KR20190033835A - 효과적인 기판 탈부착 구조의 점착 척과 탈착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 별도의 공정 시간을 추가하지 않고 척킹 단계에서 기판과 점착제의 점착 면적을 최대화하고, 디척킹 단계에서는 견고히 척킹 되어 있는 기판에 최소한의 스트레스만을 가하여 파손 없이 기판을 척으로부터 탈착시킬 수 있는 기판 척 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 점착 척의 점착제 층의 두께가 두꺼워 유연성이 우수하며, 척킹 단계에서 기판이 휘어져도 자연스럽게 점착제가 변형되어 안정적으로 척킹 될 수 있으며, 척 플레이트의 반복 사용에도 두께가 증가 된 점착제 층에 의하여 변형에 의한 효과를 최소화할 수 있는 점착 척 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은 디척 핀의 높이를 다양하게 구성함으로써 기판을 척 플레이트에서 디척하는 과정에서 순차적으로 디척 핀을 구동하여 좀 더 쉽게 디척을 실시할 수 있다.
또한, 본 발명은 척 플레이트 면에 양각 패턴을 형성하여 정전기를 제거 및 생성 예방하여 디척 과정에서 정전기에 의한 디척킹 방해 내지 기판과 소자의 파손 위험을 예방하였다.

Description

효과적인 기판 탈부착 구조의 점착 척과 탈착 장치{Efficient Adhesive Cuck and Dechuck System}

본 발명은 대면적 디스플레이 제조 공정에서 사용되는 기판 척킹 시스템에 관한 것으로, 특히, 기판의 파손 및 이탈(Drop) 없이 안정적으로 반송할 수 있는 방안에 대한 것이다.

디스플레이 산업에서 기판을 운송하기 위해 다양한 방식이 사용 되고 있다. 척 혹은 트레이 등이 있으며 이중 척은 점착 척, 마그넷 척, 정전기 척 등으로 분류된다.

대면적 유리 기판을 생산하기 위해 다양한 운송방식 중 현재 가장 양산화된 기술은 점착 척으로써, 점착 척의 경우 본 출원인에 의해 출원되어 등록되어 있다(대한민국 등록 특허 제 10-0541856호 참조). 상기 특허의 기판 홀딩 장치의 경우, 진공 흡입력을 이용하여 기판을 당겨 기판 면이 점착 척 상면의 점착제에 닿아 부착되는 구조에 대해 설명하고 있다.

기판 척에 의한 기판의 부착 단계 이후 안정적인 부착 상태를 유지하여야 하며, 외부 요인에 상관없이 항시 안정적인 척킹과 디척킹이 이루어질 수 있는 효율적인 척킹 시스템은 필수적이다.

점착제와 기판을 척킹(Chucking) 하기 위해서 기판을 점착재가 부착된 척 플레이트 위에 올려놓고 그 상태에서 진공 흡입을 하여 기판을 점착제에 고정하게 된다. 이때 진공에 의한 압력에 의해 기판은 돌출된 점착제를 중심으로 휨(Bending)이 발생한다. 이러한 휨(Bending)이 발생하게 되면 가운데의 볼록한 부분은 점착제와 접촉하지 않게 되어 미점착 영역이 발생한다. 이러한 미점착 영역은 척 플레이트의 평탄도나 일부 변형에 의에 더욱 증가되어 점착 척에 의한 기판 반송 중 기판을 점착 척으로부터 이탈시키게 하는 주요 원인으로 작용 된다.

또한, 대면적 기판이 점점 얇아짐에 따라 디척(De-chucking) 시 기판이 파손되는 일이 지속적으로 발생하며 이로 인해 기판에 가해지는 스트레스를 최소화하여 기판을 분리시키는 기술의 필요성이 요구되고 있다.

추가적인 이슈로는 증착 공정이 완료된 기판과 점착제가 안정적으로 분리된 후에도 기판과 척 플레이트 사이에서 발생 되는 정전기로 인하여 기판과 척 플레이트가 분리되지 않아 발생 되는 기판 파손 사례들이 쉽게 확인되고 있다. 이때 발생 되는 정전기를 완전히 제거할 수 있는 해결 방안에 대해 많은 연구가 진행되고 있으나 추가적인 공정 시간이 필요한 방법들이 대부분이라 생산 효율 문제로 인해 적용되지 못하고 있다. 그에 따라 추가되는 공정 시간없이 정전기에 의한 기판 파손을 예방할 수 있는 기술에 대한 필요성 또한 대두되고 있다.

상기 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 별도의 공정 시간을 추가하지 않고 척킹 단계에서 기판과 점착제의 점착 면적을 최대화하고, 디척킹 단계에서는 견고히 척킹 되어 있는 기판에 최소한의 스트레스만을 가하여 파손 없이 기판을 척으로부터 탈착시킬 수 있는 기판 척 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은 안정적이고 효율적인 기판 탈부착 구조의 점착 척을다음과 같이 구성하였다.

먼저, 종래 사용하던 점착 척의 점착제층의 두께를 증가시키기 위해 점착제의 하부에 추가적으로 약한 탄성을 가지는 강접 점착 시이트(Sheet)를 추가하였다. 이렇게 점착 시이트를 추가하게 되면 점착제의 두께가 증가 되어 이로 인해 점착체의 유연성(softness)가 향상되며, 처킹 단계에서 기판이 휘어도(bending)도 기판의 휨형상에 맞춰 자연스럽게 점착제도 그 형상에 대응할 수 있게 된다. 특히 척 플레이트의 반복 사용에 따른 평탄도 변형 시에도 두께가 증가 된 점착제 층에 의하여 변형에 의한 효과를 최소화할 수 있는 장점을 가질 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 기판을 척 플레이트로부터 떼어내는 탈착(de-chuck) 과정에서 기판에 가해지는 충격량을 최소화하기 위해, 디척 핀을 제공하였고, 이로 인해 종래 디척을 위해 기존 점착제의 중앙부에 공압 등을 가해 떨어뜨리는 방식을 벗어나 디척 단계에 걸리는 시간과 설비를 축소하였다.

즉, 디척 핀을 이용하여 기판을 점착제로부터 밀어내며, 이때 기판에 가해지는 충격량을 최소화하기 위해 디척 핀의 상부에는 고무 또는 바이톤(viton)과 같은 연질의 헤드를 장착하였다. 디척킹 단계에서 기판과 점착제 사이의 필 오프(peel off) 효과를 극대화하기 위해 상기 디척 핀을 점착제가 배치된 장소 옆에 배치하며, 점착제와 디척 핀을 교대 1열로 배치한다.

또한, 하나의 디척 핀이 하나의 점착제에서 기판을 탈착시킬 때 순차적으로 탈착되어 지렛대 효과를 최대화하기 위해 각 디척 핀의 높이를 다르게 배치한다. 서로 다른 높이의 디척 핀들 중 높이가 높은 것 먼저 디척을 위해 구동되고 높이가 낮은 것을 순차로 구동하여 기판 디척을 완성한다.

기판과 척 플레이트 사이에 정전기에 의한 힘이 작용하여 디척 단계를 어렵게 하고, 기판이 파손에 이르는 문제는 척 플레이트 표면에 양각 패턴을 형성하여 해결한다.

즉, 디척이 완료된 후에도 기판과 척 플레이트를 결합시켜 기판의 파손을 발생시키는 정전기에 의한 피해를 방지하기 위해 상기 척 플레이트의 표면에 무수히 많은 패턴을 포함시켜 기판과 척 플레이트 간의 접촉 면적을 최소화한다. 이러한 패턴 형태로는 기계적 가공을 통한 격자형 패턴 또는 기계적 가공이나 용사를 이용한 양각의 원형 패턴이 있다. 이러한 패턴을 적용하게 되면 만약 정전기가 발생하더라도 기판과 척 플레이트 간의 접촉 면적이 현저히 작아 기판과 척 플레이트가 쉽게 분리되어 기판 파손이 발생하지 않는다.

본 발명에 따르면, 점착 척의 점착제 층의 두께가 두꺼워 유연성이 우수하며, 척킹 단계에서 기판이 휘어져도 자연스럽게 점착제가 변형되어 안정적으로 척킹 될 수 있으며, 척 플레이트의 반복 사용에도 두께가 증가 된 점착제 층에 의하여 변형에 의한 효과를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 디척 핀의 높이를 다양하게 구성함으로써 기판을 척 플레이트에서 디척하는 과정에서 순차적으로 디척 핀을 구동하여 좀 더 쉽게 디척을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은 척 플레이트 면에 양각 패턴을 형성하여 정전기를 제거 및 생성 예방하여 디척 과정에서 정전기에 의한 디척킹 방해 내지 기판과 소자의 파손 위험을 예방하였다.

도 1은 본 발명의 점착 척 부재의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 점착척 부재를 구비한 척 플레이트의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 점착 척 부재와 정전기 방지용 패턴을 구비한 척 플레이트의 구성을 보여주는 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에서 구성한 점착 척 부재의 구성을 보여준다.

종래 사용하던 점착제의 두께를 증가시키기 위해 점착제의 하부에 추가적으로 약한 탄성을 가지는 강접 점착 시이트를 추가하였다. 즉, 도 1에서 제1 기재(101)의 일면은 약점착제를, 이면은 강접 점착제를 도포하여 사용하던 종래의 점착제층(100)에 더하여 제2 기재(201) 양면에 강접 점착제를 도포한 강접 시이트(200)를 종래의 점착제층(100)의 강접 점착제에 부착하여 점착척 부재(300)를 구성한다.

이와 같이 강접 시이트(200)를 추가하여 두께가 증가된 점착 척 부재(300)는 유연성과 적응성이 향상되어 기판 척킹 과정에서 기판이 휘는 현상(bending)이 나타나더라도 기판의 휨(bending) 형상에 맞추어 자연스럽게 밀착 척킹될 수 있다.

또한, 척 플레이트에 기판을 척/디척하는 과정을 반복하여 척 플레이트의 변형이 발생하여도 점착척 부재의 두께 증가로 인해 평탄도 변형 문제가 발생하지 않고 점착 면적이 일정하게 유지될 수 있어 척 플레이트 전체의 내구성이 향상되는 효과를 갖게 된다.

이와 같은 점착 척에 의해 기판이 척킹되면 안정적으로 기판을 운반할 수 있으며, 탈착(디킹척:de-chucking) 단계에서는 디척 핀을 이용하여 탈착한다.

즉, 종래 디척 과정에서 점착제의 중앙부에 공압 등을 가해 떨어뜨리는 방식을 적용한데 비해, 본 실시예에서는 좀 더 효율적이고 안전한 탈착을 위해, 디척 핀을 이용하여 기판을 점착 척 부재(300)로부터 밀어내는 방식을 택하였다.

도 2에는 본 발명에 따른 디척 핀(500)을 구비한 척 플레이트(400)의 단면구성이 나와있다.

디척 핀(500)은 척 플레이트(400)를 관통하여 상승/하강할 수 있으며, 헤드부(600)는 기판에 대한 충격을 줄이기 위해 고무나 바이톤 등의 연질 소재의 캡을 구비한다.

다척킹 과정에서 기판과 점착제 사이의 분리(peel off) 효과를 극대화하기 위해 상기 디척 핀(500)의 위치를 점착척 부재(300)의 측면으로 하고, 점착척 부재(300)와 디척 핀(500)을 서로 교대로 배치하여 전체적으로 하나의 선상에 놓이게 한다. 이러한 배열은 기판의 분리를 좀 더 쉽게 이루어준다.

또한, 본 발명은 디척 핀(500)의 높이를 디척 핀마다 서로 다르게 구성하여 디척 과정에서 지렛대 효과를 최대화 하였다.

디척 과정에서 디척 핀의 높이가 높은 것이 점착 척 부재의 점착제와 더욱 밀착되어 있으며, 높이가 낮은 디척 핀과 점착제는 덜 밀착되어있다. 따라서 높이가 더 높은 디척 핀을 먼저 구동하여 기판의 해당 부분을 점착척 부재로부터 먼저 분리하고, 순차적으로 높이가 더 낮은 디척 핀을 구동하면 기판의 디척킹은 좀 더 쉽게 이루어지며, 가해지는 충격량이 더 적어 더 안전하다.

한편, 디척 과정과 디척 과정이 완료된 이후에도 기판을 척 플레이트 쪽으로 당겨 기판 또는 소자를 파손하는 정전기 문제를 해결하기 위해, 도 3과 도 4와 같이 척 플레이트 표면에 양각의 패턴을 형성하였다.

척 플레이트의 표면에 각진 격자형 패턴(700) 또는 원형 패턴(800)을 양각으로 다수 형성함으로써 기판과 척 플레이트의 접촉 면적을 최소화하여 정전기가 축적되지 않게 한다. 양각으로 형성되는 패턴의 도형은 사각형과 같은 다각형의 격자형, 원형 타원형, 무정형 등 다양하게 만들 수 있고, 기계적 가공을 통한 격자형 패턴(700) 또는 기계적 가공이나 용사를 이용한 양각의 원형 패턴(800)이 있다. 이러한 패턴을 적용하게 되면 정전기가 발생하더라도 기판과 척 플레이트 간의 접촉 면적이 현저히 작아 기판과 척 플레이트가 쉽게 분리되어 파손이 발생하지 않는다.

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: 점착제 층
200: 강접 시이트
300: 점착 척 부재
400: 척 플레이트
500: 디척 핀
600: 헤드부
700: 격자형 패턴
800: 원형 패턴

Claims (3)

1. 기판을 홀딩하는 척 플레이트에 구비되는 점착 척 부재로서,
   제1 기재의 일면에는 제1 기재의 이면에 도포되는 것보다 점착력이 더 약한 약 점착제층이 형성되고, 상기 제1 기재 이면에는 점착력이 강한 강 점착제층이 형성되며, 또 다른 제2 기재의 양면에 점착력이 강한 강 점착제층이 형성된 강접 시이트가 상기 제1 기재의 강 점착제층과 접합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 점착 척 부재.
2. 기판을 홀딩하는 척 플레이트에 기판을 척킹 또는 디척킹하는 기판 척킹 시스템으로서,
   상기 척 플레이트는 기판을 척킹하기 위해 청구항 1의 점착 척 부재를 구비하고,
   척킹된 기판을 디척킹하기 위해, 디척 핀을 다수 구비하되, 상기 디척 핀은 기판과 접하는 단부에 연성 재질의 헤드부가 장착되고, 다수의 디척 핀은 서로 높이가 다르며, 기판 디척 시, 높이가 높은 것에서부터 낮은 것으로 순차적으로 기판을 밀치도록 구동되어 디척을 완료하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 척 플레이트 면에 양각의 패턴이 다수 구비되어 정전기에 의한 기판 파손 위험을 예방한 것을 특징으로 하는 기판 척킹 시스템.
   
   
   
   
   

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