KR101154843B1 - 정전척 캐리어 - Google Patents
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Abstract
정전척 캐리어가 개시된다. 본 발명의 정전척 캐리어는, 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 흡착부; 및 흡착부와 연결되고 척킹 유닛에 의해 척킹되는 척킹부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단순한 구조로써 기판을 흡착하여 이동시킬 수 있으며, 진공 처리 챔버 내에서 공정에 따라 기판을 90도 또는 180도 회전시켜 이동시켜야 하는 경우에도 적용할 수 있고, 외부 전원 공급이 용이하지 않은 진공 처리 챔버들 간의 기판 이동에도 효율적으로 적용될 수 있다.
Description
본 발명은, 정전척 캐리어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단순한 구조로써 기판을 흡착하여 이동시킬 수 있으며, 진공 처리 챔버 내에서 공정에 따라 기판을 90도 또는 180도 회전시켜 이동시켜야 하는 경우에도 적용할 수 있고, 외부 전원 공급이 용이하지 않은 진공 처리 챔버들 간의 기판 이동에도 효율적으로 적용될 수 있는 정전척 캐리어에 관한 것이다.
정전척(ESC 척)은 정전기력으로 기판(glass) 등과 같은 파지물(이하, 기판이라 함)을 흡착하여 고정하는 장치이다. 현재, LCD 패널 합착기 또는 진공처리장치의 기판고정장치로 일부 사용되고 있다.
LCD 패널 합착기에 사용되는 정전척의 경우, LCD 패널의 상하면을 합착시키는 작업 시 상부 기판을 하부 기판의 상부면에서 하부 기판을 마주보도록 상부 기판의 합착면 반대쪽을 정전기력으로 흡착하여 지지하고 있다.
이러한 상태에서 상부 기판과 하부 기판을 얼라인한 후, 상부 기판을 하부 기판의 200 ~ 400 마이크로미터 상부에 위치시킨 연후에 정전기력을 제거를 위하여 역 바이어스를 걸어주면 상부 기판이 하부 기판을 향해 자유 낙하하게 되며, 이로 인해 상부 및 하부 기판이 합착된다. 이처럼 종래의 정전척은 공정 진행면의 반대편을 흡착 고정하는 장치로 주로 사용되어 왔다.
한편, 기판의 진공처리장치에서 공정을 진행하기 위해서는 기판을 이동시켜야 하는데, 공정 진행면을 접촉시키게 되면 소자층이 파손될 우려가 높다. 때문에 일반적으로는 진공처리장치의 내부에 마련되는 스테이지에 리프트핀을 설치하여 패널을 지지하도록 하고 있다.
이에, 트랜스퍼 로봇이 공정 진행면의 반대쪽면을 하부에서 지지하여 진공처리장치의 스테이지로 이동시키면 스테이지에 마련된 리프트핀이 상승하여 기판의 공정 진행면 반대쪽면을 지지한 후, 리프트핀이 하강하여 기판을 스테이지에 안착시키게 되며, 이후 공정을 진행한 후, 역순으로 기판을 반출시키게 된다.
그런데, 종래기술에 따른 기판의 진공처리장치에 있어서는 기판을 이동시키기 위한 일련의 구조가 다소 복잡할 뿐만 아니라 진공 처리 장치의 진공 처리 챔버 내에서 공정에 따라 기판을 90도 또는 180도 회전시켜, 이동시킬 필요가 있으나, 종래기술로는 기판을 90도 또는 180도 회전시켜 이동시킬 구조 및 방법이 없어 기판 이동에의 공정 효율이 감소되며, 또한 정전척으로의 전원 공급 문제로 인하여 외부 전원 공급이 용이하지 않은 진공 처리 챔버들 간의 기판 이동에 적용되기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 단순한 구조로써 기판을 흡착하여 이동시킬 수 있으며, 진공 처리 챔버 내에서 공정에 따라 기판을 90도 또는 180도 회전시켜 이동시켜야 하는 경우에도 적용할 수 있고, 외부 전원 공급이 용이하지 않은 진공 처리 챔버들 간의 기판 이동에도 효율적으로 적용될 수 있는 정전척 캐리어를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 흡착부; 및 상기 흡착부와 연결되고 척킹 유닛에 의해 척킹되는 척킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어에 의해 달성된다.
여기서, 상기 척킹부는 상기 척킹 유닛의 단부가 부분적으로 수용되게 배치되는 척킹홈부를 구비하는 한 쌍의 척킹 블록일 수 있다.
상기 한 쌍의 척킹 블록과 연결되어 상기 흡착부를 업/다운(up/down) 구동시키는 미세 업/다운 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 미세 업/다운 구동부는, 상기 흡착부 측으로부터 돌출되는 돌출 블록; 상기 돌출 블록과 연결되고 상기 한 쌍의 척킹 블록 사이에 배치되는 지지대; 상기 한 쌍의 척킹 블록과 상기 돌출 블록 사이에 마련되는 엘엠 가이드; 및 상기 한 쌍의 척킹 블록과 상기 지지대에 각각 연결되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 엘엠 가이드가 마련된 상기 돌출 블록과 상기 한 쌍의 척킹 블록의 면은 상기 지지대를 향해 그 높이가 낮아지도록 테이퍼지게 마련될 수 있다.
상기 흡착부의 일측에는 상기 흡착부에 흡착되는 상기 기판이 추락되는 것을 방지하는 추락 방지용 가이드가 회동 가능하게 더 마련될 수 있다.
상기 흡착부와 이격된 위치에 배치되고, 컨베이어 롤러에 이동 가능하게 지지되는 이동지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 상부 또는 하부에 상기 컨베이어 롤러가 접촉될 수 있도록 플레이트(plate) 형상을 가질 수 있으며, 상기 이동지지부와 상기 흡착부 사이에 상기 컨베이어 롤러가 배치되는 공간부가 형성될 수 있도록, 상기 흡착부와 상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 폭보다 좁은 연결부에 의해 상호 연결될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 흡착부; 및 상기 흡착부와 이격된 위치에 배치되고, 컨베이어 롤러에 이동 가능하게 지지되는 이동지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 상부 또는 하부에 상기 컨베이어 롤러가 접촉될 수 있도록 플레이트(plate) 형상을 가질 수 있다.
상기 이동지지부와 상기 흡착부 사이에 상기 컨베이어 롤러가 배치되는 공간부가 형성될 수 있도록, 상기 흡착부와 상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 폭보다 좁은 연결부에 의해 상호 연결될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 하나의 진공 처리 챔버; 상기 진공 처리 챔버의 일측에 배치되어 상기 진공 처리 챔버로 기판을 인입시키는 인입 로드락 챔버; 상기 진공 처리 챔버의 타측에 배치되어 작업이 완료된 기판을 인출시키는 인출 로드락 챔버; 정전기력에 의해 상기 기판을 흡착하고 이송 시 상기 기판을 지지하는 정전척 캐리어; 및 상기 진공 처리 챔버 내에 마련되어 상기 정전척 캐리어가 구름 접촉되어 이동되는 컨베이어 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 정전척 캐리어는, 정전기력에 의해 상기 기판을 흡착하는 흡착부; 및 상기 흡착부와 이격된 위치에 배치되고, 상기 컨베이어 롤러에 이동 가능하게 지지되는 이동지지부를 포함할 수 있다.
상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 상부 또는 하부에 상기 컨베이어 롤러가 접촉될 수 있도록 플레이트(plate) 형상을 가질 수 있으며, 상기 이동지지부와 상기 흡착부 사이에 상기 컨베이어 롤러가 배치되는 공간부가 형성될 수 있도록, 상기 흡착부와 상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 폭보다 좁은 연결부에 의해 상호 연결될 수 있다.
상기 이동지지부에 연결되며, 척킹 유닛에 의해 척킹되는 척킹부를 더 포함할 수 있다.
상기 척킹부는 상기 척킹 유닛의 단부가 부분적으로 수용되게 배치되는 척킹홈부를 구비하는 한 쌍의 척킹 블록일 수 있다.
상기 한 쌍의 척킹 블록과 연결되어 상기 흡착부를 업/다운(up/down) 구동시키는 미세 업/다운 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 미세 업/다운 구동부는, 상기 흡착부 측으로부터 돌출되는 돌출 블록; 상기 돌출 블록과 연결되고 상기 한 쌍의 척킹 블록 사이에 배치되는 지지대; 상기 한 쌍의 척킹 블록과 상기 돌출 블록 사이에 마련되는 엘엠 가이드; 및 상기 한 쌍의 척킹 블록과 상기 지지대에 각각 연결되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 엘엠 가이드가 마련된 상기 돌출 블록과 상기 한 쌍의 척킹 블록의 면은 상기 지지대를 향해 그 높이가 낮아지도록 테이퍼지게 마련될 수 있다.
상기 흡착부의 일측에는 상기 흡착부에 흡착되는 상기 기판이 추락되는 것을 방지하는 추락 방지용 가이드가 회동 가능하게 더 마련될 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 하나의 진공 처리 챔버; 상기 진공 처리 챔버의 일측에 배치되어 상기 진공 처리 챔버로 기판을 인입시키는 인입 로드락 챔버; 상기 진공 처리 챔버의 타측에 배치되어 작업이 완료된 기판을 인출시키는 인출 로드락 챔버; 정전기력에 의해 상기 기판을 흡착하고 이송 시 상기 기판을 지지하는 정전척 캐리어; 및 상기 인입 로드락 챔버, 상기 인출 로드락 챔버 및 상기 진공 처리 챔버 중 적어도 어느 하나에 마련되어 상기 정전척 캐리어를 척킹하는 척킹 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 정전척 캐리어는, 정전기력에 의해 상기 기판을 흡착하는 흡착부; 및 상기 흡착부와 이격된 위치에 배치되고, 상기 컨베이어 롤러에 이동 가능하게 지지되는 이동지지부를 포함할 수 있다.
상기 척킹 유닛과 연결되어 상기 정전척 캐리어를 이동시키는 캐리어 이동 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 캐리어 이동 유닛은, 전원공급부; 상기 정전척 캐리어의 이동 궤적을 따라 마련되는 랙; 상기 랙에 맞물려 회전하는 피니언; 및 상기 전원공급부로부터의 전원을 인가받아 상기 피니언을 회전구동시키는 동력을 발생시키는 모터를 포함할 수 있다.
상기 척킹 유닛과 연결되어 상기 정전척 캐리어를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동 유닛; 및 상기 척킹 유닛과 연결되어 상기 정전척 캐리어를 회전시키는 회전 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 진공 처리 챔버는 단일의 원(one) 챔버이거나 독립된 다수의 독립 챔버일 수 있으며, 상기 기판은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 기판일 수 있다.
본 발명에 따르면, 단순한 구조로써 기판을 흡착하여 이동시킬 수 있으며, 진공 처리 챔버 내에서 공정에 따라 기판을 90도 또는 180도 회전시켜 이동시켜야 하는 경우에도 적용할 수 있고, 외부 전원 공급이 용이하지 않은 진공 처리 챔버들 간의 기판 이동에도 효율적으로 적용될 수 있다.
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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치의 개략적인 평면 구조도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 측면 구조도이며, 도 3a는 도 1에 마련된 정전척 캐리어와 척킹 유닛의 배치 구조도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 미세 업/다운 구동부의 확대도이며, 도 4 내지 도 9는 각각 정전척 캐리어를 180도 회전시키는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판의 진공처리장치는, 진공 처리 챔버(110)와, 진공 처리 챔버(110)를 사이에 두고 진공 처리 챔버(110)의 양측에 배치되는 인입 및 인출 로드락 챔버(120,130)와, 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 정전척 캐리어(140)와, 정전척 캐리어(140)를 척킹하는 척킹 유닛(160)을 구비한다.
진공 처리 챔버(110)는 기판 상에 다양한 증착막을 처리하는 챔버이다. 본 실시예의 기판은 LCD(Liquid Crystal Display)용 기판, PDP(Plasma Display Panel)용 기판, OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 기판일 수 있으나, 이하의 실시예에서는 OLED용 기판을 기판이라 하여 설명하기로 한다.
참고로, 유기물에 발광다이오드의 음극에 전자를, 양극에 정공을 주입시키면, 각각 전자수송층 및 정공수송층을 거쳐 발광층에서 전자와 정공이 결합하게 되고 이때 발광층 유기분자의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital)와 HOMO (highest occupied molecular orbital) 에너지 차에 해당하는 빛을 발생시킨다. 이 때에 발생되는 빛을 이용하여 디스플레이(display)를 만드는 것이 OLED 이다.
LCD용 기판과 비교해보면, LCD용 기판은 자체 발광되지 못하기 때문에 기판 뒤에 백색광을 내는 백라이트를 배치하고 전면에 칼라필터를 배치하여 3원색을 만든 다음에 편광판과 액정을 지나가는 빛의 양을 조절하여 풀(full) 칼라를 구현한 것인데 반해, OLED용 기판은 유기물 자체에서 전자가 낮은 에너지 상태로 떨어지면서 내는 빛의 에너지양을 조절하여(LUMO와 HOMO의 에너지 차) 3원색을 만들고 흘려주는 전류의 양을 조절하여 빛의 세기를 조절함으로써 풀(full) 칼라를 구현한 것이다.
이처럼 OLED용 기판은 자체 발광이기 때문에 LCD용 기판에 비해 밝은 곳에서도 또렷하고, 모든 방향으로 같은 빛을 내기 때문에 그 방향에 상관없이 같은 색을 얻을 수 있는 이점이 있다. 다만, OLED용 기판은 전류의 양으로 밝기를 조절하기 때문에 밝은 빛을 낼 때 전류 소모가 많으므로 아몰퍼스실리콘 TFT가 아닌, 보다 높은 모빌리티(mobility)를 가진 TFT 기판으로 제작되어야 한다.
따라서 OLED용 기판에 대한 증착 공정 역시 LCD용 기판보다는 다양하게 진행되는데, 이러한 증착 공정이 진행되는 장소가 진공 처리 챔버(110)이다. 본 실시예에서 진공 처리 챔버(110)는 단일의 원(one) 챔버로 마련된다.
인입 로드락 챔버(120)는 진공 처리 챔버(110)의 일측에 배치되어 진공 처리 챔버(110)로 기판을 인입시키는 역할을 하고, 인출 로드락 챔버(130)는 진공 처리 챔버(110)의 타측에 배치되어 작업이 완료된 기판을 인출시키는 역할을 한다. 인입 및 인출 로드락 챔버(120,130) 역시 진공 처리 챔버(110)와 마찬가지로 그 내부는 진공 분위기로 유지된다.
도 1 및 도 2에서 인입 및 인출 로드락 챔버(120,130)의 외측에 배치되는 구성은 기판을 인입 로드락 챔버(120)로, 인출 로드락 챔버(130)에서 기판을 외측으로 전달하는 로봇을 포함하는 전달 유닛(121,131)들이다.
한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 정전척 캐리어(140)는 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 역할을 하고, 척킹 유닛(160)은 정전척 캐리어(140)를 척킹하는 역할을 한다.
정전기력에 의해 하나의 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)는, 인라인화(in-line)된 인입 로드락 챔버(120), 진공 처리 챔버(110) 및 인출 로드락 챔버(130)를 따라 연속적으로 이동된다. 즉 정전척 캐리어(140)는 인입 로드락 챔버(120), 진공 처리 챔버(110) 및 인출 로드락 챔버(130) 내부를 각각 통과한다.
하지만, 정전척 캐리어(140)를 척킹한 척킹 유닛(160), 그리고 척킹 유닛(160)과 연결되는 캐리어 이동 유닛(170), 정전척 캐리어(140)를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동 유닛(180) 및 정전척 캐리어(140)를 회전시키는 회전 유닛(190)은 인입 로드락 챔버(120), 진공 처리 챔버(110) 및 인출 로드락 챔버(130) 내부 모두에 마련될 필요는 없다. 즉 척킹 유닛(160), 캐리어 이동 유닛(170), 업/다운 구동 유닛(180) 및 회전 유닛(190)은, 인입 로드락 챔버(120), 진공 처리 챔버(110) 및 인출 로드락 챔버(130) 중에서 필요한 위치에만 마련되면 그것으로 충분하다.
우선, 도 3a를 참조할 때, 정전척 캐리어(140)는 흡착부(141)와, 흡착부(14) 와 이격된 위치에 배치되고 컨베이어 롤러(105)에 이동 가능하게 지지되는 이동지지부(142)를 구비한다.
참고로, 정전척에 대해 간략하게 부연한다. 척(Chuck)이란 공정 진행 동안 기판을 잡아주는 장치로서, 크게는 E 척(E-Chuck)과 M 척(M-Chuck)으로 나뉜다. M 척(M-Chuck)은 기구적으로 기판을 가압하기 때문에 기판에 파티클을 발생시킬 수 있고 또한 기판의 에지(edge)를 쓸모없이 만들 수 있다. 하지만, 본 실시예에서 적용 중에 있는 정전척(ES-Chuck)의 개발로 이런 문제점은 사라졌다 할 수 있다.
본 실시예에서 적용 중에 있는 정전척(ES-Chuck)은 말 그대로 정전력 (Electrostatic Force), 즉 정전기력에 의해 기판을 잡는 방법으로 기존의 M 척(M-Chuck)에서의 문제점을 제거했다.
정전척(ES-Chuck)에는 Uni-polar, Bi-polar, Tri-polar 타입 등이 있다.
Uni-polar 타입은 척에 (+) 전압만을 인가하고 플라즈마(Plasma) 발생에 의해 접지(Ground)와 연결되어 척킹을 하는데, 척킹 해제(Dechucking)를 하려면 반대의 역바이어스를 걸어주어야 한다. 만약, 반대의 역바이어스를 걸어주지 않으면 전원 공급이 중단되더라도 기판을 수 내지 수십 분 동안 흡착하는 성질이 있다.
Bi-polar 타입은 척에 ＋/－ DC 전압이 인가됨으로써 척킹을 위해 인가된 전압의 역바이어스를 걸어주면 척킹 해제가 되는 구조이다. 척 자체만으로 척킹 또는 척킹 해제가 가능하도록 한 것이며, 플라즈마가 필요 없다는 이점이 있다.
Tri-polar 타입은 Bi-polar 타입과 비슷한데, 한 가지 다른 것은 플라즈마에서 발생한 DC Self 바이어스(Bias)를 읽어(Reading) ＋/－ 전압을 Vdc 만큼 보상해 줌으로써 기판과 척 사이의 네트 차지(Net charge)를 제로(zero)화 해야 하는 것이다.
본 실시예의 정전척 캐리어(140)는 정전척(ES-Chuck)의 전술한 타입 중에서 Bi-polar 타입을 적용하고 있으며, 기판을 척킹한 상태에서 전원 공급이 중단되더라도 기판을 수 내지 수십 분 동안 계속 흡착할 수 있는 성질을 이용하여 기판을 이송하는데 적용하기 위하여 개발된 것이다.
도 3a를 참조하여 정전척 캐리어(140)에 대한 각 구성을 살펴본다.
우선, 흡착부(141)는 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 부분이다. 흡착부(141)의 일측에는 흡착부(141)에 흡착되는 기판이 추락되는 것을 방지하는 추락 방지용 가이드(143)가 마련된다. 추락 방지용 가이드(143)는 기판의 사이즈를 고려하여 흡착부(141)의 양측에 다수 개 마련될 수 있다.
추락 방지용 가이드(143)는 기판을 걸어 기판이 추락되지 않도록 하는 수단으로서 절곡부(143a)를 구비한다. 이러한 절곡부(143a)로 인해 기판이 추락되지 않게 되는 이점은 있으나 추락 방지용 가이드(143)가 해당 위치에 고정되게 마련되는 경우라면 절곡부(143a)가 방해물로 작용되기 때문에 기판이 흡착부(141)의 일측에 쉽게 흡착되지 못하는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 본 실시예의 경우, 흡착부(141)와 추락 방지용 가이드(143) 사이에 힌지(144)를 더 마련함으로써 추락 방지용 가이드(143)가 흡착부(141)에 대해 회동되도록 하고 있다. 그래야만, 기판은 별다른 방해물 없이 흡착부(141)의 일측에 쉽게 흡착될 수 있고, 추후에 힌지(144)에 의해 추락 방지용 가이드(143)가 회동됨으로써 기판의 추락을 방지할 수 있게 된다.
이동지지부(142)는 정전척 캐리어(140)의 이동을 위해 컨베이어 롤러(105)에 직접 접촉되는 부분이다. 따라서 이동지지부(142)는 평평한 플레이트(plate) 형상을 갖는 것이 유리하지만 V홈 슬롯 형상 혹은 이에 준하는 형상을 가질 수도 있다. 특히, 본 실시예의 정전척 캐리어(140)는 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 정방향 혹은 180도 회전된 역방향의 상태로 컨베이어 롤러(105)에 접촉되어 이동될 수 있어야 하므로 이동지지부(142)는 평평한 플레이트 또는 V홈 슬롯 형상을 갖는 것이 유리하다.
이동지지부(142)와 흡착부(141)는 이동지지부(142)의 폭보다 좁은 연결부(145)에 의해 상호 연결된다. 따라서 이동지지부(142)와 흡착부(141) 사이에는 공간부(145a)가 형성되는데, 이 공간부(145a)에는 도 3a처럼 컨베이어 롤러(105)가 배치될 수 있다.
이동지지부(142)의 일측에는 이동지지부(142)와 연결되되 척킹 유닛(160)이 척킹되는 척킹부(146)가 더 구비된다. 척킹부(146)는 척킹 유닛(160)이 척킹되는 장소를 이루는데, 본 실시예에서 척킹부(146)는 척킹 유닛(160)의 단부가 부분적으로 수용되게 배치되는 척킹홈부(146a)를 구비하는 한 쌍의 척킹 블록(146b)으로 마련된다.
도 3a의 경우, 척킹홈부(146a)는 이동지지부(142)로부터 돌출되게 마련되는 한 쌍의 척킹 블록(146b)에 각각 하나씩 마련되고 있으나, 도 4 내지 도 9와 같이 척킹홈부(146a)는 연결부(145)에 마련될 수도 있다. 이는 증착 공정 상황에 따라 정전척 캐리어(140)가 정방향 또는 역방향 모두로 배치되어야 하기 때문이다.
본 실시예의 경우, 2개 이상, 즉 다수의 척킹 유닛(160)의 단부가 대략 뾰족한 삼각형상을 이루고 있기 때문에 척킹홈부(146a) 역시 그에 대응되는 형상으로 도시되고 있으나 척킹홈부(146a)의 형상은 도시된 것과는 다를 수 있다.
한편, 척킹부(146)를 형성하는 한 쌍의 척킹 블록(146b)에는 한 쌍의 척킹 블록(146b)과 연결되어 정전척 캐리어(140)를 미세하게 상하로 업/다운(up/down) 구동시키는 미세 업/다운 구동부(147)가 더 마련된다. 미세 업/다운 구동부(147)에 의한 정전척 캐리어(140)의 업/다운(up/down) 범위는 대략 수 내지 수십 밀리미터가 된다. 미세 업/다운 구동부(147)는 정전척 캐리어(140)의 이동지지부(142)와 컨베이어 롤러(105) 간의 갭(gap) 조정을 위해 마련된다.
이러한 미세 업/다운 구동부(147)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 이동지지부(142)로부터 돌출되는 돌출 블록(147a)과, 돌출 블록(147a)과 연결되고 한 쌍의 척킹 블록(146b) 사이에 배치되는 지지대(147b)와, 한 쌍의 척킹 블록(146b)과 돌출 블록(147a) 사이에 마련되는 엘엠 가이드(147c)와, 한 쌍의 척킹 블록(146b)과 지지대(147b)에 각각 연결되는 탄성부재(147d)를 포함한다.
탄성부재(147d)는 코일 스프링으로 마련될 수 있다. 그리고 엘엠 가이드(147c)가 마련된 돌출 블록(147a)과 한 쌍의 척킹 블록(146b)의 면은 지지대(147b)를 향해 그 높이가 낮아지도록 테이퍼지게 마련된다.
이에, 도 3b에서 척킹 유닛(160)이 점선에서 실선으로 동작되어 그 단부가 척킹홈부(146a)에 삽입되면서 한 쌍의 척킹 블록(146b)을 가압하면, 한 쌍의 척킹 블록(146b) 사이의 탄성부재(147d)가 압착되면서 한 쌍의 척킹 블록(146b)은 엘엠 가이드(147c)를 따라 상호간 좁아지는 형태로 이동되는데, 이때 돌출 블록(147a)과 한 쌍의 척킹 블록(146b)의 사이 면은 테이퍼지게 형성되어 있으므로 정전척 캐리어(140)는 약간 업(up)될 수 있다. 반대로, 척킹 유닛(160)이 척킹이 해제되면, 다시 탄성부재(147d)가 원상태로 팽창되기 때문에 한 쌍의 척킹 블록(146b)이 벌어지게 되고 이에 따라 정전척 캐리어(140)는 다시 다운(down)될 수 있게 된다.
한편, 인입 로드락 챔버(120), 진공 처리 챔버(110) 및 인출 로드락 챔버(130) 중에서 필요한 위치에 마련될 수 있는 척킹 유닛(160)은 도 3a 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)를 그대로 척킹하는(잡는) 역할을 한다. 이러한 척킹 유닛(160)은 정전척 캐리어(140)를 척킹하는 역할만을 수행하기 때문에, 척킹 유닛(160)이 정전척 캐리어(140)를 척킹한 후, 정전척 캐리어(140)를 이동, 업/다운, 회전시키기 위해서는 캐리어 이동 유닛(170), 업/다운 구동 유닛(180) 및 회전 유닛(190)의 구성들이 더 필요하다. 캐리어 이동 유닛(170), 업/다운 구동 유닛(180) 및 회전 유닛(190)들은 모두가 척킹 유닛(160)과 연결되어 척킹 유닛(160)과 함께 동작되는 구성들이다.
캐리어 이동 유닛(170)에 대해 살펴보면, 캐리어 이동 유닛(170)은 척킹 유닛(160)과 연결되어 정전척 캐리어(140)를 이동시키는 역할을 한다. 본 실시예의 경우, 캐리어 이동 유닛(170)은 진공 처리 챔버(110) 내에 마련되되 정전척 캐리 어(140)를 순환시키는 순환 구조로 마련될 수 있다. 물론, 이는 하나의 실시예에 불과하며 이의 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.
이러한 캐리어 이동 유닛(170)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 전원공급부(171)와, 정전척 캐리어(140)의 이동 궤적을 따라 마련되는 랙(172)과, 랙(172)에 맞물려 회전하는 피니언(173)과, 전원공급부(171)로부터의 전원을 인가받아 피니언(173)을 회전구동시키는 동력을 발생시키는 모터(174)를 구비한다. 이에, 전원공급부(171)로부터 전원이 모터(174)로 인가되어 모터(174)에 의해 피니언(173)이 회전되면, 피니언(173)은 랙(172)의 이동 궤적, 즉 본 실시예의 경우 도 1과 같이 진공 처리 챔버(110) 내의 순환 이동 궤적을 따라 이동하게 되는데, 이때 척킹 유닛(160)에 의해 정전척 캐리어(140)가 척킹된 상태이므로 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140) 역시 진공 처리 챔버(110) 내의 순환 이동 궤적을 따라 이동하면서 정해진 증착 공정을 수행하게 된다.
업/다운 구동 유닛(180)은 척킹 유닛(160)과 연결되어 정전척 캐리어(140)를 업/다운(up/down) 구동시키는 역할을 하고, 회전 유닛(190)은 척킹 유닛(160)과 연결되어 정전척 캐리어(140)를 회전시키는 역할을 한다. 업/다운 구동 유닛(180)과 회전 유닛(190)에 대해서는 자세하게 도시하고 있지 않고 있으나, 업/다운 구동 유닛(180)은 실린더나 리니어 모터, 서보모터와 기어박스 조합 등의 구조로, 그리고 회전 유닛(190)은 회전 모터 등의 구조로 쉽게 적용이 가능하다.
이러한 구성을 갖는 본 실시예의 진공처리장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 로봇 등이 구비된 전달 유닛(121)이 작업 대상의 기판을 파지하여 인입 로드락 챔버(120)로 전달한다.
이때는 도 4에 도시된 바와 같이, 인입 로드락 챔버(120) 내에 구비된 컨베이어 롤러(105) 상에 이미 정전척 캐리어(140)가 배치된 상태이다. 정전척 캐리어(140)는 도 4처럼 역방향의 상태로 컨베이어 롤러(105) 상에 배치될 수 있다.
이러한 상태에서 전달 유닛(121)의 로봇이 도 5처럼 역방향으로 배치된 정전척 캐리어(140)의 흡착부(141)로 기판을 전달하면, 기판은 정전척 캐리어(140)의 흡착부(141)에 흡착된다.
기판이 흡착부(141)에 흡착되고 나면, 정전척 캐리어(140)에 인접되게 배치되어 있던 척킹 유닛(160)이 동작되어 정전척 캐리어(140)를 척킹한다. 즉 척킹 유닛(160)의 단부가 정전척 캐리어(140)의 척킹홈부(146a)에 삽입됨으로써 전압 인가에 의해 기판을 흡착하고 정전척 캐리어(140)는 척킹 유닛(160)에 의해 척킹된다(도 6 참조). 이 경우는 앞서 기술한 바와 같이, 척킹홈부(146a)는 연결부(145)에 마련된 경우에 해당된다.
척킹 유닛(160)에 의해 정전척 캐리어(140)가 척킹되고 나면, 도 7처럼 업/다운 구동 유닛(180)이 동작되어 척킹 유닛(160)을 업(up)시킨다. 그러면 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)는 척킹 유닛(160)과 함께 업(up)된다. 그런 다음, 도 8처럼 회전 유닛(190)이 동작되어 척킹 유닛(160)을 180도 회전시킨다. 그러면 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)는 척킹 유닛(160)과 함께 180도 회전되며, 이후에 도 9처럼 다시 업/다운 구동 유닛(180)이 동작되어 척킹 유닛(160)을 다운(down)시 킴으로써 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)는 척킹 유닛(160)과 함께 다운(down)되어 컨베이어 롤러(105) 상에 배치될 수 있다.
다음, 척킹 유닛(160)과 연결된 캐리어 이동 유닛(170)이 동작되어 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)를 진공 처리 챔버(110)로 옮긴다. 이때는 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 밸브(G1)를 지나게 되는데, 이처럼 정전척 캐리어(140)가 게이트 밸브(G1)를 이동할 때 설사 전원 공급이 중단되더라도 정전척 캐리어(140)는 기판을 수 내지 수십 분 동안 흡착할 수 있다.
다시 말해, 게이트 밸브(G1) 영역은 도면으로 보더라도 그 공간이 좁기 때문에 외부의 전원을 공급하는 구조물을 설치하는데 한계가 있을 수 있지만, 본 실시예의 정전척 캐리어(140)는 한번 인가된 정전기력으로 수 내지 수십 분 이상 기판을 흡착할 수 있기 때문에 설사 외부 전원이 인가되지 않더라도 일정 시간동안은 기판을 흡착할 수 있게 되는 것이다.
정전척 캐리어(140)가 진공 처리 챔버(110) 내에 도달되면, 진공 처리 챔버(110) 내에 구비된 캐리어 이동 유닛(170)이 동작됨에 따라 증착 공정이 진행된다. 즉 전원공급부(171)로부터 전원이 모터(174)로 인가되어 모터(174)에 의해 피니언(173)이 회전되면, 피니언(173)은 랙(172)의 이동 궤적, 즉 도 1과 같이 진공 처리 챔버(110) 내의 순환 이동 궤적을 따라 이동하게 되는데, 이때 척킹 유닛(160)에 의해 정전척 캐리어(140)가 척킹된 상태이므로 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140) 역시 진공 처리 챔버(110) 내의 순환 이동 궤적을 따라 이동하면서 정해진 증착 공정을 수행하게 된다.
증착 공정이 완료되면, 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)는 게이트 밸브(G2)를 지나 인출 로드락 챔버(130)로 이송되고, 로봇 등이 구비된 전달 유닛(131)을 통해 다음 공정으로 반출된다. 이때, 인출 로드락 챔버(130)에서는 도 9에서 도 4의 방향으로 정전척 캐리어(140)를 다시 180도 역방향으로 뒤집는 작업이 수행될 수도 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 단순한 구조로써 기판을 흡착하여 이동시킬 수 있으며, 진공 처리 챔버(110) 내에서 공정에 따라 기판을 90도 또는 180도 회전시켜 이동시켜야 하는 경우에도 적용할 수 있고, 외부 전원 공급이 용이하지 않은 진공 처리 챔버(110)들 간의 기판 이동에도 효율적으로 적용될 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치의 개략적인 평면 구조도이고, 도 11은 도 10의 개략적인 측면 구조도이다.
전술한 실시예와 같이, 진공 처리 챔버(110)가 단일의 원(one) 챔버로 마련될 경우, 기판 이송 효율은 좋을 수 있으나 유지 보수 차원, 부품의 설치 차원에서는 다소 불리할 수도 있다.
때문에, 도 10 및 도 11과 같이, 진공 처리 챔버(210a,210b,210c)를 독립된 다수의 독립 챔버(210a,210b,210c)로 마련하는 경우도 있는데, 이러한 환경이라도 본 발명은 충분히 적용이 가능하다.
특히, 본 실시예와 같을 경우, 독립 챔버(210a,210b,210c) 사이에는 게이트 밸브(G3,G4)가 더 마련되기 때문에 기판을 흡착한 정전척 캐리어(140)는 게이트 밸 브(G3,G4)를 더 지나야 하는 과정이 있으나, 전술한 바와 같이, 게이트 밸브(G3,G4)를 지날 때 전원 공급이 중단되더라도 정전척 캐리어(140)는 기판을 수 내지 수십 분 동안 흡착할 수 있기 때문에 증착 공정을 수행하는 데에는 아무런 무리가 없다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치의 개략적인 평면 구조도이고, 도 13은 도 12의 개략적인 측면 구조도이다.
본 실시예는, 진공 처리 챔버(310)가 제1 실시예와 같이 단일의 원(one) 챔버로 마련되기는 하되 진공 처리 챔버(310) 내에 전술한 캐리어 이동 유닛(170)이 마련되지 않고, 대신에 컨베이어 롤러(305)가 마련되는 경우에 해당하는데, 이러한 환경일지라도 본 발명은 충분히 적용이 가능한 것이다.
도 14는 본 발명이 제4 실시예에 따른 정전척 캐리어와 척킹 유닛의 배치 구조도이다.
이 도면을 참조할 때, 캐리어 이동 유닛(170a)은 전술한 실시예의 캐리어 이동 유닛(170)과는 달리 모터(미도시)가 적용된 볼스크루(172a, Ball screw) 타입일 수도 있다. 이러한 경우, 모터는 챔버의 외부에 마련될 수 있으며, 모터의 동작에 의해 볼스크루(172a)가 회전됨에 따라 정전척 캐리어(140)는 볼스크루(172a)의 축 방향으로 이동될 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에 서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치의 개략적인 평면 구조도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 측면 구조도이다.
도 3a는 도 1에 마련된 정전척 캐리어와 척킹 유닛의 배치 구조도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 미세 업/다운 구동부의 확대도이다.
도 4 내지 도 9는 각각 정전척 캐리어를 180도 회전시키는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치의 개략적인 평면 구조도이다.
도 11은 도 10의 개략적인 측면 구조도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전척 캐리어를 이용한 기판의 진공처리장치의 개략적인 평면 구조도이다.
도 13은 도 12의 개략적인 측면 구조도이다.
도 14는 본 발명이 제4 실시예에 따른 정전척 캐리어와 척킹 유닛의 배치 구조도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 진공 처리 챔버 120 : 인입 로드락 챔버
130 : 인출 로드락 챔버 140 : 정전척 캐리어
141 : 흡착부 142 : 이동지지부
143 : 추락 방지용 가이드 144 : 힌지
145 : 연결부 146 : 척킹부
160 : 척킹 유닛 170 : 캐리어 이동 유닛
180 : 업/다운 구동 유닛 190 : 회전 유닛
Claims (26)
- 정전기력에 의해 기판을 흡착하는 흡착부;상기 흡착부와 연결되며, 척킹 유닛의 단부가 부분적으로 수용되게 배치되는 척킹홈부를 구비하는 한 쌍의 척킹 블록을 구비하는 척킹부; 및상기 한 쌍의 척킹 블록과 연결되어 상기 흡착부를 업/다운(up/down) 구동시키는 미세 업/다운 구동부를 포함하며,상기 미세 업/다운 구동부는,상기 흡착부 측으로부터 돌출되는 돌출 블록;상기 돌출 블록과 연결되고 상기 한 쌍의 척킹 블록 사이에 배치되는 지지대;상기 한 쌍의 척킹 블록과 상기 돌출 블록 사이에 마련되는 엘엠 가이드; 및상기 한 쌍의 척킹 블록과 상기 지지대에 각각 연결되는 탄성부재를 포함하며,상기 엘엠 가이드가 마련된 상기 돌출 블록과 상기 한 쌍의 척킹 블록의 면은 상기 지지대를 향해 그 높이가 낮아지도록 테이퍼지게 마련되는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
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- 제1항에 있어서,상기 흡착부의 일측에는 상기 흡착부에 흡착되는 상기 기판이 추락되는 것을 방지하는 추락 방지용 가이드가 회동 가능하게 더 마련되는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
- 제1항에 있어서,상기 흡착부와 이격된 위치에 배치되고, 컨베이어 롤러에 이동 가능하게 지지되는 이동지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
- 제7항에 있어서,상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 상부 또는 하부에 상기 컨베이어 롤러가 접촉될 수 있도록 플레이트(plate) 형상을 가지며,상기 이동지지부와 상기 흡착부 사이에 상기 컨베이어 롤러가 배치되는 공간부가 형성될 수 있도록, 상기 흡착부와 상기 이동지지부는 상기 이동지지부의 폭보다 좁은 연결부에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 정전척 캐리어.
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