KR20090067585A - 기판 처리 시스템과 기판합착방법 - Google Patents

기판 처리 시스템과 기판합착방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 시스템은 기판에 대한 처리 공정을 수행하며 상기 기판의 입출시 상부챔버와 하부챔버 사이가 이격되는 기판처리장치, 상기 기판처리장치에 인접 위치하며 상기 기판처리장치로 처리를 위하여 이송되는 상기 기판이 안착되며, 상기 기판을 사전 얼라인먼트 수행하는 정렬장치, 상기 정렬장치에서 얼라인된 상기 기판을 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 사이로 이송시켜 상기 기판처리장치 내부의 기판 처리위치에 안착시키는 기판 이송장치를 구비하는 것으로, 기판이 기판처리장치 내부로 반입되기 전 대기상태에 있을 때 사전 얼라인먼트가 이루어지도록 하여 기판처리장치에서의 공정 시간을 줄일 수 있고, 이에 따른 전체 기판 처리 공정시간과 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

기판 처리 시스템{Substrate processing system}
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판이 기판처리장치에 이송되기 전에 기판 처리를 위한 사전 얼라인먼트를 수행하여 기판이 기판처리장치에 이송되도록 하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전하면서 정보통신기기에 대한 관심이 높아지고 있으며, 정보통신기기에 필수적인 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양해지고 있다. 이에 따라 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 여러 가지 표시 장치가 개발되고 있다. 이러한 표시 장치의 사용자는 고화질화, 경량화 등과 함께 대형화를 요구하고 있다. 따라서 최근에는 50인치 이상의 초대형 LCD가 개발되어 상용화되고 있다.
LCD는 액정(Liquid Crystal)의 굴절률의 비등방성(anisotropy)을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 표시 장치이다. LCD는 두 기판 사이에 액정을 첨가하고 합착하여 생산된다. 두 기판 중 하나는 구동소자 어레이(Array) 기판이며, 다른 하나 는 칼라필터(Color Filter) 기판이다. 구동소자 어레이 기판에는 다수개의 화소가 형성되어 있으며, 각 화소에는 박막트랜지스터(Tin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성된다. 칼라필터 기판에는 칼라를 구현하기 위한 칼라 필터층이 형성되어 있으며, 화소전극, 공통전극 및 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포된다.
이러한 표시 장치의 제조는 다수의 공정으로 수행되는데, 각각의 공정마다 기판 처리를 위하여 기판 얼라인먼트가 이루어진다. 특히 기판합착장치의 경우는 두 기판을 합착하는 공정이므로 이 얼라인먼트 공정이 매우 중요하다.
한편, 대부분의 기판처리장치는 하나의 기판에 대한 처리를 수행하는 동안 이후 공정을 수행할 다른 기판이 기판처리장치의 인근에서 대기한다. 그리고 이전 기판의 처리공정이 완료되면 해당 기판을 즉시 반출하고, 대기 중인 기판을 반입시켜 공정을 다시 진행한다. 그런데 대기 중인 기판은 대부분 아무런 처리 작업 없이 이전 기판의 공정이 완료되기만을 기다린다.
본 발명은 기판 처리를 위항 기판처리장치의 인근에 처리를 위하여 대기 중인 기판에 대하여 사전 얼라인먼트가 이루어지도록 하여 기판 처리 효율을 보다 향상시키도록 하는 기판처리장치를 제공하기 위한 것이다.
기판 처리 시스템은 기판에 대한 처리 공정을 수행하며 상기 기판의 입출시 상부챔버와 하부챔버 사이가 이격되는 기판처리장치, 상기 기판처리장치에 인접 위치하며 상기 기판처리장치로 처리를 위하여 이송되는 상기 기판이 안착되며, 상기 기판을 사전 얼라인먼트 수행하는 정렬장치, 상기 정렬장치에서 얼라인된 상기 기판을 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 사이로 이송시켜 상기 기판처리장치 내부의 기판 처리위치에 안착시키는 기판 이송장치를 구비한다.
상기 기판이송장치는 상기 기판의 상면을 흡착하여 직선 이동시킬 수 있다.
상기 기판이송장치는 상기 정렬장치의 측부에서 상기 기판처리장치의 측부까지 연장된 레일과, 상기 레일을 따라 이동하는 지지대와, 상기 지지대에 대하여 수직 연장된 연장대와, 상기 연장대에 결합되어 상기 기판을 흡착하는 흡착기를 포함할 수 있다.
상기 정렬장치는 상기 기판이 안착되는 정렬스테이지와, 상기 정렬스테이지를 얼라인먼트 동작시키는 UVW 스테이지를 구비할 수 있다.
상기 기판처리장치는 상기 상부챔버가 고정되어 있고, 상기 하부챔버가 승하강하여 상기 상부챔버와의 간격이 조절될 수 있다.
기판 처리 시스템은 기판이 기판처리장치 내부로 반입되기 전 대기상태에 있을 때 사전 얼라인먼트가 이루어지도록 하여 기판처리장치에서의 공정 시간을 줄일 수 있고, 이에 따른 전체 기판 처리 공정시간과 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 기판 처리 시스템(100)을 도시한 도면이다. 도 1에 도시되지 않은 구성은 도 2a를 참조하도록 한다. 도 1에 도시된 바와 같이 기판 처리 시스템(100)은 기판처리장치(200), 기판이송장치(400) 그리고 정렬장치(300)를 구비한다.
본 실시예에서 기판처리장치(200)는 기판합착장치를 예로 하여 설명하기로 한다. 기판처리장치(200)는 상부챔버(220)와 하부챔버(230)를 구비한다. 상부챔버(220)는 기판 처리 시스템(100)이 설치되는 공간의 바닥에 고정된 지주(210)(supporter)에 위치가 고정된다. 지주(210)는 복수개로 실시될 수 있다. 상부챔버(220)의 내부에는 기판(S)이 접착되는 상부 스테이지(221)가 구비된다(도 2a참조). 상부 스테이지(221)는 정전척을 포함할 수 있다.
상부챔버(220)의 하부에는 하부챔버(230)가 위치한다. 하부챔버(230)는 승강부(232)에 의하여 상부챔버(220) 측으로 승하강 가능하다. 하부챔버(230)의 내부에는 기판(S)이 안착되는 하부 스테이지(231)가 구비된다. 하부 스테이지(231)는 정전척을 포함할 수 있다.
하부챔버(230)의 내부 중 하부 스테이지(231)의 하부에는 다수개의 리프트 핀(233)이 설치된다(도 2c참조). 리프트 핀(233)은 복수개로 구비되어 하부 스테이지(231)를 관통하도록 설치된다. 또한 하부 스테이지(231)의 하부에는 UVW 스테이지(234)가 구비될 수 있다. UVW 스테이지(234)는 하부 스테이지(231)에 안착된 기 판(S)에 대한 공정을 수행할 때 기판(S)의 정렬이 보다 정밀하게 이루어지도록 기판(S)을 정밀 정렬시키기 위한 것이다.
그리고 상기 구성들 외에 도면에 도시하지 않았지만 기판처리장치(200)에는 기판(S)의 정렬을 위한 카메라를 구비할 수 있고, 또한 챔버(220)(230) 내부를 진공상태로 만들어 공정이 이루어지도록 하는 진공펌핑장치 등이 설치될 수 있다. 그리고 도면에 도시되지 않았지만 상부챔버(220)와 하부챔버(230)가 서로 접하는 부분에는 실링부재가 구비된다.
정렬장치(300)는 기판처리장치(200)에 인접한 위치에 위치하며, 정렬지(310)를 구비한다. 정렬스테이지(310)는 정전CJ흡착장치 등을 포함할 수 있다. 정렬장치(300)의 하부에는 UVW 스테이지(320)가 설치된다. 이 UVW 스테이지(320)는 정렬스테이지(310)를 정렬시킨다.
또한 UVW 스테이지(320)에는 정렬상태의 측정을 위한 정렬 측정기가 설치될 수 있다. 정렬 측정기는 정렬스테이지(310)의 하부에 정렬스테이지(310)를 관통하여 기판의 식별마크를 촬영할 수 있는 카메라와 카메라에서 측정된 위치와 미리 설정된 위치를 비교하여 정렬 위치를 조정하는 제어부를 구비할 수 있다.
기판이송장치(400)는 기판처리장치(200)와 정렬장치(300)의 양측부 바닥에 연장된 레일(410)과 이 레일(410) 상에서 레일(410)을 따라 이동가능하게 설치된 제 1지지대(420)와 제 2지지대(430)를 구비한다. 레일(410)은 볼스크류 또는 리니어 모터를 구비하여 제 1지지대(420)와 제 2지지대(430)를 동시에 레일(410)을 따라 이동시킨다.
제 1지지대(420)와 제 2지지대(430)에는 서로 상대하는 방향으로 연장되어 일단이 제 1지지대(420)의 내측면에 결합되고, 타단이 제 2지지대(430)의 내측면에 결합된 연장대(440)를 구비한다. 연장대(440)는 지지대들(420)(430)에 대하여 수직 방향으로 연장되어 있다.
이 연장대(440)는 제 1지지대(420)와 제 2지지대(430)에 의하여 상하 승강이 가능하다. 이를 위하여 지지대들(420)(430)은 볼스크류 또는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 연장대(440)의 중간 부분에는 흡착기(450)가 설치된다. 흡착기(450)는 기판(S)을 흡착하기 위한 것으로 다수의 흡착핀(451)을 구비할 수 있다(도 2a참조).
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템의 작용에 대하여 설명한다.
도 2a는 정렬장시에 기판이 안착된 상태를 도시한 도면이고, 도 2b는 기판이송장치가 기판을 흡착한 상태를 도시한 도면이고, 도 2c는 기판이송장치가 기판을 기판처리장치 내부로 이송한 상태를 도시한 도면이고, 도 2d는 기판이송장치가 기판처리장치 외부로 반출되고, 기판처리장치의 리프트 핀이 기판을 부상시킨 상태를 도시한 도면이고, 도 2e는 기판처리장치의 기판처리상태를 도시한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이 기판(S)은 기판처리장치(200)에 반입되기 전에 정렬장치(300)의 정렬스테이지(310) 상에 안착된다. 정렬스테이지(310)에 안착된 기판(S)은 이후 UVW 스테이지(320)에 의하여 사전 얼라인먼트(pre alignment)가 이루어진다. 사전 얼라인먼트는 이전 공정에서 수행된 공정 수행결과를 산출한 오프셋 값으로 설정할 수 도 있다.
사전 얼라인먼트가 완료되면 도 2b에 도시된 바와 같이 기판이송장치(400)의 제 1지지대(420)와 제 2지지대(430)는 레일(410)을 따라 이동하여 흡착기(450)를 기판(S) 상에 위치시킨다. 기판(S) 상에 위치한 흡착기(450)는 이후 지지대(420)(430)에 의하여 하강하여 흡착핀(451)들이 기판(S) 상에 위치하도록 하고, 흡착핀(451)은 기판(S)을 흡착한다.
계속해서 기판(S)이 흡착핀(451)에 흡착되면 지지대는 흡착기(450)를 상승시킨다. 이후 제 1지지대(420)와 제 2지지대(430)는 레일(410)을 따라 기판처리장치(200)로 이동한다. 이때 기판처리장치(200)는 하부챔버(230)가 하강하여 상부챔버(220)와 하부챔버(230) 사이가 서로 이격된 상태다. 따라서 연장대(440에 결합된 흡착기(450)는 상부챔버(220)와 하부챔버(230) 사이로 진입한다(도 2c 참조).
그리고 도 2c에 도시된 바와 같이 흡착기(450)가 상부챔버(220)와 하부챔버(230) 사이로 진입하여 기판(S)이 하부챔버(230)의 하부 스테이지(231) 상에 위치하면 지지대(420)(430)는 흡착기(450)를 일부 하강시킨다.
이때 기판처리장치(200)의 리프트 핀(233)이 상승하여 기판(S)을 받고, 흡착기(450)는 기판(S)에 대한 흡착상태를 해제하고 상승한다. 이후 기판(S)은 리프트 핀(233)이 하강하면서 하부 스테이지(231)에 안착된다. 이때 하부 스테이지(231)에 안착이 이루어지면 이때 하부 스테이지(231)는 정전척일 수 있으므로 기판(S)으 정전기력으로 흡착한다.
계속해서 하부 스테이지(231)에 기판(S)을 안착한 기판이송장치(400)는 챔버 외부로 이동하여 정렬장치(300) 상에 위치한다. 이때 정렬장치(300)에서는 다음 처 리를 위하여 대기중인 다른 기판(S)의 정렬을 수행할 수 있다.
한편, 기판처리장치(200)가 기판합착장치인 경우 기판(S)은 상부 스테이지(221)와 하부 스테이지(231)에 각각 안착되어야 한다. 따라서 상부 스테이지(221)에 기판(S)을 안착시키기 위하여 도 2d에 도시된 상태에서 승강장치(232)와 리프트 핀(233)이 상승하여 기판(S)을 상부챔버(220)의 상부 스테이지(221)로 이동시키고, 이때 기판(S)은 상부 스테이지(221)에 부착된다. 그리고 다음 기판(S)이 하부 스테이지(231)에 기판이송장치(400)에 의하여 사전 얼라인먼트 되어 이송되면 상하 두 기판(S)이 각각 상부 스테이지(221)와 하부 스테이지(231)에 각각 안착된다.
그리고 기판처리장치(200)의 합착공정 진행을 위하여 도 2e에 도시된 바와 같이 하부챔버(230)가 승강장치(232)에 의하여 더욱 상승하여 상부챔버(220)와 밀착하게 된다. 하부챔버(230)가 상승하여 상부챔버(220)와 접촉하게 되면 챔버(220)(230)간의 접촉부분에서는 기밀이 이루어지고, 이후 기판(S) 합착공정이 수행된다.
이때의 기판합착공정은 상부 스테이지(221)가 점진적으로 하부 스테이지(231) 측으로 하강하면서 하부 스테이지(231)에서 정밀 얼라인먼트를 수행하고, 얼라인먼트가 완료되면 상부 스테이지(221)의 기판(S)이 하부 스테이지(231)의 기판(S)으로 낙하한다. 이때의 낙하를 위하여 상부 스테이지(221)가 정전척을 포함할 경우 정전기력을 차단함으로써 기판(S)의 낙하가 이루어지도록 할 수 있다. 그리고 공정 진행을 위하여 챔버 내부는 진공상태일 수 있다.
이후 상하 두 기판(S)의 합착이 완료되면 기판이송장치(400)는 다시 챔버(220)(230) 내부로 진입하여 합착된 기판(S)을 외부로 반출하고, 다음 기판(S)에 대한 합착 공정을 진행한다.
이상에서와 같이 본 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 실시예의 기술분야에 속하는 평균적 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 실시예를 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2a는 정렬장시에 기판이 안착된 상태를 도시한 도면이다.
도 2b는 기판이송장치가 기판을 흡착한 상태를 도시한 도면이다.
도 2c는 기판이송장치가 기판을 기판처리장치 내부로 이송한 상태를 도시한 도면이다.
도 2d는 기판이송장치가 기판처리장치 외부로 반출되고, 기판처리장치의 리프트 핀이 기판을 부상시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 2e는 기판처리장치의 기판처리상태를 도시한 도면이다.

Claims (5)

  1. 기판에 대한 처리 공정을 수행하며 상기 기판의 입출시 상부챔버와 하부챔버 사이가 이격되는 기판처리장치;
    상기 기판처리장치에 인접 위치하며 상기 기판처리장치로 처리를 위하여 이송되는 상기 기판이 안착되며, 상기 기판을 사전 얼라인먼트 수행하는 정렬장치;
    상기 정렬장치에서 얼라인된 상기 기판을 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 사이로 이송시켜 상기 기판처리장치 내부의 기판 처리위치에 안착시키는 기판 이송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판이송장치는 상기 기판의 상면을 흡착하여 직선 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템
  3. 제 2항에 있어서, 상기 기판이송장치는 상기 정렬장치의 측부에서 상기 기판처리장치의 측부까지 연장된 레일과, 상기 레일을 따라 이동하는 지지대와, 상기 지지대에 대하여 수직 연장된 연장대와, 상기 연장대에 결합되어 상기 기판을 흡착하는 흡착기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 정렬장치는 상기 기판이 안착되는 정렬스테이지와, 상기 정렬스테이지를 얼라인먼트 동작시키는 UVW 스테이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기판처리장치는 상기 상부챔버가 고정되어 있고, 상기 하부챔버가 승하강하여 상기 상부챔버와의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
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