KR20140135414A - 기판 합탈착 장치 - Google Patents

Abstract

회전축 모듈 및 증착장치가 개시된다. 챔버 내에서 기판과 마스크를 합탈착하는 기판 합탈착 장치로서, 상기 챔버를 관통하여 설치되는 외축과; 상기 외축의 단부에 결합되며, 상기 마스크가 부착되는 마스크프레임을 지지하는 마스크프레임 홀더와; 일단이 상기 외축을 길이 방향으로 관통하며, 상기 외축의 길이 방향으로 승강하는 내축과; 상기 마스크프레임 상부에 상기 마스크와 대향하도록 상기 내축의 단부에 횡방향으로 결합되는 백 플레이트와; 상기 기판이 상기 백 플레이트와 상기 마스크프레임 사이에 개재되도록 상기 기판을 지지하며, 상기 백 플레이트에 결합되는 기판 홀더; 및 상기 내축을 승강시키는 내축 승강부를 포함하는 기판 합탈착 장치는, 기판과 마스크 간의 합착과 탈착을 위한 장치 구성을 단순화하여 협소한 진공챔버 내부를 효율적으로 활용할 수 있다.

Description

기판 합탈착 장치{Apparatus for attaching and detaching substrate}

기판 합탈착 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판과 마스크 간의 합착과 탈착을 위한 장치 구성을 단순화하여 협소한 진공챔버 내부를 효율적으로 활용할 수 있는 기판 합탈착 장치에 관한 것이다.

유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.

유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기층으로 되어 있고, 이러한 유기층은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.

진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크(mask)를 기판에 정렬하고 합착시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 증발되는 증발물질을 기판 상에 증착하여 원하는 패턴의 유기층을 형성하는 방식으로 이루어진다.

기판과 마스크 간의 합착과 탈착을 위해서는 진공챔버 내에 기판과 마스크를 서로 합탈착하기 위한 장치가 구비되어야 하는데, 그 장치 구성이 복잡하게 되면 협소한 진공챔버 내부를 효율적으로 사용하지 못하게 된다.

또한, 마스크의 그림자 현상(shadow effect)을 방지하면서 기판에 원하는 패턴의 유기층을 균일하게 증착하기 위해서는 마스크가 기판에 합착된 상태에서 지속적으로 기판을 회전시키면서 증착을 수행하여야 하는데, 기판과 마스크 간의 합탈착을 위한 기능과 마스크가 합착된 기판을 회전시키기 위한 기능을 모두 구비한 기판 합탈착 장치가 필요하다.

한편, 진공챔버 내의 진공 분위기 내에서 증발원의 가열에 의한 증착공정을 수행하는 과정에서 증발원의 복사열이 마스크, 기판, 기판 지지 장치 등에 전달되어 온도가 상승하게 되고, 이러한 온도 상승은 쉐도우 마스크, 기판, 기판 지지 장치 등의 열팽창을 유발하고, 이러한 열팽창은 균일한 패턴의 증착을 방해하는 요소가 된다.

진공챔버 내의 마스크, 기판 등에 대한 냉각을 수행하기 위해서는 진공챔버 내부와 외부 사이에 냉매를 지속적으로 순환시켜야 하는데, 진공챔버의 진공분위기 유지로 인해 냉매 순환구조를 구성하는데 어려움이 있다.

본 발명은 기판과 마스크 간의 합착과 탈착을 위한 장치 구성을 단순화하여 협소한 진공챔버 내부를 효율적으로 활용할 수 있는 기판 합탈착 장치를 제공한다.

또한, 기판과 마스크를 합탈착할 수 있고, 기판에 마스크가 합착된 상태에서 지속적으로 기판을 회전시킬 수 있도록 하여 기판에 원하는 패턴의 유기층을 균일하게 증착할 수 있도록 하는 기판 합탈착 장치를 제공한다.

또한, 진공챔버의 진공분위기 하에서 진공챔버의 내외부간의 유체순환구조를 단순화할 수 있는 기판 합탈착 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 챔버 내에서 기판과 마스크를 합탈착하는 기판 합탈착 장치로서, 상기 챔버를 관통하여 설치되는 외축과; 상기 외축의 단부에 결합되며, 상기 마스크가 부착되는 마스크프레임을 지지하는 마스크프레임 홀더와; 일단이 상기 외축을 길이 방향으로 관통하며, 상기 외축의 길이 방향으로 승강하는 내축과; 상기 마스크프레임 상부에 상기 마스크와 대향하도록 상기 내축의 단부에 횡방향으로 결합되는 백 플레이트와; 상기 기판이 상기 백 플레이트와 상기 마스크프레임 사이에 개재되도록 상기 기판을 지지하며, 상기 백 플레이트에 결합되는 기판 홀더; 및 상기 내축을 승강시키는 내축 승강부를 포함하는, 기판 합탈착 장치가 제공된다.

상기 기판 합탈착 장치는, 상기 외축을 회전시키는 외축 회전구동부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 외축을 승강시키는 외측 승강부를 더 포함할 수 있다.

상기 챔버는, 내부에 중공부가 마련되고, 상단이 개방되는 챔버몸체와; 상기 챔버몸체의 상단을 커버하는 챔버커버를 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 외축은 상기 챔버커버를 관통하여 배치될 수 있다.

상기 기판 합탈착 장치는, 상기 챔버커버에 연장되는 지지바와; 상기 기판의 하면과 대향하도록 상기 지지바에 결합되는 셔터를 더 포함할 수 있다.

상기 외축에는, 일단이 상기 외축의 측단에서 시작되어, 상기 외축의 내부에서 길이 방향으로 연장된 후, 타단이 외축의 타측까지 연장되는 유체관로가 형성되고, 상기 마스크프레임 홀더에는, 상기 유체관로의 타단와 연결되는 냉각유로가 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 기판 합탈착 장치는, 상기 외축이 관통하여 상기 유체관로의 일단이 내부에 위치하도록 중공부가 형성되고, 외측에서 상기 중공부까지 유체이동로가 형성되며, 상기 외축이 상기 중공부에 삽입되어 회전가능하게 결합되는 밀봉슬리브와; 상기 외축의 외면 및 상기 중공부의 내면 중 어느 하나 이상에 상기 외축의 외주를 따라 함입되어 상기 유체관로의 일단과 상기 유체이동로를 연통시키는 연결홈부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 연결홈부가 밀봉되도록 상기 연결홈부의 상부 및 하부에 상기 외축의 외면과 상기 밀봉슬리브의 상기 중공부의 내면 사이에 개재되는 실(seal) 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연결홈부는, 상기 외축의 외주를 따라 함입되는 고리 형상의 고리홈부를 포함할 수 있다.

상기 고리홈부는, 상기 외축의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제1 고리홈과; 상기 제1 고리홈과 이격되며, 상기 외축의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제2 고리홈을 포함할 수 있으며, 상기 유체관로는, 일단이 상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛(inlet)관로와; 일단이 상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛(outlet)관로를 포함할 수 있으며, 상기 유체이동로는, 상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛이동로와; 상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛이동로를 포함할 수 있다.

상기 연결홈부는, 상기 외축의 외주를 따라 상기 중공부의 내면에 함입되는 함입부를 포함할 수 있다.

상기 내축에는 상기 내축의 길이방향으로 관통하는 유체관로가 형성되며, 상기 백 플레이트에는 상기 유체관로와 연결되는 냉각유로가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판과 마스크 간의 합착과 탈착을 위한 장치 구성을 단순화하여 협소한 진공챔버 내부를 효율적으로 활용할 수 있다.

또한, 기판과 마스크의 합탈착이 용이하고, 기판에 마스크가 합착된 상태에서 지속적으로 기판을 회전시킬 수 있도록 하여 기판에 원하는 패턴의 유기층을 균일하게 증착할 수 있다.

또한, 진공챔버의 진공분위기 하에서 진공챔버의 내외부간의 유체순환구조를 단순화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 일부를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치를 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 제1 사용상태도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 제2 사용상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 밀봉슬리브의 내부구조의 설명하기 위한 절개도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 변형예를 설명하기 위한 도면.

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 합탈착 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 일부를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치를 도시한 도면이다. 그리고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 제1 사용상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 제2 사용상태도이다.

도 1 내지 도 5에는, 기판(12), 증발원(13), 챔버몸체(14), 챔버커버(16), 챔버(18), 외축(20), 내축(22), 홀더 플레이트(24), 마스크프레임 지지편(26), 마스크프레임 홀더(28), 탄성부재(30), 연장로드(31), 기판 지지편(32), 기판 홀더(34), 백 플레이트(36), 마스크(38), 마스크프레임(40), 내축 승강부(42), 내축 승강플레이트(44), 외축 회전구동부(46), 외축 승강부(48), 외축 승강플레이트(50), 지지바(52), 셔터(56)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치는, 챔버(18) 내에서 기판(12)과 마스크(38)를 합탈착하는 기판 합탈착 장치로서, 챔버(18)를 관통하여 설치되는 외축(20)과; 외축(20)의 단부에 결합되며, 마스크(38)가 부착되는 마스크프레임(40)을 지지하는 마스크프레임 홀더(28)와; 일단이 외축(20)을 길이 방향으로 관통하며, 외축(20)의 길이 방향으로 승강하는 내축(22)과; 마스크프레임(40) 상부에 마스크(38)와 대향하도록 내축(22)의 단부에 횡방향으로 결합되는 백 플레이트(36)와; 기판(12)이 백 플레이트(36)와 마스크프레임(40) 사이에 개재되도록 기판(12)을 지지하며, 백 플레이트(36)에 결합되는 기판 홀더(34); 및 내축(22)을 승강시키는 내축 승강부(42)를 포함한다.

본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치는 반도체 소자, 디스플레이 소자 등에 대한 공정이 이루어지는 챔버(18)에 설치되어 기판(12)과 마스크(38)를 정렬하고 합착하며, 공정이 완료된 경우 기판(12)과 마스크(38)를 분리한다. 일예로, 기판(12)에 대한 유기물 증착을 수행하기 위한 진공챔버(18)에 설치되어 기판(12)과 마스크(38)를 정렬하고 합착하며, 증착공정이 완료되면 기판(12)과 마스크(38)를 탈착하게 된다.

본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치는, 다수의 축을 다중축으로 구성한 것으로서, 외축(20)을 길이 방향으로 관통하는 내축(22)을 더 포함할 수 있다. 반도체 소자, 디스플레이 소자 등에 대한 공정이 이루어지는 챔버(18) 내에는 다수의 장치들이 설치될 수 있고 이러한 장치를 승강하거나 회전시키기 위한 축이 다수 필요할 수 있다. 이러한 필요에 따라 다수의 축을 다중축으로 구성하게 된다.

외축(20)은 챔버(18)를 관통하여 배치된다. 외축(20)의 내부에는 길이 방향으로 관통부가 형성되어 있어 후술할 내축(22)이 외축(20)을 길이 방향으로 관통하여 설치된다.

본 실시예에 있어, 챔버(18)는, 내부에 중공부가 마련되고, 상단이 개방되는 챔버몸체(14)와, 챔버몸체(14)의 상단을 커버하는 챔버커버(16)를 포함하며, 외축(20)은 챔버커버(16)를 관통하여 설치된다.

챔버(18)를 챔버몸체(14)와 챔버커버(16)로 분리하여 구성하고, 본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치를 챔버커버(16)에 장착함으로써 고장이나 교체 시 챔버커버(16)의 분리만으로 챔버(18)에서 기판 합탈착 장치를 용이하게 분리할 수 있다.

마스크프레임 홀더(28)는, 외축(20)의 단부에 결합되며, 마스크(38)가 부착되는 마스크프레임(40)을 지지한다. 마스크프레임 홀더(28)는, 외축(20)의 단부에 횡방향으로 결합되는 홀더 플레이트(24)와, 홀더 플레이트(24)에서 하단으로 연장되어 마스크프레임(40)의 단부를 지지하는 마스크프레임 지지편(26)으로 구성될 수 있는데, 마스크프레임 홀더(28)의 마스크프레임 지지편(26)은 마스크프레임(40)의 외주를 따라 배치되어 마스크(38)가 결합된 마스크프레임(40)의 단부를 지지한다.

내축(22)은, 그 일단이 외축(20)의 단부에서 연장되도록 외축(20)을 길이 방향으로 관통하여 배치된다. 내축(22)이 외축(20)을 길이 방향으로 관통하도록 배치함으로써 다중축으로 구성되고, 이에 따라 기판 합탈착 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

내축(22)은 외축(20)의 길이 방향으로 상승하거나 하강하도록 구성되는데, 내축(22)의 상승과 하강에 따라 기판(12)과 마스크(38)의 합탈착이 이루어진다.

백 플레이트(36)는, 마스크프레임(40) 상부에 마스크(38)와 대향하도록 내축(22)의 단부에 횡방향으로 결합된다. 백 플레이트(36)의 하면에는 다수의 마그넷편이 결합될 수 있으며 기판(12)과 마스크(38)의 합착 과정에서 백 플레이트(36)의 마그넷편의 자력이 기판(12)을 통과하면서 마스크(38)가 기판(12)에 밀착되도록 구성할 수 있다.

기판 홀더(34)는, 기판 홀더(34)에 지지되는 기판(12)이 백 플레이트(36)와 마스크프레임(40) 사이에 개재되도록 기판(12)을 지지하며, 백 플레이트(36)에 결합된다. 도 1를 참조하면, 기판 홀더(34)는, 일단이 백 플레이트(36)를 관통하는 연장로드(31)와, 연장로드(31)의 일단에 결합되며 기판(12)의 단부를 지지하는 기판 지지편(32)과, 연장로드(31)의 타단부에 결합되어 연장로드(31)를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(30)를 포함할 수 있다. 탄성부재(30)에 의해 기판 지지편(32)은 백 플레이트(36)의 하단에 대해 벌어진 상태를 유지하게 된다.

내축 승강부(42)는, 내축(22)을 외축(20)의 길이 방향으로 상승시키거나 하강되도록 한다. 내축 승강부(42)는 외축(20)의 단부에서 연장되어 있는 내축(22)의 단부에 결합되어 내축(22)을 상승시키거나 하강시킨다.

내축 승강부(42)는 내축(22)의 단부가 결합되는 내축 승강플레이트(44)와, 내축 승강플레이트(44)를 승강시키는 엑츄레이터 등의 구동부(미도시)를 포함할 수 있는데, 구동부의 작동에 따라 내축 승강플레이트(44)가 상승 또는 하강하면서 내축 승강플레이트(44)에 결합되어있는 내축(22)이 상승하거나 하강하게 된다.

상기와 같이, 내축(22)이 외축(20)을 길이 방향으로 관통하도록 배치함으로써 축을 다중으로 구성하게 되고 이에 따라 기판 합탈착 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또한, 다중축으로 구성함으로써 빠른 합착 또는 탈착이 가능하다. 그리고, 챔버커버(16) 이외에 챔버몸체(14)에 별도의 구성이 부착되지 않아 설치가 쉽고 교체가 용이하다.

외축 회전구동부(46)는 챔버(18)의 외측으로 연장되어 있는 외축(20)의 단부에 결합되어 외축(20)을 회전시킨다. 챔버(18)의 내부에 위치하는 외축(20)의 단부에는 마스크프레임 홀더(28)가 결합되어 있는데, 내축(22)의 하강에 따라 기판(12)과 마스크(38)가 합착되면, 백 플레이트(36), 기판 홀더(34)가 마스크프레임 홀더(28)에 밀착된 상태로 되고 이 상태에서 외축 회전구동부(46)에 의해 마스크프레임 홀더(28)를 회전시키면 마스크(38)가 기판(12)에 합착된 상태에서 지속적으로 기판(12)을 회전시킬 수 있다. 기판(12)을 회전시키면서 증착을 수행하면 마스크(38)의 그림자 현상(shadow effect)을 방지하면서 기판(12)에 원하는 패턴의 유기층을 균일하게 증착할 수 있다.

외축 회전구동부(46)는 회전력을 제공하는 모터와, 모터의 회전력을 외축(20)에 전달하는 벨트로 구성될 수 있다.

외축 승강부(48)는 챔버(18)의 외측으로 연장되어 있는 외축(20)의 단부에 결합되어 외축(20)을 승강시킨다. 외축 승강부(48)는 외축(20)의 단부가 결합되는 외축 승강플레이트(50)와 외축 승강플레이트(50)를 승강시키는 엑츄레이터 등의 구동부를 포함할 수 있는데, 구동부의 작동에 따라 외축 승강플레이트(50)가 상승 또는 하강하면서 외축 승강플레이트(50)에 결합되는 외축(20)이 승강하게 된다. 백 플레이트(36), 기판 홀더(34)가 마스크프레임 홀더(28)에 밀착된 상태에서 외축 승강부(48)의 작동으로 마스크프레임 홀더(28)의 높이 조절이 가능하기 때문에 증발원(13)과 기판(12) 간의 증착 거리를 조절이 가능하여 정밀한 증착이 가능하다.

한편, 본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치는, 챔버커버(16)에 연장되는 지지바(52)와; 기판(12)의 하면과 대향하도록 지지바(52)에 결합되는 셔터(56)를 포함할 수 있다. 증발원(13)에서 분출되는 증발물질을 개폐하기 위하여 기판(12)의 하면에는 셔터(56)가 마련될 수 있는데, 셔터(56)를 지지하는 지지바(52)가 챔버커버(16)에 결합되도록 함으로써 기판 합탈착 장치의 설치가 간단하며, 고장이나 교체 시 챔버커버(16)의 분리만으로 챔버(18)에서 기판 합탈착 장치를 용이하게 분리할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치를 이용하여 기판(12)과 마스크(38)를 합착하고 탈착하는 과정을 살펴 보기로 한다.

기판 홀더(34)의 기판 지지편(32)이 백 플레이트(36)에 대해 벌어진 상태에서, 기판(12)의 단부가 기판 지지편(32)에 지지되도록 기판(12)이 로봇 암 등에 의해 로딩된다. 다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 내축 승강부(42)에 의해 내축(22)이 하강되면 내축(22) 단부에 결합되어 있는 백 플레이트(36)가 하강된다. 백 플레이트(36)가 하강됨에 따라 백 플레이트(36)가 기판(12)의 상면에 면접되고, 계속적인 하강에 따라 기판(12)의 하면이 마스크프레임(40)의 마스크(38)에 닿게 되면서 기판(12)과 마스크(38)가 합착된다. 이때 백 플레이트(36)의 마그넷편이 마스크(38)와 부착되면서 그 사이에 위치한 기판(12)에 마스크(38)를 밀착시키게 된다. 다음에, 기판(12)과 마스크(38)의 합착이 완료되면, 외축 회전구동부(46)에 의해 마스크프레임 홀더(28)를 회전시키면 기판(12)이 회전되면서 증착이 이루어진다. 다음에, 도 4에 도시된 바와 같이, 증착공정이 완료되면, 내축 승강부(42)에 의해 내축(22)이 상승하면 내축(22) 단부에 결합되어 있는 백 플레이트(36)가 상승하게 된다. 백 플레이트(36)의 상승에 따라 백 플레이트(36)가 마스크프레임(40)과 벌어지고, 백 플레이트(36)의 지속적인 상승에 따라 기판 홀더(34)의 탄성부재(30)에 의해 백 플레이트(36)에서 기판 지지편(32)이 벌어지게 된다. 다음에, 기판(12)의 단부를 지지하고 있던 기판 지지편(32)이 백 플레이트(36)에서 벌어지면 기판(12)을 로봇 암 등에 의해 언로딩한다.

도 5는 증발원(13)과 기판(12) 간의 증착 거리를 조절하기 위하여 외축(20)과 내축(22)이 동시에 하강하는 상태를 도시하고 있다. 증발원(13)과 기판(12) 간의 증착 거리를 조절할 필요가 있는 경우, 외축 승강부(48)를 작동시켜 마스크프레임 홀더(28)의 높이를 조절하면서, 내축(22)를 하강시키게 된다. 외축 승강부(48)를 작동시켜 마스크프레임 홀더(28)의 높이가 설정되고, 내축(22)이 하강되면서 기판(12)과 마스크(38)가 합착된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치를 도시한 도면이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 밀봉슬리브의 내부구조의 설명하기 위한 절개도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6 내지 도 10에는 기판(12), 챔버커버(16), 외축(20), 내축(22), 마스크프레임 홀더(28), 기판 홀더(34), 백 플레이트(36), 마스크(38), 마스크프레임(40), 내축 승강부(42), 외축 회전구동부(46), 제1 고리홈(60), 제2 고리홈(62), 고리홈부(64), 인렛관로(66), 아웃렛관로(68), 유체관로(70, 92), 중공부(72), 인렛이동로(74), 아웃렛이동로(76), 유체이동로(78), 밀봉슬리브(80), 실부재(82), 함입부(84), 연결홈부(86), 냉각유로(90)가 도시되어 있다.

증발원의 가열에 따라 증발원에서 증발물질이 분출되고 증발원에서 분출된 증발물질은 기판(12)의 저면에 증착된다. 증발물질의 균일한 증착을 위하여, 마스크(38)가 기판(12)에 합착된 상태에서 외축(20)의 회전에 따라 마스크프레임 홀더(28)가 회전되면서 기판(12)을 회전시키게 된다.

한편, 증발원의 가열에 따라 복사열이 기판(12), 마스크(38), 기판 합탈착 장치 등의 온도를 상승시키게 되는데, 이러한 온도상승을 방지하기 위하여 냉매 순환 구조를 구축할 필요가 있다.

본 실시예는 이러한 온도 상승을 억제하기 위하여 챔버(18) 내부와 외부 사이에 냉매 순환 구조를 구축할 수 있는 기판 합탈착 장치에 관한 것으로서, 이하에서는 기판 합탈착 장치의 냉매 순환 구조를 중심으로 설명을 진행하기로 한다.

외축(20)의 내부에는 유체관로(70)가 형성될 수 있는데, 도 9에 도시된 바와 같이, 유체관로(70)의 일단은 외축(20)의 일측단에서 시작되며, 유체관로(70)는 외축(20)의 내부를 길이 방향을 따라 연장된 후, 유체관로(70)의 타단은 외축(20)의 타측까지 연장된다. 본 실시예에서는 유체관로(70)의 타단이 외축(20)의 단부를 관통하도록 형성한 형태를 제시하고 있으나, 외축(20)의 타측단를 관통하도록 형성하는 것도 가능하다. 이에 따라 유체관로(70)의 일단과 타단을 서로 이격되어 있다.

마스크프레임 홀더(28)에는 냉매 유체가 이동되는 냉각유로(90)가 형성되는데, 이러한 냉각유로(90)는 외축(20)의 유체관로(70)의 타단과 연결되어 유체관로(70)를 통해 냉매가 유입되거나 유출될 수 있다.

밀봉슬리브(80)에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 외축(20)이 관통하여 유체관로(70)의 일단이 내부에 위치하도록 중공부(72)가 형성되고, 외측에서 중공부(72)까지 유체이동로(78)가 형성된다. 외축(20)은 밀봉슬리브(80)가 고정된 상태에서 중공부(72)에 삽입되어 밀봉슬리브(80)에 대해 회전이 일어나게 된다.

밀봉슬리브(80)의 중공부(72)는 외축(20)이 삽입되어 관통되는 곳으로, 외축(20)의 일측단에 형성되어 있는 유체관로(70)의 일단이 중공부(72)의 내부에 위치하게 된다. 그리고, 밀봉슬리브(80)에는 외측단에서 중공부(72)의 내부까지 연장되는 유체이동로(78)가 형성되어 있다.

밀봉슬리브(80)에 형성되는 유체이동로(78)를 통해 유체가 유입되거나 유출된다. 유체이동로(78)를 통해 유입된 유체는 외축(20)의 유체관로(70)의 일단을 통해 유입된 후 유체관로(70)의 타단을 통해 유출된다. 한편, 유체관로(70)의 타단을 통해 유입되는 유체는 유체관로(70)의 일단을 거쳐 유체이동로(78)를 통해 밀봉슬리브(80)의 외측으로 유출될 수 있다.

연결홈부(86)는, 외축(20)의 외면 및 중공부(72)의 내면 중 어느 하나 이상에 외축(20)의 외주를 따라 함입되어 외축(20)의 유체관로(70)의 일단과 밀봉슬리브(80)의 유체이동로(78)를 연통시킨다. 밀봉슬리브(80)에 대해 회전이 일어나는 외축(20)의 유체관로(70)와 밀봉슬리브(80)의 유체이동로(78)를 서로 연통시키기 위해서는 서로 연결해주는 일정 공간이 필요한데 연결홈부(86)가 이러한 공간을 제공한다.

연결홈부(86)는, 외축(20)의 유체관로(70)의 일단을 거치도록 외축(20)의 외주를 따라 고리 형상으로 함입되는 홈을 형성하거나, 외축(20)의 유체관로(70)의 일단과 연통되도록 중공부(72)의 내벽에 외축(20)의 외주를 따라 홈을 형성하는 것도 가능하다. 물론, 외축(20)의 유체관로(70)의 일단과 연통되도록 외축(20)의 외주 및 중공부(72)의 내벽에 각각 형성하는 것도 가능하다.

본 실시예에서는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 외축(20)의 유체관로(70)의 일단을 거치도록 외축(20)의 외주에 외주를 따라 고리 형상의 고리홈부(64)를 형성하고, 그에 상응하여 중공부(72)의 내벽에도 고리 형상의 함입부(84)를 형성한 형태를 제시한다. 이에 따라 외축(20)이 밀봉슬리브(80)에 대해 회전이 일어나더라도 외축(20)의 유체관로(70)의 일단이 고리홈부(64) 및 함입부(84)가 형성하는 연결홈부(86)와 항상 연통되어 있어 유체의 유출입이 가능하게 된다. 예컨데, 밀봉슬리브(80)에 형성되는 유체이동로(78)를 통해 유체가 유입되면 유체가 1차적으로 고리홈부(64)와 함입부(84)가 형성하는 연결홈부(86)에 유입되고, 연결홈부(86)의 유체는 유체관로(70)의 일단을 통해 유입되어 유체관로(70)의 타단으로 유출된다. 이때 연결홈부(86)는 항상 유체관로(70)의 일단과 연통되어 있기 때문에 외축(20)의 회전과 무관하게 유체의 유출입이 가능하다. 한편, 유체관로(70)의 타단을 통해 유입되는 유체는 유체관로(70)의 일단을 거쳐 연결홈부(86)에 유입되고, 연결홈부(86)의 유체는 유체이동로(78)를 통해 밀봉슬리브(80)의 외측으로 유출될 수 있다.

밀봉슬리브(80)의 유체이동로(78)에는 유체를 유입하거나 유출시키기 위한 호스(hose)가 결합될 수 있는데, 밀봉슬리브(80)가 고정된 상태에서 외축(20)의 회전이 일어나기 때문에 외축(20)이 회전되더라도 호스의 꼬임이 발생하지 않고, 외축(20)를 통해 유체를 이동시킬 수 있다.

마스크프레임 홀더(28)의 냉각유로(90)는 외축(20)의 유체관로(70)의 타단과 연결되어 유체관로(70)를 통해 냉매 유체가 유입되거나 유출될 수 있다.

실부재(82)는, 연결홈부(86)의 형성하는 공간을 밀봉하기 위한 것으로 연결홈부(86)에 유입된 유체가 외부를 유출되는 것을 방지한다. 실부재(82)는 연결홈부(86)의 상부 및 하부에 외축(20)의 외면과 중공부(72)의 내면 사이에 개재된다. 실부재(82)는 밀봉슬리브(80)에 대해 외축(20)이 회전되더라도 연결홈부(86)를 밀봉시킬 수 있어야 한다. 이러한 실부재(82)로는 자성유체실(magnetic seal), 메커니컬 실(mechanical seal) 등의 공지의 기술이 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 기판 합탈착 장치는 챔버(18) 등에 설치되어, 회전이 일어나는 외축(20)를 통해 호스의 꼬임이 없이 냉매 유체를 챔버(18) 내로 주입하거나 유출시킬 수 있다.

도 9는 기판 합탈착 장치의 유체 순환구조를 설명하기 위한 도면으로, 이하에서는 도 6 및 도 9를 통해 기판 합탈착 장치의 유체 순환구조를 자세히 살펴보기로 한다.

외축(20)의 외주를 따라 형성되는 고리홈부(64)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 외축(20)의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제1 고리홈(60) 및 제1 고리홈(60)과 이격되며 외축(20)의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제2 고리홈(62)을 포함할 수 있다. 제1 고리홈(60)은 냉매 유체가 유입되는 연결홈부(86)를 구성하고, 제2 고리홈(62)은 냉매 유체가 유출되는 연결홈부(86)를 구성한다.

이에 따라, 외축(20)의 유체관로(70)는, 일단이 상기 제1 고리홈(60)과 연통되는 인렛(inlet)관로(20) 및 일단이 제2 고리홈(62)과 연통되는 아웃렛(outlet)관로(22)를 포함하며, 유체이동로(78)는, 제1 고리홈(60)과 연통되는 인렛이동로(74) 및 제2 고리홈(62)과 연통되는 아웃렛이동로(76)를 포함한다.

한편, 제1 고리홈(60) 및 제2 고리홈(62)에 상응한 위치의 중공부(72)의 내벽에도 각각 고리 형상의 함입부(84)를 형성하였다. 이에 따라 제1 고리홈(60)과 이에 대응하는 함입부(84)가 냉매 유체가 유입되는 연결홈부(86)를 구성하고, 제2 고리홈(62)과 이에 대응하는 함입부(84)가 냉매 유체의 유출을 위한 연결홈부(86)를 구성하게 된다.

마스크프레임 홀더(28)에는 냉매 유체가 이동되는 냉각유로(90)가 형성되는데, 이러한 냉각유로(90)는 냉매 유체가 유입되는 인렛단 및 냉매 유체가 유출되는 아웃렛단으로 구성될 수 있다.

외축(20)의 단부에 형성되어 있는 인렛관로(66)의 타단은 마스크프레임 홀더(28)의 인렛단과 연결되며, 아웃렛관로(68)의 타단은 마스크프레임 홀더(28)의 아웃렛단과 연결된다. 인렛관로(66)와 인렛단의 연결 및 아웃렛관로(68)와 아웃렛단의 연결은 호스 등에 의해 연결될 수 있으나, 본 실시예에서는 외축(20)에 대한 마스크프레임 홀더(28)의 결합에 따라 서로 연결될 수 있도록 구성된다. 한편, 외축(20)와 마스크프레임 홀더(28)을 일체로 형성하는 것도 가능하다.

도 6을 참조하면, 밀봉슬리브(80)의 인렛이동로(74)를 통해 냉매 유체가 유입되면, 냉매 유체는 제1 고리홈(60)과 이에 대응하는 함입부(84)가 형성하는 연결홈부(86)에 유입되고, 연결홈부(86)의 냉매 유체는 연결홈부(86)와 연통되어 있는 인렛관로(66)를 통해 외축(20)의 단부에서 유출된다. 외축(20)이 회전하더라도 연결홈부(86)와 인렛관로(66)의 일단은 항상 연통되어 있기 때문에 유체가 이동될 수 있다. 외축(20)의 인렛관로(66)에 유출되는 냉매 유체는 마스크프레임 홀더(28)의 인렛단을 통해 냉각유로(90)로 유입되고, 냉각유로(90)로 유입된 냉매 유체는 냉각유로(90)를 따라 이동하면서 마스크프레임 홀더(28)의 열을 흡수하고 냉각유로(90)의 아웃렛단에 도달한다. 아웃렛단에 도달한 냉매 유체는 외축(20)의 아웃렛관로(68)의 타단을 통해 다시 제2 고리홈(62)과 이에 대응하는 함입부(84)가 형성하는 연결홈부(86)로 유입된다. 연결홈부(86)로 유입된 냉매 유체는 연결홈부(86)와 연통되어 있는 아웃렛이동로(76)를 통해 밀봉슬리브(80)의 외측으로 유출된다. 이때도 마찬가지로, 외축(20)이 회전하더라도 연결홈부(86)와 유체관로(70)의 일단은 항상 연통되어 있기 때문에 외축(20)의 회전에 상관없이 냉매 유체가 이동될 수 있다.

상기와 같은 방식으로 냉매 유체를 외축(20)을 통해 챔버(18) 내의 마스크프레임 홀더(28)로 지속적으로 유입시킨 후 다시 챔버(18) 밖으로 유출시켜 냉매 유체의 순환구조를 구성할 수 있다.

상기에서는 냉매 유체의 순환구조에 대해서 설명하고 있으나, 냉매 이외에 각종 액체, 기체 등 유체의 순환구조를 구성할 수 있음은 물론이다.

도 10은 본 실시예에 따른 기판 합탈착 장치의 다중축의 변형예를 도시하고 있다. 본 변형예는, 내축(22)에 내축(22)의 길이 방향으로 유체관로(92)가 형성되고, 백 플레이트(36)에 내축(22)의 유체관로(92)와 연결되는 냉각유로가 형성되어 있는 형태이다.

내축(22)이 회전없이 승강만 하는 경우, 내축(22)에 결합되는 호스에는 회전에 따른 꼬임이 발생하지 않으므로 내축(22)의 유체관로(92)에 호스를 바로 결합할 수 있다.

마스크프레임 홀더(28)와 더불어 기판(12)이 면접되는 백 플레이트(36)도 냉각하고자 하는 경우, 백 플레이트(36)에 냉각유로를 형성하고 이를 내축(22)의 유체관로(92)에 연결하여 냉매 유체를 순환시킬 수 있다. 즉, 내축(22)의 유체관로(92)의 인렛라인은 백 플레이트(36)의 냉각유로의 인렛단에 연결되고, 내축(22)의 유체관로(92)의 아웃렛라인은 백 플레이트(36)의 냉각유로의 아웃렛단에 연결되어 냉매의 순환구조를 형성하는 것이다.

한편, 내축(22)이 회전하는 경우에는 회전에 따른 호스의 꼬임이 발생할 수 있으므로, 상술한 일 실시예에 따른 외축(20)과 동일하게 내축(22)를 구성하는 것도 가능하다.

이외의 구성은 상술한 바와 동일하거나 유사하므로 그 설명을 생략하기로 한다.

상기에서는 본 발명의 특정의 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 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

12: 기판 13: 증발원
14: 챔버몸체 16: 챔버커버
18: 챔버 20: 외축
22: 내축 24: 홀더 플레이트
26: 마스크프레임 지지편 28: 마스크프레임 홀더
30: 탄성부재 31: 연장로드
32: 기판 지지편 34: 기판 홀더
36: 백 플레이트 38: 마스크
40: 마스크프레임 42: 내축 승강부
44: 내축 승강플레이트 46: 외축 회전구동부
48: 외축 승강부 50: 외축 승강플레이트
52: 지지바 56: 셔터
60: 제1 고리홈 62: 제2 고리홈
64: 고리홈부 66: 인렛관로
68: 아웃렛관로 70, 92: 유체관로
72: 중공부 74: 인렛이동로
76: 아웃렛이동로 78: 유체이동로
80: 밀봉슬리브 82: 실부재
84: 함입부 86: 연결홈부
90: 냉각유로

Claims (11)

1. 챔버 내에서 기판과 마스크를 합탈착하는 기판 합탈착 장치로서,
   상기 챔버를 관통하여 설치되는 외축과;
   상기 외축의 단부에 결합되며, 상기 마스크가 부착되는 마스크프레임을 지지하는 마스크프레임 홀더와;
   일단이 상기 외축을 길이 방향으로 관통하며, 상기 외축의 길이 방향으로 승강하는 내축과;
   상기 마스크프레임 상부에 상기 마스크와 대향하도록 상기 내축의 단부에 횡방향으로 결합되는 백 플레이트와;
   상기 기판이 상기 백 플레이트와 상기 마스크프레임 사이에 개재되도록 상기 기판을 지지하며, 상기 백 플레이트에 결합되는 기판 홀더; 및
   상기 내축을 승강시키는 내축 승강부를 포함하는, 기판 합탈착 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 외축을 회전시키는 외축 회전구동부를 더 포함하는, 기판 합탈착 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 외축을 승강시키는 외측 승강부를 더 포함하는, 기판 합탈착 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 챔버는,
   내부에 중공부가 마련되고, 상단이 개방되는 챔버몸체와;
   상기 챔버몸체의 상단을 커버하는 챔버커버를 포함하며,
   상기 외축은 상기 챔버커버를 관통하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 기판 합탈착 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 챔버커버에 연장되는 지지바와;
   상기 기판의 하면과 대향하도록 상기 지지바에 결합되는 셔터를 더 포함하는, 기판 합탈착 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 외축에는, 일단이 상기 외축의 측단에서 시작되어, 상기 외축의 내부에서 길이 방향으로 연장된 후, 타단이 외축의 타측까지 연장되는 유체관로가 형성되고,
   상기 마스크프레임 홀더에는, 상기 유체관로의 타단와 연결되는 냉각유로가 형성되며,
   상기 외축이 관통하여 상기 유체관로의 일단이 내부에 위치하도록 중공부가 형성되고, 외측에서 상기 중공부까지 유체이동로가 형성되며, 상기 외축이 상기 중공부에 삽입되어 회전가능하게 결합되는 밀봉슬리브와;
   상기 외축의 외면 및 상기 중공부의 내면 중 어느 하나 이상에 상기 외축의 외주를 따라 함입되어 상기 유체관로의 일단과 상기 유체이동로를 연통시키는 연결홈부를 더 포함하는, 기판 합탈착 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 연결홈부가 밀봉되도록 상기 연결홈부의 상부 및 하부에 상기 외축의 외면과 상기 밀봉슬리브의 상기 중공부의 내면 사이에 개재되는 실(seal) 부재를 더 포함하는, 기판 합탈착 장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 연결홈부는,
   상기 외축의 외주를 따라 함입되는 고리 형상의 고리홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 합탈착 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 고리홈부는,
   상기 외축의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제1 고리홈과;
   상기 제1 고리홈과 이격되며, 상기 외축의 외주를 따라 함입되어 형성되는 고리 형상의 제2 고리홈을 포함하고,
   상기 유체관로는,
   일단이 상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛(inlet)관로와;
   일단이 상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛(outlet)관로를 포함하며,
   상기 유체이동로는,
   상기 제1 고리홈과 연통되는 인렛이동로와;
   상기 제2 고리홈과 연통되는 아웃렛이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 합탈착 장치.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 연결홈부는,
    상기 외축의 외주를 따라 상기 중공부의 내면에 함입되는 함입부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 합탈착 장치.
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 내축에는 상기 내축의 길이방향으로 관통하는 유체관로가 형성되며,
    상기 백 플레이트에는 상기 유체관로와 연결되는 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 하는, 기판 합탈착 장치.

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