KR101485707B1 - 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 볼록부(101)가 형성된 표면을 가지는 판상의 세라믹 재질 본체와, 상기 본체의 표면에 용사 공정에 의하여 부착 구비된 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)으로 이루어진 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100)에 관한 것으로; 사용 후 용사층을 제거하고 다시 용사층을 형성하여 다시 사용하는 것이 가능한 효과가 있다.

Description

액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척{A Chuck Of Exposure Machine For Crystal Display Device}
본 발명은, 액정 디스플레이 장치 등의 표시용 패널 기판의 제조에 있어서, 포토레지스트가 도포된 기판으로의 빔을 조사하고, 조사된 빔에 의해 기판에 패턴이 형성되도록 하는 노광 장치에 사용되는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척에 관한 것이다.
표시용 패널로서 이용되는 액정 디스플레이 장치의 TFT(Thin Film Transistor) 기판이나 컬러 필터 기판, 플라즈마 디스플레이 패널용 기판, 유기EL(Electronicluminescence) 표시 패널용 기판 등의 제조는, 노광 장치를 이용하여, 포토리소그래피 기술에 의해 기판상에 패턴을 형성한다. 노광 장치로서는, 종래에, 렌즈 또는 거울을 이용하여 마스크의 패턴을 기판 상에 투영하는 프로젝션 방식과, 마스크와 기판 사이의 미세한 틈새(프록시미티 갭)를 설치하여 마스크의 패턴을 기판으로 전사하는 프록시미티 방식이 있다.
노광 장치는 기판을 진공 흡착하여 유지하는 척을 구비하고, 척에 유지된 기판의 표면에 포토마스크를 투과한 광을 조사하여 노광을 행한다.
도 1에 도시된 바와 같이 노광 장치는, 베이스(3), X가이드(4), X스테이지(5), Y가이드(6), Y스테이지(7), θ스테이지(8), 노광기용 척(10), 게이트(11), 광 빔 조사 장치(20), 리니어 스케일(31, 33), 인코더(32)로 이루어지고; 측장 시스템 제어 장치, 영상 처리 장치, 스테이지 구동 회로 및 주제어 장치가 구비된다. 측장 시스템 제어 장치는 레이저 광원(41), 레이저 간섭계(42, 44) 및 바 미러(43)를 포함하여 구성된다.
도 2는 노광기용 척(10)의 기판 부착면을 예시하고 있는 것으로, 노광기용 척(10)에는 기판 반송 로봇(도시 생략)으로부터 보내어져 온 기판을 수취하여 흡착 유지하고, 척면의 상하 방향(도면 튀어나옴ㆍ깊이 방향)으로 이동하는 흡기 구멍을 가진 밀어올림 핀(11), 또한, 흡착 구멍을 가진 핀과 마찬가지로, 기판 반송 로봇(도시 생략)으로부터 보내어져 온 기판을 수취하여 유지하고, 척면의 상하 방향(도면 튀어나옴ㆍ깊이 방향)으로 이동하는 밀어올림 핀(12), 또한, 고압공기를 토출하는 토출 구멍(13), 그리고, 흡기 구멍(14)과 뱅크(15)로 형성되는 진공 구획이 형성되어 있다.
종래에 노광기용 척(10)은 알루미늄 재질로 제작되어 사용되었다. 도 3에 도시된 바와 같이 알루미늄 재질로 이루어진 노광기용 척(10)은 판상의 원재를 열처리하고(1차 열처리, ST-10), 기판이 지지될 표면을 1차 가공한다(ST-20, 황삭 가공). 표면 1차 가공에서 복수의 구멍도 천공 형성한다. 표면 1차 가공(ST-20) 후에 저면 1차 가공을 한다(ST-30, 황삭 가공). 저면 1차 가공에서 저면에 포켓을 형성한다. 표면과 저면의 1차 가공이 완료되면 2차 열처리를 한다(ST-40). 2차 열처리 공정(ST-40) 후, 저면을 2차 가공하고(ST-50, 정삭 가공) 표면을 2차 가공(ST-60, 정삭 가공) 한다. 표면 2차 가공시 표면에 엠보싱을 형성한다. 표면의 2차 가공까지 완료되면, 표면을 연마하고(1차 평면 연마, ST-70), 알루미늄 표면에 산화피막을 형성하는 아노다이징 공정과 표면을 검정색으로 착색시키는 착색 공정(ST-80)이 실시된다. 그리고 다시 표면을 2차 연마(2차 평면 연마, ST-90)하여 제된다.
상기와 같은 공정을 거쳐 제조되는 알루미늄 재질의 노광기용 척은 정전기에 취약하고 외력의 작용에 의하여 용이하게 변형되는 문제점이 있었다. 따라서 블랙 세라믹 재질의 노광기용 척이 제안되었으나 블랙 세라믹 재질로 이루어진 노광기용 척은 재생이 불가능하다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0013908호 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사용중 정전기에 의한 문제가 발생하지 않으며 재생에 의하여 반복적으로 사용할 수 있는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 위하여 본 발명은 복수의 볼록부가 돌출 형성된 표면을 가지는 판상의 세라믹 재질 본체와, 상기 본체의 표면에 용사 공정에 의하여 부착 구비된 산화티타늄(TiO2) 용사층으로 이루어진 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척을 제공한다.
상기에서, 볼록부는 바닥면으로부터 경사지게 상향 연장된 경사부와, 상기 경사부의 상단에 형성된 평면부로 이루어지고, 상부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성되며; 상기 산화티타늄(TiO2) 용사층의 두께는 볼록부의 돌출 높이의 50∼80％ 범위인 것을 특징으로 한다.
상기에서, 본체의 표면에 볼록부를 형성하는 가공 공정 후에 브래스트에 의하여 표면에 조도를 형성한 후, 용사 공정에 의하여 산화티타늄(TiO2) 용사층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 브래스트 공정에 의하여 형성되는 표면의 조도는 1.3∼1.7㎛Ra 범위인 것을 특징으로 한다.
상기에서, 볼록부 사이의 간격은 4.5∼5.5㎜ 범위이고, 볼록부의 높이는 0.3∼0.4㎜ 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100)에 의하면, 사용 후 용사층을 제거하고 다시 용사층을 형성하여 다시 사용하는 것이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기를 도시한 것이며,
도 2는 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척의 평면도이며,
도 3은 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척의 제조 공정을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며,
도 4는 본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척의 제조 공정을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척의 일부를 도시한 평면도이며,
도 6은 도 5의 A-A선에 따르는 단면도이며,
도 7은 도 5의 A-A선에 따르는 단면도로서 용사층이 형성된 상태를 도시한 것이다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척의 제조 공정을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며, 도 5는 본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척의 일부를 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 7은 도 5의 A-A선에 따르는 단면도로서 용사층이 형성된 상태를 도시한 것이다.
이하의 설명에서 액정 디스플레이 장치의 기판을 지지하는 방향의 면을 표면이라고 하고, 그 반대 면을 저면이라고 한다.
본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100)의 본체는 판상의 세라믹 재질(예, 세라믹 소결체)로 이루어진다. 세라믹 소결체로 제조된 노광기용 척에 대한 기술은 공지된 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100)은 복수의 볼록부(101)가 형성된 표면을 가지는 판상의 세라믹 재질 본체와, 상기 본체의 표면에 용사 공정에 의하여 부착 구비된 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)으로 이루어진다.
도 4에 도시한 바와 같이 판상의 세라믹 재질의 표면과 저면을 가공한다(ST-110, ST-120). 먼저 표면을 가공하여 기준면으로 하고, 기준면에 대하여 평행하게 되도록 저면을 가공한다. 표면 가공 단계(ST-110)에서 상하로 관통된 복수의 구멍을 형성하고, 표면에 바닥면(103)으로부터 상향 돌출된 복수의 볼록부(101)가 가공되도록 하여 엠보싱을 형성한다. 가공에 있어서 볼록부(101)가 형성되는 부분을 제외한 나머지 부분을 절삭 가공하여 볼록부(101)가 형성되도록 하고, 가공된 면이 바닥면(103)으로 형성된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 볼록부(101)는 바닥면(103)으로부터 경사지게 상향 연장된 경사부(101a)와, 상기 경사부(101a)의 상단에 형성된 평면부(101b)로 이루어지고, 상부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성된다.
표면과 저면의 가공 및 볼록부(101)의 형성 가공에서는 밀링과 같은 절삭 가공 기계를 사용하고, 다이아몬드 팁과 같은 절삭 공구를 이용하여 절삭 가공하는 것이 가능하다.
상기 볼록부(101)의 단면은 사각형으로 형성된다. 상기 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)은 볼록부(101)의 경사부(101a) 및 평면부(101b) 위로 적층 형성되고, 바닥면(103) 위로 적층 형성된다.
볼록부(101)의 돌출 높이(H)는 0.3∼0.4㎜ 범위로 형성하고 상기 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)의 두께(H1)는 볼록부(101)의 돌출 높이(H)의 50∼80％ 범위로 하는 것이 바람직하다. 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)의 두께(H1)는 볼록부(101)의 돌출 높이(H)의 80％보다 두껍게 형성하는 경우 재사용시 용사 층 제거에 소요되는 시간이 증가하고 용사 후 돌출된 높이가 낮아져 높이가 유지되지 않는 문제점이 있으며, 50％보다 낮게 하는 경우 용사 후 연마 공정에서 용사층이 제거될 수 있으므로 연마 공정이 정밀하게 되어야 하는 문제점이 있다. 볼록부(101)의 돌출 높이(H)를 0.4㎜ 보다 크게 형성하여 할 수 있으나 필요 이상으로 가공 시간이 소요되고, 0.3㎜보다 작게 형성하는 경우 용사 후 용사 두께가 증가하는 경우 돌출 높이가 유지되지 않을 수 있는 문제가 있다.
표면에 볼록부(101)를 형성하는데 있어서, 볼록부(101) 사이의 간격(p)은 4.5∼5.5㎜ 범위가 되도록 하였으며, 시험을 위하여 볼록부(101) 사이의 간격(p)이 5㎜가 되도록 하여 본체를 제조하였다.
본체의 표면에 볼록부(101)를 형성한 후 볼록부(101)의 경사부(101a) 및 평면부(101b)와, 저면부(103)의 표면 조도(거칠기)가 1.3∼1.7㎛Ra 범위가 되도록 브래드 브래스팅(Brad Blast) 공정이 수행된다(ST-130). 표면 조도가 1.3∼1.7㎛Ra 범위가 됨으로써 용사층(110)의 고착이 견고하게 이루어진다. 표면 조도가 1.3㎛Ra 보다 낮은 경우 표면이 매끄럽게 되어 용사층의 고착이 견고하게 이루어지지 않으며, 1.7㎛Ra 보다 큰 경우 골 부분까지 용사층이 접촉이 되지 않게 되는 문제가 있다.
본체의 표면에 브래스팅에 의하여 바람직한 범위의 조도가 형성된 후, 용사 공정(ST-140)에 의하여 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)이 형성된다. 상기 용사층(110)의 두께는 볼록부(101)의 돌출 높이(H)의 50∼80％ 범위가 되도록 한다. 표면에 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)을 형성함으로써 본체를 이루는 세라믹 재질에 착색할 필요가 없게 된다. 또한 본체에 미리 볼록부(101)를 형성하고 용사층(110)을 형성함으로써 용사층(110)의 표면에도 돌기부가 형성되므로, 마스킹과 같은 방법을 사용하지 않고 표면 전체를 용사할 수 있으므로 용사 공정(ST-140)이 용이하게 실시된다.
용사 공정(ST-140) 후에, 평면 연마(ST-150)이 실시된다. 평면 연마(ST-150)에 의하여 돌기부(101)의 평면부(101b) 상부로 형성된 용사층의 일부가 제거된다. 따라서 저면부(103) 상에 형성된 용사층의 두께(H1)는 평면부(101b)의 상부로 형성된 용사층의 두께(H2)보다 두껍게 된다.
본 발명에 따르는 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)이 표면에 형성된 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100)은 사용 후, 황산에 침적시켜 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)을 제거하고, 추가 가공 없이 다시 표면에 산화티타늄(TiO2) 용사층(110)을 형성함으로써 재사용이 가능해진다.
100: 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척
101: 볼록부 110: 용사층

Claims (5)

  1. 복수의 볼록부(101)가 형성된 표면을 가지는 판상의 세라믹 재질 본체와, 상기 본체의 표면에 용사 공정에 의하여 부착 구비된 용사층(110)으로 이루어지며; 상기 볼록부(101)는 단면이 사각형으로서 바닥면(103)으로부터 경사지게 상향 연장된 경사부(101a)와, 상기 경사부(101a)의 상단에 형성된 평면부(101b)로 이루어지고, 상부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성되며; 상기 볼록부(101)의 돌출 높이(H)는 0.3∼0.4㎜ 범위이고, 저면부 상에 형성된 용사층(110)의 두께(H1)는 볼록부(101)의 돌출 높이(H)의 50∼80％ 범위인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100).
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 본체의 표면에 볼록부(101)를 형성하는 가공 공정 후에 브래스트에 의하여 표면에 조도를 형성한 후, 용사 공정에 의하여 용사층(110)을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100).
  4. 제3 항에 있어서, 상기 브래스트 공정에 의하여 형성되는 표면의 조도는 1.3∼1.7㎛Ra 범위인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널용 기판 노광기 척(100).
  5. 제1 항에 있어서, 상기 볼록부(101) 사이의 간격(p)은 4.5∼5.5㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치의 기판 노광기용 척(100).
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