KR20070060319A

KR20070060319A - 기판과 마스크 정렬 장치

Info

Publication number: KR20070060319A
Application number: KR1020050119606A
Authority: KR
Inventors: 이명진; 민치훈; 조준희
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-13
Also published as: KR101348174B1

Abstract

본 발명은 기판과 마스크 정렬 장치에 관한 것으로, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 기판 안착 수단과, 상기 기판 안착 수단을 지지하는 지지 수단을 포함하고, 상기 지지수단은, 지지축과 지지판으로 구성되고, 상기 기판 안착 수단과 상기 지지판 사이에 복수개의 상기 지지축이 마련되고, 상기 복수개의 지지축 중 적어도 하나에 길이를 조절하는 조절수단을 포함하는 정렬 장치를 제공한다. 이와 같이 본 발명은 기판 안착 수단을 지지하는 지지수단에 미세 높이 조정이 가능한 조절수단을 두어 기판과 마스크 프레임 사이의 평행을 조절할 수 있고, 조절수단을 통해 진공 상태에서도 기판과 마스크 프레임 사이의 수평 및 밀착 정도를 조절할 수 있다.

기판, 마스크, 정렬, CCD, 미세 조정, 지지축, 지지판

Description

기판과 마스크 정렬 장치{Apparatus for aligning substrate and mask}

도 1은 종래 기술에 따른 기판과 마스크 정렬 장치의 단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래의 정렬 장치의 문제를 설명하기 위한 기판과 마스크의 정렬된 상태의 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치의 개념도.

도 4는 본 실시예의 지지수단의 구성을 설명하기 위해 도 3의 A영역을 확대한 도면.

도 5는 본 실시예에 따른 지지수단의 변형예를 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치의 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 110 : 챔버 20, 120 : 기판 안착 수단

30, 130 : 마스크 프레임 41, 210 : 지지축

42, 220 : 지지판 50, 140 : 진공 펌프

230 : 조절 수단 231 : 고정부

232 : 미세 조정부

본 발명은 기판과 마스크 정렬 장치에 관한 것으로, 챔버의 진공을 유지한 상태에서 기판과 마스크간의 평행을 조절할 수 있는 기판과 마스크 정렬 장치에 관한 것이다.

유기 EL은 전압을 가하면 스스로 발광하는 유기 발광물질의 특성을 이용하여 원하는 화상을 표시하는 디스플레이이다. 이러한 유기 EL의 기본 구조는 유리 기판 상부에 한 쌍의 투명 전극과 대향 전극을 적층하고 그 전극들 사이에 유기 박막이 삽입된 구조로 이루어진다. 여기서, 유기 박막은 전자와 정공을 운반하고 빛이 발광하도록 정공 주입막, 정공 수송막, 발광막, 전자 수송막 등을 적층한 구조로 제조할 수 있다. 투명 전극과 대향 전극에 소정의 전압을 인가하면, 유기 박막에 정공 및 전자를 주입하고 재결합시킴으로써 여기자를 생성시키고, 이 여기자가 안정화될 때 특정 파장의 빛이 방출된다.

한편, 유기 EL의 제조 방법은 크게 고분자를 용제에 녹여서 코팅하는 방법과 진공중에서 단분자 물질을 증착하는 방법으로 구분된다. 유기 EL에 사용되는 유기반도체 물질은 습식 또는 건식 식각 등의 방법으로 패터닝하기에는 적합하지 않다.

따라서, 쉐도우 마스크를 사용하여 유기 박막과 전극 패턴을 기판 상에 형성한다. 즉, 소정의 박막이 형성될 영역을 개방하는 개구부를 갖는 쉐도우 마스크를 증착 물질과 기판 사이에 배치시켜, 개구부에 의해 노출된 기판 영역에만 증착 물질이 증착되어 소정의 박막 패턴을 형성하였다.

이러한 박막 패턴은 다수의 박막 패턴이 서로 인접 배치되거나 적층되어 형성되기 때문에 인접한 박막 층 또는 상하부 층간의 정렬이 매우 중요한 요소로 작용하게 된다. 즉, 상하 층의 박막이 정확하게 적층되지 않거나 인접한 패턴들간에 오정렬이 발생하였을 경우에는 소자의 동작이 불균일하여 이를 사용할 수 없을 뿐만 아니라, 또한, 한층의 오정렬로 인해 전체 소자가 동작하지 않게 되는 문제가 발생한다.

이를 위해 종래에는 기판과 마스크 상에 정렬 마크를 형성한 다음 이를 비젼시스템으로 관측하면서 기판과 마스크 간을 정렬하였다.

도 1은 종래 기술에 따른 기판과 마스크 정렬 장치의 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 정렬 장치의 문제를 설명하기 위한 기판과 마스크의 정렬된 상태의 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 정렬 장치는 진공 챔버(10)와, 기판(21)이 안착되는 기판 안착 수단(20)과, 소정의 마스크 패턴을 포함하는 마스크 프레임(30)과, 챔버(10)를 관통하여 상기 기판 안착 수단(20)에 결합된 지지축(41)과, 상기 챔버(10) 외측에 마련되어 지지축(41)과 결합된 지지판(42)을 포함한다.

여기서, 종래의 정렬 장치는 상기 진공 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만들기 위한 진공 펌프(50)를 더 포함한다.

상술한 종래의 장치는 대기압 하에서 기판 안착 수단(20) 상에 기판(21)을 안착시키고, 정렬키와 CCD를 이용한 비젼 시스템을 통해 마스크 프레임(30)과 기판(21) 간을 정렬하고 밀착시킨다. 이때, 마스크 프레임(30)을 고정시키고, 기판(21)을 움직여 얼라인 하고, 기판(21)을 상승시켜 기판(21)과 마스크 프레임(30) 간을 밀착한다. 이때, 기판(21)과 마스크(31) 간은 도 2a에 도시된 바와 같이 평행을 유지하기 때문에 밀착시 밀착 면사이에 갭이 존재하지 않게 된다.

이후, 진공 펌프(50)를 이용하여 펌핑을 실시하여 챔버(10) 내부가 진공상태가 되도록 한다. 이때, 챔버(10)내부가 진공이 되면서 챔버(10)의 뒤틀림과 같은 현상으로 인해 챔버(10) 내부에 미세한 변형이 발생하게 된다.

이러한 챔버(10) 내부의 변형으로 인해 정렬 밀착된 마스크(31)와 기판(21) 사이의 정렬면에도 변형이 발생하게 된다. 즉, 도 2b에 도시된 바와 같이 마스크(31)와 기판(21)이 평행을 유지하지 못하고 마스크(31)와 기판(21) 사이에 갭이 발생하게 되는 문제가 발생한다. 이는, 기판(21)과 마스크(31)의 평행한 정도에 따라 갭의 발생과 그 양이 결정된다. 따라서, 기판(21)과 마스크(31) 사이의 평행 관계가 유지되지 않을 경우에는 둘 사이에 갭이 발생하게 되고, 이러한 갭으로 인해 유기물의 증착 과정에서 유기물이 마스크 패턴 모양으로 증착되지 못하는 치명적인 문제가 발생하게 된다.

따라서, 종래에는 챔버 내부를 진공 상태로 만들기 위한 펌핑 시의 챔버 내부 변형량을 감안하여 기판과 마스크를 정렬하고 밀착시켰다. 하지만, 이는 그 세 팅 조건을 찾기가 매우 어렵고, 진공 펌프의 펌핑량이 균일하지 못하는 등의 많은 문제가 발생하였다.

또한, 다른 방법으로는 종래에는 상기와 같이 진공으로 인한 기판과 마스크 사이에 갭이 발생하였을 때는 챔버 내부의 진공을 파기하고 다시 기판과 마스크를 평행하게 정렬하고 밀착한 다음 진공을 실시하였다. 그러나 진공을 위한 펌핑과 파기를 다수번 반복함으로 인해 공정 시간의 증가로 인한 수율이 저하하는 문제가 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 기판 또는 마스크의 미세한 조정을 통해 챔버의 진공 상태에서 기판과 마스크 간이 평행하게 밀착되도록 하는 기판과 마스크 정렬 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내의 기판 안착 수단과, 상기 기판 안착 수단을 지지하는 지지 수단을 포함하고, 상기 지지수단은, 지지축과 지지판으로 구성되고, 상기 기판 안착 수단과 상기 지지판 사이에 복수개의 상기 지지축이 마련되고, 상기 복수개의 지지축 중 적어도 하나에 길이를 조절하는 조절수단을 포함하는 정렬 장치를 제공한다.

이때, 상기 조절수단은, 상기 지지축을 고정하는 고정부와, 상기 고정부의 높이를 미세 조정하는 미세 조정부를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 미세 조정부로 볼트를 사용하고, 상기 고정부의 일측에는 오목부가 마련되고, 상기 볼트는 상기 지지판을 관통하여 상기 고정부 하부의 상기 오목부에 삽입되는 것이 효과적이다. 상기의 지지판 상측으로 돌출된 상기 미세 조정부의 일측에 마련된 탄성 부재와, 상기 탄성 부재 상하측에 마련된 와셔를 포함하는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 고정부에 마련된 홈과 상기 홈에 인입되는 고정 돌기가 상기 지지판 상에 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정부의 하면부가 사선 형상이고, 상기 고정부의 하면부에 접하는 상기 미세 조정부의 면이 상기 사선에 대응하는 형상을 가질 수 있다.

상술한 상기 지지축이 관통하는 관통홀이 상기 챔버에 마련되고, 상기 관통홀 외측으로 노출된 상기 지지축의 외부 둘레를 따라 밀폐 완충부재가 마련되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 챔버에 고정된 마스크 프레임과, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이를 정렬하기 위한 비젼 시스템과, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이의 평행을 검사하는 감지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 마스크 프레임이 안착되는 마스크 안착부를 포함하고, 상기 마스크 안착부를 지지하는 마스크 지지 수단을 더 포함하는 것이 효과적이다.

또한, 본 발명에 따른 진공 챔버와, 기판이 안착되는 기판 안착 수단과, 상기 기판 안착 수단을 지지하는 복수개의 지지축과, 상기 진공 챔버 외부에 상기 복수개의 지지축 중 적어도하나에 연결되어 상기 지지축의 높이를 조절하는 조절 수 단을 포함하는 지지 수단을 포함하는 정렬 장치를 제공한다.

여기서, 마스크 프레임과, 상기 마스크 프레임을 지지하는 지지수단을 포함하고, 상기 지지수단은, 지지축과 지지판으로 구성되고, 상기 마스크 프레임과 상기 지지판 사이에 복수개의 상기 지지축이 마련되고, 상기 복수개의 지지축 중 적어도 하나에 길이를 조절하는 조절 수단을 더 포함하는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이를 정렬하기 위한 비젼 시스템과, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이의 평행을 검사하는 검사부를 더 포함하는 것이 효과적이다.

또한, 본 발명에 따른 챔버 내측에 마련되는 기판 안착 수단에 기판을 안착하고, 마스크 프레임을 배치하는 단계와, 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 정렬시킨 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 상대 이동하여 다음 제 1 차 밀착하는 단계와, 상기 챔버 내부를 진공상태로 하는 단계 및 상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이의 간격을 미세 조절하여 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 제 2차 밀착시키는 단계를 포함하는 정렬 방법을 제공한다.

이때, 상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이의 간격을 미세 조절하여 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 제 2차 밀착시키는 단계는, 상기 기판과 상기 마스크 프레임의 거리를 측정하여 둘 사이의 평행 여부를 측정하는 단계와, 평행이 틀어진 영역의 상기 기판 또는 상기 마스크 프레임의 미세 높이를 조절하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치의 개념도이다. 도 4는 본 실시예의 지지수단의 구성을 설명하기 위해 도 3의 A영역을 확대한 도면이고, 도 5는 본 실시예에 따른 지지수단의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치는 진공 챔버(110)와, 기판(121)이 안착되는 기판 안착 수단(120)과, 상기 기판 안착 수단(120)을 지지하는 지지축(210), 지지판(220) 및 조절수단(230)을 포함하는 지지수단(200)과, 진공 챔버(110)에 접속된 진공 펌프(140)를 포함한다. 또한, 상기 챔버(110)에 고정된 마스크 프레임(130)과, 상기 마스크 프레임(130)과 기판(121) 사이를 정렬하기 위한 비젼 시스템(150)과, 마스크 프레임(130)과 기판(121) 사이의 평행여부를 판단하는 감지부(160)를 더 포함한다.

상기의 진공 챔버(110)는 밀폐 공간을 형성하는 상부벽, 하부벽 및 측벽을 포함하고, 상기 측벽의 일측에는 진공 펌프(140)를 더 포함하여 챔버 내부의 공간을 진공 상태로 만들 수 있다. 그리고, 진공 챔버(110)의 일측에는 기판(121)의 출입을 관장하는 출입구(미도시)를 더 포함한다. 진공 챔버(110)는 상부벽이 상기 측 벽으로 부터 분리될 수도 있다. 또한, 진공 챔버(110)의 내측에는 마스크 프레임(130)이 고정되어 있고, 상기 마스크 프레임(130)의 하부에는 기판 안착 수단(120)이 마련된다. 상기의 마스크 프레임(130)은 소정의 절개 패턴을 갖는 마스크와 이를 지지하는 프레임을 포함한다. 그리고, 진공 챔버(110)의 하부벽 외측에는 지지수단(200)이 마련되고, 진공 챔버(110) 하측에는 소정의 관통공이 마련되어 상기 지지수단(200)이 관통공을 관통하여 연장된다. 또한, 상기 진공 챔버의 하부벽에는 투광영역(111)이 형성되고, 이 투광 영역(111) 하측에 CCD를 포함하는 비젼 시스템(150)이 배치된다. 또한, 상기 진공 챔버(110)의 상부벽에도 투광 영역(112)이 마련되고, 이 투광 영역 상측에 상기 마스크 프레임(130)과 기판(121) 사이의 평행 여부를 판단하는 감지부(160)가 배치된다.

상기의 기판(121)은 사각 판 형상의 투광성 기판을 사용하는 것이 바람직하고, 이에 따라 상기 기판 안착 수단(120)도 사각 판 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기판 안착 수단(120)은 소정의 리프트 핀(미도시)을 포함하여 기판(121)의 인입 및 인출을 용이하게 할 수 있다. 기판 안착 수단(120)은 다양한 방법으로 그 상부에 안착되는 기판(121)을 고정시킬 수 있다. 예를 들어 기판 안착 수단(120)은 기계적 원리 또는 전자기적 원리를 이용하여 기판(121)을 고정할 수 있으며, 별도의 진공 흡착부를 포함하여 기판(121)을 진공 흡착하여 고정시킬 수도 있다.

상술한 기판 안착 수단(120)을 지지하는 지지수단(200)은 상기 챔버(110)의 관통공을 관통하여 상기 기판 안착 수단(120)을 지지하는 복수의 지지축(210)과, 상하 운동을 하는 지지판(220)과, 상기 지지판(220)과 복수의 지지축(210) 사이에 마련되어 상기 복수의 지지축(210)의 미세 높이를 조절하는 조절수단(230)을 포함한다. 이를 통해 상기 지지판(220)의 상하 운동이 조절수단(230)을 통해 복수의 지지축(210) 전체로 전달되어 기판 안착 수단(120)을 승강시킬 수 있게 된다. 그리고, 상기 조절수단(230)을 통해 복수의 지지축(210) 각각의 높이를 미세 조정하여 기판 안착 수단(120)의 수평 정도를 미세하게 조절할 수 있다.

상기 지지축(210)은 그 일단이 상기 기판 안착 수단(120)에 결합되고, 타단은 조절수단(230)에 결합된다. 이때, 지지축(210)은 챔버(110) 하부벽의 관통홀을 관통하여 마련되기 때문에 챔버(110) 하부 외측으로 노출된 지지축(210)의 외부 둘레를 따라 밀폐 완충 부재(240)가 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 밀폐 완충 부재(240)는 신축이 자유로운 원통 형상의 벨로우즈관을 사용하는 것이 효과적이다. 그리고, 지지축(210)은 도면에서와 같이 단일의 축을 제작되거나 복수의 축이 결합된 형태로 제작될 수 있다. 상기 지지축(210)은 사각형 형상의 상기 기판 안착 수단(120)의 4 꼭지점 영역에 마련될 수 있고, 일 변의 두 끝단과 이와 대응하는 타 변의 중앙에 마련될 수 있다. 물론 지지축(210)은 상기 기판 안착 수단(120)의 중앙에 마련될 수도 있다. 바람직하게는 지지축(210)은 기판 안착 수단(120)의 무게 중심을 이용한 3 포인트를 지지하는 것이 효과적이다.

상기 조절수단(230)은 상기 지지축(210)을 고정하는 고정부(231)와, 상기 고정부(231)의 높이를 미세 조정하는 미세 조정부(232)를 포함한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 고정부(231)는 지지축(210)의 타단이 그 상부면에 접속 고정되는 판 형상으로 제작한다. 그리고, 미세 높이를 조절하는 미세 조정부(232)는 볼트를 사용하는 것이 바람직하다. 고정부(231)의 하부영역에는 상기 볼트 부재가 삽입되는 오목부(233)가 마련되고, 상기 볼트는 지지판(220)을 관통하여 그 끝단이 오목부(233)에 인입된다. 이로인해 볼트의 회전운동을 고정부(231)의 상하 운동으로 변화시킬 수 있다. 즉, 상기 볼트를 회전시킬 경우 그 회전 방향에 따라 상기 오목부(233) 내측으로 인입되는 볼트의 길이가 변화되어 상기 고정부(231)의 높이를 조절할 수 있게 된다. 예를 들어 볼트에 오른 방향으로 나사선이 마련되고, 이에 대응하는 나사산이 오목부(233)에 마련될 경우 오른방향으로 볼트를 회전하게 되면 볼트는 상기 오목부(233)가 마련된 고정부(231)를 하강시켜 결국 지지축(210)을 하강시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 볼트를 왼쪽 방향으로 회전하면 오목부(233)가 마련된 고정부(231)가 상승하게 된다. 이를 통해 상기 지지축(210)의 미세 높이 조정이 가능할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 조절수단(230)은 도 4에 도시된 바와 같이 지지판(220)에 돌출된 고정 돌기(234)와, 이에 대응되는 홈(235)이 상기 고정부(231)에 마련될 수 있다. 즉, 고정 돌기(234)가 고정부(231)에 인입되어 고정부(231)가 회전하는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 고정부(231)와 지지판(220) 사이에 마련어 그 내부로 지지판(220) 상으로 돌출된 미세 조정부(232)인 볼트가 관통하는 탄성 부재(236)를 더 포함한다. 그리고, 탄성 부재(236)와, 상기 고정부(231)와 지지판(220) 사이에는 소정의 와셔(237, 238)가 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 탄성 부재(236)로 스프링 을 사용하는 것이 효과적이다. 또한, 상기 지지판(220)의 상측 일부에 오목부(239)가 마련되고 이 오목부(239) 내측으로 탄성부재(236)가 연장될 수도 있다.

상기 지지판(220)은 조절수단(230)을 통해 고정된 지지축(210)의 상하 운동을 실시한다. 그리고, 앞서 설명한 바와 같이 미세 조정부(232)가 관통하는 소정의 관통공(221)이 형성되어 있다. 이때, 도시되지는 않았지만 지지판(220)의 양측에는 고정축이 마련되고, 상기 고정축을 기준으로 상기 지지판(220)이 상하 운동을 실시할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 지지판(220)에 소정의 구동부가 마련되어 지지축(210) 영역 면이 상하 운동할 수도 있다. 그리고, 상기 지지판(220)은 상하 운동을 실시할 뿐아니라 수평 운동 및 회전 운동을 할 수 있고, 정렬을 위한 얼라인 유닛 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 이를 통해 본 실시에에서는 상기 지지판(220)을 이용하여 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130)간을 정렬하는 것이 효과적이다.

물론 상기 조절수단(230)은 상술한 설명에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같은 변형이 가능하다. 조절수단(230)은 지지축(210)을 고정하고, 그 하면부가 사선 형상인 고정부(231)와, 상기 고정부(231)의 미세 높이를 조정하기 위해 사선에 대응되는 형상의 미세 조정부(232)를 포함한다. 이때, 상기 미세 조정부(232)는 수평 방향으로 그 높이가 다른 대략 삼각형 형상으로 제작한다. 이로인해 미세 조정부(232)의 수평 운동을 고정부(231)의 상하 운동으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어 도면에서와 같이 상기 미세 조정부(232)를 오른쪽 방향으로 이동시키게 되면 상기 고정부(231)는 상승하게 되고, 상기 미세 조정부(232)를 왼쪽 방향으로 이동시 키게 되면 상기 고정부(231)는 하강하게 되어 상기 고정부(231)에 결합된 지지축(210)의 미세 높이 조정이 가능하게 된다.

상술한 구조의 본 실시예에 따른 장치의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 지지판(220)을 상승시켜 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130) 사이의 간격을 수 내지 수 백㎛ 이내가 되도록 한다. 다음으로 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130) 간을 정렬한다. 즉, 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130) 상에 형성된 정렬 마크를 CCD를 포함하는 비젼 시스템(150)으로 관찰하여 이 정렬 마크를 일치시킨다. 여기서, 기판 안착 수단(120)으로 투광성 물질을 사용하거나 비젼 시스템의 CCD상의 기판 안착 수단(120)에 투광성 물질이 마련되거나 투광성 홈이 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 지지판(220)을 x-y-z-θ 방향의 움직여 상기 조절수단(230) 및 지지축(210)에 의해 상기 지지판(220)에 고정된 기판 안착 수단(120) 상의 기판(121)을 x-y-z-θ 방향으로 움직여서 정렬을 실시한다. 정렬이 끝난 후에 상기 지지판(220)을 상승시켜 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130)을 밀착한다.

본 실시예에서는 상기 챔버(110) 외측 상부에 마련된 감지부(160)를 통해 상기의 정렬 단계에서 기판(121)과 마스크 사이의 수평을 측정할 수 있다. 즉, 상기 감지부(160)는 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130)간의 거리를 적어도 2곳 이상의 영역에서 측정하여 이 거리 차를 이용하여 그 수평도를 감지한다. 예를 들어 3곳의 영역에서 각기 상기 마스크 프레임(130)과 기판(121)의 거리를 측정하여 마스 크 프레임(130)과 기판(121)간의 거리차를 계산한다. 이렇게 계산된 값들을 비교하여 그 값이 동일할 경우에는 기판(121)과 마스크 프레임(130)이 수평하게 배치되었고, 만일 그 값이 다른 경우에는 수평하지 않게 배치되었음을 알게 된다. 이때, 수평하지 않을 경우에는 상기의 기판(121)을 x-y-z-θ 방향으로 움직여 그 수평도를 조절한다. 물론 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 상기 조절수단(230)의 미세 조정부(232)를 돌려가며 기판(121)과 마스크의 수평을 조절할 수 있다.

상기와 같이 기판(121)과 마스크를 수평하게 밀착 정렬한 다음 진공펌프(140)를 이용하여 챔버(110) 내부를 진공상태로 만들다. 이때, 종래 기술에 언급하였듯이 챔버(110) 내부가 진공 상태가 되면서 챔버(110) 내부가 뒤틀리게 되어 기판(121)과 마스크의 수평도가 수 내지 수백㎛ 내외에서 틀어지게 된다. 따라서, 본 발명은 상기의 감지부(160)를 이용하여 기판과 마스크의 수평도가 틀어진 영역을 감지하고, 상기 조절수단(230)을 이용하여 진공 상태에서 상기 기판과 마스크 간이 수평하게 밀착되도록 한다. 즉, 기판과 마스크의 수평도가 틀어진 영역 하부에 위치하는 지지축(210)과 연결된 조절수단(230) 내의 미세 조정부(232)의 조정을 통해 상기 지지축(210)의 높이를 조절하여 기판과 마스크가 수평이 되도록 한다. 물론 이후에 박막 증착 원료를 상기 기판 상에 공급하여 기판에 소정의 박막을 형성할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 마스크 프레임을 챔버 내에 고정시킨 상태에서 기판이 안착되는 기판 안착 수단을 x-y-z-θ 방향으로 움직여 기판과 마스크 프레임 간을 정렬하고 평행하게 밀착시킬 수 있다. 그리고, 챔버 내부를 진공상태로 하 기 위한 진공 배기 시 평행하게 밀착된 기판과 마스크 프레임 사이에 발생한 갭을 진공 파기 없이 조절수단을 통해 기판 안착 수단의 미세 조정을 실시하여 기판과 마스크 프레임을 평행하게 밀착시킬 수 있다.

물론 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 마스크 프레임을 x-y-θ 방향으로 움직여 마스크 프레임과 기판 사이를 정렬시킬 수 있다. 하기에서는 마스크 프레임을 조절하여 기판과 마스크 프레임 간을 정렬하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치에 관해 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치의 개념도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판과 마스크 정렬 장치는 진공 챔버(110)와 기판이 안착되는 기판 안착 수단(120)과, 기판 안착 수단(120)을 지지하는 지지축(210) 및 조절수단(230)을 포함하는 지지수단(200)과, 상기 챔버(110) 내부를 진공화하는 진공 펌프(140)를 포함하며, 마스크 프레임(130)이 안착되는 마스크 안착 수단(131)과, 상기 마스크 안착 수단(131)에 접속된 조정축(132)과, 상기 조정축(132)에 접속되어 마스크 안착 수단(131)을 조정하는 조정판(133)을 포함한다. 그리고, 상기 기판에 박막 증착 원료를 공급하는 원료 공급부(170)를 더 포함한다.

이때, 상술한 설명과 같이 상기 기판 안착 수단(120)을 지지하는 지지수단(200)은 지지축(210)과 조절 수단(230) 만을 포함하고, 상기 마스크 안착 수단(131)에 별도의 지지판을 더 추가하거나 상기 조정판(133)이 상하 이동하여 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130)을 정렬할 수 있다. 즉, 기판 안착 수단(120)은 고정되고 마스크 안착 수단(131)이 움직여 이들간을 정렬할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 도면에서와 같이 지지수단(200)에 지지판을 더 추가할 수도 있다.

상기 챔버(110)의 내측 하측에 상기 기판 안착 수단(120)이 마련되고, 챔버(110)의 내측 상부에 원료 공급부(170)가 배치되고, 상기 기판 안착 수단(120)과 원료 공급부(170) 사이에 마스크 안착 수단(120)이 배치되는 것이 효과적이다. 기판 안착 수단(120)의 상측면에 기판(121)이 안착되는 것이 바람직하다.

또한, 마스크 안착 수단(131)은 그 하측면에 마스크 패턴이 마련된 마스크 프레임(130)이 안착되어 있는 것이 바람직하다. 상기의 마스크 안착 수단(131)은 프레임 형상을 그 중심부가 비어 있어 마스크 프레임(130) 중심의 마스크 패턴이 노출되도록 하는 것이 바람직하다. 물론 상기 마스크 안착 수단(131)을 사용하지 않고 상기 마스크 프레임(130)의 외측면에 상기 조정축(132)이 접속될 수도 있다.

조정축(132)은 그 일단이 상기 챔버(110) 내측에 마련된 마스크 안착 수단(131)에 접속되고, 그 타단은 상기 챔버(110)를 관통하여 챔버(110) 외측에 마련된 조정판(133)에 접속된다. 이를 위해 상기 챔버(110)에는 조정축(132)이 관통하는 관통공이 형성되어있다. 상기 챔버(110)외측으로 노출된 조정축(132)의 외부 둘레를 따라 신축이 자유로운 원통 형상의 벨로우즈관을 포함하는 밀폐 완충 부재(134)가 마련되는 것이 바람직하다.

상기의 마스크 프레임(130)은 기판(121) 상에 소정의 박막 패턴을 형성하기 위한 것으로 그 형상은 기판(121)과 동일한 사각형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 마스크 프레임(130)을 지지하는 마스크 안착 수단(131) 또한, 사각형 형상으로 제작하는 것이 효과적이다. 도면에서와 같이 마스크 안착수단(131)은 상기 기판 안착 수단(120)보다 그 크기를 크게 제작하여 마스크 안착 수단(131)과 접속된 조정축(132)이 기판 안착 수단(120)과 중첩되는 문제를 해결하는 것이 효과적이다.

이때, 조정축(132)는 조정판(133)의 x-y-θ 방향의 움직임을 상기 마스크 안착 수단(131)을 통해 마스크 프레임(130)에 인가하기 위해 복수개로 마련되고, 바람직하게는 마스크 안착 수단(131)의 대응하는 양 가장자리 영역의 적어도 2 지점 이상에 배치되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 마스크 안착 수단(131)은 기구적 방법, 전자기적 원리를 이용한 방법 및 진공 흡착을 이용한 방법 등을 포함하는 다양한 방법으로 그 하부에 안착되는 마스크 프레임(130)을 고정 지지할 수 있다.

이를 통해 본 실시예에서는 기판(121)을 기판 안착 수단(120) 상에 안착시키고, 마스크 안착 수단(131)의 하측에 마스크 프레임(130)을 안착시켜 기판(121)과 마스크 프레임(130)이 서로 마주보도록 배치한다. 이후, 상기 마스크 프레임(130)을 하강시켜 기판 안착 수단(120)의 기판(121)과 수 내지 수 백 ㎛ 이내로 근접하도록 한다. 이후, 상기 마스크 안착 수단(131)의 조정축(132)을 통해 접속된 조정판(133)을 x-y-θ 방향으로 조정하고, 비젼 시스템(150)을 통해 기판(121)과 마스크 프레임(131)을 정렬한다. 이후, 상기 마스크 안착 수단(131)을 하강시켜 상기 기판(121)과 마스크 프레임(130)을 수평하게 밀착시킨다. 이때, 상기에서는 마스크 안착 수단(131)이 이와 접속된 조절 수단을 통해 하강하였지만 이에 한정되지 않고, 상기 기판 안착 수단(120)이 하강할 수도 있고, 마스크 안착 수단(131)과 기판 안착 수단(120) 모두가 동시에 움직일 수도 있다.

이와 같이 마스크 프레임(130)과 기판(121)을 정렬 밀착시킨 다음 챔버(110) 내부를 진공 펌프(140)을 통해 배기하여 진공상태가 되도록 한다. 이러한 진공 상태화 할 경우 기판(121)과 마스크 프레임(130)의 밀착이 벌어진 갭 부분이 발생하게 된다. 이를 기판 안착 수단(120) 하측에 마련된 조절수단(230)을 통해 기판 안착 수단(120)을 미세하게 움직이도록 하여 벌어진 갭 부분을 다시 평행하게 밀착되도록 할 수 있다.

상술한 설명에서는 기판 안착 수단 하측에 조절수단이 마련됨을 중심으로 설명하였지만 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 마스크 안착 수단과 접속된 조정축과 조정판 사이에 상술한 조절수단이 마련되어 마스크 안착 수단의 미세조정을 통해 진공으로 인해 발생한 기판과 마스크 프레임간의 미세한 틀어짐을 보상할 수 있다.

또한 본 발명은 앞서 설명한 실시예에 한정되지 않고, 그 구조에 있어서 다양한 변형이 가능하다.

앞선 도 3 및 도 6에서 설명한 실시예들에서는 마스크 프레임(130)을 고정시킨 상태에서 그 하측에 기판(121)이 안착되는 기판 안착 수단(120)을 마련하고, 기판 안착 수단(120)을 지지하고 이를 구동시키는 지지수단(200)을 마련하였고, 상기 마스크 프레임(130)의 상측에 원료 공급부(170)를 두었다.

하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 이의 변형예로 상기 챔버(110) 상단에 기판(121)이 안착되는 기판 안착 수단(120)을 배치하고, 그 하부에 마스크 프레임(130)을 배치하고, 마스크 프레임(130)을 지지하고 구동시키는 마스크 지지수단(300)을 마련할 수도 있다. 그리고, 마스크 프레임(130)의 하단에 원료 공급부(170)를 둘 수도 있다.

또한, 챔버(110)의 하부 및 상부 벽과 수직하게 상기 기판 안착 수단(120)과 마스크 프레임(130)을 배치할 수도 있다. 즉, 챔버(110)의 우측벽 영역에 원료 공급 수단(170)을 배치하고, 챔버(110)의 좌측벽 영역에 기판(121)이 안착된 기판 안착 수단(120)을 배치하고, 원료 공급 수단(170)과, 기판 안착 수단(120) 사이에 마스크 프레임(130)을 배치한다. 그리고, 상기 챔버(110)의 측면에 기판 안착 수단(120)을 지지하고 구동하는 지지수단(200)을 마련할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기판 안착 수단을 지지하는 지지수단에 미세 높이 조정이 가능한 조절수단을 두어 기판과 마스크 프레임 사이의 평행을 조절할 수 있다.

또한, 조절수단을 통해 진공 상태에서도 기판과 마스크 프레임 사이의 수평 및 밀착 정도를 조절할 수 있다.

또한, 조절수단을 통해 기판과 마스크 프레임의 밀착시 발생하는 갭을 줄여 박막 증착시 마스크 패턴의 왜곡 없이 이와 동일한 패턴의 박막을 기판 상에 증착시킬 수 있다.

또한, 챔버의 외측에 감지부를 통해 기판과 마스크 프레임 사이의 평행을 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims

진공 챔버;

상기 진공 챔버 내의 기판 안착 수단;

상기 기판 안착 수단을 지지하는 지지 수단;을 포함하고,

상기 지지수단은, 지지축과 지지판으로 구성되고, 상기 기판 안착 수단과 상기 지지판 사이에 복수개의 상기 지지축이 마련되고, 상기 복수개의 지지축 중 적어도 하나에 길이를 조절하는 조절수단을 포함하는 정렬 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 조절수단은,

상기 지지축을 고정하는 고정부;

상기 고정부의 높이를 미세 조정하는 미세 조정부;를 포함하는 정렬 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 미세 조정부로 볼트를 사용하고, 상기 고정부의 일측에는 오목부가 마련되고, 상기 볼트는 상기 지지판을 관통하여 상기 고정부 하부의 상기 오목부에 삽입되는 정렬 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 지지판 상측으로 돌출된 상기 미세 조정부의 일측에 마련된 탄성 부재와, 상기 탄성 부재 상하측에 마련된 와셔를 포함하는 정렬 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 고정부에 마련된 홈과 상기 홈에 인입되는 고정 돌기가 상기 지지판 상에 마련된 정렬 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 고정부의 하면부가 사선 형상이고, 상기 고정부의 하면부에 접하는 상기 미세 조정부의 면이 상기 사선에 대응하는 형상을 갖는 정렬 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 지지축이 관통하는 관통홀이 상기 챔버에 마련되고, 상기 관통홀 외측으로 노출된 상기 지지축의 외부 둘레를 따라 밀폐 완충부재가 마련된 정렬 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 챔버에 고정된 마스크 프레임과, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이를 정렬하기 위한 비젼 시스템과, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이의 평행을 검사하는 감지부를 더 포함하는 정렬 장치.
청구항 8에 있어서,

마스크 프레임이 안착되는 마스크 안착부를 포함하고, 상기 마스크 안착부를 지지하는 마스크 지지 수단을 더 포함하는 정렬 장치.
진공 챔버;

기판이 안착되는 기판 안착 수단;

상기 기판 안착 수단을 지지하는 복수개의 지지축과, 상기 진공 챔버 외부에 상기 복수개의 지지축 중 적어도하나에 연결되어 상기 지지축의 높이를 조절하는 조절 수단을 포함하는 지지 수단;을 포함하는 정렬 장치.
청구항 10에 있어서,

마스크 프레임;

상기 마스크 프레임을 지지하는 지지수단;을 포함하고,

상기 지지수단은, 지지축과 지지판으로 구성되고, 상기 마스크 프레임과 상기 지지판 사이에 복수개의 상기 지지축이 마련되고, 상기 복수개의 지지축 중 적어도 하나에 길이를 조절하는 조절 수단을 더 포함하는 정렬 장치.
청구항 11에 있어서,

상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이를 정렬하기 위한 비젼 시스템과, 상기 마스크 프레임과 상기 기판 사이의 평행을 검사하는 검사부를 더 포함하는 정렬 장치.
챔버 내측에 마련되는 기판 안착 수단에 기판을 안착하고, 마스크 프레임을 배치하는 단계;

상기 기판과 상기 마스크 프레임을 정렬시킨 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 상대 이동하여 다음 제 1 차 밀착하는 단계;

상기 챔버 내부를 진공상태로 하는 단계; 및

상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이의 간격을 미세 조절하여 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 제 2차 밀착시키는 단계;를 포함하는 정렬 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 기판과 상기 마스크 프레임 사이의 간격을 미세 조절하여 상기 기판과 상기 마스크 프레임을 제 2차 밀착시키는 단계는,

상기 기판과 상기 마스크 프레임의 거리를 측정하여 둘 사이의 평행 여부를 측정하는 단계;

평행이 틀어진 영역의 상기 기판 또는 상기 마스크 프레임의 미세 높이를 조절하는 단계;를 포함하는 정렬 방법.