KR101403850B1

KR101403850B1 - 대면적 기판 홀딩 장치

Info

Publication number: KR101403850B1
Application number: KR1020120130669A
Authority: KR
Inventors: 최명운; 이상민; 정광호; 박창선; 유권국; 임호성; 서정국
Original assignee: 주식회사 야스
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-06-03
Also published as: KR20140063941A

Abstract

본 발명은 디스플레이, 반도체 등을 제조하는 공정에서 기판을 잡아주는 척(chuck)에 관한 것으로, 대기 중에서 실시되는 척킹 공정 중 발생할 수 있는 기판으로의 수분 재흡착을 방지하기 위하여 새로운 척킹 시스템을 제공하고자 한 것이다.
본 발명에 따르면, 척킹 공정을 대기 중이 아닌 진공 중에서 실시하고, 점착제가 도포 된 기판 부착부를 기판과 붙도록 가압하는 척킹 동작은, 진공 챔버 내 설치한 점착핀 부재 단부에 초기 점착력이 강한 점착제를 도포하여 기판 홀더에 설정된 관통공으로 관통시켜 기판에 부착하고, 그 상태에서 핀 부재를 당겨 실시하도록 하였다.

Description

대면적 기판 홀딩 장치{SYSTEM FOR HOLDING LARGE SCALE SUBSTRATE}

본 발명은 디스플레이, 반도체 등을 제조하는 공정에서 기판을 잡아주는 척(chuck)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 대면적 기판을 취급하는 척의 구성에 관한 것이다.

기판에 박막을 형성하는 등 여러 공정을 실시하는 동안 기판을 잡아주는 척을 필요로 하며, 이에 사용되는 척으로는, 진공 척, 정전 척, 자석 척, 점착제 척 등이 있다. 종래 디스플레이 제조공정에서 기판의 척으로 사용되어 온 진공 척을 개선하여, 점착제를 사용하여 기판을 잡아주는 점착제 척의 경우, 본 발명의 발명자들에 의해 발명되어 본 출원인에 의해 출원 및 등록되어있다(대한민국등록특허제10-0541856호 참조). 상기 점착제 척의 경우, 진공흡입력을 이용하여 점착제가 도포 된 기판 탈부착 부재의 기판에의 부착 동작을 제어하고 있다. 기본적으로는 점착제의 점착력에 의해 기판을 잡아주게 되나, 그러한 부착 동작 자체에 진공 흡입력/주입 기압을 교대로 사용하는 것으로, 기본적으로 기판 외부가 대기압 상태여야 한다는 전제를 가지며 그로 인해 플라즈마(plasma) 처리가 완료된 기판이 대기 중에 머무르는 시간이 길어질 수 있다.

또한, 진공 흡입으로 기판과 탈부착 부재를 부착시키는 동작에 의해 기판의 휨이나 손상, 변형 등의 현상이 발생할 수 있다는 문제도 있다.

따라서 점착제를 이용하여 기판을 기판 홀더에 부착시키되, 대기압 상태에서의 노출 시간은 없애고 안전하고도 간편한 방식으로 탈부착 동작을 제어할 수 있는, 더 나은 방안을 모색할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 점착제를 이용한 척의 구동 방식을 개선하여 기판의 척킹 동작을 대기압 중이 아닌 진공 중에서 실시할 수 있게 하여 소자 특성 및 수명 저하 등을 방지하고, 척킹 공정으로 인한 기판의 변형이나 손상을 방지할 수 있는 척킹 방식을 제공하면서도, 좀 더 간소화된 설비로 기판의 척킹을 실시할 수 있는 새로운 기판 척킹 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은,

기판과 기판 홀더를 척킹하는 방법에 있어서,

기판 홀더에 다수의 기판 부착부와 다수의 관통공을 형성하고, 기판이 부착될 기판 부착부 단부에 점착제를 도포하여 놓고,

진공 챔버 안으로 상기 기판 홀더를 반입하고,

상기 진공 챔버 안에 상승/하강 동작을 할 수 있는 다수의 로딩핀 부재를 설치하고 상기 로딩핀 부재의 상부로 기판을 반입하여 탑재시키고,

상기 진공 챔버 안에 상승/하강 동작을 할 수 있는 또 다른 다수의 핀 부재를 설치하고, 상기 핀 부재들의 단부에는 점착제를 도포하여 점착 핀을 만들고,

상기 기판 홀더의 관통공들을 통해 상기 점착핀 부재들을 상승시켜, 상기 점착핀 부재 단부의 점착제가 상기 기판에 닿아 기판을 접착하고,

상기 로딩핀 부재를 하강 시키고,

기판을 접착한 상기 점착핀 부재들을 하강시켜, 상기 기판을 가압하여 기판 홀더의 기판 부착부의 점착제에 척킹시키는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은,

기판 척킹을 실시하기 위한 진공 챔버;

상기 진공 챔버 내에 설치되어 상승/하강 동작이 가능한 다수의 로딩핀 부재

상기 진공 챔버 내에 설치되어 상승/하강 동작이 가능한 다수의 점착핀 부재;

상기 진공 챔버 내로 반입되어 기판이 부착되는 판상(plate) 기판 홀더 및

상기 진공 챔버 내로 반입되어 상기 기판 홀더에 부착되는 기판을 포함하고,

상기 기판 홀더는,

단부에 점착제가 도포 되어 있어, 상기 기판을 부착 유지시킬 수 있는 다수의 기판 부착부와

상기 로딩핀, 점착핀 부재들이 관통할 수 있는 다수의 관통공을 구비하고,

이송 수단에 의해 상기 진공 챔버 내로 상기 기판 홀더가 반입되고,

이송 수단에 의해 상기 진공 챔버 내로 상기 기판이 반입되어 상기 로딩핀 부재 위에 상기 기판을 탑재시키고,

상기 점착핀 부재들을 상승시켜 상기 기판 홀더의 관통공을 통과하여 상승한 각 핀 부재의 점착제가 상기 기판에 접하여 기판을 핀 부재에 접착시킨 상태에서 로딩핀, 점착핀 부재들을 하강시켜 상기 기판으로 상기 기판 부착부의 점착제를 압박하여 기판과 기판 홀더를 진공 중에서 척킹 하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 기판의 척킹 공정을 진공 중에서 실시하기 때문에 플라즈마 처리가 된 기판의 수분 재흡착의 위험이 없어 소자의 특성 및 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 기판의 척킹 동작 자체 역시 핀 부재에 도포 된 점착제의 점착력에 의해 실행되므로, 종래 진공에 의한 척킹에 비해 간편하면서도 파티클 발생 위험이나 진공 흡입 과정에서 일어날 수 있는 기판의 휨 등의 기판 변형이 없다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 기판 척킹 시스템의 개요를 설명하기 위한 사시도 이다.
도 2는 본 발명의 기판 척킹 동작을 설명하기 위한 평단면도와 측단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 발명자에 의하여 발명되고 출원 등록된 대한민국등록특허 10-0541856호는 본 발명과 관련되어 참조 및 편입될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위한 기판 척킹 시스템의 개략 사시도 이다.

기판(100)과 기판 홀더(200)는 모두 진공 챔버(400) 안으로 반입되어 척킹 공정을 실시하게 된다. 기판(100)과 기판 홀더(200)는 미리 진공화되어 있는 로딩 챔버/척킹용 진공챔버(400)로 반입되므로 척킹 공정 동안 대기에 노출되지 않는다. 즉, 상기 기판과 기판 홀더는 각기 다른 챔버에서 반입되어 들어오며 이들 챔버는 공정 전 진공이 형성되어 있어 기판과 기판 홀더가 대기압에서의 노출 시간이 없는 것을 특징으로 한다.

기판(100)과 기판 홀더(200)는 기판 홀더(200)에 미리 설치해 놓은 기판 부착부(250)에 도포 되어 있는 점착제(210)의 점착력에 의해 부착(chucked) 상태를 유지하게 되며, 기판 부착부(250)의 점착제(210)와 기판(100)을 부착(척킹:chucking)시키기 위하여 적당한 힘을 가해줄 필요가 있으므로, 이러한 가압 과정을 실시하기 위한 시스템으로서 본 발명은 별도의 점착제(310)가 단부에 도포 되어 있는 점착핀 부재(300)들을 제안한다.

기판 홀더(200)는 기판(100)을 척킹할 수 있도록 판 모양으로 형성되며, 소정 간격을 두고 다수의 기판 부착부(250)가 설치된다. 상기 기판 부착부(250)는 링 모양의 단면을 갖는 원기둥형의 부재를 기판 홀더(200)에 고정적으로 안착시켜 형성될 수 있으며, 링 모양을 따라 그 단부(도 1에서는 상단부이며, 플립 되면 하단부가 된다)에는 점착제(210)를 도포하여 부착기능을 구비하게 한다. 이때, 링의 중심부에는 점착핀 관통공(230)을 형성하여, 상기 점착핀 부재(300)가 관통할 수 있게 한다. 또한, 기판 부착부(250)는 기판 홀더(200)의 저면에 소정 간격을 두고 링 모양으로 도포하는 것으로 형성될 수도 있으며, 이 경우도 링 중심부는 기판 홀더(200)에 점착핀 관통공(230)을 형성하도록 하여야 한다. 기판 홀더(200)는 이외에도 다수의 점착핀 관통공(230, 235) 및 로딩핀 관통공(220)을 구비하며, 이는 기판 홀더(200)가 챔버 안으로 들어온 후 별도의 로딩 핀 부재들이 상승하여 로딩핀 관통공(220)으로 관통하여 기판 홀더(200)의 위치를 정확히 잡을 수 있도록 보조하고 확인할 수 있게 하기 위한 것이다(센터링 수단이라고도 한다).

따라서 진공 챔버(400) 바닥면에는 다수의 로딩핀(500)을 설치하여 놓으며, 이들은 상승/하강 동작이 가능하게 구성된다. 상기 로딩핀 (500)들의 상단면에는 기판의 센터링 시 기판의 이동이 이루어질 수 있도록 움직임이 원활한 볼(ball)을 설치한다. 상기 볼은 기판과 기판 홀더의 얼라인 공정에서도 유용한 기능을 할 수 있으며, 얼라인을 위하여 기판이 미세하게 움직일 수 있게 하는 역할을 한다.

기판의 척킹에 필요한 힘의 근원이 되는 점착 핀(300) 부재는 로딩핀(500)과 마찬가지로 상승/하강 동작이 가능하게 구성되며 상기 점착핀(300) 부재들 중 전부 또는 일부, 즉, 적어도 상기 기판 홀더(200)의 링 중심부에 형성된 점착핀 관통공(230)을 통과할 위치에 있는 점착핀(230)들의 상단 면에는 또 다른 종류의 점착제(310)를 도포하여 둔다.

여기서, 기판 부착부(250)에 도포 된 점착제(210)는 기판(100)을 부착(chucked)한 상태를 장시간 유지할 수 있는 응집력과 박리력이 큰 종류의 점착제를 사용하고, 상기 핀 부재(300) 상단면에 도포 되는 점착제(310)는 이에 비해, 초기 점착력과 박리력이 더 큰 것을 선택하는 것이 바람직하다.

기판(100)과 기판 홀더(200)의 척킹 공정은 다음과 같이 실시할 수 있다.

점착제(210)가 도포 된 기판 부착부(250)와 점착핀 관통공(230)을 구비한 기판 홀더(200)를 이송 롤러(미 도시) 등의 이송 수단에 의해, 진공 챔버(400) 안으로 반입시킨다.

기판 홀더(200)가 진공 챔버(400) 안으로 반입된 다음, 기판(100)을 이송 수단에 의해 챔버(400) 안으로 반입시킨다.

반입된 기판(100)은 상기 로딩핀(500) 위에 탑재되고, 기판 홀더(200)에 대하여 얼라인 된다. 기판(100)이 기판 홀더(200)에 대하여 얼라인을 마치게 되면, 상기 기판 부착부(250)에 도포된 점착제(210)에 기판을 부착하기 위한 가압 및 부착(chucking)동작은 점착제(310)가 도포 된 점착핀(300)들의 상승/하강에 의한다.

즉, 점착제(310)가 도포 된 점착핀(300)들이 상승하여 도 2와 같이 점착제(310)가 기판(100)과 점착핀들(300)을 서로 부착시키게 되며, 그 상태에서 점착핀(300)들을 하강시키면, 기판(100)이 함께 하강하면서 기판 부착부(250)의 점착제(210)를 눌러 척킹 되는 것이다. 점착핀(300)을 하강시키는 힘이 점차 증가하여 점착제(310)와 기판(100)의 접착력을 넘어서게 되면, 점착핀(300)은 기판(100)과 떨어져 하강하게 되고, 기판(100)은 기판 홀더(250)에 척킹 된다.

이와 같이 척킹 공정이 완료되면 기판(100)과 일체가 된 기판 홀더(200)를 다시 이송 수단에 의해 챔버(400)로부터 다른 챔버로 반송시킨다.

상술한 기판 홀더(200)의 기판 부착부(250)는 링 모양 이외에 다른 단면형상(예를 들면, 타원고리형, 사각형, 마름모형 등)으로 다양하게 변형할 수 있음은 물론이며, 점착제(210)가 도포 된 부분 이외의 다른 부분에 점착핀 관통공(230)을 형성하여 센터링과 점착핀 (300)의 관통을 통한 척킹을 실시할 수 있기만 하면 점착핀 관통공(230)의 위치나 모양에는 특별한 제한이 없다.

이 경우에도, 다양한 단면 형상을 갖는 기판 부착부(250)를 별도의 부재로 만들고, 이를 기판 홀더(200)에 내장시키기 위한 안착 홀(hole)을 기판 홀더(200)에 형성하여, 기판 부착부(250)를 고정 안착시킬 수도 있으나, 기판 홀더(200) 저면에 점착제(210)를 소정의 형상으로 직접 도포하여 형성할 수도 있다.

또한, 상기에서, 진공 챔버(400) 내부 진공도는 1 mTorr 내지 10^-5Torr 정도일 수 있으며, 얼라인은 볼을 이용하여 기판과 기판 홀더 간 물리적 접촉에 의하여 실시할 수 있다.

이와 같이 하여, 점착제 척에 의한 기판 척킹 공정을 또 다른 점착제를 이용하여 실시할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 기판
200: 기판 홀더
210, 310 : 점착제
220: (로딩 핀) 관통공
230, 235: (점착핀) 관통공
250: 부착부
300: 점착핀
400: 진공 챔버
500: 로딩핀

Claims

기판과 기판 홀더를 척킹 하는 방법에 있어서,
척킹을 실시할 진공 챔버를 준비하고,
상기 진공 챔버 안에 상승/하강 동작을 할 수 있는 다수의 로딩핀과 점착핀을 설치하되, 상기 점착핀 단부에 점착제를 도포하여 놓고,
기판 홀더에 다수의 기판 부착부와 다수의 관통공을 형성하고, 기판이 부착될 기판 부착부 단부에 점착제를 도포하여 놓고,
진공 챔버 안으로 상기 기판 홀더를 반입하고,
상기 로딩핀 위로 기판을 반입하여 상기 기판 홀더 위에 탑재시키고,
상기 기판을 탑재하고 있는 기판 홀더의 관통공들을 통해 상기 점착핀들을 상승시켜, 상기 점착핀 단부의 점착제가 상기 기판에 닿아 기판을 접착하고,
기판을 접착한 상기 점착핀들과 로딩핀들을 하강시켜, 상기 기판을 가압하여 기판 홀더의 기판 부착부의 점착제에 의해 기판을 기판 홀더에 척킹시키는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법.
제1항에 있어서, 상시 기판을 점착 핀을 상승시키기 전에 얼라인을 실시하며, 상기 얼라인은 상기 로딩 핀 단부에 움직일 수 있는 볼을 배치하여 상기 기판과 기판 홀더의 상대적 움직임을 통해 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 부착부는 기판 홀더의 내부에 안착 및 고정되는 기둥형 부재로 구성되고, 기판이 부착될 단부에 점착제가 도포 된 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법.
제3항에 있어서, 상기 기판 부착부와 상기 관통공은 서로 중첩되지 않도록 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 부착부 단부에 도포 되는 점착제와 상기 핀 부재 단부에 도포 되는 점착제의 초기 점착력, 응집력 및 박리력은 서로 다른 것으로 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법.
기판 척킹을 실시하기 위한 진공 챔버;
상기 진공 챔버 내에 설치되어 상승/하강 동작이 가능한 다수의 로딩핀 및 점착핀;
상기 진공 챔버 내로 반입되어 기판이 부착되는 판상(plate) 기판 홀더;및
상기 진공 챔버 내로 반입되어 상기 기판 홀더에 부착되는 기판;을 포함하고,
상기 기판 홀더는,
단부에 점착제가 도포 되어 있어, 상기 기판을 부착유지시킬 수 있는 다수의 기판 부착부와
상기 로딩핀 및 점착핀들이 관통할 수 있는 다수의 관통공을 구비하고,
상기 로딩핀의 상부에는 움직일 수 있는 볼을 배치하여, 이송 수단에 의해 상기 진공 챔버 내로 상기 기판 홀더가 반입되고,
이송 수단에 의해 상기 진공 챔버 내로 상기 기판이 반입되어, 기판 얼라인 시 기판이 자유롭게 움직일 수 있도록 하고,
상기 각 점착핀 단부에는 점착제가 도포 되어 있어,
상기 핀 부재들을 상승시켜 상기 기판 홀더의 관통공을 통과하여 상승한 각 점착핀의 점착제가 상기 기판에 접하여 기판을 점착핀에 접착시킨 상태에서 점착핀들을 하강시켜 상기 기판으로 상기 기판 부착부의 점착제를 압박하여 기판과 기판 홀더를 진공 중에서 척킹 하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템.
제6항에 있어서, 상기 로딩핀의 상부에는 움직일 수 있는 볼을 배치하여, 이송 수단에 의해 상기 진공 챔버 내로 상기 기판 홀더가 반입되고, 이송 수단에 의해 상기 진공 챔버 내로 상기 기판이 반입되어, 기판과 기판 홀더를 얼라인 함에 있어, 상기 볼에 의해 기판이 자유롭게 움직일 수 있도록 하여 기판과 기판 홀더의 얼라인을 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 기판 부착부와 상기 관통공은 서로 중첩되지 않도록 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 기판 부착부 단부에 도포 되는 점착제와 상기 점착핀 단부에 도포 되는 점착제의 초기 점착력, 응집력 및 박리력은 서로 다른 것으로 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기판과 기판 홀더는 각기 다른 챔버에서 반입되어 들어오며 이들 챔버는 공정 전 진공이 형성되어 있어 기판과 기판 홀더가 대기압에서의 노출 시간이 없는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 방법.