KR20120084883A - 기판 홀더 탈부착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 홀더를 대면적 기판에 부착하고 공정 종료 후 기판으로부터 탈착하기 위한 기판 탈부착 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 벨로우즈를 구비한 기판 탈부착 부재를 이용하여 기판 탈부착 부재에 공기를 불어넣어 기판을 부착하고, 이와 반대로 진공흡입으로 기판을 탈착시킬 수 있는 기판 탈부착 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기판의 부착과 탈착 과정에서 있을 수 있는 취약한 기판의 파손이 예방되어 안전하고, 기판 탈부착 과정에서 발생될 수 있는 파티클 발생을 없애 오염을 방지할 수 있다.

Description

기판 홀더 탈부착 장치{A Substrate Holder Attaching and Detaching Device}
본 발명은 대면적 기판에 박막을 제작하는 공정에서 대면적 기판을 홀딩하여 증착 공정 중 기판을 안정감 있게 이송하게 해주는 기판 홀더를 대면적 기판에 부착하고 공정 종료 후 기판으로부터 탈착하기 위한 기판 탈부착 장치에 관한 것이다.
본 발명은 본 출원인에 의해 출원 및 등록된 대한민국등록특허 제10-0541856호의 기판 홀더에 대한 탈착 장치와 연관된 것으로 상기 특허공보의 내용은 본 발명과 관련하여 참조 될 수 있다.
평판 디스플레이의 제작 공정은 나날이 대면적화된 기판을 사용하고 있다. 5 세대 기판의 경우 1100×1250 mm2 사이즈를 갖는 기판에 디스플레이 패널을 제작하게 된다. 이에 따라 기판의 처짐 현상과 유리 소재의 취약성을 보완하여 공정 중에 대면적 기판을 안정감 있게 이송하기 위해 상기 특허공보에 개시된 기판 홀더가 제안된 것이다.
상기 기판 홀더를 이용하여 기판의 증착 공정을 모두 마친 후 기판 홀더는 기판으로부터 떼어내어야 하며, 상기 공보에 따르면 탈착용 막대를 이용하여 점착제에 의해 기판 홀더에 부착된 대면적 기판에 직접 역학적인 힘을 가해 기판을 기판 홀더로부터 떼어낸다. 걸림 턱이나 지렛대의 원리를 이용한 탈착 방법도 언급되어 있으나 기본적으로 기판에 힘을 가해 기판 홀더로부터 탈착시킨다는 점에서 동일하다. 도 9는 탈착용 막대(80)를 지렛대의 원리를 이용하여 기판(20)을 부착부(30) 하단의 점착제(31)로 접착된 기판 홀더로부터 떼어내는 모습을 나타낸다.
상기와 같은 기판 홀더 탈착 방식은 기판 가압 시 기판에 일시적으로 상당한 충격을 가해 급격한 분리와 함께 기판이 파손되는 문제가 있다.
또한, 기판의 탈부착시 발생하는 파티클이 기판, 기판상에 증착된 소자 및 챔버 분위기를 오염시키는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 좀 더 간편하고 안정감 있게 기판을 탈부착할 수 있고 탈부착시 파티클이 기판 등을 오염시키지 않는 새로운 기판 홀더 탈부착 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은, 점착제가 도포되어 유리 기판을 부착하는 점착부;
상기 점착부에 접속된 구동축;
상기 구동축이 상하로 슬라이딩할 수 있도록 안착되는 하우징 블록; 및
상기 하우징 블록 외주 부로부터 상기 점착부까지 연속되는 벨로우즈;를 포함하는 벨로우즈형 기판 탈부착 부재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구동축을 감싸도록 위치하는 탄성체가 상기 하우징 블록 안에 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 부재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판 홀더가,
진공 및 공기 주입이 가능한 제1 배기로가 형성된 상판;
상기 상판과 오링으로 밀폐식으로 체결되도록 오링 홈을 구비하며, 상기 상판과 오링으로 체결될 경우 상기 제1 배기로 상당부에 소정의 간격으로 다수 배열되는, 벨로우즈형 기판 탈부착 부재 안착홀이 형성되고,
상기 안착홀에 연결되어 기판과 기판 홀더 하판이 밀착되도록 진공 배기하는 제2 배기로를 구비한 하판; 및
상기 하판의 안착홀에 안착되는 벨로우즈형 기판 탈부착 부재를 포함하고,
상기 벨로우즈형 기판 탈부착 부재는, 점착제가 도포되어 유리 기판을 부착하는 점착부;
상기 점착부에 접속된 구동축;
상기 구동축이 상하로 슬라이딩할 수 있도록 안착되는 하우징 블록; 및
상기 하우징 블록 외주 부로부터 상기 점착부까지 연속되는 벨로우즈;를 포함하고,
상기 제2 배기로를 통해 진공 배기하여 기판 홀더의 하판과 기판을 밀착시키고,
상기 제1 배기로를 통해 공기 주입시 상기 벨로우즈가 팽창하여 상기 점착부가 기판과 부착하고, 진공으로 배기시 상기 벨로우즈가 수축하여 상기 점착부가 기판으로부터 탈착하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 탈부착 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 기판 탈부착 부재는,
상기 구동축을 감싸도록 위치하는 탄성체를 상기 하우징 블록 안에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 탈부착 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판의 탈부착을 진공펌프에 의해 용이하게 동작시킬 수 있고, 기판 탈부착 조작 중 기판 탈부착 부재나 기판 홀더(상판 또는 하판)의 긁힘 현상 없이 부드럽게 동작하므로 안정성이 높고, 마찰에 의한 파티클 발생이 없어 오염에 의한 소자 불량을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 홀더의 분해 사시도 이다.
도 2는 본 발명의 기판 홀더의 상판의 배면 구성을 보여주는 배면도 이다.
도 3은 본 발명의 기판 홀더의 하판의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 기판 탈부착 부재의 구성을 나타내는 분해 사시도 이다.
도 5는 본 발명의 기판 탈부착 부재의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 기판 탈부착 부재의 동작으로 기판 홀더에 기판이 부착된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 기판 탈부착 부재의 또 다른 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 기판 탈부착 부재의 벨로우즈 구성방법을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 9는 종래 기판 탈부착 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 홀더를 구성하는 상판(100)과 하판(200) 그리고 기판 홀더에 부착되고 탈착되는 기판(300)을 도시한다. 도 2는 도 1의 상판(100)의 배면도이며, 상판(100) 내부에는 실선으로 표시한 바와 같이 제1 배기로(110)가 형성되어 있다.
상판(100)과 결합하게 되는 하판(200)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 오링(O-ring) 홈(210)이 형성되어 있다.
또한, 도 3을 보면, 하판(200)에는 상기 상판(100)과 밀폐 결합할 때 상기 제1 배기로(110) 상에 해당하는 배기로 상당부에 부재를 안착할 수 있는 안착 홀(250)을 다수 구비한다. 안착 홀(250)은 상기 제1 배기로(110) 상에 소정의 간격을 두고 배치하며, 바람직하게는 가로방향으로 난 제1 배기로(110)와 세로방향으로 난 제1 배기로(110)의 교차지점에 상당하는 위치에 배치한다.
또한, 하판(200)에는 상기 안착홀(250)과 연결되어 형성된 제2 배기로(215)가 있고, 상기 제2 배기로(215)를 통해 진공 흡입하여, 기판(300)을 하판(200)에 밀착시키게 된다. 이러한 제2 배기로(215)를 통한 기판(300)과 하판(200)의 밀착은 이하에서 후술되는 기판 탈부착 부재(400)에 의해 기판(300)을 기판 홀더에 완전히 부착(chucking)하는 단계 이전의 예비적 부착 및 정렬단계라 할 수 있다.
상기 안착 홀(250)에는 도 5에 도시된 바와 같은 기판 탈부착 부재(400)를 안착하게 된다. 상기 기판 탈부착 부재(400)의 구성은, 도 4에 그 분해 사시도 및 단면구성을 나타내는 도 5를 통해 알 수 있듯이, 기판과 접착하여 기판을 부착시킬 수 있는 점착제가 도포 된 점착부(440), 상기 점착부(440)의 중심부에 연결되어 상부로 뻗은 구동축(410), 상기 구동축(410)의 상단부 외주를 둘러싸도록 끼워지는 탄성체(430), 상기 탄성체(430)가 걸려 힘을 받도록 하단부에 걸림 턱이 형성된 하우징 블록(420) 및 상기 하우징 블록(420)의 외주부로부터 상기 점착부(440)에 이르도록 구성된 벨로우즈(450)를 포함한다(도 5에서 벨로우즈 그림은 시작부분과 끝 부분만 도시하고 중간 부분은 동일한 그림의 반복으로 편의상 생략하였다).
상기 기판 탈부착 부재(400)는 상기 하판(200)의 안착 홀(250)에 안착되어 상판(100)과 하판(200)이 오링에 의해 밀폐 결합된 다음, 진공 펌프 및 공기주입기(미도시)와 연관하여 도 6과 같이 동작한다.
즉, 제2 배기로(215)의 진공 배기에 의해 기판(300)이 하판(200)에 밀착된 상태에서, 기판 탈부착 부재(400)의 상단은 상기 제1 배기로(110) 안으로 접속되며, 상기 제1 배기로(110)는 서로 하나의 통로로 소통되고, 그 중 한 통로에 진공 펌프 및 공기주입기가 연결되어, 공기주입기를 가동하여 공기를 불어 넣으면 기판 탈부착 부재(400)의 벨로우즈(450)가 팽창 내지 신장하여 점착부(440)가 기판(300) 면으로 하강하여 기판(300)을 부착시킨다. 이때, 탄성체(430)는 변위 감소(수축)로 인해 복원력을 발휘하게 되고, 이는 기판 부착 동작 속도 및 가압력을 제어하는 결과가 되어 동작이 급격하지 않고 매우 안정감 있게 된다. 이에 따라 기판(300)의 재질이 대개가 유리 박판 등으로 취약성이 있더라도 손상 없이 부착시킬 수 있다.
또한, 기판(300)에 대한 증착 등 여러 단계의 공정을 마친 후 기판(300)을 기판 홀더로부터 분리해야 할 경우에는, 진공펌프를 가동하여 공기를 흡입하면, 상기 벨로우즈(450)가 수축하면서 점착부(440)를 잡아당겨 점착제의 점착력을 넘어서는 인력을 가해 기판(300)을 기판 홀더로부터 이탈(탈착)시킨다. 이때 탄성체(430)의 상단부는 구동축(410) 상단부에 접속되어 있기 때문에 이완되어 변위 증가에 따라 반대 방향으로 복원력을 발휘하게 된다. 그에 따라 기판(300)의 급격한 이탈을 방지하고 서서히 탈착시키게 되어 무리한 동작을 없앤다. 파티클 발생의 여지가 있는 구동축(410) 및 탄성체(430) 등의 구성은 하우징 블록(420)과 점착부(440) 내부에 있게 되는 구조로 파티클에 의한 기판(300) 또는 챔버 내부의 오염이 예방될 수 있다. 또한 이러한 부드러운 동작은 기판 탈부착 부재(400)의 동작으로 인한 기판 긁힘 현상이나 그에 따른 파티클 발생 등을 모두 없애 기판(300)의 취약 성에도 불구하고 파손을 예방할 뿐 아니라 궁극적으로 기판에 형성한 소자의 품질 향상에 기여하게 된다.
상기 실시예 외에, 도 7과 같이 탄성체(430)를 생략한 실시예도 가능하다.
즉, 제1 배기로(100)를 통해 공기를 주입하여 벨로우즈(450)의 팽창으로 점착부(440)가 기판(300) 면에 닿아 가압하여 기판(300)을 부착시키고, 진공펌프 가동에 의해 벨로우즈(450)가 수축하여 점착부(440)가 상승력을 받아 기판(300)으로부터 떨어져 탈착하게 되는 것만으로도 충분히 기판 탈부착 동작을 실시할 수 있다.
도 8은 상기 벨로우즈(450)를 구성하는 방법을 설명하고자하는 분해 사시도 이다.
벨로우즈(450)의 구성은 여러 가지 재질로 할 수 있으나 본 실시예에서는 연성 벨로우즈로 만들기 위해 SUS 316 또는 실리콘 재질을 사용하였고, 다수의 링을 배열하고, 각각의 링의 안쪽 원주(455)는 안쪽 원주(455)와, 그리고 바깥쪽 원주(457)는 바깥쪽 원주(457)와 용접 내지 융착하여 제작한다. 벨로우즈(450)의 상단은 도 3에서와 같이 하우징 블록(420)의 상부 외주부에 용접 고정하고, 벨로우즈(450)의 하단은 점착부(440) 외주면에 용접 고정한다.
상기와 같은 구성으로 기판 탈부착 과정에서 대면적 기판의 취약성을 안전하게 보호하고 파티클 발생을 없애 소자의 품질을 해하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 상판 210: 오링 홈
110: 제1 배기로 200: 하판
215: 제2 배기로
250: 안착 홀 300: 기판
400: 기판 탈부착 부재 410: 구동축
420: 하우징 블록 430: 탄성체
440: 점착부 450: 벨로우즈

Claims (4)

  1. 점착제가 도포되어 유리 기판을 부착하는 점착부;
    상기 점착부에 접속된 구동축;
    상기 구동축이 상하로 슬라이딩할 수 있도록 안착되는 하우징 블록; 및
    상기 하우징 블록 외주 부로부터 상기 점착부까지 연속되는 벨로우즈;를 포함하는 벨로우즈형 기판 탈부착 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동축을 감싸도록 위치하는 탄성체가 상기 하우징 블록 안에 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 부재.
  3. 기판 홀더가,
    진공 및 공기 주입이 가능한 제1 배기로가 형성된 상판;
    상기 상판과 오링으로 밀폐식으로 체결되도록 오링 홈을 구비하며, 상기 상판과 오링으로 체결될 경우 상기 제1 배기로 상당부에 소정의 간격으로 다수 배열되는, 벨로우즈형 기판 탈부착 부재 안착홀이 형성되고,
    상기 안착홀에 연결되어 기판과 기판 홀더 하판이 밀착되도록 진공 배기하는 제2 배기로를 구비한 하판; 및
    상기 하판의 안착홀에 안착되는 벨로우즈형 기판 탈부착 부재를 포함하고,
    상기 벨로우즈형 기판 탈부착 부재는, 점착제가 도포되어 유리 기판을 부착하는 점착부;
    상기 점착부에 접속된 구동축;
    상기 구동축이 상하로 슬라이딩할 수 있도록 안착되는 하우징 블록; 및
    상기 하우징 블록 외주 부로부터 상기 점착부까지 연속되는 벨로우즈;를 포함하고,
    상기 제2 배기로를 통해 진공 배기하여 기판 홀더의 하판과 기판을 밀착시키고,
    상기 제1 배기로를 통해 공기 주입시 상기 벨로우즈가 팽창하여 상기 점착부가 기판과 부착하고, 진공으로 배기시 상기 벨로우즈가 수축하여 상기 점착부가 기판으로부터 탈착하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 탈부착 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기판 탈부착 부재는,
    상기 구동축을 감싸도록 위치하는 탄성체를 상기 하우징 블록 안에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 탈부착 장치.
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