KR101759522B1 - 하향식 기판 레이저 에칭 장치 - Google Patents
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Abstract
하향식 기판 레이저 에칭 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치는, 레이저 모듈에서 발생되는 레이저 빔(Laser Beam)이 투과되는 챔버 윈도우를 구비하며, 레이저 빔에 의해 기판에 대한 에칭 공정을 진행하는 진공 챔버; 및 기판과 챔버 윈도우 사이에 배치되어 에칭 공정 시 기판에서 발생되는 파티클(particle)이 낙하되어 적재되는 보호 윈도우를 구비하며, 보호 윈도우를 슬라이딩 이동시키는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛을 포함한다.
Description
본 발명은, 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 슬라이딩 이동이 가능한 보호 윈도우를 적용함으로써 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 보호 윈도우의 교체 또는 세정 주기를 늘려 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있는 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 관한 것이다.
개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 사용되고 있는 기판은, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 매우 다양하다.
이 중에서 유기 발광 다이오드라 불리는 OLED는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기물질을 말한다. OLED는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있으며, 넓은 시야각과 빠른 응답 속도를 갖고 있어 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있으며, 현재 다양한 제품이 적용되고 있다.
OLED는 구동방식에 따라 수동형인 PMOLED와 능동형인 AMOLED로 나눌 수 있다. 특히 AMOLED는 자발광형 디스플레이로서 기존의 디스플레이보다 응답속도가 빠르며, 색감도 자연스럽고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한 AMOLED는 기판이 아닌 필름(Film) 등에 적용하면 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)의 기술을 구현할 수 있게 된다.
이러한 OLED는 패턴(Pattern) 형성 공정, 유기박막 증착 공정, 에칭 공정, 봉지 공정, 그리고 유기박막이 증착된 기판과 봉지 공정을 거친 기판을 붙이는 합착 공정 등을 통해 제품으로 생산될 수 있다.
한편, 다양한 공정들 중에서 에칭 공정은 OLED, 즉 기판의 표면에서 불필요한 부분을 물리적 혹은 화학적 방법으로 식각, 즉 에칭(etching)함으로써, 원하는 모양을 얻어내는 공정이다.
이와 같은 에칭 공정에는 반도체와 마찬가지로 물리적 혹은 화학적인 다양한 방법이 사용되고 있는데, 이중의 하나가 레이저(laser)에 의한 에칭 방법이다.
레이저에 의한 기판의 에칭 방법은 다른 방법들에 비해 구조가 간단하고 에칭 시간을 줄일 수 있어 근자에 들어 널리 채용되고 있다.
도 1은 일반적인 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 보호 윈도우에 파티클이 적재된 상태의 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 경우, 에칭 처리 대상의 기판이 상부에 배치되고, 기판의 하부로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사하는 레이저 모듈(10)이 배치되는 구조를 갖는다.
기판은 진공 챔버의 내부에 배치되는데 반해 레이저 모듈(10)은 진공 챔버(chamber)의 외부에 배치되며, 그 위치에서 레이저 빔을 기판으로 조사한다. 레이저 모듈(10)이 배치되는 진공 챔버의 벽면에는 레이저 빔이 통과되는 투명한 유리창으로서 챔버 윈도우(20, Chamber Window)가 개재된다.
이에, 챔버 윈도우(20)의 바깥쪽에 위치되는 레이저 모듈(10)이 레이저 빔을 조사하면 레이저 빔은 챔버 윈도우(20)를 통과하여 기판으로 조사됨으로써 기판에 불필요한 부분 혹은 공정상 제어되어야 할 부분을 에칭한다.
한편, 이와 같은 하향식 기판 레이저 에칭 장치를 통해 에칭 공정이 진행될 때는 기판이 상부에 배치되고 레이저 빔이 상부의 기판으로 조사되는 형태가 되기 때문에, 기판으로부터 박리되는 박리물질, 즉 파티클(particle)이 중력에 의해 낙하되어 챔버 윈도우(20)에 적재될 수 있다.
이때, 에칭 공정이 계속 진행되면 될 수록 챔버 윈도우(20)로 낙하되어 적재되는 파티클의 적재량이 증가할 수밖에 없는데, 만약 도 2처럼 챔버 윈도우(20) 상에 파티클이 많이 적재되어 그 양이 증가하게 되면 적재된 파티클로 인해 레이저 빔의 굴절현상이 발생되고 이로 인해 레이저 빔의 경시변화가 유발됨에 따라 기판의 에칭 위치가 제대로 에칭되지 못할 수 있고, 또한 레이저 빔의 에너지가 흡수반응을 일으켜 투과율이 떨어지게 되면서 실제 가공영역의 에너지 밀도(energy density)를 저하시킬 수 있기 때문에 가공 품질의 저하를 초래한다.
물론, 챔버 윈도우(20) 상에 파티클이 많이 적재되면 진공 챔버를 분해하고 챔버 윈도우(20)를 클리닝(cleaning)하면 되지만 이 경우, 클리닝 작업이 매우 불편할 뿐만 아니라 특히, 에칭 공정이 중단되어야 하기 때문에 기판의 생산성 면에서 바람직하지 않다.
따라서 챔버 윈도우(20) 상에 파티클이 직접 적재되지 않도록 하려면 기판과 챔버 윈도우(20) 사이에, 예컨대 챔버 윈도우(20)보다는 메인티넌스(maintenance)가 상대적으로 유리한 보호 윈도우(Protect Window)를 별도로 배치하여 기판으로부터 낙하되는 파티클이 챔버 윈도우(20)에 직접 낙하되지 않고 보호 윈도우에 적재되도록 하는 방안을 고려해볼 수 있다.
이처럼 보호 윈도우를 적용하고자 할 경우, 보호 위도우를 여러 장 적층시켜 두고 필요에 따라 보호 윈도우를 하나씩 사용하는 방식(이를 리볼버(Revolver) 방식이라 함)의 적용을 고려해볼 수 있다.
하지만, 리볼버 방식의 경우에는 보호 윈도우를 여러 장 사용해야 하기 때문에 진공 챔버 내의 많은 공간을 차지하게 되고, 이로 인해 장치의 사이즈가 커져 비효율적일 수밖에 없다.
그렇다고 해서 단일의 고정식 보호 윈도우를 적용하면 장치의 사이즈를 줄일 수는 있지만 파티클이 낙하되는 지점이 늘 일정하다는 점을 고려해볼 때, 고정식 보호 윈도우의 전체면을 파티클 적재면으로 활용하기가 곤란하여 고정식 보호 윈도우를 수시로 교체 또는 세정해야 하는 등 메인티넌스의 어려움이 예상된다는 점에서 이러한 전반적인 사항들을 해소하기 위한 새로운 레이저 에칭 장치에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 슬라이딩 이동이 가능한 보호 윈도우를 적용함으로써 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 보호 윈도우의 교체 또는 세정 주기를 늘려 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있는 하향식 기판 레이저 에칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 모듈에서 발생되는 레이저 빔(Laser Beam)이 투과되는 챔버 윈도우를 구비하며, 상기 레이저 빔에 의해 기판에 대한 에칭 공정을 진행하는 진공 챔버; 및 상기 기판과 상기 챔버 윈도우 사이에 배치되어 상기 에칭 공정 시 상기 기판에서 발생되는 파티클(particle)이 낙하되어 적재되는 보호 윈도우를 구비하며, 상기 보호 윈도우를 슬라이딩 이동시키는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치가 제공될 수 있다.
상기 보호 윈도우로 낙하되어 적재되는 상기 파티클의 적재량에 기초하여 상기 보호 윈도우가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 상기 보호 윈도우 슬라이딩 유닛을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 보호 윈도우가 상기 레이저 빔의 조사 범위를 벗어나게 슬라이딩 이동되었는지 또는 상기 보호 윈도우가 제자리에 배치되어 있는지의 여부를 감지하는 윈도우 감지부를 더 포함할 수 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 윈도우 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 레이저 모듈의 동작을 컨트롤할 수 있다.
상기 보호 윈도우 슬라이딩 유닛은, 상기 보호 윈도우가 착탈 가능하게 탑재되는 윈도우 탑재용 슬라이더; 및 상기 윈도우 탑재용 슬라이더와 연결되며, 상기 윈도우 탑재용 슬라이더를 선형적으로 이동시키는 슬라이더 이동모듈을 포함할 수 있다.
상기 윈도우 탑재용 슬라이더는, 상기 보호 윈도우가 착탈 가능하게 탑재되는 윈도우 탑재부; 및 상기 보호 윈도우가 슬라이딩 이동되는 방향을 따라 상기 윈도우 탑재부의 양측에 연결되되 일측에서 상기 슬라이더 이동모듈과 연결되는 모듈 연결부를 포함할 수 있다.
상기 보호 윈도우는 상기 윈도우 탑재부 상에 상호 이격되게 다수 개 배치될 수 있다.
상기 보호 윈도우를 지지하되 상기 보호 윈도우가 착탈 가능하게 결합되는 윈도우 지지용 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 윈도우 탑재부에는 상기 윈도우 지지용 프레임이 자리 배치되는 프레임 자리 배치부가 형성되며, 상기 프레임 자리 배치부의 내부는 상기 보호 윈도우가 배치되는 관통부를 형성할 수 있다.
상기 보호 윈도우와 상기 윈도우 지지용 프레임 중 적어도 어느 하나에는 제1 자석이 마련되고, 상기 보호 윈도우와 상기 윈도우 지지용 프레임 중 다른 하나에는 상기 제1 자석과 자기적으로 탈부착되는 제2 자석 또는 자성체가 마련될 수 있다.
상기 윈도우 지지용 프레임과 상기 윈도우 탑재부 중 어느 일측에는 상기 보호 윈도우에 열을 가하는 히터가 내장될 수 있다.
상기 보호 윈도우 상에 적재되는 파티클의 적재량을 감지하고, 그 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 파티클 적재량 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 에칭 공정의 시간을 감지하고, 그 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 파티클 적재량 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 에칭 공정의 회수를 감지하고, 그 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 파티클 적재량 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 대면적 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판일 수 있으며, 상기 보호 윈도우는 쿼츠(quartz) 재질일 수 있다.
본 발명에 따르면, 슬라이딩 이동이 가능한 보호 윈도우를 적용함으로써 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 보호 윈도우의 교체 또는 세정 주기를 늘려 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 일반적인 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 보호 윈도우에 파티클이 적재된 상태의 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 부분 구조도이다.
도 4는 도 3에 적용되는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛의 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 보호 윈도우 슬라이딩 유닛의 작용에 의해 보호 윈도우가 단계적으로 슬라이딩 이동되는 과정을 도시한 도면들이다.
도 8은 도 4의 부분 분해도이다.
도 9는 도 8의 요부 확대도이다.
도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 11은 도 3의 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
도 15는 도 14의 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
도 2는 도 1에서 보호 윈도우에 파티클이 적재된 상태의 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 부분 구조도이다.
도 4는 도 3에 적용되는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛의 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 보호 윈도우 슬라이딩 유닛의 작용에 의해 보호 윈도우가 단계적으로 슬라이딩 이동되는 과정을 도시한 도면들이다.
도 8은 도 4의 부분 분해도이다.
도 9는 도 8의 요부 확대도이다.
도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 11은 도 3의 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
도 15는 도 14의 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 기판이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 종류의 기판이 적용되어도 좋으나 본 실시예에서는 대면적 OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 유리기판을 기판이라 하여 설명하기로 한다. 여기서, 대면적이라 함은 가로 또는 세로의 길이가 2m 내외에 이르는 사이즈를 가리킬 수 있다.
도 2는 도 1에서 보호 윈도우에 파티클이 적재된 상태의 도면, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 부분 구조도, 도 4는 도 3에 적용되는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛의 사시도, 도 5 내지 도 7은 보호 윈도우 슬라이딩 유닛의 작용에 의해 보호 윈도우가 단계적으로 슬라이딩 이동되는 과정을 도시한 도면들, 도 8은 도 4의 부분 분해도, 도 9는 도 8의 요부 확대도, 도 10은 도 9의 A-A선에 따른 단면도, 그리고 도 11은 도 3의 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치는 슬라이딩 이동이 가능한 보호 윈도우(150)를 적용함으로써 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 보호 윈도우(150)의 교체 또는 세정 주기를 늘려 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있도록 한 것으로서, 기판에 대한 에칭 공정을 진행하는 진공 챔버(101)와, 진공 챔버(101) 내에 마련되고 보호 윈도우(150)의 슬라이딩 이동시키는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 포함할 수 있다.
진공 챔버(101)는 도 3에 도시된 바와 같이, 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 진행되는 장소를 이룬다. 도 3에는 진공 챔버(101)의 일부만이 극히 개략적으로 도시되었다.
도시하지는 않았으나 진공 챔버(101)의 일측 벽면에는 기판이 출입되는 게이트 밸브가 마련되고, 진공 챔버(101)의 타측 벽면에는 유지보수 포트가 마련될 수 있다. 특히, 유지보수 포트는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)에 이웃하게 배치되어 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)의 유지보수, 예컨대 보호 윈도우(150)의 청소 및 교체 등이 수월해질 수 있도록 한다.
이처럼 유지보수 포트를 통해서 보호 윈도우(150)의 청소 및 교체 작업을 진행할 경우, 굳이 진공 챔버(101)를 열 필요가 없기 때문에 메인티넌스(maintenance) 시간 역시 줄일 수 있는 이점이 있다.
진공 챔버(101) 내에는 기판을 파지하여 이동시키는 기판 흡착 캐리어(107)가 설치된다. 기판 흡착 캐리어(107)에는 기판을 척킹하기 위한 정전척이나 자력척 등이 마련될 수 있다.
진공 챔버(101)의 저면에는 챔버 윈도우(102 chamber window)가 마련된다. 챔버 윈도우(102)는 투명한 창으로서, 레이저 모듈(110)로부터의 레이저 빔이 통과되도록 하는 장소를 이룬다.
챔버 윈도우(102)는 보호 윈도우(150)와 마찬가지로 쿼츠(quartz) 재질로 적용될 수 있다. 챔버 윈도우(102)는 보호 윈도우(150)처럼 개별적으로 다수 개 적용될 수도 있고, 아니면 하나의 넓은 창을 이룰 수도 있다.
진공 챔버(101)의 하부에는 기판에 대한 에칭 공정의 진행을 위해 기판에 조사될 레이저 빔(Laser Beam)을 발생시키는 레이저 모듈(110)이 마련된다.
레이저 모듈(110)은 진공 챔버(101)의 저면에 마련되는 챔버 윈도우(102)를 통해 진공 챔버(101) 내의 기판으로 레이저 빔을 조사함으로써, 에칭 공정이 진행되도록 한다. 특히, 본 실시예와 같은 대면적 OLED 기판이 적용될 때는 레이저 빔이 도 6 내지 도 7처럼 길이가 긴 라인(line)을 이루면서 기판에 조사되면서 에칭 공정이 진행되도록 한다.
전술한 것처럼 레이저 모듈(110)은 진공 챔버(101)의 외부, 즉 하부 영역에 배치된다. 진공 챔버(101)의 내부는 고압의 진공이 형성되기 때문에 기판 외의 구성들, 특히 고가의 레이저 모듈(110)이 진공 챔버(101)의 내부에 배치되는 것은 바람직하지 않다. 따라서 레이저 모듈(110)은 진공 챔버(101)의 외부, 즉 하부 영역에 배치될 수 있는데, 그 위치에서 챔버 윈도우(102)를 통해 기판으로 레이저 빔을 조사함으로써, 레이저에 의한 에칭 공정이 진행되도록 한다.
이처럼 레이저 모듈(110)이 진공 챔버(101)의 하부 영역에 배치되어 상부로 레이저 빔을 조사하기 때문에 레이저 모듈(110)로부터의 레이저 빔은 기판의 하부로 조사될 수 있고, 이에 따라 기판의 하부 표면 상에 불필요한 부분 혹은 제거되어야 할 부분이 에칭(식각)되면서 에칭 공정이 진행될 수 있다.
한편, 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)은 기판과 챔버 윈도우(102) 사이에 배치되어 에칭 공정 시 기판에서 발생되는 파티클(particle)이 낙하되어 적재되는 보호 윈도우(150)를 구비하며, 보호 윈도우(150)를 슬라이딩 이동시키는 역할을 한다.
앞서 기술한 것처럼 기판에 대한 에칭 공정 시 기판에서 박리되는 파티클이 낙하될 수 있는데, 이러한 파티클이 챔버 윈도우(102) 상에 적재되지 않도록 하려면 본 실시예처럼 기판과 챔버 윈도우(102) 사이에 보호 윈도우(150)를 배치하여 보호 윈도우(150)에 파티클이 적재되도록 하는 것이 바람직하다.
다만, 이와 같은 보호 윈도우(150)를 적용함에 있어 리볼버(Revolver) 방식을 적용하면 장치의 사이즈가 커져 비효율적일 수밖에 없고, 고정 방식을 적용하면 수시로 교체 또는 세정해야 하는 등 메인티넌스(maintenance)의 어려움이 예상된다.
따라서 본 실시예에서는 도 5 내지 도 7처럼 보호 윈도우(150)를 적용하되 보호 윈도우(150)가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 구현하고 있다.
도 5 내지 도 7처럼 보호 윈도우(150)가 슬라이딩 이동되면, 특히 단계적으로 슬라이딩 이동되면 보호 윈도우(150)에서 파티클이 적재되지 않은 깨끗한 면을 순차적으로 사용할 수 있기 때문에 보호 윈도우(150)의 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있다. 따라서 리볼버(Revolver) 방식이나 고정 방식에 비해 보호 윈도우(150)의 교체 또는 세정 주기를 늘릴 수 있으며, 이로 인해 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있다.
본 실시예에서 보호 윈도우(150)는 쿼츠(quartz) 재질로 적용될 수 있으며, 윈도우 지지용 프레임(155)에 결합되어 윈도우 지지용 프레임(155)과 한 몸체로 사용될 수 있다.
이때, 파티클이 많이 쌓여 오염이 심한 보호 윈도우(150)는 클리닝되거나 교체되어야 하는데, 보호 윈도우(150)만을 교체할 수 있도록 보호 윈도우(150)는 윈도우 지지용 프레임(155)과 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
윈도우 지지용 프레임(155)에 결합되는 보호 윈도우(150)를 도 5 내지 도 7처럼 슬라이딩 이동시킬 수 있도록 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)은, 윈도우 지지용 프레임(155)이 착탈 가능하게 탑재되는 윈도우 탑재용 슬라이더(160)와, 윈도우 탑재용 슬라이더(160)와 연결되며, 윈도우 탑재용 슬라이더(160)를 선형적으로 이동시키는 슬라이더 이동모듈(170)을 포함할 수 있다.
우선, 윈도우 탑재용 슬라이더(160)는 슬라이더 이동모듈(170)에 의해 슬라이딩 이동되는 구조물이다.
이러한 윈도우 탑재용 슬라이더(160)는 보호 윈도우(150)가 결합되는 윈도우 지지용 프레임(155)이 착탈 가능하게 탑재되는 윈도우 탑재부(161)와, 보호 윈도우(150)가 슬라이딩 이동되는 방향을 따라 윈도우 탑재부(161)의 양측에 연결되되 일측에서 슬라이더 이동모듈(170)과 연결되는 모듈 연결부(166)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 보호 윈도우(150)가 결합되는 윈도우 지지용 프레임(155)은 윈도우 탑재부(161) 상에 상호 이격되게 다수 개 배치된다. 이는 대면적 기판에 대응하기 위한 방안일 수 있는데, 사이즈가 큰 하나의 보호 윈도우(미도시)를 사용함에 따른 메인티넌스의 어려움을 해결하기 위한 방안일 수 있다. 즉 작은 사이즈의 보호 윈도우(150)는 메인티넌스가 쉽기 때문에 한 장의 큰 보호 윈도우(미도시) 대신에 여러 개의 보호 윈도우(150)를 적용하고 있는 것이다.
윈도우 탑재부(161)에는 윈도우 지지용 프레임(155)이 자리 배치되는 프레임 자리 배치부(162)가 형성된다. 프레임 자리 배치부(162)는 단턱 구조로 되어 있기 때문에 이러한 프레임 자리 배치부(162)에 윈도우 탑재부(161)가 자리 배치되면서 결합될 수 있다. 프레임 자리 배치부(162)의 내부는 관통부(163)가 형성되는데, 프레임 자리 배치부(162)에 윈도우 지지용 프레임(155)이 자리 배치되면 관통부(163) 영역을 보호 윈도우(150)가 가리게 된다.
다음으로, 슬라이더 이동모듈(170)은 윈도우 탑재용 슬라이더(160)와 연결되며, 윈도우 탑재용 슬라이더(160)를 선형적으로 이동시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 슬라이더 이동모듈(170)은 위치 제어가 정밀한 리니어 모터(linear motor)로 적용되고 있다.
한편, 본 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치는 도 11에 도시된 바와 같이, 윈도우 감지부(190)와, 컨트롤러(180)를 포함할 수 있다.
윈도우 감지부(190)는 보호 윈도우(150)가 레이저 빔의 조사 범위를 벗어나게 슬라이딩 이동되었는지 또는 보호 윈도우(150)가 제자리에 배치되어 있는지의 여부를 감지한다.
이때, 보호 윈도우(150)가 레이저 빔의 조사 범위를 벗어나게 슬라이딩 이동되었는지의 여부는 보호 윈도우(150)의 최종 슬라이딩 이동 위치에 기계식 혹은 전자식 센서(스토퍼)를 배치하고 보호 윈도우(150)가 센서에 감지될 때, 레이저 빔의 조사 범위를 벗어난 것으로 감지하도록 간단하게 구현할 수 있다. 이는 보호 윈도우(150) 상에 파티클이 많이 쌓여 보호 윈도우(150)를 메인티넌스 해야 하거나 혹은 이상 원인에 의해 보호 윈도우(150)가 레이저 빔의 조사 범위를 벗어났음에도 불구하고 공정이 진행됨으로써 파티클이 챔버 윈도우(102)에 쌓이는 것을 예방하기 위한 방안일 수 있다.
그리고 보호 윈도우(150)가 제자리에 배치되어 있는지의 여부는 윈도우 탑재부(161)나 윈도우 지지용 프레임(155)의 적당한 위치에 센서를 배치함으로써 보호 윈도우(150)가 제자리에 배치되어 있는 지의 여부를 감지하도록 간단하게 구현할 수 있다. 이는 메인티넌스 후에 작업자의 실수로 보호 윈도우(150)를 설치하지 않았음에도 불구하고 공정이 진행되는 것을 예방하기 위한 차원일 수 있다.
이와 같은 역할을 수행하는 윈도우 감지부(190)의 감지 결과, 만약 보호 윈도우(150)가 레이저 빔의 조사 범위를 벗어난 상태로 완전히 슬라이딩 이동 완료되었거나 보호 윈도우(150)가 제자리 배치되어 있지 않다고 감지되면 컨트롤러(180)는 윈도우 감지부(190)의 감지신호에 기초하여 레이저 모듈(110)의 동작이 정지되도록 컨트롤할 수 있다.
이와 같은 역할 외에도 컨트롤러(180)는 보호 윈도우(150)로 낙하되어 적재되는 파티클의 적재량에 기초하여 보호 윈도우(150)가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 컨트롤하는 역할을 한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(180)은 중앙처리장치(181, CPU), 메모리(182, MEMORY), 서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(181)은 본 실시예에서 보호 윈도우(150)로 낙하되어 적재되는 파티클의 적재량에 기초하여 보호 윈도우(150)가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 컨트롤하는 한편 윈도우 감지부(190)의 감지신호에 기초하여 레이저 모듈(110)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(182, MEMORY)는 중앙처리장치(181)과 연결된다. 메모리(182)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(183, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(181)과 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(183)은 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(180)는 보호 윈도우(150)로 낙하되어 적재되는 파티클의 적재량에 기초하여 보호 윈도우(150)가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 컨트롤하는 한편 윈도우 감지부(190)의 감지신호에 기초하여 레이저 모듈(110)의 동작을 컨트롤한다.
이때, 컨트롤러(180)가 보호 윈도우(150)로 낙하되어 적재되는 파티클의 적재량에 기초하여 보호 윈도우(150)가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 컨트롤하는 한편 윈도우 감지부(190)의 감지신호에 기초하여 레이저 모듈(110)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(182)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(182)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 하향식 기판 레이저 에칭 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
진공 챔버(101) 내에 기판이 투입되고 레이저 모듈(110)로부터 레이저 빔이 조사되면 레이저 빔은 챔버 윈도우(102)를 통해 기판으로 향하게 됨으로써 에칭 공정이 진행되도록 한다.
한편, 에칭 공정의 진행 시 기판의 표면에서 박리되는 파티클은 자중에 의해 낙하되어 보호 윈도우(150) 상에 쌓이게 된다.
예컨대, 보호 윈도우(150)가 도 5처럼 배치된 상태에서 레이저 빔이 조사될 경우, 파티클은 레이저 빔이 조사되는 수직 하방으로 떨어져 보호 윈도우(150) 상에 쌓일 수 있다.
따라서 여러 번 에칭 공정을 진행하다 보면 보호 윈도우(150) 상에 도 5의 레이저 빔이 위치되는 영역에만 파티클이 많이 쌓일 수 있다. 이처럼 레이저 빔이 지나는 보호 윈도우(150) 상에 파티클이 많이 적재되면 적재된 파티클로 인해 레이저 빔의 굴절현상이 발생되고 이로 인해 레이저 빔의 경시변화가 유발됨에 따라 기판의 에칭 위치가 제대로 에칭되지 못할 수 있다. 또한 레이저 빔의 에너지가 흡수반응을 일으켜 투과율이 떨어지게 되면서 실제 가공영역의 에너지 밀도(energy density)를 저하시킬 수 있기 때문에 가공 품질의 저하를 초래할 수 있다.
이에, 이러한 현상을 방지하기 위해 컨트롤러(180)가 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 컨트롤하여 도 7처럼 보호 윈도우(150)를 미리 결정된 거리만큼 슬라이딩 이동시킨다. 그러면 레이저 빔이 조사되는 보호 윈도우(150)의 영역은 다시 깨끗한 면이 되기 때문에 도 7의 상태에서 에칭 공정을 계속 진행할 수 있다.
여러 번 에칭 공정을 진행하여 파티클이 더 쌓이게 되면 컨트롤러(180)가 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)을 컨트롤하여 도 7처럼 보호 윈도우(150)를 미리 결정된 거리만큼 더 슬라이딩 이동시킴으로써 보호 윈도우(150)의 깨끗한 면을 통해 에칭 공정이 진행될 수 있도록 한다.
이상 설명한 도 5 내지 도 7처럼 보호 윈도우(150)를 단계적으로 슬라이딩 이동시킬 경우, 파티클이 적재되지 않은 보호 윈도우(150)의 깨끗한 면을 순차적으로 사용할 수 있기 때문에 보호 윈도우(150)의 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있다. 따라서 리볼버(Revolver) 방식이나 고정 방식에 비해 보호 윈도우(150)의 교체 또는 세정 주기를 늘릴 수 있으며, 이로 인해 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 슬라이딩 이동이 가능한 보호 윈도우(150)를 적용함으로써 전체면을 파티클 적재면으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 보호 윈도우(150)의 교체 또는 세정 주기를 늘려 기판의 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 상호 결합되어 사용되는 보호 윈도우(250)와 윈도우 지지용 프레임(255)이 착탈 가능한 구조를 갖는다.
이때, 윈도우 지지용 프레임(255)의 단부 일측에는 자석(265)이 마련된다. 윈도우 지지용 프레임(255)에 마련되는 자석(265)은 윈도우 탑재부(161, 도 9 참조)의 자리 배치부(162, 도 9 참조)에 자기적으로 탈부착될 수 있다.
이처럼 자력을 이용해서 보호 윈도우(250)가 결합되는 윈도우 지지용 프레임(255)을 탈부착시킬 경우, 설치 또는 메인티넌스가 용이해질 수 있는 이점이 있다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 상호 결합되어 사용되는 보호 윈도우(350)와 윈도우 지지용 프레임(355)이 착탈 가능한 구조를 갖는다.
이때, 보호 윈도우(350)와 윈도우 지지용 프레임(355) 중 어느 하나에는 제1 자석(357)이 마련되고, 보호 윈도우(350)와 윈도우 지지용 프레임(355) 중 다른 하나에는 제1 자석(357)과 자기적으로 탈부착되는 제2 자석 또는 자성체(358)가 마련될 수 있는데, 이와 같은 구조가 적용되면 보호 윈도우(350)와 윈도우 지지용 프레임(355)이 흔들림 없이 탈부착되도록 하는 데에 보다 유리할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 적용되는 보호 윈도우와 윈도우 지지용 프레임의 단면도이고, 도 15는 도 14의 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 상호 결합되어 사용되는 보호 윈도우(450)와 윈도우 지지용 프레임(455)이 착탈 가능한 구조를 갖는다.
이와 같은 구조에서 윈도우 지지용 프레임(455)에는 보호 윈도우(450)에 열을 가하는 히터(459)가 내장될 수 있다. 물론, 히터(459)는 윈도우 지지용 프레임(455)이 아닌 윈도우 탑재부(161, 도 4 참조) 영역에 마련되어 그 위치에서 발열되면서 보호 윈도우(450)를 가열할 수도 있다.
보호 윈도우(450)를 가열하면 즉 보호 윈도우(450)의 온도를 제어하게 되면 보호 윈도우(450) 상에 적재되는 파티클의 적재량을 억제시킬 수 있는 이점이 있다.
물론, 보호 윈도우(450)를 무한정 가열할 수는 없으므로 보호 윈도우(450)의 온도를 감지하는 온도센서(458)를 더 갖추고, 이 온도센서(458)의 감지신호에 기초하여 컨트롤러(480)가 히터(459)의 동작을 컨트롤하도록 해야 할 것이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 하향식 기판 레이저 에칭 장치에 대한 제어블록도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 컨트롤러(580)가 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140)의 동작을 컨트롤할 수 있는데, 이때 컨트롤을 위한 신호가 파티클 적재량 감지부(510), 에칭 공정시간 감지부(520) 또는 에칭 공정회수 감지부(530) 중 어느 하나 또는 하나 이상으로부터 제공될 수 있다.
파티클 적재량 감지부(510)는 보호 윈도우(150, 도 4 참조) 상에 적재되는 파티클의 적재량을 감지하고, 그 정보를 컨트롤러(580)로 전송한다.
에칭 공정시간 감지부(520)는 기판에 대한 에칭 공정시간을 감지하고, 그 정보를 컨트롤러(580)로 전송한다.
그리고 에칭 공정회수 감지부(530)는 기판에 대한 에칭 공정회수를 감지하고, 그 정보를 컨트롤러(580)로 전송한다.
도면에는 파티클 적재량 감지부(510), 에칭 공정시간 감지부(520) 또는 에칭 공정회수 감지부(530) 모두가 적용된 것으로 도시하였으나 이는 편의를 위해 도시한 것일 뿐 파티클 적재량 감지부(510), 에칭 공정시간 감지부(520) 또는 에칭 공정회수 감지부(530) 중에서 어느 하나 또는 두 개 이상의 구성이 적용될 수도 있다.
결국, 본 실시예의 경우에는 파티클 적재량 감지부(510), 에칭 공정시간 감지부(520) 또는 에칭 공정회수 감지부(530) 중 어느 하나 또는 하나 이상으로부터 제공된 신호에 기초하여 컨트롤러(580)가 보호 윈도우 슬라이딩 유닛(140, 도 4 참조)의 동작을 컨트롤하도록 함으로써, 보호 윈도우(150, 도 4 참조)의 슬라이딩 이동이 유기적으로 진행될 수 있도록 하고 있는 것이다. 이상 설명한 실시예들이 적용되더라도 본 발명의 효과를 제공할 수 있다.
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.
101 : 진공 챔버 102 : 챔버 윈도우
107 : 기판 흡착 캐리어 110 : 레이저 모듈
140 : 보호 윈도우 슬라이딩 유닛 150 : 보호 윈도우
155 : 윈도우 지지용 프레임 160 : 윈도우 탑재용 슬라이더
161 : 윈도우 탑재부 162 : 프레임 자리 배치부
163 : 관통부 166 : 모듈 연결부
170 : 슬라이더 이동모듈 180 : 컨트롤러
190 : 윈도우 감지부
107 : 기판 흡착 캐리어 110 : 레이저 모듈
140 : 보호 윈도우 슬라이딩 유닛 150 : 보호 윈도우
155 : 윈도우 지지용 프레임 160 : 윈도우 탑재용 슬라이더
161 : 윈도우 탑재부 162 : 프레임 자리 배치부
163 : 관통부 166 : 모듈 연결부
170 : 슬라이더 이동모듈 180 : 컨트롤러
190 : 윈도우 감지부
Claims (14)
- 레이저 모듈에서 발생되는 레이저 빔(Laser Beam)이 투과되는 챔버 윈도우를 구비하며, 상기 레이저 빔에 의해 기판에 대한 에칭 공정을 진행하는 진공 챔버; 및
상기 기판과 상기 챔버 윈도우 사이에 배치되어 상기 에칭 공정 시 상기 기판에서 발생되는 파티클(particle)이 낙하되어 적재되는 보호 윈도우를 구비하며, 상기 보호 윈도우를 슬라이딩 이동시키는 보호 윈도우 슬라이딩 유닛을 포함하며,
상기 보호 윈도우 슬라이딩 유닛은,
상기 보호 윈도우가 착탈 가능하게 탑재되는 윈도우 탑재용 슬라이더; 및
상기 윈도우 탑재용 슬라이더와 연결되며, 상기 윈도우 탑재용 슬라이더를 선형적으로 이동시키는 슬라이더 이동모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제1항에 있어서,
상기 보호 윈도우로 낙하되어 적재되는 상기 파티클의 적재량에 기초하여 상기 보호 윈도우가 단계적으로 슬라이딩 이동되도록 상기 보호 윈도우 슬라이딩 유닛을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제2항에 있어서,
상기 보호 윈도우가 상기 레이저 빔의 조사 범위를 벗어나게 슬라이딩 이동되었는지 또는 상기 보호 윈도우가 제자리에 배치되어 있는지의 여부를 감지하는 윈도우 감지부를 더 포함하며,
상기 컨트롤러는 상기 윈도우 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 레이저 모듈의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 윈도우 탑재용 슬라이더는,
상기 보호 윈도우가 착탈 가능하게 탑재되는 윈도우 탑재부; 및
상기 보호 윈도우가 슬라이딩 이동되는 방향을 따라 상기 윈도우 탑재부의 양측에 연결되되 일측에서 상기 슬라이더 이동모듈과 연결되는 모듈 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제5항에 있어서,
상기 보호 윈도우는 상기 윈도우 탑재부 상에 상호 이격되게 다수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제5항에 있어서,
상기 보호 윈도우를 지지하되 상기 보호 윈도우가 착탈 가능하게 결합되는 윈도우 지지용 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제7항에 있어서,
상기 윈도우 탑재부에는 상기 윈도우 지지용 프레임이 자리 배치되는 프레임 자리 배치부가 형성되며, 상기 프레임 자리 배치부의 내부는 상기 보호 윈도우가 배치되는 관통부를 형성하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제7항에 있어서,
상기 보호 윈도우와 상기 윈도우 지지용 프레임 중 적어도 어느 하나에는 제1 자석이 마련되고, 상기 보호 윈도우와 상기 윈도우 지지용 프레임 중 다른 하나에는 상기 제1 자석과 자기적으로 탈부착되는 제2 자석 또는 자성체가 마련되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제7항에 있어서,
상기 윈도우 지지용 프레임과 상기 윈도우 탑재부 중 어느 일측에는 상기 보호 윈도우에 열을 가하는 히터가 내장되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제2항에 있어서,
상기 보호 윈도우 상에 적재되는 파티클의 적재량을 감지하고, 그 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 파티클 적재량 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제2항에 있어서,
상기 에칭 공정의 시간을 감지하고, 그 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 파티클 적재량 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제2항에 있어서,
상기 에칭 공정의 회수를 감지하고, 그 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 파티클 적재량 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 대면적 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판이며,
상기 보호 윈도우는 쿼츠(quartz) 재질인 것을 특징으로 하는 하향식 기판 레이저 에칭 장치.
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