KR20210032217A - 정전척 및 이를 이용한 검사장치 - Google Patents

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Abstract

기판 또는 기판 가공에 불량이 있는지 여부를 검사하는데 유용하게 사용될 수 있는 정전척 및 검사장치가 소개된다. 정전척은 하부 플레이트 측에서 조사된 빛이 하부 플레이트, 투명 전극 및 상부 플레이트를 투과하여 상부 플레이트 위에 놓인 기판을 비출 수 있도록 구성된다. 하부 플레이트는 글라스로 구성될 수 있다.

Description

정전척 및 이를 이용한 검사장치{Electrostatic Chuck And Inspection Apparatus Using The Same}
본 발명은 정전척, 특히 투명한 정전척과 이를 이용한 검사장치에 관한 것이다.
정전척은 유리, 웨이퍼 등 통상 기판이라 불리는 피처리 대상을 정전기력에 의해 홀딩한다. 정전척은 물리적인 힘을 가하지 않고도 기판을 고정할 수 있어 반도체나 디스플레이 제조공정에서 널리 사용된다.
정전척은 전극 구조에 따라 모노폴라 타입과 바이폴라 타입으로 구분될 수 다. 정전척은 또한 소재나 제조방법에 따라 세라믹 정전척, 폴리이미드 정전척, 용사코팅 정전척 등으로 구분될 수 있다. 정전척은 또한 클램핑력의 흡착력의 유도 특성에 따라 쿨롱 타입과 존슨-라벡 타입으로 구분될 수 있다.
도 1에는 바이폴라 타입의 정전척 예가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면 바이폴라 정전척(10)은 절연성 또는 유전성을 갖는 척 플레이트(11)와 플레이트(11) 내에 전기적으로 분리 매설된 2개의 전극(12a,12b: 12)을 구비한다. 전극들(12a,12b)이 반대 극성의 전압이 인가되면 전극들(12a,12b)과 마주하는 기판(1) 부위들에 각각 반대되는 극성의 전하가 대전되고 유전분극에 의해 기판(1)이 흡착된다. 전원으로 고전압의 직류 전원 또는 교류 전원이 사용될 수 있다.
척 플레이트(11)는 베이스(13)에 의해 지지된다. 베이스(13)는 척 플레이트(11)를 챔버 내 프로세싱 스테이지나 이송체 등에 안착시킬 수 있도록 구성되며, 베이스(13)에는 전극(12)에 전원을 연결하기 위한 급전선, 냉각 채널 등이 마련될 수 있다. 베이스(13)는 아노다이징 처리된 알루미늄과 같은 금속이나 세라믹으로 구성될 수 있다.
바이폴라 정전척은 자체적으로 완성된 회로를 구성할 수 있기 때문에 플라즈마의 유무에 상관없이 기판을 클램핑할 수 있다. 정전척의 클램핑력은 전극의 면적에 비례하므로 전극은 넓은 면적을 커버하도록 다양한 형태의 패턴으로 형성된다. 단일 전극을 갖는 모노폴라 정전척은 정전기력의 유도를 위해 기판에 전기적인 접촉을 시키거나 플라즈마가 그러한 접촉을 제공한다.
종래 정전척은 이를 가로질러 빛을 투과될 정도로 전체적으로 투명하게 제작되지 않는다. 대부분의 정전척은 알루미나(Al2O3), 잘화알루미늄(AlN)과 같은 세라믹으로 제조되며 불투명하다. 폴리이미드 정전척은 전극 위 유전층이 고절연성의 폴리이미드 필름으로 구성되지만 전체적으로 투명하게 제작되지는 않는다. 종래에 전체적으로 투명한 정전척은 제안된 바 없었고 제안하게 될 동기도 발견되지 않는다.
한편 OLED 디스플레이는 전계에 의해 자발광하는 유기물로 픽셀들을 형성하고 픽셀들을 컨트롤하여 화면을 표시한다. 픽셀들을 형성하는 것을 컬러 패터닝이라고 하며, 색의 3원색인 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 서브픽셀들이 정확하게 패터닝되어야 원하는 화면이 정확히 표시될 수 있다.
상기 컬러 패터닝에 파인 메탈마스크라 불리는 섀도우 마스크가 사용된다. 섀도우 마스크에는 화소 형성용 유기물의 증착을 위해 다수의 미세홀이 가공되어 있다. 증착공정은 고온에서 수행되기에 섀도우 마스크는 증착공정 중 변형 없이 모양을 유지할 수 있도록 온도 변화에 따른 열팽창계수가 매우 작은 철-니켈 합금 인바(Invar)로 제작된다.
상기 섀도우 마스크의 미세홀들은 디스플레이의 해상도가 높아질수록 더욱 작고 더 높은 밀도로 가공되어야 한다. 종래 섀도우 마스크의 미세홀 패턴의 가공은 에칭에 의했다. 하지만 에칭은 섀도우 현상 등으로 인해 고해상도 디스플레이에 대응한 미세홀 패턴을 정밀하게 형성하기에는 한계가 있다. 최근 레이저를 이용한 미세홀 패턴의 고정밀도 가공이 시도되고 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술에 대한 인식에 기초한 것으로 기판 또는 기판 가공에 불량이 있는지 여부를 검사하는데 유용하게 사용될 수 있는 정전척 및 검사장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.
위 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전척은 절연성을 가지며 투명한 상부 플레이트; 상부 플레이트의 하면에 마련되며 절연성을 가지며 투명한 하부 플레이트; 및 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 마련된 투명 전극을 포함하며, 하부 플레이트 측에서 조사된 빛이 하부 플레이트, 투명 전극 및 상부 플레이트를 투과하여 상부 플레이트 위에 놓인 기판을 비출 수 있도록 구성된다.
본 발명에 따른 정전척은 그 하면에서 상면에 이르기까지 플레이트들을 관통하여 빛이 투과될 수 있다. 플레이트는 글라스나 투명 폴리머 등 빛이 투과될 수 있는 투명 재질로 구성될 수 있다. 바람직하게는 하부 플레이트는 글라스로 구성될 수 있다.
고해상도 디스플레이의 제조를 위해서는 섀도우 마스크에 미세홀 패턴을 정밀 가공할 수 있어야 하며 나아가 가공된 미세홀 패턴이 제대로 정확히 가공되었는지 여부가 검사가 필요하다. 또한 이러한 섀도우 마스크를 이용한 유기물 증착이 제대로 이루어졌는지 여부에 관한 화소 검사도 필요하다.
본 발명은 섀도우 마스크의 미세홀 검사나 화소 검사 등에 유용하게 사용될 수 있는 검사장치로서, 상기된 정전척; 상부 플레이트 위에 놓인 기판의 후면을 비추도록 하부 플레이트 측에서 빛을 조사할 수 있도록 배치된 광원; 및 기판의 전면을 촬영하기 위한 카메라를 포함하는 검사장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 정전척은 프로세싱 라인을 따라 기판을 이송하기 위한 이송체로 사용될 수 있다. 프로세싱 라인을 거친 정전척은 검사 스테이지에 연속 이송될 수 있으며, 기판에 대한 검사는 광원으로부터 조사된 빛이 기판의 후면에 비추게 하고 기판의 전면 측에서 기판을 관찰함에 의해 간편하게 수행될 수 있다.
위와 같이 기판의 후면 측에서 빛을 비추면서 기판 전면 측에서 가공부를 관찰하는 경우, 기판에 형성된 미세홀에 막힘이나 일그러짐이 있는지 여부를 매우 편리하고 정확하게 검사할 수 있다. 기판의 전면 측에서 광원을 조사하면서 기판의 전면을 관찰하는 경우, 광원의 각도에 따라서는 섀도우 현상이 발생하여 기판 가공부, 예로서 가공홀의 불량 여부 판독이 어렵고 검사 시간이 지연되는 단점이 있다. 반면에 본 발명에서 처럼 기판의 후면 측에서 빛을 비추면서 기판 전면 측에서 가공부를 관찰하는 경우, 빛의 명암대비가 명확히 나타날 수 있어 기판의 가공 여부나 가공 불량의 유무를 보다 정확하고 빠르게 진단할 수 있다.
한편 디스플레이 패널의 해상도가 점점 높아짐에 따라 섀도우 마스크의 미세홀들이나 화소들의 검사 시 점점 더 고배율의 검사장치가 사용된다. 고배율화 될수록 카메라 초점의 심도가 얕아서 기판이 매우 평평하게 펼쳐져 있지 않은 경우 검사의 정확도가 떨어지게 된다. 본 발명에 의하면 기판이 정전기적으로 흡착되므로 기판이 매우 얇더라도 평활도가 잘 유지될 수 있다. 참고로 파인메탈마스크 공정의 섀도우 마스크는 두께가 10㎛ 이하로 매우 얇다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상부에 기판이 흡착된 정전척의 하부에서 광원으로 빛을 투사하여 기판이나 기판 가공에 불량이 있는지 여부를 정확하고도 편리하게 검사할 수 있다.
도 1은 정전척의 예를 모식적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전척과 이를 이용한 검사장치의 개념도이다.
이하 본 발명의 여러 특징적인 측면을 이해할 수 있도록 실시예들을 들어 보다 상세히 살펴보기로 한다. 첨부된 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징에 대한 명확한 이해와 설명을 위해 과장되게 그리고 개략적으로 도시될 수 있다.
본 발명에 대한 설명에서, 별도 한정이 없는 한, 제2 요소가 제1 요소 '상'에 배치되거나 두 요소가 서로 '연결'된다고 하는 것은, 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재된 것을 허용하는 의미로 이해될 필요가 있다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표현은 설명의 편의를 위한 것이라는 점도 이해될 필요가 있다.
도 2에는 개념적인 설명을 위해 실시예에 따른 정전척 및 검사장치가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면 정전척(20)은 투명한 하부 플레이트(21), 하부 플레이트(21)의 상부에 마련되며 투명한 상부 플레이트(22) 및 상,하부 플레이트(21,22) 사이에 마련된 투명 전극(23)을 구비한다.
상기 상부 플레이트(22)는 빛을 투과시킬 수 있으며 절연성 혹은 유전성을 갖는 소재로 형성된다. 상부 플레이트(22)는 쿼츠와 같은 투명 유리나 투명 폴리머로 형성될 수 있다. 상부 플레이트(22)는 저면에 형성된 캐비티(22a)와, 이 캐비티(22a)의 가장자리를 따라서 돌출된 엣지 스텝(22b)을 구비한다. 엣지 스텝(22b)은 투명 전극(23)이 외부로 노출되거나 외부와 통전되지 않도록 투명 전극(23)을 밀폐 또는 차단한다.
상기 하부 플레이트(21) 또한 빛의 투과가 가능하며 절연성을 갖는 소재로 형성된다. 특히 하부 플레이트(21)는 쿼츠(quartz)와 같은 투명 유리로 구성될 수 있다. 하부 플레이트(21)에는 투명 전극(23)을 외부전원에 연결하기 위한 배선라인과 전기부품이 마련될 수 있다.
상기 투명 전극(23)은 높은 빛 투과율을 보장할 수 있는 전도성 소재를 이용하여 마련될 수 있다. 전도성 소재로는 금속산화물, 은나노 와이어/입자, 탄소나뉴튜브, 그래핀, 전도성의 폴리머나 이온성 액체 등이 사용될 수 있다. 금속산화물로는 예로서 인듐 주석 산화물(ITO)이 사용될 수 있다. 투명 전극(23)은 전도성 소재의 분산액 또는 페이스트를 제조하여 이를 스크린 인쇄함에 의하거나, 또는 ITO 스퍼터링 등 다양한 방법에 의해 패턴 형태로 마련될 수 있다.
상기 투명 전극(23)은 하부 플레이트(21)에 형성될 수 있다. 정전척(20)은 하부 플레이트(21)의 상면에 투명 전극(23)을 형성한 후, 그 위에 상부 플레이트(22)를 형성함에 의해 마련될 수 있다. 하부 플레이트(21)는 글라스일 수 있으며, 상부 플레이트(22)는 투명 전극(23)이 형성된 하부 플레이트(21) 위에 열경화성의 투명 액상 수지, 예로서 액상의 에폭시 수지에 세라믹과 같은 비도전성 물질이 첨가물이 첨가된 수지 페이스트를 도포한 후 이를 건조 및 경화시킴에 의해 얻어질 수 있다. 다른 예로서 상부 플레이트(22) 또한 글라스이며 글라스의 하부 플레이트(21)와 접합될 수 있고, 또 다른 예로서 하부 플레이트(21)는 투명 액상 수지를 이용하여 마련될 수 있다.
상기 투명 전극(23)은 상부 플레이트(22)의 캐비티(22a)에 형성될 수 있다. 정전척(20)은 상부 플레이트(22)의 캐비티(22a) 면에 투명 전극(23)을 형성한 후, 상부 플레이트(22)와 하부 플레이트(21)를 빛 투과도가 높은 접합제로 접합하는 방식으로 얻어질 수 있다. 상부 플레이트(22)는 액상의 에폭시 수지에 세라믹과 같은 비도전성 물질이 첨가물이 첨가된 수지 페이스트를 틀에 부어 플레이트 형상으로 경화시킴에 의해 얻어질 수 있다. 상부 플레이트(22)의 저면에 캐비티(22a)가 형성되고 이 캐비티(22a) 면에 투명 전극(23)이 형성된다. 하부 플레이트(21)는 글라스이거나 또는 투명 액상 수지를 이용하여 마련될 수 있다.
도 2를 참조하여 실시예에 따른 검사장치에 대해 살펴본다.
도 2에서 보듯이 검사장치는 상기된 투명 정전척(20), 정전척(20) 아래에 배치된 광원(30) 및 정전척(20)의 위에 배치된 카메라(40)를 구비한다.
상기 정전척(20)은 기판의 이송을 위해 공정라인을 따라 이동되거나 또는 검사 스테이지(미도시) 위에 고정적으로 설치될 수 있다. 스테이지에는 정전척(20)이 놓이는 지그가 마련되고, 이 지그에 광원이 배치될 수 있다.
상기 광원(30)은 조사된 빛이 정전척(20)을 투과하여 상부 플레이트(22)에 흡착된 기판(미도시)의 저면을 비출 수 있도록 정전척(20) 아래에 배치된다. 광원(30)은 검사 스테이지에 마련되거나 또는 하부 플레이트(21)에 마련될 수 있다.
상기 카메라(40)는 상부 플레이트(22)에 놓인 기판을 상면을 촬영할 수 있도록 배치된다. 예를 들어 다수의 미세홀이 가공된 기판의 저면 측에서 빛을 조사하면서 그 반대편인 기판 위에서 기판을 촬영하는 경우, 아래로부터 빛이 투과된 영역과 아닌 영역 간의 경계가 매우 선명하게 구분된다. 또한 매우 작고 정밀하게 가공된 미세홀들에 일그러짐이나 막힘이 있는지 여부 등 기판의 불량 유무를 매우 쉽게 검사할 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었다. 본 발명은 이들 실시예 외에도, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있다는 점이 이해될 필요가 있다.
또한 본 발명의 여러 실시예들, 변형례들은 그 각각이 본 발명의 특징을 이룰 수 있으며, 이들 특징은 선택적으로 조합되어 본 발명의 장치나 방법을 구성할 수 있다.
20: 정전척 21: 하부 플레이트
22: 상부 플레이트 23: 투명 전극
30: 광원 40: 카메라

Claims (3)

  1. 절연성을 가지며 투명한 상부 플레이트, 이 상부 플레이트의 상면은 기판이 놓이는 면임;
    상기 상부 플레이트의 하면에 마련되며 절연성을 가지며 투명한 하부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 마련된 투명 전극을 포함하며,
    상기 하부 플레이트 측에서 조사된 빛이 하부 플레이트, 투명 전극 및 상부 플레이트를 투과하여 상부 플레이트 위에 놓인 기판을 비출 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 정전척.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 플레이트는 글라스로 구성되며, 이 글라스 위에 투명 전극을 형성 후 액상 폴리머를 코팅함에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 정전척.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 정전척;
    상기 상부 플레이트 위에 놓인 기판의 후면을 비추도록 하부 플레이트 측에서 빛을 조사할 수 있도록 배치된 광원; 및
    상기 기판의 전면을 촬영하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척을 이용한 검사장치.
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