KR101507915B1 - 롤투롤 시스템에서의 고속 미세 기판 정렬 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판정렬장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤투롤 공정에 있어서 정렬정밀도를 높일 수 있는 기판정렬장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 기판정렬장치는 기판과 패턴롤 사이의 정렬 오차를 제거하기 위하여 조동정렬과 미세정렬을 수행한다. 조동정렬은 정렬 오차가 상대적으로 큰 경우 스테이지를 이용하여 프레임을 이동시킴으로써 수행하는 것이고, 미세정렬은 정렬 오차가 상대적으로 작은 경우 롤러유닛을 메인롤러와 보조롤러로 구분하고 보조롤러가 메인롤러에 대하여 상대운동 가능하게 장착함으로써 수행하는 것이다.

Description

롤투롤 시스템에서의 고속 미세 기판 정렬 장치{high speed and resolution Substrate Alignment Apparatus in Roll to Roll System}

본 발명은 기판정렬장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판과 롤 사이의 정렬 오차를 미세하고 고속으로 제거할 수 있는 기판정렬장치에 관한 것이다.

롤투롤(roll to roll) 공정은 종이나 필름 같은 소재를 롤에 감아 그대로 가공하는 공정을 말하는데, 이러한 롤투롤 공정을 인쇄에 적용할 경우에는 롤투롤 인쇄라 한다.

롤투롤 공정이 인쇄 산업에 적용되고 있는 예로써 포장지, 신문지 등의 인쇄를 들 수 있다. 즉 포장지에 여러 가지 색깔을 인쇄하고자 할 때 포장지는 여러 개의 패턴롤(pattern roll)을 거치면서 인쇄되는데, 포장지와 패턴롤 사이에 요구되는 인쇄 정렬 정밀도는 약 0.1 mm 이상으로 비교적 큰 정렬오차가 있어도 문제가 되지 않는다.

이처럼 롤투롤 공정은 포장지, 신문지 등의 플렉시블 기판이 롤 사이를 연속적으로 통과하는 공정으로써 고속 생산이 가능하기 때문에 차세대 공정 기술로 각광받고 있다. 그러나 기판이 롤을 통과할 때 공중에 떠있는 채로 통과하기 때문에 외란에 취약하고, 플렉시블한 기판을 사용하기 때문에 장력이 불균일할 때 기판의 길이가 변함으로써 발생하는 정렬오차가 크기 때문에 롤투롤 공정은 높은 정렬 정밀도가 요구되는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), OTFT(Organic Thin Film Transistor), PDP(Plasma Display Panel), solar cell 등에 적용되기 어려운 점이 있다.

본 발명은 압전소자를 이용하여 기판과 롤 사이의 정렬 오차를 미세하고 고속으로 제거하는 기판정렬장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치는 프레임과, 상기 프레임에 회전 가능하게 장착되어 기판을 지지하는 롤러유닛을 구비하고, 상기 롤러유닛은 메인롤러와, 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동 가능하게 장착되어 상기 기판을 정렬하는 보조롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가변장치는 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 제1가변장치와, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향으로 가압하는 제2가변장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제1가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제2가압부재와, 상기 제1가압부재와 상기 제2가압부재를 연결하는 제1가변부재를 구비하고, 상기 제1가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 그 길이가 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가변부재는 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가변부재는 압전소자와, 상기 압전소자의 길이 변화량을 증폭시키는 증폭기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2가압부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 굽힘이 가능하도 록 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함몰부는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향의 두께(T)가 상기 메인롤러의 길이 방향의 두께(t)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2가압부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 굽힘이 가능하도록 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제3가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제4가압부재와, 상기 제3가압부재와 상기 제4가압부재를 연결하는 제2가변부재를 구비하고, 상기 제2가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 그 길이가 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2가변부재는 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2가변부재는 압전소자와, 상기 압전소자의 길이 변화량을 증폭시키는 증폭기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제4가압부재는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 굽힘이 가능하도록 함몰부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함몰부는 상기 메인롤러의 길이 방향의 두께(T)가 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향의 두께(t)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제4가압부재는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 굽힘이 가능하도록 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조롤러는 상기 메인롤러의 길이 방향을 따라서 다수 개 설치되고, 상기 다수 개의 보조롤러 각각이 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동이 가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수 개의 보조롤러 중 적어도 어느 하나를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임을 상기 기판의 진행방향 또는 상기 기판의 진행방향과 교차하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 프레임을 회전시키는 스테이지를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치는 기판의 진행 경로에 위치하는 프레임과, 상기 프레임에 회전 가능하게 장착되는 메인롤러와, 상기 기판을 지지하고, 상기 메인롤러에 장착되는 보조롤러와, 상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어 상기 보조롤러를 상기 메인 롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하고, 상기 가변장치는 상기 기판의 진행 방향으로 상기 보조롤러를 가압하는 제1가변장치와, 상기 기판의 진행 방향에 수직인 방향으로 상기 보조롤러를 가압하는 제2가변장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.

또한, 상기 제1가변장치는 상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 지지되는 제1가변부재를 구비하고, 상기 제1가변부재는 상기 기판의 진행 방향으로 그 길이가 신축되는

또한, 상기 제2가변장치는 상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 지지되는 제2가변부재를 구비하고, 상기 제2가변부재는 상기 기판의 진행 방향에 수직인 방 향으로 그 길이가 신축되는 것을 특징으로 하는 기판정렬장치.

본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 공정을 이용한 리소그래피 장치는 기판과,상기 기판에 패턴을 형성하는 패턴롤과, 상기 기판과 상기 패턴롤을 정렬시키는 기판정렬장치를 구비하고, 상기 기판정렬장치는 상기 패턴롤의 앞쪽에 설치되는 메인롤러와, 상기 기판을 지지하고, 상기 메인롤러에 대해서 상대 운동 가능하게 장착되는 보조롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치는 미세정렬을 통하여 정렬 정밀도를 높여서 LCD, OLED 등을 롤투롤 공정을 이용하여 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한 기판정렬장치는 빠른 응답속도를 가지는 압전소자를 이용함으로써 고속으로 정렬 오차를 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한 기판정렬장치는 롤투롤 공정 뿐만 아니라 기판의 반송 공정 등에서 발생할 수 있는 오차를 제거하는데 사용됨으로써 보다 정확한 공정을 수행하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 롤투롤(roll to roll) 공정을 이용하여 기판(10)을 연속적으로 이동시키면서 공정을 수행한다. 단일 장비로 연속적인 공정을 수행하기 때문에 고속 생산이 가능하다. 기판(10)의 이송 경로에는 공정을 수행하기 위하여 다수의 공정 단계가 구비된다. 예를 들면 언와인딩롤(11)에서부터 와인딩롤(12)까지 해당하는 기판(10)의 이송 경로에는 감광층 형성부(20), 정렬부(30), 나노 임프린팅부(40), 제거부(50) 등 다수의 공정 단계가 순차적으로 구비된다.

감광층 형성부(20)는 기판(10)에 액상의 감광성 물질을 도포하여 감광층을 형성한다. 즉 감광층 형성부(20)는 도포유닛(21)과 코팅롤(22)을 구비하는데, 도포유닛(21)은 액상의 감광성 수지를 기판(10) 상에 도포하고, 코팅롤(22)은 도포된 감광성 물질을 롤링하면서 기판(10) 상에 평탄하게 코팅시킨다.

나노 임프린팅부(40)는 감광층 형성부(20)에서 형성되는 감광층에 패턴을 형성한다. 즉 유동성이 있는 액상의 감광성 수지에 소정의 패턴이 새겨진 패턴롤(41)로 압력을 가하면서 자외선을 조사하여 광경화시킴으로써 감광층에 패턴을 형성한다. 나노 임프린팅부(40)는 패턴롤(41), 닙롤(42) 그리고 자외선 조사 유닛(43)을 구비한다. 닙롤(42)은 패턴롤(41)과의 간격을 조절함으로써 패턴롤(41)이 기판(10)의 감광층에 가하는 상대 압력을 조절한다. 또한 자외선 조사 유닛(43)은 패턴이 전사된 기판(10)의 감광층에 자외선을 조사하여 경화시킨다.

제거부(50)는 기판의 감광층 등을 식각하는 식각유닛(51), 식각액을 세척하는 세척유닛(52)과, 세척이 끝난 후 건조하는 건조유닛(53)을 구비한다. 이들 식각유닛(51), 세척유닛(52) 그리고 건조유닛(53)은 공지된 기술에 의해서 동작되는 것 이므로, 각각의 기능 및 동작에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 기판(10)은 폴리이미드, PET 등 유연성을 가지는 필름 타입의 기재(基材)가 바람직하다. 그러나 이러한 플렉시블 기판(10)의 경우 외란에 의해서 정상적인 이송 경로에서 틀어질 우려가 있다. 특히 기판(10)에 패턴을 형성하는 나노 임프린팅부(40)를 지나는 동안 기판(10)과 패턴롤(41) 사이에 정렬 오차가 발생하는 경우 기판(10)의 잘못된 위치에 패턴이 형성될 수 있다. 이에 기판(10)이 나노 임프린팅부(40)를 통과하기 전에 정렬부(30)를 통과시켜 기판(10)과 패턴롤(41) 사이에 정렬 오차가 발생하지 않도록 한다.

정렬부(30)는 기판정렬장치(31)를 구비하는데, 기판정렬장치(31)의 구성에 대해서 살펴보기 전에 롤투롤 공정에서의 정렬에 대해서 살펴본다. 롤투롤 공정에서의 정렬은 크게 기판의 진행방향(Machine Direction, 이하 MD라 한다)의 정렬과 기판의 진행 방향에 수직 방향(Cross Machine Direction, 이하 CMD라 한다)의 정렬로 나뉜다.

또한 MD방향의 정렬과 CMD방향의 정렬을 수행함에 있어서 정렬 오차가 매우 크게 발생한 경우에 수행되는 조동(coarse) 정렬과 정렬 오차가 매우 작은 경우에 수행되는 미세(Fine) 정렬로 나뉜다.

본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치(31)는 MD방향의 정렬과 CMD 방향의 정렬을 수행함에 있어서 조동 정렬을 수행하는 것에 대해서 설명한 후 미세 정렬을 수행하는 것에 대해서 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치의 조동 정렬을 나타낸 도면이 다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치(31)는 프레임(32)과, 프레임(32)에 회전 가능하게 장착되는 롤러유닛(33)을 구비한다. 롤러유닛(33)에는 기판(10)이 지지된다.

기판정렬장치(31)는 프레임(32)을 이동시킬 수 있도록 프레임(32) 하부에 설치되는 스테이지(35)를 구비한다. 스테이지(35)는 조동 정렬을 수행하는 경우에 동작한다. 기판(10)과 패턴롤(41) 사이의 정렬 오차가 매우 큰 경우 기판(10)과 패턴롤(41) 사이의 정렬 오차를 줄이기 위해서는 상대적으로 큰 이동량이 필요하다. 이때 스테이지(35)는 프레임(32)을 MD방향 또는 CMD방향으로 이동시킴으로써 기판(10)이 패턴롤(41)과 정렬될 수 있도록 한다.

뿐만 아니라 롤러유닛(33)을 프레임(32) 상에서 이동시켜 기판(10)과 패턴롤(41) 사이의 정렬 오차를 줄이는 것이 가능하다. 즉 롤러유닛(33)과 프레임(32) 사이에 별도의 장치를 설치하여 롤러유닛(33)을 MD방향 또는 CMD방향으로 이동시킴으로써 기판(10)이 패턴롤(41)과 정렬될 수 있도록 하는 것이다. 이처럼 비교적 큰 이동량이 필요할 때 프레임(32)을 이동시키거나 롤러유닛(33)을 이동시켜 기판(10)과 패턴롤(41) 사이의 정렬 오차를 줄이는 것을 조동 정렬이라고 한다.

그러나 이러한 조동 정렬의 경우 프레임(32)과 롤러유닛(33)의 질량이 크기 때문에 반응 속도가 느려서 기판(10)과 패턴롤(41) 사이의 정렬 오차를 제거하는데 시간이 오래 걸린다. 뿐만 아니라 프레임(32)과 롤러유닛(33)을 이동시키기 위해서는 동력이 큰 구동모터를 사용해야 하는데, 이러한 구동모터는 미세하게 제어하기 어려운 점이 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치(31)가 빠른 속도로 미세하게 정렬할 수 있는 미세 정렬에 대해서 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치의 미세정렬을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치(31)는 프레임(32)과 롤러유닛(33)을 구비하는데, 롤러유닛(33)은 프레임(32)에 회전 가능하게 장착되는 메인롤러(60)와, 메인롤러(60)에 대하여 상대 운동이 가능하게 장착되는 보조롤러(70)를 구비한다.

메인롤러(60)는 프레임(32)의 길이 방향을 따라서 배치되고, 그 양단에는 메인롤러(60)의 회전축(61)이 프레임(32)의 양 측벽(34)에 삽입된다. 메인롤러(60)는 일반적으로 사용되는 AC모터 또는 DC모터를 이용하여 구동될 수 있다.

보조롤러(70)는 가변장치(80)를 통하여 메인롤러(60)에 대하여 상대 운동이 가능하게 설치된다. 즉 가변장치(80)는 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대하여 MD방향으로 이동시키거나 CMD방향으로 이동시키기 때문에 기판(10)은 MD방향으로 이동하거나 CMD방향으로 이동하는 것이 가능하다. 뿐만 아니라 도 3은 두 개의 보조롤러(70)가 메인롤러(60)에 설치되어 있는데, 만약 좌측에 마련된 제1보조롤러(71)가 정지하고 우측에 마련된 제2보조롤러(72)가 회전하고 있는 경우 보조롤러(70) 위에 놓여진 기판(10)은 회전하게 된다. 이때 기판(10)의 회전 방향은 MD방향과 CMD방향이 이루는 사이 각(θ)이 된다.

결국 보조롤러(70)는 메인롤러(60)에 종속되어 함께 이동하면서 가변장치(80)가 동작하는 경우 메인롤러(60)와는 독립적으로 별도로 이동한다.

이하에서는 가변장치(80)를 통하여 보조롤러(70)가 메인롤러(60)에 대하여 상대 운동하는 것에 대해서 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1가변장치를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1가변장치(81)는 보조롤러(70)를 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 상대 회전시키게 되면 기판(10)은 MD방향으로 이동하게 된다.

제1가변장치(81)는 메인롤러(60)에 결합되는 제1가압부재(91)와, 보조롤러(70)에 결합되는 제2가압부재(92)와, 제1가압부재(91)와 제2가압부재(92)를 연결하는 제1가변부재(110)를 구비한다. 제1가변부재(110)는 어느 일 방향으로 길이가 늘어나거나 줄어드는 특성을 가지는데, 이때 제1가변부재(110)가 설치되는 방향은 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향이다. 여기서 제1가변부재(110)가 설치되는 방향이란 제1가변부재(110)가 늘어나거나 줄어드는 방향을 말한다.

제1가변부재(110)는 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 설치되기 때문에 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 늘어나거나 줄어들 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1가변부재(110)가 늘어나서 제1가압부재(91)와 제2가압부재(92)를 가압하는 경우 제2가압부재(92)는 제1가압부재(91)로부터 점점 이격되고, 제2가압부재(92)와 결합된 보조롤러(70)는 메인롤러(60)에 대해서 상대 회전하게 된다. 이와 반대로 제1가변부재(110)가 줄어드는 경우 제2가압부재(92)는 제1가압부재(91)에 점점 가까워지고, 제2가압부재(92)와 결합된 보조롤러(70)는 메인롤러(60)에 대해서 종전과 반대 방향으로 상대 회전하게 된다. 이때 기판(10)은 보조롤러(70)에 의해서 지지되고 있기 때문에 보조롤러(70)가 상대 회전함에 따라 MD방향으로 왕복 이동할 수 있다. 이러한 점을 이용하여 기판(10)과 패턴롤(41) 사이에 MD방향의 정렬 오차가 발생하는 경우 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대하여 상대 회전시킴으로써 MD방향의 정렬 오차를 제거할 수 있다. 이에 관해서는 추후 자세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제2가변장치(82)를 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제2가변장치(82)는 보조롤러(70)를 메인롤러(60)의 길이 방향으로 상대 회전시키게 되면 기판(10)은 CMD방향으로 이동하게 된다.

제2가변장치(82)는 메인롤러(60)에 결합되는 제3가압부재(93)와, 보조롤러(70)에 결합되는 제4가압부재(94)와, 제3가압부재(93)와 제4가압부재(94)를 연결하는 제2가변부재(120)를 구비한다. 제2가변부재(120)는 어느 일 방향으로 길이가 늘어나가나 줄어드는 특성을 가지는데, 이때 제2가변부재(120)가 설치되는 방향은 메인롤러(60)의 길이 방향이다. 여기서 제2가변부재(120)가 설치되는 방향이란 제2가변부재(120)가 늘어나거나 줄어드는 방향을 말한다.

제2가변부재(120)는 메인롤러(60)의 길이 방향으로 설치되기 때문에 메인롤러(60)의 길이 방향으로 늘어나거나 줄어들 수 있다. 도 5를 참조하면, 제2가변부재(120)가 늘어나서 제3가압부재(93)와 제4가압부재(94)를 가압하는 경우 제4가압 부재(94)는 제3가압부재(93)로부터 점점 이격되고, 제4가압부재(94)와 결합된 보조롤러(70)는 메인롤러(60)에 대해서 상대 회전하게 된다. 이와 반대로 제2가변부재(120)가 줄어드는 경우 제4가압부재(94)는 제3가압부재(93)에 점점 가까워지고, 제4가압부재(94)와 결합된 보조롤러(70)는 메인롤러(60)에 대해서 종전과 반대 방향으로 상대 회전하게 된다. 이때 기판(10)은 보조롤러(70)에 의해서 지지되고 있기 때문에 CMD방향으로 왕복 이동할 수 있다. 이러한 점을 이용하여 기판(10)과 패턴롤(41) 사이에 CMD방향의 정렬 오차가 발생하는 경우 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대하여 상대 회전시킴으로써 CMD방향의 정렬 오차를 제거할 수 있다. 이에 관해서는 추후 자세히 설명한다.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 제2가압부재를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제4가압부재를 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 7을 참고하면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 기판정렬장치(31)가 MD방향의 정렬 오차를 제거하기 위하여 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대해서 상대 회전시키는 방향은 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향이고, 도 3 및 도 5에 나타난 바와 같이 기판정렬장치(31)가 CMD방향의 정렬 오차를 제거하기 위하여 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대해서 상대 회전시키는 방향은 메인롤러(60)의 길이 방향이다. 즉 보조롤러(70)는 메인롤러(60)의 길이 방향으로 상대 회전이 가능하고 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 상대 회전이 가능해야 한다.

이를 위해 보조롤러(70)와 연결되는 제2가압부재(92)를 도 6과 같이 형성하 고 제4가압부재(94)를 도 7과 같이 형성한다.

도 6은 제2가압부재(92)에 형성되는 함몰부(92a)가 메인롤러(60)의 길이 방향을 따라서 함몰되어 형성된다. 즉 함몰부(92a)가 형성되는 부분은 메인롤러(60)의 길이 방향을 따라 두께(t)가 상대적으로 작고 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향을 따라 두께(T)가 상대적으로 크다. 이로 인해 제2가압부재(92)를 메인롤러(60)의 길이 방향으로 가압하는 경우 제2가압부재(92)는 메인롤러(60)의 길이 방향으로 굽혀지게 된다. 이와 반대로 제2가압부재(92)를 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 경우 제2가압부재(92)는 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 굽혀지지 않게 된다.

도 7은 제4가압부재(94)에 형성되는 함몰부(94a)가 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향을 따라 함몰되어 형성된다. 즉 함몰부(94a)가 형성되는 부분은 메인롤러(60)의 길이 방향을 따라 두께(T)가 상대적으로 크고 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향을 따라 두께(t)가 상대적으로 작다. 이로 인해 제4가압부재(94)를 메인롤러(60)의 길이 방향으로 가압하는 경우 제4가압부재(94)는 메인롤러(60)의 길이 방향으로 굽혀지지 않게 된다. 이와 반대로 제4가압부재(94)를 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 경우 제4가압부재(94)는 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로는 굽혀지게 된다.

결국 제1가변장치(81)가 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 제1가압부재(91)와 제2가압부재(92)를 가압하는 경우 보조롤러(70)와 결합하고 있는 제2가압부재(92)는 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 굽혀지지 않기 때문에 보조롤러(70)는 제2가압부재(92)를 통하여 힘을 전달받는다. 이와 동시에 보조롤러(70)에 결합하고 있는 제4가압부재(94)는 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 굽혀지기 때문에 보조롤러(70)는 제2가압부재(92)를 통하여 전달받은 힘에 의해서 제4가압부재(94)가 굽혀지는 만큼 메인롤러(60)에 대해서 회전하게 된다.

이와 반대로 제2가변장치(82)가 메인롤러(60)의 길이 방향으로 제3가압부재(93)와 제4가압부재(94)를 가압하는 경우 보조롤러(70)와 결합하고 있는 제4가압부재(94)는 메인롤러(60)의 길이 방향으로 굽혀지지 않기 때문에 보조롤러(70)는 제4가압부재(94)를 통하여 힘을 전달받는다. 이와 동시에 보조롤러(70)에 결합하고 있는 제2가압부재(92)는 메인롤러(60)의 길이 방향으로 굽혀지기 때문에 보조롤러(70)는 제4가압부재(94)를 통하여 전달받은 힘에 의해서 제2가압부재(92)가 굽혀지는 만큼 메인롤러(60)에 대해서 회전하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1가변부재와 제2가변부재를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1가변부재(110)가 설치되는 방향은 메인롤러(60)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향이고, 제2가변부재(120)가 설치되는 방향은 메인롤러(60)의 길이 방향으로 설치된다. 여기서 제1가변부재(110)와 제2가변부재(120)가 설치되는 방향이란 제1가변부재(110)와 제2가변부재(120)가 늘어나거나 줄어드는 방향을 의미하는 것은 앞에서 언급한 바와 같다. 이처럼 제1가변부재(110)와 제2가 변부재(120)는 각각이 설치되는 방향이 다를 뿐 그 구조가 동일하므로 이하에서는 제1가변부재(110)를 예로 들어 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1가변부재(110)는 압전소자(111)와, 압전소자(111)를 감싸는 증폭기구(112)를 구비한다.

압전소자(111)는 외부에서 기계적 변형을 가하면 전기 분극(分極)이 나타나는 현상을 이용하는 소자로써, 이러한 현상을 이용하여 압전소자(111)에 전압을 가하는 경우 그 길이를 늘이거나 줄이는데 사용될 수 있다. 또한 압전소자(111)는 높은 대역폭(bandwidth)을 갖기 때문에 고속으로 구동될 수 있다. 이는 정렬오차를 빠른 시간 안에 제거하고 안정화될 수 있다는 것을 의미한다.

증폭기구(112)는 압전소자(111)의 변위를 증폭시키는 기구이다. 증폭기구(112)는 대략 육각형 모양으로 형성되는데, 서로 대칭되는 두 개의 측면부(113)와 두 개의 지지부(114)를 구비하고, 측면부(113)와 지지부(114)를 연결하는 네 개의 빗변부(115)를 구비한다. 압전소자(111)는 양측 단부 각각은 두 개의 측면부(113)에 각각 결합된다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 지지부(114) 중 어느 하나는 제1가압부재(91)와 결합하고 다른 하나는 제2가압부재(92)와 결합한다.

압전소자(111)에 전압을 가하여 그 길이를 늘리는 경우 두 개의 측면부(113)는 서로 멀어지려고 하고 두 개의 지지부(114)는 서로 가까워지려고 한다. 이로써 제1가압부재(91)와 제2가압부재(92)는 서로 가까워진다. 반대로 압전소자(111)에 전압을 가하여 그 길이를 줄이는 경우 두 개의 측면부(113)는 서로 가까워지려고 하고 두 개의 지지부(114)는 서로 멀어지려고 한다. 이로써 제1가압부재(91)와 제2가압부재(92)는 서로 멀어지려고 한다. 제1가압부재(91)와 제2가압부재(92) 사이의 간격이 멀어지거나 가까워짐에 따라서 보조롤러(70)가 메인롤러(60)에 대해서 상대 회전하는 것은 앞에서 살펴본 바와 같다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치(31)의 동작에 대해서 설명한다.

도 1를 참조하면, 일반적으로 기판(10)은 표시영역과 비표시영역으로 구분된다. 표시영역에는 다수 개의 게이트 라인 및 다수 개의 데이터 라인이 서로 교차하여 배열되는데, 이들이 서로 교차하는 부분에는 박막트랜지스터 등이 구비된다. 비표시영역에는 게이트 라인과 데이터 라인에 구동신호를 인가하기 위한 패드가 형성되는 영역이다. 특히 기판(10)의 비표시영역에는 정렬마크가 형성되는데, 정렬마크를 패터닝하는 과정이나 기판의 열, 습도 변형에 의해 오차가 발생할 수 있다. 이들 정렬마크를 이용하여 기판(10)과 패턴롤(41) 사이의 정렬 오차를 제거할 수 있다.

즉, 기판정렬장치(31)는 오차측정부(36)를 구비하여 정렬마크의 위치를 확인함으로서 기판(10)의 크기변화 등을 감지 및 측정하여 신호를 출력하게 된다. 예를 들면 오차측정부(36)는 정렬마크 간의 거리를 측정함으로써 기판(10)이 MD방향, CMD방향 그리고 MD방향과 CMD방향 사이의 각(θ)을 따라서 얼마만큼 오차가 발생하였는지 측정한다. 여기서 오차측정부(36)는 정렬마크의 위치 및 변위를 확인하기 위하여 CCD카메라가 사용될 수 있다.

이와 더불어 기판정렬장치(31)는 제어부(37)를 구비하여 기판(10)의 MD방향, CMD방향 그리고 MD방향과 CMD방향 사이의 각(θ)에 따른 정렬 오차에 대하여 압전소자(111)에 가해질 전압을 출력한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기판(10)에 MD방향의 정렬 오차가 발생한 것을 나타낸 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판(10)에 패터닝되어 있는 X표시는 정렬 마크를 나타낸다. 이와 대응하여 도 9에 나타난 O표시는 패턴마크로써, 정렬 오차가 발생하지 않았을 경우 정렬 마크(X)가 위치하여야 하는 위치를 나타낸다. 도 9는 기판(10)의 진행 방향 즉 MD방향의 오차를 나타내고 있다. 이때 오차측정부(36)가 CCD카메라 등을 이용하여 정렬마크(X)와 패턴마크(O)간의 오차(또는 변위)를 측정하여 신호를 출력한다.

제어부(37)는 오차측정부(36)의 신호를 받아들여 제1가변장치(81)의 압전소자(111)에 전압을 인가한다. 압전소자(111)에 전압이 인가되면 제1가변장치(81)는 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대해서 MD방향으로 회전시킨다. 따라서 보조롤러(70)에 지지되는 기판(10)도 MD방향으로 진행하므로 정렬마크(X)와 패턴마크(O)가 서로 일치되어 양자간의 정렬 오차가 제거될 수 있다.

다만, 정렬 마크(X)와 패턴 마크(O) 사이의 오차가 매우 커서 비교적 큰 이동량이 요구되는 경우에는 스테이지(35)를 이용하여 프레임(32)을 MD방향으로 이동시켜야 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기판에 CMD방향의 정렬 오차가 발생한 것 을 나타낸 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 정렬마크(X)가 패턴마크(O)의 위치를 고려할 때 기판(10)은 그 진행 방향의 수직 방향으로 정렬 오차가 발생하고 있다. 오차측정부(36)는 정렬마크(X)와 패턴마크(O) 사이의 오차를 측정하여 제어부(37)로 신호를 출력한다. 이때 제어부(37)는 기판(10)을 CMD방향으로 이동시켜야 하므로 제2가변장치(82)의 압전소자(111)에 전압을 인가한다. 압전소자(111)에 전압이 인가되면 제2가변장치(82)는 보조롤러(70)를 메인롤러(60)에 대하여 CMD방향으로 회전시킨다. 따라서 보조롤러(70)에 지지되는 기판(10)도 CMD방향으로 진행하여 정렬마크(X)와 패턴마크(O)가 서로 일치되어 양자간의 정렬 오차가 제거될 수 있다.

다만, 정렬 마크(X)와 패턴 마크(O) 사이의 오차가 매우 커서 비교적 큰 이동량이 요구되는 경우에는 스테이지(35)를 이용하여 프레임(32)을 CMD방향으로 이동시켜야 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기판이 MD방향과 CMD방향 사이의 각에 따른 오차가 발생한 것을 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 좌측에 있는 정렬마크(X)와 패턴마크(O)는 일치하지만 우측에 있는 정렬마크(X)와 패턴마크(O)는 서로 일치하지 않는다. 이는 기판(10)이 MD방향과 CMD방향 사이의 각(θ)을 따라서 회전하여 정렬 오차를 나타내고 있다. 오차측정부(36)는 정렬마크(X)와 패턴마크(O) 사이의 오차를 측정하여 제어부(37)로 신호를 출력한다.

제어부(37)는 기판(10)을 MD방향과 CMD방향 사이의 각(θ)을 따라서 회전시 켜야 하므로 도 3에 도시된 바와 같이, 제1보조롤러(71) 측에 마련되는 제1가변장치(81)의 압전소자(111)에 전압을 인가하지 않고 제2보조롤러(72) 측에 마련되는 제1가변장치(81)의 압전소자(111)에 전압을 인가한다. 이 경우 제2보조롤러(72)는 제1가변장치(81)에 의해서 메인롤러(60)에 대해서 상대 회전한다. 기판(10)은 제1보조롤러(71)와 제2보조롤러(72)에 의해서 지지되기 때문에 제1보조롤러(71)는 정지하고 제2보조롤러(72)는 회전하는 경우 기판(10)은 MD방향과 CMD방향 사이의 각(θ)을 따라서 회전하는 것이 가능하다. 이로써 정렬마크(X)와 패턴마크(O)가 서로 일치하여 양자간의 정렬 오차가 제거된다.

다만, 도 11과 같은 경우에도 정렬 마크(X)와 패턴 마크(O) 사이의 오차가 매우 커서 비교적 큰 이동량이 요구되는 경우에는 스테이지(35)를 이용하여 프레임(32)을 MD방향과 CMD방향 사이의 각(θ)을 따라서 회전시켜야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 공정을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치의 조동 정렬을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판정렬장치의 미세 정렬를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1가변장치를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제2가변장치(82)를 나타낸 도면.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 제2가압부재를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제4가압부재를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1가변부재와 제2가변부재를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기판(10)에 MD방향의 정렬 오차가 발생한 것을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기판에 CMD방향의 정렬 오차가 발생한 것을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기판이 MD방향과 CMD방향 사이의 각으로 오차가 발생한 것을 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 기판 32: 프레임

33: 롤러유닛 60: 메인롤러

70: 보조롤러 71: 제1보조롤러

72: 제2보조롤러 80: 가변장치

81: 제1가변장치 82: 제2가변장치

91: 제1가압부재 92: 제2가압부재

93: 제3가압부재 94: 제4가압부재

110: 제1가변부재 120: 제2가변부재

Claims (19)

1. 프레임과,

   상기 프레임에 회전 가능하게 장착되어 기판을 지지하는 롤러유닛으로서, 메인롤러와, 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동 가능하게 장착되어 상기 기판을 정렬하는 보조롤러를 구비하는 롤러유닛과,

   상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하되,

   상기 가변장치는 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 제1가변장치와, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향으로 가압하는 제2가변장치를 구비하고,

   상기 제1가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제1가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제2가압부재와, 상기 제1가압부재와 상기 제2가압부재를 연결하는 제1가변부재를 구비하고,

   상기 제1가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 그 길이가 가변되고,

   상기 제1가변부재는 압전소자를 포함하는 기판정렬장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 프레임과,

   상기 프레임에 회전 가능하게 장착되어 기판을 지지하는 롤러유닛으로서, 메인롤러와, 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동 가능하게 장착되어 상기 기판을 정렬하는 보조롤러를 구비하는 롤러유닛과,

   상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하되,

   상기 가변장치는 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 제1가변장치와, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향으로 가압하는 제2가변장치를 구비하고,

   상기 제1가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제1가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제2가압부재와, 상기 제1가압부재와 상기 제2가압부재를 연결하는 제1가변부재를 구비하고,

   상기 제1가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 그 길이가 가변되고,

   상기 제2가압부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 굽힘이 가능하도록 함몰부와 판스프링 중 적어도 하나를 구비하는 기판정렬장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 프레임과,

   상기 프레임에 회전 가능하게 장착되어 기판을 지지하는 롤러유닛으로서, 메인롤러와, 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동 가능하게 장착되어 상기 기판을 정렬하는 보조롤러를 구비하는 롤러유닛과,

   상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하되,

   상기 가변장치는 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 제1가변장치와, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향으로 가압하는 제2가변장치를 구비하고,

   상기 제2가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제3가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제4가압부재와, 상기 제3가압부재와 상기 제4가압부재를 연결하는 제2가변부재를 구비하고,

   상기 제2가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 그 길이가 가변되고,

   상기 제2가변부재는 압전소자를 포함하는 기판정렬장치.
10. 프레임과,

    상기 프레임에 회전 가능하게 장착되어 기판을 지지하는 롤러유닛으로서, 메인롤러와, 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동 가능하게 장착되어 상기 기판을 정렬하는 보조롤러를 구비하는 롤러유닛과,

    상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하되,

    상기 가변장치는 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 제1가변장치와, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향으로 가압하는 제2가변장치를 구비하고, 상기 제2가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제3가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제4가압부재와, 상기 제3가압부재와 상기 제4가압부재를 연결하는 제2가변부재를 구비하고,

    상기 제2가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 그 길이가 가변되고,

    상기 제2가변부재는 압전소자와, 상기 압전소자의 길이 변화량을 증폭시키는 증폭기구를 포함하는 기판정렬장치.
11. 프레임과,

    상기 프레임에 회전 가능하게 장착되어 기판을 지지하는 롤러유닛으로서, 메인롤러와, 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동 가능하게 장착되어 상기 기판을 정렬하는 보조롤러를 구비하는 롤러유닛과,

    상기 메인롤러와 상기 보조롤러 사이에 배치되어, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러에 대하여 상대 운동시키는 가변장치를 구비하되,

    상기 가변장치는 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 가압하는 제1가변장치와, 상기 보조롤러를 상기 메인롤러의 길이 방향으로 가압하는 제2가변장치를 구비하고, 상기 제2가변장치는 상기 메인롤러에 결합되는 제3가압부재와, 상기 보조롤러에 결합되는 제4가압부재와, 상기 제3가압부재와 상기 제4가압부재를 연결하는 제2가변부재를 구비하고,

    상기 제2가변부재는 상기 메인롤러의 길이 방향으로 그 길이가 가변되고,

    상기 제4가압부재는 상기 메인롤러의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 굽힘이 가능하도록 함몰부와 판스프링 중 적어도 하나를 구비하는 기판정렬장치.
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