KR20170028868A - Aligner and aligning method using electrostatic chuck - Google Patents

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최명운
김형민
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주식회사 야스
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Abstract

The objective of the present invention is to provide a new alignment system and method capable of preventing damage in accordance with sagging effect of a large area substrate from a step of aligning a mask and a substrate. According to the present invention, in a step of aligning and bonding the substrate and the mask, a flexible chuck made by forming an electrode in a flexible base capable of causing an identical sagging state is installed on the substrate in a sagging state, a rigid chuck plate is installed thereon, so the flexible electrostatic chuck chucks the substrate in the sagging state and is pulled from both ends to remove the sagging state from the substrate together with the flexible chuck and make the substrate flat. Then, the substrate bonded on the flexible chuck is chucked by the rigid chuck plate and a position of the substrate is adjusted with respect to the mask to be attached to the substrate, so the mask is aligned to the substrate.

Description

정전 척을 적용한 얼라이너 및 얼라인 방법{ALIGNER AND ALIGNING METHOD USING ELECTROSTATIC CHUCK}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an aligner and an aligning method using an electrostatic chuck,

본 발명은 기판과 마스크를 얼라인 하는 얼라이너에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 대면적 기판을 마스크와 얼라인함에 있어 플렉서블 척을 사용하여 기판 처짐 현상을 보완할 수 있는 척킹 방법을 포함한 얼라인에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aligner for aligning a substrate and a mask, and more particularly, to an aligner for aligning a substrate with a mask, including a chucking method capable of compensating for substrate deflection using a flexible chuck .

OLED를 적용한 디스플레이 또는 조명소자 또는 태양전지 제작에 있어서, 기판이 대면적화되고 얇아짐에 따라 제조공정에서 기판의 처짐 현상이 여러 가지 문제를 발생시킨다. 기판 처짐으로 인해 마스크와 기판의 얼라인이 정밀하게 이루어 지지 못할 경우 화소를 형성하는 유기 물질이 기판상에 정해진 위치에 증착되지 않아 정확한 색을 발광할 수 없게 된다. 정밀한 얼라인을 위해서는 기판과 마스크 사이의 간격을 최소로 하고 비젼 카메라를 이용하여 상기 기판과 마스크에 형성된 마크(Mark, Key Mark)의 위치 차이를 확인하고 상기 기판을 기준으로 마스크를 이동하여 두 마크 사이의 거리를 최소로 하여 얼라인하게 된다. 마스크의 경우 처짐을 최소화하기 위해서 마스크 프레임(Frame)에 마스크 쉬트(Mask Sheet)를 부착할 때, 이를 인장 후 부착하여 처짐을 방지하고 있다. 유리 기판의 크기가 커질수록 중력에 의한 처짐은 증가하게 되며, 유리 기판의 처짐으로 인해, 얼라인 시 기판과 마스크 사이의 간격을 처짐 정도만큼 더 멀리 띄운 상태에서 얼라인을 해야 한다. 이는 비젼 카메라로 관측하는 공정에서 기판상의 얼라인 마크와 마스크 위의 얼라인 마크의 거리 차이로 인해 정밀 관측이 어려워 정밀한 얼라인이 되지 않는 문제를 낳는다. In the production of a display or an illumination device or a solar cell to which an OLED is applied, the deflection phenomenon of the substrate in the manufacturing process causes various problems as the substrate becomes large and thin. If the alignment of the mask and the substrate can not be precisely performed due to the deflection of the substrate, the organic material forming the pixel can not be deposited at the predetermined position on the substrate and the precise color can not be emitted. For precise alignment, the distance between the substrate and the mask is minimized, a positional difference between marks formed on the substrate and the mask is checked using a vision camera, the mask is moved based on the substrate, So that the distance between them is minimized. In the case of a mask, when a mask sheet is attached to a mask frame in order to minimize deflection, it is attached after being stretched to prevent sagging. As the size of the glass substrate increases, the deflection due to gravity increases. Due to the deflection of the glass substrate, the gap between the substrate and the mask at the time of alignment must be aligned with the deflection of the gap. This results in a problem that precision observation is difficult due to the difference in the distance between the alignment mark on the substrate and the alignment mark on the mask in the process of observing with the vision camera, resulting in a precise alignment.

기판의 처짐현상을 없애고 기판을 척킹하고자 하는 방안에 대해 대한민국 공개특허 10-2015-0065050호는 기판을 자유낙하 이상의 속도로 낙하시키고 척은 이보다 더 빠른 속도로 낙하시켜 기판을 척으로 잡아주도록 하는 방법을 제안한다. 마스크와 기판의 얼라인에 대해서는 아무런 언급이 없이 기판을 처짐없이 하여 척으로 척킹하는 방법만을 제안하며, 더욱이 상기와 같은 방법은 얇은 유리기판에 대해 실시할 경우, 파손위험이 너무 높아 실현성이 없다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2015-0065050 discloses a method of dropping a substrate at a speed higher than a free fall and dropping the chuck at a higher speed than the method of chucking the substrate by chucking . Only a method of chucking the substrate without sagging without any reference to the alignment of the mask and the substrate is proposed. Further, when the above method is performed on a thin glass substrate, the risk of breakage is too high to be feasible.

따라서 본 발명의 목적은 마스크와 기판을 얼라인 하는 단계에서부터 대면적 기판의 처짐 현상에 따른 폐해를 방지할 수 있도록 플렉서블 척을 사용한 새로운 얼라인 방법과 시스템을 제공하고자 하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a new alignment method and system using a flexible chuck so as to prevent damage due to sagging phenomenon of a large area substrate from a step of aligning a mask and a substrate.

상기 목적에 따라 본 발명은, 기판과 마스크를 얼라인하고 합착하는 단계에서, 처진 상태에 있는 기판 위에 동일하게 처진 상태를 나타낼 수 있는 플렉서블한 기재에 전극을 형성하여 제작된 플렉서블 척을 배치하고, 그 위에 리지드한 척 플레이트를 배치하여, 먼저 플렉서블한 척이 기판의 처진 상태 그대로 척킹하고, 플렉서블 척을 양단에서 당겨 기판과 플렉서블 척의 처진 상태를 동시에 없애 평평하게 한 다음, 리지드 한 척 플레이트로 플렉서블 척에 합착된 기판을 척킹하고, 기판에 부착되어야 하는 마스크에 대해 기판의 위치를 조정하여 얼라인시키도록 하였다.According to the above object, the present invention provides a method of aligning a substrate and a mask, comprising the steps of aligning a substrate and a mask, placing a flexible chuck manufactured by forming an electrode on a flexible substrate, A rigid chuck plate is disposed thereon, first, a flexible chuck is chucked in a state in which the substrate is in a sagittal state, and the flexible chuck is pulled at both ends to simultaneously eliminate the suspended state of the flexible chuck and the substrate. Then, And the alignment of the substrate with respect to the mask to be attached to the substrate is adjusted and aligned.

상기에서, 플렉서블 척은 플렉서블한 소재를 기재로 하여 내부에 정전 척을 구성하는 전극을 포함하며, 플렉서블한 기재 양단부에 플렉서블 척을 고정하여 주는 고정 부재를 구비하여 고정 부재를 양쪽에서 잡고 늘려주거나 느슨하게 놓아주어 플렉서블한 기재에 대해 장력을 부여하거나 반대로 장력을 상실하게 할 수 있도록 구성된다. 즉, 기판이 처진 상태로 있는 척킹전 단계에서 플렉서블 척을 고정부재를 이용하여 느슨하게 놓아주어 기판과 동일한 상태로 처지게 만들어 기판과 완전히 밀착되게 척킹한 다음, 고정부재를 잡아당겨 장력을 부여함으로써 기판과 플렉서블 척을 동시에 평탄면으로 만들어 처짐 현상을 제거하는 것이다. 이와 같이 처짐 현상이 제거되어 평탄해 진 기판에 대해 본래 기판을 척킹하는 척 플레이트로 척킹하여 마스크와 기판의 위치를 정렬하는 얼라인 공정을 실시한다.The flexible chuck includes an electrode constituting an electrostatic chuck inside using a flexible material as a base, and a fixing member for fixing the flexible chuck to both ends of the flexible substrate by holding the fixing member on both sides or loosely Thereby allowing the flexible substrate to be given a tensile force or, conversely, to lose tension. That is, in the chucking step where the substrate is in the suspended state, the flexible chuck is loosely placed using the fixing member to be slackened in the same state as the substrate, so that the flexible chuck is fully tightly contacted with the substrate, And the flexible chuck are made flat at the same time to eliminate the deflection phenomenon. In this manner, the deflection phenomenon is eliminated and the substrate is planarized, and the substrate is chucked with a chuck plate which chucks the substrate, thereby performing alignment processing for aligning the position of the mask and the substrate.

또한, 상기 플렉서블 척은 기판과의 부착면에 점착제를 포함한 점착제 척으로 제작될 수 있으며, 이 경우도 처진 상태에 있는 기판 위에 동일하게 처진 상태를 구현하여 소정 구간부터 기판과의 척킹을 시작하여 기판 전체와 척킹되게 한 후 플렉서블 척을 당겨 처진 상태를 없애고 리지드한 척 플레이트에 척킹한다. In addition, the flexible chuck may be manufactured by a pressure-sensitive adhesive chuck including a pressure-sensitive adhesive on a surface of the flexible chuck attached to the substrate. In this case, the same swinging state is implemented on the substrate in the suspended state, After pulling the entire chuck, pull the flexible chuck to remove the stuck state and chuck the rigid chuck plate.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기판이 플렉서블 척에 의해 완전히 밀착되고 당겨져 기판 처짐 현상을 완전히 제거한 상태에서 마스크와 얼라인 되고 합착됨으로써 기판 처짐으로 인한 얼라인의 부정확성을 제거할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate the inaccuracy of the alignment due to substrate deflection by aligning and attaching the substrate with the mask in a state in which the substrate is completely tightly contacted and pulled by the flexible chuck and the substrate deflection phenomenon is completely eliminated.

또한, 예전 기술에 따를 경우, 휘어진 상태의 기판을 평편한 마스크 위에 안착시키는 과정에서 기판에 스크래치가 발생하는 문제가 있었는데, 본 발명의 플렉서블 척은 그러한 문제를 전혀 발생시키지 않는다. Further, according to the prior art, there is a problem that scratches are generated on the substrate in the process of placing the bent substrate on a flat mask, but the flexible chuck of the present invention does not cause such a problem at all.

도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 척을 적용하여 기판을 척킹하고 얼라인하는 것을 보여주는 단면 구성도이다.
도 2는 도 1에서 플렉서블 척과 기판을 분리된 상태로 보여주는 단면 구성도이다.
도 3은 정전 척과 고정 부재를 설명하기 위한 사시도와 단면구성도이다.
도 4는 플렉서블 척과 기판의 척킹 방법을 설명하기 위한 단면도와 사시도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 플렉서블 척을 적용하여 기판을 척킹하고 얼라인하는 것을 보여주는 단면도들로 이루어진 순서도이다.
도 6은 종래의 얼라인 장치 구성으로 기판의 처짐 형상을 보여주는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a chucking and aligning of a substrate by applying a flexible chuck according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the flexible chuck and the substrate in a separated state in FIG.
3 is a perspective view and a cross-sectional view illustrating the electrostatic chuck and the fixing member.
4 is a cross-sectional view and a perspective view for explaining a chucking method of the flexible chuck and the substrate.
FIG. 5 is a flow chart of cross-sectional views illustrating chucking and aligning a substrate using a flexible chuck according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a deflection shape of a substrate in a conventional alignment device configuration.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1과 도 2는, 본 발명의 플렉서블 척(20)을 이용하여 처진 상태로 있는 기판(30)을 척킹 하고 플렉서블 척(20)에 척킹 된 기판(30)을 리지드한 정전 척 플레이트(10)으로 척킹하여 마스크(50)와 기판(30)을 얼라인 하는 것을 나타낸다. 척 플레이트(10) 위에는 영구자석 배열체(60)가 위치된다. 1 and 2 show an electrostatic chuck plate 10 in which a substrate 30 in a suspended state is chucked and a substrate 30 chucked by a flexible chuck 20 is rigidly held by using the flexible chuck 20 of the present invention. And the mask 50 and the substrate 30 are aligned. On the chuck plate 10, a permanent magnet array 60 is located.

기판(30)은 양단에 기판 고정 가이드(40)에 의해 고정되어 있으며, 기판(30)과 얼라인 되고 합착 되어야 하는 마스크(50) 위에 자중으로 인해 처진 상태로 챔버 안에 반입되어 있는 상태이다. 기판(30)은 본래 냉각판과 정전 척(다른 형태의 척도 적용가능, 예를 들면, 진공척, 점착제 척, 자석 척 등)이 일체로 된 척 플레이트(10)에 의해 척킹되나 리지드한 척 플레이트(10)는 기판(30)이 처진 상태를 완벽하게 펴주지 못하므로, 본 발명은 플렉서블 척(20)으로 먼저 기판(30)을 척킹하여 준다. 따라서 플렉서블 척(20)을 척 플레이트(10) 아래 배치한다. 플렉서블 척(20)은 양단에 고정 부재가 있기 때문에 고정 부재로 팽팽하게 당겨주거나 느슨한 상태가 되게 하여 처진 상태를 연출할 수 있다. 따라서 고정부재를 조정하여 플렉서블 척(20)의 상태를 느슨하게 하여 기판(30)이 처진 상태와 거의 동일한 처짐을 연출한다. 이 같이 기판(30)의 처짐과 플렉서블척(20)의 처짐을 동조시킨 다음, 플렉서블 척(20)으로 기판(30)을 척킹하여 거의 완벽하게 기판(30)을 플렉서블 척(20)에 밀착시킨다. 다음, 플렉서블 척(20)의 고정 부재를 조정하여 기판이 합착 된 플렉서블 척(20)을 당겨 팽팽하게 이완시킨다. 그에 따라 기판(30)도 처짐 현상이 없어지고 평탄면을 연출하게 된다. 이렇게 평탄면이 된 기판(30)에 대해 리지드한 척 플레이트(10)가 접근하여 척킹 하고 상승 구동하여 기판(30)과 마스크(50)를 얼라인한다. The substrate 30 is fixed at both ends by the substrate fixing guide 40 and is brought into the chamber in a state of being suspended due to its own weight on the mask 50 to be aligned and attached to the substrate 30. The substrate 30 is originally chucked by a chuck plate 10 which is integrally formed with a cooling plate and an electrostatic chuck (another type of scale applicable, for example, a vacuum chuck, an adhesive chuck, a magnet chuck, Since the substrate 10 can not completely expose the substrate 30, the present invention chucks the substrate 30 with the flexible chuck 20 first. Accordingly, the flexible chuck 20 is disposed below the chuck plate 10. [ Since the flexible chuck 20 has the fixing members at both ends, the flexible chuck 20 can be pulled tight or loosened by the fixing member to produce a sagging state. Therefore, the state of the flexible chuck 20 is loosened by adjusting the fixing member, so that the substrate 30 is deflected almost the same as the state in which the substrate 30 is sagged. After the deflection of the substrate 30 and the deflection of the flexible chuck 20 are synchronized in this manner, the substrate 30 is chucked by the flexible chuck 20 and the substrate 30 is brought into close contact with the flexible chuck 20 almost completely . Next, the fixing member of the flexible chuck 20 is adjusted, and the flexible chuck 20 to which the substrate is attached is stretched and relaxed. As a result, the substrate 30 is also prevented from sagging and a flat surface is produced. The rigid chuck plate 10 approaches and is chucked and driven up to the flat substrate 30 to align the substrate 30 and the mask 50.

기판(30)을 플렉서블 척(20)으로 척킹하는 자세한 과정과 방법이 도 4에 나와 있으며, 도 3에는 플렉서블 척(20)과 리지드 척 플레이트(10)의 구성을 자세하게 나타내었다. 리지드 척 플레이트(10)는 냉각판(101)을 척 베이스로 겸비시켜 냉각판 밑에 인접한 절연층 사이에 전극을 내장시켜 정전 척을 구성한 것을 층상단면도로 보여준다. 정전 척 외에 다른 척(진공척, 자석척, 점착제 척 등)을 적용하는 변형예도 물론 가능하다. 플렉서블 척(20)의 구조는 금속층 아래에 인접하여 절연층 사이에 전극이 설치된 형태의 정전 척이다. 플렉서블 척(20)의 양단에는 고정 부재(201)가 있어, 고정부재(201)에 고정된 플렉서블한 기재를 잡아당겨 팽팽하게 하거나 느슨하게 놓아 플렉서블한 기재가 처진 상태가 되게 할 수 있다. 이러한 고정 부재(201)를 이용하여 플렉서블 척(20)을 느슨하게 하여 기판의 처짐 상태와 동일한 처짐을 연출하고, 도 4에 보인 바와 같이 기판(30)과 플렉서블 척(20)을 중심부분 부터 척킹하기 시작하여 점차 외측부를 척킹하도록 한다. 예시 1에서는 기판(30) 중심부(1)에서 외측부(2, 3)으로 척킹하며, 선형적인 확대 척킹 방식을 나타낸다. 예시 2도 중심부(1)에서 외측부(2, 3)으로 척킹하며, 2차원 적인 척킹 면적 확대 방식을 나타낸다. 이러한 척킹 방법은 기판(30)과 플렉서블 척(20)을 완벽하게 밀착시킨다. 이를 위해, 플렉서블 척(20)의 전류 인가 구역을 중심부(1)에서 외측부(2, 3)로 확대한다(1→2→3). 전류 인가 구역은 기판의 크기에 따라 다수의 영역으로 나눌 수 있으며 기구적 특성에 따라 영역 및 밀착 위치의 변경이 가능하다. 즉, 플렉서블 척(20)의 전류 인가 구역을 어느 한 단부에서 점차로 타측 단부로 확대하는 방법도 적용될 수 있다. 4 shows a detailed process and a method of chucking the substrate 30 with the flexible chuck 20, and FIG. 3 shows the details of the flexible chuck 20 and the rigid chuck plate 10 in detail. The rigid chuck plate 10 is a layered cross-sectional view in which an electrostatic chuck is formed by incorporating the cooling plate 101 as a chuck base to house an electrode between adjacent insulating layers below the cooling plate. It is of course possible to apply a variant other than the electrostatic chuck (vacuum chuck, magnetic chuck, chuck chuck, etc.). The structure of the flexible chuck 20 is an electrostatic chuck in the form of an electrode provided between the insulating layers adjacent to the metal layer. At both ends of the flexible chuck 20, there is a fixing member 201, and a flexible base material fixed to the fixing member 201 is pulled to be stretched or loosely placed so that the flexible base material can be brought into a suspended state. 4, the substrate 30 and the flexible chuck 20 are chucked from the central portion of the flexible chuck 20, as shown in Fig. 4, by using this fixing member 201 to loosen the flexible chuck 20, Begin to gradually chuck the lateral side. In Example 1, the substrate 30 is chucked from the central portion 1 to the lateral portions 2 and 3, and shows a linear expansion chucking method. Example 2 also shows a two-dimensional chucking area enlarging method chucking from the central portion 1 to the outer portions 2 and 3. This chucking method brings the substrate 30 and the flexible chuck 20 into close contact with each other. To this end, the current application zone of the flexible chuck 20 is expanded from the central portion 1 to the lateral portions 2, 3 (1? 2? 3). The current application area can be divided into a plurality of areas according to the size of the substrate, and the area and the close position can be changed according to the mechanical characteristics. That is, a method of gradually extending the current application zone of the flexible chuck 20 from one end to the other end can also be applied.

또한, 플렉서블 척(20)은 점착제 척으로 만들 수 있다. 기판이 부착되는 면에 점착제가 도포된 플렉서블 점착제 척으로 상술한 바와 같이 기판의 처진 상태를 그대로 구현하여 소정 지점에서 척킹을 시작하여 점차 기판 전면을 척킹하도록 한다. 플렉서블 점착제 척과 기판의 소정 지점에서부터 시작하여 기판 전체면을 척킹하도록 일정 단면적을 갖되 곡면을 갖는 가압도구를 이용하여 척킹을 실시한 후, 플렉서블 척을 당겨 기판을 평평하게 하여 처진 것을 펴준다. 이후 리지드(rigid) 척 플레이트(10)에 의한 기판 척킹과 얼라인은 상술한 바와 같다. Further, the flexible chuck 20 can be made of an adhesive chuck. The flexible chucking chuck having a surface on which the substrate is attached is embodied with the flexible chucking chuck as described above to chuck the chucking at a predetermined point to gradually chuck the entire substrate. The flexible adhesive chuck and the chucking are performed using a pressing tool having a curved surface with a certain cross sectional area so as to chuck the entire surface of the substrate starting from a predetermined point on the substrate, and then the flexible chuck is pulled to flatten the substrate to spread the slack. Substrate chucking and alignment by the rigid chuck plate 10 is as described above.

플렉서블 척(20)과 기판(30)이 밀착되고 나면, 플렉서블 척(20)의 고정부재(201)을 당겨 기판과 플렉서블 척을 모두 평탄면으로 만들고, 이 상태에서 리지드 척 플레이트(10)를 기판-플렉서블 척 합착체에 접근시켜 척 플레이트(10)로 기판-플렉서블 척 합착체를 척킹한다. 척킹 된 기판-플렉서블 척 합착체를 척 플레이트(10)에 척킹시켜 그 위치를 마스크(50)에 대해 정밀하게 조정하여 얼라인 한다. When the flexible chuck 20 and the substrate 30 are brought into close contact with each other, the fixing member 201 of the flexible chuck 20 is pulled so that both the substrate and the flexible chuck are made flat. In this state, - Approach to the flexible chuck body and chuck the substrate-flexible chuck body with the chuck plate (10). The chucked substrate-flexible chucking body is chucked to the chuck plate 10 to precisely align and align its position with respect to the mask 50.

이와 같이 하여 기판 처짐으로 인한 얼라인의 부정확성과 기판 증착면의 스크레치를 제거하며, 이후 진행되는 증착 공정에서도 종래 기판 처짐으로 인해 생기는 마스크 패턴과 기판 패턴의 불일치 문제 등을 해소한다. 궁극적으로 종래 기판 처짐으로 인해 대면적 기판에 대해 유효면적이 얼마되지 않아 많은 부분이 버려졌던 점을 개선하여 유효면적을 늘려 생산성을 향상 시킨다. In this way, the inlining of the substrate due to the deflection of the substrate and the scratch on the substrate deposition surface are eliminated, and the inconsistency problem between the mask pattern and the substrate pattern caused by the deflection of the conventional substrate is solved even in the subsequent deposition process. Ultimately, due to the deflection of the conventional substrate, the effective area of the large-area substrate is small, thereby improving the productivity by improving the effective area by improving the point that many portions are discarded.

10, 200: 척 플레이트
20: 플렉서블 척
30, 230: 기판
50, 240: 마스크
60, 220: 영구자석 배열체
201: 고정 부재
101: 냉각판
40, 220: 기판 고정 가이드10, 200: Chuck plate
20: Flexible Chuck
30, 230: substrate
50, 240: mask
60, 220: permanent magnet array
201: Fixing member
101: cooling plate
40, 220: substrate holding guide

Claims (1)

기판;
상기 기판 아래에 배치되어 기판과 얼라인되고 합착되는 마스크;
냉각판과 정전 척이 일체로 된 척 플레이트; 및
상기 척 플레이트 위에 배치되는 영구자석 배열체;를 포함하여,
기판을 상기 척 플레이트로 척킹하고 마스크와 기판을 얼라인 하여 합착하는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 얼라인 하는 방법.









Board;
A mask disposed under the substrate and aligned and adhered to the substrate;
A chuck plate in which the cooling plate and the electrostatic chuck are integrated; And
And a permanent magnet array arranged on the chuck plate,
And chucking the substrate with the chuck plate and laminating the mask and the substrate by aligning the substrate with the chuck plate.









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