KR100583522B1 - 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그방법 - Google Patents

기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그방법 Download PDF

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KR100583522B1
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substrate fixing
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송관섭
강희철
정석헌
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Abstract

본 발명은 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 진공공정용 연직 기판 고정 트레이의 평판면 상에 상기 기판이 고정지지되도록 적어도 한 부분 이상 기판 고정수단이 포함되어 이루어져 연직으로 배치된 기판을 고정 및 지지하여 고정밀의 정렬이 가능하며 안정된 증착공정이 이루어지도록 된 기판 고정 트레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그 방법은 증착물이 증착되는 기판; 상기 기판을 수용하도록 구성된 프레임; 상기 프레임을 수용하도록 구성된 트레이; 및 상기 기판을 상기 프레임에 고정지지하도록 된 적어도 하나 이상의 기판 고정수단을 포함하되, 상기 기판 고정수단은 상기 기판의 하부에서 상기 기판을 안착 지지하도록 하는 적어도 하나 이상의 하부지지체를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그 방법에 의하여, 연직으로 배치된 기판을 고정 및 지지하여 고정밀의 정렬이 가능하며 안정된 증착공정이 이루어지도록 할 수 있다.
기판, 트레이, 정렬 플레이트

Description

기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그 방법{Holding tray for substrate, substrate alignment system using the same and method thereof}
도 1a는 종래의 일 예에 따른 고정장치가 기판상에 정렬된 상태가 도시된 도면,
도 1b는 도 1a의 고정장치가 기판상에 하강한 상태가 도시된 도면,
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 정면도,
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 배면도,
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 측면도,
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 상부 기판 고정수단(110) 및 측면 기판 고정수단(120)이 도시된 도면,
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 고정수단(130, 140) 및 측면 기판 고정수단(120)이 도시된 도면,
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 기판 고정수단(130)과 걸림부재 및 탄성수단이 도시된 투과사시도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 상부 기판 고정수단(110)이 프레임에 결합되기 전 상태가 도시된 도면,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 상부 기판 고정수단(110)이 프레임에 결합된 후 상태가 도시된 도면,
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 고정수단(130)이 프레임에 결합된 상태가 도시된 도면,
도 4d는 도 4c에 도시된 도면의 배면에 요홈이 형성된 것이 도시된 도면,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 고정수단(130)이 트레이에 결합되기 전 상태가 도시된 투과 측면도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 고정수단(130)이 트레이에 결합된 후 상태가 도시된 투과 측면도,
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정수단(130, 140)이 도시된 도면,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척 플레이트의 배치를 나타낸 도면,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척 플레이트의 합착을 나타낸 도면,
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 합착을 나타낸 도면,
도 7b는 도 7a의 기판 및 마스크와 척의 합착을 나타낸 도면,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 합착시 그 상부의 일부가 도시된 도면,
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 합착시 그 하부의 일부가 도시된 도면,
도 9a는 도 8b에서 기판의 완전 밀착을 나타낸 도면,
도 9b는 도 8b에서 기판의 불완전 밀착을 나타낸 도면,
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 불완전 밀착이 개략적으로 도시된 도면,
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 완전 밀착이 개략적으로 도시된 도면,
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판에 대한 기판 고정수단(130)의 작용이 도시된 도면,
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판의 불완전 밀착을 나타낸 도면,
도 11c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판의 완전 밀착을 나타낸 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10... 기판, 60... 기판 트레이,
70... 프레임, 71a, 73a... 가압용 요홈
71b, 73b... 체결용 요홈, 80... 마스크 트레이,
90... 정렬 플레이트, 92... 척,
110, 120, 130, 140...기판 고정수단,
F1... 척 플레이트의 가압에 의한 힘,
F2... 기판 고정수단의 가압에 의한 힘.
본 발명은 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 진공공정용 연직 기판 고정 트레이의 평판면 상에 상기 기판이 고정지지되도록 적어도 한 부분 이상 기판 고정수단이 포함되어 이루어져 연직으로 배치된 기판을 고정 및 지지하여 고정밀의 정렬이 가능하며 안정된 증착공정이 이루어지도록 된 기판 고정 트레이에 관한 것이다.
일반적으로, 박막의 증착공정에는 크게 진공 중에서 증착하는 방법과 대기압 중에서 증착하는 방법으로 나눈다.
상기된 방법 중에서, 진공에서 박막을 증착하는 방법은 이물질의 개입없이 고순도의 박막을 형성할 수 있고 박막의 밀도가 상대적으로 밀집되게 증착할 수 있어 반도체 및 표시소자 분야에서 널리 사용되고 있다.
종래에는 진공 중에서 박막 증착공정을 행할시 공정챔버의 용적의 한계 및 공정챔버에 장입할 수 있는 기판면적의 제한 등으로 인하여 회분식 공정으로 박막을 증착하여 왔었다.
이러한 종래의 기판을 고정 및 지지하는 수단과 그 방법은 도면을 참조하여 하기 서술된다.
도 1a는 종래의 일 예에 따른 고정장치가 기판상에 정렬된 상태가 도시된 도면이고, 도 1b는 도 1a의 고정장치가 기판상에 하강한 상태가 도시된 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 기판(10)은 프레임(20) 상에 장착되며, 기판(10)과 프레임(20) 사이에는 기판(10) 상에 형성시키고자 하는 패턴을 가지는 마스크(30)가 위치하고 있다. 기판(10)의 상부에는 기판(10)을 지지하는 고정부(50)가 배치되어 있다. 고정부(50)는 자석판(52)과, 자석판(52)의 하면에 부착되는 고무자석(54)을 포함한다.
고정부(50)가 기판(10)을 고정하기 위하여 로봇 반송에 의하여 고정부(50)가 기판(10) 상에 위치되고 기판(10)에 대하여 마스크(30)가 정렬하게 된다.
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 고정부(50)는 기판(10)을 향하여 하강을 하게 된다. 고정부(50)가 하강하게 되면, 기판(10)의 하부에 위치한 금속재로 된 마스크(30)는 자력을 가지고 고정부(50)를 향하여 변형되면서 기판(10) 상에 밀착하게 된다. 한편, 고정부(50)의 고무자석(54)은 기판(10)의 배면에 안착되어 이를 지지하게 된다. 이렇게 기판(10)에 대하여 마스크(30)가 밀착된 상태에서 증착을 수행하게 된다.
그러나, 마스크(30)와 고정부(50)의 간격이 좁아질 경우에는 마스크(30)의 중앙부분이 먼저 상승하게 되어 정렬의 부정합이 발생하게 된다. 따라서, 마스크(30)의 중앙부분은 기판(10)에 대하여 밀착이 양호한 편인데 반하여, 가장자리 부 분은 밀착이 제대로 이루어지지 않는다. 그 결과로, 기판(10)에 형성시키고자 하는 패턴이 원하는 위치에서 벗어난 상태로 형성되며 이는 곧 제품의 불량으로 이어지게 된다. 또한, 마스크(30)의 중앙부분이 다른 부분보다 먼저 상승하게 되면, 마스크(30)가 기판(10)에 밀착되어질 시 미끄러짐이 야기되어 기판(10)에 손상이 발생하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 기판(10)과 마스크(30)의 시계측 정렬(vision alignment) 후 합착할 시에 기판(10) 및 마스크(30)와의 미세한 평행도 차이에 의해 그 사이에 미세한 틈이 발생되어 이로인하여 기판(10) 및 마스크(30) 간의 미세한 슬립(slip)을 유발하여 정렬 정밀도가 떨어지게되어 재정렬을 수 회 시행하여야 하는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연직으로 배치된 기판을 고정 및 지지하여 고정밀의 정렬이 가능하며 안정된 증착공정이 이루어지도록 할 수 있도록 된 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정렬 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판 고정 트레이는 증착물이 증착되는 기판; 상기 기판을 수용하도록 구성된 프레임; 상기 프레임을 수용하도록 구성된 트레이; 및 상기 기판을 상기 프레임에 고정지지하도록 된 적어도 하나 이상의 기판 고정수단을 포함하되, 상기 기판 고정수단은 상기 기판의 하부에서 상기 기판을 안착 지지하도록 하는 적어도 하나 이상의 하부지지체를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 기판 고정수단은 상기 기판의 최소한 일측에서 탄성력으로 상기 기판을 상기 프레임에 가압 밀착시켜 주기 위한 가압밀착부재를 포함한다.
여기서, 상기 가압밀착부재는 미단에 삽입돌부를 구비하여, 상기 탄성수단에 의하여 프레임과 탄성 고정시키되, 상기 프레임에는 상기 삽입돌부가 끼워지는 가압용요홈과 해제용요홈을 각각 형성하여, 상기 기판을 가압밀착시에는 상기 삽입돌부를 상기 가압용요홈에 삽입하고, 상기 기판을 해제시에는 상기 삽입돌부는 상기 해제용요홈에 삽입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압밀착부재는 걸림부재가 안착되는 연결공을 형성하고, 상기 걸림부재에 용수철부재를 계지하여 상기 프레임과 탄성연결하도록 할 수 있다.
또한, 상기 기판 고정수단은 상기 기판의 일측에서 상기 기판의 측부를 지지하도록 하는 적어도 하나 이상의 측부지지체를 포함한다.
또한, 상기 기판 고정수단은 상기 기판의 하부에서 상기 기판을 안착 지지하도록 하는 적어도 하나 이상의 하부지지체를 포함한다.
여기서, 상기 하부지지체에는 기판이 안착되는 요홈을 형성하고, 상기 요홈은 안착되는 기판의 유격이 가능하도록 하기 위하여 적어도 일측을 경사져서 형성하는 것이 바람직하다.
더우기, 상기 하부지지체의 상기 기판이 안착되는 요홈의 입구는 라운드형으로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기판 고정 트레이를 이용한 기판 정렬 시스템은, 기판 고정 트레이; 상기 기판 고정 트레이에 고정된 상기 기판의 어느 한 면에 압착되는 마스크; 및 상기 기판을 가압하도록 구성된 척 및 상기 척에 연결되어 상기 척을 이동시키도록 구성된 구동수단을 포함하여 상기 기판 고정 트레이를 지지 및 고정하여 정렬시키기 위한 정렬 플레이트;가 포함되어 이루어진다.
본 발명에 따른 기판 고정 트레이를 이용한 기판 정렬 방법은, 상기 기판 고정 트레이 및 상기 정렬 플레이트에는 상호 체결되어 상기 기판 고정 트레이를 고정하도록 하는 적어도 하나 이상의 체결부가 더 포함되어 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판 고정 트레이의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
또한, 종래의 기판 고정 트레이와 비교하여 동일한 기능을 하는 동일한 구성요소에 대해 비록 다른 도면 상에 도시되더라도 동일한 참조부호를 부여한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 정면도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 배면도이며, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 측면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이는 증착물이 증착되는 기판(10)과 이 기판(10)을 수용하며 고정지지수단(66, 68)이 구비된 기판 고정 트레이(60)로 구성된다.
평판형으로 구성된 트레이(60)는 프레임(70)이 수용되기에 적합하도록 구성되어 있으며, 트레이(60)에 고정되도록 프레임 고정편(72)이 더 이루어져 있다. 트레이(60)에 수용되는 프레임(70)은 기판(10)이 수용되기에 적합하도록 구성되어져 있으며, 기판(10)을 고정하도록 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)이 구성된다. 트레이(60)의 하부에는 진공챔버 내에서 기판(10)의 이송이 가능하도록 이송수단(64)이 이루어져 있으며, 트레이(60)의 상부에는 이송수단(64)에 의한 이송을 유도해주도록 가이드 수단(62)이 구성된다. 홀더부재(66) 및 부착부재(68)는 트레이(60)의 평판 상에 프레임(70) 외곽 주위로 다수 개가 구성되어 있으며, 홀더부재(66)에는 구멍이 형성되어 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 상부 및 측면 기판 고정수단이 도시된 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 및 측면 기판 고정수단이 도시된 도면이며, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 기판 고정수단과 걸림부재 및 탄성수단이 도시된 투과사시도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 기판(10)의 상부 또는 하부에 위치된 기판 고정수단(110, 130)은 기판(10)을 탄성력으로 고정지지하도록 구성된다. 여기서, 기판 고정수단(110, 130)이 기판(10)을 고정지지하도록 하는 탄성력은 상기 기판 고 정수단(110, 130)에 탄성수단(136)이 더 포함되어 달성되며, 바람직하게는 탄성수단(136)은 용수철부재이다. 탄성수단(136)은 도 3c에 도시된 바와 같이, 기판 고정수단(130)에 형성된 연결공에 걸림부재(185)가 안착되어 이 걸림부재(185)에 계지되어 구성된다. 본 명세서에서는 첨부된 도면과 함께 기판 고정수단(130)에 대해서만 서술하였으나, 이와 같은 구성은 본 명세서의 기판 고정수단(110)에 또한 적용된다.
기판 고정수단(110, 130)에는 삽입돌부(111, 131)가 형성되어 프레임(70) 상에 이와 각각 대응되도록 형성된 요홈(71a, 71b, 73a, 73b)에 삽입되도록 구성되어 있다. 프레임(70) 상의 상부에 형성된 요홈(71a, 71b)은 기판 고정수단(110)의 삽입돌부(111)를 수납하도록 구성된다. 기판 고정수단(110)이 기판(10)을 가압시에는 가압용요홈(71a)에, 기판 고정수단(110)이 기판(10)을 프레임(70)에서 해제 시에는 해제용요홈(71b)에 삽입된다. 프레임(70) 상의 하부에 형성된 요홈(73a, 73b)은 기판 고정수단(130)의 삽입돌부(131)를 수납하도록 구성된다. 기판 고정수단(130)이 기판(10)을 가압시에는 가압용요홈(73a)에, 기판 고정수단(130)이 기판(10)을 프레임(70)에서 해제 시에는 해제용요홈(73b)에 삽입된다.
기판(10)이 프레임(70)에 장착되어질 시에 기판 고정수단(110, 130)의 상기 탄성수단은 인장되어진 뒤, 기판(10)이 프레임(70)에 완전히 안착되어지게 되면 인장해제 즉, 압축되어지게 된다. 이 인장해제 즉, 압축력에 의하여 기판(10)이 프레임(70)에 지지 및 고정되게 된다.
또한, 측면에 위치된 기판 고정수단(120)은 프레임(70)에 형성된 홈(미도시) 에 고정되어 구성되어 있으며, 기판(10)이 장입되는 방향으로 기판(10)을 수용하도록 기판(10)의 두께를 수용하도록 단차를 이루어 구성된다. 다시 말하자면, 측면의 기판 고정수단(120)은 프레임(70)에 부착된 상태로 프레임(70)과 함께 요홈을 이루어 이 요홈에 기판(10)의 두께가 수용되도록 구성된다. 기판(10)이 프레임(70)에 장착되어질 시에 기판 고정수단(120)의 단차 즉, 프레임(70)과 함께 이루어진 요홈에 기판(10)이 수용되게 된다. 이 기판 고정수단(120)은 상술된 기판 고정수단(110, 130)에 의해 기판(10)이 프레임(70)에 지지 및 고정되어지게 되면 이를 보조하게 된다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 상부 기판 고정수단이 프레임에 결합되기 전 상태가 도시된 도면이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 상부 기판 고정수단이 프레임에 결합된 후 상태가 도시된 도면이다.
도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 기판(10)이 프레임(70)에 고정되어질 시에, 기판(10)의 상부에서는 기판 고정수단(110)으로 고정지지되어진다. 기판(10)의 상부를 고정하도록 구성된 기판 고정수단(110)은 그 일부에 프레임(70)에 형성된 요홈(71a, 71b)에 수용되도록 돌출부를 가지도록 구성된다. 프레임(70)에 형성된 요홈(71a, 71b)은 기판 고정수단(110)에 더 포함되어 구성된 탄성수단을 수용하며 이 탄성수단의 한 끝을 고정할 수 있도록 구성된다.
기판(10) 고정시 기판 고정수단(110)은 상기 탄성수단에 의해 프레임(70)에 서 먼 방향으로 인장된 후, 기판(10)의 측면이 기판 고정수단(120)의 요홈에 완전히 장입되어지게되면 기판(10)을 고정하기 위하여 탄성수단의 인장을 해제하여 수축시키게 된다. 수축된 탄성수단으로 인하여 이와 연동된 기판 고정수단(110)은 장입된 기판(10)을 가압하여 밀착함으로써 고정지지하도록 되는 것이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 고정수단이 프레임에 결합된 상태가 도시된 도면이고, 도 4d는 도 4c에 도시된 도면의 배면에 요홈이 형성된 것이 도시된 도면이다.
도 4c 내지 도 4e를 참조하면, 기판(10)이 프레임(70)에 고정되어질 시에, 기판(10)의 하부에서는 기판 고정수단(130)으로 고정지지되어진다. 기판(10)의 상부를 고정하도록 구성된 기판 고정수단(130)은 그 일부에 프레임(70)에 형성된 요홈(73a, 73b)에 수용되도록 돌출부를 가지도록 구성된다. 프레임(70)에 형성된 요홈(73a, 73b)은 기판 고정수단(110)에 더 포함되어 구성된 탄성수단을 수용하며, 기판 고정수단(130)이 프레임(70)에 가압되는 면의 배면에는 상기 탄성수단의 한 끝을 고정하도록 하기 위한 형상을 가지는 가압용요홈(73a)이 구성된다. 또한, 기판 고정수단(110, 130)의 일부에는 상기 탄성수단의 다른 한 끝이 안착되는 연결공이 형성되며, 상기 탄성수단에는 이 연결공에 안착되기 위하여 상기 탄성수단의 다른 한 끝이 계지되는 걸림부재(135, 도 3c 참조)가 구성되어진다. 본 명세서에서는 첨부된 도면과 함께 가압용요홈(73a)에 대해서만 서술하였으나, 이와 같은 구성은 본 명세서의 가압용 요홈(71a)에 또한 적용된다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 기판 고정수단이 트레이에 결합되기 전 상태가 도시된 투과 측면도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이의 하부 기판 기판 고정수단이 트레이에 결합된 후 상태가 도시된 투과 측면도이며, 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정수단(130, 140)이 도시된 도면이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 기판(10)이 프레임(70)에 고정되어질 시에, 기판(10)의 하부에서는 기판 고정수단(130)으로 고정지지되어진다. 기판(10)의 하부를 고정하도록 구성된 기판 고정수단(130)은 그 일부에 프레임(70)에 형성된 요홈(73a, 73b)에 수용되도록 돌출부를 가지도록 구성된다. 프레임(70)에 형성된 요홈(73a, 73b)은 기판 고정수단(130)에 더 포함되어 구성된 탄성수단을 수용하며 이 탄성수단의 한 끝을 고정할 수 있도록 구성된다.
기판(10) 고정시 기판 고정수단(130)은 상기 탄성수단에 의해 프레임(70)에서 먼 방향으로 인장된 후, 기판(10)의 측면이 기판 고정수단(120)의 탄성력(F2)으로 가압용요홈(73a)에 완전히 장입되어지게되면 기판(10)을 고정하기 위하여 탄성수단의 인장을 해제하여 수축시키게 된다. 수축된 탄성수단으로 인하여 이와 연동된 기판 고정수단(130)은 장입된 기판(10)을 가압하여 밀착함으로써 고정지지하도록 되는 것이다.
계속하여 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 기판(10)이 프레임(70)에 고정되어 질 시에, 기판(10)의 하부에서는 기판 고정수단(140)으로 지지되어진다. 기판(10)의 하부를 지지하도록 구성된 기판 고정수단(140)은 프레임(70)에 형성된 요홈에 고정되어 구성되어 있다. 기판 고정수단(140)은 그 상부에 기판(10)을 지지하도록 요홈이 형성되어져 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 이 요홈은 소정의 간격을 가지는 저면(b), 연직으로 형성된 일측(a) 및 연직에 경사를 이루어 형성된 다른 한 일측(c)으로 형성된다. 기판(10)을 지지하도록 형성된 상기 요홈의 입구부분에는 기판(10)이 장입될 시에 원활히 장입되도록 모서리가 라운드처리되어 있다. 기판(10)이 프레임(70)에 장착되어질 시에 기판(10)의 하부는 기판 고정수단(140) 상에 안착되어진다. 더 정확하게는, 기판 고정수단(140)에 형성된 상기 홈의 저면(b)에 안착되어지게 된다.
상기 요홈의 연직으로 형성된 일측(a)은 프레임(70)에 밀착되도록 구성되어 기판(10)이 이 연직으로 형성된 일측(a)에 밀착되도록 한다. 즉, 기판 고정수단(140)에 의하여 가압되어 밀착된 기판(10)은 이 연직으로 형성된 일측(a)에 평행하도록 밀착된다.
기판(10)에 유격을 제공하도록 형성된 기판 고정수단(140)의 저면(b)은 기판(10)을 지지하며, 지지된 상태로 기판(10)의 프레임(70)으로의 밀착 및 분리가 가능하도록 유격을 제공한다.
기판 고정수단(140)의 연직에 경사를 이루어 형성된 일측(c)은 기판(10)이 기판 고정수단(140)의 상기 요홈에 안착되어질 시 기판(10)의 위치공차를 허용하여 기판(10)의 가이드 역할을 하도록 상기 요홈 내부로 아랫경사가 즉, 연직방향의 프 레임(70) 측으로 아랫경사가 이루어져 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 고정 트레이를 이용한 기판 정렬 시스템을 상세히 설명한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척 플레이트의 배치를 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척 플레이트의 합착을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 트레이(60)는 트레이(60)에 고정된 기판(10)에 진공증착을 하기 위하여 정렬 플레이트(90)의 척(92)이 위치된 앞에 배치된다. 또한, 진공증착시 기판(10)에 패턴이 형성되도록 하기 위한 마스크 트레이(80)는 트레이(60) 앞에 배치된다. 즉, 트레이(60)는 마스크 트레이(80)와 정렬 플레이트(90) 사이에 배치된다. 이후, 트레이(60)는 정렬 플레이트(90)의 척(92)에 부착되게 된다. 정렬 플레이트(90)에 부착된 트레이(60)에는 증착물질이 유입되는 방향에 패턴이 형성된 섀도우마스크(30, 도 8b 참조)가 부착되어 기판(10) 상에 증착이 이루어도록 하기 위하여 척(92)이 부착된 반대면에 마스크 트레이(80)가 부착된다.
이러한 증착공정 이전에 트레이(60)에 장착된 기판(10)과 마스크 트레이(80)에 장착된 상기 섀도우마스크와의 정렬이 이루어지게 된다. 이러한 정렬을 위하여 정렬 플레이트(90)는 기판(10)이 장착된 트레이(60)가 마스크 트레이(80)에 장착된 상기 섀도우마스크와 정합을 이루도록 트레이(60)를 다방향으로 움직일 수 있게 구 성된다.
미설명 도면부호 82는 마스크 트레이의 가이드 수단이고, 도면부호 84는 마스크 트레이의 이송수단이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이에서 기판, 기판 프레임 및 트레이가 도시된 도면이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이에서 기판이 탈착된 상태가 도시된 도면이며, 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이에서 기판이 부착된 상태가 도시된 도면이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 프레임(70)은 트레이(60)의 정면으로 결합되고 기판(10)은 트레이(60)의 배면에서 프레임(70)에 결합된다. 프레임(70)은 트레이(60)의 중앙부에 형성된 개구에 결합되어 프레임 지지편으로 트레이(60)에 고정된다. 이후, 기판(10)은 프레임(70)에 형성된 개구에 결합되어 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)으로 프레임(70)에 고정된다. 기판(10)이 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)에 의하여 프레임(70)에 고정되는 과정은 상술되었다. 트레이(60)에 프레임(80) 및 기판(10)이 결합됨으로써 기판(10)을 고정하는 기판 고정 트레이가 완성된다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 합착을 나타낸 도면이고, 도 8b는 도 8a의 기판 및 마스크와 척의 합착을 나타낸 도면이며, 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 합착시 그 상부의 일부가 도시된 도면이고, 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 합착시 그 하부의 일부가 도시된 도면이다.
도 8a 내지 도 9b를 참조하면, 트레이(60)에 장착된 기판(10)과 마스크 트레이(80)에 장착된 상기 섀도우마스크는 정렬이 이루어진 뒤 정렬 플레이트(90)의 척(92)과 합착되게 된다. 정렬 플레이트(90)의 척(92)은 구동수단을 포함하여 이루어져 기판(10) 및 상기 섀도우마스크가 합착을 이룰 수 있게 수평왕복이동이 가능하다. 이때 기판(10)의 하부는 기판 고정수단(130, 140)에 의하여 고정되어지며 기판(10)의 상부 및 측면 또한 기판 고정수단(110, 120)에 의하여 고정지지되어진다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 불완전 밀착이 개략적으로 도시된 도면이고, 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판 고정 트레이 및 마스크 트레이와 척의 완전 밀착이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 10a 내지 도 10b를 참조하면, 기판(10) 및 마스크(30)는 척(92)의 가압시에 미소한 슬립(slip)이 발생하게 된다. 즉, 기판(10) 및 마스크(30)가 상호 미끄러지게 되거나, 상호 비평행이 성립되게 된다. 이러한 미소한 슬립은 척(92)이 더 가입되게되면 해소되지만, 이러한 과정에서 기판(10)에 가해지는 척(92)의 가압력과 마스크(30)에 가해지는 가압력이 다르고 기판(10) 면적 전체의 압력분포가 미소 하게 불균일하므로 기판(10) 및 마스크(30)의 정렬이 부정합되어지게 된다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판에 대한 기판 고정수단의 작용이 도시된 도면이고, 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판의 불완전 밀착을 나타낸 도면이고, 도 11c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 시스템의 기판의 완전 밀착을 나타낸 도면이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 척(92)의 가압에 의한 힘(F1)으로 기판(10)은 마스크 트레이(80) 측으로 밀려나게 되는데, 이로인하여 기판(10)은 불완전 밀착을 하게된다. 이 가압에 의한 힘(F1)으로 인한 기판(10)의 움직임은 기판 고정수단(140)에 형성된 상기 요홈의 저면의 유격범위 안에서 이루어진다. 따라서, 척 플레이트(90)의 가압시에도 기판(10)과 이와 합착된 섀도우마스크(30)와의 슬립(slip)이 일어나지 않고 합착된 상태로 유동적인 움직임이 이루어지게 된다. 기판 고정수단(140)은 기판(10) 두께에 대하여 약간의 유격만을 제공하므로 기판(10)이 프레임(70) 상에서 탈락되지 않도록 한다.
또한, 이 가압에 의한 힘(F1)은 기판(10)을 고정지지하고 있는 기판 고정수단(110, 130) 및 이 기판 고정수단(110, 130)과 연동된 탄성수단의 가압에 의한 힘(F2)으로 보상되어진다. 즉, 상술된 기판(10) 및 이와 합착된 마스크가 가압에 의한 힘(F1)으로 밀려나더라도 기판(10)이 다시 기판 트레이(60)에 장착된 프레임(70)에 밀착되도록 가압되어 기판(10)이 완전 밀착을 이룰 수 있도록 하는 것이다. 이와 같이 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)에 의하여 기판(10) 및 마스크와의 합착이 정렬의 흐트러짐 없이 이루어질 수 있는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판 고정 트레이를 이용한 기판 정렬방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 기판 고정 트레이를 이용한 기판 정렬 방법은, 기판 고정 트레이에 기판이 제공되는 단계; 상기 기판이 기판트레이의 측부 지지체 및 하부 지지체의 요홈에 안착, 지지되는 단계; 상기 기판 트레이의 상부 또는 하부 가압체의 삽입돌부를 프레임에 형성된 가압용요홈에 삽입하여 상기 기판을 전면에서 상기 프레임에 가압 밀착시키는 단계;로 이루어진다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 프레임(70)은 트레이(60)의 정면으로 결합되고 기판(10)은 트레이(60)의 배면에서 프레임(70)에 결합된다. 프레임(70)은 트레이(60)의 중앙부에 형성된 개구에 결합되어 프레임 지지편으로 트레이(60)에 고정된다. 이후, 기판(10)은 프레임(70)에 형성된 개구에 결합되어 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)으로 프레임(70)에 고정된다. 기판(10)이 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)에 의하여 프레임(70)에 고정되는 과정은 상술되었다. 트레이(60)에 프레임(80) 및 기판(10)이 결합됨으로써 기판(10)을 고정하는 기판 고정 트레이가 완성되어 기판 고정 트레이(60)에 기판(10)이 제공되는 단계가 이루어진다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 기판(10)의 상부 또는 하부에 위치된 기판 고정수단(110, 130)은 기판(10)을 탄성력으로 고정지지하도록 구성된다. 여기서, 기판 고정수단(110, 130)이 기판(10)을 고정지지하도록 하는 탄성력은 상기 기판 고정수단(110, 130)에 탄성수단(136)이 더 포함되어 달성되며, 바람직하게는 탄성수단(136)은 용수철부재이다. 탄성수단(136)은 도 3c에 도시된 바와 같이, 기판 고정수단(130)에 형성된 연결공에 걸림부재(185)가 안착되어 이 걸림부재(185)에 계지되어 구성된다.
기판 고정수단(110, 130)에는 삽입돌부(111, 131)가 형성되어 프레임(70) 상에 이와 각각 대응되도록 형성된 요홈(71a, 71b, 73a, 73b)에 삽입되도록 구성되어 있다. 프레임(70) 상의 상부에 형성된 요홈(71a, 71b)은 기판 고정수단(110)의 삽입돌부(111)를 수납하도록 구성된다. 기판 고정수단(110)이 기판(10)을 가압시에는 가압용요홈(71a)에, 기판 고정수단(110)이 기판(10)을 프레임(70)에서 해제 시에는 해제용요홈(71b)에 삽입된다. 프레임(70) 상의 하부에 형성된 요홈(73a, 73b)은 기판 고정수단(130)의 삽입돌부(131)를 수납하도록 구성된다. 기판 고정수단(130)이 기판(10)을 가압시에는 가압용요홈(73a)에, 기판 고정수단(130)이 기판(10)을 프레임(70)에서 해제 시에는 해제용요홈(73b)에 삽입된다.
기판(10)이 프레임(70)에 장착되어질 시에 기판 고정수단(110, 130)의 상기 탄성수단은 인장되어진 뒤, 기판(10)이 프레임(70)에 완전히 안착되어지게 되면 인장해제 즉, 압축되어지게 된다. 이 인장해제 즉, 압축력에 의하여 기판(10)이 프레 임(70)에 지지 및 고정되게 된다.
또한, 측면에 위치된 기판 고정수단(120)은 프레임(70)에 형성된 홈(미도시)에 고정되어 구성되어 있으며, 기판(10)이 장입되는 방향으로 기판(10)을 수용하도록 기판(10)의 두께를 수용하도록 단차를 이루어 구성된다. 다시 말하자면, 측면의 기판 고정수단(120)은 프레임(70)에 부착된 상태로 프레임(70)과 함께 요홈을 이루어 이 요홈에 기판(10)의 두께가 수용되도록 구성된다. 기판(10)이 프레임(70)에 장착되어질 시에 기판 고정수단(120)의 단차 즉, 프레임(70)과 함께 이루어진 요홈에 기판(10)이 수용되게 된다. 이 기판 고정수단(120)은 상술된 기판 고정수단(110, 130)에 의해 기판(10)이 프레임(70)에 지지 및 고정되어지게 되면 이를 보조하게 된다.
도 4a 내지 도 4d, 도 5a 내지 도5c 및 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 척(92)의 가압에 의한 힘(F1)으로 기판(10)은 마스크 트레이(80) 측으로 밀려나게 되는데, 이로인하여 기판(10)은 불완전 밀착을 하게된다. 이 가압에 의한 힘(F1)으로 인한 기판(10)의 움직임은 기판 고정수단(140)에 형성된 상기 요홈의 저면의 유격범위 안에서 이루어진다. 따라서, 척 플레이트(90)의 가압시에도 기판(10)과 이와 합착된 섀도우마스크(30)와의 슬립(slip)이 일어나지 않고 합착된 상태로 유동적인 움직임이 이루어지게 된다. 기판 고정수단(140)은 기판(10) 두께에 대하여 약간의 유격만을 제공하므로 기판(10)이 프레임(70) 상에서 탈락되지 않도록 한다.
또한, 이 가압에 의한 힘(F1)은 기판(10)을 고정지지하고 있는 기판 고정수 단(110, 130) 및 이 기판 고정수단(110, 130)과 연동된 탄성수단의 가압에 의한 힘(F2)으로 보상되어진다. 즉, 상술된 기판(10) 및 이와 합착된 마스크가 가압에 의한 힘(F1)으로 밀려나더라도 기판(10)이 다시 기판 트레이(60)에 장착된 프레임(70)에 밀착되도록 가압되어 기판(10)이 완전 밀착을 이룰 수 있도록 하는 것이다. 이와 같이 기판 고정수단(110, 120, 130, 140)에 의하여 기판(10) 및 마스크와의 합착이 정렬의 흐트러짐 없이 이루어질 수 있게 된다.
이와 같이, 상기 기판(10)이 기판 고정 트레이(60)의 측부 지지체(120) 및 하부 지지체(140)의 요홈에 안착, 지지되는 단계가 이루어지게 된 뒤, 상기 기판 고정 트레이(60)의 상부 또는 하부 가압체(110, 130)의 삽입돌부(111, 131)를 프레임(70)에 형성된 가압용요홈(71a, 73a)에 삽입하여 상기 기판(10)을 전면에서 상기 프레임(70)에 가압 밀착시키는 단계가 이루어진다.
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 고정 트레이, 이를 이용한 기판 정 렬 시스템 및 그 방법에 의하여, 연직으로 배치된 기판을 고정 및 지지하여 고정밀의 정렬이 가능하며 안정된 증착공정이 이루어지도록 할 수 있다.

Claims (25)

  1. 증착물이 증착되는 기판;
    상기 기판을 수용하도록 구성된 프레임;
    상기 프레임을 수용하도록 구성된 트레이; 및
    상기 기판을 상기 프레임에 고정지지하도록 된 적어도 하나 이상의 기판 고정수단을 포함하되,
    상기 기판 고정수단은 상기 기판의 하부에서 상기 기판을 안착 지지하도록 하는 적어도 하나 이상의 하부지지체를 포함하여 이루어지는 기판 고정 트레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 고정수단은 상기 기판의 최소한 일측에서 탄성력으로 상기 기판을 상기 프레임에 가압 밀착시켜 주기 위한 가압밀착부재를 포함하는 기판 고정 트레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압밀착부재는 탄성수단을 구비하는 기판 고정 트레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가압밀착부재는 미단에 삽입돌부를 구비하여, 상기 탄성수단에 의하여 프레임과 탄성 고정시키되, 상기 프레임에는 상기 삽입돌부가 끼워지는 가압용요홈 과 해제용요홈을 각각 형성하여, 상기 기판을 가압밀착시에는 상기 삽입돌부를 상기 가압용요홈에 삽입하고, 상기 기판을 해제시에는 상기 삽입돌부는 상기 해제용요홈에 삽입하는 기판 고정 트레이.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가압밀착부재는 걸림부재가 안착되는 연결공을 형성하고, 상기 걸림부재에 용수철부재를 계지하여 상기 프레임과 탄성연결하는 기판 고정 트레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 고정수단은 상기 기판의 일측에서 상기 기판의 측부를 지지하도록 하는 적어도 하나 이상의 측부지지체를 포함하는 기판 고정 트레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부지지체에는 기판이 안착되는 요홈을 형성하고, 상기 요홈은 안착되는 기판의 유격이 가능하도록 하기 위하여 적어도 일측을 경사져서 형성하는 기판 고정 트레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부지지체의 상기 기판이 안착되는 요홈의 입구는 라운드형으로 형성하는 기판 고정 트레이.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임을 상기 트레이에 고정시키기 위한 프레임 고정편을 더 포함하는 기판 고정 트레이.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트레이에는 상기 기판의 이송을 위한 이송수단이 더 포함되는 기판 고정 트레이.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트레이의 상부에는 가이드 수단을 더 포함하는 기판 고정 트레이.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서의 기판 고정 트레이;
    상기 기판 고정 트레이에 고정된 상기 기판의 어느 한 면에 압착되는 마스크; 및
    상기 기판을 가압하도록 구성된 척 및 상기 척에 연결되어 상기 척을 이동시키도록 구성된 구동수단을 포함하여 상기 기판 고정 트레이를 지지 및 고정하여 정렬시키기 위한 정렬 플레이트;
    가 포함되어 이루어지는 기판 정렬 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판 고정 트레이 및 상기 정렬 플레이트에는 상호 체결되어 상기 기판 고정 트레이를 고정하도록 하는 적어도 하나 이상의 체결부가 더 포함되어 이루어지는 기판 정렬 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상기 기판 고정 트레이에 적어도 하나 이상 구비된 고정 홀더부재;
    상기 정렬 플레이트에 상기 고정 홀더부재와 대응 결합되도록 구비되는 고정 삽입부재;
    가 포함되어 이루어지는 기판 정렬 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고정 홀더부재는 직경이 상이한 두원이 중첩된 형상으로 형성한 통공인 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 통공은 소직경 통공이 대직경 통공의 상부에 위치되도록 형성한 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 삽입부재는 상기 고정 홀더부재내에 삽입되어 상기 기판 고정 트레이를 체결, 고정하도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 고정 삽입부재는 상기 고정 홀더부재내로 삽입된 후 안착할 수 있도록 하기 위한 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 기판 고정 트레이에는 하나 이상의 보조 부착부재를 더욱 구비하도록 하고, 상기 정렬 플레이트에는 상기 보조 부착부재와 대응 결합되는 보조 지지부재를 더욱 구비하도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 보조 부착부재는 도전성 부착부재인 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 도전성 부착부재는 자성재질로 이루어지는 기판 정렬 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 자성재질로 이루어진 도전성 부착부재에는 적어도 하나 이상의 홈 또는 돌출부가 형성되어 이루어지는 기판 정렬 시스템.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 지지부재는 자성체로 형성하여, 상기 기판 고정 트레이의 보조 부착부재와 대응하여 지지 고정하도록 한 것을 특징으로 하는 기판 정렬 시스템.
  24. 기판 고정 트레이에 기판이 제공되는 단계;
    상기 기판이 기판트레이의 측부 지지체 및 하부 지지체의 요홈에 안착, 지지되는 단계;
    상기 기판 트레이의 상부 또는 하부 가압체의 삽입돌부를 프레임에 형성된 가압용요홈에 삽입하여 상기 기판을 전면에서 상기 프레임에 가압 밀착시키는 단계;
    로 이루어지는 기판 정렬 방법.
  25. 삭제
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