KR20180136211A

KR20180136211A - 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템 및 정밀 얼라인 방법

Info

Publication number: KR20180136211A
Application number: KR1020170074857A
Authority: KR
Inventors: 김인문; 김준수; 민지홍
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2018-12-24
Also published as: KR101966133B1

Abstract

기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템은, 기판을 클램핑하는 클램핑모듈이 마련된 스테이지유닛과. 스테이지유닛에 연결되며 스테이지유닛을 마스크에 대하여 상대이동 시키는 스테이지 위치조정유닛과, 클램핑모듈에 마련되며 클램핑모듈에 인가되는 기판의 하중을 감지하는 하중 감지유닛과, 하중 감지유닛에 전기적으로 연결되어 하중 감지유닛에서 전달받은 기판의 하중에 대한 정보를 통해 기판의 최대 처짐 지점을 계산하며 계산된 기판의 최대 처짐 지점을 기초로 위치조정유닛을 제어하는 제어유닛을 포함한다.

Description

기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템 및 정밀 얼라인 방법{Precision alignment system and alignment method of substrate and mask}

본 발명은, 기판과 마스크의 얼라인 정밀 시스템 및 정밀 얼라인 방법에 관한 것에 관한 것으로서, 기판을 마스크의 합착하는 과정에서 기판을 마스크에 정밀하게 얼라일(align)할 수 있는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템 및 정밀 얼라인 방법에 관한 것이다.

정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.

이러한 평판표시소자에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이장치(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display ) 등이 있다.

이 중에서 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는, 빠른 응답속도, 기존의 액정표시장치(LCD)보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다.

유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 구동방식에 따라 수동형인 PMOLED와 능동형인 AMOLED로 나눌 수 있다. 특히 AMOLED는 자발광형 디스플레이로서 기존의 디스플레이보다 응답속도가 빠르며, 색감도 자연스럽고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한 AMOLED는 기판이 아닌 필름(Film) 등에 적용하면 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)의 기술을 구현할 수 있게 된다.

이러한 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 패턴(Pattern) 형성 공정, 유기박막 증착 공정, 에칭 공정, 봉지 공정, 그리고 유기박막이 증착된 기판과 봉지 공정을 거친 기판을 붙이는 합착 공정 등을 통해 제품으로 생산될 수 있다.

이러한 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)에 사용되는 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.

다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.

유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.

이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다.

캐소드로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.

이러한 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.

이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.

한편, 발광층을 형성하는 유기물 증착공정과 전극을 형성하는 메탈 증착공정에서 마스크를 사용하는 방식이 많이 사용되고 있다.

마스크를 적용하여 대형 기판에 증착하는 방식은, 진공 챔버 내에서 기판을 기판의 하부에 배치된 마스크에 얼라인(align) 한 후, 챔버 하부에 배치된 소스에서 마스크를 향해 증착물질을 분사하여 마스크를 통과한 증착물질을 기판에 증착하는 방법이다.

이렇게 기판의 하부에 배치된 소스에서 증착물질을 배출하여 기판을 증착하는 방식을 수평식 상향 증착공법이라고 하는데, 이러한 수평식 상향 증착공법에서 기판이 마스크에 정밀하게 얼라인되어야 한다.

도 1은 수평식 상향 증착공법에 사용되는 종래기술에 따른 기판과 마스크의 얼라인 방법이 도시된 도면이다.

도 1(a), 도 1(b) 및 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 스테이지유닛(10)에 마련된 클램핑부(11)가 기판(G)을 클램핑한 후 스테이지유닛(10)이 마스크(M)를 향하여 하강하여 기판(G)이 마스크(M)에 선(先) 합착된다. 마스크(M)의 하부 영역에는 증착물질을 방출하는 소스유닛(S)이 배치된다.

도 1(c)의 합착상태에서 스테이지유닛(10)에 마련된 얼라인 카메라(미도시)가 기판(G)과 마스크(M)에 각각 마련된 마크(미도시)를 촬상하여 합착 상태에서의 기판(G)과 마스크(M)의 얼라인 정보를 획득한다.

다음, 도 1(d)에 도시된 바와 같이 스테이지유닛(10)이 도 1(a)에 도시된 초기위치로 상승한다. 또한 스테이지유닛(10)에 연결된 스테이지 위치조정유닛(20)이 얼라인 카메라(미도시)에 의해 획득된 기판(G)과 마스크(M)의 얼라인 정보에 따라 기판(G)을 마스크(M)에 대해 상대이동시켜 기판(G)을 마스크(M)에 정렬한다.

다음, 도 1(e)에 도시된 바와 같이, 스테이지유닛(10)이 다시 마스크(M)로 하강되어 기판(G)과 마스크(M)가 본(本) 합착된다.

그런데, 이러한 종래기술에 따른 기판과 마스크의 얼라인 방법의 경우 본(本) 합착 시 기판(G)이 마스크(M)에 정밀하게 얼라인되지 못하는 경우가 빈번하게 발생된다.

이러한 경우는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(G)의 가장자리를 지지하는 클램핑부(11)에 지지되는 기판(G)의 최대 처짐 부분이 기판(G)의 기하학적 중심에 위치되지 못하고 여러 가지 요인들에 의해 기판(G)의 최대 처짐 부분이 기판(G)의 기하학적 중심에서 벗어난 상태에서 기판(G)이 마스크(M)에 합착되기 때문이다.

기판(G)의 최대 처짐 부분은 기판(G)과 마스크(M)의 합착 시 기판(G)이 마스크(M)에 최초로 접촉되는 부위인데, 기판(G)의 최대 처짐 부분이 기판(G)의 기하학적 중심에서 편심된 위치에 배치된 경우, 기판(G)과 마스크(M)의 합착 시 휘어졌던 기판(G)이 마스크(M)에 의해 평평하게 펴지는 과정에서 편심된 방향으로 기판(G)이 슬립(slip)된다. 이러한 기판(G)의 편심된 방향으로의 슬립에 의해 기판(G)과 마스크(M)의 정렬이 어긋나게 된다.

따라서, 기판(G)의 최대 처짐 부분이 기판(G)의 기하학적 중심에 위치에서 벗어난 정도를 인식하고 합착과정에서 발생될 기판(G)의 슬립을 보상하여 기판(G)을 마스크(M)에 얼라인 하는 정밀 얼라인 시스템 및 정밀 얼라인 방법의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제제10-2012-0077382호, (2012.07.10.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스테이지유닛에 클램핑된 최대 처짐 부분이 기판의 기하학적 중심에 위치에서 벗어난 정도를 인식하고, 합착과정에서 발생될 기판의 슬립만큼 스테이지유닛을 미리 반대방향으로 이동시킬 수 있는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템 및 정밀 얼라인 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 클램핑하는 클램핑모듈이 마련된 스테이지유닛; 상기 스테이지유닛에 연결되며, 상기 스테이지유닛을 마스크에 대하여 상대이동 시키는 스테이지 위치조정유닛; 상기 클램핑모듈에 마련되며, 상기 클램핑모듈에 인가되는 상기 기판의 하중을 감지하는 하중 감지유닛; 및 상기 하중 감지유닛에 전기적으로 연결되어 상기 하중 감지유닛에서 전달받은 상기 기판의 하중에 대한 정보를 통해 상기 기판의 최대 처짐 지점을 계산하며, 계산된 상기 기판의 최대 처짐 지점을 기초로 상기 위치조정유닛을 제어하는 제어유닛을 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템이 제공될 수 있다.

상기 제어유닛은, 상기 기판의 최대 처짐 지점이 클램핑된 상기 기판의 기하학적 중심점에 위치되도록 상기 위치조정유닛을 제어할 수 있다.

상기 제어유닛은, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부를 연결하는 복수의 가상 대칭선을 형성하고, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부에 지지된 각각의 상기 스트레인 게이지모듈에서 측정된 부분하중을 비교하여 상기 가상 대칭선의 길이를 상기 부분하중의 비율에 따라 분할한 가상의 개별 최대 처짐 지점을 계산하며, 각각의 상기 개별 최대 처짐 지점을 연결한 영역의 중심점을 상기 기판의 최대 처짐 지점으로 설정할 수 있다.

상기 클램핑모듈은, 상기 스테이지유닛에 마련되는 스테이지 본체부에 업/다운(up/down) 방향으로 상대이동 가능하게 연결되며, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 클램핑 아암부; 및 상기 클램핑 아암부에 연결되며, 상기 클램핑 아암부를 이동시키는 클램핑 구동부를 포함할 수 있다.

상기 클램핑 아암부들은, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역을 기준으로 하여 대칭되게 배치될 수 있다.

상기 클램핑 아암부는, 상기 기판의 하부면을 지지하는 가로 몸체부; 및 상기 가로 몸체부에 연결되며, 상기 클램핑 구동부에 연결되는 세로 몸체부를 포함할 수 있다.

상기 하중 감지유닛은, 상기 가로 몸체부에 지지되는 스트레인 게이지(strain gauge)모듈을 포함할 수 있다.

상기 스트레인 게이지모듈은, 상기 가로 몸체부의 상단부에 부착되는 제1 스트레인 게이지; 상기 가로 몸체부의 상단부에 부착되며, 상기 제1 스트레인 게이지에 대하여 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 제2 스트레인 게이지; 상기 가로 몸체부의 하단부에 부착되는 제3 스트레인 게이지; 및 상기 가로 몸체부의 하단부에 부착되며, 상기 제3 스트레인 게이지에 대하여 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 제4 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.

상기 스테이지유닛에 지지되며, 상기 스테이지유닛의 이동과정에서 상기 스테이지유닛의 가속도와 각가속도를 측정하는 관성 측정 유닛(inertial measurement unit, IMU)을 더 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 관성 측정 유닛에 의해 측정된 상기 스테이지유닛의 가속도와 각가속도를 통해 상기 스테이지유닛의 위치 변화를 계산할 수 있다.

스테이지유닛에 상호 이격되어 마련되고 하중 감지유닛이 각각 마련된 복수의 클램핑 아암부가 기판을 클램핑하는 기판 클램핑 단계; 상기 하중 감지유닛들에 연결되는 제어부가 상기 하중 감지유닛에서 전달받은 정보를 통해 상기 기판의 최대 처짐 지점을 계산하는 최대 처짐 지점 계산단계; 및 상기 제어부가 상기 기판의 최대 처짐 지점을 기초로 상기 위치조정유닛을 제어하여 상기 스테이지유닛을 마스크에 대하여 상대이동 시키는 최대 처짐 지점 이동단계를 포함할 수 있다.

상기 최대 처짐 지점 계산단계에서는, 하중 감지유닛에서 전달받은 상기 기판의 하중에 대한 정보를 통해 상기 기판의 최대 처짐 지점을 계산되며, 상기 최대 처짐 지점 이동단계에서는, 상기 기판의 최대 처짐 지점이 클램핑된 상기 기판의 기하학적 중심점으로 이동될 수 있다.

상기 클램핑 아암부들은, 상기 스테이지유닛에 마련되는 스테이지 본체부의 중앙 영역을 기준으로 하여 대칭되게 배치되며, 상기 최대 처짐 지점 계산단계는, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부를 연결하는 복수의 가상 대칭선을 형성하고, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부에 지지된 각각의 스트레인 게이지모듈에서 측정된 부분하중을 비교하여 상기 가상 대칭선의 길이를 상기 부분하중의 비율에 따라 분할한 가상의 개별 최대 처짐 지점을 계산하는 단계; 및 각각의 상기 개별 최대 처짐 지점을 연결한 영역의 중심점을 상기 기판의 최대 처짐 지점으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 접근하는 방향으로 이동되어 상기 기판과 상기 마스크가 합착되는 선(先) 합착단계; 상기 스테이지유닛에 마련된 얼라인 카메라유닛이 상기 기판과 상기 마스크에 각각 표시된 마크를 촬상하여 상기 기판과 상기 마스크의 얼라인 정보를 획득하는 선(先) 합착 얼라인 확인단계; 상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 이격되는 방향으로 이동되어 상기 기판과 상기 마스크의 합착이 해제되고 상기 스테이지유닛이 상기 기판 클램핑 단계의 초기위치로 복귀하는 복귀단계; 및 상기 선(先) 합착 얼라인 확인단계에서 획득된 얼라인 정보에 따라 상기 기판과 상기 마스크를 정렬하기 위해 상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 상대이동되는 선(先) 얼라인 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이지유닛에 마련되는 관성 측정 유닛을 통해 상기 기판 클램핑 단계의 상기 스테이지유닛의 위치에서 상기 선(先) 합착단계의 상기 스테이지유닛의 위치로 이동되는 상기 스테이지유닛의 3차원 이동거리를 획득하며, 상기 3차원 이동거리를 상기 마스크의 상부면이 이루는 가상의 평면에 정사영(正射影, orthographic projection)하여 2차원 이동거리를 계산하여 상기 스테이지유닛의 이동과정에서의 이동오차를 획득하는 이동오차 획득단계; 및 상기 이동오차에서 상기 최대 처짐 지점 이동단계에서 상기 스테이지유닛이 이동된 값을 뺀 값만큼 상기 스테이지유닛을 상기 마스크에 대해 상기 마스크의 중앙 영역을 기준으로 대칭되는 반대방향으로 상대이동 시켜는 이동오차 보상용 스테이지 이동단계를 더 포함할 수 있다.

상기 선(先) 합착단계에서 상기 스테이지유닛의 이동과정에서 상기 하중 감지유닛에 인가된 상기 기판의 부분하중 변화를 통해 상기 기판과 상기 마스크가 접촉될 때의 상기 스테이지유닛과 상기 마스크의 간격인 접촉 간격이 획득되며, 상기 최대 처짐 지점 이동단계 후 상기 이동오차 보상용 스테이지 이동단계 전, 상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 접근하는 방향으로 이동되되 상기 접촉 간격 이전에 상기 스테이지유닛이 정지하는 간격유지 접근단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 클램핑모듈에 인가되는 기판의 하중을 감지하는 하중 감지유닛과 하중 감지유닛에서 전달받은 기판의 하중에 대한 정보를 통해 기판의 최대 처짐 지점을 계산하며, 계산된 기판의 최대 처짐 지점이 기준점에 위치되도록 위치조정유닛을 제어하는 제어유닛을 구비함으로써, 스테이지유닛에 클램핑된 최대 처짐 부분이 기판의 기하학적 중심에 위치에서 벗어난 정도를 인식하고 합착과정에서 발생될 기판의 슬립만큼 스테이지유닛을 미리 반대방향으로 이동시켜 기판을 마스크에 정밀하게 정렬시킬 수 있다.

도 1은 수평식 상향 증착공법에 사용되는 종래기술에 따른 기판과 마스크의 얼라인 방법이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 기판의 최대 처짐 지점이 기판의 기하학적 중심에서 벗어난 상태가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템이 도시된 도면이다.
도 4는 도 3의 클램핑 아암부의 배치상태가 도시된 평면도이다.
도 5는 도 3의 클램핑 아암부에 지지되는 하중 감지유닛이 도시된 도면이다.
도 6은 제어유닛이 기판의 최대 처짐 지점을 계산하는 방법이 도시된 도면이다.
도 7은 도 3의 스테이지 위치조정유닛이 도시된 도면이다.
도 8은 도 3의 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템에 의한 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법이 도시된 순서도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템은 여러 장치들에 사용될 수 있는데, 이하의 실시예에서는 본 발명의 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템이 증착장치에 사용되는 경우로 설명한다.

이하의 도면에서 제1축 방향은 "X"로, 제2축은 "Y"로, 제3축은 "Z"로 표시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템이 도시된 도면이고, 도 4는 도 3의 클램핑 아암부의 배치상태가 도시된 평면도이며, 도 5는 도 3의 클램핑 아암부에 지지되는 하중 감지유닛이 도시된 도면이고, 도 6은 제어유닛이 기판의 최대 처짐 지점을 계산하는 방법이 도시된 도면이며, 도 7은 도 3의 스테이지 위치조정유닛이 도시된 도면이고, 도 8은 도 3의 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템에 의한 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법이 도시된 순서도이다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 시스템은, 기판(G)을 클램핑하는 클램핑모듈(112)이 마련된 스테이지유닛(110)과, 스테이지유닛(110)에 연결되며 스테이지유닛(110)을 마스크(M)에 대하여 상대이동 시키는 스테이지 위치조정유닛(120)과, 클램핑모듈(112)에 마련되며 클램핑모듈(112)에 인가되는 기판(G)의 하중을 감지하는 하중 감지유닛(130)과, 스테이지유닛(110)에 지지되며 스테이지유닛(110)의 이동과정에서 스테이지유닛(110)의 가속도와 각가속도를 측정하는 관성 측정 유닛(inertial measurement unit, IMU, 미도시)과, 하중 감지유닛(130)과 관성 측정 유닛(미도시) 및 스테이지 위치조정유닛(120)에 전기적으로 연결된 제어유닛(미도시)을 포함한다.

스테이지유닛(110)은 기판(G)에 대한 증착공정(deposition process)이 수행되는 진공 챔버(미도시)의 내부에 배치된다. 이러한 진공 챔버에는 기판(G)에 증착되는 증착물질을 공급하는 소스유닛(S)이 마련된다.

진공 챔버(미도시)는 박스(box)형 구조물로서, 증착공정 시 진공 챔버(미도시)의 내부는 미리 결정된 진공압력으로 유지된다. 따라서 진공 챔버(미도시)에는 내부를 진공 분위기로 변화시키기 위한 수단들이 마련되는데, 편의상 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다. 진공 챔버(미도시)의 측벽에는 출입용 도어(미도시)가 마련되는데, 이러한 출입용 도어(미도시)는 진공 챔버(미도시) 내의 유지보수를 위한 통로로 활용된다.

스테이지유닛(110)은, 스테이지 본체부(111)와, 스테이지 본체부(111)에 연결되며 기판(G)을 클램핑하는 클램핑모듈(112)을 포함한다.

스테이지 본체부(111)에는, 클램핑된 기판(G)에 접촉되는 쿨링 플레이트(미도시)와, 기판(G) 및 마스크(M)가 합착되는 과정에서 기판(G) 및 마스크(M)에 각각 마련된 마크(M)를 촬상하는 얼라인 카메라(미도시)가 마련된다.

클램핑모듈(112)은 스테이지 본체부(111)에 연결되며 기판(G)을 클램핑한다. 이러한 클램핑모듈(112)은, 스테이지 본체부(111)에 업/다운(up/down) 방향으로 상대이동 가능하게 연결되며 상호 이격되어 배치되는 다수개의 클램핑 아암부(113)와, 클램핑 아암부(113)에 연결되며 클램핑 아암부(113)를 이동시키는 클램핑 구동부(미도시)를 포함한다.

다수개의 클램핑 아암부(113)는 상호 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 클램핑 아암부(113)들은 스테이지 본체부(111)에 업/다운(up/down) 방향으로 상대이동 가능하게 연결되어 업/다운(up/down)에 의해 기판(G)을 클램핑(clamping) 및 언클램핑(unclamping)한다.

본 실시예에서 클램핑 아암부(113)들은, 스테이지 본체부(111)의 중앙 영역을 기준으로 하여 상호 대칭되게 배치된다. 따라서 클램핑 아암부(113)들은, 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 기판(G)의 중앙 영역을 기준으로 하여 상호 대칭되게 배치된다.

이러한 클램핑 아암부(113)는, 기판(G)의 하부면을 지지하는 가로 몸체부(113a)와, 가로 몸체부(113a)에 연결되며 클램핑 구동부(미도시)에 연결되는 세로 몸체부(113b)를 포함한다.

클램핑 구동부(미도시)는 스테이지 본체부(111)에 지지되고 클램핑 아암부(113)에 연결된다. 이러한 클램핑 구동부(미도시)는, 클램핑 아암부(113)를 업/다운(up/down) 이동시킨다.

한편 스테이지 위치조정유닛(120)은, 진공 챔버(미도시)에 연결되어 진공 챔버(미도시)에 지지된다. 이러한 스테이지 위치조정유닛(120)은, 스테이지유닛(110)에 연결되어 스테이지유닛(110)을 마스크(M)에 대하여 상대이동 시킨다.

스테이지 위치조정유닛(120)은, 클램핑모듈(112)에 의해 기판(G)이 클램핑된 스테이지유닛(110)을 평면상에서 이동 및 회전시켜 기판(G)을 마스크(M)에 정렬하는 역할을 한다.

본 실시예에서 스테이지 위치조정유닛(120)은, 도 ?에 자세히 도시된 바와 같이, 스테이지유닛(110)에 연결되며 스테이지유닛(110)을 제1축 방향으로 이동시키는 제1축 방향 이동 구동부(121)와, 제1축 방향 이동 구동부((121)에 지지되며 스테이지유닛(110)을 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동시키는 제2축 방향 이동 구동부(122)와, 제2축 방향 이동 구동부(122)에 지지되며 스테이지유닛(110)을 제1축 방향과 제2축 방향에 교차하는 제3축을 회전 축심으로 하여 회전시키는 스테이지 회전부(123)를 포함한다.

제1축 방향 이동 구동부(121)는 제2축 방향 이동 구동부(122)에 연결된다. 이러한 제1축 방향 이동 구동부(121)는, 제2축 방향 이동 구동부(122)의 이동을 안내하는 제1 가이드 레일(121a)과 제2축 방향 이동 구동부(122)에 연결되며 제2축 방향 이동 구동부(122)를 제1축 방향으로 이동시키는 제1 구동부(미도시)를 포함한다.

제2축 방향 이동 구동부(122)는 제1축 방향 이동 구동부((121)에 지지된다. 이러한 제2축 방향 이동 구동부(122)는 스테이지유닛(110)을 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동시킨다.

본 실시예에서 제2축 방향 이동 구동부(122)는, 스테이지 회전부(123)의 이동을 안내하는 제2 가이드 레일(122a)과 스테이지 회전부(123)에 연결되며 스테이지 회전부(123)를 제2축 방향으로 이동시키는 제2 구동부(미도시)를 포함한다.

스테이지 회전부(123)는 제2축 방향 이동 구동부(122)에 지지된다. 스테이지 회전부(123)는 스테이지유닛(110)을 제1축 방향과 제2축 방향에 교차하는 제3축을 회전 축심으로 하여 회전시킨다.

한편, 하중 감지유닛(130)은 클램핑모듈(112)에 마련된다. 이러한 하중 감지유닛(130)은 클램핑모듈(112)에 인가되는 기판(G)의 하중을 감지한다.

이러한 하중 감지유닛(130)은, 가로 몸체부(113a)에 지지되는 스트레인 게이지(strain gauge)모듈을 포함한다. 본 실시예에서 스트레인 게이지모듈(131, 132, 133, 134)은, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 가로 몸체부(113a)의 상단부에 부착되는 제1 스트레인 게이지(131)와, 가로 몸체부(113a)의 상단부에 부착되며 제1 스트레인 게이지(131)에 대하여 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 제2 스트레인 게이지(132)와, 가로 몸체부(113a)의 하단부에 부착되는 제3 스트레인 게이지(133)와, 가로 몸체부(113a)의 하단부에 부착되며 제3 스트레인 게이지(133)에 대하여 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 제4 스트레인 게이지(134)를 포함한다.

본 실시예에서 스트레인 게이지모듈(131, 132, 133, 134)은, 제1 스트레인 게이지(131)와 제2 스트레인 게이지(132)는 가로 몸체부(113a)의 상단부에 배치되며, 제3 스트레인 게이지(133)와 제4 스트레인 게이지(134)는 가로 몸체부(113a)의 하단부에 배치된다. 또한, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 제1 스트레인 게이지(131)와 제3 스트레인 게이지(133)는 가로 몸체부(113a)에 대칭되게 배치되고, 제2 스트레인 게이지(132)와 제4 스트레인 게이지(134) 역시 가로 몸체부(113a)에 대칭되게 배치된다.

이러한 스트레인 게이지모듈(131, 132, 133, 134)은, 풀 휘스톤 브릿지(full wheatstone bridge)를 형성함으로써, 클램핑 아암부(113)들에 인가되는 기판(G)의 부분하중을 더욱 정밀하게 측정할 수 있다.

관성 측정 유닛(IMU, 미도시)는 스테이지유닛(110)에 지지된다. 이러한 관성 측정 유닛(미도시)은 스테이지유닛(110)의 이동과정에서 스테이지유닛(110)의 가속도와 각가속도를 측정한다.

본 실시예에서 관성 측정 유닛(미도시)은 3축 직교 가속도 센서(미도시)와 3축 직교 자이로 센서(미도시)를 포함하며, 관성 측정 유닛(미도시)의 6자유도 내의 가속도와 각가속도 정보를 수집한다.

한편 제어유닛(미도시)은, 하중 감지유닛(130)과 관성 측정 유닛(미도시)에 전기적으로 연결되어 하중 감지유닛(130)과 관성 측정 유닛(미도시)에서 감지한 정보를 전달받으며, 스테이지 위치조정유닛(120)에 전기적으로 연결되어 스테이지 위치조정유닛(120)을 통해 스테이지유닛(110)의 위치를 조정한다.

본 실시예에서 제어유닛(미도시)은, 하중 감지유닛(130)에서 전달받은 기판(G)의 하중에 대한 정보를 통해 기판(G)의 최대 처짐 지점을 계산한다.

제어유닛(미도시)이 기판(G)의 최대 처짐 지점을 계산하는 방법을 자세히 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어유닛(미도시)이 스테이지 본체부(111)의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 클램핑 아암부(113)를 연결하는 복수의 가상 대칭선들(도 6의 점선)을 형성한다.

다음, 스테이지 본체부(111)의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 클램핑 아암부(113)에 지지된 각각의 하중 감지유닛(130)에서 측정된 부분하중을 비교하여 복수의 가상 대칭선의 길이를 부분하중의 비율에 따라 분할한 가상의 개별 최대 처짐 지점(P)을 계산한다.

다음, 각각의 개별 최대 처짐 지점(P)을 연결한 영역의 중심점을 기판(G)의 최대 처짐 지점으로 설정한다,

상술한 바와 같이 기판(G)의 최대 처짐 지점이 계산 후 제어유닛(미도시)은 계산된 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기준점에 위치되도록 위치조정유닛을 제어한다. 본 실시예에서 기준점은 기판(G)의 기하학적 중심점이다(또한, 본 실시예에서 기준점은 마스크(M)의 기하학적 중심점에 해당될 수도 있다).

여기서 기판(G)의 기하학적 중심점을 시각적으로 표시한다면 도 6의 복수의 가상 대칭선들이 만나는 지점으로 교차하는 지점에 해당된다. 즉 본 실시예의 제어유닛(미도시)은 기판(G)의 최대 처짐 지점을 기판(G)의 기하학적 중심점으로 이동시킨다. 이러한 기판(G)의 이동은 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기판(G)의 기하학적 중심에서 벗어난 상태에서 기판(G)과 마스크(M)의 합착과정에서 기판(G)의 슬립방향과 반대방향의 이동에 해당된다.

예를 들어, 계산된 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기판의 클램핑된 기판의 기하학적 중심점에서 왼쪽으로 치우친 경우, 이 상태로 기판과 마스크가 합착되면 기판이 왼쪽으로 슬립(slip)되므로, 기판을 합착 전에 미리 오른쪽으로 이동시켜 기판과 마스크의 합착과정에서 발생되는 슬립을 보상한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 시스템은, 하중 감지유닛(130)에서 전달받은 기판(G)의 하중에 대한 정보를 통해 기판(G)의 최대 처짐 지점을 계산하고 계산된 기판(G)의 최대 처짐 지점을 기판(G)의 기하학적 중심점으로 이동시킴으로써, 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기판(G)의 가하학적 중심점에서 벗어난 상태에서의 기판(G)과 마스크(M)의 합착에 의해 발생되는 기판(G)의 슬립을 보상할 수 있다.

또한 제어유닛(미도시)은, 관성 측정 유닛(미도시)에 의해 측정된 스테이지유닛(110)의 가속도와 각가속도를 통해 스테이지유닛(110)의 위치 변화를 계산한다. 이러한 위치 변화는 관성 측정 유닛(미도시)에 의해 측정된 스테이지유닛(110)의 가속도와 각가속도를 2번 적분하여 구해진다. 이때, 스테이지유닛(110)의 이동을 통해 기판(G)을 마스크(M)에 미리 합착하여 얼라인 카메라(미도시)를 통해 구한 마스크(M)에 대한 기판(G)의 상대위치가 적분상수로 사용된다.

이러한 제어유닛(미도시)은 스테이지유닛(110)의 위치 변화를 통해 스테이지유닛(110)의 3차원 이동거리를 획득한다. 또한 제어유닛(미도시)은 3차원 이동거리를 마스크(M)의 상부면이 이루는 가상의 평면에 정사영(正射影, orthographic projection)하여 2차원 이동거리를 계산하여 스테이지유닛(110)의 이동과정에서의 이동오차를 획득한다. 여기서 이동오차란 스테이지유닛(110)이 마스크(M) 방향으로 수직으로 하강되는 궤도로 이동되지 않고 옆쪽으로 벗어나는 궤도(전후 및 좌우 방향)로 이동되어 발생되는 오차를 말한다. 이러한 이동오차는 기구학적 공차 등에 의해 발생될 수 있다.

본 실시예의 제어유닛(미도시)은 이동오차 값만큼 마스크(M)의 중앙 영역을 기준으로 대칭되는 반대방향으로 스테이지유닛(110)을 마스크(M)에 대해 상대이동 시킴으로써, 스테이지유닛(110)이 마스크(M)로 하강하는 과정에서 이동오차에 의해 기판(G)과 마스크(M)의 정렬이 어긋나는 것을 방지한다.

이하에서 본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 시스템을 이용한 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 방법을 도 3 내지 도 8을 참고하여 도 8을 위주로 설명한다.

본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 방법은, 기판(G)을 마스크(M)에 1차적으로 선(先) 합착하며, 선(先) 합착과정에서 감지한 기판(G)의 최대 처짐 지점과 스테이지유닛(110)의 하강과정에서 발생되는 스테이지유닛(110)의 이동오차를 계산한 후, 다시 기판(G)을 마스크(M)에 재합착하기 전에 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기판(G)의 기하학적 중심점에서 벗어난 상태에서 합착되어 발생되는 기판(G)의 슬립거리와 스테이지유닛(110)의 이동오차 값에 반대되는 방향으로 스테이지유닛(110)을 미리 이동시켜 기판(G)과 마스크(M)를 정밀하게 얼라인한다.

즉, 본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 방법은, 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 기판 클램핑 단계(S100)와, 기판(G)과 마스크(M)가 선(先) 합착되는 선(先) 합착단계(S110)와, 선(先) 합착된 기판(G)과 마스크(M)의 얼라인 정보가 획득되는 선(先) 합착 얼라인 확인단계(S120)와, 스테이지유닛(110)의 하강과정에서의 스테이지유닛(110)의 이동오차가 획득하는 이동오차 획득단계(S130)와, 기판(G)이 초기 위치로 복귀하는 복귀단계(S140)와, 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대해 상대이동되는 선(先) 얼라인 단계(S150)와, 기판(G)의 최대 처짐 지점을 계산하는 최대 처짐 지점 계산단계(S160)와, 최대 처짐 지점 이동단계(S170)를 포함한다.

기판 클램핑 단계(S100)에서는, 스테이지유닛(110)에 상호 이격되어 마련된 복수의 클램핑 아암부(113)가 기판(G)을 클램핑(clamping) 한다.

선(先) 합착단계(S110)에서는, 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대해 접근하는 방향으로 이동되어 기판(G)과 마스크(M)가 합착된다. 이러한 선(先) 합착단계(S110)에서는 스테이지유닛(110)의 이동과정에서 하중 감지유닛(130)에 인가된 기판(G)의 부분하중 변화를 통해 기판(G)과 마스크(M)가 접촉될 때의 스테이지유닛(110)과 마스크(M)의 간격인 접촉 간격이 획득된다.

선(先) 합착 얼라인 확인단계(S120)에서는, 스테이지유닛(110)에 마련된 얼라인 카메라(미도시)유닛이 기판(G)과 마스크(M)에 각각 표시된 마크(미도시)를 촬상하여 기판(G)과 마스크(M)의 얼라인 정보를 획득한다.

이동오차 획득단계(S130)에서는, 스테이지유닛(110)에 마련되는 관성 측정 유닛(미도시)을 통해 기판 클램핑 단계(S100)의 스테이지유닛(110)의 위치에서 선(先) 합착단계(S110)의 스테이지유닛(110)의 위치로 이동되는 스테이지유닛(110)의 3차원 이동거리가 획득된다. 또한 이동오차 획득단계(S130)에서는, 3차원 이동거리를 마스크(M)의 상부면이 이루는 가상의 평면에 정사영(正射影, orthographic projection)하여 2차원 이동거리를 계산하여 스테이지유닛(110)의 이동과정에서의 이동오차가 획득된다.

복귀단계(S140)에서는, 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대해 이격되는 방향으로 이동되어 기판(G)과 마스크(M)의 합착이 해제되고, 스테이지유닛(110)이 기판 클램핑 단계(S100)의 초기위치로 복귀된다.

선(先) 얼라인 단계(S150)에서는, 선(先) 합착 얼라인 확인단계(S120)에서 획득된 얼라인 정보에 따라 기판(G)과 마스크(M)를 정렬하기 위해 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대해 상대이동된다.

최대 처짐 지점 계산단계(S160)에서는, 클램핑 아암부(113)들에 각각 마련된 하중 감지유닛(130)이 각각의 클램핑 아암부(113)들에 인가되는 기판(G)의 부분하중을 감지하고, 하중 감지유닛(130)들에 연결되는 제어부가 하중 감지유닛(130)에서 전달받은 부분하중에 대한 정보를 통해 기판(G)의 최대 처짐 지점을 계산한다.

이러한 최대 처짐 지점 계산단계(S160)는, 스테이지 본체부(111)의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 클램핑 아암부(113)를 연결하는 복수의 가상 대칭선을 형성하고 스테이지 본체부(111)의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 클램핑 아암부(113)에 지지된 각각의 스트레인 게이지모듈(131, 132, 133, 134)에서 측정된 부분하중을 비교하여 가상 대칭선의 길이를 부분하중의 비율에 따라 분할한 가상의 개별 최대 처짐 지점(P)을 계산하는 단계와, 각각의 개별 최대 처짐 지점(P)을 연결한 영역의 중심점을 기판(G)의 최대 처짐 지점으로 설정하는 단계를 포함한다.

최대 처짐 지점 이동단계(S170)에서는, 제어부에서 계산된 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기준점에 위치되도록, 제어부에 의해 스테이지유닛(110)에 연결된 위치조정유닛이 제어되어 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대하여 상대이동된다.

또한, 본 실시예에 따른 본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 방법은, 간격유지 접근단계(S180)와, 이동오차 보상용 스테이지 이동단계(S190)를 더 포함한다.

간격유지 접근단계(S180)에서는, 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대해 접근하는 방향으로 이동되되 기판(G)과 마스크(M)가 접촉할 때의 접촉 간격 이전에 스테이지유닛(110)이 정지한다.

이동오차 보상용 스테이지 이동단계(S190)에서는, 이동오차에서 최대 처짐 지점 이동단계(S170)에서 스테이지유닛(110)이 이동된 값을 뺀 값만큼 스테이지유닛(110)이 마스크(M)에 대해 마스크(M)의 중앙 영역을 기준으로 대칭되는 반대방향으로 상대이동 된다.

이동오차 보상용 스테이지 이동단계(S190) 후, 스테이지유닛(110)이 마스크(M)로 이동되어 기판(G)과 마스크(M)가 정밀하게 얼라인된 상태로 합착되는 본 합착단계(S200)이 수행된다. 이때 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기판(G)의 기하학적 중심점에서 벗어난 상태에서 합착되어 발생되는 기판(G)의 슬립거리와 스테이지유닛(110)의 이동오차 값에 반대되는 방향으로 이미 스테이지유닛(110)이 이동되어 기판(G)과 마스크(M)가 마스크(M)가 보다 정밀하게 얼라인된 상태로 기판(G)과 마스크(M)가 재합착된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 기판(G)과 마스크(M)의 정밀 얼라인 시스템은, 클램핑모듈(112)에 인가되는 기판(G)의 하중을 감지하는 하중 감지유닛(130)과 하중 감지유닛(130)에서 전달받은 기판(G)의 하중에 대한 정보를 통해 기판(G)의 최대 처짐 지점을 계산하며, 계산된 기판(G)의 최대 처짐 지점이 기준점에 위치되도록 위치조정유닛을 제어하는 제어유닛(미도시)을 구비함으로써, 스테이지유닛(110)에 클램핑된 최대 처짐 부분이 기판(G)의 기하학적 중심에 위치에서 벗어난 정도를 인식하고 합착과정에서 발생될 기판(G)의 슬립만큼 스테이지유닛(110)을 미리 반대방향으로 이동시켜 기판(G)을 마스크(M)에 정밀하게 정렬시킬 수 있다.

이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110: 스테이지유닛 111: 스테이지 본체부
112: 클램핑모듈 113: 클램핑 아암부
113a: 가로 몸체부 113b: 세로 몸체부
120: 스테이지 위치조정유닛 130: 하중 감지유닛
131: 제1 스트레인 게이지 132: 제2 스트레인 게이지
133: 제3 스트레인 게이지 134: 제4 스트레인 게이지
G: 기판 M: 마스크
P: 개별 최대 처짐 지점 S: 소스유닛

Claims

기판을 클램핑하는 클램핑모듈이 마련된 스테이지유닛;
상기 스테이지유닛에 연결되며, 상기 스테이지유닛을 마스크에 대하여 상대이동 시키는 스테이지 위치조정유닛;
상기 클램핑모듈에 마련되며, 상기 클램핑모듈에 인가되는 상기 기판의 하중을 감지하는 하중 감지유닛; 및
상기 하중 감지유닛에 전기적으로 연결되어 상기 하중 감지유닛에서 전달받은 상기 기판의 하중에 대한 정보를 통해 상기 기판의 최대 처짐 지점을 계산하며, 계산된 상기 기판의 최대 처짐 지점을 기초로 상기 위치조정유닛을 제어하는 제어유닛을 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은, 상기 기판의 최대 처짐 지점이 클램핑된 상기 기판의 기하학적 중심점에 위치되도록 상기 위치조정유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부를 연결하는 복수의 가상 대칭선을 형성하고,
상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부에 지지된 각각의 상기 스트레인 게이지모듈에서 측정된 부분하중을 비교하여 상기 가상 대칭선의 길이를 상기 부분하중의 비율에 따라 분할한 가상의 개별 최대 처짐 지점을 계산하며,
각각의 상기 개별 최대 처짐 지점을 연결한 영역의 중심점을 상기 기판의 최대 처짐 지점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 클램핑모듈은,
상기 스테이지유닛에 마련되는 스테이지 본체부에 업/다운(up/down) 방향으로 상대이동 가능하게 연결되며, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 클램핑 아암부; 및
상기 클램핑 아암부에 연결되며, 상기 클램핑 아암부를 이동시키는 클램핑 구동부를 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제4항에 있어서,
상기 클램핑 아암부들은, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역을 기준으로 하여 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제4항에 있어서,
상기 클램핑 아암부는,
상기 기판의 하부면을 지지하는 가로 몸체부; 및
상기 가로 몸체부에 연결되며, 상기 클램핑 구동부에 연결되는 세로 몸체부를 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제6항에 있어서,
상기 하중 감지유닛은,
상기 가로 몸체부에 지지되는 스트레인 게이지(strain gauge)모듈을 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제7항에 있어서,
상기 스트레인 게이지모듈은,
상기 가로 몸체부의 상단부에 부착되는 제1 스트레인 게이지;
상기 가로 몸체부의 상단부에 부착되며, 상기 제1 스트레인 게이지에 대하여 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 제2 스트레인 게이지;
상기 가로 몸체부의 하단부에 부착되는 제3 스트레인 게이지; 및
상기 가로 몸체부의 하단부에 부착되며, 상기 제3 스트레인 게이지에 대하여 미리 결정된 간격만큼 이격되어 배치되는 제4 스트레인 게이지를 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스테이지유닛에 지지되며, 상기 스테이지유닛의 이동과정에서 상기 스테이지유닛의 가속도와 각가속도를 측정하는 관성 측정 유닛(inertial measurement unit, IMU)을 더 포함하며,
상기 제어유닛은,
상기 관성 측정 유닛에 의해 측정된 상기 스테이지유닛의 가속도와 각가속도를 통해 상기 스테이지유닛의 위치 변화를 계산하는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 시스템.
스테이지유닛에 상호 이격되어 마련되고 하중 감지유닛이 각각 마련된 복수의 클램핑 아암부가 기판을 클램핑하는 기판 클램핑 단계;
상기 하중 감지유닛들에 연결되는 제어부가 상기 하중 감지유닛에서 전달받은 정보를 통해 상기 기판의 최대 처짐 지점을 계산하는 최대 처짐 지점 계산단계; 및
상기 제어부가 상기 기판의 최대 처짐 지점을 기초로 상기 위치조정유닛을 제어하여 상기 스테이지유닛을 마스크에 대하여 상대이동 시키는 최대 처짐 지점 이동단계를 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법.
제10항에 있어서,
상기 최대 처짐 지점 계산단계에서는, 하중 감지유닛에서 전달받은 상기 기판의 하중에 대한 정보를 통해 상기 기판의 최대 처짐 지점을 계산되며,
상기 최대 처짐 지점 이동단계에서는, 상기 기판의 최대 처짐 지점이 클램핑된 상기 기판의 기하학적 중심점으로 이동되는 것을 특징으로 하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법.
제11항에 있어서,
상기 클램핑 아암부들은, 상기 스테이지유닛에 마련되는 스테이지 본체부의 중앙 영역을 기준으로 하여 대칭되게 배치되며,
상기 최대 처짐 지점 계산단계는,
상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부를 연결하는 복수의 가상 대칭선을 형성하고, 상기 스테이지 본체부의 중앙 영역에 대칭되는 각각의 상기 클램핑 아암부에 지지된 각각의 스트레인 게이지모듈에서 측정된 부분하중을 비교하여 상기 가상 대칭선의 길이를 상기 부분하중의 비율에 따라 분할한 가상의 개별 최대 처짐 지점을 계산하는 단계; 및
각각의 상기 개별 최대 처짐 지점을 연결한 영역의 중심점을 상기 기판의 최대 처짐 지점으로 설정하는 단계를 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법.
제10항에 있어서,
상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 접근하는 방향으로 이동되어 상기 기판과 상기 마스크가 합착되는 선(先) 합착단계;
상기 스테이지유닛에 마련된 얼라인 카메라유닛이 상기 기판과 상기 마스크에 각각 표시된 마크를 촬상하여 상기 기판과 상기 마스크의 얼라인 정보를 획득하는 선(先) 합착 얼라인 확인단계;
상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 이격되는 방향으로 이동되어 상기 기판과 상기 마스크의 합착이 해제되고 상기 스테이지유닛이 상기 기판 클램핑 단계의 초기위치로 복귀하는 복귀단계; 및
상기 선(先) 합착 얼라인 확인단계에서 획득된 얼라인 정보에 따라 상기 기판과 상기 마스크를 정렬하기 위해 상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 상대이동되는 선(先) 얼라인 단계를 더 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법.
제13항에 있어서,
상기 스테이지유닛에 마련되는 관성 측정 유닛을 통해 상기 기판 클램핑 단계의 상기 스테이지유닛의 위치에서 상기 선(先) 합착단계의 상기 스테이지유닛의 위치로 이동되는 상기 스테이지유닛의 3차원 이동거리를 획득하며, 상기 3차원 이동거리를 상기 마스크의 상부면이 이루는 가상의 평면에 정사영(正射影, orthographic projection)하여 2차원 이동거리를 계산하여 상기 스테이지유닛의 이동과정에서의 이동오차를 획득하는 이동오차 획득단계; 및
상기 이동오차에서 상기 최대 처짐 지점 이동단계에서 상기 스테이지유닛이 이동된 값을 뺀 값만큼 상기 스테이지유닛을 상기 마스크에 대해 상기 마스크의 중앙 영역을 기준으로 대칭되는 반대방향으로 상대이동 시켜는 이동오차 보상용 스테이지 이동단계를 더 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법.
제14항에 있어서,
상기 선(先) 합착단계에서 상기 스테이지유닛의 이동과정에서 상기 하중 감지유닛에 인가된 상기 기판의 부분하중 변화를 통해 상기 기판과 상기 마스크가 접촉될 때의 상기 스테이지유닛과 상기 마스크의 간격인 접촉 간격이 획득되며,
상기 최대 처짐 지점 이동단계 후 상기 이동오차 보상용 스테이지 이동단계 전, 상기 스테이지유닛이 상기 마스크에 대해 접근하는 방향으로 이동되되 상기 접촉 간격 이전에 상기 스테이지유닛이 정지하는 간격유지 접근단계를 더 포함하는 기판과 마스크의 정밀 얼라인 방법.