KR101451736B1 - 플라즈마 에칭 장치 및 기판 이송 장치 - Google Patents

Abstract

플라즈마 에칭 장치 및 기판 이송 장치가 개시된다. 여기서, 플라즈마 에칭 장치는 상기 기판이 고정되는 스테이지, 상기 스테이지의 하단에 배치되어 상기 스테이지를 지지하는 복수의 지지부, 그리고 상기 복수의 지지부에 연결되고, 상기 스테이지를 이동시키는 구동부를 포함한다.

Description

플라즈마 에칭 장치 및 기판 이송 장치{PLASMA ETCHING APPARATUS AND DEVICE FOR SUBSTRATE TRANSFER}

본 발명은 플라즈마 에칭 장치 및 기판 이송 장치에 관한 것이다.

유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED) TV 제조 공정에서 SMS(Small Mask Scanning) 공법으로 유기물을 증착하는 경우, 디스플레이 영역이 아닌 곳에 유기물이 성막되어 봉지 공정 전에 TV용 글래스 기판의 전후 부분의 일정 영역의 유기물을 제거하여야 한다. 제거하지 않을 경우, 봉지 공정에서 다른 글래스 기판과 합착할 때 증착된 유기물에 의해 접착력이 저하되어 TV 제품의 수명에 영향을 주게 된다.

이와 같이, 유기물을 제거하기 위한 방법으로, 플라즈마를 이용한 에칭 방법이 사용된다. 즉 글래스 기판을 플라즈마 에칭 장치의 공정챔버 내에 배치하고, 글래스 기판에 형성된 각종 막을 플라즈마 에칭하는 것이 실행되고 있다.

이때, 유기물 제거를 위해 플라즈마가 균일하게 글래스 기판 위에 배출되어야 한다.

여기서, 공정챔버 내에 위치한 스테이지는 수평 방향, 수직 방향 또는, 회전 방향으로 이송되어 마스크와 기판을 정렬하는데, 공정챔버 하부에 연결된 밸로우즈의 움직임에 의해 공정챔버의 진공 기밀에 문제가 발생한다.

본 발명이 해결하려는 과제는 공정챔버의 진공 기밀을 유지하는 구성이 마련된 플라즈마 에칭 장치 및 기판 이송 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 양태에 따른 플라즈마 에칭 장치는 기판에 플라즈마 에칭을 수행하는 플라즈마 에칭 장치로서, 상기 기판이 고정되는 스테이지, 상기 스테이지의 하단에 배치되어 상기 스테이지를 지지하는 복수의 지지부, 그리고 상기 복수의 지지부에 연결되고, 상기 스테이지를 이동시키는 구동부를 포함한다.

상기 플라즈마 에칭 장치는 상기 기판의 처리 공간을 제공하고, 상기 스테이지가 내부공간에 배치되는 공정챔버, 그리고 상기 복수의 지지부 각각에 배치되되, 상기 공정챔버의 내부가 진공 상태를 유지하도록 상기 공정챔버의 하부면의 외부에 배치되는 벨로우즈를 더 포함할 수 있다.

상기 벨로우즈의 하단에는, 상기 구동부에 의해 상기 복수의 지지부와 함께 상기 스테이지를 이동시키는 베어링부가 포함될 수 있다.

상기 베어링부는, 상기 벨로우즈를 회전시키지 않고, 상기 구동부에 의해 상기 복수의 지지부 및 상기 스테이지를 회전시킬 수 있다.

상기 베어링부는, X축 이동 및 Y축 이동 베어링으로 이루어질 수 있다.

상기 구동부는, 상기 복수의 지지부를 고정하고, 상기 구동부를 통해 이동하는 제1 고정부를 포함할 수 있다.

상기 벨로우즈는, 상하로 압축 팽창하여 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 벨로우즈는, 상기 벨로우즈의 상단에 배치되며, 상기 공정챔버의 상기 하부면에 상기 벨로우즈를 고정하는 제2 고정부, 그리고 상기 벨로우즈의 하단에 배치되며, 상기 베어링부를 포함하는 제3 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 고정부 및 제3 고정부는, 지지부가 삽입되는 홀을 가지며, 각각의 지지부가 상기 홀 안에서 이동할 수 있다.

상기 플라즈마 에칭 장치는, 상기 기판 위에서 상기 기판과 공간을 형성하며 배치되고, 상기 기판의 비에칭 영역을 보호하는 마스크를 더 포함하고, 상기 구동부는, 상기 기판과 상기 마스크를 정렬시키기 위해서 상기 스테이지를 이동시킬 수 있다.

상기 복수의 지지부는, 상기 벨로우즈의 내부를 각각 관통하고, 상기 내부에서 이동할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 기판 이송 장치는 에칭 대상인 기판이 고정되는 스테이지, 상기 스테이지의 하단에 배치되어 상기 스테이지를 지지하는 복수의 지지부, 상기 복수의 지지부 각각에 배치되는 벨로우즈, 그리고 상기 복수의 지지부를 통해 상기 스테이지와 연결되고, 상기 스테이지를 이동시키는 구동부를 포함하며, 상기 구동부는, 상기 벨로우즈를 이동시키지 않으면서, 상기 복수의 지지부와 상기 스테이지를 회전시킨다.

상기 벨로우즈는, 상기 구동부에 의해 상기 복수의 지지부와 함께 상기 스테이지를 회전시키는 베어링부를 포함할 수 있다.

상기 베어링부는, X축 이동 및 Y축 이동 베어링으로 이루어질 수 있다.

상기 벨로우즈는, 상하로 압축 팽창하여 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 기판 이송 장치는 상기 복수의 지지부를 고정하는 제1 고정부, 상기 벨로우즈의 상단에 배치되며, 상기 공정챔버의 상기 하부면에 상기 벨로우즈를 고정하는 제2 고정부, 그리고 상기 벨로우즈의 하단에 배치되며, 상기 베어링부를 포함하는 제3 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 고정부 및 제3 고정부는, 지지부가 삽입되는 홀을 가지며, 각각의 지지부가 상기 홀 안에서 상기 베어링부에 의해 회전할 수 있다.

본 발명에 따르면, 공정챔버 내의 스테이지는 공정챔버 하단에 연결된 밸로우즈가 움직이지 않으면서도, 스테이지에 고정된 기판을 이송시킴으로써, 공정챔버의 진공 기밀을 유지할 수 있는 환경을 제공한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 이송 장치를 A - B 절단선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 따른 기판 이송 장치의 C부분의 도시한 단면도이다.
도 4는 기판 이송 장치의 벨로우즈에 뒤틀림 현상이 발생하는 것을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 이송 장치의 단면을 도시한 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치 및 기판 이송 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 이송 장치를 도시한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치는 플라즈마 생성부(미도시), 터보 펌프(미도시), 기판 이송 장치, 프레임(미도시), 펌프 연결부(미도시) 및 게이트 밸브(gate valve)(미도시) 를 포함한다.

여기서, 플라즈마 생성부는 하전입자 및 중성입자를 포함하는 플라즈마를 생성한다. 이때, 플라즈마 생성부는 유기물 에칭을 위한 활성기체를 발생시킨다.

터보 펌프는 공정챔버(10) 내부의 압력을 진공 배기한다.

기판 이송 장치는 글래스 기판을 지지하는 스테이지(30)를 공정챔버(10)의 내부에서 이동시키고, 글래스 기판의 상부에 마스크가 에칭 공정을 위해 적절한 위치를 유지하도록 글래스 기판과 마스크간의 거리를 계측한다.

프레임은 공정챔버(10)의 하부에 장착되어 공정챔버(10)를 지지한다.

펌프 연결부는 펌핑 포트(Pumping port)의 하부에 연결되어 좌우 배치된 펌핑 포트를 연결한다.

게이트 밸브(gate valve)는 공정챔버(10)의 내부에 글래스 기판을 출입시키기 위한 구성이다.

또한, 본 발명의 플라즈마 에칭 장치는 크게 상부 소스부(미도시) 및 하부 챔버부(미도시)로 분리될 수 있다.

여기서, 하부 챔버부는 기판 이송 장치, 프레임(미도시), 펌프 연결부(미도시), 게이트 밸브(미도시), 공정챔버(10), 마스크 유닛(미도시), 펌프 배관(Dry pump)(미도시), 펌핑 포트(미도시) 및 글래스 로딩 핀(Glass loading pin)(미도시) 을 포함한다.

이때, 공정챔버(10)는 글래스 기판의 처리 공간을 제공한다.

그리고, 얼라인 장치(미도시) 및 스테이지(30)은 공정챔버(10)와 연결된다.

이때, 얼라인 장치 및 스테이지(30)는 진공 펌핑시 발생하는 공정챔버(10)의 변형에 의한 틀어짐을 방지하기 위해 공정챔버(10)의 외부 프레임에 지지된다.

여기서, 얼라인 장치는 글래스 기판이 장착되는 스테이지(30)를 움직여 마스크와 위치를 정렬한다. 즉 글래스 기판과 마스크는 얼라인 장치(미도시)와 스테이지(30)를 이용하여 에칭을 하고자 하는 위치에 정확하게 정렬된다.

펌프 배관은 양측 펌프 연결부가 만나는 지점의 하단에 설치되어 공정챔버(10)에서 배출되는 에치된 가스를 외부로 배출한다.

펌핑 포트는 공정챔버(10) 내부의 잔류 가스 및 부산물을 배출한다.

글래스 로딩 핀은 글래스 기판의 하중을 지지한다.

본 발명의 플라즈마 에칭 장치는 마스크와 기판을 정렬하기 위해 기판이 위치한 스테이지(30)를 고정된 마스크에 대해서 3축으로 이송한다.

고정된 마스크의 각 모서리에는 원형의 홀들이 형성되고, 글래스 기판에 십자가 형태의 키가 형성되며, 카메라 또는 레이저를 이용하여 글라스 기판의 십자가가 고정된 마스크의 홀들에 삽입되도록 스테이지(30)를 이동시킨다.

이때, 스테이지(30)의 구동부(60)는 공정챔버(10) 외부에 위치하게 되고, 기판을 지지하는 스테이지(30)만 공정챔버(10) 내부에 위치한다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 기판 이송 장치는 스테이지(30), 지지부(40), 벨로우즈(bellows)(50), 및 구동부(60)를 포함한다.

스테이지(30)는 에칭 대상인 글래스 기판을 고정한다. 스테이지(30)는 공정챔버(10)의 내부 공간에 설치되고, 스테이지(30) 상부에 글래스 기판을 고정시키도록 진공 척과 같은 구조로 형성된다.

그리고, 스테이지(30)는 글래스 기판을 좌우 이동, 상하 이동, 회전 이동이 가능하도록 x, y, z, θ 스테이지로 이루어질 수 있다.

지지부(40)는 스테이지(30)의 하단에 배치되어 스테이지(30)를 지지한다. 그리고, 지지부(40)는 복수 개로 이루어 질 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예는 4개의 지지부(40)로 이루어지고, 각각의 지지부(40)는 스테이지(30)의 각 모서리에 배치되어 글래스 기판을 고정한 스테이지(30)를 지지한다.

벨로우즈(50)는 복수의 지지부(40) 각각에 배치된다. 그리고, 벨로우즈(50)는 공정챔버(10)의 내부가 진공 상태를 유지하도록 공정챔버(10)의 하부면의 외부에 배치된다.

구동부(60)는 마스크와 글래스 기판을 정렬시키기 위해서 스테이지(30)를 수평 방향, 수직 방향 또는 회전 방향으로 이동시킨다. 여기서, 마스크는 글래스 기판 위에서 글래스 기판과 공간을 형성하여 배치되고, 글래스 기판의 비에칭 영역을 보호한다.

구동부(60)는 복수의 지지부(40)와 연결되고, 스테이지(30)를 수평 방향, 수직 방향 또는, 회전 방향으로 이동시킨다. 즉, 구동부(60)는 글래스 기판이 좌우 방향, 상하 방향 및 회전 방향으로 이동할 수 있도록 스테이지(30)를 이동시킨다.

그리고, 구동부(60)는 복수의 지지부(40)를 고정하는 제1 고정부(62)를 포함한다.

제1 고정부(62)는 구동부(60)에 의해 동작되며, 제1 고정부(62)의 동작에 따라 지지부(40)와 스테이지(30)가 이동된다.

도 2는 도 1의 기판 이송 장치를 A - B 절단선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2에 따른 기판 이송 장치의 C부분의 단면을 도시한 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 스테이지(30)는 공정챔버(10) 내부에 배치되며, 지지부(40)에 의해 지지된다.

지지부(40)는 공정챔버의 하부면(10a)를 거쳐, 구동부(60)의 제1 고정부(62)에 연결된다.

벨로우즈(50)는 공정챔버(10)의 내부가 진공 상태를 유지하도록 공정챔버의 하부면(10a)의 외부에 배치되며, 각각의 벨로우즈(50)가 각각의 지지부(40)를 감싸고 있다.

벨로우즈(50)는 제2 고정부(52)와 제3 고정부(54)를 포함한다.

제2 고정부(52)는 벨로우즈(50)의 상단에 배치되며, 공정챔버의 하부면(10a)에서 벨로우즈(50)를 고정한다. 제3 고정부(54)는 벨로우즈(50)의 하단에 배치되며, 제1 고정부(62)와 연결된다.

각각의 제2 고정부(52)와 제3 고정부(54)는 지지부(40)가 삽입되는 홀(52a, 54a)을 가진다. 그리고, 각각의 지지부(40)는 홀(52a, 54a) 안에서 수평 방향 또는축을 기준으로 회전 이동하며, 그에 따라서 스테이지(30)가 이동된다.

도 4는 기판 이송 장치의 벨로우즈에 뒤틀림 현상이 발생하는 것을 도시한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 스테이지(30) 및 지지부(40)가 구동부(60)에 의해 지지부(40)의 축을 기준으로 회전하는 경우 밸로우즈(50)에 뒤틀림 현상이 발생함을 볼 수 있다.

이 경우 벨로우즈(50)는 z 축의 수직 방향의 운동에 대해서는 통상 100만회 정도까지는 진공기밀 문제 없이 운동이 가능하나, x, y 축의 수평 방향으로는 운동하게 설계되어 있지 않다.

이러한 문제로 글래스 기판과 마스크의 정렬을 위해 스테이지(30)를 x,y축의수평 방향 또는 회전 방향으로 자주 이송하는 경우 벨로우즈(50)에 뒤틀림 현상이 발생해 공정챔버(10)의 진공 기밀에 문제가 발생한다.

도 4는 상기와 같은 문제로 인해 벨로우즈(50)가 d도 만큼 뒤틀리는 것을 보여준다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 기판 이송 장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 기판 이송 장치는 벨로우즈(50)의 하단에 베어링부(70)를 포함함을 보여준다.

베어링부(70)는 벨로우즈(50)의 하단의 제3 고정부(54)에 배치된다.

베어링부(70)는 구동부(60)에 의해 지지부(40)를 축 방향으로 회전시켜 상기 스테이지(30)를 회전 방향으로 이동시킨다.

베어링부(70)는 구동부(60)가 스테이지(30)와 복수의 지지부(40)를 이동시킬때, 벨로우즈(50)가 뒤틀리지 않게 한다.

여기서, 베어링부(70)는 본 발명의 일 실시예에 따라 X축 이동 및 Y축 이동 베어링으로 이루어질 수 있다.

구동부(60)는 베어링부(70)를 통해서, 벨로우즈(50)를 회전 방향으로 이동시키지 않으면서도, 복수의 지지부(40)가 연결된 스테이지(30)를 회전 방향으로 이동시킨다.

따라서, 본 발명은 스테이지(30)를 회전시킬 때, 밸로우즈(50)가 제1 고정부(62)를 따라 회전하지 않으므로, 공정챔버의 하부면(10a)과 수직을 유지하여 밸로우즈(50)의 뒤틀림 현상이 방지된다.

이와 같이, 본 발명은 베어링부(70)의 움직임을 통해서 글래스 기판을 고정한 스테이지(30)의 회전 방향의 이송시에 벨로우즈(50)의 뒤틀림 현상을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (17)

1. 기판에 플라즈마 에칭을 수행하는 플라즈마 에칭 장치로서,
   상기 기판이 고정되는 스테이지,
   상기 스테이지의 하단에 배치되어 상기 스테이지를 지지하는 복수의 지지부,
   상기 복수의 지지부에 연결되고, 상기 스테이지를 이동시키는 구동부
   상기 기판의 처리 공간을 제공하고, 상기 스테이지가 내부공간에 배치되는 공정챔버, 그리고
   상기 복수의 지지부 각각에 배치되되, 상기 공정챔버의 내부가 진공 상태를 유지하도록 상기 공정챔버의 하부면의 외부에 배치되는 벨로우즈
   를 포함하고,
   상기 벨로우즈의 하단에는,
   상기 구동부에 의해 상기 복수의 지지부와 함께 상기 스테이지를 이동시키는 베어링부가 포함되어 있으며,
   상기 베어링부는,
   상기 벨로우즈를 회전시키지 않고, 상기 구동부에 의해 상기 복수의 지지부 및 상기 스테이지를 회전시키는
   플라즈마 에칭 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 베어링부는,
   X축 이동 및 Y축 이동 베어링으로 이루어진 플라즈마 에칭 장치.
6. 제1항에서,
   상기 구동부는,
   상기 복수의 지지부를 고정하고, 상기 구동부를 통해 이동하는 제1 고정부를 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
7. 제6항에서,
   상기 벨로우즈는,
   상하로 압축 팽창하여 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키는 플라즈마 에칭 장치.
8. 제1항에서,
   상기 벨로우즈는,
   상기 벨로우즈의 상단에 배치되며, 상기 공정챔버의 상기 하부면에 상기 벨로우즈를 고정하는 제2 고정부, 그리고
   상기 벨로우즈의 하단에 배치되며, 상기 베어링부를 포함하는 제3 고정부를 더 포함하는 플라즈마 에칭 장치.
9. 제8항에서,
   상기 제2 고정부 및 제3 고정부는,
   지지부가 삽입되는 홀을 가지며, 각각의 지지부가 상기 홀 안에서 이동하는 플라즈마 에칭 장치.
10. 제1항에서,
    상기 기판 위에서 상기 기판과 공간을 형성하며 배치되고, 상기 기판의 비에칭 영역을 보호하는 마스크를 더 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 기판과 상기 마스크를 정렬시키기 위해서 상기 스테이지를 이동시키는 플라즈마 에칭 장치.
11. 제1항에서,
    상기 복수의 지지부는,
    상기 벨로우즈의 내부를 각각 관통하고, 상기 내부에서 이동하는 플라즈마 에칭 장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제

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