KR20170060692A - 마스크와 기판 트레이가 일체로 된 기판이송시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 다양한 물품 제작에 대해 옴니버스하게 적용될 수 있는 기판이송장치를 제공하고자 하는 것으로, 특히, 기판의 데드존이 물품별로 달라도 그에 맞추어 로딩 핀 배열을 달리할 필요가 없는 기판 이송장치를 제공하고자 하는 것이다. 상기 목적에 따라, 본 발명은, 기판을 이송할 트레이를 준비하되, 상기 트레이는 마스크이기도 하며(마스크 겸용 트레이), 트레이가 있는 챔버 안으로 기판을 반입할 때, 박막 소자가 증착되는 기판 면('페이스'라 부른다)이 위를 향하도록 로봇 암이 기판의 배면을 받쳐 반입하며, 기판을 로딩 핀이 인수받아 상기 트레이에 얼라인 한 후 트레이에 있는 클램프로 기판 가장자리를 트레이에 고정시켜 기판을 이송하도록 하였다. 본 발명에 따르면, 기판이 페이스 업 상태로 반입되기 때문에, 특별히 데드존에 구애받지 않고 기판을 로딩하고 얼라인할 수 있는 장점이 있다.

Description

마스크와 기판 트레이가 일체로 된 기판이송장치{SUBSTRATE TRANSFER SYSTEM WITH TRAY AND MASK INTEGRATED}

본 발명은 디스플레이, 반도체 등을 제작하기 위해, 기판에 박막 소자를 만드는 데 있어서, 기판을 이송하는 장치에 관한 것이다.

기판에 박막소자를 형성하기 위한 양산 시스템에서, 점점 더 기판을 대면적화하고 있다. 그에 따라 공정 챔버로 기판을 운반하는 기판이송장치 또한 지속적으로 개발되고 있다.로봇 암에 의하여 챔버 내로 반입되는 기판을 로딩하기 위해 챔버 내에 로딩 핀을 두어 로딩 핀의 상승으로 기판을 로딩하고, 기판을 붙잡아 주는 척 시스템에 의해 기판이 척킹되어 운반되고 있다. 기판의 일면에는 마스크를 부착시키며, 그 아래에 배치된 증발원에서 증발되는 물질이 마스크를 통해 기판에 부착되어 박막 소자를 형성하게 된다. 마스크와 기판의 위치는 얼라이너에 의해 정밀하게 얼라인 되며, 마스크와 기판은 별도의 척 플레이트에 의해 척킹되어 운반된다. 척 플레이트에는 정전 척, 진공 척, 점착제 척, 축전기 척, 자석 척 등의 다양한 척 장치가 설치되어 기판과 마스크를 합착시킨 상태로 처킹하여 준다. 척킹 과정에서 기판과 마스크를 척킹한 후 플립(회전으로 한번 뒤집는 동작)을 하여 운반하기도 한다. 일한 기판 척킹 시스템은 고가 장비에 속하며, 기판의 대면적화에 따라 기판 처짐 현상을 극복하기 위한 처리를 요한다. 대면적 기판 전면이 모두 유용한 소자가 되는 것이 아니기 때문에, 기판 면 중 일부는 이른바, 데드존에 속하게 되어, 상기 데드존에 점착척과 같은 부재들이 배치되곤 한다. 생산 설비가 구축된 양산 시스템에서, 한 종류의 소자, 예를 들면, TV만 생산되는 것이 아니라 컴퓨터 모니터, 태블릿용 패널 등도 생산되기 때문에 기판상의 데드존은 생산 품목별로 달라진다. 그에 따라 척킹 소자의 배열도 달라져야 한다. 즉, 고가의 척 플레이트 구성을 생산되는 품목별로 새로 제작하여야 하므로 비용과 노력이 많이 든다. 대한민국 등록특허 10-1461037도 그러한 점에서 같다.

한편, 기판의 데드존에 한하여 로딩핀이 지지할 수 있기 때문에 기판이 대면적화 된 상태에서 기판을 지지하여 마스크에 대해 얼라인하는 공정에서 기판의 동요현상이 심각하다는 점도 문제되고 있다. 대면적 기판은 로딩핀이 없는 곳에서 처짐현상이 심한데다 얼라인을 위한 움직임에 대해 심하게 동요되어 정확한 얼라인을 하기가 매우 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은 다양한 물품 제작에 대해 옴니버스하게 적용될 수 있는 기판이송장치를 제공하고자 하는 것으로, 특히, 기판의 데드존이 물품별로 달라도 그에 맞추어 로딩 핀 배열을 달리할 필요가 없는 기판 이송장치를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기판이 대면적화됨에 따라 기판을 마스크와 얼라인할 때 기판이 처지는 문제와 기판의 동요가 심해 얼라인이 안정되고 정확하게 이루어지지 못하는 점을 개선하고자 하는 것이기도 하다.

상기 목적에 따라, 본 발명은, 기판을 이송할 트레이를 준비하되, 상기 트레이는 마스크를 겸하며(마스크 일체형 트레이 또는 마스크 겸용 트레이라 부를 수 있다), 트레이가 있는 챔버 안으로 기판을 반입할 때, 박막 소자가 증착되는 기판 면('페이스'라 부른다)이 위를 향하도록 로봇 암이 기판의 배면을 받쳐 반입하며, 기판을 로딩 핀이 인수받아 상기 트레이에 얼라인 한 후 트레이에 있는 클램프로 기판 가장자리를 트레이에 고정시켜 기판을 이송하도록 하였다.

마스크 겸용 트레이에 합체된 기판은 증착 구간에 들어가기 전에 플립 되어 증발원 위에 마스크/기판 순으로 놓이게 된다.

또한, 본 발명은, 기판이 페이스 업된 상태로 반입된 상태이므로 기판 이면은 데드존에 구애받지 않고 로딩핀이 어디든 지지할 수 있으므로, 기판이 처지지 않게 로딩핀을 전면적으로 배치하여 기판을 지지하며, 기판을 마스크 겸용 트레이에 대해 얼라인함에 있어서도 기판의 안정된 지지로 인해 기판의 동요현상을 최소화할 수 있어, 기판 자체를 움직여 얼라인을 실시한다.

본 발명에 따르면, 기판이 페이스 업 상태로 반입되기 때문에, 특별히 데드존에 구애받지 않고 기판을 로딩하고 얼라인할 수 있으며, 충분한 로딩 핀 배열로 기판 처짐을 방지하는 장점이 있다.

기존에는 제작되는 품목별로 데드존이 달라 로딩 핀의 배열과 척킹 소자 배열을 매번 달리해야 하는 번거로움이 있었으나, 본 발명에 따르면, 로딩 핀이 접촉하고 얼라인용 스테이지가 접촉하는 기판면은 기판 배면이기 때문에 데드존에 전혀 구애받지 않아, 각종 물품 제작에 대해 옴니버스하게 적용될 수 있어 매우 편리하다.

또한, 본 발명에 따르면, 대면적 기판을 얼라인하는 공정에서 기판의 데드 존에만 로딩핀이 지지 됨으로써 기판 얼라인을 위한 움직임에 따라 기판이 심하게 동요하던 문제를 해소할 수 있다. 즉, 데드존에 구애받지 않고 다수의 로딩핀이 균형있게 기판을 지지하기 때문에 기판을 움직여 마스크에 얼라인하여도 기판이 동요하지 않아 정확한 얼라인을 안정되게 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마스크 겸용 트레이에 합착된 기판의 배면과 그에 대응하는 단면을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 마스크 겸용 트레이와 기판이 챔버에 반입된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마스크 겸용 트레이를 이용하여 기판을 이송하며 기판에 박막 소자를 형성하는 증착 시스템의 레이아웃이다.
도 4는 본 발명에 따른 마스크 겸용 트레이를 두 개씩 연속 인수하는 더블 셔틀을 적용하여 얼라인 및 반입/반출하는 것을 설명하기 위한 레이아웃과 얼라인 챔버 내 평면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 트레이(100)의 배면과 단면을 나타내는 도면이다. 트레이(100) 배면에는 기판이 밀착 고정될 수 있도록 클램프(110)가 설치되어 있다. 도 1의 하단에 도시된 단면도에서와 같이 클램프(110)에 기판(미 도시)이 고정되며, 트레이(100)는 마스크를 겸하는 마스크 겸용 트레이로서 그 하단에 놓이는 증발원에 의해 기판에 박막 소자를 형성한다.

기판이 챔버 내로 반입될 때, 로봇 암에 의해 운반되어 온 기판을 챔버 내 바닥면에 설치된 로딩 핀이 상승하여 기판을 지지하여 인수하게 된다. 이때, 기존에는 기판의 데드존에 따라 로딩 핀의 위치를 정하여 설치하였으나, 본 발명에 따르면 기판의 배면(박막 소자가 증착되지 않는 면을 뜻함)에 로딩 핀이 접촉하기 때문에 데드존에 구애받지 않고 로딩 핀의 위치를 설계할 수 있으며, 이는 제작되는 품목별로 데드존이 달라도 로딩 핀의 위치를 바꿀 필요가 없어 매우 유리하다. 즉, 본 발명의 경우, 품목별로 데드존이 달라짐에 따라 트레이(100)만 맞춤형으로 제작하면 충분하고, 챔버 저면에 붙박이로 설치되는 로딩 핀의 시공은 품목별 데드존에 관계없이 실시할 수 있다. 도 1에 나타낸 점착제 척(130)은 트레이(100)에 설치되어 대면적 기판이 처지는 것을 방지한다. 점착제 척(130)은 단부에 점착제가 도포된 척킹 부재로 기판을 안정감 있게 받쳐줄 수 있다. 그러나 점착제가 도포 되지 않는 척킹 부재를 적용하여도 기판을 받쳐줄 수 있으므로 대체가능하다. 점착제 척(130)으로 기판을 지지한 경우, 박막 형성을 마친 후, 점착제 척(130)과 기판을 떼어내기 위해 디척핀을 점착제 척 이면에 형성된 공간으로 밀어넣어 가압한다. 그에 따라 디척핀용 홀(120)이 트레이(100)에 형성되며, 이들도 데드존에 형성된다.

정리하면, 기판 반입시 기판을 인수하는 로딩 핀은 기판 배면을 지지하게 되므로 데드존과 무관하게 설치될 수 있고, 품목별로 데드존이 달라지기 때문에 트레이(100)는 품목별로 맞춤 제작되며, 데드존에 점착제 척(130)과 디척핀용 홀(120)이 형성된다.

이러한 마스크 겸용 트레이(100)를 사용하여 기판을 고정하는 과정에 대한 이해를 돕기 위해 도 2에 챔버 내 기판 반입 상황을 단면도로 나타내었다.

챔버 안에 트레이(100)가 먼저 반입되어 있으며, 트레이(100)의 반입은 롤러 등의 이송수단에 의할 수 있다. 이때, 챔버는 기판 로딩과 기판/트레이 얼라인이 실시되는 로딩 및 얼라인 챔버라 할 수 있다.

로봇 암은 단부가 포크와 같은 형상으로 로봇 포크라고도 불리 운다. 로봇 암은 기판(200)을 지지하여 챔버 안으로 반입하며, 반입된 기판(200)은 챔버 저면에 설치된 로딩 핀(300)(도 2에는 미 도시)이 상승하여 인수한다. 이때, 기판(200)은 박막 증착을 위한 전면이 윗 편을 향한 상태로 반입되므로, 로딩 핀(300)은 기판 배면을 접촉하여 지지한다. 따라서 기판의 데드 존에만 로딩 핀이 접하여야 한다는 제한을 받지 않는다. 로딩 핀에 의해 지지 된 기판은 진동이 사라지기를 기다렸다가 UVW 스테이지를 포함한 얼라이너에 의해 마스크 겸용 트레이(100)에 얼라이닝 되고 클램프(110)로 고정되어 운반된다. 클램프(110)의 개폐동작은 자동 제어에 의해 실시된다.

도 3은 본 발명에 따른 트레이(100)에 의해 기판을 운반하는 증착 시스템의 레이아웃이다.

트레이 버퍼 챔버에서 트레이(100)가 얼라인 챔버(본 실시예의 경우, 기판 로딩과 얼라인이 같은 챔버에서 실시된다)로 반입되고, 기판(200)은 로봇 암에 의해 얼라인 챔버로 반입되며, 이때의 상황은 도 2에 나타낸 바와 같다. 얼라인을 마치고 트레이(100)에 고정된 기판(200)은 트레이(100) 운반수단(롤러 등)에 의해 플립 챔버로 운반되어 이곳에서 플립(뒤집힘)된다. 따라서 도 2에서와 같이 트레이(100) 하단에 있던 기판(200)이 트레이(100)의 위 편에 놓인다. 즉, 기판/트레이의 순서로 배치되어 증착 챔버로 운반되어 마스크 겸용 트레이(100) 하단에 놓인 증발원에 의해 박막 소자를 형성하게 된다. 박막 소자 형성을 마치면, 탈 트레이 챔버로 가서 기판은 로봇 암이 반출하여 가고 트레이는 회수되어 다시 새로운 기판을 운반하기 위해 증착 시스템에서 경로를 반복한다. 클램프(110)는 마스크 세정시 분리세정하여 재활용된다.

이와 같이 하여, 마스크 겸용 트레이에 의해 기판을 운반할 수 있다.

한편, 본 발명의 마스크 겸용 트레이(100)와 기판(200)을 얼라인하는 공정은 도 4에서와 같이 기판(200)을 움직여 실시할 수 있다. 본 발명에서는, 기판(200)을 로봇 암으로부터 인수하여 지지하는 로딩 핀(300)을 기판 전면에 대해 균형있게 기판을 지지할 수 있도록 분포되게 설치함으로써 기판(200)이 처지지 않게 지지할 수 있고, 기판(200)을 움직여 마스크에 얼라인할 수 있다. 기판이 대면적화됨에 따라 기판의 데드존 해당 구역에만 설치된 로딩핀만으로는 기판을 충분히 안정되게 받쳐줄 수 없어 기판이 처지는 문제가 생겨 기판-마스크 얼라인이 정확하게 이루어질 수 없던 문제를 본 발명에 의해 해소할 수 있다. 더구나, 처진 기판을 움직여 마스크에 얼라인시킬 경우, 대면적 기판은 심하게 동요되어 얼라인을 매우 어렵게 만들었는데, 본 발명에 따르면 다수의 로딩핀이 필요한 만큼 배치되어 기판을 전체적으로 안정되게 지지함으로써 상기 문제들을 모두 해소한다.

도 4는 본 발명에 따른 마스크 겸용 트레이를 두 개씩 연속 인수하는 더블 셔틀을 적용하여 얼라인 및 반입/반출하는 것을 설명하기 위한 레이아웃과 얼라인 챔버 내 평면도이다.

본 실시예에서 마스크 겸용 트레이(100)와 기판(200)을 하나의 셔틀이 두 개씩 실어나르는 듀얼 셔틀을 적용하여 택 타임을 줄이도록 하였다. 셔틀이 먼저 두 개의 마스크 겸용 트레이(100)를 탑재하여 하나의 기판(200)을 인수하여 반입하여 얼라인 챔버쪽으로 이송하고, 얼라인 실시되는 동안 다시 이동하여 두번째 기판을 인수하여 반입한다. 얼라인 챔버에는 다수의 로딩핀(300)이 균일한 분포로 배치된 것이 도 4 하단에 보이며, 이들을 이용하여 기판을 로딩하고 그 상태에서 UVW 스테이지가 기판 전체를 움직여 얼라인한다. UVW스테이지는 로딩핀이 설치된 기판 지지용 플레이트에 연결되어 있다(도 2 참조).

얼라인된 기판은 마스크 겸용 트레이(100)에 의해 반출 후 플립되어 증착 공정을 실시하고 대기중이던 두 번째 기판이 얼라인 챔버로 들어와 얼라인된다. 이때 듀얼 셔틀의 동작도 반복되어 두 장의 기판이 연속적으로 반입/얼라인된다. 이러한 듀얼로 기판이송이 진행되는 기술은 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허출원 제10-2015-0109327호 및 10-2015-0109322호의 내용이기도 하며, 이들 출원내용이 본 발명에 편입되고 참조될 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: 트레이
110: 클램프
120: 홀
130: 점착제 척
200: 기판
300: 로딩 핀

Claims (6)

1. 챔버;
   챔버 내로 반입되어 배치되는 기판을 고정하고 운반하기 위한 기판 운반용 트레이; 및
   챔버 내로 반입되는 기판을 인수하여 로딩하는 로딩 핀;을 포함하고,
   상기 트레이는,
   기판 고정용 클램프가 장착되고,
   기판에 박막 소자를 형성할 때 합착 되는 마스크를 겸하는 마스크 겸용 트레이이며,
   트레이의 클램프가 장착된 면이 챔버 바닥을 향하도록 배치되고,
   기판은, 박막 소자가 형성될 기판 정면이 위를 향하도록 하여 챔버로 반입되며,
   챔버 바닥에 설치된 로딩 핀이 상승하여 기판 배면을 접촉 지지하여 반입된 기판을 로딩하되, 상기 로딩 핀은 기판의 데드 존과 관계없이 배치되며,
   기판이 로딩된 상태에서 기판과 트레이를 얼라이너로 얼라인하고,
   기판 정면을 상기 트레이에 합착시켜 클램프로 고정하고,
   트레이에 합착된 기판에 박막 소자를 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 트레이는,
   기판에 박막 소자가 형성되지 않는 기판의 데드존에 해당되는 구역에 기판 처짐을 방지하기 위한 점착제 척; 및
   상기 점착제 척과 기판을 떼어낼 때 구동되는 디척 핀이 진입할 수 있는 홀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 기판의 데드존은 박막 소자가 형성된 후 기판이 적용되어 제작되는 물품별로 달라지며, 그에 따라 상기 트레이는 물품별로 상기 점착제 척 및 상기 홀의 배치 구역이 다르게 제작되는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
4. 제1항에 있어서, 기판과 트레이를 얼라인하는 얼라이너는 UVW 스테이지를 포함하고, 상기 UVW 스테이지는 로딩핀이 설치된 기판 지지용 플레이트에 연결되어 기판을 움직여 얼라인하는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
5. 제1항에 있어서, 트레이에 합착된 기판을 플립(뒤집는 동작)시켜 기판/트레이 순서가 되게 하여 기판 정면에 박막 소자를 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 트레이와 기판은 각각 두 개씩 나란히 연속적으로 이송되도록 듀얼 셔틀에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 기판 이송장치.
   
   
   
   
   
   
   

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