KR20040040240A - 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조 - Google Patents

건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 제조 공정 과정에서 글라스 기판 상에 도포되는 절연막을 식각하는 식각 챔버 내에서 기판 이동을 담당하는 리프트 핀이 플라즈마에 의하여 크랙 발생이나 손상을 방지하기 위한 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조를 개시한다. 개시된 본 발명은 글라스 기판을 지지하는 지지부; 상기 지지부와 연결핀에 의하여 결합되어 있는 고정부; 및 상기 지지부와 고정부의 연결핀이 외부로 노출되지 않도록 상기 고정부와 결합되는 홀더; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지지부와 고정부가 연결되는 연결핀이 상기 홀더 내부로 삽입된 길이 만큼 확장된 길이의 지지부를 사용하고, 상기 홀더 내측에 형성되어 있는 고정부 체결홈의 양측 턱의 깊이는 13.2㎜ 이상이며, 상기 지지부의 길이는 15.76~20.76㎝의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조{STRUCTURE FOR LIFT PIN OF DRY ECHER CHAMBER}
본 발명은 액정표시장치 건식 식각 챔버의 리프트 핀(Lift Pin)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시장치의 글라스 기판을 챔버 내에서 이송할 때, 기판을 지지하는 리프트 핀이 플라즈마에 의하여 파손되지 않도록 한 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조에 관한 것이다.
오늘날에는 노트북(Note book) 형태의 컴퓨터가 많이 이용되고 있다. 그리고, 화면 표시부의 대면적화 경향에 따른 LCD(Liquid Crystal Display) 패널의 경량화가 가장 큰 처리 과제로 대두되고 있다. 이러한 LCD 패널 경량화의 한 방법으로 글라스(glass) 상에 얇은 절연막을 도포하고 식각하여 액정 어레이를 완성하는 식각 기술이 개발되고 있다.
일반적으로, 건식 식각 장비는 플라즈마를 발생시키기 위한 상부 전극 및 하부 전극과, 상기 상부 전극과 하부 전극을 지지하고 상호 접촉을 방지하는 상부 세라믹 및 하부 세라믹과, 인입되는 가스를 확산시키는 가스 확산판과, 식각 대상 글라스(glass)를 로딩 위치에 안착시키기 위한 리프트 핀으로 구성되어 있다.
상기 건식 식각 장비에서 글라스(glass)가 로딩되는 과정을 간략히 설명하면, 플라즈마 발생을 위한 상기 하부 전극 상에 식각 대상을 운반하기 위한 진공 로봇을 진입시키고, 리프트 핀을 상승시킨다.
이에 따라, 상기 진공 로봇은 운반된 식각 대상을 상기 리프트 핀 위에 위치시키고 원위치(home position)로 되돌아 간다. 그리고, 상기 리프트 핀이 하강을 하게 되면, 상기 식각 대상은 하부 전극 위에 위치되게 된다. 이와 같은 일련의 과정을 통하여 식각 대상이 로딩되면 식각 대상에 대한 식각이 수행된다.
특히, 건식 식각 챔버 장비에서 절연막을 식각할 때에는 건식 식각을 하는데, 상기와 같은 건식 식각을 하기 위해서는 플라즈마를 이용하여 식각을 실시하는데, 식각하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 플라즈마 화학기상 증착 장비의 플라즈마에 의하여 반응을 실시하는 반응 챔버 내에 기판을 로딩시킨 후, 플라즈마를 발생시키기 위하여 로딩된 기판을 하부전극판 상의 하부 전극판 상에 안착시킨다.
상기 반응 챔버 내로 기판이 안착되면 밀폐된 공간 내를 진공 상태로 만들기 위하여 챔버를 닫고, 진공 상태를 위한 가스를 주입한 다음, 상부의 고주파 전원을 공급시켜 상기 기판 상부에서 플라즈마가 발생하도록 한다.
건식 식각 챔버로 절연막, 금속막을 식각할 때에도 플라즈마 이온을 이용하여 식각을 진행한다. 상기 건식 식각 챔버 내에서는 플라즈마에 의하여 식각을 할 때, 고주파 전력(Radio frequency Power), 식각시 온도, 기체의 유입량 및 전극과 기판(Substrate )간의 거리에 따라 식각되는 정도를 조절한다.
식각 방법은 습식 식각 방법과 건식 식각 방법으로 분류될 수 있다. 습식 식각 방법은 식각 대상의 식각 하고자 하는 막과 화학적으로 반응하여 용해시킬 수 있는 화학용액을 사용하여 식각 대상을 원하는 형상으로 식각하는 방법이다. 그리고, 건식 식각 방법은 현상적으로 볼 때 플라즈마 내에 존재하는 원소와 식각 대상의 표면 물질 간의 화학 반응과, 플라즈마 내에 존재하는 활성종 입자의 표면 충돌에 기인한 반응촉진에 의해 진행된다. 건식 식각 중 일어나는 플라즈마 반응은 플라즈마 내에서 활성입자의 생성, 활성입자의 식각 표면으로의 이동 및 흡착, 식각 대상의 표면 물질과의 화학반응, 그리고 반응 생성물의 이탈로 이루어진다.
상기 발생된 플라즈마에 의하여 상기 기판 상의 절연막들이 일정한 패턴을 따라 식각되게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 건식 식각 챔버내의 하부전극판을 도시한 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 건식 식각 챔버 내에 기판이 로딩되면 하부전극판(15) 중앙에 배치되어 있는 하부 전극판(15) 상에 안착된다. 이때 챔버 내로 이동해온 기판은 보통 트랜스 챔버 내의 로봇 암에 의하여 상기 챔버 내로 이송되는데, 이때 상기 하부전극판(15) 상부의 양측에 배치되어 있는 지지핀(도시되지 않음)에 의하여 수평으로 이동된 기판을 전달받는다.
그런 다음, 상기 하부전극판(15) 하부에 배치되어 있는 리프트 핀(20)이 상승하여 상기 지지핀이 고정하고 있는 기판을 지지한다. 이후 상기 리프트 핀(20)의 하강에 의하여 상기 기판을 하부전극판(15) 상에 안착되도록 한다.
상기 하부전극판(15)에는 가로 방향으로 각각 2개의 리프트 핀(20) 삽입 홈이 형성되어 있고, 세로 방향으로 한 개씩의 리프트 핀(20) 삽입 홈이 형성되어 있다.
상기 리프트 핀(20)은 총 6개가 동일한 높이로 고정된 상태에서 함께 상하로 이동하여 기판을 상기 하부 전극판(15) 상에 안착될 수 있도록 하는데, 챔버 내로 기판을 이동시키는 로봇 암으로부터 기판을 받아 수평을 유지한 채로 챔버 내의 하부전극판(15) 상에 안전하게 안착시킨다.
상기 하부전극판(15) 상에 기판이 안착되면, 상기 하부전극판(15) 상에 고압의 전원을 인가하는데, 상기 하부전극판(15) 상부에서 배치되어 있는 상부전극(도시되지 않음)과의 사이에서 강한 전계가 발생하여 유입되는 가스들을 이온 상태의 플라즈마를 발생시킨다.
상기 플라즈마는 상기 기판의 하부 전극판(15)에 인가되는 전원에 의하여 상기 기판 상으로 플라즈마 샤워를 하게 된다.
도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 10은 쉴드판이다.
도 2는 종래 기술에 따라 건식 식각 챔버 내로 이동하는 기판을 하부전극판에 안착시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하부전극판(15) 사이에 형성되어 있는 6개의 홀을 따라 리프트 핀(20)들의 지지부(23)들이 상하로 이동될 수 있는 구조를 하고 있다. 상기 지지부(23)는 재질이 플라즈마에 강한 세라졸(celazole) 물질이 바(BAR) 형태로 구성되어 있다.
즉, 로봇 암을 통하여 챔버(chamber) 내로 이동해 온 기판이 상기 하부전극판(15) 상부에 위치하게 되면, 상기 하부전극판(15) 하부에 배치되어 있는 상기 리프트 핀(20)들이 배치되어 있는 베이스(30)가 상승한다.
상기 베이스(30)는 상기 리프트 핀(20)들이 6개 배치되어 있고, 상기 리프트 핀(20)의 지지부(23) 들이 상기 하부전극판(15)에 형성되어 있는 홀(hole)에 삽입되어 있는 상태에서 상하로 이동될 수 있도록 하였다.
상기 리프트 핀(20)은 홀더(21)와 고정부(26) 및 지지부(23)로 구성되어 있는데, 상기 홀더(21)가 상기 베이스(30) 상에 배치되어 있고, 상기 지지부(23)가 상기 고정부(26)와 결합된 상태에서 상기 홀더(21)와 결합되어 있는 구조를 하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따라 건식 식각 챔버내의 하부전극판에 기판을 안착하는 리프트 핀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 트랜스 챔버의 로봇 암(robot arm)에 의하여 기판이 챔버 내로 이송해오면, 상기 챔버 내의 하부전극판(15) 상부에 일정한 지지핀에 의하여 고정된다.
이때, 상기 하부전극판(15) 하부에 리프트 핀(20)들이 배치되어 있는 상기 베이스가 상승하는데, 상기 리프트 핀(20)의 홀더(21)가 상기 하부전극판(15)에 형성되어 있는 홀 내부까지 상승하게되어 이송되어온 기판(25)을 지지한다.
상기 리프트 핀(20)들에 의하여 상기 기판(25)이 지지되면, 상기 기판(25)을 지지하던 지지핀이 제거되고, 상기 도 3b에 도시된 바와 같이 리프트 핀(20)들이 배치되어 있는 상기 베이스가 상기 하부전극판(15) 하부로 이동하여 기판(25)을 상기 하부전극판(15) 상에 안착시킨다.
이때, 상기 리프트 핀(20)의 지지부(23) 위치는 상기 하부전극판(15)에 형성되어 있는 홀 내부에 삽입된 상태를 유지하고 있는데, 상기 6개의 지지부(23)들은 상기 기판(25)이 안착되어 있는 상기 하부 전극판과 동일한 평면을 유지하도록 위치하게 된다.
상기와 같이, 기판이 상기 하부전극판(15) 상에 안착되면 상기 하부 전극판에 전원을 인가하고, 상부의 고압 전원에 의하여 높은 전압이 상기 기판(25) 상부의 공간에 인가되어 플라즈마가 형성된다.
상기 형성된 플라즈마에 의하여 상기 기판(25) 상에 형성되어 있는 절연막이 식각되어, 식각 공정이 끝나게되면 다시 상기 리프트 핀(20)이 상승하게 되고 상승된 기판(25)을 트랜스퍼 챔버의 로봇 암이 언 로딩(unloading)시켜 식각 공정을 마친다.
도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 27은 지지부와 고정부의 연결부이다.
그러나, 상기와 같이 액정표시장치의 글라스 기판을 지지하는 리프트 핀은 하부전극판에 안착시키기 위하여 상승과 하강을 반복하는데, 이때 지지부와 고정부의 연결부가 플라즈마에 노출되어 크랙이 발생하는 문제가 있다.
도 4는 종래 기술에 따라 리프트 핀의 지지부가 플라즈마에 노출되어 크랙이 발생하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 기판이 안착되면 상기 리프트 핀의지지부(23) 일부가 상기 하부전극판(15) 상에 형성되어 있는 홀에 삽입된 상태로 홀더(21)를 지지하는 베이스(도시되지 않음)가 상기 하부전극판(15) 하부에 위치하게 된다.
이때, 상기 기판 상부에서 형성되는 높은 플라즈마가 상기 하부전극판(15)에 형성된 홀을 통하여 하부의 상기 리프트 핀 홀더(21)와 지지부(23)가 연결된 부분에 충격을 가하여 상기 지지부(23)에 손상을 가하게된다.
또한, 플라즈마에 의하여 건식 식각 공정이 끝나면, 이를 트랜스 챔버에 이송하기 위하여 상기 리프트 핀을 상승시키는데, 이때 플라즈마에 의한 전원을 상쇄시키기 위하여 고압의 전원을 계속 인가한다.
이때, 상기 리프트 핀의 홀더(21)에 삽입되어 있는 고정부(26)와 상기 지지부가 연결되어 있는 연결부가 완전히 플라즈마 공간에 노출되게 되어, 상기 지지부 연결부(26)에 큰 손상을 가하게 되어 크랙을 유발한다.
그리고 상기 지지부(23)의 크랙에 의하여 하나의 리프트 핀의 높이가 변경되면, 글라스가 수평이 되지 않거나, 한쪽으로 치우쳐져서 이동 중에 리프트 핀을 이탈하여 파손되는 문제가 있다.
또한, 지지부의 재료인 세라졸이 플라즈마에 노출되는 회수가 많을수록 리프트 핀의 교체 주기가 짧아지는데, 이로 인하여 액정표시장치의 제조 단가가 상승하는 문제가 있다.
본 발명은, 액정표시장치 제조공정에서 플라즈마를 이용한 식각 장비인 건식식각 챔버에서 글라스 기판을 지지하는 리프트 핀의 지지부 연결부가 플라즈마에 노출되지 않도록 하여 지지부의 파손을 방지하고, 안정된 식각 공정을 진행할 수 있도록 한 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 건식 식각 챔버내의 하부전극판을 도시한 평면도.
도 2는 종래 기술에 따라 건식 식각 챔버 내로 이동하는 기판을 하부전극판에 안착시키는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따라 건식 식각 챔버내의 하부전극판에 기판을 안착하는 리프트 핀의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 종래 기술에 따라 리프트 핀의 지지부가 플라즈마에 노출되어 크랙이 발생하는 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 건식 식각 챔버내의 하부전극판에 기판을 안착시키는 리프트 핀의 홀더와 지지부의 분해 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 리프트 핀의 구조를 도시한 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 건식 식각 챔버 내의 하부전극판에 기판을 안착하는 리프트 핀의 동작을 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 쉴드(shield)판25: 기판
41: 홀더(holder)42: 체결 홈
43: 지지부46: 고정부
47: 연결핀
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조는,
글라스 기판을 지지하는 지지부;
상기 지지부와 연결핀에 의하여 결합되어 있는 고정부; 및
상기 지지부와 고정부의 연결핀이 외부로 노출되지 않도록 상기 고정부와 결합되는 홀더; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지지부와 고정부가 연결되는 연결핀이 상기 홀더 내부로 삽입된 길이 만큼 확장된 길이의 지지부를 사용하고, 상기 홀더 내측에 형성되어 있는 고정부 체결홈의 양측 턱의 깊이는 13.2㎜ 이상이며, 상기 지지부의 길이는 15.76~20.76㎝의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 건식 식각 챔버 내에 하부전극판 하부에 배치되어 있는 리프트 핀의 지지부를 연결하는 지지부 연결부를 홀더 내측으로 삽입시켜 외부의 플라즈마로 인하여 지지부 연결부에서 크랙 및 파손이 발생하지 않도록 한 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 건식 식각 챔버내의 하부전극판에 기판을 안착시키는 리프트 핀의 홀더와 지지부의 분해 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 리프트 핀의 구조는 기판을 이송할 때 직접 기판과 맞닿는 지지부(43)와 상기 지지부(43)과 결합되어 있는 고정부(SUS: 46), 상기 고정부(46)와 결합되어 리프트 핀을 지지하는 베이스에 배치되어 있는 홀더(41)로 구성되어 있다.
상기 홀더(41)의 구조는 상기 고정부(46)가 체결될 수 있도록 체결홈(42)이 형성되어 있는데, 상기 체결홈(42)의 깊이를 기존보다 깊게 형성하였다. 바람직하게는 7.6㎜ 정도 종래 보다 깊이 형성되어 있다.
상기 지지부(43)은 상기 고정부(46)와 결합되어 있는데, 상기 고정부(46)가 홀더(41)에 결합되는 깊이가 깊어짐에 따라 상기 지지부(43)의 길이를 7.6㎜ 정도 긴 세라졸을 사용한다.
상기 지지부(43)의 일측단은 상기 고정부(46)와 일체로 연결핀(47)에 의하여 결합되어 있고, 상기 고정부(46)가 상기 홀더(41)에 형성되어 있는 체결홈(42)에 삽입되어 결합된다.
도 6은 본 발명에 따른 리프트 핀의 구조를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 길이가 종래 보다 7.6㎜ 정도 길게 형성된 지지부(43)을 고정부(46)에 결합시킨다. 따라서 전체적으로 지지부(43)와 고정부(46)의 전체 길이는 7.6㎜정도 확장된 상태이지만, 상기 고정부(46)와 지지부(43)이 연결되는 연결핀(47) 영역은 종래와 동일한 위치에 있게된다.
상기와 같이 상기 지지부(43)가 결합된 고정부(46)를 7.6㎜ 정도 깊게 형성된 체결홈에 체결한다. 상기 체결홈의 깊이가 종래 보다 깊게 형성되어 있으므로 상기 지지부(43)과 고정부(46)의 연결핀(47) 영역이 상기 체결홈 내부에 위치하게 된다.
즉, 리프트 핀 중에서 기판을 지지하는 지지부(43)의 연결핀(47)이 상기 홀더(41) 내부에 위치하므로 챔버 내의 플라즈마에 의하여 손상을 받지 않게 된다.
상기 리프트 핀은 상기 홀더(41) 내부의 체결 홈을 깊게 형성하고, 상기 지지부(43)의 길이를 길게 확장하였지만, 전체적인 길이는 종래와 동일한 길이를 유지한다.
그러므로, 추가적인 챔버 내의 하부전극판 조정 또는 상기 리프트 핀들이 배치되어 있는 베이스의 위치 조정은 필요하지 않게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 건식 식각 챔버 내의 하부전극판에 기판을 안착하는 리프트 핀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 트랜스 챔버의 로봇 암에 의하여 기판(25)이 챔버 내로 이송해오면, 상기 챔버 내의 하부전극판(15) 상부에 일정한 지지핀(도시되지 않음)에 의하여 고정된다.
이때, 상기 하부전극판(15) 하부에서는 리프트 핀들이 배치되어 있는 베이스가 상승하여 상기 챔버 내로 이송해온 기판을 상기 하부전극판(15)의 하부 전극판 상에 안착시키는 작업을 진행한다.
상기 리프트 핀의 지지부(43) 길이는 종래 보다 길어 졌지만, 상기지지부(43)이 결합되어 있는 홀더(41)의 결합홈 깊이가 깊어져서 전체적인 리프트 핀의 길이는 종래와 동일하다.
상기 지지부(43)와 고정부(46)가 연결되는 연결핀 영역이 상기 홀더 내부로 삽입되어 있으므로, 챔버 내에서 기판을 상하로 이송하는 도중에 상기 지지부(43)의 연결핀 영역이 플라즈마에 노출되지 않게 된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 기판을 하부전극판(15) 상에 안착시킨 후에도 지지부의 위치는 종래와 마찬가지로 상기 하부전극판(15) 표면 상에 위치하는데, 그 이유는 상기 지지부(43)의 길이가 길어졌지만, 홀더(41)의 결합홈 깊이가 깊어져서 6개의 지지부(43)이 이루는 높이는 상기 하부전극판(15)의 하부 전극판과 동일한 평면을 이룬다.
상기 리프트 핀에 의하여 기판이 상기 하부전극판(15) 상에 안착되면, 하부 전극판에 전원을 인가하고, 상부에 고압의 전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.
상기 플라즈마에 의하여 상기 기판 상에 형성되어 있는 절연막, 보호막을 식각하게 되는 작업이 진행된다.
플라즈마의 상기 하부 전극판(15)에 형성되어 있는 홀을 따라 플라즈마가 침투되어 상기 하부전극판(15)의 하부에 위치하는 상기 리프트 핀에 접촉되더라도, 상기 지지부(43)와 고정부의 연결 영역인 연결핀이 상기 홀더(41) 내부에 삽입되어 있기 때문에 플라즈마에 의하여 손상을 받지 않는다.
따라서, 본 발명에서는 식각 공정을 위한 챔버 내에 기판(25)이 로딩될 때, 상기 기판(25)을 상기 하부전극판(15) 상에 안착시키기 위하여 리프트 핀을 상하로움직이는데, 이때 플라즈마에 의하여 상기 기판(25)을 이송하는 리프트 핀의 지지부(43)의 연결핀이 손상되지 않도록 연결부를 플라즈마에 노출시키지 않도록 하였다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치의 글라스 기판을 지지하는 리프트 핀을 구성하는 지지부가 결합되는 지지부 결합부를 홀더 내부로 삽입시킨 구조를 하여 식각 공정에서 플라즈마에 노출되지 않도록 함으로써 세라졸 재질로된 지지부의 크랙과 파손을 방지한 효과가 있다.
아울러, 지지부가 플라즈마에 의하여 손상되는 영역이 감소하여 지지부의 교체 주기가 길어져 제조 단가가 줄어드는 이점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 글라스 기판을 지지하는 지지부;
    상기 지지부와 연결핀에 의하여 결합되어 있는 고정부; 및
    상기 지지부와 고정부의 연결핀이 외부로 노출되지 않도록 상기 고정부와 결합되는 홀더; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부와 고정부가 연결되는 연결핀이 상기 홀더 내부로 삽입된 길이 만큼 확장된 길이의 지지부를 사용하는 것을 특징으로 하는 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더 내측에 형성되어 있는 고정부 체결홈의 양측 턱의 깊이는 13.2㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부의 길이는 15.76~20.76㎝의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 식각 챔버의 리프트 핀 구조.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100694780B1 (ko) * 2005-08-16 2007-03-14 주식회사 제우스 Ｌｃｄ 글라스 기판용 오븐챔버의 리프트 핀 유닛
CN107037615A (zh) * 2016-02-03 2017-08-11 南京瀚宇彩欣科技有限责任公司 支撑杆与应用此支撑杆的蚀刻设备

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