KR20160142456A - 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2 이상의 기판이 안착되는 스테이지와, 스테이지에 설치되어 안착된 2 이상의 기판을 지지하는 지지핀 및 지지된 2 이상의 기판을 이동시켜 2 이상의 기판을 각각 정렬시키는 정렬 클램프부를 포함하되, 정렬 클램프부는, 제1축 및 제1축과 직교하는 제2축에 의해 형성된 가상의 평면 상에 설정되되 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 좌표계인 정렬기준위치를 기준으로 2 이상의 기판을 각각 정렬시키는 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법을 제공한다.

Description

기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법{APPARATUS OF ALLIGNING SUBSTRATE AND METHOD OF ALLINING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 산업, 화학 산업 등의 기판이 요구되는 다양한 산업에 사용되는 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법에 관한 것이다.
기판(substrate)은 표면에 전기 회로 배선 등의 박막이 형성될 수 있도록 구성된 판(plate)으로서, 최근 전자 산업의 발달에 따라 다양한 형상, 크기 및 소재의 기판들이 연구, 개발되어 왔다.
기판은, 예를 들어 전자 산업 등에 사용될 경우 반도체 산업의 메모리 소자가 실정되는 반도체 집적 회로 기판이나, 화상을 표시하는 표시 장치로서 액정 표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel) 및 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display) 등의 표시부, 터치 패널 등의 각종 베이스(base)로 사용된다.
이와 같은 기판에 박막을 형성하는 일반적인 방법으로는 진공 증착(evaporation)법, 이온 플레이팅(ion plating)법, 및 스퍼터링(sputtering)법과 같은 물리 기상 증착(PVD)법과, 가스 반응에 의한 화학 기상 증착(CVD)법 등이 있다.
이 중, 상기한 화학 기상 증착법을 이용하여 유기 발광 표시장치의 기판에 박막을 형성하는 화학 기상 증착장치는 통상적으로 증착 챔버의 내부에 설치되어 기판을 고정하는 스테이지를 구비한다.
그런데, 상기한 화학 기상 증착장치의 증착 챔버는 내부가 고진공으로 유지되고 있고, 화학 반응 및 설비상의 이유로 인해 기판의 비전 정렬(vision alignment)만으로는 기판을 정렬하기 어려우므로, 기판을 정렬하기 위한 기판 정렬 장치가 함께 구비된다.
이와 같은 기존의 기판 정렬 장치는 하나의 기판만이 내부에 배치되어 정렬되는데, 최근 표시 장치의 대형화 등으로 인하여 하나의 원장 기판을 여러 개의 분할된 기판으로 나누어 각각 기판 정렬 작업 및 화학 기상 증착을 수행하는 경우도 있다.
다만, 기존의 기판 정렬 장치의 경우 정렬 및 증착 작업을 수행하기 위해 기판 정렬 장치에 맞는 규격화된 하나의 기판만 배치되어야 하므로, 이와 같이 분할된 기판들마다 각각 기판 정렬 작업을 수행하게 되면 필연적으로 공정 최대 시간(tact time)이 증가하여 생산 효율이 감소하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 동시에 2 이상의 기판을 배치 및 동시 정렬할 수 있는 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 2 이상의 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지에 설치되어 안착된 상기 2 이상의 기판을 지지하는 지지핀 및 지지된 상기 2 이상의 기판을 이동시켜 상기 2 이상의 기판을 각각 정렬시키는 정렬 클램프부를 포함하되, 상기 정렬 클램프부는, 제1축 및 상기 제1축과 직교하는 제2축에 의해 형성된 가상의 평면 상에 설정되되 상기 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 좌표계인 정렬기준위치를 기준으로 상기 2 이상의 기판을 각각 정렬시키는 기판 정렬 장치가 제공된다.
상기 스테이지는 상부면이 상기 가상의 평면과 서로 평행하도록 배치될 수 있다.
상기 지지핀은 2 이상이 안착된 상기 기판의 하부를 각각 지지할 수 있다.
상기 2 이상의 지지핀은 각각 상기 스테이지를 기준으로 상기 기판을 향해 상승 또는 하강 가능하도록 설치될 수 있다.
상기 정렬 클램프부는 상기 스테이지에 이동 가능하게 설치되되 상기 안착된 기판의 일 측부를 클램핑하여 고정시키며, 상기 정렬 클램프부에 의한 상기 기판의 이동 궤적(moving trajectory)은 상기 가상의 평면과 서로 평행할 수 있다.
상기 정렬 클램프부는 상기 클램핑된 기판을 상기 제1축을 기준으로 축정렬시키는 제1 클램핑 유닛 및 상기 클램핑된 기판을 상기 제2축을 기준으로 축정렬시키는 제2 클램핑 유닛을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 2 이상의 기판을 스테이지에 안착하는 단계와, 상기 2 이상의 기판을 정렬하는 단계 및 상기 2 이상의 기판의 정렬 여부를 검사하는 단계를 포함하되, 상기 기판 정렬 단계에서, 제1축 및 상기 제1축과 직교하는 제2축에 의해 형성된 가상의 평면 상에 설정되되 상기 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 좌표계인 정렬기준위치를 기준으로 상기 2 이상의 기판을 각각 정렬하는 기판 정렬 방법이 제공된다.
상기 스테이지 안착 단계에서 상기 기판을 상기 스테이지에 설치된 지지핀 상부로 안착한 후, 상기 스테이지 상부면을 향해 상기 지지핀과 상기 기판을 하강할 수 있다.
상기 기판 정렬 단계는 상기 클램핑된 기판을 상기 제1축을 기준으로 축정렬시키는 제1 축정렬 단계 및 상기 클램핑된 기판을 상기 제2축을 기준으로 축정렬시키는 제2 축정렬 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 축정렬 단계와 상기 제2 축정렬 단계는 동시에 수행할 수 있다.
상기 기판 정렬 단계에서 상기 기판의 이동 궤적(moving trajectory)은 상기 가상의 평면과 평행할 수 있다.
상기 정렬 여부 검사 단계에서 상기 기판이 상기 가상의 평면과 서로 평행하도록 미세 정렬을 수행할 수 있다.
상기 정렬 여부 검사 단계에서 상기 기판에 형성된 얼라인 마크를 검출하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치 및 기판 정렬 방법은 특정 규격에 맞는 하나의 기판만을 배치 및 정렬시킬 수 있던 기존의 기판 정렬 장치 및 방법 대비, 2 이상의 기판을 동시에 배치 및 정렬할 수 있는 바, 기판의 규격이나 수량과 무관하게 호환성이 향상되며, 이에 공정 최대 시간(tact time) 축소에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 변형예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법의 지지핀 및 기판 하강 단계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법의 기판 정렬 단계 중, 정렬 클램프부에 의해 기판이 클램핑되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법의 기판 정렬 단계가 완료된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법에서 기판 일부를 확대한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도 1과 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치의 구성을 개략적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 도면이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(10)는 편의 상 표시 장치 제조 장치 중, 표면에 박막을 증착시키기 위한 증착 장치 내부에 설치되는 구성으로 설명하나, 본 발명의 범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 기타 전자 산업이나 화학 산업 등 여러 산업 전반적으로 기판이 요구되는 산업 내의 기판 정렬 작업이 필요한 공정에 설치 및 이용될 수 있는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1축(AX1) 및 제1축(AX1)과 직교하는 제2축(AX2)이 이루는 가상의 평면(VP) 상에 정렬기준위치(CL1)가 설정될 수 있다. 정렬기준위치(CL1)는 제1축(AX1)과, 제1축(AX1)과 직교하는 제2축(AX2)으로 이루어진 가상의 기준위치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 제1축(AX1)과 제2축(AX2)으로 이루어진 2차원 직교 좌표계로 설정되어 가상의 평면(VP) 상에 위치할 수 있다.
정렬기준위치(CL1)는 후술할 기판(20)의 규격이나 배치된 위치 등에 따라 유동적으로 설정될 수 있다. 예들 들면, 정렬기준위치(CL1)는 검지부(미도시)를 통해 기판 정렬 장치(10)에 배치된 기판(20)의 크기 및 수량 데이터를 검지하여 검지된 데이터를 계산부(미도시)에 송출한다.
계산부(미도시)는 기판(20)의 규격 및 수량 데이터를 계산하여 가상의 평면(VP) 중, 도 1의 기판 정렬 장치(10)의 상부면에서 바라본 면적에 대응되는 면적 내부에 위치하는 정렬기준위치(CL1) 데이터를 계산한다.
계산부(미도시)는 표시부(미도시)로 정렬기준위치(CL1) 데이터를 송출하며, 표시부(미도시)는 기판 정렬 장치(10)에 정렬 기준 위치(CL1)에 해당하는 2차원 좌표계 형상의 광원을 투영시키는 등의 방법을 통해, 기판 정렬 장치(10)에 직접 정렬기준위치(CL1)를 표시, 설정할 수 있다.
다만, 본 발명의 범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 표시부(미도시)의 구성을 생략하여 정렬기준위치(CL1)를 물리적으로 표시하지 않고도, 계산부(미도시)에 의해 계산된 정렬기준위치(CL1) 정보를 정렬제어부(미도시)에 송출함으로써 정렬제어부(미도시)에 의해 정렬기준위치(CL1)가 설정 및 저장되며, 정렬제어부(미도시)는 정렬기준위치(CL1)에 따라 후술할 정렬 클램프부를 제어함으로써 기판(20)의 정렬을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 정렬기준위치(CL1)가 편의상 도 1에 도시된 바와 같이 두 기판(20) 간 이격된 공간 중 하측에 설정되었으나, 반드시 도 1에 도시된 위치에 한정되는 것은 아니며, 두 기판(20) 간 이격된 공간 중 중앙이나 상측에도 설정될 수 있다.
이와 같이, 기판 정렬 장치(10)는 정렬기준위치(CL1)를 기준으로, 배치된 2 이상의 기판(20)의 정렬 작업을 각각 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 기판 정렬 장치(10)로 배치된 두 개의 기판(20)이 정렬기준위치(CL1)를 기준으로 동시에 정렬될 수 있다. 이는 원장 규격이든, 2분할 이상의 분할 기판이든, 하나의 기판만을 배치 및 정렬시킬 수 있던 기존의 기판 정렬 장치 대비, 2 이상의 기판(20)을 배치할 수 있으면서도 동시에 2 이상의 기판(20)을 정렬시킬 수 있으므로, 공정 최대 시간(tact time) 축소에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
한편, 이와 같이 2 이상의 기판(20)을 동시에 배치 및 정렬하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에서 기판 정렬 장치(10)는 스테이지(100), 지지핀(200) 및 정렬 클램프부(300)를 포함한다.
스테이지(100)는 정렬 수행 중 배치되는 기판(20)을 지지할 수 있는 테이블(table)로서, 일반적으로 측정 공구에 사용되는 정반(surface plate)이나 척(chuck) 등의 구성일 수 있다.
스테이지(100) 상부로는 2 이상의 기판(20)이 동시에 배치될 수 있다. 스테이지(100)의 상부면의 면적은 2 이상의 기판(20)이 동시에 배치될 수 있도록 2 이상의 기판(20)의 면적을 합한 면적보다 크게 형성될 수 있다. 스테이지(100)는 상부면이 가상의 평면(VP)과 서로 평행하도록 배치될 수 있다.
한편, 도 1에는 스테이지(100) 상부로 두 개의 기판(20)이 배치되는 구성만 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 원장 크기의 기판 하나가 배치될 수도 있고, 원장 기판을 2분할 이상으로 분할한 분할 기판들이 모두 스테이지(100) 상부로 배치될 수도 있다. 또한, 이와 같이 스테이지(100)에 배치되는 기판의 크기 및 수량에 따라 정렬기준위치가 각각 달라질 수 있다.
지지핀(200)은 스테이지(100) 상부면으로 돌출 가능하게 설치되어, 스테이지(100)로 배치되는 기판(20)의 하부면을 지지할 수 있다. 또한, 지지핀(200)은 스테이지(100) 상부면과 수직 방향으로 상승 또는 하강 가능하도록 설치됨으로써, 지지핀(200)에 의해 지지된 기판(20)을 스테이지(100) 상부면을 기준으로 수직 방향으로 상승 또는 하강시킬 수 있다. 즉, 지지핀(200)은 스테이지(100) 상부면 기준 수직 방향으로 기판(20)이 스테이지(100) 상부면에 안착되도록 기판(20)의 움직임을 가이드할 수 있다.
지지핀(200)은 기판(20)의 하부면을 고르게 지지할 수 있도록 2 이상이 스테이지(100) 상부면에 각각 설치되되, 2 이상의 지지핀(200)은 각각 상승 또는 하강 가능하게 구동될 수 있다. 이를 통해 기판(20)이 2 이상의 지지핀(200)에 의해 스테이지(100)의 상부면과 평행한 위치를 유지하도록 조절될 수 있다.
한편, 2 이상의 지지핀(200)이 각각 상승 또는 하강됨으로써 기판(20) 하부면과 스테이지(100) 상부면의 위치에 미세한 오차가 발생할 가능성이 있으므로, 본 발명은 지지핀(200)의 하강에 의해 스테이지(100) 상부면에 안착된 기판(20) 하부면을 진공(vacuum) 흡착하여 고정할 수 있는 흡착 수단(미도시)을 구비할 수 있다.
정렬 클램프부(300)는 스테이지(100)에 이동 가능하게 설치되어, 지지핀(200)의 하강에 의해 스테이지(100)에 안착된 2 이상의 기판(20) 측부를 클램핑할 수 있다. 정렬 클램프부(300)는 클램핑된 2 이상의 기판(20)을 각각 정렬기준위치(CL1)를 기준으로 정렬시키도록, 제1축(AX1) 또는 제2축(AX2) 방향으로 전진 또는 후진될 수 있다.
또한, 정렬 클램프부(300)는 가상의 평면(VL)과 수직한 방향을 회전중심축으로 하여 클램핑된 기판(20)을 틸트(tilt)시킬 수도 있다.
정렬 클램프부(300)에 의해 2 이상의 기판(20)이 각각 제1축(AX1) 또는 제2축(AX2) 방향을 따라 이동되거나 틸트되는 이동 궤적(moving trajectory)은 가상의 평면(VL)과 서로 평행하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 정렬 클램프부(300)를 통해 2 이상의 기판(20)을 2축 좌표계에 해당되는 정렬기준위치(CL1)를 기준으로, 제1축(AX1) 및 제2축(AX2) 각각에 대한 축 정렬(axis alignment)이 수행될 수 있다.
한편, 정렬 클램프부(300)는 제1 클램핑 유닛(310) 및 제2 클램핑 유닛(320)을 포함한다.
제1 클램핑 유닛(310)은 2 이상이 도 1을 기준으로 세로 방향으로 연장된 기판(20)의 양 측부를 각각 클램핑하여 고정시키되, 주로 제1축(AX1) 방향으로 클램핑된 기판(20)을 전진 또는 후진시킴으로써 도 1을 기준으로 세로 방향으로 연장된 기판(20)의 양변이 제1축(AX1)과 평행하도록 제1축(AX1)을 기준으로 기판(20)을 축 정렬시킬 수 있다.
한편, 스테이지(100) 상에 두 개의 기판(20)이 동시에 배치될 경우, 도 1 기준 두 기판(20)의 사이에 두 개의 서로 다른 제1 클램핑 유닛(310)이 이격 배치되되, 각 제1 클램핑 유닛(310)이 서로 다른 기판(20)을 각각 클램핑하도록 배치될 수 있다.
제2 클램핑 유닛(320)은 2 이상이 도 1을 기준으로 가로 방향으로 연장된 기판(20)의 양 측부를 각각 클램핑하여 고정시키되, 주로 제2축(AX2) 방향으로 클램핑된 기판(20)을 전진 또는 후진시킴으로써 도 1을 기준으로 가로 방향으로 연장된 기판(20)의 양변이 제2축(AX2)과 평행하도록 제2축(AX2)을 기준으로 기판(20)을 축 정렬시킬 수 있다.
다만, 이와 같은 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)의 배치 관계는 스테이지(100) 상에 배치되는 기판(20)의 규격이나 수량에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 제1 클램핑 유닛(310) 및 하나의 제2 클램핑 유닛(320) 각각은 서로 다른 크기와 방향으로 독립적으로 이동 가능하도록 구동될 수 있으므로, 2 이상의 기판(20)이 스테이지(100) 상에 배치되더라도 모두 동시에 클램핑 및 정렬 작업이 수행될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 장치(10)는 특정 규격에 맞는 하나의 기판만을 배치 및 정렬시킬 수 있던 기존의 기판 정렬 장치 대비, 공정 최대 시간(tact time) 축소에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 변형예에 따른 기판 정렬 장치를 나타낸 도면이다. 도 2에서는 변형예에 따른 기판(20'), 지지핀(200), 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)과의 배치 관계를 대비하기 위해 전술한 도 1에 도시되었던 두 기판, 지지핀, 제1, 제2 정렬 클램프의 위치를 점선으로 병기하였다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 변형예에서는 원장 크기의 기판(20') 하나만이 스테이지(100)에 배치될 수 있다. 원장 크기의 기판(20')은 전술한 도 1의 두 기판(20)을 합친 면적과 동일한 크기를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 클램핑 유닛(310)은 도 2 기준 기판의 세로 방향으로 연장된 기판(20')의 양 측부를, 제2 클램핑 유닛(320)은 도 2 기준 기판의 가로 방향으로 연장된 기판(20')의 양 측부를 고정할 수 있도록 각각 최소 두 개 이상이 설치될 수 있다.
본 발명의 변형예에서는 원장 크기의 기판(20') 하나만이 스테이지(100)에 배치되므로, 전술한 도 1의 스테이지(100)의 중심부에 위치하던 두 개의 제1 클램핑 유닛(310)은 생략되거나, 기판(20')과 겹치지 않는 위치로 배치시킬 수 있다.
또한, 기판(20') 하나만이 배치 및 정렬 대상이므로, 새로 설정된 정렬기준위치(CL2)는 배치된 하나의 원장 기판(20')에 적합하도록 전술한 도 1의 정렬기준위치(CL1)와 다른 새로운 정렬기준위치(CL2)가 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 기판 정렬 장치(10)는 전술한 도 1의 2 이상의 기판(20)이 동시에 배치 및 정렬될 수 있으면서도, 도 2에 도시된 바와 같이 지지핀(200)과 제1, 제2 클램핑 유닛(310)의 배치관계를 서로 달리 조절함으로써 원장 크기의 기판(20') 또한 호환 가능하도록 구성되는 바, 다양한 규격이나 수량을 갖는 기판들을 동시 배치 및 정렬 시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 기판 규격이나 수량과 무관하게 호환성이 향상된 기판 정렬 장치(10)가 제공된다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 설명한다. 이하에서 기판 정렬 방법은 전술한 도 1의 기판 정렬 장치를 이용한 기판 정렬 방법이므로, 전술한 기판 정렬 장치의 구체적인 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법은 적어도 하나 이상의 기판을 스테이지에 안착하는 단계(S11)와, 안착된 기판을 정렬기준위치를 기준으로 정렬하는 단계(S12) 및 정렬된 기판의 정렬 여부를 검사하는 단계(S13)를 포함하여 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법의 지지핀 및 기판 하강 단계를 나타낸 도면으로, 기판 정렬 장치(10)의 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
스테이지 안착 단계(S11)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 2 이상의 기판(20)이 기판 정렬 장치(10)의 2 이상의 지지핀(200) 상부에 안착된다. 2 이상의 지지핀(200)은 도 4의 화살표 방향으로 각각 상승 또는 하강함으로써, 안착된 기판(20)을 스테이지(100) 상부면을 향해 가이드할 수 있다. 즉, 스테이지 안착 단계(S11)에서는 지지핀(200)의 상하 이동에 의해 지지핀(200)과 기판(20)이 함께 하강하는 단계(S111)가 수행된다.
이 때, 정렬 클램프는 기판(20)과 이격되어 이동이 정지된 상태이므로, 기판(20)의 스테이지(100) 상부면 안착 단계에서 지지핀(200)과 기판(20)의 하강을 간섭하지 않는다.
기판(20)이 스테이지(100) 상부면에 안착되면, 흡착 수단(미도시)을 통해 기판(20)을 스테이지(100)에 흡착하여 고정함으로써, 기판(20)과 스테이지(100) 간의 단차에 의해 미세 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 스테이지 안착 단계(S11)에서는 스테이지(100)에 안착된 기판(20)의 크기, 수량 데이터를 계산하여 정렬기준위치(CL1) 데이터를 계산하고, 계산된 정렬기준위치(CL1) 데이터를 토대로 정렬기준위치(CL1)에 해당하는 2차원 좌표계 형상의 광원을 기판 정렬 장치(10)에 직접 투영하거나, 정렬기준위치(CL1) 데이터를 토대로 정렬제어부에서 정렬기준위치(CL1)를 설정 및 저장하는 등의 방법을 통해, 안착된 기판(20)에 부합하는 정렬기준위치(CL1)를 설정하는 단계를 거칠 수 있다.
다만, 정렬 기준위치(CL1) 설정 단계는 반드시 스테이지 안착 단계(S11)에서 수행되는 것은 아니며, 후술할 기판 정렬 단계 중 제1, 제2 축정렬 단계 수행 직전에 수행될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법의 기판 정렬 단계 중, 정렬 클램프부에 의해 기판이 클램핑되는 것을 나타낸 도면이다.
기판 정렬 단계(S12)에서는 우선 도 5에 도시된 바와 같이 스테이지에 흡착된 기판(20)을 향해 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)이 각각 이동함으로써, 도 5 기준 세로 방향으로 연장된 기판(20)의 양변을 제1 클램핑 유닛(310)이, 가로 방향으로 연장된 기판(20)의 양변을 제2 클램핑 유닛(320)이 각각 클램핑하여 고정한다. 이 때, 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)에 의해 각각 클램핑된 기판(20)의 세로 변과 가로 변은 각각 정렬기준위치(CL1)와 어긋나게 배치되어 있을 수 있다.
이후, 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)을 제1축(AX1), 제2축(AX2) 방향으로 전진, 후진 시키거나 가상의 평면(VL)과 수직한 방향을 회전중심축으로 하여 기판(20)을 틸트시킴으로써, 가로 변이 제1축(AX1)과 평행하도록 제1 축정렬을 수행하는 단계(S121)와, 기판(20)의 세로 변이 제2축(AX2)과 평행하도록 제2 축정렬을 수행하는 단계(S122)를 거친다.
이와 같은 제1, 제2 축정렬 단계는 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)의 제1축(AX1), 제2축(AX2) 방향으로 전진, 후진 또는 틸트에 의해 동시에 수행될 수 있으며, 제1, 제2 클램핑 유닛(310, 320)의 이동 궤적은 가상의 평면(VP)과 평행하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법의 기판 정렬 단계가 완료된 모습을 나타낸 도면이다. 도 6에서는 도 5에서의 기판, 지지부 및 제1, 제2 클램핑 유닛의 위치를 점선으로 나타내었다.
제1, 제2 축정렬이 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이 정렬된 두 기판(20) 모두 가로 변이 제1축(AX1)과, 세로 변이 제2축(AX2)과 각각 평행하도록 배치된 상태가 된다. 또한 두 기판(20)은 가상의 평면(VP)과 평행하게 배치된 상태이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법에서 기판 일부를 확대한 도면이다.
정렬 여부 검사 단계(S13)에서는 비전 정렬(Vision alignment)을 통해 제1, 제2 축정렬 단계(S121, S122)가 올바르게 수행되었는지 검사한다.
이후 통해 제1, 제2 축정렬 단계(S121, S122)에서 각각의 두 기판(20)과 가상의 평면(VP) 간 오차가 발생했는지 여부를 검사하고, 각각의 기판(20)이 가상의 평면(VP)과 서로 평행하게 되도록 오차를 보정하는 미세 정렬 단계(S131)를 수행한다.
한편, 정렬 여부 검사 단계(S13)에서는 도 6에서와 같이 제1, 제2 축정렬 단계(S121, S122)가 완료된 이후의 각각의 기판(20)이 정확히 정렬되었는지 여부를 판별하기 위하여, 도 7과 같이 기판(20) 일측에 형성된 얼라인 마크(21)를 검출하는 단계(S132)를 수행할 수 있다.
한편, 미세 정렬 단계(S131)와 얼라인 마크 검출 단계(S132)는 서로 순서를 바꾸어 수행될 수도 있고, 미세 정렬 단계(S131) 이후 얼라인 마크 검출 단계(S132)를 통해 정렬이 완료되지 않았을 경우 다시 제1, 제2 축정렬 단계(S121, S122) 또는 미세 정렬 단계(S131)를 수행할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 방법은 2 이상의 기판(20)을 동시에 배치 및 정렬할 수 있으므로, 특정 규격에 맞는 하나의 기판만을 배치 및 정렬시키던 기존의 기판 정렬 방법 대비, 공정 최대 시간(tact time) 축소에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
이상에서 본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10: 기판 정렬 장치 20: 기판
21: 얼라인 마크 100: 스테이지
200: 지지핀 300: 정렬 클램프부
310: 제1 클램핑 유닛 320: 제2 클램핑 유닛
AX1: 제1축 AX2: 제2축
VP: 가상의 평면 CL1, CL2: 정렬기준위치

Claims (13)

  1. 2 이상의 기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지에 설치되어 안착된 상기 2 이상의 기판을 지지하는 지지핀; 및
    지지된 상기 2 이상의 기판을 이동시켜 상기 2 이상의 기판을 각각 정렬시키는 정렬 클램프부를 포함하되,
    상기 정렬 클램프부는, 제1축 및 상기 제1축과 직교하는 제2축에 의해 형성된 가상의 평면 상에 설정되되 상기 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 좌표계인 정렬기준위치를 기준으로 상기 2 이상의 기판을 각각 정렬시키는 기판 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지는 상부면이 상기 가상의 평면과 서로 평행하도록 배치되는 기판 정렬 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지핀은 2 이상이 안착된 상기 기판의 하부를 각각 지지하는 기판 정렬 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2 이상의 지지핀은 각각 상기 스테이지를 기준으로 상기 기판을 향해 상승 또는 하강 가능하도록 설치되는 기판 정렬 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 클램프부는 상기 스테이지에 이동 가능하게 설치되되 상기 안착된 기판의 일 측부를 클램핑하여 고정시키며,
    상기 정렬 클램프부에 의한 상기 기판의 이동 궤적(moving trajectory)은 상기 가상의 평면과 서로 평행한 기판 정렬 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정렬 클램프부는
    상기 클램핑된 기판을 상기 제1축을 기준으로 축정렬시키는 제1 클램핑 유닛; 및
    상기 클램핑된 기판을 상기 제2축을 기준으로 축정렬시키는 제2 클램핑 유닛;
    을 포함하는 기판 정렬 장치.
  7. 2 이상의 기판을 스테이지에 안착하는 단계;
    상기 2 이상의 기판을 정렬하는 단계; 및
    상기 2 이상의 기판의 정렬 여부를 검사하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 기판 정렬 단계에서, 제1축 및 상기 제1축과 직교하는 제2축에 의해 형성된 가상의 평면 상에 설정되되 상기 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 좌표계인 정렬기준위치를 기준으로 상기 2 이상의 기판을 각각 정렬하는 기판 정렬 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스테이지 안착 단계에서 상기 기판을 상기 스테이지에 설치된 지지핀 상부로 안착한 후, 상기 스테이지 상부면을 향해 상기 지지핀과 상기 기판을 하강하는 기판 정렬 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기판 정렬 단계는
    상기 클램핑된 기판을 상기 제1축을 기준으로 축정렬시키는 제1 축정렬 단계; 및
    상기 클램핑된 기판을 상기 제2축을 기준으로 축정렬시키는 제2 축정렬 단계;
    를 포함하는 기판 정렬 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 축정렬 단계와 상기 제2 축정렬 단계는 동시에 수행되는 기판 정렬 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 기판 정렬 단계에서 상기 기판의 이동 궤적(moving trajectory)은 상기 가상의 평면과 평행한 기판 정렬 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 정렬 여부 검사 단계에서 상기 기판이 상기 가상의 평면과 서로 평행하도록 미세 정렬을 수행하는 기판 정렬 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 정렬 여부 검사 단계에서 상기 기판에 형성된 얼라인 마크를 검출하는 단계를 수행하는 기판 정렬 방법.
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