KR20210009204A - 클러스터형 증착 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 클러스터형 증착 장비에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 증착 장비는, 이송 유닛이 구비된 이송 챔버와; 상기 이송 챔버의 둘레에 배치되며, 상기 이송 유닛을 통해 전달된 기판에 박막을 형성하기 위한 공정이 수행되는 복수의 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버의 공정 진행 중 상기 이송 유닛을 통해 전달된 기판을 대기시키기 위한 대기 유닛;을 포함한다. 상기 대기 유닛은, 상기 이송 챔버와 상기 공정 챔버의 사이에 배치된 게이트 챔버와; 상기 게이트 챔버 내에 설치되며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부의 상하 위치 조절이 가능하도록 상기 기판 지지부를 승강시키는 리프팅부를 포함한다.

Description

클러스터형 증착 장비 {Cluster type deposition equipment}
본 발명은 이송 챔버의 둘레에 박막 증착 공정이 수행되는 복수의 증착 챔버가 설치된 클러스터형 증착 장비에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 디스플레이 장치로서 대두 되고 있다. 특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정 디스플레이 장치 대비 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공 증착법으로 기판 상에 증착된다.
진공 증착법은 진공의 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 유기물이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 유기물을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
기판의 미세화 및 고집적화 경향에 따라 공정의 고정밀도화, 복잡화, 기판의 대형화 등이 요구되고 있으며, 이러한 관점에서 기판의 복합 증착 공정을 일괄 처리할 수 있는 클러스터형 증착 장비가 주목받고 있다.
이러한 클러스터형 증착 장비는 중앙부에 기판을 이송하기 위한 이송 챔버가 배치되고, 그 둘레에 복수개의 공정 챔버가 배치된 구성을 갖는다. 클러스터형 증착 장비는, 복수개의 공정 챔버 중 어느 하나의 공정 챔버에서 공정(이하, '제1 공정'이라 함)이 완료되면, 이송 챔버에 설치된 이송 유닛이 해당 공정 챔버에서 기판을 인출하여 다음 공정(이하, '제2 공정'이라 함)이 수행되는 공정 챔버로 투입하는 방식으로 운용된다. 이러한 경우 제1 공정이 수행되는 공정 챔버로 다른 기판이 투입되어 해당 공정이 수행되게 된다.
이와 같이, 클러스터형 증착 장비는 여러 개의 공정 챔버에서 각 공정을 동시에 수행할 수 있는 장점이 있다. 그런데 만약 제1 공정은 완료되었으나, 제2 공정이 완료되지 않은 경우, 제1 공정이 완료된 기판을 제2 공정을 위한 공정 챔버로 투입할 수 없게 되고, 결국 제1 공정을 위한 공정 챔버는 공정 수행없이 대기해야 하며, 이는 결과적으로 전체 공정 시간을 증가시키게 되는 문제가 있다. 그 밖에, 이송 유닛을 이용하여 기판을 공정 챔버 외부에서 대기시키는 방법도 가능하나, 이러한 경우에도 기판의 이송 과정에서 유기물 재료의 손실을 발생시키는 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2015-0113489호 (2015.10.08)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공정 챔버 간의 공정 시간이 상이함으로써 발생 가능한 전체 공정 시간 증가 및 유기물 재료 손실을 최소화할 수 있는 클러스터형 증착 장비를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이송 유닛이 구비된 이송 챔버와; 상기 이송 챔버의 둘레에 배치되며, 상기 이송 유닛을 통해 전달된 기판에 박막을 형성하기 위한 공정이 수행되는 복수의 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버의 공정 진행 중 상기 이송 유닛을 통해 전달된 기판을 대기시키기 위한 대기 유닛;을 포함하고, 상기 대기 유닛은, 상기 이송 챔버와 상기 공정 챔버의 사이에 배치된 게이트 챔버와; 상기 게이트 챔버 내에 설치되며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 기판 지지부의 상하 위치 조절이 가능하도록 상기 기판 지지부를 승강시키는 리프팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비가 제공된다.
또한, 상기 기판 지지부는 복수의 기판이 상하 방향을 따라 배치될 수 있도록 카세트 형태로 형성 가능하다.
또한, 상기 클러스터형 증착 장비는, 상기 게이트 챔버 내 기판의 대기 상태에 따라 상기 이송 유닛 및 상기 리프팅부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 대기 유닛은, 상기 게이트 챔버 내 기판의 대기 상태를 센싱하기 위한 기판 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 대기 유닛에 기판이 대기 중인 상태에서 상기 공정 챔버의 공정 완료시, 공정이 완료된 기판을 인출하도록 상기 이송 유닛을 제어하며, 상기 이송 유닛이 상기 게이트 챔버 내를 진퇴 동작할 때 상기 기판 지지부의 기판과 간섭되지 않도록 상기 리프팅 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 공정이 완료된 상기 기판이 인출된 후, 상기 기판 지지부의 기판을 상기 공정 챔버 내로 인입시키기 위한 위치로 상기 기판 지지부를 이동시키도록 상기 리프팅 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이송 챔버와 공정 챔버의 사이에 기판의 대기 공간을 제공하는 대기 유닛을 설치함으로써 이전 공정 챔버의 공정이 그 다음 공정 챔버의 공정보다 빨리 완료된 경우라도 기판을 대기 유닛에 대기시켜 이전 공정 챔버에 다른 기판을 투입하여 공정 수행이 가능하도록 하였으며, 이를 통해 공정 챔버 간의 공정 시간이 상이하여 발생할 수 있는 전체 공정 시간 증가 및 유기물 재료 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판이 대기하는 기판 지지부를 승강시키는 리프팅부를 구비함으로써 게이트 챔버의 공간을 절약하면서도 대기하는 기판과 이송 유닛 사이의 간섭 현상이 발생하지 않도록 하는 이점이 있다.
또한, 기판 지지부를 여러 장의 기판을 놓을 수 있게 카세트 형태로 형성함으로써 공정 챔버의 공정 지연에 대한 전체 공정의 유연성을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 증착 장비의 개략도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 라인을 따라 취한 단면도.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 클러스터형 증착 장비와 관련된 블록 다이어그램.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클러스터형 증착 장비의 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 클러스터형 증착 장비의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터형 증착 장비의 개략도이다.
본 실시예에 따른 클러스터형 증착 장비는 이송 챔버(1), 복수의 공정 챔버(2)와, 이송 챔버(1)와 각 공정 챔버(2)의 사이에 각각 구비된 대기 유닛(20)을 포함한다.
이송 챔버(1)는 중앙에 구비되며, 이송 챔버(1) 내에는 기판의 이송을 위한 이송 유닛(10)이 구비된다. 이송 챔버(1)는 진공압이 인가된 상태로 각 공정 챔버(20)와 연결 가능하며, 이송 유닛(10)은 진공 상태에서 기판을 공정 챔버(20)로 이송시킨다.
이송 챔버(1)는 다각형의 단면을 갖는 형태를 가질 수 있으며, 이송 유닛(10)은 그 중앙 부위에 배치될 수 있다. 이송 유닛(10)은 공정 챔버(2)의 내부로 기판을 투입하거나 공정 챔버(2)의 내부에 위치한 기판을 인출할 수 있도록 구성된다. 이송 유닛(10)은 회전 동작 가능한 회전 로봇부(11)와, 그에 연결된 엔드 이펙터(12)를 포함하는 구성을 가질 수 있다. 회전 로봇부(11)는 엔드 이펙터(12)의 회전 위치뿐 아니라 높이를 조정할 수 있게 구성 가능하며, 엔드 이펙터(12)는 각 공정 챔버(2)의 내부로 진입할 수 있도록 신장 가능하게 구성 가능하다.
복수개의 공정 챔버(2)는 중앙에 위치한 이송 챔버(1)의 둘레에 배치되며, 이송 유닛(10)을 통해 전달된 기판에 박막을 형성하기 위한 공정을 위한 공간을 제공한다. 공정 챔버(2)에는 박막 증착을 위한 증착 장치들이 내장된다.
본 실시예의 경우 8각형 단면을 갖는 형태의 이송 챔버(1)의 각 모서리에 각 공정 챔버(2)가 배치된 구성을 예시하고 있다. 각 공정 챔버(2) 별로 서로 다른 공정이 수행되도록 구성되며, 예를 들어, 공정 챔버(2)마다 다른 유기 재료를 증착하는 공정이 수행되도록 구성될 수 있다.
대기 유닛(20)은 각 공정 챔버(2)마다 구비되며, 해당 공정 챔버(2)의 공정 진행 중 이송 유닛(10)을 통해 전달된 기판을 대기시킬 수 있도록 구성된다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 라인을 따라 취한 단면도이고, 도 3은 도 1 및 2에 도시된 클러스터형 증착 장비와 관련된 블록 다이어그램이다.
도 2 및 3을 참조하여 대기 유닛(20)의 구성에 대하여 설명하면, 대기 유닛(20)은 게이트 챔버(21), 기판 지지부(22) 및 리프팅부(23)를 포함한다.
게이트 챔버(21)는 이송 챔버(1)와 공정 챔버(2)의 사이에 배치되며, 기판이 통과하는 공간을 제공한다. 게이트 챔버(21)의 내부 공간에는 기판 지지부(22)가 배치되는 공간이 구비되며, 그 입출구에는 게이트 챔버(21)의 통로를 개폐하기 위한 도어(25, 26)가 설치될 수 있다.
기판 지지부(22)는 게이트 챔버(21)의 내부에 설치되어, 기판을 지지하여 기판이 공정 챔버(2)의 전방 공간에서 대기할 수 있게 한다. 기판 지지부(22)는 게이트 챔버(21)의 내부에 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(22)는 게이트 챔버(21)의 측벽에 설치된 가이드 레일에 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 연결될 수 있다.
리프팅부(23)는 기판 지지부(22)의 상하 위치 조절이 가능하도록 기판 지지부(22)를 승강시킨다. 리프팅부(23)는 모터 등의 구동 장치와, 구동 장치의 동력을 상하 방향으로 전환하여 기판 지지부(22)로 전달하는 동력 전달부 등을 포함할 수 있다.
이송 유닛(10)과 리프팅부(23)는 제어부(30)와 연결될 수 있다. 제어부(30)는 클러스터형 증착 장비의 전반적인 동작을 제어하며, 특히, 본 발명과 관련하여 게이트 챔버(21) 내 기판의 대기 상태에 따라 이송 유닛(10) 및 리프팅부(23)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
이를 위하여, 대기 유닛(20)은 게이트 챔버 내 기판의 대기 상태, 즉, 기판의 존재 유무, 대기 중인 기판의 개수 등을 센싱하는 기판 센서(24)를 추가로 구비할 수 있다. 기판 센서(24)는 기판 지지부(22)의 지지면에 설치되는 접촉 센서, 게이트 챔버(21)의 내벽에 설치되는 이미지 센서 등 다양한 형태로 구현 가능하다.
제어부(30)는 기판 센서(24)에서 센싱된 기판의 대기 상태에 관한 정보를 근거로 이송 유닛(10), 리프팅부(23) 및 도어(25, 26)의 동작을 제어한다.
구체적으로, 제어부(30)는 게이트 챔버(21)에서 기판이 대기 중인 상태에서 공정 챔버(2)의 공정 완료시, 공정이 완료된 기판을 인출하도록 이송 유닛(10)을 제어한다. 이 때, 제어부(30)는 이송 유닛(10), 구체적으로 엔드 이펙터(12)가 게이트 챔버(21) 내를 진퇴 동작할 때 기판 지지부(21)의 기판과 간섭되지 않도록 리프팅 유닛(23)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 엔드 이펙터(12)가 진퇴하도록 설정된 높이보다 기설정된 높이만큼 아래의 위치로 기판 지지부(22)가 이동하도록 리프팅부(23)를 제어할 수 있다.
공정이 완료된 기판이 인출된 후, 제어부(30)는 기판 지지부(22)의 기판을 공정 챔버(2) 내로 인입시키기 위한 위치, 즉, 엔드 이펙터(12)가 기판을 집거나 들 수 있는 위치로 기판 지지부(22)가 이동하도록 리프팅 유닛(23)을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 구성의 클러스터형 증착 장비의 작동 상태와 관련하여, 복수개의 공정 챔버(2) 중 제1 공정 챔버(2a)에서 제1 공정을 수행하고, 제2 공정 챔버(2b)에서 그 다음 공정인 제2 공정을 수행하는 경우를 가정하여 설명한다.
복수개의 공정 챔버(2) 중 제1 공정 챔버(2a)에서 제1 공정이 완료되면, 이송 유닛(10)은 제어부(30)의 제어에 의해 제1 공정 챔버(2a)에서 기판을 인출하여 제2 공정 챔버(2b)로 투입하며, 제2 공정 챔버(2b)에서 제2 공정이 수행되도록 한다. 이 때 제1 공정 챔버(2a)로는 다른 기판을 투입하여 제2 공정 챔버(2b)와 동시에 공정이 수행되도록 한다.
만약, 제1 공정 챔버(2a)의 제1 공정은 완료되었으나, 제2 공정 챔버(2b)의제2 공정이 완료되지 않은 경우, 이송 유닛(10)은 제어부(30)의 제어에 의해 제1 공정 챔버(2a)에서 공정이 완료된 기판을 인출하고, 제2 공정 챔버(2b)의 전방에 위치한 게이트 챔버(21)로 투입하여 기판 지지부(22)에 위치시킨다. 그리고, 다른 기판을 제1 공정 챔버(2a)로 투입하여 그 기판에 제1 공정이 수행되도록 한다.
제2 공정 챔버(2b)의 제2 공정이 완료되면, 이송 유닛(10)은 제어부(30)의 제어에 의해 공정이 완료된 기판을 제2 공정 챔버(2b)로부터 인출한다. 이 때, 제어부(30)는 이송 유닛(10)이 게이트 챔버(21) 내를 이동할 대 기판 지지부(21)에서 대기 중인 기판과 간섭되지 않도록 리프팅 유닛(23)의 동작을 제어한다.
기판의 인출이 완료되면, 제어부(30)는 대기 중인 기판을 공정 챔버(2) 내로 인입시키기 위한 위치로 기판 지지부(22)를 이동시키도록 리프팅 유닛(23)을 제어한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 클러스터형 증착 장비의 단면도이다.
앞선 실시예에서는 기판 지지부(22)가 한 장의 기판을 지지하는 구성을 갖는 것을 예로 들었으나, 도 4와 같이 기판 지지부(22)를 여러 장의 기판을 지지할 수 있게 구성하는 것도 가능하다
구체적으로, 기판 지지부(22)는 복수의 기판이 상하 방향을 따라 배치될 수 있도록 복수개의 지지판(22a, 22b, 22c)을 갖는 카세트의 형태를 가질 수 있다. 이러한 경우, 공정 챔버(2)의 공정이 많이 지연되더라도 여러 장의 기판을 게이트 챔버(21) 내에 대기시킬 수 있어 전체 공정의 유연성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 이송 챔버 2: 공정 챔버
10: 이송 유닛 20: 대기 유닛
21: 게이트 챔버 22: 기판 지지부
23: 리프팅부 24: 기판 센서
25, 26: 도어 30: 제어부

Claims (6)

  1. 이송 유닛이 구비된 이송 챔버;
    상기 이송 챔버의 둘레에 배치되며, 상기 이송 유닛을 통해 전달된 기판에 박막을 형성하기 위한 공정이 수행되는 복수의 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버의 공정 진행 중 상기 이송 유닛을 통해 전달된 기판을 대기시키기 위한 대기 유닛;을 포함하고,
    상기 대기 유닛은,
    상기 이송 챔버와 상기 공정 챔버의 사이에 배치된 게이트 챔버;
    상기 게이트 챔버 내에 설치되며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및
    상기 기판 지지부의 상하 위치 조절이 가능하도록 상기 기판 지지부를 승강시키는 리프팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 클러스터형 증착 장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 지지부는
    복수의 기판이 상하 방향을 따라 배치될 수 있도록 카세트 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 클러스터형 증착 장비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 챔버 내 기판의 대기 상태에 따라 상기 이송 유닛 및 상기 리프팅부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 클러스터형 증착 장비.
  4. 제3항에 있어서, 상기 대기 유닛은,
    상기 게이트 챔버 내 기판의 대기 상태를 센싱하기 위한 기판 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 클러스터형 증착 장비.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 대기 유닛에 기판이 대기 중인 상태에서 상기 공정 챔버의 공정 완료시, 공정이 완료된 기판을 인출하도록 상기 이송 유닛을 제어하며,
    상기 이송 유닛이 상기 게이트 챔버 내를 진퇴 동작할 때 상기 기판 지지부의 기판과 간섭되지 않도록 상기 리프팅 유닛의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 클러스터형 증착 장비.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    공정이 완료된 상기 기판이 인출된 후, 상기 기판 지지부의 기판을 상기 공정 챔버 내로 인입시키기 위한 위치로 상기 기판 지지부를 이동시키도록 상기 리프팅 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는, 클러스터형 증착 장비.
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