KR20190062380A - 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어, 마스크 척킹 장치, 진공 프로세싱 시스템, 및 기판 캐리어를 동작시키는 방법 - Google Patents

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KR20190062380A
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안드레아스 사우어
미하엘 라이너 슐타이즈
볼프강 부슈베크
안드레아스 로프
마티아스 헤이맨즈
세바스티안 군터 장
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용은, 독립 청구항들에 따른, 진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어, 마스크 척킹 장치, 진공 프로세싱 시스템, 및 전기영구 자석 엘리먼트를 동작시키기 위한 방법을 제공한다. 본 개시내용의 양상에 따르면, 진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어가 제공된다. 기판 캐리어는 전기영구 자석 엘리먼트를 포함하며, 여기서, 전기영구 자석 엘리먼트는 마스크에 자기 홀딩력을 가하도록 구성된다. 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 진공 프로세싱 시스템이 제공된다. 진공 프로세싱 시스템은, 본 개시내용의 다른 양상들에 따른, 적어도 하나의 기판 캐리어 또는 마스크 척킹 장치를 갖는 진공 프로세싱 챔버를 포함한다. 본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 전기영구 자석 엘리먼트를 포함하는 시스템에서 전기영구 자석 엘리먼트를 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 기판 캐리어에 의해 지지되어 있는 기판의 표면 위에 마스크 캐리어를 제공하는 단계, 전자석의 전류를 인가함으로써, 전기영구 자석 엘리먼트를 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭하는 단계, 및 전류를 제거하는 단계를 포함한다.

Description

기판을 지지하기 위한 기판 캐리어, 마스크 척킹 장치, 진공 프로세싱 시스템, 및 기판 캐리어를 동작시키는 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 기판 캐리어 상에 마스크를 고정 및 지지하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은, 특히 OLED 제조를 위한 진공 프로세스 챔버를 갖는 프로세싱 시스템에서 기판 캐리어 상에 마스크를 고정 및 지지하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 유기 재료들을 사용하는 광-전자 디바이스들, 이를테면 유기 발광 다이오드(OLED)들은 다수의 이유들로 인해 점점 더 대중적이게 되고 있다. OLED들은 발광 층이 특정 유기 화합물들의 박막을 포함하는 특수한 타입의 발광 다이오드이다. 유기 발광 다이오드(OLED)들은 정보를 디스플레이하기 위한, 텔레비전 스크린들, 컴퓨터 모니터들, 모바일 폰들, 다른 핸드-헬드 디바이스들 등의 제조에서 사용된다. OLED들은 또한, 일반 공간 조명을 위해 사용될 수 있다. OLED 디스플레이들에서 가능한 컬러 범위, 휘도, 및 시야각들은 종래의 LCD 디스플레이들의 컬러 범위, 휘도, 및 시야각들보다 더 큰데, 이는 OLED 픽셀들이 광을 직접적으로 방출하여, 백라이트를 필요로 하지 않기 때문이다. 따라서, OLED 디스플레이들의 에너지 소비는 종래의 LCD 디스플레이들의 에너지 소비보다 상당히 더 적다. 추가로, OLED들이 가요성 기판들 상에 제조될 수 있다는 사실은 추가적인 애플리케이션들을 발생시킨다.
[0003] OLED의 기능성은 유기 재료의 코팅 두께에 따라 좌우된다. 이러한 두께는 미리 결정된 범위 내에 있어야만 한다. OLED들의 생산에서, 고 해상도 OLED 디바이스들을 달성하기 위해, 증발된 재료들의 증착에 대한 기술적 난제들이 존재한다. 특히, 프로세싱 시스템을 통해 기판 캐리어들 및 마스크들을 정확하게 그리고 매끄럽게 운송하는 것이 난제로 남아 있다. 추가로, 고 품질 프로세싱 결과들을 달성하기 위해 기판 캐리어 상에 마스크를 정확하게 고정 및 지지하는 것이, 예컨대 고 해상도 OLED 디바이스들의 생산에 대해, 난제로 남아 있다.
[0004] 따라서, 기판 캐리어 상에 마스크를 고정 및 지지하기 위한 개선된 장치들 및 방법들을 제공하는 것이 계속 요구되고 있다.
[0005] 상기된 바를 고려하여, 독립 청구항들에 따른, 진공 챔버에서 기판 및 마스크를 지지하기 위한 기판 캐리어, 진공 프로세싱 시스템, 및 기판 캐리어를 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 이익들, 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0006] 본 개시내용의 양상에 따르면, 진공 챔버에서 기판 및 마스크를 지지하기 위한 기판 캐리어가 제공된다. 기판 캐리어는 전기영구 자석(electropermanent magnet) 엘리먼트를 포함하며, 여기서, 전기영구 자석 엘리먼트는 마스크에 자기 홀딩력을 가하도록 구성된다.
[0007] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 진공 프로세싱 시스템이 제공된다. 진공 프로세싱 시스템은, 본 개시내용의 다른 양상들에 따른 적어도 하나의 기판 캐리어를 갖는 진공 프로세싱 챔버를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 기판 및 마스크 캐리어를 지지하기 위해 기판 캐리어를 동작시키기 위한 방법이 제공되며, 기판 캐리어는 전기영구 자석 엘리먼트를 포함한다. 방법은, 기판 캐리어에 의해 지지되어 있는 기판의 표면 위에 마스크 캐리어를 제공하는 단계, 전자석의 전류를 인가함으로써, 전기영구 자석 엘리먼트를 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭하는 단계, 및 전류를 제거하는 단계를 포함한다.
[0009] 실시예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 그리고 각각의 설명되는 방법 양상을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 양상들은 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들은 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 아래에서 설명된다.
도 1a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 기판 캐리어의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 1b는 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른 기판 캐리어의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 캐리어의 전기영구 자석 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 캐리어의 전기영구 자석 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 캐리어의 전기영구 자석 조립체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 진공 프로세싱 시스템의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 캐리어 및 마스크 캐리어를 동작시키기 위한 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0011] 이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 그 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명으로서 제공되고, 제한으로 의도되지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 부분으로서 예시 또는 설명되는 특징들은 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해 임의의 다른 실시예와 함께 또는 임의의 다른 실시예에 대해 사용될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 변형들 및 변화들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0012] 도면들의 아래의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 다르게 특정되지 않는 한, 일 실시예에서의 부분 또는 양상의 설명은 다른 실시예에서의 대응하는 부분 또는 양상에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
[0013] 본 개시내용의 다양한 실시예들이 더 상세히 설명되기 전에, 본원에서 사용되는 일부 용어들 및 표현들에 대한 일부 양상들이 설명된다.
[0014] 도 1a 및 도 1b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 기판 캐리어(100)의 개략적인 측면도들을 도시한다. 특히, 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예와 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 기판 캐리어(100)는 진공 챔버에서 기판(101) 및 마스크(401)를 지지하도록 구성되고, 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 포함한다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 마스크(401)에 자기 홀딩력을 가하도록 구성된다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 도 1a에서 마스크(401)에 자기 홀딩력이 가해지지 않는 비자화 상태에 있는 것으로 도시되고, 도 1b에서 마스크(401)에 자기 홀딩력이 가해지는 자화 상태에 있는 것으로 도시된다.
[0015] 본 개시내용에서, “기판 캐리어”는 본원에서 설명되는 바와 같은 기판, 특히 대면적 기판을 홀딩하도록 구성된 캐리어로서 이해되어야 한다. 전형적으로, 기판 캐리어에 의해 홀딩 또는 지지되는 기판은 전방 표면 및 후방 표면을 포함하며, 여기서, 전방 표면은 프로세싱되는 기판 표면, 예컨대 재료 층이 상부에 증착될 기판 표면이다.
[0016] 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는 특히, 실질적인 비가요성 기판들, 예컨대 유리 플레이트들 및 금속 플레이트들을 포괄할 것이다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않고, "기판"이라는 용어는 또한, 웹 또는 포일과 같은 가요성 기판들을 포괄할 수 있다. "실질적인 비가요성"이라는 용어는 "가요성"에 대해 구별하기 위한 것으로 이해된다. 구체적으로, 실질적인 비가요성 기판, 예컨대 0.9 mm 또는 그 미만, 이를테면 0.5 또는 그 미만의 두께를 갖는 유리 플레이트는 어느 정도의 가요성을 가질 수 있으며, 여기서, 실질적인 비가요성 기판의 가요성은 가요성 기판들과 비교하여 작다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판은 재료 증착에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 기판은, 유리(예컨대, 소다-석회 유리, 붕규산염 유리 등), 금속, 폴리머, 세라믹, 화합물 재료들, 탄소 섬유 재료들, 또는 증착 프로세스에 의해 코팅될 수 있는 임의의 다른 재료 또는 재료들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료로 제조될 수 있다.
[0017] 일부 실시예들에 따르면, 기판은 “대면적 기판”일 수 있고, 디스플레이 제조를 위해 사용될 수 있다. 예컨대, “대면적 기판”은 0.5 m2 또는 그 초과, 구체적으로는 1 m2 또는 그 초과의 면적을 갖는 주 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 대면적 기판은, 약 0.67 m2의 기판(0.73 x 0.92 m)에 대응하는 GEN 4.5, 약 1.4 m2의 기판(1.1 m x 1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.29 m2의 기판(1.95 m x 2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m2의 기판(2.2 m x 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어, 약 8.7 m2의 기판(2.85 m x 3.05 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 한층 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.
[0018] 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 마스크(401)에 자기 홀딩력을 가하도록 구성된다. 마스크(401) 상에 작용하는 자기 홀딩력은 마스크(401)가 기판(101)의 표면 쪽으로 끌어당겨지게 하고, 그에 따라, 도 1b에 도시된 바와 같이, 마스크(401)는 기판(101)의 표면과 접촉하게 될 수 있다. 자기 홀딩력은 마스크(401)가 기판(101)에 대하여 고정 포지션에 홀딩되도록 하기에 충분할 수 있다. 고정 포지션에 있는 홀딩 마스크(401)는 프로세싱 동안 기판(101) 상에 증착되는 층들의 품질의 개선을 가능하게 하는데, 이는 프로세싱 스테이지들 동안, 프로세싱 스테이지들 사이에, 또는 기판 캐리어(100)의 운송 동안, 마스크(401)의 임의의 이동이 억제되기 때문이다.
[0019] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 패턴 마스크, 이를테면 미세 금속 마스크(FMM)를 이용한 재료들의 증착이 대면적 기판들 상에 제공될 수 있다. 따라서, 재료가 상부에 증착될 면적의 사이즈는 예컨대 1 m2 또는 그 초과이다. 추가로, 예컨대 디스플레이의 픽셀 생성을 위한 패턴 마스크는 미크론 범위로 패턴을 제공한다. 미크론 범위의 패턴 마스크의 개구들의 포지셔닝 허용오차는 대면적들에 대해 난해할 수 있다. 이는 특히, 수직으로 또는 본질적으로 수직으로 배향된 기판들에 대해 해당된다. 심지어, 패턴 마스크 및/또는 패턴 마스크의 각각의 프레임 상에 작용하는 중력이 패턴 마스크의 포지셔닝 정확도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 기판에 패턴 마스크를 척킹하기 위한 개선된 척킹 어레인지먼트가 수직(본질적으로 수직) 기판 프로세싱에 특히 유익하다.
[0020] 기판 캐리어(100)는 진공 챔버에서 기판(101) 및 마스크(401)를 지지하도록 구성된다. 진공 챔버는, 진공 챔버의 내부가 진공 챔버 외부의 주변 압력보다 더 낮은 압력으로 유지되는 임의의 폐쇄 챔버일 수 있다. 진공 챔버는 기판(101)이 프로세싱되는 프로세싱 챔버일 수 있다. 그러한 프로세싱 동작은 기판(101)의 표면 상에 재료를 증착하는 것, 기판(101)의 재료 층을 에칭하는 것, 기판(101)에 열을 가하는 것, 또는 기판(101)을 냉각시키는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 진공 챔버는, 기판(101)이 하나의 진공 챔버로부터 다른 진공 챔버로 운송 또는 이송되는, 운송 챔버 또는 이송 챔버일 수 있다. 대안적으로, 진공 챔버는, 일정 압력으로 유지되는 하나의 진공 챔버와 상이한 압력으로 유지되는 다른 진공 챔버 사이에서 기판(101)을 이송할 수 있는 로드 락 챔버일 수 있다.
[0021] 기판 캐리어(100)는 마스크(401)를 지지하도록 구성된다. 마스크(401)는 기판(101)의 표면 상에 제공된다. 마스크(401)는 기판(101)의 표면 상으로의 재료의 선택적인 증착을 위한 마스킹 패턴을 정의하는 복수의 구멍들을 포함할 수 있다.
[0022] 마스크(401)는 마스킹 패턴을 정의하기 위해 복수의 구멍들을 제공할 수 있게 하는 임의의 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 마스크(401)는 에칭 프로세스 또는 머시닝 프로세스를 통해 구멍들이 내부에 생성된 평탄한 플레이트 엘리먼트를 포함할 수 있다. 마스크(401)는 미세 금속 마스크(FMM)일 수 있다.
[0023] 마스크(401)는 자기적으로 끌어당길 수 있는 재료, 예컨대 금속을 포함하는 적어도 하나의 엘리먼트를 포함할 수 있고, 그에 따라, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 마스크(401)에 자기 홀딩력이 가해질 수 있게 하며, 이는 기판(101)의 표면 상의 고정 포지션에 마스크(401)를 홀딩하는 효과를 갖는다. 마스크(401)의 구조적 엘리먼트들이 모두, 자기적으로 끌어당길 수 있는 재료를 포함할 수 있거나, 또는 마스크(401)의 구조적 엘리먼트들 중 일부만이, 자기적으로 끌어당길 수 있는 재료를 포함할 수 있다.
[0024] 마스크(401)는 에지 배제 마스크 또는 섀도우 마스크일 수 있다. 에지 배제 마스크는 기판(101)의 코팅 동안 하나 이상의 에지 구역들 상에 재료가 증착되지 않도록, 기판의 하나 이상의 에지 구역들을 마스킹하도록 구성된 마스크이다. 섀도우 마스크는 기판(101) 상에 증착될 복수의 피처들을 마스킹하도록 구성된 마스크이다. 예컨대, 섀도우 마스크는 복수의 작은 개구들, 예컨대 작은 개구들의 격자를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 작은 개구들은 디스플레이의 픽셀들에 대응할 수 있다.
[0025] 마스크(401)는 마스크 캐리어(400) 상에 탑재될 수 있다. 본 개시내용에서, “마스크 캐리어”는 마스크를 홀딩하도록 구성된 캐리어로서 이해되어야 한다. 마스크(401)는 선택적인 증착을 위한 마스킹 패턴을 정의하는 복수의 구멍들을 갖는 얇은 플레이트 엘리먼트를 포함할 수 있다. 따라서, 마스크(401)는, 효과적으로 기판 캐리어(100)에 탑재되고 기판 캐리어(100)로부터 제거(demount)되기에 불충분한 강성을 가질 수 있다. 마스크 캐리어 프레임(402)을 포함하는 마스크 캐리어(400)는 마스크(401)의 둘레 에지에서 마스크(401)를 둘러싸면서 홀딩할 수 있고, 그리고 마스크(401)가 기판 캐리어(100)에 탑재될 수 있게 하고 기판 캐리어(100)로부터 제거될 수 있게 하는 충분한 강성을 제공할 수 있다. 마스크 캐리어(400)는 자기적으로 끌어당길 수 있는 재료, 예컨대 금속을 포함할 수 있고, 그에 따라, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 생성되는 자기 홀딩력을 통해 마스크 캐리어(400)가 또한 기판 지지 표면(304) 쪽으로 끌어당겨질 수 있다.
[0026] 전기영구 자석 엘리먼트(200) 및 정전 척(300)은 기판 캐리어(100)의 공통 캐리어 바디 내에 통합될 수 있다. 예컨대, 정전 척(300)은 캐리어 바디의 제1 내측 볼륨에 매립(embed)될 수 있으며, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 캐리어 바디의 제2 내측 볼륨에 매립될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 정전 척(300) 및 전기영구 자석 엘리먼트(200)는, 예컨대, 동일한 캐리어 바디에 정전 척(300)과 전기영구 자석 엘리먼트(200) 둘 모두를 부착 또는 고정시킴으로써, 동일한 캐리어 바디에 견고하게 연결될 수 있고, 그에 따라, 정전 척(300) 및 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 단일 유닛으로서 운송 및 이동될 수 있다. 예컨대, 캐리어 바디는, 정전 척(300)과 전기영구 자석 엘리먼트(200) 둘 모두가 배열된 일체형(unitary) 플레이트 구조로서 형성될 수 있다. 추가적인 예로서, 정전 척(300) 및 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 서로 통합될 수 있다.
[0027] 도 1a 및 도 1b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 정전 척(300)은 전기영구 자석 엘리먼트(200)와 기판(101) 사이에 배열될 수 있다. 대안적으로, 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 정전 척(300)과 기판(101) 사이에 배열될 수 있다.
[0028] 도 1a 및 도 1b는 기판 캐리어(100)의 일부로서 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 예시적으로 도시한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 기판 캐리어 근처에, 예컨대, 기판 쪽으로 마스크가 풀링(pull)되게 하는 포지션에 제공된 별개의 유닛일 수 있다. 진공 챔버에 마스크 척킹 장치가 제공될 수 있다. 장치는 전기영구 자석 엘리먼트를 포함하며, 그 전기영구 자석 엘리먼트는 제1 영구 자석; 적어도 하나의 제2 영구 자석; 및 적어도 하나의 제어 자석, 및 적어도 하나의 제어 자석에 인접한 전자석을 갖는 제어 자석 조립체를 갖는다.
[0029] 마스크 척킹 장치는 진공 챔버에서 기판 캐리어 상의 기판으로 마스크가 끌어당겨지게 하는 포지션에 제공될 수 있다. 기판 캐리어의 일부로서 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 갖는 다른 예들에 대하여 설명되는, 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 특징들, 세부사항들, 및 양상들이 대응하여 활용될 수 있다.
[0030] 기판 캐리어(100)는 비-수평 배향, 특히 본질적인 수직 배향으로 기판(101) 및 마스크(401)를 지지하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 “본질적인 수직 배향”은, 중력 벡터와 기판 캐리어(100)의 주 표면 사이의 각도가 +10° 내지 -10°, 구체적으로는 5° 내지 -5°인 배향으로서 이해될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 캐리어(100)의 배향은 운송 동안 및/또는 증착 동안 (정확하게) 수직이 아니라, 예컨대 0° 내지 -5°, 구체적으로는 -1° 내지 -5°의 경사각으로, 수직 축에 대하여 약간 경사질 수 있다. 음의 각도는, 기판 캐리어(100)가 하방으로 경사진, 즉 프로세싱될 기판 표면이 하방을 향하고 있는 기판 캐리어(100)의 배향을 지칭한다. 증착 동안의 마스크(401) 및 기판(101)의 배향들의 중력 벡터로부터의 편차는 유익할 수 있고, 더 안정적인 증착 프로세스를 발생시킬 수 있거나, 또는 하방을 향하는 배향은 증착 동안 기판 상의 입자들을 감소시키는 데 적합할 수 있다. 그러나, 운송 동안 및/또는 증착 동안 마스크 디바이스의 정확한 수직 배향(+/-1°)이 또한 가능하다.
[0031] 운송 동안 및/또는 증착 동안 중력 벡터와 기판 캐리어(100) 사이의 더 큰 각도가 또한 가능하다. 0° 내지 +/-30°의 각도가 본원에서 사용되는 바와 같은 “비-수평 배향”으로서 이해될 수 있다. 비-수평 배향으로 기판 캐리어(100)를 운송하는 것은 공간을 절약할 수 있고, 더 작은 진공 챔버들을 가능하게 할 수 있다.
[0032] 기판 캐리어(100)는 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 전력을 제공하도록 구성된 전력 공급 엘리먼트(104)를 더 포함할 수 있다. 전력 공급 엘리먼트(104)는, 기판 캐리어(100)에 부착되지 않거나 또는 기판 캐리어(100) 내에 통합되지 않은 외부 전력 공급부일 수 있다. 대안적으로, 전력 공급 엘리먼트(104)는 기판 캐리어(100)에 부착될 수 있거나 또는 기판 캐리어(100) 내에 통합될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 대하여 더 상세히 예시적으로 설명되는 바와 같이, 전력 공급 엘리먼트(104)는 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 자화 상태와 비-자화 상태 사이에서 스위칭하는 데 적합할 수 있는 하나 이상의 전기 펄스들, 예컨대 하나 이상의 전류 펄스들을 생성할 수 있다. 예컨대, 10개 이상의 펄스들이 제공될 수 있다. 펄스들의 수에 따라, 적어도 하나의 제어 자석(204)의 자화가 변화 및/또는 조정될 수 있다. 자화는 마스크 상에 작용하는 자기 홀딩력에 영향을 미친다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 자기력은 기판 및/또는 마스크의 평면에서 제로(zero)가 되도록 조정될 수 있다. 다양한 엘리먼트들의 자기력들은 서로 상쇄되거나, 또는 자속선들이 기판 또는 마스크로부터 멀어지게 가이딩된다.
[0034] 전력 공급 엘리먼트(104)가 기판 캐리어(100) 외부에 위치되는 경우에, 이는, 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 쌍안정 특성들로 인해, 진공 프로세싱 시스템 내의 지정된 포인트들에서만 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 전력을 공급할 수 있는 이점을 가질 수 있다. 예컨대, 전력 공급 엘리먼트(104)가 진공 프로세싱 시스템 내의 마스크 탑재 스테이션에 제공될 수 있고, 그에 따라, 마스크 탑재 스테이션에 있는 전력 공급 엘리먼트(104)에 의해서만 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 전력이 제공될 수 있다. 따라서, 기판 캐리어(100)가 진공 프로세싱 시스템 전체에 걸쳐 운송되고 있는 동안, 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 의도치 않게 비-자화 상태로 스위칭되어, 바람직하지 않은 위치의 비-고정 포지션에 마스크(401)를 남겨두는 오동작이 발생할 가능성이 없다.
[0035] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 기판 캐리어(100)는 기판 지지 표면(304)을 포함하는 정전 척(300)을 더 포함한다. 정전 척(300)은 절연 층들(301, 303) 및 전극 층(302)을 포함한다. 절연 층들(301, 303)의 표면은 기판 지지 표면(304)을 형성할 수 있다.
[0036] 정전 척(300)(“e-척”이라고 본원에서 또한 지칭됨)은 기판 프로세싱 동안 기판 캐리어(100)의 기판 지지 표면(304)으로 기판(101)을 끌어당기기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 기판(101)은, 기판(101)이 기판 지지 표면(304)과 직접적으로 접촉하게 풀링될 수 있도록, 정전기력들에 의해 기판 지지 표면(304) 쪽으로 풀링될 수 있는 재료, 예컨대 유전체 재료를 포함할 수 있다. 기판(101)의 홀딩은, 또한 진공 환경에서의 고온 프로세스들, 코팅 프로세스들, 및 플라즈마 프로세스들 동안 또한 가능하게 될 수 있다.
[0037] 정전 척(300)은 절연 층들(301, 303)을 포함한다. 절연 층들(301, 303)은 유전체 재료, 예컨대 고 열 전도도 유전체 재료, 이를테면 열분해 붕소 질화물, 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물, 알루미나 또는 동등한 재료, 예컨대 열 저항성 폴리머 계 재료, 이를테면 폴리이미드 계 재료 또는 다른 유기 재료들로 제작될 수 있다. 정전 척의 전극들은 각각, 미리 결정된 정전 파지력을 생성하기 위해 전극들에 미리 결정된 전압을 인가할 수 있는 전력 공급부, 예컨대 전압 소스에 연결될 수 있다.
[0038] 정전 척(300)은 복수의 전극들을 포함하는 전극 층(302)을 포함한다. 복수의 전극들은 기판 지지 표면(304)에 조정가능할 수 있는 미리 결정된 정전하를 생성하기 위해 전극들에 미리 결정된 전압을 인가할 수 있는 전력 공급 엘리먼트(105), 예컨대 전압 소스에 연결될 수 있다.
[0039] 기판 캐리어(100)는 기판 지지 표면(304)을 더 포함할 수 있다. 기판 지지 표면(304)은 정전 척(300)의 표면일 수 있거나, 또는 정전 척(300) 위에 제공된 다른 엘리먼트의 표면일 수 있다. 특히, 기판 지지 표면(304)은 절연 층들(301, 303) 중 하나의 표면일 수 있다. 기판 지지 표면(304)은 기판(101)을 지지하도록 구성되고, 기판(101)의 전체 표면에 걸쳐 기판(101)을 지지하는 표면을 포함한다. 기판 지지 표면(304)은 기판(101)의 면적과 동일하거나 또는 기판(101)의 면적보다 더 큰 면적을 가질 수 있다.
[0040] 기판 지지 표면(304)은 정전 척(300)에 의해 정전기적으로 대전될 수 있다. 기판 지지 표면(304)을 정전기적으로 대전시키는 것은, 기판(101)이 기판 캐리어(100)에 정전기적으로 척킹되도록, 기판 지지 표면(304)으로 기판(101)을 끌어당기는 효과를 갖는다.
[0041] 기판 지지 표면(304)은 평탄한 표면일 수 있고, 그에 따라, 기판 지지 표면(304)은 기판(101)의 전체 면적에 걸쳐 기판(101)을 지지한다. 대안적으로, 기판 지지 표면(304)은 비-평탄 표면을 가질 수 있다. 특히, 기판 지지 표면(304)은 기판(101)의 형상과 일치하도록 형상화된 표면을 가질 수 있다.
[0042] 기판 캐리어(100)는 정전 척(300)에 전력을 제공하도록 구성된 전력 공급 엘리먼트(105)를 더 포함할 수 있다. 전력 공급 엘리먼트(105)는, 기판 캐리어(100)에 부착되지 않거나 또는 기판 캐리어(100) 내에 통합되지 않은 외부 전력 공급부일 수 있다. 대안적으로, 전력 공급 엘리먼트(105)는 기판 캐리어(100)에 부착될 수 있거나 또는 기판 캐리어(100) 내에 통합될 수 있다. 전력 공급 엘리먼트(105)는 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 자화 상태와 비-자화 상태 사이에서 스위칭하는 데 적합할 수 있는 전기 펄스, 예컨대 전류 펄스를 생성할 수 있다.
[0043] 전력 공급 엘리먼트(105)는, 단일 전력 공급 엘리먼트가 전기영구 자석 엘리먼트(200)와 정전 척(300) 둘 모두에 전력을 개별적으로 그리고 독립적으로 제공하도록, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 전력을 제공하는 전력 공급 엘리먼트(104)와 동일한 엘리먼트일 수 있다. 그러한 병합된 단일 전력 공급 엘리먼트는 기판 캐리어(100) 내에 통합될 수 있거나, 또는 기판 캐리어(100) 외부에 위치될 수 있다.
[0044] 정전 척(300)은 단극성(monopolar) 척, 쌍극성(bipolar) 척, 또는 다중극(multi-pole) 척으로서 구성될 수 있다. “단극성 척”은 전력 공급부, 예컨대 고 전압 소스에 연결가능한 하나 이상의 전극들을 포함하는 정전 척으로서 이해될 수 있다. 전력 공급 엘리먼트(104)는 복수의 전극들에 단일 극성의 전압을 제공하도록 구성된다. 예컨대, 정전 척(300)의 복수의 전극들에 양의 전압이 인가될 수 있고, 그에 따라, 기판 캐리어(100)의 기판 지지 표면(304) 상에 음의 전하가 유도된다. 대안적으로, 복수의 전극들에 음의 전압이 인가될 수 있고, 그에 따라, 기판 캐리어(100)의 기판 지지 표면(304) 상에 양의 전하가 유도된다.
[0045] 본원에서 사용되는 바와 같은 “쌍극성 척 조립체”는, 전력 공급부, 예컨대 고 전압 소스에 연결가능한, 적어도 하나의 제1 전극 및 적어도 하나의 제2 전극을 포함하는 정전 척으로서 이해될 수 있다. 전력 공급 엘리먼트(104)는 제1 전극들에 제1 극성의 전압을 제공하고, 제2 전극들에 제2 극성의 전압을 제공하도록 구성된다. 예컨대, 제1 전극들에 음의 전압이 인가될 수 있고, 제2 전극들에 양의 전압이 인가될 수 있거나, 또는 그 반대로 이루어질 수 있다. 따라서, 대응하는 음으로 대전된 구역들 및 대응하는 양으로 대전된 구역들이 정전 유도에 의해 기판 지지 표면(304)에 생성될 수 있다.
[0046] 다중극 척 조립체에서, 독립적으로 제어가능할 수 있는 복수의 전극들이 제공될 수 있다.
[0047] 정전 척(300)은 적어도 하나의 제1 전극 및 적어도 하나의 제2 전극을 포함할 수 있으며, 여기서, 전력 공급 엘리먼트(104), 예컨대 고 전압 소스를 통해, 제1 전극에 양의 전압(+)이 인가되고, 제2 전극에 음의 전압(-)이 인가된다. 정전 척(300)에 의해 제공되는 파지력을 증가시키기 위해, 적어도 하나의 제1 전극은 적어도 하나의 제2 전극과 인터리빙(interleave)될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제1 전극들과 제2 전극들은 교번적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 정전 척(300)은, 교번 방식으로 양 및 음으로 대전되는 복수의 와이어들을 포함할 수 있다.
[0048] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는, 전류를 인가함으로써, 자화 상태와 비-자화 상태 사이에서 스위칭가능하다. 예컨대, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 전류를 공급하기 위한 전력 공급 엘리먼트(104)가 제공될 수 있다. 전류를 인가하는 것은 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 자기장이 재구성되게 하여, 이어서, 마스크 캐리어(400)에 가해지는 자기력이 변경되게 한다.
[0049] 도 2a 및 도 2b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 제1 영구 자석(201), 적어도 하나의 제2 영구 자석(202), 및 제어 자석 조립체를 포함하며, 그 제어 자석 조립체는 적어도 하나의 제어 자석(204), 및 적어도 하나의 제어 자석(204)에 인접한 전자석(205)을 갖는다. 도 2a에 도시된 바와 같은 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 비-자화 상태에 있는 한편, 도 2b에 도시된 바와 같은 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 자화 상태에 있고, 그에 따라, 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 마스크(401)에 자기력을 가하여, 기판(101) 상의 적소에 마스크(401)를 정확하게 고정시킬 수 있게 한다.
[0050] 전기영구 자석 엘리먼트(200)는, 제1 극성(201a) 및 제2 극성(201b)을 갖는 제1 영구 자석(201), 및 제1 극성(202a) 및 제2 극성(202b)을 갖는 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)을 포함한다. 제1 영구 자석(201) 및 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)은 이들의 인접한 극성들이 동일하게 되도록 배열된다. 예컨대, 도 2a 및 도 2b에 예시적으로 도시된 전기영구 자석 엘리먼트(200)에서, 각각 제1 영구 자석(201)과 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)의 인접한 제2 극성들(201b, 202b)은 둘 모두 N 극성(north polarity)으로서 구성될 수 있다.
[0051] 제1 영구 자석(201) 및 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)은 “클램핑 자석들”이라고 지정될 수 있고, 그에 따라, 제1 영구 자석(201)과 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)은 “클램핑 자석 조립체”를 형성한다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 클램핑 자석 조립체는, 기판(101)에 마스크(401)를 “클램핑”하는 의미로, 마스크(401)에 자기 홀딩력을 가하기 위해 요구되는 자기장을 생성하도록 구성된다.
[0052] 제어 자석 조립체는, 제1 극성(204a) 및 제2 극성(204b)을 갖는 적어도 하나의 제어 자석(204)을 포함한다. 적어도 하나의 제어 자석(204)은 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 상태를 제어하기에 충분한 자기장을 생성할 수 있다. 도 2a에 예시적으로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 제어 자석(204)이 제1 분극으로 분극되는 경우, 적어도 하나의 제어 자석(204)에 의해 생성되는 자기장은 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 비-자화 상태가 되도록 구성한다. 도 2b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 제어 자석(204)이 제2 분극으로 분극되도록 적어도 하나의 제어 자석(204)의 제1 및 제2 극성들(204a, 204b)을 스위칭함으로써, 적어도 하나의 제어 자석(204)에 의해 생성되는 자기장은 마스크(401)에 자기홀딩력이 가해지도록 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 자화 상태가 되도록 구성한다.
[0053] 전자석(205)은 제어 자석(204) 근처에 포지셔닝될 수 있다. 전자석(205)은 적어도 하나의 제어 자석(204)을 실질적으로 에워쌀 수 있다. 전자석(205)은 적어도 하나의 제어 자석(204)의 극성을 스위칭하도록 구성된다. 전자석(205)은 적어도 하나의 코일, 또는 전기 전도성 와이어의 적어도 하나의 와인딩을 포함할 수 있다. 전자석(205)의 적어도 하나의 코일에 전류를 유도하는 것은 전자석(205) 내에 자기장, 예컨대 반전 자기장을 생성한다. 전자석(205) 내의 반전 자기장이 적어도 하나의 제어 자석(204)의 고유 보자력 또는 자기소거에 대한 저항을 초과하는 경우, 반전 자기장은 적어도 하나의 제어 자석(204)의 극성이 제1 극성으로부터 제2 극성으로 스위칭되게 한다.
[0054] 제1 전류를 인가하는 것은 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭되게 하는 한편, 제1 전류와 상이한 제2 전류를 인가하는 것은 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 자화 상태로부터 비-자화 상태로 스위칭되게 한다. 제1 전류는 순 방향으로 인가될 수 있으며, 제2 전류는 역 방향으로 인가될 수 있다.
[0055] 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 비-자화 상태와 자화 상태 사이에서 스위칭하기 위해 인가되는 전류가 제공될 수 있으며, 여기서, 1 kW 또는 그 초과, 이를테면 8 kW 또는 그 초과의 전력이 제공된다. 전류는, 3초 미만, 구체적으로는 1초 미만, 더 구체적으로는 0.3초 내지 1초의 지속기간 동안 인가될 수 있다.
[0056] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는, 전류의 제거 후에, 자화 상태 또는 비-자화 상태로 유지되도록 구성된다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 전류를 인가하고 이어서 전류를 제거한 후에, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 생성되는 자기장의 구성은 안정적인 상태로 유지된다. 따라서, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는, 안정적인 비-자화 상태 및 안정적인 자화 상태로 쌍안정 거동을 나타낸다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 쌍안정으로 구성하는 것은, 전력이 공급되지 않는 상태에서도, 마스크 캐리어(400)가 기판 캐리어(100)에 고정된 상태로 유지될 수 있게 하여, 기판 캐리어(100)가 마스크 캐리어(400)를 적소에 정확하게 고정시킬 수 있게 한다.
[0057] 적어도 2개의 영구 자석들(201, 202) 및 적어도 하나의 제어 자석(204)은 원하는 자기 특성들을 획득하기 위해 특정 자기 합금들을 포함한다. 제1 영구 자석(201) 및 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)의 재료는 마스크(401)를 적소에 효과적으로 고정시키기 위한 높은 자기장들을 생성하는 데 적합해야 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제1 영구 자석(201) 및 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)의 고유 보자력은 적어도 하나의 제어 자석(204)에 의해 생성되는 자기장보다 더 높다. 적어도 하나의 제어 자석(204)은 적어도 2개의 영구 자석들(201, 202)의 극성을 스위칭하기 위한 강한 자기장을 생성하지 않는다. 이러한 의미에서, 적어도 2개의 영구 자석들(201, 202)은 “하드(hard)” 자석들이라고 지칭될 수 있는 한편, 적어도 하나의 제어 자석(204)은 “소프트(soft)” 자석이라고 지칭될 수 있다.
[0058] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 제1 영구 자석(201)과 적어도 하나의 제2 영구 자석(202) 사이에 배치된 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)를 더 포함하며, 여기서, 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)는 강자성 재료를 포함한다.
[0059] 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)는 철 재료(ferrous material)를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)는 탄소 강, 페라이트계 스테인리스 강, 또는 마텐자이트계 스테인리스 강을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)가 강자성 재료를 포함하는 경우, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 생성되는 자기장의 세기가 강화된다. 기판(101)의 표면 상에 고정 포지션에 마스크(401)를 홀딩하기 위해, 강화된 자기 홀딩력이 마스크(401)에 가해진다. 추가로, 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)가 강자성 재료를 포함하는 경우, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 생성되는 자기장은 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 전체 표면에 걸쳐 더 균등하게 분포되어, 자기 홀딩력이 마스크(401)에 더 균등하게 가해질 수 있게 한다.
[0060] 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 복수의 영구 자석 엘리먼트들(201, 202), 복수의 제어 자석들(204), 복수의 코어 엘리먼트들(203), 및 복수의 전자석들(205)을 포함할 수 있다. 영구 자석 엘리먼트들(201, 202)은, 인접한 코어 엘리먼트(203)의 표면과 대면하는 하나의 영구 자석 엘리먼트(201, 202)의 극성이, 동일한 인접한 코어 엘리먼트(203)의 다른 표면과 대면하는 다음 영구 자석 엘리먼트(201, 202)의 극성과 동일하게 되도록 배열된다. 도 3에 도시된 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 자화 상태에 있으며, 여기서, 자기 홀딩력이 마스크(401)에 가해진다.
[0061] 다수의 영구 자석 엘리먼트들(201, 202) 및 복수의 코어 엘리먼트들(203)을 갖는 전기영구 자석 엘리먼트(200)는, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 생성되는 자기장이 기판 지지 표면(304)에 걸쳐 더 균등하게 분포될 수 있게 한다. 추가로, 생성되는 자기장은, 영구 자석 엘리먼트들(201, 202) 및 코어 엘리먼트(203)를 각각 하나씩만 포함하는 어레인지먼트보다 더 높은 세기를 가질 수 있다.
[0062] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 제1 영구 자석(201), 적어도 하나의 제2 영구 자석(202), 및 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)에 의해 정의되는 면적은 기판(101)의 면적의 적어도 80%이다.
[0063] 제1 영구 자석(201), 적어도 하나의 제2 영구 자석(202), 및 적어도 하나의 코어 엘리먼트(203)에 의해 정의되는 면적은 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 유효 면적이라고 호칭될 수 있다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 유효 면적은 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 자기장이 생성되는 면적이고, 그에 따라, 마스크(401)에 자기 홀딩력이 가해지는 면적이다.
[0064] 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 유효 면적은 기판(101)의 면적보다 더 작을 수 있다. 예컨대, 유효 면적은 기판(101)의 면적의 적어도 80%일 수 있다. 유효 면적이 기판(101)의 면적보다 더 작은 경우, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 기판(101)보다 더 작은 면적에서 마스크(401)에 자기 홀딩력을 가한다. 이러한 특징은 기판(101)의 에지들 주위에서 마스크(401)가 풀링되는 것을 방지하는 효과를 가지며, 이는 기판(101)의 에지들 또는 마스크(401)에 대한 손상을 방지할 수 있다.
[0065] 대안적으로, 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 유효 면적은 기판(101)의 면적보다 더 클 수 있다. 예컨대, 유효 면적은 기판(101)의 면적의 최대 110%, 구체적으로는 기판(101)의 면적의 최대 130%일 수 있다. 유효 면적이 기판(101)의 면적보다 더 큰 경우, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 생성되는 자기장은 또한, 기판(101)의 면적 외부에 있는 마스크(401)의 엘리먼트들에 자기 홀딩력을 가할 수 있다. 예컨대, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 또한, 마스크 캐리어(400)에 자기 홀딩력을 가할 수 있고, 이는, 부가적인 척킹 장치를 채용하지 않으면서, 기판 캐리어(100)에 마스크 캐리어(400)를 척킹하는 효과를 가질 수 있다.
[0066] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 제1 영구 자석(201) 및 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)은 희토류 금속을 포함한다. 특히, 제1 영구 자석(201) 및 적어도 하나의 제2 영구 자석(202)은 네오디뮴 합금을 포함할 수 있다. 네오디뮴 합금을 포함하는 영구 자석들(201, 202)은 높은 자기장을 생성하도록 자화될 수 있고, 높은 보자력, 또는 자기소거에 대한 저항을 갖는다. 높은 보자력을 갖는 것은 적어도 2개의 영구 자석들(201, 202)이 적어도 하나의 제어 자석(204)에 의해 자기소거되는 것에 저항할 수 있게 한다.
[0067] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 제어 자석(204)은 알루미늄 니켈 코발트(AlNiCo) 합금을 포함한다. 적어도 하나의 제어 자석(204)이 AlNiCo 합금을 포함하는 경우, 적어도 하나의 제어 자석(204)은 전기영구 자석 엘리먼트(200)를 비-자화 상태와 자화 상태 사이에서 스위칭하기 위한 강한 자기장을 생성하도록 자화될 수 있다. AlNiCo 자석들은 높은 보자력, 또는 자기소거에 대한 저항을 갖는다. 그러나, AlNiCo 자석들은 영구 자석들(201, 202)에 포함된 네오디뮴 합금의 보자력보다 더 낮은 보자력을 갖는다. AlNiCo 합금을 포함하는 적어도 하나의 제어 자석(204)의 극성을 스위칭하기 위한 반전 자기장을 생성하기 위해, 전류가 전자석(205)에 인가될 수 있다.
[0068] 도 4는 본원에서 설명되는 추가적인 양상에 따른 진공 프로세싱 시스템(500)의 개략적인 측면도를 도시한다. 특히, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 진공 프로세싱 시스템(500)은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 적어도 하나의 기판 캐리어(100)를 갖는 진공 프로세싱 챔버(501)를 포함한다.
[0069] 진공 프로세싱 챔버(501)는 내부에 배열된 하나 이상의 프로세싱 장치(502)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세싱 장치(502)는 진공 프로세싱 챔버(501) 내에서 하나 이상의 프로세싱 동작들을 수행하도록 동작될 수 있다. 하나 이상의 프로세싱 장치(502)는 증착 장치, 열 처리 장치, 냉각 장치, 또는 프로세싱 동작을 수행하는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 증착 장치는 증발 디바이스일 수 있고, 그 증발 디바이스는 증발될 재료를 하우징하기 위한 도가니 및 적어도 하나의 분배 파이프를 포함하며, 그 적어도 하나의 분배 파이프는 증발된 재료를 기판(101) 쪽으로 지향된 분배 파이프 내의 복수의 개구들 쪽으로 가이딩하기 위한 것이다.
[0070] 프로세싱 장치(502)는 이동가능 지지부 상에 제공될 수 있고, 그에 따라, 프로세싱 장치(502)는 프로세싱 동작 동안 기판(101)을 지나서 이동될 수 있다. 예컨대, 프로세싱 장치(502)가 증착 장치를 포함하는 경우, 증착 장치는 증착되는 재료가 기판(101)의 전체 표면에 걸쳐 분배되도록 기판(101)을 지나서 이동될 수 있다.
[0071] 진공 프로세싱 시스템(500)은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 적어도 하나의 기판 캐리어(100)를 포함한다. 기판 캐리어(100)는 진공 프로세싱 시스템(500) 내로, 진공 프로세싱 시스템(500) 밖으로, 또는 진공 프로세싱 시스템(500)을 통해 운송될 수 있다.
[0072] 기판 캐리어(100)는, 기판 캐리어(100)의 기판 지지 표면(304) 상에 기판(101)이 홀딩된 경우, 수직 방향과 기판(101) 사이의 각도가 0° 내지 -10°가 되도록 배열될 수 있다. 특히, 기판(101)은 코팅될 표면이 증착 동안 약간 하방을 향하고 있도록 배열될 수 있다. 그러한 어레인지먼트는 기판(101)의 표면 상에 내려앉는 입자들의 양을 감소시키는 효과를 갖고, 그에 의해, 증착된 재료의 층들의 품질을 개선한다. 기판(101)이 일정 각도로 홀딩되는 경우, 프로세싱 장치는 기판(101)에 평행하게 배열될 수 있다.
[0073] 정전 척(300)에 의해 기판(101)이 기판 캐리어(100)의 기판 지지 표면(304)으로 끌어당겨지며, 전기영구 자석 엘리먼트(200)에 의해 마스크(401)가 기판 지지 표면(304) 및 기판(101)의 표면 쪽으로 끌어당겨진다.
[0074] 진공 프로세싱 시스템(500)은, 진공 프로세싱 시스템(500)이 복수의 진공 프로세싱 챔버들(501)을 포함하도록, 추가적인 진공 프로세싱 챔버들(501)을 포함할 수 있다. 복수의 진공 프로세싱 챔버들(501)은 순차적으로 배열될 수 있고, 그에 따라, 제1 프로세싱 챔버에서 제1 프로세싱 동작이 수행되고, 제2 프로세싱 챔버에 기판 캐리어(100)가 운송되고, 제2 프로세싱 챔버에서 제2 프로세싱 동작이 수행되고, 후속 프로세싱 챔버들에서도 이와 마찬가지로 행해진다. 복수의 진공 프로세싱 챔버들(501)은 진공 환경이 모든 또는 일부 진공 프로세싱 챔버들에 공통적이게 되도록 연결될 수 있거나, 또는 진공 프로세싱 챔버들(501)은 진공 프로세싱 챔버들 간에 상이한 진공 환경들을 유지하기 위해 로킹 디바이스들을 포함할 수 있다.
[0075] 진공 프로세싱 시스템(500)은 비접촉식 운송을 위해 구성된 트랙을 더 포함할 수 있다. 본 개시내용에서, “비접촉식 운송을 위해 구성된 트랙”은 캐리어, 특히 기판 캐리어 또는 마스크 캐리어의 비접촉식 운송을 위해 구성된 트랙으로서 이해되어야 한다. “비접촉식”이라는 용어는 캐리어, 예컨대 기판 캐리어 또는 마스크 캐리어의 중량이 기계적 접촉 또는 기계력들에 의해 홀딩되는 것이 아니라 자기력에 의해 홀딩된다는 의미로 이해될 수 있다. 특히, 캐리어는 기계력들 대신 자기력들을 사용하여 부상 또는 부유 상태로 홀딩될 수 있다. 예컨대, 일부 구현들에서, 특히 기판 캐리어 및/또는 마스크 캐리어의 부상, 이동, 및 포지셔닝 동안, 캐리어와 운송 트랙 사이에 기계적 접촉이 전혀 없을 수 있다.
[0076] 비접촉식 운송 시스템은, 각각, 자기 인력들을 사용하여 기판 캐리어(100) 및 마스크 캐리어(400)의 중량의 적어도 일부를 리프팅하도록 구성된, 기판 캐리어 지지 레일(505) 및 마스크 캐리어 지지 레일(506)을 포함할 수 있다. 비접촉식 운송 시스템은 기판 캐리어 구동 레일(503) 및 마스크 캐리어 구동 레일(504)을 더 포함할 수 있다. 기판 캐리어 구동 레일(503) 및 마스크 캐리어 구동 레일(504)은, 각각, 자기력들을 사용하여 기판 캐리어(100) 및 마스크 캐리어(400)를 병진이동시키도록 구성될 수 있다. 지지 레일들(505, 506) 및 구동 레일들(503, 504)은 수직 또는 본질적인 수직 배향으로 기판 캐리어(100) 및 마스크 캐리어(400)를 지지 및/또는 운송하도록 배열 및 구성된다.
[0077] 기판 캐리어 구동 레일(503) 및 마스크 캐리어 구동 레일(504)은, 각각, 마스크 캐리어(400) 및 기판 캐리어(100)를 자기적으로 운송하도록 구성된 선형 작동 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 선형 작동 엘리먼트들은 선형 모터일 수 있다. 구동 레일들(503, 504)은 진공 프로세싱 시스템(500) 내로의, 진공 프로세싱 시스템(500) 밖으로의, 또는 진공 프로세싱 시스템(500)을 통하는 기판 캐리어(100) 및 마스크 캐리어(400)의 비접촉식 운송을 가능하게 한다.
[0078] 비접촉식 운송 시스템은 기판 캐리어(100) 및 마스크 캐리어(400)의 제로 마찰 운송의 이점을 가지며, 이는 입자 생성을 감소시킨다. 기판 캐리어(100) 및 마스크 캐리어(400)의 운송을 통한, 생성되는 입자들의 감소는, 기판(101)의 표면 상에 증착되는 재료 층들의 품질을 개선한다.
[0079] 진공 프로세싱 시스템(500)은 적어도 하나의 로드 락 챔버를 더 포함할 수 있다. 로드 락 챔버는 기판 캐리어(100)가 주변 환경으로부터(예컨대, 비-진공으로부터) 진공 프로세싱 챔버(501) 내의 진공 환경으로 운송될 수 있게 한다. 로드 락 챔버는 로드 락 챔버 내부에 진공을 생성하기 위한 진공 펌프를 포함할 수 있고, 그리고 주변 환경으로 로드 락 챔버를 통기시키기 위한 적어도 하나의 밸브를 더 포함할 수 있다.
[0080] 진공 프로세싱 시스템(500)은 마스크 정렬 장치를 더 포함할 수 있다. 마스크(401)를 지지하는 마스크 캐리어(400)를 기판 캐리어(100)에 탑재하는 동안, 기판(101)에 대한 마스크(401)의 적절한 정렬이 수행될 수 있다. 마스크 정렬 장치는, 기판(101)에 대하여 적어도 하나의 방향으로 마스크 캐리어(400)를 병진이동시키거나 또는 회전시키도록 구성된 임의의 장치를 포함할 수 있다. 마스크 정렬 장치는 진공 프로세싱 챔버(501)에 제공될 수 있거나, 또는 마스크(401)를 지지하는 마스크 캐리어(400)를 탑재 및 정렬하는 데 특정된 별개의 진공 챔버에 제공될 수 있다.
[0081] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 기판 캐리어(100)는 기판(101)에 마스크(401)를 척킹하기 위한 자기 척이며, 여기서, 자기 척은 척킹 표면(304)을 포함하고, 척킹 표면(304) 뒤에 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 제공된다.
[0082] 도 5는 본원에서 설명되는 추가적인 양상에 따른, 기판 캐리어를 동작시키기 위한 방법을 예시하기 위한 흐름도이다. 방법(600)은, 블록(601)에서 시작하며, 기판 캐리어에 의해 지지되어 있는 기판의 표면 위에 마스크 캐리어를 제공하는 단계(블록(602)), 전자석의 전류를 인가함으로써 전기영구 자석 엘리먼트를 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭하는 단계(블록(603)), 및 전류를 제거하는 단계(블록(604))를 포함하며, 방법은 박스(605)에서 종료된다.
[0083] 블록(602)에서, 기판 캐리어(100)에 의해 지지되어 있는 기판(101)의 표면 위에 마스크 캐리어가 제공된다. 기판(101)이 고정 포지션에 홀딩되도록, 정전 척(300)에 의해 생성된 정전기력에 의해, 기판(101)이 기판 지지 표면(304)으로 끌어당겨질 수 있다. 이어서, 복수의 구멍들을 갖는 마스크(401)가, 재료의 하나 이상의 층들을 상부에 증착하기 위한 복수의 증착 영역들을 정의하도록, 마스크 캐리어가 기판(101)의 표면 위에 제공된다.
[0084] 블록(603)에서, 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭된다. 전자석(205)의 전류의 인가는 전자석(205)에 자기장을 생성하고, 이는 적어도 하나의 제어 자석(204)의 극성을 스위칭하는 효과를 갖는다. 적어도 하나의 제어 자석(204)의 극성을 스위칭하는 것은 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭되게 한다. 영구 자석들(201, 202)에 의해 생성되는 자기장은, 기판 지지 표면(304) 및 기판(101)의 표면으로 마스크(401)가 끌어당겨지도록 마스크(401)에 자기 홀딩력을 가하여, 마스크(401)를 적소에 고정시킨다.
[0085] 블록(604)에서, 전자석(205)의 전류가 제거된다. 전기영구 자석 엘리먼트(200)의 쌍안정 특성들로 인해, 전류의 제거는 적어도 하나의 제어 자석(204)의 극성이 스위칭된 극성으로 유지될 수 있게 하여, 이어서, 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 자화 상태로 유지될 수 있게 한다.
[0086] 전자석(205)의 전류를 제거한 후에, 마스크 캐리어는 기판(101)의 표면 상에서 적소에 자기적으로 고정되며, 기판 캐리어(100)는 프로세싱을 위해 진공 프로세싱 시스템을 통해 운송될 수 있다. 쌍안정 특성들을 갖는 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 자화 상태로 유지되고, 마스크(401)에 자기 홀딩력을 계속 가하여 마스크(401)를 적소에 고정시킬 것이다. 그에 따라, 기판 캐리어(100)의 운송 동안에도, 기판(101)에 대한 마스크(401)의 이동이 억제되고, 이는 증착된 층들의 더 높은 품질 및 신뢰성을 이루어 낸다.
[0087] 방법(600)은 기판 캐리어(100)에 마스크 캐리어를 탑재하기 위해 위에서 특정된 순서로 수행될 수 있다. 마스크 캐리어를 탑재하는 경우, 전자석(205)의 인가되는 전류는 순 방향으로 인가될 수 있고, 그에 따라, 전기영구 자석 엘리먼트(200)가 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭되어, 마스크(401)를 적소에 고정시키기 위한 자기 홀딩력을 가한다.
[0088] 역으로, 방법(600)은 또한, 기판 캐리어(100)로부터 마스크 캐리어를 제거(unmount)하기 위해 역순으로 수행될 수 있다. 마스크 캐리어를 제거하는 경우, 전자석(205)의 인가되는 전류는 역 방향으로 인가될 수 있고, 그에 따라, 전기영구 자석 엘리먼트(200)는 자화 상태로부터 비-자화 상태로 스위칭되어, 마스크(401)에 가해지는 자기 홀딩력을 릴리즈(release)함으로써, 마스크 캐리어가 제거될 수 있게 한다.
[0089] 본원에서 설명되는 임의의 다른 실시예와 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 방법(600)은 전기영구 자석 엘리먼트를 스위칭하기 전에, 기판 캐리어에 대하여 마스크 캐리어를 정렬하는 단계(블록(602a))를 더 포함한다. 마스크 캐리어를 정렬하는 단계는, 마스크 캐리어가 기판 캐리어(100) 및/또는 기판(101)에 대하여 미리 결정된 포지션으로 병진이동 및/또는 회전되도록, 마스크 정렬 장치를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 마스크 캐리어의 정밀한 정렬은 기판(101)의 표면 상의 증착된 층들의 신뢰성 및 품질을 증가시킨다. 마스크 캐리어의 정렬은 제1 러프(rough) 정렬 및 후속 미세 정렬을 포함할 수 있고, 그에 따라, 마스크가 각각 상-하 방향 및/또는 좌-우 방향으로 10 μm 또는 그 미만, 구체적으로는 3 μm 또는 그 미만만큼 기판으로부터 벗어나는 것을 보장할 수 있다.
[0090] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.
[0091] 특히, 이러한 기재된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 개시내용을 개시하기 위해, 그리고 또한, 임의의 당업자로 하여금, 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제조 및 사용하는 것, 및 임의의 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함하여, 설명되는 내용을 실시할 수 있게 하기 위해 예들을 사용한다. 다양한 특정 실시예들이 앞에서 개시되었지만, 위에서 설명된 실시예들의 상호 비-배타적인 특징들은 서로 조합될 수 있다. 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 그리고 다른 예들은, 청구물들이 청구항들의 문언과 상이하지 않은 구조적 엘리먼트들을 갖는 경우, 또는 청구물들이 청구항들의 문언과 비실질적인 차이들을 갖는 동등한 구조적 엘리먼트들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어로서,
    마스크에 자기 홀딩력(holding force)을 가하도록 구성된 전기영구 자석 엘리먼트(electropermanent magnet element)를 포함하는,
    진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 표면 및 정전 척을 더 포함하는,
    진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 전기영구 자석 엘리먼트는, 전류를 인가함으로써, 자화 상태와 비-자화 상태 사이에서 스위칭가능한,
    진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전기영구 자석 엘리먼트는, 상기 전류의 제거 후에, 자화 상태 또는 비-자화 상태로 유지되도록 구성되는,
    진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기영구 자석 엘리먼트는,
    클램핑 자석들을 포함하는 클램핑 자석 조립체; 및
    적어도 하나의 제어 자석 및 적어도 하나의 코일을 포함하는 제어 자석 조립체
    를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 코일은 상기 제어 자석 조립체의 상기 적어도 하나의 제어 자석을 실질적으로 에워싸고, 그리고 상기 적어도 하나의 제어 자석의 극성을 스위칭하도록 구성되는,
    진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어는 상기 기판 및 상기 마스크를 지지하도록 구성되는,
    진공 챔버에서 기판을 지지하기 위한 기판 캐리어.
  7. 진공 챔버 내의 마스크 척킹 장치로서,
    전기영구 자석 엘리먼트를 포함하며,
    상기 전기영구 자석 엘리먼트는,
    제1 영구 자석;
    적어도 하나의 제2 영구 자석; 및
    적어도 하나의 제어 자석 및 상기 적어도 하나의 제어 자석에 인접한 전자석을 갖는 제어 자석 조립체
    를 포함하는,
    진공 챔버 내의 마스크 척킹 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 전기영구 자석 엘리먼트는 상기 제1 영구 자석과 상기 적어도 하나의 제2 영구 자석 사이에 배치된 적어도 하나의 코어 엘리먼트를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 코어 엘리먼트는 강자성 재료를 포함하는,
    진공 챔버 내의 마스크 척킹 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 영구 자석, 상기 적어도 하나의 제2 영구 자석, 및 상기 적어도 하나의 코어 엘리먼트에 의해 정의된 면적은 기판의 면적의 적어도 80%인,
    진공 챔버 내의 마스크 척킹 장치.
  10. 제7 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 영구 자석 및 상기 적어도 하나의 제2 영구 자석은 희토류 금속, 특히 네오디뮴 합금을 포함하는,
    진공 챔버 내의 마스크 척킹 장치.
  11. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제어 자석은 알루미늄 니켈 코발트(AlNiCo) 합금을 포함하는,
    진공 챔버 내의 마스크 척킹 장치.
  12. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 기판 캐리어, 또는 제7 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 척킹 장치를 갖는 진공 프로세싱 챔버를 포함하는,
    진공 프로세싱 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기판 캐리어는 기판에 마스크를 척킹하기 위한 자기 척이며,
    상기 자기 척은,
    척킹 표면, 및 상기 척킹 표면 뒤에 제공된 상기 전기영구 자석 엘리먼트를 포함하는,
    진공 프로세싱 시스템.
  14. 전기영구 자석 엘리먼트를 갖는 시스템에서 전기영구 자석 엘리먼트를 동작시키기 위한 방법으로서,
    기판 캐리어에 의해 지지되어 있는 기판의 표면 위에 마스크 캐리어를 제공하는 단계;
    전자석의 전류를 인가함으로써, 상기 전기영구 자석 엘리먼트를 비-자화 상태로부터 자화 상태로 스위칭하는 단계; 및
    상기 전류를 제거하는 단계
    를 포함하는,
    전기영구 자석 엘리먼트를 동작시키기 위한 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 전기영구 자석 엘리먼트를 스위칭하기 전에, 상기 기판 캐리어에 대하여 상기 마스크 캐리어를 정렬하는 단계를 더 포함하는,
    전기영구 자석 엘리먼트를 동작시키기 위한 방법.
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