KR101586690B1 - 스퍼터 시스템 - Google Patents

Abstract

스퍼터 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 시스템은, 표면에 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅된 기판에 대한 증착공정이 진행되는 스퍼터 챔버; 및 스퍼터 챔버의 주변에 배치되며, 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인해 스퍼터 챔버가 오염되는 것이 저지되도록 증착공정이 진행되기 전에 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱을 처리하는 아웃개싱 처리용 챔버를 포함한다.

Description

스퍼터 시스템{Sputter system}

본 발명은, 스퍼터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판의 표면에 스크린 프린팅된 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인한 스퍼터 챔버의 오염 문제를 효율적으로 해소할 수 있어 기판의 양산성 저하 문제를 개선할 수 있음은 물론 황변 현상으로 인해 기판의 광투과도가 저하되는 것을 예방할 수 있는 스퍼터 시스템에 관한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이 기판이나 반도체 기판은 박막 증착(Deposition), 식각(Etching) 등의 다양한 공정을 거쳐 제품으로 출시된다.

다양한 공정 중에서 기판의 증착공정은 기판 증착장치에 의해 진행된다. 기판의 증착공정은 크게 두 가지로 나뉜다.

하나는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor deposition, CVD)이고, 다른 하나는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)이며, 이들은 현재 공정의 특성에 맞게 널리 사용되고 있다.

화학적 기상 증착은 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 전극을 통해 샤워헤드로부터 분출되어 기판 상에 증착되도록 하는 방식이다.

이에 반해, 스퍼터(sputter)라 불리는 물리적 기상 증착은 플라즈마 내의 이온에 충분한 에너지를 걸어주어 타겟에 충돌되도록 한 후에 타겟으로부터 튀어나오는, 즉 스퍼터되는 타겟 원자가 기판 상에 증착되도록 하는 방식이다.

물론, 물리적 기상 증착에는 전술한 스퍼터 방식 외에도 이-빔(E-Beam), 이베퍼레이션(Evaporation), 서멀 이베퍼레이션(Thermal Evaporation) 등의 방식이 있기는 하지만 스퍼터 방식이 주류를 이룬다.

다양한 종류의 기판 중에서도 특히, 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)에 적용되는 기판의 경우, 그 표면에는 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅되어 있다.

한편, 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅된 기판을 스퍼터 챔버에 그대로 투입시켜 기판 상에 ITO 전극을 증착하는 경우, 스퍼터 챔버 내의 고온, 고진공 환경에 의해 블랙메트릭스 물질이 증발되면서 스퍼터 챔버의 오염원으로 작용하게 된다.

이처럼 스퍼터 챔버 내의 고온, 고진공 환경에 의해 블랙메트릭스 물질이 증발되는 현상을 아웃개싱(Outgassing) 현상이라 하는데, 아웃개싱은 스퍼터 챔버의 오염원으로 작용하게 되며, 특히 터치 스크린 패널용 기판의 ITO 전극의 광학적, 전기적 특성에 큰 영향을 미치게 만들며 양산성 저하 문제를 초래한다.

이와 같은 아웃개싱으로 인한 스퍼터 챔버의 오염 문제를 해소하기 위한 방안으로서, 기판 표면을 UV 처리 또는 이온 처리함으로써 표면의 흡착에너지가 불안정한 블랙메트릭스 물질을 ITO 증착 전 선(先) 제거하는 방식을 예상해볼 수 있다.

하지만, 이와 같은 선 제거 방식에서 대기 또는 진공 중으로 증발된 블랙메트릭스 물질이 기판의 유효면으로 다시 증착되어 기판의 표면에 황변 현상(기판의 표면이 황색으로 변하는 현상)을 유발시킴에 따라 기판의 광투과도를 현저히 저하시키게 되는 요인이 되고 있다고 보고되고 있으므로 이러한 전반적인 사항들을 개선할 수 있는 스퍼터 시스템에 대한 구조 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2005-0049996호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판의 표면에 스크린 프린팅된 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인한 스퍼터 챔버의 오염 문제를 효율적으로 해소할 수 있어 기판의 양산성 저하 문제를 개선할 수 있음은 물론 황변 현상으로 인해 기판의 광투과도가 저하되는 것을 예방할 수 있는 스퍼터 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 표면에 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅된 기판에 대한 증착공정이 진행되는 스퍼터 챔버; 및 상기 스퍼터 챔버의 주변에 배치되며, 상기 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인해 상기 스퍼터 챔버가 오염되는 것이 저지되도록 상기 증착공정이 진행되기 전에 상기 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱을 처리하는 아웃개싱 처리용 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템이 제공될 수 있다.

상기 아웃개싱 처리용 챔버는, 챔버 바디; 및 상기 챔버 바디 내에 마련되며, 상기 챔버 바디 내로 인입되는 기판에 대하여 자외선(UV, Ultraviolet Ray)을 조사하는 UV 램프를 포함하며, 상기 UV 램프에 의한 자외선 조사에 의해 상기 기판에 황변 현상이 발생되는 것이 방지되도록 상기 UV 램프와 상기 기판 사이에는 상기 기판의 베젤(Bezel) 부분을 제외한 유효면 영역을 가리는 황변 예방용 마스크가 배치될 수 있다.

상기 황변 예방용 마스크는 메탈(metal) 재질로 제작될 수 있다.

상기 스퍼터 챔버에는 상기 기판에 대한 증착공정이 진행되기 전에 아르곤(Ar) 이온으로 상기 기판의 표면을 식각하여 상기 기판의 표면에 발생된 황변을 제거하는 이온 건(Ion Gun)이 더 마련될 수 있다.

상기 이온 건의 동작 시 상기 기판의 베젤(Bezel) 부분에는 마스킹 테이프가 미리 부착될 수 있다.

상기 스퍼터 챔버 및 상기 아웃개싱 처리용 챔버와 인라인(in-line)을 형성하며, 상기 기판이 상기 아웃개싱 처리용 챔버 내로 인입되기 전에 여러 장의 기판을 캐리어(Carrier)에 장착시키는 기판 로딩장치를 더 포함할 수 있다.

상기 기판 로딩장치는, 캐리어를 이송 가능하게 지지하는 캐리어 컨베이어(Carrier Conveyor); 상기 캐리어 컨베이어에 이웃된 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판이 상기 캐리어 컨베이어 상의 캐리어로 전달되어 상기 캐리어에 장착될 수 있도록 상기 캐리어 컨베이어에 이동 가능하게 결합되는 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛; 상기 다수의 기판이 적재되는 기판 적재용 카세트를 카세트 로딩위치로 이송시키는 카세트 로딩 유닛; 상기 카세트 로딩 유닛에 이웃하게 배치되며, 상기 기판 적재용 카세트 내의 기판을 순차적으로 인출하여 기판 버퍼위치로 이송시키는 기판 트랜스퍼 유닛; 및 상기 기판 버퍼위치와 상기 기판 로딩위치 간을 이송 가능하게 마련되어 상기 기판 버퍼위치 상의 기판들을 상기 기판 로딩위치로 이송시키는 기판 버퍼 유닛을 포함할 수 있다.

상기 캐리어 컨베이어는, 전면이 개구되며, 상기 캐리어가 출입되는 캐리어 출입용 슬롯이 측부에 형성되는 컨베이어 블록; 및 상기 컨베이어 블록 내에 마련되어 상기 캐리어를 상기 컨베이어 블록 내외로 이송시키는 캐리어 이송체를 포함할 수 있다.

상기 캐리어 컨베이어는, 상기 컨베이어 블록의 후면에 배치되며, 상기 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛이 상기 기판을 상기 서브 캐리어에 인접하게 배치시킬 때, 상기 기판을 흡착하여 상기 서브 캐리어측으로 이동시키는 이동식 로드 패드(Load Pad)를 더 포함할 수 있다.

상기 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛은, 상기 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판을 파지하는 다수의 캐리어측 기판 파지부재; 및 상기 다수의 캐리어측 기판 파지부재가 상기 캐리어 상으로 위치 이동되도록 상기 다수의 캐리어측 기판 파지부재를 핸들링하는 파지부재 핸들러를 포함할 수 있다.

상기 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛은 상기 다수의 캐리어측 기판 파지부재를 일체로 연결하는 파지부재 연결부를 더 포함하며, 상기 파지부재 핸들러는 상기 파지부재 연결부에 연결될 수 있다.

상기 파지부재 핸들러는, 단부 영역이 상기 파지부재 연결부에 결합되는 한 쌍의 핸드; 상기 한 쌍의 핸드가 회전 가능하게 지지되는 핸드 회전모듈; 상기 핸드 회전모듈이 지지되는 회전모듈 지지용 슬라이더; 및 상기 회전모듈 지지용 슬라이더와 연결되며, 상기 회전모듈 지지용 슬라이더가 상기 캐리어의 상하 방향으로 이동되게 가이드하는 한 쌍의 가이드 컬럼을 포함할 수 있다.

상기 카세트 로딩 유닛은, 상기 기판이 적재된 기판 적재용 카세트를 상기 카세트 로딩위치로 공급하는 카세트 공급부; 및 상기 카세트 공급부보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 기판이 인출 완료된 빈 카세트를 회수하는 카세트 회수부를 포함할 수 있다.

상기 카세트 공급부는 상기 카세트 로딩위치로 상기 기판 적재용 카세트가 공급되는 방향을 따라 상호간 분리되어 배치되는 다수의 카세트 공급 컨베이어를 포함하며, 상기 카세트 회수부는 상기 카세트 로딩위치에서 상기 빈 카세트가 회수되는 방향을 따라 상호간 분리되어 배치되는 다수의 카세트 회수 컨베이어를 포함할 수 있다.

상기 기판 트랜스퍼 유닛은, 상기 기판 적재용 카세트에 적재된 기판을 인출하는 카세트측 포크; 상기 카세트측 포크를 통해 인출된 기판을 파지하는 카세트측 기판 파지부재; 및 상기 카세트측 기판 파지부재와 연결되어 상기 카세트측 기판 파지부재를 이송시키는 파지부재 트랜스퍼를 포함할 수 있다.

상기 기판 버퍼 유닛은, 상기 기판 버퍼위치에 배치되는 기판 버퍼용 다이; 및 상기 기판 버퍼용 다이에 접근 또는 이격 구동되면서 상기 기판 버퍼용 다이 상의 기판들을 상기 기판 로딩위치로 이송시키는 다수의 캐리어측 포크를 포함할 수 있다.

상기 캐리어는, 상기 다수의 기판이 장착되는 서브 캐리어(Sub Carrier); 및 상기 서브 캐리어가 착탈 가능하게 결합되는 메인 캐리어(Main Carrier)를 포함하며, 상기 기판은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)용 기판일 수 있다.

본 발명의 스퍼터 시스템에 따르면, 기판의 표면에 스크린 프린팅된 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인한 스퍼터 챔버의 오염 문제를 효율적으로 해소할 수 있어 기판의 양산성 저하 문제를 개선할 수 있음은 물론 황변 현상으로 인해 기판의 광투과도가 저하되는 것을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 시스템의 개략적인 시스템 블록도이다.
도 2는 아웃개싱 처리용 챔버의 동작을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 이온 건의 동작을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 기판 로딩장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 카세트 로딩 유닛의 확대 사시도이다.
도 6은 기판 트랜스퍼 유닛의 확대 사시도이다.
도 7 및 도 8은 각각 캐리어 컨베이어, 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛, 그리고 기판 버퍼 유닛에 대한 도면들이다.
도 9는 캐리어 컨베이어의 측면도이다.
도 10은 캐리어의 정면 구조도이다.
도 11 내지 도 13은 각각 회전 클램핑 모듈의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 14 내지 도 16은 각각 안전핀 모듈의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 17 내지 도 21은 각각 서브 캐리어에 기판이 장착되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 시스템의 개략적인 시스템 블록도이고, 도 2는 아웃개싱 처리용 챔버의 동작을 개념적으로 도시한 도면이며, 도 3은 이온 건의 동작을 개념적으로 도시한 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 시스템은 기판의 표면에 스크린 프린팅된 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인한 스퍼터 챔버(300)의 오염 문제를 효율적으로 해소할 수 있어 기판의 양산성 저하 문제를 개선할 수 있음은 물론 황변 현상으로 인해 기판의 광투과도가 저하되는 것을 예방할 수 있도록 한 것으로서, 기판 로딩장치(190), 아웃개싱 처리용 챔버(200), 그리고 스퍼터 챔버(300)를 포함한다.

기판 로딩장치(190), 아웃개싱 처리용 챔버(200), 그리고 스퍼터 챔버(300)는 인라인(in-line)을 형성하면서 기판에 대한 순차적인 공정이 진행되도록 한다.

기판 로딩장치(190)는 기판이 아웃개싱 처리용 챔버(200) 내로 인입되기 전에 여러 장의 기판을 캐리어(100, Carrier, 도 4 참조)에 장착시키는 역할을 한다.

예컨대, 캐리어(100)에 20장의 기판을 장착해야 하는 경우, 수작업에 의해 진행하거나 로봇이 기판을 하나씩 핸들링하여 캐리어(100)에 장착하게 되면 효율이 떨어짐은 물론 이에 따른 생산성 저하 문제가 발생된다.

하지만, 이하에서 설명될 기판 로딩장치(190)에 의해 다수의 기판이 캐리어(100)에 장착되도록 하면 기판의 장착 효율을 높일 수 있어 택트 타임 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.

이와 같은 기판 로딩장치(190)의 세부 구조에 대해서는 도 4 내지 도 21을 참조하여 후술하도록 하고, 일단은 스퍼터 챔버(300)와 아웃개싱 처리용 챔버(200)에 대해 먼저 알아보도록 한다.

스퍼터 챔버(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 내의 이온에 충분한 에너지를 걸어주어 스퍼터 챔버(300) 내의 타겟(320)에 충돌되도록 한 후에 타겟(320)으로부터 튀어나오는, 즉 스퍼터되는 타겟 원자가 기판 상에 증착되도록 하는 역할을 한다.

본 실시예의 경우, 기판은 그 표면에 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅되어 있는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)용 기판으로 적용되며, 이러한 기판이 스퍼터 챔버(300)를 통해 ITO 전극이 증착될 수 있다.

한편, 앞서도 기술하였지만 본 실시예처럼 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅된 기판을 스퍼터 챔버(300)에 그대로 투입시켜 기판 상에 ITO 전극을 증착하는 경우, 스퍼터 챔버(300) 내의 고온, 고진공 환경에 의해 블랙메트릭스 물질이 증발되면서 스퍼터 챔버(300)의 오염원으로 작용할 수 있다.

이처럼 스퍼터 챔버(300) 내의 고온, 고진공 환경에 의해 블랙메트릭스 물질이 증발되는 현상을 아웃개싱(Outgassing) 현상이라 하는데, 아웃개싱은 스퍼터 챔버(300)의 오염원으로 작용하게 되며, 특히 터치 스크린 패널용 기판의 ITO 전극의 광학적, 전기적 특성에 큰 영향을 미치게 만들며 양산성 저하 문제를 초래한다.

따라서 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅된 기판을 스퍼터 챔버(300)에 그대로 투입시키기는 곤란하며, 아웃개싱 처리용 챔버(200)를 통해 아웃개싱을 처리한 후에 스퍼터 챔버(300)로 보내어 증착공정을 진행할 필요가 있다.

아웃개싱 처리용 챔버(200)는 스퍼터 챔버(300)의 주변에 배치되며, 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인해 스퍼터 챔버(300)가 오염되는 것이 저지되도록 스퍼터 챔버(300)를 통한 증착공정이 진행되기 전에 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱을 처리하는 역할을 한다.

이러한 아웃개싱 처리용 챔버(200)는 챔버 바디(210)와, 챔버 바디(210) 내에 마련되며, 챔버 바디(210) 내로 인입되는 기판에 대하여 자외선(UV, Ultraviolet Ray)을 조사하는 UV 램프(220)를 포함한다.

도 2처럼 UV 램프(220)에 의한 자외선 조사에 의해 기판에 황변 현상이 발생되는 것이 방지되도록 UV 램프(220)와 기판 사이에는 기판의 베젤(Bezel) 부분을 제외한 유효면 영역을 가리는 황변 예방용 마스크(230)가 배치된다. 황변 예방용 마스크(230)는 메탈(metal) 재질로 제작될 수 있다.

앞서도 잠시 언급한 바와 같이, 아웃개싱으로 인한 스퍼터 챔버(300)의 오염 문제를 해소하기 위한 방안으로서, 기판 표면을 UV 처리함으로써 표면의 흡착에너지가 불안정한 블랙메트릭스 물질을 ITO 증착 전 선(先) 제거하는 방식을 예상해볼 수 있다.

하지만, 단순히 기판 표면을 UV 처리하면 대기 또는 진공 중으로 증발된 블랙메트릭스 물질이 기판의 유효면으로 다시 증착되어 기판의 표면에 황변 현상(기판의 표면이 황색으로 변하는 현상)을 유발시킴에 따라 기판의 광투과도를 현저히 저하시킬 수 있다.

때문에, 본 실시예의 경우, 황변 예방용 마스크(230)를 통해 기판의 베젤(Bezel) 부분을 제외한 유효면 영역을 가린 후, UV 램프(220)에 의한 자외선 조사를 진행하여 UV 처리하고 있는 것이다. 이럴 경우, 기판의 유효면 영역에 황변 현상이 발생되는 폐단을 막을 수 있다.

황변 예방용 마스크(230)는 기판에 미리 부착된 형태가 되어도 좋고, 아니면 아웃개싱 처리용 챔버(200) 내에 위치 고정되는 구조물일 수도 있다.

하지만, 황변 예방용 마스크(230)를 사용하지 않을 경우라면 다음의 방식을 적용하면 된다.

즉 아웃개싱 처리용 챔버(200) 내에서 황변 예방용 마스크(230) 없이 UV 처리를 진행한다. 이럴 경우, 앞서 기술한 것처럼 UV 처리 시 대기 또는 진공 중으로 증발된 블랙메트릭스 물질이 기판의 유효면으로 다시 증착되어 기판의 표면에 황변 현상을 발생시킨다.

이러한 상태에서 기판을 스퍼터 챔버(300) 내로 인입시킨 후에, 스퍼터 챔버(300)를 통한 증착공정의 진행 전에 도 3처럼 이온 건(310, Ion Gun)을 동작시켜 이온 건(310)에서 발생되는 아르곤(Ar) 이온으로 기판의 표면을 식각하여 기판의 표면에 발생된 황변을 제거하도록 할 수 있다. 이 방식은 기판에 황변이 형성되도록 방치한 후에, 아르곤(Ar) 이온을 통해 황변을 제거하는 방식이다.

이때, 기판의 베젤(Bezel) 부분의 블랙메트릭스 물질이 아르곤(Ar) 이온의 식각에 의해 더 이상의 아웃가스를 내놓지 못하도록 기판의 베젤(Bezel) 부분에는 마스킹 테이프(T)가 미리 부착되는 것이 바람직하다.

이온 건(310)은 별도의 챔버에 의해 마련될 수도 있고, 도 1처럼 스퍼터 챔버(300)의 공정 앞쪽에 배치될 수 있다.

한편, 앞서 기술한 바와 같이, 기판 로딩장치(190)는 기판이 아웃개싱 처리용 챔버(200) 내로 인입되기 전에 여러 장의 기판을 캐리어(100, Carrier, 도 4 참조)에 장착시키는 역할을 하는데, 이러한 기판 로딩장치(190)의 세부 구조에 대해 도 4 내지 도 21을 참조하여 설명한다.

도 4는 기판 로딩장치의 개략적인 사시도, 도 5는 카세트 로딩 유닛의 확대 사시도, 도 6은 기판 트랜스퍼 유닛의 확대 사시도, 도 7 및 도 8은 각각 캐리어 컨베이어, 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛, 그리고 기판 버퍼 유닛에 대한 도면들, 도 9는 캐리어 컨베이어의 측면도, 도 10은 캐리어의 정면 구조도, 도 11 내지 도 13은 각각 회전 클램핑 모듈의 동작을 단계적으로 도시한 도면들, 도 14 내지 도 16은 각각 안전핀 모듈의 동작을 단계적으로 도시한 도면들, 그리고 도 17 내지 도 21은 각각 서브 캐리어에 기판이 장착되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 스퍼터 시스템에 적용될 수 있는 기판 로딩장치(190)는 캐리어 컨베이어(140, Carrier Conveyor), 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150), 카세트 로딩 유닛(160), 기판 트랜스퍼 유닛(170), 그리고 기판 버퍼 유닛(180)을 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 것처럼 캐리어 컨베이어(140), 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150), 카세트 로딩 유닛(160), 기판 트랜스퍼 유닛(170), 그리고 기판 버퍼 유닛(180)의 상호작용에 의해 기판들을 캐리어(100)에 장착시킬 수 있는데, 이때의 로딩 메커니즘은 상호 유기적으로 동작되기 때문에 기판의 로딩 효율을 대폭 향상될 수 있다.

특히, 본 실시예의 경우, 캐리어(100)가 종전의 일체형 구조가 아닌 메인(Main)과 서브(Sub)의 분리 구조로 적용되고 있다.

물론, 일체형 캐리어(미도시)가 적용되어도 무방하지만 본 실시예처럼 메인(Main)과 서브(Sub)의 분리 구조로 된 캐리어(100)가 적용되면 종전처럼 많은 공정 로스(loss) 없이도 다양한 기판 사이즈에 적용하기에 유리하다.

캐리어(100)의 구조에 대해 먼저 살펴보면, 본 실시예에서 캐리어(100)는 다수의 기판이 장착되는 서브 캐리어(110, Sub Carrier)와, 서브 캐리어(110)가 착탈 가능하게 결합되는 메인 캐리어(120, Main Carrier)를 포함한다.

이처럼 캐리어(100)가 메인 캐리어(120)에 대해 서브 캐리어(110)가 착탈되는 구조를 가짐에 따라 잡체인지가 용이한 이점이 있다.

예컨대, 본 실시예에서 적용되는 기판은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)용 기판일 수 있는데, 기판의 사이즈가 달라지는 경우, 종전에는 일체형 캐리어(미도시)를 포함한 캐리어 결합 구조 등 그 전체를 교체(change)해야 하는 문제점이 발생되어 왔다.

하지만, 본 실시예에서 캐리어(100)는 메인 캐리어(120)에 대해 서브 캐리어(110)가 착탈되는 구조를 가지기 때문에 다양한 기판 사이즈에 대응되게 그에 대응되는 서브 캐리어(110)만을 교체하면 되기 때문에 공정 로스(loss)를 감소시킬 수 있다.

다수의 기판이 장착된 서브 캐리어(110)가 메인 캐리어(120)에 고정되기 위해 서브 캐리어(110)와 메인 캐리어(120)에는 다수의 회전 클램핑 모듈(131)과, 다수의 안전핀 모듈(133)이 마련된다.

회전 클램핑 모듈(131)에 대해 먼저 살펴보면, 회전 클램핑 모듈(131)은 서브 캐리어(110)가 메인 캐리어(120)에 장착될 때, 회전되면서 메인 캐리어(120)에 대해 서브 캐리어(110)를 클램핑시키는 역할을 한다.

회전 클램핑 모듈(131)은 도 10에 도시된 바와 같이, 서브 캐리어(110)의 둘레 방향을 따라 다수 개 배치되어 서브 캐리어(110)를 메인 캐리어(120)에 장착 결합시킨다.

이러한 회전 클램핑 모듈(131)은 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 모듈 바디(131a)와, 회전축(131b)을 매개로 하여 상기 모듈 바디(131a)에 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 집게 클램프(131c,131d)를 포함한다.

이때, 한 쌍의 집게 클램프(131c,131d)는 고정형 집게 클램프(131c)와, 고정형 집게 클램프(131c)에 대한 상대 위치가 조절 가능하게 마련되는 이동형 집게 클램프(131d)를 포함한다.

고정형 집게 클램프(131c)는 회전축(131b)과 연결되어 모듈 바디(131a)에 결합되는 구조물이다. 회전축(131b)을 축심으로 하여 고정형 집게 클램프(131c)가 회전되기는 하지만 고정형 집게 클램프(131c)가 이동형 집게 클램프(131d) 족으로 이동되지는 않는다.

이에 반해, 이동형 집게 클램프(131d)는 고정형 집게 클램프(131c)의 일단부 영역에서 클램프 핀(131e)에 의해 결합된다. 이때, 이동형 집게 클램프(131d)에는 별도의 슬라이딩 패드(131f)가 연결되어 클램프 핀(131e)에 의해 결합되는 구조를 가지며, 클램프 핀(131e)이 고정형 집게 클램프(131c) 상의 장공 홀(131g)에서 위치 이동 가능하기 때문에 클램프 핀(131e)을 통해 이동형 집게 클램프(131d)의 위치, 즉 고정형 집게 클램프(131c)에 대한 상대 위치를 조절할 수 있다.

이처럼 고정형 집게 클램프(131c)대한 이동형 집게 클램프(131d)의 상대 위치가 조절될 수 있기 때문에 다양한 사이즈의 서브 캐리어(110)에 모두 공용으로 적용되기에 유리한 이점이 있다.

이에, 도 11 내지 도 13처럼 서브 캐리어(110)가 접근되어 메인 캐리어(120)에 접족되면 회전축(131b)을 축으로 하여 한 쌍의 집게 클램프(131c,131d)가 회전되고, 이어 이동형 집게 클램프(131d)가 서브 캐리어(110)를 메인 캐리어(120) 측으로 가압함으로써 메인 캐리어(120) 상에 서브 캐리어(110)를 용이하게 결합시킬 수 있다.

이와 같은 구조를 갖는 회전 클램핑 모듈(131)의 이웃된 위치에는 도 10, 그리고 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 다수의 안전핀 모듈(133)이 마련된다.

안전핀 모듈(133)들은 회전 클램핑 모듈(131)의 이웃된 위치에 배치되며, 메인 캐리어(120) 상에 서브 캐리어(110)가 장착된 때, 서브 캐리어(110)의 임의 이탈을 저지시키는 역할을 한다.

이러한 안전핀 모듈(133)은 메인 캐리어(120)에 고정되는 모듈 프레임(133a)과, 모듈 프레임(133a) 내외로 출입 가능하게 마련되어 서브 캐리어(110)의 핀홈(111)에 선택적으로 삽입되는 안전핀(133b)을 포함한다.

안전핀(133b)은 모듈 프레임(133a)의 내외로 이동되는 부재인데, 이러한 안전핀(133b)에는 도시 않은 안전핀 탄성부재가 연결된다. 이때, 안전핀 탄성부재는 비틀림 코일 압축스프링으로서, 안전핀(133b)이 핀홈(111)에 삽입되는 방향으로 탄성바이어스된다. 따라서 도 13처럼 경사형 스토핑 바아(133e)가 안전핀 구동블록(133c)의 경사홈부(133d)에서 이탈되면 압축되어 있던 안전핀 탄성부재가 팽창되면서 그 힘으로 안전핀(133b)을 밀게 되고, 이로 인해 안전핀(133b)은 도 16처럼 모듈 프레임(133a)의 바깥쪽으로 노출되면서 서브 캐리어(110)의 핀홈(111)에 삽입되어 서브 캐리어(110)의 임의 이탈을 저지시키게 된다.

모듈 프레임(133a) 내에는 안전핀(133b)과 연결되며, 안전핀(133b)을 구동시키는 안전핀 구동블록(133c)이 마련된다.

안전핀 구동블록(133c)에는 경사형 스토핑 바아(133e)의 단부가 삽입 또는 삽입 해제되는 경사홈부(133d)가 형성된다. 경사홈부(133d)의 구조적인 특징으로 인해 경사형 스토핑 바아(133e)의 동작이 자유로워진다.

이에, 도 14 및 도 15처럼 서브 캐리어(110)가 접근되어 메인 캐리어(120)에 이웃되면 도 16처럼 경사형 스토핑 바아(133e)가 안전핀 구동블록(133c)의 경사홈부(133d)에서 이탈된다. 그러면 압축되어 있던 안전핀 탄성부재가 팽창되면서 그 힘으로 안전핀(133b)을 밀게 되고, 이로 인해 안전핀(133b)은 도 16처럼 모듈 프레임(133a)의 바깥쪽으로 노출되면서 서브 캐리어(110)의 핀홈(111)에 삽입되어 서브 캐리어(110)의 임의 이탈을 저지시키게 된다.

한편, 앞서 기술한 바와 같이, 기판은 서브 캐리어(110)에 장착된 후에, 서브 캐리어(110)가 메인 캐리어(120)에 탑재, 즉 결합되는 형태를 취한다.

물론, 공정 중에 사이즈가 다른 기판을 핸들링할 경우는 없기 때문에 메인 캐리어(120)와 서브 캐리어(110)를 수시로 분리시킬 필요는 없으며, 공정이 바뀌어 기판의 사이즈가 달라질 경우에만 서브 캐리어(110)를 교체하게 된다.

어떠한 종류의 서브 캐리어(110)가 교체되더라도 기판들은 기판 로딩장치(190)에 의해, 즉 도 1에 도시된 것처럼 캐리어 컨베이어(140), 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150), 카세트 로딩 유닛(160), 기판 트랜스퍼 유닛(170), 그리고 기판 버퍼 유닛(180)의 상호작용에 의해 이송된 후에 서브 캐리어(110)에 장착된다.

이를 위해 서브 캐리어(110)에는 캐리어 컨베이어(140) 측에 마련되는 푸시 핀(135, Push Pin)에 의해 회전되면서 기판을 로킹(Locking) 또는 언로킹(Unlocking)시키는 기판 홀더(136)가 마련된다.

캐리어 컨베이어(140)에는 푸시 핀(135) 외에도 기판의 장착을 위한 수단으로서, 이동식 로드 패드(137)가 더 마련되는데, 푸시 핀(135)과 이동식 로드 패드(137)의 동작에 의해 기판이 서브 캐리어(110)에 장착되는 과정을 도 17 내지 도 21을 참조하여 먼저 살펴보도록 한다.

캐리어 컨베이어(140) 측에 마련되는 푸시 핀(135)은 실린더에 의해 전진 또는 후진되는 막대형 부재로서, 전진 시 서브 캐리어(110)에 마련되는 기판 홀더(136)를 가압한다. 기판 홀더(136)는 홀더 회전축(136a)을 축심으로 하여 회전되는 부재로서, 그 일측에는 기판을 고정시키는 탄성클립(136b, 도 18 및 도 20 참조)이 마련된다.

그리고 이동식 로드 패드(137)는 컨베이어 블록(141)의 후면에 배치되며, 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)의 캐리어측 기판 파지부재(151)가 기판을 서브 캐리어(110)에 인접하게 배치시킬 때, 기판을 흡착하여 서브 캐리어(110)측으로 이동시키는 역할을 한다. 이동식 로드 패드(137) 역시 실린더에 의해 전진 또는 후진될 수 있다.

도 17의 초기 상태에서 도 18처럼 푸시 핀(135)이 전진되면 푸시 핀(135)의 가압력에 의해 기판 홀더(136)가 홀더 회전축(136a)을 축심으로 하여 회전됨에 따라 기판 홀더(136)는 언로킹(Unlocking) 상태로 대기한다. 이때, 이동식 로드 패드(137)는 전진되어 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)의 캐리어측 기판 파지부재(151)에 의해 전달된 기판을 진공으로 흡착한다.

그런 다음, 도 19처럼 캐리어측 기판 파지부재(151)가 동작됨에 따라 기판이 캐리어측 기판 파지부재(151)로부터 분리된다. 이 상태에서 도 120처럼 기판을 흡착한 이동식 로드 패드(137)가 후진되어 기판을 서브 캐리어(110)의 표면에 배치시킨다. 이어, 기판 홀더(136)를 가압한 푸시 핀(135)이 후진됨에 따라 기판 홀더(136)가 회전되면서 기판 홀더(136)의 탄성클립(136b)이 기판을 탄성적으로 고정시키게 되는 도 21의 상태가 된다.

본 실시예에서 기판들은 서브 캐리어(110) 상에 예컨대, 5행 4열의 형태로 배치될 수 있는데, 이럴 경우, 각 행의 기판 홀더(136)들은 동시 동작될 수 있다. 물론, 개별 동작도 가능하지만 동시에 동작되는 것이 제어상 유리하다. 참고로, 서브 캐리어(110) 상에 기판들이 형태로 배치되어야만 하는 것은 아니므로 이러한 도면 형상에 본 발명의 권리범위가 제한될 수 없다.

한편, 이와 같은 방식으로 기판을 서브 캐리어(110)에 장착시키기 위한 기판 로딩장치(190)의 각 구조에 대해 자세히 살펴보도록 한다.

우선, 캐리어 컨베이어(140)는 도 4, 그리도 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 캐리어(100)를 이송 가능하게 지지하는 구조물이다.

이러한 캐리어 컨베이어(140)는 전면이 개구되며, 캐리어(100)가 출입되는 캐리어 출입용 슬롯(141a)이 측부에 형성되는 컨베이어 블록(141)과, 컨베이어 블록(141) 내에 마련되어 캐리어(100)를 컨베이어 블록(141) 내외로 이송시키는 캐리어 이송체(142)를 포함한다.

이와 같은 구조의 캐리어 컨베이어(140)의 컨베이어 블록(141) 내에 캐리어(100)가 인입된 후, 캐리어(100)의 서브 캐리어(110) 상에 기판들이 탑재되며, 기판들이 모두 탑재된 캐리어(100)는 캐리어 컨베이어(140)의 캐리어 출입용 슬롯(141a)을 통해 캐리어 이송체(142)에 의해 이송되어 공정을 위한 장소로 이송된다.

캐리어(100)를 이송시키는 캐리어 이송체(142)는 컨베이어 블록(141) 내의 하부 영역에 배치되어 캐리어(100)의 하단부가 지지되며, 구름 이동에 의해 캐리어(100)를 이송시키는 캐리어 이송롤러(143)와, 컨베이어 블록(141) 내의 상부 영역에 배치되며, 캐리어(100)가 이송될 때, 캐리어(100)의 상단부를 가이드하는 캐리어 가이드(144)를 포함한다. 이때, 캐리어 가이드(144)는 마그네트식 가이드일 수 있다.

본 실시예의 경우, 캐리어(100)가 수직되게 세워진 상태에서 캐리어(100) 상에 기판이 장착되고 있기 때문에 캐리어 이송체(142)는 하단부의 캐리어 이송롤러(143)와 상단부의 캐리어 가이드(144)로 나뉘어 적용될 수 있다.

하지만, 캐리어(100)가 수평되게 누운 상태에서 캐리어(100) 상에 기판이 장착될 수도 있을 것인데, 이러한 경우에는 캐리어 이송체(142)가 캐리어 이송롤러(143)로 적용되는 정도면 충분할 것이다.

편의상 도면에는 도시를 생략하였으나 전술한 푸시 핀(135)과 이동식 로드 패드(137)는 컨베이어 블록(141)의 뒤편에 배치되어 동작될 수 있다.

다음으로, 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)은 도 4, 그리고 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 캐리어 컨베이어(140)에 이웃된 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판이 캐리어 컨베이어(140) 상의 서브 캐리어(110)로 전달되어 서브 캐리어(110)에 장착될 수 있도록 캐리어 컨베이어(140)에 이동 가능하게 결합된다.

여기서, 기판 로딩위치란 캐리어 컨베이어(140)의 앞쪽 직하방 위치에 기판들이 줄지어 로딩된 위치를 가리키는데, 이 기판 로딩위치에 기판이 로딩된 경우, 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)이 동작되어 기판들을 서브 캐리어(110)로 전달하게 되며, 이후, 푸시 핀(135)과 이동식 로드 패드(137)의 동작에 의해 서브 캐리어(110) 상에 기판들이 장착될 수 있게 된다.

이러한 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)은 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판을 파지하는 다수의 캐리어측 기판 파지부재(151)와, 다수의 캐리어측 기판 파지부재(151)가 캐리어(100) 상으로 위치 이동되도록 다수의 캐리어측 기판 파지부재(151)를 핸들링하는 파지부재 핸들러(152)를 포함한다.

캐리어측 기판 파지부재(151)는 후술할 카세트측 기판 파지부재(172, 도 6 참조)와 마찬가지로 기판의 양 사이드에서 전후진 동작되면서 기판을 파지하는 부재이다.

이러한 캐리어측 기판 파지부재(151)는 파지 본체(151a)와, 파지 본체(151a)의 양측에서 상호간 접근 또는 이격 가능하게 구동되는 한 쌍의 파지 집게(151b)를 포함한다.

한 쌍의 파지 집게(151b)가 상호 접근될 때 기판을 파지할 수 있고, 상호 이격될 때 기판을 놓아줄 수 있다. 한 쌍의 파지 집게(151b)가 상호 이격되면서 기판을 놓아준 상태가 도 19에 해당된다.

본 실시예에서 캐리어측 기판 파지부재(151)는 다수 개 마련되는데, 다수 개의 캐리어측 기판 파지부재(151)들이 한번에 함께 동작될 수 있도록 다수의 캐리어측 기판 파지부재(151)를 일체로 연결하는 파지부재 연결부(153)가 더 적용되며, 이러한 파지부재 연결부(153)에 파지부재 핸들러(152)가 연결된다.

따라서 파지부재 핸들러(152)가 동작되면 파지부재 연결부(153)에 연결된 모든 캐리어측 기판 파지부재(151)들이 한번에 함께 동작될 수 있다.

파지부재 핸들러(152)는 단부 영역이 파지부재 연결부(153)에 결합되는 한 쌍의 핸드(152a)와, 한 쌍의 핸드(152a)가 회전 가능하게 지지되는 핸드 회전모듈(152b)과, 핸드 회전모듈(152b)이 지지되는 회전모듈 지지용 슬라이더(152c)와, 회전모듈 지지용 슬라이더(152c)와 연결되며, 회전모듈 지지용 슬라이더(152c)가 캐리어(100)의 상하 방향으로 이동되게 가이드하는 한 쌍의 가이드 컬럼(152d)을 포함한다.

이에, 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판을 도 7과 같이 캐리어측 기판 파지부재(151)들이 수평 방향으로 배치된 상태에서 파지한 후, 핸드 회전모듈(152b) 및 회전모듈 지지용 슬라이더(152c)의 동작에 의해 도 8처럼 수직된 캐리어(100) 측으로 수직되게 전달될 수 있다.

이처럼 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)이 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판을 파지하여 캐리어(100)로 전달하도록 함으로써 기판들이 캐리어(100)에 자동으로 장착될 수 있도록 하는 일련의 작업을 유기적인 메커니즘으로 진행할 수 있어 기판의 로딩 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

다음으로, 카세트 로딩 유닛(160)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 기판이 적재되는 기판 적재용 카세트(C)를 카세트 로딩위치로 이송시키는 역할을 한다. 카세트 로딩위치란 도 5에서 +X축 방향을 따라 줄지어 배치된 기판 적재용 카세트(C)들 중에서 맨 앞쪽에 배치된 위치를 가리킨다.

이러한 카세트 로딩 유닛(160)은 기판이 적재된 기판 적재용 카세트(C)를 카세트 로딩위치로 공급하는 카세트 공급부(161)와, 카세트 공급부(161)보다 낮은 위치에 배치되며, 기판이 인출 완료된 빈 카세트를 회수하는 카세트 회수부(162)를 포함한다.

공정의 효율을 위해, 카세트 공급부(161)가 카세트 회수부(162)보다 높은 위치에 배치될 수 있다.

카세트 공급부(161)는 카세트 로딩위치로 기판 적재용 카세트(C)가 공급되는 방향(X축)을 따라 상호간 분리되어 배치되는 다수의 카세트 공급 컨베이어(161a)를 포함할 수 있다. 그리고 카세트 회수부(162)는 카세트 로딩위치에서 빈 카세트가 회수되는 방향을 따라 상호간 분리되어 배치되는 다수의 카세트 회수 컨베이어(162a)를 포함할 수 있다.

이때, 카세트 공급 컨베이어(161a)와 카세트 회수 컨베이어(162a)는 모두 롤러 컨베이어로 적용될 수 있는데, 카세트 공급 컨베이어(161a) 상의 롤러(161b)들은 일렬로 줄지어 배치되는 반면, 카세트 회수 컨베이어(162a) 상의 롤러(162b,162c)들은 교차식으로 배치된다.

따라서 기판 적재용 카세트(C)들은 카세트 공급 컨베이어(161a)를 따라 +X축 방향으로 이동되면서 기판을 공급할 수 있다. 반면, 빈 카세트들은 카세트 회수 컨베이어(162a) 상의 롤러(162b,162c)들을 따라 -X축 방향으로 위치 이동된 이후에 다시 -Y축 방향으로 이동되면서 회수될 수 있다.

한편, 카세트 로딩 유닛(160)의 구조에서 다수의 카세트 공급 컨베이어(161a) 중 카세트 로딩위치에 인접된 카세트 공급 컨베이어(161a)에는 기판 적재용 카세트(C)를 업/다운(up/down) 구동시키는 카세트 업/다운 구동부(미도시)가 더 마련된다.

실제, 카세트 로딩위치에 놓인 기판 적재용 카세트(C)로부터 기판 트랜스퍼 유닛(170)이 기판을 하나씩 인출하여 이송시킬 때는 기판 트랜스퍼 유닛(170)의 카세트측 포크(171)의 1회 동작에 연동되어 기판 적재용 카세트(C)가 1칸씩 하방으로 다운(down) 동작될 수 있는데, 이를 위해 카세트 업/다운 구동부가 마련되는 것이다.

다음으로, 기판 트랜스퍼 유닛(170)은 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 카세트 로딩 유닛(160)에 이웃하게 배치되며, 기판 적재용 카세트(C) 내의 기판을 순차적으로 인출하여 기판 버퍼위치로 이송시키는 역할을 한다. 기판 버퍼위치란 기판 버퍼용 다이(181)가 위치되는 영역을 가리킨다.

이러한 기판 트랜스퍼 유닛(170)은 기판 적재용 카세트(C)에 적재된 기판을 인출하는 카세트측 포크(171)와, 카세트측 포크(171)를 통해 인출된 기판을 파지하는 카세트측 기판 파지부재(172)와, 카세트측 기판 파지부재(172)와 연결되어 카세트측 기판 파지부재(172)를 이송시키는 파지부재 트랜스퍼(173)를 포함한다.

카세트측 포크(171)는 카세트측 포크 X축 구동부(174)에 의해 전후진 동작된다. 즉 카세트측 포크 X축 구동부(174)에 의해 카세트측 포크(171)가 전후진 동작되면서 기판 적재용 카세트(C)의 하단부로부터 기판을 차례로 인출시킨다.

카세트측 기판 파지부재(172)는 카세트측 포크(171)에 의해 인출된 기판을 파지하는 역할을 한다. 카세트측 기판 파지부재(172)의 구조는 전술한 캐리어측 기판 파지부재(151)의 구조와 동일하므로 중복 설명은 피한다.

파지부재 트랜스퍼(173)는 카세트측 기판 파지부재(172)와 연결되며, 기판 적재용 카세트(C)가 공급되는 방향인 X축 방향을 따라 카세트측 기판 파지부재(172)를 이동시키는 X축 이동체(173a)와, X축 이동체(173a)와 연결되며, X축 이동체(173a)를 X축에 교차되는 Y축 방향을 따라 이동시키는 Y축 이동체(173b)를 포함한다.

이처럼 카세트측 기판 파지부재(172)가 X축 이동체(173a)와 Y축 이동체(173b)에 연결됨에 따라 기판은 카세트측 기판 파지부재(172)에 의해 기판 버퍼용 다이(181) 상의 기판 버퍼위치로 이송될 수 있다.

본 실시예의 경우, 카세트측 포크(171)와 카세트측 기판 파지부재(172)는 듀얼(dual) 배치되며, 하나씩 번갈아 동작되면서 기판을 기판 버퍼용 다이(181) 상의 기판 버퍼위치로 이송시킨다. 따라서 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있다.

이처럼 카세트 로딩 유닛(160) 및 기판 트랜스퍼 유닛(170)에 의해 즉 기판 적재용 카세트(C)를 카세트 로딩위치로 이송시킨 후에 기판 적재용 카세트(C) 내의 기판을 순차적으로 인출하여 기판 로딩위치로 얼라인시키는 일련의 작업을 유기적인 메커니즘으로 진행할 수 있어 기판의 로딩 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

마지막으로, 기판 버퍼 유닛(180)은 도 4, 그리고 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기판 버퍼위치와 기판 로딩위치 간을 이송 가능하게 마련되어 기판 버퍼위치 상의 기판들을 기판 로딩위치로 이송시키는 역할을 한다.

이러한 기판 버퍼 유닛(180)은 기판 버퍼위치에 배치되는 기판 버퍼용 다이(181)와, 기판 버퍼용 다이(181)에 접근 또는 이격 구동되면서 기판 버퍼용 다이(181) 상의 기판들을 기판 로딩위치로 이송시키는 다수의 캐리어측 포크(182)를 포함한다.

기판 버퍼용 다이(181)의 상부에는 기판 버퍼용 다이(181)의 상면으로부터 기판을 이격시키는 다수의 이격부재(181a)가 마련된다. 이격부재(181a)들로 인해 캐리어측 포크(182)가 기판을 떠서 옮길 수 있다.

실시예이기는 하지만 기판 버퍼용 다이(181)에 총 5장의 기판이 로딩되므로 캐리어측 포크(182) 역시 5개가 한 조를 이루어 동작된다.

기판 버퍼 유닛(180)에는 다수의 캐리어측 포크(182)와 연결되어 다수의 캐리어측 포크(182)를 다수의 캐리어측 포크(182)가 구동되는 방향인 X축 방향을 따라 구동시키는 캐리어측 포크 X축 구동부(183)가 더 적용된다. 캐리어측 포크 X축 구동부(183)는 앞서 기술한 카세트측 포크 X축 구동부(174)와 마찬가지로 실린더 또는 리니어 모터로 적용될 수 있다.

이처럼 기판 버퍼 유닛(180)이 적용되어 서브 캐리어(110) 상에 장착될 다수의 기판을 기판 버퍼위치로 먼저 이송시킨 후에 공정 상황에 맞게 기판 로딩위치로 이송될 수 있도록 하는 일련의 작업을 유기적인 메커니즘으로 진행할 수 있어 기판의 로딩 효율을 대폭 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 택트 타임(tact time)을 감소시켜 생산성 향상에 기여할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 스퍼터 시스템의 동작을 살펴본다.

우선, 캐리어(100)에 다수의 기판이 장착되기 위해 기판 로딩장치(190)가 동작된다.

카세트 로딩 유닛(160)에 의해 기판 적재용 카세트(C)가 카세트 로딩위치로 이동된 상태에서 카세트 로딩 유닛(160)과의 상호 작용으로 기판 트랜스퍼 유닛(170)이 기판 적재용 카세트(C) 상의 기판을 순차적으로 기판 버퍼용 다이(181) 상의 기판 버퍼위치로 이송시킨다.

기판 버퍼용 다이(181) 상의 기판 버퍼위치에 기판들이 1차로 로딩 완료되면 캐리어측 포크(182)가 동작되어 기판 로딩위치로 이송시킨다.

기판 로딩위치에 기판이 로딩되면, 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛(150)이 동작되어 기판들을 서브 캐리어(110)로 전달하게 되며, 이후, 푸시 핀(135)과 이동식 로드 패드(137)의 동작에 의해 서브 캐리어(110) 상에 기판들이 장착될 수 있게 된다.

이와 같은 기판 로딩장치(190)의 작용에 의해 캐리어(100)에 다수의 기판이 장착되면, 기판들은 캐리어(100)에 의해 아웃개싱 처리용 챔버(200)로 이송된 후, UV 램프(220)의 UV 처리에 의해 아웃개싱 처리된다.

아웃개싱이 처리 완료된 기판은 캐리어(100)를 따라 스퍼터 챔버(300)로 이송된 후에 증착공정을 진행하게 된다.

이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 스퍼터 시스템에 따르면, 기판의 표면에 스크린 프린팅된 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인한 스퍼터 챔버(300)의 오염 문제를 효율적으로 해소할 수 있어 기판의 양산성 저하 문제를 개선할 수 있음은 물론 황변 현상으로 인해 기판의 광투과도가 저하되는 것을 예방할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 캐리어 110 : 서브 캐리어
120 : 메인 캐리어 131 : 회전 클램핑 모듈
133 : 안전핀 모듈 140 : 캐리어 컨베이어
150 : 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛 160 : 카세트 로딩 유닛
170 : 기판 트랜스퍼 유닛 171 : 카세트측 포크
180 : 기판 버퍼 유닛 190 : 기판 로딩장치
200 : 아웃개싱 처리용 챔버 210 : 챔버 바디
220 : UV 램프 230 : 황변 예방용 마스크
300 : 스퍼터 챔버 310 : 이온 건
320 : 타겟

Claims (17)

1. 표면에 블랙메트릭스 물질이 스크린 프린팅된 기판에 대한 증착공정이 진행되는 스퍼터 챔버;
   상기 스퍼터 챔버의 주변에 배치되며, 상기 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱(Outgassing)으로 인해 상기 스퍼터 챔버가 오염되는 것이 저지되도록 상기 증착공정이 진행되기 전에 상기 블랙메트릭스 물질의 아웃개싱을 처리하는 아웃개싱 처리용 챔버; 및
   상기 스퍼터 챔버 및 상기 아웃개싱 처리용 챔버와 인라인(in-line)을 형성하며, 상기 기판이 상기 아웃개싱 처리용 챔버 내로 인입되기 전에 여러 장의 기판을 캐리어(Carrier)에 장착시키는 기판 로딩장치를 포함하며,
   상기 기판 로딩장치는,
   캐리어를 이송 가능하게 지지하는 캐리어 컨베이어(Carrier Conveyor);
   상기 캐리어 컨베이어에 이웃된 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판이 상기 캐리어 컨베이어 상의 캐리어로 전달되어 상기 캐리어에 장착될 수 있도록 상기 캐리어 컨베이어에 이동 가능하게 결합되는 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛;
   상기 다수의 기판이 적재되는 기판 적재용 카세트를 카세트 로딩위치로 이송시키는 카세트 로딩 유닛;
   상기 카세트 로딩 유닛에 이웃하게 배치되며, 상기 기판 적재용 카세트 내의 기판을 순차적으로 인출하여 기판 버퍼위치로 이송시키는 기판 트랜스퍼 유닛; 및
   상기 기판 버퍼위치와 상기 기판 로딩위치 간을 이송 가능하게 마련되어 상기 기판 버퍼위치 상의 기판들을 상기 기판 로딩위치로 이송시키는 기판 버퍼 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 아웃개싱 처리용 챔버는,
   챔버 바디; 및
   상기 챔버 바디 내에 마련되며, 상기 챔버 바디 내로 인입되는 기판에 대하여 자외선(UV, Ultraviolet Ray)을 조사하는 UV 램프를 포함하며,
   상기 UV 램프에 의한 자외선 조사에 의해 상기 기판에 황변 현상이 발생되는 것이 방지되도록 상기 UV 램프와 상기 기판 사이에는 상기 기판의 베젤(Bezel) 부분을 제외한 유효면 영역을 가리는 황변 예방용 마스크가 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 황변 예방용 마스크는 메탈(metal) 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스퍼터 챔버에는 상기 기판에 대한 증착공정이 진행되기 전에 아르곤(Ar) 이온으로 상기 기판의 표면을 식각하여 상기 기판의 표면에 발생된 황변을 제거하는 이온 건(Ion Gun)이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이온 건의 동작 시 상기 기판의 베젤(Bezel) 부분에는 마스킹 테이프가 미리 부착되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 캐리어 컨베이어는,
   전면이 개구되며, 상기 캐리어가 출입되는 캐리어 출입용 슬롯이 측부에 형성되는 컨베이어 블록; 및
   상기 컨베이어 블록 내에 마련되어 상기 캐리어를 상기 컨베이어 블록 내외로 이송시키는 캐리어 이송체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 캐리어 컨베이어는,
   상기 컨베이어 블록의 후면에 배치되며, 상기 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛이 상기 기판을 서브 캐리어에 인접하게 배치시킬 때, 상기 기판을 흡착하여 상기 서브 캐리어 측으로 이동시키는 이동식 로드 패드(Load Pad)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛은,
    상기 기판 로딩위치에 로딩된 다수의 기판을 파지하는 다수의 캐리어측 기판 파지부재; 및
    상기 다수의 캐리어측 기판 파지부재가 상기 캐리어 상으로 위치 이동되도록 상기 다수의 캐리어측 기판 파지부재를 핸들링하는 파지부재 핸들러를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 캐리어 로딩용 기판 핸들링 유닛은 상기 다수의 캐리어측 기판 파지부재를 일체로 연결하는 파지부재 연결부를 더 포함하며,
    상기 파지부재 핸들러는 상기 파지부재 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 파지부재 핸들러는,
    단부 영역이 상기 파지부재 연결부에 결합되는 한 쌍의 핸드;
    상기 한 쌍의 핸드가 회전 가능하게 지지되는 핸드 회전모듈;
    상기 핸드 회전모듈이 지지되는 회전모듈 지지용 슬라이더; 및
    상기 회전모듈 지지용 슬라이더와 연결되며, 상기 회전모듈 지지용 슬라이더가 상기 캐리어의 상하 방향으로 이동되게 가이드하는 한 쌍의 가이드 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
13. 제1항에 있어서,
    상기 카세트 로딩 유닛은,
    상기 기판이 적재된 기판 적재용 카세트를 상기 카세트 로딩위치로 공급하는 카세트 공급부; 및
    상기 카세트 공급부보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 기판이 인출 완료된 빈 카세트를 회수하는 카세트 회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 카세트 공급부는 상기 카세트 로딩위치로 상기 기판 적재용 카세트가 공급되는 방향을 따라 상호간 분리되어 배치되는 다수의 카세트 공급 컨베이어를 포함하며,
    상기 카세트 회수부는 상기 카세트 로딩위치에서 상기 빈 카세트가 회수되는 방향을 따라 상호간 분리되어 배치되는 다수의 카세트 회수 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
15. 제1항에 있어서,
    상기 기판 트랜스퍼 유닛은,
    상기 기판 적재용 카세트에 적재된 기판을 인출하는 카세트측 포크;
    상기 카세트측 포크를 통해 인출된 기판을 파지하는 카세트측 기판 파지부재; 및
    상기 카세트측 기판 파지부재와 연결되어 상기 카세트측 기판 파지부재를 이송시키는 파지부재 트랜스퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
16. 제1항에 있어서,
    상기 기판 버퍼 유닛은,
    상기 기판 버퍼위치에 배치되는 기판 버퍼용 다이; 및
    상기 기판 버퍼용 다이에 접근 또는 이격 구동되면서 상기 기판 버퍼용 다이 상의 기판들을 상기 기판 로딩위치로 이송시키는 다수의 캐리어측 포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.
17. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어는,
    상기 다수의 기판이 장착되는 서브 캐리어(Sub Carrier); 및
    상기 서브 캐리어가 착탈 가능하게 결합되는 메인 캐리어(Main Carrier)를 포함하며,
    상기 기판은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)용 기판인 것을 특징으로 하는 스퍼터 시스템.

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