KR20170101509A - 기판 얼라인 장치 및 이를 포함하는 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 서로 대향하는 양단부를 지지하는 기판 홀더와; 상기 기판에 대향하는 마스크 쉬트와 상기 마스크 쉬트의 단부가 결합되는 마스크 프레임을 포함하는 마스크를 지지하는 마스크 홀더와; 상기 기판 상부에 위치하며 상기 기판의 상면을 보호하는 백 플레이트와; 상기 백 플레이트의 상부에 위치하고 판 상으로 자력을 제공하며, 하강에 따라 상기 마스크 쉬트가 부착되어 상기 기판과 상기 마스크를 합착하는 마그넷 플레이트와; 상기 마스크 프레임의 대향하여 상기 마그넷 플레이트의 단부에 결합되며, 상기 마그넷 플레이트의 하강에 따라 상기 백 플레이트의 단부가 상기 기판 단부를 가압하도록 상기 백 플레이트의 단부를 탄성적으로 가압하는 탄성가압부를 포함하는, 기판 얼라인 장치가 제공된다.

Description

기판 얼라인 장치 및 이를 포함하는 증착장치{Appratus for aligning substrate and appratus of deposition having the same}
본 발명은 기판 얼라인 장치 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이 소자로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 널리 이용되고 있다. 이러한 평판 표지 소자는 유리기판에 일정 패턴으로 금속박막이나 유기박막을 증착하는 증착공정 등의 일련의 공정을 진행하여 제조된다.
금속박막이나 유기박막의 증착은 진공열증착방법에 의해 이루어질 수 있는데, 진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크와 기판을 얼라인(align)하고 합착시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
기판과 마스크의 합착과정은 기판 상부에 위치하는 마그넷 플레이트가 기판 방향으로 하강하여 기판 하부에 위치하는 마스크가 마그넷 플레이트에 부착되면서 마스크와 기판이 합착되어 이루어진다.
기판과 마스크의 합착 이후에는 기판 하부에 위치하는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하게 된다.
그런데, 기판에 대한 증착공정이 진행되는 동안, 증발물질을 가열하기 위한 열이 기판에 도달하거나 증발원의 이동에 따른 진동 등으로 인해 마스크와 합착되어 있던 기판에 변위가 발생하고 이에 따라 증착의 정밀도가 떨어지는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0075110호(2006년07월04일 공개)
본 발명은 기판과 마스크의 합착 이후 기판에 대한 증착 과정에서 기판 단부를 고정하여 기판의 변위를 최소화할 수 있는 기판 얼라인 장치 및 이를 포함하는 증착장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판의 서로 대향하는 양단부를 지지하는 기판 홀더와; 상기 기판에 대향하는 마스크 쉬트와 상기 마스크 쉬트의 단부가 결합되는 마스크 프레임을 포함하는 마스크를 지지하는 마스크 홀더와; 상기 기판 상부에 위치하며 상기 기판의 상면을 보호하는 백 플레이트와; 상기 백 플레이트의 상부에 위치하고 판 상으로 자력을 제공하며, 하강에 따라 상기 마스크 쉬트가 부착되어 상기 기판과 상기 마스크를 합착하는 마그넷 플레이트와; 상기 마스크 프레임의 대향하여 상기 마그넷 플레이트의 단부에 결합되며, 상기 마그넷 플레이트의 하강에 따라 상기 백 플레이트의 단부가 상기 기판 단부를 가압하도록 상기 백 플레이트의 단부를 탄성적으로 가압하는 탄성가압부를 포함하는, 기판 얼라인 장치가 제공된다.
상기 마스크 프레임과 대향하는 상기 백 플레이트의 하면에는 미끄럼 방지 패드가 부착될 수 있다.
상기 미끄럼 방지 패드는, 실리콘 또는 폴리이미드를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 탄성가압부는, 상기 마스크 프레임의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되는 복수의 탄성가압로드를 포함할 수 있다.
상기 탄성가압로드는, 상기 마그넷 플레이트를 관통하며 일단에 가압단이 형성되고 타단에 지지단이 형성되는 가압봉과; 상기 가압봉에 삽입되고 상기 마그넷 플레이트의 하면과 상기 가압단 사이에 개재되는 코일스프링을 포함할 수 있다.
상기 백 플레이트는, 내부에 냉매가 흐르는 유로가 형성되며 상기 유로를 따라 냉매가 순환되어 상기 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판이 내부에 로딩되는 진공챔버와; 상기 진공챔버의 내부에 배치되는 상기 기판 얼라인 장치와; 상기 기판에 대향하여 증발물질을 분사하는 증발원을 포함하는, 증착장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판과 마스크의 합착 이후 기판에 대한 증착 과정에서 가압에 따라 기판 단부를 고정하여 기판의 변위를 최소화할 수 있고 이에 따라 증착 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치를 포함하는 증착장치를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치를 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치의 기판 단부 가압방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치의 일부를 확대한 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 얼라인 장치 및 이를 포함하는 증착장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치를 포함하는 증착장치를 간략히 도시한 도면이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치를 간략히 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치의 기판 단부 가압방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 얼라인 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 4에는, 기판(10), 기판 홀더(12), 마스크 쉬트(14), 마스크 프레임(16), 마스크(18), 마스크 홀더(20), 백 플레이트(22), 마그넷 플레이트(24), 탄성가압부(26), 진공챔버(28), 기판 얼라인 장치(29), 증발원(30), 가압단(32), 지지단(34), 가압봉(36), 탄성가압로드(38), 코일스프링(40), 미끄럼 방지 패드(42)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 기판 얼라인 장치(29)는, 기판(10)의 서로 대향하는 양단부를 지지하는 기판 홀더(12)와; 판 상의 마스크 쉬트(14)와 마스크 쉬트(14)의 단부가 결합되는 마스크 프레임(16)을 포함하는 마스크(18)를 지지하는 마스크 홀더(20)와; 기판(10) 상부에 위치하며 기판(10)의 상면을 보호하는 백 플레이트(22)와; 백 플레이트(22)의 상부에 위치하고 판 상으로 자력을 제공하며, 하강에 따라 마스크 쉬트(14)가 부착되어 기판(10)과 마스크(18)를 합착하는 마그넷 플레이트(24)와; 마스크 프레임(16)의 대향하여 마그넷 플레이트(24)의 단부에 결합되며, 마그넷 플레이트(24)의 하강에 따라 백 플레이트(22)의 단부가 기판(10) 단부를 가압하도록 백 플레이트(22)의 단부를 탄성적으로 가압하는 탄성가압부(26)를 포함한다.
본 실시예에 따른 기판 얼라인 장치(29)를 설명하기에 앞서 이를 포함하는 증착장치에 대해 먼저 살펴 보기로 한다.
도 1을 참조하면, 증착장치는, 기판(10)이 내부에 로딩되는 진공챔버(28)와, 진공챔버(28)의 내부에 배치되는 본 실시예에 따른 기판 얼라인 장치(29)와, 기판(10)에 대향하여 증발물질을 분사하는 증발원(30)을 포함한다.
진공챔버(28)의 내부는 증발입자의 증착을 위하여 진공 분위기가 유지되며, 기판(10)이 진공챔버(28)의 내부에 위치한 기판 얼라인 장치(29)에 로딩된다. 기판 얼라인 장치(29)에 로딩된 기판(10)은 마스크(18)와 얼라인되면서 합착이 이루어진다. 기판(10)과 마스크(18)의 합착이 이루어진 상태에서 증발원(30)에서 기체 상태의 증발물질이 기판(10)을 향하여 분출되어 기판(10) 상에 증착이 이루어진다. 증발원(30)에는 증발물질이 수용되며 증발원(30)의 가열에 따라 증발물질이 증발되면서 기판(10) 상으로 분출이 이루어진다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 기판 얼라인 장치(29) 및 그 작동과정에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
기판 홀더(12)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 서로 대향하는 양단부를 각각 지지한다. 기판(10)은 로봇암에 리프팅(lifting)되어 진공챔버(28) 내부로 인입되거나 인출되며, 로봇암에 의해 기판(10)이 기판(10) 지지부에 로딩될 수 있다. 로봇암에 의해 리프팅된 기판(10)은 기판 홀더(12)에 로딩되는데, 기판(10)의 하면이 아래의 증발원(30)을 향하여 노출되도록 기판(10)의 양단부를 서로 이격되어 배치되는 기판 홀더(12)가 각각 지지하게 된다.
기판 홀더(12)가 기판(10)의 양단부를 각각 지지함에 따라 기판(10)의 자체 중량에 의해 기판(10)의 중앙부에서 처짐이 발생할 수 있고, 이러한 처짐은 기판(10)과 마스크(18)의 합착 과정에서 일부가 상쇄된다.
마스크 홀더(20)는, 기판(10)에 대향하는 판 상의 마스크 쉬트(14)와 마스크 쉬트(14)의 단부가 결합되는 마스크 프레임(16)을 포함하는 마스크(18)를 지지한다.
마스크(18)는 개구(開口) 형태로 일정 패턴이 형성된 얇은 마스크 쉬트(14)를 구비하며 기판(10)의 대형화에 따라 마스크 쉬트(14)의 크기도 대형화되고 있다. 일반적으로 마스크(18)는 일정 패턴이 형성되는 마스크 쉬트(14)를 팽팽하게 인장시켜 단부를 마스크 프레임(16)에 고정하여 구성하게 된다. 마스크 쉬트(14)는 금속성의 재질로 이루어지며 후술할 마그넷 플레이트(24)의 마그넷의 자력에 의해 마그넷 플레이트(24)에 부착된다. 마스크 프레임(16)은 마스크(18)의 틀을 이루는 것으로 마스크 쉬트(14)를 지지하기 위한 일정한 강성을 지니게 된다.
이러한 마스크(18)는 마스크 홀더(20)에 의해 지지되며 상부의 마그넷 플레이트(24)가 마스크 홀더(20) 방향으로 하강하면서 기판(10)과 마스크(18)의 합착이 이루어진다.
백 플레이트(22)는, 기판(10) 상부에 위치하며 마그넷 플레이트(24)가 기판(10)에 직접 닿지 않도록 하여 기판(10)의 상면을 보호한다. 백 플레이트(22)는 마그넷 플레이트(24)와 기판(10) 사이에 개재되어 배치되며, 마그넷 플레이트(24)의 이동에 연동되어 마그넷 플레이트(24)의 하강에 따라 백 플레이트(22)가 하강하도록 구성할 수 있다. 백 플레이트(22)의 하강에 따라 백 플레이트(22)는 기판(10)의 상면과 면접되어 기판(10)의 상면을 보호하고 이후 마그넷 플레이트(24)가 하강하면서 마그넷 플레이트(24)의 자력이 마스크(18)에 미쳐 마스크 쉬트(14)를 들어 올리게 된다.
한편, 백 플레이트(22)는 내부에 냉매가 흐르는 유로가 형성되며 유로를 따라 냉매가 순환되어 기판(10)을 냉각하는 쿨링 플레이트를 포함할 수 있다. 기판(10)과 마스크(18)가 합착된 상태에서 증발원(30)의 증발물질이 가열되면서 증발되어 기판(10)에 증착이 이루어지는데, 증발물질의 가열에 따라 발생하는 열이 기판(10)과 마스크(18)에 전달되어 열 팽창되면서 기판(10)과 마스크(18)의 얼라인에 흐트러져 증착 정밀도가 떨어질 수 있다. 쿨링 플레이트는 기판(10)과 마스크(18)가 합착된 상태에서 냉매의 순환에 의해 기판(10)과 마스크(18)를 냉각시키게 된다.
마그넷 플레이트(24)는, 백 플레이트(22)의 상부에 위치하고 판 상으로 자력을 제공하며, 하강에 따라 마스크 쉬트(14)가 부착되어 기판(10)과 마스크(18)가 합착된다. 마그넷 플레이트(24)에는 판 상의 마스크 쉬트(14)가 부착될 수 있도록 판 상으로 자력을 발생시키는 마그넷이 분포되어 있으며, 마그넷 플레이트(24)가 하강하여 마스크 쉬트(14)에 자력이 미칠 정도로 가까워지면 마그넷 플레이트(24)에 마스크 쉬트(14)가 부착되면서 그 사이의 기판(10)과 합착이 이루어진다. 마그넷 플레이트(24)와 마스크(18) 간의 거리를 조절함으로써 자력의 크기를 조절하여 기판(10)과 마스크(18)의 합착 강도를 조절할 수 있다.
탄성가압부(26)는, 마스크 프레임(16)의 대향하여 마그넷 플레이트(24)의 단부에 결합되며, 마그넷 플레이트(24)의 하강에 따라 백 플레이트(22)의 단부가 기판(10) 단부를 가압하도록 백 플레이트(22)의 단부를 탄성적으로 가압한다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 마그넷 플레이트(24), 백 플레이트(22), 기판(10), 마스크(18)가 아래 방향으로 순차적으로 배치되어 있는 상태에서, 마그넷 플레이트(24)가 하강하면 먼저 백 플레이트(22)가 하강하면서 기판(10)의 상면에 닿게 되고 마그넷 플레이트(24)의 지속적인 하강에 따라 마그넷 플레이트(24)의 단부에 결합되어 있는 탄성가압부(26)가 백 플레이트(22)의 단부를 가압하게 된다. 이때, 탄성가압부(26)가 마스크(18)의 마스크 프레임(16)의 상부에 대향하여 배치되어 있기 때문에 탄성가압부(26)가 마스크 프레임(16)을 향하여 탄성적으로 가압되면서 백 플레이트(22)의 단부와 마스크 프레임(16)이 기판(10) 단부를 가압하여 기판(10) 단부를 클램핑하게 된다.
탄성가압부(26)에 의해 기판 홀더(12)에 놓여진 기판(10)의 양단부가 클램핑되어 고정되기 때문에, 증착 과정에서 증발원(30)의 열에 의한 기판(10)의 열팽창, 각종 기구의 진동에 의한 기판(10)의 변위가 구속되어 보다 정밀한 증착이 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 탄성가압부(26)는, 마스크 프레임(16)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되는 복수의 탄성가압로드(38)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 기판(10) 단부를 전 길이에 걸쳐 클램핑하기 위해 복수의 탄성가압로드(38)가 마스크 프레임(16)에 대향하여 그 길이 방향을 따라 이격되어 마그넷 플레이트(24)에 설치되고, 마그넷 플레이트(24)의 하강에 따라 복수의 탄성가압로드(38)가 하강하면서 백 플레이트(22)의 단부를 가압하게 된다.
한편, 마그넷 플레이트(24)의 과도한 이동에 따른 과도한 가압력이 가해지는 것을 방지하기 위해 탄성가압로드(38)는 탄성부재에 의해 지지될 수 있다. 보다 자세히 살펴보면, 본 실시예에 탄성가압로드(38)는, 마그넷 플레이트(24)를 관통하며 일단에 가압단(32)이 형성되고 타단에 지지단(34)이 형성되는 가압봉(36)과, 가압봉(36)에 삽입되고 마그넷 플레이트(24)의 하면과 가압단(32) 사이에 개재되는 코일스프링(40)를 포함한다. 도 4를 참조하면, 가압봉(36)의 지지단(34)이 마그넷 플레이트(24)의 상부에 위치하도록 가압봉(36)이 마그넷 플레이트(24)를 관통한 상태에서 가압봉(36)이 코일스프링(40)의 내부로 삽입되도록 코일스프링(40)이 가압단(32)과 마그넷 플레이트(24)의 하면 사이에 개재된다. 지지단(34)과 가압단(32)은 마그넷 플레이트(24)를 관통한 가압봉(36)의 이탈을 방지하도록 관통구멍보다 크게 형성될 수 있다.
기판(10)을 향한 마그넷 플레이트(24)의 하강에 따라 탄성가압로드(38)가 하강하면서 가압단(32)이 백 플레이트(22)의 상면에 닿게 되고 마그넷 플레이트(24)의 하강에 따라 가압단(32)이 코일스프링(40)을 압축하면서 가압봉(36)이 눌리면서 탄성가압로드(38)가 백 플레이트(22)의 상면을 탄성적으로 가압하게 된다.
한편, 마스크 프레임(16)과 대향하는 백 플레이트(22)의 하면에는 미끄럼 방지 패드(42)가 부착될 수 있다. 미끄럼 방지 패드(42)는 백 플레이트(22)의 단부 하면에 결합되어 있고 그 상부의 백 플레이트(22)의 단부 상면에는 탄성가압로드(38)가 배치되는데, 탄성가압로드(38)의 가압에 따라 백 플레이트(22)가 눌리면서 기판(10)의 단부를 가압하게 되는데 백 플레이트(22)의 미끄럼 방지 패드(42)가 기판(10)에 맞닿아 있어 기판(10)의 열팽창이나 진동을 보다 안정적으로 구속할 수 있다. 미끄럼 방지 패드(42)는 기판(10)과의 미끄림을 방지할 수 있는 실리콘 또는 폴리이미드를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기에는 본 발명의 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 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
10: 기판 12: 기판 홀더
14: 마스크 쉬트 16: 마스크 프레임
18: 마스크 20: 마스크 홀더
22: 백 플레이트 24: 마그넷 플레이트
26: 탄성가압부 28: 진공챔버
29: 기판 얼라인 장치 30: 증발원
32: 가압단 34: 지지단
36: 가압봉 38: 탄성가압로드
40: 코일스프링 42: 미끄럼 방지 패드

Claims (7)

  1. 기판의 서로 대향하는 양단부를 지지하는 기판 홀더와;
    판 상의 마스크 쉬트와 상기 마스크 쉬트의 단부가 결합되는 마스크 프레임을 포함하는 마스크를 지지하는 마스크 홀더와;
    상기 기판 상부에 위치하며 상기 기판의 상면을 보호하는 백 플레이트와;
    상기 백 플레이트의 상부에 위치하고 판 상으로 자력을 제공하며, 하강에 따라 상기 마스크 쉬트가 부착되어 상기 기판과 상기 마스크를 합착하는 마그넷 플레이트와;
    상기 마스크 프레임의 대향하여 상기 마그넷 플레이트의 단부에 결합되며, 상기 마그넷 플레이트의 하강에 따라 상기 백 플레이트의 단부가 상기 기판 단부를 가압하도록 상기 백 플레이트의 단부를 탄성적으로 가압하는 탄성가압부를 포함하는, 기판 얼라인 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 프레임과 대향하는 상기 백 플레이트의 하면에는 미끄럼 방지 패드가 부착되는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미끄럼 방지 패드는, 실리콘 또는 폴리이미드를 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성가압부는,
    상기 마스크 프레임의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되는 복수의 탄성가압로드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성가압로드는,
    상기 마그넷 플레이트를 관통하며 일단에 가압단이 형성되고 타단에 지지단이 형성되는 가압봉과;
    상기 가압봉에 삽입되고 상기 마그넷 플레이트의 하면과 상기 가압단 사이에 개재되는 코일스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 백 플레이트는,
    내부에 냉매가 흐르는 유로가 형성되며 상기 유로를 따라 냉매가 순환되어 상기 기판을 냉각하는 쿨링 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 장치.
  7. 기판이 내부에 로딩되는 진공챔버와;
    상기 진공챔버의 내부에 배치되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 기판 얼라인 장치와;
    상기 기판에 대향하여 증발물질을 분사하는 증발원을 포함하는, 증착장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190074651A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 선익시스템 기판 얼라인 장치 및 이를 포함하는 증착장치
KR20190077973A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 야스 터치 플레이트와 일체로 되고 스위칭 마그넷을 구비한 마그넷 플레이트 및 이를 적용한 얼라인먼트 시스템
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