KR102165032B1 - 기판 정렬 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 시스템 - Google Patents

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이현성
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Abstract

본 기재의 기판 정렬 장치는 기판과 마스크를 정렬하여 합착하는 기판 정렬 장치에 있어서, 프레임 부재; 상기 프레임 부재의 내부에 위치되고, 마스크를 끌어당기는 자력을 갖는 자성 부재; 상기 자성 부재를 감싸면서 상기 자성 부재에 걸쳐지도록 설치되고, 상기 자성 부재에 대해 상하방향으로 상대 이동되게 결합되며, 기판을 가압하여 기판과 마스크를 밀착시키는 누름 부재; 상기 자성 부재에 결합되고, 상기 자성 부재와 상기 누름 부재를 승강시키는 제1 구동 유닛; 마스크가 안착되는 마스크 지지부와, 상기 마스크 지지부와 고정 결합되고 기판이 안착되는 기판 지지부를 포함하는 지지 부재; 및 상기 누름 부재를 관통하고, 상기 지지 부재에 결합되며, 상기 지지 부재를 승강시키고, 상기 누름 부재가 상기 지지 부재에 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 제2 구동 유닛;을 포함한다.

Description

기판 정렬 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 시스템{Substrate alignment apparatus and thin film deposition system including the same}
본 발명은 증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판과 마스크를 정렬하여 합착하는데 사용되는 기판 정렬 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 시스템에 관한 것이다.
유기 발광 소자(OLED: Organic Light Emitting Diodes)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 조사한다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두되고 있다. 특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
유기 전계 발광소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열 증착 방법으로 기판 상에 증착될 수 있다.
진공열 증착 방법은 진공 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
한편, 종래의 박막 증착 시스템은 쉐도우 마스크와 기판 각각을 지지하고, 정렬시킨 다음 합착하여 증착 물질을 기판에 증착시킨다. 이를 위하여 쉐도우 마스크와 기판 각각을 개별적으로 지지하고 정렬시키기 위한 별도의 구동 장치를 포함해야 함으로써, 전체적인 구조가 복잡해질 수 있다.
한국등록특허 제10-1410882호
본 발명의 목적은 구조가 단순화될 수 있는 기판 정렬 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 정렬 장치는 기판과 마스크를 정렬하여 합착하는 기판 정렬 장치에 있어서, 프레임 부재; 상기 프레임 부재의 내부에 위치되고, 마스크를 끌어당기는 자력을 갖는 자성 부재; 상기 자성 부재를 감싸면서 상기 자성 부재에 걸쳐지도록 설치되고, 상기 자성 부재에 대해 상하방향으로 상대 이동되게 결합되며, 기판을 가압하여 기판과 마스크를 밀착시키는 누름 부재; 상기 자성 부재에 결합되고, 상기 자성 부재와 상기 누름 부재를 승강시키는 제1 구동 유닛; 마스크가 안착되는 마스크 지지부와, 상기 마스크 지지부와 고정 결합되고 기판이 안착되는 기판 지지부를 포함하는 지지 부재; 및 상기 누름 부재를 관통하고, 상기 지지 부재에 결합되며, 상기 지지 부재를 승강시키고, 상기 누름 부재가 상기 지지 부재에 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 제2 구동 유닛;을 포함한다.
한편, 상기 누름 부재는, 판형상으로 이루어지고, 기판을 가압하는 가압부; 및 상기 가압부에 결합되고, 상기 자성 부재의 상측의 적어도 일부분을 감싸는 분리 방지부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 분리 방지부의 높이는 상기 자성 부재의 두께보다 크게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 누름 부재는, 상기 자성 부재가 상기 누름 부재를 향하여 하강되는 경우, 상기 자성 부재의 적어도 일부분이 수용되도록 하는 인입부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 구동 유닛은, 기둥 형상으로 이루어지고, 상기 프레임 부재를 관통하여 상기 자성 부재에 고정 결합되는 제1 동력 전달 부재; 및 상기 제1 동력 전달 부재를 승강시키는 제1 동력 발생 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 구동 유닛은, 기둥 형상으로 이루어지고, 상기 프레임 부재와 상기 누름 부재를 관통하여 상기 지지 부재에 고정 결합되는 제2 동력 전달 부재; 상기 제2 동력 전달 부재를 승강시키는 제2 동력 발생 부재; 상기 제2 동력 전달 부재에서 상기 누름 부재에 인접한 부분에 설치되고, 일단이 상기 누름 부재에 결합되며, 상기 누름 부재가 상기 지지 부재에 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 탄성 부재; 및 상기 제2 동력 전달 부재에 고정 결합되고, 상기 탄성 부재의 타단을 지지하는 이탈 방지 부재;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 탄성 부재는 압축 스프링일 수 있다.
한편, 상기 마스크 지지부는 여러번 절곡되어 자유단이 상기 기판 지지부와 평행하게 위치될 수 있다.
한편, 상기 자성 부재에 고정 결합되고, 상기 프레임 부재에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 상기 자성 부재의 이동을 가이드하는 하나 이상의 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 가이드 부재는 두 개이고, 상기 두 개의 가이드 부재 각각은 상기 제1 구동 유닛을 중심으로 서로 대칭이 되도록 위치될 수 있다.
한편, 상기 프레임 부재는, 내부공간을 포함하는 몸체부; 및 상기 몸체부에 고정결합되고, 판 형상으로 이루어지며, 증착 물질이 유입되도록 상하방향으로 관통된 중공을 포함하고, 기판에 증착 물질을 증착시키는 경우, 마스크가 안착될 수 있게 하는 안착부;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 박막 증착 시스템은 내부 공간을 포함하는 챔버; 상기 챔버의 내부 공간의 바닥면에 설치되고, 증착 물질을 기판으로 공급하는 증발원; 및 상기 챔버의 내부 공간의 상면에 설치되고, 기판과 마스크를 정렬하여 합착시키는 기판 정렬 장치;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치는 마스크 지지부와 기판 지지부가 결합된 지지 부재를 포함한다. 이에 따라, 기판 정렬 장치의 구조가 단순화될 수 있고, 종래의 기판 정렬 장치와 비교하여 제조 시간이 단축될 수 있을 뿐만 아니라, 제조가 용이하게 실시될 수 있다.
또한, 기판 정렬 장치의 수리가 필요한 경우, 오랜 시간을 소요할 필요없이 교체가 필요한 부품을 분리하여 유지보수를 신속하게 완료할 수 있으므로, 유지보수 시간을 현저하게 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 포함하는 박막 증착 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 기판 정렬 장치로 기판과 마스크를 정렬하여 합착하는 기판 정렬 방법에서 마스크를 로딩하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 기판 정렬 방법에서 기판을 로딩하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5 내지 도 17은 기판 정렬 방법을 순차적으로 도시한 것이다.
도 5은 기판 정렬 장치가 대기중인 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 지지 부재가 상승한 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 자성 부재가 상승한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 마스크가 외부로부터 공급된 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 자성 부재가 상승한 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 마스크 이송 장치가 이동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 자성 부재와 지지 부재가 하강한 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 기판이 외부로부터 공급된 상태를 도시한 도면이다.
도 13은 지지 부재, 누름 부재 및 자성 부재가 상승한 상태를 도시한 도면이다.
도 14는 기판 이송 장치가 이동한 상태를 도시한 도면이다.
도 15는 지지 부재, 누름 부재 및 자성 부재가 하강된 상태를 도시한 도면이다.
도 16은 누름 부재가 하강한 상태를 도시한 도면이다.
도 17은 자성 부재가 하강한 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)를 설명하기에 앞서, 기판 정렬 장치(100)가 설치될 수 있는 박막 증착 시스템(1000)에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 박막 증착 시스템(1000)은 일례로 챔버(200), 증발원(300) 및 기판 정렬 장치(100)를 포함할 수 있다.
챔버(200)는 내부 공간을 포함한다. 챔버(200)는 증발원(300)과 기판 정렬 장치(100)를 수용할 수 있다. 진공 펌프(미도시)가 챔버(200)의 일측에 설치되고, 챔버(200)의 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.
증발원(300)은 상기 챔버(200)의 내부 공간의 바닥면에 설치되고, 증착 물질을 기판(S)으로 공급한다. 증발원(300)은 증착 물질을 기화시킨다. 기화된 증착 물질은 마스크(M)에 입사되고 기판(S)에 특정 두께로 증착되면서, 기판(S)에 박막이 생성될 수 있다.
기판 정렬 장치(100)는 상기 챔버(200)의 내부 공간의 상면에 설치되고, 기판(S)과 마스크(M)를 정렬하여 합착시킨다. 즉, 기판 정렬 장치(100)는 기판(S)과 마스크(M)의 위치를 정렬하여 증착 물질이 마스크(M)를 통과하여 기판(S)의 특정 위치에 안정적으로 증착되도록 할 수 있다. 이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
그리고, 박막 증착 시스템(1000)은 기판(S)과 마스크(M)를 외부에서 챔버(200)로 공급하는 이송 장치를 포함할 수 있다. 이송 장치는 기판(S)과 마스크(M)를 챔버(200)로부터 배출할 수도 있다. 이러한 이송 장치는 마스크 이송 장치(410, 도 8 참조)와 기판 이송 장치(420, 도 12 참조)를 포함할 수 있으며, 이와 다르게 하나의 이송 장치가 기판(S)과 마스크(M) 모두를 이송하는 것도 가능할 수 있다.
이와 같은 챔버(200), 증발원(300) 및 이송 장치는 일반적인 박막 증착 시스템(1000)에 포함된 것일 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 앞서 설명한 챔버(200), 증발원(300)은 전술한 구조 이외에 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)가 반드시 이와 같은 박막 증착 시스템(1000)에만 적용되는 것으로 한정하지는 않는다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)는 기판(S)과 마스크(M)를 정렬하여 합착하는 기판 정렬 장치(100)로써, 프레임 부재(130), 자성 부재(170), 누름 부재(140), 제1 구동 유닛(110), 지지 부재(150) 및 제2 구동 유닛(120)을 포함한다.
프레임 부재(130)는 기판 정렬 장치(100)의 뼈대가 될 수 있다. 프레임 부재(130)는 제1 구동 유닛(110)과 제2 구동 유닛(120)의 위치를 안정적으로 유지할 수 있다. 후술할 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150)가 프레임 부재(130)의 내부에 위치될 수 있다.
이러한 프레임 부재(130)는 일례로, 몸체부(131) 및 안착부(132)를 포함할 수 있다. 몸체부(131)는 내부공간을 포함할 수 있다.
안착부(132)는 상기 몸체부(131)에 고정 결합될 수 있다. 도면에 도시된 방향을 기준으로, 몸체부(131)는 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150)의 측부 및 상부를 감싸도록 이루어지고, 안착부(132)는 몸체부(131)의 하측에 결합될 수 있다.
이러한 안착부(132)는 판(plate) 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 안착부(132)는 증착 물질이 유입되도록 상하방향으로 관통된 중공(133)을 포함할 수 있다. 이러한 중공(133)의 형상은 아래에서 위로 갈수록 내경이 감소되는 형상일 수 있다. 이에 따라, 증발원(300)에서 기화된 증착 물질이 중공(133)을 하여 마스크(M)로 입사될 수 있다.
기판(S)에 증착 물질을 증착시키는 경우, 마스크(M)가 안착부(132)에 안착될 수 있다. 즉, 마스크(M)는 후술할 지지 부재(150)로부터 분리되어 안착부(132)에 안착될 수 있다. 이를 위하여 중공(133)은 마스크(M)보다는 상대적으로 작은 크기일 수 있다.
여기서, 마스크(M)는 마스크 프레임(MP)과 일체로 결합된 상태일 수 있다. 마스크 프레임(MP)은 두께가 매우 얇은 마스크(M)의 두께를 증가시켜서 공정 진행시 마스크(M)의 취급을 용이하게 할 수 있게 한다. 이러한 마스크 프레임(MP)은 마스크(M)의 가장자리와 결합되어 마스크(M)가 안착부(132)에 안정적으로 안착되도록 할 수 있다.
자성 부재(170)는 상기 프레임 부재(130)의 내부에 위치되고, 마스크(M)를 끌어당기는 자력을 갖는다. 일반적인 마스크(M)는 처짐이 발생되지 않도록 다른 소재보다 상대적으로 강한 강도의 금속으로 이루어질 수 있다.
자성 부재(170)는 금속 재질로 이루어진 마스크(M)를 자력으로 끌어당겨서 마스크(M)가 기판(S)에 밀착되도록 할 수 있다. 더욱 바람직하게, 자성 부재(170), 기판(S) 및 마스크(M)가 순차적으로 위치된 상태에서, 자성 부재(170)는 마스크(M)가 기판(S)의 하면에 밀착되게 한다. 이를 위한 자성 부재(170)는 마스크(M)의 크기와 대응되는 크기로 이루어지고, 누름 부재(140)의 내부에 위치될 수 있다.
누름 부재(140)는 상기 자성 부재(170)를 감싸면서 상기 자성 부재(170)에 걸쳐지도록 설치될 수 있다. 그리고, 누름 부재(140)는 상기 자성 부재(170)에 대해 상하방향으로 상대 이동되게 결합될 수 있다. 누름 부재(140)는 기판(S)을 가압하여 기판(S)과 마스크(M)를 밀착시킨다.
도면에서 바라보는 방향을 기준으로, 누름 부재(140)는 기판(S)의 위에 위치될 수 있다. 누름 부재(140)는 일례로, 가압부(142)와 분리 방지부(141)를 포함할 수 있다.
가압부(142)는 판 형상으로 이루어질 수 있다. 가압부(142)는 기판(S)을 가압한다. 가압부(142)는 기판(S)과 동일하거나 기판(S)보다 큰 크기일 수 있고, 기판(S)과 접촉되는 면은 평평한 형상일 수 있다.
분리 방지부(141)는 가압부(142)와 결합될 수 있다. 그리고, 분리 방지부(141)는 상기 자성 부재(170)의 상측의 적어도 일부분을 감쌀 수 있다. 즉, 분리 방지부(141)의 일측은 가압부(142)에 결합되고, 분리 방지부(141)의 자유단은 자성 부재(170)의 상면의 적어도 일부분을 감쌀 수 있다.
이와 다르게, 분리 방지부(141)는 자성 부재(170)의 상면 전체를 감싸는 것도 가능할 수 있다. 이러한 분리 방지부(141)는 누름 부재(140)가 자성 부재(170)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
분리 방지부(141)와 가압부(142)는 볼트와 같은 체결 수단에 의해 결합될 수 있다. 이와 다르게, 분리 방지부(141)와 가압부(142)는 일체로 이루어진 것도 가능할 수 있다.
한편, 누름 부재(140)는 인입부(143)를 더 포함할 수 있다. 인입부(143)는 상기 자성 부재(170)가 상기 누름 부재(140)를 향하여 하강되는 경우, 상기 자성 부재(170)의 적어도 일부분이 수용되도록 할 수 있다. 이를 위한 인입부(143)는 가압부(142)의 상면에서 자성 부재(170)와 대응되는 부분에 일정 깊이로 인입된 것일 수 있다. 인입부(143)의 깊이는 자성 부재(170)의 두께 이하일 수 있다.
이와 같이 누름 부재(140)가 인입부(143)를 더 포함함으로써, 자성 부재(170)가 인입부(143)에 안착되면서 마스크(M)와의 거리가 더욱 단축될 수 있다. 그러므로, 자성 부재(170)의 자력이 마스크(M)를 더욱 강하게 끌어당길 수 있게 되면서, 마스크(M)가 기판(S)에 안정적으로 밀착될 수 있다.
한편, 상기 분리 방지부(141)의 높이는 상기 자성 부재(170)의 두께보다 크게 이루어질 수 있다. 이에 따라, 자성 부재(170)가 누름 부재(140)의 내부에서 상하 방향으로 자유롭게 이동될 수 있다.
그러므로, 자성 부재(170)가 후술할 제1 구동 유닛(110)에 의하여 하강되면, 자성 부재(170)가 누름 부재(140)의 가압부(142)의 상면을 누르면서 누름 부재(140)도 하강될 수 있다. 이와 반대로, 자성 부재(170)가 후술할 제1 구동 유닛(110)에 의하여 상승되면, 자성 부재(170)가 분리 방지부(141)의 하면을 지지하면서 누름 부재(140)도 상승될 수 있다. 즉, 누름 부재(140)는 자성 부재(170)를 이동시키는 제1 구동 유닛(110)에 의해 이동될 수 있다.
제1 구동 유닛(110)은 상기 자성 부재(170)에 결합되고, 상기 자성 부재(170)와 상기 누름 부재(140)를 승강시킨다.
이를 위한 제1 구동 유닛(110)은 일례로, 제1 동력 전달 부재(111)와 제1 동력 발생 부재(112)를 포함할 수 있다.
제1 동력 전달 부재(111)는 기둥 형상으로 이루어지고, 상기 프레임 부재(130)를 관통하여 상기 자성 부재(170)에 고정 결합될 수 있다. 제1 동력 전달 부재(111)는 일례로 샤프트일 수 있다. 제1 동력 전달 부재(111)의 일단은 자성 부재(170)에 결합되고, 타단은 제1 동력 발생 부재(112)에 결합될 수 있다.
제1 동력 발생 부재(112)는 상기 제1 동력 전달 부재(111)를 승강시킬 수 있다. 제1 동력 발생 부재(112)는 프레임 부재(130)의 외부에 위치될 수 있다. 더욱 바람직하게, 제1 동력 발생 부재(112)는 챔버(200, 도 1 참조)의 외부에 위치될 수 있다. 제1 동력 발생 부재(112)는 일례로 공압 실린더, 유압 실린더, 래크 기어 및 피니언 기어, 웜과 웜기어 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
이와 같은 제1 구동 유닛(110)은 자성 부재(170)를 승강시키면, 누름 부재(140)는 자성 부재(170)와 연동되어 승강될 수 있다. 그리고, 누름 부재(140)의 이동 과정은 전술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
지지 부재(150)는 마스크(M) 및 기판(S) 모두를 지지할 수 있다. 지지 부재(150)는 마스크 지지부(151)와 기판 지지부(152)를 포함한다. 마스크(M)는 마스크 지지부(151)에 안착되고, 기판(S)은 기판 지지부(152)에 안착될 수 있다.
도면에서 바라보는 방향을 기준으로, 마스크 지지부(151)는 기판 지지부(152)의 하측에 위치될 수 있다. 마스크 지지부(151)는 여러번 절곡되어 자유단이 상기 기판 지지부(152)와 평행하게 위치될 수 있다. 마스크 지지부(151)가 반드시 이와 같은 형상인 것으로 한정하지는 않는다.
제2 구동 유닛(120)은 상기 누름 부재(140)를 관통하고, 상기 지지 부재(150)에 결합될 수 있다. 제2 구동 유닛(120)은 상기 지지 부재(150)를 승강시키고, 상기 누름 부재(140)가 상기 지지 부재(150)에 가까워지도록 탄성력을 발생시킬 수 있다.
이를 위한 상기 제2 구동 유닛(120)은 일례로, 제2 동력 전달 부재(121), 제2 동력 발생 부재(122), 탄성 부재(123) 및 이탈 방지 부재(124)를 포함할 수 있다.
제2 동력 전달 부재(121)는 기둥 형상으로 이루어지고, 상기 프레임 부재(130)와 상기 누름 부재(140)를 관통하여 상기 지지 부재(150)에 고정 결합될 수 있다. 이러한 제2 동력 전달 부재(121)는 일례로 샤프트일 수 있다. 제2 동력 전달 부재(121)가 후술할 제2 동력 발생 부재(122)에 의하여 승강되면, 지지 부재(150)도 제2 동력 전달 부재(121)를 따라서 승강될 수 있다.
한편, 누름 부재(140)에는 제2 동력 전달 부재(121)가 관통될 수 있는 설치홀(미도시)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 동력 전달 부재(121)가 승강되더라도, 누름 부재(140)는 제2 동력 전달 부재(121)와 연동되어 이동되지 않게 된다.
제2 동력 발생 부재(122)는 상기 제2 동력 전달 부재(121)를 승강시킬 수 있다. 제2 동력 발생 부재(122)는 상기 프레임 부재(130)의 외부에 위치될 수 있다. 더욱 바람직하게 제2 동력 발생 부재(122)는 챔버(200, 도 1 참조)의 외부에 위치될 수 있다. 제2 동력 발생 부재(122)는 챔버(200)의 외면에 결합된 것도 가능할 수 있다.
이와 같은 제2 동력 발생 부재(122)는 일례로 공압 실린더, 유압 실린더, 래크 기어 및 피니언 기어, 웜과 웜기어 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
탄성 부재(123)는 상기 제2 동력 전달 부재(121)에서 상기 누름 부재(140)에 인접한 부분에 설치되고, 일단이 상기 누름 부재(140)에 결합되며, 상기 누름 부재(140)가 상기 지지 부재(150)에 가까워지도록 탄성력을 발생시킬 수 있다. 상기 탄성 부재(123)는 압축 스프링일 수 있다.
도면에 도시된 방향을 기준으로, 탄성 부재(123)가 탄성력을 누름 부재(140)에 하방으로 가하고 있으므로, 자성 부재(170)가 제1 구동 유닛(110)에 의하여 최대로 하강되지 않는 한, 누름 부재(140)는 자성 부재(170)에 대해 최대로 하강된 상태를 유지할 수 있다.
탄성 부재(123)는 지지 부재(150)와 누름 부재(140)가 가까워지도록 탄성력을 발생시키고 있다. 그러므로, 제2 구동 유닛(120)이 지지 부재(150)를 상승시키는 경우, 제2 동력 발생 부재(122)가 적은 힘을 발생시키더라도, 지지 부재(150)가 더욱 신속하게 상승될 수 있다.
뿐만 아니라, 탄성 부재(123)의 탄성력에 의하여 지지 부재(150)와 누름 부재(140)가 서로 밀착된 상태를 유지하고 있다. 그러므로, 제2 구동 유닛(120)이 동작되지 않아서 지지 부재(150)에 힘이 가해지지 않은 상태인 경우, 자성 부재(170)가 제1 구동 유닛(110)에 의해 상승함에 따라 누름 부재(140)도 상승되고, 지지 부재(150)도 누름 부재(140)와 함께 상승될 수 있다.
이탈 방지 부재(124)는 상기 제2 동력 전달 부재(121)에 고정 결합되고, 상기 탄성 부재(123)의 타단을 지지할 수 있다. 이탈 방지 부재(124)는 제2 동력 전달 부재(121)에서 프레임 부재(130)의 내부에 위치한 부분에 결합될 수 있다.
이탈 방지 부재(124)는 제2 동력 전달 부재(121)와 일체로 이루어진 것도 가능할 수 있다. 이러한 이탈 방지 부재(124)는 탄성 부재(123)의 일측이 제2 동력 전달 부재(121)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 제2 구동 유닛(120)은 상기 지지 부재(150)를 승강시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 누름 부재(140)가 상기 지지 부재(150)에 가까워지도록 탄성력을 발생시킴으로써, 지지 부재(150)가 안정적이면서 신속하게 승강되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)는 가이드 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
가이드 부재(160)는 상기 자성 부재(170)에 고정 결합되고, 상기 프레임 부재(130)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 상기 자성 부재(170)의 이동을 가이드할 수 있다. 도면에 도시된 방향을 기준으로, 가이드 부재(160)의 하단은 자성 부재(170)에 결합되고, 가이드 부재(160)의 상단은 프레임 부재(130)의 외부에 위치될 수 있다.
이러한 가이드 부재(160)는 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 부재(160)는 두 개이고, 상기 두 개의 가이드 부재(160) 각각은 상기 제1 구동 유닛(110)을 중심으로 서로 대칭이 되도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 가이드 부재(160)는 자성 부재(170)의 양단 각각에 인접하게 결합될 수 있다. 가이드 부재(160)는 판 형상의 자성 부재(170)가 승강되면서 발생되는 진동이나 흔들림을 방지할 수 있다.
이하에서는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)를 사용하여 기판(S)을 정렬하는 기판 정렬 방법에 대하여 도면을 참조하여 순차적으로 설명하기로 한다.
기판 정렬 방법은 마스크를 로딩하는 방법(S110)과 기판을 로딩하는 방법(S120)으로 나누어서 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 마스크를 로딩하는 방법(S110)은 대기 단계(S111), 지지 부재가 상승하는 단계(S112), 자성 부재가 상승하는 단계(S113), 마스크가 공급되는 단계(S114), 자성 부재가 상승하는 단계(S115), 마스크 이송 장치가 이동되는 단계(S116) 및 자성 부재와 지지 부재가 하강하는 단계(S117)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판을 로딩하는 방법(S120)은 기판이 공급되는 단계(S121), 지지 부재, 누름 부재 및 자성 부재가 상승하는 단계(S122), 기판 이송 장치가 이동하는 단계(S123), 지지 부재, 누름 부재 및 자성 부재가 하강하는 단계(S124), 누름 부재가 하강하는 단계(S125), 자성 부재가 하강하는 단계(S126) 및 지지 부재가 상승하는 단계(S127)를 포함할 수 있다.
이하에서는 마스크를 로딩하는 방법(S110, 도 3 참조)과 기판을 로딩하는 방법(S120, 도 4 참조)의 각 단계를 도면을 참조하여 순차적으로 설명하기로 한다.
우선적으로 마스크(M)를 로딩하는 방법을 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 대기 단계에서는 전원이 제1 구동 유닛(110)과 제2 구동 유닛(120)에 인가되고, 프레임 부재(130), 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150)가 특정 높이에 위치될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 부재(150)가 상승하는 단계에서는, 자성 부재(170)와 누름 부재(140)의 높이는 고정되고, 제2 동력 발생 부재(122)가 동작되면서, 제2 동력 전달 부재(121)가 상승할 수 있다. 지지 부재(150)는 제2 동력 전달 부재(121)와 함께 대기상태로부터 일정 높이 상승할 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 자성 부재(170)가 상승하는 단계에서는, 제1 동력 발생 부재(112) 및 제2 동력 발생 부재(122)가 동작되고, 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150)도 상승할 수 있다. 여기서, 지지 부재(150)는 프레임 부재(130)의 안착부(132)와 마스크 지지부(151)가 서로 간섭되지 않을 정도의 높이(d)만큼 상승할 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 마스크(M)가 공급되는 단계에서는, 마스크 이송 장치(410)가 마스크(M)를 외부로부터 프레임 부재(130)의 내부로 공급할 수 있다. 여기서, 마스크(M)는 마스크 프레임(MP)과 결합된 상태이므로, 마스크 이송 장치(410)는 마스크 프레임(MP)을 이송하는 것일 수 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 자성 부재(170)가 상승하는 단계에서는, 자성 부재(170)가 상승하면서 누름 부재(140)와 지지 부재(150)도 같이 상승하면서 마스크(M)가 마스크 지지부(151)에 안착될 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 마스크 이송 장치(410)가 이동되는 단계에서는, 마스크 이송 장치(410)가 프레임 부재(130)로부터 외부로 이동될 수 있다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 자성 부재(170)와 지지 부재(150)가 하강하는 단계에서는, 마스크(M)가 프레임 부재(130)의 안착부(132)에 안착되면서, 마스크(M) 로딩 과정이 종료될 수 있다.
이후, 기판(S)을 로딩하는 방법을 설명하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 공급되는 단계에서는, 기판 이송 장치(420)가 기판(S)을 외부로부터 프레임 부재(130)의 내부로 공급할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 지지 부재(150), 누름 부재(140) 및 자성 부재(170)가 상승하는 단계에서는 기판(S)이 기판 지지부(152)에 안착될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 기판 이송 장치가 이동하는 단계에서는, 기판 이송 장치(420, 도 13 참조)가 프레임 부재(130)의 외부로 이동될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 지지 부재(150), 누름 부재(140) 및 자성 부재(170)가 하강하는 단계에서는, 기판(S)이 마스크(M) 상에 안착될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 누름 부재(140)가 하강하는 단계에서는, 누름 부재(140)가 기판(S)을 향하여 하강되고, 기판(S)은 마스크(M)와 밀착될 수 있다. 이때, 누름 부재(140)는 자성 부재(170)가 제1 구동 유닛(110)에 의하여 하강되면서 함께 하강될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 누름 부재(140)는 제1 구동 유닛(110)이나 제2 구동 유닛(120) 및 그 외의 다른 어떤 부재에도 직접적으로 결합되어 있지 않고, 자성 부재(170)에 걸쳐진 상태에서 탄성 부재(123)에 의해 지지 부재(150)를 향하여 탄성 지지되도록 설치되어 있다. 그러므로, 누름 부재(140)는 기판(S)을 적당한 힘으로 가압할 수 있으므로, 기판(S)의 파손을 방지할 수 있다. 이때, 탄성 부재(123)는 완충 장치의 기능을 할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 자성 부재(170)가 하강하는 단계에서는, 자성 부재(170)가 누름 부재(140)의 인입부(143)의 바닥면까지 하강되어 마스크(M)에 최대한 가까워질 수 있다. 이때, 누름 부재(140)는 탄성 부재(123)의 탄성력에 의하여 지지 부재(150)에 밀착된 상태를 계속 유지할 수 있다.
최종적으로 도면에 도시하지는 않았으나, 지지 부재(150)가 상승하는 단계에서는, 지지 부재(150)가 누름 부재(140)를 향하여 최대한 승강되면서, 지지 부재(150)가 마스크(M)를 가압하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 마스크(M)와 기판(S)이 더욱 안정적으로 밀착될 수 있다. 이후, 박막 증착 시스템(1000)의 증발원(300)으로부터 기화된 증착 물질이 안착부(132)의 중공(133)을 통과하여 마스크(M)로 입사되면서 기판(S)에 증착될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)는 마스크 지지부(151)와 기판 지지부(152)가 결합된 지지 부재(150)를 포함한다. 하나의 지지 부재(150)가 기판(S)과 마스크(M) 모두를 지지한 상태로 승강되면서 취급할 수 있다. 이에 따라, 기판 정렬 장치(100)의 구조가 단순화될 수 있고, 종래의 기판 정렬 장치와 비교하여 제조 시간이 단축될 수 있을 뿐만 아니라, 제조가 용이하게 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(100)는 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150)가 서로 간접적으로 결합되어 있다. 그러므로, 지지 부재(150)가 독립적으로 승강되는 경우를 제외하고, 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150) 모두가 동시에 승강되어야 하는 경우, 제1 구동 유닛(110)만 동작되면, 자성 부재(170), 누름 부재(140) 및 지지 부재(150) 모두가 한꺼번에 승강될 수 있다.
그리고, 기판 정렬 장치(100)의 구조가 종래의 기판 정렬 장치와 비교하여 단순화되어 있으므로, 기판 정렬 장치(100)의 수리가 필요한 경우, 오랜 시간을 소요할 필요없이 교체가 필요한 부품을 분리하여 유지보수를 신속하게 완료할 수 있으므로, 유지보수 시간을 현저하게 단축시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1000: 박막 증착 시스템
100: 기판 정렬 장치 110: 제1 구동 유닛
111: 제1 동력 전달 부재 112: 제1 동력 발생 부재
120: 제2 구동 유닛 121: 제2 동력 전달 부재
122: 제2 동력 발생 부재 123: 탄성 부재
124: 이탈 방지 부재 130: 프레임 부재
131: 몸체부 132: 안착부
140: 누름 부재 141: 분리 방지부
142: 가압부 143: 인입부
150: 지지 부재 151: 마스크 지지부
152: 기판 지지부 160: 가이드 부재
170: 자성 부재 200: 챔버
300: 증발원 S: 기판
M: 마스크

Claims (12)

  1. 기판과 마스크를 정렬하여 합착하는 기판 정렬 장치에 있어서,
    프레임 부재;
    상기 프레임 부재의 내부에 위치되고, 마스크를 끌어당기는 자력을 갖는 자성 부재;
    상기 자성 부재를 감싸면서 상기 자성 부재에 걸쳐지도록 설치되고, 상기 자성 부재에 대해 상하방향으로 상대 이동되게 결합되며, 기판을 가압하여 기판과 마스크를 밀착시키는 누름 부재;
    상기 자성 부재에 결합되고, 상기 자성 부재와 상기 누름 부재를 승강시키는 제1 구동 유닛;
    마스크가 안착되는 마스크 지지부와, 상기 마스크 지지부와 고정 결합되고 기판이 안착되는 기판 지지부를 포함하는 지지 부재; 및
    상기 누름 부재를 관통하고, 상기 지지 부재에 결합되며, 상기 지지 부재를 승강시키고, 상기 누름 부재가 상기 지지 부재에 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 제2 구동 유닛;을 포함하고,
    상기 누름 부재는 판형상으로 이루어지고, 기판을 가압하는 가압부; 및
    상기 가압부에 결합되고, 상기 자성 부재의 상측의 적어도 일부분을 감싸는 분리 방지부;를 포함하는 기판 정렬 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리 방지부의 높이는 상기 자성 부재의 두께보다 크게 이루어진 기판 정렬 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 누름 부재는;
    상기 자성 부재가 상기 누름 부재를 향하여 하강되는 경우, 상기 자성 부재의 적어도 일부분이 수용되도록 하는 인입부를 더 포함하는 기판 정렬 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 유닛은,
    기둥 형상으로 이루어지고, 상기 프레임 부재를 관통하여 상기 자성 부재에 고정 결합되는 제1 동력 전달 부재; 및
    상기 제1 동력 전달 부재를 승강시키는 제1 동력 발생 부재;를 포함하는 기판 정렬 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동 유닛은,
    기둥 형상으로 이루어지고, 상기 프레임 부재와 상기 누름 부재를 관통하여 상기 지지 부재에 고정 결합되는 제2 동력 전달 부재;
    상기 제2 동력 전달 부재를 승강시키는 제2 동력 발생 부재;
    상기 제2 동력 전달 부재에서 상기 누름 부재에 인접한 부분에 설치되고, 일단이 상기 누름 부재에 결합되며, 상기 누름 부재가 상기 지지 부재에 가까워지도록 탄성력을 발생시키는 탄성 부재; 및
    상기 제2 동력 전달 부재에 고정 결합되고, 상기 탄성 부재의 타단을 지지하는 이탈 방지 부재;를 포함하는 기판 정렬 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 압축 스프링인 기판 정렬 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 지지부는 여러번 절곡되어 자유단이 상기 기판 지지부와 평행하게 위치되는 기판 정렬 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자성 부재에 고정 결합되고, 상기 프레임 부재에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 상기 자성 부재의 이동을 가이드하는 하나 이상의 가이드 부재를 더 포함하는 기판 정렬 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 두 개이고, 상기 두 개의 가이드 부재 각각은 상기 제1 구동 유닛을 중심으로 서로 대칭이 되도록 위치되는 기판 정렬 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 부재는,
    내부공간을 포함하는 몸체부; 및
    상기 몸체부에 고정결합되고, 판 형상으로 이루어지며, 증착 물질이 유입되도록 상하방향으로 관통된 중공을 포함하고, 기판에 증착 물질을 증착시키는 경우, 마스크가 안착될 수 있게 하는 안착부;를 포함하는 기판 정렬 장치.
  12. 내부 공간을 포함하는 챔버;
    상기 챔버의 내부 공간의 바닥면에 설치되고, 증착 물질을 기판으로 공급하는 증발원; 및
    상기 챔버의 내부 공간의 상면에 설치되고, 기판과 마스크를 정렬하여 합착시키는 기판 정렬 장치;를 포함하고,
    상기 기판 정렬 장치는 제1항 및 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 기판 정렬 장치인 박막 증착 시스템.
KR1020190097275A 2019-08-09 2019-08-09 기판 정렬 장치 및 이를 포함하는 박막 증착 시스템 KR102165032B1 (ko)

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WO2022089746A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Applied Materials, Inc. Magnetic fixture, substrate support assembly and method for fixing an edge support frame to a table frame

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