KR20200029135A - 디스플레이용 기판 증착 시스템 - Google Patents

디스플레이용 기판 증착 시스템 Download PDF

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KR20200029135A KR1020180107509A KR20180107509A KR20200029135A KR 20200029135 A KR20200029135 A KR 20200029135A KR 1020180107509 A KR1020180107509 A KR 1020180107509A KR 20180107509 A KR20180107509 A KR 20180107509A KR 20200029135 A KR20200029135 A KR 20200029135A
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Abstract

디스플레이용 기판 증착 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템은, 기판에 대한 증착 작업이 진행되는 작업 라인(working line); 및 작업 라인의 일측에 배치되며, 기판에 유기막을 증착시키는 유기막 증착 유닛을 포함하며, 유기막 증착 유닛은, 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버; 증착 챔버의 일측에 배치되며, 기판을 향해 증착물질을 분사하는 소스(source); 및 챔버의 일측에 결합되며, 증착공정이 진행될 때, 소스로부터의 증착물질이 기판에 증착되는 것을 방지하여 기판 상에 비증착구간을 형성시키는 증착 방지용 마스킹 프레임을 포함한다.

Description

디스플레이용 기판 증착 시스템{Display glass deposition system}
본 발명은, 디스플레이용 기판 증착 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 마스크(mask)를 사용하지 않고 디스플레이용 기판에 대한 증착 공정을 진행할 수 있으며, 이에 따라 종전 시스템에 적용될 수밖에 없었던 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인 등의 설비 구축이 필요치 않아 투자비를 감소시킬 수 있는 디스플레이용 기판 증착 시스템에 관한 것이다.
디스플레이용으로 사용되는 평판표시소자 기판 중의 하나인 OLED 기판, 즉 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광(光) 효율이 높다는 점에서 유망 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.
이러한 유기전계발광표시장치(OLED)는 애노드와 캐소드 그리고, 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막들을 포함하고 있다. 여기서, 유기막들은 발광층을 포함한다. 물론, 유기막들은 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
한편, 풀 칼라(full color)를 구현하기 위해서는 발광층을 패터닝해야 하며, 이를 위해 증착 공정이 적용된다. OLED 기판(이하, 기판이라 함)에 대해 증착 공정을 진행하는 증착기, 예컨대 OLED TV 증착기에서는 오픈 마스크(open mask)를 적용하여 기판에 대한 증착 공정을 진행하는 것이 일반적이다. 기판이 대형인 경우에는 그의 사이즈에 맞는 대형의 마스크가 적용된다.
그런데, 종전처럼 마스크를 적용해서 증착 공정을 진행하는 경우, 특히 대형의 마스크를 적용해서 증착 공정을 진행하는 경우에는 그 사이즈가 너무 크기 때문에 마스크의 핸들링(handling) 문제, 기판 및 기판을 척킹(chucking)하는 척과의 어태치(attach) 문제, 그리고 시스템에서 마스크가 리턴(return)되게 하는 마스크 리턴 라인(mask return line) 구축 문제, 그리고 마스크를 세정하기 위한 마스크 세정 라인의 구축 문제 등 여러 문제가 발생될 수 있다.
실제, 이와 같은 많은 문제는 고객사의 증착 시스템 투자 시 큰 이슈가 되고 있는 실정인데, 설사 투자가 진행된다 하더라도 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인의 설비 구축에는 대단히 많은 비용과 공간이 요구되기 때문에 시스템 공급 업체 입장에서는 실익이 없을 수밖에 없다는 점을 고려해볼 때, 기존의 시스템과는 전혀 상이한 신개념의 디스플레이용 기판 증착 시스템에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 공개번호 제10-2012-0077382호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마스크(mask)를 사용하지 않고 디스플레이용 기판에 대한 증착 공정을 진행할 수 있으며, 이에 따라 종전 시스템에 적용될 수밖에 없었던 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인 등의 설비 구축이 필요치 않아 투자비를 감소시킬 수 있는 디스플레이용 기판 증착 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착 작업이 진행되는 작업 라인(working line); 및 상기 작업 라인의 일측에 배치되며, 상기 기판에 유기막을 증착시키는 유기막 증착 유닛을 포함하며, 상기 유기막 증착 유닛은, 상기 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버; 상기 증착 챔버의 일측에 배치되며, 상기 기판을 향해 증착물질을 분사하는 소스(source); 및 상기 챔버의 일측에 결합되며, 상기 증착공정이 진행될 때, 상기 소스로부터의 증착물질이 기판에 증착되는 것을 방지하여 상기 기판 상에 비증착구간을 형성시키는 증착 방지용 마스킹 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템이 제공될 수 있다.
상기 유기막 증착 유닛은, 상기 증착 방지용 마스킹 프레임의 일측에 위치 조정 가능하게 결합되며, 상기 기판과 상기 증착 방지용 마스킹 프레임 간의 갭(gap)을 조정하는 갭 조정부를 더 포함할 수 있다.
상기 유기막 증착 유닛은, 상기 증착 방지용 마스킹 프레임의 중앙 영역에 배치되며, 상기 증착 방지용 마스킹 프레임에 대한 텐션(tension)을 유지시키는 프레임 텐션 유지부를 더 포함할 수 있다.
상기 유기막 증착 유닛은, 상기 증착 방지용 마스킹 프레임의 일측에 마련되며, 상기 기판과 어태치(attach)된 상태에서 상기 기판과 함께 이동되는 척(chuck)을 이동시키는 척 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 척 이동부는, 상기 척과 접하여 상기 척을 이동시키는 구동 롤러; 상기 구동 롤러의 회전을 위한 동력을 발생시키는 구동부; 및 상기 구동부와 상기 구동 롤러에 연결되며, 상기 구동부의 구동력을 상기 구동 롤러의 회전운동으로 전달하는 운동 전달부를 포함할 수 있다.
상기 척 이동부는, 상기 척의 사이드(side) 영역에 회전 가능하게 배치되되 상기 척의 이동을 가이드하는 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 비증착구간은 상기 기판의 양 사이드 영역에서 직선 형태로 대칭되게 형성될 수 있다.
상기 작업 라인 상에서 상기 유기막 증착 유닛의 공정 후방에 배치되며, 상기 기판 상에 형성되는 비증착구간에 교차되는 방향으로 상기 유기막의 테두리 영역을 레이저(laser)로 에칭해서 에칭 존(etching zone)을 형성시키는 레이저 에칭 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 작업 라인 상에서 상기 레이저 에칭 유닛의 공정 후방에 배치되며, 상기 에칭 존을 포함해서 상기 기판에 이미 증착되어 있는 상기 유기막을 덮는 형태로 상기 기판에 무기막을 증착시키는 무기막 증착 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 작업 라인 상에서 상기 유기막 증착 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 척과, 상기 기판을 어태치(attach)시키는 척과 기판 어태치 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 척은 별도의 전력 또는 접착제 없이도 이온(ion)의 힘을 통해 상기 기판과의 어태치가 가능토록 하는 이온 시트 척(ion sheet chuck)일 수 있다.
상기 이온 시트 척은 상기 기판의 일부 포인트(point)에만 어태치(attach)될 수 있다.
상기 이온 시트 척은 상기 기판의 전면에 어태치(attach)될 수 있다.
상기 작업 라인 상에서 상기 척과 기판 어태치 유닛과 상기 유기막 증착 유닛 사이에 배치되며, 상기 기판이 어태치된 상기 이온 시트 척을 뒤집어(flip) 상기 기판이 하부를 향하도록 하는 제1 플립 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 작업 라인 상에서 상기 척과 기판 어태치 유닛의 반대편 공정을 형성하며, 상호 어태치된 상기 척과 상기 기판을 디태치(detach)시키는 척과 기판 디태치 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 작업 라인과는 독립된 라인을 형성하되 상기 척과 기판 어태치 유닛 및 상기 척과 기판 디태치 유닛에 양단부가 연결되며, 상기 척과 기판 어태치 유닛 및 상기 척과 기판 디태치 유닛 간을 상기 척이 이동하도록 상기 척의 이동 경로를 형성하는 척 리턴 라인(chuck return line)을 더 포함할 수 있다.
상기 작업 라인 상에서 상기 척과 기판 디태치 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 기판이 어태치된 상기 이온 시트 척을 뒤집어(flip) 상기 기판이 상부를 향하도록 하는 제2 플립 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마스크(mask)를 사용하지 않고 디스플레이용 기판에 대한 증착 공정을 진행할 수 있으며, 이에 따라 종전 시스템에 적용될 수밖에 없었던 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인 등의 설비 구축이 필요치 않아 투자비를 감소시킬 수 있다.
도 1은 유기막과 무기막이 교대로 10층 증착된 유기전계발광표시장치유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템의 레이 아웃(lay out)이다.
도 3은 이온 시트 척에 기판이 어태치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 기판에 유기막이 증착된 상태의 도면이다.
도 5는 도 4의 상태에서 레이저를 이용해서 에칭 존을 형성한 상태의 도면이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 도 5의 상태에서 유기막을 덮는 형태로 무기막이 증착된 상태의 도면이다.
도 8은 프레임 텐션 유지부의 작용을 설명하기 위한 증착 방지용 마스킹 프레임의 평면 배치도이다.
도 9는 유기막 증착 유닛의 개략적인 측면 구조도이다.
도 10은 도 9의 정면 구조도로서 기판이 배치된 상태의 도면이다.
도 11은 도 10의 요부 확대도이다.
도 12a 내지 도 12i는 이온 시트 척과 기판을 어태치시키는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 유기막과 무기막이 교대로 10층 증착된 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)의 개략적인 구조도이다.
이 도면을 참조하면, 유기전계발광표시장치(1, OLED)는 기판과, 기판 상에 적층되는 유기발광소자(3)를 포함할 수 있다.
기판은 유리(glass)로 마련되는 기판일 수 있다. 유기발광소자(3)에 대해 도면참조부호 없이 간략하게 설명하면, 유기발광소자(3)는 양극, 3층의 유기막(홀 수송층, 발광층, 전자 수송층), 음극의 적층 구조를 갖는다. 유기 분자는 에너지를 받으면(자, 여기 상태임), 원래의 상태(기저 상태)로 돌아오려고 하는데, 그때에 받은 에너지를 빛으로서 방출하려는 성질을 가진다.
유기발광소자(3)에서는 전압을 걸면 양극으로부터 주입된 홀(＋)과 음극으로부터 주입된 전자(－)가 발광층 내에서 재결합하게 되고, 이때에 유기 분자를 여기해서 발광한다. 이처럼 전압을 가하면 유기물이 빛을 발하는 특성을 이용하여 디스플레이하는 것이 유기전계발광표시장치(1)인데, 유기발광소자(3) 상의 유기물에 따라 R(Red), G(Green), B(Blue)를 발하는 특성을 이용해 풀 칼라(Full Color)를 구현한다.
한편, 유기발광소자(3)는 대기 중의 기체나 수분에 의해 쉽게 손상될 수 있기 때문에 그 수명 문제가 대두될 수 있게 되었고, 이를 해결하기 위해 도 1처럼 유기막과 무기막을 교대로 다수 층 적층함으로써 기체나 수분의 유입으로부터 유기발광소자(3)를 보호하기에 이르렀다.
도 1에는 총 10층의 유기막과 무기막이 교대로 적층되어 있다. 즉 유기발광소자(3)로부터 제1 유기막, 제1 무기막, 제2 유기막, 제2 무기막 ‥ 제5 유기막, 제5 무기막이 순서대로 또한 층별로 증착되어 있다.
이를 자세히 살펴보면, 제1 무기막이 제1 유기막을 완전히 감싸는 형태로, 이어 제2 유기막이 제1 무기막을 부분적으로 감싸는 형태로, 이어 제2 무기막이 제2 유기막을 완전히 감싸는 형태 등으로 막이 증착되어 있는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 증착을 위해 아래와 같은 증착 시스템이 요구된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템의 레이 아웃(lay out)이고, 도 3은 이온 시트 척에 기판이 어태치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 기판에 유기막이 증착된 상태의 도면이고, 도 5는 도 4의 상태에서 레이저를 이용해서 에칭 존을 형성한 상태의 도면이며, 도 6은 도 5의 평면도이고, 도 7은 도 5의 상태에서 유기막을 덮는 형태로 무기막이 증착된 상태의 도면이며, 도 8은 프레임 텐션 유지부의 작용을 설명하기 위한 증착 방지용 마스킹 프레임의 평면 배치도이고, 도 9는 유기막 증착 유닛의 개략적인 측면 구조도이며, 도 10은 도 9의 정면 구조도로서 기판이 배치된 상태의 도면이고, 도 11은 도 10의 요부 확대도이며, 그리고 도 12a 내지 도 12i는 이온 시트 척과 기판을 어태치시키는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템은 마스크(mask)를 사용하지 않고 디스플레이용 기판(10, 이하 기판이라 함)에 대한 증착 공정을 진행할 수 있도록 한 것이다.
참고로, 본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템은 전술한 도 1의 그림에서 첫 번째 층인 제1 유기막과, 두 번째 층인 제1 무기막을 증착하는 시스템일 수 있다. 따라서 도 1처럼 총 10층의 유기막과 무기막이 교대로 적층되려면 도 2와 같은 시스템을 5개 연속해서 사용하거나 도 2의 시스템을 반복적으로 사용하면 된다.
본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템의 구체적인 설명에 앞서 우선, 도 4 내지 도 11을 참조하여 마스크(mask)를 사용하지 않고 기판(10)에 대한 증착 공정을 진행하는 과정에 대해 먼저 간략하게 설명한다.
반복해서 설명하는 것처럼 본 실시예의 경우에는 종전의 증착 공정에서 늘 사용해 왔던 마스크를 사용하지 않는다.
대신, 유기막 증착 유닛(150)에 증착 방지용 마스킹 프레임(153)을 적용해서 기판(10)에 대한 증착 공정의 진행한다. 기존의 마스크가 기판(10)에 어태치된 상태로 유기막 증착 유닛(150)의 챔버(151)로 이동되는데 반해, 증착 방지용 마스킹 프레임(153)은 챔버(151)의 일측에 배치되는 고정 구조물이라는 점에서 기존의 마스크와는 구조가 상이하다.
이처럼 본 실시예의 시스템에 마스크가 전혀 사용되지 않는다는 점에서 종전처럼 마스크를 이동시키는 설비, 기판(10)에 마스크를 어태치시키는 설비 및 분리시키는 설비가 필요치 않다. 특히, 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인 등의 설비 구축이 필요치 않기 때문에 초기 투자비 감소에 매우 유리한 이점이 있다.
기판(30)은 도 3처럼 이온 시트 척(40)에 어태치(attach)된 후, 도 2의 대다수의 공정을 이동하면서 증착 공정을 진행한다. 기판(30)에 대한 증착 공정은 유기막, 무기막의 순서로 진행될 수 있다.
우선, 도 4처럼 유기막 증착 유닛(150)에 의해 기판(30) 상에 유기막(51)이 증착된다. 이때, 유기막 증착 유닛(150)의 챔버(151)에 증착 방지용 마스킹 프레임(153)이 설치되어 있기 때문에 증착 방지용 마스킹 프레임(153)이 배치되는 영역을 제외하고 기판(30) 상에 유기막(51)이 증착된다.
마스킹 프레임(153)이 배치됨에 따라 기판(30) 상에 유기막(51)이 증착되지 않는 구간, 즉 마스킹 프레임(153)에 대응되는 영역이 비증착구간(31)이다. 도 4에서 마스킹 프레임(153)이 배치되는 곳이 비증착구간(31)이다. 후술하겠지만 마스킹 프레임(153)이 직선 형태의 바(bar) 타입으로 마련되기 때문에 비증착구간(31) 역시, 직선 형태로 형성된다. 참고로, 유기막(51)은 증착 방지용 마스킹 프레임(153)에도 증착되지만 이의 표현은 편의상 생략했다.
도 4처럼 증착 방지용 마스킹 프레임(153)을 제외한 기판(30)의 표면에 유기막(51)이 증착된 이후에, 레이저 에칭 유닛(160)이 도 5 및 도 6처럼 유기막(51)의 비증착구간(31)에 교차되는 방향으로 유기막(51)의 테두리 영역을 레이저(laser)로 에칭한다. 그러면 유기막(51)으로 증착되었던 부분이 제거되면서 에칭 존(52, etching zone)이 형성된다. 에칭 존(52)은 유기막(51)이 있던 부분이 제거된 영역을 가리킨다. 비증착구간(31)이 직선 형태로 마련되기 때문에 에칭 존(52) 역시 비증착구간(31)에 교차되게 직선 형태로 형성될 수 있다.
레이저 에칭을 통해 에칭 존(52)이 형성되고 나면 무기막 증착 유닛(170)을 통해 도 7처럼 기판(30)에 대한 무기막(53) 증착 공정이 진행된다. 이때, 무기막(53)은 기판(10)에 이미 증착되어 있는 유기막(51)을 감싸면서 덮는 형태로 증착된다. 따라서 기판(10)의 표면에 유기막(51)이 먼저 증착되고, 이 유기막(51)을 덮는 형태로 무기막(53)이 증착된 상태가 된다. 이와 같은 방법을 계속 반복함으로써 도 1의 구조가 만들어질 수 있게 되는 것이다.
도 7과 같이 기판(10) 상에 유기막(51)을 덮는 형태로 무기막(53)이 증착될 수 있도록 본 실시예의 경우, 도 2와 같은 디스플레이용 기판 증착 시스템을 제안한다.
본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템은 앞서 기술한 것처럼 마스크를 사용하지 않고 기판(10)에 대한 증착 공정을 진행할 수 있으며, 이에 따라 종전 시스템에 적용될 수밖에 없었던 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인 등의 설비 구축이 필요치 않아 투자비를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 대한 증착 공정이 진행되는 소정의 작업 라인(101, working line)과, 작업 라인(101)과는 상이한 별도의 척 리턴 라인(103, chuck return line)을 포함한다.
척 리턴 라인(103)은 이온 시트 척(40)이 리턴(return)되는 라인으로서 대부분의 구성들이 작업 라인(101) 상에 배치된다. 작업 라인(101)은 기판(10)에 대하여 유기막(51) 증착, 레이저 에칭, 무기막(53) 증착을 진행하는 일련의 라인을 이룬다.
본 실시예의 경우, 작업 라인(101)이 인라인(inline)을 이루기 때문에 기판(10)에 대한 원활한 증착 공정을 이끌어낼 수 있다. 하지만, 작업 라인(101)이 반드시 인라인이 되어야만 하는 것은 아니다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템의 작업 라인(101) 상에 순서대로 배치되는 구성들, 즉 척과 기판 어태치 유닛(120), 제1 플립 유닛(141), 유기막 증착 유닛(150), 레이저 에칭 유닛(160), 무기막 증착 유닛(170), 제2 플립 유닛(142), 그리고 척과 기판 디태치 유닛(180)에 대해 순차적으로 설명한다. 참고로, 작업 라인(101) 상에는 물류의 원활한 이송을 위하여 다수의 버퍼 유닛(buffer unit)이 군데군데 마련된다. 버퍼 유닛에 대해서는 도면 참조부호 없어 영문자(buffer)로 도면에 직접 표기했다.
본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 증착 시스템의 구성을 살펴보면, 우선 척과 기판 어태치 유닛(120)은 기판(30)에 대한 유기막(51) 증착 전에 기판(30)을 척킹(chucking)해서 이동시키는 척(40, chuck)과, 기판(30)을 어태치(attach)시키는 역할을 한다. 다시 말해, 도 3처럼 기판(30)에 척(40)을 어태치시키는 공정을 척과 기판 어태치 유닛(120)이 담당한다.
본 실시예에서 척과 기판 어태치 유닛(120)에 적용되는 척(40)은 별도의 전력 또는 접착제 없이도 이온(ion)의 힘을 통해 기판(30)과의 어태치가 가능토록 하는 이온 시트 척(40, ion sheet chuck)이다.
참고로, 이온 시트 척(40)은 반데르발스 힘(van der Waals force)에 기초한 점착력(접착제가 아님)을 통해 기판(30)이 어태치되게 한다.
여기서, 반데르발스 힘이란 부대(不對) 전자를 갖지 않은 전기적으로 중성인 분자 간에 작용하는 힘을 가리킨다. 특히 비교적 원거리에서 작용하는 인력을 말한다. 반데르발스 힘은 분산력의 결과로 생기며, 희가스 원자 간에 작용하는 힘, 벤젠 등 탄화수소의 분자결정이 형성되는 요인 등을 반데르발스 힘에 의해 설명할 수 있다. 또한 반데르발스 힘은 액체의 응집, 접착을 비롯해서 본 실시예와 같은 물리흡착 등의 현상을 설명하는 데 필요한 본질적인 힘을 의미한다.
다시 요약하면, 반데르발스 힘은 전기적으로 중성인 분자 사이에서 극히 근거리에서만 작용하는 극히 약한 정전기적 인력이며, 공유 결합성 분자들 사이에서 작용하는 전기적인 힘을 통칭한다.
특히, 이온의 힘을 통해 별도의 전력 없이도 물리적인 점착이 가능하게 하는데, 이온 시트 척(40)이 이와 같은 반데르발스 힘에 근간해서 제작되기 때문에 이온 시트 척(40)에 기판(30)이 접착제 없이도 어태치될 수 있고, 추후 다시 디태치될 수 있게 되는 것이다.
이온 시트 척(40)과 기판(30)이 어태치됨에 있어서 이온 시트 척(40)은 기판(30)의 일부 포인트(point)에만 어태치될 수도 있고, 기판(30)의 전면에 어태치될 수도 있을 것인데, 어떠한 방식이 적용되더라도 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
한편, 척과 기판 어태치 유닛(120)의 실질적인 작용, 즉 이온 시트 척(40)과 기판(30)이 어태치되는 과정에 대해 도 12a 내지 도 12i를 참조해서 간략하게 설명한다.
물론, 도 12a 내지 도 12i는 하나의 방법적인 예일 뿐이며, 이러한 구조 및 동작에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다. 참고로, 도 12d 내지 도 12f의 (a), (b)는 각각 해당 그림을 평면도와 측면도로 함께 도시한 도면들이다.
우선, 도 12a처럼 대기 중이 상태에서 도 12b처럼 기판(30)이 로봇(robot)의 핸드(123, hand)에 의해 유닛 바디(121) 내로 투입된다.
유닛 바디(121)에는 기판(30)이 지지되는 기판 지지용 사이드 핀(122)이 마련된다. 기판 지지용 사이드 핀(122)은 상호간 이격 배치되는 핀 타입(pin type)으로 마련된다. 따라서 로봇(robot)의 핸드(123)나 사이드 롤링 아암(124, side rolling arm)이 유닛 바디(121) 내로 출입될 때, 간섭을 일으키지 않는다.
이어, 도 12c처럼 로봇(robot)의 핸드(123)가 다운(down)되어 기판(30)이 기판 지지용 사이드 핀(122) 상에 지지된다.
그런 다음, 도 12d처럼 사이드 롤링 아암(124)이 양 사이드에서 투입된다. 앞서도 기술한 것처럼 기판 지지용 사이드 핀(122)은 상호간 이격 배치되는 핀 타입(pin type)으로 마련되기 때문에 양 사이드에서 사이드 롤링 아암(124)이 투입되어도 간섭이 일어나지 않는다.
다음, 도 12e처럼 투입되는 사이드 롤링 아암(124)이 기판(30)의 양 사이드를 떠받치는 상태에서 로봇(robot)의 핸드(123)가 유닛 바디(121)로부터 취출(out)된다.
다음, 도 12f처럼 기판(30)과 어태치될 이온 시트 척(40)이 이동되어 기판(30)의 하부로 투입되며, 이후에는 얼라인 과정을 거친다.
그런 다음, 도 12g처럼 사이드 롤링 아암(124)이 취출된 후, 도 12h처럼 기판 지지용 사이드 핀(122)이 다운(down)된다. 그러면 기판(30)이 이온 시트 척(40)에 어태치된다. 이후, 도 12i처럼 기판(30)이 어태치된 이온 시트 척(40)이 취출된다.
척과 기판 어태치 유닛(120)의 전방에는 제1 로봇(114)이 마련된다. 제1 로봇(114)은 기판(30)을 핸들링(handling)해서 후(後) 공정, 즉 척과 기판 어태치 유닛(120)으로 전달한다. 제1 로봇(114)이 기판(30)을 전달하고, 척 리턴 라인(103)을 통해 이온 시트 척(40)이 리턴됨으로써 척과 기판 어태치 유닛(120)에서 이온 시트 척(40)과 기판(30)이 어태치될 수 있다.
제1 플립 유닛(141)은 작업 라인(101) 상에서 척과 기판 어태치 유닛(120)과 유기막 증착 유닛(150) 사이에 배치되며, 기판(30)이 어태치된 이온 시트 척(40)을 뒤집어(flip) 기판(30)이 하부를 향하도록 하는 역할을 한다.
다시 말해, 도 12a 내지 도 12i를 참조해서 설명한 것처럼 척과 기판 어태치 유닛(120)에 의해 이온 시트 척(40)과 기판(30)이 어태치된 직후에는 도 12i처럼 기판(30)이 상부를 향하는 형태가 된다. 이를 뒤집기 위해 제1 플립 유닛(141)이 적용된다. 이는 유기막(51) 증착이 상향 증착식이기 때문인데, 만약 하향 증착식이라면 제1 플립 유닛(141)이 적용되지 않을 수 있다.
한편, 유기막 증착 유닛(150)은 도 4에 설명한 것처럼 기판(30)에 유기막(51)을 증착시키는 역할을 한다. 이러한 유기막 증착 유닛(150)은 챔버(151), 소스(152, source), 그리고 증착 방지용 마스킹 프레임(153)을 포함할 수 있다.
챔버(151)는 기판(30)에 대한 증착공정, 특히 유기막 증착공정이 진행되는 장소를 이룬다. 챔버(151)는 진공 상태에서 기판(30)에 대한 유기막 증착공정을 진행한다.
소스(152)는 챔버(151)의 일측에 배치되며, 기판(30)을 향해 증착물질을 분사한다. 이때의 증착물질은 유기물질이며, 증착이 완료되면 도 4처럼 기판(30)에 유기막(51)이 증착될 수 있다. 본 실시예에서 소스(152)는 챔버(151)의 일측에 고정식으로 마련된다. 소스(152)가 고정식이기 때문에 기판(30)은 이온 시트 척(40)에 어태치된 후에 이온 시트 척(40)과 함께 챔버(151)의 내외로 출입된다.
증착 방지용 마스킹 프레임(153)은 챔버(151)의 일측에 결합되며, 증착공정이 진행될 때, 소스(152)로부터의 증착물질이 기판(30)에 증착되는 것을 방지하여 기판(30) 상에 비증착구간(31)을 형성시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 증착 방지용 마스킹 프레임(153)은 도 8과 같은 형상을 가질 수 있다. 따라서 비증착구간(31)은 마스킹 프레임(153)에 의해 가려지는 기판(30)의 양 사이드 영역에서 직선 형태로 대칭되게 형성될 수 있다.
증착 방지용 마스킹 프레임(153)에 대해 좀 더 부연 설명한다. 도 4를 통해 전술한 것처럼 유기막 증착 유닛(150)의 챔버(151)에 증착 방지용 마스킹 프레임(153)이 설치되어 있기 때문에 소스(152)에서 증착물질이 분사될 때, 증착 방지용 마스킹 프레임(153)이 배치되는 영역을 제외하고 기판(30) 상에 유기막(51)이 증착될 수 있다. 마스킹 프레임(153)이 배치됨에 따라 기판(30) 상에 유기막(51)이 증착되지 않는 구간, 즉 마스킹 프레임(153)에 대응되는 영역이 비증착구간(31)이다.
유기막 증착 유닛(150)에는 갭 조정부(154)와, 프레임 텐션 유지부(155)가 더 갖춰질 수 있다.
갭 조정부(154)는 증착 방지용 마스킹 프레임(153)의 일측에 위치 조정 가능하게 결합되며, 기판(30)과 증착 방지용 마스킹 프레임(153) 간의 갭(gap)을 조정하는 역할은 한다. 갭(gap)이 불필요하게 넓으면 이 사이로 증착물질이 침투될 수 있고, 갭(gap)이 없으면 이동이 힘들다는 점에서 갭(gap) 조정이 필요한데, 갭 조정부(154)를 통해 매뉴얼로 미리 조정해서 세팅할 수 있다.
프레임 텐션 유지부(155)는 도 8에 도시된 바와 같이, 증착 방지용 마스킹 프레임(153)의 중앙 영역 양측에 배치되며, 증착 방지용 마스킹 프레임(153)에 대한 텐션(tension)을 유지시키는 역할을 한다. 증착 방지용 마스킹 프레임(153) 역시, 기판(30)처럼 대면적이고 내부가 빈 구조물이라는 점을 고려해볼 때, 자중이나 변형에 의해 그 중앙 영역이 처질 수 있는데, 이를 방지하기 위해 프레임 텐션 유지부(155)가 적용되며, 이러한 프레임 텐션 유지부(155)가 증착 방지용 마스킹 프레임(153)을 초기 세팅 상태로 유지시키는 역할을 한다.
증착 방지용 마스킹 프레임(153)의 일측에는 척 이동부(156)가 마련된다. 척 이동부(156)는 기판(30)과 어태치된 상태에서 기판(30)과 함께 이동되는 이온 시트 척(40)을 이동시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 척 이동부(156)는 롤러(roller) 방식으로 적용된다. 즉 척 이동부(156)는 이온 시트 척(40)과 접하여 이온 시트 척(40)을 이동시키는 구동 롤러(156a)와, 구동 롤러(156a)의 회전을 위한 동력을 발생시키는 구동부(156b)와, 구동부(156b) 및 구동 롤러(156a)에 연결되며, 구동부(156b)의 구동력을 구동 롤러(156a)의 회전운동으로 전달하는 운동 전달부(156c)를 포함할 수 있다. 척 이동부(156)에는 가이드 롤러(156d)가 더 적용된다. 가이드 롤러(156d)는 이온 시트 척(40)의 사이드(side) 영역에 회전 가능하게 배치되되 이온 시트 척(40)의 이동을 가이드하는 역할을 한다. 구동 롤러(156a)와 가이드 롤러(156d)의 작용으로 인해 기판(30)과 어태치된 이온 시트 척(40)이 안정적으로 이동될 수 있다.
레이저 에칭 유닛(160)은 작업 라인(101) 상에서 유기막 증착 유닛(150)의 공정 후방에 배치되며, 유기막(51)의 비증착구간(31)에 교차되는 방향으로 유기막(51)의 테두리 영역을 레이저(laser)로 에칭해서 에칭 존(52)을 형성시키는 역할을 한다.
유기막(51)이 증착된 이후에, 레이저 에칭 유닛(160)이 도 5 및 도 6처럼 유기막(51)의 테두리 영역, 즉 비증착구간(31)에 교차되는 방향으로 유기막(51)의 테두리 영역을 레이저로 에칭한다. 그러면 유기막(51)으로 증착되었던 부분이 제거되면서 에칭 존(52)이 형성된다. 에칭 존(52)은 앞서도 기술한 것처럼 유기막(51)이 있던 부분이 제거된 영역, 다시 말해 기판(10)의 표면을 가리킨다.
이때, 레이저 에칭 유닛(160)은 증착 방지용 마스킹 프레임(153)의 길이 방향에 교차되는 방향으로만 레이저를 조사해서 에칭하면 된다. 따라서 고가의 레이저 에칭 유닛(160)을 여러 개 적용할 필요가 없으며, 또한 에칭 공정을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
무기막 증착 유닛(170)은 작업 라인(101) 상에서 레이저 에칭 유닛(160)의 공정 후방에 배치되며, 에칭 존(52) 및 비증착구간(31)을 포함해서 기판(30)에 이미 증착되어 있는 유기막(51)을 덮는 형태로 기판(30)에 무기막(53)을 증착시키는 역할을 한다.
레이저 에칭 유닛(160)에 의한 레이저 에칭을 통해 에칭 존(52)이 형성되고 나면 무기막 증착 유닛(170)을 통해 도 7처럼 기판(30)에 대한 무기막(53) 증착 공정이 진행되는데, 이때, 무기막(53)은 에칭 존(52) 및 비증착구간(31)을 포함해서 기판(10)에 이미 증착되어 있는 유기막(51)을 감싸면서 덮는 형태로 증착될 수 있다.
제2 플립 유닛(142)은 무기막 증착 유닛(170)의 공정 후방에 배치되며, 유기막(51) 증착이 완료된 기판(30)에 대하여 이온 시트 척(40)을 뒤집어(flip) 기판(30)이 상부를 향하도록 한다. 다시 말해, 제2 플립 유닛(142)은 도 3과 같은 원상태가 되도록 이온 시트 척(40)을 뒤집는 역할을 한다.
척과 기판 디태치 유닛(180)은 작업 라인(101) 상에서 척과 기판 어태치 유닛(120)의 반대편 공정을 형성하되 상호 어태치된 이온 시트 척(40)과 기판(30)을 디태치(detach)시키는 역할을 한다.
기판(30)에서 디태치되어 분리된 이온 시트 척(40)은 척 리턴 라인(103, chuck return line)을 통해 다시 척과 기판 어태치 유닛(120)으로 이송된다.
척 리턴 라인(103)은 앞서도 기술한 것처럼 작업 라인(101)과는 독립된 라인을 형성하되 척과 기판 어태치 유닛(120) 및 척과 기판 디태치 유닛(180)에 양단부가 연결되며, 척과 기판 어태치 유닛(120) 및 척과 기판 디태치 유닛(180) 간을 이온 시트 척(40)이 이동하도록 이온 시트 척(40)의 이동 경로를 형성한다.
척과 기판 디태치 유닛(180)의 후방에는 제2 로봇(194, robot)이 마련된다. 제2 로봇(194)은 이온 시트 척(40)이 디태치된 기판(30)을 핸들링(handling)해서 후(後) 공정으로 전달한다.
이하, 기판(10)에 유기막(51)과 무기막(53)을 증착하는 과정을 간략하게 살펴본다.
우선, 척과 기판 어태치 유닛(120)을 통해 이온 시트 척(40)과 기판(30)을 어태치(attach)시킨다. 그리고는 제1 플립 유닛(141)을 이용해서 이온 시트 척(40)을 뒤집어 기판(30)이 하부를 향하도록 한다.
다음, 유기막 증착 유닛(150)을 통해 기판(30)에 유기막(51)을 증착시킨다. 유기막 증착 유닛(150)의 챔버(151)에 증착 방지용 마스킹 프레임(153)이 설치되어 있기 때문에 증착 방지용 마스킹 프레임(153)이 배치되는 영역을 제외하고 기판(30) 상에 유기막(51)이 증착된다.
유기막(51) 증착이 완료되면 레이저 에칭 유닛(160)을 통해 비증착구간(31)에 교차되는 방향으로 유기막(51)의 테두리 영역을 레이저로 에칭해서 에칭 존(52)을 형성시킨다.
다음, 무기막 증착 유닛(170)을 통해 기판(30)에 이미 증착되어 있는 유기막(51)을 덮는 형태로 기판(30)에 무기막(53)을 증착시킨다. 그리고는 제2 플립 유닛(142)을 이용해서 이온 시트 척(40)을 뒤집어 기판(30)이 상부를 향하도록 한다.
그런 다음, 척과 기판 디태치 유닛(180)을 통해 상호 어태치된 이온 시트 척(40)과 기판(30)을 디태치(detach)시킨다. 그러면 표면에 유기막(51)이 먼저 증착되고, 이 유기막(51)을 덮는 형태로 무기막(53)이 증착된 상태의 기판(10)을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 마스크(mask)를 사용하지 않고 디스플레이용 기판(30)에 대한 증착 공정을 진행할 수 있으며, 이에 따라 종전 시스템에 적용될 수밖에 없었던 마스크 리턴 라인 및 마스크 세정 라인 등의 설비 구축이 필요치 않아 투자비를 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
30 : 기판 31 : 비증착구간
40 : 이온 시트 척 51 : 유기막
52 : 에칭 존 53 : 무기막
101 : 작업 라인 103 : 척 리턴 라인
120 : 척과 기판 어태치 유닛 121 : 유닛 바디
122 : 기판 지지용 사이드 핀 123 : 핸드
124 : 사이드 롤링 아암 141 : 제1 플립 유닛
142 : 제2 플립 유닛 150 : 유기막 증착 유닛
151 : 챔버 152 : 소스
153 : 증착 방지용 마스킹 프레임 154 : 갭 조정부
155 : 프레임 텐션 유지부 156 : 척 이동부
156a : 구동 롤러 156b : 구동부
156c : 운동 전달부 156d : 가이드 롤러
160 : 레이저 에칭 유닛 170 : 무기막 증착 유닛
180 : 척과 기판 디태치 유닛

Claims (17)

  1. 기판에 대한 증착 작업이 진행되는 작업 라인(working line); 및
    상기 작업 라인의 일측에 배치되며, 상기 기판에 유기막을 증착시키는 유기막 증착 유닛을 포함하며,
    상기 유기막 증착 유닛은,
    상기 기판에 대한 증착공정이 진행되는 챔버;
    상기 증착 챔버의 일측에 배치되며, 상기 기판을 향해 증착물질을 분사하는 소스(source); 및
    상기 챔버의 일측에 결합되며, 상기 증착공정이 진행될 때, 상기 소스로부터의 증착물질이 기판에 증착되는 것을 방지하여 상기 기판 상에 비증착구간을 형성시키는 증착 방지용 마스킹 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기막 증착 유닛은,
    상기 증착 방지용 마스킹 프레임의 일측에 위치 조정 가능하게 결합되며, 상기 기판과 상기 증착 방지용 마스킹 프레임 간의 갭(gap)을 조정하는 갭 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기막 증착 유닛은,
    상기 증착 방지용 마스킹 프레임의 중앙 영역에 배치되며, 상기 증착 방지용 마스킹 프레임에 대한 텐션(tension)을 유지시키는 프레임 텐션 유지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기막 증착 유닛은,
    상기 증착 방지용 마스킹 프레임의 일측에 마련되며, 상기 기판과 어태치(attach)된 상태에서 상기 기판과 함께 이동되는 척(chuck)을 이동시키는 척 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 척 이동부는,
    상기 척과 접하여 상기 척을 이동시키는 구동 롤러;
    상기 구동 롤러의 회전을 위한 동력을 발생시키는 구동부; 및
    상기 구동부와 상기 구동 롤러에 연결되며, 상기 구동부의 구동력을 상기 구동 롤러의 회전운동으로 전달하는 운동 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 척 이동부는,
    상기 척의 사이드(side) 영역에 회전 가능하게 배치되되 상기 척의 이동을 가이드하는 가이드 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비증착구간은 상기 기판의 양 사이드 영역에서 직선 형태로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 작업 라인 상에서 상기 유기막 증착 유닛의 공정 후방에 배치되며, 상기 기판 상에 형성되는 비증착구간에 교차되는 방향으로 상기 유기막의 테두리 영역을 레이저(laser)로 에칭해서 에칭 존(etching zone)을 형성시키는 레이저 에칭 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 작업 라인 상에서 상기 레이저 에칭 유닛의 공정 후방에 배치되며, 상기 에칭 존을 포함해서 상기 기판에 이미 증착되어 있는 상기 유기막을 덮는 형태로 상기 기판에 무기막을 증착시키는 무기막 증착 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 작업 라인 상에서 상기 유기막 증착 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 척과, 상기 기판을 어태치(attach)시키는 척과 기판 어태치 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 척은 별도의 전력 또는 접착제 없이도 이온(ion)의 힘을 통해 상기 기판과의 어태치가 가능토록 하는 이온 시트 척(ion sheet chuck)인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이온 시트 척은 상기 기판의 일부 포인트(point)에만 어태치(attach)되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 이온 시트 척은 상기 기판의 전면에 어태치(attach)되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 작업 라인 상에서 상기 척과 기판 어태치 유닛과 상기 유기막 증착 유닛 사이에 배치되며, 상기 기판이 어태치된 상기 이온 시트 척을 뒤집어(flip) 상기 기판이 하부를 향하도록 하는 제1 플립 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 작업 라인 상에서 상기 척과 기판 어태치 유닛의 반대편 공정을 형성하며, 상호 어태치된 상기 척과 상기 기판을 디태치(detach)시키는 척과 기판 디태치 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 작업 라인과는 독립된 라인을 형성하되 상기 척과 기판 어태치 유닛 및 상기 척과 기판 디태치 유닛에 양단부가 연결되며, 상기 척과 기판 어태치 유닛 및 상기 척과 기판 디태치 유닛 간을 상기 척이 이동하도록 상기 척의 이동 경로를 형성하는 척 리턴 라인(chuck return line)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 작업 라인 상에서 상기 척과 기판 디태치 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 기판이 어태치된 상기 이온 시트 척을 뒤집어(flip) 상기 기판이 상부를 향하도록 하는 제2 플립 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 기판 증착 시스템.
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