KR20050050354A

KR20050050354A - 마찰을 줄일 수 있는 스퍼터의 기판 이송시스템

Info

Publication number: KR20050050354A
Application number: KR1020030084068A
Authority: KR
Inventors: 정한록
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-05-31
Also published as: KR100978368B1

Abstract

본 발명은, 유리기판이 수직으로 출입하는 챔버의 천정부에 고정되고, 뒤집어진 U형의 단면을 가지며, U자의 저면부에 제1 자석이 설치되는 홀더와; 유리기판의 가장자리를 지지한 채 챔버를 출입하며 상기 홀더의 양단 사이에 한 변의 일부가 삽입되는 프레임과, 상기 제1 자석과 인력이 작용하도록 상기 프레임 중 상기 홀더에 삽입되는 부분에 장착되는 제2 자석을 포함하는 캐리어와; 상기 캐리어의 하부에 위치하며, 상기 캐리어를 구동시키는 구동롤러를 포함하는 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 스퍼터의 기판 이송시스템에 있어서 캐리어 하부에 위치하는 구동롤러에 가해지는 하중을 줄임으로써, 구동롤러의 마모를 최소화하고 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 파티클의 발생을 방지하고 캐리어의 진동을 감소시킴으로써 박막특성을 향상시킬 수 있게 된다

Description

마찰을 줄일 수 있는 스퍼터의 기판 이송시스템{Substrate transporting system for sputter which can reduce friction}

본 발명은 액정표시소자의 제조장치에 관한 것으로서, 특히 스퍼터(sputter)의 내부에서 유리기판을 이송하는 이송시스템에 관한 것이다.

일반적으로 유리기판에 증착이나 에칭을 하기 위해 사용하는 방법은 크게 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법과 물리기상증착(Psysical Vapor Deposition, PVD)법으로 나눌 수 있는데, 스퍼터법은 이 중에서 PVD법에 해당되는 것으로, 진공의 챔버속에 2개의 전극을 두고, 전극 사이에 아르곤(Ar) 등의 가스를 주입한 상태에서 일정이상의 직류전압을 인가하여 아르곤을 이온화시키면, Ar⁺이온이 음극쪽으로 가속되어 음극에 준비된 금속 타켓에 충돌하여 금속 원자가 방출하게 되는데 이 금속원자를 이용하여 유리기판에 증착을 하거나 에칭을 하는 방법이다.

LCD 제조공정에서 사용되는 스퍼터(sputter)는 주로 금속패턴 형성, 컬러필터 블랙 매트릭스용 크롬 옥사이드(CrOx) 박막 형성, IPS(In-Plane Switching) 모델 ITO(Indium Tin Oxide)용 박막 형성 등을 위한 장치이다.

도 1은 이러한 스퍼터 중에서도 유리기판(20)이 수직으로 출입하는 구조를 가지는 스퍼터의 유리기판(20) 이송시스템을 간략하게 도시한 단면도이다. 그 구성을 살펴보면, 일정한 반응공간을 형성하는 챔버(10)와, 유리기판(20)의 가장자리를 고정하여 이송하는 캐리어(50)와, 캐리어(50)의 하부에 위치하여 이를 구동시키는 구동롤러(70)와, 상기 구동롤러(70)에 구동력을 제공하는 구동모터(90)를 포함한다.

한편 챔버(10)의 하부에는 증착공정 후에 잔류가스를 배출하는 배기구(80)가 형성되며, 미도시 되었지만, 챔버(10)의 측벽에는 스퍼터 공정을 위해 필요한 전극, 금속 타겟, 금속 타겟의 온도를 제어하고 이를 지지하는 배킹 플레이트(backing plate) 등이 설치된다.

캐리어(50)는 사각의 프레임 구조를 가지며, 프레임 상에는 유리기판(20)의 이탈을 방지하고 이를 고정하기 위한 클램프(미도시)가 설치된다. 또한 상기 캐리어(50)는 유리기판(20)을 안치한 채 수직 상태에서 챔버(10) 내부를 출입하게 되므로, 이송 중에 캐리어(50)의 수직상태를 유지하고, 요동을 방지하기 위해 적절한 이송 가이드가 요구되는데, 통상적으로는 캐리어(50)의 상부 프레임은 도면과 같이 단면이 뒤집어진 U자형인 홀더(30)의 양단사이 오목부에 삽입하고, 캐리어(50)의 하부 프레임은 구동롤러(70)에 의해 구동 및 가이드 되도록 한다.

상기 홀더(30)는 직접 챔버(10)의 천정부에 고정될 수도 있고, 커넥터(40)를 이용하여 챔버(10) 천정에 고정할 수도 있다.

이때 홀더(30)의 양단 사이에 삽입된 캐리어(50)의 상부 프레임이 홀더(30)와 접하게 되면, 마찰로 인한 파티클이 발생하여 증착공정에 악영향을 미치게 되므로, 이를 방지하기 위하여 후술하는 바와 같이 자석을 이용하여 양자가 서로 접촉하지 않도록 하고 있다.

구동롤러(70)는 캐리어(50)의 하부 프레임과 접한 상태에서 이를 구동하는 장치로서, 캐리어(50)에 안치되는 유리기판(20)의 하중을 견디면서 회전운동을 하여야 하므로, 구동롤러(70)와 캐리어(50) 간의 마찰이 불가피하며, 이러한 마찰을 줄이기 위해 캐리어(50)와 구동롤러(70)의 사이에 구동롤러(70)의 내면과 접하는 지지대(70)를 두고 있다.

도 2는 위와 다른 캐리어 구동방식을 도시한 것으로서, 캐리어(54)의 하단에 단면이 ㄱ자 모양의 레그(56)가 부착되고, 상기 레그(54)의 내면에 접하여 구동하는 수직롤러(72)와 수평롤러(74)가 캐리어(54)를 구동하는 방식이다. 이때 수직롤러(72)에 의한 캐리어(54)의 이동을 가이드하기 위해서, 상기 레그(56)의 내측 상면에 상기 수직롤러(72)가 삽입되는 레일(58)을 설치한다.

구동모터(미도시)에 의한 구동력은 수직롤러(72)에만 제공되고, 수평롤러(74)는 레그(56)의 운동을 가이드 하는 역할만을 수행할 수도 있으며, 수직롤러(72)와 수평롤러(74)는 챔버(10)의 내벽에 설치된 플랜지(12)에 고정된다.

도 3은 캐리어(50)의 상부 프레임과 홀더(30)의 마찰을 방지하기 위한 구성이 도시된 것으로서, 캐리어(50)의 상부 프레임은 홀더(30)의 양단 사이에 삽입되는데, 이때 캐리어(50)의 프레임과 홀더(30)의 양단에는 서로 극성이 반대인 영구자석을 설치하여, 캐리어(50)의 프레임과 홀더(30)가 서로 접하지 않도록 하고 있다.

구체적으로는, 홀더(30) 양단의 내측에는 서로 대향하는 영구자석(32)이 설치되고, 홀더(30)의 양단 사이에 위치하는 캐리어(50)의 상부 프레임에도 상기 영구자석(32)과 반대 극성의 영구자석(52)이 설치되어 있다. 예를 들어 도면에서 처럼, 홀더(30)와 캐리어(50)에 설치되는 자석의 극성을 S-N, N-S, S-N 순으로 배치하면, 캐리어(50)의 좌측면과 홀더(30)의 좌측단 사이에는 N-N의 척력이 작용하고, 캐리어(50)의 우측면과 홀더(30)의 우측단 사이에는 S-S의 척력이 작용하여, 유리기판(20)의 이송시 캐리어(50)의 상부 프레임은 홀더(30)에 삽입되면서도, 홀더(30)에 접하지 않아 마찰을 없앨 수 있도록 하고 있다.

이와 같이 캐리어(50)의 상부 프레임에는 자석을 설치함으로써 이동시 마찰을 없앨 수 있으나, 캐리어(50)의 하부 프레임은 여전히 구동롤러(70)와 접하고 있어 마찰이 불가피하다.

그리고 최근 유리기판(20)이 대형화됨에 따라 유리기판(20)을 지지하는 캐리어(50)의 무게도 크게 증가하여, 수십 킬로그램에 달하는 하중이 하부의 구동롤러(70)에 가중되어, 마찰에 의해 파티클의 발생이 더욱 심해지고, 구동롤러(70)의 수명도 크게 단축되고 있어 이에 대한 개선방안의 마련이 시급한 실정이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유리기판을 이송함에 있어서, 유리기판과 캐리어의 무게로 인한 이송 중의 마찰을 최소화할 수 있는 이송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 유리기판이 수직으로 출입하는 챔버의 천정부에 고정되고, 뒤집어진 U형의 단면을 가지며, U자의 저면부에 제1 자석이 설치되는 홀더와; 유리기판의 가장자리를 지지한 채 챔버를 출입하며 상기 홀더의 양단 사이에 한 변의 일부가 삽입되는 프레임과, 상기 제1 자석과 인력이 작용하도록 상기 프레임 중 상기 홀더에 삽입되는 부분에 장착되는 제2 자석을 포함하는 캐리어와; 상기 캐리어의 하부에 위치하며, 상기 캐리어를 구동시키는 구동롤러를 포함하는 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

상기 제1 자석과 제2 자석간의 인력은 상기 캐리어의 중력보다 작은 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

상기 홀더의 대향하는 내측면에는 제3 자석이 각 설치되는 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

상기 캐리어의 프레임 중 상기 홀더에 삽입되는 부분에는 상기 제3 자석과 척력이 작용하도록 제4 자석이 설치되는 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

상기 자석은 영구자석 또는 전자석 중 선택되는 어느 하나인 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

상기 홀더와 상기 챔버의 천정부는 커넥터에 의해 연결되는 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

상기 캐리어의 프레임에는 기판의 가장자리를 고정하기 위한 클램프가 설치되는 스퍼터의 기판 이송시스템을 제공한다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀더(30)와 캐리어(50)의 새로운 자석배치를 도시한 것으로서, 뒤집어진 U형의 단면을 가지는 홀더(30)의 U자 저면에 제1 자석(100)을 설치하고, 홀더(30)의 양단사이 오목부에 삽입되는 캐리어(50)의 상부 프레임에 상기 제1 자석(100)과 대응하는 제2 자석(200)을 설치한다.

이때 상기 제1 자석(100)과 제2 자석(200)은 위로부터 N-S N-S 배열 또는 S-N S-N 배열과 같이, 반대 극성끼리 마주 보도록 배열하여 상호간에 인력이 작용하도록 하여야 한다. 이때 자기력(인력)이 캐리어(50)의 무게보다 커지게 되면, 캐리어(50)가 홀더(30)에 부착되어 구동이 어려워지므로, 자기력의 세기는 캐리어(50)의 무게보다 작게 유지되어야 한다.

상기 제1,2 자석(100, 200)은 자기력만 발생하면 되기 때문에 영구자석이든 전자석이든 무방하다.

이와 같은 구성을 가지는 이송시스템의 동작을 살펴보면, 유리기판(20)을 캐리어(50)의 프레임에 안치하고, 클램프(미도시)로 고정한 다음, 캐리어(50) 하부의 구동롤러(70)를 구동하여 챔버(10) 내부로 반입하게 되면, 수직상태에 있는 캐리어(50)는 상부 프레임이 챔버(10)의 천정부에 고정되어 있는 홀더(30)의 오목부에 삽입된 채 이동하게 된다.

이때 캐리어(50)의 상부 프레임에 설치된 제2 자석(200)과 홀더(30)의 U자 저면부에 설치되는 제1 자석(100)간에 인력이 작용하여, 구동롤러(70)에 가해지는 캐리어(50)의 하중이 크게 줄어들게 되어, 구동롤러(70)와 캐리어(50) 하부 프레임 사이의 마찰이 크게 줄어들게 된다. 또한 마찰이 줄어듦에 따라 이송 중의 진동도 크게 줄어들어 박막특성도 개선된다.

그리고 종전처럼 홀더(30) 오목부의 대향하는 내측면에 제3 자석(300)을 설치하고, 상기 캐리어(50)의 제2 자석(200)의 하부에 상기 제3 자석(300)과 척력이 작용하도록 제4 자석(400)을 설치하면, 상기 캐리어(50)는 홀더(30)와 접하지 않은 채 이동할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 당업자에 의해 다양하게 수정 또는 변경이 가능하므로, 이러한 수정이나 변경도 본 발명의 기술적 사상을 포함하고 있는 한 본 발명의 권리범위에 당연히 속한다고 할 것이다.

도 1은 종래 스퍼터의 기판 이송시스템을 개략적으로 도시한 단면도

도 2는 캐리어 구동부의 다른 예를 도시한 단면도

도 3은 도 1의 A부분을 확대한 부분 확대도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캐리어와 홀더의 자석배치를 나타낸 구성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 챔버 12 : 플랜지

20 : 유리기판 30 : 홀더

32, 52 : 영구자석 40 : 커넥터

50,54 : 캐리어 56 : 레그

58 : 레일 60 : 지지대

70 : 구동롤러 72 : 수직롤러

74 : 수평롤러 80 : 배기구

90 : 구동모터

100, 200, 300, 400 : 제1, 2, 3, 4 자석

Claims

유리기판이 수직으로 출입하는 챔버의 천정부에 고정되고, 뒤집어진 U형의 단면을 가지며, U자의 저면부에 제1 자석이 설치되는 홀더와;

유리기판의 가장자리를 지지한 채 챔버를 출입하며 상기 홀더의 양단 사이에 한 변의 일부가 삽입되는 프레임과, 상기 제1 자석과 인력이 작용하도록 상기 프레임 중 상기 홀더에 삽입되는 부분에 장착되는 제2 자석을 포함하는 캐리어와;

상기 캐리어의 하부에 위치하며, 상기 캐리어를 구동시키는 구동롤러

를 포함하는 스퍼터의 기판 이송시스템
제1항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석간의 인력은 상기 캐리어의 중력보다 작은 스퍼터의 기판 이송시스템
제1항에 있어서,

상기 홀더의 대향하는 내측면에는 제3 자석이 각 설치되는 스퍼터의 기판 이송시스템
제3항에 있어서,

상기 캐리어의 프레임 중 상기 홀더에 삽입되는 부분에는 상기 제3 자석과 척력이 작용하도록 제4 자석이 설치되는 스퍼터의 기판 이송시스템
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자석은 영구자석 또는 전자석 중 선택되는 어느 하나인 스퍼터의 기판 이송시스템
제1항에 있어서,

상기 홀더와 상기 챔버의 천정부는 커넥터에 의해 연결되는 스퍼터의 기판 이송시스템
제1항에 있어서,

상기 캐리어의 프레임에는 기판의 가장자리를 고정하기 위한 클램프가 설치되는 스퍼터의 기판 이송시스템