KR101739052B1 - 기판 회전 장치 - Google Patents

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KR101739052B1
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김대진
엄승환
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디앤에이 주식회사
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Abstract

본 발명은 이송유닛의 상부에 이격되도록 배치되고, 기판을 결합시키는 척부를 구비하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 연결되어, 상기 기판 지지부를 회전시키는 회전부재, 및 상기 회전부재에 연결되어, 상기 기판 지지부를 틸팅 가능하게 하는 틸팅 조절부를 포함하고, 상기 회전부재는, 상기 기판 지지부에 회전 가능하게 연결되는 회전축, 및 상기 회전축에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하고, 상기 회전부재 및 상기 틸팅 조절부는, 상기 기판지지부 및 상기 이송유닛 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치를 제공한다.

Description

기판 회전 장치{APPARATUS FOR ROTATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 회전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 리프트 오프 장치 또는 레이저 어닐링 장치에서 사용되는 기판 회전 장치에 관한 것이다.
최근들어 엑시머 레이저 빔의 안정성과 출력이 향상됨에 따라 반도체 물질을 가공하는 공정으로 그 사용범위가 넓어지고 있다. 예컨대, 엑시머 레이저 빔은 LED, OLED 또는 LCD 기판 등의 제조 공정 중 레이저 어닐링 공정 및 레이저 리프트 오프 공정에서 사용되고 있다.
레이어 어닐링 공정은 비정질 실리콘을 열처리하여 다결정 실리콘으로 결정화하는 공정으로 비정질 실리콘 박막에 엑시머 레이저를 조사하여 순간적인 가열에 의한 결정화를 유도하는 공정이다. 그리고 레이저 리프트 오프 공정은 기판 위에 발광 다이오드와 같은 소자를 포함하는 박막을 형성한 후에 엑시머 레이저를 조사하여 기판과 박막을 분리하는 공정이다.
이러한 공정들은 기판이 처리되는 챔버 내에서 레이저 조사 상태에서 기판을 이송시키는 것을 필요로 한다. 기판 이송 장치는 이와 같이 기판 처리 챔버 내에서 기판을 안정적으로 이송시키기 위해 구비되는 것으로, 가공 품질을 향상을 위해서는 레벨링 조절이 용이하고 기판이 이송이 균일하게 이루어질 수 있어야 한다.
레이저 리프트 오프 장치 또는 레이저 어닐링 장치의 가공 챔버 내에서, 기판 이송장치에 의해 기판이 이송된다. 또한, 기판은 스테이지 척에 고정된다.
기존에는, 기판을 회전시키기 위한 회전 구조 및 기판을 틸팅시키기 위한 틸팅 구조가 별도의 공간에 설치되었기에, 기판이 위치하는 스테이지 척까지의 높이가 높아지는 문제가 있었다.
이로 인해, 기판을 회전 및 틸팅시키는데 있어서, 정밀도 및 안정성이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 하나의 공간 안에 회전축 및 틸팅 조절장치가 배치되는 기판 회전 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 기판을 회전 및 틸팅하는데 있어서 정밀도를 향상시키는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 기판 회전 장치는, 이송유닛의 상부에 이격되도록 배치되고, 기판을 결합시키는 척부를 구비하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 연결되어, 상기 기판 지지부를 회전시키는 회전부재, 및 상기 회전부재에 연결되어, 상기 기판 지지부를 틸팅 가능하게 하는 틸팅 조절부를 포함하고, 상기 회전부재는, 상기 기판 지지부에 회전 가능하게 연결되는 회전축; 및 상기 회전축에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하고, 상기 회전부재 및 상기 틸팅 조절부는, 상기 기판지지부 및 상기 이송유닛 사이에 배치된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 구동모터의 외주에는 상기 틸팅 조절부에 연결되어서 상기 틸팅되는 구동력을 전달받는 Z축 플레이트가 결합되고, 상기 Z축 플레이트에는 상기 Z축 플레이트에 탄성력을 제공하는 판 스프링이 설치된다.
상기 구동모터를 하측에는 상기 구동모터를 지지하는 모터플레이트가 설치되고, 상기 모터플레이트는 상기 Z축 플레이트에 연결되어서 상기 Z축 플레이트로부터 틸팅되는 구동력을 상기 구동모터에 전달할 수 있다.
상기 판 스프링의 단부에는 탄성지지부가 설치되고, 상기 탄성지지부는 상기 이송유닛에 결합되어서, 상기 판 스프링을 지지할 수 있다.
상기 틸팅 조절부는, 상기 이송유닛의 상부에 설치되고, 왕복 운동 가능하도록 구동력을 제공하는 리니어 모터(Linear Motor), 상기 왕복 운동 방향을 따라 경사진 면을 구비하고, 상기 구동력을 전달받도록 리니어 모터에 연결되어 상기 왕복 운동 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 제1경사부재, 및 상기 Z축 플레이트에 연결되며, 상기 왕복 운동 방향을 따라 경사진 면을 구비하고, 상기 제1경사부재에 마주하게 배치되어 상기 Z축 플레이트를 상하 방향으로 틸팅 가능하게 하는 제2경사부재를 포함할 수 있다.
상기 제2경사부재 및 상기 Z축 플레이트 사이에는 틸팅연결부재가 더 설치되고, 상기 틸팅연결부재는 볼 조인트 방식일 수 있다.
상기 틸팅연결부재는 상기 제2경사부재의 상부에 형성되고, 수용부를 구비하는 볼 수용부재, 상기 수용부에 회전 가능하도록 삽입되는 볼, 및 상기 볼에 삽입되는 구동축을 구비하고, 상기 Z축 플레이트에 형성되는 브라켓을 포함할 수 있다.
본 발명의 기판 회전 장치는 사이에 회전부재 및 틸팅 조절부를 기판 지지부 및 제2이송부재 사이의 공간에 배치함으로써, 기판 회전 구조의 전체 높이를 낮게 할 수 있으며, 이로 인해 정밀하고 안정적인 기판의 회전 및 틸팅을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 기판 회전 장치를 도시하는 개념도.
도 2는 도 1의 A부분을 다른 각도에서 바라본 단면도.
도 3는 도 1의 Z축 플레이트 및 틸팅 조절부의 관계를 도시하기 위한 개념도.
도 4은 도 1의 B부분을 상세하게 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "구비한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 기판 회전 장치(100)를 도시하는 개념도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 다른 각도에서 바라본 단면도이다. 또한, 도 3는 도 1의 Z축 플레이트(68) 및 틸팅 조절부(60)의 관계를 도시하기 위한 개념도이고, 도 4은 도 1의 B부분을 상세하게 도시한 단면도이다.
이하 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 기판 회전 장치(100)의 구조에 대하여 서술한다.
본 발명의 기판 회전 장치(100)는 기판 지지부(40), 회전부재(50) 및 틸팅 조절부(60)를 포함한다.
기판 지지부(40)는 이송유닛(30)의 상부에 이송유닛(30)과 이격되도록 배치된다. 이송유닛(30)은 가공 챔버 내부에서 본 발명의 기판 회전 장치(100)를 이송 가능하게 하는 유닛이다. 보다 상세하게, 이송유닛(30)은 기판(S) 전체에 레이저를 조사 가능하게 하도록 기판(S)을 이송시키는 유닛으로 X방향 및 X방향에 교차되는 Y방향으로 각각 이송 가능하게 하는 복수의 유닛으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 기판 회전 장치(100)는 이송유닛(30)에 의해 이송되게 된다.
기판 지지부(40)는 기판을 결합 가능하게 하는 척부를 구비한다. 기판 지지부(40)는 회전부재(50) 및 틸팅 조절부(60)에 의해 각각 회전 및 틸팅됨으로써 척부에 결합된 기판을 회전 및 틸팅 가능하게 한다.
회전부재(50)는 기판 지지부(40)에 회전 가능하게 결합되는 회전축(53) 및 회전축(53)에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터(55)를 포함한다.
회전축(53)은 기판 지지부(40)와 함께 회동하도록 기판 지지부(40)에 연결되는데, 기판 지지부(40)가 회전하는 R축으로 이해될 수 있다. 회전축(53)은, 일 측이 구동모터(55)의 상부에 결합되고, 타 측은 기판 지지부(40)에 결합된다. 구동모터(55)는 모터플레이트(58)에 지지되는데, 기판 지지부(40)를 회전 가능하게 회전축(53)에 구동력을 전달한다. 구동모터(55)는 Z축 플레이트(68)에 삽입될 수 있다.
구동모터(55)는 도 1을 참조하면, 회전축(53)의 하부에 연결되어 회전축(53)에 구동력을 제공한다. 구동모터(55)는 기판 지지부(40)와 이송유닛(30)의 사이에 배치됨으로써, 기판 회전 장치(100)의 전체적인 높이가 낮아지게 된다.
Z축 플레이트(68)는 구동모터(55)의 외주에 결합되어 기판 지지부(40)를 상하 방향으로 틸팅 가능하게 한다.
도 1에는 구동모터(55)가 모터플레이트(58)에 의해 지지되고, 모터플레이트(58)는 Z축 플레이트(68)에 의해 지지 가능하게 연결되어 있는 일예가 도시되어 있다.
Z축 플레이트(68)는 틸팅연결부재(80)에 결합되어 기판 지지부(40)를 틸팅 가능하게 한다. 구체적으로, Z축 플레이트(68)는 틸팅 조절부(60)에 의해 틸팅되고, Z축 플레이트(68) 및 Z축 플레이트(68)에 연결된 모터플레이트(58)는 구동모터(55)를 틸팅시킴으로써 기판 지지부(40)를 틸팅시킨다.
본 발명의 기판 회전 장치(100)는 기판 지지부(40)의 틸팅을 조절하는 틸팅 조절부(60)를 더 포함할 수 있다.
틸팅 조절부(60)는 리니어 모터(62), 제1 및 제2경사부재(64, 66)를 포함할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 틸팅 조절부(60)의 구조에 대하여 서술한다.
리니어 모터(62)는 운동 가능하도록 제1경사부재(64)로 구동력을 제공하여, 제1경사부재(64)를 운동 가능하게 한다. 일례로, 제1경사부재(64)는 지면과 나란한 방향으로 운동될 수 있다. 이송유닛(30)의 상측에는 제1경사부재(64)의 이동 가능하도록 가이드 홈이 형성될 수도 있으며, 가이드 홈은 도 2에 점선으로 표현되어 있다.
제1경사부재(64)는 경사진 면을 구비한다. 제2경사부재(66)는 Z축 플레이트(68)에 연결되는데, 리니어 모터(62) 및 제1경사부재(64)의 운동 방향으로 경사진 면을 구비한다. 또한, 제2경사부재(66)의 경사진 면은 제1경사부재(64)의 경사진 면과 마주하게 배치되어 제1경사부재(64)가 운동하는 경우, 제2경사부재(66)는 제1경사부재(64)의 경사진 면을 따라서 이동하게 되어 Z축 플레이트(68)를 상하 방향으로 운동할 수 있게 된다.
제1 및 제2경사부재(64, 66) 중 하나에는 승강가이드부(64a)가 구비될 수 있는데, 승강가이드부(64a)는 리니어 모터(62)로부터 제1경사부재(64)로 전달된 운동 방향의 구동력에 의해 제2경사부재(66)가 제1경사부재(64)의 경사진 면을 따라서 이동할 수 있게 한다. 이로 인해, Z축 플레이트(68)를 상하 방향으로 운동할 수 있게 된다.
도 2에는 제1경사부재(64)에 승강가이드부(64a)가 구비되고, 승강가이드부(64a)는 제2경사부재(66)를 가이드하여 제1경사부재(64)의 경사진 면을 따라서 이동 가능하게 형성되는 일 예가 도시된다. 제2경사부재(66)는 승강가이드부(64a)를 수용하면서 경사진 면을 따라 이동 가능하도록 홈을 구비할 수도 있다. 한편, 제2경사부재(66)를 상하 방향으로 이동 가능하도록 수용하는 틸팅가이드부(66a)가 더 설치될 수도 있다.
전술한 틸팅 조절부(60)는, 측방향의 구동력에 의해서 기판 회전 장치(100)를 상하 방향으로 승강 운동을 가능하게 하기에 상하 방향 틸팅의 정밀 제어를 가능하게 한다. 또한, 제1경사부재(64)는 리니어 모터(62)에 의해 측방향으로 운동되기에, 기판 회전 장치(100)는 전체적인 높이가 낮아지게 되고 제품 안정성은 향상된다.
전술한 바와 같이, 회전부재(50)는 기판 지지부(40) 및 이송유닛(30) 사이에 설치되고, 틸팅 조절부(60) 역시 기판 지지부(40) 및 이송유닛(30) 사이에 설치된다. 즉, 회전부재(50) 및 틸팅 조절부(60)는 기판 지지부(40) 및 이송유닛(30) 사이의 공간에 설치된다. 따라서, 회전부재 및 틸팅 조절부가 다른 높이의 공간에 별도로 설치된 종래의 구조에 비해서 본 발명의 기판 회전 장치(100)는 높이가 낮아지게 되며, 이로 인해, 본 발명의 기판 회전 장치(100)는 안정적이고 정밀한 기판의 회전 및 틸팅을 가능하게 한다.
또한, Z축 플레이트(68)를 틸팅시키도록 제2경사부재(66) 및 Z축 플레이트(68) 사이에는 틸팅연결부재(80)가 더 설치될 수 있다. 틸팅연결부재(80)는 제2경사부재(66)의 상부에 형성되는 볼 수용부재(82), 볼 수용부재(82)에 회전 가능하도록 삽입되는 볼(84), 볼(84)에 삽입되는 구동축(86) 및 구동축(86)이 결합되는 브라켓(88)을 포함하는 볼 조인트 방식으로 이루어질 수 있다. 도 4에는 볼 수용부재(82)에 볼(84)이 회전 가능하게 삽입 결합되고, 볼(84)에는 브라켓(88)에 결합된 구동축(86)이 삽입되는 일 예가 도시되어 있다. 한편, 브라켓(88)은 Z축 플레이트(68)에 형성될 수 있다.
볼 조인트 방식의 틸팅연결부재(80)는 틸팅 조절부(60)에 의한 상하 방향의 구동력을 전달받아서 Z축 플레이트(68)의 상하 전후 방향으로 틸팅 가능하게 할 수 있게 된다.
틸팅 조절부(60)는 기판 지지부(40)의 하측의 세 곳에 배치될 수 있다. 특히, 틸팅연결부재(80)는 Z축 플레이트(68)의 무게를 분산하며 틸팅할 수 있도록 서로 이격되게 세 곳으로 배치되는 것이 바람직하다. 리니어 모터(62), 제1경사부재(64) 등의 위치도 틸팅연결부재(80)의 위치를 고려하여 배치되는 것이 바람직하다. 도 3에는 세 곳에 배치된 틸팅 조절부(60)의 일 예가 도시된다.
Z축 플레이트(68)에는 탄성력을 제공하는 판 스프링(70)이 더 설치될 수 있다. 판 스프링(70)은 Z축 플레이트(68) 및 기판 지지부(40)의 사이에서 탄성연결부재(73)에 의해 Z축 플레이트(68)에 탄성 가능하게 연결될 수 있다.
판 스프링(70)은 제2경사부재(66)의 상하 운동에 의해 Z축 플레이트(68)가 틸팅되게 되면, 틸팅연결부재(80)에 지지되는 판 스프링(70)이 Z축 플레이트(68)에 탄성력을 제공하여, Z축 플레이트(68)의 탄성적인 틸팅을 가능하게 한다.
예를 들면, Z축 플레이트(68)의 하 측의 세 곳에서 각각의 구동에 의해 틸팅되기에, Z축 플레이트(68)가 세 곳의 높이 차가 발생하는 등 불안정하게 동작할 수 있는데, 판 스프링(70)의 탄성력에 의해 Z축 플레이트(68)는 탄성력을 제공받아서 높이 차이 등을 최소화하며 안정적으로 틸팅되게 된다.
Z축 플레이트(68) 및 판 스프링(70) 사이에는, 판 스프링(70)을 지지하게 하는 탄성지지부(75)가 설치될 수 있다.
도 1에는 Z축 플레이트(68)의 상측에 판 스프링(70)이 결합되고, 판 스프링(70)은 탄성지지부(75)에 의해 제2이송부재(30)에 결합되는 일 예가 도시된다.
한편, 도 3에는 리니어 모터(62), 제1경사부재(64), 승강가이드부(64a) 및 제2경사부재(66)가 서로 이격되도록 배치되어 틸팅연결부재(80)가 Z축 플레이트(68)를 지지하는 일 예가 도시된다.
틸팅 조절부(60)에 의해 Z축 플레이트(68)의 틸팅이 이루어질 때, 판 스프링(70)에 의해 Z축 플레이트(68)로 탄성력이 제공되며 이로 인해, Z축 플레이트(68)의 틀어짐이 방지되며 안정적인 구동이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 기판 회전 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 기판 회전 장치 40 : 기판 지지부
50 : 회전부재 53 : 회전축
68 : Z축 플레이트 60 : 틸팅 조절부
62 : 리니어 모터 64 : 제1경사부재
66 : 제2경사부재 68 : 승강가이드부
70 : 판 스프링 80 : 틸팅연결부재
75 : 탄성지지부 S : 기판

Claims (7)

  1. 이송유닛의 상부에 이격되도록 배치되고, 기판을 결합시키는 척부를 구비하는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 연결되어, 상기 기판 지지부를 회전시키는 회전부재; 및
    상기 회전부재에 연결되어, 상기 기판 지지부를 틸팅 가능하게 하는 틸팅 조절부를 포함하고,
    상기 회전부재는,
    상기 기판 지지부에 회전 가능하게 연결되는 회전축; 및
    상기 회전축에 연결되어 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하고,
    상기 회전부재 및 상기 틸팅 조절부는, 상기 기판지지부 및 상기 이송유닛 사이에 배치되고,
    상기 구동모터의 외주에는 상기 틸팅 조절부에 연결되어서 상기 틸팅되는 구동력을 전달받는 Z축 플레이트가 결합되고,
    상기 Z축 플레이트에는 상기 Z축 플레이트에 탄성력을 제공하는 판 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터의 하측에는 상기 구동모터를 지지하는 모터플레이트가 설치되고,
    상기 모터플레이트는 상기 Z축 플레이트에 연결되어서 상기 Z축 플레이트로부터 틸팅되는 구동력을 상기 구동모터에 전달하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판 스프링의 단부에는 탄성지지부가 설치되고, 상기 탄성지지부는 상기 이송유닛에 결합되어서, 상기 판 스프링을 지지하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 틸팅 조절부는,
    상기 이송유닛의 상부에 설치되고, 왕복 운동 가능하도록 구동력을 제공하는 리니어 모터(Linear Motor);
    상기 왕복 운동 방향을 따라 경사진 면을 구비하고, 상기 구동력을 전달받도록 리니어 모터에 연결되어 상기 왕복 운동 방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 제1경사부재; 및
    상기 Z축 플레이트에 연결되며, 상기 왕복 운동 방향을 따라 경사진 면을 구비하고, 상기 제1경사부재에 마주하게 배치되어 상기 Z축 플레이트를 상하 방향으로 틸팅 가능하게 하는 제2경사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2경사부재 및 상기 Z축 플레이트 사이에는 틸팅연결부재가 더 설치되고,
    상기 틸팅연결부재는 볼 조인트 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 틸팅연결부재는
    상기 제2경사부재의 상부에 형성되고, 수용부를 구비하는 볼 수용부재;
    상기 수용부에 회전 가능하도록 삽입되는 볼; 및
    상기 볼에 삽입되는 구동축을 구비하고, 상기 Z축 플레이트에 형성되는 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
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