KR20220160495A - 기판 보유지지구, 기판 캐리어, 성막 시스템, 및 전자 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

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히데히코 후지무라
켄토 츠다
요시히토 오시마
카즈시 시모무라
마사오미 야마모토
아츠오 혼다
요시타미 코무로
요시하루 세키
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캐논 톡키 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 전단 방향의 내하중과 점착 내하중을 양립시키면서 기판을 반송하기 위한 기술을 제공하는 것이다.
[해결 수단] 연직 방향 하방에서 기판을 보유지지하여 반송하기 위한 기판 캐리어에 설치되는 기판 보유지지구는, 기판에 점착되는 점착면을 갖는 제1 탄성체층과, 기판 캐리어측의 지지 부재에 접착되고, 점착면과 평행한 방향에 있어서의 소정의 크기의 힘에 대한 변위량이 제1 탄성체층보다 큰 제2 탄성체층과, 제1 및 제2 탄성체층의 사이에 배치되고, 제1 탄성체층의 강성 및 제2 탄성체층의 강성의 각각보다 높은 강성을 갖는 중간층을 갖는다.

Description

기판 보유지지구, 기판 캐리어, 성막 시스템, 및 전자 디바이스의 제조 방법 {SUBSTRATE HOLDER, SUBSTRATE CARRIER, FILM FORMING　SYSTEM, AND MANUFACTURING METHOD OF ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 기판 보유지지구, 기판 캐리어, 성막 시스템, 및 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, FPD(Flat Panel Display) 산업에서는, 마더 글래스(mother glass)라고 불리는 대형 글래스 기판으로부터 각각의 디스플레이용으로 복수의 글래스 기판으로 분할함으로써 생산 효율을 향상시키는 수법이 이용되고 있다. 이 수법에서는, 수요에 따른 단품 패널 사이즈를 다면 취하기하는 것을 전제로, 예를 들면 1변 2미터를 넘는 마더 글래스에 성막 등의 제조 프로세스가 실시되고, 분할되어 제품으로서 가공된다. 일반적으로, 마더 글래스의 두께는 수 밀리미터 미만이며, 반송이나 성막 등 각종 공정에 있어서 파손이나 가공 불량을 방지하면서 마더 글래스를 핸들링하는 것이 중요한 과제로 되고 있다.
제조 프로세스에 있어서의 마더 글래스의 반송 방법으로서, 기판지지 부재(기판 캐리어)와 일체적으로 반송하는 방법이 있다. 기판 캐리어에 의한 마더 글래스의 보유지지 방법으로서는, 외주 부분을 클램프 기구 등에 의해 지지하는 방법, 정전척을 사용하는 방법, 자기에 의한 흡착을 사용하는 방법, 점착 패드와 같은 점착 부재를 사용하는 방법 등이 일반적이다.
점착 부재를 사용하여 기판 캐리어에 의해 마더 글래스를 보유지지함으로써, 전원 등이 불필요하여 콤팩트하게 되고, 자력 등에 의한 영향을 억제하여 성막 등의 공정을 실행할 수 있다. 특허문헌 1에는, 박판 형상 워크(W)의 지지 부위(W2)를 기판 캐리어(1000)로 지지하는 한편, 비지지 부위(W1)를 점착 부재(2000)로 점착한 상태로 늘어뜨리는 형식으로 처짐을 해소하여, 박판 형상 워크(W)를 평면 형상으로 보유지지하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제공개 제2012/117509호
여기서, 성막의 균일성을 유지하기 위해, 점착 부재는 화상 표시 영역을 피하여 면 취하기 경계 부위(테두리 영역)에 이산적으로 배치되는 경우가 있다. 이러한 경우, 마더 글래스로부터 대화면 사이즈를 면 취하기 할 때에는, 대화면의 중앙부에서 글래스 처짐이 불가피하여, 테두리 영역에 배치하는 점착 부재에 글래스의 면에 평행한 큰 전단력(剪斷力)이 부하로서 작용한다. 그리고, 성막 등에 동반되는 프로세스 중의 온도 상승 시, 점착 부재의 전단 내하중(剪斷耐荷重)이 부족하여 마더 글래스가 기판 캐리어로부터 벗겨지고, 제조 불량을 초래하는 경우가 있다. 이 때문에 일련의 제조 프로세스 사이클 중의 마더 글래스의 반송을 위해서는, 점착 부재에 작용하는 전단력의 저감, 또는, 점착 부재의 전단 방향 내하중(전단 방향 점착력)을 향상시키는 것이 필요하다.
본 발명은, 전단 방향의 내하중과 점착 내하중을 양립시키면서 기판을 반송하기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 기판 보유지지구는,
연직 방향 하방에서 기판을 보유지지하여 반송하기 위한 기판 캐리어에 설치되는 기판 보유지지구로서,
상기 기판에 점착되는 점착면을 갖는 제1 탄성체층과,
상기 기판 캐리어측의 지지 부재에 접착되고, 상기 점착면과 평행한 방향에 있어서의 소정의 크기의 힘에 대한 변위량이 상기 제1 탄성체층보다 큰 제2 탄성체층과,
상기 제1 및 제2 탄성체층의 사이에 배치되고, 상기 제1 탄성체층의 강성 및 상기 제2 탄성체층의 강성의 각각보다 높은 강성을 갖는 중간층을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 기판 보유지지구는,
연직 방향 하방에서 기판을 보유지지하여 반송하기 위한 기판 캐리어에 설치되는 기판 보유지지구로서,
상기 기판에 점착되는 점착면을 갖는 제1 탄성체층과,
상기 기판 캐리어측의 지지 부재에 접착되고, 상기 제1 탄성체층보다 두꺼운 제2 탄성체층과,
상기 제1 및 제2 탄성체층의 사이에 배치되고, 상기 제1 탄성체층의 강성 및 상기 제2 탄성체층의 강성의 각각보다 높은 강성을 갖는 중간층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기판 보유지지 장치에 의하면, 전단 방향의 내하중과 점착 내하중을 양립시키면서 기판을 반송하기 위한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 캐리어를 나타내는 평면 모식도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 기판 캐리어를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 점착식 기판 보유지지구를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 기판 캐리어에 갖추어진 점착식 기판 보유지지구를 나타내는 도면이다.
도 5는 기판 캐리어에 보유지지된 글래스 기판에 작용하는 힘을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 기판 캐리어에 글래스 기판을 장착/제거할 때의 플로우차트이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 동작 설명도이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 동작 설명도이다.
도 9는 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 동작 설명도이다.
도 10은 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 동작 설명도이다.
도 11은 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 반전 장치의 동작 설명도이다.
도 12는 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 성막 장치의 동작 설명도이다.
도 13은 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 박리 시의 동작 설명도이다.
도 14는 본 실시형태에 따른 기판 보유지지 장치의 박리 시의 동작 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태를 상세히 설명한다. 한편, 이하의 실시형태는 특허청구의 범위에 따른 발명을 한정하는 것이 아니다. 실시형태에는 복수의 특징이 기재되고 있으나, 이들 복수의 특징 모두가 반드시 발명에 필수적인 것은 아니고, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합되어도 된다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일 또는 유사한 구성에 동일한 참조 번호를 붙여, 중복 설명은 생략한다.
본 명세서에 있어서의 「점착」이란, 점착성을 갖는 점착 재료가 글래스 기판 등의 피착체 표면에 접촉한 경우에, 점착 재료와, 피착체 표면의 사이에 있어서의 분자간력(반데르발스력(van der Waals force))에 의해 생기는 성질을 말한다.
또한, 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지 장치는, 기판 캐리어 및 기판 보유지지 방법, 이들을 사용한 성막 장치 및 성막 방법, 성막이 완료된 기판을 사용한 전자 디바이스의 제조 장치 및 전자 디바이스의 제조 방법 등에, 바람직하게 적용할 수 있다. 성막 방법은 증착이나 스퍼터링 등의 방법을 불문하고, 성막 재료나 증착 재료의 종류를 불문한다.
[제1 실시형태]
최근, FPD 산업에서는 표시 화상의 고정세화가 현저하다. 이에 따라, 마더 글래스 반송에 대한 새로운 요구가 발생하고 있다. 특허문헌 1에 있어서, 기판 캐리어에서 지지되지 않는 비지지 부위는 성막 등의 후가공이 필요한 기능부로서, 최종 제품의 화상 표시 영역에 상당하는 경우가 많다. 특허문헌 1과 같이, 비지지 부위에 점착 부재를 부착하여 성막하면 열전도 성능의 부분적인 차이가 생겨, 성막의 균일성이 손상되고, 완제품 패널에서의 고정세 화상 표시에 영향을 미치는 경우가 있다. 이에, 점착 부재는 화상 표시 영역을 피하여 면 취하기 경계 부위(테두리 영역)에 이산적으로 배치하여, 성막의 균일성을 유지하는 것이 고려된다. 그러나 마더 글래스로부터 대화면 사이즈를 면 취하기할 때에는, 대화면의 중앙부에서 글래스 처짐이 불가피하고, 테두리 영역에 배치하는 점착 부재에 글래스 면에 평행한 큰 전단력이 부하로서 작용한다. 그리고, 성막 등에 따른 프로세스 중의 온도 상승 시, 점착 부재의 전단 내하중이 부족하여 마더 글래스가 기판 캐리어로부터 벗겨지고, 제조 불량을 초래하는 경우가 있다. 이 때문에 일련의 제조 프로세스 사이클 중의 마더 글래스의 반송을 위해서는, 점착 부재에 작용하는 전단력의 저감, 또는, 점착 부재의 전단 방향 내하중(전단 방향 점착력)을 증대시키는 것이 필요하다.
점착 부재에 대한 전단 방향의 부하 저감 방법으로서, 점착제층과 강성 기재의 조합에, 완충층을 더 설치하여 기능화하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들면, 두께 5∼100μm의, 특징적인 유연함을 갖는 완충층이 연삭 스테이지 상의 이물을 흡수하고, 강성 기재가 변형을 차단하여 점착제층에 재치한 웨이퍼(워크)를 요철없이 보유지지 가능하다. 이에 더하여, 완충층의 두께를 100μm 미만으로 함으로써 워크에 전해지는 진동을 억제하고, 가공 중에 개편화되는 칩의 정렬성을 저해하지 않는 기능을 갖는다.
본 실시형태에서는, 기판 보유지지구 전단 방향에 대한 강성의 낮음과, 늘어뜨림 방향의 높은 점착력(점착 내하중)을 양립시키는 기판 보유지지구에 대해서 설명한다.
도 1∼도 5를 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 보유지지구 및 기판 보유지지구를 장착한 기판 캐리어, 및 기판 캐리어를 사용한 마더 글래스 반송 방법에 대해서 설명한다.
한편, 본 명세서에서는, 기판 캐리어 및 글래스 기판의 반송 방향을 X방향, 기판 면내에서 반송 방향에 직교하는 방향을 Y방향, 기판면에 수직이 되는 연직 방향을 Z방향이라고 정한다.
<기판 캐리어>
도 1 및 도 2를 참조하여 기판 캐리어에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구를 설치하는 기판 캐리어의 평면 모식도이다. 설명의 편의상, 도 1의 축척에 대해서는 실제와는 다를 경우가 있다. 도 2는 본 발명에 따른 기판 캐리어의 모식적 단면도이며, 도 1의 선 A-A’를 지나는 XZ평면에서의 단면도이다. 한편, 도 1 및 도 2에서는, 배치 관계를 이해하기 쉽게 하기 위해, 일부의 부품을 점선으로 나타낸다.
도 1에 나타내는 기판 캐리어(100)는 평판 형상 부재(110)와, 평판 형상 부재(110)를 지지하는 프레임(115)을 구비한다. 마더 글래스(글래스 기판)(10)를 점착식 보유지지구(120)에 의해 보유지지하는 보유지지면(이하, 기판 보유지지면(110X) 또는 글래스 보유지지면(110X)이라 칭함)은, 평판 형상 부재(110) 상에 평면으로 구성된다. 또한, 평판 형상 부재(110)에는, 면 취하기 사이즈의 경계부에 상당하는 부위에, 핀용 관통 구멍(111)이 복수 설치되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 핀용 관통 구멍(111)을 통해 기판 보유지지면(110X)에 교차하여 연직 방향(Z방향)으로 이동 가능한 핀(240)을 상하로 움직이게 함으로써, 글래스 기판(10)을 상하로 움직이게 할 수 있다. 또한 핀용 관통 구멍(111)에 인접하여 보유지지구용 관통 구멍(112)도 복수 설치되어 있다. 점착식 보유지지구(120)는, 보유지지구용 관통 구멍(112)에 삽통하여 평판 형상 부재(110)에 장착되는 기판 보유지지구이다. 점착식 보유지지구(120)는, 기판 보유지지면(110X)으로부터의 돌출량을 관리할 수 있도록 일정한 범위 내에서 상하로 이동 가능한 구성으로 되어 있다.
기판 캐리어(100)에는 또한, 평판 형상 부재(110)가 글래스 기판(10)의 주위를 지지하기 위한 지지구(130)를 복수 구비하고 있다. 지지구(130)로서는, 클램프 기구 등 임의의 공지 기술을 이용할 수 있다. 즉, 글래스 기판(10)은, 복수 배치한 점착식 보유지지구(120) 및 지지구(130)에 의해 기판 보유지지면(110X)에 지지 고정되어, 기판 캐리어(100)와 일체로 반송된다. 한편, 평판 형상 부재(110)의 형상 및 치수에 대해서는 글래스 기판(10)의 치수, 및 면 취하기하는 단품 사이즈의 치수(성막 영역)에 따라 적절히 설정된다. 또한 핀용 관통 구멍(111), 보유지지구용 관통 구멍(112), 점착식 보유지지구(120) 및 지지구(130)의 치수, 개수 및 배치도, 글래스 기판(10)의 치수, 및 면 취하기 치수(성막 영역)에 따라 적절히 설정된다.
본 실시형태에서는, 글래스 기판(10) 중, 최종 제품에서 화상 표시 영역이 되는 영역에는 점착식 보유지지구(120)를 배치하지 않고, 면 취하기 경계부(테두리 영역이라고도 부름)에만 배치한다. 이 때문에, 최소, 단변의 길이 이상 이격하여 점착식 보유지지구(120)를 배치하게 되어, 비지지 영역이 크게 된다.
<점착식 보유지지구>
다음으로, 도 3 및 도 4를 사용하여 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(기판 보유지지구)의 구조에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구는, 기판 캐리어의 기판 보유지지면 상에 복수 배치됨으로써, 기판을 보유지지한다.
도 3은, 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(120)를 모식적으로 나타낸 것이다. 점착식 보유지지구(120)는, 금속제의 샤프트(126)에 접착되는 엘라스토머 EB층(125), 변형 차단층(124), 엘라스토머 EA층(123)이 Z방향으로 중첩되는, 즉 적층 방향이 Z방향이 되도록 층 구성되어 있고, 각 층간에는 도시하지 않은 접착층이 형성된다. 엘라스토머 EA층(123)은 점착면을 갖는 탄성체층이다. 엘라스토머 EB층(125)은, 금속제의 샤프트(126)와 변형 차단층(124)의 사이에 배치되는 탄성체층이다. 변형 차단층(124)은, 엘라스토머 EA층(123) 및 엘라스토머 EB층(125)보다 높은 강성을 갖고, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)의 사이에 배치되는 중간층이다. 또한 일례에서는, 각 엘라스토머층은, 진공하에서의 제조 프로세스에서의 아웃 가스를 고려하여, 실록산 결합을 포함하지 않는 불소 고무에 의해 구성된다. 또한 접착층을 구성하는 재료도, 진공하에서의 제조 프로세스에 악영향을 미치는 아웃 가스 성분을 방출하지 않는 공지의 접착제, 양면 테이프를 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 샤프트(126)는 외경이 10mm (φ10)의 스테인리스제 샤프트이며, 후술하는 바와 같이 기판 캐리어(100)측의 평판 형상 부재(110)에 고정되어 엘라스토머 EB층(125)를 지지하는 지지 부재이다. 엘라스토머 EB층(125), 엘라스토머 EA층(123)은 모두 φ10으로 두께 0.5mm의 불소 고무이다. 또한, 변형 차단층(124)은, φ10으로 두께 1mm의 스테인리스제 부품이다.
도 4는, 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(120)를 기판 캐리어(100)에 장착한 상태를 나타내는 모식도로, 도 1의 파선 B-B’을 지나는 XZ평면에서의 기판 캐리어(100) 및 점착식 보유지지구(120)의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 점착식 보유지지구(120)는, 샤프트(126)의 피고정부(127)에 의해 보유지지구 고정 부재(150)와 기판 캐리어(100)를 일체화하도록 평판 형상 부재(110)에 고정된다. 보유지지구 고정 부재(150)와 평판 형상 부재(110)의 고정 수단은 볼트 등의 도시하지 않은 공지 수단을 사용할 수 있다. 점착식 보유지지구(120)의 엘라스토머 EA층(123)은, 그 상면이 기판 보유지지면(110X)에 평행하면서 연직 방향 상방을 향한 상태로, 보유지지구용 관통 구멍(112)에 삽통되어, 기판 보유지지면(110X)보다 약간 연직 방향 상방으로 돌출한 상태로 하는 것이 바람직하다. 그 돌출량은 점착식 보유지지구(120)를 구성하는 부재의 사이즈나, 재질의 압축 특성에 따라 다르지만, 글래스 기판(10)의 두께 미만이다. 보유지지구용 관통 구멍(112)의 직경이 크기 때문에, 점착식 보유지지구(120)는 연직 방향의 연직 방향 및 수평 방향의 요동이 소정 범위 내에서 허용되고 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 본 실시형태의 점착식 보유지지구를 더 설명한다. 도 5(A)는, 평판 형상 부재(110)에, 한 쌍의 점착식 보유지지구(120)를 설치하고, 글래스 기판(10)을 늘어뜨린 상태(기판 캐리어(100)를 상하 반전하여 기판 보유지지면(110X)이 하방이 된 상태)를 나타내는 부분 모식도이며, 도 1 내의 파선 C-C’을 지나는 XZ평면의 단면도이다. 또한 도 5(B)는, 도 5(A)의 점선 상자부의 부분 확대도이다.
도 5(A)에 있어서, 예를 들면, 테두리 영역에 설치한 한 쌍의 점착식 보유지지구(120)는 서로 1050mm 이격되어 있고, 글래스 기판(10)으로부터 소정의 사이즈의 영역을 면 취하기하는 경우에 상당한다. 글래스 기판(10)은 그 자중에 의해 한 쌍의 점착식 보유지지구(120)의 중간 부근(M)에서 처지고, 점착식 보유지지구(120)에는, 처짐에 따라, 도 5(A)에서 보아 Y 방향으로 화살표로 나타내는 전단력(F)이 작용한다. 토글 기구의 사고를 적용하면, 전단력(F)는, 글래스면이 이루는 각도 θ, 글래스 중량(G)를 사용하여, (식 1)과 같이 간략하게 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
글래스를 늘어뜨릴 때, 각도 θ는 180도에 가까운 값이 되지만, (식 1)로부터 각도 θ이 작으면 전단력(F)의 크기가 저감된다. 이에, 전단 강성이 작은 점착 부재를 사용하면, 글래스 처짐이 상대적으로 크게 되어, 각도 θ를 작게 할 수 있다. 전단 강성은, 기판 보유지지면(110X)을 따르는 방향으로 일정한 힘(전단력)이 인가되었을 때의, 해당 방향에 있어서의 변위량으로 나타내진다. 전단 강성이 높을수록, 일정한 힘에 대한 변위량이 작아진다. 일반적으로, 전단 강성은 부드러운 재료에서 저하되기 때문에, 점착 부재가 같은 탄성체로 구성되는 경우는, 두꺼울수록 전단력의 방향(Y축 방향)으로 점착 부재가 움직이기 쉬워진다. 한편, 점착 부재와 피착체의 점착력을, 떼어 낼 때 생기는 응력에 주목하면, 얇은 점착 부재는 변형이 작고(= 접촉 계면에서의 응력이 작다), 두꺼운 점착 부재는 변형이 크다(= 접촉 계면에서의 응력이 크다). 이 때문에, 얇은 점착 부재는, 두꺼운 점착 부재에 비해, 점착력이 크다고 생각할 수 있다. 환언하면, 동일한 소재를 사용한 경우, 두께가 클 경우에는 전단 강성 및 점착력은 작아지고, 두께가 작을 경우에는 전단 강성 및 점착력은 커진다. 여기서, 전단 강성은, 수평면(점착면에 대하여 수평인 면) 내의 방향에 있어서의 소정의 전단력에 대한 변위의 크기를 의미하고, 점착력은, 연직 방향 하방(늘어뜨림 방향)에 있어서의 내하중을 의미한다.
본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(120)는, 점착 기능을 갖는 엘라스토머 EA(점착)층과, 전단 강성을 작게 하는 엘라스토머 EB(완화)층으로 기능 분리함으로써, 전단 내하중의 향상과 전단력의 저감을 양립시킬 수 있다. 즉, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 엘라스토머 EB층(125)은 전단력을 받아 변형하고, 글래스 처짐량을 증가시켜 전단력을 완화한다. 변형 차단층(124)은 엘라스토머 EB층(125)의 변형을 차단하고, 엘라스토머 EA층(123)은 전단력이 완화된 상태로 글래스 기판(10)과 점착한다. 따라서 대화면을 면 취하기하는 경우라도, 테두리 영역의 점착식 보유지지구(120)에 의해 글래스 기판(10)을 계속하여 점착 보유지지 할 수 있다.
또한, 글래스에 점착하는 엘라스토머 EA층(123)의 두께(T1)와, 샤프트에 접하는 엘라스토머 EB층(125)의 두께(T2)는 엘라스토머의 물성에 따라 다양한 설정이 가능하다. 일례에서는, 점착식 보유지지구(120)의 제조 용이성을 고려하여, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)은 같은 재질로 구성한 경우, T1≤T2의 관계를 만족하는 것이 좋다.
한편, 또한, 전단 방향의 힘에 대한 엘라스토머 EA층(123)의 점착면의 변위량이, 엘라스토머 EB층(125)의 변위량에 비교하여 작으면 되고, 일례에서는, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)은, 같은 재질으로 구성하고, 형상을 바꿈으로써 전단력에 대한 변위량이 조정되어도 된다. 일례에서는, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)은 같은 두께이지만, 엘라스토머 EB층(125)의 구경이 엘라스토머 EA층(123)의 구경보다 작게 함으로써 전단력에 대하여 엘라스토머 EB층(125)의 변위량이 크게 되도록 하여도 된다. 또한, 전단력에 대하여 엘라스토머 EB층(125)의 변위량이 크게 되도록 엘라스토머 EB층(125)을 스폰지 형상으로 하는 등, 임의의 구조를 적용할 수 있다.
또한 점착식 보유지지구(120)를 구성하는 엘라스토머 EA층(123), 엘라스토머 EB층(125)은, 구조 중에 실록산 결합을 포함하지 않는 불소 고무인 것이 바람직하고, 변형 차단층(124)은 스테인리스인 것이 바람직하다. 나아가, 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(120)를 구성하는 엘라스토머 EA층(123), 엘라스토머 EB층(125)은, 글래스 기판(10)의 처짐에 기인하는 전단력을 완화하기 위해, 전단 강성이 10∼30 [N/mm] 인 것이 바람직하다.
여기서, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)의 재료 및 일정한 전단력에 대한 변위량에 관계없이, 엘라스토머 EA층(123)의 두께(T1)보다, 엘라스토머 EB층(125)의 두께(T2)가 크다고 하는 관계를 만족함으로써, 엘라스토머 EA층(123)의 점착면이 충분한 점착력을 유지하면서, 전단력에 의한 박리를 저감시킬 수 있다. 이 경우, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)이 각각 탄성을 나타내는 한, 엘라스토머 EA층(123)과 엘라스토머 EB층(125)의 일정한 전단력에 대한 변위량의 관계는 한정되지 않는다. 예를 들면, 일정한 전단력에 대하여, 엘라스토머 EA층(123)의 변위량이 엘라스토머 EB층(125)의 변위량보다 커도 된다. 엘라스토머 EA층(123)이 얇음으로써, 점착력을 향상시킬 수 있고, 엘라스토머 EB층(125)이 두꺼움으로써, 전단력의 완화가 가능하기 때문이다.
<가공 처리>
마더 글래스의 가공 처리는, 도 6(A) 및 도 6(B)에 나타내는 플로우차트와 같이, 마더 글래스 보유지지 공정(S601), 반전 공정(S602), 마스크 보유지지 공정(S603), 성막 공정(S604), 박리 공정(S605)을 포함하고, 이들 일련의 공정은 진공 분위기 하에서 행해진다. 마더 글래스 보유지지 공정(S601)은 또한, 준비 공정(S611), 재치 공정(S612), 점착 공정(S613)을 포함한다. 이하 순서에 따라 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(120)를 사용한 마더 글래스의 가공 처리에 대해서 기술한다.
<<마더 글래스 보유지지 공정(S601)>>
S601에서는, 도 7에 나타내는 기판 보유지지 장치(700)에서, 글래스 기판(10)이 기판 캐리어(100)에 보유지지된다. 도 7에 나타내는 기판 보유지지 장치(700)는, 기판 보유지지실(제1 챔버)(R1) 및, 글래스 기판(10)을 Z 방향으로 상하로 움직이게 하는 핀 유닛(200)(기판이동 기구), 글래스 기판(10)을 가압하는 가압 유닛(400), 기판 캐리어(100)를 지지하는 지지대(500)를 구비한다.
기판 캐리어(100)는 지지대(500)에 지지되고, 기판 캐리어(100)의 평판 형상 부재(110)의 기판 보유지지면(110X)이 수평면과 평행이 되도록 구성되어 있다. 한편, 도 7에 있어서는, 핀(240), 가압 유닛(400)을 상하로 움직이게 하는 기구로서 볼 나사 기구를 채용하는 경우를 나타내지만, 랙 앤드 피니언(rack and pinion) 방식 등 그 밖의 공지 기술도 채용하여도 된다.
핀 유닛(200)은, 모터(210)와, 모터(210)에 의해 회전하는 나사 축(220)과, 나사 축(220)의 회전 동작에 따라 나사 축(220)을 따라 상하로 움직이는 너트부(230)와, 너트부(230)에 고정되어 너트부(230)와 함께 상하로 움직이는 핀(240)을 구비한다. 너트부(230)의 내주면과, 나사 축(220)의 외주면의 사이에는, 복수의 볼이 무한 순환하도록 구성되어 있다.
가압 유닛(400)은, 모터(410)와, 모터(410)에 의해 회전하는 나사 축(420)과, 나사 축(420)의 회전 동작에 따라 나사 축(420)을 따라 상하로 움직이는 너트부(430)와, 너트부(430)에 고정되어, 너트부(430)와 함께 상하로 움직이는 축부(440)와, 축부(440)의 선단에 설치되는 가압부(450)를 구비한다. 한편, 너트부(430)의 내주면과 나사 축(420)의 외주면의 사이에는, 복수의 볼이 무한 순환하도록 구성되어 있다. 가압부(450)는, 각각이 복수의 점착식 보유지지구(120)의 각각에 대응하도록, 복수 설치되어 있다.
기판 보유지지실(R1)은, 기판 처리 영역(A1)과, 제1 구동원 배치 영역(A2)과, 제2 구동원 배치 영역(A3)으로 구획된다. 기판 처리 영역(A1)을 사이에 두고, 연직 방향 하방에 제1 구동원 배치 영역(A2)이 설치되고, 연직 방향 상방에 제2 구동원 배치 영역(A3)이 설치된다. 기판 처리 영역(A1)에는, 기판 캐리어(100) 등이 배치된다. 그리고, 제1 구동원 배치 영역(A2)에는, 핀 유닛(200)에 있어서의 모터(210) 등이 배치되고, 제2 구동원 배치 영역(A3)에는, 가압 유닛(400)에 있어서의 모터(410) 등이 배치된다. 이 구성에 의해, 모터(210, 410)의 회전에 의해 발생하는 이물이나, 볼 나사의 슬라이딩(摺動)부에서 발생하는 이물이, 기판 처리 영역(A1)에 침입하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 영역(A1, A2, A3) 모두를 기판 보유지지실(R1)의 진공 분위기 내에 배치하지 않고, 예를 들면, 기판 처리 영역(A1)을 기판 처리 영역(R1)의 진공 분위기 내에 배치하고, 제1 구동원 배치 영역(A2) 및 제2 구동원 배치 영역(A3)은 대기 분위기 하에 배치하여도 된다.
또한 글래스 기판(10)을 Z축 방향으로 상하로 움직이게 하는 핀(240)을 구동하는 핀 유닛(200), 가압부(450)를 구동하는 구동 유닛(400)은, 각각 제어 라인(201, 401)에 의해 컨트롤러(720)에 접속되어, 컨트롤러(720)가 제어 프로그램을 실행함으로써 제어된다. 이하 그 제어에 대해서 설명한다. 전원 유닛(710)은 시스템의 각 부에 전원을 공급한다.
<<<준비 공정(S611)>>>
글래스 기판(10)이 기판 캐리어(100)에 재치되기 전의 준비 상태에서는, 핀(240) 및 가압부(450)는 모두 연직 방향 최상방의 위치에서 대기하고 있다. 이 상태에서는, 핀(240)은 기판 캐리어(100)에 있어서의 평판 형상 부재(110)의 핀용 관통 구멍(111)으로부터 기판 보유지지면(110X)보다 연직 방향 상방으로 튀어나온 상태로 되어 있다. 점착식 보유지지구(120)의 엘라스토머 EA층은, 도 4와 같이 기판 보유지지면(110X)보다 약간 돌출하여 평판 형상 부재(110)에 고정되어 있다. 또한, 가압부(450)는, 기판 캐리어(100)로부터 이격되어 있다. 이 상태에서, 기판 보유지지실(R1)의 기판 처리 영역(A1)에 도시하지 않는 기구를 사용하여 글래스 기판(10)이 반입되면, 도 7에 도시된 바와 같이 글래스 기판(10)은 복수의 핀(240) 위에 재치된다.
<<<재치 공정(S612)>>>
모터(210)에 의해, 핀(240)이 연직 방향 하방으로 이동하면, 핀(240)의 선단은 평판 형상 부재(110)의 핀용 관통 구멍(111)을 관통하여 기판 보유지지면(110X)과는 반대측의 면보다 연직 방향 하방으로 이동한다. 그 결과, 글래스 기판(10)은 점착식 보유지지구(120)의 엘라스토머 EA층(123)에 접하는 상태가 된다.
도 8은, 핀(240)이 하방으로 이동하고, 글래스 기판(10)이 점착식 보유지지구(120)의 엘라스토머 EA층(123)에 접하는 상태를 나타내고 있다. 글래스 기판(10)로부터 대화면의 디스플레이를 면 취하기하는 경우에는, 도 1과 같이, 화상 표시 영역에 상당하는 글래스면에 점착식 보유지지구(120)가 존재하지 않는 상태로 되어 있다. 이에 의해, 점착식 보유지지구(120)의 표면에 분진 등이 부착되어 있을 경우에, 분진 등에 의해 화상 표시 영역에 상당하는 글래스면에 상처가 발생하는 것을 막을 수 있다. 또한, 핀(240)의 하방으로의 이동에 따라, 글래스 기판(10)에 굴곡이 남을 경우가 있지만, 핀(240)의 하방으로의 이동을 조정함으로써 글래스 기판(10)의 굴곡을 저감시키는 것이 가능하다.
<<<점착 공정(S613)>>>
다음으로, S613에서 가압 기구를 사용하여 글래스 기판(10)을 가압한다. 모터(410)에 의해, 가압부(450)를 연직 방향 하방으로 이동시킴으로써, 점착식 보유지지구(120)의 엘라스토머 EA층(123)과 마더 글래스와의 접촉면을 충분히 확보할 수 있다. 이 때, 복수의 가압부(450)를 동시에 마더 글래스에 가압하는 것이 아니라, 가압 영역이, 특정 시작점에서부터 특정 종료 지점을 향해 서서히 변화되도록 제어하여도 된다. 예를 들면, 글래스 기판(10)의 긴 길이방향 중앙부에서부터 가압을 시작하고, 양단부를 향해 순차적으로 가압되도록 제어한다. 이에 의해, 글래스 기판(10)에 굴곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 도 9는, 가압부(450)가 하방으로 이동하고, 평판 형상 부재(110)로부터 조금 돌출한 점착식 보유지지구(120)의 엘라스토머 EA층(123)에, 글래스 기판(10)이 접촉하여 점착한 상태를 나타내고 있다.
그 후, 도 10에 도시된 바와 같이 모터(410)에 의해, 가압부(450)는 연직 방향 상방으로 이동한다. 지지구(130)에 의해 글래스 기판(10)의 주위가 기판 캐리어(100)에 고정되고, 엘라스토머 EA층(123)과의 접촉면을 충분히 확보한 상태가 된다. 이와 같이 하여, 글래스 기판(10)은 기판 캐리어(100)와 일체화되고, 기판 보유지지실(R1)로부터 반출 전의 공정을 완료한다.
<<반전 공정(S602)>>
도 11(A) 및 도 11(B)는, 반전 장치의 단면 모식도이다. 반전 장치는 반전실(R2)를 구비하고, 기판 캐리어(100)를 보유지지하는 보유지지 부재(610)와, 보유지지 부재(610)에 고정되는 회전축(620)와, 회전축(620)을 회전시키는 모터(630)와, 회전축(620)을 축지지하는 지지 부재(640)를 구비하고 있다.
도 11(A)와 같이, 글래스 기판(10)과 일체화한 기판 캐리어(100)는, 도시하지 않은 기구에 의해 기판 보유지지실(R1)로부터 반전실(R2)로 반송되고, 보유지지 부재(610)에 의해 보유지지된다. 그 후, 기판 캐리어(100)는 180도 회전하고, 도 11(B)와 같이 마더 글래스가 기판 캐리어에 대하여 연직 방향 하방을 향한(늘어뜨린) 상태가 된다. 대화면을 면 취하기하는 경우에는, 점착식 보유지지구(120)에 의해 보유지지되지 않는 부위의 마더 글래스에 연직 방향 하방으로의 처짐이 발생한다. 본 실시형태에 따른 점착식 보유지지구(120)는, 엘라스토머 EB층을 구비하여, 전단 강성이 낮기 때문에, 처짐에 기인하는 전단력을 저감시켜 글래스 기판(10)을 계속해서 안정적으로 보유 가능하다.
<<마스크 보유지지 공정(S603)>>
글래스 기판(10)을 보유지지한 기판 캐리어(100)는, 반전실(R2)로부터 얼라인먼트실로 반송된다. 얼라인먼트실에 대기하는 마스크(20)와 글래스 기판(10)을 위치 맞춤하고, 기판 캐리어는 마스크의 상방에 얼라인먼트된 상태로 재치된다. 기판 캐리어(100)를 마스크(20)와 고정하는 경우에는, 예를 들면, 전자석 등의 자기를 이용하는 수단이나, 클램프 등의 기계적인 기구를 채용할 수 있다. 또한, 기판 캐리어(100)를 마스크(20)와 고정하지 않고, 롤러 등의 반송용 부재 위에 있는 마스크(20) 상에 기판 캐리어를 싣고, 반송용 부재의 위를 일체적으로 이동시키는 것도 가능하다.
<<성막 공정(S604)>>
도 12는 성막 장치의 일례로서, 증착 장치의 개략을 나타낸 단면 모식도이다. 증착 장치는, 성막실(R3)을 구비하고 있고, 내부에 증발원(30)이 설치되어 있다. 글래스 기판(10) 및 마스크(20)를 일체적으로 보유지지한 기판 캐리어(100)는, 얼라인먼트실로부터 성막실(R3)로 반송된다. 증발원(30)로부터 성막 재료가 증발 또는 승화하고 있는 공간을, 기판 캐리어(100)가 통과함으로써, 글래스 기판(10)에 박막이 형성된다. 또한, 복수의 성막실을 설치하여 각각 다른 성막 재료를 방출하는 성막원을 배치하고, 기판 캐리어(100)가 순차 반송되어 복수 종류의 박막을 글래스 기판(10)에 순차적으로 성막하는 구성도 채용할 수 있다. 성막이 종료되면, 글래스 기판(10)에 조합된 마스크(20)가 분리된다. 또는, 별도의 마스크를 다시 조합시켜 성막 공정을 반복하는 경우도 있다.
<<박리 공정(S605)>>
성막 공정(S604)이 완료되고, 마스크가 분리된 후 마더 글래스가 박리된다. 도 13(A) 및 도 13(B)는, 마더 글래스 박리 장치의 개략을 나타내는 단면 모식도이다. 마더 글래스 박리 장치는, 마더 글래스 박리실(R4)를 구비하고 있다. 마더 글래스 박리 장치는, 기판 보유지지 장치와 마찬가지로, 글래스 기판(10)을 상하로 움직이게 하기 위한 핀 유닛(200)과, 지지대(500)를 구비하고 있다. 성막실(R3)로부터 마더 글래스 박리실(R4)로 반송된 기판 캐리어(100)는, 도 13(A)와 같이 지지구(130)가 해제된다. 그 후, 모터(210)에 의해, 도 13(B)와 같이 핀(240)이 연직 방향 상방으로 이동하고, 글래스 기판(10)은 복수의 핀(240)에 의해 들어 올려져, 기판 캐리어(100)로부터 이격된다. 그 후, 글래스 기판(10)은 마더 글래스 박리실(R4)로부터 반출된다.
한편, 핀(240)에 의해 글래스 기판(10)을 기판 캐리어(100)로부터 연직 방향 상방으로 이격시킬 때, 점착식 보유지지구(120)에 의한 점착력을 감소시켜 글래스 기판(10)을 기판 캐리어(100)로부터 박리하는 것을 쉽게 하기 위해, 점착식 보유지지구(120)를 제어하는 기구가 설치되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 점착식 보유지지구(120)는, 글래스 기판(10)을 점착하고 있을 때는 샤프트(126)가 직선(L)으로 나타내는 연직 방향과 수평으로 락(잠금)되어 있지만, 글래스 기판(10)을 기판 캐리어로부터 이격시키는 때는, 제어 부재(28)에 의해 샤프트(126)를 화살표(D1) 방향으로 가압하여, 샤프트(126)를 화살표(D2)로 나타낸 바와 같은 소정의 각도로, 경사이동 가능한 구조로 되어 있다. 이 때, D1 방향으로의 가압력은, 점착식 보유지지부(120)의 전단 방향에 있어서의 내하중보다 큰 힘인 것이 바람직하다. 이에 의해, 점착식 보유지지구(120)의 점착면에 대해 관련된 압력을 편중시켜, 글래스 기판(10)을 점착식 보유지지구(120)로부터 박리하기 쉽게 할 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 기판 캐리어에 대하여 마더 글래스를 점착 보유하는 점착식 보유지지구(120)를, 박리에 대해 강한 점착력을 얻는 부분(같은 소재라면 두께가 작은 층)과, 전단력을 완화하는 전단 강성이 작은 부분(같은 소재라면 두께가 큰 층)을, 강성이 큰 중간층(변형 차단층)에 의해 분리한 형태로 적층하고 있다. 이에 의해, 마더 글래스의 중량에 대하여 이를 확실하게 보유지지하는 강한 점착력과, 글래스의 처짐에 기인하는 전단력에 대한 박리 방지의 양쪽 모두를 적정하게 실현할 수 있다
<그 밖의 실시형태>
발명은 상기 실시형태에 제한되는 것이 아니며, 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 공표하기 위해 청구항을 첨부한다.
10: 마더 글래스
20: 마스크
30: 증발원
100: 기판 캐리어
110: 평판 형상 부재
110X: 기판 보유지지면
111: 핀용 관통 구멍
112: 보유지지구용 관통 구멍
115: 프레임
120: 점착식 보유지지구
123: 엘라스토머 EA(점착)층
124: 변형 차단층
125: 엘라스토머 EB(완화)층
126: 샤프트
127: 피고정부
130: 지지구
150: 보유지지구 고정 부재
200: 핀 유닛
210: 모터
220: 나사 축
230: 너트부
240: 핀
400: 가압 유닛
410: 모터
420: 나사 축
430: 너트부
440: 축부
450: 가압부
500: 지지대
610: 보유지지 부재
620: 회전축
630: 모터
640: 지지 부재
710: 전원
720: 제어부
A1: 기판 처리 영역
A2: 제1 구동원 배치 영역
A3: 제2 구동원 배치 영역
R1: 기판 보유지지실
R2: 반전실
R3: 성막실
R4: 마더 글래스 박리실

Claims (17)

  1. 연직 방향 하방에서 기판을 보유지지하여 반송하기 위한 기판 캐리어에 설치되는 기판 보유지지구로서,
    상기 기판에 점착되는 점착면을 갖는 제1 탄성체층과,
    상기 기판 캐리어측의 지지 부재에 접착되고, 상기 점착면과 평행한 방향에 있어서의 미리 정해진 크기의 힘에 대한 변위량이 상기 제1 탄성체층보다 큰 제2 탄성체층과,
    상기 제1 및 제2 탄성체층의 사이에 배치되고, 상기 제1 탄성체층의 강성 및 상기 제2 탄성체층의 강성의 각각보다 높은 강성을 갖는 중간층
    을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성체층은 동일한 소재에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성체층은 불소 고무로 이루어지는 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성체층의 적층 방향에 있어서의 두께는, 상기 제2 탄성체층의 상기 적층 방향에 있어서의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중간층은 스테인리스인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 탄성체층의 적어도 어느 하나의 전단력에 대한 강성은 10∼30 [N/mm]의 범위 내인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  7. 재치된 기판을 보유지지하여 반송하는 기판 캐리어로서,
    상기 기판 캐리어의 기판 보유지지면 상의 복수의 위치 각각에, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 기판 보유지지구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어.
  8. 성막 시스템으로서,
    제7항에 기재된 기판 캐리어와,
    상기 기판 보유지지구에 보유지지된 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 성막 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 시스템.
  9. 전자 디바이스의 제조 방법으로서,
    제7항에 기재된 기판 캐리어에 의해 기판을 보유지지하는 공정과,
    상기 기판 보유지지구에 보유지지된 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 공정과,
    성막 처리가 행해진 후의 기판을 상기 점착면으로부터 박리하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
  10. 연직 방향 하방에서 기판을 보유지지하여 반송하기 위한 기판 캐리어에 설치되는 기판 보유지지구로서,
    상기 기판에 점착되는 점착면을 갖는 제1 탄성체층과,
    상기 기판 캐리어측의 지지 부재에 접착되고, 상기 제1 탄성체층보다 두꺼운 제2 탄성체층과,
    상기 제1 및 제2 탄성체층의 사이에 배치되고, 상기 제1 탄성체층의 강성 및 상기 제2 탄성체층의 강성의 각각보다 높은 강성을 갖는 중간층
    을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성체층은 동일한 소재에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성체층은 불소 고무로 이루어지는 엘라스토머인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 중간층은 스테인리스인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 탄성체층의 적어도 어느 하나의 전단력에 대한 강성은 10∼30 [N/mm]의 범위 내인 것을 특징으로 하는 기판 보유지지구.
  15. 재치된 기판을 보유지지하여 반송하는 기판 캐리어로서,
    상기 기판 캐리어의 기판 보유지지면 상의 복수의 위치 각각에, 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 기판 보유지지구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어.
  16. 성막 시스템으로서,
    제15항에 기재된 기판 캐리어와,
    상기 기판 보유지지구에 보유지지된 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 성막 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 시스템.
  17. 전자 디바이스의 제조 방법으로서,
    제15항에 기재된 기판 캐리어에 의해 기판을 보유지지하는 공정과,
    상기 기판 보유지지구에 보유지지된 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 공정과,
    성막 처리가 행해진 후의 기판을 상기 점착면으로부터 박리하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
KR1020220062207A 2021-05-27 2022-05-20 기판 보유지지구, 기판 캐리어, 성막 시스템, 및 전자 디바이스의 제조 방법 KR20220160495A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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