KR20030037818A - 액정표시장치 제조용 스퍼터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터는 종래 기술의 기판을 인식 방법의 기판 유무 감지뿐만 아니라 기판의 위치 이상 유무를 감지하는 기능을 제공하기 위한 것으로서, 상기 스퍼터의 이송부 내에 기판을 이동시키는 로봇 암으로부터 기판을 인식하기 위해 상기 기판의 모서리 부분을 인식하도록 한 쌍으로 이루어진 위치 감지기를 구비하여 상기 기판의 로딩이 비정상적으로 이루어진 경우 로봇에 의한 위치 보정을 시킬 수 있고, 기판의 부분 파손 시 공정진행에 따른 기판의 추가 파손에 의한 쳄버의 오염과 공정시간 지연을 막을 수 있다.

Description

액정표시장치 제조용 스퍼터{Sputter of manufacturing Liquid Crystal Display devices}

본 발명은 액정표시장치 제조용 스퍼터에 관한 것으로서, 특히 스퍼터(sputter)의 이송부 내에서 기판 모서리 부분을 인식하도록 하는 감지기를 구비한 스퍼터에 관한 것이다.

일반적으로 스퍼터(sputter)는 고온 플라즈마 상태를 이용하여 액정표시장치의 유리 기판 상에 금속박막을 형성시키는 장치로써 널리 이용되고 있다. 이와 같은 스퍼터는 여러 단계의 금속박막 형성 공정 중에 기판을 보호해야 하기 때문에 높은 진공도와 청결 유지를 요한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 액정표시장치 제조용 스퍼터링 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다

도 1은 액정표시장치 제조용 스퍼터의 기판공정을 개략적으로 도시한 계통도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치 제조용 스퍼터는 기판의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)이 이루어지는 로드부(L1)(L2)와, 상기로드부(L1)(L2)로부터 공정 전 기판의 예비가열을 수행하는 예열부와(H), 상기 예비 가열된 기판 상에 증착이 이루어지는 증착부(S1)(S2)(S3)와, 상기 로드부로부터 증착부까지 각각을 연결시키는 이송부(T/C)로 구성되어 있다.

먼저, 상기 로드부(L1)(L2)는 로드 락 쳄버(load lock chamber)라고 부르기도 하는데, 기판의 로딩(loading)이 이루어지는 곳으로서 상기 로드부(특히 L1)는 대기압으로부터 고진공(High vacuum ;10^-5Torr)으로 만들어 대기압 상태에서 초고진공(ultra high vacuum ;10^-7Torr) 상태를 만들기 위해 완충 역할을 하는 곳이다. 반대로, 기판의 언로딩(unloading)이 이루어지는 상기 로드부(특히 L2)는 모든 증착공정이 끝난 고온 상태의 기판을 냉각시키며, 고진공의 상태로부터 대기압 상태로 만들기 위한 곳이기도 하다.

또한, 상기 예열부(H)는 상기 증착부(S1)(S2)(S3)에서 공정이 이루어지기 전에 기판을 공정온도까지 예열(pre-heat)하는 곳으로서 히터 쳄버(heater chamber)라고 일컫는다.

그리고, 상기 증착부(S1)(S2)(S3)는 실제 증착 공정이 이루어지는 곳으로서 증착 쳄버(deposition chamber) 또는 스퍼터링 쳄버(sputtering chamber)라고 한다. 또한, 상기 스퍼터링 챔버는 증착 물질의 종류인 Al, Mo, Cr과 같은 타깃(Target)에 따라 각각 별도의 챔버로 구성되고, 상기 각 스퍼터링 쳄버 내에는 여러 가지 구동부로 구성되어 있다.

마지막으로, 상기 이송부(T/C)는 이송 쳄버(transfer chamber)라고 일컫는데, 내부에 로봇의 주축(1) 및 로봇 암(도시하지 않음)(robot arm)으로 구성된 로봇(도시하지 않음)(robot)과 상기 예열부(H)와 증착부(특히 S2와 S1 사이)(특히 S3)의 앞에 위치한 감지기(2)를 구비하고, 상기 이송 쳄버에 의해 초고진공 상태를 유지하고, 상기 로봇 암 의해 주위의 상기 로드부(L1)(L2), 상기 예열부(H)와 상기 증착부(S1)(S2)(S3)에 대하여 항상 반 시계 방향으로 회전하면서 기판의 이동을 담당한다.

이와 같은 액정표시장치 제조용 스퍼터 내에서의 기판 상에 금속 증착공정을 살펴보면, 고진공 상태의 상기 로드부(L1)(L2)에서 기판을 상기 예열부(H)로 이동 할 때, 초 고진공 상태의 상기 이송부(T/C)를 거쳐 상기 예열부(H)로 이동하게 되고, 예열된 기판을 상기 예열부(H)에서 상기 증착부(S1)(S2)(S3)로 이동시에 상기 이송부(T/C)를 통하여 이동하게 된다.

이때, 상기 이송부(T/C)는 기판의 보호를 위해 진공도는 대략 5.0 ×10^-7Torr 정도이며 각각의 상기 증착부(S1)(S2)(S3)의 압력은 불활성 기체인 아르곤(Ar)이 포함되어 3 Torr 정도로 유지된다. 또한 상기 이송부(T/C)의 진공은 상기 이송부(T/C)에 연결된 크라이오 펌프(cryo pump)에 의해서 유지된다.

또한, 증착 공정을 마친 기판을 상기 증착부(S1)(S2)(S3)에서 상기 로딩부(L1)(L2)로 옮겨질 때, 상기 이송부(T/C)를 통하여 이동하게 된다. 따라서, 기판은 각각의 금속 증착 공정을 거칠 때마다 상기 이송부(T/C)를 통하여 이동하게 된다. 때문에, 공정의 효율과 안정을 위하여 상기 이송부(T/C)에는 기판을 감시하는 상기 감지기(sensor)가 구비되어 있어서 상기 기판은 이동할 때 상기 감지기가 위치하는 곳에서 항시 기판의 유무를 확인하게 된다. 이와 같은 상기 이송부 내의 구성은 다음과 같다.

도 2는 도 1에서 Ⅰ∼Ⅰ'의 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이송부(도 1의 T/C) 내에 기판을 이송하기 위해 로봇 주축(1)과 로딩된 기판(4)을 지지하기 위해 상기 기판의 양쪽 가장자리를 받치는 로봇 암(3)을 구비한 로봇(도시하지 않음)이 있고, 상기 로봇 암(3)사이에 감지기(2)가 위치하고 있다.

여기에서, 상기 감지기(2)는 빛의 반사 유무를 감시하는 기능을 가지고 있다. 따라서, 상기 기판(4)이 상기 로봇 암(3) 상에 위치하고 있는지 여부만을 감지한다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터의 이송부 내에서 기판이 로딩되는 과정에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3c는 종래 기술의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 기판의 위치 평면도이다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판이 로봇 암 상에 정상적으로 위치하여 이동될 때, 감지기는 상기 기판이 이상이 없이 로딩되었음을 검출하게 된다.

그러나, 도 3b에서와 같이 기판이 로봇 암 상에 비정상적으로 위치하여 이동하려고 할 경우에도 상기 감지기는 상기 도 3a와 마찬가지로 이상이 없이 로딩되었음을 검출하게 된다.

또한, 도 3c에서 도시된 바와 같이 기판이 로봇 암 상에 일부분이 파손된 상태로 위치할 경우에도 상기 감지기는 상기 도 3a와 마찬가지로 이상이 없이 로딩되었음을 검출하게 된다.

따라서, 상기 감지기는 기판의 유무만을 파악할 뿐 도 3b 또는 도 3c와 같이 기판이 어떤 변수에 의하여 비정상적으로 위치하거나, 부분 파손된 경우에 이를 검출할 수가 없다.

즉, 도 3b, 3c의 상태에서, 로봇 암 상의 기판은 로딩 또는 언로딩 시에 감지기에 의해 정상적으로 로딩된 것으로 검출되고, 감지 시스템(system)에서는 이상이 없다고 인식하여 정상적으로 작업을 수행한다.

이와 같이, 종래의 액정표시장치 제조용 스퍼터는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 액정표시장치 제조용 스퍼터 내에서 기판 금속 증착공정 전에 기판의 위치 이상 및 부분 파손에 기인하는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 종래 기술의 감지기는 기판의 유무만을 인식하기 때문에 기판이 비정상적으로 로딩된 경우와 기판의 부분 파손 시에 공정의 진행 및 기판의 파손으로 인한 공정시간 지연과 공정 쳄버를 오염시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 액정표시장치 제조용 스퍼터의 이송부 내에서 기판의 모서리 부분을 인식할수 있도록 하여 기판의 유무뿐만 아니라 이상을 인식하는 기능을 갖는 감지기를 구비함으로써 기판이 비정상적으로 로딩 된 경우 및 기판의 부분 파손 시에 공정의 진행에 따른 기판의 파손과 기판의 추가 파손에 의한 쳄버의 오염 등의 문제를 해결하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터의 개략적으로 도시한 개통도.

도 2는 도 1의 Ⅰ∼Ⅰ'측면도.

도 3a 내지 3c는 종래 기술의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 기판의 위치 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터의 개략적으로 도시한 개통도.

도 5는 도 4의 Ⅱ∼Ⅱ' 측면도.

도 6a 내지 6e는 본 발명에 따른 제 4 내지 제 8 실시예의 검출도.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터의 위치 제어 구동도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

T/C : 이송부 L1, L2 : 로드부

H : 예열부 S1, S2, S3 : 증착부

11 : 로봇 주축 12 : 감지기

12a : 발광부 12b : 수광부

13 : 로봇 암 14 : 기판

15 : 이송 쳄버 리드 16 : 이송 쳄버 바닥

17 : 레이저 광선 18a : 기판에 의해 차단된 영역

18b : 레이저 광선 영역

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터는 기판의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)이 이루어지는 로드부와, 상기 로드부로부터 증착공정이 이루어지기 전 기판의 예비가열을 수행하는 예열부와, 상기 예열부로부터 예비가열이 이루어진 기판 상에 실제 금속의 증착이 이루어지는 증착부와, 상기 기판을 상기 로드부 및 상기 예열부와 상기 증착부로 이동시키는 로봇 암으로부터 상기 기판을 인식하기 위해 상기 기판의 모서리 부분을 인식하도록 한 쌍의 위치 감지기를 구비하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터는 이송부에서 기판을 이동시킬 때, 기판의 두개의 인접 모서리부분을 인식하도록 하는 한 쌍의 위치 감지기를 구비하여 상기 기판의 유무 및 이상 유무를 인식할 수 있다.

본 발명에 다른 액정표시장치 제조용 스퍼터의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터를 개략적으로 도시한 계통도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터는 기판(도시하지 않음)의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)이 이루어지는 로드부(L1)(L2)와, 공정 전에 상기 기판의 예비가열을 수행하는 예열부(H)와, 상기 기판 상에 증착이 이루어지는 증착부(S1)(S2)(S3)와, 상기 기판을 이동시키는 로봇 암(도시하지 않음)으로부터 상기 기판을 인식하기 위해서 상기 예열부(H)와 상기 증착부(S3)의 앞에서 상기 기판의 인접 양 모서리 부분을 인식하도록 각각 한 쌍씩의 위치 감지기(12)를 구비하는 이송부(T/C)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 이송부는 내부에 로봇의 주축(11) 및 로봇 암(도시하지 않음)(robot arm)으로 구성된 로봇(도시하지 않음)(robot)과 기판을 감지하기 위해 상기 예열부(H)와 증착부(특히 S3) 앞에서 각각 서로 다른 한 쌍의 위치 감지기(12)가 구비되고, 상기 기판을 상기 로봇 암(도시하지 않음)에 의해 주위의 상기 로드부(L1)(L2) 및 상기 예열부(H)와 상기 증착부(S1)(S2)(S3)에 대하여 항상 반 시계 방향으로 회전하면서 상기 기판의 이동을 담당한다.

이와 같은 액정표시장치 제조용 스퍼터의 내에서의 기판의 이동을 살펴보면, 상기 로드부(L1)(L2)로 들어온 기판이 상기 예열부(H)로 이동될 때, 상기 기판은 상기 이송부(T/C) 내의 위치 감지기(12)에서 상기 기판의 유무 및 이상을 확인 받고 상기 기판의 보정을 받은 후에 상기 예열부(H)로 이동된다. 또한, 예열된 기판은 상기 예열부(H)에서 상기 증착부(특히 S1)로 이동될 때, 상기 위치 감지기(12)에서 상기 기판의 유무 및 이상을 확인 받고 기판 보정을 받게 된다.

그리고, 상기 기판은 증착 공정 중에 상기 증착부(특히 S3)의 앞에 위치한 위치 감지기(12)에서 상기 기판의 유무 및 이상여부를 확인 받게 되고 이상이 발생하였을 경우 기판의 보정을 받는다. 하지만, 이와 같은 상기 위치 감지기(12)에서 검출된 기판의 이상 유무가 클 경우에 더 이상의 기판 공정은 멈추게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터 내에서 감지기(12)의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 도 4에서 Ⅱ∼Ⅱ'의 측면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 위치 감지기는 이송부(도 4의 T/C)의 이송 쳄버 리드(15)(buffer Chamber Lid) 상에 레이저 광선(17)(laser beam)의 발광부(12a)가 설치되어 있고, 이송 쳄버 바닥(16)에는 수광부가 설치되어 있다. 또한, 상기 발광부(12a)와 수광부(12b) 사이에는 로봇 암(13)이 기판(14)을 받쳐들고 있으며, 상기 수광부(12b)에서 상기 기판(14)의 모서리 부분을 검출하고 있다.

이때, 도시하지는 못했지만, 상기 발광부(12a) 상기 수광부(12b)는 상기 이송부내의 상기 예열부(도 4의 H)와 증착부(도 4의 S3)의 앞에서 상기 기판(14)의 인접한 양 모서리 부분을 인식하기 위해 각각 한 쌍의 위치감지기로 되어 있다.

여기서, 상기 수광부(12b)의 기판 위치 인식 방법은 CCD(Charge Coupled Device) 레이저 감지기(laser sensor)를 이용하여 상기 발광부(12a)에서 발광되는 상기 레이저 광선(17)으로부터 상기 기판(14)에 의해 차단되는 상기 레이저 광선(17)의 정도를 계산하여 상기 기판(14)의 위치가 정상인지 비정상인지를 판단한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터 내에서의 기판 보정과 로봇 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 4 내지 8 실시예에 따른 기판 검출도이다.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 정상적으로 로봇 암(도 5의 13) 상에 기판(도 5의 14)이 로딩된 경우에 본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터의 위치 감지기는 수광부(12b)를 통해 상기 기판에 의해 차단된 영역(18a)과 레이저 광선 영역(18b)을 감지하게 되고, 일정한 오차 내에서 검출된 모서리 부분을 정상적으로 감지된다. 따라서, 이와 같이 정상적으로 로딩된 경우 상기 기판은 다음 공정을 할 수 있도록 이동된다.

하지만, 도 6b 내지 도 6e에 도시된 바와 같이, 로봇 암(13) 상에 비정상적으로 로딩된 기판을 검출하는 경우에 본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터의 위치 감지기는 기판의 로딩 불량이 표시되고, 상기 기판의 위치가 보정되거나 공정이 멈추게 된다.

즉, 비정상적으로 로딩된 기판의 검출을 보충적으로 설명하면 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판이 로봇 암(13) 상에서 완전히 이탈한 경우이고, 도 6c는 기판이 로봇 암(13) 상에 조금 걸쳐져 있는 경우이고, 도 6d는 기판이 로봇 암(13) 상에서 많이 로딩되어 있는 경우이고, 6e는 기판이 로봇 암(13)에 초과 로딩 되어진 경우를 나타낸다. 따라서, 도 6c와 도 6d와 같은 경우 기판의 위치를 보정시키고, 도 6b와 도 6e와 같이 기판이 완전히 이탈하거나 초과 로딩된 경우 기판의 위치를 보정시킬 수 없을 경우 더 이상의 공정을 멈추게 한다.

이와 같이, 비정상적으로 로딩된 상기 기판(14)은 도 7에서와 같이 상기 로봇의 보정에 의해 정상적으로 로딩 시킬 수 있는데, 상기 로봇의 기판 보정에 대하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 스퍼터의 위치 제어 구동도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터의 상기 이송부(L1) 내로 로딩된 기판(도 4의 14)을 위치 감지기 콘트롤러(Position Sensor Controller)로 위치의 정도를 인식하도록 출력하면 위치 인식 감지기(Position Check Sensor)는 기판(Glass)(14)의 위치를 감지하여 상기 위치 감지기 콘트롤러(Position Sensor Controller)에 입력된다. 또한, 상기 위치 감지기 콘트롤러(Position Sensor Controller)로부터 기판의 위치를 인식한 로봇 콘트롤러(Robot Controller)는 로봇 구동장치(Robot Driver)로 하여금 로봇(Robot)을 움직여 상기 기판의 위치이상 정도를 보상하게 된다.

이와 같이, 상기 위치 감지기(Position Sensor)는 이송부(T/C)의 예열부(H) 및 증착부(특히 S3 ) 앞에 각각 한 쌍씩 위치하게 된다. 또한, 상기 위치 인식 감지기(Position Sensor Controller)는 기판(14) 모서리부분의 면적 변화를 인식하여 기판의 이상 유무를 인식한다.

결론적으로, 본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터의 이송부(T/C)에서 감지기는 기판 공정의 순서에 따라 다음과 같이 기판을 인식하게 된다.

먼저, 로봇(Vacuum Robot)은 기판 공정 시에 반시계 방향으로만 진행하므로 로딩부(특히 L1)를 거친 기판은 예열부(H) 앞에 위치한 상기 위치 감지기(12)에 인식된다. 또한, 증착 공정이 이루어지기 전에 상기 예열부(H) 앞의 상기 위치 감지기(12)에서 다시 기판의 이상 유무를 확인 받고 증착부(특히 S1)로 이동하여 금속 박막의 증착으로 들어간다.

다음, 상기 증착부(S1)(S2)에서 박막을 증착 공정을 진행 중인 기판이 증착부(S3) 앞에서 상기 위치 감지기(12)에 인식 및 이상 유무가 확인되고, 또한 증착부(S3)에서 금속 박막 증착공정을 완료한 후 다시 증착부(S3)에서 기판 위치 및 이상유무를 확인 받게 된다.

이와 같은 위치의 이상이 있는 기판은 위치의 틀어진 위치를 로봇에서 보상해 주어 기판 로딩 및 언로딩을 최적화 시킨다. 단, 기판 위치가 틀어진 정도가 큰 경우 알람(Alarm)을 발생시켜 공정 진행을 멈추게 한다.

따라서, 본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터는 상기 이송부 내에 기판의 이상 유무를 확인하고, 이를 보정시켜 공정의 안전성을 추구 할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 액정표시장치 제조용 스퍼터는 이송부 내의 기판 유무 감지뿐만 아니라 기판 위치 이상 유무 인식 기능을 갖는 위치 감지기를 구비하고 있어서 기판의 로딩 시에 기판의 깨짐 유무 확인과 비정상적으로 로딩된 상기 기판을 보정 시킬 수 있다. 그러므로, 종래 기술에 비해 기판을 안전하게 보호할 수 있고, 공정의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 기판의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)이 이루어지는 로드부와,

   상기 로드부로부터 증착공정이 이루어지기 전 기판의 예비가열을 수행하는 예열부와,

   상기 예열부로부터 예비가열이 이루어진 기판 상에 실제 금속의 증착이 이루어지는 증착부와,

   상기 기판을 상기 로드부 및 상기 예열부와 상기 증착부로 이동시키는 로봇 암으로부터 상기 기판을 인식하기 위해 상기 기판의 모서리 부분을 인식하도록 한 쌍의 위치 감지기를 구비하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 스퍼터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 발광부와 수광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 스퍼터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 상기 기판의 인접 양 모서리 부분을 검출하기 위해 한 쌍의 위치를 체크하는 하나의 감지기를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 스퍼터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 상기 기판의 인접 양 모서리 부분을검출하기 위해 서로 다른 한 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 스퍼터.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 위치 감지기는 각각 상기 예열부와 상기 증착부 앞에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 스퍼터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 위치 감지기는 복수개의 스퍼터링 쳄버로 구성된 상기 증착부에서 마지막 쳄버 앞에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 스퍼터.