KR20090093526A - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치

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KR20090093526A
KR20090093526A KR1020080019087A KR20080019087A KR20090093526A KR 20090093526 A KR20090093526 A KR 20090093526A KR 1020080019087 A KR1020080019087 A KR 1020080019087A KR 20080019087 A KR20080019087 A KR 20080019087A KR 20090093526 A KR20090093526 A KR 20090093526A
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하수철
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주식회사 에이디피엔지니어링
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Abstract

본 발명에 의하면, 기판처리장치는 기판이 놓여지는 지지플레이트; 상기 지지플레이트 상에 설치되어 상기 지지플레이트 상에 놓여진 상기 기판을 정전흡착하는 정전부재; 그리고 상기 지지플레이트 상에 놓여진 상기 기판을 진공흡착하는 흡착부재를 포함한다. 상기 흡착부재는 상기 지지플레이트 상에 형성된 복수의 관통홀들을 통해 승강하는 복수의 리프트핀들을 구비할 수 있다. 상기 정전부재는 상기 지지플레이트의 중앙에 배치되어 상기 기판의 중앙부를 지지하며, 상기 관통홀들은 상기 정전부재의 외측에 배치어 상기 기판의 가장자리부를 지지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{substrate processing apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 정전흡착 또는 진공흡착하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display:LCD), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panal:PDP), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes:OLED) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 활용되며, 상기의 표시 장치 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징에 따른 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 음극선관(Cathode Ray Tube:CRT)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시소자는 여러 분야에서 화면 표시장치로서 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특징 및 장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시소자가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 유지하면서도 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
상기와 같은 액정표시장치를 제조하기 위해서는 많은 장비들이 필요로 하고, 이 중에서 두 개의 기판을 합착하는 합착기도 중요한 장비에 해당한다. 통상적인 로딩/언로딩 장치는 외관을 이루는 프레임과, 기판을 부착하는 스테이지부와, 기판의 합착을 수행하는 공간인 챔버와, 상기 챔버와 스테이지를 구동하는 이동장치 등으로 구성된다. 여기서, 흡착 공정은 로딩 수단에 의하여 챔버 내에 설치되어 있는 상부 스테이지에 칼라필터 기판을 부착시키고, 하부 스테이지에는 TFT 어레이 기판을 부착시킨다. 이후, 기판이 합착 수행 전 하부 스테이지 상에 놓여진 기판을 정확한 위치로 정렬하는 얼라인(Align) 과정이 이루어지며, 상,하부 스테이지에 의해 기판은 상하로 합착된다.
본 발명의 목적은 기판을 안정적으로 지지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판처리장치는 기판이 놓여지는 지지플레이트; 상기 지지플레이트 상에 설치되어 상기 지지플레이트 상에 놓여진 상기 기판을 정전흡착하는 정전부재; 그리고 상기 지지플레이트 상에 놓여진 상기 기판을 진공흡착하는 흡착부재를 포함한다.
상기 흡착부재는 상기 지지플레이트 상에 형성된 복수의 관통홀들을 통해 승강하는 복수의 리프트핀들을 구비할 수 있다. 상기 정전부재는 상기 지지플레이트의 중앙에 배치되어 상기 기판의 중앙부를 지지하며, 상기 관통홀들은 상기 정전부재의 외측에 배치어 상기 기판의 가장자리부를 지지할 수 있다.
상기 정전부재는 상기 기판과 대향하는 상기 지지플레이트의 일면에 설치될 수 있다. 상기 장치는 상기 지지플레이트의 일면 및 상기 정전부재의 둘레에 상기 정전부재를 감싸도록 배치되며 상기 관통홀들과 각각 연통되는 보조관통홀들이 형성되는 보조부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정전부재는 상기 기판과 대향되는 상기 정전부재의 일면과 상기 기판과 대향되는 상기 지지플레이트의 일면이 나란하도록 설치될 수 있다.
상기 정전부재는 상기 지지플레이트의 일변과 나란한 상기 지지플레이트의 제1 중심선 및 상기 지지플레이트의 일변과 인접하는 타변과 나란한 상기 지지플레이트의 제2 중심선에 대칭되도록 배치되며, 상기 관통홀들은 상기 제1 및 제2 중심선을 따라 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 기판처리장치는 제1 기판이 놓여지는 상부 스테이지; 상기 상부 스테이지의 하부에 위치하며, 제2 기판이 놓여지는 하부 스테이지; 상기 상부 스테이지 상에 설치되어 상기 상부 스테이지 상에 놓여진 상기 제1 기판을 정전흡착하는 상부 정전부재; 상기 상부 스테이지 상에 놓여진 상기 제1 기판을 진공흡착하는 상부 흡착부재를 포함한다.
본 발명에 의하면, 기판의 크기에 관계없이 기판을 안정적으로 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 상부 스테이지를 나타내는 저면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 상부 스테이지를 나타내는 저면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 상부 스테이지를 나타내는 저면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
12 : 상부 베이스 14 : 상부 챔버
16 : 하부 챔버 10 : 하부 베이스
20 : 상부 스테이지 22 : 하부 스테이지
24,26 : 리프트 핀 28,30 : 정전척
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
한편, 이하에서는 합착기 예로 들어 설명하나, 본 발명은 기판을 지지하는 다양한 제조장치에 응용될 수 있다. 또한, 이하에서는 사각 형상의 기판을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 다양한 피처리체에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판처리장치는 하부 베이스(10), 하부 베이스(10)와 이격된 상태로 마련되는 상부 베이스(12), 상술한 상부 베이스(12)의 상부 영역에 마련되는 상, 하부 챔버(14, 16), 상부 챔버(14)의 상면에 기밀이 유지된 상태로 안착되는 상부커버(18), 상, 하부 챔버(14,16)내 상부 영역과 하부 영역에 마련되는 상, 하부 스테이지(20, 22)로 이루어지며, 상술한 상, 하부 챔버(14, 16) 내에 반입되는 두 개의 기판(TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판 : 이하 "상하 기판" S)을 상부 스테이지(20)와 하부 스테이지(22)에 수평으로 배치한 후 상하로 합착하는 구조로 되어있다.
그리고 상술한 상, 하부 챔버(14, 16)의 내부에는 그 내부에 반입 또는 반출되는 기판(S)의 이동 통로를 확보하기 위해 상술한 상부 챔버(14)를 승강시키는 승강수단(32)이 하부 챔버(16)를 관통하여 상부 챔버(14)의 저면 모서리 영역에 각각 접한 상태로 마련된다.
여기서, 상술한 기판(S)의 합착 수행 전 하부 스테이지(22)에 배치된 기판(S)을 X, Y 축 직선 방향과 θ 축 회전 방향의 정확한 위치로 정렬하는 스테이지 정렬(Align) 과정이 포함되며, 이러한 기판(S)의 정렬은 하부 챔버(16)의 이웃된 측벽 세 지점에 접한 상태로 마련되는 정렬수단에 의해 실시된다.
상술한 기판처리장치는 상부 스테이지(20)와 하부 스테이지(22)가 상술한 기판 합착기를 구성하는 상, 하부챔버(14,16) 내의 상측 공간과 하측 공간에 각각 대향 설치되어, 운송 로봇(도면에 미도시)에 의하여 챔버(14, 16) 내부로 반입된 기판(S)을 상기 상, 하부 스테이지(20, 22)에 의해 상하로 합착할 수 있는 구조로 되어있다.
여기서, 상술한 운송 로봇은 도면에는 도시하지 않았지만 상측에 마련된 상측 핸드와 하측에 마련된 하측 핸드가 포함되고 상술한 상측 핸드의 하부에는 흡착력에 의해 컬러필터 기판이 흡착되며, 상술한 하측 핸드의 상부에는 TFT 어레이 기판이 위치된다.
상술한 상부 스테이지(20)에는 평상시 상부 스테이지(20)의 내부에 위치되어 있다가 상부 기판(S)을 진공 흡착하기 위해서 소정 위치까지 하강하는 리프트 핀(24)이 마련되며, 그 위치는 상부챔버(14)의 상부에서 시작되어 그 상부챔버(14)와 상부 스테이지(20)의 관통홀(20a)을 관통하여 마련되어 그 상부 스테이지(20)에서 승강한다. 그리고 상술한 다수개의 리프트 핀(24)은 그 리프트 핀(24)의 상단에 각각 접한 상태로 구비되는 플레이트(24a)에 의해 일률적으로 승강하게 된다.
상술한 하부 스테이지(22)에는 상부 스테이지(20)와 마찬가지로 평상시 하부 스테이지(22)의 내부에 위치되어 있다가 기판(S)을 흡착하기 위해서 소정 위치까지 상승하는 리프트 핀(26)이 마련되며, 그 위치는 하부챔버(16)의 하부에서 시작되어 그 하부챔버(16)와 하부 스테이지(22)의 관통홀(22a)을 관통하여 그 하부 스테이지(22)에서 승강한다. 그리고 상술한 다수개의 리프트 핀(26)은 그 리프트 핀(26)의 저면에 각각 접한 상태로 구비되는 플레이트(26a)에 의해 일률적으로 승강하게 된다.
그리고 상술한 상부 스테이지(20)의 하부 영역과 하부 스테이지(22) 상부 영역에는 로딩된 상하 기판(S)을 흡착하기 위해 정전기력을 발생하는 정전척(ESC : 28, 30)이 마련되고, 상술한 상, 하부 스테이지(20, 22)를 수직 방향으로 다수 관통하는 관통홀들(20a,22a)을 통해 적정 높이로 반입된 상하 기판(S)을 흡착시키는 리프트 핀(24, 26)이 다수개 마련되며, 이러한 리프트 핀(22, 24)은 상, 하부에 마련되는 하나의 플레이트(24a, 26a)에 의해 일률적으로 이동한다. 그리고 다수개의 상, 하 리프트 핀(24, 26)을 일률적으로 승강시키는 구동 수단(도면에 미도시)이 상하 플레이트(24a,26a)에 각각 마련된다.
상, 하부 스테이지(20, 22)에 마련된 리프트 핀(24, 26)은 그 상부챔버(14)의 상면과 리프트 핀(24)의 상단과의 둘레 영역, 상술한 하부챔버(16)의 하면과 리프트 핀(26)의 하단과의 둘레 영역 각각에 양단이 고정된 상태로 벨로우즈(Bellows)가 각각 마련되어 노출되는 리프트 핀(24, 26)의 둘레를 보호하면서 상, 하부챔버(14, 16) 내부의 진공 상태를 유지하게 된다.
도 2는 도 1의 상부 스테이지(20)를 나타내는 저면도이다. 하부 스테이지(22)는 상부 스테이지(20)와 대체로 동일한 구조와 기능을 가지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상부 스테이지(20)의 저면에는 정전척(28)이 제공되며, 정전척(28)은 상부 스테이지(20)보다 작은 사각 형상이다. 정전척(28)은 상부 스테이지(20)의 저면으로부터 하부를 향하여 돌출되도록 제공된다. 상부 스테이지(20) 상에는 복수의 관통홀들(20a)이 형성되며, 복수의 관통홀들(20a)은 정전척(28)의 둘레에 배치된다. 상술한 리프트 핀들(24)은 관통홀들(20a)에 대응되도록 배치되며, 상부 기판(S)을 흡착한다.
기판(S)의 흡착 공정은 상, 하부 챔버(14 ,16) 외부에 마련된 운송 로봇에 의하여 상, 하부 챔버(14, 16) 내에 설치되어 있는 상부 스테이지(20)의 리프트 핀(24)의 하부 영역에 기판(S)이 로딩되면 상술한 리프트 핀(24) 및 정전척(28)을 통해 기판(S) 중 칼라필터 기판의 상면을 흡착한다. 칼라필터 기판은 상부 스테이지(20)의 정전척(28)에 완전 밀착한 상태로 흡착된다. 하부 스테이지(22)도 마찬가지로 상술한 하부 스테이지(22)에 승강되는 리프트 핀(26)의 상부 영역에 기판(S)이 로딩되면 상술한 리프트 핀(26) 및 정전척(30)을 통해 기판(S) 중 TFT 어레이 기판의 하면을 흡착한다. TFT 어레이 기판은 하부 스테이지(22)의 정전척(30)에 완전 밀착한 상태로 흡착된다.
따라서, 정전척(28,30)보다 대면적인 기판(S) 중 중앙부분은 정전척(28,30)에 의해 지지하고, 가장자리부분은 리프트 핀(24,26)을 통해 지지할 수 있다. 따라서, 기판(S)을 안정적으로 지지할 수 있다. 본 실시예에서는 정전척(28,30) 및 리프트 핀(24,26)을 이용하여 기판(S)을 지지하는 것으로 설명하고 있으나, 기판(S)이 정전척(28,30)과 대등한 면적을 가지거나, 정전척(28,30) 및 리프트 핀(24,26) 중 어느 하나만으로 기판(S)을 안정적으로 지지할 수 있을 경우, 정전척(28,30) 및 리프트 핀(24,26) 중 어느 하나만을 작동할 수 있다. 이를 위해 기판(S)의 하중 또는 크기가 기설정된 값을 초과할 경우, 정전척(28,30) 및 리프트 핀(24,26)이 동시에 작동하도록 별도의 제어기(도시안됨)를 설치할 수 있다. 또한, 리프트 핀(24,26)의 개수는 본 실시예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 2의 상부 스테이지를 나타내는 저면도이다. 이하에서는 제1 실시예와 중복되는 기술적 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 정전척(28,30)은 상부 스테이지(20)의 하면 및 하부 스테이지(22)의 상면으로부터 돌출되도록 배치되므로, 기판(S)의 가장자리는 상부 스테이지(20)의 하면 및 하부 스테이지(22)의 상면과 각각 이격된 상태를 유지하며, 이로 인한 간극(gap)이 각각 형성된다. 따라서, 기판(S)의 가장자리는 안정적인 상태라고 보기 어렵다.
따라서, 정전척(28,30)의 둘레에 보조부재(21,23)를 각각 설치한다. 보조부재(21,23)는 정전척(28,30)의 면적과 대응되는 개구를 가지는 사각링 형상이며, 기판(S)의 일변 및 타변과 대응되는 일변 및 타변을 가진다. 보조부재(21,23)는 각각 관통홀들(20a,22a)에 대응되는 보조관통홀들(21a,23a)을 구비하며, 리프트 핀(24,26)은 관통홀들(20a,22a) 및 보조관통홀들(21a,23a)을 통해 승강한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(S)의 가장자리와 상부 스테이지(20)의 하면 및 하부 스테이지(22)의 상면 사이에 각각 간극이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 정전척(28)의 하면이 상부 스테이지(20)의 하면과 일치하도록 정전척(28)을 상부 스테이지(20) 상에 실장하며, 정전척(30)의 상면이 하부 스테이지(22)의 상면과 일치하도록 정전척(30)을 하부 스테이지(22) 상에 실장할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 상부 스테이지를 나타내는 저면도이다. 도 2에 도시한 제1 실시예와 달리, 상부 스테이지(20) 상에는 복수의 정전척들(28)이 설치되며, 정전척들(28)은 상부 스테이지(20)의 중심선(L1,L2)을 중심으로 대칭되도록 배치된다. 한편, 관통홀들(20a)은 중심선(L1,L2)을 따라 배치된다. 따라서, 정전척들(28)의 둘레를 지지하는 제1 실시예의 리프트 핀들(24)과 달리, 리프트 핀들(24)은 정전척들(28) 사이에서 승강하며, 정전척들(28) 사이에 해당하는 기판(S) 부분을 지지한다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (11)

  1. 기판이 놓여지는 지지플레이트;
    상기 지지플레이트 상에 설치되어 상기 지지플레이트 상에 놓여진 상기 기판을 정전흡착하는 정전부재; 및
    상기 지지플레이트 상에 놓여진 상기 기판을 진공흡착하는 흡착부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부재는 상기 지지플레이트 상에 형성된 복수의 관통홀들을 통해 승강하는 복수의 리프트핀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정전부재는 상기 지지플레이트의 중앙에 배치되어 상기 기판의 중앙부를 지지하며,
    상기 관통홀들은 상기 정전부재의 외측에 배치어 상기 기판의 가장자리부를 지지하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정전부재는 상기 기판과 대향하는 상기 지지플레이트의 일면에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장치는 상기 지지플레이트의 일면 및 상기 정전부재의 둘레에 상기 정전부재를 감싸도록 배치되며 상기 관통홀들과 각각 연통되는 보조관통홀들이 형성되는 보조부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정전부재는 상기 기판과 대향되는 상기 정전부재의 일면과 상기 기판과 대향되는 상기 지지플레이트의 일면이 나란하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 정전부재는 상기 지지플레이트의 일변과 나란한 상기 지지플레이트의 제1 중심선 및 상기 지지플레이트의 일변과 인접하는 타변과 나란한 상기 지지플레이트의 제2 중심선에 대칭되도록 배치되며,
    상기 관통홀들은 상기 제1 및 제2 중심선을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제1 기판이 놓여지는 상부 스테이지;
    상기 상부 스테이지의 하부에 위치하며, 제2 기판이 놓여지는 하부 스테이지;
    상기 상부 스테이지 상에 설치되어 상기 상부 스테이지 상에 놓여진 상기 제1 기판을 정전흡착하는 상부 정전부재; 및
    상기 상부 스테이지 상에 놓여진 상기 제1 기판을 진공흡착하는 상부 흡착부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 흡착부재는 상기 상부 스테이지 상에 형성된 복수의 관통홀들을 통해 승강하는 복수의 리프트핀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정전부재는 상기 상부 스테이지의 중앙에 배치되어 상기 기판의 중앙부를 지지하며,
    상기 관통홀들은 상기 상부 정전부재의 외측에 배치어 상기 기판의 가장자리부를 지지하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 상부 정전부재는 상기 상부 스테이지의 일변과 나란한 상기 상부 스테이지의 제1 중심선 및 상기 상부 스테이지의 일변과 인접하는 타변과 나란한 상기 상부 스테이지의 제2 중심선에 대칭되도록 배치되며,
    상기 관통홀들은 상기 제1 및 제2 중심선을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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