KR20120125418A - 링 모양 점착부를 이용한 기판 탈부착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 홀더를 대면적 기판에 부착하고 공정 종료 후 기판으로부터 탈착하기 위한 기판 탈부착 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 점착제를 구비한 기판 탈부착 부재를 이용하여 기판 탈부착 부재내에 압을 감소시켜 기판을 부착하고, 이와 반대로 기체를 주입하므로 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

링 모양 점착부를 이용한 기판 탈부착 장치{An Apparatus for attaching and detaching a substrate using a ring shape adhesive}

본 발명은 대면적 기판에 박막을 제작하는 공정에서 대면적 기판을 고정하여 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 제10-0541856호 의 기판 홀더에 대한 탈착 장치와 연관된 것으로 상기 특허공보의 내용은 본 발명과 관련하여 참조 될 수 있다.

평판 디스플레이의 제작 공정 이용되는 기판은 나날이 대면적화 되고 있다. 예를 들면, 5 세대 기판의 경우 1100×1250 mm² 사이즈를 갖는 기판에 디스플레이 패널을 제작하게 되고, 8 세대 기판의 경우 각 변이 2 m에 달하게 된다. 이에 따라 기판의 처짐 현상과 유리 소재의 취약성을 보완하여 공정 중에 대면적 기판을 안정감 있게 이송하기 위해 상기 특허 공보에 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 기판에 직접 역학적인 힘을 가해 기판을 기판 홀더로부터 떼어낸다.

상기와 같은 기판 홀더 탈착 방식은 기판 가압 시 기판과의 접촉부분에 일시적으로 상당한 힘을 가해 급격한 분리와 함께 기판이 파손되는 문제가 있다.

또한, 기판의 탈부착시 발생하는 파티클이 기판, 기판상에 증착된 소자 및 챔버 내부를 오염시키는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 기존 방식보다 좀 더 간편하고 안정감 있게 기판을 탈부착할 수 있고 탈부착시 파티클이 발생하여 기판 등을 오염시키지 않는 새로운 기판 홀더 탈부착 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 종래의 특허에 언급되어있는 걸림 턱이나 지렛대 등의 역학적인 힘을 가하는 원리를 이용한 탈착 방법이 아닌 기판과 접촉되어있는 홀더로부터 탈착시 구조물 내의 기압차와 점착체를 이용해 척킹(chucking:부착)과 디척킹(dechucking:탈착)이 이루어지도록 구성한다.

본 발명은, 중심부에 통로가 뚫린 하우징 형태의 구동부; 및

상기 구동부의 상단부에 점착제가 도포 된 점착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 부재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 기판 탈부착 부재가 안착 되는 안착 홀을 구비한 상판: 및

상기 상판의 배면에 결합 되며, 상기 기판 탈부착 부재의 구동부 중심에 뚫린 통로와 소통하는 하판 배기로 연결부;및

상기 기판 탈부착 부재의 하단부가 오링으로 고정되도록 형성된 오링홈;을 구비하는 하판:을 포함하고, 상기 상판과 하판은 상기 오링을 통해 강제 결합 되어 기판 홀더를 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은,

기판;

상기 기판 아래에 배치되는 제2항의 기판 홀더;

상기 기판 홀더의 하판 배기로 연결부에 연결되는 연직 방향의 제1 배기로;

상기 제1 배기로로부터 브랜치(branch)를 형성하는 제2 배기로;를 포함하며,

상기 제1 배기로에 진공 펌프를 연결하여 진공 펌프를 가동시켜 상기 기판 홀더가 상기 기판을 흡착하고, 상기 기판 홀더의 상판에 안착된 기판 탈부착 부재의 점착부가 기판에 부착되어 기판과 기판 홀더가 결합하고,

상기 제1 배기로와 제 2 배기로의 진공을 해제하고, 기판이 부착된 기판홀더를 배기로 결합부로부터 이탈시켜 공정을 실시한 후,

상기 배기로 결합부에 기판홀더 하판의 배기로 연결부가 연결되도록 밀착하고,

상기 제2 배기로에 연결된 기체 주입기를 가동하여 기판과 기판 홀더가 탈착되는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은,

기판;과

상기 기판 아래에 배치되는 제2항의 상판만으로 구성된 기판홀더;를 구비하고,

뚜껑이 제거된 챔버에 상기 기판을 탑재한 기판 홀더를 얹어 챔버를 밀폐하고,

상기 챔버를 진공 펌프로 진공화하여, 상기 기판이 상기 기판 홀더에 안착 된 기판 탈부착 부재의 점착부에 의해 기판 홀더와 부착하게 하고,

상기 챔버의 진공을 해제하여 기판이 부착된 기판 홀더를 챔버로부터 이탈시켜 공정을 실시한 후,

상기 기판 홀더의 기판 탈부착 부재의 중심에 있는 통로를 통하여 탈착 핀을 삽입 가압하여 기판과 기판 홀더를 탈착하는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 장치.를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기판의 탈부착을 펌프에 의해 용이하게 동작시킬 수 있고 글라스에 기계적인 힘이 가해지지 않아 파손의 위험이 적다. 또한 부재로 사용되는 기구물이 간소화 되었다. 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 홀더 하판의 배기로 연결부를 보여주는 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 기판 홀더에 부가되는 배기로 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 기판 홀더에 들어가는 기판 탈부착 부재의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 기판 탈부착 부재로서 구동부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6는 본 발명의 기판이 기판 홀더에 부착되는 방법에 대해 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 기판이 기판 홀더에 탈착되는 방법에 대해 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에서 기판을 기판 홀더에 부착하는 공정을 보여주는 단면도이다.
도 9는 도 8의 실시예와 관련하여 기판을 기판 홀더로부터 탈착하는 공정을 보여주는 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. 기판(300)의 바로 아래 부착되는 기판 홀더의 상판(100)은 기판 탈부착 부재가 들어가는 안착홀(415)을 다수 구비하며, 상기 상판(100)의 아래 쪽에 결합하는 하판(200)은 공기의 소통을 위한 하판 배기로 연결부(115)와 상기 상판(100)과 하판(200)의 밀폐결합을 위한 오링홈(210)을 다수 구비한다.

도 2는 도 1의 하판(200)의 단면도이며, 하판 배기로 연결부(115)가 형성되어 있음을 보여준다.

도 3은 기판(300) 하단에 상판(100)과 하판(200)이 오링(O-ring) 홈(210)을 통해 결합하고 있는 상태를 나타낸다. 하판(200)의 아래쪽에는 상기 상판(100)과 하판(200)의 밀폐 결합에 필요한 배기 동작을 위한 배기로들(110, 215)이 배치되고, 상판(100)은 또한 배기로와 소통되며, 기판 탈부착 부재를 안착할 수 있는 안착 홀(415)을 구비한다(단, 도 3에 안착 홀(415)의 구성은 도시하지 않았고 구동부(410)를 배열했을 때를 가정하여 배기가능한 통로만을 도시하였다). 배기로 결합부(250)는 세로방향으로 난 제1 배기로(110)와 가로방향으로 난 제2 배기로(215)의 교차지점에 상당하는 위치에 배치된다. 여기서 두 개의 배기로는 브랜치 형태를 형성하며, 반드시 직교할 필요는 없다.

도 4는 도 5에 도시한 기판 탈부착 부재(400)를 상기 상판(100)의 안착홀(415)에 안착하고 기판 홀더를 기판(300)에 밀착시킨 상태를 나타낸다.

도 5의 기판 탈부착 부재(400)의 구성을 살펴보면, 중심부에 통로가 뚫린 하우징 형태의 구동부(410)와, 상기 구동부(410)의 상단부에 점착제가 도포 된 점착부(440)로 구성된다. 점착부(440)는 위에서 보면 링 모양으로 보이며, 이는 구동부(410) 중심에 형성된 통로를 막지 않도록 점착제를 도포하였기 때문이다. 이와 같은 기판 탈부착 부재(400)를 상판(100)의 안착 홀(415)에 안착하게 하고, 상판(100)의 하단에 하판(200)을 정렬하여 기판 홀더를 구성하고, 상기 기판 홀더 위에 기판(300)을 정렬하면, 도 4와 같은 상태가 된다.

이때, 기판 탈부착 부재(400)의 중심에 형성된 통로는 하판 배기로 연결부(115)와 연결되게 된다.

상기 구동부(410)의 구성은 여러 가지 재질로 할 수 있으나 본 실시예에서는 증착물질과의 반응을 최소화 하기 위해 STS 316 또는 그와 연관된 재질을 사용하였고, 다수의 구동부를 배열하기 위해, 상판에 안착홀(415)을 다수 구성하였다. 구동부와 안착홀(415)을 접합시키기 위해서는 탭(Tap)을 내거나 용접 내지 융착 하여 접합한다.

다음, 도 4, 6 및 7을 참조하여 기판 홀더의 동작을 설명한다.

먼저, 기판 탈부착 부재(400)가 들어있는 상판(100)과 하판(200)을 정렬하여 결합시키며, 이는 오링을 오링 홈(415)에 게재하고 역학적인 힘을 가하여 결합시킬 수 있다. 이와 같이 상판(100)과 하판(200)이 결합 되어 기판 홀더가 조립되면, 기판(300)과 정렬하고, 제1 배기로(110)와 제2 배기로(215)를 구성하고, 배기로 결합부(225)가 하판 배기로 연결부(115)와 정렬되어 하판(200)의 밑면에 밀착된 후, 제1 배기로(110)에 진공펌프를 연결하여 배기한다.

즉, 제1 배기로(110)의 진공 배기에 의해 기판(300)이 상판(100)에 밀착된 상태에서, 기판 탈부착 부재(400)의 상단은 점착부(440)를 통해 기판과 접속되며, 상판(100)과 하판(200)이 하나의 통로로 소통되게 하는 제 1 배기로(110)를 통해 진공펌프(미도시)를 가동하여 배기하면, 기판 탈부착 부재(400) 내부의 기압이 줄어들어 점착부(440)가 기판(300)에 부착되고 기판(300)과 기판 홀더는 서로 강하게 흡착력으로 밀착된다. 이는 기체의 배출로 인력을 제어하는 결과가 되어 동작이 급격하지 않고 매우 안정감 있게 된다. 이에 따라 유리 박판으로 이루어진 기판(300)은 취약성이 있더라도 손상 없이 부착시킬 수 있다. 이러한 동작이 도 6에 도시되어 있다. 일단 기판이 점착부(440)에 의해 기판홀더에 부착되면, 제1 배기로(110)를 통한 진공 배기를 멈추고, 제2 배기로(215)를 통해 가스를 주입하여 배기로 내부의 진공을 해제한 후, 기판홀더 하판(200)의 밑면을 배기로 연결부(225)와 분리하여 이후 공정 단계를 실시하도록 이송한다.

또한, 기판(300)에 대한 증착 등 여러 단계의 공정을 마친 후 기판(300)을 기판 홀더로부터 분리해야 할 경우에는, 기판홀더 하판(200)의 밑면을 배기로 연결부(225)와 밀착하고, 제 2 배기로(215)에 연결된 기체 주입기(미도시)를 가동하여 기체를 주입시킨다. 이때, 기체 주입기를 가동하여 기체를 기판 탈부착 부재(400)의 일단까지 주입하면, 상기 구동부(410) 내에 압력이 증가하여 기판(300)이 점착부(440)와 탈착되게 된다. 점착제의 점착력을 넘어서는 압력이 가해지도록하여 기판(300)을 기판 홀더로부터 탈착시키는 것이다. 그에 따라 기판(300)의 급격한 이탈을 방지하고 서서히 탈착시키게 되어 무리한 동작이 불필요해진다. 파티클 발생의 여지가 있는 기존의 구동축 및 탄성체 등의 구성을 기판 탈부착 부재의 하우징 블록에서 제거하였기 때문에, 상판 내부에 결합 되는 기판 탈부착 부재(400)가 하우징 형태의 구동부(410)와 점착부(440)만으로 구성되고 동작하여 기판 탈부착 부재의 동작으로 인한 기판 홀더 등에서 발생할 수 있는 파티클 생성이 억제되어 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 취약성에도 불구하고 파손을 예방할 뿐 아니라 궁극적으로 기판에 형성한 소자의 품질 향상에 기여하게 된다.

상기 실시예에 대해 일부 다른 방법으로 기판을 탈부착하는 두 번째 실시예에 대해 도 8과 도 9를 참조하여 설명한다.

두 번째 실시예에서는 기판홀더를 상판(100)만으로 구성하고 하판(200)은 필요로 하지 않는다. 기판 탈부착 부재(400)가 안착홀(415)에 안착 된 상판(100)을 기판(300)과 부착하기 위해, 도 8과 같이 뚜껑이 없는 챔버 위에 기판(300)과 상판(100)만으로 된 기판홀더를 얹어 오링 등을 이용하여 챔버를 밀폐하고, 챔버를 진공 펌프로 배기하여 챔버 내 공간을 진공화한다. 그에 따라 기판 탈부착 부재(400)의 점착부(440)가 기판에 부착되어 상기 첫 번째 실시예의 동작 원리와 동일하게 기판(300)을 기판홀더에 부착하게 된다. 기판(300)을 기판홀더에 부착한 다음, 진공을 해제하여 기판홀더에 기판(300)이 부착된 상태로 이송하여 공정을 실시할 수 있다.

기판(300)을 탈착시키는 방법은, 도 9에 나와있다.

상판(100)만으로 된 기판홀더 아래 쪽에 탈착 핀(600)을 고정한 구동 부재가 모터에 의해 구동되는 구동실린더(700)에 의해 위치를 정렬하여 탈착 핀(600)이 기판 탈부착 부재(400)의 중심에 형성된 통로를 조준하게 한 후, 기판(300)을 점착부(440)의 점착력을 넘어서는 기계적인 힘으로 밀어내도록 가압 된다. 탈착 핀(600)의 끝에는 테프론, 실리콘 고무 등의 탄성 물질을 고정하여 탈착 핀(600)이 기판을 밀어내는 동작이 점진적이고, 부드럽게 이루어지도록 하여 기판에 손상이 가지 않도록 한다.

이와 같이 하여 기판(300)을 기판 홀더로부터 좀 더 간편하게 탈착할 수 있다.

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 110: 제1 배기로
115: 하판 배기로 연결부
200: 하판 210: 오링 홈
215: 제2 배기로 225: 배기로 결합부
250: 파이프 결합부
300: 기판
400: 기판 탈부착 부재 410: 구동부
415: 안착홀 440: 점착부
600: 탈착 핀

Claims (4)

1. 중심부에 통로가 뚫린 하우징 형태의 구동부; 및
   상기 구동부의 상단부에 점착제가 도포 된 점착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 부재.
2. 제1항의 기판 탈부착 부재가 안착 되는 안착 홀을 구비한 상판: 및
   상기 상판의 배면에 결합 되며, 상기 기판 탈부착 부재의 구동부 중심에 뚫린 통로와 소통하는 하판 배기로 연결부;및
   상기 기판 탈부착 부재의 하단부가 오링으로 고정되도록 형성된 오링홈;을 구비하는 하판:을 포함하고, 상기 상판과 하판은 상기 오링을 통해 강제 결합 되어 기판 홀더를 구성하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
3. 기판;
   상기 기판 아래에 배치되는 제2항의 기판 홀더;
   상기 기판 홀더의 하판 배기로 연결부에 연결되는 연직 방향의 제1 배기로;
   상기 제1 배기로로부터 브랜치(branch)를 형성하는 제2 배기로;를 포함하며,
   상기 제1 배기로에 진공 펌프를 연결하여 진공 펌프를 가동시켜 상기 기판 홀더가 상기 기판을 흡착하고, 상기 기판 홀더의 상판에 안착된 기판 탈부착 부재의 점착부가 기판에 부착되어 기판과 기판 홀더가 결합하고,
   상기 제1 배기로와 제 2 배기로의 진공을 해제하고, 기판이 부착된 기판홀더를 배기로 결합부로부터 이탈시켜 공정을 실시한 후,
   상기 배기로 결합부에 기판홀더 하판의 배기로 연결부가 연결되도록 밀착하고,
   상기 제2 배기로에 연결된 기체 주입기를 가동하여 기판과 기판 홀더가 탈착되는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 장치.
4. 기판;과
   상기 기판 아래에 배치되는 제2항의 상판만으로 구성된 기판홀더;를 구비하고,
   뚜껑이 제거된 챔버에 상기 기판을 탑재한 기판 홀더를 얹어 챔버를 밀폐하고,
   상기 챔버를 진공 펌프로 진공화하여, 상기 기판이 상기 기판 홀더에 안착 된 기판 탈부착 부재의 점착부에 의해 기판 홀더와 부착하게 하고,
   상기 챔버의 진공을 해제하여 기판이 부착된 기판 홀더를 챔버로부터 이탈시켜 공정을 실시한 후,
   상기 기판 홀더의 기판 탈부착 부재의 중심에 있는 통로를 통하여 탈착 핀을 삽입 가압하여 기판과 기판 홀더를 탈착하는 것을 특징으로 하는 기판 탈부착 장치.
   
   
   

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