KR20160082557A - 증착 장치 및 증착 장치 내 기판 정렬 방법 - Google Patents

증착 장치 및 증착 장치 내 기판 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는, 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트와, 상기 금속 시트의 하면에 부착되고 기판을 정전기력에 의해 흡착하는 정전척과, 상기 정전척의 하측에 배치되고, 마스크 프레임과 테두리부가 결합되며 상기 기판이 상면에 안착되는 기 설정된 패턴의 개구가 형성된 금속 마스크, 및 상기 금속 시트의 상측에 배치되고, 상기 금속 마스크를 자력에 의해 당겨 상기 기판을 상기 정전척에 밀착시키는 마그넷 플레이트를 포함한다.

Description

증착 장치 및 증착 장치 내 기판 정렬 방법{APPARATUS FOR DEPOSITION AND SUBSTRATE ALIGNMENT METHOD IN THE SAME}
본 기재는 증착 장치 및 증착 장치 내 기판 정렬 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 기판 상에 유기물 증착을 위한 증착 장치 및 증착 장치 내 기판 정렬 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 박막 증착 장치에서 기판에 패턴을 정확한 형상으로 균일하게 증착하기 위해서는 증착 공정에 있어서 마스크와 기판이 긴밀하게 밀착한 상태로 유지되도록 하는 것이 중요하게 된다. 만약, 마스크와 기판이 이격된 상태에서 증착 공정이 이루어지는 경우에는, 박막 증착 패턴이 마스크 내의 슬릿과 동일한 형상으로 형성되지 않고 슬릿 형상보다 크게 형성되는 등 불규칙한 형상으로 형성될 수 있다. 이를 해결하기 위하여 기판을 마스크 쪽으로 밀어 붙이고자 기판 상부에 쿨 플레이트(cool plate)를 위치시키고, 증착 공정 진행시에 기판을 위에서부터 마스크 쪽으로 누르게 된다.
그러나, 이러한 쿨 플레이트를 이용하여 기판을 누르게 되면 중력에 의하여 기판의 중앙부가 외곽부에 대하여 하부로 쳐진 정도를 어느 정도 보상할 수는 있으나 이의 완전한 해결은 되지 않는다.
쿨 플레이트를 이용할 경우 단순히 쿨 플레이트에 의하여 기판을 상부에서 누르게 됨으로써 기판이 완벽하게 평평하게 펴지도록 하는 데 한계가 존재한다. 0.4mm 두께, 가로 750mm, 세로 650mm 크기의 유리 기판을 이용한 경우, 쿨 플레이트로 기판을 누른 후의 기판의 처짐량은 약 340㎛ 인 것으로 실험 결과로 나타난다.
이러한 기판의 처짐이 생기면, 기판의 하부에 위치하며 기판과 접촉되는 마스크 상의 홀 패턴(hole pattern)의 위치를 변화시키는 현상을 발생시킨다. 이는, 마스크가 본래 설계 위치에 있을 경우 마스크 상의 홀 패턴들도 본래의 설계된 위치에 존재하지만 마스크가 하부로 처진 기판에 의하여 눌러짐으로 인하여 본래의 설계된 위치가 아닌 다른 위치에 홀 패턴들이 위치하게 되는 것이다.
마스크 상의 홀 패턴의 위치가 변경됨에 따라 기판 상에 증착되는 증착 물질의 위치가 변경되어 증착 불량이 발생된다. 특히, 이러한 기판 처짐에 의한 증착 위치 변화는 고해상도 제품의 증착 공정의 진행시에 보다 치명적인 증착 불량을 초래하며 이에 따라 고해상도 제품의 증착을 통한 제작을 위해서는 해결이 되어야 할 문제이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 기판 장착시 정전척을 이용하여 기판의 처짐량을 감소시키는 증착 장치 및 증착 장치 내 기판을 정렬하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는, 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트와, 상기 금속 시트의 하면에 부착되고 기판을 정전기력에 의해 흡착하는 정전척과, 상기 정전척의 하측에 배치되고, 마스크 프레임과 테두리부가 결합되며 상기 기판이 상면에 안착되는 기 설정된 패턴의 개구가 형성된 금속 마스크, 및 상기 금속 시트의 상측에 배치되고, 상기 금속 마스크를 자력에 의해 당겨 상기 기판을 상기 정전척에 밀착시키는 마그넷 플레이트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치는, 상기 시트 프레임을 상부 또는 하부로 이송하는 시트 프레임 구동부, 및 상기 마그넷 플레이트를 상부 또는 하부로 이송하는 마그넷 플레이트 구동부를 더 포함한다.
상기 정전척은 필름 형태일 수 있다.
상기 정전척은 하측으로 볼록한 형태로 상기 금속 시트에 부착될 수 있다.
상기 마그넷 플레이트는 영구 자석 또는 전자석으로 형성될 수 있다.
상기 금속 마스크는 파인메탈마스크(Fine Metal Mask; FMM)일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법은, 마스크 프레임과 테두리부가 결합된 금속 마스크에 기판을 장착하는 기판 장착 단계와, 정전척이 부착되고 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 상기 정전척에 상기 기판을 부착시키는 기판 부착 단계와, 상기 정전척에 기판이 부착된 채로 상기 금속 시트를 상측으로 이동시켜 상기 금속 시트의 상측에 배치된 마그넷 플레이트에 부착시키는 금속 시트 이동 단계, 및 상기 금속 시트와 부착된 상기 마그넷 플레이트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 자력에 의해 상기 기판을 상기 금속 마스크에 밀착시키는 마그넷 플레이트 이동 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 정렬 방법은, 마스크 프레임과 테두리부가 결합된 금속 마스크에 기판을 장착하는 단계와, 정전척이 부착되고 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 상기 정전척에 상기 기판을 부착시키는 기판 부착 단계, 및 상기 금속 시트의 상측에 배치된 마그넷 플레이트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 자력에 의해 상기 기판을 상기 금속 마스크에 밀착시키는 마그넷 플레이트 이동 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 증착 장치 및 증착 장치 내 기판 정렬 방법에 의해서, 증착 공정에서 기판 처짐을 없애는 것이 가능해 지며, 이에 따라 기판 처짐에 의하여 발생하였던 마스크 상의 홀 패턴의 위치 변화가 사라지게 되고, 증착 위치 정밀도가 향상되어 증착 불량이 감소될 수 있다.
또한, 증착 불량의 감소로 인해 생산성 증대 및 생산 단가 하락의 효과가 발생한다.
또한, 증착 위치 정밀도가 증대됨에 따라 고해상도 증착 공정의 진행이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 “위에” 또는 “상에” 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 증착 장치(100)는 진공 증착 챔버(5) 내의 금속 시트(10)와, 금속 시트(10)의 하면에 부착되는 정전척(30)과, 정전척(30)의 하부에 배치되는 금속 마스크(20)와, 금속 시트(10)의 상측에 배치되는 마그넷 플레이트(40)와, 금속 마스크(20)의 하측에는 금속 마스크(20) 측으로 증착 물질을 공급하는 증착 물질 공급원(7)을 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 진공 증착 챔버(5)는 공정이 진행되는 공간을 한정한다. 진공 증착 챔버(5) 내에는 금속 시트(10), 정전척(30), 금속 마스크(20), 마그넷 플레이트(40), 증착 물질 공급원(7)이 배치된다.
금속 시트(10)는 시트 프레임(15)과 테두리부가 일체로 결합된다. 시트 프레임(15)은 진공 증착 챔버(5)의 외부에 설치된 시트 구동부(17)에 연결되어, 시트 구동부(17)에 의해 상부 또는 하부로 이송된다.
정전척(30)은 금속 시트(10)의 하면에 부착되고 정전기력에 의해 기판(S)을 흡착할 수 있다. 정전척(30)은 정전기를 이용하여 기판(S)과 부착된다. 정전척(30)은 '+' 또는 '-' 전위가 인가됨에 따라, 기판(S)에 '-' 또는 '+' 전위가 대전되어, 기판(S)을 끌어당기는 힘을 발생시키는 것을 이용하여 기판(S)을 부착한다. 정전척(30)은 필름 타입의 플렉시블(flexible)한 성질을 가질 수 있어 부착되는 금속 시트(10)의 굴곡에 따라 정전척(30)도 굴곡질 수 있다.
금속 마스크(20)는 정전척(30)의 하측에 배치되고, 마스크 프레임(25)과 테두리부가 결합되며 기 설정된 패턴의 개구가 형성되어 있다. 금속 마스크(20)의 상면에는 기판(S)이 안착된다. 마스크 프레임(25)은 마스크 스테이지(27) 상에 배치되며, 마스크 스테이지(27)는 진공 증착 챔버(5)의 내벽에 고정된 지지구(29) 상에 안착되어 있는 형태이다. 한편, 금속 마스크(20)는 파인메탈마스크(Fine Metal Mask; FMM)일 수 있다.
도 1은 증착 장치(100)의 기판(S)이 정렬되기 전 금속 마스크(20) 상에 기판(S)이 안착되어 있는 상태를 나타낸 것으로서, 기판(S) 자체의 하중에 의해 금속 마스크(20)와 함께 아래로 볼록한 형태로 처져 있는 형태이다. 이러한 형태는 마그넷 플레이트(40)가 금속 마스크(20)를 향해 이동함에 따라 마그넷 플레이트(40)의 자력에 의해 금속 마스크(20)가 평평하게 펴지며 기판(S)과 정전척(30)이 더욱 밀착되도록 한다.
마그넷 플레이트(40)는 금속 시트(10)의 상측에 배치되고, 금속 마스크(20)를 자력에 의해 기판(S)을 정전척(30)에 밀착시킨다. 마그넷 플레이트(40)는 진공 증착 챔버(5)의 외부에 설치된 마그넷 플레이트 구동부(45)에 연결되어 상부 또는 하부로 이송된다. 마그넷 플레이트(40)는 영구 자석으로 형성되거나, 금속편으로 형성되어 전류를 흘려 전자석으로 이용할 수 있다. 마그넷 플레이트(40)가 전자석으로 이용되는 경우, 전자석에 제공되는 전류량을 조절하여 자력의 세기를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타내는 순서도이고 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 기판 정렬 방법은, 기판 장착 단계(S201)와, 기판 부착 단계(S202)와, 금속 시트 이동 단계(S203), 및 마그넷 플레이트 이동 단계(S204)를 포함한다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 기판 장착 단계(S201)에서는, 진공 증착 챔버(5) 내에 기판(S)이 반입되며, 기판(S)은 금속 마스크(20) 상부에 안착된다. 금속 마스크(20)의 테두리부는 마스크 프레임(25)과 결합되어 있다. 이 때, 기판(S)은 대면적 글라스(glass)로 형성될 수 있으며, 기판(S) 자체의 하중에 의해 금속 마스크(20)와 함께 아래로 볼록한 형태로 처져 있는 형태로 된다.
그 후, 도 3b를 참조하면, 기판 부착 단계(S202)에서는, 금속 마스크(20)의 상측에 위치하는, 정전척(30)이 부착된 금속 시트(10)를 금속 마스크(20)를 향해 하측으로 이동시켜 정전척(30)에 기판(S)을 부착시킨다. 금속 시트(10)의 테두리부는 시트 프레임(15)과 일체로 결합된 것일 수 있다. 금속 시트(10) 하면에 기판(S)이 흡착될 수 있으며, '+' 또는 '-' 전위가 인가됨에 따라, 기판(S)에 '-' 또는 '+' 전위가 대전되어, 기판(S)을 끌어당기는 힘을 발생시키는 것을 이용하여 기판(S)을 부착한 것이다. 시트 프레임(15)은 시트 구동부(17)와 연결되어, 시트 구동부(17)의 하강 동작에 의해 금속 시트(10)는 금속 마스크(20)를 향해 하측으로 이동될 수 있다.
그 후, 도 3c를 참조하면, 금속 시트 이동 단계(S203)에서는, 정전척(30)에 기판(S)이 부착된 채로, 금속 시트(10)를 상측으로 이동시켜 금속 시트(10)의 상측에 배치된 마그넷 플레이트(40)에 부착한다. 시트 프레임(15)에 연결된 시트 구동부(17)의 상승 동작에 의해 금속 시트(10)는 기판(S)이 정전척(30)에 부착된 채로 상승하여 상측에 위치한 마그넷 플레이트(40)에 부착될 수 있다. 이 때, 마그넷 플레이트(40)의 자력에 의해 금속 시트(10)를 상측으로 당겨 기판(S)을 평평하게 만들어 준다. 금속 시트(10)를 상측으로 이동시키는 단계(S203)는, 마그넷 플레이트 이동 단계(S204)에서 마그넷 플레이트(40)가 금속 마스크(20)를 당김에 의해 기판(S)을 평평하게 만들기 전에 미리, 마그넷 플레이트(40)의 자력을 이용해서 금속 마스크(20) 상측에서 기판(S)을 평평하게 만듦으로써, 기판(S)의 정렬도를 더욱 향상시키기 위한 것이다.
그 후, 도 3d를 참조하면, 마그넷 플레이트 이동 단계(S204)에서는, 금속 시트(10)와 부착된 마그넷 플레이트(40)는 금속 마스크(20)를 향해 하측으로 이동하여 기판(S)을 금속 마스크(20)에 밀착시킨다. 마그넷 플레이트(40)는 마그넷 플레이트 구동부(45, 도 1 참조)에 연결되어, 마그넷 플레이트 구동부(45)의 하강 동작에 의해 마그넷 플레이트(40)가 하측으로 이동하게 된다. 마그넷 플레이트(40)가 금속 마스크(20)에 밀착되면, 마그넷 플레이트(40)의 자력에 의해 금속 마스크(20)를 상측으로 당겨, 기판(S)을 평평하게 만듦과 동시에 기판(S)과 금속 마스크(20) 간의 밀착력을 더욱 강하게 만들어 준다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 정렬 방법은, 마스크 프레임(25)과 테두리부가 결합된 금속 마스크(20)에 기판(S)을 장착하는 단계와, 정전척(30)이 부착되고 시트 프레임(15)과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트(10)를 금속 마스크(20)를 향해 하측으로 이동시켜 정전척(30)에 기판(S)을 부착시키는 기판 부착 단계, 및 금속 시트(10)의 상측에 배치된 마그넷 플레이트(40)를 금속 마스크(20)를 향해 하측으로 이동시켜 자력에 의해 기판(S)을 금속 마스크(20)에 밀착시키는 마그넷 플레이트(40) 이동 단계를 포함한다.
본 실시예에 따른 기판 정렬 방법은 앞서 살펴 본 실시예와는 달리, 금속 시트 이동 단계 즉, 정전척(30)에 기판(S)이 부착된 채로, 금속 시트(10)를 상측으로 이동시켜 금속 시트(10)의 상측에 배치된 마그넷 플레이트(40)에 부착하는 단계는 생략된 것이며, 그 이외의 단계에서는 동일한 과정을 거치므로, 이하 중복된 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증착 장치 및 증착 장치 기판 정렬 방법에 의해서, 증착 공정에서 기판 처짐을 없애는 것이 가능해 지며, 이에 따라 기판 처짐에 의하여 발생하였던 마스크 상의 홀 패턴의 위치 변화가 사라지게 되고, 증착 위치 정밀도가 향상되어 증착 불량이 감소될 수 있다. 또한, 증착 불량의 감소로 인해 생산성 증대 및 생산 단가 하락의 효과가 발생한다. 또한, 증착 위치 정밀도가 증대됨에 따라 고해상도 증착 공정의 진행이 가능하다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 증착 장치 5: 진공 증착 챔버
7: 증착 물질 공급원 10: 금속 시트
15: 시트 프레임 17: 시트 구동부
20: 금속 마스크 25: 마스크 프레임
27: 마스크 스테이지 29: 지지구
30: 정전척 40: 마그넷 플레이트
45: 마그넷 플레이트 구동부 S: 기판

Claims (8)

  1. 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트;
    상기 금속 시트의 하면에 부착되고 기판을 정전기력에 의해 흡착하는 정전척;
    상기 정전척의 하측에 배치되고, 마스크 프레임과 테두리부가 결합되며 상기 기판이 상면에 안착되는 기 설정된 패턴의 개구가 형성된 금속 마스크; 및
    상기 금속 시트의 상측에 배치되고, 상기 금속 마스크를 자력에 의해 당겨 상기 기판을 상기 정전척에 밀착시키는 마그넷 플레이트를 포함하는 증착 장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 시트 프레임을 상부 또는 하부로 이송하는 시트 프레임 구동부; 및
    상기 마그넷 플레이트를 상부 또는 하부로 이송하는 마그넷 플레이트 구동부를 더 포함하는 증착 장치.
  3. 제 1 항에서,
    상기 정전척은 필름 형태인 증착 장치.
  4. 제 1 항에서,
    상기 정전척은 하측으로 볼록한 형태로 상기 금속 시트에 부착되는 증착 장치.
  5. 제 1 항에서,
    상기 마그넷 플레이트는 영구 자석 또는 전자석으로 형성되는 증착 장치.
  6. 제 1 항에서,
    상기 금속 마스크는 파인메탈마스크(Fine Metal Mask; FMM)인 증착 장치.
  7. 마스크 프레임과 테두리부가 결합된 금속 마스크에 기판을 장착하는 기판 장착 단계;
    정전척이 부착되고 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 상기 정전척에 상기 기판을 부착시키는 기판 부착 단계;
    상기 정전척에 기판이 부착된 채로 상기 금속 시트를 상측으로 이동시켜 상기 금속 시트의 상측에 배치된 마그넷 플레이트에 부착시키는 금속 시트 이동 단계; 및
    상기 금속 시트와 부착된 상기 마그넷 플레이트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 자력에 의해 상기 기판을 상기 금속 마스크에 밀착시키는 마그넷 플레이트 이동 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
  8. 마스크 프레임과 테두리부가 결합된 금속 마스크에 기판을 장착하는 단계;
    정전척이 부착되고 시트 프레임과 테두리부가 일체로 결합된 금속 시트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 상기 정전척에 상기 기판을 부착시키는 기판 부착 단계; 및
    상기 금속 시트의 상측에 배치된 마그넷 플레이트를 상기 금속 마스크를 향해 하측으로 이동시켜 자력에 의해 상기 기판을 상기 금속 마스크에 밀착시키는 마그넷 플레이트 이동 단계를 포함하는 기판 정렬 방법.
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