KR100672971B1 - 기판얼라인장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버내에서 기판과 마스크의 미세정렬장치에 관한 것으로서 챔버의 상부에서 기판을 상하 및 회전운동하는 축(shaft), 상기 챔버의 시창을 통해 상기 기판과 마스크의 얼라인상태를 관찰하는 검사부, 상기 기판과 결합하여 상기 기판의 처짐을 방지하기 위한 기준평면부, 상기 축의 끝단에 연결되어 기준평면부의 상부에 기판 부착을 위한 영구자석블럭을 구비한 영구자석플레이트, 상기 기준평면부의 소정간격 하부에 설치되어 상기 마스크를 안착하기 위한 마스크프레임, 상기 기준평면부를 지지하기 위한 기준평면부홀더와 상기 마스크프레임을 지지하기 위한 마스크프레임홀더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 기판얼라인장치를 제공한다.
기판얼라인장치, 미세정렬, 기준평면부
Description
도 1은 종래의 기판얼라인장치를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판얼라인장치의 일실시예를 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 2의 기판얼라인장치를 도시한 개략사시도이다.
도 4는 도 2의 기판얼라인장치의 작동모습을 도시한 종단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 기판(substrate)
120 : 기판 클램프(substrate clamp)
122 : 스프링(spring)
140 : 기판 클램프 해제장치(substrate unclamp)
160 : 영구자석플레이트(permanent magnet plate)
180 : 기준평면부(base plane part)
200 : 마스크(mask) 240 : 마스크프레임(mask frame)
260 : 마스크프레임홀더(mask frame holder)
300 : 검사부(inspection part) 400 : 얼라인스테이지(align stage)
500 : 축(shaft) 700 : 챔버(chamber)
본 발명은 기판제조에 필요한 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 챔버내에서 기판과 마스크의 미세정렬장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로서 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자 보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요없으므로 초 박형으로 만들 수 있는 점, 넓은 시야각, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있다
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 씌워 양극과 음극사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 자발광하는 원리이다. 즉, 먼저 양극에서 정공(전자에 대응하는 양의 전하를 띤 입자)을 주입하고, 음극에서 전자를 주입하면 정공과 전자가 전기적 인력에 의해 재결합하여 중성의 안정된 분자 여기자(勵起子, exciton)를 생성한다. 이렇게 생성된 높은 에너지의 여기자가 낮은 에너지로 떨어지면서 빛이 발생된다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다. 그리고, 다른 디스플레이에 비해 중형 이하에서는 TFT-LCD와 동등하거나 그 이상의 화질을 가질 수 있다는 점과 제조 공정이 단순하여 향후 가격 경쟁에서 유리하다는 점으로 차세대 꿈의 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 많은 장점이 있는 유기 EL 기판의 생산성 향상 및 디스플레이의 대형화로 인해 디스플레이 제작에 사용되는 유리 기판이 점차적으로 대형화되는 추세이다. 그리고, LCD에 비해서 OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 제조설비의 설치 단가가 낮고, 제조공정이 LCD와는 유사하지만 훨씬 단순하여 고부가가치산업이 될 수 있다.
유기발광소자의 자세한 구조는 기판 상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 얇은 박막이 최상부에 형성된다.
특히, 이러한 증착에 앞서 유리기판상에 전극과 유기발광층을 일정 패턴에 따라 증착하여야 하는데 이를 위한 차폐수단으로 사용되는 것이 마스크이다. 즉, 기판상에 원하는 패턴(pattern)모양의 마스크를 접촉시킨 후 증착을 수행하면 원하는 패턴의 전극 또는 발광층을 형성할 수 있다.
이 때, 미리 설계된 패턴과 일치시키기 위하여 마스크와 유리기판의 정렬이 이루어져야하며, 이를 위하여 CCD카메라로 관찰하면서 유리기판 및 마스크에 형성된 얼라인 마크(align mark)가 일치되도록 마스크를 이동시킨 후 마스크를 유리기판상에 밀착한다.
도 1은 종래의 기판얼라인장치를 도시한 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 기판얼라인장치는 챔버(70)의 중앙에 축(50)을 구비하고, 상기 축(50)의 소정간격 양옆으로 마스크프레임홀더(26)가 구비되어 있고, 기판(10) 및 기판지지홀더(12)로 이루어져있다.
상기와 같은 기판얼라인장치는 상기 마스크프레임(24)위에 마스크(20)를 용접하여 고정하여 마스크프레임홀더(26)에 안착시키고, 상기 챔버(70)의 밸브(미도시)를 열어 기판(10)을 상기 기판지지홀더(12)위에 안착한다. 그리고 상기 축(50)을 이용해 상기 기판(10)과 마스크(20)사이를 수백 ㎛로 거리를 근접시킨 후 검사부(30)를 이용하여 상기 기판(10)과 마스크(20)의 끝단에 새겨진 얼라인마크의 벗어난 정도의 데이터(x,y,θ)를 취득한다. 그리고 상기의 데이터로부터 얼라인스테이지(40)에서 (x,y,θ) 미세정렬한 후 기판클램프 장치(22)와 회전축(50)의 끝단에 연결된 영구자석플레이트(16)에 의해 상기 기판(10)과 마스크(20)가 결합된다. 이렇게 결합된 상기기판(10)과 마스크(20)는 회전증착을 위해 축(50)을 이용해 상부 로 이동한다.
상기와 같이 기판을 얼라인하게 되는 경우, 기판이 얇고 대형화 됨에 따라 그 중앙부의 처짐현상이 심해져서 유리기판과 마스크가 이격됨으로써 정확한 패턴형성이 불가능한 문제점이 있고, 특히 유리기판의 양끝단으로 갈수록 검사부로 이용되는 CCD카메라의 심도가 나빠져 정확한 얼라인이 어렵고, 얼라인 시간이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기기판위에 기준평면부를 구비하여 기판처짐현상을 줄여 줌으로써 정확한 미세정렬을 가능케 하고 얼라인 시간을 단축하는 기판얼라인 장치를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 기판얼라인장치는 챔버의 상부에서 기판을 상하 및 회전운동하는 축(shaft), 상기 챔버의 시창(미도시)을 통해 상기 기판과 마스크의 얼라인상태를 관찰하는 검사부, 상기 기판과 결합하여 상기 기판의 처짐을 방지하기 위한 기준평면부, 상기 축의 끝단에 연결되어 기준평면부의 상부에 기판 부착을 위한 영구자석블럭을 구비한 영구자석플레이트, 상기 기준평면부의 소정간격 하부에 설치되어 상기 마스크를 안착하기 위한 마스크프레임, 상기 기준평면부를 지지하기 위한 기준평면부홀더와 상기 마스크프레임을 지지하기 위한 마스크프레임홀더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 축의 소정간격 양옆으로 상기 챔버를 관통하여 상기 기판의 상하운동을 조율하는 기판 클램프 해제장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준평면부는 상기 영구자석블럭이 결합되기 위한 홀을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준평면부홀더의 외주면에 스프링이 포함된 기판클램프가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예의 구성을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 기판얼라인장치의 일실시예를 도시한 종단면도이고, 도 3은 도 2의 기판얼라인장치를 도시한 개략사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명인 기판얼라인장치는 챔버(700)의 상부에서 기판(100)을 상하 및 회전운동하는 축(500, shaft), 상기 챔버(700)의 시창(미도시)을 통해 상기 기판(100)과 마스크(200)의 얼라인상태를 관찰하는 검사부(300), 상기 기판(100)과 결합하여 상기 기판(100)의 처짐을 방지하기 위한 기준평면부(180), 상기 축(500)의 끝단에 연결되어 기준평면부(180)의 상부에 기판 부착을 위한 영구자석블럭(162)을 구비한 영구자석플레이트(160), 상기 기준평면부(180)의 소정간격 하부에 설치되어 상기 마스크(200)를 안착하기 위한 마스크프레임(240), 상기 기준평면부(180)를 지지하기 위한 기준평면부홀더(182)와 상기 마스크프레임(240)을 지지하기 위한 마스크프레임홀더(260)를 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 상기 축(500)의 소정간격 양옆으로 상기 챔버(700)를 관통하여 설치된 기판 클램프 해제장치(140)는 상기 기판 클램프 해제장치(140)의 하부의 실린더플레이트(124)에 의해 상기 기판클램프(120)의 상하운동을 조절한다.
한편, 상기 기준평면부(180)는 돌출형성된 상기 영구자석블럭(162)이 삽입되기 위한 홀(184)을 구비하고 있어, 상기 영구자석플레이트(160)와 기준평면부(180)가 결합하게 되며, 자력에 의해 상기 마스크(200)와 기판(100)의 밀착이 더욱 용이해진다.
상기 기판클램프(120)의 외주면에 스프링(122)이 더 구비되어 기준평면부(180)에 대하여 탄성적으로 상기 기판(100)을 클램프한다.
이하 상기의 기판증착장치의 작동에 대해서 간략하게 살펴본다. 도 4는 도 2의 기판얼라인장치의 최종 작동모습을 도시한 종단면도이다.
이에 도시한 바와 같이 상기의 기판얼라인장치는 상기 마스크프레임(240)위에 용접된 마스크(200)를 마스크프레임홀더(260)에 안착시키고, 상기 챔버(700)의 밸브(미도시)를 열어 기판(100)을 상기 기판클램프(120)위에 안착한다. 상기 기판(100)의 상부에는 기준평면부(180)가 설치되어 있고, 상기 기준평면부(180), 기판클램프의 스프링(122) 및 기판클램프(120)의 끝단의 지그가 상기 기판(100)에 압력을 가해 고정시키므로써, 상기 기판(100)의 처짐을 방지한다.
그리고, 마스크(200)를 상기 기판(100)쪽으로 수백 ㎛로 근접시킨 후 검사부(300)는 상기 챔버(700)의 시창을 통하여 상기 기판(100)과 마스크(200)의 끝단에 새겨진 얼라인마크의 벗어난 정도의 데이터(x,y,θ)를 취득한다. 그리고 상기의 데 이터로 부터 삼축위치이동수단인 얼라인스테이지(400)에서 (x,y,θ)방향으로 미세정렬한 후 상기 축(500)의 끝단에 연결된 영구자석플레이트(160)에 의해 상기 기판(100)과 마스크(200)가 결합된다. 이때, 상기 기준평면부(180)에 구비된 홀(184)사이에 상기 영구자석플레이트(160)의 영구자석블럭(162)이 삽입되므로 상기 기판(100)과 상기 마스크(200)의 결합이 가능해진다. 이렇게 결합된 상기기판(100)과 마스크(200)는 회전증착을 위해 축(500)을 이용해 상부로 이동한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었고, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다.
본 발명에 따른 상기의 기판얼라인장치에 따르면 기준평면부를 구비함으로써, 기판의 처짐을 종래에 비해 1/5수준 이하로 현저히 줄일수 있으며, 기판의 양끝단에서도 검사부로 이용되는 CCD카메라의 심도문제가 해결가능하다.
Claims (4)
- 기판이 저면에 밀착되어 상기 기판의 처점을 방지하는 기준평면부;상기 기준평면부를 지지하기 위한 기준평면부홀더;상기 기준평면부를 관통하고, 상기 기판이 올려질 수 있도록 끝단에 지그가 형성된 기판 클램프;마스크가 결합된 마스크프레임을 상기 기준평면부의 하부에서 지지하기 위한 마스크프레임홀더;영구자석블럭이 구비되고, 상기 기준평면부의 상부에 위치하는 영구자석플레이트;상기 기판과 마스크의 얼라인 상태를 검사하는 검사부; 및상기 검사부에 의해 얻어진 데이터로부터 상기 기판 또는 마스크를 위치이동하여 미세정렬하는 얼라인스테이지;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 기판얼라인장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 클램프의 상부를 가압할 수 있는 실린더 플레이트; 및상기 실린더 플레이트를 승강 구동하는 기판클램프 해제수단;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기판얼라인장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 영구자석블럭은 상기 영구자석플레이트의 저면으로부터 돌출형성되고, 상기 기준평면부는 상기 영구자석블럭이 삽입될 수 있는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판얼라인장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판클램프의 외주면에는 스프링이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기판얼라인장치.
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