KR102567430B1 - 쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법 - Google Patents

쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고단차 캐비티 내 증착에 필요한 쉐도우 마스크를 사용 시 정렬의 용이성과 정밀성을 향상시킬 수 있는 쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법에 관한 것으로서, 기판에 박막을 증착되는 증착 영역을 구획할 수 있도록, 캐비티 공간이 형성되는 캐비티 웨이퍼와, 상기 캐비티 웨이퍼 상에 안착되고, 상기 캐비티 공간을 통해서 상기 기판의 상기 증착 영역에 상기 박막이 소정의 패턴으로 증착될 수 있도록, 상기 캐비티 공간과 대응되는 위치에 상기 소정의 패턴과 대응되는 형상으로 복수의 패턴 홀부가 형성되는 쉐도우 마스크 및 상기 캐비티 웨이퍼 상에서 상기 캐비티 공간 이외의 영역에 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 쉐도우 마스크와 끼워맞춤 방식으로 결합되어, 상기 캐비티 웨이퍼 상에 안착되는 상기 쉐도우 마스크의 위치를 정렬하는 정렬 블록을 포함할 수 있다.

Description

쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법{Shadow Mask Alignment System and Shadow Mask Alignment Method}
본 발명은 쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고단차 캐비티 내 증착에 필요한 쉐도우 마스크를 사용 시 정렬의 용이성과 정밀성을 향상시킬 수 있는 쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법에 관한 것이다.
미세전기기계시스템(MEMS : Micro Electro-Mechanical Systems, 이하 '멤스'라고 함) 소자는 기계요소 부품, 센서, 액츄에이터, 전자 회로를 하나의 실리콘 기판 등의 기판 상에 집적화한 미세 구조체를 가리킨다. 즉, 멤스 소자는 기계적, 광학적 특성인 구동력을 출력하는 구동부와, 구동부를 제어하는 전기적 특성을 가지는 반도체 집적회로 등을 전기적으로 그리고 기계적으로 결합시킨 장치이다.
멤스 패키지는 멤스 소자와 멤스 소자의 신호를 처리하기 위한 장치가 결합된 구조체로서, 웨이퍼 레벨 패키지의 경우 소자 웨이퍼와 캡핑(Capping) 웨이퍼로 구성된다. 소자 웨이퍼를 외부환경으로부터 차단하고, 진공이나 특수한 환경을 조성하기 위해 캡핑 웨이퍼는 일정한 부피를 가지는 캐비티(Cavity)를 형성하는 것이 일반적이다.
광학 멤스 소자의 경우, 캡핑 웨이퍼의 내외면에 광학 코팅이 요구되며, 특별한 패턴(Pattern)이 요구될 경우, 캡핑 웨이퍼 내 캐비티 표면을 가리는 쉐도우 마스크를 사용하거나 스프레이 코팅(Spray Coating)방법을 사용한다. 스프레이 코팅법에 비해 쉐도우 마스크법은 특별한 반도체 공정을 사용하지 않고, 마스크를 재사용할 수 있는 장점이 있어 비용대비 효과적인 방법이다.
일반적으로, 쉐도우 마스크 정렬 시스템에서 가장 널리 사용하는 방식은, 정렬 마크를 두어 이를 기준으로 다양한 형태의 쉐도우 마스크를 정렬 마크에 맞춰 정렬하고 증착하는 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 방법에서는, 정렬 위치를 확인하기 위해 CCD 카메라를 통해 정렬마크를 인식하고 마스크 위치를 조절함으로써, 정렬이 이루어질 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 쉐도우 마스크 정렬 시스템은, 정렬 마크를 두어 각 공정 단계에서 쉐도우 마스크가 바뀜에 따라 정렬 마크를 CCD 카메라를 통해 기계적인 정렬 과정을 거치는 복잡한 정렬 과정을 매번 거침으로서 작업의 용이성이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 각 공정 단계 마다 쉐도우 마스크가 바뀜에 따라, 매번 1차적으로 정렬마크를 확인하기 위한 비젼 시스템과 2차로 기계적으로 쉐도우 마스크의 위치를 보정하는 과정을 거쳐야하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 쉐도우 마스크 정렬 시스템을 구성하기 위해서는 각 장비 마다 비젼 정렬을 구현해야 함으로써, 이에 따라 추가적으로 많은 비용이 필요하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 비젼 시스템을 이용한 보정 없이, 쉐도우 마스크를 사용 시 정렬 블록을 사용하여 정렬의 용이성과 정밀성을 향상시킬 수 있는 쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 쉐도우 마스크 정렬 시스템이 제공된다. 상기 쉐도우 마스크 정렬 시스템은, 기판에 박막을 증착되는 증착 영역을 구획할 수 있도록, 캐비티 공간이 형성되는 캐비티 웨이퍼; 상기 캐비티 웨이퍼 상에 안착되고, 상기 캐비티 공간을 통해서 상기 기판의 상기 증착 영역에 상기 박막이 소정의 패턴으로 증착될 수 있도록, 상기 캐비티 공간과 대응되는 위치에 상기 소정의 패턴과 대응되는 형상으로 복수의 패턴 홀부가 형성되는 쉐도우 마스크; 및 상기 캐비티 웨이퍼 상에서 상기 캐비티 공간 이외의 영역에 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 쉐도우 마스크와 끼워맞춤 방식으로 결합되어, 상기 캐비티 웨이퍼 상에 안착되는 상기 쉐도우 마스크의 위치를 정렬하는 정렬 블록;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 캐비티 웨이퍼는, 상기 캐비티 공간의 인근에 적어도 하나가 상기 정렬 블록의 적어도 일부분과 대응되는 형상으로 오목하게 형성되어, 상기 정렬 블록이 삽입되어 안착되는 블록 안착홈부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 블록 안착홈부는, 상기 캐비티 웨이퍼의 중심을 기준으로 상기 캐비티 공간의 둘레를 따라서 복수개가 방사상으로 등각 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 블록 안착홈부는, DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 공정으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 쉐도우 마스크는, 상기 캐비티 웨이퍼 상에 안착되는 과정에서 상기 정렬 블록과 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있도록, 상기 캐비티 웨이퍼의 상기 블록 안착홈부에 안착된 상기 정렬 블록과 대응되는 위치에 상기 정렬 블록의 형상과 대응되는 형상으로 관통되게 형성되는 블록 삽입홀부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 쉐도우 마스크는, 유리(Glass) 재질로 형성되고, 상기 블록 삽입홀부는, 상기 캐비티 웨이퍼에 안착되는 상기 쉐도우 마스크의 하면에서 상기 쉐도우 마스크의 상면 방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지는 테이퍼 홀(Taper Hole)로 형성될 수 있도록, 내벽면이 상기 정렬 블록의 높이 방향을 기준으로 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 블록 삽입홀부는, 상기 내벽면이 20도 내지 35도 범위의 상기 소정의 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 쉐도우 마스크는, 규소(Si) 재질로 형성되고, 상기 블록 삽입홀부는, 상기 캐비티 웨이퍼에 안착되는 상기 쉐도우 마스크의 하면에서 상기 쉐도우 마스크의 상면 방향으로 갈수록 그 폭이 동일하게 형성되는 테이퍼리스 홀(Taperless Hole)로 형성될 수 있도록, 상기 쉐도우 마스크의 하면 또는 상면을 기준으로 내벽면이 상기 정렬 블록의 높이 방향으로 수직하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정렬 블록은, 웨이퍼를 다이싱(Dicing) 가공에 의해 절단하여 제조되어, 소정 크기의 육면체 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정렬 블록은, 규소(Si) 재질, 유리(Galss) 재질 및 스테인레스 스틸(Stainless Steel, SS) 재질 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 정렬 블록의 측면과 상기 블록 안착홈부의 내벽면과의 이격 거리는, 적어도 30㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 쉐도우 마스크 정렬 방법이 제공된다. 상기 쉐도우 마스크 정렬 방법은, 정렬 블록을 준비하는 정렬 블록 준비 단계; 캐비티 웨이퍼의 캐비티 공간의 인근에 형성된 블록 안착홈부에 상기 정렬 블록을 삽입하여 안착시키는 정렬 블록 안착 단계; 및 상기 캐비티 웨이퍼 상에 복수의 패턴 홀부가 형성된 쉐도우 마스크를 안착시키는 쉐도우 마스크 안착 단계;를 포함하고, 상기 쉐도우 마스크 안착 단계에서, 상기 쉐도우 마스크에 형성된 블록 삽입홀부가 상기 캐비티 웨이퍼의 상기 블록 안착홈부에 안착된 상기 정렬 블록에 결합되면서, 상기 블록 삽입홀부와 상기 정렬 블록이 끼워맞춤 방식에 의해 맞춰지는 과정에서 상기 캐비티 웨이퍼와 상기 쉐도우 마스크 간의 정렬이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 쉐도우 마스크 안착 단계 이후, 정렬이 완료된 상기 캐비티 웨이퍼와 상기 쉐도우 마스크를 고정하는 쉐도우 마스크 고정 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 쉐도우 마스크 고정 단계에서, 상기 캐비티 웨이퍼와 상기 쉐도우 마스크를 테이핑(Taping) 처리에 의해 고정하거나, 상기 캐비티 웨이퍼와 상기 쉐도우 마스크를 가압하는 자석에 의해 고정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 쉐도우 마스크 고정 단계 이후, 고정이 완료된 상기 캐비티 웨이퍼와 상기 쉐도우 마스크를 증착 공정에 투입할 수 있도록, 상기 정렬 블록을 제거하는 정렬 블록 제거 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐비티 웨이퍼의 캐비티 공간 외의 별도의 구역에 형성된 블록 안착홈부에 정렬 블록을 설치하고, 쉐도우 마스크를 캐비티 웨이퍼 상에 안착시키는 과정에서 쉐도우 마스크에 형성된 블록 삽입홈부에 정렬 블록이 삽입되도록 함으로써, 캐비티 웨이퍼와 쉐도우 마스크 간의 정렬이 이루어지게 할 수 있다.
이와 같이, 간단한 구조의 정렬 블록 사용으로, 쉐도우 마스크의 정렬 시, 저비용으로 작업 속도를 향상시키고 고정밀 정렬이 가능한 쉐도우 마스크 정렬 시스템 및 쉐도우 마스크 정렬 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 시스템을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 쉐도우 마스크 정렬 시스템의 상면의 실제 도면을 나타내는 이미지이다.
도 3은 도 2의 "B"부분을 확대한 모습을 나타내는 확대 이미지이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 절취선 "A-A"를 따라 취한 단면을 통해 쉐도우 마스크 정렬 시스템의 여러 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 쉐도우 마스크 정렬 시스템의 실제 정렬 모습을 나타내는 이미지이다.
도 7은 도 6의 쉐도우 마스크 정렬 시스템에서 정렬 블록을 통해 캐비티 웨이퍼와 쉐도우 마스크 간의 정렬이 이루어진 것을 나타내는 확대 이미지이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 방법의 각 단계를 순서대로 나타내는 순서도이다.
도 9 내지 도 13은 도 8의 쉐도우 마스크 정렬 방법의 각 단계를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)의 상면의 실제 도면을 나타내는 이미지이며, 도 3은 도 2의 "B"부분을 확대한 모습을 나타내는 확대 이미지이다. 또한, 도 4 및 도 5는 도 1의 절취선 "A-A"를 따라 취한 단면을 통해 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)의 여러 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 1의 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)의 실제 정렬 모습을 나타내는 이미지이며, 도 7은 도 6의 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)에서 정렬 블록(30)을 통해 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어진 것을 나타내는 확대 이미지이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)은, 크게, 캐비티 웨이퍼(10)와, 쉐도우 마스크(20) 및 정렬 블록(30)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 캐비티 웨이퍼(10)는, 기판에 박막을 증착 시, 상기 기판에 상기 박막이 증착되는 증착 영역을 구획할 수 있도록, 캐비티 공간(A1)이 형성될 수 있다.
또한, 쉐도우 마스크(20)는, 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되고, 캐비티 공간(A1)을 통해서 상기 기판의 상기 증착 영역에 상기 박막이 소정의 패턴으로 증착될 수 있도록, 캐비티 공간(A1)과 대응되는 위치에 상기 소정의 패턴과 대응되는 형상으로 복수의 패턴 홀부(A2)가 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 기판 상에 상술한 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20)를 적층시킴으로써, 캐비티 웨이퍼(10)의 캐비티 공간(A1)에 의해 구획된 상기 기판의 상기 증착 영역 상에, 쉐도우 마스크(20)의 복수의 패턴 홀부(A2)를 통해서 상기 박막이 상기 소정의 패턴으로 증착되도록 할 수 있다.
이러한, 쉐도우 마스크(20)는, 상기 기판 상에 캐비티 웨이퍼(10)와 함께 안착되도록 배치되어, 상기 기판의 상기 증착 영역에 상기 박막을 상기 소정의 패턴으로 증착하는데 사용될 수 있으며, 상기 기판 상에 다양한 패턴의 물질이 증착되어야 하기 때문에, 각 증착 공정 마다 서로 다른 패턴의 복수의 패턴 홀부(A2)를 가지는 쉐도우 마스크(20)가 사용될 수 있다.
또한, 쉐도우 마스크(20)는, 증착 기반의 유기 반도체 뿐만 아니라 증착 또는 스퍼터링 공정(Sputtering), 화학기상 공정(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등의 다양한 공정에서도 활용이 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)은, 캐비티 웨이퍼(10) 및 쉐도우 마스크(20)가 사용될 수 있는 어떠한 공정에서도 이용될 수 있음은 물론이다.
일반적으로, 상기 기판의 상기 증착 영역에는 다층의 상기 박막이 다양한 패턴으로 적층되기 때문에 하부 층의 박막과 상부 층의 박막 간의 정렬이 매우 중요하고, 인접한 패턴들 간의 정렬 또한 매우 중요할 수 있다. 즉, 상하층의 박막이 균일하게 적층되지 않거나, 인접한 패턴들 간의 오정렬이 발생하였을 경우에는 소자의 동작이 불균하게 되어 소자를 사용할 수 없을 뿐만 아니라, 또한, 한층의 오정렬로 인해 전체 소자가 동작하지 않게 되는 문제가 발생할 수 있다.
이에 따라, 목표로 하는 상기 기판의 상기 증착 영역에 정확한 박막 패턴을 형성하기 위해서는 쉐도우 마스크(20)의 복수의 패턴 홀부(A2)를 정확하게 디자인하여야 할 뿐만 아니라, 상기 기판의 상기 증착 영역을 구획하는 캐비티 공간(A1)이 형성된 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정확한 정렬 또한 매우 중요한 요소로 작용할 수 있다.
이러한, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 정렬 블록(30)에 의해 이루어질 수 있다.
예컨대, 정렬 블록(30)은, 캐비티 웨이퍼(10) 상에서 캐비티 공간(A1) 이외의 영역에 적어도 하나 이상 설치되고, 쉐도우 마스크(20)와 끼워맞춤 방식으로 결합되어, 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되는 쉐도우 마스크(20)의 위치를 정렬할 수 있다.
이때, 캐비티 웨이퍼(10)에는, 캐비티 공간(A1)의 인근에 적어도 하나가 정렬 블록(30)의 적어도 일부분과 대응되는 형상으로 오목하게 형성되어, 정렬 블록(30)이 삽입되어 안착되는 블록 안착홈부(11)가 형성되고, 쉐도우 마스크(20)는, 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되는 과정에서 정렬 블록(30)과 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있도록, 캐비티 웨이퍼(10)의 블록 안착홈부(11)에 안착된 정렬 블록(30)과 대응되는 위치에 정렬 블록(30)의 형상과 대응되는 형상으로 관통되게 형성되는 블록 삽입홀부(21)가 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 캐비티 웨이퍼(10)의 블록 안착홈부(11)는, 캐비티 웨이퍼(10)의 중심을 기준으로 캐비티 공간(A1)의 둘레를 따라서 복수개가 방사상으로 등각 배치될 수 있으며, 쉐도우 마스크(20)의 블록 삽입홀부(21) 또한, 블록 안착홈부(11)와 대응되는 위치에 형성될 수 있도록, 쉐도우 마스크(20)의 중심을 기준으로 복수의 패턴 홀부(A2)의 둘레를 따라서 복수개가 방사상으로 등각 배치될 수 있다.
따라서, 캐비티 웨이퍼(10)에 형성된 블록 삽입홀부(21)에 정렬 블록(30)을 삽입하여 설치한 후, 쉐도우 마스크(20)를 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착시키면, 쉐도우 마스크(20)를 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착시키는 과정에서 쉐도우 마스크(20)에 형성된 블록 삽입홈부(21)에 정렬 블록(30)이 삽입됨으로써, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어질 수 있다.
이러한, 캐비티 웨이퍼(10)의 블록 안착홈부(11)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 정렬 블록(30)의 정확한 삽입 및 위치 정렬을 위해서, 내측벽(11a)이 수직하게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 내측벽(11a) 수직하게 형성할 수 있도록, 블록 안착홈부(11)는, DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 공정으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 DRIE 공정은, 굉장히 비등방성인 에칭 공정으로서, 바닥면의 폭은 작고 깊이가 깊은 형태의 블록 안착홈부(11)를 가공하는데 적합할 수 있다.
또한, 쉐도우 마스크(20)의 블록 삽입홀부(21)는, 쉐도우 마스크(20)의 재질에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크(20)는, 규소(Si) 재질로 형성되고, 블록 삽입홀부(21)는, 캐비티 웨이퍼(10)에 안착되는 쉐도우 마스크(20)의 하면에서 쉐도우 마스크(20)의 상면 방향으로 갈수록 그 폭이 동일하게 형성되는 테이퍼리스 홀(Taperless Hole)로 형성될 수 있도록, 쉐도우 마스크(20)의 하면 또는 상면을 기준으로 내벽면(21a)이 정렬 블록(30)의 높이 방향으로 수직하게 형성될 수 있다.
예컨대, 쉐도우 마스크(20)가 규소 재질로 형성될 경우, 상기 DRIE 공정과 같은 정밀한 공정으로 블록 삽입홀부(21)의 가공이 가능하므로, 블록 삽입홀부(21)가 테이퍼리스 홀로 형성되어 내벽면(21a)이 정렬 블록(30)의 높이 방향으로 수직하게 형성될 수 있다.
이때, 정렬 블록(30)의 측면(31)과 블록 안착홈부(11)의 내벽면(11a)과의 이격 거리, 즉, 갭(G)은, 적어도 30㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 블록 안착홈부(11)와 같이 상기 DRIE 공정으로 가공될 수 있는 블록 삽입홀부(21)의 내벽면(21a) 또한, 정렬 블록(30)의 측면(31)과의 갭(G)이 적어도 30㎛ 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 블록 안착홈부(11) 및 블록 삽입홀부(21)의 가공오차를 고려한 정렬오차는 50㎛ 이하 수준으로 관리될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크(20)는, 유리(Glass) 재질로 형성되고, 블록 삽입홀부(21)는, 캐비티 웨이퍼(10)에 안착되는 쉐도우 마스크(20)의 하면에서 쉐도우 마스크(20)의 상면 방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지는 테이퍼 홀(Taper Hole)로 형성될 수 있도록, 내벽면(21b)이 정렬 블록(30)의 높이 방향을 기준으로 소정의 각도(α)로 경사지게 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 쉐도우 마스크(20)가 유리 재질로 형성될 경우, 투명한 쉐도우 마스크(20)를 통해 캐비티 웨이퍼(10)와의 정렬 상태를 쉽게 확인할 수 있는 장점이 있으나, 재질 특성(유리 재질)에 따라 기계적 가공으로 가공되어야 하는 블록 삽입홀부(21)의 가공 오차를 감안하여, 블록 삽입홀부(21)가 테이퍼 홀로 형성되어 내벽면(21b)이 정렬 블록(30)의 높이 방향을 기준으로 소정의 각도(α)로 경사지게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
예컨대, 쉐도우 마스크(20)의 두께가 약 525㎛로 형성될 경우, 테이퍼 홀로 형성되는 블록 삽입홀부(21)의 상단을 기준으로 블록 안착홈부(11)의 내벽면(11a)까지의 거리(D1)가 약 500㎛, 블록 삽입홀부(21)의 하단을 기준으로 블록 안착홈부(11)의 내벽면(11a)까지의 거리(D2)가 약 250㎛로 형성될 수 있도록, 블록 삽입홀부(21)의 내벽면(21b)의 소정의 각도(α)는, 20도 내지 35도의 범위 내에서 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 블록 안착홈부(11) 및 블록 삽입홀부(21)의 가공오차 및 경사를 고려한 정렬오차는 100㎛ 이상 수준으로 관리될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)에 따르면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 캐비티 웨이퍼(10)의 캐비티 공간(A1) 외의 별도의 구역에 형성된 블록 안착홈부(11)에 정렬 블록(30)을 설치하고, 쉐도우 마스크(20)를 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착시키는 과정에서 쉐도우 마스크(20)에 형성된 블록 삽입홈부(21)에 정렬 블록(30)이 삽입되도록 함으로써, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어지게 할 수 있다.
이와 같이, 간단한 구조의 정렬 블록(30)의 사용으로, 쉐도우 마스크(20)의 안착 과정에서 캐비티 웨이퍼(10)와의 정렬이 이루어지도록 함으로써, 쉐도우 마스크의 정렬 시, 저비용으로 작업 속도를 향상시키고 고정밀 정렬이 가능한 효과를 가질 수 있다.
이하에서는 상술한 쉐도우 마스크 정렬 시스템(100)을 이용한 쉐도우 마스크 정렬 방법에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 방법의 각 단계를 순서대로 나타내는 순서도이고, 도 9 내지 도 13은 도 8의 쉐도우 마스크 정렬 방법의 각 단계를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8을 참조하면, 상기 쉐도우 마스크 정렬 방법은, 정렬 블록 준비 단계(S10)와, 정렬 블록 안착 단계(S20)와, 쉐도우 마스크 안착 단계(S30)와, 쉐도우 마스크 고정 단계(S40) 및 정렬 블록 제거 단계(S50) 순으로 진행될 수 있다.
먼저, 정렬 블록 준비 단계(S10)에서, 정렬 블록(30)을 준비할 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 정렬 블록 준비 단계(S10)에서, 정렬 블록(30)은, 규소(Si) 재질, 유리(Glass) 재질 및 스테인레스 스틸(Stainless Steel, SS) 재질 중 어느 하나의 재질로 형성되는 웨이퍼(W)를 다이싱(Dicing) 가공에 의해 절단하여 제조함으로써, 소정 크기의 육면체 형상으로 형성될 수 있다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 정렬 블록 안착 단계(S20)에서, 캐비티 웨이퍼(10)의 캐비티 공간(A1)의 인근에 형성된 블록 안착홈부(11)에 정렬 블록(30)을 삽입하여 안착시킴으로써, 캐비티 웨이퍼(10) 상에 정렬 블록(30)이 설치되도록 할 수 있다.
이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크 안착 단계(S30)에서, 캐비티 웨이퍼(10) 상에 복수의 패턴 홀부(A2)가 형성된 쉐도우 마스크(20)를 안착시킬 수 있다.
이러한, 쉐도우 마스크 안착 단계(S30)에서, 쉐도우 마스크(20)에 형성된 블록 삽입홀부(21)가 캐비티 웨이퍼(10)의 블록 안착홈부(11)에 안착된 정렬 블록(30)에 결합되면서, 블록 삽입홀부(21)와 정렬 블록(30)이 끼워맞춤 방식에 의해 맞춰지는 과정에서 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어질 수 있다.
이어서, 도 12에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크 안착 단계(S30)에서, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어진 후, 쉐도우 마스크 고정 단계(S40)를 통해 정렬이 완료된 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20)를 고정할 수 있다.
예컨대, 쉐도우 마스크 고정 단계(S40)에서, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 고정은, 겹쳐진 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20)의 상면과 하면을 가압하는 자석(M)에 의해 고정될 수 있다.
그러나, 쉐도우 마스크 고정 단계(S40)에서, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 고정은, 반드시 도 12에 국한되지 않고, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20)를 테이핑(Taping) 처리에 의해 고정하거나, 별도의 클램프를 이용하여 고정할 수도 있다. 이외에도, 정렬이 완료된 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20)를 견고하게 고정할 수 있는 모든 고정 방법이 사용될 수 있다.
이어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 정렬 블록 제거 단계(S50)를 통해, 고정이 완료된 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20)를 증착 공정에 투입할 수 있도록, 정렬 블록(30)을 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉐도우 마스크 정렬 방법에 따르면, 도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 캐비티 웨이퍼(10)의 캐비티 공간(A1) 외의 별도의 구역에 형성된 블록 안착홈부(11)에 정렬 블록(30)을 설치하고, 쉐도우 마스크(20)를 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착시키는 과정에서 쉐도우 마스크(20)에 형성된 블록 삽입홈부(21)에 정렬 블록(30)이 삽입되도록 함으로써, 캐비티 웨이퍼(10)와 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어지게 할 수 있다.
이와 같이, 간단한 구조의 정렬 블록(30)의 사용으로, 쉐도우 마스크(20)의 안착 과정에서 캐비티 웨이퍼(10)와의 정렬이 이루어지도록 함으로써, 쉐도우 마스크의 정렬 시, 저비용으로 작업 속도를 향상시키고 고정밀 정렬이 가능한 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 캐비티 웨이퍼
11: 블록 안착홈부
20: 쉐도우 마스크
21: 블록 삽입홀부
30: 정렬 블록
A1: 캐비티 공간
A2: 복수의 패턴 홀부
W: 웨이퍼
100: 쉐도우 마스크 정렬 시스템

Claims (15)

  1. 기판에 박막이 증착되는 증착 영역을 구획할 수 있도록, 캐비티 공간(A1)이 형성되는 캐비티 웨이퍼(10);
    상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되고, 상기 캐비티 공간(A1)을 통해서 상기 기판의 상기 증착 영역에 상기 박막이 소정의 패턴으로 증착될 수 있도록, 상기 캐비티 공간(A1)과 대응되는 위치에 상기 소정의 패턴과 대응되는 형상으로 복수의 패턴 홀부(A2)가 형성되는 쉐도우 마스크(20); 및
    상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에서 상기 캐비티 공간(A1) 이외의 영역에 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 쉐도우 마스크(20)와 끼워맞춤 방식으로 결합되어, 상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되는 상기 쉐도우 마스크(20)의 위치를 정렬하는 정렬 블록(30);을 포함하고,
    상기 캐비티 웨이퍼(10)는,
    상기 캐비티 공간(A1)의 인근에 적어도 하나가 상기 정렬 블록(30)의 적어도 일부분과 대응되는 형상으로 오목하게 형성되어, 상기 정렬 블록(30)이 삽입되어 안착되는 블록 안착홈부(11);를 포함하고,
    상기 쉐도우 마스크(20)는,
    유리(Glass) 재질로 형성되고, 상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되는 과정에서 상기 정렬 블록(30)과 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있도록, 상기 캐비티 웨이퍼(10)의 상기 블록 안착홈부(11)에 안착된 상기 정렬 블록(30)과 대응되는 위치에 상기 정렬 블록(30)의 형상과 대응되는 형상으로 관통되게 형성되는 블록 삽입홀부(21);를 포함하고,
    상기 블록 삽입홀부(21)는,
    상기 캐비티 웨이퍼(10)에 안착되는 상기 쉐도우 마스크(20)의 하면에서 상기 쉐도우 마스크(20)의 상면 방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지는 테이퍼 홀(Taper Hole)로 형성될 수 있도록, 내벽면(21b)이 상기 정렬 블록(30)의 높이 방향을 기준으로 소정의 각도(a)로 경사지게 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 안착홈부(11)는,
    상기 캐비티 웨이퍼(10)의 중심을 기준으로 상기 캐비티 공간(A1)의 둘레를 따라서 복수개가 방사상으로 등각 배치되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 안착홈부(11)는,
    DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 공정으로 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 삽입홀부(21)는,
    상기 내벽면(21b)이 20도 내지 35도 범위의 상기 소정의 각도(a)로 경사지게 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  8. 기판에 박막이 증착되는 증착 영역을 구획할 수 있도록, 캐비티 공간(A1)이 형성되는 캐비티 웨이퍼(10);
    상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되고, 상기 캐비티 공간(A1)을 통해서 상기 기판의 상기 증착 영역에 상기 박막이 소정의 패턴으로 증착될 수 있도록, 상기 캐비티 공간(A1)과 대응되는 위치에 상기 소정의 패턴과 대응되는 형상으로 복수의 패턴 홀부(A2)가 형성되는 쉐도우 마스크(20); 및
    상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에서 상기 캐비티 공간(A1) 이외의 영역에 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 쉐도우 마스크(20)와 끼워맞춤 방식으로 결합되어, 상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되는 상기 쉐도우 마스크(20)의 위치를 정렬하는 정렬 블록(30);을 포함하고,
    상기 캐비티 웨이퍼(10)는,
    상기 캐비티 공간(A1)의 인근에 적어도 하나가 상기 정렬 블록(30)의 적어도 일부분과 대응되는 형상으로 오목하게 형성되어, 상기 정렬 블록(30)이 삽입되어 안착되는 블록 안착홈부(11);를 포함하고,
    상기 쉐도우 마스크(20)는,
    규소(Si) 재질로 형성되고, 상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 안착되는 과정에서 상기 정렬 블록(30)과 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있도록, 상기 캐비티 웨이퍼(10)의 상기 블록 안착홈부(11)에 안착된 상기 정렬 블록(30)과 대응되는 위치에 상기 정렬 블록(30)의 형상과 대응되는 형상으로 관통되게 형성되는 블록 삽입홀부(21);를 포함하고,
    상기 블록 삽입홀부(21)는,
    상기 캐비티 웨이퍼(10)에 안착되는 상기 쉐도우 마스크(20)의 하면에서 상기 쉐도우 마스크(20)의 상면 방향으로 갈수록 그 폭이 동일하게 형성되는 테이퍼리스 홀(Taperless Hole)로 형성될 수 있도록, 상기 쉐도우 마스크(20)의 하면 또는 상면을 기준으로 내벽면(21a)이 상기 정렬 블록(30)의 높이 방향으로 수직하게 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 블록(30)은,
    웨이퍼(W)를 다이싱(Dicing) 가공에 의해 절단하여 제조되어, 소정 크기의 육면체 형상으로 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정렬 블록(30)은,
    규소(Si) 재질, 유리(Galss) 재질 및 스테인레스 스틸(Stainless Steel, SS) 재질 중 어느 하나의 재질로 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 정렬 블록(30)의 측면과 상기 블록 안착홈부(11)의 내벽면과의 이격 거리는,
    적어도 30㎛ 이상으로 형성되는, 쉐도우 마스크 정렬 시스템.
  12. 정렬 블록(30)을 준비하는 정렬 블록 준비 단계(S10);
    캐비티 웨이퍼(10)의 캐비티 공간(A1)의 인근에 형성된 블록 안착홈부(11)에 상기 정렬 블록(30)을 삽입하여 안착시키는 정렬 블록 안착 단계(S20); 및
    상기 캐비티 웨이퍼(10) 상에 복수의 패턴 홀부(A2)가 형성된 쉐도우 마스크(20)를 안착시키는 쉐도우 마스크 안착 단계(S30);를 포함하고,
    상기 쉐도우 마스크 안착 단계(S30)에서,
    상기 쉐도우 마스크(20)에 형성된 블록 삽입홀부(21)가 상기 캐비티 웨이퍼(10)의 상기 블록 안착홈부(11)에 안착된 상기 정렬 블록(30)에 결합되면서, 상기 블록 삽입홀부(21)와 상기 정렬 블록(30)이 끼워맞춤 방식에 의해 맞춰지는 과정에서 상기 캐비티 웨이퍼(10)와 상기 쉐도우 마스크(20) 간의 정렬이 이루어지고,
    상기 쉐도우 마스크 안착 단계(S30) 이후,
    정렬이 완료된 상기 캐비티 웨이퍼(10)와 상기 쉐도우 마스크(20)를 고정하는 쉐도우 마스크 고정 단계(S40); 및
    고정이 완료된 상기 캐비티 웨이퍼(10)와 상기 쉐도우 마스크(20)를 증착 공정에 투입할 수 있도록, 상기 정렬 블록(30)을 제거하는 정렬 블록 제거 단계(S50);
    를 더 포함하는, 쉐도우 마스크 정렬 방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 쉐도우 마스크 고정 단계(S40)에서,
    상기 캐비티 웨이퍼(10)와 상기 쉐도우 마스크(20)를 테이핑(Taping) 처리에 의해 고정하거나, 상기 캐비티 웨이퍼(10)와 상기 쉐도우 마스크(20)를 가압하는 자석에 의해 고정하는, 쉐도우 마스크 정렬 방법.
  15. 삭제
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