KR101425263B1

KR101425263B1 - 필름 척

Info

Publication number: KR101425263B1
Application number: KR1020120005080A
Authority: KR
Inventors: 정광호; 김영국; 신동신
Original assignee: 주식회사 야스
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2014-08-04
Also published as: KR20130084367A

Abstract

본 발명은 기판을 홀딩하는 척(chuck)에 관한 것으로, 기판을 홀딩하는 척을 새로운 소재로 구성하여 척의 무게를 대폭 줄이면서도 기판의 척킹 기능은 안정감 있게 유지할 수 있게 함을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 필름을 기판에 부착시켜 처킹 함으로써 종래 수백 킬로그램에 달하던 척의 무게를 단지 수십 킬로그램 이하의 무게로 줄일 수 있게 한다.

Description

필름 척{Film Chuck}

본 발명은 기판을 홀딩하는 척(chuck)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 디스플레이 소자, 반도체, 태양광 소자, 조명 소자 등을 제작하는 데 있어서, 기판을 홀딩하여 이송하는 데 사용되는 척의 구성에 관한 것이다.

디스플레이 소자, 반도체, 태양광 소자, 조명 소자 등의 제작공정은 점차 대면적 기판을 이용하는 추세이며, 이러한 대면적 기판을 홀딩하여 물질 증착 공정 외에 다수의 공정을 실시하게 되는데, 이때 기판을 홀딩하는 척 역시 대면적으로 구성하게 된다. 기판 홀딩 척은 진공 척, 자석 척, 정전 척 등이 다수 제안되어 있으나, 이러한 종래의 척은 스테인레스스틸 등의 금속재로 구성하여 그 무게가 수백 킬로그램에 달하고 있어, 이의 제작, 운반, 기판과의 밀착방법, 기판과의 밀착 후 이송에 따르는 에너지의 소모 등이 모두 크게 부담이 되고 있는 실정이다. 척의 과중한 무게를 줄여보고자 금속재 판상의 척의 여러 부분을 얇게 파내어 요철을 형성하는 등의 노력을 하고 있으나 여전히 수백 킬로그램대의 무게가 나가고 있다. 실제 이송되는 목적물인 기판은 두께가 얇은 유리기판으로 8 세대 급이라 하더라도 그 무게는 10 킬로그램 정도이며, 기판의 대면적(2.2m×2.5m) 특성상 계면장력이 작용함을 고려할 때, 종래와 같은 수백 킬로그램에 달하는 척을 사용하는 것은 더 이상 방관할 수 없는 개선의 여지가 있는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 기판을 홀딩하는 척을 새로운 소재로 구성하여 척의 무게를 대폭 줄이면서도 기판의 척킹 기능은 안정감 있게 유지할 수 있게 하고자 하는 것이다.

본 발명은, 필름 소재로 척을 구성함으로써 척의 무게를 매우 가볍게 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 기판을 처킹(chucking)하는 척(chuck)으로서, 필름을 상기 기판에 밀착시켜 처킹하는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 필름 척은 배면에 점착제가 도포 된 필름의 기판 부착을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 에틸렌초산비닐, 테프론, 파이버 글라스 또는 금속 필름 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 필름 척의 배면에 도포되는 점착제가 러버계(천연고무, 합성고무), 폴리이미드 수지 계, 아크릴계, 실리콘계 및 기타 에틸렌초산비닐, 폴리비닐에스테르 점착제인 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 기판에 밀착되는 필름은, 기판의 편평도를 유지하기 위한 구조체를 필름 상면에 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 구조체는 필름 또는 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 구조체는 격자형 구조체 또는 파이프형 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 기판에 밀착되는 필름은, 열경화성 필링 젤(peeling gel)을 도포하고 열 건조하여 구성하는 것을 특징으로 하는 필름 척을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 대면적 기판을 점착제가 도포 된 시이트 상의 필름 소재를 포함한 필름으로 척을 구성함으로써 종래 수백 킬로그램에 달하던 척의 무게를 수십 킬로그램 이하 수준으로 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 이에 따라 종래 무거운 척의 제작 부담, 운반 부담, 무게로 인한 작업장의 위험성, 척의 이송에 필요한 제어장치의 하중 부담에 따른 설계상의 문제, 이송에 드는 에너지 등을 모두 대폭 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 척의 평면도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 척의 구성부에 대한 사시도 이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 척을 수용하여 이송하는 데 사용되는 프레임의 사시도 이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 척을 이용하여 기판을 처킹하고 도 3의 프레임에 탑재되는 것을 설명하는 분해 사시도 이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 필름 척의 평면도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 필름 척의 구성부에 대한 사시도 이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 필름 척을 수용하여 이송하는 데 사용되는 프레임의 사시도 이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 척을 이용하여 기판을 처킹하고 도 7의 프레임에 탑재되는 것을 설명하는 분해 사시도 이다.
도 9는 본 발명의 필름 척을 기판에 부착시키는 롤러 장치의 구성을 나타내는 단면도 및 사시도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

디스플레이 소자 등의 제작에 사용되는 유리소재 또는 투명플라스틱 소재의 기판(10) 표면에 점착제가 도포 된 시이트 상의 플렉서블(flexible)한 필름(115)을 부착하여 척으로 사용할 수 있다. 점착제의 점착강도는 기판(10)에 밀착되어 공정 중 박리 되지 않으면서도 공정 후 손으로 쉽게 떼어낼 수 있는 정도로 충분하며, 지나치게 점착강도가 강한 것은 오히려 공정 후 박리를 어렵게 할 수 있다. 점착제의 점착강도는 180도 박리 테스트 측정값 기준으로 0.5 g/25mm 이상 100 g/25mm 이하 사이의 값을 가짐이 바람직하다. 점착제는 러버계(천연고무, 합성고무), 폴리이미드 수지 계, 아크릴계, 실리콘계 및 기타 에틸렌초산비닐, 폴리비닐에스테르 등이 가능하나, 가급적 내열성이 우수하면서도, 박리시 기판 표면을 오염시키지 않는 것이라야 하며, 이러한 측면에서는 폴리이미드 수지 계 또는 실리콘계 점착제가 더욱 적합하다.

척으로서 기능 하는 필름(115)의 소재는 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리올레핀(PO), 폴리에스테르, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌초산비닐(EVA), 테프론, 파이버 글라스 또는 금속 필름 등을 비롯하여 다양하나, 증착 공정의 온도인 30~200 ℃ 내외에서 변형되지 않는 것으로 한다. 필름 전체의 두께가 1 μm 내지 3 mm, 바람직하게는, 30 내지 100 μm인 것으로 할 수 있고, 이면에 도포 된 점착제의 두께는 1 내지 30 μm 정도인 것으로 할 수 있으나 조절가능하다.

이와 같은 필름 척은 롤러 등에 의해 기판(10)에 쉽게 밀착되어, 기존의 프레임에 탑재된 후 프레임 하단의 롤러 등의 이송 수단을 이용하여 선로를 타고 쉽게 챔버 안팎으로 이송될 수 있다. 이송 수단의 예로 롤러를 들었으나 이는 여러 가지로 변형할 수 있는 것은 물론이다.

4 세대에서 8 세대에 이르는 대면적 유리 기판의 경우, 얇은 유리기판 자체가 어느 정도 플렉서블하고, 또한, 공정 중 중앙부위가 중력으로 인하여 처짐 현상이 발생할 수 있으므로, 플렉서블 필름에 추가적인 구조물을 부가하여 기판이 처지지 않고 편평도를 유지하게 할 필요가 있다. 도 1은, 이러한 기판의 편평도 유지를 위한 격자 구조체를 구비한 격자형 필름 척(100)의 구성을 평면도와 하단의 단면도로 나타내고 있다. 이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 실시예 1을, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 실시예 2를 설명하기로 한다.

실시예 1

도 1의 필름 척(100)은 기판(10)의 편평도를 유지하기 위해 도 2와 같은 형틀(125)을 구비하며, 이러한 형틀(125)은 바닥면(110)과 이로부터 수직으로 돌출된 격벽(120)으로 구성된다. 형틀(125)의 소재 역시 상기에서 언급한 필름소재 중에서 선택하여 무게를 가볍게 하고, 바닥면(110)의 배면에 점착제가 도포 되도록 하여 기판(10) 위에 상기 형틀(125)을 직접 부착할 수도 있으나, 별도의 점착제 도포 필름(115)을 기판(10)에 부착하고 그 위에 좀 더 강력한 접착제가 도포 된 상기 형틀(125)을 부착할 수도 있다. 상기 격벽(120)은 다수가 나란히 배열되고, 각각의 격벽(120)에는 일정 간격으로 구멍이 뚫려있어, 알루미늄 또는 스테인레스스틸 등 금속 소재의 파이프(130)를 상기 구멍에 끼워 격자 구조를 형성한다. 이와 같이 격자 구조의 형틀(125)은 도 3의 프레임(140)에 탑재되며, 상기 파이프(130)는 프레임(140)의 홈(145)에 놓여 지며, 접착제나 실링제 등의 고정부재로 고정될 수도 있다. 이때, 파이프(130)는 팽팽히 당겨져 고정되며, 격자 구조의 장력으로 기판(10) 전체가 편평도를 유지할 수 있게 된다. 도 4에 나타낸, 본 실시예에 따른 격자형 필름 척(100)의 분해 사시도를 통해 그 구조를 쉽게 이해할 수 있다.

또한, 상기 프레임(140)은 도 1의 단면도에 나타낸 바와 같이, 하단에 다수의 롤러(150)를 구비하여 기판(10)을 이송하게 된다.

이와 같이 하여, 무게가 매우 가벼운 필름 척을 구성할 수 있다. 본 실시예에 사용되는 기판은 대면적 초박형이고, 동일하게 넓은 면적에 걸쳐 도포된 점착제와의 계면 사이에 힘의 작용으로 충분히 강하게 밀착을 유지한 채 공정 챔버에서 공정을 실시할 수 있고, 여러 챔버로 이송될 수 있으며, 격자형 형틀로 인하여 대면적 기판의 편평도를 유지할 수 있다.

실시예 2

기판(10)의 편평도를 유지하기 위한 구조체는 상기 실시예와 달리 여러 가지로 변형가능하며, 도 5 내지 도 8을 통하여 또 다른 형태의 필름 척 구조를 나타낸다. 즉, 도 5에는 파이프형 필름 척(200)의 평면도와 단면도가 도시되어 있으며, 대면적 기판(10)의 편평도를 유지하기 위한 형틀의 구조를 도 6에서와 같이 속이 빈 파이프(220)를 다수 구비하게 제작한다는 점이 실시예 1의 격자형 필름 척(100)과의 차이라 할 수 있고, 점착제 도포 및 필름을 형틀과 별도로 이중구조로 하거나 형틀 자체의 배면에 점착제를 도포하거나 하는 것은 실시예 1과 같다. 즉, 본 실시예에서는 형틀의 윗면에 속이 빈 파이프(220)가 일정 간격으로 나란하게 바닥면으로부터 돌출형성되고, 상기 파이프(220) 마다 별도의 보강용 파이프(230, 235)를 채워넣어 장력을 부여하게 된다. 파이프(220) 내부에 채워져 강도를 보강하는 보강용 파이프(230, 235)는 파이프(220) 내부에서 서로 맞물려 강제 압입식 등으로 결합하게 되며, 보강용 파이프(230, 235)들은 고정지지대(210)에 고정되게 구성한다. 이와 같이 완성된 파이프형 형틀은 도 7의 프레임(240)에 탑재된다. 본 실시예의 프레임(240)은 상기 고정지지대(210)가 있기 때문에 실시예 1과 같은 홈을 형성할 필요가 없다. 기판(10)과 파이프형 형틀의 조립 및 프레임(240)에의 탑재를 도 8에 분해 사시도로 나타내었다.

도 9는 필름 척을 구성하기 위하여, 기판(10)에 필름 소재의 형틀을 부착용 롤러(300)를 이용하여 부착하는 부착 시스템을 나타낸다. 기판(10)을 롤러에 의해 이송하여, 부착용 롤러(300)를 통과하게 하면, 필름 척을 구성할 수 있는 필름 소재의 형틀이 부착된다. 부착용 롤러(300)에는 상기 실시예 1 및 2의 형틀의 격벽(120) 내지는 파이프(220)가 맞물려 감길 수 있도록 동일 형상의 홈이 형성됨이 바람직하다. 도 9에서는 실시예 2에 해당하는 파이프형 형틀이 부착되고 있는 것을 예시하였으나, 실시예 1의 격자형 형틀도 비슷한 방식으로 부착할 수 있다.

상기 실시예 이외에도 필름 척의 형틀은 와플 형, 벌집 형 등 다양한 형태의 구조체로 구성될 수 있으며, 이러한 형상의 구조체는 사출성형 등으로 쉽게 제작될 수 있다. 또한, 필름 자체의 장력을 두께 등으로 조절하여 특별한 구조체를 지닌 형틀 없이도 구성할 수 있으며, 열경화성 필링 젤(peeling gel)을 도포하여 건조시켜 형성할 수도 있다. 특히, 이러한 필링 젤의 경우, 열 건조하면, 건조 정도에 따라 장력이 강화되는 성질이 있으므로 이를 이용하여 기판의 편평도를 유지하게 할 수 있으며, 떼어낼 때, 무리 없이 쉽게 떼어지고 기판의 청결도를 높여 바람직하다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 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.

10: 기판 100, 200: 필름 척
125: 형틀 110: 바닥면
120: 격벽 115: 필름
130: 파이프 140, 240: 프레임
145: 홈 150: 롤러
220: 파이프
230, 235: 보강용 파이프
210: 고정지지대 300: 부착용 롤러

Claims

기판을 처킹(chucking)하는 필름 척(chuck)으로서, 배면에 점착제가 도포 된 기판 부착면을 포함하는 필름을 상기 기판에 밀착시켜 처킹하며, 기판의 편평도를 유지하기 위한 구조체를 필름 상면에 형성하며,
상기 구조체는, 필름소재로 된 형틀을 포함하고, 상기 형틀은 윗면에 속이 빈 파이프가 일정 간격으로 나란하게 바닥면으로부터 돌출형성되고, 상기 파이프마다 별도의 보강용 파이프를 채워넣어 장력을 부여한 파이프형 구조체인 것을 특징으로 하는 필름 척.
삭제
제1항에 있어서, 상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리올레핀(PO) 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌초산비닐(EVA), 테프론, 파이버 글라스 또는 금속 필름 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 척.
제1항에 있어서, 상기 필름 척 배면에 도포 되는 점착제가 러버계, 폴리이미드 수지 계, 아크릴계, 실리콘계, 에틸렌초산비닐, 폴리비닐에스테르 성분 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 필름 척.
삭제
기판을 처킹(chucking)하는 필름 척(chuck)으로서, 배면에 점착제가 도포 된 기판 부착면을 포함하는 필름을 상기 기판에 밀착시켜 처킹하며, 기판의 편평도를 유지하기 위한 구조체를 필름 상면에 형성하며,
상기 구조체는, 필름소재로 된 형틀을 포함하고, 상기 형틀은 바닥면과 이로부터 수직으로 돌출된 격벽을 포함하여 이루어지는 격자형 구조체를 포함하며, 각각의 격벽에는 일정 간격으로 구멍이 뚫려있어, 금속 소재의 파이프를 상기 구멍에 끼워 넣어 파이프 양단을 격자형 구조체가 탑재되는 프레임에 고정함으로써 장력을 부여한 격자형 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 척.
제1항에 있어서, 기판에 밀착되는 필름은, 열경화성 필링 젤(peeling gel)을 도포하고 열 건조하여 구성하는 것을 특징으로 하는 필름 척.