KR101362458B1 - 리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치 - Google Patents

리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치에 관한 것으로서, 구동장치에 의해 승강이 이루어지는 핀 플레이트와; 상기 핀 플레이트의 상면에 대하여 분리가능하게 수직방향으로 안착되어 상기 핀 플레이트의 승강에 따라 기판을 로딩/언로딩시키는 다수개의 리프트 핀을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 리프트 핀이 챔버의 진공상태에서 기판을 로딩/언로딩 하기 위하여 승강하게 될 때, 리프트 핀과 핀 플레이트의 접촉부위가 인력에 따른 응력집중을 받지 않게 되어 변형 또는 파손이 예방되는 효과가 제공된다.

Description

리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치{Lift pin module and apparatus for manufacturing of FPD including the same}
본 발명은 리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버와 같이 진공을 이루는 진공챔버 내부에서 기판을 로딩/언로딩 시키는 리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조장비나 평판표시소자 제조장치 등에는 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등을 탑재대(또는 스테이지)에 대하여 로딩/언로딩 하기 위하여 리트프 핀들이 사용되고 있다.
이러한 리프트 핀들이 사용되는 구성은 반도체 제조장비나 평판표시소자 제조장치 등에 유사하게 적용될 수 있으므로, 이하 설명할 리프트 핀 및 이를 구동하는 장치는 평판표시소자 제조장치에 적용되는 구조를 중심으로 설명한다.
평판표시소자(Flat Panel Display)는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
이러한 평판표시소자를 제조하기 위한 제조장치는, 기판의 표면처리 등을 위해 진공 처리용 장치를 이용하게 되는데, 일반적으로 로드락(Load Rock) 챔버, 반송 챔버, 공정 챔버 등이 이용되고 있다.
이 중에서 공정 챔버는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일측에 게이트(11)가 구비되고 진공 상태로의 전환이 가능하도록 이루어져 내부에서 공정 처리가 수행되는 챔버(10)와, 이 챔버(10) 내부의 상부 영역에 위치되는 상부전극(12)과, 이 상부전극(12)의 하부에 위치되어 그 상부에 기판(S)이 탑재되는 하부전극(14)으로 구성된다.
여기서, 상부챔버(12)에는 기판(S)에 공정가스를 분사하는 샤워 헤드(Shower Head)가 포함되고, 하부전극(14)은 기판(S)을 로딩/언로딩할 때 기판을 승강시킬 수 있도록 다수 개의 리프트 핀(20)들이 구비된다. 이를 위하여 하부전극(14)에는 리프트 핀(20)이 통과되도록 다수개의 핀 홀(16)이 형성된다.
리프트 핀(20)들은 리프트 핀 구동장치(30)에 의해 승강 작동이 이루어지는데, 이 리프트 핀 구동장치(30)는 다수개의 리프트 핀(20)들을 동시에 승강시킬 수 있도록 구성될 수도 있고(도 1 및 도 2 참조), 각각의 리프트 핀(20)들을 개별적으로 승강시킬 수 있도록 구성될 수도 있다.(도 3 참조)
다수개의 리프트 핀(20)들을 동시에 승강시킬 수 있도록 구성되는 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 리프트 핀 구동장치(30)는 하부전극(14)의 하부에 다수개의 리프트 핀(20)들이 고정되어 있는 핀 플레이트(35)를 포함한다.
이때, 핀 플레이트(35)는 구동 모터(32) 및 볼 스크류(33) 등에 의해 승강될 수 있도록 구성된다.
그러나, 상기와 같이 다수개의 리프트 핀(20)들을 동시에 승강시킬 수 있도록 구성되는 경우, 리프트 핀(20)은 그 리프트 핀(20)의 끝단이 핀 플레이트(35)에 대하여 볼트 등의 결합수단에 의해 직립된 상태로 고정,결합되어 있는바, 그 높이 조절이 매우 어려운 문제점이 있었다.
즉, 최근에는 기판(S)이 대형화됨에 따라 기판을 로딩/언로딩 시키기 위한 리프트 핀(20)이 다수개 구비되는데, 이 다수의 리프트 핀(20)들 중 어느 하나 또는 그 이상의 리프트 핀 높이가 미세하게 다른 리프트 핀들과 다를 경우, 전체 리프트 핀(20) 높이를 동일하게 정렬시키기 위하여 해당 리프트 핀의 높이를 조절하기가 매우 어려웠으며, 이에 따라 기판(S)의 공정처리시 불량 발생의 원인으로 작용되기도 하였다.
또한, 리프트 핀(20)이 핀 플레이트(35)에 대하여 결합수단에 의해 수직방향으로 고정,결합되어 있는바, 핀 플레이트(35)가 수평상태에서 변형될 경우 어느 하나 또는 그 이상의 리프트 핀이 수직에 대하여 경사진 상태로 기울기를 갖게 되는데, 이때 기울어진 리프트 핀이 기판(S)의 로딩/언로딩을 위하여 챔버(10)와 하부전극(14)의 핀 홀(16)들을 통과하면서 승강하게 되면, 상기 핀 홀(16)의 내벽면과 마찰을 일으켜 파티클이 발생하게 되는 문제점도 있었다.
또, 챔버(10) 내에서 기판(S)을 처리하기 위하여 그 내부를 진공시킬 경우, 챔버(10) 내부의 진공압과 챔버 외부의 대기압의 차이로 인해 리프트 핀(20) 및 리프트 핀 구동장치(30)가 챔버(10) 안쪽으로 빨려 들어가는 힘을 받게 되며, 이에 따라 리프트 핀(20)과 핀 플레이트(35) 결합부위에 응력이 집중되어 리프트 핀(20)의 변형 및 파손이 발생되는 문제점도 있었다.
이러한 문제점은, 리프트 핀(20)을 하강시켜 기판(S)을 언로딩할 경우, 리프트 핀(20)과 핀 플레이트(35)의 결합부위에 더욱 크게 발생된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 리프트 핀(20)들을 개별적으로 승강시킬 수 있도록 구성되는 경우, 각각의 리프트 핀(20)마다 구동장치(40)가 개별적으로 설치됨으로써, 그 설치비용이 증가됨은 물론 각각의 구동장치(40)들이 동시에 구동되도록 하기 위한 제어가 어려워 에러발생률이 높아져 결국 기판 손상의 우려가 큰 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들에 착안하여 안출된 것으로서, 다수개의 리프트 핀들이 각각 개별적으로 미세 높이조절이 가능하여 다수개의 리프트 핀 높이를 용이하게 정렬시킬 수 있도록 함은 물론, 핀 플레이트에 대하여 각각의 리프트 핀들이 고정되지 않고 분리가 가능하도록 함으로써, 공정 챔버의 진공시 진공압에 영향을 받지 않되, 상기 진공압에 견딜 수 있는 자중체의 설치로 공정 챔버 내부로 빨려 들어가지 않도록 한 리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈은, 구동장치에 의해 승강이 이루어지는 핀 플레이트와; 상기 핀 플레이트의 상면에 대하여 분리가능하게 수직방향으로 안착되어 상기 핀 플레이트의 승강에 따라 기판을 로딩/언로딩시키는 다수개의 리프트 핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 리프트 핀에서 챔버 내부로 인입되지 않고, 외부에 위치하게 되는 부위에는 상기 챔버 내부의 진공압에 따른 인력 보다 큰 중량의 자중체가 형성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 더욱 바람직하게는 상기 리프트 핀은, 챔버 내부로 인입되어 기판을 로딩/언로딩시키는 제1핀과, 상기 챔버 외부에 위치되어 핀 플레이트의 상면과 그 끝단이 분리가능하게 접촉되는 제2핀으로 이루어지며, 상기 제2핀에 상기 자중체가 형성되는 것이다.
또한, 상기 제1핀과 제2핀은 턴버클에 의해 결합되어, 상기 턴버클의 회전에 따라 높이조절이 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 리프트 핀의 저면에는 돌기부가 형성되고, 상기 핀 플레이트의 상면에는 상기 돌기부에 대응되는 요홈이 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈을 포함하는 평판표시소자 제조장치는, 하부에 핀 통과부를 갖는 챔버와; 상기 챔버의 내부에서 기판이 탑재될 수 있도록 이루어지고, 복수의 핀 홀이 형성된 하부전극과; 상기 챔버의 하부공간에 위치되어 상기 기판을 승강시킬 수 있도록 하는 상기한 구성의 리프트 핀 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈 및 이것을 포함하는 평판표시소자 제조장치에 의하면, 다수개의 리프트 핀들이 각각 개별적으로 미세 높이조절이 가능하게 됨으로써, 다수개의 리프트 핀 높이를 용이하게 정렬시킬 수 있게 되는 효과가 제공된다.
또한, 본 발명은 핀 플레이트에 대하여 각각의 리프트 핀들이 고정되지 않고 분리가 가능함으로써, 공정 챔버의 진공시 진공압에 의해 리프트 핀과 핀 플레이트의 결합부위에 응력이 집중되지 않아 변형 또는 파손 등의 영향을 받지 않게 된다.
여기서, 리프트 핀의 하부쪽에는 상기 진공압에 견딜 수 있는 자중체가 설치되어 있는바, 공정 챔버의 진공시 진공압에 의해 공정 챔버 내부로 리프트 핀 모듈이 빨려 들어가지 않게 되는 효과도 제공된다.
도 1은 종래의 리프트 핀 모듈이 적용된 평판표시소자 제조장치의 공정 챔버를 도시한 단면도.
도 2는 도 1에서 리프트 핀 모듈의 사시도.
도 3은 종래의 다른 리프트 핀 모듈이 적용된 평판표시소자 제조장치의 공정 챔버를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈이 적용된 평판표시소자 제조장치의 공정 챔버를 도시한 단면도로서, 도 4a는 리프트 핀 모듈이 상승된 상태의 단면도이고, 도 4b는 리프트 핀 모듈이 하강되는 상태의 단면도, 도 4c는 리프트 핀 모듈이 하강된 상태의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈의 일부 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈이 적용된 상태에서의 구성을 평면상태로 나타낸 평면 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈이 적용된 평판표시소자 제조장치의 공정 챔버를 도시한 단면도로서, 도 4a는 리프트 핀 모듈이 상승된 상태의 단면도이고, 도 4b는 리프트 핀 모듈이 하강되는 상태의 단면도이며, 도 4c는 리프트 핀 모듈이 하강된 상태의 단면도이다. 또한 도 5는 본 발명에 따른 리프트 핀 모듈의 일부 사시도이다.
도시된 바와 같이, 공정 챔버는 진공 분위기 하에서 기판(S)의 표면을 처리할 수 있도록 이루어진 챔버(50)가 구비되고, 이 챔버(50)의 내부에는 상부전극(52)과 하부전극(54)이 상하로 배치되어 구성된다.
여기서, 챔버(50)는 기판(S)의 투입 및 반송을 위해 게이트(51)가 구비되고, 또한 기판(S)의 표면처리를 위한 공정가스가 제공되는 샤워헤드가 구비된다.
하부전극(54)은 기판 탑재 수단으로서, 표면 처리할 기판(S)이 상부에 탑재되어 위치될 수 있도록 구성되는데, 특히 하부전극(54)은 기판 투입 및 배출 과정에서 기판(S)을 승강시키는 리프트 핀(60)들이 상하 방향으로 관통되게 설치된다. 이 하부전극(54)에는 리프트 핀(60)이 통과되도록 핀 통과부가 구성되는데, 이 핀 통과부는 도면에서 핀 홀(56)들로 구성된다.
상기 챔버(50)의 하부 공간에는 리프트 핀(60)들을 승강시키기 위한 리프트 핀 모듈(100)이 구비된다. 여기서 챔버(50)에는 리프트 핀(60)이 챔버(50)의 하부로 연장되어 리프트 핀 모듈(100)에 의해 작동될 수 있도록 역시 핀 통과부를 구성하는 핀 홀(58)들이 형성된다.
한편, 기판(S)을 하부전극(54)에 대하여 승강시키게 되는 리프트 핀(60)은 대면적의 기판을 동시에 승강시킬 수 있도록 일정간격마다 다수개가 구비되며, 이러한 리프트 핀(60)들은 구동수단(70)에 의해 승강이 이루어지는 핀 플레이트(110)에 대하여 직립되게 설치되어 있다.
여기서, 다수개의 리프트 핀(60)들은 개별적으로 미세 높이조절이 가능함은 물론, 핀 플레이트(110)의 상면에 대하여 고정되지 않고 접촉 또는 분리가 가능하도록 설치되어 있는데, 이에 대하여 도 4a~c 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
다수개의 리프트 핀(60)들은 각각 챔버(50)의 내부로 인입되어 기판(S)을 로딩/언로딩 시키는 제1핀(62)과 핀 플레이트(110)의 상면에 안착되는 제2핀(64)으로 구분되어 형성되며, 이들 제1핀(62) 및 제2핀(64)은 턴버클(66)에 의해 수직방향으로 결합되어 있다.
따라서, 턴버클(66)의 회전에 따라 제1핀(62)과 제2핀(64)의 간격을 좁히거나 늘리면서 전체적인 리프트 핀(60)의 높이조절이 이루어지게 된다.
여기서 핀 플레이트(110)의 상면에 안착되는 제2핀(64)에는 일정중량의 자중체(68)가 형성되어 있는데, 이 자중체(68)는 챔버(50)의 진공시 진공압에 의해 해당 리프트 핀에 작용하는 인력에 견딜 수 있도록 상기 진공압에 따른 인력보다 조금 큰 중량의 것을 적용하는 것이 바람직하다.
예컨대, 챔버(50)의 진공에 따른 진공압으로 각각의 리프트 핀(60)들에 16Kg 정도의 인력이 작용한다고 하면, 각각의 리프트 핀(60)의 제2핀(64)에 형성되는 자중체(68)는 16.5kg의 중량인 것을 적용한다.
따라서, 챔버(50) 내부에서 진공이 이루어질 때, 리프트 핀(60)에 작용하는 진공압에 따른 인력 보다 리프트 핀(60)의 자중이 더 무겁기 때문에 리프트 핀(60)이 챔버(50) 내부로 빨려 들어가지 않게 된다.
한편, 리프트 핀(60)의 제2핀(64)에서 자중체(68)의 저면 중앙부위에는 핀 플레이트(110)의 상면과 점 접촉을 이루도록 돌기부(68a)가 형성되어 있고, 핀 플레이트(110)의 상면에는 상기 돌기부(68a)에 대응하는 요홈(112)이 형성되어 있다.
따라서, 리프트 핀(60)들은 자중체(68)의 자중에 의해 상기 돌기부(68a)가 핀 플레이트(110)의 요홈(112)에 안착된 상태를 유지하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 리프트 핀 모듈(100)의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 챔버(50) 내부에서 기판(S)을 로딩시키기 위하여 리프트 핀 모듈(100)이 상승작용을 하게 되면, 모터와 볼 스크류로 이루어진 구동장치(70)에 의해 핀 플레이트(110)가 상승하게 된다.
이에 따라 핀 플레이트(110)에 안착된 다수개의 리프트 핀(60)들이 동시에 상승하게 되면서 기판(S)을 로딩시키게 된다.(도 4a 참조)
이에 앞서, 어느 하나의 리프트 핀 또는 다수개의 리프트 핀 높이를 미세조정하고자 할 경우에는, 높이 조절하고자 하는 리프트 핀(60)의 턴버클(66)을 회전시켜서 제1핀(62)과 제2핀(64)의 간격을 줄이거나 벌려주면서 그 높이를 조절하면 된다.
한편, 기판(S)을 언로딩시키기 위하여 리프트 핀 모듈(100)이 하강작용을 하게 되면, 모터와 볼 스크류로 구성된 구동장치(70)의 작동으로 핀 플레이트(110)가 하강하게 된다.
이때, 핀 플레이트(110)에 대하여 각각의 리프트 핀(60)들은 고정되지 않고 분리된 상태로 이루어져 있는바, 핀 플레이트(110)의 하강에 따라 리프트 핀(60)만 챔버(50) 내부로 인력이 작용하게 되어 핀 플레이트(110)는 작은 힘으로도 하강이 이루어지게 된다.(도 4b 참조)
동시에, 리프트 핀(60)의 제2핀(64)에는 챔버(50) 내부의 진공압에 따른 인력 보다 큰 중량의 자중체(68)가 설치되어 있는바, 챔버(50) 내부의 진공압에 의해 챔버(50) 내부로 당겨지는 힘을 이기고 자중에 의해 서서히 하강하게 된다.(도 4c 참조)
따라서, 핀 플레이트(110)와 리프트 핀(60)의 접촉부위에 응력 집중이 발생되지 않게 되어 핀 플레이트(60)의 변형이 발생되지 않는바, 다수개의 리프트 핀(60)들 또한 핀 플레이트(110)에 대하여 수직상태에서 기울게 되는 등의 변형 또는 파손이 발생되지 않는다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 리프트 핀 모듈(100)은, 하나의 핀 플레이트에 다수개의 리프트 핀이 안착되도록 할 수도 있으나, 최근에는 기판이 대면적화됨에 따라 리프트 핀의 개수도 많아지고 있는바, 몇 개씩 묶음으로 리프트 핀 모듈을 형성할 수도 있다.
예컨대, 대면적의 기판처리를 위한 챔버의 경우 도 6에 도시된 바와 같이 20개 이상의 리프트 핀(60)이 구비되는바, 이 리프트 핀(60)들 중 주위에 근접하는 리프트 핀들끼리 하나의 모듈(100)로서 묶어서 기판(S)의 승강이 이루어지도록 할 수도 있다.
즉, 가로방향으로 정렬되는 4개의 리프트 핀은 하나의 핀 플레이트와, 이 핀 플레이트를 구동시키는 구동장치로서 하나의 모듈로 형성하고, 세로방향으로 정렬되는 3개의 리프트 핀은 다른 핀 플레이트와, 이 핀 플레이트를 구동시키는 구동장치로서 다른 모듈로 형성하는 등, 다수개의 리프트 핀 모듈로서 형성하고, 이들 모듈들마다 구동장치를 설치하여 적은 수의 구동장치로서 다수개의 리프트 핀을 구동시킬 수 있도록 할 수도 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
50 : 챔버 60 : 리프트 핀
62 : 제1핀 64 : 제2핀
66 : 턴 버클 68 : 자중체
68a : 돌기부 70 : 구동장치
100 : 리프트 핀 모듈 110 : 핀 플레이트
112 : 요홈

Claims (6)

  1. 구동장치에 의해 승강이 이루어지는 핀 플레이트와, 상기 핀 플레이트의 상면에 대하여 분리가능하게 수직방향으로 안착되어 상기 핀 플레이트의 승강에 따라 기판을 로딩/언로딩시키는 다수개의 리프트 핀을 포함하는 것으로서,
    상기 리프트 핀은,
    턴버클에 의해 결합되어 상기 턴버클의 회전에 따라 높이조절이 이루어지되, 챔버 내부로 인입되어 기판을 로딩/언로등시키는 제1핀과, 상기 챔버 외부에 위치되어 핀 플레이트의 상면과 그 끝단이 분리가능하게 접촉되는 제2핀으로 이루어지고,
    상기 제2핀에는 챔버 내부의 진공압에 따른 인력 보다 큰 중량의 자중체가 형성되며,
    상기 자중체의 저면에는 돌기부가 형성되고, 상기 핀 플레이트의 상면에는 상기 돌기부에 대응하는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 리프트 핀 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 하부에 핀 통과부를 갖는 챔버와;
    상기 챔버의 내부에서 기판이 탑재될 수 있도록 이루어지고, 복수의 핀 홀이 형성된 하부전극과;
    상기 챔버의 하부공간에 위치되어 상기 기판을 승강시킬 수 있도록 하는 청구항 1에 기재된 리프트 핀 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자 제조장치.
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