KR102296394B1 - 기판 에칭장치 - Google Patents

Abstract

기판 에칭장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판 에칭장치는, 내부에서 일면에 증착막이 형성된 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버와, 진공 챔버의 내부에 배치되며 진공 챔버의 내부로 로딩된 기판을 척킹하는 척킹부를 구비하는 스테이지유닛과, 진공 챔버의 외부에 위치되며 진공 챔버 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 증착막에 대한 에칭 공정을 수행하되 기판 일면의 반대편에 배치되는 레이저유닛을 포함한다.

Description

기판 에칭장치{Apparatus for etching substrates}

본 발명은, 기판 에칭장치에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판 에칭 공정에서 발생되는 파티클에 의해 광학계 오염을 방지할 수 있는 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 기판 에칭 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 보호 윈도우에 파티클이 적재된 상태의 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 기판 에칭 장치의 경우, 에칭 처리 대상의 기판(G)이 상부에 배치되고, 기판(G)의 하면에 형성된 증착막(미도시)으로 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) 하면의 증착막(미도시)으로 조사됨으로써 증착막(미도시) 중에 기 설정된 에칭할 부분을 에칭하게 된다.

한편, 이와 같은 하향식 기판 에칭 장치를 통해 에칭 공정이 진행될 때는 기판(G)이 상부에 배치되고 레이저 빔이 상부의 기판(G)으로 조사되는 형태가 되기 때문에 기판(G)에서 박리되어 낙하되는 파티클(particle, P)이 발생되며, 중력에 의해 기판(G)으로부터 박리되는 파티클(P)은 챔버 윈도우(20)에 적재된다.

이때, 에칭 공정이 계속 진행되면 될수록 챔버 윈도우(20)로 낙하되어 적재되는 파티클(P)의 양이 증가할 수밖에 없는데, 도 2처럼 챔버 윈도우(20) 상에 파티클(P)이 많이 적재되어 그 양이 증가하게 되면, 파티클(P)로 인해 레이저 빔의 굴절현상이 발생되고 이로 인해 레이저 빔의 경시변화가 유발됨에 따라 기판(G)의 에칭 위치가 제대로 에칭되지 못하며 챔버 윈도우(20)에 쌓인 파티클(P)이 레이저 빔의 에너지를 흡수하여 실제 에칭부위의 에너지 밀도(energy density)를 떨어져 에칭 공정의 효율이 저하된다.

물론, 챔버 윈도우(20) 상에 파티클(P)이 많이 적재되면 진공 챔버를 열고 챔버 윈도우(20)를 클리닝하면 되지만 이 경우, 클리닝 작업이 매우 불편할 뿐만 아니라 특히, 에칭 공정이 중단되어야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0013776호, (2008.08.13.)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판 에칭 공정에서 발생되는 파티클이 에칭 공정에 영향을 주는 것을 방지할 수 있는 기판 에칭장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에서 일면에 증착막이 형성된 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내부로 로딩된 상기 기판을 척킹하는 척킹부를 구비하는 스테이지유닛; 및 상기 진공 챔버의 외부에 위치되며, 상기 진공 챔버 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 상기 증착막에 대한 에칭 공정을 수행하되, 상기 기판 일면의 반대편에 배치되는 레이저유닛을 포함하는 기판 에칭장치가 제공될 수 있다.

상기 증착막은 상기 기판의 하면에 형성되고, 상기 척킹부는 상기 기판의 상면을 척킹하며, 상기 레이저유닛은 상기 진공 챔버의 상측 영역에 배치될 수 있다.

상기 척킹부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 빔 통과공이 형성될 수 있다.

상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 스테이지유닛을 지지하고 상기 스테이지유닛을 이동시키는 스테이지 이동유닛을 더 포함하며, 상기 스테이지유닛은, 상기 스테이지 이동유닛에 연결되며, 상기 척킹부를 지지하는 스테이지 프레임부를 더 포함할 수 있다.

상기 진공 챔버에 연결되며, 상기 기판을 지지하고 상기 기판을 척킹부 방향으로 이동시키는 기판 트레이유닛을 더 포함하며, 상기 기판 트레이유닛은, 상기 기판에 마련된 비액티브 영역에 접촉되는 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛을 포함할 수 있다.

상기 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛은, 상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지모듈; 및 상기 기판 지지모듈에 연결되며, 상기 기판 지지모듈을 상기 척킹부에 대하여 업/다운(up/down) 이동시키는 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈을 포함할 수 있다.

상기 기판 지지모듈은,상기 업/다운(up/down) 이동모듈에 지지되는 지지모듈 프레임부; 및 상기 지지모듈 프레임부에 연결되며, 상기 기판의 상기 비액티브 영역에 접촉되는 기판 접촉부를 포함할 수 있다.

상기 지지모듈 프레임부는, 상기 기판 접촉부가 결합되며, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 접촉부 장착용 가로 바아부; 각각의 상기 접촉부 장착용 가로 바아부에 결합되며, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 세로 바아부; 및 상기 세로 바아부에 결합되며, 상기 업/다운(up/down) 이동모듈이 결합되는 결합용 가로 바아부를 포함할 수 있다.

상기 지지모듈 프레임부는, 상기 접촉부 장착용 가로 바아부와 상기 결합용 가로 바아부 사이에 배치되며, 상기 세로 바아부들에 연결되는 연결용 가로 바아부를 더 포함할 수 있다.

상기 기판 접촉부는 다수개로 마련되며, 다수개의 상기 기판 접촉부는 미리 결정된 이격간격에 따라 상호 이격되어 배치될 수 있다.

상기 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈은, 상기 진공 챔버의 하부벽을 관통하여 상기 지지모듈 프레임부에 결합되는 가압 샤프트부; 및 상기 가압 샤프트부에 연결되고 상기 진공 챔버의 외부에 배치되며, 상기 가압 샤프트부를 업/다운(up/down) 이동시키는 샤프트용 이동 구동부를 포함할 수 있다.

상기 샤프트용 이동 구동부는, 상기 가압 샤프트부가 결합되는 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 비액티브 영역 중 적어도 일부는 상기 기판의 중앙 영역에 배치될 수 있다.

상기 진공 챔버의 하부 영역에 배치되며, 상기 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛과 상기 기판의 얼라인(align)을 위해 상기 진공 챔버에 마련된 윈도우를 통해 상기 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛과 상기 기판을 촬상하는 얼라인용 카메라유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내벽을 차폐하고 상기 에칭 공정에 의해 발생된 파티클이 부착되는 실드부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 진공 챔버의 외부에 위치되어 진공 챔버 내의 기판으로 레이저 빔을 조사하여 상기 기판의 일면에 형성된 증착막에 대한 에칭 공정을 수행하는 레이저유닛이 기판 일면의 반대편에 배치됨으로써, 기판 에칭 공정에 의해 발생되는 파티클이 레이저유닛쪽으로 이동되는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 파티클이 에칭 공정에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 기판 에칭 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 보호 윈도우에 파티클이 적재된 상태의 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 에칭장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면이 도시된 도면이다.
도 5는 도 3의 스테이지유닛이 도시된 사시도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7는 도 3의 기판이 도시된 도면이다.
도 8는 도 3의 기판 트레이유닛이 된 정면도이다.
도 9은 도 8의 기판 지지모듈의 측면도이다.
도 10은 도 9의 기판 지지모듈의 평면도이다.
도 11은 도 8의 기판 트레이유닛의 동작상태도이다.
도 12는 도 3의 레이저유닛에 의한 에칭 공정이 도시된 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 발명의 일 실시예에 따른 기판 에칭장치가 개략적으로 도시된 도면이고, 도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면이 도시된 도면이며, 도 5는 도 3의 스테이지유닛이 도시된 사시도이고, 도 6은 도 5의 평면도이며, 도 7는 도 3의 기판이 도시된 도면이고, 도 8는 도 3의 기판 트레이유닛이 된 정면도이며, 도 9은 도 8의 기판 지지모듈의 측면도이고, 도 10은 도 9의 기판 지지모듈의 평면도이며, 도 11은 도 8의 기판 트레이유닛의 동작상태도이고, 도 12는 도 3의 레이저유닛에 의한 에칭 공정이 도시된 동작상태도이다.

도 3에서는 도시의 편의를 위해 스테이지 이동유닛(170)의 일부를 삭제하고 도시하였다.

도 3 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판 에칭장치는, 내부에서 일면에 증착막이 형성된 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버(110)와, 진공 챔버(110)의 내부에 배치되며 진공 챔버(110)의 내부로 로딩된 기판을 척킹하는 척킹부(121)를 구비하는 스테이지유닛(120)과, 진공 챔버(110)의 내부에 배치되며 스테이지유닛(120)을 지지하고 스테이지유닛(120)을 이동시키는 스테이지 이동유닛(170)과, 진공 챔버(110)의 외부에 위치되며 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 증착막에 대한 에칭 공정을 수행하되, 기판 일면의 반대편에 배치되는 레이저유닛(160)과, 진공 챔버(110)에 연결되며 기판을 지지하고 기판을 척킹부(121) 방향으로 이동시키는 기판 트레이유닛(130)과, 진공 챔버(110)의 내벽을 차폐하며 에칭 공정에 의해 발생된 파티클이 부착되는 실드부(180)를 포함한다.

본 실시예의 기판은 하면에는 증착막(미도시)이 형성된다. 또한, 본 실시예의 기판은 증착막(미도시)이 증착된 다수개의 패널용 셀(cell, G1)이 마련된 다면취(多面取) 기판이다. 패널용 셀(G1)은 에칭공정을 거쳐 디스플레이 패널로 제작되는 부분이다.

이러한 본 실시예에 따른 기판에는, 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 패널용 셀(G1)을 감싸는 비액티브 영역(G2)이 배치된다. 비액티브 영역(G2)은 기판에서 패널용 셀(G1)을 취한 후 제거되는 부분이다. 본 실시예에서 비액티브 영역(G2)은 기판의 가장자리 영역은 물론 기판의 중앙 영역에도 배치된다.

진공 챔버(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에서 기판에 대한 에칭 공정이 진행되는 장소를 이룬다. 진공 챔버(110)의 일측 벽면에는 기판이 출입되는 출입 게이트(T)가 마련된다.

진공 챔버(110)의 상면에는 챔버 윈도우(111)이 마련된다. 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. 본 실시예에서 진공 챔버(110)의 상면에는 다수개의 챔버 윈도우(111)이 마련될 수 있다.

레이저유닛(160)은, 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며 진공 챔버(110)의 상면에 마련된 챔버 윈도우(111)을 통해 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 에칭 공정을 수행한다.

레이저유닛(160)은 챔버 윈도우(111)을 통해 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔을 조사하여 에칭 공정을 진행시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 레이저유닛(160)은 진공 챔버(110)의 외부, 즉 상부 영역에 배치된다. 진공 챔버(110)의 내부는 진공이 형성되기 때문에 기판 외의 구성들이 진공 챔버(110)의 내부에 배치되는 것은 바람직하지 않다.

따라서 레이저유닛(160)은 진공 챔버(110)의 상부 영역에 배치되고, 그 위치에서 챔버 윈도우(111)을 통해 기판으로 레이저 빔을 조사하여 에칭 공정을 수행한다.

이때, 레이저유닛(160)이 기판의 상부 영역에 배치되기 때문에 레이저유닛(160)으로부터 발진된 레이저 빔은 척킹부(121)에 형성된 빔 통과공(121a)를 지나 기판의 하면을 조사한다. 즉, 증착 챔버의 상부 영역에서 발진된 레이저 빔이 척킹부(121)의 후술할 빔 통과공(121a)을 지나 기판을 관통하여 기판의 하부 표면 상에 증착된 증착막(미도시)의 불필요한 부분을 에칭하며, 에칭과정에서 파티클이 실드부(180)로 낙하한다.

본 실시예에서 레이저유닛(160)은 기판을 투과하여 기판의 하면에 증착된 증착막(미도시)을 에칭하는 특정 파장의 레이저 빔을 방출한다. 이러한 레이저유닛(160)에는 적외선 레이저(IR Laser)가 사용되며, 본 실시예의 레이저유닛(160)에는 750nm 이상의 파장을 가지는 레이저를 사용한다.

본 실시예에서 레이저유닛(160)은 다수개로 마련되며, 다수개의 레이저유닛(160) 각각이 각각의 챔버 윈도우(111)들을 통해 에칭 작업을 동시에 수행할 수 있다.

한편, 스테이지유닛(120)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 이러한 스테이지유닛(120)은, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110)의 내부로 로딩된 기판을 부착하는 척킹부(121)와, 스테이지 이동유닛(170)에 연결되며 척킹부(121)를 지지하는 스테이지 프레임부(123)와, 스테이지 프레임부(123)에 마련되며 척킹부(121)에 연결되어 얼리인을 위해 척킹부(121)를 이동시키는 얼라인부(미도시)를 구비한다.

척킹부(121)는 스테이지유닛(120)의 중앙 영역 배치되어 기판의 상면부에 접촉된다.

본 실시예에서 척킹부(121)에는 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)이 사용되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며, 기판을 척킹할 수 있는 다양한 척킹장치가 본 실시예의 척킹부(121)로 사용될 수 있다.

본 실시예에 따른 척킹부(121)에는 레이저 빔이 통과하는 빔 통과공(121a)이 형성된다. 상술한 바와 같이 레이저유닛(160)이 진공 챔버(110)의 상측 영역에 배치되므로, 척킹부(121)에 척킹된 기판의 하면으로 레이저유닛(160)에서 발진된 레이저 빔이 도달시키기 위해 척킹부(121)에는 레이저 빔이 통과하는 빔 통과공(121a)이 형성된다. 본 실시예에서 빔 통과공(121a)은 도 6에 도시된 바와 같이 다수개로 마련되며 상호 이격되어 배치된다.

얼라인부(미도시)는 스테이지 프레임부(123)에 마련된다. 이러한 얼라인부(미도시)는 척킹부(121)에 연결되어 얼라인을 위해 척킹부(121)를 이동시킨다. 이러한 얼라인부(미도시)는 UVW의 얼라인 작동요소를 구비할 수 있다. 이러한 UVW의 얼라인 작동요소를 사용하는 얼라인 방식은 디스플레이 제작공정에서 두 물체를 정렬시키는 데 자주 사용하는 공지의 기술로서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 스테이지 이동유닛(170)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 이러한 스테이지 이동유닛(170)은 스테이지유닛(120)을 지지하고 스테이지유닛(120)을 이동시킨다.

본 실시예에서 스테이지 이동유닛(170)은 리니어모터 방식으로 스테이지유닛(120)을 이동시킨다.

이러한 스테이지 이동유닛(170)은, 스테이지유닛(120)이 결합되는 스테이지용 이동블록(171)과, 이동 블록이 결합되며 스테이지용 이동블록(171)의 이동을 안내하는 가이드레일(미도시)과, 전자기력에 의해 스테이지용 이동블록(171)을 이동시키는 스테이지용 구동부(172)를 포함한다. 여기서 스테이지용 구동부(172)는 스테이지용 이동블록(171)에 마련되는 제1 자성체(미도시)에 상호 작용하여 스테이지용 이동블록(171)에 전자기력에 의한 추진력을 발생시키도록 가이드레일(미도시)의 길이방향을 따라 배치되는 제2 자성체(미도시)를 포함한다.

여기서 제1 자성체(미도시)는 영구자석으로 마련되고 제2 자성체(미도시)는 전자석으로 마련된다.

기판 트레이유닛(130)은 진공 챔버(110)에 연결된다. 이러한 기판 트레이유닛(130)은 기판을 지지하고 기판을 척킹부(121) 방향으로 이동시킨다. 본 실시예에서 기판 트레이유닛(130)은, 기판에 마련된 비액티브 영역(G2)에 접촉되는 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛(130)으로 마련된다.

이러한 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛(130)은, 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110)의 내부에 배치되며 기판을 지지하는 기판 지지모듈(140)과, 기판 지지모듈(140)에 연결되며 기판 지지모듈(140)을 척킹부(121)에 대하여 업/다운(up/down) 이동시키는 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈(150)을 포함한다.

기판 지지모듈(140)은 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 이러한 기판 지지모듈(140)은 진공 챔버(110)의 내부로 투입된 기판을 전달바다 기판을 지지한다.

본 실시예에 따른 기판 지지모듈(140)은, 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이, 업/다운(up/down) 이동모듈에 지지되는 지지모듈 프레임부(141)과, 지지모듈 프레임부(141)에 연결되며 기판의 비액티브 영역(G2)에 접촉되는 기판 접촉부(148)를 포함한다.

지지모듈 프레임부(141)는 업/다운(up/down) 이동모듈에 지지된다. 이러한 지지모듈 프레임부(141)는, 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이, 기판 접촉부(148)가 결합되며 상호 이격되어 배치되는 다수개의 접촉부 장착용 가로 바아부(142)와, 각각의 접촉부 장착용 가로 바아부(142)에 결합되며 상호 이격되어 배치되는 다수개의 세로 바아부(143)와, 세로 바아부(143)에 결합되며 업/다운(up/down) 이동모듈이 결합되는 결합용 가로 바아부(144)와, 접촉부 장착용 가로 바아부(142)와 결합용 가로 바아부(144) 사이에 배치되며 세로 바아부(143)들에 연결되는 연결용 가로 바아부(145)를 포함한다.

접촉부 장착용 가로 바아부(142)에는 기판 접촉부(148)가 결합된다. 이러한 접촉부 장착용 가로 바아부(142)는, 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이, 다수개로 마련되어 상호 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 접촉부 장착용 가로 바아부(142)는 바아 형상으로 마련되어 X축 방향으로 길게 연장되어 마련된다.

세로 바아부(143)는 다수개로 마련되어 상호 이격되어 배치된다. 이러한 세로 바아부(143) 각각은 접촉부 장착용 가로 바아부(142)에 결합되다. 본 실시예에서 세로 바아부(143)는 바아 형상으로 마련되어 X축 방향에 교차하는 Z축 방향으로 길게 연장되어 마련된다.

결합용 가로 바아부(144)는 세로 바아부(143)들에 결합된다. 이러한 결합용 가로 바아부(144)에는 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈(150)이 결합된다. 본 실시예에서 결합용 가로 바아부(144)는 바아 형상으로 마련되어 X축 방향 및 Z축 방향에 교차하는 Y축 방향으로 길게 연장되어 마련된다.

연결용 가로 바아부(145)는 접촉부 장착용 가로 바아부(142)와 결합용 가로 바아부(144) 사이에 배치된다. 이러한 연결용 가로 바아부(145)는 세로 바아부(143)들에 연결된다. 이러한 연결용 가로 바아부(145)는 바아 형상으로 마련되어 Y축 방향으로 길게 연장되어 마련된다.

본 실시예의 연결용 가로 바아부(145)는, 접촉부 장착용 가로 바아부(142)와 결합용 가로 바아부(144) 사이에 배치되어 세로 바아부(143)들에 결합됨으로써, 세로 방향으로 긴 길이를 가지는 세로 바아부(143)가 기울어지거나 세로 바아부(143)에 흔들림이 발생되는 것을 방지한다.

기판 접촉부(148)는 접촉부 장착용 가로 바아부(142)에 결합된다. 이러한 기판 접촉부(148)는 기판의 비액티브 영역(G2)에 접촉된다. 본 실시예에서 기판 접촉부(148)는 기판 접촉부(148)는 다수개로 마련된다. 다수개의 기판 접촉부(148)는, 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이 미리 결정된 이격간격에 따라 상호 이격되어 배치된다.

한편, 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈(150)은 기판 지지모듈(140)에 연결된다. 이러한 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈(150)은 기판 지지모듈(140)을 척킹부(121)에 대하여 업/다운(up/down) 이동시킨다.

본 실시예에서 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈(150)은, 진공 챔버(110)의 하부벽을 관통하여 지지모듈 프레임부(141)에 결합되는 가압 샤프트부(151)와, 가압 샤프트부(151)에 연결되고 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며 가압 샤프트부(151)를 업/다운(up/down) 이동시키는 샤프트용 이동 구동부(153, 154, 155)와, 가압 샤프트부(151)의 일부를 감싸며 가압 샤프트부(151)가 관통한 진공 챔버(110)의 영역을 밀봉하는 벨로우즈관(K)을 포함한다.

가압 샤프트부(151)는 진공 챔버(110)의 하부벽을 관통하여 결합용 가로 바아부(144)에 결합된다. 가압 샤프트부(151)는, 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 바와 같이 긴 길이를 갖는 샤프트 형상으로 마련된다. 이러한 가압 샤프트부(151)는 세로 방향으로 배치되어 진공 챔버(110)의 하부벽을 관통한다.

본 실시예의 가압 샤프트부(151)의 상단부 영역은 진공 챔버(110)의 내부에 배치되고 가압 샤프트부(151)의 하단부 영역은 진공 챔버(110)의 외부에 배치된다.

샤프트용 이동 구동부(153, 154, 155)는 가압 샤프트부(151)에 연결된다. 이러한 샤프트용 이동 구동부(153, 154, 155)는 진공 챔버(110)의 외부에 배치되어 가압 샤프트부(151)를 업/다운(up/down) 이동시킨다.

본 실시예에 따른 샤프트용 이동 구동부(153, 154, 155)는, 가압 샤프트부(151)가 결합되는 엘엠 블록(LM block, 153)과, 엘엠 블록(153)의 이동을 안내하는 엘엠 가이드(LM guide, 154)와, 엘엠 블록(153)에 연결되며 엘엠 블록(153)을 이동시키는 엘엠 블록용 구동부(155)를 포함한다.

엘엠 가이드(154)는 엘엠 블록(153)의 이동을 안내한다. 엘엠 가이드(154)는 엘엠 블록(153)에 결합된 이동블록(미도시)과, 이동블록(미도시)이 슬라이딩 이동가능하게 연결되는 가이드 레일(미도시)을 포함한다.

엘엠 블록용 구동부(155)는 엘엠 블록(153)에 연결된다. 이러한 엘엠 블록용 구동부(155) 엘엠 블록(153)을 이동시킨다. 본 실시예에 따른 엘엠 블록용 구동부(155)는, 엘엠 블록(153)에 결합되는 이동너트(미도시)와, 이동너트(미도시)에 치합되는 볼 스크류(155a)와, 볼 스크류(155a)에 결합되며 볼 스크류(155a)를 회전시키는 구동모터(155b)를 포함한다.

벨로우즈관(K)은 가압 샤프트부(151)의 일부를 감싸며 가압 샤프트부(151)가 관통하는 진공 챔버(110)의 영역을 밀봉한다. 이러한 벨로우즈관(K)은 가압 샤프트부(151)의 업/다운 과정에서 진공 챔버(110)의 진공 상태가 파괴되는 것을 방지한다. 즉 본 실시예의 벨로우즈관(K)은 가압 샤프트부(151)가 관통하는 진공 챔버(110)의 영역을 외부의 대기압 공간에 대해 차폐한다.

벨로우즈관(K)의 상단부는 진공 챔버(110)의 외벽에 연결되고 하단부는 엘엠 블록(153)에 연결된다. 이러한 벨로우즈관(K)은 엘엠 블록(153)의 승강에 따라 길이가 신축된다. 즉 엘엠 블록(153)가 상승할 때에는 길이가 줄어들고 엘엠 블록(153)이 하강할 때에는 길이가 신장된다.

한편, 실드부(180)는 진공 챔버(110)의 내부에 배치된다. 본 실시예에서 실드부(180)는 에칭 공정이 수행되는 영역의 하측에 배치되어 진공 챔버(110)의 하측 내벽을 차폐한다.

이러한 실드부(180)의 상부에서는 레이저유닛(160)에 의한 에칭 공정이 수행되고, 에칭 공정에 의해 발생된 파티클이 아래로 낙하하여 실드부(180)에 부착된다.

본 실시예에 따른 실드부(180)는, 도 4에 자세히 도시된 바와 같이. 진공 챔버(110)의 챔버 내벽에 연결되는 실드 브라켓(181)과, 실드 브라켓(181)에 착탈 가능하게 결합되는 실드 플레이트(183)를 포함한다.

실드 플레이트(183)는 판 형상으로 마련된다. 이러한 실드 플레이트(183)에 에칭 공정에 의해 발생된 파티클이 부착된다. 본 실시예에 따른 실드 플레이트(183)는 실드 브라켓(181)에 착탈 가능하게 결합됨으로써, 소정의 사용시간 또는 소정의 공정 횟수에 도달한 실드 플레이트(183)는 새로운 실드 플레이트(183)로 교체될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 기판 에칭장치는, 진공 챔버(110)의 하부 영역에 배치되며 기판 트레이유닛(130)에 지지된 기판과 척킹부(121)를 얼라인(align)을 위해 진공 챔버(110)에 마련된 관측용 윈도우(미도시)를 통해 기판 트레이유닛(130)에 지지된 기판과 척킹부(121)를 촬상하는 얼라인용 카메라유닛(미도시)과, 얼라인용 카메라유닛(미도시)과 스테이지유닛(120)의 얼라인부(미도시)에 전기적으로 연결되는 제어유닛(미도시)을 더 포함한다.

얼라인용 카메라유닛(미도시)는 진공 챔버(110)의 하부 영역에 배치된다. 이러한 얼라인용 카메라유닛(미도시)은, 기판 트레이유닛(130)에 지지된 기판과 척킹부(121)의 얼라인(align)을 위해 진공 챔버(110)에 마련된 윈도우를 통해 비기판 트레이유닛(130)에 지지된 기판과 척킹부(121)를 촬상한다.

본 실시예에서 얼라인용 카메라유닛(미도시)는 기판의 모서리 또는 기판에 마련된 기판용 마커(미도시)와 척킹부(121)의 모서리 영역에 마련된 척킹부용 마커(미도시)를 촬상한다.

제어유닛(미도시)은 얼라인용 카메라유닛(미도시)와 스테이지유닛(120)의 얼라인부(미도시)에 전기적으로 연결된다. 제어유닛(미도시)은 얼라인용 카메라유닛(미도시)의 정보를 통해 얼라인부(미도시)를 제어하여 척킹부(121)를 기판 트레이유닛(130)에 지지된 기판에 얼라인한다.

본 실시예에서 제어유닛(미도시)은 스테이지 이동유닛(170), 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛(130), 레이저유닛(160) 등에도 전기적으로 연결된다.

이하에서 본 실시예에 따른 기판 에칭장치의 동작을 에칭 공정 위주로 도 3 내지 도 12을 참고하여 설명한다.

도 12에 도시된 바와 같이 기판의 상부 영역에 배치된 레이저유닛(160)에서 레이저 빔이 발진된다. 이러한 레이저 빔은 척킹부(121)의 빔 통과공(121a)를 지나 기판의 하면을 조사한다. 즉, 진공 챔버(110)의 상부 영역에서 발진된 레이저 빔이 척킹부(121)의 빔 통과공(121a)을 지나 기판을 관통하여 기판의 하부 표면 상에 증착된 증착막(미도시)의 에칭할 부분을 에칭한다.

이러한 레이저유닛(160)의 에칭가공에 발생된 파티클이 아래쪽으로 낙하한다. 낙하한 파티클은 실드부(180)에 부착된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 기판 에칭장치는, 진공 챔버(110)의 외부에 위치되어 진공 챔버(110) 내의 기판으로 레이저 빔을 조사하여 기판의 하면에 형성된 증착막(미도시)에 대한 에칭 공정을 수행하는 레이저유닛(160)이 기판 하면의 반대편에 배치됨으로써, 기판 에칭 공정에 의해 발생되는 파티클이 레이저유닛(160)쪽으로 이동되는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 파티클이 에칭 공정에 영향을 주는 것을 방지할 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 120: 스테이지유닛
121: 척킹부 121a: 빔 통과공
123: 스테이지 프레임부
130: 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛
140: 기판 지지모듈 141: 지지모듈 프레임부
142: 접촉부 장착용 가로 바아부 143: 세로 바아부
144: 결합용 가로 바아부 145: 연결용 가로 바아부
148: 기판 접촉부
150: 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈
151: 가압 샤프트부
153: 엘엠 블록 154: 엘엠 가이드
155: 엘엠 블록용 구동부 155a: 볼 스크류
155b: 구동모터 160: 레이저유닛
170: 스테이지 이동유닛 180: 실드부
181: 실드 브라켓 183:실드 플레이트
G1: 셀 G2: 비액티브 영역

Claims (15)

1. 내부에서 일면에 증착막이 형성된 기판에 대한 에칭 공정이 수행되는 진공 챔버;
   상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내부로 로딩된 상기 기판을 척킹하는 척킹부를 구비하는 스테이지유닛;
   상기 진공 챔버의 외부에 위치되며, 상기 진공 챔버 내의 기판으로 레이저 빔(Laser Beam)을 조사(照射, irradiation)하여 상기 증착막에 대한 에칭 공정을 수행하되, 상기 기판 일면의 반대편에 배치되는 레이저유닛;
   상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 스테이지유닛을 지지하고 상기 스테이지유닛을 이동시키는 스테이지 이동유닛; 및
   상기 진공 챔버에 연결되며, 상기 기판을 지지하고 상기 기판을 척킹부 방향으로 이동시키는 기판 트레이유닛을 포함하며,
   상기 증착막은 상기 기판의 하면에 형성되고,
   상기 척킹부는 상기 기판의 상면을 척킹하며,
   상기 레이저유닛은 상기 진공 챔버의 상측 영역에 배치되며,
   상기 척킹부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 빔 통과공이 형성되고,
   상기 레이저 빔은 상기 빔 통과공을 지나 상기 기판을 관통하여 상기 기판의 하부 표면 상에 증착된 상기 증착막을 에칭하며,
   상기 스테이지유닛은,
   상기 스테이지 이동유닛에 연결되며, 상기 척킹부를 지지하는 스테이지 프레임부를 더 포함하고,
   상기 기판 트레이유닛은,
   상기 기판에 마련된 비액티브 영역에 접촉되는 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛을 포함하며,
   상기 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛은,
   상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 기판을 지지하는 기판 지지모듈; 및
   상기 기판 지지모듈에 연결되며, 상기 기판 지지모듈을 상기 척킹부에 대하여 업/다운(up/down) 이동시키는 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈을 포함하고,
   상기 기판 지지모듈은,
   상기 업/다운(up/down) 이동모듈에 지지되는 지지모듈 프레임부; 및
   상기 지지모듈 프레임부에 연결되며, 상기 기판의 상기 비액티브 영역에 접촉되는 기판 접촉부를 포함하며,
   상기 지지모듈 프레임부는,
   상기 기판 접촉부가 결합되며, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 접촉부 장착용 가로 바아부;
   각각의 상기 접촉부 장착용 가로 바아부에 결합되며, 상호 이격되어 배치되는 다수개의 세로 바아부;
   상기 세로 바아부에 결합되며, 상기 업/다운(up/down) 이동모듈이 결합되는 결합용 가로 바아부; 및
   상기 접촉부 장착용 가로 바아부와 상기 결합용 가로 바아부 사이에 배치되며, 상기 세로 바아부들에 연결되는 연결용 가로 바아부를 포함하고,
   상기 기판 접촉부는 다수개로 마련되며, 다수개의 상기 기판 접촉부는 미리 결정된 이격간격에 따라 상호 이격되어 배치되며,
   상기 지지모듈용 업/다운(up/down) 이동모듈은,
   상기 진공 챔버의 하부벽을 관통하여 상기 지지모듈 프레임부에 결합되는 가압 샤프트부; 및
   상기 가압 샤프트부에 연결되고 상기 진공 챔버의 외부에 배치되며, 상기 가압 샤프트부를 업/다운(up/down) 이동시키는 샤프트용 이동 구동부를 포함하며,
   상기 샤프트용 이동 구동부는,
   상기 가압 샤프트부가 결합되는 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 포함하며,
   상기 진공 챔버의 하부 영역에 배치되며, 상기 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛과 상기 기판의 얼라인(align)을 위해 상기 진공 챔버에 마련된 윈도우를 통해 상기 비액티브 영역 접촉형 기판 트레이유닛과 상기 기판을 촬상하는 얼라인용 카메라유닛을 더 포함하고,
   상기 진공 챔버의 내부에 배치되며, 상기 진공 챔버의 내벽을 차폐하고 상기 에칭 공정에 의해 발생된 파티클이 부착되는 실드부를 더 포함하는 기판 에칭장치.
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13. 제1항에 있어서,
    상기 비액티브 영역 중 적어도 일부는 상기 기판의 중앙 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 에칭장치.
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