KR101912732B1 - 하향식 기판 에칭장치 - Google Patents

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Abstract

하향식 기판 에칭장치가 개시된다. 본 발명에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버와, 진공 챔버의 내부에 배치되며 진공 챔버의 내부로 로딩된 기판을 척킹하는 척킹부를 구비하는 스테이지유닛과, 진공 챔버에 연결되며 기판의 모서리 영역을 척킹부로 가압하는 모서리영역 가압유닛과, 진공 챔버에 연결되며 기판의 중앙영역이 척킹부에 밀착될 수 있도록 기판의 중앙영역을 척킹부로 가압하는 중앙영역 가압유닛을 포함한다.

Description

하향식 기판 에칭장치{Apparatus for etching substrates}
본 발명은, 하향식 기판 에칭장치에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대면적의 기판을 용이하게 척킹(chucking)할 수 있는 하향식 기판 에칭장치에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다.
이러한 평판표시소자에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이장치(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display ) 등이 있다.
이 중에서 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는, 빠른 응답속도, 기존의 액정표시장치(LCD)보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다.
유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 구동방식에 따라 수동형인 PMOLED와 능동형인 AMOLED로 나눌 수 있다. 특히 AMOLED는 자발광형 디스플레이로서 기존의 디스플레이보다 응답속도가 빠르며, 색감도 자연스럽고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한 AMOLED는 기판이 아닌 필름(Film) 등에 적용하면 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)의 기술을 구현할 수 있게 된다.
이러한 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)는 패턴(Pattern) 형성 공정, 유기박막 증착 공정, 에칭 공정, 봉지 공정, 그리고 유기박막이 증착된 기판과 봉지 공정을 거친 기판을 붙이는 합착 공정 등을 통해 제품으로 생산될 수 있다.
한편, 다양한 공정들 중에서 에칭 공정은, 기판의 표면에서 불필요한 부분을 물리적 혹은 화학적 방법으로 식각, 즉 에칭함으로써, 원하는 모양을 얻어내는 공정이다.
에칭 공정에는 반도체와 마찬가지로 물리적 혹은 화학적인 다양한 방법이 사용되고 있는데, 이중의 하나가 레이저에 의한 에칭 방법이다. 레이저에 의한 기판의 에칭 방법은 다른 방법들에 비해 구조가 간단하고 에칭 시간을 줄일 수 있어 근자에 들어 널리 채용되고 있다.
도 1은 일반적인 하향식 기판 에칭 장치의 구성도이고, 도 2는 대면적 기판의 척킹 시 기판의 중앙영역에 처짐이 발생되는 상태가 도시된 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 하향식 기판 에칭 장치의 경우, 에칭 처리 대상의 기판(G)이 상부에 배치되고, 기판(G)의 하부로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사하는 레이저 모듈(10)이 배치되는 구조를 갖는다.
기판(G)은 진공 챔버의 내부에 배치되는데 반해 레이저 모듈(10)은 진공 챔버의 외부에 배치되며, 그 위치에서 레이저 빔을 기판(G)으로 조사한다. 이때, 레이저 모듈(10)이 배치되는 진공 챔버의 벽면에는 레이저 빔이 통과되는 투명한 챔버 윈도우(20, Chamber Window)가 개재된다.
이에, 챔버 윈도우(20)의 바깥쪽에 위치되는 레이저 모듈(10)이 레이저 빔을 조사하면 레이저 빔은 챔버 윈도우(20)를 통과하여 기판(G)으로 조사됨으로써 기판(G)에 불필요한 부분을 에칭하게 된다.
한편, 하향식 기판 에칭 장치를 통해 에칭 공정이 진행되기 전에 진공 챔버에 로딩된 기판(G)은 정전척(30)에 척킹(chucking)된다. 이때 기판(G)은 기판(G)의 하부면에 접촉된 승강핀(40)에 의해 상승되어 정전척(30)에 척킹된다.
승강핀(40)은 기판(G)에 증착된 유기물이 오염되는 것을 방지하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(G)의 모서리 영역에 접촉된다.
그런데 대면적의 기판(G)을 사용하는 경우에 승강핀(40)이 기판(G)의 모서리 영역에만 접촉되는 경우, 기판(G)의 중앙영역에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하중에 의해 처짐이 발생된다. 이러한 기판(G) 중앙영역의 처짐은 정전척(30)의 부착력을 약화시키고, 그에 따라 기판(G)이 정전척(30)에 부착되지 못한다.
따라서, 하향 에칭 방식을 사용하면서도 대면적 기판(G)의 중앙영역을 정전척(30)에 밀착시켜 대면적 기판(G)을 정전척(30)에 용이하게 부착시킬 수 있는 하향식 기판 에칭장치의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0013776호, (2008.08.13.)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 대면적의 기판을 척킹 시 기판의 중앙영역에 처짐이 발생되는 것을 방지하여 대면적의 기판을 용이하게 척킹할 수 있는 하향식 기판 에칭장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내부로 로딩된 기판을 척킹하는 척킹부를 구비하는 스테이지유닛; 상기 진공 챔버에 연결되며, 상기 기판의 모서리 영역을 상기 척킹부로 가압하는 모서리영역 가압유닛; 및 상기 진공 챔버에 연결되며, 상기 기판의 중앙영역이 상기 척킹부에 밀착될 수 있도록 상기 기판의 중앙영역을 상기 척킹부로 가압하는 중앙영역 가압유닛을 포함하는 하향식 기판 에칭장치가 제공될 수 있다.
상기 중앙영역 가압유닛은, 상기 기판에 마련된 패널용 셀(cell)을 회피하여 상기 기판에 접촉되는 회피 접촉모듈; 및 상기 회피 접촉모듈에 연결되며, 상기 회피 접촉모듈을 상기 기판에 대하여 업/다운(up/down) 이동시키는 접촉모듈용 업/다운 이동부를 포함할 수 있다.
상기 회피 접촉모듈은, 상기 접촉모듈용 업/다운 이동부에 지지되는 접촉모듈 프레임부; 상기 기판에 대하여 상대이동 되는 기판 접촉부; 및 상기 기판 접촉부에 연결되고 상기 접촉모듈 프레임부에 지지되며, 상기 기판 접촉부를 이동시키는 접촉부용 이동부를 포함할 수 있다.
상기 기판 접촉부는, 상기 기판에 대하여 상대회전 되는 회전형 기판 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 회전형 기판 접촉부는, 상기 접촉부용 이동부에 연결되는 회전축부; 상기 회전축부에 연결되는 회동 아암부; 및 상기 회동 아암부에 결합되며, 상기 기판에 접촉되는 기판 접촉부재를 포함할 수 있다.
상기 중앙영역 가압유닛은, 상기 진공 챔버의 하부 영역에 배치될 수 있다.
상기 회전축부는 상기 진공 챔버의 하부벽을 관통하며,
상기 회전축부의 상단부 영역은 상기 진공 챔버의 내부에 배치되고 상기 회전축부의 하단부 영역은 상기 진공 챔버의 외부에 배치될 수 있다.
상기 회동 아암부는, 일단부 영역이 상기 회전축부에 결합되고 타단부 영역은 자유단부를 형성할 수 있다.
상기 접촉부용 이동부는, 상기 회전축부에 결합되며, 상기 회전축부를 회전시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.
상기 회피 접촉모듈은 다수개로 마련되며, 상기 중앙영역 가압유닛은, 상기 회피 접촉모듈들의 각각의 회전축부를 연결하는 연결 브라켓부를 더 포함할 수 있다.
상기 회동 아암부들의 회동과정에서 상기 회동 아암들이 간섭되지 않도록, 상기 기판과 상기 회피 접촉모듈들의 회동 아암부들 사이의 간격은 적어도 부분적으로 상이할 수 있다.
상기 기판과 상기 회피 접촉모듈들의 기판 접촉부재들의 상단부 사이의 간격이 동일하도록, 상기 기판과 상기 회피 접촉모듈들의 기판 접촉부재들의 길이가 적어도 부분적으로 상이할 수 있다.
상기 접촉모듈용 업/다운 이동부는, 상기 회피 접촉모듈이 연결되는 엘엠 블록(LM block); 상기 엘엠 블록의 이동을 안내하는 엘엠 가이드(LM guide); 및 상기 엘엠 블록에 연결되며, 상기 엘엠 블록을 이동시키는 엘엠 블록용 구동부를 포함할 수 있다.
상기 회피 접촉모듈은, 상기 회전축부의 일부를 감싸며 상기 회전축부가 관통하는 상기 진공 챔버의 영역을 밀봉하는 벨로우즈관을 더 포함할 수 있다.
상기 스테이지유닛에 연결되며, 상기 스테이지유닛을 이동시키는 스테이지 이동유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 기판의 중앙 영역이 척킹부에 밀착될 수 있도록 기판의 중앙영역을 척킹부로 가압하는 중앙영역 가압유닛을 구비함으로써, 대면적의 기판을 척킹 시 기판의 중앙영역에 처짐이 발생되는 것을 방지하여 대면적의 기판을 척킹부에 용이하게 부착시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 하향식 기판 에칭 장치의 구성도이다.
도 2는 대면적 기판의 척킹 시 기판의 중앙영역에 처짐이 발생되는 상태가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 기판이 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치가 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 하향식 기판 에칭장치를 다른 방향에서 도시된 도면이다.
도 6은 도 4의 중앙영역 가압유닛이 도시된 사시도이다.
도 7은 도 6의 측면도이다.
도 8은 도 6의 정면도이다.
도 9는 도 6의 평면도이다.
도 10 및 도 11은 도 4의 중앙영역 가압유닛의 동작상태도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
한편, 이하에서 기술되는 기판은 유기발광다이오드 디스플레이(OLED display)용 유리기판일 수 있다.
도 3은 본 발명에 사용되는 기판이 도시된 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치가 도시된 도면이며, 도 5는 도 4의 하향식 기판 에칭장치를 다른 방향에서 도시된 도면이고, 도 6은 도 4의 중앙영역 가압유닛이 도시된 사시도이며, 도 7은 도 6의 측면도이고, 도 8은 도 6의 정면도이며, 도 9는 도 6의 평면도이고, 도 10 및 도 11은 도 4의 중앙영역 가압유닛의 동작상태도이다.
도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 내부에서 기판(G)에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버(110)와, 기판(G)을 척킹하는 척킹부(121)를 구비하는 스테이지유닛(120)과, 기판(G)의 모서리영역을 척킹부(121)로 가압하는 모서리영역 가압유닛(130)과, 기판(G)의 중앙 영역을 척킹부(121)로 가압하는 중앙영역 가압유닛(140)과, 스테이지유닛(120)에 연결되며 스테이지유닛(120)을 이동시키는 스테이지 이동유닛(150)과, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며 진공 챔버(110)에 마련되는 제1 챔버 윈도우(Chamber Window, 111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 기판(G)으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 에칭 공정을 수행하는 레이저유닛(160)을 포함한다.
본 실시예의 기판(G)은 다수개의 패널용 셀(cell, G1)이 마련된 다면취(多面取) 기판(G)이다. 패널용 셀(G1)은 에칭공정을 거쳐 디스플레이 패널로 제작되는 부분이다.
이러한 본 실시예에 따른 기판(G)에는, 도 3, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 패널용 셀(G1) 사이에 데드존(dead zone) 영역(G2)이 배치된다. 데드존 영역(G2)은 기판(G)에서 패널용 셀(G1)을 취한 후 제거되는 부분이다.
도 3(a), 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 패널용 셀(G1)의 크기와 위치 및 데드존 영역(G2)의 크기와 위치는 기판(G)의 종류에 따라서 상이할 수 있다. 이러한 기판(G)의 종류에 따른 패널용 셀(G1)의 크기와 위치 및 데드존 영역(G2)의 크기와 위치는 라이브러리화되어 중앙영역 가압유닛(140)에 무선 또는 유선으로 연결된 제어유닛(미도시)에 저장된다.
진공 챔버(110)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에서 기판(G)에 대한 에칭 공정이 진행되는 장소를 이룬다. 진공 챔버(110)의 일측 벽면에는 기판(G)이 출입되는 게이트 밸브(미도시)가 마련된다.
진공 챔버(110)의 저면에는 제1 챔버 윈도우(111)가 마련되고, 진공 챔버(110)의 상면에는 제2 챔버 윈도우(112)가 마련된다. 제1 챔버 윈도우(111)는, 특정 파장의 레이저 빔을 통과시킬 수 있는 창으로서, 진공 챔버(110) 외부에 배치된 레이저유닛(160)으로부터의 레이저 빔이 진공 챔버(110) 내부로 투과되도록 하는 장소를 이룬다.
제2 챔버 윈도우(112)는, 제1 챔버 윈도우(111)와 마찬가지로 특정 파장의 레이저 빔을 통과시킬 수 있는 창으로서, 진공 챔버(110) 내부를 통과한 레이저 빔이 진공 챔버(110) 외부에 배치된 레이저출력 측정유닛(S)에 전달되도록 진공 챔버(110) 내부의 레이저 빔을 진공 챔버(110) 외부로 투과시키는 하는 장소를 이룬다.
본 실시예에서 진공 챔버(110)의 저면에는 다수개의 제1 챔버 윈도우(111)가 마련될 수 있고, 진공 챔버(110)의 상면에는 다수개의 제2 챔버 윈도우(112)가 마련될 수 있다.
또한, 진공 챔버(100)의 저면에는 제1 챔버 윈도우(111)를 차폐하는 보호 윈도우(미도시)를 구비하는 챔버 윈도우 보호부(113)가 마련된다.
한편, 스테이지유닛(120)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 이러한 스테이지유닛(120)은 진공 챔버(110)의 내부로 로딩된 기판(G)을 부착하는 척킹부(121)를 구비한다. 척킹부(121)는 스테이지유닛(120)의 하단부 영역에 배치되어 기판(G)의 상면부에 접촉된다.
본 실시예에서 척킹부(121)에는 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)이 사용되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며, 기판(G)을 척킹할 수 있는 다양한 척킹장치가 본 실시예의 척킹부(121)로 사용될 수 있다.
모서리영역 가압유닛(130)은, 진공 챔버(110)에 연결되며 기판(G)의 모서리 영역을 척킹부(121)로 가압한다. 본 실시예의 모서리영역 가압유닛(130)은 다수개로 마련되며 상호 이격되어 배치되어 기판(G)의 모서리 영역을 가압하여 기판(G)을 척킹부(121)로 이동시킨다.
이러한 모서리영역 가압유닛(130)은, 기판(G)의 모서리 영역에 접촉되는 모서리영역용 가압부(131)와, 모서리영역용 가압부(131)에 연결되며 모서리영역용 가압부(131)를 업/다운(up/down) 이동시키는 모서리영역용 업/다운 이동부(미도시)와, 모서리영역용 가압부(131)의 일부를 감싸며 모서리영역용 가압부(131)가 관통하는 진공 챔버(110)의 영역을 밀봉하는 밀봉부(미도시)를 포함한다.
본 실시예에서 모서리영역용 가압부(131)는, 핀 형상으로 마련되며 진공 챔버(110)의 하벽부를 관통한다. 이러한 모서리영역용 가압부(131)의 상단부 영역은 진공 챔버(110)의 내부에 배치되고 모서리영역용 가압부(131)의 하단부 영역은 진공 챔버(110)의 외부에 배치된다.
모서리영역용 업/다운 이동부(미도시)는 진공 챔버(110)의 하부 영역에 배치되며 모서리영역용 가압부(131)에 연결된다. 이러한 모서리용 모서리영역용 업/다운 이동부(미도시)는 리니어 모터 방식 또는 가압 실린더 방식으로 구성되어 모서리영역용 가압부(131)를 업/다운(up/down) 이동시킨다.
한편 중앙영역 가압유닛(140)은, 진공 챔버(110)에 연결되며 진공 챔버(110)의 하부 영역에 배치된다. 이러한 중앙영역 가압유닛(140)은 기판(G)의 중앙 영역이 척킹부(121)에 밀착될 수 있도록 기판(G)의 중앙 영역을 척킹부(121)로 가압한다.
본 실시예에서 중앙영역 가압유닛(140)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍으로 마련되어 진공 챔버(110)의 중앙 영역을 기준으로 상호 대칭되게 배치되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 중앙영역 가압유닛(140)은 다양한 개수로 마련될 수 있다.
본 실시예에서 중앙영역 가압유닛(140)은, 기판(G)에 마련된 패널용 셀(G1)을 회피하여 기판(G)에 접촉되는 복수의 회피 접촉모듈(141)과, 회피 접촉모듈(141)들에 연결되며 회피 접촉모듈(141)들을 기판(G)에 대하여 업/다운(up/down) 이동시키는 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)와, 회피 접촉모듈(141)들의 후술할 회전축부(144a)들을 연결하는 연결 브라켓부(P)를 포함한다.
회피 접촉모듈(141)은 기판(G)을 가압하는 과정에서 패널용 셀(G1)을 회피하여 데드존 영역(G2)에 접촉된다.
이러한 회피 접촉모듈(141)은, 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)에 지지되는 접촉모듈 프레임부(143)와, 기판(G)에 대하여 상대이동 되는 기판 접촉부(144)와, 기판 접촉부(144)에 연결되고 접촉모듈 프레임부(143)에 지지되며 기판 접촉부(144)를 이동시키는 접촉부용 이동부(145)와, 기판 접촉부(144)의 일부를 감싸며 회전축부(144a)가 관통하는 진공 챔버(110)의 영역을 밀봉하는 벨로우즈관(K)을 포함한다.
기판 접촉부(144)는 접촉부용 이동부(145)에 연결된다. 이러한 기판 접촉부(144)는 기판(G)에 대하여 상대이동된다. 본 실시예에서 기판 접촉부(144)는, 기판(G)에 대하여 상대회전되는 회전형 기판 접촉부(144)로 이루어진다.
회전형 기판 접촉부(144)는, 접촉부용 이동부(145)에 연결되는 회전축부(144a)와, 회전축부(144a)에 연결되는 회동 아암부(144b)와, 회동 아암부(144b)에 결합되며 기판(G)에 접촉되는 기판 접촉부재(144c)를 포함한다.
회전축부(144a)는, 도 4 내지 도 8에 자세히 도시된 바와 같이 긴 길이를 갖는 샤프트 형상으로 마련된다. 이러한 회전축부(144a)는 세로 방향으로 배치되어 진공 챔버(110)의 하부벽을 관통한다.
본 실시예의 회전축부(144a)의 상단부 영역은 진공 챔버(110)의 내부에 배치되고 회전축부(144a)의 하단부 영역은 진공 챔버(110)의 외부에 배치된다.
이러한 회전축부(144a)들은, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 회전축부(144a)들의 길이가 부분적으로 서로 다르게 마련된다. 이러한 회전축부(144a)들의 상이한 길이는 회전축부(144a)의 상단부 영역에 결합되는 회동 아암부(144b)의 배치 높이를 상이하게 하기 위한 것이다. 이렇게 회동 아암부(144b)의 배치 높이가 상이하게 되면, 회동 아암부(144b)들의 회동과정에서 회동 아암부(144b)들이 서로 간섭되지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 가운데 2개의 회전축부(144a)의 높이가 사이드쪽의 회전축부(144a) 높이보다 크게 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 회전축부(144a)들 전부의 높이가 서로 상이하게 마련될 수도 있다.
상술한 바와 같이 회전축부(144a)들의 높이가 상이하므로 기판(G)에 대한 회동 아암부(144b)들 사이의 간격이 역시 서로 상이하다.
이러한 본 실시예의 회전축부(144a)들은, 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 연결 브라켓부(P)에 의해 연결된다. 본 실시예에서 회전축부(144a)들은 연결 브라켓부(P)에 상대회전 가능하게 연결된다.
이러한 연결 브라켓부(P)는, 회전축부(144a)들을 상호 연결함으로써, 회전축부(144a)들의 업/다운과정에서 세로 방향으로 긴 길이를 가지는 회전축부(144a)들이 기울어지는 지거나 회전축부(144a)들에 흔들림이 발생되는 것을 것을 방지한다.
한편, 회동 아암부(144b)는 회전축부(144a)에 연결된다. 본 실시예에서 회동 아암부(144b)는, 도 8 내지 도 9에 자세히 도시된 바와 같이, 긴 길이를 갖는 바아 형상으로 마련된다. 이러한 회동 아암부(144b)는 회전축부(144a)의 상단부 영역에 결합되며 가로 방향으로 길게 배치된다.
본 실시예에서 회동 아암부(144b)의 일단부 영역은 회전축부(144a)에 결합되고 타단부 영역은 자유단부를 형성한다.
이러한 회동 아암부(144b)들은, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 회동 아암부(144b)들의 길이가 부분적으로 서로 다르게 마련된다. 이러한 회동 아암부(144b)들의 상이한 길이는 회동 아암부(144b)들의 회동과정에서 회동 아암부(144b)들 상호간의 간섭이 회피될 수 있도록 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 가운데 2개의 회동 아암부(144b)들의 길이가 사이드쪽의 회동 아암부(144b)들의 길이보다 작게 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 회동 아암부(144b)들 전부의 길이가 서로 상이하게 마련될 수도 있다.
기판 접촉부재(144c)는 회동 아암부(144b)에 결합된다. 이러한 기판 접촉부재(144c)는 기판(G)의 데드존 영역(G2)에 접촉된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(G)의 종류에 따라 데드존 영역(G2)의 크기 및 위치가 상이하다. 따라서 본 실시예의 회전형 기판 접촉부(144)는, 기판(G)에 접촉되기 전에 기판(G)에 대해 상대회전되어 기판 접촉부재(144c)를 데드존 영역(G2)에 해당되는 위치로 이동시킨다.
이러한 회전형 기판 접촉부(144)의 기판(G)에 대한 상대회전은 접촉부용 이동부(145)에 의해 이루어진다. 본 실시예에서 접촉부용 이동부(145)는, 회전형 기판 접촉부(144)에 연결되고 접촉모듈 프레임부(143)에 지지된다.
이러한 접촉부용 이동부(145)는 회전축부(144a)에 연결되며 회전축부(144a)를 회전시키는 회전 구동부(145a)를 포함한다. 본 실시예에서 회전 구동부(145a)는 전동 모터(미도시)를 포함한다.
한편 벨로우즈관(K)은, 도 7 내지 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 회전축부(144a)의 일부를 감싸며 회전축부(144a)가 관통하는 진공 챔버(110)의 영역을 밀봉한다.
벨로우즈관(K)은 회전축부(144a)의 업/다운 과정에서 진공 챔버(110)의 진공 상태가 파괴되는 것을 방지한다. 즉 본 실시예의 벨로우즈관(K)은 회전축부(144a)가 관통하는 진공 챔버(110)의 영역을 외부의 대기압 공간에 대해 차폐한다.
벨로우즈관(K)의 상단부는 진공 챔버(110)의 외벽에 연결되고 하단부는 회전축부(144a)에 연결된다. 이러한 벨로우즈관(K)은 회피 접촉모듈(141)의 승강에 따라 길이가 신축된다. 즉 회전축부(144a)가 상승할 때에는 길이가 줄어들고 회전축부(144a)가 하강할 때에는 길이가 신장된다.
한편, 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)는 회피 접촉모듈(141)에 연결된다. 이러한 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)는 회피 접촉모듈(141)을 기판(G)에 대하여 업/다운(up/down) 이동시킨다.
본 실시예의 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)는, 회피 접촉모듈(141)이 연결되는 엘엠 블록(LM block, 146)과, 엘엠 블록(146)의 이동을 안내하는 엘엠 가이드(LM guide, 147)와, 엘엠 블록(146)에 연결되며 엘엠 블록(146)을 이동시키는 엘엠 블록용 구동부(148)를 포함한다.
엘엠 블록(146)에는 접촉모듈 프레임부(143)가 결합된다. 엘엠 블록용 구동부(148)는 엘엠 블록(146)을 이동시킨다. 이러한 엘엠 블록용 구동부(148)는, 엘엠 블록(146)에 결합된 이동 너트(미도시)와, 이동 너트(미도시)에 치합되는 볼 스크류(미도시)와, 볼 스크류(미도시)를 회전시키는 구동 모터(148a)를 포함한다.
스테이지 이동유닛(150)은 스테이지유닛(120)에 연결되며 스테이지유닛(120)을 이동시킨다. 스테이지 이동유닛(150)은 스테이지유닛(120)을 지지하며 스테이지유닛(120)을 이동시킨다. 본 실시예에서 스테이지 이동유닛(150)은 리니어모터 방식으로 스테이지유닛(120)을 이동시킨다.
이러한 스테이지 이동유닛(150)은, 스테이지유닛(120)에 연결되며 스테이지유닛(120)의 이동을 안내하는 가이드레일(미도시)과, 전자기력에 의해 스테이지유닛(120)을 이동시키는 구동부(미도시)를 포함한다. 여기서 구동부(미도시)는 스테이지유닛(120)에 마련되는 제1 자성체(미도시)에 상호 작용하여 스테이지유닛(120)에 전자기력에 의한 추진력을 발생시키도록 가이드레일(미도시)의 길이방향을 따라 배치되는 제2 자성체(미도시)를 포함한다.
여기서 제1 자성체는 영구자석으로 마련되고 제2 자성체는 전자석으로 마련된다.
한편 레이저유닛(160)은, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며 진공 챔버(110)에 마련되는 제1 챔버 윈도우(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 기판(G)으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 에칭 공정을 수행한다.
레이저유닛(160)은 제1 챔버 윈도우(111)를 통해 진공 챔버(110) 내의 기판(G)으로 레이저 빔을 조사하여 에칭 공정을 진행시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 레이저유닛(160)은 진공 챔버(110)의 외부, 즉 하부 영역에 배치된다. 진공 챔버(110)의 내부는 진공이 형성되기 때문에 기판(G) 외의 구성들이 진공 챔버(110)의 내부에 배치되는 것은 바람직하지 않다.
따라서 레이저유닛(160)은 진공 챔버(110)의 하부 영역에 배치되고, 그 위치에서 제1 챔버 윈도우(111)를 통해 기판(G)으로 레이저 빔을 조사하여 에칭 공정을 수행한다.
이때, 레이저유닛(160)이 기판(G)의 하부 영역에 배치되기 때문에 레이저유닛(160)으로부터 발진된 레이저 빔은 기판(G)의 하부로 조사할 수 있고, 이에 따라 기판(G)의 하부 표면 상에 증착된 불필요한 부분이 에칭되며, 에칭과정에서 파티클이 제1 챔버 윈도우(111) 쪽으로 낙하될 수 있다.
본 실시예에서 레이저유닛(160)은 다수개로 마련되며, 다수개의 레이저유닛(160) 각각이 각각의 제1 챔버 윈도우(111)들을 통해 에칭 작업을 동시에 수행할 수 있고, 그에 따라 종래기술에 비해 넓은 영역에서 에칭 작업이 수행되므로 파티클이 비산되는 범위가 넓어진다. 따라서 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 기판(G)과 제1 챔버 윈도우(111) 사이에 배치되며, 레이저유닛(160)에 의한 에칭 공정 시 기판(G)에서 분리되는 파티클을 포집하는 파티클 포집유닛(미도시)을 구비한다.
한편, 에칭의 균일성을 위해 레이저유닛(160)에서 방출되는 레이저 빔의 출력이 일정해야한다. 따라서 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는 레이저 빔의 출력을 실시간으로 모니터링할 수 있는 레이저출력 측정유닛(S)을 구비한다.
이러한 레이저출력 측정유닛(S)은, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며, 진공 챔버(110)에 마련되는 제2 챔버 윈도우(112)를 통해 진공 챔버(110) 내부를 통과한 레이저 빔을 전달받아 레이저 빔의 출력을 측정한다.
본 실시예에서 레이저출력 측정유닛(S)에는, 레이저 광원 등으로부터 출사된 레이저 빔을 전달받아 이를 전기신호로 변환하여 표시하는 레이저 파워 미터(Laser power meters)가 사용된다.
상술한 바와 같이 진공 챔버(110)의 내부는 진공 분위기로 형성되기 때문에 기판(G) 외의 구성들이 진공 챔버(110)의 내부에 배치되는 것은 바람직하지 않으므로 레이저출력 측정유닛(S)은 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되고, 그 위치에서 제2 챔버 윈도우(112)를 통해 진공 챔버(110)의 내부를 통과한 레이저 빔을 전달받는다.
본 실시예에서 레이저유닛(160)은 다수개로 마련되며, 각각의 레이저출력 측정유닛(S)은 각각의 제2 챔버 윈도우(112)들을 통과한 레이저 빔의 출력을 측정한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 레이저출력 측정유닛(S)이 제2 챔버 윈도우(112)를 통해 진공 챔버(110) 내부를 통과한 레이저 빔을 전달받아 전달된 레이저 빔의 출력을 측정함으로써, 가공 영역인 진공 챔버(110) 내에서의 레이저 빔의 출력을 모니터링할 수 있어 기기 오작동 여부를 인식할 수 있고 불량품 발생을 방지할 수 있다.
한편, 에칭 공정의 수행 시 기판(G)의 평탄도, 얼라인 등에 의해 레이저유닛(160)이 기판(G)을 향해 레이저 빔을 방출하는 각도가 달라질 수 있다. 따라서 진공 챔버(110)의 하부 영역 배치된 레이저유닛(160)의 레이저 빔 방출각도에 따라 레이저 빔이 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되는 레이저출력 측정유닛(S)에 용이하게 도달되지 못할 수도 있다.
그러므로 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 스테이지유닛(120)에 지지되며 레이저유닛(160)에서 방출된 레이저 빔을 레이저출력 측정유닛(S)으로 전달하는 빔 전달유닛(170)을 더 포함한다.
또한, 상술한 바와 같이 기판(G)의 에칭 작업은 진공 챔버(110)의 내부에서 수행되고, 레이저유닛(160)에서 발진된 레이저 빔은 기판(G)이 배치되는 높이에 포커싱된다. 그런데 기판(G) 위치에 포커싱되도록 설정된 레이저 빔이 레이저출력 측정유닛(S)을 직접 조사하는 경우, 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되는 레이저출력 측정유닛(S)과 진공 챔버(110) 내부에 배치되는 기판(G)과의 위치 차이에 의해 레이저출력 측정유닛(S)을 조사하는 레이저 빔은 레이저출력 측정유닛(S)에 포커싱될 수 없으며, 그에 따라 레이저출력 측정유닛(S)에서 측정되는 레이저 빔의 출력은 기판(G)에 조사되는 레이저 빔의 출력과 다를 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 빔 전달유닛(170)은, 레이저 빔을 레이저출력 측정유닛(S)에 집속하는 집속모듈(미도시)을 포함한다.
집속모듈(미도시)은, 레이저출력 측정유닛(S)에 도달되는 레이저 빔의 경로가 기판(G)에 도달되는 레이저 빔의 경로보다 늘어나서 레이저출력 측정유닛(S)에 도달된 레이저 빔이 레이저출력 측정유닛(S)에 포커싱되지 않는 것을 방지한다. 즉 집속모듈(미도시)은, 레이저유닛(160)에서 발진된 레이저 빔을 집속하여 레이저출력 측정유닛(S)에 제공한다.
집속모듈(미도시)에는 레이저 빔을 반사하는 다수개의 미러부(미도시)가 마련될 수 있다.
이하에서 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치의 동작을 도 3 내지 도 11을 참고하여 도 10 및 도 11을 위주로 설명한다.
기판(G)이 진공 챔버(110)의 내부로 로딩되면, 먼저 모서리영역 가압유닛(130)이 기판(G)의 모서리 영역에 접촉되어 기판(G)을 척킹부(121)로 가압한다.
이때 대면적 기판(G)의 경우 기판(G)의 중앙 영역에는 하중에 의한 처짐이 발생된다. 이러한 기판(G) 중앙영역의 처짐은 중앙영역 가압유닛(140)의 가압에 의해 해소되다.
그런데, 기판(G)의 중앙영역에는 도 3, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 패널용 셀(G1)이 배치되어 있는데, 중앙영역 가압유닛(140)은 이러한 패널용 셀(G1)에 접촉되지 않고 데드존 영역(G2)에 접촉되면서 기판(G)의 중앙영역을 가압하여야 한다.
여기서 기판(G)은 도 3에 도시된 바와 같이 그 종류에 따라 패널용 셀(G1)의 크기와 배치방향 및 데드존 영역(G2)의 크기와 배치방향이 서로 다르다.
따라서 기판(G)이 모서리영역 가압유닛(130)에 의해 가압된 후, 기판(G)의 아래에 위치하고 있는 기판 접촉부재(144c)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 패널용 셀(G1)의 아래쪽 위치에 배치될 수 있다.
이러한 상태에서 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)에 의해 회동 아암부(144b)가 상승하면, 기판 접촉부재(144c)가 패널용 셀(G1)에 접촉된다.
따라서, 접촉부용 이동부(145)를 통해 회전축부(144a)를 회전시켜, 도 11에 도시된 바와 같이, 기판 접촉부재(144c)를 데드존 영역(G2)의 아래쪽의 위치로 이동시켜야 한다.
이러한 과정의 제어는 상술한 제어유닛(미도시)에 의해 이루어진다. 회전 구동부(145a)에 유선 또는 무선으로 연결된 제어유닛(미도시)은, 진공 챔버(110)의 내부로 투입된 기판(G)의 종류를 인식한 후 인식된 기판(G)의 종류에 따라 기판 접촉부재(144c)가 데드존 영역(G2)에 해당되는 위치에 배치되도록, 회전 구동부(145a)를 제어한다.
이렇게 기판 접촉부재(144c)를 데드존 영역(G2)에 해당되는 위치에 배치된 후, 접촉모듈용 업/다운 이동부(142)가 회피 접촉모듈(141)을 상승시키고, 그에 따라 기판 접촉부재(144c)가 데드존 영역(G2)에 접촉되어 기판(G)을 척킹부(121)로 가압한다.
기판 접촉부재(144c)의 가압에 의해 기판(G)의 중앙영역도 척킹부(121)에 밀착되고, 그에 따라 기판(G)이 척킹부(121)에 완전하게 부착된다.
이렇게 기판(G)이 척킹부(121)에 완전하게 부착된 후, 스테이지 이동유닛(150)에 의해 스테이지유닛(120)가 이동되며 에칭작업이 수행된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하향식 기판 에칭장치는, 기판(G)의 중앙영역이 척킹부(121)에 밀착될 수 있도록 기판(G)의 중앙 영역을 척킹부(121)로 가압하는 중앙영역 가압유닛(140)을 구비함으로써, 대면적의 기판(G)을 척킹 시 기판(G)의 중앙영역에 처짐이 발생되는 것을 방지하여 대면적의 기판(G)을 척킹부(121)에 용이하게 부착시킬 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 진공 챔버 111: 제1 챔버 윈도우
112: 제2 챔버 윈도우 113: 챔버 윈도우 보호부
120: 스테이지유닛 121: 척킹부
130: 모서리영역 가압유닛 131: 모서리영역용 가압부
140: 중앙영역 가압유닛 141: 회피 접촉모듈
142: 접촉모듈용 업/다운 이동부
143: 접촉모듈 프레임부 144: 기판 접촉부
144a: 회전축부 144b: 회동 아암부
144c: 기판 접촉부재 145: 접촉부용 이동부
145a: 회전 구동부 146: 엘엠 블록
147: 엘엠 가이드 148: 엘엠 블록용 구동부
148a: 구동 모터 150: 스테이지 이동유닛
160: 레이저유닛 170: 빔 전달유닛
G: 기판 G1: 패널용 셀
G2: 데드존 영역 P: 연결 브라켓부
K: 벨로우즈관 S: 레이저출력 측정유닛

Claims (15)

  1. 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내부로 로딩된 기판을 척킹하는 척킹부를 구비하는 스테이지유닛;
    상기 진공 챔버에 연결되며, 상기 기판의 모서리 영역을 상기 척킹부로 가압하는 모서리영역 가압유닛; 및
    상기 진공 챔버에 연결되며, 상기 기판의 중앙영역이 상기 척킹부에 밀착될 수 있도록 상기 기판의 중앙영역을 상기 척킹부로 가압하는 중앙영역 가압유닛을 포함하며,
    상기 중앙영역 가압유닛은,
    상기 기판에 마련된 패널용 셀(cell)을 회피하여 상기 기판에 접촉되는 회피 접촉모듈; 및
    상기 회피 접촉모듈에 연결되며, 상기 회피 접촉모듈을 상기 기판에 대하여 업/다운(up/down) 이동시키는 접촉모듈용 업/다운 이동부를 포함하고,
    상기 회피 접촉모듈은,
    상기 접촉모듈용 업/다운 이동부에 지지되는 접촉모듈 프레임부;
    상기 기판에 대하여 상대이동 되는 기판 접촉부; 및
    상기 기판 접촉부에 연결되고 상기 접촉모듈 프레임부에 지지되며, 상기 기판 접촉부를 이동시키는 접촉부용 이동부를 포함하며,
    상기 기판 접촉부는, 상기 기판에 대하여 상대회전 되는 회전형 기판 접촉부를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전형 기판 접촉부는,
    상기 접촉부용 이동부에 연결되는 회전축부;
    상기 회전축부에 연결되는 회동 아암부; 및
    상기 회동 아암부에 결합되며, 상기 기판에 접촉되는 기판 접촉부재를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  6. 제5항에 있어서
    상기 중앙영역 가압유닛은,
    상기 진공 챔버의 하부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전축부는 상기 진공 챔버의 하부벽을 관통하며,
    상기 회전축부의 상단부 영역은 상기 진공 챔버의 내부에 배치되고 상기 회전축부의 하단부 영역은 상기 진공 챔버의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회동 아암부는,
    일단부 영역이 상기 회전축부에 결합되고 타단부 영역은 자유단부를 형성하는 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  9. 제5항에 있어서
    상기 접촉부용 이동부는,
    상기 회전축부에 결합되며, 상기 회전축부를 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  10. 제5항에 있어서
    상기 회피 접촉모듈은 다수개로 마련되며,
    상기 중앙영역 가압유닛은,
    상기 회피 접촉모듈들의 각각의 회전축부를 연결하는 연결 브라켓부를 더 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회동 아암부들의 회동과정에서 상기 회동 아암들이 간섭되지 않도록, 상기 기판과 상기 회피 접촉모듈들의 회동 아암부들 사이의 간격은 적어도 부분적으로 상이한 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판과 상기 회피 접촉모듈들의 기판 접촉부재들의 상단부 사이의 간격이 동일하도록, 상기 기판과 상기 회피 접촉모듈들의 기판 접촉부재들의 길이가 적어도 부분적으로 상이한 것을 특징으로 하는 하향식 기판 에칭장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 접촉모듈용 업/다운 이동부는,
    상기 회피 접촉모듈이 연결되는 엘엠 블록(LM block);
    상기 엘엠 블록의 이동을 안내하는 엘엠 가이드(LM guide); 및
    상기 엘엠 블록에 연결되며, 상기 엘엠 블록을 이동시키는 엘엠 블록용 구동부를 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 회피 접촉모듈은,
    상기 회전축부의 일부를 감싸며 상기 회전축부가 관통하는 상기 진공 챔버의 영역을 밀봉하는 벨로우즈관을 더 포함하는 하향식 기판 에칭장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지유닛에 연결되며, 상기 스테이지유닛을 이동시키는 스테이지 이동유닛을 더 포함하는 하향식 기판 에칭장치.

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