KR100529891B1 - 마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법 - Google Patents

마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법은, 글래스와 마스크가 상하방향으로 배치된 상태에서 상기 마스크의 얼라인 마크을 통해 레이저 빔을 조사하여 상기 글래스로부터 반사된 레이저 빔 영상만을 촬상한 후, 촬상된 레이저 빔 영상의 길이와 기 저장된 기준치를 비교하여 상기 글래스와 마스크의 상대 위치를 직접 측정하기 때문에 글래스 홀더 및 마스크 홀더 등의 기기의 변화에 상관없이 항상 상기 글래스와 마스크의 상대적인 위치를 자동으로 정확하게 측정할 수 있다.

Description

마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법{ Mask and Glass's Align Apparatus and the Method for the Same}
본 발명은 마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 마스크의 얼라인 창에 라인 레이저 빔을 조사한 후, 글래스에서 반사된 라인 레이저 빔의 길이에 의해 글래스와 마스크의 상대위치를 직접 측정하는 마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 노광기는 디스플레이 소자의 글래스의 표면에 자외선 광을 이용하여 패턴을 전사하는 장치로서, 상기 글래스(2)와 마스크(4)가 상하방향으로 서로 대향되도록 위치를 정렬시킨 후 상기 마스크(4)의 상측에서 상기 마스크(4)에 수직하게 자외선 평행광(6)을 조사하여 상기 글래스(2)에 패턴을 형성한다.
여기서, 상기 글래스(2)에는 정밀한 패턴이 형성되기 때문에 노광시 상기 글래스(2)와 마스크(4)의 정렬상태에 따라 수율(yield)이 결정되므로, 노광 전에 상기 글래스(2)와 마스크(4)가 상호 정렬된 상태인지를 확인하여 상기 글래스(2)와 마스크(4)를 상호 정렬시키는 작업이 선행된다.
종래 기술에 있어서는, 마스크(4)가 고정된 마스크 홀더(미도시)와 글래스(2)가 안착되는 글래스 홀더(8)의 상대적인 위치가 초기에 설정되고, 상기 글래스 홀더(8)의 상측면에 상기 글래스(2)의 테두리를 따라 복수개의 CCD 카메라 또는 PSD(Positine Senstive Device)(10)가 상기 글래스 홀더(8)의 상측면에 매립되어 상기 글래스(2)의 영상을 촬상하며, 상기 CCD 카메라 또는 PSD(10)에서 촬상한 글래스(2)의 영상을 컨트롤러(12)가 입력받아 촬상된 글래스(2)의 영상의 면적으로 상기 글래스 홀더(8)에 대한 상기 글래스(2)의 상대적인 위치를 계산한다.
이후, 상기 글래스 홀더(8)에 대한 마스크 홀더의 상대적인 위치 및 상기 글래스 홀더(8)에 대한 글래스(2)의 상대적인 위치를 알고 있으므로, 상기 글래스(2)와 마스크(4)가 상하방향으로 상호 정렬될 수 있도록 상기 글래스 홀더(8) 또는 마스크 홀더의 위치를 결정하면, 상기 글래스(2)와 마스크(4)가 상호 정렬된다.
그러나, 종래 기술은 상기 CCD 카메라 또는 PSD(10)가 글래스 홀더(8)에 매립되기 때문에 상기 글래스 홀더(8)에는 특정 크기의 글래스(2)만 안착될 수 있어 상기 글래스 홀더(8)에 대한 글래스(2)의 크기가 제한되는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술은, 상기 글래스 홀더(8)와 마스크 홀더의 상대적인 위치가 정확하다는 가정 하에서 상기 글래스 홀더(8)에 대한 글래스(2)의 상대적인 위치를 측정하여 상기 글래스(2)와 마스크(4)를 상호 정렬시키기 때문에 상기 마스크(4)의 교환으로 인해 상기 마스크(4)와 마스크 홀더의 정렬에 오차가 생기거나 시간의 경과에 따른 기기의 상태 변화로 인해 상기 마스크 홀더와 글래스 홀더(8)의 상대적인 위치가 초기 설정과 달라진 경우, 상기 글래스(2)와 마스크(4)가 서로 정렬되지 않은 상태에서 노광이 이루어질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 글래스 홀더에 대한 글래스의 크기 제한이 없고, 마스크와 글래스의 상대적인 위치를 직접 측정함으로써 시간의 경과에 따른 기기의 상태 변화에 따른 오차를 방지할 수 있는 마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬방법은, 소정의 얼라인 마크가 형성된 마스크를 글래스 상측에 정렬하는 단계와; 상기 마스크와 글래스에 상기 마스크의 얼라인 마크을 향해 레이저 빔을 조사하는 단계와; 상기 마스크와 글래스로부터 반사된 빛 중 글래스로부터 반사된 빛을 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 빛의 영상을 출력하는 단계와; 상기 출력된 영상을 기 저장된 기준치와 비교하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬장치는, 글래스와; 상기 글래스 상측에 정렬되고, 소정의 얼라인 마크를 갖는 마스크와; 상기 정렬된 마스크와 글래스에 상기 마스크의 얼라인 마크를 통해 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛과; 상기 조사되어 반사된 빛을 촬상하는 촬상 유닛과; 상기 촬상 유닛를 통해 촬상된 영상을 출력하는 디스플레이 유닛과; 상기 디스플레이 유닛에 출력된 영상을 전달받아 기 저장된 기준치와 비교하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬장치는, 3축방향으로 조정이 가능한 글래스 홀더(50)의 위에 얹혀지는 글래스(52)와, 상기 글래스(52)의 상측에 일정 갭(G)을 두고 정렬되고, 상기 글래스(52)와 글래스 홀더(50)를 가로 지르는 위치에 얼라인 마크(53)이 형성된 마스크(54)와, 상기 마스크(54)의 상측에 설치되어 상기 얼라인 마크(53)을 향해 레이저 빔(55)을 조사하는 레이저 유닛(56)과, 상기 마스크(54)의 상측에 설치되어 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사되어 상기 글래스(52)에서 반사된 빛을 촬상하는 카메라와 같은 촬상 유닛(58)과, 상기 촬상 유닛(58)을 통해 촬상된 영상(55')을 표시하는 디스플레이 유닛(60)과, 상기 디스플레이 유닛(60)과 연결되어 상기 촬상 유닛(58)을 통해 촬상된 영상(55')과 기 저장된 기준치를 비교하는 컨트롤러(62)를 포함하여 구성된다.
상기에서, 상기 글래스 홀더(50)는 노광시 상기 글래스(52) 및 마스크(54)에 조사되는 자외선 광이 반사되지 않도록 흑색아노다이징 등의 후처리과정을 거치기 때문에 반사도가 현저하게 낮다. 따라서, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사된 레이저 빔(55)은 상기 글래스 홀더(50)에서 거의 반사되지 않는다.상기한 글래스 홀더(50)는 상기 글래스(52)가 상기 마스크(54)에 대하여 전/후 또는 좌/우로 그 위치가 조절될 수 있도록 구비될 수 있다.
상기 마스크(54)는 상기 글래스(52)와 동일한 형태를 갖되, 상기 글래스(52)보다 그 크기가 조금 더 크게 형성된다. 상기 마스크(54)의 얼라인 마크(53)은 상기 글래스 홀더(50)와 글래스(52)를 가로 지르도록, 즉 상하방향으로 상기 글래스 홀더(50)와 글래스(52)에 동시에 중첩될 수 있도록, 상기 마스크(54)의 가장자리에 위치된다.상기 마스크(54)의 얼라인 마크(53)은 상기 글래스 홀더(50)와 글래스(52)를 가로 지르는 방향, 다시 말하면 상기 레이저 빔(55)의 길이방향으로 긴 직사각형상으로 형성됨이 바람직하다.
상기 레이저 유닛(56)은 상기 글래스(52)와 상하방향으로 중첩되는 얼라인 마크(53)의 테두리(53E)와 상기 레이저 빔(55)과 직교되는 방향으로 상기 얼라인 마크(53)을 횡단하는 상기 글래스(52)의 테두리(52E)를 걸치도록 레이저 빔(55)을 조사함이 바람직하다. 이 때, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사된 레이저 빔(55)의 길이는 상기 글래스(52) 및 마스크(54), 얼라인 마크(53)의 크기에 따라 설정 가능하다.
상기 촬상 유닛(58)은 명암에 의해 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사되어 상기 글래스(52)에서 반사된 빛의 영상을 촬상한다.즉, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 상기 마스크(54)의 얼라인 마크(53)을 향해 조사된 레이저 빔(55)은 상기 글래스 홀더(50)에서는 반사되지 않고, 상기 글래스(52)에서만 반사된다. 그렇기 때문에, 상기 촬상 유닛(58)에는 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사되어 상기 글래스(52)에서 반사된 빛이 입사됨으로써, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사되어 글래스(52)에서 반사된 빛만 촬상된다.
여기서, 상기 레이저 유닛(56)과 촬상 유닛(58)은 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사되어 상기 글래스(52)에서 반사된 빛이 전부 상기 촬상 유닛(58)에 입사될 수 있도록 상하방향에 대하여 상기 레이저 빔(55)의 양측으로 각각 서로 대향되도록 일정 각도(θ) 경사지게 배치된다.
그리고, 상기 레이저(56)와 촬상 유닛(58)은 정렬위치 측정시 그 세팅위치의 정확성 및 세팅작업의 용이성을 위해 상기 글래스 홀더(50)와 상대적인 위치관계를 맺고 있는 하나의 로봇(미도시)에 함께 설치된다.
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상기 디스플레이 유닛(60)은 상기 촬상 유닛(58)을 통해 촬상된 영상(55')을 화면으로 디스플레이하는 모니터로서, 작업자는 상기 디스플레이 유닛(60)에 출력된 영상(55')의 길이(55L)와 설정치, 즉 상기 글래스(52)와 마스크(54)의 정렬시 상기 디스플레이 유닛(60)에 출력되는 영상의 길이를 비교하여 상기 레이저 빔(55)의 길이방향으로 상기 마스크(54)에 대한 상기 글래스(52)의 상대위치를 연산할 수 있도록 한다.
상기 컨트롤러(62)는 상기 디스플레이 유닛(60)을 통해 상기 촬상 유닛(58)으로부터 촬상된 영상(55')을 입력받아서, 상기 촬상 유닛(58)을 통해 촬상된 영상(55')의 길이(55L)를 산출한 후, 상기 산출된 영상(55')의 길이(55L)와 기 저장된 기준치(S)를 비교하여 그에 따른 상기 글래스(52)와 마스크(54)의 상대적인 위치를 연산함으로써 상기 글래스(52)와 마스크(54)의 상대적인 위치를 더욱 정밀하게 알 수 있다.
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상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 글래스 홀더(50)의 상측면에 글래스(52)를 세팅하고, 상기 마스크(54)를 마스크 홀더에 지지시킨 상태에서 상기 글래스(52)와 마스크(54)를 정렬위치에 가깝도록 상하방향으로 배치시킨다. 이 때, 상기 마스크(54)의 얼라인 마크(53)이 상기 글래스 홀더(50)와 글래스(52)를 가로 지르도록 위치된다.(S10)
다음, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 조사되는 레이저 빔(55)이 상기 마스크(54)의 얼라인 마크(55)을 향하도록, 상기 레이저 유닛(56)과 촬상 유닛(58)이 세팅된다(S20).
상기와 같이 세팅이 완료되면, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 상기 마스크(54)와 글래스(52)에 상기 마스크(54)의 얼라인 마크(53)을 향해 레이저 빔(55)이 조사된다.(S30)
그러면, 상기 마스크(54)의 얼라인 마크(53)을 향해 조사된 레이저 빔(55) 중 상기 글래스 홀더(50)에 조사된 레이저 빔(55)은 반사되지 않고, 상기 글래스(52)와 마스크(54)로부터 빛이 반사된다. 이 중, 상기 글래스(52)로부터 반사된 빛이 상기 촬상 유닛(58)에 입사된다.
그러면, 상기 촬상 유닛(58)에서는 상기 글래스(52)에서 반사된 빛의 영상(55')이 촬상된다(S40).
상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')은 상기 디스플레이 유닛(60)을 통해 디스플레이되고(S50), 상기 컨트롤러(62)에 입력된다.
그러면, 상기 컨트롤러(62)에서는 상기 촬상유닛(58)을 통해 촬상된 영상(55')의 길이(55L)를 산출한 후, 산출된 영상(55')의 길이(55L)와 기 저장된 기준치(S)를 비교하여(S70) 상기 글래스(52)와 마스크(54)의 상대위치를 연산하고(S80), 상기 글래스(52)와 마스크(54)가 비 정렬상태이면 상기 글래스(52)와 마스크(54)를 재정렬한다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')의 길이(55L)가 기 저장된 기준치(S)보다 작으면, 상기 레이저 빔(55)의 길이방향으로 상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')의 길이(55L)와 기 저장된 기준치(S)의 차이만큼 상기 글래스(52)가 상기 마스크(54)의 내측에 위치되어 있다. 따라서, 작업자는 상기 레이저 빔(55)의 길이방향으로 상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')의 길이(55L)와 기 저장된 기준치(S)의 차이만큼 상기 글래스(52)를 상기 마스크(54)의 외측으로 이동시키면, 상기 글래스(52)와 마스크(54)가 상호 정렬된다.
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')의 길이(55L)가 기 저장된 기준치(S)보다 크면, 상기 레이저 빔(55)의 길이방향으로 상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')의 길이(55L)와 기 저장된 기준치(S)의 차이만큼 상기 글래스(52)가 상기 마스크(54)의 외측에 위치되어 있다. 따라서, 작업자는 상기 레이저 빔(55)의 길이방향으로 상기 촬상 유닛(58)에서 촬상된 영상(55')의 길이(55L)와 기 저정된 기준치(S)의 차이만큼 상기 글래스(52)를 상기 마스크(54)의 내측으로 이동시키면, 상기 글래스(52)와 마스크(54)가 상호 정렬된다.
여기서, 상기 컨트롤러(62)는 연산 결과에 따라 상기 글래스 홀더(50)를 컨트롤하여 상기 글래스(52)와 마스크(54)가 자동으로 상호 정렬되게 할 수 있다.상기 글래스(52)와 마스크(54)는 보통 사각형상이므로 좌우방향과 전후방향으로 한번씩만 정렬위치를 측정하여 재 정렬 정렬할 수 있다.
한편, 상기 글래스(52)와 마스크(54)의 갭(G)이 좁을수록 상기 글래스(52)에 보다 선명한 패턴이 형성될 수 있지만, 상기 글래스(52)의 상측면에 부착된 그린시트(미도시)가 상기 마스크(54)에 닿으면 비교적 고가인 상기 마스크(54)가 훼손되므로, 상기 글래스(52)와 마스크(54)의 상호 위치 정렬작업 전 또는 후에는 갭 얼라인 측정 유닛을 통해 상기 글래스(52)와 마스크(54) 간 갭(G)을 조정하는 작업이 행해진다.이 때, 본 발명에 따른 레이저 유닛(56)과 촬상 유닛(58)은 상기 갭 얼라인 측정 유닛으로 공용 사용될 수 있다.즉, 도 3에 도시된 바와 같이 갭 업라인 측정 유닛에 의한 글래스(52)와 마스크(54) 간 갭(G)을 측정하기 위한 방법은, 상기 레이저 유닛(56)으로부터 상기 마스크(54) 및 글래스(52)의 어느 한 점을 향해 레이저 빔(55)을 조사하고, 상기 촬상 유닛(58)을 조정하여 상기 촬상 유닛(58)을 통해 상기 글래스(52)와 마스크(54)로부터 각각 반사된 빛을 촬상한 후, 상기 글래스(52)로부터 반사된 빛을 촬상한 지점(A)과 상기 마스크(54)로부터 반사된 빛을 촬상한 지점(V)의 반사거리(L)를 연산함으로써, 상기 글래스(52)와 마스크(54) 간 갭(G)을 측정할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬장치 및 그 방법은, 글래스와 마스크가 상하방향으로 배치된 상태에서 상기 마스크의 얼라인 마크을 통해 레이저 빔을 조사하여 상기 글래스로부터 반사된 빛의 영상만을 촬상한 후, 촬상된 영상의 길이와 기 저장된 기준치를 비교하여 상기 글래스와 마스크의 상대 위치를 직접 측정하기 때문에 글래스 홀더 및 마스크 홀더 등의 기기의 변화에 상관없이 항상 상기 글래스와 마스크의 상대적인 위치를 자동으로 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 제품에 따라 상기 글래스 및 마스크의 크기가 달라지더라도 상기 레이저 빔의 조사 길이 및 컨트롤러에 기 저장되는 기준치를 재 설정할 수 있기 때문에 상기 글래스 및 마스크의 크기가 제한받지 않고 유연하게 사용될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 레이저 유닛과 촬상 유닛을 로봇에 의해 제어함으로써 글래스와 마스크의 상대위치를 정밀하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 레이저 유닛과 촬상 유닛을 상기 글래스와 마스크 사이의 갭을 측정하는데 공용으로 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 노광기의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬장치 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬장치의 갭측정시 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 마스크와 글래스의 정렬방법에 따른 순서도,
도 5a, 도 5b는 본 발명에 따른 촬상유닛에 촬상된 영상의 길이와 설정치를 비교한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50 : 글래스 홀더 52 : 글래스
53 : 얼라인 마크 54 : 마스크
55 : 레이저 빔 56 : 레이저 유닛
58 : 촬상 유닛 60 : 디스플레이 유닛
62 : 컨트롤러

Claims (9)

  1. 마스크와 글래스를 정렬하는 방법에 있어서,
    소정의 얼라인 마크가 형성된 마스크를 글래스 상측에 정렬하는 단계와;
    상기 마스크와 글래스에 상기 마스크의 얼라인 마크을 향해 레이저 빔을 조사하는 단계와;
    상기 마스크와 글래스로부터 반사된 빛 중 글래스로부터 반사된 빛을 촬상하는 단계와;
    상기 촬상된 빛의 영상을 출력하는 단계와;
    상기 출력된 영상을 기 저장된 기준치와 비교하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력된 영상의 길이를 산출하여, 산출된 영상의 길이와 기 저장된 기준치를 비교하는 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크와 글래스의 정렬방법은, 출력된 영상과 기 저장된 기준치 비교 결과에 따라 상기 마스크와 글래스를 재정렬하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬방법.
  4. 마스크와 글래스를 정렬하는 장치에 있어서,
    글래스와;
    상기 글래스 상측에 정렬되고, 소정의 얼라인 마크를 갖는 마스크와;
    상기 정렬된 마스크와 글래스에 상기 마스크의 얼라인 마크를 통해 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛과;
    상기 조사되어 반사된 빛을 촬상하는 촬상 유닛과;
    상기 촬상 유닛를 통해 촬상된 영상을 출력하는 디스플레이 유닛과;
    상기 디스플레이 유닛에 출력된 영상을 전달받아 기 저장된 기준치와 비교하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 글래스는 빛이 반사되지 않는 재질로 이루어진 글래스 홀더 위에 설치된 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마스크의 얼라인 마크은 상기 글래스와 글래스 홀더을 가로 지르는 방향으로 긴 직사각형상인 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 유닛과 촬상 유닛은 하나의 로봇에 함께 설치되어 상기 로봇에 의해 이송이 제어되는 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬장치.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 유닛과 촬상 유닛은 상하방향에 대하여 상호 대향되도록 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬장치.
  9. 제 4항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 유닛과 촬상 유닛은 상기 글래스와 마스크 사이의 갭을 측정하는 갭 얼라인용 센서로 공용되는 것을 특징으로 하는 마스크와 글래스의 정렬장치.
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