KR100718017B1

KR100718017B1 - 진공척

Info

Publication number: KR100718017B1
Application number: KR1020050092895A
Authority: KR
Inventors: 송영환; 이미영
Original assignee: 송영환; 이미영
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2007-05-14
Also published as: KR20070037831A

Abstract

본 발명은 얇은 필름, 웨이퍼 또는 기판 등의 피지지물을 흡착지지 및 부상시키는 진공척에 관한 것으로서, 상면에 피지지물을 지지하는 다공성 재질의 다공성플레이트와; 상기 다공성플레이트가 설치되되도록 중앙영역에 요홈이 형성되어 상기 요홈의 바닥면과 상기 다공성플레이트의 배면이 소정거리 이격되어 이격공간을 형성하고, 상기 다공성플레이트를 상기 요홈의 바닥면으로부터 고정적으로 지지하는 지지부가 요홈의 바닥면의 가장자리를 따라 돌출형성되어 있으며, 상기 지지부를 관통하여 상기 이격공간으로 공기가 흡입 및 배출되도록 배출공이 형성된 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 다공성 플레이트를 통하여 공기를 흡입 또는 배출함으로써, 주름, 기포, 흡착흔적을 남기지 않고 얇은 필름, 웨이퍼 또는 기판을 흡착지지 및 부상시킬 수 있는 진공척이 제공된다.

진공척

Description

진공척 {Vacuum Chuck}

도 1은 종래의 기판 고정용 진공 척의 진공라인을 도시한 평면도,

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 진공척을 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 분해사시도,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 진공척의 작동을 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공척을 도시한 사시도,

도 7은 도 6의 분해사시도,

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공척의 작동을 도시한 단면도이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10: 다공성플레이트 20: 본체

21: 요홈 22: 바닥면

23: 지지부 24: 배출공

25: 돌기부 30: 본드

40: 다공성플레이트 41: 노출부

42: 걸림부 50: 본체

51: 요홈 52: 바닥면

53: 지지부 54: 배출공

55: 그루브 60: 프레임

61: 개구부 62: 제1홈

63: 제2홈 70: 제1실링부재

80: 제2실링부재

본 발명은 진공척에 관한 것으로, 다공성플레이트를 이용하여 얇은 필름, 웨이퍼 또는 기판 등의 피지지물을 흡착지지 및 부상시키는 진공척에 관한 것이다.

일반적으로 진공 척은 반도체 공정에 사용되는 실리콘 기판이나 평판형 표시소자의 패널을 구성하기 위해 상,하부 기판으로 사용되는 유리기판을 고정시키거나 반송시키는 용도로 사용하는 것으로, 흡착판 위에 기판을 올려놓고 흡착판에 형성된 진공라인으로 공기를 빨아들여 대기압과 흡착판 내 압력차로서 흡착판에 기판을 부착시키는 장치이다.

도 1 내지 도 2 는 종래의 기판 고정용 진공 척의 진공라인을 도시한 평면도 및 도 1의 A-A'선 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 진공 척은 기판의 바닥면을 흡착하는 흡착판(100)과, 흡착판(100)의 중앙에 형성되어 미도시된 진공발생장치로부터 공기를 빨아들일 수 있도록 된 파이프(200)로 구성되어 있다. 한편, 흡착판(100) 상면에는 오목한 홈으로 형성된 다수의 진공홀(300)들이 구비되어 있다.

진공홀(300)들은 진공발생장치와 연결된 파이프(200)와 연결되어 있으며, 흡착판의 전면에 걸쳐 고르게 형성되어 있다. 이와 같은 구조를 갖는 종래의 진공 척의 동작은 다음과 같다. 먼저, 진공 척의 흡착판(100) 상면에 기판을 올려놓고 기판의 바닥면이 진공홀(300)을 모두 덮을 수 있도록 기판을 정렬시킨다. 이어서, 진공배기장치를 구동하여 공기를 빨아들이면 파이프(200) 및 진공홀(300) 내부에는 대기압 보다 낮은 압력을 유지하게 되면서, 진공홀(300) 위에 안착된 기판의 바닥면을 흡착판(100)으로 빨아들이게 된다. 따라서, 대기압과 진공홀(300) 내의 압력차의 힘으로 기판을 고정시킬 수 있다. 이와 같이, 기판을 고정시킨 상태에서 기판 위에 패턴을 형성하는 반도체 공정을 수행하거나 기판과 기판을 부착하여 패널을 형성하는 공정 또는 얇은 필름위에 코팅이나 인쇄하는 공정 등을 수행할 수 있다.

하지만, 이러한 종래의 진공 척은 기판의 평편도가 매우 높고 고형적인 특성을 갖는 실리콘 기판이나 유리기판 등을 고정시키는데 적합하게 진공홀(3)등이 형성되어 있는데 이와 같은 진공척에 쉽게 휘어지는 박형의 플라스틱 필름을 고정시키기에는 부적합하였다.

즉, 종래의 흡착판(100) 상면에 형성된 진공홀(300)에 플라스틱 필름을 올려놓고 견고하게 고정시킬 수 있는 정도로 공기를 빨아들이면 쉽게 휘어지며 고형적이지 않은 특성을 갖는 플라스틱 필름은 대기압과의 압력차를 견디지 못하고 진공홀(300)을 따라 홈이 형성되는 등 플라스틱 필름이 휘어지는 문제가 발생되었다.

이러한 플라스틱 필름의 휨이나 홈발생현상은 반도체 공정에 있어서 많은 불 량을 야기한다. 즉, 예를 들어, 노광공정에 사용할 경우, 노광 시 광의 경로차를 발생시키게 되고 높이가 다른 부분에서 균일한 노광이 되지 않을 뿐만 아니라 코팅 시 코팅 물질이 균일한 두께로 도포되지 않는다. 이러한 불균일한 코팅은 전체 소자의 형성 시 불균일한 현상 및 에칭 등으로 인한 소자의 형성에 막대한 영향을 미쳐 공정의 효율성과 불량률의 증가를 가져온다.

또한 다수의 미세홀을 가공해야 함으로써 원가상승과 많은 시간이 소요되는 문제점이 있고 흡착면적이 작아 대상물을 강력하게 흡착 고정하지 못한다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세다공질로 표면에 흡입 변형을 남기지 않아, 피지지물에 주름, 기포, 흡착흔적을 남지지 않고 흡착 및 고정할 수 있는 진공척을 제공함에 있다.

또한, 다공질 세라믹의 다공성플레이트를 사용하여 피지지물의 전면을 균일하게 흡착 및 부상시킬 수 있어, 박형 및 유연성 워크의 변형을 방지할 수 있으며, 정밀가공이 가능한 세라믹의 특성상 높은 편평도 및 평행도가 요구되는 정렬에 적합하게 사용될 수 있는 진공척을 제공함에 있다.

또한, 얇은 필름등을 흡착시킬때 흡착 순간 미끄름 발생을 방지하여 정확한 위치에 흡착시킬 수 있는 진공척을 제공함에 있다.

더욱이, 통기성 부품의 경우에도 미세한 진공구멍을 가진 다공성플레이트에 의해 흡착 및 부상시킬 수 있는 진공척을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 얇은 필름, 웨이퍼 또는 기판 등의 피지지물을 흡착지지 및 부상시키는 진공척에 있어서, 상면에 피지지물을 지지하는 다공성 재질의 다공성플레이트와; 상기 다공성플레이트가 설치되되도록 중앙영역에 요홈이 형성되어 상기 요홈의 바닥면과 상기 다공성플레이트의 배면이 소정거리 이격되어 이격공간을 형성하고, 상기 다공성플레이트를 상기 요홈의 바닥면으로부터 고정적으로 지지하는 지지부가 요홈의 바닥면의 가장자리를 따라 돌출형성되어 있으며, 상기 지지부를 관통하여 상기 이격공간으로 공기가 흡입 및 배출되도록 배출공이 형성된 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척에 의해 달성된다.

여기서, 상기 다공성 플레이트의 재질은 서스, 알루미늄, 구리, 청동 등의 금속성 소결체와 테프론, PP, PE 등 합성수지 소결체, 카본 그라파이트 및 세라믹등 모든 다공성 재질의 선택이 가능하며 적용 온도 등 사용조건에 따라 사용 재질의 선택이 달라진다. 특히 이들 중 세라믹 및 금속성 재질의 경우 높은 내열도와 평편도을 유지할 수 있어 더욱 바람직하다.

한편, 상기 다공성플레이트의 연부와 상기 본체에 형성된 요홈의 내부측멱이 맞닿는 부분이 본딩처리된 것이 보다 높은 흡착효율을 얻을 수 있어 바람직하다. 그리고, 상기 본체는 상기 요홈의 중앙영역의 바닥면으로부터 돌출하여 상기 다공성플레이트의 배면을 지지하는 다수개의 돌기부를 더 포함하는 것이 다공성플레이트를 보다 견고하게 지지할 수 있어 더욱 바람직하다.

또한, 상기 다공성 플레이트는 상기 프레임의 개구부로 노출되는 중앙영역의 노출부와, 상기 노출부의 하부단부로부터 외주면을 따라 돌출된 걸림부로 구성되며, 상기 다공성 플레이트의 걸림부의 상면과 상기 프레임사이에 개재되는 제1실링부재와, 상기 다공성 플레이트의 외부영역에 설치되어 상기 본체와 상기 프레임 사이에 개재되는 제2실링부재를 포함하는 것이 높은 흡착효율을 가지며 간단한 구조로 구성될 수 있어 바람직하다. 한편, 상기 본체는 상기 제2실링부재가 개재되도록 상면에 그루브가 형성된 것이 제2실링부재를 보다 용이하게 결합시킬 수 있어 바람직하다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공척에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 진공척을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 분해사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 진공척은 피지지물을 지지하는 다공성 재질의 다공성플레이트(10)와, 다공성플레이트(10)가 설치되며 진공유로가 형성된 본체(20)로 구성된다.

다공성플레이트(10)는 무수히 많은 진공구멍이 형성된 플레이트로서, 진공구멍의 크기는 수마이크로미터정도로 형성된다. 이러한 다공설플레이트에 사용되는 재질로서, 서스, 알루미늄, 구리, 청동 등의 금속성 소결체와 테프론, PP, PE 등 합성수지 소결체, 카본 그라파이트 및 세라믹 등 다공성 기능을 갖는 모든 재질이 사용될 수 있다.

본체(20)는 사각형상으로 마련되고, 다공성플레이트(10)가 삽입되어 설치될 수 있도록 중앙부분에 요홈(21)이 형성되어 있다. 요홈(21)의 바닥면(22)에는 가장자리를 따라 바닥면(22)으로부터 상향으로 돌출된 지지부(23)가 형성되어 있으며, 지지부(23)의 서로 마주보는 영역에는 후술할 진공펌프(미도시)와 연통되는 배출공(24)이 형성되어 있다. 또한, 요홈(21)의 바닥면(22)에는 요홈(21)의 바닥면(22)으로부터 다공성플레이트(10)의 하면이 일정거리 이격되도록 다공성플레이트(10)의 하면을 지지하는 다수개의 돌기부(25)가 돌출형성되어 있다. 돌기부(25)에 의해 다공성플레이트(10)가 본체(20)의 바닥면(22)으로부터 이격된 상태를 유지할 수 있으며, 이러한 이격공간을 통하여 공기가 흐르게 된다. 한편, 배출공(24)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 펌프와 연통되어 펌프로부터 공기가 흡입 또는 배출되는 통로를 형성한다.

한편, 상술한 다공성플레이트(10)와 본체(20)는 본딩작업을 통해 결합된다. 즉, 다공성플레이트(10)의 측면과 본체(20)의 요홈(21)의 내부 측벽 사이에 접착물질을 개재하여 상호 결합시킨다. 접착물질은 에폭시 본드 등을 사용한다. 이때, 접착물질은 섭씨 200도 이상에서 사용될 수 있는 것을 이용한다. 또한, 상술한 다공성플레이트(10)의 표면은 연마처리하여 낮은 조도로 유지하여 피지지물의 표면에 스크레치나 홈이 발생되지 않도록 한다. 다공성플레이트(10)의 표면을 연마할 때, 다공성플레이트(10)를 본체(20)에 본딩을 통하여 결합한 후 연마하여, 본딩에 의해 본체(20)와 다공성플레이트(10) 사이로 노출되는 접착물질을 함께 제거한다. 또한, 다공성플레이트(10)의 표면은 표면조도가 최대 3.2㎛를 넘지 않도록 연마하는 것이 바람직하다. 한편, 상술한 제1실시예에서 진공척이 사각형상인 것으로 설명하였으나, 원형 등 다양한 형상으로 마련될 수 있음은 물론이다.

지금부터는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 진공척의 작동에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 진공척의 작동을 도시한 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 진공척은 펌프와 연통되어 있으며, 진공척의 상부면에 흡착 또는 부상시키고자 하는 얇은 필름등의 피지지물(A)이 위치한다.

이어, 펌프로부터 공기가 배출공(24)을 통하여 진공척으로 유입되면, 다공성플레이트(10)의 하면과 본체(20)에 형성된 요홈(21)의 바닥면(22)이 형성하는 이격공간으로 공기가 모이게 된다. 이때, 다공성플레이트(10)와 본체(20) 사이의 결합부분은 본딩에 의해 완전히 밀폐된 구조를 가지게 되므로 일정 압력 이상이 되면 이격공간에 모인 공기가 다공성플레이트(10)의 아주 미세한 진공구멍만을 통하여 외부로 분사된다. 따라서, 분사되는 공기에 의해 피지지물(10)이 진공척으로부터 부상된다. 이때, 다공성플레이트(10)의 상면 전면적을 걸쳐 고르게 공기가 분사되므로 피지지물(A)이 수평을 유지하면서 부상될 수 있게된다.

한편, 펌프에 의해 공기가 배출공(24)을 통하여 진공척으로부터 배출되면, 다공성플레이트(10)의 하면과 본체(20)의 바닥면(22)이 형성하는 이격공간이 일시적으로 압력이 낮아지게 되며, 일정압력 이하로 되면 다공성플레이트(10)의 미세한 진공구멍을 통하여 공기가 흡입된다. 이때, 다공성플레이트(10)의 상면과 피지지물 (A) 사이에 존재하던 공기가 다공성플레이트(10)를 통하여 진공척 내부로 유입되고 피지지물(A)과 진공척의 상면 사이에 진공이 형성되므로 피지지물(A)이 진공척의 상면에 흡착될 수 있다. 따라서, 다공성플레이트(10)의 상면 전면적을 걸쳐 고르게 공기가 흡입되므로 피지지물(A)의 전면적이 고르게 진공척에 흡착될 수 있다. 또한, 다공성플레이트(10)의 상면이 매우 낮은 조도로 연마되어 있으므로 흡착시 피지지물의 표면에 손상이 가지 않으며, 다공성플레이트(10)의 진공구멍이 매우 작은 직경을 가지므로 흡착시 피지지물의 표면에 홀의 흔적이 남지 않게 된다.

한편, 상술한 설명에서 다공성플레이트(10)와 본체(20)를 본딩에 의해 결합하는 것으로 설명하였으나, 압입, 볼트 등 다양한 방법에 의해서 결합할 수도 있음은 물론이다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 진공척에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공척을 도시한 사시도이며, 도 7은 도 6의 분해사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예는 다공성플레이트(40)와, 다공성플레이트(40)가 설치되는 본체(50)와, 다공성플레이트(40)의 상면이 외부로 노출되도록 개구부(61)가 형성된 프레임(60)과, 다공성플레이트(40), 본체(50) 및 프레임(60) 사이에 개재되는 제1실링부재(70) 및 제2실링부재(80)를 포함한다.

다공성플레이트(40)는 상술한 제1실시예와 동일한 재질로 마련되며, 프레임(60)의 개구부(61)로 상면이 노출되는 중앙영역의 노출부(41)와, 노출부(41)의 하부단부로부터 외주면을 따라 돌출된 걸림부(42)로 구성된다.

본체는 사각형상으로 마련되며, 상술한 제1실시예와 마찬가지로 중앙영역에 요홈(51)이 형성되어 있다. 요홈(51)의 바닥면(52)에는 상술한 다공성플레이트(40)의 걸림부(42)의 하면과 맞닿도록 바닥면(52)의 가장자리를 따라 상향돌출된 지지부(53)가 형성되어 있다. 지지부(53)에는 펌프와 연통되는 배출공(54)이 형성되어 있다. 한편, 본체(50)의 상면에는 프레임(60)과의 결합시 제2실링부재(80)가 삽입되는 그루브(55)가 형성되어 있다.

프레임(60)은 중앙영역에 다공성플레이트(40)의 노출부(41)가 외부로 노출되는 개구부(61)가 형성되어 있으며, 프레임(60)의 하면에는 개구부(61)의 가장자리를 따라 다공성플레이트(40)의 걸림부(42)의 상면과 맞닿는 제1홈(62)이 형성되어 있으며, 다시 제1홈(62)의 가장자리를 따라 후술할 제1실링부재(70)가 위치하는 제2홈(63)이 형성되어 있어, 프레임(60)의 단면은 개구부(61)를 중심으로 양측으로 계단형상을 가진다.

실링부재(70, 80)는 다공성플레이트(40)와 프레임(60) 사이를 밀봉하도록 다공성플레이트(40)의 걸림부(42)와 프레임(60)의 제2홈(63) 사이에 개재되는 제1실링부재(70)와, 본체(50)와 프레임(60) 사이를 밀봉하도록 본체(50)의 그루브(55)에 삽입되는 제2실링부재(80)가 마련된다. 따라서, 다공성플레이트(40), 본체(50), 프레임(60) 사이가 완전히 밀봉되어, 본체(50)의 배출공(54)를 통하여 다공성플레이트(40)와 본체(50)가 형성하는 이격공간으로 유입되는 공기가 다공성플레이트(40)만을 통하여 외부로 유출 또는 유입된다.

다음으로 상술한 본 발명의 제2실시예에 따른 진공척의 작동에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 진공척의 작동 을 도시한 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 진공척은 펌프와 연통되어 있으며, 제1실시예와 마찬가지로 진공척의 상부면에 흡착 또는 부상시키고자 하는 얇은 필름등의 피지지물(A)이 위치한다.

이어, 펌프로부터 공기가 배출공(54)을 통하여 진공척으로 유입되면, 다공성플레이트(40)의 하면과 본체(50)의 바닥면(52)이 형성하는 이격공간으로 공기가 모이게 된다. 이때, 다공성플레이트(40), 본체(50), 프레임(60) 간의 결합부분들은 제1실링부재(70) 및 제2실링부재(80)에 의해 완전히 밀폐된 구조를 가지게 되므로 일정 압력 이상이 되면 이격공간에 모인 공기가 다공성플레이트(40)의 진공구멍만을 통하여 외부로 분사된다. 따라서, 상술한 제1실시예와 동일한 작동을 하게 된다.

한편, 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미세다공질로 표면에 흡입 변형을 남기지 않아, 피지지물에 주름, 기포, 흡착흔적을 남지지 않고 흡착 및 고정할 수 있는 진공척이 제공된다.

또한, 다공질 세라믹의 다공성플레이트를 사용할 경우 피지지물의 전면을 균 일하게 흡착 및 부상시킬 수 있어 박형 및 유연성 워크의 변형을 방지할 수 있으며, 정밀가공이 가능한 세라믹의 특성상 높은 편평도 및 평행도가 요구되는 정렬에 적합하게 사용될 수 있는 진공척이 제공된다.

또한, 얇은 필름등을 흡착시킬때 흡착 순간 미끄름 발생을 방지하여 정확한 위치에 흡착시킬 수 있는 진공척이 제공된다.

더욱이, 통기성 부품의 경우에도 미세한 진공구멍을 가진 다공성플레이트에 의해 흡착 및 부상시킬 수 있는 진공척이 제공된다.

삭제

Claims

삭제
삭제
박형의 필름, 웨이퍼 또는 유리 기판 등의 평평한 피지지물을 흡착지지 및 부상시키는 진공척에 있어서,

상면에 피지지물을 지지하는 다공성 재질의 다공성플레이트와;

상기 다공성플레이트가 설치되도록 중앙영역에 요홈이 형성되고, 상기 다공성플레이트의 배면을 지지하는 다수개의 돌기부가 상기 요홈의 중앙영역의 바닥면으로부터 돌출형성되며, 상기 요홈의 바닥면과 상기 다공성플레이트의 배면이 소정거리 이격되어 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간으로 공기가 흡입 및 배출되도록 배출공이 형성된 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척.
제3항에 있어서,

상기 본체는 상기 다공성플레이트를 상기 요홈의 바닥면으로부터 고정적으로 지지하도록 요홈의 바닥면의 가장자리를 따라 돌출형성된 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척.
삭제
박형의 필름, 웨이퍼 또는 유리 기판 등의 평평한 피지지물을 흡착지지 및 부상시키는 진공척에 있어서,

상기 프레임의 개구부로 노출되는 중앙영역의 노출부와, 상기 노출부의 하부단부로부터 외주면을 따라 돌출된 걸림부로 구성되어 상면에 피지지물을 지지하는 다공성 재질의 다공성플레이트와;

상기 다공성플레이트가 설치되도록 중앙영역에 요홈이 형성되며, 상기 요홈의 바닥면과 상기 다공성플레이트의 배면이 소정거리 이격되어 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간으로 공기가 흡입 및 배출되도록 배출공이 형성된 본체와;

상기 다공성플레이트의 상면이 노출되도록 개구부가 형성되며 상기 본체에 결합되는 프레임과;

상기 다공성 플레이트의 걸림부의 상면과 상기 프레임사이에 개재되는 제1실링부재와;

상기 다공성 플레이트의 외부영역에 설치되어 상기 본체와 상기 프레임 사이에 개재되는 제2실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공척.
제6항에 있어서,

상기 본체는 상기 제2실링부재가 개재되도록 상면에 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 진공척.