KR101122988B1 - 챔버 개구부에 보강재가 결합된 진공처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 챔버리드와 챔버몸체에 의해서 내부에 반응 공간을 가지는 챔버를 포함하는 진공처리장치에 있어서, 상기 챔버몸체의 적어도 한 측면에 위치하며, 피처리물이 출입하는 개구부와; 상기 개구부의 상부를 지지하도록 상기 개구부의 상부와 결합되는 보강재를 포함하는 진공처리장치를 제공한다.

본 발명에 따르면 대형 글래스를 취급하는 장비에서 글래스가 출입하는 개구부의 강성을 보강함으로써, 변형을 방지하여 챔버몸체와 챔버리드 사이에 간극이 발생하지 않도록 하는 한편 글래스의 파손 위험을 줄일 수 있게 된다.

챔버, 게이트밸브, 보강재

Description

챔버 개구부에 보강재가 결합된 진공처리장치{Vacuum treatment apparatus of which reinforcing member is combined at open portion of chamber}

도 1은 일반적인 액정표시소자 제조장치의 배치도

도 2는 공정챔버의 분해 사시도

도 3은 이송챔버와 공정챔버의 연결모습을 나타낸 단면도

도 4는 챔버 개구부의 처짐 현상을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 챔버 개구부에 보강재를 설치한 모습을 나타낸 사시도

도 6은 보강재가 설치된 공정챔버와 이송챔버의 연결모습을 나타낸 단면도

도 7은 결합홈을 이용하여 챔버 개구부의 상부에 보강재를 설치한 모습을 나타낸 사시도

도 8은 보강재의 높이와 게이트밸브 변형량과의 관계를 나타낸 실험그래프

도 9는 보강재의 저면에 곡면을 형성한 모습을 나타낸 도면

도 10은 챔버 개구부와 게이트밸브의 상부에 보강재가 결합된 모습을 나타낸 도면

도 11은 보강재의 양단부에 지지수단이 결합된 모습을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 이송챔버 20 : 공정챔버

21 : 챔버 리드 22 : 챔버 몸체

23 : 오링(O-ring) 24 : 서셉터

25 : 개구부 26 : 결합홈

60 : 게이트밸브 61 : 슬롯

62 : 슬롯밸브 구동부 100 : 보강재

110 : 볼트 120 : 지지봉

본 발명은 진공분위기에서 글래스(glass)를 처리하는 진공처리장치에 관한 것으로서, 특히 기판이 출입하는 챔버 개구부의 변형을 방지하기 위하여 보강재를 설치한 것에 관한 것이다.

종래의 음극선관(CRT)은 무겁고 부피가 큰 단점이 있어 최근에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드장치(Organic Light Emitting Diode Device, OLED) 등과 같은 평면표시장치가 널리 사용되고 있다.

이러한 평면표시장치는 모재가 되는 글래스의 표면에 박막증착, 포토리소그 래피, 에칭 등의 공정을 통해 전극, 컬러필터 또는 발광층 등을 형성함으로써 제조되며, 각 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경이 조성된 챔버 내부에서 진행된다.

도 1은 이 중에서 액정표시소자 제조장비의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 이송챔버(10)와, 상기 이송챔버(10)의 주위에 결합되는 공정챔버(20) 및 로드락챔버(loadlock chamber, 30)와, 상기 로드락챔버(30)의 측부에 결합하는 이송부(40) 등으로 이루어진다.

공정챔버(20)는 통상 고진공 상태에 있으면서 글래스에 대한 박막증착, 에칭 등의 공정이 수행되는 공간이고, 이송챔버(10)는 공정챔버(10)와 로드락챔버(30) 사이에서 글래스를 이송하는 공간으로서 역시 진공 상태를 유지하며 내부에 글래스를 운송하는 이송챔버로봇(11)을 포함한다.

이송부(40)는 장비 외부의 카세트로부터 로드락챔버(30)로 글래스(50)를 반입하거나, 로드락챔버(30)에서 카세트로 글래스(50)를 반출하는 공간으로서 운송수단인 이송부로봇(41)을 내부에 포함하며, 이송부로봇(41)의 수평이동을 위한 가이드레일(42)을 구비하기도 한다.

로드락챔버(30)는 대기압상태의 이송부(40)와 진공상태의 이송챔버(10) 사이에서 완충역할을 하기 때문에, 이송부(40)와 글래스를 교환할 때는 대기압상태로 전환되고, 이송챔버(10)와 글래스를 교환할 때는 진공상태로 전환된다.

한편 이송챔버(10), 공정챔버(20), 및 로드락챔버(30)의 측벽에는 글래스가 출입하는 통로가 형성된다.

도 2는 공정챔버(20)의 개략적인 분해사시도로서, 챔버몸체(21)와 챔버몸체(21)의 상부에 결합되는 챔버리드(22)로 이루어지며, 챔버몸체(21)와 챔버리드(22)의 경계부에는 진공시일을 위해 오링(O-ring, 23)이 설치된다.

챔버몸체(21)의 내부에는 글래스(50)를 안치하는 서셉터(24)가 위치하며, 챔버몸체(21)의 일 측면에는 장방형의 개구부(25)가 형성되는데, 상기 개구부(25)를 통해 글래스가 출입한다.

챔버몸체(21)의 측부에는 상기 개구부(25)와 연통되는 슬롯(61)을 가지는 게이트밸브(60)가 결합되는데, 게이트밸브(60)의 내부에는 슬롯(61)을 개폐하는 슬롯밸브(미도시)가 설치되고 슬롯밸브는 이를 구동하는 슬롯밸브구동부(62)에 연결된다.

도 2의 공정챔버(20) 뿐만 아니라 이송챔버(10) 및 로드락챔버(30)의 측면에도 글래스의 출입을 위해 개구부가 설치되므로, 상기 게이트밸브(60)는 공정챔버(20)와 이송챔버(10), 이송챔버(10)와 로드락챔버(30)의 사이에서 글래스 출입통로를 개폐하고 각 챔버를 상호간에 격리시키는 역할을 한다.

공정챔버(20), 이송챔버(10) 및 로드락챔버(30)와 상기 게이트밸브(60)의 연결부위에는 오링이 설치되어 진공을 유지하는 한편 공정가스의 누설을 방지한다.

도 3은 공정챔버(20)와 이송챔버(10)가 게이트밸브(60)를 사이에 두고 서로 연결된 모습을 나타낸 단면도로서, 슬롯밸브(미도시)가 열린 상태에서 이송챔버로봇(11)이 게이트밸브(60)를 통해 글래스(50)를 이송하는 모습을 나타내고 있다.

한편, 공정챔버(20)는 내부가 진공상태이고 외부가 대기압상태이므로 항상 내부 쪽으로 큰 압력을 받게 되는데, 이러한 압력은 공정챔버(20)의 측면에 형성된 개구부(25)의 변형을 초래하기 쉽다.

도 4에 도시된 바와 같이 개구부(25)는 장방형의 단면형상을 가지면서도 중앙부에 지지구조물이 없고, 특히 개구부의 높이(H)에 비하여 개구부의 상부두께(T)가 훨씬 얇기 때문에 개구부의 상부에 상대적으로 많은 변형이 초래된다. 또한 챔버의 두께에 비해서 개구부의 상부두께가 얇은 경우는 개구부(25)의 변형이 일어날 확률이 더욱 높아진다.

따라서 개구부(25)의 상부가 폭 d 만큼 아래로 처지게 되는데, 개구부(25)의 상부는 챔버리드(22)와 결합하므로, 이러한 처짐 현상은 챔버몸체(21)와 챔버리드(22) 사이에 간극을 발생시켜 챔버내부의 진공형성을 방해할 가능성을 높이게 된다.

또한 글래스가 출입하는 통로를 좁히게 되므로, 충돌로 인해 글래스가 파손될 위험성도 높아진다.

너비가 1500mm이고 상부두께(T)가 90mm 정도인 개구부(25)의 경우 변형폭(d)이 최대 2mm 정도로 관측되는데, 최근 들어 글래스가 점차 대형화됨에 따라 글래스가 출입하는 개구부(25)의 너비도 자연히 증가될 수밖에 없는 데 문제의 심각성이 있다.

현재 상용화되는 7세대 글래스의 경우1950mm*2250mm 정도의 크기를 가지므로, 글래스가 단변방향으로 출입한다고 하더라도 개구부(25)의 너비는 최소 2m 이 상이어야 한다.

개구부(25)의 너비가 커질수록 변형폭(d)이 증가할 것은 자명하고, 개구부의 상부두께(T)를 증가시킨다고 하더라도 자중으로 인한 처짐 현상 때문에 변형폭을 크게 줄이기는 어렵다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 챔버 개구부의 상부에 보강재를 설치하여 변형을 방지할 수 있는 방안을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 챔버리드와 챔버몸체에 의해서 내부에 반응 공간을 가지는 챔버를 포함하는 진공처리장치에 있어서, 상기 챔버몸체의 적어도 한 측면에 위치하며, 피처리물이 출입하는 개구부와; 상기 개구부의 상부를 지지하도록 상기 개구부의 상부와 결합되는 보강재를 포함하는 진공처리장치를 제공한다.

상기 개구부의 상부두께(T)는 상기 개구부의 높이(H)보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 보강재의 재질은 상기 챔버의 재질보다 강도가 큰 재질인 것을 특징으로 하며, 특히, 상기 챔버의 재질은 알루미늄의 조성이 90% 이상이고, 상기 보강재의 재질은 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다.

상기 보강재는 막대형상인 것이 바람직하며, 상기 막대형상의 보강재의 단면은 높이가 너비보다 큰 것이 바람직하다.

상기 보강재의 저면은 중심부가 상기 개구부 상부의 결합면과 닿지 않을 수 있으며, 이때 상기 보강재의 저면은 곡면을 포함할 수 있다.

상기 보강재는 상기 개구부의 상부에 내삽될 수도 있다.

또한 본 발명은, 내부에 일정한 공간을 가지는 챔버와; 상기 챔버의 적어도 한 측면에 위치하는 개구부와; 상기 개구부를 가지는 측면에 결합되며, 상기 챔버의 내부공간과 연통되는 게이트밸브와; 상기 개구부 상부와 상기 게이트밸브 상부에 결합되는 보강재를 포함하는 진공 처리 장치를 제공한다.

이때 상기 보강재를 지지하는 별도의 수단을 더 포함할 수도 있는데, 이 경우 상기 보강재는 게이트밸브에 연결되어 지지될 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 챔버몸체(21)에 보강재(100)를 설치한 모습을 나타낸 사시도이고, 도 6은 공정챔버(20)와 이송챔버(10)가 연결된 모습을 도시한 단면도이다.

이때 챔버몸체(21)의 측면에 형성된 개구부(25)는 횡방향의 너비가 종방향의 높이보다 큰 장방형의 모양을 가진다.

또한 챔버몸체(21)에서 개구부(25)의 상부두께가 개구부(25)의 하부두께보다 훨씬 작고, 개구부(25)의 상부두께가 개구부(25)의 높이보다 작기 때문에 개구부(25)의 상부가 상대적으로 변형가능성이 크다.

따라서 보강재(100)를 개구부(25)의 상부에 결합하는 것이 바람직하며, 설치위치도 챔버몸체(21)와 챔버리드(22) 사이를 진공시일하는 오링(23)의 외측에 설치하는 것이 바람직하다.

또한 챔버몸체(21)는 90% 이상의 알루미늄 재질로 제작하고, 보강재(100)는 챔버몸체(21)의 재질보다 강성이 높은 재질, 예를 들어 스테인레스 스틸 재질로 제작하는 것이 바람직하다.

보강재(100)는 개구부(25)의 상부에 횡방향으로 결합되므로, 긴 막대형상을 가지는 것이 바람직하며, 후술하는 바와 같이 보강재(100)의 높이가 높을수록 개구부(25) 상부의 변형폭이 작아지므로 수직방향의 높이(h)가 수평방향의 두께(t)보다 더 큰 것이 바람직하다.

다만, 보강재(100)가 도시된 것처럼 반드시 사각의 단면형상을 가져야 하는 것은 아니므로 원형의 단면을 가질 수도 있다.

한편 보강재(100)는 개구부(25)의 상부가 하부로 처지는 현상을 방지하기 위한 것이므로, 개구부(25)에 상부 방향의 힘이 작용할 수 있도록 보강재(100)를 체결하는 것이 바람직하다.

이를 위해서 도 5에 도시된 바와 같이 보강재(100)의 상부에서 하부로 볼트 (110)를 관통시켜 개구부(25) 상부에 체결한다. 따라서 보강재(100)는 볼트가 삽입되는 상하방향의 관통공을 구비하여야 하고, 개구부(25)의 상부에도 볼트에 대응하는 너트홀이 구비되어야 한다.

보강재(100)는 개구부(25)의 너비와 비슷한 길이를 가지며, 지나치게 얇으면 볼트를 수직방향으로 관통시켜 체결하기가 어려우므로 적어도 20mm 이상의 두께(t)를 가지는 것이 바람직하다.

실험상으로는 두께(t)가 40mm 정도인 것이 바람직한 것으로 나타났으며, 지나치게 두꺼울 필요는 없기 때문에 두께는 높이보다 작은 것이 바람직하다.

보강재(100)를 보다 견고하게 결합하기 위해서는 도 7에 도시된 바와 같이 개구부(25)의 상부에 횡방향의 결합홈(26)을 형성하고 상기 결합홈(26)에 보강재(100)를 삽입한 후 볼트(100)를 이용하여 체결할 수도 있다.

도 8에 도시된 실험그래프에 따르면 보강재(100)의 높이(h)를 높일수록 개구부(25)의 변형폭, 즉 하부로 처지는 양이 적어짐을 알 수 있다.

일반적으로 챔버몸체(21)와 챔버리드(22)의 사이에 삽입되는 오링은 0.5mm 정도의 마진을 가지므로, 챔버몸체(21)와 챔버리드(22)의 사이에 0.5mm 이상의 간극이 벌어지면 가스누설이 발생하여 진공형성이 어려워진다. 따라서 개구부(25) 상부의 변형폭이 0.5mm를 넘지 않도록 제한할 필요가 있다.

도 8의 그래프에 의하면 SUS 보강재의 높이(h)가 70mm 정도인 때에 개구부(25) 상부의 변형폭이 0.5mm로 나타나므로, 이를 감안하여 보강재(100)의 높이는 최소한 70mm 이상인 것이 바람직하다. 7세대 이상의 장비에서는 통상 0.2mm 이하의 변형폭이 요구되므로 이를 위해서는 보강재(100)의 높이를 160mm 이상으로 제조하여야 한다.

다만 높이가 300mm 이상이 되면 변형폭의 감소율이 급격히 낮아질 뿐만 아니라 볼트체결도 불편하고 보강재(100)가 불필요하게 상부로 돌출되므로 보강재의 높이(h)는 300mm 이하로 제한되는 것이 바람직하다.

도 9는 보강재(100)의 저면에 곡면부를 형성한 것을 나타낸 결합단면도로서, 이와 같이 보강재(100)의 저면에 아치형의 곡면부를 형성하면 개구부(25)의 상부와 맞닿지 않는 부분이 생기게 된다.

따라서 이 부분에 체결되는 볼트는 양 단부에 체결되는 볼트에 비해 개구부(25) 상부를 보다 높이 끌어올릴 수 있어 개구부(25)의 변형폭을 더욱 줄일 수 있다.

한편 이상에서는 보강재(100)를 챔버몸체(21)의 상부에만 설치하는 경우를 설명하였으나, 도 10에 도시된 바와 같이 보강재(100)의 폭을 넓혀 개구부(25) 뿐만 아니라 게이트밸브(60)의 상부에도 결합할 수도 있다.

게이트밸브(60)의 내부도 진공상태의 공정챔버 또는 이송챔버와 연통되어 외부로부터 압력을 받으므로 변형될 가능성이 있기 때문에, 보강재를 이용하여 이를 방지할 수 있다.

도 11은 보강재(100)를 지지하는 별도의 지지수단을 예시한 것으로서, 보강재(100)의 지지력을 보완하기 위하여 보강재(100)의 양단부에 지지봉(120)을 설치한 모습을 도시하고 있다.

그러나 보강재(100)의 지지수단이 이에 한정되는 것은 아니어서 보강재(100)의 일부를 장비 프레임에 연결하는 등 여러 방법으로 보강재(100)를 지지할 수 있다. 만일 게이트밸브(60)가 챔버몸체(21)보다 강도가 큰 재질로 제조되었다면 게이트밸브(60)도 보강재(100)를 지지하는 수단으로 활용될 수 있다.

또한 이상에서는 공정챔버(20)의 개구부에 보강재(100)를 설치하는 경우만을 설명하였으나 본 발명에 따른 보강재(100)는 글래스가 통과하는 모든 종류의 진공 챔버에 적용될 수 있으며, 액정표시장치의 제조장비 뿐만 아니라 그 밖의 평면표시장치의 제조장비에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면 대형 글래스를 취급하는 장비에서 글래스가 출입하는 개구부의 강성을 보강함으로써 변형을 방지하여 챔버몸체와 챔버리드 사이에 간극이 발생하지 않도록 하는 한편 글래스의 파손 위험을 줄일 수 있게 된다.

Claims (12)

1. 챔버리드와 챔버몸체에 의해서 내부에 반응 공간을 가지는 챔버를 포함하는 진공처리장치에 있어서,

   상기 챔버몸체의 적어도 한 측면에 위치하며, 피처리물이 출입하는 개구부와;

   상기 개구부의 상부를 지지하도록 상기 개구부의 상부와 결합되고 상기 챔버의 재질보다 강도가 큰 재질인 보강재

   를 포함하는 진공처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개구부의 상부두께(T)는 상기 개구부의 높이(H)보다 작은 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버의 재질은 알루미늄의 조성이 90% 이상이고, 상기 보강재의 재질은 스테인레스 스틸인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강재는 막대형상인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 막대형상의 보강재의 단면은 높이가 너비보다 큰 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 보강재의 저면은 중심부가 상기 개구부 상부의 결합면과 닿지 않는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 보강재의 저면은 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강재는 상기 개구부의 상부에 내삽되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
10. 내부에 일정한 공간을 가지는 챔버와;

    상기 챔버의 적어도 한 측면에 위치하는 개구부와;

    상기 개구부를 가지는 측면에 결합되며, 상기 챔버의 내부공간과 연통되는 게이트밸브와;

    상기 개구부 상부와 상기 게이트밸브 상부에 결합되는 보강재

    를 포함하는 진공 처리 장치
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 보강재의 양단부에 지지봉이 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 보강재는 상기 챔버보다 강도가 큰 재질로 된 게이트 밸브와 연결되어 지지되는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치

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