KR20190010138A - 상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법 - Google Patents

상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법 Download PDF

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Abstract

상향식 증착장치 및 기판 얼라인 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 증착물질을 증착하기 위한 증착장치로서, 내부에 증착공간이 마련되는 증착챔버와; 상기 증착공간의 하부에 위치하여 상향으로 증착입자가 분출되는 증착원과; 상기 증착챔버의 상측에 배치되며, 상기 증착공간을 촬영하는 비젼부와; 상기 증착공간 내부에 위치하며 상기 기판의 단부를 지지하는 기판홀더와; 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 상기 비젼부에 의해 촬영되는 제1 정렬마크가 형성되며, 하면에 상기 기판 홀더의 상기 기판이 부착되어 상기 기판의 위치를 결정하는 투명 스테이지와; 상기 기판의 하면에 대향하여 배치되고 제2 정렬마크가 형성되는 마스크를 지지하는 마스크 홀더와; 상기 비젼부의 촬영 영상에 따라 상기 투명 스테이지의 위치를 제어하는 위치제어부를 포함하는, 상향식 증착장치가 제공된다.

Description

상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법{Bottom-up deposition apparatus and method for aligning substrate}
본 발명은 상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판의 투명도와 상관없이 기판과 마스크의 얼라인이 가능한 상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 소자로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 널리 이용되고 있다. 이러한 평판 표지 소자는 유리기판에 일정 패턴으로 금속박막이나 유기박막을 증착하는 증착공정 등의 일련의 공정을 진행하여 제조된다.
특히, 유기 발광 소자의 경우, 기판에 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등의 유기 박막을 증착하여야 하는데, 이러한 유기 박막은 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판의 증착면이 하향 노출되도록 기판을 상부에 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크(mask)와 기판을 정렬하고 합착시킨 후, 기판의 증착면 하부에 배치된 증착원에 열을 가하여 증착원에서 승화되는 증발물질을 기판의 증착면 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
한편, 최근 가상현실, 증강현실 기술의 발전에 따라 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)가 각광받고 있다. 헤드 마운트 디스플레이는 소형이면서 고해상도의 디스플레이로서 유기 발광 소자의 적용이 매우 적합하다.
그런데, 이러한 헤드 마운트 디스플레이는 초고해상도 및 초집적도를 요구하고 있어, 유기 발광 소자를 적용하는 경우 투명한 유리기판 대신에 불투명의 반도체 웨이퍼를 기판으로 하여 유기물의 증착 정밀도를 높일 필요가 있다.
유기물의 증착 정밀도를 높이기 위해서 기판의 투명도와 상관없이 기판과 마스크의 얼라인 정밀도를 높이는 것이 중요하다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0123842호 (2014. 10. 23 공개)
본 발명은 기판의 투명도와 상관없이 기판과 마스크의 얼라인이 가능한 상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 증착물질을 증착하기 위한 증착장치로서, 내부에 증착공간이 마련되는 증착챔버와; 상기 증착공간의 하부에 위치하여 상향으로 증착입자가 분출되는 증착원과; 상기 증착챔버의 상측에 배치되며, 상기 증착공간을 촬영하는 비젼부와; 상기 증착공간 내부에 위치하며 상기 기판의 단부를 지지하는 기판홀더와; 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 상기 비젼부에 의해 촬영되는 제1 정렬마크가 형성되며, 하면에 상기 기판 홀더의 상기 기판이 부착되어 상기 기판의 위치를 결정하는 투명 스테이지와; 상기 기판의 하면에 대향하여 배치되고 제2 정렬마크가 형성되는 마스크를 지지하는 마스크 홀더와; 상기 비젼부의 촬영 영상에 따라 상기 투명 스테이지의 위치를 제어하는 위치제어부를 포함하는, 상향식 증착장치가 제공된다.
상기 기판은, 불투명의 웨이퍼(wafer)일 수 있다.
상기 상향식 증착장치는, 상기 투명 스테이지에 설치되며 상기 기판을 척킹(chucking)하는 정전척을 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 상면에는 제3 정렬마크가 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 비젼부는, 상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 기판의 제3 정렬마크를 촬영하며, 상기 위치제어부는, 상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값을 산출할 수 있다.
그리고, 상기 비젼부는, 상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 마스크의 제2 정렬마크를 촬영하고, 상기 위치제어부는, 상기 제1 정렬마크와 상기 제2 정렬마크의 상대위치값을 산출하며, 상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값과 상기 제1 정렬마크와 상기 제2 정렬마크의 상대위치값을 통하여 상기 투명 스테이지의 위치를 제어하여 상기 마스크와 상기 기판을 정렬할 수 있다.
상기 상향식 증착장치는, 상기 투명 스테이지를 동일 평면상에서 X축,Y축,θ축 방향으로 변위시키는 3축 스테이지와; 상기 마스크 홀더를 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축 방향으로 변위시키는 6축 스테이지를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 위치제어부는, 상기 3축 스테이지와 상기 6축 스테이지의 위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판의 단부가 지지되도록 상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계와; 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 제1 정렬마크가 형성되는 투명 스테이지의 하면에 상기 기판을 부착하는 단계와; 비젼부를 통하여 상기 투명 스테이지의 상기 제1 정렬마크와 마스크의 제2 정렬마크를 촬영하여 상기 기판과 상기 마스크를 얼라인 하는 단계와; 상기 기판의 하면과 상기 마스크의 상면이 일정 거리 이격되도록 상기 투명 스테이지에 대하여 상기 마스크 홀더를 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는, 기판 얼라인 방법이 제공된다.
상기 기판은 불투명의 웨이퍼일 수 있다.
상기 기판의 상면에는 제3 정렬마크가 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 마스크를 얼라인 하는 단계는, 상기 비젼부가 상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 기판의 제3 정렬마크를 촬영하는 단계와; 상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스크를 얼라인 하는 단계는, 상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 마스크의 제2 정렬마크를 촬영하는 단계와; 상기 제1 정렬마크와 상기 제2 정렬마크의 상대위치값을 산출하는 단계와; 상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값과 상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값을 통하여 상기 기판과 상기 마스크를 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면기판의 투명도와 상관없이 기판과 마스크의 얼라인이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향식 증착장치를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향식 증착장치의 얼라인 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 순서도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 흐름도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 상향식 증착장치 및 기판 얼라인 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향식 증착장치를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향식 증착장치의 얼라인 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에는, 기판(12), 웨이퍼(13), 증착챔버(14), 증착공간(16), 증착원(18), 제1 정렬마크(20), 투명 스테이지(22), 제2 정렬마크(24), 마스크(26), 제3 정렬마크(28), 마스크 홀더(30), 비젼부(32), 기판 홀더(34), 3축 스테이지(35), 6축 스테이지 (36), 승강부(37), 정전척(38)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 상향식 증착장치는, 기판(12)에 증착물질을 증착하기 위한 증착장치로서, 내부에 증착공간(16)이 마련되는 증착챔버(14)와; 상기 증착공간(16)의 하부에 위치하여 상향으로 증착입자가 분출되는 증착원(16)과; 상기 증착챔버(14)의 상측에 배치되며, 상기 증착공간(16)을 촬영하는 비젼부(32)와; 상기 증착공간(16) 내부에 위치하며 상기 기판(12)의 단부를 지지하는 기판(12)홀더와; 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 상기 비젼부(32)에 의해 촬영되는 제1 정렬마크(20)가 형성되며, 상기 기판 홀더(34)의 상기 기판(12)이 하면에 부착되며 상기 기판(12)의 위치를 결정하는 투명 스테이지(22)와; 상기 기판(12)의 하면에 대향하여 배치되고 제2 정렬마크(24)가 형성되는 마스크(26)를 지지하는 마스크 홀더(30)와; 상기 비젼부(32)의 촬영 영상에 따라 상기 투명 스테이지(22)의 위치를 제어하는 위치제어부를 포함한다.
본 실시예에 따른 상향식 증착장치는 기판(12)의 투명도에 상관없이 투명 또는 불투명한 재질의 기판(12)에 대해서 마스크(26)의 얼라인을 진행할 수 있는데, 본 실시예에서는 불투명한 웨이퍼(13)와 마스크(26)를 얼라인하는 것을 중심으로 설명하기로 한다. 투명한 유리기판도 동일한 방식으로 마스크(26)와의 얼라인이 가능하다.
웨이퍼(13)(wafer)는, 반도체의 얇은 판으로 그 위에 트랜지스터나 다이오드 등의 미소 회로나 집적 회로를 만들기 위한 기판(12)이다. 통상의 디스플레이의 경우 투명한 유리기판에 증착물질을 증착하게 되는데, 본 실시예에서는 디스플레이 회로의 집적도를 높이기 위해 웨이퍼(13)를 기판(12)으로 사용하고, 웨이퍼(13)에 직접 유기물 등의 증착물질을 증착하도록 하였다. 웨이퍼(13)의 경우 유리기판과 달리 불투명한 재질이기 때문에 카메라의 촬영에 따른 마스크(26)와의 얼라인 과정에서 유의할 필요가 있다.
증착챔버(14)는, 내부에 진공의 분위기에서 증착물질의 증착이 이루어지는 증착공간(16)이 마련된다. 증착공간(16)은 증착을 진행하는 동안 진공 펌프 등에 의해 공기의 흡입에 따른 진공 상태로 유지된다.
증착원(18)은, 증착챔버(14)의 증착공간(16)의 하부에 위치하며, 증착물질의 증발에 따라 발생하는 기체 성분의 증착입자를 상향으로 분출시킨다. 증착원(18)은 고체 성분의 유기물 등의 증착물질을 수용하는 도가니(미도시)와, 도가니의 외측에 배치되어 도가니를 가열하는 가열부(미도시)와, 가열부의 가열에 따라 증발되는 증착입자를 하향으로 유도하는 노즐부(미도시) 등을 포함할 수 있다.
가열부의 가열에 따라 증착물질이 증발되면서 증착입자가 도가니의 상향으로 이동하고 상향으로 이동하는 증착입자를 노즐부가 기판(12)을 향하여 상향으로 유도한다.
비젼부(32)는, 증착챔버(14)의 상측에 배치되며, 증착챔버(14) 내부의 증착공간(16)을 촬영하게 된다. 보다 자세하게는 증착공간(16) 내부에 위치하는 웨이퍼(13), 투명 스테이지(22), 마스크(26) 등에 형성된 정렬마크(20, 24, 28)를 촬영한다. 비젼부(32)는 증착공간(16)의 내부를 촬영하는 카메라와, 카메라에서 촬영된 영상을 이미지 프로세싱하여 정렬마크의 상대적 위치를 산출하는 이미지 프로세싱부를 포함할 수 있다.
비젼부(32)는 도 1에 도시된 바와 같이 증착챔버(14)의 외측의 상측에 결합되며, 증착챔버(14)에 형성되는 투명창을 통하여 증착챔버(14) 내부의 증착공간(16)을 촬영할 수 있다. 증착공정을 진행하는 동안 증착원(18)의 가열에 따라 증착공간(16) 내부의 온도가 매우 높고 증착공간(16)이 고진공상태를 유지하기 때문에 촬영의 정밀도를 위하여 비젼부(32)는 증착챔버(14)의 외측에 배치된다.
상향식 증착은 증착챔버(14) 내부에서 기판(12)의 증착면이 하향 노출되도록 기판(12)을 상부에 배치하고, 일정 패턴이 형성된 마스크(26)(mask)와 기판(12)을 정렬시킨 후, 증착원(16)에 열을 가하여 증착원(18)에서 승화되는 증발물질이 상향으로 이동하여 기판(12)의 증착면 상에 증착하도록 구성된다.
기판 홀더(34)는 증착공간(16) 내부에 위치하며 기판(12)의 단부를 지지하여 기판(12)의 하면이 증착원(16)을 향하여 노출되도록 한다. 기판 홀더(34)의 상하 방향으로 승강시킬 수 있는 승강부(37)가 증착챔버(14)의 외측에 결합될 수 있다. 승강부(37)의 작동에 따라 기판 홀더(34)가 상하로 이동할 수 있다. 기판(12)에 대한 증착을 진행하기 위해 기판(12)이 증착공간(16) 내부로 유입되어 기판 홀더(34)에 로딩된다.
투명 스테이지(22)는, 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지며, 비젼부(32)에 의해 촬영되는 제1 정렬마크(20)가 형성된다. 기판 홀더(34)에 로딩된 기판(12)은 투명 스테이지(22)의 하면에 부착되고 투명 스테이지(22)의 움직임에 따라 기판(12)의 위치가 결정된다.
투명 스테이지(22)는 판 상의 형태로, 증착챔버(14) 내부로 로딩되는 웨이퍼(13)가 하면에 부착되어 지지되며, 웨이퍼(13)의 위치를 결정할 수 있다.
투명 스테이지(22)의 하면에 기판(12)이 부착될 수 있도록 투명 스테이지(22)에는 정전력에 의해 기판(12)을 척킹하는 정전척(38)(Electrostatic Chuck)이 설치될 수 있다.
정전척(38)은 정전기의 힘을 이용하여 기판(12)이나 웨이퍼(13)를 고정하는 척킹 장치로서, 정전척(38)에 '+', '-'를 인가시키면 대상물에는 반대의 전위가 대전('-', '+')되고, 대전된 전위에 의하여 서로 끌어당기는 힘이 발생하는 원리를 이용하여 정전척(38)에 웨이퍼(13)를 부착시켜 고정하게 된다.
본 실시예에서는 투명 스테이지(22)의 상면에 정전척(38)을 설치하여 투명 스테이지(22) 하면에 위치한 웨이퍼(13)가 투명 스테이지(22)의 하면에 부착되도록 록 구성하였으나, 투명 스테이지(22)의 하면에 정전척(38)을 설치하는 것도 가능하다. 정전척(38)에는 비젼부(32)에 의한 촬영이 가능하도록 비젼부(32)의 촬영 영역에 상응한 위치에 관통부를 설치할 수도 있다.
웨이퍼(13)의 하부에는 마스크(26)가 위치하게 되는데, 증착원(18)에서 분출되는 증착입자를 정밀도 높게 웨이퍼(13)에 증착하기 위해서는 웨이퍼(13)와 마스크(26)의 정렬이 중요하다. 그런데, 웨이퍼(13)이 빛이 투과하지 않는 불투명의 재질로 이루어지기 때문에서 비젼부(32)가 웨이퍼(13)를 관통하여 그 상부에 위치하는 마스크(26)의 정렬 마크를 촬영할 수 없어 웨이퍼(13)와 마스크(26)의 상대 위치를 결정하는 것이 어렵다. 이에 따라 본 실시예에서는 웨이퍼(13)를 지지하는 스테이지를 빛이 투과하는 투명 재질의 투명 스테이지(22)로 차용하여, 증착챔버(14)의 상측에 위치하는 비젼부(32)가 투명 스테이지(22)를 통과하여 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영할 수 있도록 구성하였다. 물론 투명한 유리기판의 경우에도, 투명 스테이지(22)를 이용하여 기판과 마스크(26)의 상대 위치를 결정할 수도 있다.
투명 스테이지(22)에는 그 하부의 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)와의 얼라인을 위한 제1 정렬마크(20)가 형성된다. 비젼부(32)의 카메라는 투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)와, 증착챔버(14)의 투명창, 투명 스테이지(22)를 통과하여 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 동시에 촬영하여 상대적인 위치를 산출한다.
한편, 투명 스테이지(22)의 상면에 놓이는 웨이퍼(13)의 하면에는 제3 정렬마크(28)가 형성되어 있어 비젼부(32)에 의해 투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)와 웨이퍼(13)의 제3 정렬마크(28)를 동시에 촬영하여 제1 정렬마크(20)와 제3 정렬마크(28)의 상대적인 위치를 산출할 수 있다.
투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)와 웨이퍼(13)의 제3 정렬마크(28)를 촬영하여 제1 정렬마크(20)와 제3 정렬마크(28)의 상대위치값을 산출하고, 투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)와 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영하여 제1 정렬마크(20)와 제3 정렬마크(28)의 상대위치값을 산출함으로써, 투명 스테이지(22)를 매개로 한 웨이퍼(13)와 마스크(26)의 상대위치값을 산출할 수 있고 산출된 상대위치값을 통하여 투명 스테이지(22)의 위치를 이동시켜 마스크(26)와 웨이퍼(13)와의 얼라인을 수행할 수 있다.
마스크 홀더(30)는, 기판(12)의 하면에 대향하여 배치되고 제2 정렬마크(24)가 형성되는 마스크(26)를 지지한다. 마스크 홀더(30)는 상부의 기판(12)와 마스크(26)가 서로 대향하도록 마스크(26)의 가장자리를 지지하도록 구성될 수 있다.
마스크(26)와 웨이퍼(13)의 얼라인이 이루어지면 마스크 홀더(30)가 이동하여 마스크(26)와 웨이퍼(13)가 밀착되면서 합착이 이루어질 수 있다. 필요에 따라서는 마스크(26)와 웨이퍼(13)를 서로 합착하지 않고 단지 서로 맞닿지 않을 정도로 가깝게 이동하도록 구성할 수도 있다.
위치제어부(미도시)는, 비젼부(32)의 촬영 영상에 따라 투명 스테이지(22)의 위치를 제어한다. 비젼부(32)의 촬영 영상을 이미지 프로세싱하여 정렬마크 간의 상대 위치를 산출하고 그 결과에 따라 마스크(26)와 웨이퍼(13)가 정렬되도록 위치제어부의 제어에 따라 투명 스테이지(22)의 위치가 변동하게 된다.
투명 스테이지(22)의 변위 제어를 위하여, 상향식 증착장치는, 투명 스테이지(22)를 동일 평면상에서 X축,Y축,θ축 방향으로 변위시키는 3축 스테이지(35)를 더 포함할 수 있다. 3축 스테이지(35)는 투명 스테이지(22)를 투명 스테이지(22)의 평면상에서 X축 방향, Y축 방향으로 이동시키거나 동일 평면상에 회전(θ축)시키게 된다. 3축 스테이지(35)의 작동에 따라 투명 스테이지(22)에 부착된 기판(12)이 3축 방향으로 변위될 수 있다. 상술한 바와 같이, 비젼부(32)를 통해 기판(12), 투명 스테이지(22), 마스크(26)의 정렬마크를 촬영하면서 3축 스테이지(35)를 이용하여 마스크(26)에 대해 기판(12)을 얼라인하고 마스크(26)와 기판(12)의 얼라인이 이루어지면 마스크 홀더(30)가 승강하여 기판(12)과 마스크(26)가 밀착되면서 합착을 진행한다.
한편, 최근 고해상도의 디스플레이의 요구에 따라 픽셀의 크기가 작아지면서 유기물의 증착을 위한 마스크(26)의 두께가 매우 얇아지고 있다. 마스크(26)의 두께가 매우 얇은 경우 기판(12)과의 얼라인 과정에서 기판(12)과 마스크(26)가 밀착되면서 마스크(26)에 미세한 스크레치가 발생하여 증착의 정밀도가 떨어질 수 있다. 이에 따라, 기판(12)과 마스크(26)의 얼라인 과정에서 기판(12)과 마스크(26)를 서로 합착하지 않고 단지 서로 맞닿지 않을 정도(도 6에서 's')로 가깝게 얼라인하여 기판(12)에 대한 증착을 수행할 수 있다. 이를 위해서는 마스크(26)의 위치 제어가 필요한데, 본 실시예에 따른 상향식 증착장치는, 투명 스테이지(22)의 위치 제어를 위한 3축 스테이지(35)뿐만 아니라, 마스크(26)의 위치를 제어를 위해 마스크 홀더(30)를 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축 방향으로 변위시키는 6축 스테이지(36)를 포함한다.
3축 스테이지(35)를 이용하여 투명 스테이지(22)를 변위시켜 동일 평면상에서 기판(12)의 위치를 설정한 후 비젼부(32)를 통해 투명 스테이지(22), 기판(12), 마스크(26)의 정렬마크를 촬영하면서, 기판(12)의 하면에 대해 마스크(26)의 상면이 전 평면에서 평행을 이루면서 일정거리가 이격되도록 마스크 홀더(30)를 6축 방향으로 변위시켜 기판(12)과 마스크(26)를 얼라인한다.
상기의 3축 스테이지(35) 및 6축 스테이지(36)의 변위는 비젼부(32)를 통한 정렬마크간의 상대위치로부터 위치제어부에 의해 제어될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 순서도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 얼라인 방법의 흐름도이다.
도 4 내지 도 6에는, 웨이퍼(13), 제1 정렬마크(20), 투명 스테이지(22), 제2 정렬마크(24), 마스크(26), 제3 정렬마크(28), 마스크 홀더(30), 비젼부(32), 기판 홀더(34)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 기판 얼라인 방법은, 기판(12)의 단부가 지지되도록 상기 기판(12)을 기판 홀더(34)로 로딩하는 단계와; 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 제1 정렬마크(20)가 형성되는 투명 스테이지(22)의 하면에 상기 기판(12)을 부착하는 단계와; 비젼부(32)를 통하여 상기 투명 스테이지(22)의 상기 제1 정렬마크(20)와 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영하여 상기 기판(12)과 상기 마스크(26)를 얼라인 하는 단계와; 상기 제1 정렬마크(20)와 상기 제3 정렬마크(28)위치값과 상기 제1 정렬마크(20)와 상기 제3 정렬마크(28)위치값을 통하여 상기 기판(12)과 상기 마스크(26)를 정렬하는 단계를 포함한다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 기판 얼라인 방법을 자세히 살펴본다. 본 실시예에 따른 기판 얼라인 방법은 기판(12)의 투명도에 상관없이 투명 또는 불투명한 재질의 기판(12)에 대해서 마스크(26)의 얼라인을 진행할 수 있는데, 본 실시예에서는 불투명한 웨이퍼(13)와 마스크(26)를 얼라인하는 것을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(12)의 양단부가 각각 지지되도록 상기 기판(12)을 기판 홀더(34)로 로딩한다(S100). 본 실시예에 따르면 증착원(16)이 증착챔버(14)의 증착공간(16)의 하부에 위치하여 기판(12)을 향하여 상향으로 증착입자를 분출하도록 구성되어 있기 때문에 기판(12)의 하면이 증착원(16)을 향하여 노출되도록 기판 홀더(34)는 기판(12)의 단부를 지지한다.
다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 제1 정렬마크(20)가 형성되는 투명 스테이지(22)의 하면에 기판(12)을 부착한다(S200). 투명 스테이지(22)는, 빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지며, 비젼부(32)에 의해 촬영되는 제1 정렬마크(20)가 형성된다. 기판 홀더(34)에 로딩된 기판(12)은 투명 스테이지(22)의 하면에 부착되고 투명 스테이지(22)의 움직임에 따라 기판(12)의 위치가 결정된다. 기판 홀더(34)에 기판(12)이 로딩된 상태에서 기판(12)이 하면에 부착되도록 투명 스테이지(22)가 하향으로 이동시키거나, 기판(12)이 로딩된 기판 홀더(34)를 상향으로 이동할 수 있다. 본 실시예에서는 기판 홀더(34)를 상하로 이동시킬 수 있는 승강부(37)를 두어 기판(12)이 로딩된 기판 홀더(34)를 상향으로 이동시켜 기판(12)의 상면이 투명 스테이지(22)의 하면에 부착되도록 구성하였다. 투명 스테이지(22)의 하면에 기판(12)이 부착될 수 있도록 투명 스테이지(22)에는 정전력에 의해 기판(12)을 척킹하는 정전척(38)(Electrostatic Chuck)이 설치될 수 있다.
다음에, 도 5에 도시된 바와 같이, 비젼부(32)를 통하여 상기 투명 스테이지(22)의 상기 제1 정렬마크(20)와 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영하여 상기 기판(12)과 상기 마스크(26)를 얼라인한다(S300). 기판(12)으로서 웨이퍼(13)를 사용하는 경우, 웨이퍼(13)는 빛이 투과하지 않는 불투명의 재질로 이루어지기 때문에서 비젼부(32)가 웨이퍼(13)를 관통하여 그 상부에 위치하는 마스크(26)의 정렬 마크를 촬영할 수 없어 웨이퍼(13)와 마스크(26)의 상대 위치를 결정하는 것이 어렵다. 따라서 웨이퍼(13)를 지지하는 스테이지를 빛이 투과하는 투명 재질의 투명 스테이지(22)로 차용하여, 증착챔버(14)의 상측에 위치하는 비젼부(32)가 투명 스테이지(22)를 통과하여 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영할 수 있도록 구성하였다. 물론 투명한 유리기판의 경우에도, 투명 스테이지(22)를 이용하여 기판(12)과 마스크(26)의 상대 위치를 결정할 수도 있다.
투명 스테이지(22)가 투명의 재질로 이루어졌기 때문에, 비젼부(32)가 투명 스테이지(22)를 통과하여 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영하고, 또한 기판(12)을 지지하는 투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)를 촬영하여, 제1 정렬마크(20)와 제2 정렬마크(24)를 비교하면서 기판(12)과 마스크(26)의 얼라인을 수행할 수 있다.
한편, 투명 스테이지(22)의 상면에 놓이는 웨이퍼(13)의 하면에는 제3 정렬마크(28)가 형성될 수 있다. 투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)와 웨이퍼(13)의 제2 정렬마크(24)를 촬영하여 제1 정렬마크(20)와 제3 정렬마크(28)의 상대위치값을 산출하고, 투명 스테이지(22)의 제1 정렬마크(20)와 마스크(26)의 제2 정렬마크(24)를 촬영하여 제1 정렬마크(20)와 제3 정렬마크(28)의 상대위치값을 산출함으로써, 투명 스테이지(22)를 매개로 한 웨이퍼(13)와 마스크(26)의 상대위치값을 산출할 수 있고 산출된 상대위치값을 통하여 투명 스테이지(22)의 위치를 이동시켜 마스크(26)와 웨이퍼(13)와의 얼라인을 수행할 수 있다.
다음에, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판(12)의 하면과 상기 마스크(26)의 상면이 일정 거리(s) 이격되도록 상기 투명 스테이지(22)에 대하여 상기 마스크 홀더(30)를 상대적으로 이동시킨다(S400). 기판(12)과 마스크(26)의 얼라인 과정에서 기판(12)과 마스크(26)를 서로 합착하지 않고 단지 서로 맞닿지 않을 정도(s)로 가깝게 얼라인하여 기판(12)에 대한 증착을 수행할 수 있다. 이를 위해서는 마스크(26)의 위치 제어가 필요한데, 본 실시예에 따른 상향식 증착장치는, 투명 스테이지(22)의 위치 제어를 위한 3축 스테이지(35)뿐만 아니라, 마스크(26)의 위치를 제어를 위해 마스크 홀더(30)를 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축 방향으로 변위시키는 6축 스테이지(36)를 포함한다. 이러한 6축 스테이지(36)를 이용하여 기판(12)의 하면에 대해 마스크(26)의 상면이 전 평면에서 평행을 이루면서 일정거리가 이격되도록 투명 스테이지(22)에 대하여 마스크 홀더(30)를 상대적으로 이동시킨다.
이후, 기판(12)과 마스크(26)가 일정 거리 이격된 상태에서 증착공정을 진행한다.
상기에는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
12: 기판 13: 웨이퍼
14: 증착챔버 16: 증착공간
18: 증착원 20: 제1 정렬마크
22: 투명 스테이지 24: 제2 정렬마크
26: 마스크 28: 제3 정렬마크
30: 마스크 홀더 32: 비젼부
34: 기판 홀더 35: 3축 스테이지
36: 6축 스테이지 37: 승강부
38: 정전척

Claims (10)

  1. 기판에 증착물질을 증착하기 위한 증착장치로서,
    내부에 증착공간이 마련되는 증착챔버와;
    상기 증착공간의 하부에 위치하여 상향으로 증착입자가 분출되는 증착원과;
    상기 증착챔버의 상측에 배치되며, 상기 증착공간을 촬영하는 비젼부와;
    상기 증착공간 내부에 위치하며 상기 기판의 단부를 지지하는 기판 홀더와;
    빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 상기 비젼부에 의해 촬영되는 제1 정렬마크가 형성되며, 하면에 상기 기판 홀더의 상기 기판이 부착되어 상기 기판의 위치를 결정하는 투명 스테이지와;
    상기 기판의 하면에 대향하여 배치되고 제2 정렬마크가 형성되는 마스크를 지지하는 마스크 홀더와;
    상기 비젼부의 촬영 영상에 따라 상기 투명 스테이지의 위치를 제어하는 위치제어부를 포함하는, 상향식 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은,
    불투명의 웨이퍼(wafer)인 것을 특징으로 하는, 상향식 증착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 스테이지에 설치되며 상기 기판을 척킹(chucking)하는 정전척을 더 포함하는, 상향식 증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상면에는 제3 정렬마크가 형성되며,
    상기 비젼부는,
    상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 기판의 제3 정렬마크를 촬영하며,
    상기 위치제어부는,
    상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 상향식 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비젼부는,
    상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 마스크의 제2 정렬마크를 촬영하고,
    상기 위치제어부는,
    상기 제1 정렬마크와 상기 제2 정렬마크의 상대위치값을 산출하며,
    상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값과 상기 제1 정렬마크와 상기 제2 정렬마크의 상대위치값을 통하여 상기 투명 스테이지의 위치를 제어하여 상기 마스크와 상기 기판을 정렬하는 것을 특징으로 하는, 상향식 증착장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명 스테이지를 동일 평면상에서 X축,Y축,θ축 방향으로 변위시키는 3축 스테이지와;
    상기 마스크 홀더를 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축 방향으로 변위시키는 6축 스테이지를 더 포함하며,
    상기 위치제어부는, 상기 3축 스테이지와 상기 6축 스테이지의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 상향식 증착장치.
  7. 기판의 단부가 지지되도록 상기 기판을 기판 홀더로 로딩하는 단계와;
    빛이 투과하는 투명의 재질로 이루어지고 제1 정렬마크가 형성되는 투명 스테이지의 하면에 상기 기판을 부착하는 단계와;
    비젼부를 통하여 상기 투명 스테이지의 상기 제1 정렬마크와 마스크의 제2 정렬마크를 촬영하여 상기 기판과 상기 마스크를 얼라인 하는 단계와;
    상기 기판의 하면과 상기 마스크의 상면이 일정 거리 이격되도록 상기 투명 스테이지에 대하여 상기 마스크 홀더를 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는, 기판 얼라인 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판은 불투명의 웨이퍼인 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기판의 상면에는 제3 정렬마크가 형성되며,
    상기 마스크를 얼라인 하는 단계는,
    상기 비젼부가 상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 기판의 제3 정렬마크를 촬영하는 단계와;
    상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마스크를 얼라인 하는 단계는,
    상기 투명 스테이지의 제1 정렬마크와 상기 마스크의 제2 정렬마크를 촬영하는 단계와;
    상기 제1 정렬마크와 상기 제2 정렬마크의 상대위치값을 산출하는 단계와;
    상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값과 상기 제1 정렬마크와 상기 제3 정렬마크의 상대위치값을 통하여 상기 기판과 상기 마스크를 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 얼라인 방법.
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