KR101906288B1 - 하향식 기판 에칭장치 - Google Patents

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Abstract

하향식 기판 에칭장치가 개시된다. 본 발명에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버와, 진공 챔버의 내부에 배치되며 진공 챔버의 내부에서 기판을 제1축 방향으로 이송하는 기판 이송유닛과, 진공 챔버의 내부에 배치되며 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되고 기판을 검사하는 검사모듈을 구비하는 기판 검사유닛을 포함하는 하향식 기판 에칭장치

Description

하향식 기판 에칭장치{Apparatus for etching substrates}
본 발명은, 하향식 기판 에칭장치에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판의 에칭 부위를 모니터링 할 수 있는 하향식 기판 에칭장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.
이러한 평판표시소자에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이장치(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display ) 등이 있다.
이 중에서 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는, 빠른 응답속도, 기존의 액정표시장치(LCD)보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다.
유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 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 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 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, 기판의 표면에서 불필요한 부분을 물리적 혹은 화학적 방법으로 식각, 즉 에칭함으로써, 원하는 모양을 얻어내는 공정이다.
에칭 공정에는 반도체와 마찬가지로 물리적 혹은 화학적인 다양한 방법이 사용되고 있는데, 이중의 하나가 레이저에 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 에칭 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 하향식 기판 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 챔버의 외부에 배치되며, 그 위치에서 레이저 빔을 기판으로 조사한다. 이때, 레이저 모듈(10)이 배치되는 진공 챔버의 벽면에는 레이저 빔이 통과되는 투명한 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 부분을 에칭하게 된다.
한편, 에칭공정의 정확도를 측정하기 위해 종래의 하향식 기판 에칭 장치에는 기판의 에칭부위를 촬상하는 비전카메라(미도시)가 마련된다.
일반적으로 비전카메라는 진공 분위기의 진공 챔버 내부에는 설치되기 어렵다. 따라서, 비전카메라를 대기압 상태의 진공 챔버 외부에 설치한 후, 견시창 등을 통해 진공 챔버 내부의 기판의 에칭 부위를 모니터링 하는 방식이 종래에 사용되었다.
그런데 이렇게 진공 챔버 외부에 설치된 비전카메라를 통해 진공 챔버 내부의 기판을 촬상하는 경우, 기판과 비전카메라 사이의 거리가 멀어 워킹 디스턴스(Working Distance)가 긴 렌즈를 사용해야 하므로 에칭 부위를 정밀하게 측정하기 어려운 문제점이 있다.(즉, 기판과 비전카메라 사이의 거리가 멀어 에칭부위를 고배율로 확대하여 검사하기 어려움)
위와 같이 기판의 에칭부위를 정밀하게 검사하지 못하면, 불량 발생을 빠르게 확인할 수 없게 되고, 그에 따라 연속적으로 투입되는 기판들 모두에 계속적으로 불량이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0013776호, (2008.08.13.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판의 에칭부위를 정밀하게 검사함으로써 에칭 부위에 이상이 발생 시 빠르게 필요한 조치를 수행할 수 있어 제품의 불량률을 줄일 수 있는 하향식 기판 에칭장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내부에서 상기 기판을 제1축 방향으로 이송하는 기판 이송유닛; 및 상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되고 상기 기판을 검사하는 검사모듈을 구비하는 기판 검사유닛을 포함하는 하향식 기판 에칭장치가 제공될 수 있다.
상기 기판 검사유닛은, 상기 검사모듈에 연결되며, 상기 검사모듈을 이동시키는 검사용 이동모듈을 포함할 수 있다.
상기 검사용 이동모듈은, 상기 검사모듈에 전자기력에 의한 추진력을 제공할 수 있다.
상기 검사용 이동모듈은, 상기 검사모듈이 결합되는 검사모듈용 이동블록; 상기 검사모듈용 이동블록에 연결되며, 상기 검사모듈용 이동블록의 이동을 안내하는 검사모듈용 가이드레일; 및 상기 검사모듈용 이동블록에 배치된 제1 자성체와 상호 작용하여 상기 검사모듈용 이동블록을 이동시키는 상기 전자기력에 의한 추진력을 발생시키도록 상기 검사모듈용 가이드레일의 길이발향을 따라 배치된 제2 자성체를 포함할 수 있다.
상기 검사모듈은, 상기 검사용 이동모듈에 연결되는 검사모듈 프레임부; 상기 검사모듈 프레임부에 지지되며, 상기 기판을 검사하는 검사용 현미경부; 및 상기 검사모듈 프레임부에 지지되며, 상기 검사용 현미경부를 차폐하고 내부를 대기압(ATM) 상태로 유지하는 대기압 박스부를 포함할 수 있다.
상기 대기압 박스부에는, 상기 검사용 현미경부가 상기 기판을 촬상하는 검사용 견시창이 마련될 수 있다.
상기 검사용 현미경부는, 리니어 방식으로 배율이 조정될 수 있다.
상기 검사용 현미경부는, 상기 검사모듈 프레임부에 연결되며, 복수의 렌즈부가 상호 이격되어 배치되는 현미경용 고정몸체; 상기 현미경용 고정몸체에 상대이동 가능하게 지지되며, 상기 렌즈부들을 통해 상기 기판을 촬상하는 비전카메라가 장착된 현미경용 이동몸체; 및 상기 현미경용 고정몸체에 지지되며, 상기 현미경용 이동몸체에 연결되어 상기 현미경용 이동몸체를 이동시키는 이동몸체용 구동부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 렌즈부는 상기 제2축 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 복수의 렌즈부의 배율은 서로 상이할 수 있다.
상기 이동몸체용 구동부는, 상기 현미경용 이동몸체에 연결되고, 상기 현미경용 고정몸체에 마련된 이동몸체용 가이드레일을 따라 이동되는 가이드블록; 및 상기 현미경용 고정몸체에 연결되고 상기 현미경용 이동몸체에 결합되며, 상기 현미경용 이동몸체를 이동시키는 리니어 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 리니어 액츄에이터는, 리니어 샤프트 모터(Linear Shaft Motor)를 포함할 수 있다.
상기 리니어 사프트 모터는, 상기 현미경용 고정몸체에 지지되는 샤프트부; 및 상기 샤프트부에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 현미경용 이동몸체가 결합되는 현미경용 이동블록을 포함할 수 있다.
상기 현미경용 이동몸체는, 상기 현미경용 고정몸체에 연결되는 이동몸체 프레임부; 상기 이동몸체 프레임부에 연결되며, 상기 비전카메라가 장착되는 카메라 장착부; 및 상기 이동몸체 프레임부에 지지되고 상기 카메라 장착부에 연결되며, 상기 비전카메라의 포커싱을 위해 상기 카메라 장착부를 상기 렌즈부에 대해 이격 및 접근되는 방향으로 이동시키는 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부를 포함할 수 있다.
상기 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부는, 상기 카메라 장착부가 결합되는 포커싱용 엘엠블록; 상기 이동몸체 프레임부에 결합되며, 상기 포커싱용 엘엠블록의 이동을 안내하는 포커싱용 엘엠가이드; 및 상기 포커싱용 엘엠블록을 이동시키는 포커싱용 엘엠 구동부를 포함할 수 있다.
상기 현미경용 이동몸체는, 상기 카메라 장착부에 지지되며, 상기 기판과 상기 카메라 장착부와의 거리를 감지하는 변위센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 기판의 이송방향인 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되어 기판을 검사하는 검사모듈을 구비하는 기판 검사유닛을 진공 챔버의 내부에 배치함으로써, 기판 검사유닛과 기판 사이의 거리를 줄여 워킹 디스턴스(Working Distance)가 작은 렌즈를 사용하여 기판을 검사할 수 있고, 그에 따라 기판의 검사 정밀도를 종래기술에 비해 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 하향식 기판 에칭 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치가 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 기판 검사유닛이 도시된 평면도이다.
도 4는 도 2의 기판 검사유닛이 도시된 정면도이다.
도 5는 도 3에서 대기압 박스부를 생략한 상태의 검사모듈이 도시된 평면도이다.
도 6은 도 5의 검사모듈의 사시도이다.
도 7은 도 6의 검사모듈의 정면도이다.
도 8은 도 7에서 광원부의 도시를 생략한 도면이다.
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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
한편, 이하에서 기술되는 기판은 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)용 유리기판일 수 있다. 이하에서 제1축 방향은 X축 방향, 제2축 방향은 Y축 방향, 제3축은 Z축 방향을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치가 도시된 도면이고, 도 3은 도 2의 기판 검사유닛이 도시된 평면도이며, 도 4는 도 2의 기판 검사유닛이 도시된 정면도이고, 도 5는 도 3에서 대기압 박스부를 생략한 상태의 검사모듈이 도시된 평면도이며, 도 6은 도 5의 검사모듈의 사시도이고, 도 7은 도 6의 검사모듈의 정면도이며, 도 8은 도 7에서 광원부의 도시를 생략한 도면이다.
도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버(110)와, 진공 챔버(110)의 내부에서 기판을 이송하는 기판 이송유닛(120)과, 진공 챔버(110)의 내부에 배치되어 기판을 검사하는 기판 검사유닛(130)과, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며 진공 챔버(110)에 마련되는 제1 챔버 윈도우(Chamber Window, 111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 에칭 공정을 수행하는 레이저유닛(190)을 포함한다.
진공 챔버(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 진행되는 장소를 이룬다. 진공 챔버(110)의 일측 벽면에는 기판이 출입되는 게이트 밸브(미도시)가 마련된다.
진공 챔버(110)의 저면에는 제1 챔버 윈도우(111)가 마련되고, 진공 챔버(110)의 상면에는 제2 챔버 윈도우(112)가 마련된다. 제1 챔버 윈도우(111)는, 특정 파장의 레이저 빔을 통과시킬 수 있는 창으로서, 진공 챔버(110) 외부에 배치된 레이저유닛(190)으로부터의 레이저 빔이 진공 챔버(110) 내부로 투과되는 장소를 이룬다.
제2 챔버 윈도우(112)는, 제1 챔버 윈도우(111)와 마찬가지로 특정 파장의 레이저 빔을 통과시킬 수 있는 창으로서, 진공 챔버(110) 내부를 통과한 레이저 빔이 진공 챔버(110) 외부에 배치된 레이저출력 측정유닛(S)에 전달되도록 진공 챔버(110) 내부의 레이저 빔을 진공 챔버(110) 외부로 투과시키는 장소를 이룬다.
본 실시예에서 진공 챔버(110)의 저면에는 다수개의 제1 챔버 윈도우(111)가 마련될 수 있고, 진공 챔버(110)의 상면에는 다수개의 제2 챔버 윈도우(112)가 마련될 수 있다.
또한, 진공 챔버(110)의 저면에는 제1 챔버 윈도우(111)를 차폐하는 보호 윈도우(미도시)를 구비하는 챔버 윈도우 보호부(113)가 마련된다.
한편, 기판 이송유닛(120)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 이러한 기판 이송유닛(120)은 진공 챔버(110)의 내부에서 기판을 제1축 방향으로 이송한다. 이러한 기판 이송유닛(120)은, 진공 챔버(110)의 내부로 로딩된 기판을 어태치(attach)하는 척킹모듈(미도시)을 구비하는 스테이지유닛(121)과, 스테이지유닛(121)에 연결되며 스테이지유닛(121)을 이동시키는 스테이지 이동유닛(미도시)을 포함한다.
스테이지유닛(121)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 이러한 스테이지유닛(121)은 진공 챔버(110)의 내부로 로딩된 기판을 부착하는 척킹모듈(미도시)을 구비한다. 척킹모듈(미도시)은 스테이지유닛(121)의 하단부 영역에 배치되어 기판의 상면부에 접촉된다.
본 실시예에서 척킹모듈(미도시)에는 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)이 사용되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며, 기판을 어태치할 수 있는 다양한 척킹장치가 본 실시예의 척킹모듈(미도시)로 사용될 수 있다.
스테이지 이동유닛(미도시)은 스테이지유닛(121)에 연결되어 스테이지유닛(121)을 지지한다. 이러한 스테이지 이동유닛(미도시)은, 스테이지유닛(121)에 연결되며 스테이지유닛(121)의 이동을 안내하는 스테이지용 가이드레일(미도시)과, 전자기력에 의해 스테이지유닛(121)을 이동시키는 구동부(미도시)를 포함한다. 여기서 구동부(미도시)는 스테이지유닛(121)에 마련되는 스테이지용 제1 자성체(미도시)에 상호 작용하여 스테이지유닛(121)에 전자기력에 의한 추진력을 발생시키도록 스테이지용 가이드레일(미도시)의 길이방향을 따라 배치되는 스테이지용 제2 자성체(미도시)를 포함한다.
여기서 스테이지용 제1 자성체는 영구자석으로 마련되고 스테이지용 제2 자성체는 전자석으로 마련된다.
한편, 기판 검사유닛(130)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치되어 기판을 검사한다. 이러한 기판 검사유닛(130)은, 도 2 내지 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되며 기판을 검사하는 검사모듈(140)과, 검사모듈(140)에 연결되며 검사모듈(140)을 이동시키는 검사용 이동모듈(180)을 포함한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 기판의 이송방향인 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되는 검사모듈(140)을 구비함으로써, 기판의 이동 및 검사모듈(140)의 이동을 통해 기판의 전 영역을 모두 검사할 수 있는 있는 이점이 있다.
본 실시예에서 검사용 이동모듈(180)은, 검사모듈(140)에 전자기력에 의한 추진력을 제공한다. 이러한 검사용 이동모듈(180)은, 검사모듈(140)이 결합되는 검사모듈용 이동블록(181)과, 검사모듈용 이동블록(181)에 연결되며 검사모듈용 이동블록(181)의 이동을 안내하는 검사모듈용 가이드레일(182)과, 검사모듈용 이동블록(181)에 배치된 검사모듈용 제1 자성체(미도시)와 상호 작용하여 검사모듈용 이동블록(181)을 이동시키는 전자기력에 의한 추진력을 발생시키도록 검사모듈용 가이드레일(182)의 길이발향을 따라 배치된 검사모듈용 제2 자성체(미도시)를 포함한다.
검사모듈용 제1 자성체(미도시)는 검사모듈용 이동블록(181)에 마련된다. 본 실시예에서 검사모듈용 제1 자성체(미도시)는 영구자석으로 마련된다. 검사모듈용 제2 자성체(미도시)는 다수개로 마련되어 검사모듈용 가이드레일(182)의 길이발향을 따라 배치된다. 본 실시예에서 검사모듈용 제2 자성체(미도시)는 전자석으로 마련된다.
검사모듈(140)은, 도 3 내지 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110)의 내부에 배치되어 기판의 하측 영역에서 기판을 검사한다. 이러한 검사모듈(140)은 검사용 이동모듈(180)에 연결되는 검사모듈 프레임부(150)와, 검사모듈 프레임부(150)에 지지되며 기판을 검사하는 검사용 현미경부(160)와, 검사모듈 프레임부(150)에 지지되며 검사용 현미경부(160)를 차폐하고 내부를 대기압(ATM) 상태로 유지하는 대기압 박스부(170)를 포함한다.
대기압 박스부(170)는 검사모듈 프레임부(150)에 지지된다. 이러한 대기압 박스부(170)는, 검사용 현미경부(160)를 차폐하며, 내부를 대기압(ATM) 상태로 유지한다.
본 실시예에 따른 대기압 박스부(170)는, 검사모듈 프레임부(150)와의 연결부위에 배치되며 대기압 박스부(170)의 내부를 대기압 상태로 밀봉하는 기밀부재(미도시)를 포함한다.
또한, 이러한 대기압 박스부(170)의 상단부에는, 검사용 현미경부(160)가 기판을 검사할 수 있도록 광투과성의 검사용 견시창(171)이 마련된다.
도 5 내지 도 8에 자세히 도시된 바와 같이 검사용 현미경부(160)는, 검사모듈 프레임부(150)에 지지되며, 기판을 검사한다. 본 실시예에서 검사용 현미경부(160)는 리니어 방식으로 배율이 조정되는 리니어 배율조정 방식의 검사용 현미경부(160)로 이루어진다.
이러한 리니어 배율조정 방식의 검사용 현미경부(160)는, 검사모듈 프레임부(150)에 연결되며 복수의 렌즈부(H)가 상호 이격되어 배치되는 현미경용 고정몸체(161)와, 현미경용 고정몸체(161)에 상대이동 가능하게 연결되며 렌즈부(H)들을 통해 기판을 촬상하는 비전카메라(M)가 장착된 현미경용 이동몸체(162)와, 현미경용 고정몸체(161)에 지지되며 현미경용 이동몸체(162)에 연결되어 현미경용 이동몸체(162)를 이동시키는 이동몸체용 구동부(163)를 포함한다.
현미경용 고정몸체(161)는 검사모듈 프레임부(150)에 연결된다. 이러한 현미경용 고정몸체(161)에는 복수의 렌즈부(H)가 상호 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 복수의 렌즈부(H)는 제2축 방향으로 소정의 간격으로 각각 이격되어 배치된다. 또한 각각의 렌즈부(H)들 서로 상이한 배율로 마련된다.
본 실시예에서 렌즈부(H)는 3개로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않으며 렌즈부(H)는 다양한 개수로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 현미경용 고정몸체(161)는, 렌즈부(H)를 지지하는 상부 플레이트(161a)와, 상부 플레이트(161a)의 하부 영역에 배치되는 하부 플레이트(161b)와, 상부 플레이트(161a)와 하부 플레이트(161b)를 연결하는 연결부(미도시)를 포함한다.
이러한 상부 플레이트(161a)와 하부 플레이트(161b)의 사이에 현미경용 이동몸체(162)의 일부(162b)가 배치된다.
현미경용 이동몸체(162)는 현미경용 고정몸체(161)의 하부 플레이트(161b)에 지지된다. 이러한 현미경용 이동몸체(162)는 현미경용 고정몸체(161)에 상대이동 가능하게 연결된다.
현미경용 이동몸체(162)는, 현미경용 고정몸체(161)에 연결되는 이동몸체 프레임부(162a)와, 이동몸체 프레임부(162a)에 연결되며 비전카메라(M)가 장착되는 카메라 장착부(162d)와, 이동몸체 프레임부(162a)에 지지되고 카메라 장착부(162d)에 연결되며 비전카메라(M)의 포커싱을 위해 카메라 장착부(162d)를 렌즈부(H)에 대해 이격 및 접근되는 방향으로 이동시키는 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)와, 카메라 장착부(162d)에 지지되며 기판과 카메라 장착부(162d)와의 거리를 감지하는 변위센서(P)와, 카메라 장착부(162d)에 지지되며 기판을 조명하는 광원부(K)를 포함한다.
이동몸체 프레임부(162a)는 현미경용 고정몸체(161)에 연결되어 현미경용 고정몸체(161)에 지지된다. 이러한 이동몸체 프레임부(162a)는, 상부 플레이트(161a)와 하부 플레이트(161b)의 사이에 배치되는 가로 몸체(162b)와, 가로 몸체(162b)에 연결되며 하부 플레이트(161b)에 형성된 개구공(미도시)을 관통하여 하부 플레이트(161b)의 하부 영역에 배치되는 세로 몸체(162c)를 포함한다.
카메라 장착부(162d)는 세로 몸체(162c)에 연결된다. 이러한 카메라 장착부(162d)에는 비전카메라(M)와 변위센서(P)가 장착된다. 비전카메라(M)와 변위센서(P)는 유선 또는 무선으로 별도의 제어유닛(미도시)에 각각 연결되어 촬상된 기판 표면에 대한 정보와 기판까지의 거리에 대한 정보를 제어유닛(미도시)에 전달한다.
변위센서(P)는 기판과 카메라 장착부(162d)와의 거리를 감지한다. 본 실시예에서 변위센서(P)는 레이저 타입의 변위센서(P)로 이루어진다. 이러한 변위센서(P)는 기판과 카메라 장착부(162d) 사이의 거리를 감지함으로서 기판과 비전카메라(M) 사이의 거리에 대한 정보를 제어유닛(미도시)에 전달하고 이에 따라 제어유닛이 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)를 작동시켜 오토포커싱(auto focusing)이 작업이 수행되도록 한다.
또한 본 실시예에 따른 변위센서(P)는, 배율 조정을 위해 비전카메라(M)가 각각의 렌즈부(H)로 이동 시 이동된 위치에서 기판 장착부와 기판 사이의 거리를 감지한다. 이렇게 감지된 거리 정보와 각각의 렌즈부(H)의 워킹 디스턴스(working distance)에 따라 제어유닛이 렌즈부(H)와 비전카메라(M)의 사이의 거리를 조절하여 오토포커싱을 수행한다.
본 실시예에서 비전카메라(M)의 앞쪽에 광원부(K)배치되는데, 비전카메라(M)의 위치를 도시하기 위해 도 8에서는 광원부(K)를 생략하고 도시하였다.
포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)는, 비전카메라(M)의 포커싱을 위해 카메라 장착부(162d)를 렌즈부(H)에 대해 이격 및 접근되는 방향으로 이동시킨다. 이러한 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)는, 세로 몸체(162c)에 지지되고 카메라 장착부(162d)에 연결된다.
본 실시예에서 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)는, 카메라 장착부(162d)를 제1축 방향 및 제2축 방향에 교차하는 제3축 방향(비전카메라(M)가 렌즈부(H)에 대해 이격 및 접근되는 방향으로 이동되는 방향)으로 이동시킨다.
이러한 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)는, 카메라 장착부(162d)가 결합되는 포커싱용 엘엠블록(162f)과, 이동몸체 프레임부(162a)에 결합되며 포커싱용 엘엠블록(162f)의 이동을 안내하는 포커싱용 엘엠가이드(미도시)와, 포커싱용 엘엠블록(162f)을 이동시키는 포커싱용 엘엠 구동부(162g)를 포함한다.
포커싱용 엘엠 구동부(162g)는, 포커싱용 엘엠블록(162f)이 결합되는 이동너트(미도시)와, 이동너트(미도시)가 치합되는 볼 스크류(미도시)와, 볼 스크류(미도시)를 회전시키는 서보모터(162h)를 포함한다.
한편 이동몸체용 구동부(163)는, 카메라가 각각의 렌즈부(H)에 대응되는 위치로 이동되도록, 현미경용 이동몸체(162)를 이동시킨다.
이러한 이동몸체용 구동부(163)는 현미경용 고정몸체(161)에 지지된다. 이동몸체용 구동부(163)는 현미경용 이동몸체(162)에 연결되어 현미경용 이동몸체(162)를 제2축 방향으로 이동시킨다.
이러한 이동몸체용 구동부(163)는, 현미경용 고정몸체(161)에 마련된 이동몸체용 가이드레일(G)을 따라 이동되는 가이드블록(164)과, 현미경용 고정몸체(161)에 연결되고 현미경용 이동몸체(162)에 결합되며 현미경용 이동몸체(162)를 이동시키는 리니어 액츄에이터(165)를 포함한다.
가이드블록(164)은, 가로 몸체(162b)에 연결되며, 현미경용 고정몸체(161)에 마련된 이동몸체용 가이드레일(G)을 따라 이동된다.
리니어 액츄에이터(165)는, 현미경용 고정몸체(161)에 연결되고 현미경용 이동몸체(162)에 결합되며, 현미경용 이동몸체(162)를 이동시킨다. 본 실시예에서 리니어 액츄에이터(165)는, 리니어 샤프트 모터(Linear Shaft Motor)를 포함한다.
이러한 리니어 사프트 모터(165)는, 현미경용 고정몸체(161)에 지지되는 샤프트부(166)와, 샤프트부(166)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며 현미경용 이동몸체(162)가 결합되는 현미경용 이동블록(167)을 포함한다.
샤프트부(166)는 제2축 방향으로 길게 배치되며, 샤프트부(166)에는 샤프트 모터용 제1 자성체(미도시)가 마련된다. 샤프트 모터용 제1 자성체(미도시)는 다수개의 영구자석으로 마련되며, 다수개의 영구자석이 N극은 N극 끼리 S극은 S극끼리 서로 마주보는 구조로 접합된다. 본 실시예에서 샤프트부(166)는 상부 플레이트(161a)에 마련되는 지지 브라켓(B)에 지지된다.
현미경용 이동블록(167)에는, 샤프트 모터용 제1 자성체(미도시)에 상호 작용하여 현미경용 이동블록(167)를 전자기력에 의한 추진력으로 이동시키는 샤프트 모터용 제2 자성체(미도시)가 마련된다. 이러한 샤프트 모터용 제2 자성체(미도시)는 전자석으로 마련된다.
현미경용 이동블록(167)은 샤프트 모터용 제1 자성체(미도시) 및 샤프트 모터용 제2 자성체(미도시)의 상호작용, 소위 플레밍의 왼손 법칙에 의한 전자기력을 통해 제2축 방향으로 이동된다. 이러한 현미경용 이동블록(167)에는 상술한 현미경용 이동몸체(162)의 가로 몸체(162b)가 결합된다. 따라서 현미경용 이동몸체(162)는 현미경용 이동블록(167)의 이동에 따라 제2축 방향으로 슬라이딩 이동된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 현미경용 이동블록(167)을 이동시키는 구동부를 리니어 샤프트 모터로 구성함으로써, 구동부가 차지하는 공간을 줄일 수 있고 있고, 그에 따라 검사모듈(140)이 기판 내부에서 차지하는 전체 부피를 줄일 수 있는 이점이 있다.
한편 레이저유닛(190)은, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며 진공 챔버(110)에 마련되는 제1 챔버 윈도우(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 에칭 공정을 수행한다.
레이저유닛(190)은 제1 챔버 윈도우(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔을 조사하여 에칭 공정을 진행시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 레이저유닛(190)은 진공 챔버(110)의 외부, 즉 하부 영역에 배치된다. 진공 챔버(110)의 내부는 진공이 형성되기 때문에 기판 외의 구성들이 진공 챔버(110)의 내부에 배치되는 것은 바람직하지 않다.
따라서 레이저유닛(190)은 진공 챔버(110)의 하부 영역에 배치되고, 그 위치에서 제1 챔버 윈도우(111)를 통해 기판으로 레이저 빔을 조사하여 에칭 공정을 수행한다.
이때, 레이저유닛(190)이 기판의 하부 영역에 배치되기 때문에 레이저유닛(190)으로부터 발진된 레이저 빔은 기판의 하부로 조사할 수 있고, 이에 따라 기판의 하부 표면 상에 증착된 불필요한 부분이 에칭되며, 에칭과정에서 파티클이 제1 챔버 윈도우(111) 쪽으로 낙하될 수 있다.
본 실시예에서 레이저유닛(190)은 다수개로 마련되며, 다수개의 레이저유닛(190) 각각이 각각의 제1 챔버 윈도우(111)들을 통해 에칭 작업을 동시에 수행할 수 있고, 그에 따라 종래기술에 비해 넓은 영역에서 에칭 작업이 수행되므로 파티클이 비산되는 범위가 넓어진다. 따라서 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 기판과 제1 챔버 윈도우(111) 사이에 배치되며, 레이저유닛(190)에 의한 에칭 공정 시 기판에서 분리되는 파티클을 포집하는 파티클 포집유닛(미도시)을 구비한다.
한편, 에칭의 균일성을 위해 레이저유닛(190)에서 방출되는 레이저 빔의 출력이 일정해야한다. 따라서 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는 레이저 빔의 출력을 실시간으로 모니터링할 수 있는 레이저출력 측정유닛(S)을 구비한다.
이러한 레이저출력 측정유닛(S)은, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며, 진공 챔버(110)에 마련되는 제2 챔버 윈도우(112)를 통해 진공 챔버(110) 내부를 통과한 레이저 빔을 전달받아 레이저 빔의 출력을 측정한다.
본 실시예에서 레이저출력 측정유닛(S)에는, 레이저 광원 등으로부터 출사된 레이저 빔을 전달받아 이를 전기신호로 변환하여 표시하는 레이저 파워 미터(Laser power meters)가 사용된다.
상술한 바와 같이 진공 챔버(110)의 내부는 진공 분위기로 형성되기 때문에 기판 외의 구성들이 진공 챔버(110)의 내부에 배치되는 것은 바람직하지 않으므로 레이저출력 측정유닛(S)은 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되고, 그 위치에서 제2 챔버 윈도우(112)를 통해 진공 챔버(110)의 내부를 통과한 레이저 빔을 전달받는다.
본 실시예에서 레이저유닛(190)은 다수개로 마련되며, 각각의 레이저출력 측정유닛(S)은 각각의 제2 챔버 윈도우(112)들을 통과한 레이저 빔의 출력을 측정한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 레이저출력 측정유닛(S)이 제2 챔버 윈도우(112)를 통해 진공 챔버(110) 내부를 통과한 레이저 빔을 전달받아 전달된 레이저 빔의 출력을 측정함으로써, 가공 영역인 진공 챔버(110) 내에서의 레이저 빔의 출력을 모니터링할 수 있어 기기 오작동 여부를 인식할 수 있고 불량품 발생을 방지할 수 있다.
한편, 에칭 공정의 수행 시 기판의 평탄도, 얼라인 등에 의해 레이저유닛(190)이 기판을 향해 레이저 빔을 방출하는 각도가 달라질 수 있다. 따라서 진공 챔버(110)의 하부 영역 배치된 레이저유닛(190)의 레이저 빔 방출각도에 따라 레이저 빔이 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되는 레이저출력 측정유닛(S)에 용이하게 도달되지 못할 수도 있다.
그러므로 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 스테이지유닛(121)에 지지되며 레이저유닛(190)에서 방출된 레이저 빔을 레이저출력 측정유닛(S)으로 전달하는 빔 전달유닛(미도시)을 더 포함한다.
또한, 상술한 바와 같이 기판의 에칭 작업은 진공 챔버(110)의 내부에서 수행되고, 레이저유닛(190)에서 발진된 레이저 빔은 기판이 배치되는 높이에 포커싱된다. 그런데 기판 위치에 포커싱되도록 설정된 레이저 빔이 레이저출력 측정유닛(S)을 직접 조사하는 경우, 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되는 레이저출력 측정유닛(S)과 진공 챔버(110) 내부에 배치되는 기판과의 위치 차이에 의해 레이저출력 측정유닛(S)을 조사하는 레이저 빔은 레이저출력 측정유닛(S)에 포커싱될 수 없으며, 그에 따라 레이저출력 측정유닛(S)에서 측정되는 레이저 빔의 출력은 기판에 조사되는 레이저 빔의 출력과 다를 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 빔 전달유닛(미도시)은, 레이저 빔을 레이저출력 측정유닛(S)에 집속하는 집속모듈(미도시)을 포함한다.
집속모듈(미도시)은, 레이저출력 측정유닛(S)에 도달되는 레이저 빔의 경로가 기판에 도달되는 레이저 빔의 경로보다 늘어나서 레이저출력 측정유닛(S)에 도달된 레이저 빔이 레이저출력 측정유닛(S)에 포커싱되지 않는 것을 방지한다. 즉 집속모듈(미도시)은, 레이저유닛(190)에서 발진된 레이저 빔을 집속하여 레이저출력 측정유닛(S)에 제공한다. 집속모듈(미도시)에는 레이저 빔을 반사하는 다수개의 미러부(미도시)가 마련될 수 있다.
이하에서 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치의 동작을 도 2 내지 도 8을 참고하여 설명한다.
먼저 스테이지유닛(121)이 제1축 방향으로 이동되어 기판이 기판 검사유닛(130)의 상측 영역에 배치된다.
이후 검사용 이동모듈(180)에 의해 검사모듈(140)이 단속 또는 연속적으로 제2축 방향으로 이동되며 기판을 검사한다.
이때, 기판의 특정 영역을 더욱 정밀하게 검사할 필요가 있을 경우(배율을 확대하여 검사할 필요가 있을 경우), 이동몸체용 구동부(163)에 의해 현미경용 이동몸체(162)가 제2축 방향으로 이동되어 비전카메라(M)를 고배율의 렌즈부(H)의 아래쪽에 위치시킨다.
즉, 현미경용 고정몸체(161)에 대해 현미경용 이동몸체(162)가 제2축 방향으로 상대이동 됨으로써, 현미경용 이동몸체(162)와 함께 이동되는 비전카메라(M)가 제2축 방향으로 이동되어 제2축 방향으로 이격되어 배치된 렌즈부(H) 중 고배율의 렌즈부(H)의 아래에 배치된다.
한편, 이러한 비전카메라(M)의 기판에 대한 검사과정에서 변위센서(P)가 기판과의 거리를 계속적으로 감지하고, 감지된 정보에 따라 상술한 제어유닛(미도시)이 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부(162e)를 작동시켜 비전카메라(M)의 포커싱을 조절한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 기판의 이송방향인 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되어 기판을 검사하는 검사모듈(140)을 구비하는 기판 검사유닛(130)을 진공 챔버(110)의 내부에 배치함으로써, 기판 검사유닛(130)과 기판 사이의 거리를 줄여 워킹 디스턴스(Working Distance)가 작은 렌즈를 사용하여 기판을 검사할 수 있고, 그에 따라 기판의 검사 정밀도가 종래기술에 비해 향상시킬 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
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.
110: 진공 챔버 111: 제1 챔버 윈도우
112: 제2 챔버 윈도우 113: 챔버 윈도우 보호부
120: 기판 이송유닛 121: 스테이지유닛
130: 기판 검사유닛 140: 검사모듈
150: 검사모듈 프레임부 160: 검사용 현미경부
161: 현미경용 고정몸체 161a: 상부 플레이트
161b: 하부 플레이트 162: 현미경용 이동몸체
162a: 이동몸체 프레임부 162b: 가로 몸체
162c: 세로 몸체 162d: 카메라 장착부
162e: 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부
162f: 포커싱용 엘엠블록 162g: 포커싱용 엘엠 구동부
162h: 서보모터 163: 이동몸체용 이동부
164: 가이드블록 165: 리니어 액츄에이터
166: 샤프트부 167: 현미경용 이동블록
170: 대기압 박스부 171: 검사용 견시창
180: 검사용 이동모듈 181: 검사모듈용 이동블록
182: 검사모듈용 가이드레일 190: 레이저유닛
S: 레이저출력 측정유닛 H: 렌즈부
M: 비전카메라 G: 이동몸체용 가이드레일
P: 변위센서 B: 지지 브라켓
K: 광원부

Claims (15)

  1. 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내부에서 상기 기판을 제1축 방향으로 이송하는 기판 이송유닛; 및
    상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동되고 상기 기판을 검사하는 검사모듈을 구비하는 기판 검사유닛을 포함하며,
    상기 기판 검사유닛은,
    상기 검사모듈에 연결되며, 상기 검사모듈을 이동시키는 검사용 이동모듈을 포함하고,
    상기 검사모듈은,
    상기 검사용 이동모듈에 연결되는 검사모듈 프레임부;
    상기 검사모듈 프레임부에 지지되며, 상기 기판을 검사하는 검사용 현미경부; 및
    상기 검사모듈 프레임부에 지지되며, 상기 검사용 현미경부를 차폐하고 내부를 대기압(ATM) 상태로 유지하는 대기압 박스부를 포함하며,
    상기 검사용 현미경부는,
    상기 검사모듈 프레임부에 연결되며, 복수의 렌즈부가 상호 이격되어 배치되는 현미경용 고정몸체;
    상기 현미경용 고정몸체에 상대이동 가능하게 지지되며, 상기 렌즈부들을 통해 상기 기판을 촬상하는 비전카메라가 장착된 현미경용 이동몸체; 및
    상기 현미경용 고정몸체에 지지되며, 상기 현미경용 이동몸체에 연결되어 상기 현미경용 이동몸체를 이동시키는 이동몸체용 구동부를 포함하고,
    상기 현미경용 이동몸체는,
    상기 현미경용 고정몸체에 연결되는 이동몸체 프레임부;
    상기 이동몸체 프레임부에 연결되며, 상기 비전카메라가 장착되는 카메라 장착부; 및
    상기 이동몸체 프레임부에 지지되고 상기 카메라 장착부에 연결되며, 상기 비전카메라의 포커싱을 위해 상기 카메라 장착부를 상기 렌즈부에 대해 이격 및 접근되는 방향으로 이동시키는 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검사용 이동모듈은, 상기 검사모듈에 전자기력에 의한 추진력을 제공하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검사용 이동모듈은,
    상기 검사모듈이 결합되는 검사모듈용 이동블록;
    상기 검사모듈용 이동블록에 연결되며, 상기 검사모듈용 이동블록의 이동을 안내하는 검사모듈용 가이드레일; 및
    상기 검사모듈용 이동블록에 배치된 제1 자성체와 상호 작용하여 상기 검사모듈용 이동블록을 이동시키는 상기 전자기력에 의한 추진력을 발생시키도록 상기 검사모듈용 가이드레일의 길이발향을 따라 배치된 제2 자성체를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대기압 박스부에는, 상기 검사용 현미경부가 상기 기판을 촬상하는 검사용 견시창이 마련되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검사용 현미경부는, 리니어 방식으로 배율이 조정되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈부는 상기 제2축 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 복수의 렌즈부의 배율은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동몸체용 구동부는,
    상기 현미경용 이동몸체에 연결되고, 상기 현미경용 고정몸체에 마련된 이동몸체용 가이드레일을 따라 이동되는 가이드블록; 및
    상기 현미경용 고정몸체에 연결되고 상기 현미경용 이동몸체에 결합되며, 상기 현미경용 이동몸체를 이동시키는 리니어 액츄에이터를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 리니어 액츄에이터는, 리니어 샤프트 모터(Linear Shaft Motor)를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리니어 샤프트 모터는,
    상기 현미경용 고정몸체에 지지되는 샤프트부; 및
    상기 샤프트부에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 현미경용 이동몸체가 결합되는 현미경용 이동블록을 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 포커싱용 업/다운(up/down) 구동부는,
    상기 카메라 장착부가 결합되는 포커싱용 엘엠블록;
    상기 이동몸체 프레임부에 결합되며, 상기 포커싱용 엘엠블록의 이동을 안내하는 포커싱용 엘엠가이드; 및
    상기 포커싱용 엘엠블록을 이동시키는 포커싱용 엘엠 구동부를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 현미경용 이동몸체는,
    상기 카메라 장착부에 지지되며, 상기 기판과 상기 카메라 장착부와의 거리를 감지하는 변위센서를 더 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
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