챔버(10)가 설치된 것으로 일례를 들어 설명하였으나, 반송챔버(20) 둘레변에는 하나 또는 그 이상의 증착챔버(10)가 설치될 수 있다.
한편, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 클러스터 타입 증착장비는, 증착챔버(10)와, 반송챔버(530)가 하나의 모듈로 이루어지고, 이러한 모듈이 적어도 하나 이상 구비되되, 상기 모듈들이 버퍼 챔버(100)에 의해 연결되어 다단의 모듈로 구성될 수 있다.
상기 모듈이 다단으로 구성되는 경우, 상기 다단의 모듈들 중, 선단에 위치하는 모듈의 반송챔버 둘레변에는 피처리 기판 로딩부가 개폐가능하게 설치되고, 상기 다단의 모듈들 중, 후단에 위치하는 모듈의 반송챔버 둘레변에는 증착이 최종 완료된 처리 기판을 로딩하는 처리 기판 로딩부가 개폐가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 모듈을 다단으로 구성하게 되면, 피처리 기판에 여러 종의 증착 물질을 증착시킬 경우 매우 유용하게 된다.
예컨대, 다단의 모듈들 중, 선단에 위치하는 모듈에서 어느 하나의 피처리 기판에 갑종 및/또는 을종의 증착물질이 증착되고, 후단에 위치하는 모듈에서 병종 및/또는 정종의 증착물질이 증착되는 등, 여러 종의 증착 물질을 증착할 수 있게 된다.
참고로, 본 발명의 실시 도면에서 상기 모듈(유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비)이 버퍼 챔버(100)에 의해 2개만 연결,설치된 것으로 나타냈으나, 상기 모듈들은 복수의 버퍼 챔버들에 의해 여러 단으로 연결,설치될 수 있으며, 이 경우 선단의 모듈에 피처리 기판 로딩부가 설치되고, 후단의 모듈에 처리 기판 로딩부가 설치되기만 하면 된다.
여기서, 상기 버퍼 챔버(100)는 반송챔버(20)와 마찬가지로 진공상태를 이루며, 그 양쪽에는 각각 제1반전기(110) 및 제2반전기(120)가 설치되어 있다.
상기 제1반전기(110) 및 제2반전기(120)는 하부면에 박막이 증착된 피처리 기판을 180도 회전시켜서 박막증착면이 상부면을 이루도록 하는 기능을 담당하는 것으로서, 그 상세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 상기 제1반전기(110)와 제2반전기(120) 사이에는 증착 검사장치(200)가 설치되어 있다.
상기 증착 검사장치(200)는, 반송챔버(20) 및 버퍼 챔버(100)와 연통되어 역시 진공상태를 유지하게 되는 검사 공간부(210)와. 이 검사 공간부(210) 내에서 X축으로 수평이동이 가능한 무빙 스테이지(212)와, 이 무빙 스테이지(212)에 대하여 Z축 즉 상하로 승강이 가능한 승강 스테이지(214) 및, 이 승강 스테이지(214)와 연동하여 승강되면서 피처리 기판(S)이 처지지 않도록 지지하는 복수의 리프트 핀(216)들을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 검사 공간부(210)의 상면은 투명창으로 이루어지며, 이 투명창의 상부에는 Z축 즉, 상하로 이동하여 상기 투명창을 통해 피처리 기판(S)의 증착상태를 촬영한 후, 이를 제어컴퓨터(미도시됨) 등으로 송신하기 위한 카메라(220)가 설치되어 있다.
이와 같이, 카메라(220)에 의해 촬영된 피처리 기판(S)의 증착상태는 제어컴퓨터로 송신되고, 제어컴퓨터는 송신된 신호를 입력받아 예설정된 기준값과 비교,판독하여 불량상태를 감지하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 피처리 기판 로딩부에 적층되어 있는 다수개의 피처리 기판들 중, 어느 하나의 피처리 기판이 반송챔버(20)로 반입되고, 이와 같이 반입된 피처리 기판은 다시 증착챔버(10)로 반입된다.
증착챔버(10)로 피처리 기판(S)이 반입되면, 증착챔버(10)의 하부에 설치된 증발원이 증착물질을 증발시키면서 피처리 기판(S)에 박막을 증착한다.
이와 같이 박막 증착이 완료된 기판은 다시 반송챔버(20)에 의해 반출되어 버퍼 챔버(100)를 통해 다음 모듈의 증착챔버로 이송된다.
여기서, 반송챔버(20)의 둘레변에 하나 이상의 증착챔버(10)가 구비되는 경우, 상기와 같은 증착 공정이 동시에 여러 군데서 이루어질 수 있으므로, 유기발광소자의 양산이 가능해지게 된다.
한편, 어느 하나의 모듈의 반송챔버(20)에서 박막 증착이 이루어진 기판이 버퍼 챔버(100)를 통해 다음 모듈의 증착챔버로 이송이 이루어질 경우, 피처리 기판은 박막증착면이 하부면인 상태로 이송이 이루어지게 된다.
따라서, 버퍼 챔버(100)로 인입된 피처피 기판(S)은 제1반전기(110)에 의해 180도 회전되어 박막증착면이 상부면인 상태로 된 후, 증착 검사장치(200)로 이송된다.
즉, 증착 검사장치(200)의 검사 공간부(210)로 피처리 기판(S)이 이송되면, 승강 플레이트(214) 및 리프트 핀(216)이 승강하여 피처리 기판(S)을 처짐이 없게 지지하고, 이 상태에서 무빙 플레이트(212)가 다음 모듈쪽으로 이송될 때, 카메라(220)가 피처리 기판(S)의 상부면을 이루는 박막증착면을 촬영하여 제어컴퓨터로 이 신호를 송신하게 된다.
다음에, 박막증착면이 상부면을 이루는 피처리 기판(S)은 다시 버퍼 챔버(100)의 제2반전기(120)에 의해 180도 회전되어 박막증착면이 하부면인 상태로 된 후, 다음 모듈의 반송챔버로 이송된다.
이때, 제어컴퓨터가 증착상태의 양호를 감지하게 되면, 피처리 기판(S)은 다음 모듈의 증착챔버로 이송된 후, 계속해서 증착공정이 이루어지게 된다.
한편, 제어컴퓨터가 증착상태의 불량을 감지하게 되면, 피처리 기판(S)은 다음 모듈의 반송챔버에 의해 증착챔버로 이송되지 않고 그대로 통과하여 처리 기판 로딩부를 통해 외부로 배출되도록 하면 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 증착 검사장치(200)의 카메라(220)는 대기압 상태인 버퍼 챔버(100) 외부에서 이동하여 피처리 기판(S)의 증착상태를 촬영하게 되는바, 증착챔버(S) 내의 진공은 해제하지 않아도 된다.
즉, 하나 이상의 증착챔버(10)를 갖는 어느 하나의 모듈에서 1차 증착이 이루어지고, 역시 하나 이상의 증착챔버를 갖는 다른 하나의 모듈로 이송하여 2차 증착이 이루어지는 시점에서 박막 증착의 양호 또는 불량을 실시간으로 확인할 수 있게 되는바, 종래에서와 같이 증착상태를 검사하여 불량을 판단하기 위하여 증착챔버와 반송챔버 및 버퍼 챔버의 진공을 파기하지 않아도 됨으로써, 증착공정에 따른 시간 손실이 최대한 줄고 이에 따라 생산성이 향상되게 된다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 증착챔버 20 : 반송챔버
100 : 버퍼 챔버 110 : 제1반전기
120 : 제2반전기 200 : 증착 검사장치
210 : 검사 공간부 212 : 무빙 플레이트
214 : 승강 플레이트 216 : 리프트 핀
220 : 카메라

Claims (4)

  1. 피처리 기판에 박막증착 공정을 수행하는 하나 또는 하나 이상의 증착챔버와,
    상기 증착챔버로 피처리 기판 또는 처리 기판을 반입,반출시키는 반송챔버가 하나의 모듈로 이루어지고, 상기 모듈이 적어도 하나 이상 구비되되,
    상기 모듈들이 버퍼 챔버에 의해 연결되어 다단의 모듈로 구성되는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비에 있어서,
    상기 버퍼 챔버에는 박막증착이 이루어진 피처리 기판의 증착상태를 검사하기 위한 것으로서, 진공상태를 유지하는 증착 검사장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 증착 검사장치는,
    상기 반송챔버 및 버퍼 챔버와 연통되며, 그 상부면이 투명창으로 이루어지는 검사 공간부와;
    상기 검사 공간부 내에서 X축으로 수평이동이 가능한 무빙 스테이지와;
    상기 무빙 스테이지에 대하여 상하로 승강이 가능한 승강 스테이지와;
    상기 승강 스테이지와 연동하여 승강되면서 피처리 기판이 처지지 않도록 지지하는 복수의 리프트 핀들 및;
    상기 투명창의 상부에서 상하로 이동하며, 상기 투명창을 통해 피처리 기판의 증착상태를 촬영한 후, 이를 제어컴퓨터로 송신하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 카메라는 피처리 기판의 증착상태를 촬영한 후, 이를 제어컴퓨터로 송신하고, 상기 제어컴퓨터는 송신된 신호를 입력받아 예설정된 기준값과 비교,판독하여 피처리 기판에 대한 증착상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 양산용 인-라인 타입 증착장비.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 버퍼 챔버의 양쪽에는 피처리 기판을 180도 회전시키기 위한 제1반전기 및 제2반전기가 설치되고, 상기 제1반전기와 제2반전기 사이에 상기 증착 검사장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 양산용 클러스터 타입 증착장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150113489A (ko) * 2014-03-31 2015-10-08 주식회사 선익시스템 클러스터형 증착장치
CN107435136A (zh) * 2017-08-16 2017-12-05 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 蒸镀腔体、蒸镀设备及蒸镀方法

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