KR100631120B1 - 액정표시패널의 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타겟을 지지하는 후면판의 변형을 방지함으로써 증착물의 증착 균일성의 저하를 방지할 수 있는 액정표시패널의 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 플라즈마 가스에 스퍼터링 되는 타겟을 지지하고 스퍼터링시 음극의 역할을 하는 후면판을 구비하는 액정표시패널의 제조장치에 있어서, 상기 후면판은 강성보강판과; 상기 강성보강판의 표면에 형성된 도전물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널의 제조장치{Apparatus For Fabricating Liquid Crystal Display Pane}
도 1은 종래의 액정표시패널을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 스퍼터링장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 후면판을 구체적으로 도시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 마스크 4 : 플로팅마스크
8,138 : 기판 10,140 : 서셉터
12,142 : 타겟 14,144 : 후면판
144a : 금속판 144b : 구리막
본 발명은 액정표시패널의 제조장치에 관한 것으로, 특히 타겟을 지지하는 후면판의 변형을 방지할 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시패널을 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 액정표시패널은 액정(86)을 사이에 두고 합착된 컬러필터 기판(81)과 TFT 기판(91)을 구비한다.
액정(86)은 자신에게 인가된 전계에 응답하여 회전됨으로써 TFT 기판(91)을 경유하여 입사되는 빛의 투과량을 조절하게 된다.
컬러필터 기판(81)은 상부기판(80a)의 배면 상에 형성되는 컬러필터(82) 및 공통전극(84)을 구비한다. 컬러필터(82)는 적(R), 녹(G) 및 청(B) 색의 컬러필터층이 스트라이프(Stripe) 형태로 배치되어 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다. 인접한 색의 컬러필터(82)들 사이에는 도시하지 않은 블랙 매트릭스(Black Matrix)(도시하지 않음)가 형성되어 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수함으로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다.
TFT 기판(91)은 하부기판(80b)의 전면에 데이터라인(99)과 게이트라인(94)이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 TFT(90)가 형성된다. TFT(90)는 게이트라인(94)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(99)에 접속된 소스전극, 채널을 사이에 두고 소스전극과 마주보는 드레인전극으로 이루어진다. 이 TFT(90)는 드레인전극을 관통하는 접촉홀을 통해 화소전극(92)과 접속된다. 이러한 TFT(90)는 게이트라인(94)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(99)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(92)에 공급한다.
화소전극(92)은 데이터라인(99)과 게이트라인(94)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 이 화소전극(99)은 드레인전극을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판(80a)에 형성되는 공통전극(84)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(80b)과 상부기판(80a) 사이에 위치하는 액정(86)은 유전율이방성에 의해 회전하게 된다. 이에 따라, 광원으로부터 화소전극(92)을 경유하여 공급되는 광이 상부기판(80a) 쪽으로 투과된다.
이와 같은 구성을 갖는 액정표시패널의 반도체층, 절연층, 다수의 전극 및 신호라인들 등 무기물을 증착하는 경우 스퍼터링장치가 이용된다.
스퍼터링(Sputtering) 장치는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 이온을 타겟에 충돌하게 하여 기판에 타겟물질을 성막하는 장치이다. 이 스퍼터링장치를 이용한 스퍼터링공정은 고온에서 진행되는 화학증착장치에 비해 상대적으로 낮은 온도의 환경에서 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 스퍼터링장치는 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 증착막을 형성할 수 있기 때문에 액정표시패널의 무기물 등의 증착시 널리 이용되고 있다.
도 2는 종래 스퍼터링 장치의 챔버 내부를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 종래 스퍼터링 장치의 챔버 내부에는 기판부(SP), 타겟부(TP) 및 마스크부(MP)로 이루어진다.
타겟부(TP)는 자석(18), 후면판(backing plate)(14) 및 증착물질인 타겟(12)으로 이루어진다. 자석(18)은 플라즈마에서 발생하는 전자가 스퍼터링 장치의 다 른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 자기장을 인가하게 된다. 타겟(12)은 150~170도 정도의 환경에서 인듐물질을 통해 후면판(14)에 부착된다. 후면판(14)은 전도도가 높은 물질인 구리(Cu)로 이루어져 스퍼터링에 의해 기판(8)에 형성되는 증착물질인 타겟(12)을 고정함과 아울러 스퍼터링시 음극(cathode) 역할을 하게 된다. 한편, 후면판(14)의 내부에는 스퍼터링시 후면판(14)을 냉각시키는 냉각수가 흐를수 있는 다수의 배관(미도시)을 더 구비한다.
기판부(SP)는 스퍼터링공정에 의해 증착물질이 증착되는 기판(8)과, 기판(8)을 지지하는 서셉터(10)로 이루어진다. 여기서, 서셉터(10)는 약 500㎏ 정도의 무게를 갖게 됨으로써 취급이 용이하지 않으므로 수회의 스퍼터링 공정이 수행된 후 세정된다.
마스크부(MP)는 마스크(2), 플로팅 마스크(4) 및 절연체(6)로 이루어짐으로써 기판(8)의 비층착부분에 타겟물질이 증착됨을 방지한다. 마스크(2)는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질을 이용하여 사각 테두리 형상으로 형성되며 음극역할을 하는 타겟(12)과의 전위차를 유지하여 플라즈마를 생성 하게 된다. 플로팅마스크(4)는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질로 마스크(2)의 테두리 내측에 마스크(2)와 전기적으로 절연되게 형성된다. 절연체(6)는 절연물질로 형성되어 마스크(2)와 플로팅 마스크(4)를 전기적으로 절연시킨다.
이러한 스퍼터링 장치는 타겟부(TP)와 증착물 예를 들어, 게이트 전극 등을 증착하기 위한 기판부(SP)를 각각 전원의 음극단과 양극단에 연결하고, 고주파를 발생시키면서 직류전원을 인가하면 전기장의 작용으로 타겟(12)에서 전자가 발생하 고 이 전자들은 양극단으로 가속된다. 여기서, 가속 전자들이 챔버에 공급된 불활성가스와 충돌하여 불활성가스가 이온화되는 플라즈마가 발생된다. 이에 따라, 불활성 가스의 양이온은 전기장의 작용으로 음극단에 연결된 타겟(12)과 충돌하여 타겟(12) 표면에서 타겟 원자들이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생되고 불활성 가스의 전자는 양극단으로 가속된다. 이렇게 이탈된 타겟 원자들은 기판부(SP)에 형성됨으로써 게이트 전극 등의 무기물이 형성된다.
이러한 종래의 스퍼터링 장치의 후면판(14)은 전도도가 높은 반면 강성이 작고 열팽창율이 큰 구리(Cu)로 형성됨으로써 작은 물리적인 충격 또는 높은 온도에서 쉽게 변형되게 된다. 이에 따라, 후면판(14)은 스퍼터링이 진행되는 과정에서 또는 타겟(12) 부착을 위해 고온의 환경에 노출되는 경우 휘게되는 등 변형이 일어나게 되고 상온에 노출되는 경우 타겟과의 열팽창 계수의 차이 등으로 인해 타겟(12)과 후면판(14)이 분리되는 문제가 발생된다.
또한, 기판(8)이 점차 대형화됨에 따라 후면판(14)도 점차 대형화됨으로써 스퍼터링시 후면판(14)이 변형됨으로써 증착물의 증착 균일성이 저하되는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은 타겟을 지지하는 후면판의 변형을 방지함으로써 증착물의 증착 균일성의 저하를 방지할 수 있는 액정표시패널의 제조장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라즈마 가스에 스퍼터링 되는 타겟을 지지하고 스퍼터링시 음극의 역할을 하는 후면판을 구비하는 액정표시패널의 제조장치에 있어서, 상기 후면판은 강성보강판과; 상기 강성보강판의 표면에 형성된 도전물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 강성보강판은 스테인리스 스틸 및 티타늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도전물질은 구리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 스퍼터링 장치는 챔버(166), 전원부(VP), 타겟부(TP), 마스크부(MP) 및 기판부(SP)로 이루어지며, 챔버(166)의 압력을 조절하기 위하여 펌프(174)와 가스공급부(176)를 구비한다.
챔버(166)에서는 스퍼터링 공정이 진행되며, 원활한 공정 진행을 위하여 진공상태로 유지되는 밀폐공간이다.
전원부(VP)는 고주파발생부(Radio Frequency Generator)(170)와 직류전원부(DC Power Supply)(168)로 이루어지며, 이들은 기판(138)과 타겟(142)에 연결되어 그 사이에 전기장을 형성하여 플라즈마가 발생하도록 환경을 조성한다.
마스크부(MP)는 종래와 동일하게 마스크, 플로팅 마스크 및 절연체로 이루어짐으로써 기판(138)의 비층착부분에 타겟물질이 증착됨을 방지한다. 마스크는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질을 이용하여 사각 테두리 형상으로 형성되며 음극역할을 하는 타겟(142)과의 전위차를 유지하여 플라즈마를 생성 하게 된다. 플로팅마스크는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질로 마스크의 테두리 내측에 마스크와 전기적으로 절연되게 형성된다. 절연체는 절연물질로 형성되어 마스크와 플로팅 마스크를 전기적으로 절연시킨다.
기판부(SP)는 증착물질이 증착되는 기판(138) 외에 이를 지지하는 서셉터(140) 및 기판부를 냉각시키는 냉각계(162)로 이루어진다. 여기서, 서셉터(140)는 약 500㎏ 정도의 무게를 갖게 됨으로써 취급이 용이하지 않으므로 수회의 스퍼터링 공정이 수행된 후 세정된다.
타겟부(TP)는 기판(138)에 증착할 물질을 지지하는 부분으로 타겟(142) 외에 후면판(Backing Plate)(144), 냉각계(160) 및 자석(magnet)(148)으로 구성된다. 자석(148)은 플라즈마에서 발생하는 전자가 스퍼터링 장치의 다른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 자기장을 인가하는 역할을 하고, 냉각계(160)는 타겟부(TP)를 냉각시키는 역할을 하고, 타겟(142)은 150~170도 정도의 환경에서 인듐물질을 통해 후면판(144)에 부착된다.
후면판(144)은 스퍼터링에 의해 기판(138)에 형성되는 증착물질인 타겟(142)을 고정함과 아울러 스퍼터링시 음극(cathode) 역할을 하게 된다. 이러한, 후면판 (144)은 종래와 달리 도 4에 도시된 바와 같이 강성이 좋은 스테인리스 스틸(SUS) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진 금속판(144a)과, 금속판(144a) 표면전체에 형성된 구리(Cu)막(144b)으로 구성된다. 이에 따라, 전도도를 유지함과 아울러 후면판(144)의 강성이 향상됨으로써 물리적인 충격 또는 높은 온도에서 쉽게 변형되지 않게 된다.
다시 말해서, 스퍼터링이 진행되는 과정에서 또는 타겟(142) 부착을 위해 고온의 환경 및 상온에 각각 후면판(144)이 노출되더라도 강성이 좋은 물질로 이루어진 금속판(144a)을 포함함으로써 변형이 일어나게 않게 된다. 이에 따라, 타겟(142)과 후면판(144)이 분리 되는 등의 문제는 발생하지 않게 된다.
또한, 기판(138)이 점차 대형화됨에 따라 후면판(144)도 점차 대형화되더라고 강성이 강한 물질을 포함함으로써 스퍼터링시 후면판(144)의 변형이 최소화됨으로써 증착물의 증착 균일성의 저하를 최소화 할 수 있게 된다.
여기서, 후면판(144)은 스테인리스 스틸(SUS) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진 금속판(144a)을 형성하고 그 금속판(144a) 표면에 구리(Cu)를 도금하여 형성한다. 또는, 후면판(144) 형상의 주형(mold)을 이용하여 구리막(144b)을 먼저 형성하고 주형 내부의 공간에 스테인리스 스틸(SUS) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질을 주입함으로써 형성할 수 도 있다.
이러한 스퍼터링 장치는 타겟부(TP)와 기판부(SP)를 각각 전원의 음극단과 양극단에 연결하고, 고주파를 발생시키면서 직류전원을 인가하면 전기장의 작용으로 타겟(142)에서 전자가 발생하고 이 전자들은 양극단으로 가속된다. 여기서, 가 속 전자들이 챔버에 공급된 불활성가스와 충돌하여 불활성가스가 이온화되는 플라즈마가 발생된다. 이에 따라, 불활성 가스의 양이온은 전기장의 작용으로 음극단에 연결된 타겟(142)과 충돌하여 타겟(142) 표면에서 타겟 원자들이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생되고 불활성 가스의 전자는 양극단으로 가속된다. 이렇게 이탈된 타겟 원자들은 기판부(SP)의 기판에 형성됨으로써 게이트 전극 등의 무기물이 형성된다.
이와 같이, 강성이 보강된 후면판(144)은 액정표시패널의 제조장치 뿐만아니라 유기전계발광표시소자, 플라즈마 디스플레이 패널 등 모든 평편표시소자의 제조장치에 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치는 강성이 강한 스테인리스 스틸(SUS) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진 금속판과 금속판 표면전체에 형성된 구리막으로 형성된 후면판을 구비한다. 이에 따라, 후면판은 음극 역할을 수행하기 위한 전도도를 유지함과 아울러 강성이 보강됨으로써 물리적인 충격 또는 높은 온도 등에 의해 변형되지 않게 된다. 그 결과, 타겟과 후면판이 분리되는 등의 불량이 방지되고 증착물의 증착 균일성 저하를 방지할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발 명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (3)

  1. 플라즈마 가스에 스퍼터링 되는 타겟을 지지하고 스퍼터링시 음극의 역할을 하는 후면판을 구비하는 액정표시패널의 제조장치에 있어서,
    상기 후면판은,
    강성보강판과;
    상기 강성보강판의 표면에 형성된 도전물질을 포함하며,
    상기 도전물질은 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성보강판은 스테인리스 스틸 및 티타늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조장치.
  3. 삭제
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