KR101856714B1 - 기판 얼라인 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 양단부가 각각 지지되도록 상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계와; 상기 기판 상부에 위치하는 백 플레이트의 하면이 상기 기판의 상면에 닿지 않도록 상기 백 플레이트를 하강시키는 단계와; 상기 백 플레이트의 상부 위치하며 판 상으로 자력을 제공하는 마그넷 플레이트의 상기 자력이 상기 기판 하부에 위치하는 마스크에 미칠 만큼 상기 마그넷 플레이트를 하강시키는 단계와; 상기 기판과 상기 마스크가 합착되도록 상기 마그넷 플레이트와 상기 마스크를 서로 밀착시키는 단계를 포함하는, 기판 얼라인 방법이 제공된다.

Description

기판 얼라인 방법{Method for aligning substrate}
본 발명은 기판 얼라인 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 소자로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 널리 이용되고 있다. 이러한 평판 표지 소자는 유리기판에 일정 패턴으로 금속박막이나 유기박막을 증착하는 증착공정 등의 일련의 공정을 진행하여 제조된다.
금속박막이나 유기박막의 증착은 진공열증착방법에 의해 이루어질 수 있는데, 진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크와 기판을 얼라인(align)하고 합착시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
종래 기술에 따른 증착장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 증착공정 진행 시 내부가 진공상태로 유지되는 진공챔버(100)와, 진공챔버(100) 내부의 상부에 배치되며 기판(101)과 마스크(110)를 얼라인하여 합착하는 기판 얼라인 장치(102)와, 진공챔버(100) 내부의 하부에 기판(101)에 향하여 증발물질을 분사하는 증발원(104)으로 구성된다. 그리고, 기판 얼라인 장치(102)는, 기판(101)이 로딩되어 안착되는 기판 홀더(106)와, 기판(101)의 하면에 대향하여 배치되는 마스크(110)를 지지하는 마스크 홀더(108)와, 기판(101) 상부에 위치하며 판 상으로 자력을 제공하는 마그넷 플레이트(112)와, 마그넷 플레이트(112)와 연동되어 승강되며 마그넷 플레이트(112)와 기판(101) 사이에 배치되어 기판(101)을 보호하는 백 플레이트(114)로 구성된다.
종래 기술에 따른 기판(101)과 마스크(110)의 합착 과정을 도 2를 참고하여 살펴 보면, 로봇암에 의해 기판(101)이 기판 홀더(106)에 안착되면 기판(101)과 마스크(110)의 얼라인을 수행한 후 기판(101) 상부에 위치하는 마그넷 플레이트(112)가 하강하면서 그 하부에 위치하는 백 플레이트(114)를 밀게 된다. 마그넷 플레이트(112)의 계속적인 하강에 따라 백 플레이트(114)가 기판(101)의 상면에 밀착되면서 마그넷 플레이트(112)가 기판(101) 하부의 마스크(110)를 자력에 의해 잡아 당겨 기판(101)과 마스크(110)의 합착이 일어나게 된다.
그런데, 최근 기판 대형화에 따른 기판(101)의 처짐이 증가하는 상황에서 기구적으로 마스넷 플레이트(112)의 하강에 따라 백 플레이트(114)가 기판(101)의 상면에 먼저 닿게 되고, 백 플레이트(114)가 기판(101)에 닿는 과정에서 기판(101) 단부부터 기판(101) 중앙부 방향으로 백 플레이트(114)가 닿게 되면서 백 플레이트(114)와 기판(101) 사이에 마찰력이 발생하게 된다. 이후 마그넷 플레이트(112)의 지속적인 하강에 따라 마그넷 플레이트(112)와 마스크(110)가 부착되는데, 마그넷 플레이트(112)에 마스크(110)가 부착되는 과정에서 백 플레이트(114)의 하면과 기판(101) 상면의 마찰력으로 인해 기판(101)과 마스크(110)의 합착에 오차가 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허 10-0759578호(2007. 09. 18 공고)
본 발명은 백 플레이트가 기판에 닿기 전에 마그넷 플레이트의 자력이 마스크에 미치도록 하여 기판의 처짐을 줄이고, 이 상태에서 기판과 마스크를 얼라인함으로써 얼라인 정밀도를 높일 수 있는 기판 얼라인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 양단부가 각각 지지되도록 상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계와; 상기 기판 상부에 위치하는 백 플레이트의 하면이 상기 기판의 상면에 닿지 않도록 상기 백 플레이트를 하강시키는 단계와; 상기 백 플레이트의 상부 위치하며 판 상으로 자력을 제공하는 마그넷 플레이트의 상기 자력이 상기 기판 하부에 위치하는 마스크에 미칠 만큼 상기 마그넷 플레이트를 하강시키는 단계와; 상기 기판과 상기 마스크가 합착되도록 상기 마그넷 플레이트와 상기 마스크를 서로 밀착시키는 단계를 포함하는, 기판 얼라인 방법이 제공된다.
상기 마그넷 플레이트를 하강시키는 단계 이전에, 상기 마스크와 상기 기판이 서로 인접하도록 상기 마스크를 지지하는 마스크 홀더와 상기 기판 홀더를 서로 상대적 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계 이후에, 상기 기판의 처짐이 감소되도록 상기 기판 홀더에 안착된 상기 기판을 인장시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 마그넷 플레이트를 하강시키는 단계 이후에, 상기 기판과 상기 마스크를 얼라인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 백 플레이트는, 내부에 냉매가 흐르는 유로가 형성되며 상기 유로를 따라 냉매가 순환되어 상기 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 백 플레이트가 기판에 닿기 전에 마그넷 플레이트의 자력이 마스크에 미치도록 하여 기판의 처짐을 줄일 수 있고, 이 상태에서 기판과 마스크를 얼라인함으로써 얼라인 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 증착장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래 기술에 따라 기판과 마스크의 합착과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 순서도.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 흐름도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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.
이하, 본 발명에 따른 기판 얼라인 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 순서도이고, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 도 9에는, 기판(10), 기판 홀더(12), 마스크(14), 마스크 홀더(16), 클램프(18), 백 플레이트(20), 마그넷 플레이트(22)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 기판 얼라인 방법은, 기판(10)의 양단부가 각각 지지되도록 상기 기판(10)을 기판 홀더(12)로 로딩하는 단계와; 상기 기판(10) 상부에 위치하는 백 플레이트(20)의 하면이 상기 기판(10)의 상면에 닿지 않도록 상기 백 플레이트(20)를 하강시키는 단계와; 상기 백 플레이트(20)의 상부 위치하며 판 상으로 자력을 제공하는 마그넷 플레이트(22)의 상기 자력이 상기 기판(10) 하부에 위치하는 마스크(14)에 미칠 만큼 상기 마그넷 플레이트(22)를 하강시키는 단계와; 상기 기판(10)과 상기 마스크(14)가 합착되도록 상기 마그넷 플레이트(22)와 상기 마스크(14)를 서로 밀착시키는 단계를 포함한다.
본 실시예에 따른 기판 얼라인 방법은 백 플레이트(20)가 기판(10)에 닿기 전에 마그넷 플레이트(22)의 자력이 마스크(14)에 미치도록 하여 기판(10)의 처짐을 줄일 수 있고, 이 상태에서 기판(10)과 마스크(14)를 얼라인함으로써 얼라인 정밀도를 높일 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 기판 얼라인 방법을 자세히 설명한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 양단부가 각각 지지되도록 기판(10)을 기판 홀더(12)로 로딩한다(S100). 기판(10)은 로봇암에 리프팅(lifting)되어 진공챔버 내부로 인입되거나 인출되며, 로봇암에 의해 기판(10)이 진공챔버 내부에 위치하는 기판 홀더(12)로 로딩된다.
기판 홀더(12)는 기판(10) 하면이 아래의 증발원을 향하여 노출되도록 기판(10)의 양단부를 각각 지지하게 된다. 기판 홀더(12)가 기판(10)의 양단부를 지지함에 따라 기판(10)의 자체 중량에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 기판(10)의 중앙부에서 처짐이 발생하게 된다. 이러한 처짐은 기판(10)이 크기가 증가함에 따라 이에 연동되어 증가하게 된다. 기판(10)의 중앙부가 처짐에 따라 기판(10)의 양단부는 기판 홀더(12)에서 살짝 들릴 수 있다.
한편, 기판(10) 로딩 시 발생한 기판(10)의 처짐을 줄이기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(12)에 안착된 기판(10)을 인장시킬 수 있다. 기판 홀더(12)에는 기판(10)의 양단을 클램핑(clamping)할 수 있는 클램프(18)가 배치될 수 있으며, 클램프(18)가 기판(10)의 양단부를 각각 클램핑한 상태에서 서로 멀어지는 방향으로 잡아당겨 기판(10)에 인장력을 가하면 기판(10)의 처짐이 감소될 수 있다.
다음에, 도 6에 도시된 바와 같이, 마스크(14)와 기판(10)이 서로 인접하도록 기판 홀더(12)와 마그넷 홀더를 서로 상대적 이동시킨다(S200). 여기서, '기판 홀더(12)와 마스크 홀더(16)를 서로 상대적으로 이동시킨다는 의미'는 기판 홀더(12)가 정지한 상태에서 기판(10)과 마스크(14)가 서로 인접하도록 마스크 홀더(16)가 기판 홀더(12) 방향으로 상승되거나, 마스크 홀더(16)가 정지한 상태에서 기판(10)과 마스크(14)가 서로 인접하도록 기판 홀더(12)가 마스크 홀더(16) 방향으로 하강하거나, 기판(10)과 마스크(14)가 서로 인접하도록 기판 홀더(12)와 마스크 홀더(16)가 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 것을 의미한다. 본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 마스크(14)와 기판(10)이 인접하도록 마스크 홀더(16)가 기판 홀더(12) 방향으로 상승하도록 구성하였다.
다음에, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 위치하는 백 플레이트(20)의 하면이 기판(10)의 상면에 닿지 않도록 백 플레이트(20)를 하강시킨다(S300). 종래에는 백 플레이트(20)가 마그넷 플레이트(22)의 이동에 연동되도록 구성되어, 마그넷 플레이트(22)의 하강에 따라 백 플레이트(20)가 하강하면서 기판(10)에 먼저 닿게 되었는데, 본 실시예에서는 마그넷 플레이트(22)와 백 플레이트(20)의 이동이 연동되지 않도록 구성하여 개별적으로 이동이 제어되도록 구성된다. 이에 따라, 마그넷 플레이트(22)의 이동과 무관하게 기판(10) 상부에 위치하는 백 플레이트(20)의 하면이 기판(10)의 상면에 닿지 않도록 백 플레이트(20)를 먼저 기판(10)을 향하여 이동시킨다.
기판(10) 방향으로의 백 플레이트(20)의 하강은 백 플레이트(20)의 하면이 기판(10) 상면에 닿지 않도록 이루어지는데, 후술할 마그넷 플레이트(22)의 하강에 따라 마그넷 플레이트(22)의 자력이 백 플레이트(20)를 통과하여 기판(10)에 닿을 수 있을 정도로 최대한 가깝게 하강시키는 것이 좋다.
한편, 백 플레이트(20)는 내부에 냉매가 흐르는 유로가 형성되며 유로를 따라 냉매가 순환되어 기판(10)을 냉각하는 쿨링 플레이트를 포함할 수 있다. 기판(10)과 마스크(14)가 합착된 상태에서 증발원의 증발물질이 가열되면서 증발되어 기판(10)에 증착이 이루어지는데, 증발물질의 가열에 따라 발생하는 열이 기판(10)과 마스크(14)에 전달되어 열 팽창되면서 기판(10)과 마스크(14)의 얼라인에 흐트러져 증착 정밀도가 떨어질 수 있다. 쿨링 플레이트는 기판(10)과 마스크(14)가 합착된 상태에서 냉매의 순환에 의해 기판(10)과 마스크(14)를 냉각시키게 된다.
다음에, 도 8에 도시된 바와 같이, 백 플레이트(20)의 상부 위치하며 판 상으로 자력을 제공하는 마그넷 플레이트(22)의 자력이 기판(10) 하부에 위치하는 마스크(14)에 미칠 만큼 마그넷 플레이트(22)를 하강시킨다(S400). 마그넷 플레이트(22)에는 마스크(14)가 부착될 수 있도록 판 상으로 마그넷이 배치되어 있으며, 마그넷의 자력이 백 플레이트(20), 기판(10)을 통과하여 마스크(14)를 잡아당기게 된다.
마스크(14)는 개구(開口) 형태로 일정 패턴이 형성된 얇은 금속 쉬트로 이루어지며 기판(10)의 대형화에 따라 마스크(14)의 크기도 대형화되고 있다. 일반적으로 마스크(14)는 일정 패턴이 형성되는 금속 쉬트를 팽팽하게 인장시켜 단부를 프레임에 고정하여 구성하게 되는데, 금속 쉬트의 인장에도 불구하고 도 4에 도시된 바와 같이, 마스크(14)의 중앙부에서 처짐이 발생하게 된다. 이러한 처짐은 기판(10) 상부에 위치하는 마그넷 플레이트(22)와의 접착 과정에서 마스크(14)가 기판(10) 방향으로 들리면서 없어지게 된다. 한편, 마스크(14)의 상승에 따라 마스크(14)는 기판(10)의 하면을 지지하면서 기판(10)을 살짝 들어 올려 기판(10)의 처짐을 상쇄한다.
상술한 바와 같이, 백 플레이트(20)가 기판(10)의 상면에 닿지 않은 상태에서 마그넷 플레이트(22)가 백 플레이트(20) 방향으로 하강이 이루어지고 마스크(14)와의 거리가 일정 거리 이하가 되면 마그넷 플레이트(22)의 자력이 백 플레이트(20) 및 기판(10)을 통과하여 마스크(14)에 미치게 된다. 백 플레이트(20)와 기판(10)을 통과한 자력은, 도 8에 도시된 바와 같이, 마스크(14)를 들어 올리게 되고, 마스크(14)는 다시 기판(10)을 들어올려 기판(10)의 처짐을 상쇄시키게 된다. 이때, 백 플레이트(20)와 기판(10)이 서로 닿지 않기 때문에 마찰력이 없이 기판(10)의 처짐을 크게 상쇄시킬 수 있다.
한편, 기판의 처짐을 상쇄시키는 본 단계 이후에 기판(10)과 마스크(14)를 얼라인 할 수 있다. 기판(10) 상에는 기판 얼라인 마크가 표시되어 있고, 마스크(14)에는 마스크 얼라인 마크가 표시되어 있는데, 기판 얼라인 마크와 마스크 얼라인 마크를 인지할 수 있는 비젼부(미도시)를 통하여 기판 얼라인 마크와 마스크 얼라인 마크가 일치되도록 기판(10)과 마스크(14)를 얼라인 한다. 마그넷 플레이트(22)의 1차적인 하강에 따라 기판(10)의 처짐이 감소된 상태에서 기판(10)과 마스크(14) 간의 얼라인 수행하기 때문에 얼라인 정밀도를 높일 수 있다.
다음에, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(10)과 마스크(14)가 합착되도록 마그넷 플레이트(22)와 마스크(14)를 서로 밀착시킨다(S500). 상기의 전 단계에서 마그넷 플레이트(22)의 자력이 마스크(14)에 미칠 만큼 마그넷 플레이트(22)를 하강시키면 마스크(14)의 상승에 따라 기판(10)의 처짐이 상쇄되고, 이 상태에서 마그넷 플레이트(22)와 마스크(14)를 밀착시키면 마스크(14)가 마그넷 플레이트(22)에 부착되면서 기판(10)과 마스크(14)의 합착이 이루어진다. 도 9를 참조하면, 마그넷 플레이트(22)의 재하강에 따라 백 플레이트(20)가 기판(10)에 밀착되면서 기판(10) 하부의 마스크(14)가 마그넷 플레이트(22)에 부착되면서 마그넷 플레이트(22)와 마스크(14)가 밀착된다.
기판(10)의 처짐이 감소된 상태에서 기판(10)과 마스크(14)의 얼라인이 이루어지고 이후에 기판(10)과 마스크(14)의 합착이 이루어지게 때문에 기판(10)과 마스크(14)의 얼라인 정밀도를 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 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 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
10: 기판 12: 기판 홀더
14: 마스크 16: 마스크 홀더
18: 클램프 20: 백 플레이트
22: 마그넷 플레이트

Claims (5)

  1. 기판의 양단부가 각각 지지되도록 상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계와;
    상기 기판 상부에 위치하는 백 플레이트의 하면이 상기 기판의 상면에 닿지 않도록 상기 기판에 가깝게 상기 백 플레이트를 하강시키는 단계와;
    상기 마스크와 상기 기판이 서로 인접하도록 상기 마스크를 지지하는 마스크 홀더와 상기 기판 홀더를 서로 상대적 이동시키는 단계와;
    상기 백 플레이트의 상부 위치하며 판 상으로 자력을 제공하는 마그넷 플레이트의 상기 자력이 상기 백 플레이트 및 상기 기판을 통과하여 상기 기판 하부에 위치하는 마스크에 미쳐 상기 마스크를 잡아당길 만큼 상기 마그넷 플레이트를 하강시키는 단계와;
    상기 마그넷 플레이트의 하강 이후에 상기 기판과 상기 마스크를 얼라인하는 단계와;
    상기 기판과 상기 마스크가 합착되도록 상기 마그넷 플레이트와 상기 마스크를 서로 밀착시키는 단계를 포함하되,
    상기 마그넷 플레이트의 하강에 따라 상기 마그넷 플레이트가 상기 마스크를 잡아당기면 상기 마스크가 상기 기판의 하면을 지지하면서 상기 기판을 들어올려 상기 기판의 처짐을 상쇄하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계 이후에,
    상기 기판의 처짐이 감소되도록 상기 기판 홀더에 안착된 상기 기판을 인장시키는 단계를 더 포함하는, 기판 얼라인 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 백 플레이트는,
    내부에 냉매가 흐르는 유로가 형성되며 상기 유로를 따라 냉매가 순환되어 상기 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 방법.
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