KR20190125837A - 클램핑 유닛을 포함하는 점착척 - Google Patents

Abstract

대면적 기판에 대한 안정적인 핸들링 목적의 발명은 아래와 같이 해결하고자 한다.
대면적 점착 척의 외곽 사면에 크램핑 유닛 취부 홈을 형성하고, 취부 홈의 간격은 클램핑 유닛 취부 시 동일 간격을 유지하도록 홈을 형성한다.
크램핑 유닛 구성은 스프링을 적용하여, 기계적으로 (Mechanical Type) 클램핑 및 언클램핑 상태가 형성되도록 하거나 자석을 적용하여 자력에 의해 클램핑 및 언클램핑 상태가 형성되도록 하고, 기판과 접촉이 이루어지면서 기판으로 눌러주는 부분은 기판의 훼손 방지를 위해 경도가 낮아서 충격 흡수가 가능하며, 저탈가스 (Outgasssing) 특성을 보이는 수지 계열의 바이톤 패드가 부착되어 있다.
또한, 기판과 접촉하는 바이톤 패드가 부착된 플레이트의 경우, 중량 최소화를 위해 두께 6 mm 정도 두께의 스테인리스 스틸 304 계열 (SUS304) 또는 니모닉 90계열 (Nimoic 90) 계열의 열처리된 플레이트를 적용한다. 열처리를 통해 연성을 저하시켜서 클램핑 및 언클램핑 반복 시 소재 변형을 최소화하였다.

Description

클램핑 유닛을 포함하는 점착척{ADHESIVE CHUCK WITH CLAMPING UNITS}

본 발명은 디스플레이, 반도체 등을 제조 공정에서 기판을 지지 및 고정하는 척에 대한 것으로 특히, 기판 핸들링이 어려운 대면적 기판을 취급하는 점착 척의 기판을 지지하고 고정하는 기능을 향상시킨 기판 클램핑 유닛을 포함하는 대면적 점착 척에 대한 것이다.

디스플레이 산업에서 척의 일반적인 기능은 진공 장비 내부에서 패널 기판을 일정에 지지 및 고정하는 목적으로 사용되며 실제 양산 제조 공정 시 사용 중이다.

최근 디스플레이 산업이 급격한 발전들 거듭하면서 디스플레이 장치의 대면적화를 진행하고 있으며, 디스플레이 패널을 제조하는 장비 역시 대면적화 기술 발전이 가속화되는 중이며, 동시에 디스플레이 산업의 패널 기판 사이즈가 증가할수록 패널 기판을 핸들링하는 척의 사이즈 증가는 필수 요소이다.

또한, 패널 기판의 패턴들의 폭은 ~ 수 마이크로에 불과하기 때문에 패널 기판의 대면적화 시 패널의 하중 증가 및 하중 증가로 인한 처짐 등의 영향이 동시에 증가하게 되어 패널 제조 공정을 수행하는 시간 동안 기판의 위치가 변동되지 않도록 지지 및 고정하는 장치인 척의 기능은 더욱더 중요하게 된다.

위 설명과 같이 종래 디스플레이 산업의 패널 제조 공정을 진행하는 동안 기판을 지지 및 고정하는 척을 필요로 한다.

제조 공정에 사용되는 척의 종류는 진공 척, 정전 척, 자석 척, 점착 척 등이 있으며, 점착제를 사용하여 기판을 지지 및 고정하는 점착 척의 경우, 본 발명의 발명자들에 발명되어 본 출원인에 의해 출원되어있다(대한 민국 등록 특허 제10-0541856호 참조).

기 출원된 특허인 기판 홀딩 장치의 경우, 기판에 진공 흡입력으로 기판을 점착제가 위치한 부분에 부착 후 진공 중에서 사용이 가능하면서 대면적 기판에 대해서 핸들링 용이한 것으로 설명하고 있다. 그러나, 패널 기판의 대면적화로 인한 기판 중량 및 처짐 증가 등의 영향으로 패널 기판의 발광 영역 외 부분에 대해서만 제한적인 영역 점착제로 기판을 고정 및 지지하는데 안정성이 저하되는 요인으로 작용한다.

또한, 기판을 점착 척에 고정하기 위한 공정 전에 투입되는 기판의 배면 상태 균일 정도에 따라서 기판과 점착제와의 부착력에 차이를 발생시켜서 제한적인 영역에 대해서만 점착제로 기판을 고정하여 지지하는데, 이는 안정성 저하의 요인으로 작용하게 된다.

따라서 패널 기판의 대면적화 및 기판 취약성에 기인한 위험 요인을 감소시켜 기판 핸들링의 안정성을 증가시키기 위한 추가적인 방안 모색이 필요하다.

본 발명의 목적은 기판의 대면적화에 따른 기판 핸들링의 안정성 저하 문제를 개선하기 위해 대면적 기판을 지지 및 고정하는 점착 척에 기판을 지지하고 고정하는 기능을 보완 및 향상시킨 기판 클램핑 유닛을 제공함과 동시에 발광 영역에 접촉함이 없이 기판을 안정적으로 핸들링 하는 점착 척을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 대면적 기판에 대한 안정적인 핸들링을 할 수 있는, 본 발명은 아래와 같이 해결책을 제공한다.

대면적 점착 척의 외곽 사면에 클램핑 유닛 취부 홈을 형성하고, 취부 홈의 간격은 클램핑 유닛 취부 간에 동일 간격을 유지하도록 한다.

클램핑 유닛 구성은 스프링을 적용하여, 기계적으로(Mechanical Type) 클램핑 및 언클램핑 상태가 형성되도록 하거나, 자석을 적용하여 자력에 의해 클램핑 및 언클램핑 상태가 형성되도록 하고, 기판과 접촉이 이루어지면서 기판을 눌러주는 부분은 기판의 훼손 방지를 위해 경도가 낮아서 충격 흡수가 가능하며, 저탈가스 (Outgasssing) 특성을 보이는 수지 계열의 바이톤 패드가 부착된다.

또한, 기판과 접촉하는 바이톤 패드가 부착된 플레이트의 경우, 중량 최소화를 위해 두께 6 mm 정도 두께의 스테인리스 스틸 304 계열 (SUS304) 또는 니모닉 90계열 (Nimoic 90) 계열의 열처리된 플레이트를 적용한다. 열처리를 통해 연성을 저하시켜서 클램핑 및 언클램핑 반복 시 소재 변형을 최소화하였다.

기판이 진공 챔버 내부로 로딩되기 전 상부 리드에 구성된 클램핑 유닛을 작동시키는 장치가 하강하여 크램핑 유닛을 언클램핑 상태로 만들어 준다.

크램핑 유닛이 언클램핑 된 상태에서 기판이 로딩되고 점착 척에 안착된 후 상부 리드에 클램핑 시키는 장치가 상승하여 기판을 클램핑 유닛으로 고정 및 지지한다.

즉, 본 발명은,

척에 척킹된 기판 아래 합착 되는 마스크 프레임의 프레임 단부에 설치되는 클램핑 유닛으로서,

상기 마스크 프레임의 프레임 단부를 따라 고정되는 클램핑 유닛 본체; 및

상기 클램핑 유닛 본체에 대해 경첩식으로 회전 가능하게 결합되어 상기 척에 척킹된 기판을 누를 수 있는 클램퍼;를 구비하고,

상기 클램핑 유닛 본체와 상기 클램퍼는 기판을 누르는 클램핑 상태에서 서로 다른 극성의 자석의 자력에 의해 접합되도록 서로 다른 극성의 자석을 포함하며,

클램핑된 자력보다 더 큰 힘을 이용하여 클램퍼의 후단을 가압하거나 전단을 들어올려 클램핑 상태를 해제하여 언클램핑 되게 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 클램퍼가 기판을 누르는 부분에 바이톤 패드가 부착되고 상기 클램핑 유닛은 열변성을 억제하기 위해 열처리 된 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛을 제공한다.

상기에서, 클램핑 유닛 본체에 포함되는 자석은 N-S극성 변형이 가능한 전자석을 포함하고, 상기 클램퍼에 포함되는 자석은 영구자석으로 구성되어 언클램핑 시 같은 전자석과 영구자석 극성을 같은 극성으로 제어하여 자석간 척력에 의해 클램퍼와 본체 간의 사전분리를 일으켜 기판에 가해지는 충격을 완화하는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 클램퍼 중 기판을 누르는 부분에 자석을 포함하고,

상기 클램핑 유닛을 언클램핑 상태로 구현하는 구동장치의 단부에 상기 클램퍼 중 기판을 누르는 부분에 설치된 자석과 같은 극성의 자석을 배치하여, 상기 구동장치 단부가 상기 클램퍼 중 기판을 누르는 부분에 근접하여 언클램핑할 때, 자석간의 척력을 이용하여, 상기 클램퍼와 구동장치가 맞닿는 부분에서의 물리적인 접촉을 막아 파티클의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛을 제공한다.

본 발명의 클램핑 유닛에 따르면, 기판의 대면적화로 인해 기판 핸들링의 안정성 저하로 작용하는 요소를 제거하여, 디스플레이 제조 공정 시 기판 고정을 안정되게 할 수 있다. 즉, 기판이 척에서 분리되는 현상을 방지하는 효과가 있으며, 클램핑 및 언클램핑 동작도 구동장치, 자석 및 바이톤 패드 등에 의해 안전하고 편리하게 할 수 있다.

또한, 클램핑 구동장치에도 자석을 적용하여 척력을 이용한 경우 언클램핑 시 발생할 수 있는 파티클의 발생을 방지한다.

또한, 기판에 대한 안정적인 핸들링은 대면적 패널 제조 장비의 정지로 인한 생산 시간 단축되는 부분 역시 효과적으로 개선 가능하다.

도 1은 본 발명에 따라 클램핑 유닛이 적용된 점착 척을 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 클램핑 유닛과 그 취부를 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 클램핑 유닛이 적용된 점착 척에서 클램핑 유닛의 클램핑/언클램핑 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용된 클램핑 유닛의 구조를 보여주는 후면도와 사시도 이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 클램핑 유닛의 언클램핑 상태와 클램핑 상태를 각각 보여주는 단면구성도들이다.
도 7은 본 발명에 적용된 클램핑 유닛에 자석을 적용한 구조를 보여준다.
도 8과 도 9는 자석을 도입한 클램핑 유닛의 언클램핑 상태와 클램핑 상태를 보여주는 단면구성도들이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 클램핑 유닛(10)이 적용된 점착 부재의 평면도가 나와 있다. 박막이 증착되는 기판을 처킹 하는 점착 부재는 면 전체에 점착제(50)가 도포 되지 않고, 비발광(비증착을 의미함) 영역(30)에만 도포된다. 즉, 박막 형성 이후 모듈화 단계에서 절단 제거되어 버려지거나, 봉지 공정 등에서 봉지 처리되는 단부가 되어 발광 영역(40)(디스플레이 영역)이 되지 않는 프레임부분에만 점착제(50)가 도포된 점착 부재를 기판에 부착한 것이다. 이러한 점착 부재는 상술된 바와 같이 클립 등으로 고정될 경우, 안정성이 떨어진다. 따라서 점착 부재의 단부에 클램핑 유닛(10)을 다수 설치하여 점착 부재와 기판의 척킹을 안정화한다. 이를 위해, 점착 부재의 단부를 클램핑 유닛(10)이 클램핑 할 수 있도록 클램핑 유닛 취부를 다수의 홈(20)으로 형성하여 놓고 이들 홈(20) 중 필요에 따라 선택하여 클램핑 유닛(10)을 설치한다. 취부 홈(20)에 간단한 볼트 체결로 클램핑 유닛(10)을 체결 및 분리할 수 있게 하며, 클램핑 유닛(10)의 위치를 다른 홈(20)으로 쉽게 이동시킬 수 있다.

강체 프레임을 본체로 하는 척 플레이트에 점착제가 도포 된 점착 부재를 비발광 영역(최외곽 프레임 부분 포함)에 해당되는 부분에 배치하여 점착 척을 구성할 경우, 척 플레이트의 최외곽 프레임 부분에 클램핑 유닛(10)을 고정한다. 따라서 척 플레이트의 최외곽 프레임 부분에 다수의 취부용 홈(20)을 형성하고 클램핑 유닛(10) 몸체를 여기에 고정한다.

또한, 기판을 척킹하는 점착 척의 클램핑 고정을 위해, 클램핑 유닛(10)은 기판 아래 합착 되는 마스크 프레임의 프레임 단부에 설치될 수도 있다. 마스크 프레임의 프레임 단부를 따라 다수의 취부용 홈(20)을 형성하고 클램핑 유닛(10) 몸체를 고정한다. 클램핑 유닛(10)의 클램퍼 부분은 기판과 그 위를 덮고 있는 점착 척면 위에 접하여 클램핑 하게 된다.

도 2에는 클램핑 유닛(10)과 이를 수용하는 취부용 홈(20)이 확대되어 상세하게 나와있다.

도 3은 클램핑 유닛(10)으로 점착 척과 기판(80)을 클램핑한 상태(상)와 언클램핑 된 상태(하)를 단면도로 보여준다.

이러한 구성은 안정된 척킹 외에도 다음과 같은 장점을 더 갖는다. 즉, 종래, 기판 전체를 점착 척으로 척킹 함으로써 기판의 발광 영역에도 점착제가 접촉되어 디척킹 이후에 약한 얼룩이 남는 문제 또는 점착제로 인해 박막의 증착시 열전도율의 변화 등이 일어나 균일도에 영향을 주는 문제 등을 피할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명에 적용된 클램핑 유닛(10)의 구조를 보여준다.

클램핑 유닛(10) 구성은 스프링(90)을 적용하여, 기계적으로 (Mechanical Type) 클램핑 및 언클램핑 상태가 형성되도록 한다. 기판과 점착 척에 접촉하는 클램퍼 부분과 클램핑 유닛의 본체 부분이 스프링으로 연결되되, 경첩처럼 회전가능한 클램퍼 부분을 가압하여 탄성을 이용해 클램핑 상태를 유지하고, 클램퍼의 후단을 가압하거나 전단을 들어올려 스프링의 탄성을 이기는 힘을 부여함으로써 클램핑 상태를 해제하여 언클램핑 되게 한다. 본 실시예에서는 클램퍼(10) 후단을 가압하여 언클램핑되게 하고 가압을 해제하면 클램핑되게 하여 자동제어를 쉽게 하였다.

클램퍼와 기판이 접촉되면서 기판을 눌러주는 부분은 기판의 훼손 방지를 위해 경도가 낮아 충격 흡수가 가능하며, 저 탈가스 (Outgasssing) 특성을 보이는 수지 계열의 바이톤 패드(110)가 부착된다.

또한, 기판과 접촉하는 바이톤 패드(110)가 부착된 클램퍼 플레이트(100)의 경우, 중량 최소화를 위해 두께 6 mm 정도 두께의 스테인리스 스틸 304 계열 (SUS304) 또는 니모닉 90계열 (Nimoic 90) 계열의 열처리된 플레이트를 적용한다. 열처리를 통해 연성을 저하시켜서 클램핑 및 언클램핑 반복 시 소재 변형을 최소화한다.

클램핑 유닛(10)의 클램핑/언클램핑 동작은 구동 유닛에 의해 자동 제어된다.

기판(80)이 진공 챔버 내부로 로딩 되기 전, 상부 리드에 구성된 클램핑 유닛을 작동시키는 구동 유닛이 하강하여 클램핑 유닛(10)을 언클램핑 상태로 만들어준다(도 5 참조).

클램핑 유닛(10)이 언클램핑된 상태에서 기판 로딩 및 점착 척에 척킹된 후 상부 리드에 클램핑 시키는 구동 유닛이 상승하여 기판을 클램핑 유닛이 고정 및 지지한다(도 6 참조).

도 7은 본 발명에 적용된 클램핑 유닛에 자석을 적용한 구조를 보여준다.

클램퍼(121)와 클램핑 유닛 본체(122)는 경첩식으로 서로 결합되는 것은 앞서 설명한 바와 같지만, 클램핑 상태에서 서로 접하는 부분에 자석이 배치된다.

즉, 상기 클램핑 유닛(10)의 구성은 자석(120)을 적용하여, 자력으로 클램핑 및 언클램핑 상태가 형성되도록 한다. 기판과 점착 척에 접촉하는 클램퍼(121) 부분과 클램핑 유닛의 본체(122) 부분이 자석으로 연결되되, 클램퍼 부분(도 7의 120의 윗 부분)에 N극의 영구자석을, 본체 부분(도 7의 120의 아래 부분)에 S극의 영구자석을(또는 그 반대 극성을 배치) 두어 그들 간 자력에 의해 클램핑 상태를 유지하고, 클램핑된 자력보다 더 큰 힘을 이용하여 클램퍼의 후단(123)을 가압하거나 전단(클램퍼 플레이트(100)을 들어올려 클램핑 상태를 해제하여 언클램핑 되게 한다. 또한 클램퍼(121) 부분의 자석은 N극 또는 S극의 영구자석으로 그대로 두되 본체(122) 부분에 N-S극성변형이 가능한 전자석을 배치하여 언클램핑 시 같은 극성으로 두어 자석간의 척력에 의해 일부 언클램핑이 발생되어 언클램핑 동작시 기판에 가해지는 충격을 완화 할 수 있다. 본 실시예에서는 클램퍼(10) 후단(123)을 가압하여 언클램핑되게 하고 가압을 해제하면 클램핑되게 하여 자동제어를 쉽게 구성한 것을 도면에 도시하였다(도 8 및 도 9 참조).

또한, 도 9와 같이, 구동유닛의 끝부분과 구동유닛과 맞닿는 클램퍼의 끝부분, 즉 클램퍼 플레이트(100)에 동일 극성의 자석(130)을 더 배치하여 구동유닛의 하강시 두 자석간의 척력에 의해서 언클램핑 상태를 구현함도 가능하다.

이와 같이 하여 점착 척에 클램핑 유닛을 적용하여 대면적 기판에 대한 점착 척의 척킹 안정성을 도모할 수 있으며, 점착 척 이외에 정전 척 등 다른 종류의 척을 적용한 경우에도 상기 클램핑 유닛이 적용될 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.

10: 클램핑 유닛
20: 홈
30: 비발광 영역
40: 발광 영역
50: 점착제
80: 기판
90: 스프링
100: 클램퍼 플레이트
110: 바이톤 패드
120: 자석
121: 클램퍼
122: 본체
123: 클램퍼 후단

Claims (4)

1. 척에 척킹된 기판 아래 합착 되는 마스크 프레임의 프레임 단부에 설치되는 클램핑 유닛으로서,
   상기 마스크 프레임의 프레임 단부를 따라 고정되는 클램핑 유닛 본체; 및
   상기 클램핑 유닛 본체에 대해 경첩식으로 회전 가능하게 결합되어 상기 척에 척킹된 기판을 누를 수 있는 클램퍼;를 구비하고,
   상기 클램핑 유닛 본체와 상기 클램퍼는 기판을 누르는 클램핑 상태에서 서로 다른 극성의 자석의 자력에 의해 접합되도록 서로 다른 극성의 자석을 포함하며,
   클램핑된 자력보다 더 큰 힘을 이용하여 클램퍼의 후단을 가압하거나 전단을 들어올려 클램핑 상태를 해제하여 언클램핑 되게 할 수 있는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 클램퍼가 기판을 누르는 부분에 바이톤 패드가 부착되고 상기 클램핑 유닛은 열변성을 억제하기 위해 열처리 된 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛.
3. 제1항에 있어서, 상기 클램핑 유닛 본체에 포함되는 자석은 N-S극성 변형이 가능한 전자석을 포함하고, 상기 클램퍼에 포함되는 자석은 영구자석으로 구성되어 언클램핑 시 같은 전자석과 영구자석 극성을 같은 극성으로 제어하여 자석간 척력에 의해 클램퍼와 본체 간의 사전분리를 일으켜 기판에 가해지는 충격을 완화하는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 클램퍼 중 기판을 누르는 부분에 자석을 포함하고,
   상기 클램핑 유닛을 언클램핑 상태로 구현하는 구동장치의 단부에 상기 클램퍼 중 기판을 누르는 부분에 설치된 자석과 같은 극성의 자석을 배치하여, 상기 구동장치 단부가 상기 클램퍼 중 기판을 누르는 부분에 근접하여 언클램핑할 때, 자석간의 척력을 이용하여, 상기 클램퍼와 구동장치가 맞닿는 부분에서의 물리적인 접촉을 막아 파티클의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는, 기판과 마스크를 클램핑하는 클램핑 유닛.
   
   

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