KR20050001621A - 기판 지지핀 배치 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법으로서, 상기 기판의 장축 및 단축을 각각 다수 등분하여 교차하는 다수의 제 1 포지션에 중앙 지지핀을 배치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법에 관한 것으로, 점차 대형화되고 있는 액정표시소자의 기판이 공정 중에 변형되는 것을 방지할 수 있다.

Description

기판 지지핀 배치 방법{Method of Arranging Support Pins for Substrate}
본 발명은 기판 지지핀의 배치 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대면적화되고 있는 액정표시소자용 유리 기판을 균일하게 지지할 수 있는 지지핀의 배치 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 경량화, 저 소비전력화, 박형화 등의 우수한 특성을 갖는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이중 액정표시소자(liquid crystal display)는 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북, 휴대폰 등에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시소자란 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정을 주입하여, 그 특성을 이용해 영상효과를 얻는 비발광 소자를 뜻한다. 즉, 액정표시소자는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 어레이 기판과 컬러 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이도록 함으로써 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하도록 구성된다.
이러한 어레이 기판과 컬러 필터 기판은 별도로 설치되는 개별적인 증착 및 식각 장치를 통하여 각각 유리등의 재질로 이루어지는 투명 기판 상에 수 차례에 걸친 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정을 통하여 제조된다. 특히, 최근에는 기판의 상면으로 소스가스를 증착하는 공정은 플라즈마 강화 화학기상증착(plasmaenhanced chemical vapor deposition, PECVD) 방법에 의하여 수행되는데, 이와 같은 증착 공정이 이루어지는 증착 장비를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 액정표시장치용 증착 장비를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 기판의 저면에서 기판을 지지하는 지지핀의 배치 관계를 도시한 저면도로서, 액정표시장치용 증착 장비는 실질적인 증착 공정이 수행되는 공정챔버(10)와, 공정챔버 내부로 로딩된 기판(40)을 상면에 안치함과 아울러 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극으로 기능하는 서셉터(20)를 구비하고 있다.
상기 서셉터(20)의 내부에는 통상 외부 전원과 연결되어 증착 공정이 진행되는 경우 상기 기판(40)을 적절한 온도로 상승시키기 위한 히터(22)가 부설되어 있으며, 상기 서셉터(20)의 중앙 하부로는 서셉터 지지대(24)가 연결되어 있다. 특히, 상기 서셉터 지지대(24)는 모터 등의 구동부(30)와 기계적으로 결합되어 공정챔버(10) 내부로 기판(40)이 로딩/언로딩 함에 따라 승하강을 반복한다. 이와 같은 서셉터 지지대(24)의 승하강을 통하여 서셉터 지지대(24)에 결합된 서셉터(20) 및 상기 서셉터 내부로 삽입되는 지지핀(52, 54, 56) 역시 기판의 이송 또는 반송에 따라 승하강을 반복하게 되는 것이다.
이를 간략하게 설명하면, 증착 공정을 수행하기 위하여 기판이 로봇암(미도시)에 의하여 공정챔버 내부의 서셉터(20) 상면으로 로딩되면, 상기 구동부(30)를 통하여 상기 서셉터(20) 및 지지핀(52, 54, 56)이 상승함으로써, 지지핀이 기판을 그 저면에서 지지하게 된다. 이어서 로봇암이 공정챔버(10)로부터 빠져 나오면, 상기 서셉터(20)는 공정챔버 내부의 반응영역으로 더욱 상승하고, 기판(40)을 저면에서 지지하던 지지핀(52, 54, 56)은 서셉터 내부로 삽입됨으로써, 기판(40)이 서셉터(20)의 상면으로 안착된다. 이어서 서셉터(20) 상면으로 안착된 기판(40)의 상면으로 고전압 및 열을 인가하여 공정챔버 내부로 유입된 가스 및 플라즈마에 의하여 필요로 하는 박막이 기판(40)의 상면에 증착된다. 증착이 완료되면 서셉터(20)는 하강하고 기판은 서셉터 상부로 돌출되는 지지핀에 의하여 지지된 뒤, 로봇암에 의하여 기판은 공정챔버로부터 언로딩된다.
상기에서 기술한 바와 같이 기판이 공정챔버로 로딩/언로딩을 반복하는 과정에서 기판의 저면에서 이를 지지하기 위한 지지핀(52, 54, 56)은 기판이 대면적화되고 있는 추세를 감안할 때 그 수가 점차 증가하고 있는 실정이다. 특히, 최근 가로축이 1,850 ㎜이고 세로축이 1,500㎜ 가량인 제 6세대 액정표시소자용 유리 기판을 지지하기 위한 지지핀은 도 2에서 도시한 것과 같이 기판의 영역에 따라 각각 다수의 지지핀(52, 54, 56)으로 배치된다.
즉, 기판의 중앙 영역을 지지하기 위한 중앙 지지핀(52)과, 사각 기판의 주변부를 따라 배치되는 주변 지지핀(56)과, 상기 중앙 지지핀(52)과 주변 지지핀(56)이 지지하는 기판의 영역 사이의 중간 영역을 지지하기 위한 중간 지지핀(54)이 다수 설치된다. 일례로 상기 중앙 지지핀(52)은 2개, 중앙 지지핀(54)은 4개, 상기 주변 지지핀(56)은 14개가 배치됨으로서, 기판(40)의 전 영역에 걸쳐 저면으로부터 지지하게 된다.
그러나, 상기 다수의 지지핀 중 기판의 중앙영역을 지지하기 위해 배치되는상기 중앙 지지핀(52)은 내부에 히터(22)가 삽입되는 서셉터(20)의 상부 중앙에 놓여지기 때문에 고온으로 가열되는 히터로부터 발생되는 열에 의한 열적 충격을 받게 될 뿐 아니라, 증착 공정에 걸쳐 상하로 반복하여 이동하는 서셉터로 인한 기계적인 충격으로 인하여 빈번하게 파손이 일어난다. 따라서 상기 중앙 지지핀(52)을 자주 수리 또는 교체하여야 하는 문제가 발생한다.
따라서 전술한 것과 같은 문제점을 갖는 중앙 지지핀(52)을 제거함과 아울러 기판의 외곽을 지지하기 위한 지지핀(56)을 제외한 중간 지지핀(54)의 개수를 줄일 수 있는 방안이 필요하다.
그러나, 종래의 기판 지지핀 중 중앙 지지핀(56)을 제외한 상태에서 지지핀을 배치하는 경우 점차 대면적화하고 있는 기판을 충분히 지지하지 못하는 문제점이 있다. 이런 문제점을 도 3에서 개략적으로 도시하였는데, 기판 저면(40a)의 중앙영역을 지지하는 중앙 지지핀을 제거하게 되면 기판(40)의 중앙영역을 포함하여 전면에 걸쳐 하방 연직 방향으로 휘어지는 등의 변형이 일어날 뿐 아니라, 기판이 이송 과정에서 파손이 일어나는 문제점 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 증착 공정에서 기판이 안착되는 서셉터에 삽입된 히터로부터 전달되는 열적 충격 및 서셉터의 승하강에 따른 기계적 충격을 제거 또는 완화시킬 수 있는 기판 지지핀의 배치 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판을 지지하기 위한 지지핀의 개수를 감소시키면서도 기판의 변형을 미연에 방지할 수 있는 기판 지지핀의 배치방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 액정표시소자용 증착 장치의 개략적인 단면도;
도 2는 종래 기판 지지핀의 배치 관계를 도시한 저면도;
도 3은 종래 지지핀 중 중앙 지지핀을 제거한 상태에서 기판의 변형 상태를 개략적으로 도시한 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시소자용 증착 장치의 개략적인 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 기판 지지핀의 배치 관계를 설명하기 위한 구성도;
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 기판 지지핀의 배치 관계를 도시한 저면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 공정챔버 120 : 서셉터
400 : 기판 410 : 장축
420 : 단축 510 : 중앙 지지핀
520, 522 : 주변 지지핀 610 : 제 1 포인트
620 : 제 2 포인트
상기한 목적을 위하여, 본 발명은 액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법으로서, 상기 기판의 장축 및 단축을 각각 다수 등분하여 교차하는 다수의 제 1 포지션에 중앙 지지핀을 배치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 상기 중앙 지지핀이 형성되는 다수의 제 1 포지션 사이의 지점으로서 상기 기판의 주변부를 따라 위치하는 제 2 포지션에 다수의 주변 지지핀을 더욱 배치하는 것을 특징으로 한다.
이 경우에 상기 기판의 장축 및 단축은 각각 2등분 내지 5등분됨으로써, 기판의 변형을 방지할 수 있도록 지지핀이 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 증착 장비를 개략적으로 도시한 단면도로서, 종래의 액정 표시장치와 같이 실질적인 증착 공정이 수행되는 공정챔버(110) 내부에는 서셉터(120)가 설치되어 공정챔버 내부로 인입된 기판이그 상면에 재치된다. 상기 서셉터(120)의 내부에는 히터(122)가 매설되어 있어 증착 공정 중에 기판(400)을 적절한 온도로 상승시키며, 서셉터(120)의 중앙 하단으로는 외부 구동수단(130)과 연결되어 승하강이 가능한 서셉터 지지대(124)가 결합된다. 상기 구동수단(130)의 작동에 의하여 서셉터 지지대(124)가 승하강하게 되면 이에 결합된 서셉터(122) 역시 공정 진행 정도에 따라 승하강을 반복하게 된다.
특히, 본 발명에서는 기판(400)이 공정챔버(110)로 이송 또는 그 외부로 반송되는 과정에서 기판을 그 저면에서 지지하기 위한 지지핀(520, 540)의 배치가 종래와 달리 기판의 전 영역에 걸쳐 균일하게 배치되어 있는데, 이를 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
우선, 기판(400)의 장축(410) 및 단축(420)을 각각 소정의 간격을 두고 균등하게 분할하여 각각의 영역을 구분한다. 즉, 기판의 장축(410)은 M개의 영역으로 분할되어 각각의 영역을 M1, M2, ... Mm으로 구분되며, 기판의 단축(420)은 N개의 영역으로 분할되어 각각의 영역은 N1, N2, ... Nn으로 구분된다.
이와 같이 장축 및 단축을 각각 M개 및 N개의 영역으로 균등 분할시킨 후에 상기 장축 및 단축을 각각 균등하게 분할하는 분할선이 서로 교차하는 다수의 제 1 포지션(610)에 중앙 지지핀을 배치하고, 상기 교차되는 다수의 제 1 포지션과 제 1 포지션 사이 또는 제 1 포지션과 기판의 네 꼭지점 사이의 지점으로서 기판(400)의 가장자리를 따라 위치하는 다수의 제 2 포지션(620)에 주변 지지핀을 배치함으로써, 기판의 전 영역에 걸쳐 적은 수의 지지핀으로도 기판을 충분히 지지할 수 있게된다.
특히, 상기 기판의 장축(410) 및 단축(420)이 충분한 수로 균등 분할되는 경우에는 중앙 지지핀이 배치되는 상기 제 1 포지션(610)은 서로 근접한 영역에 위치할 수 있고, 기판의 가장자리 영역 인근에 위치할 수 있기 때문에 상기 제 2 지점(620)에 주변 지지핀을 배치할 필요가 없게 된다.
이와 같은 방법을 채택하게 되면, 장축(410) 및 단축(420)이 각각 M개 영역 및 N개의 영역으로 분할하는 경우 상기 장축(410) 방향을 따라서는 M-1개의 제 1 포지션(610)이 위치하게 되고, 상기 단축(420) 방향을 따라서는 N-1 개의 제 포지션(610)이 위치하게 되어, 최종적으로 제 1 포인트는 (M-1) × (N-1) 개가 형성되어 그와 동수의 중앙 지지핀을 배치시키면 된다.
다시 말하면, 만약 상기 장축방향으로 M개, 단축 방향으로 N개의 중앙 지지핀을 각각 배치하고자 하는 경우에는 상기 장축은 M+1개로 등분되고, 상기 단축은 N+1개로 등분시킨 뒤, 상기 장축과 단축의 등분선이 서로 교차하는 제 1 포지션에 중앙 지지핀이 배치되는 것이다.
또한, 상기 기판의 장축(410) 및 단축(420)이 다수 영역으로 등분되는 경우 기판(400)의 가장자리를 따라 위치하는 제 2 포인트(610)는 등분된 장축 및 단축의 수에 각각 2를 곱한 수만큼 형성된다. 다시 말하면, 기판(400)의 장축(410) 및 단축(420)은 각각 서로 마주보는 1쌍으로 구성되어 있고, 상기 제 2 포인트(620)는 기판의 가장자리를 따라 상기 제 1 포인트(610) 사이 또는 제 1 포인트와 기판의네 꼭지점 사이의 지점에 위치하기 때문에, 상기 장축(410)이 M개의 영역으로 분할되고, 상기 단축(420)이 N개의 영역으로 분할되는 경우, 장축을 따라서 2 × M개의 제 2 포인트(620)가 위치하게 되고, 상기 단축은 2 × N개의 제 2 포인트(620)가 위치하게 된다. 결국, 상기 장축(410)과 상기 단축(420)이 각각 M개와 N개의 영역으로 분할되는 경우에 제 2 포인트(620)는 2×(M+N)개의 지점에서 기판(400)의 가장자리를 따라 형성된다.
특히, 상기 장축(410) 또는 단축(420) 중에서 선택된 하나 이상이 소수의 영역으로 분할되는 경우, 예를 들어 2개의 영역으로 분할되는 경우에 기판의 가장자리를 따라 배치되는 상기 제 2 포인트(620) 사이의 거리가 멀어질 수 있고, 이에 따라 기판의 가장자리 영역은 제대로 지지되지 못할 수 있다.
이와 같이 제 2 포인트(620) 사이의 거리가 일정 범위 이상으로 멀어지는 경우에는 상기 제 포인트(620) 사이의 위치에 여분의 주변 지지핀을 더욱 배치할 수 있는데, 여분의 주변 지지핀은 등분된 분할선의 교차점에 위치하는 제 1 포인트(610)를 연결한 분할선의 연장선상에 배치되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기판의 장축과 단축을 각각 등분한 뒤에 그 교차지점인 다수의 제 1 포지션(610)에 중앙 지지핀을 배치하는 경우, 장축과 단축은 각각 임의의 수로 등분될 수 있으나, 너무 많은 수로 등분되면 그만큼 다수의 지지핀이 요구되기 때문에, 바람직하게는 상기 장축(410)은 2 ~ 6 개로, 상기 단축(420)은 2 ~ 5 개로 등분될 수 있다. 도 6a 내지 도 6d에서는 그 중 특히 바람직한 실시예를 각각 도시하였다.
도 6a는 장축(410)이 3등분되고, 단축(420)은 2등분되어 그 등분된 분할선이 위치하는 제 1 포인트에 총 2개(2×1)의 중앙 지지핀(510)이 배치되고, 기판(400)의 가장자리를 따라 다수의 주변 지지핀(520, 522)이 배치된 상태를 도시하고 있다. 상기한 것과 같이 일부 주변 지지핀(520)은 각각 등분된 장축과 단축의 분할선이 교차하는 제 1 포인트에 배치되는 중앙 지지핀(510)과 중앙 지지핀 사이의 영역 또는 중앙 지지핀(510)과 기판(400)의 네 꼭지점 사이의 영역에 배치된다.
다만, 본 실시예에서는 상기 단축(420)이 2 등분됨으로써, 상기 단축의 가장자리를 따라 배치되는 주변 지지핀(520)만으로 단축의 가장자리를 확실하게 지지하기 곤란할 수 있다. 따라서, 상기 기판의 가장자리를 따라 상기 중앙 지지핀(510)과 기판의 네 꼭지점 사이에 배치되는 주변 지지핀(520) 사이의 지점에 여분의 주변 지지핀(522)을 더욱 배치할 수 있다. 이 경우 상기 여분의 주변 지지핀(522)은 중앙 지지핀과 기판의 네 꼭지점 사이에 위치하는 주변 지지핀(520) 사이의 중간 지점에 배치됨으로써, 기판의 가장자리를 균등하게 지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 상기 여분의 주변 지지핀(522)은 상기 중앙 지지핀(520)이 배치되는 제 1 포인트를 장축(410)을 따라 연결한 분할선, 즉 단축 분할선의 연장선상에 위치할 수 있다.
도 6b는 장축(410)과 단축(420)이 각각 3 등분되어 그 등분선이 교차하는 제1 포인트에 총 4개(2×2)의 중앙 지지핀(510)이 배치되고, 기판(400)의 가장자리를 따라 상기 중앙 지지핀(510)이 배치된 다수의 제 1 포인트의 중간 지점인 다수의 제 2 포인트에 총 12개의 주변 지지핀(520)이 배치된 상태를 도시하고 있다.
도 6c는 상기 장축(410)은 4등분되고, 상기 단축은 3등분되는 경우를 도시한 것으로서, 총 6개(3×2)의 중앙 지지핀(510)이 기판의 중앙 영역에 균등하게 배분되고, 기판의 주변부를 따라 총 14개의 주변 지지핀(520)이 배치되어 있다.
도 6d는 상기 장축(410)과 단축(420)이 각각 4등분된 상태로서 기판(400)의 중앙 영역에 총 9개(3×3)의 중앙 지지핀(510)이 기판의 가장자리를 따라 총 16개의 주변 지지핀(520)이 배치된 상태를 예시하고 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나, 이는 어디까지나 예시일 뿐, 본 발명의 정신을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 자명한 사실이라 할 것이다. 또한 그와 같은 변형과 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 청구범위를 통하여 보다 분명해질 것이다.
본 발명에서는 점차 대면적화되고 있는 액정표시장치용 기판의 제조 과정에서 기판을 지지하는 지지핀을 기판의 전 영역에 걸쳐 균일하게 배치함으로써, 적은수의 지지핀으로도 대면적 기판을 충분히 지지할 수 있다.
특히, 종래 기판이 재치되는 서셉터 내부에 삽입된 히터로부터 가해지는 열충격으로 파손되기 쉬운 기판의 최중앙 영역에 지지핀을 삽입하지 않으면서도 기판이 중력으로 인하여 변형 또는 파손되는 것을 방지할 수 있어 제조 과정 중에서 폐기되는 액정표시장치용 기판의 수를 크게 감소시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법으로서,
    상기 기판의 장축 및 단축을 각각 다수 등분하여 교차하는 다수의 제 1 포지션에 중앙 지지핀을 배치하는 것을 특징으로 하는
    액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중앙 지지핀이 형성되는 다수의 제 1 포지션 사이의 지점으로서 상기 기판의 주변부를 따라 위치하는 제 2 포지션에 다수의 주변 지지핀을 더욱 배치하는 것을 특징으로 하는
    액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장축은 3등분되고, 상기 단축은 2등분되는 것을 특징으로 하는
    액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장축 및 단축은 각각 3등분되는 것을 특징으로 하는
    액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장축은 4등분되고, 상기 단축은 3등분되는 것을 특징으로 하는
    액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장축 및 단축은 각각 4등분되는 것을 특징으로 하는
    액정표시장치용 기판 지지핀의 배치 방법.
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