KR102285975B1 - 얼라이너 구조 및 얼라인 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 마치고 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 수행함으로써 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능한 얼라이너 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 얼라이너 구조는 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라이너 구조로서, 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 1차얼라인부(100)와, 상기 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 2차얼라인부(200)를 포함하며, 상기 제2상대이동의 이동스케일은 상기 제1상대이동의 이동스케일보다 작게 구성됨으로써 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 마치고 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 수행함으로써 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능하다.

Description

얼라이너 구조 및 얼라인 방법 {Aligner structure, and method for aligning substrate and mask}
본 발명은 OLED 증착에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OLED 기판에 증착공정을 수행하기 위하여 기판 및 마스크를 얼라인하는 얼라이너 구조 및 얼라인 방법에 관한 것이다.
IT기술의 비약적인 발전과 스마트폰 등 디스플레이 시장이 성장하면서 평판디스플레이(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판디스플레이로는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel), 유기발광디스플레이(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
그 중에서 유기발광디스플레이는 빠른 응답속도, 기존의 액정디스플레이보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light)장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점이 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광디스플레이는 기판에 양극, 유기막, 음극을 순차적으로 형성하고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 스스로 발광하는 원리를 이용한 것이다.
유기발광디스플레이는 도시하지 않았지만 기판에 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 순차적으로 형성된다. 여기에서 양극은 면저항이 작고 빛의 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다.
그리고 유기막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 유기막 등을 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
한편, 유기발광디스플레이의 제조를 위하여 양극, 음극, 유기막, 봉지막 등은 진공증착법에 형성됨이 일반적이다.
여기서 진공증착법이란 진공챔버에 증착물질을 가열하여 증발시키는 소스를 설치하고, 소스로부터 증발되는 증착물질을 기판표면에 증착하는 방법을 말한다.
그리고 유기발광디스플레이를 제조함에 있어서 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 패턴을 가지는 양극, 음극, 유기막 등은 기판(S)에 마스크(M)를 결합시켜 형성된다. 도 1에서 F는 자력 등에 의하여 얼라인된 마스크(M) 및 기판(S)를 밀착시키는 지지부재를 가리킨다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이 미리 설계된 패턴과 일치시키기 위하여 기판(S) 및 마스크(M)의 정렬될 필요가 있으며 이를 위하여 카메라로 인식하면서 이동수단에 의하여 기판(S) 및 마스크(M) 각각에 형성된 마크(m1, m2)가 서로 일치되도록 마스크(M)를 이동시킨 후 지지부재(F)를 이용하여 마스크(M)를 기판(S)에 밀착한다.
종래의 얼라이너 구조로서 한국 등록특허 제10-0627679호가 있다.
그런데 디스플레이의 해상도가 높아지면서 패턴 또한 미세화되고 미세화된 패턴의 형성을 위해서 기판(S) 및 마스크(M)의 보다 정밀한 정렬이 필요하다.
그리고 기판(S) 및 마스크(M)의 정밀한 정렬은 기판(S) 또는 마스크(M)의 미세이동을 구현하여야만 가능하다.
그러나 종래의 얼라이너 구조는 볼스크류 등 기계적인 작동방식을 채택함에 따라서 기판(S) 또는 마스크(M)의 미세이동이 불가능한 문제가 있다.
또한 기계적인 작동방식을 채택하는 종래의 방법으로는 기판(S) 및 마스크(M)의 정밀한 정렬이 용이하지 않아 수회 반복을 통한 정렬에 의하여 수행되므로 기판(S) 및 마스크(M)의 정렬에 소요되는 시간이 증가하여 전체 공정시간을 증가시켜 디스플레이의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
특히 기판(S) 및 마스크(M)의 정렬에 소요되는 시간은 전체 공정시간을 증가시켜 디스플레이의 생산성이 저하되는 문제점이 있는바 기판(S) 및 마스크(M)에 대한 보다 신속한 정렬방법이 필요하다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동 및 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 2차 상대이동의 조합에 의하여 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능한 얼라이너 구조 및 얼라인 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판(S) 및 마스크(M)의 정렬을 신속하게 수행할 수 있는 얼라이너 구조 및 얼라인 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라이너 구조로서, 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 1차얼라인부(100)와, 상기 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 2차얼라인부(200)를 포함하며, 상기 제2상대이동의 이동스케일은 상기 제1상대이동의 이동스케일보다 작은 것을 특징으로 하는 얼라이너 구조를 제시한다.
상기 1차얼라인부(100) 및 상기 2차얼라인부(200)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 1차얼라인부(100) 및 상기 2차얼라인부(200)는 기판(S)를 지지하는 기판지지부(320)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 2차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제2상대이동을 수행하며, 상기 1차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 상기 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 1차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 상기 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동을 수행하며, 상기 2차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 상기 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 제1상대이동의 이동범위는 5㎛~10㎛이며, 상기 제2상대이동의 이동범위는 10㎚~ 5㎛인 것이 바람직하다.
상기 1차얼라인부(100)는 볼스크류 조합, 랙크 및 피니언 조합, 및 벨트 및 풀리 조합 중 어느 하나에 의하여 선형구동되며, 상기 2차얼라인부(200)는 압전소자에 의하여 선형구동될 수 있다.
기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라인 방법으로서,
본 발명은 또한 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정 및 기판(S) 및 마스크(M)에 대한 얼라인과정을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 얼라인 방법을 개시한다.
상기 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정을 먼저 수행하고, 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 상대거리가 미리 설정된 값(G)이 된 경우 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명은 또한 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라인 방법으로서,기판(S) 및 마스크(M)에 대한 얼라인을 수행하는 얼라인과정, 상기 얼라인과정 후에 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정, 상기 밀착과정 후에 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 오차가 미리 설정된 허용오차범위(E1) 내에 있는지 여부에 대한 정렬여부측정과정, 상기 정렬여부측정과정에서 측정된 오차가 상기 허용오차범위(E1)보다 큰 경우 다시 기판(S) 및 마스크(M)를 분리한 후, 상기 얼라인과정 내지 상기 정렬여부측정과정을 다시 수행하는 후속얼라인과정을 포함하며, 상기 후속얼라인과정은, 상기 정렬여부측정과정에서 측정된 오차가 허용오차범위(E1)보다 크고 미리 설정된 보조허용오차범위(E2)보다 작은 경우 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 보조얼라인과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인 방법을 개시한다.
상기 보조얼라인과정은, 기판(S) 및 마스크(M)를 압전소자에 의하여 상대선형이동시켜 이루어짐이 바람직하다.
상기 얼라인과정 및 상기 밀착과정은 동시에 수행될 수 있다.
상기 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정을 먼저 수행하고, 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 상대거리가 미리 설정된 값(G)이 된 경우 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 얼라이너 구조는 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 마치고 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 수행함으로써 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 얼라인 방법은 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행하게 되면, 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 고정된 상태에서 얼라인과정을 수행하는 종래 기술에 비하여 공정수행시간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정을 수행하게 되면 측정결과에 따라서 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행됨에 따라서 얼라인과정을 더욱 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.
도 1은 증착공정 수행을 위하여 증착기 내에서 기판 및 마스크가 밀착된 상태를 보여주는 단면도,
도 2는 기판 및 마스크의 정렬 과정을 보여주는 일부 평면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 단면도,
도 4는 도 3에서 1차얼라이너부를 보여주는 일부 평면도,
도 5는 도 3에서 2차얼라이너부를 보여주는 일부 측면도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 단면도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 단면도,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 기판 얼라이너 방법의 수행을 위한 기판 및 마스크를 보여주는 일부 단면도,
도 10은 기판 및 마스크의 정렬오차를 보여주는 일부 평면도,
도 11는 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격을 감지하기 위한 거리감지부의 실시예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다. 도 1은 증착공정 수행을 위하여 증착기 내에서 기판 및 마스크가 밀착된 상태를 보여주는 단면도, 도 2는 기판 및 마스크의 정렬 과정을 보여주는 일부 평면도, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 단면도, 도 4는 도 3에서 1차얼라이너부를 보여주는 일부 평면도, 도 5는 도 3에서 2차얼라이너부를 보여주는 일부 측면도, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 단면도, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 단면도, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 얼라이너 구조를 보여주는 평면도, 도 9는 도 8에 도시된 얼라이너 구조를 보여주는 일부단면도, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 기판 얼라이너 방법에 의한 기판 및 마스크의 얼라인 과정을 보여주는 일부 단면도, 도 11은 기판 및 마스크의 정렬오차를 보여주는 일부 평면도이다.
본 발명에 따른 얼라이너 구조는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 기판(S) 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하는 얼라이너 구조로서, 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 1차얼라인부(100)와, 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 2차얼라인부(200)를 포함한다.
본 발명에 따른 얼라이너 구조는 도 1에 도시된 증착기와는 별도로 외부와 격리된 내부공간을 형성하는 챔버에 설치되거나 클리닝 환경이 조성된 클린룸 내에 설치된 프레임에 설치될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 얼라이너 구조는 도 1에 도시된 증착기 내에 설치되어 증차공정 수행 전에 마스크(M) 및 기판(S)을 얼라인하도록 구성될 수 있다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인에 있어서 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)에 의하여 수행하는 이유는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동시 1차얼라인부(100)에 의하여 스케일이 상대적으로 큰 1차 이동 후 2차얼라인부(200)에 의하여 스케일이 상대적으로 작은 2차 이동에 의하여 미세이동을 함으로써 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 신속하고 정밀하게 수행할 수 있게 하기 위함이다.
즉, 제2상대이동의 이동스케일은 제1상대이동의 이동스케일보다 작은 것이 바람직하며 예로서, 제1상대이동의 이동범위는 5㎛~10㎛이며, 제2상대이동의 이동범위는 10㎚~ 5㎛인 것이 바람직하다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)는 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310)에 의하여 지지된다.
기판지지부(320)는 기판(S)의 가장자리를 지지함을 특징으로 하며 기판(S)의 크기 무게중심을 고려하여 기판(S)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 복수의 지지부재(321)들을 포함함이 바람직하다.
복수의 지지부재(321)들은 기판(S)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 구성요소로서 마스크(M)과의 합착을 고려하여 상하이동부(미도시)에 의하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
마스크지지부(310)는 마스크(M)의 가장자리를 지지함을 특징으로 하며 마스크(M)의 크기 무게중심을 고려하여 마스크(M)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 복수의 지지부재(311)들을 포함함이 바람직하다.
복수의 지지부재(311)들은 마스크(M)의 가장자리에서 복수 개의 지점에서 지지하는 구성요소로서 기판(S)과의 합착을 고려하여 상하이동부(미도시)에 의하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
1차얼라인부(100)는 기판(S) 및 마스크(M)의 제1상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 1차 얼라인하는 구성요소이다.
1차얼라인부(100)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동, 예를 들면 기판(S) 및 마스크(M) 중 하나를 고정시킨 상태에서 나머지 하나를 이동시키거나, 기판(S) 및 마스크(M)을 모두 이동시키면서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 등 다양한 방법이 가능하다.
한편 1차얼라인부(100)는 기판(S) 및 마스크(M)의 이동에 있어 상대적으로 큰 스케일의 이동을 고려하여 볼스크류 조합, 랙크 및 피니언 조합, 및 벨트 및 풀리 조합 중 어느 하나에 의하여 선형구동될 수 있다.
볼스크류 조합을 적용한 일 실시예로서 1차얼라인부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 회전모터(110)와, 회전모터(110)에 의하여 회전되는 스크류부재(130)와, 스크류부재(130)에 결합되어 스크류부재(130)의 회전에 의하여 선형이동되는 선형이동부재(120)와, 선형이동부재(120)와 결합되어 선형이동부재(120)의 이동에 의하여 기판(S) 또는 마스크(M)을 이동시키는 이동부재(140)를 포함할 수 있다.
그리고 1차얼라인부(100)는 직사각형 기판(S)을 기준으로 X축편차, Y축편차 및 θ편차(마스크 및 기판의 틀어짐)을 보정할 수 있도록 회전모터(110), 스크류부재(130), 선형이동부재(120) 및 이동부재(140)가 적절한 수로 설치될 수 있다.
도 3 내지 도 4에 도시된 실시예의 경우, 1차얼라인부(100)를 구성하는 회전모터(110), 스크류부재(130), 선형이동부재(120) 및 이동부재(140)가 직사각형 마스크(M)의 4개의 변에 대응되어 4개 설치된 경우를 도시하였다.
그리고 이동부재(140)는 마스크지지부(310)의 이동블록(312)를 지지하는 2차얼라인부(200)를 지지하여 마스크지지부(310)와 간접적으로 결합될 수 있다.
여기서 이동부재(140)는 1차얼라인부(100)의 이동대상에 따라서 마스크지지부(310)와 직접 또는 간접적으로 결합되거나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 기판지지부(320)와 간접 또는 직접적으로 결합되는 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
2차얼라인부(200)는 1차얼라인부(100)에 의한 1차 얼라인 후 기판(S) 및 마스크(M)의 제2상대이동에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 순차적으로 2차 얼라인하는 구성요소이다.
2차얼라인부(200)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동, 예를 들면 기판(S) 및 마스크(M) 중 하나를 고정시킨 상태에서 나머지 하나를 이동시키거나, 기판(S) 및 마스크(M)을 모두 이동시키면서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 등 다양한 방법이 가능하다.
특히 2차얼라인부(200)는 상대적으로 작은 스케일의 이동을 목적으로 하며 10㎚~ 5㎛ 범위의 미세이동이 가능한 구동방식이면 어떠한 구동방식의 채택도 가능하며, 특히 압전소자에 의하여 선형구동됨이 바람직하다.
압전소자는 10㎚~ 5㎛의 범위에서 정밀한 선형이동제거가 가능한바 기판(S) 및 마스크(M) 간의 미세한 편차를 보정할 수 있는데 최적의 방법이 될 수 있다.
압전소자를 적용한 일 실시예로서 2차얼라인부(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 압전소자에 의하여 선형구동력을 발생시키는 선형구동부(210)와, 선형구동부(210)의 선형구동력에 의하여 선형이동되는 선형이동부재(220)를 포함할 수 있다.
그리고 2차얼라인부(200)는 직사각형 기판(S)을 기준으로 X축편차, Y축편차 및 θ편차(마스크 및 기판의 틀어짐)을 보정할 수 있도록 선형구동부(210) 및 선형이동부재(220)가 적절한 수로 설치될 수 있다.
도 3 내지 도 4에 도시된 실시예의 경우, 1차얼라인부(100)를 구성하는 회전모터(110), 스크류부재(130), 선형이동부재(120) 및 이동부재(140)가 직사각형 마스크(M)의 4개의 변에 대응되어 설치된 경우를 도시하였다.
그리고 선형이동부재(220)는 마스크지지부(310)의 이동블록(312)를 지지하는 등 마스크지지부(310)와 직접 결합될 수 있다.
여기서 선형이동부재(220)는 2차얼라인부(200)의 이동대상에 따라서 도 6 및 도 7에 도시된 바와 마스크지지부(310)와 직접 또는 간접적으로 결합되거나, 도시되지 않았지만 기판지지부(320)와 간접 또는 직접적으로 결합되는 등 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
상기와 같은 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 구성에 의하여 상대적으로 큰 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 마치고 상대적으로 작은 이동스케일로 기판(S) 및 마스크(M) 간의 1차 상대이동을 수행함으로써 신속하고 정밀한 기판 및 마스크의 정렬이 가능하다
한편, 상기와 같은 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 구성은 그 위치 및 결합구조에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
본 발명의 제1실시예에 따른 얼라이너 구조의 변형례는, 도 8에 도시된 바와 같이 제1상대이동을 구동하는 1차얼라인부(100)와, 1차얼라인부(100)에 의한 제1상대이동 후 제2상대이동을 구동하는 2차얼라인부(100)를 포함할 수 있다.
그리고 1차얼라인부(100)는 회전모터(110)와, 회전모터(110)에 의하여 회전되는 스크류부재(130)와, 스크류부재(130)에 결합되어 스크류부재(130)의 회전에 의하여 선형이동되는 선형이동부재(120)를 포함할 수 있다.
여기서 스크류부재(130)는 안정적인 설치 및 회전을 위하여 하나 이상의 브라켓에 의하여 회전가능하게 지지될 수 있다.
2차얼라인부(200)는 1차얼라인부(100)와 함께 선형이동되도록 선형이동부재(120)와 결합되며 기판(S) 또는 마스크(M)를 지지하는 지지부재와 연결되는 이동블록(312)을 선형이동시키는 미세선형이동부재를 포함할 수 있다.
특히 2차얼라인부(200)의 미세선형이동부재는 피에조 액츄에이터(Piezo actuator), 즉 압전소자를 이용한 선형구동모듈로 구성됨이 바람직하다.
이동블록(312)는 기판(S) 또는 마스크(M)를 지지하는 지지부재와 연결되는 구성으로 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 제1상대이동 및 제2상대이동이 기판(S) 또는 마스크(M)로 전달될 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편 2차얼라인부(200)가 이동블록(312)와 결합됨에 있어서 안정적인 제1상대이동 및 제2상대이동이 가능하도록, 2차얼라인부(200)는 챔버 등에 설치되는 하나 이상의 제1가이드레일(334)를 따라서 이동가능하도록 설치되며 미세선형이동부재에 의하여 선형이동되는 제1지지블록(332)과, 제1지지블록(332)에 지지되며 제1지지블록(332)에 설치된 하나 이상의 제2가이드레일(333)을 따라서 이동가능하도록 설치되며 이동블록(312)를 지지하는 제2지지블록(331)을 포함할 수 있다.
제1지지블록(332) 및 제2지지블록(331)의 구성에 의하여 이동블록(312)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 제1상대이동 및 제2상대이동이 원활하게 이루어 질 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 직사각형 기판(S)을 기준으로 X축편차, Y축편차 및 θ편차(마스크 및 기판의 틀어짐)을 보정할 수 있도록, 3개 등 적절한 수로 설치될 수 있다.
한편 상기와 같은 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 기판(S) 및 마스크(M)의 상대이동에 있어서 결합구조 및 설치위치에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
본 발명의 제1실시예에 따른 얼라이너 구조는 도 3에 도시된 바와 같이, 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 얼라이너 구조는 제1실시예와 반대로 도 6에 도시된 바와 같이, 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)는 기판(S)를 지지하는 기판지지부(320)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동 및 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 얼라이너 구조는 도 7에 도시된 바와 같이, 2차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제2상대이동을 수행하며, 1차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제1상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따른 얼라이너 구조는 제3실시예와는 반대로, 1차얼라인부(100)는 마스크(M)를 지지하는 마스크지지부(310)에 결합되어 마스크지지부(310)를 이동시켜 기판(S)에 대하여 마스크지지부(310)에 지지된 마스크(M)의 제1상대이동을 수행하며, 2차얼라인부(220)는 기판(S)을 지지하는 기판지지부(310)에 결합되어 기판지지부(320)를 이동시켜 마스크(M)에 대하여 기판지지부(320)에 지지된 기판(S)의 제2상대이동을 수행하도록 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예들은 마스크(M)가 기판(S)에 대하여 밀착되는 방향이 하측에서 상측인 경우를 들어 설명하였으나, 본 발명에 따른 얼라이너 구조는 마스크(M)가 기판(S)에 대하여 밀착되는 방향이 상측에서 하측인 경우, 기판(S)이 수직으로 배치된 상태에서 마스크(M)가 수평방향으로 밀착되는 경우에도 적용될 수 있음을 물론이다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 얼라이너 구조는 기판처리면이 하측을 향하여 공정이 수행되는 경우, 기판처리면이 상측을 향하여 공정이 수행되는 경우, 기판처리면이 수평선과 수직을 이루어 공정이 수행되는 경우 모두에 적용될 수 있다.
도 3, 도 6 및 도 7에서 설명되지 않은 도면부호 340은 기판(S) 및 마스크(M) 각각에 형성된 마크(m1, m2)를 인식하기 위한 카메라를, 300은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인 후 내부에 설치된 복수의 자석들(331)을 이용하여 마스크(M)를 기판(S)에 밀착시켜 지지하는 지지수단을, 332는 마스크(M)가 기판(S)에 밀착된 후 박막증착 등을 위하여 지지수단(300)을 회전시켜 회전모터를 가리킨다.
지지수단(300)은 마스크(M)가 밀착된 기판(S)의 이면을 지지하기 위한 구성요소로서 기판(S)을 지지한 상태로 함께 이동되는 캐리어 또는 진공챔버에 설치된 서셉터 등이 될 수 있다.
지지수단(300)은 도 11에 도시된 바와 같이 마스크(M)가 기판(S)으로 밀착될 때 기판(S)에 대한 과도한 충격을 방지하기 위하여 하나 이상의 댐핑부재(120)이 설치될 수 있다.
댐핑부재(120)는 고무 등의 신축성 있는 재질이 사용될 수 있다.
또한 지지수단(300)은 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 얼라인, 즉 정렬시 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 거리를 감지하기 위한 복수의 감지센서들(150)이 추가로 설치될 수 있다.
감지센서(150)는 거리를 측정하기 위한 초음파센서 등으로서 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 거리를 감지하여 장치의 제어부(도시하지 않음)가 기판(S) 및 마스크(M)의 접촉여부, 얼라인 가능한 거리를 가지는지 여부를 판단할 수 있도록 한다.
이러한 감지센서(150)는 장치의 제어부로 신호를 전달함에 있어서 무선통신으로 또는 별도로 설치된 신호전달부재(130) 등에 의하여 유선으로 장치의 제어부로 신호를 전달할 수 있다.
또한 감지센서(150)는 복수개의 지점에 설치되어 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 평행도를 계산하고 후술하는 평행도조절장치(미도시)에 의하여 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 평행도를 제어하는데 활용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)의 조합은 그 설치위치 및 결합구조에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
한편 본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 기판(S) 및 마스크(M)에 대한 신속한 얼라인 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정 및 기판(S) 및 마스크(M)에 대한 얼라인과정을 동시에 수행함을 특징으로 한다.
특히 본 발명에 따른 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)를 밀착시키는 밀착과정을 먼저 수행하고, 도 9에 도시된 바와 같이 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 상대거리가 미리 설정된 값(G)이 된 경우 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행함이 바람직하다.
여기서 챔버 등에는 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격을 측정하기 위한 거리센서(150)가 설치될 수 있다.
거리센서는 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격을 측정하기 위한 구성으로 초음파센서(150) 등 거리를 측정할 수 있는 센서이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기와 같이, 밀착과정 및 얼라인과정을 동시에 수행하게 되면, 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 고정된 상태에서 얼라인과정을 수행하는 종래 기술에 비하여 공정수행시간을 최소화할 수 있다.
또한 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 고정된 상태에서 얼라인과정을 수행하는 종래 기술에 비하여, 얼라인과정 수행시 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 간격이 작아지는 상태에서 수행됨에 따라서 얼라인과정을 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
또한 얼라인과정이 신속하고 정확하게 수행됨에 따라서 기판처리의 불량을 최소화할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 위한 얼라인 구조와 무관하게 적용될 수 있음은 물론이다.
한편 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정을 수행함에 있어서, 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정 수행, 기판(S) 및 마스크(M)의 밀착 및 미리 설정된 허용오차범위(E1) 내의 정렬여부측정의 수행(도 10 참조), 정렬여부의 측정결과 오차가 허용오차범위(E1)보다 큰 경우 다시 분리 후, 얼라인과정 및 정렬여부측정을 다시 수행함이 일반적이다.
그러나 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정이 원활치 않은 경우 얼라인과정 및 정렬여부측정을 수회 수행함에 따라서 전체 공정수행시간을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 정렬여부측정시 측정된 오차가 허용오차범위(E1)보다 크지만 미리 설정된 보조허용오차범위(E2)보다 작은 경우 기판(S) 및 마스크(M)의 분리함 없이, 즉 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행하는 보조얼라인과정을 수행할 수 있다.
여기서 정렬여부측정시 측정된 오차가 보조허용오차범위(E2)보다 더 큰 경우에는 기판(S) 및 마스크(M)를 다시 분리한 후, 얼라인과정 및 정렬여부측정을 다시 수행함은 물론이다.
그리고 보조얼라인과정은 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 미세한 상대선형이동을 고려하여 미세선형이동을 구동할 수 있는 선형구동장치가 바람직하다.
특히 미세한 선형이동을 구동할 수 있는 선형구동장치는 앞서 설명한 피에조 액츄에이터와 같은 구성이 사용될 수 있다.
기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정이 완료되면 밀착된 상태의 기판(S) 및 마스크(M)는 영구자석 등에 의하여 척킹된다.
상기와 같이 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인과정을 수행하게 되면 측정결과에 따라서 기판(S) 및 마스크(M)가 밀착된 상태에서 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 수행됨에 따라서 얼라인과정을 더욱 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.
또한 얼라인과정이 신속하고 정확하게 수행됨에 따라서 기판처리의 불량을 최소화할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 얼라인 방법은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인을 위한 얼라인 구조와 무관하게 적용될 수 있음은 물론이다.
한편 상기와 같은 기판(S) 및 마스크(M)의 얼라인, 합착 등에 있어서 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행을 유지될 필요가 있다.
이에 앞서 설명한 복수의 거리센서들(150)을 이용하여 기판(S) 및 마스크(M) 사이의 평행도를 측정하고 평행도조절장치에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)를 각각 지지하는 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310) 중 적어도 어느 하나를 상하로 이동시킴으로써 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 유지하도록 할 수 있다.
평행도조절장치는 기판(S) 및 마스크(M)를 각각 지지하는 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310) 중 적어도 어느 하나를 상하로 이동시키도록 구성됨으로써 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 제어하게 된다.
구체적으로, 기판지지부(320) 및 마스크지지부(310)는 각각 기판(S) 및 마스크(M)의 수평상태에서 가장자리 중 복수의 지점들을 지지하는 복수의 지지부재들(321, 311)을 포함하고, 복수의 지점들 중 일부의 지지부재들(321, 311)의 상하이동 편차를 두어 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 제어하게 된다.
상기와 같은 평행도조절장치에 의하여 기판(S) 및 마스크(M)가 서로 평행한 상태를 유지하게 되면 기판(S) 및 마스크(M)의 정밀한 얼라인 및 안정적인 합착이 가능하게 된다.
특히 평행도조절장치는 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)와 조합되어 설치될 수 있으며 1차얼라인부(100) 및 2차얼라인부(200)가 마스크지지부(310)에 설치되는 경우 간섭을 방지하기 위하여 기판지지부(320)에 설치될 수 있다.
그리고 평행도조절장치는 상하방향의 승강동작을 고려하여 진공챔버에 설치되는 스크류잭 등 상하방향 선형이동을 위한 구성이면 모두 가능하다.
S... 기판 M... 마스크
100... 1차얼라인부 200... 2차얼라인부

Claims (11)

  1. 기판 표면에 박막증착공정을 수행하기 전에 마스크 및 기판을 얼라인하는 얼라인 방법으로서,
    기판 및 마스크에 대한 얼라인을 수행하는 얼라인과정;
    상기 얼라인과정 후에 기판 및 마스크를 밀착시키는 밀착과정;
    상기 밀착과정 후에 기판 및 마스크 사이의 오차가 미리 설정된 허용오차범위 내에 있는지 여부를 결정하는 정렬여부측정과정;
    상기 정렬여부측정과정에서 측정된 오차가 허용오차범위보다 크고 미리 설정된 보조허용오차범위보다 작은 경우 기판 및 마스크가 밀착된 상태에서 기판 및 마스크의 얼라인을 수행하는 보조얼라인과정; 및
    상기 정렬여부측정과정에서 측정된 오차가 미리 설정된 보조허용오차범위보다 큰 경우 기판 및 마스크를 분리한 후, 상기 얼라인과정, 상기 밀착과정, 및 상기 정렬여부측정과정을 다시 수행하는 후속얼라인과정;을 포함하는,
    얼라인 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조얼라인과정은, 기판 및 마스크를 압전소자에 의하여 상대선형이동시켜 이루어지는,
    얼라인 방법.
  3. 얼라이너 구조로서,
    기판을 지지하는 기판지지부;
    마스크를 지지하는 마스크지지부;
    상기 기판지지부 또는 상기 마스크지지부 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 기판 및 마스크를 제1상대이동에 의해 1차 얼라인 시키는 1차얼라인부;
    상기 기판 및 마스크를 밀착시키기 위한 복수의 자석들;
    상기 1차 얼라인 및 상기 기판 및 마스크의 밀착과정 후, 상기 기판지지부 또는 상기 마스크지지부 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 기판 및 마스크를 제2상대이동에 의해 2차 얼라인 시키는 2차얼라인부; 및
    상기 기판 및 마스크 사이의 거리를 감지하는 감지센서를 포함하고,
    상기 제2상대이동은 상기 제1상대이동에 비해 이동범위가 작고,
    상기 1차 얼라인 및 상기 기판 및 마스크의 밀착과정 후, 밀착된 상기 기판 및 마스크 사이의 오차가 허용오차범위보다 크고 보조허용오차범위보다 작은 경우, 상기 기판 및 마스크가 밀착된 상태에서 상기 2차 얼라인이 수행되고,
    상기 1차 얼라인 및 상기 기판 및 마스크의 밀착과정 후, 밀착된 상기 기판 및 마스크 사이의 오차가 보조허용오차범위보다 큰 경우, 상기 기판 및 마스크의 분리 후 상기 1차 얼라인이 다시 수행되는,
    얼라이너 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기판 및 마스크 사이의 거리가 미리 설정된 값이 된 경우,
    상기 기판 및 마스크의 밀착과정 및 상기 1차 얼라인이 동시에 수행되는,
    얼라이너 구조.
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