KR100915697B1 - 기판간 정렬오차 보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판간 정렬오차 보정방법으로서, 서로 합착되어 디스플레이 장치를 형성하는 한 쌍의 기판을 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 제 1차 기판부착단계와, 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 한 쌍의 기판을 정렬하는 제 1차 기판정렬단계와, 한 쌍의 척 중 어느 하나가 부착하고 있던 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 이탈시켜 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판에 밀착시키는 기판이탈단계와, 기판이탈단계에서 발생한 한 쌍의 기판 사이의 정렬오차를 측정하는 오차측정단계와, 제 1차 기판부착단계, 제 1차 기판정렬단계, 기판이탈단계 및 오차측정단계를 복수 회 반복 실시하여 정렬오차의 평균값을 산출하는 평균값산출단계와, 다음 번에 합착되는 한 쌍의 다른 기판을 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 제 2차 기판부착단계와, 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 한 쌍의 다른 기판을 정렬하되, 산출된 정렬오차의 평균값을 상쇄하도록 편차를 두고 정렬하는 제 2차 기판정렬단계를 포함한다.

이를 통하여 상부기판과 하부기판간의 정렬이 완료된 후, 정전척에 부착된 상부기판을 자유낙하시킬 때, 상부기판과 하부기판의 밀착시 발생할 수 있는 정렬오차를 최소화하도록 보정을 함으로써 합착된 기판의 정렬품질을 향상시킨다. 또한, 합착된 기판의 정렬품질이 향상됨으로써 기판의 합착수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

기판간 정렬오차 보정방법{METHOD FOR CALIBRATING ALIGNING ERROR BETWEEN SUBSTRATES}

본 발명은 기판간 정렬오차 보정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판표시패널의 제조공정에서 기판을 합착시키기 위하여 기판간 정렬오차를 보정하는 기판간 정렬오차 보정방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되어 왔다. 이에 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Pannel), ELD(Electro Luminescent Display) 등 여러가지 평판표시장치가 연구되어 왔고 그 일부는 이미 실생활에 널리 사용되고 있다.

그 중 LCD의 경우에는 CRT(Cathode Ray Tube)에 비하여 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 많이 사용되고 있다. LCD에 사용되는 액정표시패널의 대표적인 예로써 TFT-LCD 패널이 있다. TFT-LCD 패널은 복수의 TFT(Thin Film Transistor)가 매트릭스형으로 형성된 어레이 기판과, 컬러 필터나 차광막 등이 형성된 컬러 필터 기판이 수 ㎛ 정도의 간격을 가지고 서로 대향하여 합착되고, 합착 전, 합착 중 또는 합착 후에 액정이 주입되어 봉지됨으로써 패널의 제조가 이루어진다.

따라서, LCD에 사용되는 액정표시패널을 제조함에 있어서는 어레이 기판 및 컬러 필터 기판을 각각 제조한 후에 양 기판을 합착하고 그 사이의 공간에 액정 물질을 주입하는 공정이 필수적으로 필요하며, 이 중에서 기판을 합착시키는 공정은 LCD의 품질을 결정하는 중요한 공정 중에 하나이다.

기판합착은 압력을 이용하여 어레이 기판과 컬러 필터 기판을 서로 가압함으로써 이루어진다. 이를 위하여 기판합착장치는 상하에 서로 대향하여 배치되는 두 개의 정전척(ESC; Electrostatic Chuck)을 구비하고, 상기 정전척에 기판을 부착한다. 이때, 정전척은 주로 알루미나 소결체 또는 알루미나 용사로 이루어지는 세라믹으로 제조되고, 내부에는 직류 전원에 접속되는 전극판이 개재되어 직류 전원으로부터 인가된 고전압에 의해 발생하는 정전력으로 기판을 부착한다.

그리고 나서, 두 기판의 평행도를 정밀하게 유지시키면서 두 기판을 최종정렬시킨다. 그 중 최종정렬된 상부기판은 정전척으로부터 분리되어 하부기판 측으로 자유낙하되고, 상부기판과 하부기판의 합착이 진행된다.

그런데, 정전척에 부착된 상부기판을 하부기판 측으로 자유낙하시키기 위해서 정전척의 정전력을 제거하는 동시에, 상부기판에 질소가스를 가하여 정전척으로부터 상부기판을 분리시킬 수 있다. 이때, 최종정렬을 마친 상부기판이 하부기판 측으로 자유낙하될 때, 정전척에 남아있는 잔류정전력과 질소가스의 공급에 의해 정전척과 상부기판간의 슬립(slip) 현상이 발생할 수 있고, 그리하여 상부기판은 하부기판과 밀착하되, 정렬오차가 발생할 수 있다. 따라서, 상부기판과 하부기판 간의 정렬오차가 발생된 상태에서 두 기판 간의 합착이 완료된 경우에, 합착기판의 불량율로 인해 기판합착공정의 합착수율이 낮아진다는 문제가 발생한다. 이에 상부기판과 하부기판 간의 밀착시 정렬오차를 최소화하여 양 기판의 합착수율을 높일 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은 상부기판과 하부기판의 밀착시 발생할 수 있는 정렬오차를 최소화할 수 있는 기판간 정렬오차 보정방법을 제공하기 위한 것이다.

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본 발명의 실시예에 따른 기판간 정렬오차 보정방법은 서로 합착되어 디스플레이 장치를 형성하는 한 쌍의 기판을 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 제 1차 기판부착단계와; 상기 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 상기 한 쌍의 기판을 정렬하는 제 1차 기판정렬단계와; 상기 한 쌍의 척 중 어느 하나가 부착하고 있던 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 이탈시켜 상기 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판에 밀착시키는 기판이탈단계와; 상기 기판이탈단계에서 발생한 상기 한 쌍의 기판 사이의 정렬오차를 측정하는 오차측정단계와; 상기 제 1차 기판부착단계, 상기 제 1차 기판정렬단계, 상기 기판이탈단계 및 상기 오차측정단계를 복수 회 반복 실시하여 상기 정렬오차의 평균값을 산출하는 평균값산출단계와; 다음 번에 합착되는 한 쌍의 다른 기판을 상기 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 제 2차 기판부착단계와; 상기 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 상기 한 쌍의 다른 기판을 정렬하되, 산출된 상기 정렬오차의 평균값을 상쇄하도록 편차를 두고 정렬하는 제 2차 기판정렬단계를 포함한다.

상부기판과 하부기판간의 정렬이 완료된 후, 정전척에 부착된 상부기판을 자유낙하시킬 때, 상부기판과 하부기판의 밀착시 발생할 수 있는 정렬오차를 최소화하도록 보정을 함으로써 합착된 기판의 정렬품질을 향상시킨다. 또한, 합착된 기판의 정렬품질이 향상됨으로써 기판의 합착수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판간 정렬오차 보정장치를 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판간 정렬오차 보정방법을 나타낸 순서도이다.

**도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명**

100: 기판간 정렬오차 보정장치

200: 기판간 정렬부

300: 오차측정부

400: 데이터 저장부

500: 연산부

600: 정렬보정부

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판간 정렬오차 보정방법을 나타내는 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판간 정렬오차 보정방법을 나타낸 순서도이다.

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도 2를 참조하면, 제 1차 기판부착단계는 한 쌍의 기판을 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 단계이다(S110). 한 쌍의 기판은 서로 합착되어 디스플레이 장치, 예를 들어 액정표시장치를 형성한다. 한 쌍의 기판은 기판합착장치(미도시)에서 진공챔버 내부의 상측에 있는 기판인 상부기판, 하측에 있는 기판인 하부기판을 의미한다. 한 쌍의 척은 상부기판과 하부기판을 각각 부착하고, 한 쌍의 척은 진공챔버의 상측과 하측에 각각 고정된다. 또한, 한 쌍의 척은 정전척(ESC:Electrostatic Chuck)을 포함한다. 따라서, 한 쌍의 척은 정전력에 의해 상부기판과 하부기판을 부착할 수 있다.

제 1차 기판정렬단계는 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 한 쌍의 기판을 정렬하는 단계이다(S120). 제 1차 기판정렬은 기판간 정렬오차 보정장치(100)의 기판간 정렬부(200)로부터 수행된다. 따라서, 기판합착장치(미도시)의 정렬유닛은 상부기판을 부착하고 있는 척 또는 하부기판을 부착하고 있는 척을 전후 및 좌우로 이동시킬 수 있다. 정렬유닛은 필요한 경우에 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 회전시켜 상부기판과 하부기판간의 정렬을 수행할 수도 있다. 즉, 한 쌍의 기판을 부착하고 있는 한 쌍의 척 중 어느 하나를 대향하고 있는 다른 하나의 척에 대하여 이동 및 회전시킴으로서 한 쌍의 기판간 정렬이 수행되는 것이다.

기판이탈단계는 한 쌍의 기판 중 어느 하나를 다른 하나의 기판으로 이탈시켜 한 쌍의 기판을 서로 밀착시키는 단계이다(S130). 즉, 한 쌍의 척 중 어느 하나가 부착하고 있던 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 이탈시켜 상기 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판에 밀착시킨다. 제 1차 기판정렬단계에서 상부기판과 하부기판 간에 정렬이 완료된 후, 상부기판을 부착한 정전척의 정전력을 차단하는 동시에 질소가스를 상부기판에 가하면, 상부기판은 정전척으로부터 자유낙하하여 하부기판과 밀착된다.

오차측정단계는 기판이탈단계에서 발생한 한 쌍의 기판간의 정렬오차를 측정하는 단계이다(S140). 정렬오차 측정은 기판간 정렬오차 보정장치(100)의 오차측정부(300)으로부터 수행된다. 기판이탈단계에서 상부기판을 부착한 정전척의 정전력을 차단하더라도 잔류정전력이 잔존할 수 있고, 잔류정전력이 잔존하는 상태에서 상부기판에 질소가스를 가할 경우에 상부기판을 부착하고 있는 정전척과 상부기판간에 슬립(slip) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 슬립현상 때문에 상부기판은 원래의 정렬상태를 벗어나 하부기판과 밀착할 수 있고, 상부기판과 하부기판간의 정렬오차는 발생할 수 있는 것이다. 이때, 정렬오차의 측정값은, 상부기판과 하부기판이 밀착했을 때, 상부기판이 하부기판에 대하여 얼마만큼 이동 및 회전을 하였는지를 측정한 값이다. 오차측정단계에서 측정된 정렬오차는 데이터 저장부(400)에 저장된다. 데이터 저장부(400)는 복수 회 반복 측정된 정렬오차의 측정값을 저장하는 역할을 한다.

평균값 산출단계는 제 1차 기판부착단계, 제 1차 기판정렬단계, 기판이탈단계 및 오차측정단계를 복수 회 반복 실시하여 복수의 정렬오차의 평균값을 산출하는 단계이다(S150). 바람직하게는, 복수의 정렬오차의 평균값은 상부기판과 하부기판간의 정렬오차를 5회정도 측정하여 평균한 값이다. 복수의 정렬오차의 평균값은 기판간 정렬오차 보정장치(100)의 연산부(500)에 의해 산출된다.

제 2차 기판부착단계는 다음 번에 합착되는 한 쌍의 다른 기판을 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 단계이다(S160). 제 2차 기판부착단계는 제 1차 기판부착단계와 마찬가지의 방법으로 한 쌍의 다른 기판을 한 쌍의 척에 부착되도록 한다.

최종적으로, 제 2차 기판정렬단계는 평균값 산출단계에서 산출된 복수의 정렬오차의 평균값을 상쇄하도록 편차를 두고 정렬하는 단계이다(S170). 기판간 정렬오차 보정장치(100)의 정렬보정부(600)는 연산부(500)로부터 산출된 복수의 정렬오차의 평균값을 입력받고, 복수의 정렬오차 평균값이 상쇄되도록 편차를 두고 다음 번에 합착되는 한 쌍의 다른 기판간의 정렬을 보정한다. 이후에 기판간 정렬부(200)는 상기 정렬보정된 값을 토대로 기판간 정렬을 수행한다. 즉, 기판간 정렬부(200)는 상기 정렬보정된 값을 토대로 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜서 한 쌍의 다른 기판을 정렬한다. 따라서, 한 쌍의 다른 기판은 거의 정렬오차없이 서로 밀착이 된다. 이때, 한 쌍의 다른 기판을 부착하는 정전척에 인가되는 전압은 이전에 사용된 정전척의 인가전압과 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 서로 합착되어 디스플레이 장치를 형성하는 한 쌍의 기판을 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 제 1차 기판부착단계와;

   상기 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 상기 한 쌍의 기판을 정렬하는 제 1차 기판정렬단계와;

   상기 한 쌍의 척 중 어느 하나가 부착하고 있던 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판을 이탈시켜 상기 한 쌍의 기판 중 다른 하나의 기판에 밀착시키는 기판이탈단계와;

   상기 기판이탈단계에서 발생한 상기 한 쌍의 기판 사이의 정렬오차를 측정하는 오차측정단계와;

   상기 제 1차 기판부착단계, 상기 제 1차 기판정렬단계, 상기 기판이탈단계 및 상기 오차측정단계를 복수 회 반복 실시하여 상기 정렬오차의 평균값을 산출하는 평균값산출단계와;

   다음 번에 합착되는 한 쌍의 다른 기판을 상기 한 쌍의 척으로 각각 부착하는 제 2차 기판부착단계와;

   상기 한 쌍의 척 중 적어도 하나를 일평면 내에서 이동 및 회전시켜 상기 한 쌍의 다른 기판을 정렬하되, 산출된 상기 정렬오차의 평균값을 상쇄하도록 편차를 두고 정렬하는 제 2차 기판정렬단계를 포함하는 기판간 정렬오차 보정방법.