KR100472555B1 - 진공 시스템의 진공압 형성 방법 - Google Patents

진공 시스템의 진공압 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 시스템의 진공압 형성 방법에 관한 것으로, 오일 회전 펌프를 사용하는 진공 시스템에서 공정 프로그램을 가동시키기 전 오일 펌프 및 제 1 개폐 밸브 사이의 압력과 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 압력을 동등하게 유지시킨 상태에서 공정 프로그램을 가동시킴으로써, 오일 펌프 내의 오일 및 오일 증기가 역류되는 것을 방지할 수 있어 LCD 패널의 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

진공 시스템의 진공압 형성 방법
본 발명은 LCD 패널의 제작 공정에서 공정챔버의 진공압 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 러핑펌프로 오일 회전 펌프를 사용하는 진공 시스템에서 공정 프로그램을 가동시키기 전 오일 회전 펌프와 고진공 펌프를 등압상태로 만들어 오일 회전 펌프 내의 오일이 고진공 펌프 및 공정챔버로 역류되는 것을 방지한 진공압 형성 방법에 관한 것이다.
일반적인 LCD 패널 제작 공정에서 고진공을 요구하는 필링 공정은 박막트랜지스터 기판(이하, TFT 기판이라 한다)과 칼라필터 기판을 어셈블리 및 핫프레스 공정을 진행한 후 형성된 셀 갭 내부로 액정물질을 주입하는 것이다. 필링 공정이 진행되는 공정챔버를 고진공 상태로 만드는 이유는 모세관 현상과 셀 내부와 외부의 기압차에 의해 액정을 주입할 때 셀 갭 내부에 버블이 발생되지 않고 안정적으로 액정물질이 주입되도록 하기 위해서이다.
공정챔버를 고진공 상태로 만들어 주는 진공 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 러핑펌프(roughing pump)인 오일 회전 펌프(oil rotary pump;이하 오일 펌프라 함)(10)와, 진공라인(20)을 개재로 오일 펌프(10)와 연결된 고진공펌프, 즉 터보 분자 펌프(turbomolecular pump;이하 터보 펌프라 함)(30)와, 진공라인(22)을 개재로 터보 펌프(30)와 연결된 공정챔버(40)와, 공정챔버(40)와 연결되어 공정완료 후 공정챔버(40)를 대기압 상태로 만드는 질소 유입관(42)으로 구성되어 있다. 여기서, 오일 펌프(10)와 터보 펌프(30) 사이의 진공라인(20)에는 제 1 개폐밸브(24)가 설치되어 있고, 터보 펌프(30)와 공정챔버(40) 사이의 진공라인(22)에는 제 2 개폐밸브(26)가 설치되어 있고, 공정챔버(40)와 질소 유입관(42) 사이에는 제 3 개폐 밸브(44)가 설치되어 있다.
오일 펌프(10)는 기체를 대기압보다 약간 높은 지점까지 압축하여 기체를 밖으로 방출시키는 것으로, 약 10-2Torr의 러핑 압력을 얻는데 쓰여진다. 여기서, 오일 펌프(10)에서 사용되는 오일은 오염물질을 제거하기 위해서 정재되어야 하며 펌프의 냉각, 윤활 작용, 대기압으로부터 펌프 봉인하는 역할을 한다.
터보 펌프(30)는 매우 청결한 기계적 압축 펌프로 1Torr에서 5×10-10Torr이하까지 동작한다. 터보 펌프(30)는 10-1Torr의 압력이 유지될 때만 동작하고 대기로 직접 가스를 배출하지 못하기 때문에 일반적으로 오일 펌프(10)에 의해 보조된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 가스 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
공정 프로그램이 진행되기 전 오일 펌프(10)는 공정 대기상태를 유지하기 위해서 계속적으로 가동되기 때문에 오일 펌프(10)와 제 1 개폐 밸브(24) 사이는 약 10-2Torr의 진공압을 유지하고 제 1 개폐 밸브(24)와 제 2 개폐 밸브(26) 사이는 터보 펌프(30)의 영향으로 약 10-3Torr의 진공압을 유지한다.
필링공정을 진행하기 위해 공정챔버에 셀이 투입되어 공정 프로그램이 가동되면 제 1 개폐 밸브(24)가 개방된다(S50). 여기서, 제 1 개폐 밸브(24)가 개방되면 오일 펌프(10)와 제 1 개폐 밸브(24) 사이 및 제 1 개폐 밸브(24)와 제 2 밸브(26) 사이에 등압이 이루어진다.
이후, 제 2 개폐 밸브(26)를 개방시켜 대기압 상태인 공정챔버(40)와 진공압이 약 10-2Torr 이하인 제 2 개폐 밸브(26) 후단을 등압상태로 만든다(S60).
이와 같이 오일 펌프(10)와 공정챔버(40) 사이의 진공압이 동일해지고 진공압이 10-1Torr 이하이면 터보 펌프(30)를 가동시켜 공정챔버(40)의 내부를 필링 공정을 진행할 수 있는 고진공 상태, 즉, 10-4Torr 이하로 만든다(S70).
이와 같이 공정챔버(40) 내부가 고진공 상태로 유지되면 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 형성된 셀 갭 내에 액정물질을 주입하는 필링공정을 진행한다(S80).
그러나, 필링 공정을 진행하기 위해서 제 1 개폐 밸브가 개방되면 오일 펌프와 제 1 개폐 밸브 사이의 진공압(10-2Torr)이 제 1 개폐 밸브와 제 2 개폐 밸브 사이의 진공압(10-3Torr)보다 더 높기 때문에 등압이 이루어 질 때 오일 펌프 내의 오일 및 오일 증기가 압력이 낮은 터보 펌프 쪽으로 역류된다. 이와 같이 역류된 오일은 터보 펌프를 오염시켜 터보 펌프의 성능을 저하시키며 오일이 끓어서 발생된 오일 증기는 제 2 개폐 밸브가 개방되면 공정챔버로 유입되어 LCD 패널의 수율을 저하시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 오일 펌프와 제 1 개폐 밸브 사이의 압력과 제 1 개폐 밸브와 제 2 개폐 밸브 사이의 압력을 동일하게 유지시킨 상태에서 공정 프로그램을 가동시키므로 오일 펌프 내의 오일 및 오일 증기가 역류되는 것을 방지한 진공압 형성 방법에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 오일 펌프와, 상기 오일 펌프와 진공라인을 개재로 연결된 고진공펌프와, 상기 오일 펌프와 상기 고진공펌프 사이에 개재된 상기 진공라인 소정영역에 설치된 제 1 개폐 밸브와, 상기 고진공펌프와 진공라인을 개재로 연결된 공정챔버와, 상기 공정챔버 사이에 개재된 상기 진공라인의 소정영역에 설치된 제 2 개폐 밸브를 포함하는 진공시스템에서, 공정 프로그램이 가동되기 전 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이의 진공압과 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 진공압을 동등하게 유지시키는 제 1 단계와; 상기 공정 프로그램이 가동되면 상기 제 1 개폐 밸브를 개방시켜 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이를 등압상태로 만드는 제 2 단계와; 상기 제 2 개폐 밸브를 개방시켜 상기 공정챔버와 상기 공정챔버 후단의 진공압을 동일하게 만드는 제 2 단계와; 상기 고진공펌프를 구동시켜 상기 공정챔버의 내부를 고진공상태로 만든 후 소정공정을 진행하는 제 4 단계를 포함한다.
바람직하게 상기 제 1 단계는 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이를 대기압 상태로 등압시키며, 상기 대기압으로 등압시키기 위해서 상기 오일 펌프의 구동을 중단시키고 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 개방시키는 단계와, 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이가 대기압 상태가 되면 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄시키고 상기 오일 펌프를 구동시키는 단계가 더 포함된다.
바람직하게, 상기 1 단계는 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이를 초기 진공압 상태로 등압시키며, 상기 초기 진공압 상태로 등압시키기 위해서 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 개방시켜 상기 오일 펌프로 초기 진공압을 만드는 단계와, 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이가 초기 진공압 상태가 되면 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄시키는 단계가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 상기 진공라인에는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 진공압을 감지하는 감지부가 설치된다.
이하, 진공 시스템의 동작 과정을 도 1 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
진공 시스템의 구조는 상기에서 설명한 것과 동일하기 때문에 생략하기로 하고 진공 시스템이 동작하는 과정에 대해서만 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 3을 참조하여 제 1 실시예에 의한 가스 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
필링공정이 완료되면 오일 펌프(10)의 구동을 중단시키고 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26)를 개방시켜 자연 리크(leak) 및 강제 리크를 유도하므로 공정챔버(40) 및 진공 시스템(1) 전체를 대기압 상태로 만든다(S100).
진공 시스템(1) 전체가 대기압 상태가 되면 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26)를 폐쇄시킨 상태에서 오일 펌프(10)를 구동시켜 오일 펌프(10)와 제 1 개폐 밸브(24) 사이의 압력을 초기 진공압인 10-2Torr로 낮춘다(S110).
이후, 공정챔버(40)에 셀이 투입되고 공정 프로그램이 가동되면 제 1 개폐 밸브(24)를 개방시켜 대기압 상태인 제 1 개폐 밸브(24) 및 제 2 개폐 밸브(26) 사이와, 오일 펌프(10) 및 제 1 개폐 밸브(24) 사이를 등압상태로 만든다(S120). 이때, 제 1 개폐 밸브(24)와 제 2 개폐 밸브(26) 사이는 대기압으로 오일 펌프(10)와 제 1 개폐 밸브(24) 사이의 압력보다 높기 때문에 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 사이의 기체가 오일 펌프(10)쪽으로 이동하므로 오일 펌프(10) 내의 오일 및 오일 증기가 터보 펌프(30) 쪽으로 역류되지 못한다.
계속해서, 제 2 개폐 밸브(26)를 개방하여 대기압 상태인 공정챔버(40)와 진공압이 약 10-2Torr 이상인 제 2 개폐 밸브(26) 후단을 등압상태로 만든다(S130).
이와 같이 오일 펌프(10)와 공정챔버(40) 사이의 진공압이 동일해지고 진공압이 10-1Torr 이하이면 터보 펌프(30)를 가동시켜 필링 공정이 진행될 수 있도록 공정챔버의 내부를 10-4Torr 이하의 고진공으로 만든다(S140).
이와 같이 공정챔버(40) 내부가 고진공 상태로 유지되면 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 형성된 셀 갭 내에 액정물질을 주입하는 필링공정을 진행한다(S150).
이후, 필링공정이 완료되면 터보 펌프(30)의 구동을 중단시키고 공정챔버(40)에서 셀을 반출시키기 위해 제 3 개폐 밸브(44)를 개방하여 질소가스를 공정챔버(40) 내부로 유입시키는데, 이때, 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26)는 개방되어 있고 오일 펌프(10)의 구동은 중단되어 있어 상기에서 설명한 바와 같이 공정챔버(40) 및 진공 시스템(1) 전체가 대기압 상태로 된다.
도 1 및 도 4를 참조하여 제 2 실시예에 의한 가스 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
필링공정이 완료되어 터보 펌프(40)의 동작이 중단되면 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26)가 개방된 상태에서 오일 펌프(10)를 계속 구동시켜 공정챔버(40) 및 진공 시스템(1) 전체가 초기 진공상태로 되도록 등압상태를 만들거나, 오일 펌프(10) 및 제 1 개폐 밸브(24) 사이의 압력보다 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 사이의 압력을 높게 만든다(S200). 여기서, 공정챔버(40) 및 진공 시스템(1)이 등압상태인 경우 진공압은 오일 펌프에 의해서 약 10-2Torr정도이다.
공정챔버(40)와 진공 시스템(1) 전체가 완전히 등압상태가 되면 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26)를 폐쇄시킨다(S210). 여기서, 오일 펌프(10) 및 제 1 개폐 밸브(24) 사이와 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 사이의 압력이 동일하거나 높은지를 확인하기 위해서 바람직하게 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 사이의 진공라인(20)(22)에 감지부(미도시)를 설치하는데, 감지부는 압력을 감지하는 압력 감지센서이다.
이후, 공정챔버(40)에 셀이 투입되고 공정 프로그램이 가동되면 제 1 개폐 밸브(24)를 개방시켜 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 사이의 압력보다 약간 낮은 오일 펌프(10)와 제 1 개폐 밸브(24) 사이를 등압상태로 만든다(S220). 이때, 제 1 개폐 밸브(24)와 제 2 개폐 밸브(26) 사이의 압력이 오일 펌프(10)와 제 1 개폐 밸브(24) 사이의 압력보다 약간 높기 때문에 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 사이의 기체가 오일 펌프(10)쪽으로 이동하여 오일 펌프(10) 내의 오일 및 오일 증기가 터보 펌프(30) 쪽으로 역류되지 못한다.
계속해서, 제 2 개폐 밸브(26)를 개방하여 대기압 상태인 공정챔버(40)와 진공압이 약 10-2Torr 이하인 제 2 개폐 밸브(26) 후단을 등압상태로 만든다(S230). 여기서, 공정챔버(40)가 대기압인 이유는 제 1 및 제 2 개폐 밸브(24)(26) 폐쇄 후 공정챔버(40) 내의 셀을 반출시키기 위해서 제 3 개폐 밸브(44)를 개방시켜 질소가스를 공정챔버(40) 내부로 유입시켰기 때문이다.
이와 같이 오일 펌프(10)와 공정챔버(40) 사이의 진공압이 동일해지고 진공압이 10-1Torr 이하이면 터보 펌프(30)를 가동시켜 필링 공정이 진행될 수 있도록 공정챔버의 내부를 10-4Torr 이하의 고진공으로 만든다(S240).
이와 같이 공정챔버(40) 내부가 고진공 상태로 유지되면 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 형성된 셀 갭 내에 액정물질을 주입하는 필링공정을 진행한다(S250).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 오일 회전 펌프를 사용하는 진공 시스템에서 공정 프로그램을 가동시키기 전 오일 펌프 및 제 1 개폐 밸브 사이의 압력과 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 압력을 동등하게 유지시킨 상태에서 공정 프로그램을 가동시킴으로써, 오일 펌프 내의 오일 및 오일 증기가 역류되는 것을 방지할 수 있어 LCD 패널의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 진공 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 블록도이고,
도 2는 종래의 진공압 형성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 진공압 형성방법을 나타낸 순서도이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 진공압 형성방법을 나타낸 순서도이다.

Claims (8)

  1. 오일 펌프와, 상기 오일 펌프와 진공라인을 개재로 연결된 고진공펌프와, 상기 오일 펌프와 상기 고진공펌프 사이에 개재된 상기 진공라인 소정영역에 설치된 제 1 개폐 밸브와, 상기 고진공펌프와 진공라인을 개재로 연결된 공정챔버와, 상기 공정챔버 사이에 개재된 상기 진공라인의 소정영역에 설치된 제 2 개폐 밸브를 포함하는 진공시스템에서, 공정 프로그램이 가동되기 전 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이의 진공압과 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 진공압을 동등하게 유지시키는 제 1 단계와;
    상기 공정 프로그램이 가동되면 상기 제 1 개폐 밸브를 개방시켜 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이를 등압상태로 만드는 제 2 단계와;
    상기 제 2 개폐 밸브를 개방시켜 상기 공정챔버와 상기 공정챔버 후단의 진공압을 동일하게 만드는 제 2 단계와;
    상기 고진공펌프를 구동시켜 상기 공정챔버의 내부를 고진공상태로 만든 후 소정공정을 진행하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이를 대기압 상태로 등압시키는 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 대기압으로 등압시키기 위해서 상기 오일 펌프의 구동을 중단시키고 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 개방시키는 단계와;
    상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이가 대기압 상태가 되면 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄시키고 상기 오일 펌프를 구동시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 1 단계는 상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이를 초기 진공압 상태로 등압시키는 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 초기 진공압은 상기 오일 펌프에 의해서 형성되는 진공압인 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 초기 진공압은 약 10-2Torr인 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 초기 진공압 상태로 등압시키기 위해서 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 개방시켜 상기 오일 펌프로 초기 진공압을 만드는 단계와;
    상기 오일 펌프 및 상기 제 1 개폐 밸브 사이와 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이가 초기 진공압 상태가 되면 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브를 폐쇄시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 상기 진공라인에는 상기 제 1 및 제 2 개폐 밸브 사이의 진공압을 감지하는 감지부가 설치된 것을 특징으로 하는 진공압 형성 방법.
KR1019970079901A 1997-12-31 1997-12-31 진공 시스템의 진공압 형성 방법 KR100472555B1 (ko)

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