KR20130117268A - 기판 척킹 장치 - Google Patents

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KR20130117268A
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chucking unit
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조천수
김병진
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 기판 척킹 장치는 파지부, 제1 척킹 유닛 및 제2 척킹 유닛을 포함한다. 파지부는 피처리면인 일면과 반대면인 타면을 갖는 기판의 일면이 하방으로 노출되도록 상기 기판의 가장자리를 파지한다. 제1 척킹 유닛은 상기 기판의 타면의 주변 영역을 척킹하도록 상기 기판의 타면 상에 배치된다. 제2 척킹 유닛은 상기 기판의 타면의 주변 영역에 인접하는 중앙 영역을 척킹하고 상하로 구동하여 상기 기판의 처짐을 방지한다. 이에 의하여 장치가 간소화되고, 공정시간이 단축되며 기판의 평탄도에 따른 공정처리의 균일성이 증가하므로 생산성이 향상될 수 있다.

Description

기판 척킹 장치{APPARATUS FOR CHUCKING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 척킹 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OLED 증착 공정에서 기판을 상부 척킹하는 기판 척킹 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 기판 상에 증착(deposition), 식각(etching) 등의 공정들을 반복하여 제조한다. 상기와 같은 공정은 진공의 공정 챔버에서 상기 기판을 척킹한 상태에서 수행하게 된다. 이러한 기판 척킹 장치의 예로서, 진공척, 정전척 등이 이용되고 있다.
기판을 척킹하는 방식으로는 척(chuck)이 하부에 위치하여 상기 척 위에 기판을 놓고 처리하는 하부 척킹 방식과, 척이 상부에 위치하고 상기 척 아래에 기판이 배치되는 상부 척킹 방식이 있다. 상부 척킹 방식에서는 기판의 피처리면이 아래를 향하게 되고, 하부에 배치된 소스로부터 증착 등의 공정이 이루어진다. 특히, OLED 증착 공정에서는 상기 상부 척킹 방식으로 증착 공정이 이루어진다.
그런데, 상부 척킹 방식에서는 척이 기판의 상부에 위치하고 기판의 하부로는 지지하는 구성이 없기 때문에, 중력에 의해 기판이 아래로 쳐지는 현상이 발생할 수 있다. 또한 기판의 척킹시, 척이 기판을 안정적으로 척킹하기 곤란한 문제점이 있다.
따라서, 상부 척킹 방식을 이용하는 종래의 기판 척킹 장치는 먼저, 기판을 하부 척킹 방식으로 척킹한 후, 별도의 기판 반전 수단으로 기판을 반전시켜 상부 척킹 상태로 변경한 다음 공정을 진행하게 된다. 이를 위하여, 종래의 기판 척킹 장치는 기판의 반전을 위한 기판 반전 유닛을 구비하고 있다.
그러나, 상기 기판 반전 유닛을 구비한 종래의 기판 척킹 장치는 상기 기판 반전 유닛의 장착으로 전체적으로 장치가 비대화되고, 기판의 반전 동작을 위한 넓은 공간을 필요로 하며, 공정 시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 기판을 뒤집은 상부 척킹 상태에서는 시간이 경과함에 따라 기판 처짐 현상이 재발생할 수 있다. 즉, 척킹 후 기판의 평탄도를 유지하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명을 통해 해결하고자 하는 과제는, 상부 척킹 방식에서 기판의 반전 없이 기판을 척킹할 수 있으며, 상부 척킹 후에도 기판의 평탄도를 유지할 수 있는 기판 척킹 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 기판 척킹 장치는 파지부, 제1 척킹 유닛 및 제2 척킹 유닛을 포함한다. 파지부는 피처리면인 일면과 반대면인 타면을 갖는 기판의 일면이 하방으로 노출되도록 상기 기판의 가장자리를 파지한다. 제1 척킹 유닛은 상기 기판의 타면의 주변 영역을 척킹하도록 상기 기판의 타면 상에 배치된다. 제2 척킹 유닛은 상기 기판의 타면의 주변 영역에 인접하는 중앙 영역을 척킹하고 상하로 구동하여 상기 기판의 처짐을 방지한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 척킹 유닛의 상하 구동을 위한 동력을 전달하는 구동부, 및 상기 제2 척킹 유닛이 상기 기판의 중앙 영역을 척킹한 후, 상기 제2 척킹 유닛의 제2 척킹면이 상기 제1 척킹 유닛의 제1 척킹면과 수평을 이루도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
이러한 기판 척킹 장치에 의하면, 기판을 다수의 영역으로 분할하고 분할된 영역을 척킹하고 상하로 구동하여 기판의 처짐을 방지하는 척킹 유닛을 구비함으로써, 상부 척킹 방식에서 기판의 반전 없이 기판을 척킹할 수 있고, 상부 척킹 후에도 기판의 평탄도를 유지할 수 있다. 이에 의하여 장치가 간소화되고, 공정시간이 단축되며 기판의 평탄도에 따른 공정처리의 균일성이 증가하므로 생산성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 척킹 장치의 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 기판 척킹 장치의 척킹 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 척킹 장치의 평면도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 척킹 장치의 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 기판 척킹 장치의 척킹 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 기판 척킹 장치(100)는 파지부(110), 제1 척킹 유닛(120) 및 제2 척킹 유닛(130)을 포함한다. 또한, 상기 기판 척킹 장치(100)는 구동부(140) 및 제어부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 구동부(140) 및 제어부(150)는 상기 제1 척킹 유닛(120)과 상기 제2 척킹 유닛(130)에 각각 개별적으로 분리되어 구성될 수 있고, 또는 상기 제1 척킹 유닛(120)과 상기 제2 척킹 유닛(130)에 공유되는 구성으로 구비될 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 구동부(140) 및 제어부(150)가 상기 제1 척킹 유닛(120)과 상기 제2 척킹 유닛(130)에 공유되는 구성으로 구비되는 것을 개시하기로 한다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 기판 척킹 장치(100)는 공정 챔버(미도시) 내부에 배치되며, 상기 공정 챔버는 척킹된 기판(10)에 대하여 증착, 식각, 세정 공정 등을 수행할 수 있다. 상기 기판(10)은 웨이퍼와 같은 반도체 장치를 제조하기 위한 반도체 기판일 수 있다. 하지만 상기 기판(10)이 반도체 기판으로 한정되는 것은 아니며, 평면 디스플레이 장치의 주요 구성요소인 평판형 디스플레이 패널을 제조하기 위한 기판일 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버 내에는 기판(10)에 대하여 약액을 분사하기 위한 노즐 유닛(미도시)이 배치될 수 있으며, 상기 노즐 유닛은 다수개의 노즐들을 포함할 수 있고, 상기 노즐들은 상기 약액이 상기 기판(10) 상으로 균일하게 분사되도록 왕복 스캔 운동을 할 수 있다.
상기 파지부(110)는 기판(10)을 클램핑(clamping)한다. 상기 파지부(110)는 창문 형상의 프레임 골격을 가지며, 상기 기판(10)의 가장자리 부위를 고정할 수 있도록 구성된다. 여기서, 상기 기판(10)은 피처리면인 일면과 반대면인 타면을 가지며, 상기 피처리면인 일면이 하방으로 노출되도록 상기 파지부(110)에 클램핑된다. 상기 파지부(110)는 탄성 물질로 이루어져 상기 기판(10)의 가장자리 부위를 가압하여 고정할 수도 있고, 돌기 형태로 상기 부위를 홀딩하는 구조를 가질 수도 있다. 상기 파지부(110)는 기판의 크기 및 공정의 종류에 따라 다양한 형태 및 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 척킹 유닛(120)은 상기 기판(10)의 타면의 주변 영역(SA)의 상부에 배치되어, 상기 기판(10)의 타면 상에서 주변 영역(SA)을 척킹한다. 여기서, 상기 주변 영역(SA)은 복수개의 영역으로 분할될 수 있다. 즉, 상기 기판(10)은 상기 주변 영역(SA)과 중앙 영역(CA)을 포함하는 복수개의 영역으로 분할되고, 상기 기판 척킹 장치(100)는 상기 기판(10)의 각 영역에 대응하는 복수개의 척킹 유닛들을 포함할 수 있다.
상기 제1 척킹 유닛(120)은 상부 척킹 방식으로 상기 기판(10)을 척킹하므로, 제1 척킹면(121)은 상기 기판(10)의 피처리면의 반대면인 타면에 형성된다. 즉, 상부 척킹 방식에서 상기 기판(10)의 타면 중 주변 영역(SA)은 상기 제1 척킹 유닛(120)에 의해 척킹되고, 상기 기판(10)의 일면은 증착 등의 공정이 수행되는 피처리면이 된다.
상기 제2 척킹 유닛(130)은 상기 주변 영역(SA)에 인접하는 상기 기판(10)의 중앙 영역(CA)의 상부에 배치되어, 상기 기판(10)의 중앙 영역(CA)을 척킹한다. 상기 주변 영역(SA)에 복수개로 배치되는 상기 제1 척킹 유닛(120)과 달리 상기 중앙 영역(CA)에 배치되는 제2 척킹 유닛(130)은 단수개로 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 기판(10)의 영역을 중앙 영역(CA)과 가장자리 영역(SA)으로 분할하여 각 영역에 척킹 유닛들을 배치하는 것을 예로 설명하였으나, 영역의 구분과 척킹 유닛들의 배치구조는 이에 한정되지는 않는다.
상기 제1 척킹 유닛(120)과 마찬가지로, 상기 제2 척킹 유닛(130)은 상부 척킹 방식으로 상기 기판(10)을 척킹하므로, 제2 척킹면(131)은 상기 기판(10)의 타면에 형성된다. 즉, 상부 척킹 방식에서 상기 기판(10)의 타면 중 중앙 영역(CA)은 상기 제2 척킹 유닛(130)에 의해 척킹되고, 상기 기판(10)의 일면은 증착 등의 공정이 수행되는 피처리면이 된다.
상기 제1 척킹 유닛(120)과 상기 제2 척킹 유닛(130)은 정전척, 점착척 및 진공척 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 정전척은 정전 전극이 매설되어 있는 유전층이 구비되어, 상기 정전 전극으로 전압을 인가하여 상기 기판(10)에 대해 정전기력을 형성함으로써, 상기 유전층에 인접하는 기판(10)을 정전 흡착하여 고정하게 된다.
상기 구동부(140)는 상기 제2 척킹 유닛(130)의 상하 구동을 수행한다. 또한, 상기 구동부(140)는 상기 제1 척킹 유닛(120)의 상하 구동을 수행할 수 있다. 상기 구동부(140)는 상기 제어부(150)의 제어에 따라 구동된다. 상기 구동부(140)는 상기 제1 및 제2 척킹 유닛(120, 130)의 구동을 위한 동력을 제공하는 구동 모터(미도시)와, 상기 제1 및 제2 척킹 유닛(120, 130)과 연결된 승하강 부재를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구동부(140)는 본 실시예에 한정되지 아니하고 상기 제1 및 제2 척킹 유닛(120, 130)의 상하, 전후, 좌우 구동을 위한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 제2 척킹 유닛(130)이 상기 기판(10)의 중앙 영역(CA)을 척킹한 후, 상기 제2 척킹 유닛(130)의 제2 척킹면(131)이 상기 제1 척킹 유닛(120)의 제1 척킹면(121)과 수평을 이루도록 상기 구동부(140)를 제어한다. 먼저, 상기 파지부(110)가 상기 기판(10)을 클램핑한 상태에서, 상기 제어부(150)는 상기 제1 및 제2 척킹 유닛(120, 130)을 하강시켜 상기 기판(10)에 접하도록 상기 구동부(140)를 제어한다. 상기 파지부(110)가 상기 기판(10)을 클램핑한 상태에서는 상기 기판(10)을 지지하는 구성이 가장자리를 그립하고 있는 상기 파지부(110) 밖에 없기 때문에, 상기 기판(10)의 중앙 영역(CA)이 아래로 볼록하게 휘어지는 기판 처짐 현상이 발생한다. 특히, 상기 기판(10)의 크기가 대형이고 공정 시간이 길수록 기판 처짐 현상이 크게 나타난다.
따라서, 상기 제어부(150)는 상기 기판(10)의 중앙 영역(CA)의 상부에 위치한 상기 제2 척킹 유닛(130)을 더 하강시켜 상기 기판(10)을 척킹하도록 상기 구동부(140)를 제어한다. 여기서, 상기 제2 척킹 유닛(130)이 정전척으로 구성될 경우, 전력을 제공하여 상기 기판(10)을 상기 제2 척킹면(131)에 완전히 흡착하도록 한다. 다음으로, 상기 제어부(150)는 상기 기판(10)이 흡착된 상태에서 상기 제2 척킹 유닛(130)을 상승시키도록 상기 구동부(140)를 제어한다. 여기서, 상기 제2 척킹 유닛(130)의 제2 척킹면(131)이 상기 제1 척킹 유닛(120)의 제1 척킹면(121)과 수평을 이루도록 상기 구동부(140)를 제어한다. 상기 제1 척킹 유닛(120)의 제1 척킹면(121)이 상기 제2 척킹 유닛(130)의 제2 척킹면(131)과 수평을 이룸에 따라, 기판 처짐 현상이 사라지고, 공정 중에도 기판은 평탄도를 유지할 수 있다.
부가적으로, 상기 기판 척킹 장치(100)는 상기 제1 및 제2 척킹 유닛(120, 130)의 위치를 감지하기 위한 감지센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 기판 척킹 장치(100)는 상기 제1 및 제2 척킹면(121, 131)의 수평도를 감지할 수 있는 다양한 구성을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 기판 척킹 장치(100)는 상부 척킹 방식에서 기판의 반전 없이 기판을 척킹할 수 있고, 상부 척킹 후에도 기판의 평탄도를 유지할 수 있다. 이에 의하여 공정시간이 단축되고 기판의 평탄도에 따른 공정처리의 균일성이 증가하므로 생산성이 향상될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 척킹 장치의 평면도들이다.
도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 척킹 장치(100a)는 하나의 기판(10a)을 다수개의 서브 영역(11a, 12a, 13a)로 구분하고, 각 서브 영역(11a, 12a, 13a)을 다시 복수개의 영역으로 구분하여 이 영역들에 대응하는 제1 및 제2 척킹 유닛들(120a, 130a)을 구비할 수 있다. 여기서, 분할된 구조의 파지부(110a)가 서브 영역(11a, 12a, 13a)을 구분하는 기준이 될 수 있다. 상기 파지부(110a)는 서브 영역(11a, 12a, 13a)의 구분을 위한 중간 프레임(111a)을 가질 수 있다. 각 서브 영역(11a, 12a, 13a)은 주변 영역과 중앙 영역으로 구분되고, 상기 주변 영역과 중앙 영역에 대응하도록 다수의 제1 및 제2 척킹 유닛들(120a, 130a)이 배치된다. 대형의 기판을 처리할 경우에는 이와 같은 구조의 기판 척킹 장치(100a)가 상기 기판(10a)의 평탄도를 유지하는데 용이할 수 있다. 본 실시예에서 하나의 기판(10a)을 다수개의 서브 영역(11a, 12a, 13a)로 구분하여 척킹하는 점 이외에 기타 구성과 척킹 방법에 대한 설명은 도 1, 도 2a 및 2b에서의 설명과 동일하므로 중복되는 설명을 생략하도록 한다.
도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 척킹 장치(100b)는 다수의 기판들(11b, 12b, 13b, 14b)을 척킹할 수 있다. 본 실시예의 파지부(110b)는 분할된 영역을 가지되 완전히 분리된 별개의 기판들(11b, 12b, 13b, 14b)을 클램핑 할 수 있는 구조를 가진다. 그리고 각 기판들(11b, 12b, 13b, 14b)에 대응하는 제1 및 제2 척킹 유닛들(120b, 130b)이 배치된다. 본 실시예에서 다수의 기판들(11b, 12b, 13b, 14b)을 척킹하는 점 이외에 기타 구성과 척킹 방법에 대한 설명은 도 1, 도 2a 및 2b에서의 설명과 동일하므로 중복되는 설명을 생략하도록 한다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 기판 척킹 장치에 의하면, 기판 처짐이 심한 기판의 중앙 영역을 척킹하여 평탄화시킴으로써, 상부 척킹 방식에서 기판의 반전 없이 기판을 척킹할 수 있고, 상부 척킹 후에도 기판의 평탄도를 유지할 수 있다. 이에 의하여 공정시간이 단축되고 기판의 평탄도에 따른 공정처리의 균일성이 증가하므로 생산성이 향상될 수 있는 산업상 이용가능성을 가진다.
10: 기판
100: 기판 척킹 장치 110: 파지부
120: 제1 척킹 유닛 130: 제 2 척킹 유닛
140: 구동부 150: 제어부

Claims (2)

  1. 피처리면인 일면과 반대면인 타면을 갖는 기판의 일면이 하방으로 노출되도록 상기 기판의 가장자리를 파지하는 파지부;
    상기 기판의 타면의 주변 영역을 척킹하도록 상기 기판의 타면 상에 배치되는 제1 척킹 유닛; 및
    상기 기판의 타면의 주변 영역에 인접하는 중앙 영역을 척킹하고 상하로 구동하여 상기 기판의 처짐을 방지하는 제2 척킹 유닛을 포함하는 기판 척킹 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 척킹 유닛의 상하 구동을 위한 동력을 전달하는 구동부; 및
    상기 제2 척킹 유닛이 상기 기판의 중앙 영역을 척킹한 후, 상기 제2 척킹 유닛의 제2 척킹면이 상기 제1 척킹 유닛의 제1 척킹면과 수평을 이루도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 척킹 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170128915A (ko) * 2016-05-16 2017-11-24 세메스 주식회사 기판 흡착 장치 및 방법
US10546768B2 (en) 2015-02-25 2020-01-28 Corning Incorporated Apparatus and method to electrostatically chuck substrates to a moving carrier
KR20220015137A (ko) * 2020-07-30 2022-02-08 주식회사 선익시스템 증착 방법
KR20220113017A (ko) * 2021-02-05 2022-08-12 주식회사 야스 기판 전면부 접촉 없이 다 모델 대응 가능한 분할형 기판 홀딩 장치

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