KR20040060599A - 진공챔버 및 이의 제작방법 - Google Patents

진공챔버 및 이의 제작방법 Download PDF

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전재영
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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조에 사용되는 진공챔버에 관한 것으로, 상세하게는 두 개의 알루미늄 잉곳을 가공하여 접합된 대형의 진공챔버에 관한 것이다. 두 개의 알루미늄 잉곳을 접합하는 접합수단을 제공하여 진공챔버 내부를 외부와 차단하여 진공상태를 유지한다. 본 발명에 의한 대형의 진공챔버에 의해 대면적의 액정표시장치를 제조할 수 있다.

Description

진공챔버 및 이의 제작방법{VACUUM CHAMBER AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 발명은 진공챔버에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 제조에 사용되는 진공챔버에 관한 것이다.
액정표시장치는 게이트 배선과 데이터 배선이 매트릭스(matrix) 형태로 배열되어 그 교차점에 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT)가 형성된 TFT 기판, 상기 TFT 기판과 합착되는 컬러필터(color filter) 기판 및 상기 두 기판 사이에 충진되는 액정층을 포함하여 구성된다.
도 1은 액정표시장치의 TFT 기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
유리기판(100) 상에 종횡으로 데이터 배선(110) 및 게이트 배선(120)이 배열되고 각 배선(110, 120)의 일단에는 패드(130)가 형성되어 있다. 상기 패드(130)에 드라이버 집적회로(미도시)가 부착되어 데이터 신호 및 게이트 신호가 인가된다. 데이터 배선(110) 및 게이트 배선(120)의 교차점에는 스위치(switch) 소자의 역할을 하는 TFT(340)가 형성되어 액정층에 전압을 인가한다.
상기와 같은 액정표시장치의 게이트 배선(110), 데이터 배선(120) 및 TFT(340)의 제조는 박막(thin film) 증착, 사진(photolithography),식각(etching), 세정(cleaning) 등의 단위 공정기술로 이루어진다. 액정표시장치의 제조공정은 상기의 단위공정 기술들을 사용하여 여러 종류의 박막을 증착하고 이를 가공하는 과정을 여러 차례 반복적으로 거친다. 상기 단위 공정은 액정표시장치의 기판을 진공챔버로 운반하여 진공챔버 내부에서 이루어진다.
상기한 바와 같이 증착 및 식각 공정이 진행되기 위해서는 진공챔버가 필요하다. 진공챔버는 알루미늄 잉곳(aluminium ingot)을 가공하여 제조하는데, 기판이 대형화됨에 따라 대형의 진공챔버가 요구되어진다.
그러나, 생산되는 알루미늄 잉곳의 크기는 한계가 있어 대형 기판에 공정을 수행할 수 있는 진공챔버를 제작할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 대형 기판을 수용할 수 있는 진공챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 내부를 완전히 밀폐시켜 진공상태가 유지되는 대형의 진공챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기타 본 발명의 다른 특징 및 목적은 이하 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 액정표시장치의 박막트랜지스터 기판을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 의한 진공챔버를 제작하는 과정을 도시한 수순도.
도 3a 내지 도 3c는 제1가공잉곳(220) 및 제2가공잉곳(230)의 접촉부를 가공하는 과정을 도시한 수순 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 진공챔버를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 진공챔버의 분해 사시도.
도 6은 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 투명기판 110: 데이터배선
120: 게이트배선 130: 패드
140: 박막트랜지스터 200: 제1잉곳
210: 제2잉곳 220, 420: 제1가공잉곳
230, 430: 제2가공잉곳 240, 300: 용접알루미늄
250, 350: 진공챔버 440: 보강금속판
450: 볼트 500: 가스차단판
510: 오링 520: 접지금속
530, 550: 홈
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 저면부와 측면부를 구비한 제1가공잉곳; 상기 제1가공잉곳의 측면부와 동일한 크기의 측면부를 구비한 제2가공잉곳; 및 상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 측면부를 접합하여 밀폐시키는 접합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버를 제공한다.
상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳은 진공챔버 내부로 주입되는 가스와의 반응을 막기 위해 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 접합수단은 용접된 알루미늄인 것이 바람직하다.
또는, 상기 접합수단은 상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합면에 설치된 오링; 상기 접합면에 설치되어 오링을 가스로부터 차단하는 가스차단판; 상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 측면에 설치되는 보강금속판; 및 상기 보강금속판과 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 고정하는 복수개의 볼트를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합부에 처리된 산화막을 추가로 포함하는 것이 진공챔버 내부의 진공상태를 유지하기 위해 바람직하다.
상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합부에 삽입된 접지금속을 추가로 포함하여 두 가공잉곳이 등전위를 이루는 것이 바람직하다.
상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합부에는 홈이 형성되어 상기 홈에 각각 삽입된 오링을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 오링은 진공챔버를 밀폐시켜 내부를 진공상태로 유지시켜준다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 저면부와 측면부를 구비한 제1가공잉곳을 제작하는 단계; 상기 제1가공잉곳의 측면부와 동일한 크기의 측면부를 구비한 제2가공잉곳을 제작하는 단계; 및 상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 접합하여 밀폐시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 챔버의 제작방법을 제공한다.
상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 제작하는 단계는 제1잉곳 및 제2잉곳을 압연하는 단계; 및 압연된 제1잉곳 및 제2잉곳을 가공하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 접합하여 밀폐시키는 단계는 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳의 측면부가 일치되게 정렬시키는 단계; 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접촉부를 용접하여 접합시키는 단계; 용접면을 그라인딩하는 단계; 및 상기 용접면에 산화막 처리를 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 한 본 발명의 실시예에 의하면 알루미늄 잉곳의 크기 한계를 극복하여 대형의 진공챔버를 제작할 수 있으므로, 점점 대면적화 되어 가는 액정표시장치의 제조공정을 수행할 수 있게 된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 의한 진공챔버를 제작하는 과정을 도시한 수순도이다.
우선, 제1알루미늄 잉곳(ingot; 200) 및 제2알루미늄 잉곳(210)을 준비한다. 진공챔버 내부의 가스와 반응을 최소화하기 위해서 챔버는 알루미늄으로 제작하는 것이 바람직하다.
상기 알루미늄 잉곳(200, 210)을 도 2a와 같이 압연하여 높이를 줄이는 대신 폭과 너비를 늘리도록 한다. 알루미늄 잉곳(200, 210)은 연성이 있어 압연을 통해 크기의 폭, 너비 및 높이의 변경이 가능하다.
그후, 압연된 알루미늄 잉곳(200, 210)을 가공하여 제1가공잉곳(220) 및 제2가공잉곳(230)을 제작한다. 제1가공잉곳(200)은 중앙부분이 관통되어 측면부만을 구비하고 있고, 제2가공잉곳(230)은 저면부 및 측면부를 구비하고 있다. 제1가공잉곳(220) 및 제2가공잉곳(230)의 측면부는 후에 접합되는데 접합면이 동일 크기를 갖도록 가공한다.
상기와 같이 가공된 제1가공잉곳(220) 및 제2가공잉곳(230)을 정렬시켜 측면부를 서로 접촉시키고, 접촉부를 알루미늄 용접(240)한 후 접촉면에 소정 처리를 행하게 되면 도 2c와 같은 대형 진공챔버(250)가 완성된다. 진공챔버(250)는 육면체의 형상으로 윗면이 개방되어 기판의 출입구 역할을 하게 된다.
도 3a 내지 도 3c는 제1가공잉곳(220) 및 제2가공잉곳(230)의 접촉부를 가공하는 과정을 도시한 수순 단면도이다.
본 발명의 실시예에 의한 진공챔버는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD), 건식식각 및 스퍼터링(sputtering)에 사용될 수 있다. 상기 공정은 모두 진공 상태에서 이루어지기 때문에 진공챔버(360) 내부를 항상 진공 상태로 유지하도록 두 개의 가공잉곳(220, 230)을 접합하는 것이 중요하다.
제1가공잉곳(220) 및 제2가공잉곳(230)의 접촉부를 알루미늄 용접하게 되면 용접면이 가공잉곳(220, 230)의 측면부보다 도 3a와 같이 돌출되어 형성된다.
도 3b와 같이 용접면을 그라인딩(grinding) 처리하여 가공잉곳(220, 230)의 측면부와 용접면이 동일선상에 있도록 한다.
다음으로, 용접면에 재차 알루미늄 용접(300)을 실시하여 용접된 알루미늄(240) 및 가공잉곳(220, 230) 사이의 미세홀을 봉인한다. 용접된알루미늄(240)과 가공잉곳(220, 230) 사이에 미세홀이 존재하게 되면 진공챔버가 동작할 경우 외부의 공기가 진공챔버 내부로 유입되어 진공챔버는 진공상태를 유지할 수 없게 되기 때문이다. 그 후, 용접면에 산화막 처리(anodizing)를 하여 진공챔버의 내부를 외부에 대해 밀폐한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 진공챔버를 도시한 사시도이다.
제1실시예와 마찬가지로 제2실시예에 의한 진공챔버(350)는 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)이 접합수단에 의해 접합되어 구성된다.
상기 접합수단은 보강금속판(440) 및 상기 보강금속판(440)을 고정시키는 복수개의 볼트(bolt; 450)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제2실시예에 의한 진공챔버도 제1실시예와 유사하게 두 개의 알루미늄 잉곳을 압연하고 가공한 후 접합하여 제작한다.
도 5는 도 4의 진공챔버의 분해 사시도이다.
제1가공잉곳(420)의 측면부 하면 및 제2가공잉곳(430)의 측면부 상면의 가장자리를 따라 사각형의 홈(530)이 형성되어 있다. 상기 제1가공잉곳(420) 및 제2가공잉곳(430)의 홈(530)에 각각 두 개의 오링(O-ring; 510)이 삽입된다. 오링(510)과 중첩되도록 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)의 사이에 가스차단막(500)이 설치된 후 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)을 측면부가 일치하도록 접촉시킨다.
가스차단막(500)의 외측에는 접지금속(520)이 사각형의 띠모양으로 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430) 사이에 설치된다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1가공잉곳(420) 및 제2가공잉곳(430)의 측면부에는 복수개의 홀(540)이 형성되어 있다. 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)의 접촉부에 보강금속판(440)을 볼트(450)를 사용하여 홀(540)에 고정한다. 상기 보강금속판(440)에도 볼트(450)의 삽입을 위해 복수개의 홀(550)이 형성되어 있다.
도 6은 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)의 접합면에 홈이 형성되어 각각 오링(510)이 삽입되어 있다. 오링(510)은 챔버의 내부를 외부와 차단시켜 챔버 내부의 진공 상태가 파괴되는 것을 방지한다.
상기 두 개의 오링(510) 사이에는 가스차단막(500)이 설치되어 있다. 가스차단막(500)은 진공챔버 내부의 주입된 가스에 오링(510)이 부식되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 오링(510)이 부식되면 진공챔버를 밀폐시키는 기능을 제대로 수행할 수 없기 때문이다. 가스차단막(500)은 가스와 반응 정도가 낮은 니켈(Ni)이나 크롬(Cr)으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)의 접합부에는 접지금속(520)이 설치되어 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)이 등전위를 이루도록 한다. 제2가공잉곳(430)은 후에 진공챔버가 작동하게 되면 접지되는데, 상기 접지금속(520)을 통하여 제1가공잉곳(420)도 접지상태가 된다. 상기 접지금속(520)은 도전성이 좋고 진공챔버 내부의 가스와 반응성이 작은 알루미늄으로 제작하는 것이 바람직하다. 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)은 상기 접지금속(520) 이외에도 가스차단막(500) 및 보강금속판(440)에 의해서도 전기적으로 연결되므로 상기 접지금속(520)은 본 발명의 실시예에서 생략할 수도 있다.
제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)의 측면부에는 복수개의 홀이 형성되어 있다. 상기 복수개의 홀과 대응되는 홀을 구비한 보강금속판(440)을 볼트(450)를 사용하여 상기 두개의 가공잉곳(420, 430)에 고정함으로써 제1가공잉곳(420)과 제2가공잉곳(430)을 접합한다.
그 후, 보강급속판(440)이 설치된 접합부에 산화막 처리를 하면 진공챔버의 내부가 외부와 완전히 밀폐된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 바람직한 실시예로서 해석되어야 한다.
예를 들면, 두 개의 가공된 잉곳을 접합하여 제작된 진공챔버를 설명하였지만, 두 개뿐 아니라 그 이상의 가공된 잉곳을 접합하게 되면 더 큰 크기의 진공챔버를 제작할 수 있다. 또한, 상기 두 실시예를 적절히 조합함으로써 두 가공잉곳을 접합할 수도 있다.
따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
본 발명에 의하면 가공된 두 개의 알루미늄 잉곳을 접합하여 진공챔버를 제작하게 되므로, 알루미늄 잉곳의 크기 한계를 극복하여 대형의 진공챔버를 제작할 수 있다. 따라서, 점점 대면적화 되어 가는 액정표시장치의 박막증착 공정 및 식각공정 등을 포함하는 제조공정을 수행할 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 저면부와 측면부를 구비한 제1가공잉곳;
    상기 제1가공잉곳의 측면부와 동일한 크기의 측면부를 구비한 제2가공잉곳; 및
    상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 측면부를 접합하여 밀폐시키는 접합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳은 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접합수단은 용접된 알루미늄인 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접합수단은,
    상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합면에 설치된 오링;
    상기 접합면에 설치되어 오링을 가스로부터 차단하는 가스차단판;
    상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 측면에 설치되는 보강금속판; 및
    상기 보강금속판과 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 고정하는 복수개의 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합부에 처리된 산화막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합부에 삽입된 접지금속을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접합부에는 홈이 형성되어 상기 홈에 각각 삽입된 오링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버.
  8. 저면부와 측면부를 구비한 제1가공잉곳을 제작하는 단계;
    상기 제1가공잉곳의 측면부와 동일한 크기의 측면부를 구비한 제2가공잉곳을 제작하는 단계; 및
    상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 접합하여 밀폐시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 챔버의 제작방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 제작하는 단계는,
    제1잉곳 및 제2잉곳을 압연하는 단계; 및
    압연된 제1잉곳 및 제2잉곳을 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버의 제작방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1가공잉곳 및 제2가공잉곳을 접합하여 밀폐시키는 단계는,
    제1가공잉곳 및 제2가공잉곳의 측면부가 일치되게 정렬시키는 단계;
    제1가공잉곳과 제2가공잉곳의 접촉부를 용접하여 접합시키는 단계;
    용접면을 그라인딩하는 단계; 및
    상기 용접면에 산화막 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버의 제작방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160043820A (ko) * 2014-10-14 2016-04-22 (주)트리플코어스코리아 플라즈마 처리 장치

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