KR20030083501A - 액정 디스플레이 소자 제조 장치의 유체 공급 장치 - Google Patents

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KR20030083501A
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박용석
김상호
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주식회사 디엠에스
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Abstract

본 발명은 저장탱크 일체형 배스를 구비하고 있는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 유체 공급장치에 의하면 유체 집합용 배스가 유체 저장용 저장탱크와 일체를 이루고 있는 저장탱크 일체형 배스가 구비되어 있으며, 한 개의 배스에는 소형의 저장탱크 한 개가 배치된다. 따라서, 배관 라인의 간소화, 펌프의 소형화로 공정 유체의 압력 및 열 손실을 방지할 수 있고, 원활한 유체의 순환으로 공정 유체를 전부 교환해 줄 필요도 없다.

Description

액정 디스플레이 소자 제조 장치의 유체 공급 장치{Fluid supply device for the manufacturing apparatus of liquid crystal display devices}
본 발명은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display ; 이하 'LCD'라 한다) 소자 제조장치의 유체 공급 장치에 관한 것으로 특히, 공정 유닛(unit)으로부터 배출되는 유체 집합용 배스(bath)와 유체를 저장하는 저장탱크(tank)가 일체를 이루고 있는 저장탱크 일체형 배스를 구비하고 있는 유체 공급 장치에 관한 것이다.
현재 LCD는 패널이 대형화되고, 대화면에서도 고해상도 지원이 가능해지게 되었으며 높은 콘트라스트(contrast)와 넓은 시야각의 확보와 같은 기술적인 문제들이 해결되면서 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube ; CRT)을 대체하고 있다. 단순 매트릭스 구동방식의 액정 디스플레이와는 다른 액티브 매트릭스(active matrix) 구동방식의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 'TFT'라 한다) LCD가 개발되고 그 성능이 개량되며, 또한 그 응용 분야가 확대되면서 이러한 경향은 가속화되고 있다.
이 방식은 TFT라고 불리는 스위치 소자를 각 화소에 만들어 줌으로써 구현되는데, 여기에서는 각 화소에 대한 개별적인 제어가 가능하게 되면서 LCD의 기능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 구조를 가지고 있다. 따라서 박막 트랜지스터 액정디스플레이(이하 'TFT-LCD'라 한다) 소자 제조 공정 중에서 박막 트랜지스터 공정은, 기판의 재료가 유리이기 때문에 공정온도가 300 내지 500℃로 제한된다는 점이 반도체 제작 공정과 다를 뿐, 그 이외에는 증착(deposition)공정, 사진식각(photolithography)공정, 식각(etching)공정 및 세정(cleaning)공정 등을 여러 번 반복하여 유리기판 위에 박막 트랜지스터를 제작하여 배열한다는 점에서 반도체 제작 공정과 매우 유사하다. 그러므로 반도체 제조 공정과 마찬가지로 TFT-LCD 제조 공정에서도 각 단위 공정에서는 해당 공정에 필요한 유체를 그 공정 장치 또는 외부의 유체 공급장치를 통하여 해당 공정 유닛(unit)에 공급하기 위한 유체 공급 장치가 사용되고 있다.
종래에는 각 공정에 필요한 유체 예컨대 세정액이나 식각액, 현상액 등의 공급은 도 1에 도시되어 있는 것과 같은 구성을 가진 장치를 통하여 이루어졌다. 도 1을 참조하면, 세정이나 식각, 현상 등이 진행되는 공정 유닛(111, 112, 113)에는 각 공정 유닛별로 공정을 완료하고 배출되는 유체를 집합하는 배스(bath;121, 122, 123)가 하부에 설치되어 있다. 배출되는 유체에는 각 공정의 부산물 예컨대 오염 물질, 식각 잔류물, 현상 잔류물 등이 포함되어 있다. 다음으로, 이들 배스(121, 122, 123)에 집합된 유체들은 배관을 통하여 저장탱크(130)에 모여서 저장된다. 도면에서는 공정 유닛이 3개인 경우를 도시하였으나 공정 유닛의 개수에는 제한이 없으며 1개의 공정 유닛만 있는 경우도 가능하나 통상적으로 여러 개를 동시에 배치하고 있다. 연결되어 있는 공정 유닛의 개수에 따라 저장 탱크(130)의 크기 및 각 공정 유닛의 실제 배치 등이 결정되나, 일반적으로 배관요소 등을 최소화하여 공급유체의 압력 손실이나 열 손실을 최소화할 수 있는 구조로 각 공정 유닛은 배치된다. 그리고 저장탱크(130)에 저장되어 있는 유체 및 유체 보충부(150)로부터 보충되는 유체는 펌프(140)를 통하여 각 공정 유닛으로 공급된다. 펌프(140)와 공정 유닛(111, 112, 113)을 연결하는 배관라인에는 밸브(valve, 미도시), 필터(filter, 미도시), 조절기(regulator, 미도시) 등이 설치되어 있으며 유체는 이들을 통하여 공급된다. 그리고 유체 보충부(150)는 공정 중에 기판에 부착되어 기판과 함께 공정 장치의 외부로 유출되는 유체를 공정 장치에 보충하는 역할을 한다. 이외에도 통상적으로 가열기(heater, 미도시)가 저장 탱크(130) 및/또는 유체 공급부(150)에 부착되어 있는데, 이는 각 공정에 적합한 최적의 유체 온도를 유지하여 공급해 주기 위한 장치이다.
도 2는 도 1의 구성을 가진 유체 공급 장치를 세정 장치에 적용하여 구체화한 도면으로서, 도 2에서는 공정 유닛이 한 개만 있는 경우를 도시하고 있다. 도 2에 도시되어 있는 세정 장치 내부의 구성 및 각 배관에 설치되어 있는 밸브(261), 여과기(262), 조절기(263) 및 유량 측정기(264)는 실제 세정 장치를 단순화하여 개략적인 모형만을 임의로 도시하였으므로 실제로 사용되고 있는 세정 장치에서의 구성 및 배관 설치와는 다를 수 있다.
도 1 및 도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 종래에는 배스(221)와 저장탱크(230)가 분리되어 있다. 따라서 배스(221)와 저장탱크(230)간 그리고 펌프(240)와 세정장치(211)간의 거리가 멀다. 그 결과, 상대적으로 긴 배관을 통과하면서 유체는 열을 잃고 유체의 압력 또한 낮아진다. 따라서 유체 공급 장치에는유체를 적절한 온도로 유지하기 위하여 가열기로 더 많은 열을 공급해야 할 뿐만 아니라 최적의 온도를 가진 유체를 공급하기가 쉽지 않으며, 또한 적정한 압력을 가진 유체를 공급하기 위해서는 대용량의 펌프가 설치되어야 한다.
하나의 탱크(230)에 다수의 배스가 연결되어 있는 경우에는 한 탱크로부터 다수의 공정 유닛에 유체를 공급해야 하기 때문에 각 요소들간 특히 공정 유닛으로부터 저장탱크간의 거리가 더욱 멀어진다. 그만큼 열 손실과 압력 손실이 많이 생긴다. 그리고 이들 요소를 서로 연결하기 위하여 배관라인이 복잡해지고 필터, 밸브, 엘보, 래듀샤, 티 등의 배관라인의 구성요소들이 더 많이 필요하게 된다. 특히, 공정 유체가 독성이 강한 경우(예컨대, 염산이나 질산)에는 배관라인에 설치되는 각 요소들은 상대적으로 고가이므로 배관라인에 구성 요소가 많이 설치되면, 이 구성 요소들의 유지, 보수를 위해서 비용이 증가하게 된다.
또한 기판에 묻어서 공정 장치 밖으로 유출되는 양은 통상 1매당 0.5L정도이며 이 양은 유체 보충부(250)를 통하여 다시 공정 장치 안으로 공급된다. 그러나 공정이 진행될수록 파티클이나 식각 잔류물 등이 증가하므로 저장탱크(230)에는 많은 양의 불순물이 축적되어 유체의 탁도는 증가한다. 저장탱크(230)의 용량이 큰 경우에는 보충되는 유체의 양은 전체 유체의 양에 비하여 아주 적은 양이므로 외부로부터 깨끗한 유체가 보충되더라도 탁도의 증가를 막을 수 없다. 탁도의 증가는 기판을 오염시키고 기판의 불량을 일으킬 수 있다. 그리하여 통상적으로 일정량의 기판에 대하여 공정이 진행되고 나면 탱크에 잔존하고 있는 유체 전부를 새로운 유체로 교환해야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배관 라인을 줄여서 배관 라인으로부터 열 손실 및 압력 손실을 방지할 수 있고, 배관 라인의 구성요소를 최소화하여 공정 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 소형의 펌프를 구비하고 있는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체공급장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 공정 유체가 원활하게 순환될 수 있도록 해서 일정한 양의 기판에 대하여 공정을 완료한 후에도 잔존하고 있는 유체를 교체해 줄 필요가 없는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체공급장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 유체 공급 장치에 대한 개략적인 구성 및 액정 디스플레이 소자 제조 장치에 유체를 공급하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 세정 장치의 유체 공급 장치에 대한 개략적인 구성 및 세정 장치에 유체를 공급하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 유체 공급 장치에 대한 개략적인 구성 및 액정 디스플레이 소자 제조 장치에 유체를 공급하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 세정 장치의 유체 공급 장치에 대한 개략적인 구성 및 세정 장치에 유체를 공급하는 과정을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111, 112, 113 : 제1, 제2, 제3 공정 유닛
121, 122, 123 : 제1, 제2, 제3 배스(bath)
130, 230 : 저장탱크140, 240, 340, 440 : 펌프
150, 250, 350, 450 : 유체 보충부
320, 420 : 저장탱크 일체형 배스
211, 410 : 세정 장치261, 461 : 밸브
262, 462 : 필터263, 463 : 조절기(regulator)
264, 464 : 유량 측정기(flow meter)
265, 465 : 가열기(heater)
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급장치는 공정을 완료하고 공정 유닛(unit)으로부터 배출되는 유체를 집합시키기 위한 배스(bath)로서, 유체 저장용 탱크(tank)와 일체를 이루고 있는 저장탱크 일체형 배스, 공정 유닛에서 기판과 함께 유출되는 유체를 보충하기 위한 유체 보충부, 저장탱크 일체형 배스의 저장 탱크에 저장되어 있는 유체 및/또는 유체 보충부로부터 보충되는 유체를 공정 유닛에 공급하기 위한 펌프 및 저장탱크, 유체 보충부 및 공정 유닛을 각각 펌프와 연결하는 다수의 배관 라인을 포함하여 구성된다.
유체 공급장치로부터 유체를 공급받는 액정 디스플레이 소자 제조장치는 세정 장치, 식각 장치, 또는 현상 장치일 수 있다.
저장탱크 일체형 배스의 일 측부에 저장탱크가 설치되어 있을 수 있다.
유체 공급장치의 저장탱크 일체형 배스에는 유체를 일정온도로 가열하기 위한 제1 가열기(heater)를 구비할 수 있다.
제1 가열기는 저장탱크 일체형 배스에서 저장탱크가 만들어져 있지 않은 부분에 설치될 수 있다.
유체 보충부에는 보충되는 유체를 일정한 온도로 가열하기 위한 제2 가열기가 포함될 수 있다.
펌프와 공정 유닛을 연결하는 배관 라인에는 필터, 밸브, 조절기(regulator) 및/또는 유량 측정기(flow meter)를 구비하고 있을 수 있다.
본 발명에 의한 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급장치에 의하면, 유체 저장탱크가 유체 집합용 배스와 일체를 이루고 있다. 즉, 저장탱크와 배스 사이에는 배관 라인이 없고 저장탱크와 공정 유닛간의 거리(펌프에서 공정 유닛까지의 거리)가 짧으며, 하나의 배스에 하나의 저장탱크가 일체를 이루고있기 때문에 저장탱크의 크기도 작다. 따라서, 배관라인이 종래에 비하여 짧아지기 때문에 유체 공급 중에 배관에서의 압력 손실이나 열 손실이 적고 소형의 펌프로도 원활한 유체의 공급이 가능하며 배관라인의 구성 요소들을 최소화할 수 있다. 또 유체의 순환이 원활하게 이루어지므로 일정 기간이 경과하더라도 전체 유체를 교환할 필요가 없다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면에서 유체 공급장치, 세정 장치 및 이를 구성하는 구성요소는 필수 구성요소만 나타내기 위하여 간략하게 도시되어 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 유체 공급 장치에 대한 개략적인 구성 및 액정 디스플레이 소자 제조 장치에 유체를 공급하는 과정을 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 세정 장치의 유체 공급 장치에 대한 개략적인 구성 및 세정 장치에 유체를 공급하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 공정 유닛(310, 410)에서 공정을 완료하고 배출되는 유체는 저장탱크 일체형 배스(320, 420)에 집합되는데, 본 발명에 의한 배스는 유체 저장탱크가 배스와 일체를 이루고 있다. 따라서 하나의 배스에 하나의 저장탱크가 설치되므로 저장탱크 부분의 크기를 크게 만들 필요가 없다. 또한, 종래에는 배스와 저장탱크를 연결하는 배관라인이 필요하였으나 본 발명에 의하면 배관라인을 별도로 설치할 필요가 없다. 도 4를 참조하여 이를 도2와 비교하면 명확하게 알 수 있다. 그리고 저장탱크 일체형 배스(320)에는 유체의 온도를 최적의 공정 온도로 일정하게 유지하기 위하여 제1 가열기를 설치할 수도 있다. 공급되는 유체의 온도는 공급 과정에서 생기는 열 손실을 고려하여야 한다. 도 4의 세정 장치에 대한 유체 공급장치에는 제1 가열기(465)가 저장탱크 일체형 배스(420)에서 저장 탱크가 만들어져 있지 않은 부분에 설치되어 있다.
그리고 저장탱크 일체형 배스(320, 420)에 있는 유체와 유체 보충부(350, 450)로부터 보충되는 유체는 펌프(340, 440)를 통하여 공정 유닛(310, 410)에 다시 공급되어 뒤따르는 기판에 대한 공정 유체로 작용하게 된다. 펌프(340, 440)와 공정 유닛(310, 410)을 연결하는 배관 라인에는 밸브(461), 여과기(462), 조절기(463) 및/또는 유량 측정기(464) 등이 설치되어 있다. 또한 유체 보충부(350, 450)에도 제2 가열기(도시 안됨)를 설치하여 보충되는 유체의 온도를 최적의 공정 온도로 유지할 수 있다.
도면을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 유체 공급장치는 각 공정 장치마다 저장 탱크 일체형 배스(320, 420)가 설치되어 있으므로, 펌프(340, 440)에서부터 공정 유닛(310, 410)까지의 거리가 짧다. 펌프(320, 420)에서부터 공정 유닛(310, 410)까지 배관 라인이 짧기 때문에 배관의 구성 요소 예컨대 필터, 밸브, 엘보, 래듀샤, 티 등을 최소화할 수 있다. 따라서 배관 라인에서의 마찰 등에 의한 압력 손실이 작다. 그리고 하나의 저장탱크 일체형 배스에는 하나의 공정 유닛과만 공정이 연관되므로 소형의 펌프를 설치해도 유체의 원활한 공급이 가능하다. 그리고 배관 라인에서 열 손실이 적게 생기므로 해당 공정에 요구되는 최적의 유체 온도를 유지한 채 공정 유닛(310, 410)에 유체를 공급할 수 있다.
또한, 유체 보충부(350, 450)로부터 보충되는 유체는 세정 장치로부터 기판의 표면에 묻어서 장치 밖으로 유출되는 양이 통상 기판 1매당 0.5L정도이므로 이 양만큼 보충된다. 이 양이 공정에 공급되어 있는 전체 유체의 양과 비교했을 때, 그 비율이 종래의 공정 장치에서의 비율보다 크기 때문에 본 발명에 의한 액정 디스플레이 소자 제조장치에서는 유체의 순환이 원활하다. 즉, 공정 장치 내에서 순환하는 유체는 각종 이물질로 인하여 불순물이 많이 포함되어 있기 때문에 공정 유닛에 공급하기 전에 반드시 필터를 거쳐야 한다??필터를 통한 이물질의 제거도 한계가 있을 수밖에 없다. 그리고 보충 유체의 비율이 낮은 경우에는 새로운 유체를 보충하더라도 탁도의 개선은 미미하다. 이러한 조건 하에서는 일정량의 공정이 진행되고 나면 잔존하고 있는 유체를 전부 교환해 주는 것이 수율을 개선하기 위해서 필요하다. 그러나, 본 발명에 의하면 전체 유체에 대한 보충 유체의 비율이 상대적으로 크기 때문에 유체의 순환이 원활하게 이루어지고 따라서 탁도의 증가도 일정 수준 이하에서 멈추게 된다. 따라서 일정량의 기판에 대하여 공정을 완료하고 난 이후에도 공정 유체를 별도로 전부 교환할 필요가 없다.
본 발명에 의하면, 유체 저장탱크가 유체 집합용 배스와 일체를 이루고 있으며, 하나의 배스에 하나의 저장탱크를 설치하므로 규모가 소형이고 저장탱크와 공정 유닛간의 거리도 짧아지며 배관 라인도 간소화된다. 따라서 배관 라인을 통한 공정 유체의 압력 및 열 손실이 작고, 비용을 절감할 수 있으며, 소형의 펌프로도 유체를 충분하게 공급할 수 있다. 또한, 공정 유체의 순환이 원활하게 이루어지기 때문에, 소정의 공정이 완료되고 난 뒤에도 유체 전부를 교환해줄 필요가 없다.

Claims (7)

  1. 공정 유닛(unit)으로부터 배출되는 유체를 집합시키기 위한 배스(bath)로서,상기 배스에는 유체 저장용 탱크(tank)가 일체를 이루고 있는 저장탱크 일체형 배스 ;
    상기 공정 유닛에서 기판과 함께 유출되는 유체를 보충하기 위한 유체 보충부;
    상기 저장탱크 일체형 배스의 저장 탱크 부분에 저장되어 있는 유체 및/또는 상기 유체 보충부로부터 보충되는 유체를 상기 공정 유닛에 공급하기 위한 펌프 ; 및
    상기 저장탱크, 상기 유체 보충부 및 상기 공정 유닛을 각각 상기 펌프와 연결하는 다수의 배관 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정 디스플레이 소자 제조장치는 세정 장치, 식각 장치, 또는 현상 장치인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저장탱크 일체형 배스는 그 하부의 일측부에 저장탱크가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크 일체형 배스에는 유체를 일정온도로 가열하기 위한 제1 가열기(heater)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 가열기는 상기 저장탱크 일체형 배스에서 저장탱크가 만들어져 있지 않은 부분에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 보충부에는 보충되는 유체를 일정한 온도로 가열하기 위한 제2 가열기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프와 상기 공정 유닛을 연결하는 상기 배관 라인에는 필터, 밸브, 조절기(regulator) 및/또는 유량 측정기(flow meter)를 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자 제조장치의 유체 공급 장치.
KR1020020022205A 2002-04-23 2002-04-23 액정 디스플레이 소자 제조 장치의 유체 공급 장치 KR20030083501A (ko)

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