KR20120007788A - 기판척 및 이를 포함하는 기판 합착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 분리시에 기판의 수평 방향 움직임을 최소화한 기판척 및 이를 포함하는 기판 합착 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기판척은 평판 형상의 금속재 바디; 상기 바디의 표면에 설치되어 기판을 고정시키는 정전척; 상기 정전척에 고정된 상기 기판의 배면을 가압하여 상기 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키는 기판 분리 수단;을 포함한다.

Description

기판척 및 이를 포함하는 기판 합착 장치{CHUCK AND SUBSTATE COHESION APPARATUS HAVING THAT}

본 발명은 기판척 및 이를 포함하는 기판 합착 장치에 관한 것으로서, 기판 분리시에 기판의 수평 방향 움직임을 최소화한 기판척 및 이를 포함하는 기판 합착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조분야 및 엘시디 등의 평판표시소자 제조분야에서는 유리 기판 또는 반도체 기판을 여러 공정에서 이동하면서 처리한다. 이러한 각 공정에서는 유리 기판이나 반도체 기판에 정교한 형상을 형성하는 등 정밀 작업이 진행된다. 따라서 상기 유리 기판이나 반도체 기판을 공정이 진행되는 동안 움직이지 않도록 고정시키는 기판척이 사용되고 있다. 특히 엘시디 제조 공정 중에서 TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착하는 과정에서는 기판척이 매우 중요한 역할을 한다.

종래에 사용되는 기판척은 쿨롱력을 이용하여 기판을 고정시키는 정전척이 대부분이다. 이러한 정전척은 기판척 내에 일정한 패턴의 전극을 형성하고 그 상부에 절연물질이 덮여 있는 구조를 가진다. 그리고 상기 전극에 고압의 직류 전원을 인가하여 발생하는 쿨롱력에 의하여 그 상부의 기판을 고정시키는 것이다.

이렇게 정전척에 부착된 기판은 일정한 공정이 진행된 후에 기판으로부터 분리되어야 한다. 특히, 기판 합착 장치에서는 하부 기판과 상부 기판의 정확한 얼라인 과정이 완료된 후에, 정전척에 흡착된 기판이 수평 방향으로 이동하지 않으면서 그대로 하강하여야 한다.

그런데 종래의 정전척에서는 전원이 차단되더라도 기판척 표면에 정전력이 일정시간 동안 그대로 남아 있어 기판의 분리가 정확하고 신속하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 이를 극복하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 기판척(20)에 기체 분사장치(30)를 마련하고, 이 기체 분사장치를 통하여 기체를 분사하여 기판(S)의 분리를 용이하게 하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 이러한 방법에 의하여 기판을 분리하는 경우 기판이 수평 방향으로 이동하여, 정확하게 얼라인한 상부 기판과 하부 기판의 위치가 변경되는 치명적인 문제가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기판의 분리 과정에서 기판의 수평 방향 움직임을 최소화한 기판척 및 이를 포함하는 기판 합착 장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판척은 평판 형상의 금속재 바디; 상기 바디의 표면에 설치되어 기판을 고정시키는 정전척; 상기 정전척에 고정된 상기 기판의 배면을 가압하여 상기 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키는 기판 분리 수단;을 포함한다.

본 발명에서 상기 기판 분리 수단은, 상기 바디에 음각으로 형성되는 설치홈; 상기 설치홈과 대응되는 위치에 상기 정전척을 관통하여 형성되는 설치홀; 상기 설치홈에 고정되고, 상기 설치홀을 관통하여 변형되는 변형수단;을 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명의 기판척에는, 상기 바디를 관통하여 상기 변형수단에 기체를 공급 및 배출하는 기체라인이 더 구비되고, 상기 변형수단은 상기 기체라인을 통하여 공급 및 배출되는 기체의 압력에 의하여 변형되는 것이 바람직하다.

여기에서 상기 변형수단은 다수개가 설치되고, 상기 기체라인은 상기 다수개의 변형수단에 각각 연결되어 동일한 압력의 기체를 공급하는 것이 기판의 다양한 부분을 가압하여 대면적 기판이 기판척으로부터 동시에 분리되며, 각 변형수단에 동일한 압력이 인가되어 바람직하다.

한편 본 발명에서 상기 변형수단은, 상기 설치홈에 고정되어 설치되는 제1 전자석; 상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지며, 상기 설치홀 내에서 이동가능하게 설치되는 제2 전자석; 상기 제2 전자석을 감싸도록 형성되며, 상기 제2 전자석의 이동에 의하여 변형되는 접촉부재; 상기 제1 전자석 또는 제2 전자석에 전원을 인가하는 전원 라인;을 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 본 발명에서는 전술한 기판척을 포함하는 기판 합착 장치도 제공한다.

본 발명에 따른 기판척은 이 기판척에 부착되어 있는 기판의 모든 부분에 대하여 동시에 동일한 압력을 가하여 기판을 분리시키므로 기판이 수평 방향으로 움직이지 않고 그대로 분리된다. 특히, 본 발명에서는 대면적 기판을 분리하는 경우에도 기판의 다양한 지점에 대하여 동일한 압력을 동시에 가하여 분리하므로 대면적 기판의 합착에 적합한 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 대한 도면이다.
도 2 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판척에 대한 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 기판척은 도 2에 도시된 바와 같이, 금속재 바디(110), 정전척(120) 및 기판 분리 수단(130)을 포함하여 구성된다.

상기 금속재 바디(110)는 기판척의 전체적인 형상을 이루는 구성요소이며, 알루미늄 등의 금속재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 금속재 바디(110)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 분리 수단(130)이 설치되기 위한 설치홈(112)이 음각되어 형성된다. 그리고 이 설치홈(112)의 중앙 부분에서 시작하여 상기 금속재 바디(110)를 두께 방향으로 관통하여 홀이 더 형성될 수 있다.

이러한 설치홈(112)은 금속재 바디(110)의 하면 전체를 대상으로 하여 다수개가 동일한 면적을 분할하여 형성된다. 예를 들어, 상기 금속재 바디(110)의 하면을 6등분하여 각 섹터의 중앙 부분에 각각 하나의 설치홈이 형성되는 것이다.

다음으로 정전척(120)은 상기 바디(110)의 표면에 설치되어 기판(S)을 고정시키는 구성요소이다. 이 정전척(120)은 종래의 그것과 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 형상의 전극 패턴(122)이 각각 절연물질(121, 123) 예를 들어 세라믹 또는 폴리 이미드 수지 등으로 쌓인 구조를 가질 수 있다.

다음으로 기판 분리 수단(130)은 전술한 설치홈(112)에 각각 설치되며, 상기 정전척(120)에 고정된 상기 기판(S)의 배면을 가압하여 상기 기판을 상기 정전척(120)으로부터 분리시키는 구성요소이다.

본 실시예에서는 이 기판 분리 수단에 대하여 2가지 실시예를 제시한다.

먼저 도 2, 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판 분리 수단이, 설치홈(112), 설치홀(122) 및 변형수단(130)을 포함하여 구성되는 것이다. 먼저 설치홈(112)은 전술한 바와 같이, 상기 바디(110)에 음각되어 형성되는 홈이고, 상기 설치홀(122)은 상기 설치홈(112)과 대응되는 위치에 상기 정전척(120)을 관통하여 형성되는 것이다. 그리고 변형수단(130)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 설치홈(112)에 고정되어 설치되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 설치홀(122)을 관통하여 변형되면서 기판을 밀어내는 구성요소이다.

이 변형수단(130)은 다이아 프램으로 구성될 수 있으며, 도 2, 4에 도시된 바와 같이, 상기 바디(110)를 관통하여 상기 변형수단(130)에 기체를 공급 및 배출하는 기체라인(140)이 더 구비되고, 상기 변형수단(130)은 상기 기체라인(140)을 통하여 공급 및 배출되는 기체의 압력에 의하여 변형되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조를 가지는 변형수단(130)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기체 라인(140)을 통하여 기체가 공급되면 상기 설치홀(122)을 관통하여 변형되면서 상기 정전척(120)에 부착되어 있는 기판(S)의 배면을 가압하여 기판(S)을 정전척(120)으로부터 분리시키는 것이다.

본 실시예에서는 상기 변형수단(130)은 하나의 기판척에 다수개가 설치되고, 상기 기체라인(140)은 상기 다수개의 변형수단(130)에 각각 연결되되, 하나의 공급라인에 연결되어 각 기체라인(140) 마다 동일한 압력의 기체를 공급하는 것이 바람직하다. 이렇게 각 기체라인(140)에 동일한 시간에 동일한 압력의 기체가 공급되는 것이, 정전척(120)에 합착되어 있는 기판의 전면에 대하여 동시에 동일한 압력을 가하여 기판의 모든 면이 기판척으로부터 동시에 분리되어 기판의 수평 방향 움직임을 방지할 수 있는 것이다.

한편 상기 변형 수단의 제2 실시예는 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 제1 전자석(232), 제2 전자석(234), 접촉부재(236) 및 전원라인(240)을 포함하여 구성될 수도 있다.

먼저 제1 전자석(232)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 설치홈에 고정되어 설치되는 전자석이다. 이 제1 전자석(232)은 다양한 형상의 극성을 가질 수 있으며, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 교번적인 극성을 가질 수도 있다.

다음으로 제2 전자석(234)은 상기 제1 전자석(232)과 동일한 방향의 극성을 가지며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 설치홀 내에서 이동가능하게 설치되는 전자석이다. 여기에서 '동일한 방향의 극성을 가진다'함은 제1 전자석(232)과 동일한 극성 배치를 가져서 상기 제1 전자석(232)과 제2 전자석(234)에 전원이 인가되는 경우에 제1 전자석(232)과 제2 전자석(234) 사이에 척력이 발생하는 것을 말한다.

따라서 제1 전자석(232)과 제2 전자석(234)에 동시에 전원이 인가되는 경우에는 제1 전자석(232)이 고정되어 있으므로, 척력에 의하여 위치 이동이 가능한 제2 전자석(234)이 상기 설치홀 내에서 기판(S) 방향으로 이동하게 되며, 제1 전자석(232)에 전원이 차단되는 경우에는 인력에 의하여 제2 전자석(234)이 제1 전자석(232) 방향으로 이동하게 된다.

그리고 상기 접촉부재(236)는 상기 제2 전자석(234)을 감싸도록 형성되며, 상기 제2 전자석(234)의 이동에 의하여 변형되는 구성요소이다. 이 접촉부재(236)는 상기 정전척(120)에 흡착되어 있는 기판과 직접 접촉하여 상기 기판(S)의 배면에 압력을 가하는 구성요소이다. 이 접촉부재(236)는 상기 제2 전자석(234)의 이동에 의하여 변형가능한 신축성 탄성력이 있는 소재로 이루어지며, 상기 제2 전자석(234) 또는 제1 전자석(232)을 모두 감싸도록 구성된다. 이 접촉부재(236)가 탄성력을 가지는 경우에는 전자석의 척력에 의하여 변형된 접촉부재(236)가 척력이 제거되는 경우, 자신의 탄성 복원력에 의하여 상기 설치홀 내로 원상 복귀할 수 있다.

다음으로 전원라인(240)은 상기 제1 전자석(232) 및 제2 전자석(234)에 전원을 인가하는 구성요소로서, 상기 제1 전자석(232) 및 제2 전자석(234)이 자성을 띄도록 한다.

이렇게 상기 변형 수단을 전자석으로 구성하는 경우에는 기계적 방법 또는 기체의 압력에 의하여 기판의 다수 지점에 압력을 가하는 경우보다 정밀하게 제어할 수 있어서, 다수개의 변형수단을 동시에 구동하도록 제어하기가 용이한 장점이 있다. 따라서 대면적 기판의 경우에도 다수 지점에 대하여 동시에 가압할 수 있어서 기판의 수평 이동을 방지하면서 기판을 용이하게 분리할 수 있다.

금속재 바디(110), 정전척(120), 기판 분리 수단(130)

Claims (6)

1. 평판 형상의 금속재 바디;
   상기 바디의 표면에 설치되어 기판을 고정시키는 정전척;
   상기 정전척에 고정된 상기 기판의 배면을 가압하여 상기 기판을 상기 정전척으로부터 분리시키는 기판 분리 수단;을 포함하는 기판척.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판 분리 수단은,
   상기 바디에 음각으로 형성되는 설치홈;
   상기 설치홈과 대응되는 위치에 상기 정전척을 관통하여 형성되는 설치홀;
   상기 설치홈에 고정되고, 상기 설치홀을 관통하여 변형되는 변형수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판척.
3. 제2항에 있어서,
   상기 바디를 관통하여 상기 변형수단에 기체를 공급 및 배출하는 기체라인이 더 구비되고,
   상기 변형수단은 상기 기체라인을 통하여 공급 및 배출되는 기체의 압력에 의하여 변형되는 것을 특징으로 하는 기판척.
4. 제3항에 있어서,
   상기 변형수단은 다수개가 설치되고, 상기 기체라인은 상기 다수개의 변형수단에 각각 연결되어 동일한 압력의 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판척.
5. 제2항에 있어서, 상기 변형수단은,
   상기 설치홈에 고정되어 설치되는 제1 전자석;
   상기 제1 전자석과 동일한 방향의 극성을 가지며, 상기 설치홀 내에서 이동가능하게 설치되는 제2 전자석;
   상기 제2 전자석을 감싸도록 형성되며, 상기 제2 전자석의 이동에 의하여 변형되는 접촉부재;
   상기 제1 전자석 또는 제2 전자석에 전원을 인가하는 전원 라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판척.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 기판척을 포함하는 기판 합착장치.

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