KR102072893B1 - 터치 플레이트와 일체로 되고 스위칭 마그넷을 구비한 마그넷 플레이트 및 이를 적용한 얼라인먼트 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 마그넷 플레이트에 구비된 자석의 영향력을 원하는 시점에 온/오프 할 수 있는 새로운 구성의 마그넷 플레이트를 제공하고, 이를 적용한 얼라인먼트 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 마그넷 플레이트와 터치 플레이트를 하나로 통합한 스위칭 마그넷 플레이트를 구성하고, 상기 스위칭 마그넷 플레이트에는 영구자석 대신 스위칭 마그넷 모듈을 설치하여 기판과 마스크 얼라인 공정에서 스위칭 마그넷 플레이트의 스위칭 마그넷은 적시에 온/오프시켜 기판과 마스크의 얼라인 상태가 자력에 의해 전혀 훼손되지 않게 하였다.

Description

터치 플레이트와 일체로 되고 스위칭 마그넷을 구비한 마그넷 플레이트 및 이를 적용한 얼라인먼트 시스템{TOUCH PLATE INTEGRATED MAGNET PLATE WITH SWITCHING MAGNET AND ALIGNMENT SYSTEM USING IT}
본 발명은 디스플레이, 반도체, 태양전지, OLED 등 박막소자 제조공정에서 박막증착 공정 시 기판과 마스크를 정렬, 합착 및 탈착하는 기술에 관한 것이다.
좀 더 상세하게는, 기판 배면에 놓인 마스크를 기판 쪽으로 당겨주기 위해 기판 위에 놓이는 마그넷 플레이트와 기판의 냉각을 위해 기판 바로 위에 놓이는 터치 플레이트의 구성을 개선한 얼라인 시스템에 관한 것이다.
대면적화된 기판에 마스크를 정렬하여 합착하는 얼라인 공정은 기판과 마스크 모두 자중에 의해 처짐 현상이 발생하고 정렬을 위한 미세 조종 동작에서 상당한 떨림 현상이 있기 때문에 이러한 문제들을 해결하기 위한 수단이 제안되고 있다.
도 1은 종래 기판과 마스크의 정렬과 합착 과정에서 기판을 눌러 안정화시키고 마스크를 당겨 처짐을 방지하는 터치 플레이트와 마그넷 플레이트의 동작을 보여준다. 터치 플레이트는 기판을 직접 가압하여 기판을 안정화하며, 냉각 장치를 구비하여 증착 공정에서 국지적인 가열부가 없도록 하는 역할을 한다. 마그넷 플레이트(magnet plate)는 영구자석이 2차원 어레이로 배열되어 증착 공정 중 얼라인먼트가 완료된 마스크를 기판쪽으로 당겨 기판에 밀착, 고정하는 장치이다. 이러한 구성에서는, 마스크 시이트가 기판에 부착된 상태에서 마그넷 플레이트가 분리되기 때문에 마스크 시이트 위쪽으로 작용하는 자력에 의해 마스크 시이트의 변형이 있을 수 있고, 분리 과정에서 기판이 움직일 수 있으며, 이로 인해 증착면에 스크래치가 발생될 수 있다. 이러한 점을 개선한 기술이 본 출원인의 공개특허 제10-2017-0064654호에 나와있다. 도 2를 보면, 터치 플레이트를 마그넷 플레이트에서 분리하여 하강하되, 지지체로 연결되게 함으로써 터치 플레이트가 유리기판을 누른 상태에서 마그넷 플레이트가 먼저 상승하고, 마그넷 플레이트가 충분히 상승된 후, 터치 플레이트가 기판에 고정된 상태에서 마스크 시이트를 분리한다. 마스크 시이트가 분리되어 자력을 받지 않는 상태에서 마그넷 플레이트와 터치 플레이가 함께 상승하여 디척킹이 완료된다. 마스크 시이트를 부착 할 때에도 터치 플레이트가 먼저 기판을 누르게 하고, 기판을 누르고 있는 상태에서, 마그넷 플레이트가 하강하여 마스크 시이트에 자력이 작용하는 거리 안에 진입하면 마스크 시이트를 기판 표면으로 당겨 밀착시킨다. 유리기판이 고정되지 않은 상태에서 자력이 미치면 유리기판이 이동, 위치 이탈될 수 있고, 이는 곧 스크래치 위험요소가 되며, 분리시, 영구자석 배열(PMA)의 자장이 작용하지 않는 위치까지 마그넷 플레이트를 충분히 상승시켜야 하므로, 그만큼 공정실시를 위한 공간 확보를 요하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 마그넷 플레이트에 구비된 자석의 영향력을 원하는 시점에 온/오프 할 수 있는 새로운 구성의 마그넷 플레이트를 제공하고, 이를 적용한 얼라인먼트 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 마그넷 플레이트와 터치 플레이트를 하나로 통합한 스위칭 마그넷 플레이트를 구성하고, 상기 스위칭 마그넷 플레이트에는 영구자석 대신 스위칭 마그넷 모듈을 설치하여 기판과 마스크 얼라인 공정에서 스위칭 마그넷 플레이트의 스위칭 마그넷은 적시에 온/오프시켜 기판과 마스크의 얼라인 상태가 자력에 의해 전혀 훼손되지 않게 하였다.
즉, 상기 스위칭 마그넷 플레이트는 기판과 마스크의 얼라인이 완료된 이후, 스위칭 마그넷이 오프(off) 된 상태에서 하강하여 기판 위에 안착 된 후, 스위칭 마그넷을 온(on)시켜 기판 아래에 있는 마스크를 당겨 기판과 마스크를 밀착시키고, 기판과 미스크를 분리하고자 할 때에도 스위칭 마그넷을 오프시키고 스위칭 마그넷 플레이트를 상승시킴으로써 자력에 의한 마스크의 동반상승 문제를 해소하였다.
본 발명에 따르면, 기존의 터치 플레이트를 별도로 구비하지 않아도 기판 이동 위험이 없는 안정적인 작동 가능하여 장치 구성이 간소화되며, 영구자석이 아닌 스위칭 마그넷을 적용함으로써 적시에 자장을 형성하고 소거할 수 있어 기판과 마스크의 합착과 분리를 안정적으로 실시할 수 있다.
또한, 기존에 터치 플레이트와 마그넷 플레이트를 2단계로 하강 또는 상승하는 방식으로 공정 단계가 나뉘어 있던 것을 하나로 합칠 수 있어 얼라인 공정에 소요되는 택 타임을 줄일 수 있다.
또한, 기판과 마스크 분리 시 스위칭 마그넷 모듈을 오프(off) 하면 어느 위치에서나 자력이 작용하지 않게 되므로 마그넷 플레이트가 상대적으로 짧은 거리를 상승한 상태에서도 다음 공정 단계를 진행시킬 수 있다.
또한, 공정 중 마그넷 플레이트의 이동 거리가 짧아지므로 짧아진 만큼 얼라인먼트 챔버 크기를 줄일 수 있고, 공간을 절약할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 마그넷 플레이트와 터치 플레이트의 동작을 보여주는 개요도이다.
도 2는 도 1에 비해 개선된 종래 기술에 따라 마그넷 플레이트와 터치 플레이트가 분리 이동되는 것을 보여주는 개요도이다.
도 3은 본 발명에 따라 스위칭 마그넷 플레이트를 적용한 기판 마스크 합착 과정을 보여주는 개요도이다.
도 4는 본 발명에 따라 스위칭 마그넷 플레이트를 적용한 기판 마스크 분리 과정을 보여주는 개요도이다.
도 5는 대면적 기판 공정의 경우 종래의 척플레이트에서 영구자석을 상승 또는 하강시키면서 마스크와 기판의 합착과 분리를 실시하는 공정을 보여주는 개요도이다.
도 6은 본 발명의 기판 마스크의 합착과 분리 과정을 요약한 개념도 이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 스위칭 마그넷 플레이트(300)가 적용된 기판(100) 마스크(200) 합착 공정을 보여준다.
기판(100) 위에 놓여 기판 배면에 있는 마스크(200)를 자력으로 당겨주는 마그넷 플레이트는 전기적인 신호를 통해 온/오프를 제어할 수 있는 스위칭 마그넷 모듈(350)을 구비한 스위칭 마그넷 플레이트(300)로 구성된다. 스위칭 마그넷 모듈은 본 발명자들에 의해 발명되고 본 출원인에 의해 출원된 10-2017-0105132호에 상세히 나와있고, 본 발명에 참조되고 편입된다. 스위칭 마그넷 모듈의 경우 구동부가 필요 없이 짧은 시간의 전기적 신호 인가만으로 홀딩 면의 자기장을 온, 오프할 수 있다. 즉, 스위칭 마그넷 모듈의 경우, 짧은 전기적 펄스 신호에 의해 온, 오프 작동이 되고, 홀딩 면의 자기장은 영구자석의 자기장을 이용하여 생성하므로 열 발생이 없고 전력 소모가 극히 적으며 동작이 안정적이다. 따라서 기판(100)-마스크(200) 얼라인먼트 완료 후, 스위칭 마그넷 모듈(350)을 오프한 상태에서 스위칭 마그넷 플레이트(300)를 하강시켜 기판(100) 위에 내려 놓는다. 스위칭 마그넷 플레이트(300)가 기판(100) 윗면에 닿아 누르고 있는 상태에서 스위칭 마그넷 모듈(350)을 온시켜 자력이 작용하게 하여 마스크(200)를 당겨 기판에 밀착시킨다. 이러한 기판-마스크 합착 동작은 기판 이동이 없는 매우 안정적인 동작으로 이루어져 기존의 터치 플레이트를 구성할 필요가 없고 터치 플레이트와 마그넷 플레이트의 하강을 분리 실시 하던 동작도 필요가 없다.
기판(100)과 마스크(200)를 분리할 때의 스위칭 마그넷 플레이트(300)의 동작은 도 4와 같이 이루어진다.
증착 공정 완료 후 스위칭 마그넷 플레이트(300)가 기판(100) 윗면을 누르고 있는 상태에서 스위칭 마그넷 모듈(350)을 오프시킨다. 그에 따라 마스크(200)는 기판 배면에서 떨어져 쳐진 상태로 분리된다. 바로, 스위칭 마그넷 플레이트(300)를 상승시켜 기판에서 분리한다.
기판과 마스크 분리 시에도 스위칭 마그넷 모듈을 오프(off) 하면 어느 위치에서나 자력이 작용하지 않게 되므로 스위칭 마그넷 플레이트(300)가 상대적으로 짧은 거리를 상승한 상태에서도 다음 공정 단계를 수행할 수 있다.
따라서, 공정 간소화가 가능하고, 택타임을 단축할 수 있다. 또한, 공정 중 스위칭 마그넷 플레이트 이동 거리가 짧아지므로 짧아진 만큼 얼라인먼트 챔버 크기를 줄일 수 있고, 공간을 절약할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 종래의 척플레이트를 사용하는 대면적 기판 공정에서 영구자석을 상승 또는 하강시키면서 마스크와 기판의 합착과 분리를 실시하는 공정을 보여주는 개요도이다. 척플레이트가 기판 홀딩을 위해 사용되는 경우 종래에는 마그넷 플레이트를 별도로 구성하지 않았고, 척플레이트 내부에 마스크 부착을 위한 영구자석을 장착하고, 영구자석의 위치를 제어하여 자력의 영향권을 조절한 것이다.
즉, 도 5에 나타낸 것과 같이 자석을 상승 및 하강 구동하여 마스크에 작용하는 자력을 조절한다. 영구자석은 척플레이트에 마련된 자석 이동 통로 내부에 배치되고, 소정의 구동장치를 이용 자석 이동 통로를 따라 상승위치(마스크에 자력이 미치지 않는 위치) 또는 하강위치(마스크에 자력이 작용하는 위치)로 이동, 정지시킬 수 있다. 얼라인먼트 공정 중이나 마스크 분리 중에는 자력이 작용하면 곤란하므로 자석을 상승위치에 두고, 얼라인먼트 종료 후 마스크 합착되어 마스크를 기판에 밀착해야 할 때에는 자석을 하강시킨다. 이러한 방식으로도 자력의 영향권을 적절히 제어할 수는 있지만 영구자석의 이동을 제어할 수 있도록 동력 수단을 구비하여야 하고 개개의 영구자석을 물리적으로 상승/하강시킬 수 있는 행로를 형성하여야 하므로 스위칭 마그넷 사용시보다 장비 구조가 복잡해지고 구동시간도 오래 걸릴 수 있으며, 자석의 이동에 따른 마모 및 오염입자 발생의 문제가 있다.
따라서, 척플레이트가 사용되는 대면적 기판 공정의 경우에도 영구자석 어레이를 스위칭 마그넷 어레이로 대치하는 실시예를 적용하면 위에서 언급한 문제점들을 해소할 수 있다. 스위칭 마그넷은 척플레이트 내부 고정된 위치에 설치하면 되고, 영구자석처럼 상승, 하강 구동이 필요없게 된다. 마스크를 부착하기 위한 자력은 얼라인먼트 공정이 끝나서 마스크가 기판에 합착되면, 원하는 시점에 즉시 생성 및 소멸 가능하므로, 공정이 간소화되고, 택타임 단축이 가능하다. 스위칭 마그넷은 이동없이 고정된 위치에서 사용하므로 마모, 오염입자, 마그넷 파손이 발생하지 않는다.
도 6은 본 발명의 기판 마스크의 합착과 분리 과정을 요약한 개념도로 척플레이트가 없이 기판을 핸들링하는 경우나 척플레이트로 기판을 홀딩한 경우 모두 공통으로 적용되며 본 발명의 실시예를 명확하게 이해할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 기판
200: 마스크
300: 마그넷 플레이트
350: 스위칭 마그넷 모듈

Claims (5)

  1. 기판과 마스크를 정렬하여 합착하는 얼라인 과정에서 기판 위에 배치되어 마스크를 기판 쪽으로 당겨주는 마그넷 플레이트로서,
    상기 마그넷 플레이트는 전기적인 신호만을 이용하여 자력(magnetic force)을 온오프(on/off)할 수 있는 스위칭 마그넷 모듈을 구비하고,
    상기 마그넷 플레이트는 기판을 누르는 터치 플레이트를 겸하는 것을 특징으로 하는 마그넷 플레이트.
  2. 삭제
  3. 기판;
    상기 기판과 얼라인 되고 합착되는 마스크; 및
    상기 기판 위에 놓이는 제1항의 마그넷 플레이트;를 포함하고,
    상기 기판과 상기 마스크가 얼라인을 마친 후, 상기 마그넷 플레이트의 스위칭 마그넷 모듈의 자력이 오프(off) 된 상태에서 하강하여 기판 위에 안착 되고,
    기판 위에 안착 된 마그넷 플레이트의 스위칭 마그넷 모듈의 자력을 전기적인 신호를 이용하여 온(on) 상태로 하여 자력으로 마스크를 기판 쪽으로 당겨 밀착시키는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 기판과 마스크를 분리할 때, 기판 위에 안착 된 마그넷 플레이트의 스위칭 마그넷 모듈의 자력을 전기적인 신호를 이용하여 오프(off)하고, 상기 마그넷 플레이트를 상승시켜 기판에서 분리하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 시스템.
  5. 기판;
    기판을 척킹하는 척 플레이트; 및
    상기 기판과 얼라인 되고 합착되는 마스크;를 포함하고,
    상기 척플레이트는 내부에, 전기적 신호 인가만으로 자기장을 온, 오프할 수 있는 스위칭 마그넷을 구비하여 스위칭 마그넷을 전기적 신호 인가로 자력을 오프한 상태에서 기판을 척 플레이트에 척킹한 후, 마스크와 기판을 얼라인먼트하여 기판과 마스크가 합착된 후, 상기 스위칭 마그넷의 자력을 전기적 신호 인가로 온(On)하여 마스크를 기판에 밀착 고정하는 얼라인먼트 시스템.



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