WO2023113447A1 - 롤과 기판 간의 평행도 검출장치 및 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법 - Google Patents

롤과 기판 간의 평행도 검출장치 및 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법 Download PDF

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WO2023113447A1
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light
substrate
stamp
parallelism
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김재현
장봉균
임형준
김현돈
이승모
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Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a device capable of detecting parallelism between a roll and a substrate and a parallelism alignment method using the device.
  • the roll transfer process is a process of transferring a thin film or element attached to a roll stamp onto a final substrate by attaching a thin film or element to a roll stamp, bringing the roll stamp into contact with the final substrate, and applying pressure while rolling the roll stamp.
  • a material capable of increasing adhesive strength is applied on the final substrate, or the adhesive strength of the substrate itself is used without a separate material.
  • the transfer process is used to form a thin film that is difficult to deposit or coat on a final substrate directly on a temporary substrate and transfer it to the final substrate, examples of which include graphene thin films, single crystal silicon thin films, organic thin films, and atomic layer thin films.
  • Devices advantageous to the transfer process are thin devices such as micro-LED devices with a thickness of 10 microns or less, mini-LED devices with a thickness of 100 microns or less, silicon and compound semiconductor devices with a thickness of 30 microns or less, and thin-film solar cell devices.
  • a transfer process using a roll stamp has the advantage of being able to transfer a thin film or element over a large area. If the contact pressure between the roll stamp and the substrate is not uniformly maintained, there is a disadvantage in that non-uniform transfer occurs in a transferred area and a non-transferred area, respectively.
  • Patent No. 10-1104923 published on January 12, 2012
  • the actuators at both ends of the stamp are controlled so that the contact pressure between the roll stamp and the substrate is uniformly generated in the axial direction of the roll.
  • This alignment method has the advantage of enabling very rapid load control transfer by directly reflecting the load measurement value to the actuator without any compensation, and is widely used for transferring various thin films and devices.
  • the contact pressure distribution in the axial direction of the roll may become non-uniform.
  • An object of the present invention is to provide a parallelism detection device between a roll and a substrate capable of correcting the parallelism between a roll stamp and a substrate without mechanical contact in a transfer process for a roll stamp, and a parallelism alignment method using the detection device.
  • an apparatus for detecting parallelism between a roll stamp and a substrate before the roll stamp contacts and presses a substrate placed on a stage comprising: a light source unit for radiating light vertically in a direction of the substrate; Located between the substrate and the light source unit but higher than the roll stamp, the light is separated into vertical light directed toward the substrate and horizontal light directed toward the roll stamp, and the roll reflected from the roll stamp and the substrate and returned.
  • an optical separation unit for sending reflected light and substrate reflected light to an optical position detection unit; a reflector located on one side of the optical splitter, changing a path of the horizontal light toward the roll stamp, and returning the roll-reflected light to the optical splitter; and the optical position detection unit located on the other side of the light separation unit and detecting a position by receiving the reflected light from the roll and the reflected light from the substrate.
  • a parallelism detection device between the roll and the substrate may be provided.
  • a method for detecting the parallelism between the roll stamp and the substrate and horizontally aligning the roll stamp and the substrate before the roll stamp contacts and presses the substrate placed on the stage (a ) radiating light perpendicularly from the light source unit toward the substrate; (b) arranging the vertical light separated by the light separation unit so that it is irradiated perpendicularly to the substrate; (c) arranging the horizontal light separated by the optical separation unit to be vertically irradiated to the roll stamp; and (d) aligning the parallelism of the roll stamp by collecting the reflected roll light reflected from the roll stamp by an optical position detector.
  • a parallelism alignment method using a parallelism detection device between a roll and a substrate may be provided.
  • a parallelism detection device between a roll and a substrate and a parallelism alignment method using the detection device according to an embodiment of the present invention precisely measure the parallelism between a roll stamp and a substrate in a non-contact manner, and align the parallelism between the roll stamp and the substrate, thereby measuring the parallelism between the roll stamp and the substrate. There is an effect of securing high-precision horizontal alignment between boards.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a parallelism detection device between a roll and a substrate according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a parallelism detection device between a roll and a substrate according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a parallelism detection device between a roll and a substrate according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a parallelism detection device between a roll and a substrate according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which light is imaged in an optical position detection unit of embodiments of the present invention.
  • the substrate 20 placed on the stage 10 is brought into contact with the roll stamp 30 to transfer elements such as the substrate 20 and the roll stamp 30. ) are aligned parallel to each other.
  • the angle that the roll stamp 30 may have with respect to the substrate 20 is a rotation angle in the X-axis direction (roll angle), a rotation angle in the Y-axis direction (pitch angle), and a rotation angle in the Z-axis direction (yaw angle).
  • roll angle a rotation angle in the X-axis direction
  • pitch angle a rotation angle in the Y-axis direction
  • yaw angle a rotation angle in the Z-axis direction
  • Z-axis axial direction see FIG. 1
  • actuators are attached to both ends of the roll stamp 30.
  • the roll stamp 30 adjusts its horizontality with the substrate 20 while moving in the Z-axis direction by the driver. This is to align parallel to the substrate 20 by adjusting the pitch angle of the roll stamp 30 .
  • an apparatus for detecting parallelism between a roll and a substrate according to a first embodiment of the present invention includes a light source unit 100, an optical separation unit 200, and an optical position detection unit 300. ), and a reflector 400.
  • the detection device of the present invention is used before the transfer process is performed on the substrate 20 with the roll stamp 30, the substrate 20 is placed on the stage 10, and the roll stamp 30 is are spaced apart at predetermined intervals without contact with the
  • the light source unit 100 is a device for radiating light L, and radiates parallel light L1 toward the substrate 20 . Any light source unit 100 may be used as long as it radiates parallel light L1 having linearity.
  • the light source unit 100 may include a light source 110 and a first lens 120 .
  • the light source 110 generally uses a point light source. Since the point light source cannot generate parallel light L1 by radiating light, the first lens 120 is disposed. At this time, the light source 110 is configured to be located at the focal length of the first lens 120 .
  • the light source unit 100 may use a solid laser or a gas laser that itself irradiates parallel light L1 as the light source 110 .
  • a separate first lens 120 will not be required.
  • the light source unit 100 is positioned on the substrate 20 .
  • the light source unit 100 is disposed on the substrate 20 to radiate parallel light L1 toward the substrate 20 .
  • the light source unit 100 radiates parallel light L1 vertically from above the substrate 20 toward the substrate 20 .
  • the light separation unit 200 is disposed on the path of the parallel light L1 irradiated by the light source unit 100 .
  • the optical separation unit 200 is capable of separating light paths and may use a beam splitter.
  • the optical separation unit 200 is positioned between the light source unit 100 and the substrate 20 but is positioned higher than the roll stamp 30 .
  • the optical separation unit 200 is located on the Z-axis line (see FIG. 1) in the height direction of the light source unit 100. However, the height of the optical separation unit 200 is higher than that of the roll stamp 30 .
  • the light separation unit 200 separates the parallel light L1 of the light source unit 100 into vertical light L2 directed toward the substrate 20 and horizontal light L3 directed toward the roll stamp.
  • the vertical light L2 is directly irradiated onto the substrate 20, reflected by the substrate 20, and returned to the optical separation unit 200 as substrate reflected light L7.
  • the optical separation unit 200 sends the substrate reflection light L7 reflected from the substrate 20 and returned to the optical position detection unit 300 .
  • the horizontal light L3 is directed to the roll stamp 30 positioned below the reflector 400 by the reflector 400 positioned on one side of the light separator 200 .
  • the reflector 400 is a reflector that changes the path of light from vertical to horizontal or from horizontal to vertical, and since the roll stamp 30 is not located directly below the optical separation unit 200, it is separated from the optical separation unit 200. This is to change the path of the horizontal light (L3) so that the horizontal light (L3) can reach the roll stamp (30).
  • the path of the horizontal light L3 separated by the light separator 200 is changed toward the roll stamp 30 by the reflector 400 .
  • the horizontal light L3 is reflected from the roll stamp 30 by the reflector 400, and the roll reflected light L4 reflected from the roll stamp 30 is returned to the light separator 200 by the reflector 400.
  • the optical separation unit 200 sends the roll reflected light L4 to the optical position detection unit 300 .
  • the light position detection unit 300 forms an image of the roll reflected light L4 and the substrate reflected light L7 that the light 101 irradiated from the light source unit 100 is reflected on the substrate 20 and the roll stamp 30 and returns, and determines the position thereof. is to use
  • the optical position detector 300 may use a Position Sensitive Photo Diode (PSPS), a general Charge Coupled Device (CCD), or a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) as an image sensor.
  • PSPS Position Sensitive Photo Diode
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the detection device of the present invention has an optical configuration, but does not use interference caused by overlapping light. Interferometry is difficult for workers to easily use industrially because the procedure for analyzing interference patterns is cumbersome, and time and effort are required in the alignment process, which can reduce work efficiency at the site where roll transfer equipment is operated.
  • a method of measuring and comparing the position of each light reflected from the surface of the substrate 20 and the roll stamp 30 is used. That is, when the roll reflected light L4 and the substrate reflected light L7 are collected and formed in the optical position detection unit 300, the formed position is measured.
  • a second lens 220 may be disposed between the optical separation unit 200 and the optical position detection unit 300 .
  • the second lens 220 allows the roll reflected light L4 and the substrate reflected light L7 to be collected into the optical position detection unit 300 .
  • the distance between the second lens 220 and the optical separation unit 200 should be equal to the focal length of the second lens 220 .
  • an aperture (not shown) may be disposed between the reflector 400 and the roll stamp 30 or between the reflector 400 and the optical separation unit 200 .
  • the diaphragm may adjust the amount of the roll reflected light L4 so that only a portion of it enters the optical position detection unit 300 .
  • the light source unit 100 and the optical separation unit 200 are arranged in a straight line perpendicular to the stage 10 on which the substrate 20 is placed.
  • An optical separation unit 200 is positioned on the substrate 20 , and a light source unit 100 is located on the optical separation unit 200 .
  • the first lens 120 is formed in the light source unit 100
  • the first lens 120 is positioned on the optical splitter 200 and the light source 110 is positioned on the first lens 120 .
  • the reflector 400, the optical splitter 200, the second lens 220, and the optical position detector 300 are arranged horizontally on the stage 10 in a straight line.
  • the reflector 400 is positioned on one side of the optical splitter 300 with respect to the optical splitter 200
  • the optical position detector 300 is positioned on the other side of the light splitter 200 .
  • the roll stamp 30 is located below the reflector 400 .
  • the light source unit 100, the first lens 210, the light separation unit 200, the reflector 400, the second lens 220, and the optical position detection unit 300 described above are all placed on the roll stamp 30. Located.
  • the parallel light L1 irradiated from the light source unit 100 is separated into a vertical light L2 and a horizontal light L3 by the light separation unit 200 .
  • the vertical light L2 is reflected from the substrate 20, and the reflected substrate light L7 from the substrate 20 is rerouted in the optical separation unit 200 and collected in the optical position detection unit 300.
  • the path of the horizontal light L3 is changed in the reflector 400 and is changed in the vertical direction, which is the direction of the roll stamp 30 located below.
  • the horizontal light L3 is reflected by the roll stamp 30, and the roll reflected light L4 reflected by the roll stamp 30 changes its path again in the reflector 400 and is directed to the light separator 200. Then, they pass through the optical separation unit 200 and gather into the optical position detection unit 300 .
  • the parallel light L1 irradiated from the light source unit 100 is separated into vertical light L2 and horizontal light L3 in the light separation unit 200, and is reflected from the substrate 20 and the roll stamp 30, respectively.
  • the roll-reflected light L4 and the substrate-reflected light L7 reflected from the substrate 20 and the roll stamp 30 pass through the optical separation unit 200 and are finally gathered into the optical position detection unit 300 .
  • the substrate reflected light L7 reflected from the substrate 20 is imaged as a point in the optical position detector 300 as shown in FIG. 5(a).
  • the substrate reflection light L7 reflected from the roll stamp 30 is imaged in a straight line in the optical position detection unit 300 as shown in FIG. 5(b). Since the surface of the roll stamp 30 is not flat, the optical position detection unit 300 forms an image in a straight line shape.
  • positions of the roll reflected light L4 and the substrate reflected light L7 imaged by the optical position detector 300 are compared.
  • the detection device of the present invention is installed on the stage 10.
  • the substrate reflected light L7 is imaged as a point in the optical position detection unit 300 as shown in FIG. 5(a).
  • the point is imaged at the center, but if the point is not imaged at the center, the position of the detection device of the present invention is adjusted so that the substrate reflected light L7 is imaged at the center.
  • the vertical light L2 is vertically irradiated to the substrate 20 .
  • the roll stamp 30 Since the roll stamp 30 operates like a convex mirror, the roll reflected light L4 reflected from the roll stamp 30 is imaged on the optical position detector 300 in a straight line shape. (Fig. 5 (b), (c), (d), (e)).
  • the roll reflected light L4 is Adjust to be perpendicular to the axis as shown in d). Then, the horizontal inclination is aligned by rotating the roll stamp 30 in the Y-axis direction to adjust the position of the roll reflected light L4 to pass through the center as shown in FIG. 5(b).
  • FIG. 2 An apparatus for detecting parallelism between a roll and a substrate according to a second embodiment of the present invention is as shown in FIG. 2 .
  • the parallelism detecting device between the roll and the substrate according to the second embodiment of the present invention is the same as the parallelism detecting device between the roll and the substrate according to the first embodiment of the present invention except for the configuration of the reflector 400 .
  • the roll stamp 30 is positioned in a straight line with the optical separation unit 200 .
  • the roll stamp 30 is located on one side of the optical separation unit 200 and the optical position detection unit 300 is located on the other side.
  • the horizontal light L3 is directly directed to the roll stamp 30 without a change in path, and the roll reflected light L4 also passes through the optical separation unit 200 and is collected in the optical position detection unit 300 without a change in path.
  • the roll reflected light L4 is Adjust so that it passes through the center of the axis together. Then, the horizontal inclination is aligned by rotating the roll stamp 30 in the Y-axis direction and adjusting the position of the roll reflected light L4 to be vertical while passing through the center of the axis as shown in FIG. 5 (b).
  • a parallelism detecting device between a roll and a substrate according to a third embodiment of the present invention is the same as that shown in FIG. 3, and a parallelism detecting device between a roll and a substrate according to the fourth embodiment of the present invention is the same as shown in FIG. Components omitted below are the same as those described above.
  • an apparatus for detecting parallelism between a roll and a substrate according to a third embodiment of the present invention is for detecting the degree of alignment between two roll stamps 30 .
  • Two roll stamps 30 are provided, a first roll stamp 31 and a second roll stamp 32 .
  • the first roll stamp 31 is positioned under the optical separation unit 200 and the second roll stamp 32 is positioned under the reflector 400 .
  • the vertical light L2 separated by the optical separation unit 200 is reflected as the first roll reflected light L5 in the first roll stamp 31 and collected by the optical position detection unit 300 through the optical separation unit 200.
  • the horizontal light L3 separated by the optical separation unit 200 changes its path in the reflector 400 and is reflected from the second roll stamp 32 as the second roll reflected light L6 through the optical separation unit 200. It is collected by the optical position detection unit 300 .
  • the horizontal inclination may be adjusted by rotating the first roll stamp 31 and the second roll stamp 32 in the Y-axis direction.
  • the degree of alignment in the Z-axis direction may be detected and adjusted by arranging the reflector 400 on the lateral side of the first roll stamp 31 and the second roll stamp 32, instead of the top, respectively. .
  • the alignment order of the parallelism detection device between the roll and the substrate according to the third embodiment of the present invention is the same as the alignment order of the parallelism detection device between the roll and the substrate according to the first embodiment of the present invention described above.
  • the parallelism detecting device between the roll and the substrate according to the fourth embodiment of the present invention is also for detecting the degree of alignment between the two roll stamps 30 .
  • the apparatus for detecting parallelism between a roll and a substrate according to the fourth embodiment of the present invention includes a first roll stamp 31 and a second roll stamp 32, the same as the apparatus for detecting parallelism between a roll and a substrate according to the third embodiment of the present invention. ) to perform the measurement.
  • the parallelism detecting device between the roll and the substrate according to the fourth embodiment of the present invention has a difference in that the detecting device is disposed on the side of the roll stamp 30 instead of on the top. That is, the detection device is disposed in the X direction based on the axis of FIG. 4 .
  • the light source unit 100 irradiates light 101 in the axial direction of the roll stamp 30 and detects the reflected first roll reflected light L5 and second roll reflected light L6 to form a first roll stamp 31 and The degree of alignment between the two roll stamps 32 can be adjusted.
  • the substrate 20 placed on the stage 10 is contacted and pressed before the roll stamp 30 contacts and presses the substrate 20 between the roll stamp 30 and the substrate 20.
  • This is a method for detecting parallelism and aligning the roll stamp 30 and the substrate 20 horizontally.
  • the parallelism detection device between the roll and the substrate according to the present invention is installed on the stage 10 on which the substrate 20 is placed.
  • the detection device is installed in the transfer equipment including the roll stamp 30 and the stage 10.
  • the installation method may be installed by connecting each component with a support, or it may be installed after configuring each component as one piece of equipment. Since installation of such inspection equipment is a well-known configuration, a detailed description thereof will be omitted.
  • step (a) parallel light L1 is radiated from the light source unit 100 vertically toward the substrate 20 placed on the stage 10 .
  • the parallel light L1 of the light source unit 100 is vertically radiated toward the substrate 20 .
  • the first lens 120 is configured in the light source unit 100, the light L of the light source 110 is irradiated as parallel light L1 while passing through the first lens 120.
  • the parallel light L1 is separated into a vertical light L2 and a horizontal light L3 in the optical splitter 200 .
  • the vertical light L2 is perpendicularly incident on the surface of the substrate 20, and the horizontal light L3 is directed toward the roll stamp 30.
  • the horizontal light L3 is reflected by the reflector 400 and is perpendicularly incident on the surface of the roll stamp 30 positioned below the reflector 400 .
  • step (b) the light separation unit 200 separates and aligns the vertical light L2 to be irradiated perpendicularly to the substrate 20 .
  • the substrate reflected light L7 reflected from the substrate 20 and returned is changed in path in the optical separation unit 200 and collected in the optical position detection unit 300 .
  • the second lens 220 is disposed before the optical position detector 300 so that the substrate reflected light L7 is focused on the optical position detector 300 .
  • the substrate reflection light L7 converging to one point in the optical position detection unit 300 is aligned so as to come to the center of the optical position detection unit 300 .
  • the substrate reflected light L7 imaged as a point is aligned so that the light position detector 300 converges at the center.
  • Alignment may be performed by changing the installation angle of the detection device itself or by changing the irradiation position of the light source unit 100 .
  • a criterion for detecting whether the roll stamp 30 is positioned parallel to the substrate 20 is set.
  • step (c) the horizontal light L3 separated by the optical separation unit 200 is aligned so that the roll stamp 30 is vertically irradiated. This is also for the optical position detection unit 300 to accurately detect the position of the roll reflected light L4.
  • Alignment is performed with the roll stamp 30 removed. Since the roll stamp 30 is removed, the horizontal light L3 is incident on the substrate 20 through the reflector 40 . The substrate reflection light L7 reflected from the substrate 20 is again directed from the reflector 400 disposed on the roll stamp 30 toward the optical separation unit 200 and from the optical separation unit 200 to the optical position detection unit 300. get together Then, the roll reflected light L7 is aligned so as to come to the center of the optical position detection unit 300 .
  • the roll reflected light L7 is imaged to the optical position detector 300 in a straight line form as shown in (b) to (d) of FIG. 5 .
  • the position of the reflector 400 is adjusted so that the roll reflected light L7 passes through the center point of the light position detector 300 .
  • step (d) the roll stamp 30 is disposed again, and the roll reflected light L4 reflected from the roll stamp 30 is collected by the optical position detector 300 to align the parallelism of the roll stamp 30 .
  • the light 101 of the light source unit 100 is aligned so as to be perpendicularly incident on the substrate 20 and the roll stamp 30 .
  • the optical position detection unit 300 detects the roll reflected light L4 and the substrate reflected light L7 to align the position of the roll stamp 30 parallel to the substrate 20 .
  • the roll stamp 30 is horizontally positioned so that the roll reflected light L4 is located at the center of the optical position detection unit 300. Align the parallelism of the roll stamp 30 by adjusting the inclination.
  • the roll stamp 30 When the roll stamp 30 has a rotation angle in the Y-axis direction, it passes through the center of the optical position detection unit 300 as shown in FIG. 5 (c), but is imaged in an inclined form. In order to align them horizontally, the horizontal inclination of the roll stamp 30 is adjusted so as to pass through the center of the optical position detection unit 300 as shown in FIG. 5(b) but not tilted vertically.
  • the roll reflected light L4 forms a vertical straight line passing through the center of the optical position detector 300. If imaged, roll stamp 30 is aligned horizontally over substrate 20 .
  • the parallelism detection device between the roll and the substrate and the parallelism alignment method using the detection device according to an embodiment of the present invention can precisely align the parallelism between the roll stamp and the substrate in a non-contact manner, thereby increasing productivity.

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Abstract

본 발명은 롤과 기판 사이의 평행도를 검출할 수 있는 장치 및 그 장치를 사용한 평행도 정렬방법에 관한 것으로써, 스탬프와 기판 상의 평행도를 비접촉식으로 정밀하게 측정하고, 롤 스탬프와 기판 상의 평행도를 맞춤으로써 롤 스탬프와 기판 간 정밀도 높은 수평정렬을 확보할 수 있다.

Description

롤과 기판 간의 평행도 검출장치 및 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법
본 발명은 롤과 기판 사이의 평행도를 검출할 수 있는 장치 및 그 장치를 사용한 평행도 정렬방법에 관한 것이다.
롤 전사 공정은 박막 혹은 소자를 롤 스탬프에 부착하고, 최종 기판에 롤 스탬프를 접촉시켜 굴리면서 압력을 가함으로써, 롤 스탬프에 부착된 박막 혹은 소자를 최종기판 위로 옮기는 공정이다.
이때에 최종기판 상에 접착력을 증가시킬 수 있는 물질을 도포하거나, 별도의 물질 없이 기판 자체의 점착력을 사용한다.
전사 공정은 직접 최종 기판 위에 증착하거나 코팅하기 어려운 박막을 임시기판 위에 형성하여 최종 기판으로 옮기는 데에 사용되며, 그 예로는 그래핀 박막, 단결정 실리콘 박막, 유기 박막, 원자층 박막 등이 있다.
전사 공정에 유리한 소자는 두께 10 마이크론 이하의 micro-LED 소자, 두께 100 마이크론 이하의 mini-LED 소자, 두께 30 마이크론 이하의 실리콘 및 화합물 반도체 소자, 박막형 태양전지 소자 등과 같이 얇은 두께의 소자이다.
롤 스탬프를 이용한 전사 공정은 대면적으로 박막 혹은 소자를 전사할 수 있다는 장점이 있다. 롤 스탬프와 기판 사이에 접촉압력을 균일하게 유지하지 못하면 전사되는 영역과 전사되지 않는 영역이 각각 발생하는 불균일한 전사가 이루어지는 단점이 있다.
이와 같은 단점을 해결하기 위해 종래기술(등록특허 제10-1104923호, 공고일 2012.1.12.)은 롤 스탬프의 양단에 힘을 측정하는 하중센서와 구동기를 각각 설치하고, 롤 스탬프의 양단에서 측정된 힘을 이용하여 롤 스탬프와 기판 사이의 접촉 압력이 롤의 축방향으로 균일하게 발생하도록 스탬프 양단의 구동기를 각각 제어한다.
또한, 다른 종래기술(출원특허 제10-2021-0123050호, 출원일 2021.09.15.)도 롤 스탬프가 기판에 균일한 압력을 가할 수 있도록 하는 것으로 롤 스탬프가 기판에 접촉함으로써 균일한 압력을 가할 수 있도록 한다
이러한 정렬 방법은 하중 측정값을 별다른 보상 없이 구동기에 직접 반영함으로써, 매우 신속한 하중 제어 전사가 가능하다는 장점이 있어서, 다양한 박막 및 소자의 전사에 널리 사용된다.
위와 같은 접촉식의 정렬 방법은 롤 스탬프와 기판 간에 기계적인 접촉이 이루어져야만 롤 스탬프와 기판 간의 수평을 정렬할 수 있다.
접촉식 정렬 방법은 롤 스탬프가 기판에 접근하는 과정 중에서 우연히 한쪽부터 접촉이 시작되면 롤 축방향의 접촉 압력 분포가 불균일해지는 문제가 발생할 수 있다.
실제 롤 전사 공정에서는 롤 스탬프와 기판 사이에 매우 정밀한 평행도 보정이 필요하며, 이를 위해 롤 스탬프와 기판 간 기계적인 접촉이 이루어지기 전에 롤 스탬프와 기판 사이의 수평정렬을 정밀하게 검출하고 정렬할 수 있는 장치 및 방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 롤 스탬프를 위한 전사 공정에서 기계적인 접촉 없이도 롤 스탬프와 기판 사이의 평행도를 보정할 수 있는 롤과 기판 간의 평행도 검출장치 및 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 스테이지에 놓인 기판을 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하기 위한 장치로써, 상기 기판 방향으로 수직하게 광을 조사하는 광원부; 상기 기판과 상기 광원부 사이에 위치하되 상기 롤 스탬프보다는 높게 위치하여, 상기 광을 상기 기판으로 향하는 수직광과 상기 롤 스탬프 방향의 수평광으로 분리하고, 상기 롤 스탬프 및 상기 기판에서 반사되어 되돌아오는 롤반사광 및 기판반사광을 광 위치 검출부로 보내는 광분리부; 상기 광분리부의 일측에 위치하여, 상기 수평광을 상기 롤 스탬프로 향하도록 경로를 바꾸고, 상기 롤반사광을 상기 광분리부로 되돌리는 반사부; 및 상기 광분리부의 타측에 위치하여, 상기 롤 반사광 및 상기 기판 반사광을 받아 위치를 검출하는 상기 광 위치 검출부; 를 포함하는, 롤과 기판 간의 평행도 검출장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 스테이지에 놓인 기판을 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하고, 상기 롤 스탬프와 상기 기판을 수평하게 정렬하기 위한 방법으로써, (a) 광원부에서 상기 기판 방향으로 수직하게 광을 조사하는 단계; (b) 상기 광분리부에서 분리된 수직광이 상기 기판에 수직으로 조사되도록 정렬하는 단계; (c) 상기 광분리부에서 분리된 수평광이 상기 롤 스탬프에 수직으로 조사되도록 정렬하는 단계; 및 (d) 상기 롤 스탬프에서 반사된 롤반사광을 광 위치 검출부로 모아 상기 롤 스탬프의 평행도를 정렬하는 단계; 를 포함하는, 롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치 및 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법은 롤 스탬프와 기판 상의 평행도를 비접촉식으로 정밀하게 측정하고, 롤 스탬프와 기판 상의 평행도를 맞춤으로써 롤 스탬프와 기판 간 정밀도 높은 수평정렬을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이에, 전사 공정의 수율을 높여 공정의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 전사 공정에서 다수의 롤 스탬프를 사용하는 경우, 롤과 롤 간의 정렬에도 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 실시예들의 광 위치 검출부에서 광이 이미징된 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 스테이지(10)에 놓인 기판(20)을 롤 스탬프(30)를 접촉하여 소자 등을 전사하기 전에 기판(20)과 롤 스탬프(30)가 서로 평행하게 정렬되어 있는지를 검출하기 위한 것이다.
롤 스탬프(30)가 기판(20)에 대해 평행하게 정렬되어 있지 않고, 특정 방향으로 기울어져 있다면 기판(20)에 정밀한 전사가 어려울 것이다. 롤 스탬프(30)가 기판(20)에 대해 가질 수 있는 각도는 X축 방향의 회전각도(roll각도), Y축 방향의 회전각도(pitch각도), 및 Z축 방향의 회전각도(yaw 각도)이 있다. (축방향 도 1 참조)
본 발명의 실시예들에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치가 적용되는 전사공정에서는 롤 스탬프(30)의 양단에는 Z축(축방향 도 1 참조) 구동기가 부착되어 있다. 롤 스탬프(30)는 상기 구동기에 의해 Z축 방향으로 이동하면서, 기판(20)과의 수평도를 조절한다. 이는 롤 스탬프(30)의 pitch 각도를 조절함으로써, 기판(20)과 평행하게 정렬하는 것이다.
롤 스탬프(30)가 기판(20)에 균일한 접촉압력을 가할 수 있도록 하기 위해서는 이러한 롤 스팸프(30)의 pitch 각도 조절이 필요하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치(이하, 본 발명의 검출장치)는, 광원부(100), 광분리부(200), 광 위치 검출부(300), 및 반사부(400)를 포함하여 구성된다
본 발명의 검출장치는 기판(20)에 롤 스탬프(30)로 전사공정이 이루어지기 전에 사용하는 것으로, 기판(20)은 스테이지(10)에 놓여져 있으며, 롤 스탬프(30)는 기판(20)과 접촉하지 않은 상태로 소정의 간격으로 떨어져 있다.
광원부(100)는 광(L)을 조사하는 장치로써, 기판(20) 방향으로 평행광(L1)을 조사한다. 광원부(100)는 직진성이 있는 평행광(L1)을 조사하는 것이면 어떤 것이든 사용 가능하다.
광원부(100)는 광원(110)과 제1렌즈(120)로 구성할 수 있다. 광원(110)은 일반적으로 점광원을 사용한다. 점광원은 방사형태로 광을 조사하여 평행광(L1)을 발생시킬 수 없기 때문에 제1렌즈(120)를 배치한다. 이때 광원(110)은 제1렌즈(120)의 초점거리에 위치하도록 구성한다.
또는 광원부(100)는 광원(110)으로 자체적으로 평행광(L1)을 조사하는 고체레이저나 가스레이저를 사용할 수 있다. 이 때에는 별도의 제1렌즈(120)가 필요하지 않을 것이다.
광원부(100)는 기판(20)의 위에 위치한다. 기판(20) 방향으로 평행광(L1)을 조사하기 위해 광원부(100)는 기판(20) 위에 배치된다. 광원부(100)는 기판(20)의 위에서 기판(20) 방향으로 수직하게 평행광(L1)을 조사한다.
광원부(100)가 조사하는 평행광(L1)의 경로상에는 광분리부(200)가 배치된다. 광분리부(200)는 빛의 경로를 분리할 수 있는 것으로 빔 스필리터(Beam Splitter)를 사용할 수 있다.
광분리부(200)는 광원부(100)와 기판(20) 사이에 위치하되 롤 스탬프(30)보다 높게 위치한다. 광분리부(200)는 광원부(100)와 높이 방향인 Z축 선상(도 1참조)에 위치하는 것이다. 다만, 광분리부(200)의 높이상 위치가 롤 스탬프(30)보다 높게 위치하는 것이다.
광분리부(200)는 광원부(100)의 평행광(L1)을 기판(20)으로 향하는 수직광(L2)과 롤 스탬프 방향의 수평광(L3)으로 분리한다.
수직광(L2)은 바로 기판(20)으로 조사되고 기판(20)에서 반사되어 기판반사광(L7)으로 광분리부(200)로 되돌아온다. 광분리부(200)는 기판(20)에서 반사되어 되돌아온 기판반사광(L7)을 광 위치 검출부(300)로 보낸다.
수평광(L3)은 광분리부(200)의 일측에 위치한 반사부(400)에 의해 반사부(400)의 아래에 위치한 롤 스탬프(30)로 향한다.
반사부(400)는 빛의 경로를 수직에서 수평으로 또는 수평에서 수직으로 바꾸는 반사경으로써, 롤 스탬프(30)가 광분리부(200)의 바로 아래 위치하지 않기 때문에 광분리부(200)에서 분리된 수평광(L3)이 롤 스탬프(30)에 도달할 수 있도록 수평광(L3)의 경로를 바꾸어 주는 것이다.
광분리부(200)에서 분리된 수평광(L3)은 반사부(400)에 의해 롤 스탬프(30)로 향하도록 경로가 바뀐다. 수평광은(L3)은 반사부(400)에 의해 롤 스탬프(30)에서 반사되고, 롤 스탬프(30)에서 반사된 롤반사광(L4)은 다시 반사부(400)에 의해 광분리부(200)로 향한다. 그리고 광분리부(200)는 롤반사광(L4)을 광 위치 검출부(300)로 보낸다.
광 위치 검출부(300)는 광원부(100)에서 조사한 광(101)이 기판(20) 및 롤 스탬프(30)에 반사되어 되돌아오는 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)을 결상하여 그 위치를 이용하는 것이다.
광 위치 검출부(300)는 PSPS(Position Sensitive Photo Diode) 또는 일반적인 CCD(Charge Coupled Device) 혹은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이미지 센서로 사용할 수 있다.
본 발명의 검출장치는 광학적인 구성을 가지고 있지만, 빛의 중첩에 의한 간섭현상을 이용하지 않는다. 간섭계는 간섭무늬를 분석하는 절차가 번거롭기 때문에 산업적으로 작업자가 쉽게 활용하기 어렵고, 정렬과정에서 시간과 노력이 요구되어 롤 전사 장비를 운용하는 현장에서 작업 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
기판(20) 및 롤 스탬프(30)의 표면에서 반사된 각각의 빛의 위치를 측정하여 비교하는 방식을 사용한다. 즉, 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)은 광 위치 검출부(300)에 모여 결상되면, 그 결상된 위치를 측정하는 방식이다.
또한 광분리부(200)와 광 위치 검출부(300)의 사이에는 제2렌즈(220)가 배치될 수 있다. 제2렌즈(220)는 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)로 모아지도록 해준다. 이때 제2렌즈(220)와 광분리부(200) 사이의 거리는 제2렌즈(220)의 초점거리가 되어야 한다.
또한 반사부(400)와 롤 스탬프(30)의 사이 또는 반사부(400)와 광분리부(200)의 사이에 조리개(미도시)를 배치할 수 있다. 상기 조리개는 롤 반사광(L4)의 양을 조절하여 일부만 광 위치 검출부(300)로 들어가도록 할 수 있다.
도 1을 다시 참조하여, 위에서 기술한 구성들을 바탕으로 본 발명의 제1실시예에 따른 롤과 가판 간의 평행도 검출장치에서 각 구성의 배치 상태를 한 번 더 설명하고, 광 위치 검출부(300)로 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)이 결상되어 그 위치를 측정하는 과정을 설명한다.
광원부(100) 및 광분리부(200)는 기판(20)이 놓이는 스테이지(10)에 수직하게 서로 일직선상에 배치된다. 기판(20) 위에 광분리부(200)가 위치하고, 광분리부(200) 위에 광원부(100)가 위치한다. 광원부(100)에 제1렌즈(120)를 구성하는 경우, 광분리부(200) 위에 제1렌즈(120)가 위치하고, 제1렌즈(120) 위에 광원(110)이 위치한다.
반사부(400), 광분리부(200), 제2렌즈(220) 및 광 위치 검출부(300)는 스테이지(10) 수평하게 서로 일직선상에 배치된다. 광분리부(200)를 기준으로 반사부(400)는 광분리부(300)의 일측에 위치하고, 광 위치 검출부(300)는 광분리부(200)의 타측에 위치한다.
그리고 롤 스탬프(30)는 반사부(400)의 아래에 위치한다. 위에서 기술한 광원부(100), 제1렌즈(210), 광분리부(200), 반사부(400), 제2렌즈(220) 및 광 위치 검출부(300)는 모두 롤 스탬프(30)의 위에 위치한다.
광원부(100)에서 조사되는 평행광(L1)은 광분리부(200)에서 수직광(L2)과 수평광(L3)으로 분리된다.
수직광(L2)은 기판(20)에서 반사되고, 기판(20)에서 반사된 기판반사광(L7)은 다시 광분리부(200)에서 경로가 변경되어 광 위치 검출부(300)로 모인다.
수평광(L3)은 반사부(400)에서 경로가 바뀌어 아래에 위치한 롤 스탬프(30) 방향인 수직방향으로 바뀐다. 수평광(L3)은 롤 스탬프(30)에서 반사되고, 롤 스탬프(30)에서 반사된 롤반사광(L4)은 다시 반사부(400)에서 경로가 바뀌어 광분리부(200)로 향한다. 그리고 광분리부(200)를 거쳐 광 위치 검출부(300)로 모인다.
광원부(100)에서 조사된 평행광(L1)은 광분리부(200)에서 수직광(L2) 및 수평광(L3)으로 분리되고, 각각 기판(20) 및 롤 스탬프(30)에서 반사된다. 기판(20) 및 롤 스탬프(30)에서 반사된 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)은 다시 광분리부(200)를 통해 최종적으로 광 위치 검출부(300)로 모이게 된다.
도 5를 같이 참조하면, 기판(20)에서 반사된 기판반사광(L7)은 광 위치 검출부(300)에서 도 5(a)와 같이 한 점으로 이미징된다. 그리고 롤 스탬프(30)에서 반사된 기판반사광(L7)은 광 위치 검출부(300)에서 도 5(b)와 같이 직선모양으로 이미징된다. 롤 스탬프(30)는 표면이 평면이 아니기 때문에 광 위치 검출부(300)에 직선모양으로 결상되는 것이다.
기판(20)과 롤 스탬프(30)의 수평정렬의 측정은 광 위치 검출부(300)에 이미징된 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)의 위치를 비교한다.
먼저 본 발명의 검출장치를 스테이지(10) 위에 설치한다.
그리고 광원부(100)에서 기판(20)을 향해 빛을 조사하면 기판반사광(L7)에 의해 광 위치 검출부(300)에 도 5(a)와 같이 점으로 이미징된다. 도 5(a)에서는 점이 중심에 이미징되어 있지만, 만약 점이 중심에 이미징되지 않는다면 기판반사광(L7)이 중심에 이미징되도록 본 발명의 검출장치의 위치를 조절한다. 기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)에서 도 5(a)와 같이 중심에 위치해야 수직광(L2)이 기판(20)에 수직으로 조사되는 것이다.
롤 스탬프(30)에서 반사된 롤반사광(L4)은 롤 스탬프(30)가 볼록 거울처럼 동작하므로, 광 위치 검출부(300) 상에 직선모양으로 이미징된다. (도 5의 (b), (c), (d), (e)).
롤반사광(L4)에 의한 최초 이미지가 도 5의 (e)와 같이 나온다면, 본 발명의 검출장치를 Y축에 대하여 회전시키며 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 롤반사광(L4)이 도 5의 (d)와 같이 축에 대하여 수직이 되도록 조정한다. 그리고 롤 스탬프(30)를 Y축 방향으로 회전하여 롤반사광(L4)의 위치가 도 5의 (b)와 같이 중심을 지나도록 조정함으로써 수평 경사도를 정렬한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 도 2에 도시된 것과 같다.
본 발명의 제2실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 본 발명의 제1실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치에서 반사부(400)의 구성을 제외하고는 동일하다.
구성에 대한 상세한 설명은 생략하며, 본 발명의 제1실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치와 다른 부분만 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치에서는 롤 스탬프(30)가 광분리부(200)와 일직선상에 위치한다. 광분리부(200)를 중심으로 일측에 롤 스탬프(30)가 위치하고 타측에 광 위치 검출부(300)가 위치한다.
수평광(L3)은 경로의 변화 없이 바로 롤 스탬프(30)로 향하고 롤반사광(L4)도 경로의 변화 없이 광분리부(200)를 거쳐 광 위치 검출부(300)로 모인다.
롤반사광(L4)에 의한 최초 이미지가 도 5의 (e)와 같이 나온다면, 본 발명의 검출장치를 X축 및 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 롤반사광(L4)이 도 5의 (c)와 같이 축의 중심을 지나도록 조정한다. 그리고 롤 스탬프(30)를 Y축 방향으로 회전하여 롤반사광(L4)의 위치가 도 5의 (b)와 같이 축의 중심을 지나면서 수직이 되도록 조정함으로써 수평 경사도를 정렬한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 도 3에 도시된 것과 같고, 본 발명의 제4실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 도 4에 도시된 것과 같다. 이하 생략된 구성들은 위에서 기술한 것과 동일하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 2개의 롤 스탬프(30)간의 정렬도를 검출하기 위한 것이다.
롤 스탬프(30)는 제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)로 2개가 구비된다.
광분리부(200)의 아래에 제 1 롤 스탬프(31)가 위치하고 반사부(400)의 아래에 제 2 롤 스탬프(32)가 위치한다.
광분리부(200)에서 분리된 수직광(L2)은 제 1 롤 스탬프(31)에서 제1롤반사광(L5)으로 반사되어 광분리부(200)를 거쳐 광 위치 검출부(300)로 모아진다. 광분리부(200)에서 분리된 수평광(L3)은 반사부(400)에서 경로가 바뀌어 제 2 롤 스탬프(32)에서 제2롤반사광(L6)으로 반사되어 광분리부(200)를 거쳐 광 위치 검출부(300)로 모아진다.
제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)간의 정렬도를 검출하기 위한 것으로 광분리부(200)의 아래에 제 1 롤 스탬프(31)를 배치한 것을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.
제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)간의 측정을 통해 제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)를 Y축 방향으로 회전하여 수평 경사도를 조정할 수 있다.
또한 도면에는 도시하지 않았지만, 반사부(400)를 제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)의 위쪽이 아닌 측면쪽에 각각 배치함으로써 Z축 방향의 정렬도를 검출하고 조정할 수도 있을 것이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치의 정렬 순서는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치의 정렬 순서와 동일하다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치도 2개의 롤 스탬프(30)간의 정렬도를 검출하기 위한 것이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 본 발명의 제3실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치와 동일하게 제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)간 측정을 수행한다.
본 발명의 제4실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치는 검출장치를 롤 스탬프(30)의 위쪽이 아닌 측면부에 배치하는 차이점을 가진다. 즉, 도 4의 축을 기준으로 X방향에 검출장치를 배치하는 것이다.
광원부(100)는 롤 스탬프(30)의 축방향으로 광(101)을 조사하고 반사되는 제1롤반사광(L5) 및 제2롤반사광(L6)을 검출하여 제 1 롤 스탬프(31) 및 제 2 롤 스탬프(32)간의 정렬도를 조정할 수 있다.
이 경우에는 Z축 방향의 회전각도와, Y축 방향의 회전각도를 동시에 정렬하는 것이 가능할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법을 설명한다.
본 발명에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법은 스테이지(10)에 놓인 기판(20)을 롤 스탬프(30)가 접촉하여 가압하기 전에 롤 스탬프(30)와 기판(20)의 평행도를 검출하고, 롤 스탬프(30)와 기판(20)을 수평하게 정렬하기 위한 방법이다.
먼저 본 발명에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 기판(20)이 놓인 스테이지(10) 위에 설치한다. 검출장치는 롤 스탬프(30)와 스테이지(10)를 포함하여 구성된 전사장비에 설치된다. 설치방법은 각각의 구성들을 지지대로 연결하여 설치할 수도 있고, 각각의 구성을 하나의 장비로 구성한 다음에 설치할 수도 있다. 이러한 검사장비를 설치하는 것은 공지된 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.
(a) 단계에서는 광원부(100)에서 스테이지(10) 위에 놓인 기판(20) 방향으로 수직하게 평행광(L1)을 조사한다. 광원부(100)의 평행광(L1)은 기판(20)을 향해 수직하게 조사된다. 광원부(100)에 제1렌즈(120)를 구성하는 경우 광원(110)의 광(L)은 제1렌즈(120)를 통과하면서 평행광(L1)으로 조사된다.
평행광(L1)은 광분리부(200)에서 수직광(L2)과 수평광(L3)으로 분리된다. 수직광(L2)은 기판(20)의 표면에 수직으로 입사되고, 수평광(L3)은 롤 스탬프(30) 방향으로 향한다. 수평광(L3)은 반사부(400)에서 반사되어 반사부(400)의 아래에 위치한 롤 스탬프(30)의 표면에 수직으로 입사된다.
(b) 단계에서는 광분리부(200)에서 분리되 수직광(L2)이 기판(20)에 수직으로 조사되도록 정렬한다.
기판(20)에서 반사되어 되돌아가는 기판반사광(L7)은 광분리부(200)에서 경로가 바뀌어 광 위치 검출부(300)로 모아진다. 이때 광 위치 검출부(300) 전에는 제2렌즈(220)를 배치하여 기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)에 모이도록 한다.
광 위치 검출부(300)에 한 점으로 모인 기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)의 중심에 오도록 정렬한다. 도 5의 (a)와 같이 점으로 이미징되는 기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)에서 중심에 모이도록 정렬하는 것이다.
정렬은 검출장치 자체의 설치각도의 변경을 통해 할 수도 있고, 광원부(100)의 조사 위치의 변경을 통해 할 수도 있다.
기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)의 중심에 이미징되도록 정렬함으로써, 롤 스탬프(30)가 기판(20)과 평행하게 위치하지는 검출하기 위한 기준을 설정하는 것이다.
(c) 단계에서는 광분리부(200)에서 분리된 수평광(L3)이 롤 스탬프(30)에 수직으로 조사되도록 정렬한다. 이 또한 광 위치 검출부(300)에서 롤반사광(L4)의 위치를 정확하게 검출하기 위한 것이다.
정렬은 롤 스탬프(30)를 제거한 상태에서 이루어진다. 롤 스탬프(30)를 제거했기 때문에 수평광(L3)은 반사부(40)를 통해 기판(20)에 입사한다. 기판(20)에서 반사된 기판반사광(L7)은 다시 롤 스탬프(30) 위에 배치한 반사부(400)에서 광분리부(200)를 향하고 광분리부(200)에서 광 위치 검출부(300)로 모인다. 그리고, 롤반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)의 중심에 오도록 정렬한다.
여기서 롤반사광(L7)은 도 5의 (b) 내지 (d)와 같이 직선 형태로 광 위치 검출부(300)에 이미징된다. 롤반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)의 중심점을 지나가도록 반사부(400)의 위치를 조절한다.
(d) 단계에서는 다시 롤 스탬프(30)를 배치하여, 롤 스탬프(30)에서 반사된 롤반사광(L4)을 광 위치 검출부(300)로 모아 롤 스탬프(30)의 평행도를 정렬한다.
(b), (c) 단계를 통해 광원부(100)의 광(101)은 기판(20) 및 롤 스탬프(30)에 수직으로 입사하도록 정렬된 상태이다. 이 상태에서 광 위치 검출부(300)로 롤반사광(L4) 및 기판반사광(L7)을 검출하여 롤 스탬프(30)의 위치를 기판(20)과 평행하게 정렬하는 것이다.
기판반사광(L7)이 광 위치 검출부(300)의 중심에 위치한 상태에서(도 5의 (a)) 롤반사광(L4)이 광 위치 검출부(300)의 중심에 위치하도록 롤 스탬프(30)의 수평 경사도를 조절하여 롤 스탬프(30)의 평행도를 정렬한다.
롤 스탬프(30)의 Y축 방향으로 회전각도를 가지면 도 5의 (c) 와 같이 광 위치 검출부(300)의 중심을 지나되 기울어진 형태로 이미징된다. 이를 수평하게 정렬하기 위해 롤 스탬프(30)의 수평 경사도를 조절하여 도 5의 (b)와 같이 광 위치 검출부(300)의 중심을 지나되 기울어지지 않는 수직 형태로 맞추는 것이다.
기판반사광(L7)은 광 위치 검출부(300)의 중심에 모이도록 이미징된 상태에서(도 5의 (a)) 롤반사광(L4)은 광 위치 검출부(300)의 중심을 지나는 수직형태의 직선으로 이미징된다면, 기판(20) 위에 롤 스탬프(30)가 수평하게 정렬된 것이다.
이렇듯 본 발명의 일 실시예에 따른 롤과 기판 간의 평행도 검출장치 및 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법은 롤 스탬프와 기판간에 평행도를 비접촉식으로 맞춤으로써 정밀하게 정렬할 수 있고, 이에 생산성을 높일 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
(부호의 설명)
10: 스테이지
20: 기판
30: 롤 스탬프
31: 제 1 롤 스탬프
32: 제 2 롤 스탬프
100: 광원부
110: 광원
120: 제1렌즈
L: 광
L1: 평행광
L2: 수직광
L3: 수평광
L4: 롤반사광
L5: 제1롤반사광
L6: 제2롤반사광
L7: 기판반사광
200: 광분리부
220: 제2렌즈
300: 광 위치 검출부
400: 반사부

Claims (13)

  1. 스테이지에 놓인 기판을 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하기 위한 장치로써,
    상기 기판 방향으로 수직하게 평행광을 조사하는 광원부;
    상기 기판과 상기 광원부 사이에 위치하되 상기 롤 스탬프보다는 높게 위치하여, 상기 평행광을 상기 기판으로 향하는 수직광과 상기 롤 스탬프 방향의 수평광으로 분리하고, 상기 롤 스탬프 및 상기 기판에서 반사되어 되돌아오는 롤반사광 및 기판반사광을 광 위치 검출부로 보내는 광분리부;
    상기 광분리부의 일측에 위치하여, 상기 수평광을 상기 롤 스탬프로 향하도록 경로를 바꾸고, 상기 롤반사광을 상기 광분리부로 되돌리는 반사부; 및
    상기 광분리부의 타측에 위치하여, 상기 롤 반사광 및 상기 기판 반사광을 받아 위치를 검출하는 상기 광 위치 검출부; 를 포함하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  2. 스테이지에 놓인 기판을 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하기 위한 장치로써,
    상기 기판 방향으로 수직하게 평행광을 조사하는 광원부;
    상기 기판과 상기 광원부 사이에 위치하여, 상기 평행광을 상기 기판으로 향하는 수직광과 일측에 위치한 상기 롤 스탬프로 향하는 수평광으로 분리하고, 상기 롤 스탬프 및 상기 기판에서 반사되어 되돌아오는 롤반사광 및 기판반사광을 광 위치 검출부로 보내는 광분리부;
    상기 광분리부의 타측에 위치하여, 상기 롤 반사광 및 상기 기판 반사광을 받아 위치를 검출하는 상기 광 위치 검출부; 를 포함하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 위치 검출부는, 검출된 상기 롤 반사광 및 상기 기판 반사광의 위치를 비교하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤 반사광의 양을 조절하도록 상기 반사부와 상기 롤 스탬프 사이 또는 상기 반사부와 상기 광분리부 사이에 조리개가 배치되는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 롤 반사광의 양을 조절하도록 상기 롤 스탬프와 상기 광분리부 사이에 조리개가 배치되는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  6. 스테이지에 놓인 기판을 제 1 롤 스탬프 및 제 2 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하기 위한 장치로써,
    상기 제 1 롤 스탬프 방향으로 수직하게 평행광을 조사하는 광원부;
    상기 제 1 롤 스탬프와 상기 광원부 사이에 위치하여, 상기 평행광을 상기 제 1 롤 스탬프로 향하는 수직광과 상기 제 2 롤 스탬프 방향의 수평광으로 분리하고, 상기 제 1 롤 스탬프 및 상기 제 2 롤 스탬프에서 반사되어 되돌아오는 제 1 롤반사광 및 제 2 롤반사광을 광 위치 검출부로 보내는 광분리부;
    상기 제 2 롤 스탬프 위에 위치하여, 상기 수평광을 상기 제 2 롤 스탬프로 향하도록 경로를 바꾸고, 상기 제 2 롤반사광을 상기 광분리부로 되돌리는 반사부; 및
    상기 광분리부의 타측에 위치하여, 상기 제 1 롤반사광 및 상기 제 2 롤반사광을 받아 위치를 검출하는 상기 광 위치 검출부; 를 포함하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  7. 스테이지에 놓인 기판을 제 1 롤 스탬프 및 제 2 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하기 위한 장치로써,
    상기 제 1 롤 스탬프의 측면을 향해 평행광을 조사하는 광원부;
    상기 제 1 롤 스탬프와 상기 광원부 사이에 위치하여, 상기 평행광을 상기 제 1 롤 스탬프로 향하는 수직광과 상기 제 2 롤 스탬프 방향의 수평광으로 분리하고, 상기 제 1 롤 스탬프 및 상기 제 2 롤 스탬프에서 반사되어 되돌아오는 제 1 롤반사광 및 제 2 롤반사광을 광 위치 검출부로 보내는 광분리부;
    상기 제 2 롤 스탬프 측면에 위치하여, 상기 수평광을 상기 제 2 롤 스탬프로 향하도록 경로를 바꾸고, 상기 제 2 롤반사광을 상기 광분리부로 되돌리는 반사부; 및
    상기 광분리부의 타측에 위치하여, 상기 제 1 롤반사광 및 상기 제 2 롤반사광을 받아 위치를 검출하는 상기 광 위치 검출부; 를 포함하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 위치 검출부는, 제 1 롤반사광 및 상기 제 2 롤반사광의 위치를 비교하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항, 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광원부는, 제1렌즈와 상기 제1렌즈의 초점거리에 배치된 광원으로 구성되어 상기 광원의 광을 상기 평행광으로 조사하고,
    상기 롤반사광 및 상기 기판반사광이 상기 광 위치 검출부로 모아지도록 상기 광분리부와 상기 광 위치 검출부 사이에 제2렌즈가 배치되는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치.
  10. 스테이지에 놓인 기판을 롤 스탬프가 접촉하여 가압하기 전에 상기 롤 스탬프와 상기 기판의 평행도를 검출하고, 상기 롤 스탬프와 상기 기판을 수평하게 정렬하기 위한 방법으로써,
    (a) 광원부에서 상기 기판 방향으로 수직하게 평행광을 조사하는 단계;
    (b) 상기 광분리부에서 분리된 수직광이 상기 기판에 수직으로 조사되도록 정렬하는 단계;
    (c) 상기 광분리부에서 분리된 수평광이 상기 롤 스탬프에 수직으로 조사되도록 정렬하는 단계; 및
    (d) 상기 롤 스탬프에서 반사된 롤반사광을 광 위치 검출부로 모아 상기 롤 스탬프의 평행도를 정렬하는 단계; 를 포함하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 기판에서 반사된 상기 기판반사광이 상기 광분리부를 통해 광 위치 검출부로 모이고, 상기 광 위치 검출부에 한 점으로 모인 상기 기판반사광이 상기 광 위치 검출부의 중심에 오도록 정렬하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 롤 스탬프를 제거한 상태에서 상기 롤 스탬프 위에 배치한 반사부를 통해 상기 기판에 반사된 롤반사광이 상기 광분리부를 통해 상기 광 위치 검출부로 모이고, 상기 롤반사광이 상기 광 위치 검출부의 중심에 오도록 정렬하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 롤 스탬프에 반사된 롤반사광이 상기 광분리부를 통해 상기 광 위치 검출부로 모이고, 상기 롤반사광이 상기 광 위치 검출부의 중심에 위치하도록 상기 롤 스탬프의 수평 경사도를 조절하여 상기 롤 스탬프의 평행도를 정렬하는,
    롤과 기판 간의 평행도 검출장치를 이용한 평행도 정렬방법.
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