KR101281664B1 - 리프트 핀을 구비하는 기판 처리장치 - Google Patents

리프트 핀을 구비하는 기판 처리장치 Download PDF

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    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133354Arrangements for aligning or assembling substrates

Abstract

본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되며 기판이 지지되는 정반; 상기 정반에 구비되어 상기 기판을 흡착하여 상기 정반에 상기 기판을 밀착시키는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 끝단에 결합된 구동자석; 상기 구동자석의 일측에 상기 구동자석과 마주하는 표면이 상기 구동자석과 동일한 극성을 가지며 상기 챔버에 고정 결합된 고정형 대향자석; 상기 구동자석의 상측에 상기 구동자석과 마주하는 표면이 상기 구동자석과 동일한 극성을 가지며 상기 구동자석 측으로 승강 가능하게 된 구동형 대향자석; 상기 구동형 대향자석이 고정되는 구동 플레이트와 상기 구동 플레이트를 승강 동작시키는 동력원을 포함하는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 기판 처리장치는 자석의 척력으로 리프트 핀을 지지하여 승하강 시키게 되므로 외력이 리프트 핀의 단부에 가해지더라도 이에 대한 상대력으로 자석의 척력이 리프트 핀의 상단 위치 변동을 방지하기 때문에 리프트 핀의 수직 정렬상태가 훼손되는 것을 방지하고, 또한 초기 리프트 핀의 수직 정렬 위치 셋팅이 보다 손쉽게 이루어질 수 있으며, 리프트 핀의 수직 정렬 위치의 훼손에 의한 피티클 발생을 최소화하여 기판 처리 수율 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

리프트 핀을 구비하는 기판 처리장치{Substrate processing apparatus having lift pin}
본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 흡착하여 공정 수행을 위한 정반에 안착시키는 리프트 핀을 구비하는 기판 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 기판 합착장치는 평판 디스플레이 표시장치의 제조에서 2개의 기판을 합착하는 장치로써 액정표시장치, 유기발광표시장치 등의 제조를 위하여 사용된다. 기판 합착장치는 2개의 기판인 상부 기판과 하부 기판을 서로 상하 방향으로 마주하게 하고, 이후 상부 기판과 하부 기판을 서로 근접시켜서 정밀 얼라인먼트를 수행한 후 두 기판을 합착한다.
한편, 합착을 위하여 서로 마주하는 상부 기판과 하부 기판은 각각이 상부 정반과 하부 정반에 흡착 지지된다. 통상적으로 이러한 기판 흡착 동작은 리프트 핀에 의하여 수행되고, 이 리프트 핀은 정반에 설치된다. 그리고 리프트 핀은 기판의 크기에 따라 수십개까지 상당히 많은 수가 설치되기도 한다.
이러한 리프트 핀은 챔버와 정반을 관통하도록 설치되어 승강 운동을 하기 때문에 리프트 핀의 외면이 챔버 외측에 구비된 기구물의 모서리 부분과 마찰하는 현상이 발생할 수 있다.
물론 최초 리프트핀을 설치할 때 리프트 핀의 수직 정렬위치를 정확하게 설정하여 설치하지만, 리프트 핀의 상단에 진공을 위한 실리콘 또는 수지 재질의 진공배관들이 연결되기 때문에 이 진공배관들의 탄성력에 의하여 리프트 핀의 동작 위치가 변하여 리프트 핀과 챔버 외측 구조물사이의 불필요한 마찰이 발생한다.
이러한 리프트 핀과 외부 구조물과의 마찰은 리프트 핀을 손상시키기도 하지만 이 손상된 부분이 리프트 핀의 외면을 거쳐서 챔버 내부로 반입되어 기판 처리시에 이물질로 작용하여 공정 효율을 떨어뜨리는 원인이 될 수도 있다.
한국등록특허 제 10-0735755 호, 공고일자 2007년 07월 06일 "리프트 핀 레벨러들 및 그들을 이용해서 리프트 핀을정렬시키는 방법들".
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 챔버 외측에 노출된 리프트 핀이 승강 동작할 때 리프트 핀이 주변의 구조물과 마찰하지 않도록 정렬 위치를 안정적으로 유지되도록 한 리프트 핀을 구비하는 기판 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되며 기판이 지지되는 정반; 상기 정반에 구비되어 상기 기판을 흡착하여 상기 정반에 상기 기판을 밀착시키는 리프트 핀; 상기 리프트 핀의 끝단에 결합된 구동자석; 상기 구동자석의 일측에 상기 구동자석과 마주하는 표면이 상기 구동자석과 동일한 극성을 가지며 상기 챔버에 고정 결합된 고정형 대향자석; 상기 구동자석의 상측에 상기 구동자석과 마주하는 표면이 상기 구동자석과 동일한 극성을 가지며 상기 구동자석 측으로 승강 가능하게 된 구동형 대향자석; 상기 구동형 대향자석이 고정되는 구동 플레이트와 상기 구동 플레이트를 승강 동작시키는 동력원을 포함한다.
상기 리프트 핀의 상단에는 진공배관이 커넥터로 연결되고, 상기 구동자석은 상기 커넥터의 외주에 결합될 수 있다.
상기 구동자석은 상기 고정형 대향자석과 상기 구동형 대향자석 사이에 부양되어 위치하고, 상기 구동 플레이트가 상기 구동자석 측으로 이동하면 상기 구동형 대향자석이 상기 구동자석을 척력으로 밀어서 비접촉으로 상기 리프트 핀이 승강하도록 하고, 상기 구동자석이 상기 고정형 대향자석으로 인접하면 상기 고정형 대향자석이 상기 구동자석을 척력으로 밀어서 비접촉 상태를 유지하도록 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 기판 처리장치는 자석의 척력으로 리프트 핀을 지지하여 승하강 시키게 되므로 외력이 리프트 핀의 단부에 가해지더라도 이에 대한 상대력으로 자석의 척력이 리프트 핀의 상단 위치 변동을 방지하기 때문에 리프트 핀의 수직 정렬상태가 훼손되는 것을 방지하고, 또한 초기 리프트 핀의 수직 정렬 위치 셋팅이 보다 손쉽게 이루어질 수 있으며, 리프트 핀의 수직 정렬 위치의 훼손에 의한 피티클 발생을 최소화하여 기판 처리 수율 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 승강부의 하강전 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 승강부의 하강후 상태를 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하의 본 발명의 실시예의 기판 처리장치는 평판 디스플레이 제조 공정에서 사용되는 기판 합착장치를 실시예로 하여 설명하며, 리프트 핀은 이 기판 합착장치의 상부 리프트 핀의 구성을 실시예로 하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 승강부의 하강전 상태를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치는 상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)로 된 챔버(10)를 구비한다. 상부 챔버(100)의 내부에는 합착시 상부 기판(S)을 지지하기 위한 상부 정반(101)과 상부 기판척(120)이 적층되어 설치된다.
상부 기판척(120)은 상부 기판(S)을 반데르발스 힘과 같은 점착력으로 척킹하는 수지 재질의 점착척일 수 있다. 그리고 하부 챔버(200)에는 합착시 하부 기판(S)을 지지하기 위한 하부 정반(210)과 하부 기판척(220)이 적층되어 설치된다. 하부 기판척(220)은 기판을 정전력으로 척킹하는 정전척(ESC: Electrostatic Chuck)일수 있다.
상부 챔버(100)와 하부 챔버(200)에는 기판(S2)이 챔버(10) 내부로 반입되었을 때 기판(S)을 수취하는 상부 리프트 핀(103)과 하부 리프트 핀(300)이 각각 설치된다. 또한 상부 챔버(100)를 상하로 승강시켜 챔버(10) 내부를 개폐하는 승강축(400)이 챔버(10) 가장자리 부분에 복수개가 설치된다. 따라서 상부 챔버(100)가 승강축(400)을 따라 상승하면 챔버(10) 내부가 개방되고, 상부 챔버(100)가 승강축(400)을 따라 하강하면 챔버(10) 내부가 외부와 차단된다.
한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 승강부의 하강전 상태를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 상부 챔버(100)에 설치되는 상부 리프트 핀(103)은 상부 챔버(100)와 상부 정반(101) 그리고 상부 기판 척(102)을 관통하도록 설치된다. 그리고 상부 리프트 핀(103)의 상단에는 진공 배관(104)이 커넥터(105)로 연결되어 있다. 이러한 상부 리프트 핀(103)은 대면적의 기판(S)을 흡착하기 위하여 수십 개가 설치될 수 있다.
그리고 상부 리프트 핀(103)의 상단에 연결되는 진공 배관(104)은 유연한 재질인 수지 또는 실리콘 재질의 호스일 수 있다. 따라서 상부 리프트 핀(103)이 반복적으로 승하강하는 경우 상부 리프트 핀(103)의 상단에 진공 배관(104)의 탄성력이 가해져서 상부 리프트 핀(103)의 상단의 정렬 위치가 어긋날 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 진공 배관(104) 또는 다른 원인에 의하여 상부 리프트 핀(103)의 수직 정렬 위치가 어긋나게 되는 것을 방지하도록 한다. 이를 위하여 상부 리프트 핀(103)을 승강시키는 승강부는 상부 리프트 핀(103)의 단부가 주변의 구조물과 접촉하지 않도록 구성된다.
이에 대한 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 승강부는 다수개의 상부 리프트 핀(103)들이 비접촉으로 정렬되어 관통하는 관통홀(121)이 형성된 구동 플레이트(120)를 구비한다. 그리고 이 구동 플레이트(120)를 상하로 승강시키는 승강 동력원(140)을 구비하고, 상부 챔버(100)의 상면에는 상부 챔버(100)에 고정되며 상부 리프트 핀(103)이 관통하는 관통홀(111)이 형성된 고정 브라켓(110)을 구비한다.
한편, 상부 리프트 핀(103)의 상단과 진공 배관(104)을 연결하는 커넥터(105)의 외주에는 구동자석(106)이 설치된다. 이 구동자석(106)의 상부는 "+" 극성을 가지고, 하부는 "-" 극성을 가진다. 또한 고정 브라켓(110)의 구동자석(106)의 하측과 마주하도록 위치하는 곳에는 고정형 대향 자석(112)이 설치된다. 이 고정형 대향 자석(112)은 상면이 "-"극성을 가지도록 설치된다. 그리고 구동 플레이트(120)의 구동자석(106)의 상측과 마주하는 곳에는 구동형 대향 자석(122)이 설치된다. 이 구동형 대향 자석(122)의 하면은 "-"극성을 가지도록 설치된다.
따라서 구동 플레이트(120)가 하강하면 구동형 대향 자석(122)과 고정형 대향 자석(112)에 의하여 상부 리프트 핀(103)은 고정 브라켓(110)과 구동 플레이트(120)에 접촉하지 않은 상태에서 하강 또는 상승하게 된다. 그리고 이 구동 플레이트(120)의 승하강을 안내하기 위하여 구동 플레이트(120)는 상부 챔버(100) 상부에 설치된 가이드 축(130)에 의하여 승하강 위치가 안내되도록 구성된다.
한편, 하부 리프트 핀(300)의 경우에도 상부 리프트 핀(103)의 구성과 동일하게 구성될 수 있고, 또는 하부 리프트 핀(300)은 종래의 리프트 핀과 같은 방법으로 설치될 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치의 동작에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 합착장치는 최초 챔버(10) 외부에서 상부 기판(S)이 챔버(10) 내부로 반입되어 상부 리프트 핀(103)에 의하여 상부 기판(S1)이 상부 정반(101)의 기판척(120)으로 안내되어 흡착되고, 하부 기판(S)이 챔버(10) 내부로 반입되어 하부 리프트 핀(300)에 의하여 안내되어 하부 정반(210)의 기판척(220)에 안착된다.
보다 구체적으로 상부 리프트 핀(103)의 동작에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 승강부의 하강전 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리프트 핀 승강부의 하강 후 상태를 도시한 도면이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 먼저 구동자석(106)의 상측은 구동 플레이트(120)의 구동형 대향 자석(122)과 척력으로 이격되어 있고, 동시에 하측은 고정 브라켓(110)의 고정형 대향 자석(112)과 척력으로 이격되어 있다.
이러한 상태에서 구동 플레이트(120)가 승강 동력원(140)에 의하여 하강하면 구동형 대향 자석(122)은 척력으로 커넥터(105)에 설치된 구동자석(106)을 하측으로 밀게 된다. 이에 따라 상부 리프트 핀(103)은 구동자석(106)과 함께 하강하게 된다. 그리고 설정된 위치까지 구동 플레이트(120)가 하강하면 구동자석(106)과 고정형 대향 자석(112)과의 척력에 의하여 상부 리프트 핀(103)의 상단은 비접촉으로 위치를 유지한다.
이와 같이 상호간에 자석의 척력으로 상부 리프트 핀(103)을 지지하여 승하강 시키게 되는 경우 비록 진공 배관(104)의 움직임에 의한 외력이 상부 리프트 핀(103)의 단부에 가해지더라도 이에 대한 상대력으로 자석의 척력이 상부 리프트 핀(103)의 상단 위치 변동을 방지하기 때문에 상부 리프트 핀(103)의 수직 정렬상태가 훼손되는 것을 방지한다.
또한 비록 정확하게 수직 정렬 위치를 초기에 설정하지 않더라도 자석의 척력에 의하여 자동적으로 위치 정렬이 이루어지게 되어 초기 기판 합착기의 조립시에 리프트 핀(103)의 조립 및 정렬을 위한 시간과 노력을 최소화할 수 있다. 이러한 동작은 동일한 구성으로 하부 리프트 핀(300)을 구성하면 동일한 효과를 발휘하도록 할 수 있다.
한편, 기판(S)에 대한 흡착이 완료되면 상부 챔버(100)가 하강하여 챔버(10) 내부는 외기와 차단된다. 그리고 이때 상부 기판(S1)은 상부 기판척(120)에 점착된 상태가 되고, 하부 기판(S2)은 하부 기판척(220)에 척킹된 상태가 되므로 상부 진공 흡착부(130)와 하부 진공 흡착부(230)는 진공압 제공을 차단하고, 반면에 챔버(10) 내부에는 진공 펌프에 의하여 진공 상태로 펌핑된다.
이후 상부 정반(101)과 하부 정반(210)이 근접하여 상부 기판(S)과 하부 기판(S)에 대한 합착이 이루어지고, 최종적으로 합착이 완료되면 상부 챔버(100)가 상승하여 챔버(10) 내부를 개방한다. 그리고 외부에서 로봇이 반입되어 합착된 기판을 외부로 반출하며, 이후 새로운 기판들이 챔버(10) 내부로 반입되어 계속해서 다음 기판 합착 공정을 진행하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예와 다르게 다양한 변형 실시예가 도출될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 도시된 모든 구성 요건들의 일부는 생략될 수도 있다. 또한 추가적인 이점 및 변형은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게는 용이하게 이해될 것이다. 그러므로, 더 넓은 관점에서의 본 발명은 여기에서 도시되고 설명된 구체적인 세부 사항 및 대표 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 후술하는 청구범위와 그 등가물에 의해 규정되는 전반적인 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
100...상부 챔버
103...상부 리프트 핀
106. 구동 자석
110...고정 브라켓
112...고정형 대향 자석
120...구동 플레이트
122...구동형 대향 자석
200...하부 챔버
300...리프트 핀

Claims (3)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 설치되며 기판이 지지되는 정반;
    상기 정반에 구비되어 상기 기판을 흡착하여 상기 정반에 상기 기판을 밀착시키는 리프트 핀;
    상기 리프트 핀의 끝단에 결합된 구동자석;
    상기 구동자석의 일측에 상기 구동자석과 마주하는 표면이 상기 구동자석과 동일한 극성을 가지며 상기 챔버에 고정 결합된 고정형 대향자석;
    상기 구동자석의 상측에 상기 구동자석과 마주하는 표면이 상기 구동자석과 동일한 극성을 가지며 상기 구동자석 측으로 승강 가능하게 된 구동형 대향자석;
    상기 구동형 대향자석이 고정되는 구동 플레이트와 상기 구동 플레이트를 승강 동작시키는 동력원을 포함하는 기판 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리프트 핀의 상단에는 진공배관이 커넥터로 연결되고, 상기 구동자석은 상기 커넥터의 외주에 결합된 기판 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 구동자석은 상기 고정형 대향자석과 상기 구동형 대향자석 사이에 부양되어 위치하고, 상기 구동 플레이트가 상기 구동자석 측으로 이동하면 상기 구동형 대향자석이 상기 구동자석을 척력으로 밀어서 비접촉으로 상기 리프트 핀이 승강하도록 하고, 상기 구동자석이 상기 고정형 대향자석으로 인접하면 상기 고정형 대향자석이 상기 구동자석을 척력으로 밀어서 비접촉 상태를 유지하도록 하는 기판 처리장치.
KR1020110146373A 2011-12-29 2011-12-29 리프트 핀을 구비하는 기판 처리장치 KR101281664B1 (ko)

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