KR20150077119A - 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법 - Google Patents

플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법 Download PDF

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Abstract

플렉시블 기판의 이송과 플렉시블 기판을 처리하기 위한 공정공간을 분리하여 독립된 공간에서 롤투롤 방식으로 플렉시블 기판이 처리되도록 한 본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리장치는 제 1챔버, 상기 제 1챔버의 내부에 배치되어 플렉시블 기판을 공급하는 기판 공급롤, 상기 제 1챔버의 내부에 배치되어 상기 기판 공급롤로부터 풀려나오는 상기 플렉시블 기판을 회수하는 기판 회수롤, 상기 기판 공급롤과 상기 기판 회수롤의 사이에 배치되고 상기 플렉시블 기판이 스테이지를 통과하며 처리되는 제 2챔버 및 상기 스테이지를 통과하는 상기 플렉시블 기판을 지지하고 상기 플렉시블 기판이 이송되는 방향으로 회전되는 이송벨트를 포함하므로, 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법{APPARATUS FOR PROCESSING FLEXIBLE SUBSTRATE AND METHOD OF PROCESSING FLEXIBLE SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉시블 기판을 롤투롤(Roll To Roll) 방식으로 처리하는 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법에 관한 것이다.
플렉시블 디스플레이(Flexible Display)는 플라스틱 등과 같은 플렉시블 소재의 기판에 만들어진 디스플레이로, 우수한 표시특성을 그대로 가지면서 접거나 구부리거나 두루마리 형태로 변형이 가능하기 때문에 현재의 디스플레이 시장의 차세대 기술로 평가되어 전세계적으로 급격한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 플렉시블 디스플레이 장치에 대해서는 이미 '대한민국 등록특허 제0637187호;플렉시블 장치, 및 플렉시블 평판 표시장치'에 개시된 바 있다.
하지만, 플렉시블 기판은 여러 문제점들에 의해 아직까지 대량생산이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
먼저, 플렉시블 기판은 쉽게 휘어지는 만큼 취급이 용이하지 않다. 즉, 플렉시블 기판을 이송하거나 핸들링하는 데 많은 어려움이 있다. 게다가, 플렉시블 기판이 쉽게 휘어지게 되면, 플렉시블 기판 상에 도포된 박막이 이송 및 취급 중에 박리되거나 손상받기 쉬어진다. 또한, 플렉시블 기판은 기판 자체가 열처리 공정에 의해 쉽게 휘어지게 되므로 플렉시블 기판의 평탄도를 유지하는 것이 용이하지 않다. 특히, 전자소자에 이용되는 박막이 플렉시블 기판 상에 도포되는 경우에는 이러한 현상은 더 두드러지게 되므로, 후공정을 진행하는 것이 어렵게 된다. 이러한 약점들은 플렉시블 디스플레이를 위한 자동화를 불가능하게 한다.
대한민국 등록특허 10-0637187 (2006. 10. 16. 공개)
본 발명의 목적은 플렉시블 기판의 처리속도를 향상시키기 위한 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리장치는 플렉시블 기판을 공급하는 기판 공급롤, 상기 기판 공급롤과 이격되고 상기 기판 공급롤로부터 풀려나오는 상기 플렉시블 기판을 회수하는 기판 회수롤, 상기 기판 공급롤과 상기 기판 회수롤의 사이에 배치되는 스테이지를 포함하여 상기 플렉시블 기판이 상기 스테이지를 통과하며 처리되는 처리부, 상기 처리부로 공정가스를 공급하는 가스공급부 및상기 스테이지를 통과하는 상기 플렉시블 기판을 지지하고 상기 플렉시블 기판이 이송되는 방향으로 회전되는 이송벨트를 포함할 수 있다.
상기 스테이지와 상기 이송벨트는 횡방향으로 배치될 수 있다.
상기 스테이지와 상기 이송벨트는 종방향으로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리방법은 기판 공급롤로부터 플렉시블 기판이 풀려나와 상기 플렉시블 기판이 스테이지를 포함하는 처리부로 공급되는 기판공급단계, 상기 처리부로 공정가스가 공급되고, 상기 플렉시블 기판이 이송벨트에 지지되어 상기 스테이지를 통과하며 처리되는 기판처리단계 및 상기 플렉시블 기판이 기판 회수롤에 감겨 회수되는 회수단계를 포함할 수 있다.
상기 스테이지와 상기 이송벨트는 횡방향으로 배치되며, 상기 플렉시블 기판은 횡방향으로 이송되며 처리될 수 있다.
상기 스테이지와 상기 이송벨트는 종방향으로 배치되며, 상기 플렉시블 기파는 종방향으로 이송되며 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법은 롤투롤 방식을 사용하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판처리방법은 플렉시블 기판의 공급 및 회수 공간이 플렉시블 기판이 처리되는 공간과 분리되어 청정환경 속에서 공정이 수행될 수 있으므로 고품질의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치의 제 2챔버 내부를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치의 공정챔버 내부를 나타낸 확대도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치의 엔드 포지션 컨트롤러를 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 이하에서 설명되는 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치에 의해 처리되는 플렉시블 기판으로는 높은 공정온도에서 잘 견뎌내고 낮은 열팽창계수(CTE;Coefficient of Thermal Expantion), 우수한 내화학성, 낮은 제조원가를 가질 수 있는 소재로, FRP(Fiber Reinforced Plastic), PET(Poly Ethylene Terephthalate), PEN(Poly Ethylene Naphthalate), PC(Polycarbonate), PES(Poly Ether Sulphone), AryLite, COC(Cyclic Olefin Copolymer) 등이 사용될 수 있다.
이러한 플렉시블 기판에는 박막트랜지스터의 형성을 위해 이미 소정의 패턴이 형성된 상태로, 소정의 패턴을 식각하거나, 소정의 패턴 위에 막을 증착하기 위해 플렉시블 기판은 롤(Roll) 형태로 감겨져 제공될 수 있다. 그리고 롤 형태의 기판에는 기판 표면에 형성된 패턴을 보호하기 위한 배리어 필름(Barrier Film)이 합착된 상태로 제공될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예는 기판 공급부(110), 기판 회수부(130), 가스공급부(140) 및 처리부(180)를 포함할 수 있다.
기판 공급부(110)는 플렉시블 기판(S)을 공급한다. 기판 공급부(110)는 기판 공급롤(111) 및 배리어 배출롤(113)을 포함할 수 있다. 기판 공급롤(111)에는 롤 형태로 제공되는 플렉시블 기판(S)이 지지될 수 있다. 배리어 배출롤(113)은 기판 공급롤(111)의 일측방에 배치된다. 배리어 배출롤(113)은 플렉시블 기판(S)으로부터 박리되는 배리어 필름(B1)이 감긴다.
기판 회수부(130)는 기판 공급롤(111)에서 풀려나오는 플렉시블 기판(S)을 회수한다. 기판 회수부(130)는 기판 회수롤(131) 및 배리어 공급롤(133)을 포함할 수 있다. 기판 회수롤(131)에는 플렉시블 기판(S)이 기판 회수롤(131)에 감기도록 동력을 제공하는 구동모터(미도시)가 설치될 수 있다. 따라서 기판 공급롤(111)에 롤 형태로 지지되는 플렉시블 기판(S)은 기판 회수롤(131)의 회전에 따라 기판 공급롤(111)로부터 인출되고 기판 회수롤(131)에 회수될 수 있다. 배리어 공급롤(133)은 기판 회수롤(131)의 일측방에 배치된다. 배리어 공급롤(133)은 플렉시블 기판(S)의 표면을 보호하기 위한 배리어 필름(B2)을 공급한다. 기판 회수롤(131)에 회수되는 플렉시블 기판(S)의 표면에는 배리어 필름(B2)이 합착될 수 있다.
가스공급부(140)와 처리부(180)는 기판 공급부(110)와 기판 회수부(130)의 사이에 배치될 수 있다. 가스공급부(140)는 처리부(180)로 플렉시블 기판(S)의 처리를 위한 공정가스를 공급할 수 있다. 공정가스로는 플렉시블 기판(S)을 식각 하기 위한 공정가스, 또는 플렉시블 기판(S)에 막을 증착하기 위한 공정가스가 사용될 수 있다. 처리부(180)에 대해서는 이후에 도 2를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
이러한 제 1실시예는 대기압 상태, 또는 단일 챔버 내에 기판 공급부(110), 기판 회수부(130), 가스공급부(140) 및 처리부(180)가 배치되어 대기압 플라즈마를 이용하여 플렉시블 기판(S)을 처리 할 수 있다.
다른 실시예로, 기판 공급부(110)와 기판 회수부(130)는 처리부(180)와 별도의 공간에 배치될 수 있다. 즉, 기판 공급부(110)와 기판 회수부(130)는 제 1챔버(150)의 내부에 배치된다. 제 1챔버(150)는 플렉시블 기판(S)이 이송되는 공간을 외부로부터 차단하여 청정환경을 제공한다. 제 1챔버(150)에는 챔버 내부를 배기하는 제 1배기펌프(미도시)가 연결되며, 제 1챔버(150)의 내부는 소정 압력(예를 들어, 10-2 Torr )이 유지될 수 있다.
제 2챔버(170)의 내부에서는 플렉시블 기판(S)에 대한 일련의 공정이 처리된다. 제 2챔버(170)는 플렉시블 기판(S)이 이송되는 경로 상에 배치될 수 있다. 제 2챔버(170)에는 플렉시블 기판(S)의 반입을 위한 입구(170a)가 형성되고 플렉시블 기판(S)의 반출을 위한 출구(170b)가 형성될 수 있다. 제 2챔버(170)에는 챔버 내부를 배기하는 제 2배기펌프(미도시)가 연결되며, 제 1챔버(150)보다 저압(예를 들어, 10-3 Torr )이 유지될 수 있다.
제 2챔버(170)는 입구(170a)와 출구(170b)를 통해 플렉시블 기판(S)이 출입될 수 있도록 실질적으로 제 1챔버(150)와 연통되는 구조를 가지지만, 제 2챔버(170)의 내부 압력이 제 1챔버(150)의 내부 압력보다 저압으로 유지되기 때문에 공정 중에 발생될 수 있는 제 2챔버(170) 내부의 파티클, 폐가스 등이 제 1챔버(150)로 유출되지는 않는다.
버퍼챔버(190)는 제 1챔버(150)와 제 2챔버(170)의 사이에 배치될 수 있다. 버퍼챔버(190)에는 제 2챔버(170)의 입구(170a)와 출구(170b)에 각각 연통되는 입구(190a)와 출구(190b)가 형성될 수 있다. 버퍼챔버(190)는 별도의 배기펌프(미도시)에 의해 배기되거나, 제 1배기펌프(미도시)에 연결되어 제 1챔버(150)와 함께 배기되도록 구성될 수 있다. 따라서 버퍼챔버(190)는 제 2챔버(170)보다 고압상태를 유지할 수 있다. 그리고 버퍼챔버(190)에는 퍼지가스가 공급될 수 있다. 퍼지가스는 버퍼챔버(190) 내부의 압력을 상승시켜 제 2챔버(170)보다 고압상태를 유지할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 제 2챔버(170)의 파티클, 폐가스 등이 버퍼챔버(190)로 유입되는 것을 차단하기 위한, 이른바 에어 커튼의 기능을 수행할 수 있다.
그리고 제 2챔버(170)의 입구(170a)와 출구(170b)에는 게이트밸브(170d)가 설치될 수 있다. 게이드밸브(170d)는 플렉시블 기판(S)에 맞닿은 위치에 플렉시블 기판(S)을 손상시키지 않으면서 제 2챔버(170)를 밀폐시키기 위한 실링부재(미도시)와 완충부재(미도시)가 설치될 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치의 제 2챔버 내부를 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치의 공정챔버 내부를 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 2챔버(170)의 내부에는 처리부(180)가 배치될 수 있다. 처리부(180)는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리할 수 있도록, 스테이지(171)와 전극판(173), 또는 ICP 안테나(174)가 각각 배치될 수 있다.
스테이지(171)는 평판 형태로 마련될 수 있다. 전극판(173), 또는 ICP 안테나(174)에는 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 파워가 인가될 수 있다.
전극판(173)으로 RF 파워가 인가되는 경우, 전극판(173)과 스테이지(171)의 사이에는 용량결합 플라즈마가 발생되며, ICP 안테나(174)로 RF 파워가 인가되는 경우, ICP 안테나(174)와 스테이지(171)의 사이에는 유도결합 플라즈마가 발생될 수 있다.
이에 부가적으로, 스테이지(171)에는 바이어스 전압을 형성하기 위하여 전극판(173) 또는 ICP 안테나(174)로 인가되는 RF 파워와 다른 주파수의 RF 파워가 인가될 수 있다. 이와 같이 스테이지(171)에 별도의 바이어스 전압이 형성됨에 따라 플라즈마의 제어가 용이하여 플렉시블 기판(S)의 전면적에 대하여 균일한 식각, 또는 증착 처리가 가능하다.
한편, 제 2챔버(170)의 내부에는 복수의 격벽(170c)이 배치될 수 있다. 따라서 제 2챔버(170)의 내부는 복수의 격벽(170c)에 의해 구획되는 복수의 공정챔버(175)가 형성될 수 있다. 상술된 스테이지(171)와 전극판(173), 또는 스테이지(171)와 ICP 안테나(174)는 복수의 공정챔버(175)의 내부에 각각 배치될 수 있다. 그리고 복수의 공정챔버(175)의 내부에는 공정센서(175c)가 각각 배치될 수 있다. 공정센서(175c)는 플렉시블 기판(S)의 위치, 플라즈마의 생성 및 소멸을 감지하여 각 공정챔버(175) 별로 공정을 개별 제어할 수 있도록 한다.
이와 같이 복수의 공정챔버(175)가 마련되고 각 공정챔버(175)의 내부에는 스테이지(171) 및 ICP 안테나(174)가 각각 배치되므로, 각 공정챔버(175) 별로 플렉시블 기판(S)의 독립적인 처리가 가능하다.
본 실시예는 각 공정챔버(175) 별로 플렉시블 기판(S)의 독립적인 처리를 위해, 복수의 스테이지(171)에 RF 파워를 개별적으로 인가하는 복수의 제 1전원공급부(171a)와, 복수의 전극판(173), 또는 복수의 ICP 안테나(174)에 RF 파워를 개별적으로 인가하는 복수의 제 2전원공급부(173a)를 포함할 수 있다.
한편, 각 공정챔버(175)에는 플렉시블 기판(S)의 출입을 위한 입구(175a)와 출구(175b)가 각각 형성될 수 있다. 제 2챔버(170)의 내부에는 공정챔버(175)의 입구(175a)와 출구(175b)를 통과하여 회전 구동되는 이송벨트(181)가 배치될 수 있다. 이송벨트(181)는 스테이지(171)를 통과하는 플렉시블 기판(S)을 지지하고 플렉시블 기판(S)이 이송되는 방향으로 회전된다. 따라서 스테이지(171)를 통과하는 플렉시블 기판(S)은 스테이지(171)에 간섭되거나, 스테이지(171)와의 마찰에 의한 손상이 방지될 수 있다.
이러한 이송벨트(181)를 회전 구동을 위하여 제 2챔버(170)의 입구(170a) 내측과 출구(170b) 내측에는 풀리(182)들이 배치될 수 있다. 도 1 및 도 2에서 이송벨트(181)는 다수의 풀리(182)들에 의해 폐곡선을 형성하는 무한궤도의 형태로 도시되고 있다. 하지만, 이송벨트(181)는 스테이지(171)를 통과하는 플렉시블 기판(S)을 지지하고 플렉시블 기판(S)과 함께 이송되는 형태(예를 들어, 롤투롤 방식 등)로 변형 실시되어도 좋다.
그리고 스테이지(171)에는 이송벨트(181)의 처짐을 방지하기 위한 다수의 지지롤러(183)가 배치될 수 있다.
여기서, 플라즈마를 이용하여 플렉시블 기판(S)이 처리됨에 따라 플렉시블 기판(S)의 온도가 상승될 수 있다. 이러한 플렉시블 기판(S)의 온도 상승은 플렉시블 기판(S)에 형성된 패턴의 품질과 공정 특성에 상당한 영향을 끼치게되므로, 플렉시블 기판(S)을 냉각시켜야 한다. 본 실시예는 플렉시블 기판(S)의 연속 처리를 위해 플렉시블 기판(S)이 스테이지(171)로부터 이격되므로, 스테이지(171)와 이송벨트(181)의 사이에 배치되는 지지롤러(183)를 이용하여 플렉시블 기판(S)을 냉각시키도록 구성될 수 있다. 즉, 지지롤러(183)에는 냉매가 공급될 수 있다. 지지롤러(183)에 냉매가 공급됨에 따라 이송벨트(181)는 다수의 지지롤러(183)에 의해 냉각되고, 플라즈마 처리에 따라 과열될 수 있는 플렉시블 기판(S)은 이송벨트(181)에 의해 냉각될 수 있다.
도 3에서 지지롤러(183)는 이송벨트(181)가 통과하는 스테이지(171)의 전 구간에 걸쳐 배치되는 것으로 도시하고 있으나, 이송벨트(181)의 재질(예를 들어, 열 전도율이 높은 재질)에 따라 스테이지(171)이 양 끝단부에 각각 하나로 설치될 수 있어도 좋다.
그리고 복수의 공정챔버(175)의 사이에는 간격조절 롤러(177)가 배치될 수 있다. 간격조절 롤러(177)는 이송벨트(181)를 승강시킨다. 간격조절 롤러(177)는 장비의 유지관리보수를 위해 이송벨트(181)가 스테이지(171)로부터 이격되도록 이송벨트(181)를 승강시킨다.
이와 같이 본 실시예는 스테이지(171)에 다수의 지지롤러(183)가 배치되고 이송벨트(181)가 지지롤러(183)에 지지되며, 플렉시블 기판(S)이 이송벨트(181)에 지지되는 상태로 플렉시블 기판(S)에 대한 처리공정이 수행될 수 있다. 따라서 플렉시블 기판(S)이 스테이지(171)에 간섭되거나 스테이지(171)와의 마찰에 의한 손상이 방지될 뿐 만아니라, 제 2챔버(170) 및 공정챔버(175) 내부에 존재할 수 있는 파티클, 폐가스 등이 이송벨트(181)의 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제 1챔버(150)의 내부에는 기판 공급부(110)로부터 기판 회수부(130)에 이르기까지 플렉시블 기판(S)을 원활하게 이송하기 위한 구성으로, 아이들롤러(210), 로드셀(230), 장력조절 롤러(230)가 배치될 수 있다.
아이들롤러(210)는 기판 공급부(110)로부터 기판 회수부(130)의 사이에 적어도 하나로 마련되어 플렉시블 기판(S)의 이송경로를 형성한다. 로드셀(230)은 아이들롤러(210)의 회전축에 설치될 수 있다. 장력조절 롤러(230)는 기판 공급부(110)로부터 기판 회수부(130)에 이르기까지 적어도 하나로 마련될 수 있다. 특히, 제 2챔버(170)의 내부에서 플렉시블 기판(S)이 평탄한 상태로 유지되기 위하여, 장력조절 롤러(230)는 제 2챔버(170)의 입구(170a) 측과, 제 2챔버(170)의 출구(170b) 측에 한쌍으로 마련되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 제 1실시예는 로드셀(230)이 아이들롤러(210)의 회전축에 전달되는 압력을 감지하므로 이송되는 플렉시블 기판(S)의 장력을 감지할 수 있다. 그리고 로드셀(230)에 감지되는 플렉시블 기판(S)의 장력을 바탕으로 장력조절 롤러(230)는 플렉시블 기판(S)의 이송속도가 조절되도록 그 회전수가 조절될 수 있다. 따라서 플렉시블 기판(S)은 제 2챔버(170)의 내부에서 평탄한 상태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 제 2챔버(170)로 출입되는 플렉시블 기판(S)의 공급과 회수가 원활하게 이루어질 수 있다.
도 1에서, 아이들롤러(210)는 기판 공급롤(111)과 제 2챔버(170)의 사이에 3개, 제 2챔버(170)와 기판 회수롤(131)의 사이에 3개로 배치되며, 장력조절 롤러(230)는 제 2챔버(170)의 입구(170a)와 출구(170b)의 외측에 각각 배치되는 것으로 도시하고 있지만, 아이들롤러(210), 장력조절 롤러(230)의 개수를 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 이해되서는 아니될 것이다.
한편, 상술된 바와 같이 플렉시블 기판(S)에는 배리어 필름(B1, B2)이 합착되기 때문에 플렉시블 기판(S)과 배리어 필름(B1, B2)의 사이에는 기포가 형성될 수 있다. 본 실시예는 플렉시블 기판(S)과 배리어 필름(B1, B2)의 사이에 기포가 형성되는 것을 방지하는 한쌍의 제 1, 2압착롤러(241, 242)를 포함할 수 있다.
한쌍의 제 1압착롤러(241)는 기판 공급롤(111)과 배리어 배출롤(133)의 사이에 배치될 수 있다. 공정이 시작 되기 전, 플렉시블 기판(S)의 일부는 장비의 설정, 점검 등의 이유로 사전에 기판 회수롤(131)에 감겼다가 다시 기판 공급롤(111)에 되감길 수 있다. 한쌍의 제 1압착롤러(241)는 배리어 필름(B1)과 함께 기판 공급롤(111)에 되감기는 플렉시블 기판(S)을 압착하여 플렉시블 기판(S)과 배리어 필름(B1)의 사이에 기포가 생기는 것을 방지한다.
한쌍의 제 2압착롤러(242)는 기판 회수롤(131)과 배리어 공급롤(133)의 사이에 배치될 수 있다. 한쌍의 제 2압착롤러(242)는 배리어 필름(B2)과 함께 기판 회수롤(131)에 감기는 플렉시블 기판(S)을 압착하여 플렉시블 기판(S)과 배리어 필름(B2)의 사이에 기포가 생기는 것을 방지한다.
한편, 플렉시블 기판(S)은 제 2챔버(170)로 공급되기 전에 습기가 잔류할 수 있다. 따라서 기판 공급롤(111)과 제 2챔버(170)의 사이에는 플렉시블 기판(S)에 잔류하는 습기를 제거하기 위해 플렉시블 기판(S)을 건조시키는 건조부(250)가 배치될 수 있다. 건조부(250)로는 적외선 히터를 사용할 수 있다.
그리고 건조부(250)와 제 2챔버(170)의 사이에는 플렉시블 기판(S)의 온도를 공정온도에 도달하도록 하는 플렉시블 기판(S)을 가열하는 가열부(260)가 배치될 수 있다.
한편, 기판 공급롤(111)로부터 플렉시블 기판(S)이 풀려나오는 측과, 기판 회수롤(131)을 향해 플렉시블 기판(S)이 인입되는 측에는, 엔드 포지션 컨트롤러(270)가 설치될 수 있다.
도 4는 제 1실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치의 엔드 포지션 컨트롤러를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 엔드 포지션 컨트롤러(270)는 엔드 포지션 센서(271), 컨트롤 롤러(273) 및 컨트롤러(274)를 포함할 수 있다. 엔드 포지션 센서(271)로는 적외선과 같은 광을 이용하여 비접촉식으로 플렉시블 기판(S)의 끝단을 감지하는 광 센서로 마련될 수 있다. 컨트롤 롤러(273)는 엔드 포지션 센서(271)를 지난 플렉시블 기판(S)을 지지한다. 컨트롤러(274)는 컨트롤 롤러(273)의 회전축의 기울기를 조절하고, 3차원으로 이송하여 플렉시블 기판(S)의 엔드 포지션이 정렬되도록 한다. 이러한 엔드 포지션 컨트롤러(270)는 플렉시블 기판(S)의 사행(serpentine moving)을 방지한다.
이하, 본 발명에 따른 플렉시블 기판 처리장치방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 플렉시블 기판(S)은 롤 형태로 제공되어 기판 공급롤(111)에 지지된다. 플렉시블 기판(S)의 처리공정이 시작되기 이전에 장비의 설정, 점검 등을 위해 플렉시블 기판(S)의 일부는 기판 공급롤(111)로부터 풀려나와 기판 회수롤(131)에 감길 수 있다.
이때, 기판 공급롤(111)로부터 풀려나오는 플렉시블 기판(S)에 합착된 배리어 필름(B1)은 배리어 배출롤(113)에 감긴다. 엔드 포지션 컨트롤러(270)는 기판 공급롤(111)로부터 풀려나오는 플렉시블 기판(S)의 엔드 포지션을 감지하고, 플렉시블 기판(S)의 엔드 포지션을 정렬한다. 아이들롤러(210)에 의해 구름 지지되는 플렉시블 기판(S)은 로드셀(230)에 의해 그 장력이 감지되며, 제 2챔버(170)를 통과한다. 장력조절 롤러(230)는 로드셀(230)에 의해 감지된 플렉시블 기판(S)의 장력에 따라 플렉시블 기판(S)이 평탄한 상태를 유지할 수 있도록 한다.
그리고 엔드 포지션 컨트롤러(270)는 기판 회수롤(131)에 감기는 플렉시블 기판(S)의 엔드 포지션을 감지하고, 플렉시블 기판(S)의 엔드 포지션을 정렬한다. 배리어 공급롤(131)로부터 배리어 필름(B2)이 공급되고, 한쌍의 제 2압착롤러(242)는 배리어 필름(B2)과 플렉시블 기판(S)을 압착하여 플렉시블 기판(S)과 배리어 필름(B2)의 사이에 기포가 발생되는 것을 방지한다.
이와 같이 플렉시블 기판(S)에 대한 처리공정이 수행되기 전, 플렉시블 기판(S)의 일부가 기판 회수롤(131)에 감기는 과정에서, 작업자는 기판 공급롤(111)로부터 기판 회수롤(131)에 이르기까지의 플렉시블 기판(S)의 상태를 점검하고, 이를 바탕으로 플렉시블 기판(S)과 각 구성요소 간의 상태 등을 설정 및 점검할 수 있다.
이러한 로드셀(230)과 장력조절 롤러(230)를 이용한 장력조절과, 엔드 포지션 컨트롤러(270)에 의한 기판의 엔드 포지션 컨트롤은 플렉시블 기판(S)의 처리가 수행되는 실제 처리공정 중에도 실시간으로 모니터링 되면서 수행될 수 있다.
계속해서, 플렉시블 기판(S)의 끝단은 기판 회수롤(131)에 클램핑된 상태를 유지하고, 기판 회수롤(131)에 감긴 나머지 플렉시블 기판(S)은 다시 기판 공급롤(111)에 되감길 수 있다. 이때, 배리어 배출롤(113)에 감긴 배리어 필름(B1)은 플렉시블 기판(S)을 따라 인출되며, 한쌍의 제 1압착롤러(241)는 배리어 필름(B1)과 플렉시블 기판(S)을 압착하여 플렉시블 기판(S)과 배리어 필름(B1, B2)의 사이에 기포가 생기는 것을 방지한다.
이와 같이 플렉시블 기판(S)이 다시 기판 공급롤(111)에 되감기며, 제 2챔버(170)의 내부에서 플렉시블 기판(S)은 평탄한 상태로 유지되고 플렉시블 기판(S)에 대한 처리공정의 준비가 완료된다.
계속해서, 제 1챔버(150)는 제 1배기펌프(미도시)에 의해 배기되고, 제 2챔버(170)는 제 1챔버(150)와는 별도로 제 2배기펌프(미도시)에 의해 배기된다. 이에 따라 제 2챔버(170)는 제 1챔버(150)에 비해 저압이 유지되는 공정환경이 조성될 수 있다. 따라서 플렉시블 기판(S)이 공급되고 회수되는 제 1챔버(150)는 외부로부터 차단된 청정한 상태로 유지될 수 있다. 이에 더해, 버퍼챔버(190)는 제 2챔버(170)보다 높은 압력으로 유지되고 퍼지가스가 공급되므로, 제 2챔버(170)로부터 제 1챔버(150)로 유입될 수 있는 파티클, 폐가스 등이 제 1챔버(150)로 유입되는 것이 차단될 수 있다. (단계;S11)
계속해서, 기판 회수롤(131)이 회전 구동된다. 이에 따라 기판 공급롤(111)로부터 풀려나오는 플렉시블 기판(S)으로부터 배리어 필름(B1)이 박리되고, 배리어 필름(B1)은 배리어 배출롤(113)에 감기며 배출된다. 배리어 필름(B1)이 박리된 플렉시블 기판(S)은 건조부(250)를 통과한다. 플렉시블 기판(S)은 건조부(250)에 의해 건조되면서 습기가 제거된다. 그리고 플렉시블 기판(S)은 가열부(260)를 통과하면서 공정온도로 가열되어 플렉시블 기판(S)은 버퍼챔버(190)를 거쳐 제 2챔버(170)로 반입된다.
계속해서, 제 2챔버(170a)의 입구를 통과한 플렉시블 기판(S)은 공정챔버(175)로 반입된다. 공정챔버(175)로 반입된 플렉시블 기판(S)은 스테이지(171)와 전극판(173)의 사이, 또는 스테이지(171)와 ICP 안테나(174)의 사이를 통과한다.
이때, 복수의 공정챔버(175)의 내부에는 이송벨트(181)가 플렉시블 기판(S)이 이송되어야 할 방향으로 회전되고 있으므로, 플렉시블 기판(S)은 이송벨트(181)에 지지되는 상태로 스테이지(171)를 통과할 수 있다. 따라서 플렉시블 기판(S)은 스테이지(171)에 간섭되거나 스테이지(171)와의 마찰에 의한 손상이 방지될 수 있다.
그리고 전극판(173)과 스테이지(171)의 사이, 또는 ICP 안테나(174)와 스테이지(171)의 사이에 인가되는 RF 파워에 의해 플라즈마가 발생되고, 스테이지(171)에 인가되는 RF 파워에 의해 스테이지(171)에 바이어스 전압이 인가된다. 이와 같이 발생되는 플라즈마는 플렉시블 기판(S)의 전면적에 대하여 균일한 식각, 또는 증착 처리되도록 한다.
이와 같이 플렉시블 기판(S)에 대한 처리가 이루어지면, 지지롤러(183)에는 냉매가 공급되며, 이송벨트(181)가 냉매에 의해 냉각되고 플렉시블 기판(S)은 이송벨트(181)에 의해 지지되므로 플렉시블 기판(S)이 과열되는 것이 방지될 수 있다.
이와 같이 제 2챔버(170)의 내부에서 플렉시블 기판(S)은 복수의 공정챔버(175)를 통과하면서 각 복수의 공정챔버(175)에 해당되는 처리가 수행된다. (단계;S15)
계속해서, 플렉시블 기판(S)은 제 2챔버(170)의 출구(170b)를 통해 제 1챔버(150)로 배출된다. 플렉시블 기판(S)은 기판 회수롤(131)에 감긴다. 이때, 배리어 공급롤(133)은 플렉시블 기판(S)으로 배리어 필름(B2)으로 공급하며, 한쌍의 제 2압착롤러(242)는 배리어 필름(B1, B2)과 플렉시블 기판(S)을 압착한다. 플렉시블 기판(S)은 배리어 필름(B2)에 의해 그 표면이 보호되며 기판 회수롤(131)에 감긴다. (단계;S17)
간격조절 롤러(177)는 플렉시블 기판(S)의 처리공정 중, 또는 처리공정 전, 후에 장비의 유지관리보수를 위해 이송벨트(181)를 승강시켜 이송벨트(181)를 스테이지(171)로부터 이격시킬 수 있다.
한편, 상술된 설명 및 첨부된 도면에서는 스테이지(171)와 이송벨트(181)가 횡방향으로 배치되는 실시예에 대해서 설명하고 도시하고 있지만, 다른 실시예로 스테이지(171)와 이송벨트(181)는 종방향으로 배치될 수 있다.
상술된 바와 같이 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치는 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식으로 플렉시블 기판을 처리하여 플렉시블 기판의 연속 처리가 가능하여 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 플렉시블 기판 처리장치는 플렉시블 기판의 이송을 위한 제 1챔버의 내부에 플렉시블 기판의 처리를 위한 제 2챔버가 구성되고, 제 1챔버와 제 2챔버가 서로 다른 압력이 유지되므로, 간편한 구성으로도 기판의 이송 및 처리가 가능하다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.
S : 플렉시블 기판 B1, B2 : 배리어 필름
110 : 기판 공급부 111 : 기판 공급롤
113 : 배리어 배출롤
130 : 기판 회수부 131 : 기판 회수롤
133 : 배리어 공급롤 150 : 제 1챔버
170 : 제 2챔버 170a : 제 2챔버의 입구
170b : 제 2챔버의 출구 170c : 격벽
171 : 스테이지 173 : 전극판
174 : ICP 안테나
175 : 공정챔버 175a : 공정챔버의 입구
175b : 공정챔버의 출구 177 : 간격조절 롤러
181 : 이송벨트 182 : 풀리
183 : 지지롤러 190 : 버퍼챔버
210 : 아이들롤러 220 : 로드셀
230 : 장렬조절 모터 241 : 한쌍의 제 1압착롤러
242 : 한쌍의 제 2압착롤러 250 : 건조부
260 : 가열부 270 : 엔드 포지션 컨트롤러
271 : 엔드 포지션 센서 273 : 컨트롤 롤러
274 : 컨트롤러

Claims (28)

  1. 플렉시블 기판을 공급하는 기판 공급롤;
    상기 기판 공급롤과 이격되고 상기 기판 공급롤로부터 풀려나오는 상기 플렉시블 기판을 회수하는 기판 회수롤;
    상기 기판 공급롤과 상기 기판 회수롤의 사이에 배치되는 스테이지를 포함하여 상기 플렉시블 기판이 상기 스테이지를 통과하며 처리되는 처리부;
    상기 처리부로 공정가스를 공급하는 가스공급부;및
    상기 스테이지를 통과하는 상기 플렉시블 기판을 지지하고 상기 플렉시블 기판이 이송되는 방향으로 회전되는 이송벨트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 이송벨트는 횡방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 이송벨트는 종방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 이송벨트의 사이에 배치되어 상기 이송벨트를 지지하는 지지롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 지지롤러에 냉매가 공급되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 공급롤과 상기 스테이지의 사이에 배치되어 상기 플렉시블 기판이 공정온도에 도달하도록 상기 플렉시블 기판을 가열하는 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 이송벨트를 지지하고 상기 스테이지와 상기 이송벨트의 간격을 조절하는 간격조절 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 공급롤과 상기 기판 회수롤이 수용되는 제 1챔버; 및
    상기 처리부가 수용되고 상기 공정가스가 공급되는 제 2챔버;를 더 포함하며,
    상기 제 1챔버와 상기 제 2챔버는 상기 플렉시블 기판이 소통되도록 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2챔버의 내부에 복수의 공정챔버가 구획되도록 하는 복수의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 복수의 공정챔버의 내측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스테이지에 대향되고 RF 파워가 인가되는 전극판을 더 포함하며,
    상기 플렉시블 기판은 상기 스테이지와 상기 전극판의 사이에 형성되는 플라즈마에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 스테이지에 대향되고 RF 파워가 인가되는 ICP 안테나를 더 포함하며,
    상기 플렉시블 기판은 상기 스테이지와 상기 ICP 안테나의 사이에 형성되는 플라즈마에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  13. 제 11항 또는 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지에는 RF 파워가 인가되어 상기 스테이지에 바이어스 전압이 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2챔버는 상기 제 1챔버보다 저압 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1챔버와 상기 제 2챔버의 사이에 배치되어 상기 제 2챔버보다 고압 상태로 유지되는 버퍼챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 버퍼챔버의 내부에는 퍼지가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리장치.
  17. 기판 공급롤로부터 플렉시블 기판이 풀려나와 상기 플렉시블 기판이 스테이지를 포함하는 처리부로 공급되는 기판공급단계;
    상기 처리부로 공정가스가 공급되고, 상기 플렉시블 기판이 이송벨트에 지지되어 상기 스테이지를 통과하며 처리되는 기판처리단계;및
    상기 플렉시블 기판이 기판 회수롤에 감겨 회수되는 회수단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 이송벨트는 횡방향으로 배치되며,
    상기 플렉시블 기판은 횡방향으로 이송되며 처리되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 이송벨트는 종방향으로 배치되며,
    상기 플렉시블 기파는 종방향으로 이송되며 처리되는 것을 특징으로 하는플렉시블 기판 처리방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 기판처리단계 이후에 상기 스테이지를 통과한 상기 플렉시블 기판은 상기 이송벨트를 지지하는 지지롤러가 냉각됨에 따라 냉각되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 기판 공급단계 내지 상기 회수단계는 간격조절 롤러에 의해 상기 이송벨트와 상기 스테이지의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 기판처리단계 이전에 상기 플렉시블 기판은 가열부에 의해 가열되어 공정온도에 도달하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 상기 기판 공급롤이 수용되는 제 1챔버로부터 상기 처리부가 수용되고 상기 공정가스가 공급되는 제 2챔버를 통과하여 처리되며,
    상기 기판 회수롤이 수용되는 상기 제 1챔버로 회수되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제 1챔버와 상기 제 2챔버는 서로 다른 압력상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 제 2챔버는 상기 제 1챔버보다 저압상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 제 1챔버와 상기 제 2챔버의 사이에는 버퍼챔버가 더 배치되며,
    상기 제 1챔버로부터 공급되는 상기 플렉시블 기판은 상기 버퍼챔버를 통과하여 상기 제 2챔버로 반입되고, 상기 제 2챔버를 통과한 상기 플렉시블 기판은 상기 버퍼챔버를 통과하여 상기 제 1챔버로 반출되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 버퍼챔버는 상기 제 2챔버보다 고압상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 버퍼챔버로 퍼지가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판 처리방법.
KR1020130166019A 2013-12-27 2013-12-27 플렉시블 기판 처리장치 및 이를 이용한 플렉시블 기판 처리방법 KR20150077119A (ko)

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