KR101329980B1 - 반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 부재를 구비하는 복합형 척 - Google Patents

반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 부재를 구비하는 복합형 척 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스 기판, 베이스 기판 위에 설치되며, 주면에 대해 수직 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 및 제2 리프트 핀을 구비하는 리프트 핀 기판 및 리프트 핀 기판 위에 설치되며, 제1 및 제2 리프트 핀이 삽입되는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있는 흡착 기판을 포함하는 복합형 척으로, 흡착 기판의 양 주면 중 피흡착 부재가 흡착되는 흡착면을 형성하는 상부 주면에는, 반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 복수의 흡착 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합형 척에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복합형 척은, 고전압 인가에 따른 아크나 배선 패턴 주위의 전자기력의 간섭으로 인한 증착 물질의 불균일한 증착을 방지하여 막질을 제고하며, 피흡착 부재의 흡착 및 탈착 과정에서 발생하는 손상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 부재를 구비하는 복합형 척{Mixed-type Chuck having member with adhesive strength based on Van der Waals' Force}
본 발명은 피흡착 부재가 흡착되는 흡착면을 형성하는 흡착 기판에 반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 부재가 형성되어 있는 복합형 척에 관한 것으로, 흡착 기판 내부에 내부 전극을 형성하여 전압에 의한 정전척 기능을 수행함과 동시에 전원 공급 없이도 피흡착 부재를 흡착할 수 있는 복합형 척에 관한 것이다.
반도체 소자 및 LCD의 제조나 능동형 유기발광 다이오드(AMOLED; Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 프로세서에서 사용되는 유기금속 화학증착(MOCVD; Metalorganic chemical vapor deposition)용 증착기, 플라즈마 처리장치, 전자 노광장치, 이온 주입장치 등이나, 액정 패널의 제조에 사용되는 이온 도핑장치 등에서는, 처리 대상물이 되는 반도체 웨이퍼나 유리 기판에 손상을 주지 않으면서 이들 처리 대상물들을 확고하게 지지하는 것이 요구되고 있다.
최근에는 처리하는 대상인 반도체 웨이퍼나 유리 기판 상에 손상을 주지 않으면서 진공 상태나 대기 상태에서도 흡착과 탈착이 가능한 정전 척의 개발 문제에 관심이 집중되고 있다. 또한 디스플레이장치의 대형화 추세에 따라 LCD나 LED 디스플레이 장치에 사용되는 유리 기판이 대형화되고 있는데, 이러한 대형 유리 기판의 흡착 및 탈착 과정에서의 손상 방지는 초미의 관심사가 되고 있다.
종전의 고전압을 사용하는 전기적인 정전 흡착 방식의 경우, 아래와 같은 점에서 이와 같은 반도체 웨이퍼나 유리 기판에 발생 가능한 손상의 엄격한 관리를 달성하기 어렵다.
종래 고전압을 이용하는 정전 척에서는 피흡착 부재를 견고하게 흡착하고 있도록 하기 위해 대략 500V ~ 5,000V의 고전압을 인가할 필요가 있는데, 이러한 고전압 사용으로 인한 아크(arc) 발생의 문제가 있다. 예를 들어 AMOLED공정의 MOCVD증착 공정에서 이와 같은 종래의 정전 척을 사용할 경우에는 정천 척에 인가되어지는 고전압에 의해 발생하는 아크 및 전극 배선 패턴 주위에서 발생하는 전자기력으로 인해 증착 물질이 요구되는 위치에 균일하게 증착되지 않음에 따라 막질이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 피흡착 부재의 종류에 따라 제조 공정 중에는 전압을 인가할 수가 없는 공정이 있을 경우도 있는데, 종래의 정전 척의 경우 이와 같이 전압을 인가할 수 없는 공정에서는 피흡착 부재에 흡착력을 제공할 수 없어 사용이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 정전 척들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반데르발스 힘만을 이용하여 흡착력을 제공할 수 있는 흡착 부재를 이용함으로써 고전압 인가 없이도 피흡착 부재에 흡착력을 제공하여 전압 인가가 불가능한 공정에서도 피흡착 부재를 견고하게 흡착 지지할 수 있으며, 아크나 전극 배선 패턴 주위에 발생하는 전자기력으로 인한 증착 불균형 및 막질 저하를 방지할 수 있는 할 수 있는 복합형 척을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 피흡착 부재의 흡착 및 탈착 과정에서 발생하는 물리적 외력에 의한 피흡착 부재의 손상을 방지할 수 있는 복합형 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 복합형 척은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 위에 설치되며, 주면에 대해 수직 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 및 제2 리프트 핀을 구비하는 리프트 핀 기판; 및 상기 리프트 핀 기판 위에 설치되며, 상기 제1 및 제2 리프트 핀이 삽입되는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있는 흡착 기판;을 포함하는 것으로, 상기 흡착 기판의 양 주면 중 피흡착 부재가 흡착되는 흡착면을 형성하는 상부 주면에는, 반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 복수의 흡착 부재가 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 리프트 핀 기판이 설치되는 베이스 기판의 상부면에는, 상기 베이스 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리부로부터 근접한 위치에 상기 2개의 모서리부와 평행한 방향으로 연장되는 2개의 홈이 형성되며, 상기 2개의 홈 각각에는 복수의 롤러 부재가 형성되되, 상기 피흡착 부재가 상기 흡착면에 부착된 상태에서 상기 피흡착 부재의 일부를 상기 흡착면 위로 밀어 올려 상기 피흡착 부재의 일부에서 흡착이 해제될 수 있도록 회전 구동 가능하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2 리프트 핀은 내부에 공동이 형성된 원통 형상의 핀이며, 상기 복수의 제2 리프트 핀 중 적어도 일부의 상부 표면에는 상기 흡착 부재가 형성되어 상기 피흡착 부재가 상기 복수의 제2 리프트 핀 중 적어도 일부의 상부 표면에 흡착되도록 한다. 또한, 상기 복수의 제1 리프트 핀 각각은 상기 복수의 제2 리프트 핀 각각의 공동 내부에서 상기 수직 방향으로 이동 가능하도록 형성되며, 상기 복수의 제1 리프트 핀의 상단부는, 상기 복수의 제2 리프트 핀의 상부 표면 위로 연장 이동하여 상기 복수의 흡착 부재에 흡착되어 있는 상기 피흡착 부재를 상기 흡착면 위로 밀어 올려 흡착을 해제시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척에서, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 복수의 제1 리프트 핀의 상단부가 상기 복수의 제2 리프트 핀의 상부 표면보다 아래쪽으로 이동 가능하도록 형성되며, 상기 복수의 제2 리프트 핀은, 상기 복수의 제2 리프트 핀의 상부 표면이 상기 흡착 기판의 흡착면보다 아래쪽으로 이동할 수 있도록 형성된다.
한편, 상기 복수의 제1 리프트 핀이 상기 수직 방향으로 최대한 상향 이동한 상태에서의 상기 복수의 제1 리프트 핀들의 높이는, 상기 리프트 핀 기판의 상부 표면의 중심점을 기준으로 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리쪽으로 향할수록 커지도록 형성될 수 있는데, 특히 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리에 평행하는 방향으로 일직선을 이루는 복수의 열로 배열되며, 상기 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 포함되는 제1 리프트 핀들의 높이는 모두 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리에 평행하며 상기 리프트 핀 기판의 상부 표면의 중심점을 지나가는 직선을 기준으로 상기 복수의 제1 리프트 핀의 높이는 선대칭 관계를 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리에 수직하는 방향으로 일직선을 이루는 복수의 열로 배열되며, 상기 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 포함되는 제1 리프트 핀들 중 서로 이웃하는 리프트 핀들 각각의 높이의 차는 동일한 값을 가지도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척에 있어서, 복수의 제1 리프트 핀들은 서로 이웃하는 제1 리프트 핀들 사이의 간격이 모두 동일한 값을 갖도록 배열될 수 있고, 복수의 흡착 부재들은 서로 이웃하는 흡착 부재들 사이의 간격이 모두 동일한 값을 갖도록 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척에 있어서, 상기 흡착 기판은, 베이스층, 상기 베이스층 위에 형성되는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 위에 소정의 패턴을 갖도록 형성되는 내부 전극층, 및 상기 제1 절연층 및 상기 내부 전극층 위에 형성되는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제2 절연층의 상부면이 상기 흡착 기판의 상부 주면이 되도록 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척은, 흡착 기판의 모서리부 중 어느 하나에 형성되며, 상기 내부 전극층에 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 공급하는 전원 단자부; 및 상기 전원 단자부에 공급되는 전압의 공급 및 차단을 제어하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 복합형 척은, 반데르발스 힘만을 이용하여 흡착력을 제공할 수 있는 흡착 부재를 이용함으로써 고전압 인가 없이도 피흡착 부재에 흡착력을 제공하여 전압 인가가 불가능한 공정에서도 피흡착 부재를 견고하게 흡착 지지할 수 있으며, 아크나 전극 배선 주위의 전자기력으로 인한 증착 불균형을 방지하고 막질을 현저히 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 리프트 핀을 이용하여 피흡착 부재의 흡착을 가이드하고, 리프트 핀과 롤러를 이용하여 피흡착 부재를 탈착함으로써 피흡착 부재의 흡착 및 탈착 과정에서 발생하는 물리적 외력에 의한 피흡착 부재의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척의 분해 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척의 리프트 핀 기판의 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시되는 리프트 핀 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착 기판의 상면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 흡착 기판의 측단면의 일부를 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척이 피흡착 부재를 흡착 및 탈착하는 과정을 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 복합형 척에 대해 구체적인 실시예를 기반으로 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다.
한편, 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척(100)의 분해 사시도이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척(100)은 크게 베이스 기판(10), 리프트 핀(lift pin) 기판(20), 및 흡착 기판(30)을 포함하도록 구성된다.
베이스 기판(10)은 통상 금속 기판으로 제조되는 장방형의 단면을 갖는 플레이트인데, 그 위에 설치될 다른 구성 요소들을 지지해주는 기능을 한다.
베이스 기판(10) 위에는 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)이 동작 가능한 형태로 설치된 리프트 핀 기판(20)이 설치된다. 리프트 핀 기판(20)과 베이스 기판(10)의 결합은 통상적인 고정 부재를 이용하여 이루어진다.
리프트 핀 기판(20)의 상부 표면에는 도 2a 및 2b에 도시되는 바와 같은 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)이 복수개 설치된다. 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)은 리프트 핀 기판(20) 위에 설치되는 흡착 기판(30)에 형성되는 관통 구멍(31) 내부로 삽입되어 흡착 기판(30)을 관통하여 흡착 기판(30) 상부면 위로 노출된다.
제1 리프트 핀(21)은 원기둥 형태의 핀으로, 제2 리프트 핀(22) 내부에 형성되는 공동으로 삽입되어 상하 방향으로 이동 가능한 형태로 형성된다. 제1 리프트 핀(21)은 전체가 원기둥 형태가 될 필요는 없으며, 제2 리프트 핀(22) 내부로 삽입되는 부분에 한해 원기둥 형태로 형성되면 충분하다. 한편, 상하 방향은 베이스 기판(10)나 리프트 핀 기판(20)이 적층되는 방향을 말하는 것으로 이들 기판들의 주면에 수직하는 방향을 의미한다. 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)은 모두 이러한 기판들의 주면에 수직하는 방향으로 이동 가능하게 형성된다.
리프트 핀 기판(20)의 내부에는 이러한 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)들을 상하 이동시킬 수 있는 구동 장치(미도시)가 설치된다. 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)들을 상하 이동시키는 구동 장치는 통상적으로 사용되는 기계적 장치를 사용하는 바, 여기에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 제1 리프트 핀(21)과 제2 리프트 핀(22)은 각각 별도의 구동 장치와 연결되어 서로 독립적으로 구동한다. 복수개의 제1 리프트 핀(21)들은 모두 하나의 구동 장치에 연결되어 모든 제1 리프트 핀(21)들이 다 함께 구동하며, 복수개의 제2 리프트 핀(22)들 역시 하나의 구동 장치(제1 리프트 핀(21)과 연결되는 구동 장치와 별개의 구동 장치)에 연결되어 모든 제2 리프트 핀(22)들이 다 함께 구동하게 된다.
제2 리프트 핀(22)은 내부에 공동이 형성된 원통 형태의 핀으로, 제2 리프트 핀(22) 내부의 공동의 직경은 제1 리프트 핀(21)의 외경보다 크도록 형성된다. 이에 따라 제1 리프트 핀(21)은 제2 리프트 핀(22) 내부 공동을 관통하여 상하 이동이 가능하게 된다. 제1 리프트 핀(21)의 길이는 제2 리프트 핀(22)의 길이보다 크게 형성된다. 제1 리프트 핀(21)은 구동 장치의 구동에 따라 제2 리프트 핀(22)의 상부 표면을 기준으로 위 아래로 상하 이동할 수 있다.
흡착 기판(30)은 상술한 바와 같은 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)이 내부로 관통 삽입될 수 있도록 하는 복수의 관통 구멍(31)들을 구비하며, 상부 표면에 반데르발스 힘을 이용하여 흡착력을 제공하는 흡착 부재(40)들을 복수개 구비한다.
반데르발스 힘을 이용하여 흡착력을 제공하는 흡착 부재(40)로는 현재까지 몇 가지 개발되어 있는 제품들이 있는데, 이들 제품들 중 어느 것을 사용해도 무관하다. 본 발명에 따른 복합형 척(100)에 사용되는 흡착 부재(40)는 반데르발스 힘에 기초하여 흡착력을 제공할 수 있는 부재이면 어느 것이든 사용 가능하다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척(100)에서는 이러한 흡착 부재(40)로 ION 필름(본 출원인의 출원 상표)을 사용할 수 있다.
흡착 부재(40)는 흡착 기판(30)과 피흡착 부재(50) 사이에 흡착력을 제공하는 것으로, 흡착 부재(40)가 형성되는 흡착 기판(30)의 상부 표면은 흡착면이 된다. 도 1에서는 이러한 흡착 부재(40)가 원형으로 형성되는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 사각형 형태를 가지도록 형성될 수도 있다. 흡착 부재(40)는 흡착 기판(30)의 상부 표면에 균일하게 분포될 수 있는데, 이는 피흡착 부재(50)에 균일한 흡착력을 제공하기 위함이다.
흡착 부재(40)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 제2 리프트 핀(22)의 상부 표면에도 형성된다. 복수의 제2 리프트 핀(22) 모두의 상부 표면에 부착될 수도 있고, 복수의 제2 리프트 핀(22)들 중 일부의 상부 표면에만 부착될 수도 있다. 도 6a에 도시되는 바와 같이, 제2 리프트 핀(22)의 상부 표면에 피흡착 부재(50)가 흡착되는 경우가 있을 수 있는데, 이 때 제2 리프트 핀(22)의 상부 표면에 부착된 흡착 부재(40)에 의해 피흡착 부재(50)가 제2 리프트 핀(22)에 흡착될 수 있다. 흡착 부재(40)를 상부 표면에 부착시키는 제2 리프트 핀(22)의 수는 피흡착 부재(50)의 특성에 따라 적절히 선택될 수 있다.
한편, 흡착 기판(30)과 리프트 핀 기판(20)은 통상적인 기계적 고정 장치에 의해 상호 결합된다.
또한, 베이스 기판(10)의 장방형 주면의 크기는, 그 위에 설치되는 리프트 핀 기판(20)의 장방형 주면의 크기보다 큰 것이 바람직하며, 리프트 핀 기판(20)의 장방향 주면의 크기는, 그 위에 설치되는 흡착 기판(30)의 장방형 주면의 크기보다 큰 것이 바람직하다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 기판(20)의 사시도 및 측단면도이다. 도 2a 및 2b에 도시되는 리프트 핀 기판(20)은, 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)들이 모두 최대한으로 상향 이동한 상태를 도시한다. 제1 리프트 핀(21)은 제2 리프트 핀(22) 내부를 관통해서 상하 이동하는데, 도 2a 및 2b에 도시되는 것은 제1 리프트 핀(21)의 상단부가 최대한 상향 이동한 상태인 것이다.
제1 리프트 핀(21)들의 높이는 리프트 핀 기판(20)의 중심점(C)으로부터 서로 대향하는 모서리부(23)로 갈수록 커지도록 형성된다. 이와 같이 제1 리프트 핀(21)들의 높이에 차등을 둠으로써 제1 리프트 핀(21)이 최대 상향 위치로 이동하면서 피흡착 부재(50)를 흡착 기판(30)으로부터 탈착시킬 때 피흡착 부재(50)에 가해지는 외력의 불균형을 최소화하여 피흡착 부재(50)가 탈착 과정에서 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 2a에 도시되는 바와 같이, 제1 리프트 핀(21)들은 리프트 핀 기판(20)의 모서리부(23)에 평행하는 방향으로 일직선을 이루는 복수의 열(I 내지 V)로 배열될 수 있는데, 각 열들에 속하는 제1 리프트 핀(21)들의 높이는 모두 같다.
복수의 제1 리프트 핀(21)들은 리프트 핀 기판(20)의 모서리부(23)에 수직하는 방향으로도 복수의 열을 이루고 있는데, 이러한 열들에 속하는 제1 리프트 핀(21)들의 높이는 도 2b에 도시되는 바와 같이 서로 이웃하는 2개의 제1 리프트 핀들의 높이차가 일정한 값을 가지며, 중심점에서 모서리부(23)로 갈수록 커지도록 형성된다. 즉, 도 2b에 도시되는 모서리부(23)에 가장 근접하는 제1 리프트 핀(21a)과 이와 이웃하는 제1 리프트 핀(21b)들 간의 높이의 차이를 h1이라 하고, 모서리부(23)로부터 2번째에 위치하는 제1 리프트 핀(21b)과 3번째에 위치하는 제1 리프트 핀(21c)들 간의 높이 차이를 h2라고 할 때, h1과 h2는 같은 값을 가진다.
한편, 서로 이웃하는 제1 리프트 핀(21)들의 간격(p1)은 모두 동일한 값을 가질 수도 있고, 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 여기서 제1 리프트 핀(21)은 제2 리프트 핀(22) 내부에 동축적으로 위치하기 때문에, 제2 리프트 핀(22)들 상호 간의 간격도 p1값을 가진다. 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)들의 간격은 피흡착 부재(50)의 종류 및 특성에 따라 적절한 값으로 선택된다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척(200)의 분해 사시도이다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척(200)은 베이스 기판(10)에 롤러 부재(11)가 설치된다는 점을 제외하고는 앞서 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척(100)과 동일한 구성을 가진다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척(200)은 베이스 기판(10)의 상부 표면에 소정 깊이를 갖도록 형성되는 홈부(12)와 이러한 홈부(12)에 설치되는 회전 구동 가능한 롤러 부재(11)를 구비한다.
홈부(12)는 베이스 기판(10)의 서로 대향하는 2개의 모서리부로부터 근접한 위치에 형성되는데, 모서리부와 평행한 방향으로 연장 형성된다. 홈부(12) 내에는 롤러 부재(11)가 설치되는데, 이후에 기술되는 바와 같이 피흡착 부재(50)의 일부에 힘을 가하여 피흡착 부재(50)의 일부가 흡착 기판(30)으로부터 떨어질 수 있도록 한다.
롤러 부재(11)는 피흡착 부재(50)가 흡착 기판(30)에 흡착된 상태에서는 피흡착 부재(50)와 접촉하지 않는 위치로 이동하고, 피흡착 부재(50)를 흡착 기판(30)으로부터 탈착시키는 과정에서는 회전 구동에 의해 피흡착 부재(50)의 저면과 접촉할 수 있는 위치로 이동한다.
한편, 도 3에 도시되는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합형 척(200)은 베이스 기판(10) 상부 표면에 바로 홈부(12)와 롤러 부재(11)가 형성되어 있는데, 본 발명에 따른 복합형 척은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 별도의 기판에 롤러 부재가 형성되고, 이와 같이 롤러 부재가 형성된 기판이 베이스 기판 위에 설치되고, 이러한 별도 기판 위에 다시 리프트 핀 기판이 설치되는 구성을 가질 수도 있다.
도 4 및 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척의 흡착 기판(30)의 상면도 및 측단면도이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 흡착 기판(30)의 상부 표면에는 앞서 기술한 바와 같은 관통 구멍(31)과 흡착 부재(40)가 소정의 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 흡착 기판(30)의 일측단부에는 흡착 기판(30) 내부에 형성되는 내부 전극층(36)에 전압을 인가하기 위한 전원 단자부(60)가 형성된다. 이러한 전원 단자부(60)는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결되어 흡착 기판(30) 내부의 내부 전극층(36)에 전압을 인가하여 본 발명에 따른 복합형 척이 정전 척으로서도 기능할 수 있도록 한다. 한편, 본 발명에 따른 복합형 척(100)은 전원 단자부(60)와 외부 전원 사이에는 전원 단자부(60)에 공급되는 전압의 공급 및 차단을 제어하는 스위치부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 스위치부는 공정 조건에 따라 전원 단자부(60)로의 전압 공급을 차단하기도 하고 재개하기도 한다.
한편, 도 4에 도시되는 바와 같이, 흡착 부재(40)는 소정의 피치(p2)를 가지고 흡착 기판(30) 상부 표면에 배치되는데, 서로 이웃하는 흡착 부재(40)들 사이의 피치는 모두 동일한 값을 가지도록 배치될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 흡착 부재(40)들 간의 피치(p2) 역시 앞서 기술한 제1 및 제2 리프트 핀(21, 22)들 간의 피치(p1)와 동일하게 피흡착 부재(50)의 종류나 특성에 따라 적절한 값으로 정해진다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 복합형 척(100)의 흡착 기판(30)은 베이스층(33), 베이스층(33) 위에 적층되는 제1 절연층(34), 제1 절연층(34) 위에 소정의 패턴으로 형성되는 내부 전극층(36), 이러한 제1 절연층(34) 및 내부 전극층(36)을 모두 덮는 제2 절연층(35)으로 구성된다. 제2 절연층(35)은 표면의 둘레를 따라 형성되는 댐부(미도시)와 이러한 댐부에 의해 둘러싸이는 공간으로 구분될 수 있다. 흡착 부재(40)는 이러한 댐부에 의해 둘러싸이는 공간에 형성되는데, 흡착 부재(40)로 앞서 기술한 ION 필름을 사용할 경우 ION 필름을 원형 또는 사각형 모양으로 재단한 후 소정의 위치에 부착된다. 흡착 부재(40)의 높이는 0.2mm 정도로 매우 얇은 두께를 가진다.
한편, 복수의 흡착 부재(40)들은 균일하게 피흡착 부재(50)의 저면과 흡착 상태를 유지할 필요가 있는데, 흡착 부재(40)와 피흡착 부재(50) 사이에 공간이 형성되어 있을 경우, MOCVD 증착 공정 등에서 이물질이 흡착 부재(40) 표면에 붙음으로 인해 흡착 부재(40)의 내구성을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 복수의 흡착 부재(40)들의 상부 표면들이 이루는 평면의 평탄도는 매우 중요하게 관리되어야 하는데, 이를 위해서는 베이스층(33)의 평탄도의 관리가 필요하다. 베이스층(33)의 평탄도가 좋지 못할 경우에는 흡착 부재(40)의 흡착력이 저하될 수 있다.
도 4 및 5에 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 복합형 척(100)은 흡착 부재(40)에 의한 흡착력에 쿨롱 힘이나 존슨 라벡힘, 정전기에 의한 그래디언트 힘등을 복합적으로 발생시켜 피흡착 부재(50)를 보다 견고하게 흡착할 수 있다.
최초 피흡착 부재(50)를 흡착하는 과정에서는 전원을 인가하여 정전 척 방식으로 피흡착 부재(50)를 흡착 지지하고 있다가, 이후 공정 진행에 따라 전압 인가가 불가능한 공정에 접어들면, 전원 인가를 중단하고 흡착 부재(40)에 의한 흡착력 만으로 피흡착 부재(50)를 흡착 지지할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 복합형 척(100)은 어떤 공정 조건에서도 충분한 흡착력을 제공할 수 있다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척(100)이 피흡착 부재(50)를 흡착 및 탈착하는 동작을 수행하는 과정을 도시한다.
먼저, 도 6a에 도시되는 바와 같이, 최초 피흡착 부재(50)의 흡착을 개시하는 동작은, 제2 리프트 핀(22)을 상향 구동시키는 것으로 시작된다. 제2 리프트 핀(22)이 상향 구동하여 흡착 기판(30)의 상부 표면을 지나 소정 높이만큼 이동하면, 픽커 등의 장치에 의해 이송된 피흡착 부재(50)가 제2 리프트 핀(22) 위로 내려온다. 제2 리프트 핀(22)의 상부 표면에는 흡착 부재(40)가 링 형태로 부착되어 있는데, 이에 따라 제2 리프트 핀(22)의 상부 표면과 피흡착 부재(50)의 저면은 서로 흡착 상태를 유지할 수 있다.
이처럼 제2 리프트 핀(22) 상부 표면의 흡착 부재(40)에 피흡착 부재(50)의 저면이 흡착되며, 제2 리프트 핀(22)은 하향 구동한다. 제2 리프트 핀(22)에 흡착된 상태로 피흡착 부재(50) 역시 흡착 기판(30)쪽으로 하향 이동하게 되는데, 제2 리프트 핀(22)에 흡착 부재(40)가 형성되어 있음으로 인해 피흡착 부재(50)의 하향 이동은 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
도 6b는 제2 리프트 핀(22)에 의해 하향 이동한 피흡착 부재(50)가 흡착 기판(30) 상부 표면에 형성된 흡착 부재(40)에 흡착된 상태를 도시한다.
제2 리프트 핀(22)은 구동 장치에 의해 하향 구동하여 흡착 기판(30)의 상부 표면 아래쪽까지 하향 이동하고, 이에 따라 피흡착 부재(50)와 제2 리프트 핀(22) 상부 표면의 흡착 부재(40) 사이의 결합은 해제되고, 피흡착 부재(50)은 흡착 기판(30)의 상부 표면에 안정적으로 안착될 수 있다. 이 때 피흡착 부재(50)가 흡착 부재(40)에 흡착된 이후 흡착 기판(30)으로 전압을 공급하여 정전 척 방식의 흡착력을 같이 제공할 수도 있고, 흡착 부재(40)만의 흡착력으로 피흡착 부재(50)와 결합을 유지할 수도 있다.
도 6c 및 6d는 복합형 척(100)에 흡착된 상태에서 여러 공정들을 거친 피흡착 부재(50)를 탈착하는 과정을 도시하는 도면이다.
우선, 베이스 기판(10)의 모서리부 근처에 설치된 롤러 부재(11)가 회전 구동하면서 상향 이동하여 피흡착 부재(50)의 모서리 부분에 힘을 가한다. 이러한 롤러 부재(11)의 회전에 따른 힘에 의해 피흡착 부재(50)의 일부분과 흡착 기판(30) 상의 흡착 부재(40) 사이에 흡착 상태가 해제된다. 롤러 부재(11)의 회전 구동은, 롤러 부재(11)에 의해 가해지는 힘이 피흡착 부재(50)의 일부분을 흡착 부재(40)로부터 살짝 떼어내는 정도가 되도록 제어된다. 롤러 부재(11)에 의해 과도한 힘이 가해 질 경우 피흡착 부재(50)가 손상될 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 척(100)은 롤러 부재(11)에 의해 일부분의 흡착 상태를 먼저 해소시킨 후 전체 피흡착 부재(50)와 흡착 기판(30) 사이의 흡착 상태를 해제함으로써, 피흡착 부재의 탈착 과정에서 무리하게 가해지는 외력에 의해 피흡착 부재에 손상이 발생하는 것을 줄일 수 있다.
롤러 부재(11)의 회전 구동에 의해 피흡착 부재(50)의 일부가 탈착되면, 이후 제1 리프트 핀(21)이 상향 이동하면서, 피흡착 부재(50)를 위로 밀어 낸다. 제1 리프트 핀(21)들은 제2 리프트 핀(22) 내부를 관통하여 상향 이동하여 최종적으로 흡착 기판(30)의 상부 표면을 지나 피흡착 부재(50)의 저면과 접촉하게 되고, 이어서 최대 상향 위치까지 이동하여 피흡착 부재(50)를 흡착 기판(30)으로부터 완전히 탈착시킨다.
이상에서 기술한 구체적인 서술 내용은 본 발명에 따른 복합형 척의 구성의 일 실시예에 대한 설명으로, 이는 본 발명의 기술적 요지 및 주요 구성에 대한 이해를 돕기 위해 특정한 하나의 실례를 제시한 것에 불과한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 여러 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게는 자명한 것이다.
10 : 베이스 기판 12 : 롤러 부재
20 : 리프트 핀 기판 21 : 제1 리프트 핀
22 : 제2 리프트 핀 30 : 흡착 기판
31 : 관통 구멍 40 : 흡착 부재
50 : 피흡착 부재 60 : 전원 공급 단자

Claims (13)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 위에 설치되며, 주면에 대해 수직 방향으로 이동 가능한 복수의 제1 및 제2 리프트 핀을 구비하는 리프트 핀 기판; 및
    상기 리프트 핀 기판 위에 설치되며, 상기 제1 및 제2 리프트 핀이 삽입되는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있는 흡착 기판;을 포함하는 복합형 척으로,
    상기 흡착 기판의 양 주면 중 피흡착 부재가 흡착되는 흡착면을 형성하는 상부 주면에는, 반데르발스 힘에 기초한 흡착력을 갖는 복수의 흡착 부재가 형성되며,
    상기 복수의 제1 리프트 핀 각각은 상기 복수의 제2 리프트 핀 각각의 공동 내부에서 상기 수직 방향으로 이동 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리프트 핀 기판이 설치되는 베이스 기판의 상부면에는, 상기 베이스 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리부로부터 근접한 위치에 상기 2개의 모서리부와 평행한 방향으로 연장되는 2개의 홈이 형성되며,
    상기 2개의 홈 각각에는 복수의 롤러 부재가 형성되되, 상기 복수의 롤러 부재 중 적어도 하나의 롤러 부재는 상기 피흡착 부재가 상기 흡착면에 부착된 상태에서 상기 피흡착 부재의 일부를 상기 흡착면 위로 밀어 올려 상기 피흡착 부재의 일부에서 흡착이 해제될 수 있도록 회전 구동 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 리프트 핀은 내부에 공동이 형성된 원통 형상의 핀이며,
    상기 복수의 제2 리프트 핀 중 적어도 일부의 상부 표면에는 상기 흡착 부재가 형성되어 상기 피흡착 부재가 상기 복수의 제2 리프트 핀 중 적어도 일부의 상부 표면에 흡착되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 리프트 핀의 상단부는, 상기 복수의 제2 리프트 핀의 상부 표면 위로 연장 이동하여 상기 복수의 흡착 부재에 흡착되어 있는 상기 피흡착 부재를 상기 흡착면 위로 밀어 올려 흡착을 해제시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 복수의 제1 리프트 핀의 상단부가 상기 복수의 제2 리프트 핀의 상부 표면보다 아래쪽으로 이동 가능하도록 형성되며,
    상기 복수의 제2 리프트 핀은, 상기 복수의 제2 리프트 핀의 상부 표면이 상기 흡착 기판의 흡착면보다 아래쪽으로 이동 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 제1 리프트 핀이 상기 수직 방향으로 최대한 상향 이동한 상태에서의 상기 복수의 제1 리프트 핀들의 높이는, 상기 리프트 핀 기판의 상부 표면의 중심점을 기준으로 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리쪽으로 향할수록 커지는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리에 평행하는 방향으로 일직선을 이루는 복수의 열로 배열되며,
    상기 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 포함되는 제1 리프트 핀들의 높이는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리에 평행하며 상기 리프트 핀 기판의 상부 표면의 중심점을 지나가는 직선을 기준으로 상기 복수의 제1 리프트 핀의 높이는 선대칭 관계를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  9. 제6항에 있어서, 상기 복수의 제1 리프트 핀은, 상기 리프트 핀 기판의 서로 대향하는 2개의 모서리에 수직하는 방향으로 일직선을 이루는 복수의 열로 배열되며,
    상기 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 포함되는 제1 리프트 핀들 중 서로 이웃하는 리프트 핀들 각각의 높이의 차는 모두 동일한 값을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 제1 리프트 핀들은 서로 이웃하는 제1 리프트 핀들 사이의 간격이 모두 동일한 값을 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 흡착 부재들은 서로 이웃하는 흡착 부재들 사이의 간격이 모두 동일한 값을 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  12. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 흡착 기판은,
    베이스층, 상기 베이스층 위에 형성되는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 위에 소정의 패턴을 갖도록 형성되는 내부 전극층, 및 상기 제1 절연층 및 상기 내부 전극층 위에 형성되는 제2 절연층을 포함하며,
    상기 제2 절연층의 상부면이 상기 흡착 기판의 상부 주면이 되는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복합형 척은,
    상기 흡착 기판의 모서리부 중 어느 하나에 형성되며, 상기 내부 전극층에 외부 전원으로부터 공급되는 전압을 공급하는 전원 단자부; 및
    상기 전원 단자부에 공급되는 전압의 공급 및 차단을 제어하는 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 척.
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