KR101670169B1 - 기판 감지 센서를 구비한 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 기판이 기판 척으로부터 이탈되는지 여부를 공정 진행 중 항시 감시할 수 있는 시스템을 기판 척 장치에 추가하고자 하는 것이다. 상기 목적에 따라 본 발명은 기판 척에 기판 감지 센서를 구비하여 기판이 부착되어 있는지 이탈되었는지를 또는 부분적으로 이탈되었는지를 상시 감시할 수 있는 기판 감지 기능을 구비한 기판 척을 제공하였다.
상기 기판 감지 센서는 직반사형 포토일렉트릭 센서로 구성될 수 있고, 다수의 감지 센서를 기판 척에 부착하여 기판이 기판 척으로부터 완전히 이탈된 경우 외에 일부 구간에서 이탈된 부분이탈 상태로 감지할 수 있게 하였다.
또한, 소자가 형성되지 않는 비 증착 구역에 상기 기판 감지 센서를 배치하여 증착 공정 등 다른 공정에 간섭이 없게 하였고, 무선 통신 모듈을 추가하여 기판이 들어 있는 챔버 외에서 상황을 판단할 수 있게 하였다.

Description

기판 감지 센서를 구비한 척{CHUCK WITH SUBSTRATE MONITORING SENSOR}
본 발명은 본 발명은 디스플레이, 반도체 등을 제조하는 공정에서 기판을 잡아주는 척(chuck)에 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 출원되어있다(대한민국등록특허제10-0541856호 참조). 그밖에 본 출원인에 의해 출원 및 등록된 축전기척, 정전 척과 점착제 척을 혼합한 척 등이 있다(대한민국등록특허제10-1403840,10-1403850). 또한, 본 출원인은 점착제 척의 경우, 기판 전면에 대해 균일한 분포로 척을 배열하지 않고 증착물이 형성되지 않는 구역인, 기판의 분할선을 따라 배열한 척도 제안한 바 있다(대한민국등록특허제10-1422449).
이와 같은 다양한 척을 적용하여 기판을 잡아 이송하여 공정을 실시함에 있어서, 기판이 기판 척으로부터 이탈되는 문제가 발생 되고 있다.
기판의 세정 불량, 유리기판의 표면 에너지 유의차등은 빈번히 발생하는 문제이고, 더불어 장시간 공정을 진행하거나 챔버 내부 오염으로 인한 점착제의 점착력 저하, 점착제의 경시 변화, 일시적인 물류 정지에 의한 증발원 상부에서의 기판 온도 상승 등의 문제들은 점착척 사용 중 기판이 기판 척에서 완전히 이탈되거나(Drop) 부분적으로 이탈(Drop)될 수 있는 원인으로 작용한다. 기판이 기판 척에서 이탈될 경우 진행 중이던 물류를 정지하고 비 증착 챔버를 개방하여 이탈된 기판을 수습해야 한다. 만약 이탈된 기판이 파손되었을 경우 챔버 내의 세정(cleaning) 작업을 진행하여야 한다. 기판이 부분 이탈된 경우 그 정도에 따라 언제든지 완전 이탈(Drop)로 이어질 수 있으며 그에 따른 사전 조치를 취해야 한다. 이때 기판의 이탈 현상을 최대한 빨리 확인하고 진행되던 물류를 정지해야 2차 피해를 막을 수 있으며, 물류 사고로 인한 디스플레이 제조 손실을 최소화할 수 있다. 만약 이러한 사실을 확인하지 않고 계속적으로 물류를 진행할 경우 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 챔버 간 게이트 밸브(Gate valve) 손상, 이탈된 기판이 파손될 경우 챔버 내에서 수많은 파편을 생성해내어 이때 발생 된 파편의 일부가 척에 남아 있는 상태에서 계속된 물류로 인하여 척이 게이트 밸브를 지나게 되고 게이트 밸브에 파편이 떨어질 경우 게이트 밸브가 손상된다. 또한 부분 이탈된 기판을 가지고 게이트 밸브를 지나다가 게이트 밸브 중앙에서 기판의 완전 이탈이 발생하고 게이트 밸브가 동작하게 되면 밸브를 비롯한 시스템에 치명적 손상이 있을 수 있다.
또한, 기판이 이탈된 척이 계속적인 물류 진행을 하게 될 경우, 기판이 없는 상태로 증발원 상부를 지나가게 되고, 이 경우 정상적인 상태라면 기판에 증착되었어야 할 물질들이 척 표면에 증착된다. 이로 인해 점착제의 점착력이 급격히 저하되며 척 표면의 오염 및 고열에 의한 변형을 불러 일으킬 우려가 있다.
기타 기구부 손상이 있게 되는데, 기판이 없는 상태의 척은 마스크와 합착하게 될 경우 척의 점착제와 마스크가 붙어버릴 우려가 있으며 이 경우 탈착 과정에서 마스크 손상이 발생할 수 있다. 또한 기판이 이탈되거나 이탈 후 파손이 발생한 상황에서 후속 물류가 지속적으로 진행될 경우 후속 기판의 추가적인 파손 및 손상, 챔버내 기구부 피해규모의 양적 질적 확산, 심할 경우 생산 장비 파손의 문제가 발생할 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서는 물류 장비의 각 부분마다 진행 상태 감시(Monitoring)를 진행하는 장치가 필요하다. 진공 챔버 외부에서 관측시 정확한 기판의 부착상태에 대한 정확한 판정이 어려우며, 이로 인한 비용 발생도 추가될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 기판이 기판 척으로부터 이탈되는지 여부를 공정 진행 중 항시 감시할 수 있는 시스템을 기판 척 장치에 추가하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 기판 척에 기판 감지 센서를 구비하여 기판이 부착되어 있는지 이탈되었는지를 또는 부분적으로 이탈되었는지를 상시 감시할 수 있는 기판 감지 기능을 구비한 기판 척을 제공하였다.
상기 기판 감지 센서는 직반사형 포토일렉트릭 센서, 유리를 감지할 수 있는 센서 또는 레이저 센서 중 어느 하나로 구성될 수 있고, 다수의 감지 센서를 기판 척에 부착하여 기판이 기판 척으로부터 완전히 이탈된 경우 외에 일부 구간에서 이탈된 부분이탈 상태로 감지할 수 있게 하였다.
또한, 소자가 형성되지 않는 비 증착 구역에 상기 기판 감지 센서를 배치하여 증착 공정 등 다른 공정에 간섭이 없게 하였고, 무선 통신 모듈을 추가하여 기판이 척에 붙어 있는 상태를 기판이 들어 있는 챔버 외부에서 판단할 수 있게 하였다.
본 발명에 따르면 기판이 기판 척에서 이탈되었는지 여부를 실시간 모든 공정에 대해 알 수 있어, 신속한 조치를 취할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판 감지 센서가 기판 척 플레이트의 여러 곳에 다수 분포되어 기판이 척 플레이트에서 완전히 이탈된 경우뿐 아니라 부분적으로 이탈된 경우도 알아낼 수 있어 사전 조치를 취할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판 감지 센서의 감지 결과를 무선 통신으로 챔버 외부로 전송하는 통신 모듈을 구비하여 전체 공정 진행에 대해 상황실에서 실시간 기판의 이탈 문제를 감시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 변형 실시예를 설명하기 위한 단면도와 기판 감지 센서를 덮는 캡의 사시도 이다.
도 3은 도 2의 캡의 적용례를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 기판 감지 센서(300)가 기판(100)을 잡아주는 척 플레이트(200)에 설치되어 있는 것을 보여준다. 기판(100)을 척킹하는 수단은 점착제 척을 비롯하여 자석 척, 정전 척, 축전기 척, 점착제 척과 정전 척의 혼합형 척, 진공 척일 수 있다. 이러한 척킹 부재(400)들이 척 플레이트(200)에 다수 배치되어 기판(100)을 척킹하게 된다. 척킹 부재들은 증착으로 소자가 형성되지 않는 비 증착 구간에 배치되는 것이 바람직하다. 이른바, 증착 구역(500)에 대비되는 마스킹 영역(600)이라 부르는 기판 분할 구역에 척킹 부재들이 배치되며, 본 발명의 기판 감지 센서(300)들도 상기 마스킹 영역(600)에 배치되는 것이 바람직하다. 척킹 부재들 사이사이에 기판 감지 센서(300)가 배열될 수 있으며, 기판 감지 센서(300)는 직반사형 포토일렉트릭 센서, 유리를 감지할 수 있는 센서 또는 레이저 센서로 구성될 수 있다. 즉, 척 플레이트(200)에 빛이 통과할 수 있는 구멍을 뚫어 기판 감지 센서(300)를 구멍 아래에 배치한다. 센서에서 발광 된 빛이 기판(100)에 의해 반사되어 센서(300)로 되돌아 온 빛을 수광 하며, 기판(100)이 있을 때의 수광량과 기판(100)이 없을 때의 수광량의 차이를 전류 세기 변화로 감지할 수 있다. 이러한 센싱 방식을 통해 기판(100)이 척 플레이트(200)로부터 이탈되었는지를 감시할 수 있다. 기판 감지 센서(300)의 센싱 결과를 챔버 외부에서 알 수 있도록 통신 모듈을 센서(300)와 연동시켜 모든 공정 진행중에 실시간으로 기판(100)의 척 플레이트(200) 이탈 여부를 감시할 수 있다.
기판 감지 센서(300)는 마스킹 영역(600)에 여러 개를 가급 균일한 분포로 배치하는 것이 바람직하며, 이에 따라 특정 구역에서 기판(100)이 척 플레이트(200)에서 이탈되었을 경우도 감지된다. 즉, 기판의 부분 이탈에 대해서도 감지되므로, 기판의 완전 이탈 전에 미리 조치를 취할 수 있다. 이러한 점은 실제 상황에서 큰 사고를 예방하여 매우 유용하다.
본 발명은 점착제 척을 이용하는 경우 특히 유용하나 다른 척 부재를 사용한 경우에도 유용하다.
도 2와 도 3은 도 1의 실시예를 변형한 변형 실시예를 나타낸다.
도 2는 기판 감지 센서(300)가 설치된 곳 상단에 조립되는 탄성 부재(310)의 사시도와 이를 적용한 상태 단면도이다. 기판 감지 센서(300)는 포토 센서 등으로 구성되므로 증발원에서 나오는 빛과 같이 외부에서 빛이 입사되면 포토 센서에 수광량이 증가 되어 기판 유무 감지의 감도가 나빠진다. 즉, 외부에서 유입된 빛으로 인해, 기판(100)이 척 플레이트(200)에 부착되어 있을 때의 수광량과 기판(100)이 없을 때의 수광량의 차이가 명확하지 않게 되어 기판 감지 센서(300)는 감지 기능을 상실할 수 있다. 따라서 기판 감지 센서(300)가 안착 된 척 플레이트(200) 부위의 상단부에 일종의 캡(310)을 설치하되, 캡(310)이 척 플레이트(200)의 상면에 대해 돌출되는 부분이 있게 구성하여 기판(100)에 의해 눌려짐에 따라 수광량의 변화를 일으켜 기판 감지 센서(300)가 기판(100)의 존재를 감지하게 된다. 캡(310)에 의해 외부로부터 기판 감지 센서(300)로 들어오는 빛을 대부분 차단할 수 있기 때문에 기판 감지의 정확도를 매우 향상시킬 수 있다. 이러한 캡(310)은 탄성 부재로 구성되는 것이 바람직하며, 재질은 불투명한 것으로서 플라스틱 또는 금속 등으로 선택될 수 있다. 도 3에는 캡(310)이 기판(100)에 의해 눌려진 상태를 보여준다. 본 실시예의 캡(310)은 기판 감지 센서(300)가 안착 된 척 플레이트(200)의 오목부 한쪽 벽을 의지하여 지지 되도록 수직으로 된 부분에서 출발하여 각진 볼록부를 거쳐 수평단으로 마무리되는 밴드를 제안한다. 즉, 마치 밴드를 가지고 각을 주면서 형성된 것과 같은 캡 부재이며, 탄성을 나타낼 수 있는 금속재, 플라스틱, 고무 등으로 만들 수 있다.
이와 같이 하여, 기판이 기판 척에서 이탈되어 발생 될 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
100: 기판
200: 척 플레이트
300: 기판 감지 센서
310: 캡
400: 척킹 부재
500: 증착 구역
600: 마스킹 영역

Claims (6)

  1. 기판 척에 기판 감지 센서와 기판 감지 센서와 연동 되는 통신 모듈을 구비하여 기판이 부착되어 있는지 이탈되었는지를 상시 감시할 수 있는 기판 감지 기능을 구비하고,
    상기 기판 감지 센서는 상기 기판 척에 배치되되, 기판 척에 오목부를 형성하여 그 안쪽에 배치되고,
    기판 척의 오목부 상단에 배치되어 외부로부터 빛이 기판 감지 센서에 입사되는 것을 방지하는 캡을 더 구비하며,
    상기 캡은 기판 척의 상면으로부터 돌출되게 형성되고 탄성을 나타내어 기판이 기판 척에 부착되면 기판에 의해 눌려지고 기판이 기판 척으로부터 이탈되면 원위치로 회복되는 것을 특징으로 하는 기판 감지 기능을 구비한 기판 척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 감지 센서는 직반사형 포토일렉트릭 센서, 유리를 감지할 수 있는 센서 또는 레이저 센서 중 어느 하나를 포함하고, 다수의 감지 센서를 기판 척에 부착하여 기판이 기판 척으로부터 완전히 이탈된 경우 외에 일부 구간에서 이탈된 부분이탈 상태로 감지할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 기판 감지 기능을 구비한 기판 척.
  3. 제1항에 있어서, 소자가 형성되지 않는 비 증착 구역에 상기 기판 감지 센서를 배치하여 증착 공정 등 다른 공정에 간섭이 없게 한 것을 특징으로 하는 기판 감지 기능을 구비한 기판 척.
  4. 제1항에 있어서, 무선 통신 모듈을 추가하여 기판이 들어 있는 챔버 외에서 상황을 판단할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 기판 감지 기능을 구비한 기판 척.

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