KR20230045198A - 박막 박리기 - Google Patents

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전성철
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주식회사 에프에스티
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Abstract

본 발명은 기판으로부터 박막을 박리하기 위한 박막 박리기를 개시한다. 본 발명의 박막 박리기는 박막이 부착되어 있는 기판을 고정하기 위한 버큠 테이블과, 제1 방향을 따라 버큠 테이블을 이송시킬 수 있는 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터와, 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터와 간격을 두고 서로 나란하게 배치되어 있는 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터와, 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터를 제1 방향과 수직하게 직교하는 제2 방향을 따라 이송시킬 수 있는 버티컬 리니어 액추에이터와, 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터에 장착되어 있으며 박막을 기판으로부터 박리시키기 위하여 박막에 부착되어 있는 유연한 테를 잡아주는 롤러 유닛을 포함한다. 제1 및 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터 중 어느 하나의 작동에 의해 제1 방향을 따라 버큠 테이블과 롤러 유닛 중 어느 하나를 이송시켜 기판으로부터 박막을 박리시킴과 동시에 버니컬 리니어 액추에이터의 작동에 의해 제2 방향을 따라 롤러 유닛을 이송시켜 기판으로부터 박리되는 상기 박막이 예각을 이루도록 구성되어 있다. 본 발명에 의하면, 제품으로 사용하기 위한 박막을 손상 없이 간편하고 정확하게 박리할 수 있다.

Description

박막 박리기{THIN FILM PEELER}
본 발명은 박막 박리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판으로부터 박막을 손상 없이 간편하고 정확하게 박리할 수 있는 박막 박리기에 관한 것이다.
박리기는 필름(Film), 시트(Sheet) 등과 같은 다양한 박막을 기계적으로 벗겨내기 위한 장치이다. 박막의 일례로 반도체 장치, 액정 표시 장치 등의 패터닝(Patterning)의 원판으로 사용되는 마스크(Mask)에 부착되는 펠리클 막(Pellicle membrane or Pellicle film)이 있다. 펠리클 막은 불소 수지 용액 등을 기판의 표면에 도포, 건조 및 박리하여 제조하고 있다. 작업자의 수작업에 의해 펠리클 막을 기판으로부터 분리하는 경우, 펠리클 막이 손상되는 일이 발생되고 있다. 특히, 극자외선(Extreme ultraviolet, EUV)용 펠리클 막의 두께는 60나노미터 이하로 박리 과정에서 쉽게 찢어지는 문제점이 상존하고 있다.
박막 박리기의 일례로 한국 등록특허 제10-0855101호 '막 박리 방법 및 막 박리 장치'는 웨이퍼(Wafer)의 표면에 부착되어 있는 표면 보호 막을 박리 테이프에 의해 박리하고 있다. 웨이퍼의 가장자리부에서 표면 보호 막에 박리 테이프를 가열 수단에 의해 열압착하고, 박리 테이프의 일부분을 박리 시작점으로 하여 표면 보호 막을 박리 수단에 의해 웨이퍼의 표면으로부터 박리하고 있다. 박리 수단은 수평 왕복 운동하도록 구성되어 있으며, 박리 테이프를 견인할 수 있는 롤러들을 구비하고 있다. 웨이퍼가 웨이퍼 흡착 수단에 고정되어 있는 상태에서 박리 수단을 수평 이동시키게 되면, 웨이퍼로부터 표면 보호 막을 쉽게 박리할 수 있다.
박막 박리기의 다른 예로 한국 등록특허 제10-1830243호 '백라이트 어셈블리의 보호 필름 박리시스템'은 백라이트 어셈블리의 양단을 지지하는 그립부와, 백라이트 어셈블리의 표면에 부착된 보호 필름을 잡고서 제1 방향으로 이동하는 필름그립부와, 필름그립부와 함께 제1 방향으로 이동하는 동시에 보호 필름을 눌러주는 롤러부를 포함하는 박리부와, 박리부를 이동시키는 리니어가이드를 구비한다. 필름그립부는 제1 방향의 반대방향인 제2 방향을 향해 회전가능하게 장착되는 회전편과, 회전편을 고정하는 동시에 회전편과 맞닿아 보호 필름을 고정하는 회전편고정부를 구비한다. 보호 필름을 필름그립부에 의해 잡고서 이동시키게 되면, 보호 필름을 백라이트 어셈블리로부터 자동으로 박리할 수 있다. 위 특허문헌에 개시되어 있는 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
상기한 바와 같은 박막 박리기는 웨이퍼, 백라이트 어셈블리 등과 같은 제품으로부터 박리하는 보호 필름의 손상을 고려할 필요가 전혀 없다. 즉, 보호 필름은 제품으로부터 박리한 후 사용하지 않고 폐기하기 때문에 손상이 발생되어도 지장이 없다. 따라서 펠리클 막과 같이 기판으로부터 박리되는 박막을 제품으로 사용하는 데는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 박막 박리기의 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 제품으로 사용하기 위한 박막을 손상 없이 박리할 수 있는 새로운 박막 박리기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기판으로부터 박막을 간편하고 정확하게 박리할 수 있는 새로운 박막 박리기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 박막 박리기가 제공된다. 본 발명에 따른 박막 박리기는, 박막이 부착되어 있는 기판을 고정하기 위한 버큠 테이블과; 제1 방향을 따라 버큠 테이블을 이송시킬 수 있는 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터와; 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터와 간격을 두고 서로 나란하게 배치되어 있는 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터와; 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터를 제1 방향과 수직하게 직교하는 제2 방향을 따라 이송시킬 수 있는 버티컬 리니어 액추에이터와; 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터에 장착되어 있으며, 박막을 기판으로부터 박리시키기 위하여 박막에 부착되어 있는 유연한 테를 잡아주는 롤러 유닛을 포함한다. 제1 및 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터 중 어느 하나의 작동에 의해 제1 방향을 따라 버큠 테이블과 롤러 유닛 중 어느 하나를 이송시켜 기판으로부터 박막을 박리시킴과 동시에 버니컬 리니어 액추에이터의 작동에 의해 제2 방향을 따라 롤러 유닛을 이송시켜 기판으로부터 박리되는 박막이 예각을 이루도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 박막 박리기는, 박막이 부착되어 있는 기판을 버큠 테이블에 고정시킨 상태에서 버큠 테이블과 박막에 부착되어 있는 유연한 테를 잡아주는 롤러 유닛 중 어느 하나를 이송시켜 기판으로부터 박막을 손상 없이 간편하고 정확하게 박리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 박리기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막 박리기를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 박막 박리기를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 박막 박리기에서 박막, 기판, 유연한 테와 버큠 테이블을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 박막 박리기의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 박막 박리기의 다른 실시예의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 박막 박리기에서 다른 실시예의 롤러 유닛의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 본 발명을 설명하는 데 있어서 도면에 도시되어 있는 구성 요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 박막 박리기에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 박리기(10)는 박막(20), 예를 들면 제품으로 사용되는 펠리클 막(22)이 부착되어 있는 기판(30)을 고정하기 위한 버큠 테이블(Vacuum table: 40)을 구비한다. 유연한 테(Flexible rim: 24)가 펠리클 막(22)을 기판(30)으로부터 박리시키기 위하여 펠리클 막(22)에 부착되어 있다. 유연한 테(24)는 펠리클 막(22)의 가장자리를 따라 접착제에 의해 부착되는 사각 형상으로 형성되어 있으며, 한쪽 가장자리로부터 연장되어 있는 탭(Tab: 26)을 갖는다.
버큠 테이블(40) 또는 버큠 척 테이블(Vacuum chuck table)은 기판(30)의 진공 흡착을 위하여 공기의 흡입력을 발생하는 버큠 펌프(Vacuum pump), 에어 펌프(Air pump), 에어 컴프레서(Air compressor) 등의 진공원(Vacuum source)과 파이프라인(Pipe line)에 의해 연결되어 있다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 버큠 테이블(40)의 폭(W1)은 펠리클 막(22)의 가장자리에 부착되어 있는 테(24)의 폭(W2)보다 좁게 형성되어 있다. 즉, 테(24)의 양쪽 가장자리는 펠리클 막(22), 기판(30)과 버큠 테이블(40)의 양쪽 가장자리로부터 외측으로 벗어나 있게 된다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 박막 박리기(10)는 제1 방향(X축 방향)을 따라 버큠 테이블(40)을 이송시킬 수 있는 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터(Horizontal linear actuator: 50)와, 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터(50)와 간격을 두고 서로 나란하게 배치되어 있는 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)와, 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)를 제1 방향과 수직하게 직교하는 제2 방향(Z축 방향)을 따라 이송시키는 버티컬 리니어 액추에이터(Vertical linear actuator: 70)를 구비한다.
제1 및 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(50, 60)와 버티컬 리니어 액추에이터(70) 각각은 병진 운동(Translation motion)하는 모터라이즈드 리니어 스테이지(Motorized linear stage) 또는 모터라이즈드 병진 스테이지(Motorized translation stage)로 구성될 수 있다. 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)와 버티컬 리니어 액추에이터(70)는 X축 및 X축에 수직하게 직교하는 Z축을 따라 병진 운동하는 X-Z 모터라이즈드 리니어 스테이지(X-Z motorized linear stage)로 구성될 수 있다.
모터라이즈드 리니어 스테이지들 각각은 서보모터(Servo motor), 리드 스크루(Lead screw), 너트 블록(Nut block), 슬라이더(Slider) 또는 캐리지, 리니어 모션 가이드(Linear motion guide) 또는 가이드 레일(Guide rail)을 갖는 리드 스크루 리니어 액추에이터(Lead screw linear actuator)로 구성될 수 있다. 또한, 모터라이즈드 리니어 스테이지들 각각은 벨트 드리븐 리니어 액추에이터(Belt driven linear actuator), 랙과 피니언 액추에이터(Rack and pinion actuator), 공압 실린더(Pneumatic cylinder), 솔레노이드 액추에이터(Solenoid actuator), 공압 로드레스 리니어 액추에이터(Pneumatic rodless linear actuator) 등으로 구성될 수도 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 박리기(10)는 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)에 장착되어 있으며 펠리클 막(22)을 기판(30)으로부터 박리시키기 위하여 펠리클 막(22)에 부착되어 있는 유연한 테(24)를 잡아주는 롤러 유닛(Roller unit: 80)을 구비한다. 롤러 유닛(80)은 마운팅 플레이트(Mounting plate: 82), 어퍼 롤러(Upper roller: 84)와 로워 롤러(Lower roller: 86)로 구성되어 있다.
마운팅 플레이트(82)는 X축과 Z축 방향을 따라 이송이 가능하도록 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)에 연결되어 있다. 어퍼 롤러(84)는 테(24)의 윗면을 지지할 수 있도록 배치되어 있으며, 축(84a)을 중심으로 회전할 수 있도록 마운팅 플레이트(82)에 장착되어 있다. 로워 롤러(86)는 테(24)의 아랫면을 지지할 수 있도록 배치되어 있으며, 축(86a)을 중심으로 회전할 수 있도록 마운팅 플레이트(82)에 장착되어 있다. 어퍼 롤러(84)는 로워 롤러(86)에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 이동할 수 있도록 마운팅 플레이트(82)에 장착되어 있다. 탭(26)은 테(24)와 펠리클 막(22)을 기판(30)으로부터 함께 박리할 수 있도록 어퍼 및 로워 롤러(84, 86) 사이에 개재된다.
스프링(Spring: 88)이 로워 롤러(86)에 접근되는 방향으로 어퍼 롤러(84)를 탄성 편향(Elastic bias)시킬 수 있도록 마운팅 플레이트(82)에 장착되어 있다. 스프링(88)은 로워 롤러(86) 측으로 어퍼 롤러(84)의 축(84a)을 지지하는 코일 스프링(Coil spring)으로 구성되어 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 어퍼 롤러(84)는 Z축을 따라 이동할 수 있는 슬라이딩 플레이트(Sliding plate)에 장착되고, 스프링(88)은 로워 롤러(86) 측으로 슬라이딩 플레이트를 지지하도록 구성될 수 있다.
롤러 유닛(80)은 테(24)를 어퍼 및 로워 롤러(84, 86) 측으로 안내하는 가이드 롤러(Guide roller: 90)를 더 구비한다. 가이드 롤러(90)는 테(24)의 윗면을 지지하여 테(24)와 펠리클 막(22)을 어퍼 및 로워 롤러(84, 86) 사이로 안내할 수 있도록 배치되어 있으며, 축(90a)을 중심으로 회전할 수 있도록 마운팅 플레이트(82)에 장착되어 있다. 도 1에 롤러 유닛(80)은 한 개가 테(24)의 한쪽을 당겨줄 수 있도록 구성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 롤러 유닛(80)은 두 개가 테(24)의 양쪽을 당겨줄 수 있도록 구성될 수 있다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 박막 박리기에 대한 작용을 설명한다.
도 5의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터(50)가 정지되어 있고, 어퍼 롤러(84)가 로워 롤러(86)로부터 이격되어 있는 상태에서 탭(26)의 윗면을 가이드 롤러(90)에 지지시키고, 탭(26)을 어퍼 롤러(84)와 로워 롤러(86) 사이에 통과시킨다. 어퍼 롤러(84)가 스프링(88)의 탄성복원력에 의해 로워 롤러(86) 측으로 복귀되면, 탭(26)이 어퍼 및 로워 롤러(84, 86) 사이에 압착된다.
도 5의 (b)와 (c)에 도시되어 있는 바와 같이, 탭(26)이 어퍼 및 로워 롤러(84, 86)에 압착되어 있는 상태에서 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)의 작동에 의해 X축 방향을 따라 롤러 유닛(80)을 이송시켜 펠리클 막(22)을 기판(30)으로부터 박리시킴과 동시에 버티컬 리니어 액추에이터(70)의 작동에 의해 Z축 방향을 따라 롤러 유닛(80)을 이송시켜 기판(30)으로부터 벗겨지는 펠리클 막(22)이 기판(30)과 이루는 각도(θ)가 예각을 유지하도록 한다. 가이드 롤러(90)는 테(24)와 기판(30)으로부터 박리되는 펠리클 막(22)을 어퍼 및 로워 롤러(84, 86) 사이로 안내한다. 이와 같이 롤러 유닛(80)의 수평 이송과 수직 이송을 병행시키는 것에 의해 테(24)가 부착되어 있는 펠리클 막(22)이 손상 없이 기판(30)의 표면으로부터 쉽게 박리시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터(60)가 정지되어 있고, 탭(26)이 어퍼 및 로워 롤러(84, 86)에 압착되어 있는 상태에서 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터(50)의 작동에 의해 X축 방향을 따라 기판(30)이 고정되어 있는 버큠 테이블(40)을 이송시켜 펠리클 막(22)을 기판(30)으로부터 박리시킴과 동시에 버티컬 리니어 액추에이터(70)의 작동에 의해 Z축 방향을 따라 롤러 유닛(80)을 이송시켜 기판(30)으로부터 벗겨지는 펠리클 막(22)이 기판(30)과 이루는 각도(θ)가 예각을 유지하도록 한다. 이와 같이 기판(30)의 수평 이송과 롤러 유닛(80)의 수직 이송을 병행시키는 것에 의해 테(24)가 부착되어 있는 펠리클 막(22)이 손상 없이 기판(30)의 표면으로부터 쉽게 박리시킬 수 있다.
도 7에 본 발명에 따른 박막 박리기에서 롤러 유닛의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 다른 실시예의 롤러 유닛(80A)과 앞에서 설명한 롤러 유닛(80)의 동일한 구성은 동일한 부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다. 다른 실시예의 롤러 유닛(80A)은 어퍼 및 로워 롤러(84, 86) 중 어느 하나를 전기모터(92)의 구동에 의해 회전시켜 테(24)를 당겨줄 수 있는 롤 피드(Roll feed: 94)로 구성되어 있다.
전기모터(92)는 로워 롤러(86)를 회전시킬 수 있도록 로워 롤러(86)의 축(86a)에 연결되어 잇다. 로워 롤러(86)는 전기모터(92)의 구동에 의해 회전되어 테(24)를 이송시키는 피드 롤러(Feed roller)로 된다. 어퍼 롤러(84)는 로워 롤러(86)에 테(24)를 압착시키는 아이들 롤러(Idle roller)로 된다. 이러한 롤 피드(94)는 전기모터(92)의 구동에 의해 회전되는 로워 롤러(86)에 의해 테(24)와 함께 펠리클 막(22)을 손상 없이 기판(30)으로부터 보다 쉽게 박리시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 박막 박리기 20: 박막
24: 유연한 테 30: 기판
40: 버큠 테이블 50: 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터
60: 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터 70: 버니컬 리니어 액추에이터
80: 롤러 유닛 82: 마운팅 플레이트
84: 어퍼 롤러 86: 로워 롤러
90: 가이드 롤러 92: 전기모터

Claims (6)

  1. 박막이 부착되어 있는 기판을 고정하기 위한 버큠 테이블과;
    제1 방향을 따라 상기 버큠 테이블을 이송시킬 수 있는 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터와;
    상기 제1 호리젠탈 리니어 액추에이터와 간격을 두고 서로 나란하게 배치되어 있는 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터와;
    상기 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터를 상기 제1 방향과 수직하게 직교하는 제2 방향을 따라 이송시킬 수 있는 버티컬 리니어 액추에이터와;
    상기 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터에 장착되어 있으며, 상기 박막을 상기 기판으로부터 박리시키기 위하여 상기 박막에 부착되어 있는 유연한 테를 잡아주는 롤러 유닛을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터 중 어느 하나의 작동에 의해 상기 제1 방향을 따라 상기 버큠 테이블과 상기 롤러 유닛 중 어느 하나를 이송시켜 상기 기판으로부터 상기 박막을 박리시킴과 동시에 상기 버니컬 리니어 액추에이터의 작동에 의해 상기 제2 방향을 따라 상기 롤러 유닛을 이송시켜 상기 기판으로부터 박리되는 상기 박막이 예각을 이루도록 구성되어 있는 박막 박리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유연한 테는 상기 어퍼 및 로워 롤러 사이에 개재할 수 있도록 가장자리 한쪽에 연장되어 있는 탭을 구비하는 박막 박리기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 유닛은,
    상기 제2 호리젠탈 리니어 액추에이터에 연결되어 있는 마운팅 플레이트와;
    상기 테의 윗면을 지지할 수 있도록 배치되어 있으며, 축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 마운팅 프레임에 장착되어 있는 어퍼 롤러와;
    상기 테의 아랫면을 지지할 수 있도록 배치되어 있고, 축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 마운팅 프레임에 장착되어 있는 로워 롤러를 구비하는 박막 박리기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 롤러 유닛은 상기 테의 윗면을 지지하여 상기 박막과 상기 테를 상기 어퍼 및 로워 롤러 사이로 안내할 수 있도록 배치되어 있으며 축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 마운팅 플레이트에 장착되어 있는 가이드 롤러를 더 구비하는 박막 박리기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 어퍼 롤러는 상기 로워 롤러에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 마운팅 플레이트에 장착되어 있으며, 상기 로워 롤러에 접근되는 방향으로 상기 어퍼 롤러를 탄성 편향시킬 수 있도록 상기 마운팅 플레이트에 장착되어 있는 스프링을 더 구비하는 박막 박리기.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어퍼 및 로워 롤러 중 어느 하나를 회전시킬 수 있도록 상기 어퍼 및 로워 롤러 중 어느 하나에 연결되어 있는 전기모터를 더 구비하는 박막 박리기.
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