KR101566657B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 회전 받침부, 기판 장착부, 기판 이송부, 수직위치 조정부, 수평위치 조정부 및 기판 코팅부를 포함하여 구성됨으로써, 기판의 위치 및 자세를 신속하고 정확하게 조정하고, 코팅액을 도포 즉시 가경화시켜, 균일하고 안정적인 코팅 처리를 가능하게 한다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for processing substrate}
본 발명은 디스플레이 패널과 같은 기판을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 다수의 기판을 신속하고 정밀하게 위치시켜 코팅 혹은 플라즈마 처리를 효율적으로 할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이와 같은 패널 제품의 수요가 증가함에 따라, 기판의 이송, 코팅, 합착 등을 용이하게 수행할 수 있는 기판 처리 장치나 방법들이 많이 개발되고 있다.
기판 처리 장치의 일례로서 한국등록특허 제10-1179870호(특허문헌 1)에 의하면, 베이스 테이블, 기판 안착 유닛, 기찬 처리 수단을 구비하여, 하나의 장치에서 다양한 사이즈의 기판을 처리할 수 있도록 하는 기판 안착 유닛 및 이를 이용한 기판 처리 장치에 대해 개시하고 있다.
또 다른 일례로서 한국등록특허 제10-0727001호(특허문헌 2)에 의하면, 부상스테이지와 이송수단, 슬릿코터 및 토출조절수단을 구비하여 포토레지스트 오형성을 방지하고 전체 공정의 인라인화를 구현할 수 있도록 하는 인라인 타입 코팅 장치를 개시하고 있다.
그러나 종래의 이러한 기판 처리 장치들은 기판의 정밀한 위치 조정이 곤란하고 코팅 작업시에 코팅액이 안정된 상태를 유지할 수 없어서 균일한 코팅을 하기가 어려웠다.
따라서 다수의 기판에 대해 신속한 이송 처리, 정밀한 자세 조절 및 균일한 코팅 처리 등을 실시할 수 있는 개선된 기판 처리 장치 및 방법을 개발할 필요성이 있다.
특허문헌 1: 한국등록특허 공보 제제10-1179870호
특허문헌 2: 한국등록특허 공보 제10-0727001호
본 발명은 상기한 종래의 기판 처리 장치 및 방법에서의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 위치 및 자세를 신속하고 정확하게 조정할 수 있으며, 균일하고 안정적인 코팅 처리가 가능한 기판 처리 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 지면과 수직인 축을 중심으로 간헐적으로 회전하며, 상면에 다수의 장치를 설치할 수 있는 회전 받침부; 상기 회전 받침부 위에 설치되고, 기판을 장착하고 기판의 자세를 가변시킬 수 있는 복수의 기판 장착부; 상기 회전 받침부의 원주면에 배치되고, 기판을 운반하여 상기 기판 장착부에 로딩 또는 언로딩하는 기판 이송부; 상기 회전 받침부의 원주면에 배치되고, 상기 기판 장착부에 장착된 기판의 수직위치를 조정하는 수직위치 조정부; 상기 회전 받침부의 원주면에 배치되고, 상기 기판 장착부에 장착된 기판의 수평위치를 조정하는 수평위치 조정부; 및 상기 회전 받침부의 원주면에 배치되어 상기 기판 장착부에 장착된 기판에 코팅 처리를 실행하는 기판 코팅부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 회전 받침부 위에 복수의 기판 장착부를 설치하는 단계; 기판 이송부에 의해 기판 장착부 위에 기판을 로딩하는 단계; 회전 받침부를 회전시켜 기판이 로딩된 기판 장착부를 다음 작업 영역으로 이동시키는 단계; 수직위치 조정부에 의해 상기 기판 장착부에 장착된 기판의 수직위치를 조정하는 단계; 회전 받침부를 회전시켜 기판이 로딩된 기판 장착부를 다음 작업 영역으로 이동시키는 단계; 수평위치 조정부에 의해 상기 기판 장착부에 장착된 기판의 수평위치를 조정하는 단계; 회전 받침부를 회전시켜 기판이 로딩된 기판 장착부를 다음 작업 영역으로 이동시키는 단계; 및 기판 코팅부의 슬릿 코터를 이용하여 상기 기판 장착부에 장착된 기판에 코팅 처리를 실행하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 기판 처리 장치 및 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 기판의 위치와 자세를 x, y, z 및 Θ 방향으로 정밀하게 조정할 수 있으므로 정밀하고 정확한 코팅 처리가 가능하다. 특히, 수직 방향 조정과 수평 방향 조정을 분리하여 정밀하게 기판의 위치와 자세를 조절함으로써, 기판의 평형을 정밀하게 유지하여 균일한 코팅을 달성할 수 있다.
둘째, 다수의 기판을 동시에 순차적으로 처리할 수 있으므로, 대량의 기판을 신속하게 처리할 수 있다.
셋째, 코팅액의 도포와 동시에 코팅액을 가경화시킴으로써, 코팅액이 흘러내리거나 쏠리는 것을 방지하여 균일한 코팅막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판 장착부의 일 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 2에서 틸팅 유닛의 일부분을 확대하여 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판 장착부의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판 장착부의 다른 실시예를 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판 장착부의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 슬릿 코터를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 슬릿 코터의 구성요소의 내면을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 8에 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내었다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 회전 받침부(100), 기판 장착부(200), 기판 이송부(300), 수직위치 조정부(400), 수평위치 조정부(500), 기판 코팅부(600)로 이루어질 수 있다.
먼저, 회전 받침부(100)는 지면과 평행하게 놓여 지면과 수직인 축을 회전 중심으로 하여 회전하는 것으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 원형의 턴테이블(turn table) 형태로 이루어지고, 상면을 다수의 영역으로 분할하여 각 분할 영역 위에 사용할 장치가 설치된다.
회전 받침부(100)는 일정 각도로 간헐적으로 회전하여, 상면에 설치된 장치가 각각의 작업 영역에 위치하여 필요로 하는 작업을 수행할 수 있도록 한다. 본 실시예에서는 다수 개의 기판 장착부(200)가 회전 받침부의 상면에 설치되며, 회전 받침부(100)의 원주면에 따라 할당된 작업 영역에, 기판 이송부(300), 수직위치 조정부(400), 수평위치 조정부(500) 및 기판 코팅부(600) 등이 설치된다.
회전 받침부(100)는 도 1에 나타낸 턴테이블 형태와는 달리, 중심축을 기준으로 방사형으로 다수의 지지대가 연결된 형태로 이루어져서, 각 지지대마다 기판 장착부(200)가 설치되는 형태로 구성될 수도 있다.
도 1의 실시예에서는 회전 받침부(100) 위에 5개의 기판 장착부(200)가 설치되고 5개의 작업 영역이 할당된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 다양한 개수의 기판 장착부(200)를 설치하고 다양한 개수로 작업 영역을 분할할 수 있다. 또한, 작업을 수행하지 않는 버퍼 영역(700)을 추가로 할당함으로써, 회전 받침부(100)의 회전 속도와 각 작업 영역의 작업 속도를 조절 가능하게 할 수도 있다.
기판 장착부(200)는 기판(210)을 장착하여 기판의 자세를 가변시키는 것으로서, 회전 받침부(100)의 상면에 고정 설치된다. 도 2 내지 도 4에 기판 장착부(200)를 나타내었다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판 장착부(200)는 프레임(210) 위에 제1 이동 유닛(220), 제2 이동 유닛(230), 회전 유닛(240), 승강 유닛(250), 틸팅 유닛(260, 270) 및 기판 안착 유닛(280)을 포함하여 이루어진다.
제1 이동 플레이트(221)는 Y축 방향으로 직선 이동할 수 있고, 제2 이동 플레이트(231)는 X축 방향으로 직선 이동할 수 있다. 회전 플레이트(241)는 Z축을 중심으로 회전할 수 있고, 승강 플레이트(251)는 Z축 방향으로 승강할 수 있다. 또한, 틸팅 플레이트(261)는 그 하면에 마련되는 피봇 조인트(A)를 중심으로 다방향으로 틸팅될 수 있다.
제1 이동 유닛(220)은 제1 이동 플레이트(221), 한 쌍의 Y축 가이드 레일(222), Y축 슬라이더(223) 및 제1 플레이트 이동장치(224)를 포함하고, 제2 이동 유닛(230)은 제2 이동 플레이트(231), 한 쌍의 X축 가이드 레일(232), X축 슬라이더(233) 및 제2 플레이트 이동장치(234)를 포함한다.
프레임(210)의 상면에는 제1 이동 플레이트(221)를 Y축 방향으로 가이드 하기 위해 지면과 평행하게 Y축 방향으로 연장된 한 쌍의 Y축 가이드 레일(222)이 설치된다. 이들 각 Y축 가이드 레일(222)에는 제1 이동 플레이트(221)의 하면에 결합된 Y축 슬라이더(223)가 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 제1 이동 플레이트(221)는 제1 플레이트 이동장치(224)에 의해 움직인다.
제1 플레이트 이동장치(224)는 제1 이송 스크류(225), 제1 이송 스크류(225)를 회전시키기 위한 제1 플레이트 이동 액추에이터(226), 제1 이송 스크류(225)에 나사 결합되는 제1 이동부재(227)를 포함한다. 제1 이동부재(227)는 제1 이동 플레이트(221)의 하면에 결합되어 제1 이동 플레이트(231)와 함께 움직인다. 제1 이송 스크류(225)의 일단은 프레임(210)에 결합된 스크류 지지부재(228)에 회전 가능하게 지지된다. 제1 플레이트 이동 액추에이터(226)의 작동으로 제1 이송 스크류(225)가 회전하면, 제1 이동 플레이트(221)는 제1 이동부재(227)와 함께 Y축 가이드 레일(222)을 따라 Y축 방향으로 이동할 수 있다.
제1 이동 플레이트(221)의 상면에는 제2 이동 플레이트(231)를 X축 방향으로 가이드 하기 위해 지면과 평행하게 X축 방향으로 연장된 한 쌍의 X축 가이드 레일(232)이 설치된다. 이들 각 X축 가이드 레일(232)에는 제2 이동 플레이트(231)의 하면에 결합된 X축 슬라이더(233)가 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 제2 이동 플레이트(232)는 제2 플레이트 이동장치(234)에 의해 움직인다.
제2 플레이트 이동장치(230)는 제2 이송 스크류(235), 제2 이송 스크류(235)를 회전시키기 위한 제2 플레이트 이동 액추에이터(236), 제2 이송 스크류(235)에 나사 결합되는 제2 이동부재(237)를 포함한다. 제2 이동부재(237)는 제2 이동 플레이트(231)의 하면에 결합되어 제2 이동 플레이트(231)와 함께 움직인다. 제2 이송 스크류(235)의 일단은 제1 이동 플레이트(221)에 결합된 스크류 지지부재(228)에 회전 가능하게 지지된다. 제2 플레이트 이동 액추에이터(236)의 작동으로 제2 이송 스크류(235)가 회전하면, 제2 이동 플레이트(231)는 제2 이동부재(237)와 함께 X축 가이드 레일(232)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제1 플레이트 이동장치(224)나 제2 플레이트 이동장치(234)는 도시된 구조로 한정되지 않는다. 즉, 제1 플레이트 이동장치(224)나 제2 플레이트 이동장치(234)는 이송 스크류 방식 이외에 제1 이동 플레이트(241)나 제2 이동 플레이트(231)에 이동력을 제공할 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
다음으로, 회전 유닛(240)은 회전 플레이트(241), 플레이트 지지 베어링(242), 회전 액추에이터(244) 및 회전축(245)을 포함하여 이루어진다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 제2 이동 플레이트(231)의 상면에는 회전 플레이트(241)를 회전 가능하게 지지하기 위한 플레이트 지지 베어링(242)이 결합되고, 제2 이동 플레이트(231)의 내부에는 수용 공간(243)이 마련된다. 수용 공간(243)에는 회전 플레이트(241)에 회전력을 제공하기 위한 회전 액추에이터(244)가 설치된다. 회전 액추에이터(244)는 회전 플레이트(241)의 하면에 Z축 방향으로 마련된 회전축(245)을 회전시킨다. 회전축(245)은 플레이트 지지 베어링(242)에 회전 가능하게 결합된다. 회전 액추에이터(244)가 작동하면 회전 플레이트(241)는 회전축(245)을 회전 중심으로 하여 회전하게 된다.
다음으로, 승강 유닛(250)은 승강 플레이트(251), 복수의 가이드 바(252) 및 승강 액추에이터(253)를 포함하여 이루어진다.
회전 플레이트(241)의 상면에는 Z축으로 연장된 복수의 가이드 바(252)가 마련되고, 승강 플레이트(251)는 이들 복수의 가이드 바(252)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 승강 플레이트(251)는 회전 플레이트(241)의 상면에 설치되는 승강 액추에이터(253)로부터 이동력을 제공받아 움직인다.
다음으로, 틸팅 유닛(260)은 틸팅 플레이트(261), 볼 스터드(263), 볼(264), 제1 틸팅 액추에이터(265A), 제2 틸팅 액추에이터(256B)를 포함하여 이루어진다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 승강 플레이트(251)의 상면에는 틸팅 플레이트(261)가 피봇 결합된다. 틸팅 플레이트(261)의 하면에는 소켓(262-1)이 구비되고, 소켓(262-1)에는 승강 플레이트(251)의 상면에 설치된 볼 스터드(263)의 볼(264)이 결합된다. 소켓(262-1)과 볼 스터드(263)는 틸팅 플레이트(261)를 다방향으로 틸팅될 수 있도록 지지하는 피봇 조인트(A)를 구성한다.
틸팅 플레이트(261)의 틸딩 동작은 승강 플레이트(251)에 결합되는 제1 틸팅 액추에이터(265A) 및 제2 틸팅 액추에이터(265B)에 의해 구속된다. 즉, 틸팅 플레이트(215)는 제1 틸팅 액추에이터(265A)에 의해 피봇 조인트(A)를 통과하는 X축을 중심으로 틸팅될 수 있고, 제2 틸팅 액추에이터(265B)에 의해 피봇 조인트(A)를 통과하는 Y축을 중심으로 틸팅될 수 있다. 또한 틸팅 플레이트(261)는 제1 틸팅 액추에이터(265A)의 작용과 제2 틸팅 액추에이터(265B)의 작용의 조합으로 피봇 조인트(A)를 중심으로 하여 다방향으로 틸팅될 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 틸팅 액추에이터(265A)는 액추에이터 몸체(265A-1), 액추에이터 몸체(265A-1)에 진퇴 가능하게 결합되는 작동 로드(265A-2), 액추에이터 몸체(265A-1)를 지지하는 지지 로드(265A-3)를 포함한다. 작동 로드(265A-2)는 틸팅 플레이트(261)에 결합된 소켓(266-1)에 피봇 결합되고, 지지 로드(265A-3)는 승강 플레이트(251)에 결합된 소켓(266-2)에 피봇 결합된다. 작동 로드(265A-2)가 틸팅 플레이트(261)에 가하는 힘의 작용점은 피봇 조인트(A)를 통과하는 Y축 상의 피봇 조인트(A)에서 벗어난 부분에 위치한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 제2 틸팅 액추에이터(265B)는 액추에이터 몸체(265B-1)에 진퇴 가능하게 결합되는 작동 로드(265B-2), 액추에이터 몸체(265B-1)를 지지하는 지지 로드(265B-3)를 포함한다. 작동 로드(265B-2)는 틸팅 플레이트(261)에 결합된 소켓(267-1)에 피봇 결합되고, 지지 로드(265B-3)는 승강 플레이트(251)에 결합된 소켓(267-2)에 피봇 결합된다. 작동 로드(265B-2)가 틸팅 플레이트(261)에 가하는 힘의 작용점은 피봇 조인트(A)를 통과하는 X축 상의 피봇 조인트(A)에서 벗어난 부분에 위치한다.
본 발명에 있어서, 틸팅 플레이트는 상술한 것과 같은 볼 조인트 결합 구조 이외에 다방향으로 틸팅될 수 있는 다른 결합 구조로 승강 플레이트와 결합될 수 있다. 또한, 틸팅 플레이트를 틸팅시키기 위한 틸팅 액추에이터의 개수나 배치 구조도 다양하게 변경될 수 있다.
틸팅 유닛의 또 다른 실시예를 도 5 및 도 6에 나타내었다.
도 5 및 도 6에 나타낸 틸팅 유닛(270)은 제1 지지축(271A-1), 제1 틸팅 플레이트(272A), 제1 회전 부재(273A), 제1 틸팅 액추에이터(274A), 제2 지지축(271B-1), 제2 틸팅 플레이트(272B), 제2 회전 부재(273B), 제2 틸팅 액추에이터(274B)를 포함하여 이루어진다.
승강 플레이트(251)의 상면에는 제1 지지축(271A-1)이 지면과 평행하게 X축 방향으로 배치된다. 승강 플레이트(251)에는 축 지지 부재(271A-2)가 구비되고, 제1 지지축(271A-1)은 축 지지부재(271A-2)에 지지된다. 제1 지지축(271A-1)에는 제1 틸팅 플레이트(272A)의 하면에 마련되는 제1 회전부재(273A)가 결합된다. 제1 틸팅 플레이트(272A)는 제1 회전부재(273A)를 통해 제1 지지축(271A-1)에 회전 가능하게 결합되어 제1 지지축(271A-1)을 중심으로 하여 틸팅될 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 제1 지지축(271A-1)은 제1 틸팅 플레이트(272A)의 중앙에 위치한다.
제1 틸팅 플레이트(272A)는 승강 플레이트(251)에 결합되는 제1 틸팅 액추에이터(274A)에 의해 틸팅된다. 제1 틸팅 액추에이터(274A)는 액추에이터 몸체(274A-1)와 액추에이터 몸체(274A-1)에 진퇴 가능하게 결합되는 작동 로드(274A-2)를 포함한다. 액추에이터 몸체(274A-1)는 승강 플레이트(251)에 힌지 결합되고 작동 로드(274A-2)는 제1 틸팅 플레이트(272A)에 힌지 결합될 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 승강 플레이트(251)의 상면에는 한 쌍의 지지부재(275A-3)가 구비되고, 액추에이터 몸체(274A-1)는 X축 방향으로 배치되는 힌지핀(274A-4)에 의해 한 쌍의 지지부재(274A-3)에 회전 가능하게 결합된다. 그리고 제1 틸팅 플레이트(272A)의 하면에는 한 쌍의 지지부재(274A-5)가 구비되고, 작동 로드(274A-2)는 X축 방향으로 배치되는 힌지핀(274A-6)에 의해 한 쌍의 지지부재(274A-5)에 회전 가능하게 결합된다. 제1 틸팅 액추에이터(274A)의 작동 로드(274A-2)가 전진하거나 후퇴함으로써 제1 틸팅 플레이트(272A)는 제 1 지지축(271A-1)을 중심으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제1 지지축(271A-1)과 제1 틸팅 플레이트(272A)의 결합 구조는 도시된 것으로 한정되지 않는다. 즉, 제1 지지축(271A-1)이 제1 틸팅 플레이트(272A)의 하면에 결합되고 제1 회전부재(272A)가 승강 플레이트(251)의 상면에 구비될 수도 있다. 이 밖에 제1 지지축(271A-1)과 제1 틸팅 플레이트(272A)의 결합 구조는 제1 지지축(271A-1)이 승강 플레이트(251)와 제1 틸팅 플레이트(272A)의 사이에 X축 방향으로 배치되고, 제1 틸팅 플레이트(272A)가 제1 지지축(271A-1)을 중심으로 하여 틸팅될 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
그리고 제1 틸팅 액추에이터(274A)는 도시된 구조 이외에 제1 틸팅 플레이트(272A)를 밀거나 당길 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다. 제1 틸팅 액추에이터(274A)의 구조에 따라 제1 틸팅 액추에이터(274A)와 승강 플레이트(251)의 결합 구조나 제1 틸팅 액추에이터(274A)와 제1 틸팅 플레이트(272A)의 결합 구조도 바뀔 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 제1 틸팅 플레이트(272A)의 상면에는 제2 지지축(271B-1)이 지면과 평행하게 Y축 방향으로 배치된다. 제2 지지축(271B-1)은 제1 틸팅 플레이트(272A)의 상면에 Y축 방향으로 배치된다. 제1 틸팅 플레이트(272A)에는 축 지지부재(271B-2)가 구비되고, 제2 지지축(271B-1)은 축 지지부재(271B-2)에 지지된다. 제2 지지축(271B-1)에는 제2 틸팅 플레이트(272B)의 하면에 마련된 제2 회전부재(273B)가 결합된다. 제2 틸팅 플레이트(272B)는 제2 회전부재(273B)를 통해 제2 지지축(271B-1)에 회전 가능하게 결합되어 제2 지지축(271B-1)을 중심으로 하여 틸팅될 수 있다. 제2 지지축(271B-1)은 제1 지지축(271A-1)과 수직으로 교차하도록 제2 틸팅 플레이트(272B)의 중앙에 위치한다.
제2 틸팅 플레이트(272B)는 제1 틸팅 플레이트(272A)에 설치되는 제2 틸팅 액추에이터(274B)에 의해 틸팅된다. 제2 틸팅 액추에이터(274B)는 액추에이터 몸체(274B-1)와 액추에이터 몸체(274B-1)에 진퇴 가능하게 결합되는 작동 로드(274B-2)를 포함한다. 액추에이터 몸체(274B-1)는 제1 틸팅 플레이트(272A)에 힌지 결합되고 작동 로드(274B-2)는 제2 틸팅 플레이트(274B)에 힌지 결합된다.
제1 틸팅 플레이트(274A)의 상면에는 한 쌍의 지지부재(274B-3)가 구비되고, 액추에이터 몸체(274B-1)는 Y축 방향으로 배치되는 힌지핀(274B-4)에 의해 한 쌍의 지지부재(274B-3)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 그리고 제2 틸팅 플레이트(274B)의 하면에는 한 쌍의 지지부재(274B-5)가 구비되고, 작동 로드(274B-2)는 Y축 방향으로 배치되는 힌지핀(274B-6)에 의해 한 쌍의 지지부재(274B-5)에 회전 가능하게 결합된다. 제2 틸팅 액추에이터(274B)의 작동 로드(274B-2)가 전진하거나 후퇴함으로써 제2 틸팅 플레이트(274B)가 제2 지지축(271B-1)을 중심으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제2 지지축(271B-1)과 제2 틸팅 플레이트(274B)의 결합 구조는 도시된 것으로 한정되지 않는다. 즉, 제2 지지축(271B-1)이 제2 틸팅 플레이트(274B)의 하면에 결합되고 제2 회전부재(273B)가 제1 틸팅 플레이트(272A)의 상면에 구비될 수도 있다. 이 밖에 제2 지지축(271B-1)과 제2 틸팅 플레이트(272B)의 결합 구조는 제2 지지축(271B-1)이 제1 틸팅 플레이트(272A)와 제2 틸팅 플레이트(272B)의 사이에 Y축 방향으로 배치되고 제2 틸팅 플레이트(272B)가 제2 지지축(271B-1)을 중심으로 하여 틸팅될 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
그리고 제2 틸팅 액추에이터(274B)는 도시된 구조 이외에 제2 틸팅 플레이트(272B)를 밀거나 당길 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있다. 제2 틸팅 액추에이터(274B)의 구조에 따라 제2 틸팅 액추에이터(274B)와 제1 틸팅 플레이트(272A)의 결합 구조나 제2 틸팅 액추에이터(274B)와 제2 틸팅 플레이트(272B)의 결합 구조도 바뀔 수 있다.
다음으로, 기판 안착 유닛(280)은 기판 안착 플레이트(281), 안착면(282) 및 흡착공(283)을 포함하여 이루어진다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 틸팅 플레이트(261)의 상면에는 기판(P)이 안착되는 기판 안착 플레이트(281)가 결합된다. 기판 안착 플레이트(281)는 기판(P)이 안착되는 안착면(282)과 다수의 흡착공(283)을 가지고 있으며, 이 흡착공(283)은 진공압 발생장치(미도시)와 연결된다. 기판(P)이 기판 안착 플레이트(281)의 안착면(282)에 안착될 때 다수의 흡착공(283)에 발생하는 흡착력에 의해 기판(P)이 안착면(282)에 흡착될 수 있다. 기판 안착 플레이트(281)는 진공압을 이용하는 구조 이외에 이에 놓이는 기판(P)을 고정할 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
이러한 기판 장착부(200)는 기판 안착 플레이트(281)가 제1 이동 플레이트(221) 및 제2 이동 플레이트(231)의 움직임에 의해 전후좌우로 수평 이동할 수 있고, 회전 플레이트(241)에 의해 상하 방향의 회전 중심을 중심으로 회전할 수 있고, 승강 플레이트(251)에 의해 수직 이동할 수 있으며, 틸팅 플레이트(261)에 의해 기울어질 수 있다. 따라서, 기판 안착 플레이트(281)에 안착된 기판(P)의 자세를 다양하게 조절할 수 있다.
다음으로, 회전 받침부(100)의 원주면에 따라 할당된 작업 영역에 설치된, 기판 이송부(300), 수직위치 조정부(400), 수평위치 조정부(500) 및 기판 코팅부(600)에 대해 설명한다.
회전 받침부(100), 기판 장착부(200), 기판 이송부(300), 수직위치 조정부(400), 수평위치 조정부(500) 및 기판 코팅부(600)는 컴퓨터 시스템이나 마이크로컨트롤러와 같은 제어부(도시하지 않음)에 의해 그 동작이 제어된다. 즉, 각각의 구성요소는 제어부의 명령에 따라 동작하고, 각 구성요소에서 측정된 측정값들은 제어부에 입력되어, 제어부가 이를 해석하여 각 구성요소에 적절한 명령을 송신하게 한다.
기판 이송부(300)는 회전 받침부(100)의 원주면에 따라 할당된 작업 영역 중 한 곳에 설치된다. 기판 이송부(300)는 기판(P)을 운반하여 기판 장착부(200)에 로딩하거나 기판 장착부(200)로부터 언로딩한다. 즉, 처리될 기판(P)을 회전 받침부(100)에 설치된 기판 장착부(200)의 기판 안착 플레이트(281)에 올리거나, 기판 안착 플레이트(281)로부터 내리는 역할을 한다.
본 실시예에서는 기판 이송부(300)가 하나의 작업 영역에 설치되어, 기판(P)의 로딩 및 언로딩을 모두 수행하고 있지만, 이와는 달리 기판(P)의 로딩 및 언로딩을 각각 별도로 수행하도록 기판 로딩부와 언로딩부로 나누어서 각각 별개의 작업 영역에 설치할 수도 있다.
수직위치 조정부(400)는 기판 장착부(200)에 로딩된 기판(P)의 수직 위치를 조정한다. 즉, z방향 위치와 틸트를 조정한다. 구체적으로, CCD 카메라, 광센서, 평형센서 등과 같은 센서를 이용하여 기판(P)의 z 방향 위치 및 기울기를 측정하고, 이에 근거하여 제어부가 기판 장착부(200)의 승강 유닛(250) 및 틸팅 유닛(260)을 구동하여 기준 위치에 맞춘다.
수평위치 조정부(500)는 기판 장착부(200)에 로딩된 기판(P)의 수평위치를 조정한다. 즉, x방향, y방향 및 Θ 방향의 위치를 조정한다. 구체적으로, CCD 카메라 등을 이용하여 기판(P)의 x 방향, y방향 및 Θ 방향의 위치를 측정하고, 이에 근거하여 제어부가 기판 장착부(200)의 제1 이동 유닛(220), 제2 이동 유닛(230), 회전 유닛(240)을 구동하여 기준 위치에 맞춘다.
기판 코팅부(600)는 수직위치 조정부(400)와 수평위치 조정부(500)에 의해 정확한 위치 및 자세가 유지된 기판(P)의 표면에 코팅액을 도포한다. 코팅액은 접착제, 포토레지스트, 수지 조성물 등과 같은 액상 용제가 주로 사용되며, 도 7에 나타낸 바와 같은 슬릿 코터(610)를 사용하여 코팅한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 슬릿 코터(610)는 제1 몸체(611), 제2 몸체(612) 및 슬릿 형성판(613)으로 구성된다.
도 8에 제1 몸체(611), 제2 몸체(612) 및 슬릿 형성판(613)의 내면을 나타내었으며, 도 8에서와 같이 제1 몸체(611), 제2 몸체(612) 및 슬릿 형성판(613)에는 이들을 결합하기 위한 다수의 체결 구멍(614)이 형성되어 있고, 제1 몸체(611)의 내면에는 코팅액이 저장될 수 있는 저장 홈(615)이 형성되고 저장 홈(615)과 연결된 코팅액 주입구(616)가 형성되어 있다. 제2 몸체(612)는 제1 몸체(610)에 대응하는 형상으로 제1 몸체(610)에 맞닿아서 결합되지만, 그 내면은 저장 홈(615) 및 주입구(616)가 없이 평평한 형태로 되어 있다. 슬릿 형성판(613)은 슬릿 패턴이 형성된 얇은 판 형상으로서, 제1 몸체(611) 및 제2 몸체(612) 사이에 삽입된다. 슬릿 형성판(613)을 사이에 두고 제1 몸체(611) 및 제2 몸체(612)가 밀착 결합됨으로써, 슬릿 노즐(617)을 갖는 슬릿 코터(610)가 이루어진다. 슬릿 코터(610)는 볼 스크류 등으로 밀어 이동시키면서 기판(P) 위에 코팅액을 도포할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 슬릿 코터(610)의 슬릿 노즐(616)을 따라 LED 램프(618)가 설치될 수 있다. 코팅액이 UV 용제와 같은 광경화성 용제인 경우 LED 램프(618)에 의해 코팅액이 가경화됨으로써, 코팅 후에 기판의 이송 등으로 인해 코팅액이 기판에서 흘러내리거나 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지할 수 있다. 이로써 더욱 균일한 코팅을 실현할 수 있다.
한편, 필요한 경우, 기판(P)의 코팅 전에 플라즈마 처리를 실시할 수 있으며, 이를 위해 기판 코팅부(600)는 플라즈마 처리용 진공 챔버 등을 구비할 수 있다. 플라즈마 처리는 기판(P)의 코팅 효과를 높이기 위한 것으로서, 필요에 따라 선택적으로 실행되며 필수적인 것은 아니다.
상기 설명한 바와 같이, 회전 받침부(100), 기판 장착부(200), 기판 이송부(300), 수직위치 조정부(400), 수평위치 조정부(500) 및 기판 코팅부(600)로 이루어진 본 발명의 기판 처리 장치에 의해, 기판(P)의 정확한 위치 및 자세를 설정하고 기판(P)에 균일하게 코팅액을 도포할 수 있다.
이하에서는, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 대해서 설명한다. 도 9에 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 개략적인 흐름도로서 나타내었다.
도 9에서와 같이, 먼저 회전 받침부(100) 위에 복수의 기판 장착부(200)를 설치한다(단계 10). 기판 장착부(200)는 회전 받침부(100)의 분할된 작업 영역마다 설치된다.
다음으로, 기판 이송부(300)에 의해 기판 장착부(200) 위에 기판(P)을 로딩한다(단계 20). 구체적으로는, 기판 장착부(200)의 기판 안착 플레이트(281) 위에 기판(P)을 탑재한다.
다음으로, 회전 받침부(100)를 회전시켜 기판(P)이 로딩된 기판 장착부(200)를 다음 작업 영역으로 이동시킨다(단계 30). 회전 받침부(100)는 간헐적인 주기로 회전하여 각 작업 영역에 순차적으로 기판 장착부(200)를 위치시킨다.
다음으로, 수직위치 조정부(400)의 CCD 카메라, 광센서, 평형센서 등과 같은 센서를 이용하여 기판 장착부(200)에 장착된 기판의 수직 위치를 조정한다(단계 40). 즉, 기판(P)의 z축 방향 위치 및 틸트를 측정하고, 기판 장착부(200)의 승강 유닛(250) 및 틸팅 유닛(260)을 구동하여 기판(P)을 기준 위치에 맞춘다.
부연해서 설명하면, 기판(P)의 틸트 조절은 틸팅 플레이트가 다방향으로 틸팅될 수 있도록 지지하는 피봇 조인트 구조를 이용하여 조정할 수 있다. 또 다른 방법으로서, 제1 지지축(271A-1)에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전 부재(273A)에 의해 제1 지지축(271A-1)을 중심으로 제1 틸팅 플레이트(272A)를 틸팅시키고, 제2 지지축(271B-1)에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전 부재(273B)에 의해 제2 지지축(271B-1)을 중심으로 제2 틸팅 플레이트(272B)를 틸팅시켜서, 틸트를 조정할 수도 있다.
다음으로, 회전 받침부(100)를 다시 회전시켜 수직위치 조정이 완료된 기판(P)을 다음 작업 영역으로 이동시킨다(단계 50).
다음으로, 수평위치 조정부(500)의 CCD 카메라 등을 이용하여 기판(P)의 수평위치를 조정한다(단계 60). 즉, 기판(P)의 즉, x방향, y방향 및 Θ 방향의 위치를 측정하고, 기판 장착부(200)의 제1 이동 유닛(220), 제2 이동 유닛(230), 회전 유닛(240)을 구동하여 기준 위치에 맞춘다.
수직위치 조정과 수평위치 조정은 그 순서를 바꾸어서 할 수도 있으나, 위치 조정을 정확히 하기 위해서는 수직위치 조정을 먼저하고 수평위치 조정을 실행하는 것이 바람직하다.
이어서, 회전 받침부(100)를 회전시켜 위치 조정이 완료된 기판(P)을 다음 작업 영역으로 이동시킨다(단계 70).
다음으로, 기판 코팅부(600)의 슬릿 코터(610)를 이용하여 기판 장착부(200)에 장착된 기판(P)에 코팅 처리를 실행한다(단계 80). 이러한 코팅 단계에서는 슬릿 코터(610)의 노즐(617) 부분을 따라 설치된 LED 램프(618)를 이용하여, 코팅액이 도포 즉시 광경화되도록 할 수 있다. 즉, 코팅액을 가경화시켜 코팅액이 기판(P)으로부터 흘러내리거나 불균일하게 도포되는 것을 방지할 수 있다.
필요한 경우, 코팅 효과를 높이기 위해 코팅 전에 기판(P)에 대해 플라즈마 처리를 실행할 수도 있다. 플라즈마 처리는 진공 챔버 내에서 실시될 수 있으며, 필요에 따라 선택적으로 실시할 수 있다.
이어서, 회전 받침부(100)를 회전시켜 코팅 처리가 완료된 기판(P)을 다음 작업 영역으로 이동시킨다(단계 90).
마지막으로, 기판(P)을 기판 장착부(200)로부터 언로딩하여 기판 처리를 완료한다(단계 100). 기판(P)의 로딩(단계 20)과 언로딩(단계 100)은 하나의 기판 이송부(300)에서 실행할 수도 있고, 2개의 이송부를 구비하여 개별적으로 실행할 수도 있다.
상기한 단계 10 내지 단계 100은 순차적으로 동시에 실행될 수 있다. 즉, 회전 받침부(100)가 간헐적으로 회전하는 주기마다 기판 장착부(200)에 다수의 기판(P)이 순차적으로 로딩되고, 각각의 기판(P)에 대해 순차적으로 상기 단계들을 동시에 실행될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 광경화성 용제를 코팅하는 경우에 대해 설명하고 있지만, 본 발명의 기판 처리 장치 및 처리 방법은 이에 한정되지 않고, 합착, 탈착, 이송, 코팅, 부품 실장 등의 다양한 기판 처리에 적용될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
100: 회전 받침부 200: 기판 장착부
210: 프레임 220: 제1 이동 유닛
221: 제1 이동 플레이트 222: 한 쌍의 Y축 가이드 레일
223: Y축 슬라이더 224: 제1 플레이트 이동장치
225: 제1 이송 스크류 226: 제1 플레이트 이동 액추에이터
227: 제1 이동 부재 228: 스크류 지지부재
230: 제2 이동 유닛 231: 제2 이동 플레이트
232: 한 쌍의 X축 가이드 레일 233: X축 슬라이더
234: 제2 플레이트 이동장치 235: 제2 이송 스크류
236: 제2 플레이트 이동 액추에이터 237: 제2 이동 부재
238: 스크류 지지부재 240: 회전 유닛
241: 회전 플레이트 242: 플레이트 지지 베어링
243: 수용 공간 244: 회전 액추에이터
245: 회전축 250: 승강 유닛
251: 승강 플레이트 252: 가이드 바
253: 승강 액추에이터 260: 틸팅 유닛
261: 틸팅 플레이트 262-1: 소켓
263: 볼 스터드 264: 볼
265A: 제1 틸팅 액추에이터 265A-1: 액추에이터 몸체
265A-2: 작동로드 265A-3: 지지 로드
266-1, 266-2: 소켓 265B: 제2 틸팅 액추에이터
265B-1: 액추에이터 몸체 265B-2: 작동로드
265B-3: 지지 로드 267-1, 267-2: 소켓
270: 틸팅 유닛 271A-1: 제1 지지축
271A-2: 축 지지 부재 272A: 제1 틸팅 플레이트
273A: 제1 회전 부재 274A: 제1 틸팅 액추에이터
274A-1: 액추에이터 몸체 274A-2; 작동로드
274A-3: 지지부재 274A-4: 힌지핀
274A-5: 지지부재 274A-6: 힌지핀
271B-1: 제2 지지축 271B-2: 축 지지 부재
272B: 제2 틸팅 플레이트 273B: 제2 회전 부재
274B: 제2 틸팅 액추에이터 274B-1: 액추에이터 몸체
274B-2; 작동로드 274B-3: 지지부재
274B-4: 힌지핀 274B-5: 지지부재
274B-6: 힌지핀 280: 기판 안착 유닛
281: 기판 안착 플레이트 282: 안착면
283: 흡착공 300: 기판 이송부
400: 수직위치 조정부 500: 수평위치 조정부
600: 기판 코팅부 610: 슬릿 코터
611: 제1 몸체 612: 제2 몸체
613: 슬릿 형성판 614: 체결 구멍
615: 저장 홈 616: 코팅액 주입구
617: 슬릿 노즐 618: LED 램프
700: 버퍼 영역

Claims (14)

  1. 지면과 수직인 축을 중심으로 간헐적으로 회전하며, 상면에 다수의 장치를 설치할 수 있는 회전 받침부;
    상기 회전 받침부 위에 설치되고, 기판을 장착하고 기판의 자세를 가변시킬 수 있는 복수의 기판 장착부;
    상기 회전 받침부의 원주면에 배치되고, 기판을 운반하여 상기 기판 장착부에 로딩 또는 언로딩하는 기판 이송부;
    상기 회전 받침부의 원주면에 배치되고, 상기 기판 장착부에 장착된 기판의 수직위치를 조정하는 수직위치 조정부;
    상기 회전 받침부의 원주면에 배치되고, 상기 기판 장착부에 장착된 기판의 수평위치를 조정하는 수평위치 조정부; 및
    상기 회전 받침부의 원주면에 배치되어 상기 기판 장착부에 장착된 기판에 코팅 처리를 실행하는 기판 코팅부를 포함하되,
    상기 기판 장착부는, 안착면과 흡착공을 갖는 기판 안착 플레이트를 구비하여, 기판을 흡착해서 안착 유지하는 기판 안착 유닛과, 제1 이동 플레이트와 제1 플레이트 이동장치를 구비하여, 지면과 평행하게 제1 방향으로 상기 기판 안착 플레이트를 이동시키는 제1 이동 유닛과, 제2 이동 플레이트와 제2 플레이트 이동장치를 구비하여, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상기 기판 안착 플레이트를 이동시키는 제2 이동 유닛과, 회전 플레이트와 회전 액추에이터를 구비하여, 지면과 평행하게 상기 기판 안착 플레이트를 회전시키는 회전 유닛과, 승강 플레이트와 승강 액추에이터를 구비하여, 상기 제1 방향 및 제2 방향에 모두 수직인 제3 방향으로 상기 기판 안착 플레이트를 이동시키는 승강 유닛 및 틸팅 플레이트와 틸팅 액추에이터를 구비하여, 상기 기판 안착 플레이트를 틸팅시키는 틸팅 유닛을 포함함하고,
    상기 기판 코팅부는 내면에 코팅액 저장 홈과 코팅액 주입구가 형성된 제1 몸체와, 상기 제1 몸체와 맞닿아서 결합하는 제2 몸체 및 슬릿 패턴을 형성하고 상기 제1 몸체와 제2 몸체 사이에 끼워져 결합되는 슬릿 형성판을 포함하는 슬릿 코터를 구비하되, 상기 슬릿 코터의 노즐 부분을 따라 설치되어 코팅액을 광경화시키는 LED 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직위치 조정부 및 상기 수평위치 조정부는 카메라 혹은 위치 센서를 이용하여 기판의 위치를 측정하고, 상기 측정된 값에 근거하여 기판의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 틸팅 유닛은 상기 틸팅 플레이트가 다방향으로 틸팅될 수 있도록 지지하는 피봇 조인트 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 피봇 조인트는 상기 틸팅 플레이트 하면에 형성된 소켓과, 상기 소켓에 결합된 볼 스터드 및 볼에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 틸팅 유닛의 틸팅 플레이트는 제1 틸팅 플레이트와 제2 틸팅 플레이트로 이루어지고,
    제1 지지축에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전 부재에 의해 제1 지지축을 중심으로 제1 틸팅 플레이트가 틸팅되고,
    제2 지지축에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전 부재에 의해 제2 지지축을 중심으로 제2 틸팅 플레이트가 틸팅되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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