KR101508309B1

KR101508309B1 - 기판과 마스크의 어태치 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101508309B1
Application number: KR20130166384A
Authority: KR
Inventors: 김현철; 강창호; 차유민
Original assignee: 주식회사 에스에프에이; 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-04-07

Abstract

기판과 마스크의 어태치 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치는, 기판(glass)에 대한 증착 공정의 진행을 위해 진공챔버로 이송 가능하며, 정전기력과 자기력에 기초하여 기판과 마스크(metal mask)를 어태치(attach)하는 복합 캐리어(carrier); 복합 캐리어로 기판을 전달하는 기판 전달 모듈; 및 복합 캐리어로 마스크를 전달하는 마스크 전달 모듈을 포함한다.

Description

기판과 마스크의 어태치 장치 및 방법{Apparatus and method for attaching glass and mask}

본 발명은, 기판과 마스크의 어태치 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판이 대형화되더라도 마스크를 정밀하게 얼라인(Align)시킨 후에 마스크를 기판에 어태치(Attach)시킬 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있는 기판과 마스크의 어태치 장치 및 방법에 관한 것이다.

정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.

이러한 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.

이 중에서 유기전계발광소자, 예컨대 OLED는 빠른 응답속도, 기존의 LCD보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.

이러한 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.

다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.

도 1은 유기전계발광소자(OLED)의 구조도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.

이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 캐소드로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.

한편, 도 1에 도시된 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.

이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.

풀 칼라 유기전계발광소자에 있어서, 발광층을 패터닝하는 것은 발광층을 형성하는 물질에 따라 다르게 수행될 수 있다.

발광층을 패터닝하는 OLED 증착 방식에는 FMM(Fine Metal Mask)을 이용한 수평 증착 방식, LITI(Laser Induced Thermal Imaging) 공법을 적용한 방식, 컬러 필터(color filter)를 이용하는 방식, SMS(Small Mask Scanning) 증착 방식 등이 있다.

한편, FMM 수평 증착 방식의 적용을 위해서는 우선, 기판과 마스크를 어태치(attach)하게 되는데, 종래의 경우, 기판(Glass)이 하방을 향하도록 페이스 다운(Face down) 상태로 기판을 반송한 다음, 마스크 시트(Mask Sheet)를 기판에 밀착한 후, 상부에 마그네트(Magnet)를 접근시켜 기판과 마스크를 어태치한 이후에 증착 공정을 진행하여 왔다.

이때, 기판을 페이스 다운(Face down) 상태로 반송하기 위해서는 트레이(Tray)를 사용하는 방법과 척(Chuck)을 사용하는 방법이 고려될 수 있다.

다만, 트레이를 사용할 경우, 기판의 처짐량이 기판의 사이즈가 커짐에 따라 함께 커지기 때문에 기판의 반송 또는 얼라인(Align)에 어려움이 있다. 따라서 보통은 척, 예컨대 정전척이나 점착척을 사용하게 된다.

그런데, 종전처럼 정전척이나 점착척을 사용하여 기판을 페이스 다운(Face down) 상태로 반송하는 경우, 마스크를 정밀하게 얼라인(Align)시켜 기판에 어태치(Attach)시키기가 매우 어렵기 때문에 이러한 사항들을 감안한 구조 개발이 요구된다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0023958호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판이 대형화되더라도 마스크를 정밀하게 얼라인(Align)시킨 후에 마스크를 기판에 어태치(Attach)시킬 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있는 기판과 마스크의 어태치 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판(glass)에 대한 증착 공정의 진행을 위해 진공챔버로 이송 가능하며, 정전기력과 자기력에 기초하여 상기 기판과 마스크(metal mask)를 어태치(attach)하는 복합 캐리어(carrier); 상기 복합 캐리어로 상기 기판을 전달하는 기판 전달 모듈; 및 상기 복합 캐리어로 상기 마스크를 전달하는 마스크 전달 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치가 제공될 수 있다.

상기 복합 캐리어는, 캐리어 바디; 상기 캐리어 바디의 일측에 마련되어 상기 기판의 어태치를 위한 정전기력을 발생시키는 정전척; 및 상기 정전척과 이웃된 상기 캐리어 바디에 마련되어 상기 마스크의 어태치를 위한 자기력을 발생시키는 자력척을 포함할 수 있다.

상기 정전척은 표면에 세라믹(Ceramic)이나 PI 필름(film)이 코팅 또는 접착되고 상기 캐리어 바디의 하단부에 위치 고정되는 고정형 정전척일 수 있으며, 상기 자력척은 상기 캐리어 바디 상에서 상기 정전척에 접근 또는 이격 가능하게 이동되는 이동형 자력척일 수 있다.

상기 복합 캐리어는, 상기 캐리어 바디에 마련되어 상기 이동형 자력척의 위치 이동을 가이드하는 자력척 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 이동형 자력척은, 상기 자력척 가이드에 결합되어 상기 자력척 가이드에 의해 이동되는 슬라이더; 및 상기 슬라이더에 결합되는 다수의 마그네트(magnet)를 포함할 수 있다.

상기 마그네트는 영구자석일 수 있다.

상기 진공챔버 상에서 상기 복합 캐리어에 상기 기판이 어태치되는 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)과 상기 복합 캐리어에 상기 마스크가 어태치되는 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)은 상호간 구분될 수 있다.

상기 기판 전달 모듈은 상기 기판 어태치 존에 이동 가능하게 배치될 수 있으며, 상기 마스크 전달 모듈은 상기 마스크 어태치 존에 이동 가능하게 배치될 수 있다.

상기 기판 전달 모듈은, 상기 복합 캐리어에 접근 또는 이격 구동되는 기판 전달용 구동체; 및 상기 기판 전달용 구동체에 마련되어 상기 기판을 지지하는 다수의 기판 지지용 핀을 포함할 수 있다.

상기 다수의 기판 지지용 핀은 상기 기판 전달용 구동체의 중앙 영역에서 사이드 영역으로 갈수록 그 돌출 높이가 점진적으로 낮아지게 상기 기판 전달용 구동체 상에 배치될 수 있다.

상기 마스크 전달 모듈은, 상기 복합 캐리어에 접근 또는 이격 구동되는 마스크 전달용 구동체; 및 상기 마스크 전달용 구동체에 상대 이동 가능하게 결합되며, 상기 마스크 전달용 구동체의 동작과는 별개로 상기 마스크를 상기 복합 캐리어에 접근 또는 이격 구동시키는 다수의 마스크 지지용 핀을 포함할 수 있다.

상기 복합 캐리어, 상기 기판 전달 모듈 및 상기 마스크 전달 모듈의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있으며, 상기 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있으며, 상기 기판은 가로/세로의 길이가 2m 내외의 대형 기판일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복합 캐리어(carrier)의 일측에 마련되는 정전척으로 기판(glass)을 전달하여 상기 정전척의 정전기력으로 상기 기판을 어태치하는 기판 어태치 단계; 및 상기 기판으로 마스크(metal mask)를 전달하여 상기 복합 캐리어에 마련되는 자력척의 자기력으로 상기 마스크를 어태치하는 마스크 어태치 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 방법이 제공될 수 있다.

상기 마스크 어태치 단계는, 상기 마스크의 사이드 영역을 가압하여 상기 기판에 밀착시키는 단계; 및 상기 자력척을 상기 정전척 영역으로 위치 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기판 어태치 단계는 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)에서 개별적으로 진행되고, 상기 마스크 어태치 단계는 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)에서 개별적으로 진행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 기판이 대형화되더라도 마스크를 정밀하게 얼라인(Align)시킨 후에 마스크를 기판에 어태치(Attach)시킬 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 유기전계발광소자(OLED)의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치가 적용되는 진공 챔버 내의 기판 어태치 존과 마스크 어태치 존을 도식화한 도면이다.
도 3 내지 도 10은 각각 기판과 마스크가 어태치되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치의 제어블록도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치가 적용되는 진공 챔버 내의 기판 어태치 존과 마스크 어태치 존을 도식화한 도면이고, 도 3 내지 도 10은 각각 기판과 마스크가 어태치되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치의 제어블록도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치는 기판이 대형화되더라도 기판(glass)과 마스크(metal mask)를 효율적으로 어태치(attach)할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것으로서, 실질적으로 기판과 마스크가 어태치되는 복합 캐리어(110, carrier)와, 복합 캐리어(110)로 기판을 전달하는 기판 전달 모듈(150)과, 복합 캐리어(110)로 마스크를 전달하는 마스크 전달 모듈(160)과, 이들을 컨트롤하는 컨트롤러(170)를 포함한다.

도 2의 경우, 다른 두 종의 유기물 혹은 무기물 증착을 위해 진공챔버(100) 내에 다수의 프로세스 모듈(PM)이 배치된 것을 예로 하고 있다. 하지만, 하나의 프로세스 모듈(PM)만이 배치된 진공챔버에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있다.

도 2를 살펴본다. 기판을 탑재한 즉, 기판이 어태치된 복합 캐리어(110)는 제1 프로세스 모듈(PM)로 들어가 기판에 대한 증착 공정을 수행하게 되는데, 복합 캐리어(110)가 제1 프로세스 모듈(PM)로 들어가기 전에 마스크가 기판에 어태치되며, 마스크가 어태치되어 프로세스 모듈(PM)을 통해 증착 공정이 완료된 후에는 마스크가 기판으로부터 디태치(detach)된다.

같은 방식으로 복합 캐리어(110)는 제2 프로세스 모듈(PM) 쪽을 지나면서 마스크의 어태치 또는 디태치 동작에 의해 증착 공정을 수행한다.

참고로, 본 실시예에 적용되는 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)이며, 가로/세로의 길이가 2m 내외의 대형 기판일 수 있다. 그리고 마스크는 사이드에 프레임이 결합되지 않은 마스크 시트(mask sheet)로 적용된다.

도 2에 화살표로 도식화되어 있는 것처럼 본 실시예의 경우, 진공챔버(100) 상에서 복합 캐리어(110)에 기판이 어태치되는 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)과 복합 캐리어(110)에 마스크가 어태치되는 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)은 상호간 구분되어 있다. 즉 기판 어태치 존에서 복합 캐리어(110)에 기판이 어태치되며, 마스크 어태치 존에서 마스크가 어태치되거나 디태치된다.

이처럼 기판 어태치 존과 마스크 어태치 존을 구분한 후, 기판 어태치 존에서 기판이 평평하게(Flat) 펴지도록 한 후, 마스크 어태치 존에서 평평하게 펴진 기판에 마스크를 밀착시켜 어태치시킴으로써 가로/세로의 길이가 2m 내외에 이르는 대형 기판이 적용되더라도 기판의 처짐 현상으로 인해 기판과 마스크를 효과적으로 어태치하기 어려운 문제점을 해소할 수 있다.

이하, 복합 캐리어(110), 기판 전달 모듈(150) 및 마스크 전달 모듈(160)에 대해 순차적으로 자세히 알아보도록 한다.

복합 캐리어(110)는 기판에 대한 증착 공정의 진행을 위해 진공챔버(100)를 이송하는 이송체로서, 정전기력과 자기력에 기초하여 기판과 마스크를 어태치(attach)한다.

이러한 복합 캐리어(110)는 캐리어 바디(120)와, 캐리어 바디(120)의 일측에 마련되어 기판의 어태치를 위한 정전기력을 발생시키는 정전척(130)과, 정전척(130)과 이웃된 캐리어 바디(120)에 마련되어 마스크의 어태치를 위한 자기력을 발생시키는 자력척(140)을 포함한다.

캐리어 바디(120)는 정전척(130)과 자력척(140)을 지지하는 구조물이다. 도면에는 캐리어 바디(120)가 극히 개략적으로 도시되었으나 캐리어 바디(120)는 레일 이송 방식이나 자기 부상 방식 등에 의해 진공챔버(100) 내외로 이동될 수 있다.

정전척(130)은 캐리어 바디(120)의 일측에 마련되어 기판의 어태치를 위한 정전기력을 발생시킨다.

특히, 본 실시예에서 정전척(130)은 캐리어 바디(120)의 하단부에 위치 고정되는 고정형 정전척(130)으로 마련된다.

고정형 정전척(130)이 캐리어 바디(120)의 하단부에 위치 고정되고 이곳에 기판이 어태치되기 때문에 기판은 하방을 향하는 페이스 다운(Face down) 상태로 어태치된 후에 복합 캐리어(110)를 통해 반송된다.

참고로, 정전척(130, ES-Chuck)에 대해 간략하게 부연한다. 척(Chuck)이란 공정 진행 동안 기판을 잡아주는 장치로서, 크게는 E 척(E-Chuck)과 M 척(M-Chuck)으로 나뉜다. M 척(M-Chuck)은 기구적으로 기판을 가압하기 때문에 기판에 파티클을 발생시킬 수 있고 또한 기판의 에지(edge)를 쓸모없이 만들 수 있다.

하지만, 본 실시예에서 적용 중에 있는 정전척(130)의 개발로 이런 문제점은 사라졌다 할 수 있다.

본 실시예에서 적용 중에 있는 정전척(130), 즉 고정형 정전척(130)은 말 그대로 정전력(Electrostatic Force), 즉 정전기력에 의해 기판을 잡는 방법으로 기존의 M 척(M-Chuck)에서의 문제점을 개선했다.

정전척(130)에는 Uni-polar, Bi-polar, Tri-polar 타입 등이 있다.

Uni-polar 타입은 척에 (+) 전압만을 인가하고 플라즈마(Plasma) 발생에 의해 접지(Ground)와 연결되어 어태치(attach)를 하는데, 디태치(detach)를 하려면 반대의 역바이어스를 걸어주어야 한다. 만약, 반대의 역바이어스를 걸어주지 않으면 전원 공급이 중단되더라도 기판을 수 내지 수십 분 동안 흡착하는 성질이 있다.

Bi-polar 타입은 척에 ＋/－ DC 전압이 인가됨으로써 어태치를 위해 인가된 전압의 역바이어스를 걸어주면 디태치가 되는 구조이다. 척 자체만으로 어태치 또는 디태치가 가능하도록 한 것이며, 플라즈마가 필요 없다는 이점이 있다.

Tri-polar 타입은 Bi-polar 타입과 비슷한데, 한 가지 다른 것은 플라즈마에서 발생한 DC Self 바이어스(Bias)를 읽어(Reading) ＋/－ 전압을 Vdc 만큼 보상해 줌으로써 기판과 척 사이의 네트 차지(Net charge)를 제로(zero)화 해야 하는 것이다.

본 실시예에서 적용되는 고정형 정전척(130)은 전술한 타입 중에서 Bi-polar 타입을 적용하고 있다. 이는 기판을 어태치한 상태에서 전원 공급이 중단되더라도 기판을 수 내지 수십 분 동안 계속 흡착할 수 있기 때문에 유리하다. 하지만, Uni-polar 타입이나 Tri-polar 타입의 정전척이 사용되더라도 관계는 없다.

한편, 본 실시예에서 정전척(130)을 적용함에 있어 정전척(130)의 평탄도를 유지시키기 위하여 두께가 두꺼운 예컨대, 알루미늄 플레이트(Al Plate)를 사용할 수도 있는데, 이럴 경우, 자력척(140)의 마그네트(142)가 유격을 가지고 움직일 수 있도록 내부에 공간을 형성시킬 수 있다.

정전척(130)의 표면에는 세라믹(Ceramic)이나 PI 필름(film)이 얇게 코팅 또는 접착될 수 있다.

즉 정전척(130)을 사용하기 위해서는 전하를 표면에 모아야 하는데 이를 위하여 세라믹(Ceramic)이나 PI 필름(film)을 정전척(130)의 표면에 얇게 코팅 또는 접착시켜 사용할 수 있다.

자력척(140)은 정전척(130)과 이웃된 캐리어 바디(120)에 마련되어 마스크의 어태치를 위한 자기력을 발생시키는 역할을 한다.

마스크가 금속 재질이기 때문에 자력척(140)의 자기력에 의해 인력으로 당겨지면서 기판에 밀착되어 어태치될 수 있다.

본 실시예에서 정전척(130)이 고정형 정전척(130)으로 마련되고 있는 반면, 자력척(140)은 캐리어 바디(120) 상에서 정전척(130)에 접근 또는 이격 가능하게 이동되는 이동형 자력척(140)으로 마련된다.

이동형 자력척(140)의 이동을 위하여 캐리어 바디(120)에는 이동형 자력척(140)의 위치 이동을 가이드하는 자력척 가이드(145)가 마련된다. 자력척 가이드(145)는 예컨대, LM 가이드 등으로 적용될 수 있다.

이동형 자력척(140)은 자력척 가이드(145)에 결합되어 자력척 가이드(145)에 의해 이동되는 슬라이더(141)와, 슬라이더(141)에 결합되는 다수의 마그네트(142, magnet)를 포함한다.

슬라이더(141)와 다수의 마그네트(142)를 구비하는 이동형 자력척(140)은 메탈로 된 메탈 마스크(Metal Mask)를 기판(Glass)과 밀착시키기 위한 수단인데, 아웃개스(Outgas)가 적은 Nd나 Sm-Co 등을 사용할 수 있다.

이동형 자력척(140)이 상하로 움직여서 메탈 마스크를 밀착시키기 전에는 메탈 마스크와 거리를 띄워 메탈 마스크가 자력에 의해 달라붙지 않도록 해야 하고, 메탈 마스크와 기판을 밀착시킨 후에는 이동형 자력척(140)이 움직여서 메탈 마스크와 기판을 단단히 밀착시켜 새도 이펙트(Shadow Effect)가 발생하지 않도록 해야 하는데, 이러한 작용은 아래의 동작에서 설명하도록 한다.

본 실시예에서 마그네트(142)는 영구자석으로 적용된다. 하지만, 주변과의 간섭이 없고 또한 자력 제어가 용이하다면 마그네트(142)를 전자석으로 대체할 수도 있을 것이다.

한편, 앞서 기술한 것처럼 진공챔버(100) 상에서 복합 캐리어(110)에 기판이 어태치되는 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)과 복합 캐리어(110)에 마스크가 어태치되는 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)은 상호간 구분되어 있다.

따라서 기판 전달 모듈(150)은 기판 어태치 존에 이동 가능하게 배치되어 기판 어태치 존에서 기판을 복합 캐리어(110)로 전달하고, 마스크 전달 모듈(160)은 마스크 어태치 존에 이동 가능하게 배치되어 마스크를 복합 캐리어(110)의 기판 표면으로 전달한다.

기판 전달 모듈(150)은 복합 캐리어(110)에 접근 또는 이격 구동되는 기판 전달용 구동체(151)와, 기판 전달용 구동체(151)에 마련되어 기판을 지지하는 다수의 기판 지지용 핀(152)을 포함한다.

도면에는 기판 전달용 구동체(151)가 단순한 박스 형상으로 도시되었으나 기판 전달용 구동체(151)에는 업/다운(up/down) 구동 수단 등이 부가될 수 있다. 업/다운 구동수단은 모터(motor)나 볼 스크루(ball screw), 혹은 실린더(cylinder) 등의 조합으로 구현될 수 있다.

기판 지지용 핀(152)들은 기판을 고정형 정전척(130)의 표면에 밀착시키기 위하여 사용되는 것으로서, 기판을 활처럼 휘게 한 상태에서 기판이 고정형 정전척(130)에 밀착되도록 한다.

이를 위해, 기판 지지용 핀(152)들은 기판 전달용 구동체(151)의 중앙 영역에서 사이드 영역으로 갈수록 그 돌출 높이가 점진적으로 낮아지게 기판 전달용 구동체(151) 상에 배치된다.

이처럼 기판 지지용 핀(152)들이 마치 아치 형상으로 배치됨으로써 대형 기판에 대한 중앙 처짐을 저지시킬 수 있으며, 기판이 고정형 정전척(130)에 평평하게 펴지면서 어태치될 수 있도록 한다.

참고로, 기판 지지용 핀(152)들은 예컨대, 스프링(Spring)과 같이 쿠션이 있는 장치를 구비함으로써 기판이 손상(Damage)되는 것을 방지할 수 있다.

마스크 전달 모듈(160)은 복합 캐리어(110)에 접근 또는 이격 구동되는 마스크 전달용 구동체(161)와, 마스크 전달용 구동체(161)에 상대 이동 가능하게 결합되며, 마스크 전달용 구동체(161)의 동작과는 별개로 마스크를 복합 캐리어(110)에 접근 또는 이격 구동시키는 다수의 마스크 지지용 핀(162)을 포함한다.

마스크 전달용 구동체(161) 역시, 단순하게 도시되었으나 마스크 전달용 구동체(161)에도 업/다운(up/down) 구동 수단 등이 부가될 수 있다. 업/다운 구동수단은 모터(motor)나 볼 스크루(ball screw), 혹은 실린더(cylinder) 등의 조합으로 구현될 수 있다.

마스크 지지용 핀(162)들은 마스크 전달용 구동체(161)의 사이드에 업/다운 이동 가능하게 결합된다.

마스크 전달용 구동체(161)가 마스크를 도 6에서 도 7처럼 일정 거리 업(up) 동작시키고 나면, 도 7에서 도 8처럼 마스크 지지용 핀(162)들이 마스크 전달용 구동체(161)의 동작과는 별개로 업(up) 동작되면서 마스크의 단부를 밀어 올려 마스크의 단부가 기판에 접촉되도록 하는 역할을 한다.

이처럼 마스크 지지용 핀(162)들의 작용으로 마스크의 단부가 기판에 접촉되도록 한 상태에서 이동형 자력척(140)의 자기력에 의해 금속 재질의 마스크를 당겨 기판에 접촉되도록 함으로써 마스크가 울지 않고 기판에 평평하게 밀착되면서 어태치될 수 있다.

본 실시예처럼 2단계 동작, 즉 마스크 전달용 구동체(161)의 1차 동작과 마스크 지지용 핀(162)들의 2차 동작을 진행함으로써 마스크가 기판에 한번에 접촉됨에 따라 기판에 손상이나 스크래치가 발생되는 것을 저지시킬 수 있다.

컨트롤러(170)는 복합 캐리어(110), 기판 전달 모듈(150) 및 마스크 전달 모듈(160)의 동작을 컨트롤한다.

이러한 컨트롤러(170)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(171, CPU), 메모리(172, MEMORY), 서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(171)는 본 실시예에서 복합 캐리어(110), 기판 전달 모듈(150) 및 마스크 전달 모듈(160)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(172, MEMORY)는 중앙처리장치(171)와 연결된다. 메모리(172)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.

서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(171)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(173)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 컨트롤러(170)는 복합 캐리어(110), 기판 전달 모듈(150) 및 마스크 전달 모듈(160)의 동작을 컨트롤하는데 이러한 일련의 프로세스 등은 메모리(172)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(172)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만 본 실시예에 따른 기판과 마스크의 어태치 장치에는 마스크 홀더(Mask Holder)와 얼라인 스테이지(Align Stage)가 더 구비될 수 있다. 마스크 홀더와 얼라인 스테이지는 마스크와 기판을 정밀하게 얼라인시킨 후, 마스크와 기판을 밀착시켜주는 역할을 담당할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 기판과 마스크가 어태치되는 과정에 대해 순차적으로 알아본다.

우선, 고정형 정전척(130)과 이동형 자력척(140)이 마련되는 복합 캐리어(110)가 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)에 진입한다. 기판 어태치 존에는 도 3처럼 복합 캐리어(110)의 하부로 기판 전달 모듈(150)이 배치된다.

이어, 별도의 포크형 로봇이 도 4처럼 기판을 기판 전달 모듈(150)로 전달한다. 전달된 기판은 기판 지지용 핀(152)들의 구조적인 특징에 의해 아치 형상으로 휘어져 배치된다.

이러한 상태에서 도 5처럼 기판 전달 모듈(150)이 업(up) 동작된다. 기판 전달 모듈(150)의 업(up) 동작에 의해 기판이 복합 캐리어(110)의 고정형 정전척(130)에 접촉 배치되는 순간 고정형 정전척(130)의 정전기력에 의해 기판은 평평하게 펴지면서 어태치될 수 있다. 기판이 어태치된 이후에는 기판 전달 모듈(150)이 원위치로 복귀된다.

다음, 기판이 어태치된 복합 캐리어(110)가 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)에 진입한다.

기판이 어태치된 복합 캐리어(110)는 롤러나 자기부상 방식을 통해 마스크와 어태치되기 위한 별도의 챔버인 마스크 어태치 존으로 옮겨질 수 있다.

마스크 어태치 존에는 도 6처럼 복합 캐리어(110)의 하부로 마스크 전달 모듈(160)이 배치된다. 마스크 전달 모듈(160) 상에는 별도의 트랜스퍼에 의해 마스크가 배치된다.

이러한 상태에서 마스크 전달 모듈(160)이 도 7처럼 업(up) 동작된다. 즉 마스크 전달용 구동체(161)가 마스크를 도 6에서 도 7처럼 일정 거리 업(up) 동작시킨 후에 정지한다. 이때의 거리는 약 1mm정도일 수 있다.

마스크 전달용 구동체(161)에 의해 마스크가 미리 결정된 위치까지 업(up) 동작되고 나면 도 7에서 도 8처럼 마스크 지지용 핀(162)들이 마스크 전달용 구동체(161)의 동작과는 별개로 업(up) 동작되면서 마스크의 단부를 밀어 올린다. 그러면 마스크의 단부가 기판에 밀착되면서 접촉될 수 있다.

도 8처럼 마스크 지지용 핀(162)들의 동작에 의해 마스크의 단부가 기판에 접촉된 이후에는 도 9처럼 이동형 자력척(140)이 자력척 가이드(145)에 의해 가이드되면서 다운(down) 동작되어 고정형 정전척(130) 쪽으로 접근된다.

도 9처럼 이동형 자력척(140)의 마그네트(142)들이 고정형 정전척(130) 쪽으로 접근되고 나면 마그네트(142)들의 자기력에 의해 금속 재질의 마스크가 당겨지면서 기판으로 밀착된다.

특히, 마스크의 단부가 기판에 미리 접촉된 상태에서 마스크 전체가 마그네트(142)들의 자기력에 의해 당겨지는 형태가 되기 때문에 마스크는 울지 않고 기판에 평평하게 밀착되면서 어태치될 수 있다.

이처럼 2단계 동작, 즉 마스크 전달용 구동체(161)의 1차 동작과 마스크 지지용 핀(162)들의 2차 동작을 진행함으로써 마스크가 기판에 한번에 접촉됨에 따라 기판에 손상이나 스크래치가 발생되는 것을 저지시킬 수 있다.

뿐만 아니라 시트 형태의 마스크가 울지 않고 기판에 바로 부착될 수 있기 때문에 섀도(Shadow)가 없어 패턴 정밀도 저하 문제를 적절하게 해소할 수 있으며, 이에 더하여 기판 손상(Broken) 또는 기판 스크래치(Scratch) 문제 역시 말끔히 해소할 수 있다.

기판에 이어 마스크까지 복합 캐리어(110)에 밀착되어 어태치된 이후에는 도 10처럼 마스크 전달 모듈(160)이 원위치로 복귀되며, 복합 캐리어(110)는 프로세스 모듈(PM)로 진입되어 증착 공정을 진행한다.

이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 기판이 대형화되더라도 기판과 마스크를 효율적으로 어태치(attach)할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 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 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 복합 캐리어 120 : 캐리어 바디
130 : 정전척 140 : 자력척
141 : 슬라이더 142 : 마그네트
145 : 자력척 가이드 150 : 기판 전달 모듈
151 : 기판 전달용 구동체 152 : 기판 지지용 핀
160 : 마스크 전달 모듈 161 : 마스크 전달용 구동체
162 : 마스크 지지용 핀 170 : 컨트롤러

Claims

기판(glass)에 대한 증착 공정의 진행을 위해 진공챔버로 이송 가능하며, 정전기력과 자기력에 기초하여 상기 기판과 마스크(metal mask)를 어태치(attach)하는 복합 캐리어(carrier);
상기 복합 캐리어로 상기 기판을 전달하는 기판 전달 모듈; 및
상기 복합 캐리어로 상기 마스크를 전달하는 마스크 전달 모듈을 포함하며,
상기 진공챔버 상에서 상기 복합 캐리어에 상기 기판이 어태치되는 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)과 상기 복합 캐리어에 상기 마스크가 어태치되는 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)은 상호간 구분되는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제1항에 있어서,
상기 복합 캐리어는,
캐리어 바디;
상기 캐리어 바디의 일측에 마련되어 상기 기판의 어태치를 위한 정전기력을 발생시키는 정전척; 및
상기 정전척과 이웃된 상기 캐리어 바디에 마련되어 상기 마스크의 어태치를 위한 자기력을 발생시키는 자력척을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제2항에 있어서,
상기 정전척은 표면에 세라믹(Ceramic)이나 PI 필름(film)이 코팅 또는 접착되고 상기 캐리어 바디의 하단부에 위치 고정되는 고정형 정전척이며,
상기 자력척은 상기 캐리어 바디 상에서 상기 정전척에 접근 또는 이격 가능하게 이동되는 이동형 자력척인 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제3항에 있어서,
상기 복합 캐리어는,
상기 캐리어 바디에 마련되어 상기 이동형 자력척의 위치 이동을 가이드하는 자력척 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제4항에 있어서,
상기 이동형 자력척은,
상기 자력척 가이드에 결합되어 상기 자력척 가이드에 의해 이동되는 슬라이더; 및
상기 슬라이더에 결합되는 다수의 마그네트(magnet)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제5항에 있어서,
상기 마그네트는 영구자석인 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
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제1항에 있어서,
상기 기판 전달 모듈은 상기 기판 어태치 존에 이동 가능하게 배치되며,
상기 마스크 전달 모듈은 상기 마스크 어태치 존에 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제1항에 있어서,
상기 기판 전달 모듈은,
상기 복합 캐리어에 접근 또는 이격 구동되는 기판 전달용 구동체; 및
상기 기판 전달용 구동체에 마련되어 상기 기판을 지지하는 다수의 기판 지지용 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제9항에 있어서,
상기 다수의 기판 지지용 핀은 상기 기판 전달용 구동체의 중앙 영역에서 사이드 영역으로 갈수록 돌출 높이가 점진적으로 낮아지게 상기 기판 전달용 구동체 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제1항에 있어서,
상기 마스크 전달 모듈은,
상기 복합 캐리어에 접근 또는 이격 구동되는 마스크 전달용 구동체; 및
상기 마스크 전달용 구동체에 상대 이동 가능하게 결합되며, 상기 마스크 전달용 구동체의 동작과는 별개로 상기 마스크를 상기 복합 캐리어에 접근 또는 이격 구동시키는 다수의 마스크 지지용 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
제1항에 있어서,
상기 복합 캐리어, 상기 기판 전달 모듈 및 상기 마스크 전달 모듈의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하며,
상기 기판은 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes)이며,
상기 기판은 가로/세로의 길이가 2m 내외의 대형 기판인 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 장치.
복합 캐리어(carrier)의 일측에 마련되는 정전척으로 기판(glass)을 전달하여 상기 정전척의 정전기력으로 상기 기판을 어태치하는 기판 어태치 단계; 및
상기 기판으로 마스크(metal mask)를 전달하여 상기 복합 캐리어에 마련되는 자력척의 자기력으로 상기 마스크를 어태치하는 마스크 어태치 단계를 포함하며,
상기 기판 어태치 단계는 기판 어태치 존(Glass Attach Zone)에서 개별적으로 진행되고, 상기 마스크 어태치 단계는 마스크 어태치 존(Mask Attach Zone)에서 개별적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 방법.
제13항에 있어서,
상기 마스크 어태치 단계는,
상기 마스크의 사이드 영역을 가압하여 상기 기판에 밀착시키는 단계; 및
상기 자력척을 상기 정전척 영역으로 위치 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 어태치 방법.
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