KR20130125167A - 박막 증착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것이다. 박막 증착 장치는, 내부 공간을 갖는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부 공간에 제1방향으로 이동 가능하게 설치되고, 유기물을 방출하는 증착원을 포함하되; 상기 공정 챔버는 기판의 증착면이 저면을 향하도록 수평하게 위치되고, 상기 제1방향을 따라 적어도 2개 이상의 증착 영역이 병렬로 제공되며, 상기 증착원은 상기 증착 영역들을 상기 제1방향을 따라 순차적으로 이동하면서 상기 증착 영역에 위치한 기판의 증착면으로 유기물을 방출한다.

Description

박막 증착 장치{APPARATUS FOR THIN FILM DEPOSITION}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 박막을 증착하는 장치에 관한 것이다.

OLED(Organic Light Emmitting Display) 소자는 형광성 유기 화합물 박막에 전류를 흘려주면 전자와 정공이 유기 화합물층에서 재결합하면서 빛을 발생하는 현상을 이용한 자발광형(Self-Luminant Type) 표시소자이다.

이러한 OLED 소자는 기판(글라스)상에 유기재료를 증착하는 증착 공정을 거쳐 제조된다. 예를 들어, OLED 소자를 제작함에 있어서, 기판 상에 화소 형성을 위한 여러 박막층들을 형성하여야 하는 데, 이러한 박막층들은 통상 진공 증착 공정에 의해 형성된다.

진공 증착 공정은 일반적으로 진공 챔버 내에서 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 기판에 장착한 다음, 증착 물질(유기재료)을 담은 증착원을 가열하여 그 내부의 유기재료를 증발시켜 기판상에 소정 패턴의 박막을 증착한다. 이러한 파인 메탈 마스크를 이용한 진공 증착 공정은 기판 얼라인, 마스크 합착, 물질 증착의 3단계 스텝으로 공정이 이루어진다.

그러나, 기존 진공 증착 공정은 기판 얼라인과 마스크 합착 공정들이 진행되는 동안에도 증착원에서는 계속 유기재료가 증발되므로 유기재료의 낭비(유기재료 사용 효율) 및 공정 진행 지연으로 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 박막 증착 공정을 연속적으로 진행할 수 있는 박막 증착 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 유기재료의 사용 효율을 높일 수 있는 박막 증착 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명은 증착 챔버의 외부에 마스크를 회수하는 구성이 있는 기판 처리 자치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 증착 장치가 제공된다. 박막 증착 장치는 내부 공간을 갖는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부 공간에 제1방향으로 이동 가능하게 설치되고, 유기물을 방출하는 증착원을 포함하되; 상기 공정 챔버는 기판의 증착면이 저면을 향하도록 수평하게 위치되고, 상기 제1방향을 따라 적어도 2개 이상의 증착 영역이 병렬로 제공되며, 상기 증착원은 상기 증착 영역들을 상기 제1방향을 따라 순차적으로 이동하면서 상기 증착 영역에 위치한 기판의 증착면으로 유기물을 방출한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 박막 증착 장치는 상기 공정 챔버의 일단과 연결되고, 기판을 상기 증착 영역들에 순차적으로 공급하는 반입 모듈; 및 상기 공정 챔버의 타단과 연결되고, 상기 증착 영역들에서 박막 증착이 완료된 기판을 순차적으로 제공받아 배출하는 반출 모듈을 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 박막 증착 공정을 연속적으로 진행할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 증착 영역에서 기판에 대한 증착 공정을 연속적으로 진행할 수 있어 유기재료의 사용 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공 증착 모듈의 구조를 개략적으로 보여주는 측단면도 및 평단면도이다.
도 4 및 도 5는 진공 증착 모듈에서의 공정 처리를 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 이웃한 모듈들과 함께 진공 공간을 형성하는 연속되는 다수의 진공 증착 모듈(100)들 포함한다. 기판은 기판 처리 장치(1) 내에서 수평 상태로 이송될 수 있다. 진공 증착 모듈(100)들에 이웃한 모듈들은 기판 로딩 모듈(21), 제1기판 반전 모듈(22), 반입 모듈(23), 반출 모듈(24), 제2기판 반전 모듈(25) 그리고 기판 언로딩 모듈(26)을 포함한다. 기판 로딩 모듈(21), 제1기판 반전 모듈(22), 반입 모듈(23), 진공 증착 모듈(100)들, 반출 모듈(24), 제2기판 반전 모듈(25) 그리고 기판 언로딩 모듈(26)은 일렬로 연결된 인라인 (in-line) 방식으로 배치된다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 일단에 제공되는 기판공급장치(30) 및 타탄에 제공되는 기판배출장치(40)를 구비하여 전체적인 선형 구성을 가질 수 있다. 소정의 선행 공정을 마친 기판(G)은 기판공급장치(30)를 통하여 기판 처리 장치(1)의 진공 공간 안으로 운반되고, 증착 공정을 마친 기판(G)은 기판배출장치(40)를 통하여 주변의 다른 처리 장치 또는 외부로 운반된다.

여기서 기판(G)은 OLED 제작용 유리 기판, TFT, ITO, TCO, 솔라 셀 제작용 기판을 포함할 수 있다.

이하, 상기 모듈들이 일렬로 연결된 방향을 제 1 방향(x)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향(x)의 수직인 방향을 제 2 방향(y)이라 하며, 제 1 방향(x)과 제 2 방향(y)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향(z)이라 정의한다.

기판 처리 장치(1) 내에서 기판(G)은 트레이(10, 도 2에 도시됨)에 안착된 상태로 이동된다. 기판(G)이 트레이에 안착되는 공정은 기판 로딩 모듈(21)에서 이루어진다. 기판 로딩 모듈(21)은 기판(G)을 트레이(10)에 로딩하고, 기판(G)을 트레이(10)에 클램핑하는 공정을 수행하도록 제공된다.

제1기판 반전 모듈(22)은 기판의 증착면이 아래를 향하도록 기판이 안착된 트레이를 180°회전시키는 공정을 수행하도록 제공된다.

반입 모듈(23)은 기판이 안착된 트레이를 진공 증착 모듈(100)의 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2)으로 나누어 공급하는 공정을 수행하도록 제공된다.

반출 모듈(24)은 진공 증착 모듈(100)의 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2)에서 박막 증착이 완료된 기판을 제2기판 반전 모듈(25)로 공급하는 공정을 수행하도록 제공된다.

제2기판 반전 모듈(25)은 기판이 안착된 트레이를 기판의 증착면이 위를 향하도록 기판이 안착된 트레이를 180°회전시키는 공정을 수행하도록 제공된다.

기판 언로딩 모듈(26)은 기판을 트레이로부터 언클램핑하는 공정을 수행하도록 제공된다. 기판 언로딩 모듈(26)에서 기판과 분리된 트레이는 리턴 장치(90)를 통해 기판 로딩 모듈(21)로 되돌려질 수 있다. 도시하지 않았지만, 기판 처리 장치(1)는 트레이가 기판 언로딩 모듈(26)에서 기판 로딩 모듈(21)로 리턴되는 과정에서 진공 증착 모듈(100)에서 적용된 증착 물질을 제거하고 세정하는 세정부가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 트레이는 기판 로딩 모듈(21)에서 즉시 재사용될 수 있다.

진공 증착 모듈(100)에서는 박막 등이 형성될 기판의 증착면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크(mask)(K)를 밀착시키고 유기물질을 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다. 이러한 마스크(M)를 이용한 증착 공정은 기판 얼라인, 마스크 합착, 물질 증착의 3단계 스텝으로 공정이 이루어진다. 도시하지 않았지만, 진공 증착 모듈에는 기판과 마스크를 얼라인시키기 위한 얼라인 장치가 제공된다. 진공 증착 모듈(100)은 기판이 상부에 위치하고 증착원(180)이 하부에 위치하여 증착되는 유기물질이 하부에서 상부로 이동하면서 기판의 증착면에 증착되는 상향식 증착 방식으로 제공된다.

진공 증착 모듈(100)들은 기판(G) 상에 정공 주입층(Hole Injection Layer;HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer;HTL), 발광층(Emitting material Layer;EML), 전자 수송층(Electron Transport Layer;ETL), 전자 주입층(Electron Injection Layer;EIL) 및 음극을 증착하는 단위 공정을 연속적으로 실시할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공 증착 모듈의 구조를 개략적으로 보여주는 측단면도 및 평단면도이다.

도시한 바와 같이, 진공 증착 모듈(100)은 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 챔버(102)를 필수적인 구성요소로 하며, 챔버(102) 내부에는 유기물이 담긴 증착원(180)이 구비된다.

여기서, 챔버(102)의 반응영역(A)은 항상 진공상태를 유지하며 중앙 분리벽(110)을 사이에 두고 제 1 증착 영역(X1)과 제 2 증착 영역(X2)으로 구획된다. 제1증착 영역(X1)의 하부 공간과 제2증착 영역(X2)의 하부 공간은 증착원(180)이 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2)을 오가면서 각 증착 영역으로 유기물질을 공급할 수 있도록 개방된다. 기판(G)은 트레이(10)에 장착된 상태에서 반입 모듈(23)을 통해 제 1 증착 영역(X1)과 제 2 증착 영역(X2)에 순차적으로 제공된다. 증착 영역으로 제공된 기판(G)에는 마스크(M)가 합착된다. 마스크(M)는 기판의 증착면에 형성되는 박막 패턴을 규제하기 위하여 기판의 증착면 상에 제공된다.

제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2) 각각에는 기판(G)이 안착된 트레이(10)를 지지하고 반송하는 반송 장치(150)가 제공된다. 반송 장치(150)는 제1방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 반송 롤러(152)들을 포함한다. 본 실시예에서는 반송 롤러(152)들을 갖는 반송 장치(150)를 일 예로 설명하였으나, 반송 장치는 전자기적인 힘을 이용하여 트레이(10)를 부상시켜 이동시키는 자기부상 방식이 사용될 수도 있다.

챔버(102)는 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2) 각각으로 기판의 반입 및 반출을 위한 출입구(104) 및 출입구(104)를 개폐하는 수단(106)을 포함한다.

증착원(180)은 기판(G)의 증착면 방향으로 기화 상태의 유기 물질을 공급한다. 도시되지는 않았지만, 증착원(180)은 유기 물질이 저장되는 도가니와, 유기 물질을 기화시키는 가열부 및 기화된 유기 물질을 분사하는 분사부를 포함하며, 공정에 따라 점형, 선형 및 면형 증착원 중 적합한 어느 하나가 사용될 수 있다. 본 실시예는 제1방향과 나란한 방향으로 긴 막대 형상의 선형 증착원이 사용된다. 증착원(180)은 챔버(102)의 바닥면에 설치된 직선이동부재(190)에 의해 제2방향으로 왕복 이동하면서 기판(G)의 증착면에 유기 물질을 균일하게 공급하게 된다. 증착원(180)은 2열로 제공되는 기판 전면을 스캔할 수 있다.

특히, 증착원(180)은 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2)을 번갈아 가며 제1증착 영역(X1)에 위치한 기판과 제2증착 영역(X2)에 위치한 기판으로 유기 물질을 공급할 수 있다. 따라서, 하나의 증착원(180)을 사용하여 챔버(102) 내에 병렬로 배치된 2개의 증착 영역 각각에 대한 공정 처리가 가능하다.

도 4 및 도 5는 진공 증착 모듈에서의 공정 처리를 설명하기 위한 도면들이다.

제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2) 각각에서는 기판(G) 얼라인, 마스크(M) 합착 그리고 물질 증착의 3단계 스텝으로 공정이 이루어진다. 도 4 및 도 5를 참고하여 진공 증착 모듈(100)에서의 공정 처리를 설명하면 다음과 같다. 우선, 제1증착 영역(X1)으로 반입되는 기판을 제1기판(G1), 제2증착 영역(X2)으로 반입되는 기판을 제2기판(G2)이라 하고, 먼저 제1기판(G1)이 제1증착 영역(X1)으로 반입된 직 후 제2기판(G2)이 제2증착 영역(X2)으로 반입되는 것을 예를 들어 설명한다.

제1증착 영역(X1)에서 제1기판(G1)에 대한 물질 증착 공정이 진행되는 동안에 제2기판(G2)은 제2증착 영역(X2)에서 증착 공정을 위한 사전 준비 스텝이 진행된다. 사전 준비 스텝은 기판(G2)과 마스크(M)를 얼라인하고 기판(G2)에 마스크(M)를 합착하는 스텝을 포함하며, 사전 준비 스텝에 소요되는 시간은 물질 증착 공정이 진행되는 시간과 비슷하다. 따라서, 제1증착 영역(X1)에서 제1기판(G1)에 대한 물질 증착 공정을 진행하는 동안 제2증착 영역(X2)에서는 제2기판(G2)에 대한 사전 준비 스텝을 진행할 수 있다. 제1증착 영역(X1)에서 제1기판(G1)의 증착 공정이 완료되면 증착원(180)은 제2증착 영역(X2)으로 이동하여 제2기판(G2)에 대한 증착 공정을 진행한다. 제2증착 영역(X2)에서 제2기판(G2)에 대한 증착 공정이 진행되는 동안, 제1기판(G1)은 제1증착영역(X1)으로부터 반출되고, 그 다음 기판(G3)이 제1증착 영역(X1)으로 반입되어 사전 준비 스텝을 진행하게 된다. 한편, 증착원(180)은 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2)의 중간 지점에서 대기할 수 있다.

이처럼, 진공 증착 모듈(100)은 제1증착 영역(X1)과 제2증착 영역(X2)에서 연속적으로 기판에 대한 박막 증착 공정을 실시할 수 있기 때문에, 기판 증착에 사용되는 유기물질을 절약할 수 있고, 공정 대기 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 기판 처리 장치 21 : 기판 로딩 모듈
22 : 제1기판 반전 모듈 23 : 반입 모듈
24 : 반출 모듈 25 : 제2기판 반전 모듈
26 : 기판 언로딩 모듈 100 : 진공 증착 모듈

Claims (2)

1. 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서:
   내부 공간을 갖는 공정 챔버;
   상기 공정 챔버의 내부 공간에 제1방향으로 이동 가능하게 설치되고, 유기물을 방출하는 증착원을 포함하되;
   상기 공정 챔버는
   기판의 증착면이 저면을 향하도록 수평하게 위치되고, 상기 제1방향을 따라 적어도 2개 이상의 증착 영역이 병렬로 제공되며,
   상기 증착원은
   상기 증착 영역들을 상기 제1방향을 따라 순차적으로 이동하면서 상기 증착 영역에 위치한 기판의 증착면으로 유기물을 방출하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 박막 증착 장치는
   상기 공정 챔버의 일단과 연결되고, 기판을 상기 증착 영역들에 순차적으로 공급하는 반입 모듈; 및
   상기 공정 챔버의 타단과 연결되고, 상기 증착 영역들에서 박막 증착이 완료된 기판을 순차적으로 제공받아 배출하는 반출 모듈을 더 포함하는 박막 증착 장치.

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