KR100408161B1 - 양산용 다층 박막 제작장치 - Google Patents

양산용 다층 박막 제작장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양산용 다층 박막의 제작장치에 관한 것으로서, 특히, 유기물이나 금속재료를 열적 증발시켜 기판에 증착하여 다층의 박막을 형성하는 장비에 관한 것으로, 한쪽면에 다수개의 개구부(110)가 형성되고, 펌프포트(120)가 설치되는 기판이송챔버(100)와; 상기 기판이송챔버(100) 내부에 설치되어, 상기 다수개의 개구부(110)에서 해당 공정과정을 끝낸 기판들을 상기 기판이송챔버(100) 내에서 한꺼번에 다음의 개구부(110)로 이동시키는 기판이송수단(200)과; 상기 기판이송챔버(100)의 개구부(110)에 부착되는 다수개의 챔버(300)로 구성되어, 기판이송챔버 내에서 기판들을 한꺼번에 이송하고, 여러 챔버에서 한꺼번에 기판크리닝, 마스크 얼라인 및 증착 등의 해당 공정을 수행할 수 있는 것이다.

Description

양산용 다층 박막 제작장치 {Apparatus for manufacturing Multi-Layered Thin Film for mass-production}
본 발명은 양산용 다층 박막의 제작장치에 관한 것으로서, 특히, 유기물이나 금속재료를 열적 증발시켜 기판에 증착하여 다층의 박막을 형성하는 장비에 관한것으로, 기판이송 챔버(chamber) 내에서 기판 또는 기판과 마스크가 일체가된 어셈블리들을 한꺼번에 이송하고, 여러 공정챔버에서 한꺼번에 로딩, 기판 크리닝, 마스크 주입 및 얼라인, 증착 그리고 언로딩 등의 공정을 수행할 수 있도록 하는 양산용 다층 박막의 제작장치에 관한 것이다.
종래에는 기판을 이송하기 위하여 마그네틱 바(Magnetic Bar)를 진공 챔버에 설치하거나 로봇 암(Robot Arm)을 사용하였다.
상기 마그네틱 바를 사용하면 바의 길이가 한정되어 있고, 두 개의 챔버 사이의 이송만 가능하여 여러 진공 챔버들을 통하여 연속 공정을 행하기가 어렵다.
로봇 암은 주로 소형 기판으로 공정할 때 사용하는 것으로, 대형의 다층 박막 기판의 제작용 기판 이송 장비가 필요하다.
한 챔버에 여러 증착셀을 설치하여 다층 박막 공정을 하면 박막 사이에 오염의 가능성이 있으므로 이를 방지하기 위한 장치가 필요하다. 예를 들어 유기 박막의 경우가 그렇다.
또한, 증착 공정시 증착원이 고갈되면, 공정을 중지하고 진공상태를 상압으로 만든 후에 새 증착원으로 공급을 해주어야 하는데, 이러한 경우 박막의 제작시간이 매우 오래 걸리게 되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 기판 위에 다층박막들을 형성하는데 있어서 제작시간이 적게 들며, 상호 오염되지 않은 상태에서 박막들을 기판에 효과적으로 생장시키는 양산장비를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적으로서, 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치에서 증착챔버의 진공을 깨지 않고 증착셀을 교환할 수 있는 회전식 증착셀 교환장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 다수개의 개구부가 형성되고, 펌프포트가 설치되는 기판이송챔버와; 상기 기판이송챔버 내부에 설치되어, 상기 각각의 다수개의 개구부에서 해당 공정과정을 끝낸 기판들을 상기 기판이송챔버 내에서 한꺼번에 다음의 개구부로 이동시키는 기판이송수단과; 상기 기판이송챔버의 개구부에 부착되는 다수개의 챔버를 구성함으로써 달성된다.
도 1은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 일실시예를 나타내는
분해사시도,
도 2는 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 일실시예를 나타내는
정단면도,
도 3은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 일실시예를 나타내는
측단면도,
도 4는 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치를 구성하는 단일구조를
나타내는 사시도,
도 5는 도 4의 단일구조가 연결된 상태를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 다른 실시예를 나타내는
분해사시도,
도 7은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 다른 실시예를 나타내는
저면도,
도 8은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 다른 실시예를 나타내는
단면도,
도 9는 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치에서 다수개의 증착셀을 사용
할 수 있는 회전식 증착셀 교환장치를 나타내는 단면도,
도 10은 본 발명의 회전식 증착셀 교환장치의 내면을 나타내는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판이송챔버 110 : 개구부
200 : 기판이송수단 210 : 체인
230 : 기판 홀더 240 : 덮개밸브
300 : 챔버 310 : 로딩챔버
320 : 언로딩챔버 330 : 공정챔버
400 : 회전식 증착셀 교환장치 410 : 상측챔버
420 : 하측챔버
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 일실시예를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 일실시예를 나타내는 정단면도이며, 도 3은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 일실시예를 나타내는 측단면도로서, 본 발명은 공정용 챔버 설치를 위한 다수개의 개구부(110)가 형성되고, 펌프포트(120)가 설치되는 기판이송챔버(100)와; 상기 기판이송챔버(100) 내부에 설치되어, 상기 각각의 다수개의 개구부(110)에서 해당 공정과정을 끝낸 기판들을 상기 기판이송챔버(100) 내에서 한꺼번에 다음의 개구부(110)로 이동시키는 기판이송수단(200)과; 상기 기판이송챔버(100)의 개구부(110)에 부착되는 다수개의챔버(300)로 구성되는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.
상기 기판이송챔버(100)는 긴 통모양으로 형성되고, 기판 크리닝, 마스크 주입 및 얼라인, 증착, 로딩, 언로딩 등의 과정을 수행하기 위한 챔버들이 설치될 수 있도록 다수개의 개구부(110)가 형성되고, 상기 기판이송수단(200)의 장착의 편의를 위하여 별도의 덮개(130)가 구성될 수도 있다.
상기 다수개의 챔버(300)는 로딩챔버(310), 증착 및 기타 공정을 위한 공정챔버(330) 및 언로딩챔버(320)로 일반적으로 구성되며, 상기 로딩챔버(310)는 기판이송챔버(100)의 일측단에 형성된 개구부(111)에 설치되며, 펌프 포트(311)와 도어(312)를 가진다.
상기 언로딩챔버(320)는 상기 기판이송챔버(100)의 타측단 개구부(112)에 설치되며, 펌프 포트(321)와 도어(322)를 가진다. 이 두 챔버 사이에는 다수개의 공정챔버(330)들이 기판이송챔버(100)의 개구부(110)에 설치되며, 각각 펌프 포트(331)와 증착셀 포트(332)를 가진다.
상기 공정챔버(330)는 기판 크리닝, 마스크 주입 및 얼라인, 증착 등의 공정을 할 수 있도록 상기 기판이송챔버(100)의 개구부(111)에 설치되며, 그 역할에 따라, 펌프 포트와 도어를 가지는 기판 크리닝챔버와, 상기 기판이송챔버의 개구부에 설치되며, 펌프 포트와 도어를 가지는 마스크 얼라인 챔버와, 상기 기판이송챔버의 개구부에 설치되며, 각각 펌프 포트와 증착셀 포트를 가지는 다수개의 증착챔버로 구성된다.
기판에 여러 공정을 할 수 있도록 상부에 입구(330a)가 형성되어 있으며,하부에는 기판크리닝 장치, 마스크얼라인 장치, 그리고 증착공정의 경우 증착셀을 설치하도록 증착셀 포트(332)가 형성되어 있고, 후단에는 진공 펌프가 설치되는 펌프 포트(331)가 설치된다.
상기 기판이송챔버(100)에 형성되는 개구부(110)와 공정챔버(330)의 수는 해당 제작되는 소자에 따라 많아지거나 적어질 수도 있으나, 유기 전계 발광소자의 경우를 예로 들면 대략 20개 정도에 이르게 된다. 그리하여 상기와 같이 그 수가 많아지는 경우에는 상기 기판이송챔버(100)의 길이가 길어지기 때문에, 그 모양을 일자형 뿐 만 아니라 도넛 모양이나, 유(U)자 모양으로 하는 것이 공간 이용에 편리할 수 있다.
또한, 상기 기판이송수단(200)은 레일(210)과; 상기 레일(210) 상에서 일방향으로 이동하는 이동체(220)와; 상기 이동체(220)에 부착되어 기판을 고정시키는 기판홀더(230)로 구성되어, 상기 이송체(220)에 기판 또는 기판 및 마스크가 일체로 되어 이송되면서 공정이 수행된다.경우에 따라서는 컨베이어 벨트 방식의 이동수단에 기판이 부착되어 이송되도록 할 수도 있다.
상기 이동체(220)는 다수개를 사용하여 상기 각 공정챔버(330) 위를 각 공정이 끝나면 연속적으로 이동할 수 있도록 하며, 모든 증착 과정이 끝난 기판을 부착한 이동체(220)는 일측에 차례로 쌓이게 하거나 회수할 수 있도록 할 수도 있다(도시되지 않음).
또한 경우에 따라서는 상기 기판이송챔버(100)의 개구부(110)를 밀폐할 수 있도록 하는 덮개밸브(240)를 추가 구성하여, 기판 홀더(230)가 각 공정챔버(330)까지 내려가면 상기 기판이송챔버(100)의 하부에 있는 개구부(110)를 밀폐수단(10)을 통하여 밀폐시키도록 한다.
상기 밀폐수단(10)으로서는 일반적으로 사용하는 오링(O-ring)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 증착시 기판이송챔버(100)와 공정챔버(330)들을 분리함으로써, 공정챔버(330)에서 증발되는 가스에 의한 오염을 방지할 수 있고, 높은 진공도를 유지할 수 있다.
상기 기판이송수단(200)의 다른 예로서는 한 쌍의 체인과, 이 체인에 일정한 간격으로 다수개의 상기 기판홀더를 부착하여 구성함으로써도 동일한 작용효과를 얻을 수 있다(도시되지 않음).
상기 기판이송챔버(100)와 다수개의 챔버(300)는 상기한 바와 같이, 기판이송챔버(100)에 다수개의 챔버(300)를 부착하여 상기와 같은 구조를 이룰 수도 있으나, 도 4 및 도 5에서 도시하는 바와 같이, 하나의 챔버와 기판이송챔버가 일체로 된 단일구조(150)를 반복하여 접합시킴으로써도 전체적으로 상기 도 2에서 도시하는 구조를 이룰 수 있다.
즉, 상기 하나의 챔버와 기판이송챔버의 일부분이 각각 상측부(151)와 하측부(152)로서 일체로 형성된 단일구조(150)를 서로 이웃하여 반복하여 접합시킨 후에, 서로 인접한 단일구조(150)의 상측부(151)는 개구된 연결부(151a)로 연결이 되어 상기 기판이송수단(200)이 위치할 수 있도록 기판이송챔버(100)가 형성되고, 서로 인접한 단일구조(150)의 하측부(152)는 서로 벽으로 구분되어 연결되어 형성됨으로써, 증착과 로딩 및 언로딩의 역할을 수행하는 각 챔버(300)를 이루게 된다.
도 6은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 다른 실시예를 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 다른 실시예를 나타내는 저면도이며, 도 8은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도로서, 본 실시예에서는 상기 기판이송챔버(100)의 일측에 펌프 포트가 설치되고, 원통형 혹은 다각형 통모양으로 형성되어, 하측면에 다수개의 개구부(110)가 통의 중심에서 같은 거리에 형성되도록 하는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.
또한 본 실시예에서 상기 기판이송수단(200)은 상기 원통형 혹은 다각형 통모양의 기판이송챔버(100)의 중심에 설치되는 중심축(250)과; 상기 중심축(250)에서 로드(260)로 분기되어 설치되는 기판 홀더(230)로 구성됨으로써, 상기 중심축(250)에 따라 회전함으로써 기판을 이송시키도록 하는 것이 바람직하다.
이때에도 기판이송챔버(100)에 덮개(140)를 형성할 수 있으며, 이때에는 상기 중심축(250)이 위치할 수 있도록 축덮개부(141)를 형성하는 것이 바람직하다.
그리하여 해당 증착과정이 끝나면 회전장치(도시되지 않음)를 이용하여 상기 중심축(250)을 적당한 각도로 회전하도록 하여, 그 다음의 공정챔버(330)에서 기판에 증착과정이 일어나도록 할 수 있는 것이다.
다층 박막의 기판을 양산할 때 증착셀의 증착원이 고갈되어 이를 교체하여야 할 때가 생긴다. 도 9와 도 10은 본 발명의 양산용 다층 박막 제작장치에서 공정챔버(330)의 진공을 깨지 않고 증착셀(A)을 연속으로 주입할 수 있는 회전식 증착셀교환장치(400)를 도시하고 있다.
이러한 회전식 증착셀 교환장치(400)는 상기 공정챔버(330)의 증착셀 포트(332)에 연결되는 연결포트(411)와 펌프포트(412)를 가지는 상측챔버(410)와; 상기 상측챔버(410)에 회전 가능하게 결합되고 다수의 증착셀(A)이 놓여지는 하측챔버(420)와; 상기 하측챔버(420)를 회전시키는 회전수단(도시되지 않음)으로 구성되도록 함으로써, 각 증착작업 중에 증착원이 고갈되었을 경우에 각 챔버(300)의 진공을 깨지 않고도 효율적으로 증착셀(A)을 교환할 수 있도록 할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하측챔버(420) 위에는 다수개의 증착셀(A)이 상기 하측챔버(420)의 원주를 따라 배치되게 되어, 모든 증착셀(A)이 모두 소모되기 전까지는 중지되지 않고 공정을 진행시킬 수가 있다.
이하, 상기 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 로딩챔버(310)에서는 박막 공정될 기판이 기판 홀더(230)에 부착된다. 상기 기판 홀더(230)에 부착된 기판은 다음의 공정챔버(330)로 이송되어 기판크리닝, 마스크얼라인 공정후 기판과 마스크가 일체가 된 어셈블리가 함께 이동하여 해당 챔버(300)에서 여러 증착 공정에 의한 박막이 형성되며, 동시에 로딩챔버(310)에서는 박막 공정될 다음 기판이 기판 홀더(230)에 부착된다.
이때 로딩챔버(310)는 덮개밸브(240) 혹은 추가적으로 설치되는 밸브에 의해 진공인 기판이송챔버(100)와 분리되도록 하여, 기판이송챔버(100)의 진공을 깨지 않고 로딩챔버 만을 대기중에 노출할 수 있게 한다.
언로딩챔버(320)도 같은 방식으로 기판이송챔버(100)와 밸브로 차단한 다음, 증착 공정이 모두 끝난 기판을 상기 기판이송챔버(100)와 공정챔버(330)의 진공을 깨지 않고 언로딩챔버(320)에서 꺼낼 수 있다.
이러한 방법으로 로딩과 언로딩 및 다수의 증착 공정을 동시에 실행하므로 다층 박막의 기판을 대량생산 할 수 있고 제작 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 도 6 내지 도 8에서 도시하는 실시예에서 로딩챔버(310)와 언로딩챔버(320) 및 공정챔버(330)들의 기본 기능은 상기의 실시예에서와 동일하며 공정챔버(330)의 수는 조절이 가능하다.
이 실시예에서는 특히, 박막 제작장치의 형태가 간단하고, 펌프 포트가 장비의 안쪽인 공정챔버(330)의 후단부에 부착되어 있으므로 설치 공간을 줄일 수 있다.
상기 회전식 증착셀 교환장치(400)는 다수개의 증착셀(A)이 놓인 하측챔버(420)를 이용하여 해당 증착셀로 증착 공정을 실행하다가, 증착원이 고갈되면 상기 하측챔버(420)를 일정각도 회전한다.
그러면 상기 연결포트(411)쪽에는 새로운 증착셀(A)이 위치하게 되고, 이 새로운 증착셀(A)을 사용하여 증착 공정을 계속할 수 있게 된다.
이때, 상기 상측챔버(410)와 하측챔버(420)는 상기한 바와 같이, 서로 회동 가능하나, 그 사이에는 오링(O-ring)으로 밀폐가 되어 있다. 즉, 공정챔버(330)의 진공과 증착 공정에 아무런 영향을 주지 않고 증착셀을 교환할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같은 본 발명은 진공 내에서 기판들을 연속적으로 각 공정챔버에 이송할 수 있고, 로딩, 기판크리닝, 마스크 주입 및 얼라인, 언로딩 및 다수의 증착 공정을 동시에 실행하여 다층 박막의 기판을 양산하는 효과가 있다.
각 증착챔버에는 다른 종류의 증착원이 들어 있는 증착셀이 설치되어 증착 공정을 수행하므로 상호 오염되지 않은 다층 박막의 기판을 제작할 수 있다.
상기의 회전식 증착셀 교환장치를 사용함으로써, 증착챔버의 진공을 깨지 않고 증착셀을 교환할 수 있어 제작 시간을 단축하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 로딩, 기판크리닝, 마스크 얼라인, 언로딩 및 다수의 증착 공정과정을 수행하기 위한 챔버들이 설치될 수 있도록 다수개의 개구부가 형성되고, 펌프포트가 설치되는 기판이송챔버와;
    상기 기판이송챔버 내부에 설치되어, 상기 다수개의 개구부 중 어느 한 개구부에서 각 공정과정을 끝낸 기판들을 상기 기판이송챔버 내에서 기판 또는 기판과 마스크가 일체로 된 어셈블리를 다음의 개구부로 이동시키는 기판이송수단과;
    상기 기판이송챔버의 개구부에 부착되는 다수개의 챔버로 구성되어,
    상기 기판이송수단에 기판 또는 기판과 마스크가 일체로 된 어셈블리가 부착되어, 상기 기판이송챔버 내에서 일체로 각 개구부로 이송되고, 상기 각 개구부에 연결되는 각 챔버에서 상기 기판 또는 기판과 마스크가 일체로 된 어셈블리가 부착된 상태로 해당 공정을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판이송챔버와 다수개의 챔버는
    하나의 챔버와 기판이송챔버가 일체로 된 단일구조를 반복하여 접합시켜, 기판이송챔버는 서로 인접한 기판이송챔버와 개구된 연결부로 연결되고, 상기 챔버는 서로 인접한 챔버와 벽으로 구분되어 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 기판이송챔버는
    전체적으로 직선형, 다각형형, 도넛 형태 혹은 곡선을 이루는 긴 통모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 다수개의 챔버는
    상기 기판이송챔버의 일측단 개구부에 설치되며, 펌프 포트와 도어를 가지는 로딩챔버와;
    상기 기판이송챔버의 타측단 개구부에 설치되며, 펌프 포트와 도어를 가지는 언로딩챔버와;
    상기 기판이송챔버의 개구부에 설치되며, 펌프 포트와 도어를 가지는 기판 크리닝챔버와, 상기 기판이송챔버의 개구부에 설치되며, 펌프 포트와 도어를 가지는 마스크 얼라인 챔버와, 상기 기판이송챔버의 개구부에 설치되며, 각각 펌프 포트와 증착셀 포트를 가지는 다수개의 증착챔버로 이루어지는 공정챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기판이송수단은
    레일과;
    상기 레일 상에서 일방향으로 이동하는 이동체와;
    상기 이동체에 부착되어 기판을 고정시키는 기판홀더로 구성되어,
    상기 이동체에 기판 또는 기판 및 마스크가 일체로 된 어셈블리가 부착되어 이송될 수 있도록 함을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 기판이송챔버의 개구부를 밀폐할 수 있도록 하는 덮개밸브가 추가 구성됨을 특징으로 하는 양산형 다층 박막 제작장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 기판이송챔버는
    일측에 펌프 포트가 설치되고, 원통형 혹은 다각형 통모양으로 형성되어, 하측면에 다수개의 개구부가 통의 중심에서 같은 거리에 형성되는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  8. 제 1항 또는 7항에 있어서, 상기 기판이송수단은
    상기 원통형 혹은 다각형 통모양의 기판이송챔버의 중심에 설치되는 중심축과;
    상기 중심축에서 분기되어 설치되는 기판 홀더로 구성되어,
    상기 중심축에 따라 회전함으로써 기판을 이송시키는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 증착챔버에는
    상기 증착챔버의 증착셀 포트에 연결되는 연결포트와 펌프포트를 가지는 상측챔버와;
    상기 상측챔버에 회전 가능하게 결합되고 다수의 증착셀이 놓여지는 하측챔버와;
    상기 하측챔버를 회전시키는 회전수단(도시되지 않음)으로 구성되는 회전식 증착셀 교환장치가 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 공정챔버는 기판이송챔버의 개구부에 부착되는 다수개의 챔버로 구성하되, 로딩, 기판크리닝, 마스크 주입, 언로딩 등의 진공과 대기압 환경이 반복되어 요구되는 공정과정을 수행하기 위한 챔버들은 필요에 따라 별도의 형태의 챔버로 상기 증착챔버에 직선 혹은 측면 부착 등의 방법으로 구성되는 것을 특징으로 하는 양산용 다층 박막 제작장치.
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