KR102473692B1 - 기판 식각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 식각 시스템에 관한 것으로서, 기판을 식각하는 식각부, 식각된 기판을 세정하는 린스부 및 세정된 기판을 건조하는 건조부를 각각 포함하여 기판이 병진 이송되도록 구성된 제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부와, 제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부와 로딩부 및 언로딩부의 사이에서 기판을 이송하는 기판 이송 로봇이 포함된 기판 이송부를 포함하여 제1의 식각 처리부에 이상이 있어 기판이 손상된 경우에도 제2의 식각 처리부의 기판은 영향을 주지 않아 피해를 최소화 할 수 있고 정교하고 탄력적인 식각이 이루어 질 수 있다. 또한, 기판을 척 유닛에 의해 흡착한 상태에서 이송함으로써, 기판 하면의 파손이 방지될 수 있다.

Description

기판 식각 시스템{Substrate etching system}
본 발명은 기판 식각 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 식각 처리부가 병렬로 구비된 기판 식각 시스템에 관한 것이다.
스마트폰, TV 등 전자기기에 사용되는 디스플레이 장치는 발광 방식에 따라 액정 표시 장치(LCD, liquid crystal display)와 유기 발광 표시 장치(OLED, organic light emitting diode display), 플라즈마 표시 장치(PDP, plasma display panel), 퀀텀닷 발광 표시 장치(QLED, quantum dot light emitting diode display), 마이크로 LED 표시 장치(Micro LED display) 등이 있다.
기판은 기판은 박판으로 이루어져 있으며 여러 공정을 거처 처리되는데, 대표적으로 일정한 두께를 가지게 하거나 노출된 부분을 제거함으로써 목적하는 형태로 패터닝하기 위해 식각(Etching)하는 공정을 필수적으로 거치게 된다.
일반적인 식각 공정은 시간과 비용을 절감하고 대량 처리를 목적으로 기판의 이송 중에 진행되는 인라인(In-line) 방식으로 진행이 된다.
도 1은 종래의 기판 식각 시스템을 설명하는 도면이다. 도 1의 (a)는 기판이 이송되는 구조를 설명하는 사시도이고, 도 1의 (b)는 도 1(a)의 A에서 본 정면도이고, 도 1의 (c)는 기판 식각 시스템의 전체 배치 구조를 설명하는 상면도이다.
도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 식각 시스템(1000)은 다수의 샤프트(110)에 롤러(120)가 체결 및 고정되고, 샤프트 및 롤러 상에 기판이 실장되어 샤프트의 회전에 의해 기판이 이송된다. 이러한 이송 과정에서 기판이 식각 처리부(130에 진입하면 식각액(E)이 노즐을 통해 토출되고 기판에 뿌려져 식각이 이루어지게 된다.
도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 종래의 기판 식각 시스템은 기판이 반입되는 로딩 영역, 기판이 식각 처리되는 식각 처리 영역, 기판이 반출되는 언로딩 영역으로 구성되어 있다. 식각 처리 영역은 에칭액이 토출되어 기판이 식각되는 식각 영역, 식각액을 제거하는 린스 영역, 및 기판을 건조시키는 건조 영역이 순차적으로 배치되어 있어서 기판이 화살표 방향으로 이송되면서 각 공정 처리가 수행된다.
즉, 종래의 기판 식각 시스템은 비용 절감 및 대량 처리를 위해 로딩 영역에서 언로딩 영역까지 다수의 기판이 로딩되고 이송되어 처리되고 있는데, 이러한 경우 만일 기판 식각 시스템에 이상(예, 식각액 토출 불량)이 발생한다면, 로딩된 모든 기판이 폐기 처리될 수도 있는 상황이 벌어 질 수도 있다. 따라서, 이러한 전량 폐기 문제를 최소화하는 방법이 요구 된다.
또한, 종래의 기판 식각 시스템은 샤프트(110) 및 롤러(120)의 마찰에 의해 기판의 하면이 파손되는 문제가 발생되기 쉬울 뿐만 아니라, 기판의 하면까지 식각액에 노출될 수 밖에 없는데 이를 제거하기 위한 별도의 세정(린스)을 하는 과정에서 추가적인 파손 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 기판 하면의 파손 문제를 해결하는 방법이 요구된다.
한국특허공보(공개공보번호: 10-2007-012120, "기판이송장치 및 이를 이용한 기판세정시스템")은 스테이지에 기판이 안착되고 스테이지가 슬라이딩 이동되는 방식을 통해 이송과정에서의 기판과 트랙 사이의 직접적인 접촉을 배제함에 따라 이송과정에서 나타날 수 있는 기판 오염과 파손현상을 방지하는 기술이 개시되어 있으나, 기판의 하면이 식각액에 노출되어 파손되는 문제를 해결하지 못한다.
본 발명은 기판 식각 시스템의 이상 시에도 로딩된 모든 기판의 폐기를 방지하고, 식각 공정에 따른 기판의 파손을 방지하는 기판 식각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 식각 시스템은,
식각 처리를 위해 기판이 반입되는 로딩부,
로딩부에 인접 위치하고, 식각 처리된 기판이 반출되는 언로딩부,
기판을 식각하는 제1의 식각부, 식각된 기판을 세정하는 제1의 린스부 및 세정된 기판을 건조하는 제1의 건조부를 포함하여 기판이 이송되도록 구성된 제1의 식각 처리부,
제1의 식각 처리부에 병렬로 인접 위치하고, 기판을 식각하는 제2의 식각부, 식각된 기판을 세정하는 제2의 린스부 및 세정된 기판을 건조하는 제2의 건조부를 포함하여 기판이 이송되도록 구성된 제2의 식각 처리부, 및
제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부와 로딩부 및 언로딩부의 사이에서 위치하고 기판을 이송하는 기판 이송 로봇이 포함된 기판 이송부를 구성하여, 제1의 식각 처리부 또는 제2의 식각 처리부 중 어느 하나에 이상이 있어도 기판 전량을 폐기할 필요가 없다,
본 발명의 일 실시예에 따라, 제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부를 병렬로 인접하게 배치함에 따라 어느 하나에 이상이 있어도 기판 전량을 폐기할 필요가 없어 불량률을 낮추고 생산성을 높일 수 있다,
또한, 기판의 종류에 따라 식각 정도를 탄력적으로 운영할 수 있으며, 정교한 식각을 도모할 수 있다.
또한, 회전 샤프트 및 롤러를 사용하지 않으므로 기판 하면의 물리적 파손을 방지하고, 식각액이 기판의 하면에 침투되는 것을 방지하여 기판의 화학적 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기판 식각 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 기판 식각 시스템을 설명하는 상면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 척 유닛을 구비한 식각 처리부를 설명하는 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한 전술한, 그리고 추가적인 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 명백해질 것이다. 본 명세서에서 선택적으로 기재된 양상이나 선택적으로 기재된 실시예의 구성들은 비록 도면에서 단일의 통합된 구성으로 도시되었다 하더라도 달리 기재가 없는 한 당업자에게 기술적으로 모순인 것이 명백하지 않다면 상호간에 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 이해된다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 기판 식각 시스템을 설명하는 상면도이다. 도시된 바와 같이, 기판 식각 시스템(2000)은 로딩부(210), 언로딩부(220), 제1의 식각 처리부(230), 제2의 식각 처리부(240), 기판 이송부(300)을 포함할 수 있다.
로딩부(210)는 식각 처리를 위해 기판이 반입되는 공간을 제공할 수 있다. 언로딩부(220)는 로딩부(210)에 인접 위치하고, 식각 처리된 기판이 반출되는 공간을 제공할 수 있다. 언로딩부(220)는 로딩부(210)와 공간적으로 분리되되 인접 위치되어 작업자가 반입 및 반출 행위를 용이하게 할 수 있다.
제1의 식각 처리부(230)는 기판을 식각하는 제1의 식각부(231), 식각된 기판을 세정하는 제1의 린스부(232) 및 세정된 기판을 건조하는 제1의 건조부(231)를 포함하여 기판이 이송되도록 구성된다.
제2의 식각 처리부(240)는 제1의 식각 처리부에 병렬로 인접 위치하고, 기판을 식각하는 제2의 식각부, 식각된 기판을 세정하는 제2의 린스부 및 세정된 기판을 건조하는 제2의 건조부를 포함하여 기판이 이송되도록 구성된다.
제1의 식각 처리부(230)와 제2의 식각 처리부(240)는 식각 성능에 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1의 식각 처리부는 제2의 식각 처리부 보다 기판 식각 정도가 더 높을 수 있다. 따라서, 저강도 식각 대상의 기판은 제1의 식각 처리부(230)만 의해 처리되고, 고강도 식각 대상의 기판은 제1의 식각 처리부(230)의 의한 처리를 거친 후 추가적으로 제2의 식각 처리부(240)를 거쳐 추가적인 식각이 이루어 질 수 있다. 제1의 식각 처리부에서 제2의 식각 처리부로의 기판 이송은 기판 이송 로봇(310)에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 따라 도시된 바와 같이, 제3의 식각 처리부(250) 및 제4의 식각 처리부(260)가 추가될 수 있으며, 대량 생산을 위해 또 다른 식각 처리부가 더 추가 될 수도 있다.
각 식각 처리부(230, 240, 250, 260)는 식각 성능이 서로 다를 수 있다. 이로 인해 기판의 종류에 따라 식각 정도를 다양하고 탄력적으로 운영할 수 있으며, 정교한 식각을 도모할 수도 있다.
기판 이송부(300)는 제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부와 로딩부 및 언로딩부의 사이에서 위치하고, 기판(S)을 이송하는 기판 이송 로봇(310)을 포함할 수 있다. 기판 이송 로봇(310)은 기판(S)을 실장한 상태에서 로봇 레일(320)을 따라 Y축 방향으로 병진 이동될 수 있으며, 로딩부(210) 및 언로딩부(220)와 식각 처리부들(230, 240, 250, 260) 사이에서 병진 운동 및 회전 운동을 통해 기판(S)을 양방향으로 이송시키는 기능을 수행할 수 있다. 기판(S)은 용도에 제한이 없으며, 디스플레이용 내지 반도체 디바이스용 기판일 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 식각 시스템(2000)에 있어서, 제1의 건조부, 제1의 린스부, 및 제1의 식각부가 기판 이송부에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치되고, 제2의 건조부, 제2의 린스부, 및 제2의 식각부가 기판 이송부에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 위치될 수 있다. 즉, 건조부가 기판 이송부(300)에 가장 근접 위치되고 식각부가 가장 멀리 위치될 수 있다.
식각 처리부(230, 240) 내에서 먼저 기판이 화살표 ①의 방향으로 이동된 후 화살표 ②의 방향으로 식각부(231, 241), 린스부(232, 242), 건조부(233, 243)를 거처 처리되어, 최종적으로 기판 이송 로봇(31)0이 기판을 언로딩부(210)에 안착할 수 있다. 이러한 구조 및 제어에 의해 건조 공정을 거친 기판을 즉시 배출할 수 있어 기판의 손상을 방지할 수 있다. 이러한 일련의 메커니즘은 제어부(도시 안됨)에 의해 제어될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 척 유닛을 구비한 식각 처리부를 설명하는 측면도이다. 도시된 바와 같이, 제1의 식각 처리부(230)는 제1의 식각부(231), 제1의 린스부(232), 제1의 건조부(233)로 구성될 수 있다. 이는 제2의 식각 처리부(240)도 마찬가지의 구조를 가지며, 제2의 식각부(241), 제2의 린스부(242), 제2의 건조부(243)가 동일한 구조로 이루어져 있을 수 있다. 도 2의 제3의 식각 처리부(250) 및 제4의 식각 처리부(260)도 마찬가지의 구조일 수 있다. 하나의 식각 처리부에는 하나의 척 유닛이 있을 수도 있고 복수개의 척 유닛이 있을 수도 있다.
일 실시예에 따라, 제1의 식각 처리부(230) 및 제2의 식각 처리부(240)는 각각, 기판(S)이 흡착 안착되고 레일(400)을 따라 X 방향으로 이동하는 척 유닛(500, Chuck unit)을 포함할 수 있다. 척 유닛(500)은 기판과 직접 접촉 및 밀착되고 지지되는 안착부(510)와, 상기 안착부의 하부에 위치하여 안착부를 지지하는 방수 모듈(520)를 더 포함할 수 있다. 방수 모듈(520)은 기판이 안착부(510)에 흡착되도록 할 수 있다. 이로 인해 식각액(E) 내지 세정액(R)이 기판(S)과 안착부(510) 사이에 침투되는 것을 방지할 수 있다. 흡착은 정전 방식 또는 진공 방식으로 이루어 질 수 있으며 직접적으로 밀착 접촉되는 방식이면 충분하다. 진공 방식의 경우 안착부는 다공성 구조를 가질 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따라, 상기 방수 모듈(520)은 가장자리 영역에 에어홀(521)이 구비되어 상방(Z방향)으로 에어(Air)를 토출할 수 있다. 이로 인해, 식각액 내지 세정액이 기판의 상면에서 하면으로 유입되어 기판(S)과 안착부(510) 사이에 침투되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이를 위해 안착부(510)의 폭은 기판(S) 및 방수 모듈(520)의 폭 보다 작은 것이 바람직하다.
또 다른 일 실시예에 따라, 상기 방수 모듈(520)은 가장자리 영역에 경사진 드레인부(522)가 구비되어 있을 수 있다. 드레인부(522)는 외부를 향하여 경사져(Slope) 있을 수 있다. 드레인부(522)는 에어홀(521)의 외곽에 구비될 수 있으며, 기판(S)의 가장자리의 직하부에 위치되어 낙하되는 식각액 내지 세정액을 척 유닛(500) 외부로 배출하기 용이하게 구조화되는 것이 바람직 하다.
S : 기판, E : 식각액, R : 세정액
2000 : 기판 식각 시스템
210 : 로딩부, 220 : 언로딩부
230 : 제1의 식각 처리부
231 : 제1의 식각부
232 : 제1의 린스부
233 : 제1의 건조부
240 : 제2의 식각 처리부
241 : 제2의 식각부
242 : 제2의 린스부
243 : 제2의 건조부
250 : 제3의 식각 처리부
260 : 제4의 식각 처리부
300 : 기판 이송부
310 : 기판 이송 로봇
320 : 로봇 레일
400 : 레일
500 : 척 유닛
510 : 안착부
520 : 방수 모듈
521 : 에어홀
522 : 드레인부

Claims (4)

  1. 식각 처리를 위해 기판이 반입되는 로딩부;
    로딩부에 인접 위치하고, 식각 처리된 기판이 반출되는 언로딩부;
    기판을 식각하는 제1의 식각부;, 식각된 기판을 세정하는 제1의 린스부; 및 세정된 기판을 건조하는 제1의 건조부;를 포함하여 기판이 이송되도록 구성된 제1의 식각 처리부;
    제1의 식각 처리부에 병렬로 인접 위치하고, 기판을 식각하는 제2의 식각부; 식각된 기판을 세정하는 제2의 린스부; 및 세정된 기판을 건조하는 제2의 건조부;를 포함하여 기판이 이송되도록 구성된 제2의 식각 처리부; 및
    제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부와 로딩부 및 언로딩부의 사이에 위치하고, 기판을 이송하는 기판 이송 로봇;이 포함된 기판 이송부;를 포함하고,
    제1의 식각 처리부 및 제2의 식각 처리부는 각각,
    기판이 흡착 안착되고 레일을 따라 이동하는 척 유닛;을 포함하는 기판 식각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    척 유닛은,
    기판이 직접 접촉 및 밀착되고 지지되는 안착부;와, 상기 안착부의 하부에 위치하여 안착부를 지지하는 방수 모듈;을 더 포함하고,
    상기 방수 모듈은 가장자리 영역에 에어홀;이 구비되어 상방으로 에어를 토출하는 기판 식각 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
KR1020210049334A 2021-04-15 2021-04-15 기판 식각 시스템 KR102473692B1 (ko)

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