KR20210078353A

KR20210078353A - 축을 사용하는 기판 틸팅 구조를 가진 박막 증착 장치

Info

Publication number: KR20210078353A
Application number: KR1020190170246A
Authority: KR
Inventors: 이현성
Original assignee: 주식회사 선익시스템
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-28

Abstract

본 발명은, 증착 챔버와; 증착 챔버의 내부 공간에서 마스크를 지지하는 마운팅 프레임과; 마운팅 프레임에 장착되고 기판을 지지된 마스크와 대향하도록 지지하며 지지한 기판을 마스크에 대하여 정렬하는 지지 정렬 모듈과; 증착 물질을 마스크의 개구 영역을 통하여 기판으로 제공하는 증발원과; 축을 중심으로 마운팅 프레임을 회전시키는 프레임 회전 유닛을 포함함으로써, 증착 공정 수행 중 대향하는 기판과 마스크의 기울기를 용이하게 조절할 수 있는, 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

축을 사용하는 기판 틸팅 구조를 가진 박막 증착 장치 {THIN FILM DEPOSITION APPARATUS HAVING SUBSTRATE TILTING STRUCTURE USING SHAFT}

본 발명의 실시예는 주로 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)를 제조하는 데 사용되는 박막 증착 장치에 관한 것이다.

유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 등의 평판 디스플레이(FPD)를 제조하려면, 증착 공정을 수행하여 글라스(glass)와 같은 기판의 표면에 박막을 형성하여야 한다.

일반적으로, 증착 공정은 진공 분위기로 조성된 박막 증착 장치 내의 증착 공간에서 수행된다. 이때, 기판은 증착 공간에 증발원(evaporation source)과 대향하도록 배치되고, 기판과 증발원 사이에는 마스크(mask)가 배치되며, 증발원은 증착 물질을 증발시켜 기판으로 제공한다. 증발된 증착 물질은, 마스크의 개구 영역을 통과한 후, 기판의 표면(즉, 증착면)에 증착되어 기판에 박막을 형성한다.

증착 공정을 수행함에 있어서, 공정 조건 등에 따라서는 기판에 형성되는 박막의 두께 균일도(uniformity)를 향상시킬 목적 또는 기판의 특정 위치에 증착 물질을 의도적으로 집중시킬 목적 등으로 기판의 기울기를 조절할 필요성이 있다.

그러나, 기존의 박막 증착 장치로는 증착 공정 수행 중 기판의 기울기를 용이하게 조절할 수 없다. 따라서, 기판에 박막을 요구의 다양한 특성으로 증착하기 어려운 문제점이 있는바, 이에 대한 개선책 마련이 시급히 요구되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1406199호(2014.06.12.) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0146441호(2014.12.26.)

본 발명의 실시예는 증착 공정 수행 중 기판의 기울기를 조절할 수 있는 박막 증착 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 증착 공간을 제공하는 증착 챔버(deposition chamber)와; 상기 증착 공간에서 마스크를 지지하는 마운팅 프레임(mounting frame)과; 상기 마운팅 프레임에 장착되고 기판을 상기 마운팅 프레임에 의하여 지지된 상기 마스크와 대향하도록 지지하며 지지한 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 정렬하는 지지 정렬 모듈과; 증착 물질을 상기 마스크의 개구 영역을 통하여 상기 기판으로 제공하는 증발원과; 축을 중심으로 상기 마운팅 프레임을 회전시켜 대향하는 상기 기판과 상기 마스크의 기울기를 조절하는 프레임 회전 유닛(frame rotation unit)을 포함하는, 박막 증착 장치가 제공될 수 있다.

상기 프레임 회전 유닛은, 상기 마운팅 프레임의 양옆에 각각 결합된 양쪽의 축 부재와; 양쪽의 상기 축 부재 각각을 회전 가능하도록 지지하며 상기 증착 챔버에 각각 장착된 축 지지 부재와; 양쪽의 상기 축 부재 중 적어도 어느 하나 이상을 회전시키는 축 구동 기구를 포함할 수 있다.

대향하는 상기 기판과 상기 마스크는 상하로 배열될 수 있다. 그리고, 양쪽의 상기 축 부재는 수평 방향으로 배치될 수 있다.

상기 마운팅 프레임은, 상기 지지 정렬 모듈이 장착된 상부 프레임과; 상기 마스크를 지지하는 하부 프레임과; 상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 연결하며 양쪽의 상기 축 부재가 각각 결합된 중간 프레임을 포함할 수 있다.

상기 지지 정렬 모듈은, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛을 운동시켜 상기 기판 지지 유닛에 의하여 지지된 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 정렬하는 기판 정렬 유닛을 포함할 수 있다.

상기 기판 지지 유닛은, 기판 척(substrate chuck)과; 자력을 제공하는 마그넷 플레이트(magnet plate, 자력 제공 부재)를 포함할 수 있다. 상기 마그넷 플레이트는 상기 기판 척과 상기 기판 정렬 유닛 사이에 개재될 수 있다.

상기 지지 정렬 모듈은 상기 기판 지지 유닛을 승강시켜 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 이격시키거나 합착시키는 기판 승강 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 기판 정렬 유닛은, 상기 기판 지지 유닛을 수평의 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 수평의 제2 방향으로 각각 이동시키는 제1 스테이지 및 제2 스테이지와; 상기 기판 지지 유닛을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키는 제3 스테이지를 포함하는 얼라인먼트 스테이지(alignment stage)일 수 있다.

상기 지지 정렬 모듈은, 상기 기판에 형성된 정렬 마크(alignment mark)와 상기 마스크에 형성된 정렬 마크를 촬영하는 촬영 기구와; 상기 촬영 기구에 의하여 촬영된 결과에 기초하여 상기 기판 정렬 유닛의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.

상기 촬영 기구는, 상기 마운팅 프레임의 주위에 수평 방향으로 배치된 카메라(camera)와; 상기 카메라의 전방에서 상기 기판에 형성된 상기 정렬 마크와 상기 마스크에 형성된 상기 정렬 마크에 대한 영상을 상기 카메라로 제공하는 반사체를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 증착 공간을 제공하는 증착 챔버와; 상기 증착 공간에서 마스크를 지지하는 마운팅 프레임과; 상기 마운팅 프레임에 장착되고 기판을 상기 마운팅 프레임에 의하여 지지된 상기 마스크와 대향하도록 지지하며 지지한 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 정렬하는 지지 정렬 모듈과; 증착 물질을 상기 마스크의 개구 영역을 통하여 상기 기판으로 제공하는 증발원과; 상기 기판의 기울기를 검출하고 검출된 상기 기판의 기울기에 기초하여 상기 마운팅 프레임을 회전시킴으로써 대향하는 상기 기판과 상기 마스크의 기울기를 조절하는 프레임 회전 유닛을 포함하는, 박막 증착 장치가 제공될 수 있다.

과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 마스크가 마운팅 프레임에 의하여 지지되고, 기판이 지지 정렬 모듈에 의하여 마스크와 대향하도록 지지되고 마스크에 대하여 정렬되며, 지지 정렬 모듈이 마운팅 프레임에 장착되고, 마운팅 프레임이 프레임 회전 유닛에 의하여 회전된다. 때문에, 증착 공정 수행 중 마운팅 프레임을 프레임 회전 유닛에 의하여 회전시켜 대향하는 기판과 마스크의 기울기를 용이하게 조절할 수 있다.

따라서, 기판에 형성되는 박막의 두께 균일도 향상을 위하여 기판을 수평 상태로 유지(또는, 보정)하거나 기판의 특정 위치에 증착 물질을 의도적으로 집중시키기 위하여 기판을 기울어진 상태로 유지하거나 하면서 기판에 요구의 특성을 가진 박막을 증착할 수 있다.

발명의 효과는 이에 한정되지 않고, 언급되지 않은 기타 효과는 통상의 기술자라면 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치를 서로 다른 방향에서 본 상태가 도시된 정단면도이다.
도 3은 도 1의 일부가 도시된 확대도이다.
도 4는 도 2의 일부가 도시된 확대도이다.
도 5는 도 4의 A 부분이 도시된 확대도이다.
도 6은 도 2에서 기판이 마스크와 합착되도록 작동시킨 상태를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 도 2에서 기판의 기울기가 조절되도록 작동시킨 상태를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성 요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는 유기 발광 다이오드 등 평판 디스플레이의 제조를 위하여 글라스와 같은 기판에 박막을 형성하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치의 구성 및 작동이 도 1 내지 도 8에 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는 증착 공정이 수행되는 증착 공간(101)을 제공하는 증착 챔버(100)를 포함한다. 증착 공간(101)은 증착 챔버(100)의 내부에 외부와 차단 가능하도록 마련된다. 증착 챔버(100)의 벽에는 적어도 하나 이상의 출입 개구가 마련된다. 출입 개구는 개구 개폐 유닛에 의하여 개폐된다. 증착 챔버(100)의 바닥에는 증착 공간(101)을 감압 작용에 의하여 진공 분위기로 조성하는 진공 펌프(vacuum pump)가 연결될 수 있다.

도 3 및 도 4를 더 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는 증착 공간(101)의 상부에서 마스크(5)를 지지하는 마운팅 프레임(200)을 더 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는 지지 정렬 모듈(300), 인계 유닛(400), 증발원(500) 및 프레임 회전 유닛(600)을 더 포함한다.

지지 정렬 모듈(300)은 마운팅 프레임(200)에 장착된다. 지지 정렬 모듈(300)은, 기판(1)을 마운팅 프레임(200)에 의하여 지지된 마스크(5)와 정면으로 대향하도록 지지하고, 지지한 기판(1)을 마스크(5)에 대하여 정렬하며, 정렬된 기판(1)을 마스크(5)와 합착시키는 것이 가능하게 구성된다. 지지 정렬 모듈(300)에 의하면, 기판(1)과 마스크(5)는 증착 공정 수행 시에 합착에 의하여 서로 밀착될 수 있다. 서로 정면으로 대향하는 기판(1)과 마스크(5)는 수평으로 배치되어 수직 방향인 Z축 방향으로 배열된다. 기판(1)은 마스크(5)의 상측에 위치된다.

인계 유닛(400)은, 기판 반송 유닛에 의하여 증착 공간(101)으로 반입된 기판(1) 또는 마스크(5)를 지지 정렬 모듈(300) 또는 마운팅 프레임(200)에 인계하고, 증착 공간(101)으로부터 외부로 반출할 기판(1) 또는 마스크(5)를 기판 반송 유닛에 인계한다. 기판(1) 및 마스크(5)의 반입 및 반출은 증착 챔버(100)의 벽에 형성된 출입 개구를 통하여 이루어진다.

증발원(500)은 히터(heater)를 포함한다. 증발원(500)은 증착 공간(101)의 하부에 배치되고 증착 물질을 히터의 가열 작용에 의하여 증발시켜 기판(1)으로 제공한다. 증발원(500)으로부터의 증착 물질은 마스크(5)의 개구 영역을 통과한 다음 마스크(5)와 합착된 기판(1)의 표면에 증착되어 기판(1)에 박막을 형성한다. 마스크(5)의 개구 영역은 적어도 하나 이상의 개구로 구성된다. 마스크(5)의 개구는 마스크(5)에 관통된다. 마스크(5)의 개구는 복수로 구비될 수 있고 일정한 패턴을 가지도록 형성될 수 있다.

프레임 회전 유닛(600)은 증착 공정 수행 시에 마운팅 프레임(200)을 요구되는 각도로 회전시킬 수 있다. 마운팅 프레임(200)이 프레임 회전 유닛(600)에 의하여 회전되면, 마운팅 프레임(200)에 장착된 지지 정렬 모듈(300)이 함께 회전된다. 이에, 지지 정렬 모듈(300)에 의하여 서로 합착된 기판(1)과 마스크(5)도 함께 동일한 방향 및 각도로 회전되어 기판(1)과 마스크(5)의 기울기가 조절된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 마운팅 프레임(200)은, 상부 프레임(210) 및 상부 프레임(210)으로부터 수직 방향의 하측으로 소정 거리 이격된 하부 프레임(220)을 포함한다. 또, 마운팅 프레임(200)은 상부 프레임(210)과 하부 프레임(220)을 연결하는 중간 프레임(230)을 더 포함한다.

상부 프레임(210)에는 지지 정렬 모듈(300)이 장착된다. 하부 프레임(220)은 마스크(5)를 하측에서 지지하도록 구성된다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 프레임(220)은 하부 프레임(220)에 의하여 지지된 마스크(5)의 개구 영역을 전체적으로 노출시키는 노출구(221)를 가진다. 노출구(221)는 하부 프레임(220)에 수직 방향으로 관통된 형상으로 형성된다. 노출구(221)의 상단 주위에는 마스크(5)의 가장자리 부분을 지지하는 마스크 받침면(222)이 마련된다. 중간 프레임(230)은 상부 프레임(210)의 가장자리 부분과 하부 프레임(220)의 가장자리 부분을 연결하도록 구성된다.

도 3, 4, 6 등에 도시된 바와 같이, 지지 정렬 모듈(300)은, 기판(1)을 지지하는 기판 지지 유닛(310, 320), 기판 지지 유닛(310, 320)에 의하여 지지된 기판(1)을 하부 프레임(220)에 의하여 지지된 마스크(5)에 대하여 정렬하는 기판 정렬 유닛(330, 340, 350), 그리고 기판 지지 유닛(310, 320)에 의하여 지지된 기판(1)을 하부 프레임(220)에 의하여 지지된 마스크(5)에 대하여 이격되고 접근되는 방향으로 이동시키는 기판 승강 유닛(360)을 포함한다.

기판 지지 유닛(310, 320)은 기판(1)을 상측에서 지지한다. 기판 지지 유닛(310, 320)은, 기판(1)을 척킹하는 기판 척(310), 그리고 기판 척(310)의 상측에 결합된 마그넷 플레이트(320)를 포함한다.

기판 척(310)은 정전기력을 이용하여 기판(1)을 척킹하는 정전 척(electrostatic chuck, ESC)일 수 있다. 기판 척(310)은 내부에 기판 냉각 수단을 구성하는 냉각 유로가 형성될 수 있다. 냉각 유로에는 냉각 유체가 제공될 수 있다. 제공된 냉각 유체는 냉각 유로를 따라 흐르면서 기판 척(310)을 냉각하고, 기판 척(310)은 냉각 유체에 의하여 냉각되면서 기판(1)을 냉각시켜 증착 공정 수행 시에 기판(1)의 온도가 요구의 온도 이상으로 상승되는 것을 방지할 수 있다.

마그넷 플레이트(320)는 자력을 제공한다. 마그넷 플레이트(320)에 의하면, 증착 공정 수행을 위하여 기판(1)을 마스크(5)와 합착 시 금속으로 이루어진 마스크(5)를 인력에 의하여 기판(1)에 긴밀하면서 용이하게 밀착시킬 수 있다.

기판 정렬 유닛(330, 340, 350)은 기판(1)을 마스크(5)에 대하여 정렬할 수 있게 기판 지지 유닛(310, 320)을 운동시킨다. 기판 정렬 유닛(330, 340, 350)은, 기판 지지 유닛(310, 320)을 수평의 제1 방향으로 직선운동시키는 제1 스테이지(330), 기판 지지 유닛(310, 320)을 제1 방향에 직교하는 수평의 제2 방향으로 직선운동시키는 제2 스테이지(340), 그리고 기판 지지 유닛(310, 320)을 수직 방향(Z축 방향)의 축을 중심으로 회전운동시키는 제3 스테이지(350)를 포함한다.

제1 방향은 X축 방향일 수 있고, 제2 방향은 Y축 방향일 수 있다. 이에 따라, 제1 스테이지(330) 및 제2 스테이지(340)는 기판 지지 유닛(310, 320)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 이동시킬 수 있다.

제3 스테이지(350)는, 마그넷 플레이트(320)의 상측에 결합될 수 있고, 동력원으로부터의 동력에 의하여 마그넷 플레이트(320)를 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키도록 구성될 수 있다. 제2 스테이지(340)는, 제3 스테이지(350)의 상측에 결합될 수 있고, 동력원으로부터의 동력에 의하여 제3 스테이지(350)를 수평의 제2 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 제1 스테이지(330)는, 제2 스테이지(340)의 상측에 결합될 수 있고, 동력원으로부터의 동력에 의하여 제2 스테이지(340)를 수평의 제1 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 이에, 제3 스테이지(350)를 작동시키면, 기판(1)이 기판 척(310) 및 마그넷 플레이트(320)와 함께 수직 방향의 축을 중심으로 회전될 수 있다. 또한, 제2 스테이지(340)를 작동시키면, 기판(1)이 기판 척(310), 마그넷 플레이트(320) 및 제3 스테이지(350)와 함께 제2 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 제1 스테이지(330)를 작동시키면, 기판(1)이 기판 척(310), 마그넷 플레이트(320), 제3 스테이지(350) 및 제2 스테이지(340)와 함께 제1 방향으로 이동될 수 있다.

기판 승강 유닛(360)은, 상부 프레임(210)에 장착되고, 기판 지지 유닛(310, 320)에 연결되어 기판 지지 유닛(310, 320)을 수직 방향을 따라 승강시킨다. 기판 승강 유닛(360)은, 기판 정렬 유닛(330, 340, 350)에서 최상측에 배치된 제1 스테이지(330)의 상측에 결합될 수 있고, 동력원으로부터의 동력에 의하여 제1 스테이지(330)를 승강시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 스테이지(330)가 기판 승강 유닛(360)에 의하여 하강되면, 기판(1)이 기판 척(310), 마그넷 플레이트(320), 제3 스테이지(350) 및 제2 스테이지(340)와 함께 하강되어 마스크(5)와 합착될 수 있다. 이와 반대로, 제1 스테이지(330)가 상승되면, 기판(1)이 상승되어 기판(1)과 마스크(5)의 합착이 해제될 수 있다.

도 2, 5 등에 도시된 바와 같이, 지지 정렬 모듈(300)은, 기판(1)에 형성된 정렬 마크 및 마스크(5)에 형성된 정렬 마크를 동시에 촬영하는 촬영 기구(370, 380), 그리고 촬영 기구(370, 380)에 의한 촬영 결과에 기초하여 기판 정렬 유닛(330, 340, 350)을 제어하는 제어기(390)를 더 포함함으로써, 마스크(5)에 대한 기판(1)의 정렬 과정을 보다 신속하고 정밀하게 수행할 수 있다. 기판(1)의 정렬 마크 및 마스크(5)의 정렬 마크는, 적어도 하나 이상씩 구비될 수 있고, 기판(1)의 가장자리 부분 및 마스크(5)의 가장자리 부분에서 서로 대응하는 위치에 각각 배치될 수 있다.

촬영 기구(370, 380)는 서로 대응하는 위치에 배치된 기판(1)의 정렬 마크와 마스크(5)의 정렬 마크에 대한 영상을 획득한다. 촬영 기구(370, 380)는 마운팅 프레임(200)의 주위에 수평 방향으로 배치된 적어도 하나 이상의 카메라(370)를 포함한다. 아울러, 촬영 기구(370, 380)는 카메라(370)의 전방에서 서로 대응하는 위치에 배치된 기판(1)의 정렬 마크와 마스크(5)의 정렬 마크에 대한 영상을 카메라(370)의 렌즈(lens)로 제공하는 반사체(380)를 더 포함한다. 또한, 촬영 기구(370, 380)는 조명을 더 포함할 수도 있다.

상부 프레임(210)과 하부 프레임(220) 사이의 공간에 배치된 기판 지지 유닛(310, 320)과 기판 정렬 유닛(330, 340, 350)에 있어서, 기판 척(310)과 마그넷 플레이트(320)는 기판(1)과 마스크(5)에 비하여 큰 크기로 형성될 수 있고, 제1 내지 제3 스테이지(330, 340, 350)는 기판(1)과 마스크(5)에 비하여 작은 크기로 형성될 수 있다. 그리고, 카메라(370)는 상부 프레임(210)과 하부 프레임(220) 사이의 주위 영역에 위치하도록 증착 챔버(100)에 장착될 수 있다. 한편, 촬영 기구(370, 380)에 의한 정렬 마크 촬영을 위하여, 기판 척(310)과 마그넷 플레이트(320)에는 각각 서로 일치하는 촬영 구멍(311, 321)이 수직 방향으로 관통될 수 있다.

반사체(380)는 카메라(370)의 전방에서 촬영 구멍(311, 321)의 직상에 배치될 수 있고 거울을 포함할 수 있다. 반사체(380)에 의하면, 수직 방향으로 배열된 기판(1)의 정렬 마크와 마스크(5)의 정렬 마크에 대한 영상을 수평 방향으로 배치된 카메라(370)로 촬영하여 획득할 수 있다.

제어기(390)는, 카메라(370)에 의하여 촬영된 영상을 분석하여 기판(1)의 정렬 마크가 마스크(5)의 정렬 마크와 정렬되었는지 여부를 판단하고, 정렬되지 않은 것으로 판단되면 정렬이 이루어지도록 기판 정렬 유닛(330, 340, 350)을 작동시킬 수 있다. 즉, 제어기(390)는 영상 분석 및 판단 결과에 따라 제1 내지 제3 스테이지(330, 340, 350) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 작동시켜 기판(1)의 정렬 마크를 마스크(5)의 정렬 마크와 정렬시킬 수 있다. 기판(1)의 정렬 마크가 마스크(5)의 정렬 마크와 정렬되면, 기판(1)이 마스크(5)에 대하여 정렬되어 기판(1)과 마스크(5)가 증착 공정에 요구되는 위치 관계를 가진다.

도 3, 5, 6 등에 도시된 바와 같이, 인계 유닛(400)은, 증착 챔버(100)의 천장 및 마운팅 프레임(200)의 상부 프레임(210)을 각각이 수직 방향으로 차례로 통과하여 상부 프레임(210)과 하부 프레임(220) 사이의 공간에 지지 정렬 모듈(300)의 주위를 따라 간격을 두고 배치되며 수평 방향을 따라 어느 한쪽으로 연장되어 일정한 길이를 가진 핑거(finger, 411)가 하단 부분에 각각 마련된 핑거 구동 로드(410)들, 핑거(411)들을 각각 핑거 구동 로드(410)를 중심으로 양쪽 방향으로 회전시키는 핑거 회동 기구(420), 그리고 핑거(411)들을 수직 방향으로 승강시키는 핑거 승강 기구(430)를 포함한다.

핑거(411)들은, 핑거 승강 기구(430)의 작용에 의하여 승강되어 하부 프레임(220)과 기판 척(310) 사이에 대응하는 높이로 이동될 수 있고, 핑거 회동 기구(420)의 작용으로 회전되어 하부 프레임(220)과 기판 척(310) 사이의 공간 내외에 각각 해당하는 인계 위치와 대기 위치로 이동될 수 있다. 핑거 회동 기구(420)는, 증착 챔버(100)의 천장을 통과하여 증착 챔버(100)의 외부로 돌출된 핑거 구동 로드(410)들의 상단 쪽에 각각 결합될 수 있고, 동력원으로부터의 동력에 의하여 핑거 구동 로드(410)들을 각각 회전시키도록 구성될 수 있다. 핑거 승강 기구(430)는, 챔버(100)의 외부에 장착될 수 있고, 동력원으로부터의 동력에 의하여 핑거 회동 기구(420)들을 개별적으로 승강시키거나 일시에 승강시키도록 구성될 수 있다. 노출구(221)의 상단 주위에는 하강된 핑거(411)들을 개별적으로 수용하고 수용된 핑거(411)들이 핑거 회동 기구(420)에 의하여 회전될 수 있는 크기의 핑거 홈(223)이 마련된다.

증착 공정 수행을 위하여, 기판 척(310)을 상승시켜 하부 프레임(220)과 기판 척(310) 사이에 인계 공간을 확보한 상태에서, 마스크(5)를 인계 공간으로 반입하고, 핑거(411)들을 마스크(5)와 하부 프레임(220) 사이의 높이에서 회전시켜 대기 위치에서 인계 위치로 이동시키면, 핑거(411)들이 반입된 마스크(5)를 인계 받을 수 있다. 핑거(411)들에 인계된 마스크(5)는 핑거(411)들이 하강되어 핑거 홈(223)들에 수용되면 하부 프레임(220)에 인계된다. 이때, 마스크(5)는 가장자리 부분이 마스크 받침면(222)에 의하여 지지되고 개구 영역이 노출구(221)를 통하여 노출된다. 마스크(5) 인계를 위하여 핑거 홈(223)들에 수용된 핑거(411)들은 회전시켜 인계 위치에서 대기 위치로 이동시키면 마스크 받침면(222)에 의하여 지지된 마스크(5)와의 간섭 없이 상승시킬 수 있다.

기판(1)을 인계 공간으로 반입하고, 핑거(411)들을 기판(1)과 하부 프레임(220) 사이의 높이에서 회전시켜 대기 위치에서 인계 위치로 이동시키면, 핑거(411)들이 반입된 기판(1)을 인계 받을 수 있다. 핑거(411)들에 인계된 기판(5)은 핑거(411)들이 상승되어 기판 척(310)이 접근되면 기판 척(310)의 척킹 작용에 의하여 기판 척(310)에 인계된다. 이후, 핑거(411)들은 회전되어 인계 위치에서 대기 위치로 이동된 상태로 대기할 수 있다.

참고로, 핑거(411)들이 인계 위치에 위치하도록 회전된 상태는 도 5에서 확인할 수 있고, 핑거(411)들이 대기 위치에 위치하도록 회전된 상태는 도 6에서 확인할 수 있다.

프레임 회전 유닛(600)은 마운팅 프레임(200)을 수평 방향의 축을 중심으로 회전시킴으로써 기판(1)을 증착 공정에 요구되는 기울기로 조절한다.

도 1, 3, 7, 8 등에 도시된 바와 같이, 프레임 회전 유닛(600)은, 마운팅 프레임(200)의 양옆에 각각 결합된 양쪽의 두 축 부재(610), 두 축 부재(610) 각각을 회전 가능하도록 지지하는 축 지지 부재(620), 그리고 두 축 부재(610) 중 적어도 어느 하나 이상을 회전시키는 축 구동 기구(630)를 포함한다.

두 축 부재(610)는 마운팅 프레임(200)의 양옆에서 각각 중간 프레임(230)에 결합되어 마운팅 프레임(200)과 함께 회전된다. 두 축 부재(610)는 모두 수평 방향으로 배치된다. 예를 들어, 두 축 부재(610)는 X축 방향 또는 Y축 방향으로 배치될 수 있다. 양쪽의 두 축 지지 부재(620)는 증착 챔버(100)에 장착된다. 두 축 지지 부재(620)는 모두 수직 방향으로 연장되어 상단 부분이 증착 챔버(100)에 장착되고 하단 부분이 두 축 부재(610)를 각각 회전 가능하게 지지할 수 있다. 축 구동 기구(630)는 증착 챔버(100)에 장착될 수 있다. 축 구동 기구(630)는 동력원으로부터의 동력에 의하여 축 부재(610)를 회전시키도록 구성될 수 있다. 일례로, 축 구동 기구(630)는, 회전력을 제공하는 모터(motor), 그리고 모터의 회전력을 축 부재(610)에 전달하는 전동 수단을 포함할 수 있다. 전동 수단은 기어(gear)를 포함할 수 있다.

기판(1)을 기판 척(310)에 의하여 척킹하고, 마스크(5)를 하부 프레임(220)에 의하여 지지한 상태에서, 제1 내지 제3 스테이지(330, 340, 350)를 이용하여 기판(1)을 마스크(5)에 대하여 정렬한 후, 기판 척(310)을 하강시키면, 기판(1)이 마스크(5)와 합착된다. 그리고, 이렇게 합착된 상태에서, 마운팅 프레임(200)을 회전시키면, 마스크(5)와 합착된 기판(1)이 두 축 부재(610)를 중심으로 회전되어 기울기가 조절된다.

프레임 회전 유닛(600)에 의한 마운팅 프레임(200)의 회전 각도는 상부 프레임(210)과 핑거 구동 로드(410)들의 간섭으로 인하여 극히 제한적일 수 있다. 이에, 상부 프레임(210)에 핑거 구동 로드(410)들을 각각 통과시키기 위하여 마련한 관통 구멍(211)은 마운팅 프레임(200)의 회전 방향으로 길게 연장된 슬롯(slot) 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 프레임 회전 유닛(600)은, 기판(1)의 기울기를 검출하는 기울기 검출기, 그리고 기울기 검출기에 의하여 검출된 기판(1)의 기울기에 기초하여 축 구동 기구(630)를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 기울기 검출기는 기판 척(310)에 제공되어 기판 척(310)의 기울기를 통하여 기판(1)의 기울기를 검출하는 기울기 센서를 포함할 수 있다. 일례로, 제어기는 기울기 검출기에 의한 검출값이 사전에 정한 설정값을 벗어나면 기판(1)이 기울어진 것으로 판단하고 기판(1)이 수평으로 되도록 축 구동 기구(630)를 작동시킬 수 있다.

살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치는 증착 공정 수행 중 마운팅 프레임(200)을 프레임 회전 유닛(600)에 의하여 도 7 또는 도 8과 같이 회전시켜 마스크(5)와 합착된 기판(1)의 기울기를 용이하게 조절할 수 있다. 이에, 기판(1)에 형성되는 박막의 두께 균일도 향상을 위하여 기판(1)을 수평 상태로 유지(기판 척이 장기 사용, 유지 보수 미흡 등으로 인하여 기판을 수평 상태로 정확히 척킹하지 못함에 따라 기판이 기울어진 경우에 기울어진 기판을 수평 상태로 보정하는 것을 포함한다.)하거나 기판(1)의 특정 위치에 증착 물질을 의도적으로 집중시키기 위하여 기판(1)을 기울어진 상태로 유지하거나 하면서 기판(1)에 요구의 특성을 가진 박막을 증착할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.

1: 기판
5: 마스크
100: 증착 챔버
200: 마운팅 프레임
210: 마운팅 프레임의 상부 프레임
220: 마운팅 프레임의 하부 프레임
230: 마운팅 프레임의 중간 프레임
300: 지지 정렬 모듈
310: 기판 지지 유닛의 기판 척
320: 기판 지지 유닛의 마그넷 플레이트
330: 기판 정렬 유닛의 제1 스테이지
340: 기판 정렬 유닛의 제2 스테이지
350: 기판 정렬 유닛의 제3 스테이지
360: 기판 승강 유닛
370: 카메라
380: 반사체
390: 제어기
400: 인계 유닛
500: 증발원
600: 프레임 회전 유닛
610: 축 부재
620: 축 지지 부재
630: 축 구동 기구

Claims

증착 공간을 제공하는 증착 챔버와;
상기 증착 공간에서 마스크를 지지하는 마운팅 프레임과;
상기 마운팅 프레임에 장착되고 기판을 상기 마운팅 프레임에 의하여 지지된 상기 마스크와 대향하도록 지지하며 지지한 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 정렬하는 지지 정렬 모듈과;
증착 물질을 상기 마스크의 개구 영역을 통하여 상기 기판으로 제공하는 증발원과;
축을 중심으로 상기 마운팅 프레임을 회전시켜 대향하는 상기 기판과 상기 마스크의 기울기를 조절하는 프레임 회전 유닛을 포함하는,
박막 증착 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임 회전 유닛은,
상기 마운팅 프레임의 양옆에 각각 결합된 양쪽의 축 부재와;
양쪽의 상기 축 부재 각각을 회전 가능하도록 지지하며 상기 증착 챔버에 각각 장착된 축 지지 블록과;
양쪽의 상기 축 부재 중 적어도 어느 하나 이상을 회전시키는 축 구동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 2에 있어서,
대향하는 상기 기판과 상기 마스크는 상하로 배열되고,
양쪽의 상기 축 부재는 수평 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 마운팅 프레임은,
상기 지지 정렬 모듈이 장착된 상부 프레임과;
상기 마스크를 지지하는 하부 프레임과;
상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 연결하며 양쪽의 상기 축 부재가 각각 결합된 중간 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 지지 정렬 모듈은,
상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
상기 기판 지지 유닛을 운동시켜 상기 기판 지지 유닛에 의하여 지지된 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 정렬하는 기판 정렬 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 지지 정렬 모듈은 상기 기판 지지 유닛을 승강시켜 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 이격시키거나 합착시키는 기판 승강 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 기판 정렬 유닛은,
상기 기판 지지 유닛을 수평의 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 수평의 제2 방향으로 각각 이동시키는 제1 스테이지 및 제2 스테이지와;
상기 기판 지지 유닛을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키는 제3 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 지지 정렬 모듈은,
상기 기판에 형성된 정렬 마크와 상기 마스크에 형성된 정렬 마크를 촬영하는 촬영 기구와;
상기 촬영 기구에 의하여 촬영된 결과에 기초하여 상기 기판 정렬 유닛의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 촬영 기구는,
상기 마운팅 프레임의 주위에 수평 방향으로 배치된 카메라와;
상기 카메라의 전방에서 상기 기판에 형성된 상기 정렬 마크와 상기 마스크에 형성된 상기 정렬 마크에 대한 영상을 상기 카메라로 제공하는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
박막 증착 장치.
증착 공간을 제공하는 증착 챔버와;
상기 증착 공간에서 마스크를 지지하는 마운팅 프레임과;
상기 마운팅 프레임에 장착되고 기판을 상기 마운팅 프레임에 의하여 지지된 상기 마스크와 대향하도록 지지하며 지지한 상기 기판을 상기 마스크에 대하여 정렬하는 지지 정렬 모듈과;
증착 물질을 상기 마스크의 개구 영역을 통하여 상기 기판으로 제공하는 증발원과;
상기 기판의 기울기를 검출하고 검출된 상기 기판의 기울기에 기초하여 상기 마운팅 프레임을 회전시킴으로써 대향하는 상기 기판과 상기 마스크의 기울기를 조절하는 프레임 회전 유닛을 포함하는,
박막 증착 장치.