KR20060077887A - 스퍼터링장치의 반송유닛 - Google Patents

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KR20060077887A
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Abstract

본 발명은 반송벨트(transfer belt)의 단선을 방지하는 스퍼터링장치의 반송유닛에 관한 것으로, 공정유닛 상부에 제1자석 및 제2자석이 마주보도록 배치된 제1반송유닛; 및 상기 공정유닛 하부에 구동체인(driving chain)에 의해 복수의 제1 및 제2롤러를 구동시켜 기판이 탑재된 캐리어를 이송시키는 제2반송유닛을 포함하여 구성된 반송유닛를 제공한다.

Description

스퍼터링장치의 반송유닛{TRANSFER UNIT OF SPUTTERING SYSTEM}
도 1은 종래 스퍼터링장치의 하부 반송유닛을 나타낸 측면도.
도 2는 종래 스퍼터링 장치의 하부 반송유닛을 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 스퍼터링장치의 상부 반송유닛을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 스퍼터링장치의 하부 반송유닛을 나타낸 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 스퍼터링 장치의 하부 반송유닛을 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명의 반송유닛에 의한 캐리어의 반송모습을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 의한 스퍼터링장치의 하부 반송유닛을 나타낸 단면도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
30: 캐리어 35: 기판탑재부
40: 상부 반송유닛 41: 캐리어가이드
45a: 상부 캐리어바 45b: 하부 캐리어바
50: 하부 캐리어바 51,53: 롤러
55: 가이드핀 57: 롤러지지판
61,63, 65: 스프로켓 62: 체인
본 발명은 스퍼터링장치의 반송유닛에 관한 것으로, 특히 반송벨트(transfer belt)의 단선을 방지할 수 있도록 한 스퍼터링장치의 반송유닛에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
LCD는 하부기판과 상부기판 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있다. 하부기판은 구동소자 어레이(Array)기판으로써, 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판은 컬러필터(Color Filter)기판으로써, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층과 빛샘방지를 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판 및 상부기판에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.
상기 하부기판 및 상부기판은 실링재(Sealing material)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층이 형성되어 상기 하부기판에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판에 컬러필터를 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 박막트랜지스터 어레이기판공정 및 컬러필터기판공정과 같은 제조공정은 박막(thin film) 증착, 사진식각(photolithography), 세정(cleaning) 등의 단위 공정기술로 이루어진다. 액정표시장치의 제조공정은 상기의 단위공정 기술들을 사용하여 여러 종류의 박막을 증착하고 이를 가공하는 과정을 여러 차례 반복적으로 거친다.
특히, 액정표시소자를 구성하는 금속패턴(예를들면, 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소전극, 블랙매트릭스)등을 형성하기 위해서는 스퍼터링 방법을 통하여 금속박막을 증착하게 된다.
플라스마(Plasma)를 이용하는 스퍼터링 기술은 반도체, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 프로젝션 티브이 (Projection TV) 등의 제조 분야에서 박막의 코팅에 보편적으로 이용되고 있으며, 기판의 로딩과 언로딩 방법에 따라 배치형(Batch Type), 인터백(Inter-Back)과 인라인(In-Line) 방식으로 구분하고 있다.
배치형 스퍼터링은 증착챔버에 기판을 직접 로딩하여 기판의 표면에 박막을 형성한다. 인터백 스퍼터링은 증착챔버에 기판의 로딩 및 언로딩을 수행하는 서브챔버를 구비시키고, 서브 챔버에 의하여 기판을 로딩 및 언로딩시키면서 기판의 표면에 박막을 형성한다.
인라인 스퍼터링은 공정유닛부가 인라인형태로 배열되어 공정이 인라인 형태 로 진행되며, 공정유닛부들 간의 기판은 수직으로 이동하는 캐리어에 의해서 각각의 공정유닛들을 통과하게 된다.
그리고, 상기 캐리어는 스퍼터링장비의 상부 및 하부에 형성된 캐리어 반송유닛을 통해 이송되는데, 캐리어의 상부반송유닛은 자기력구간을 형성하는 캐리어 가이드로 구성되며, 하부 반송유닛은 캐리어를 수평 이동시키는 롤러 및 상기 롤러를 구동시키는 구동부로 구성된다. 그리고, 롤러의 구동에 의해 수평이동을 위한 구동력을 제공받게 된다.
도 1 및 도 2는 종래 하부반송유닛을 간략하게 나타낸 것으로, 도 1는 단면도이고, 도 2는 위에서 본 정면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 캐리어의 하부반송유닛(1)은 복수개의 롤러(3,5)와 캐리어의 하단과 접촉하여 상기 캐리어를 이송시키는 벨트(9)로 구성된다.
상기 롤러(3,9)는 모터(13)에 연결된 제1롤러(3)와 모터(13)에 연결되지 않는 제2롤러(5)로 구성된다. 그리고, 상기 벨트(9)는 제1 및 제2롤러(3,5)과 접촉된 벨트(9)는 상기 모터(13)에 의해 전달된 제1롤러(3)의 구동력을 제2롤러(5)에 전달하여, 캐리어가 원활하게 이송되도록 한다. 즉, 상기 제1롤러(3)가 구동함에 따라, 상기 벨트(9)에 의해서 상기 제2롤러(5)가 구동하며, 밸트(9)도 함께 구동하여 상기 밸트(9) 상부에 로딩된 캐리어를 밸트(9)의 구동방향으로 이송시키게 된다. 따라서, 상기 벨트(9)의 주역할은 상기 제1롤러(3)의 구동력을 제2롤러(5)에 전달하는 것이다. 또한, 각 롤러(3,5)의 양측에는 상기 밸트가 롤러(3,5)로부터 이탈되는 것을 방지하는 가이드핀(11)이 설치되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 반송유닛(1)은 반송유닛(1)의 측면에 마련된 고정축(7)에 의해 스퍼터링의 각 단위공정유닛에 고정되어 설치된다.
그러나, 종래 반송유닛은 밸트가 그 상부에 로딩되는 캐리어의 무게를 견디지 못하고 끊어지는 문제가 있었다. 캐리어의 무게는 약 40㎏ 정도이며, 장시간 밸트를 사용하게 되면, 캐리어의 무게로 인해 밸트가 단선되는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 상기 밸트의 단선을 방지하기 위해 6개월 주기로 밸트를 교체해주어야 한다.
밸트를 교체해 주기 위해서는 진행중인 공정을 중단하고, 공정유닛 내부를 벤팅(venting)시켜야 하며, 밸트를 교체한 후에는 다시 공정조건을 잡아주기 위해 공정유닛 내부의 펌핑(pumping)이 이루어져야 하기 때문에, 공정시간의 지연에 따른 손실이 발생하게 된다. 실질적으로 밸트를 교체하기 위해 약 7시간 이상의 시간이 소요된다.
또한, 성막이 진행중에 밸트의 단선이 발생한 경우, 성막 불균일에 의한 불량이 발생되어, 생산능력이 떨어지게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 밸트의 단선을 방지하여 공정시간을 단축할 수 있는 스터퍼링장치의 반송유닛을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 공정중에 밸트의 단선에 의한 성막 불균일을 해결할 수 있는 스퍼터링장치의 반송유닛을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 이루어지는 본 발명은 단위 공정유닛이 일렬(in-line)로 배열된 스퍼터링장치에 있어서, 상기 공정유닛 상부에 제1자석 및 제2자석이 마주보도록 배치된 제1반송유닛; 및 상기 공정유닛 하부에 구동체인(driving chain)에 의해 복수의 제1 및 제2롤러를 구동시켜 기판이 탑재된 캐리어를 이송시키는 제2반송유닛을 포함하여 구성된 반송유닛을 제공한다.
상기 구동체인은 상기 제1 및 제2롤러의 양측에 설치되어 있으며, 톱니바퀴 형태로 이루어진 스프로켓(sprocket)과, 상기 스프로켓과 맞물려 회전하는 체인(chain)으로 구성된다. 그리고, 상기 스프로켓은 상기 제1롤러에 연결된 모터에 의해 구동하며, 상기 체인을 통해 다른 스프로켓에도 구동력을 전달한다.
또한, 본 발명에서는 제1 및 제2롤러 상에 캐리어가 직접 로딩되어 이송되며, 상기 롤러의 양측에는 가이드핀이 설치되어 상기 캐리어가 롤러로부터 이탈하는 것을 방지해준다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 반송유닛은 롤러의 양측에 기구적으로 연결되어 롤러가 회전함에 따라 함께 회전하는 스프로켓을 기구적으로 설치하고, 상기 스프로켓과 맞물려 회전하는 체인을 설치하여, 모터로부터 전달된 구동력을 전체 롤러에 전달케 함으로써, 종래 메탈밸트의 단선에 의한 문제점을 모두 해결한다.
즉, 종래에는 모터와 연결된 롤러의 구동력을 모든 롤러에 전달하는 밸트는 서스재질로 이루어져 있으며, 롤러의 구동과 함께 밸트의 상부에 로딩된 캐리어가 이송되기 때문에, 상기 캐리어의 무게로 인해 밸트가 단선되는 문제가 발생하였으며, 이를 방지하기 위해 메탈밸트를 주기적으로 교체하였다.
반면에, 본 발명은 종래 메탈밸트를 제거하고, 롤러의 양측에 구동체인을 설치하여, 롤러에 캐리어를 직접 로딩하여 이송시킴으로써, 밸트의 교체작업이 필요없기 때문에, 공정시간을 단축시키고, 성막의 불균일에 따른 불량을 방지할 수 있다.
단위 공정유닛이 인라인 형태로 배열된 스퍼티링 장치에 있어서, 기판은 캐리어에 의해 수직으로 세워서 각 공정유닛에 이송된다. 따라서, 각 공정유닛의 상부 및 하부에는 캐리어의 이송경로를 가이드하는 상부 반송유닛 및 하부 반송유닛이 구성된다. 상기 하부 반송유닛은 자기력구간을 형성하는 캐리어 가이드로 구성되며, 하부 반송유닛은 캐리어를 수평이동시키는 복수의 롤러로 구성된다.
그리고, 상기 캐리어는 기판을 장착할 수 있는 탑재부와 상부 반송유닛의 캐리어 가이드 내부에 위치하는 상부 캐리어바(carrier bar)와 하부 반송유닛의 롤러와 접촉하여 롤러의 구동에 의해 수평이동을 위한 구동력을 제공받는 하부 캐리어바로 구성되며, 특히, 본 발명에서는 상기 롤러가 구동체인에 연결되어 구동하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 반송유닛(상부 반송유닛 및 하부반송유닛)에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 3 ~ 도 7은 본 발명에 의한 스퍼터링 장치의 각 공정유닛에 설치된 반송유닛을 나타낸 것으로, 도 3은 상부 반송유닛의 단면도이고, 도 4 및 도 5는 하부 공정유닛의 측면도 및 정면도이며, 도 6 및 도 7은 상부 반송유닛 및 하부반송유닛을 이동하는 캐리어의 정면도 및 캐리어가 로딩된 하부 반송유닛의 단면도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 반송유닛(40)은 양측면에 제1 및 제2자석(42a,42b)이 구비된 캐리어 가이드(41)로 구성되어 있으며, 상기 제1자석(42a) 및 제2자석(42b)은 캐리어 가이드(41)의 내측면에 마주보도록 배치되어 있다. 그리고, 상기 제1자석(42a) 및 제2자석(42b) 사이를 캐리어(45)가 지나게 된다. 캐리어(30)의 상부에는 상부 반송유닛(40)을 지나는 상부 캐리어바(45a)가 구성되는데, 상기 제1자석(42a) 및 제2자석(42b)에 대향하는 상부 캐리어바(45a)의 측면에는 제1자석(42a) 및 제2자석(42b)과 동일극이 대향하는 제3자석(43)이 배치되어 있다. 예를들어, 제3자석(43)의 N극이 제1자석(42a)의 N극과 대향하며, 제3자석(43)의 S극이 제1자석(42a)의 S극과 대향하도록 배치되어 있다. 따라서, 상부 캐리어바(45a)의 양측에 대향하는 캐리어 가이드(41)의 제1 및 제2자석(42a,42b)과 그 사이에 배치된 제3자석(43)들 사이에 척력이 작용하여 상부 캐리어바(45a)는 캐리어 가이드(41)의 중심을 지나게 된다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 공정유닛(50)은 소정의 간격을 두고 배열된 복수개의 롤러(51,53)와, 상기 롤러(51,53)의 양쪽 측면에 설치되어 상기 롤러(51,53)를 기구적으로 지지하는 지지판(57)과, 상기 롤러(51,53)와 기구적으로 연결된 스프로켓(61,63)과, 상기 스프로켓(61,63)을 연결하는 체인(62)으로 구성된다.
상기 롤러(51,53)는 모터(미도시)와 연결된 제1롤러(51)와, 모터와 연결되지 않은 제2롤러(53)로 구분되며, 상기 롤러(51,53)의 양측에는 상기 지지판(57)을 관통하여 기구적으로 연결된 스프로켓(61,63)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 스프로켓(61,63)은 상기 제1롤러(51)의 양측에 설치된 제1스프로켓(61)과 상기 제2롤러(53)의 양측에 설치된 제2스프로켓(63)으로 구분되며, 상기 제1스프로켓(61)들 사이에 체인(62)의 텐션(tension)을 유지하는 제3스프로켓(65)이 추가로 설치되어 있다.
또한, 상기 제1,2,3스프로켓(61,63,65)과 맞물려 회전하는 체인(62)은 상기 제1스프로켓(61)에 의한 전달받은 구동력을 제2스프로켓(63)에 전달하여 제2롤러(53)를 구동시킨다. 즉, 상기 제2롤러(53) 및 제2스프로켓(63)은 기구적으로 연결되어 있기 때문에, 제2스프로켓(63)이 회전하면, 제2롤러(53)도 함께 회전하게 된다. 따라서, 상기 체인(62)은 모터와 연결된 제1롤러(51)의 구동력을 제1 및 제2스프로켓(61,63)과 맞물려 회전하며, 제2롤러(53)를 구동시키게 된다. 그리고, 상기 제3스프로켓(65)은 롤러와 연결되어 있지는 않지만, 상기 제2스프로켓(63) 사이에 배치되어 회전하는 체인(62)의 탠션을 유지시켜준다.
상기 제1,2,3스프로켓(61,63,65)은 톱니바퀴 형상을 가지고 있으며, 상기 체인(62)이 구동함에 따라, 상기 스프로켓의 표면에 형성된 톱니가 체인(62)에 형성된 홈과 맞물리게 된다. 그리고, 체인(62)의 구동에 의해 제1,2,3스프로켓(61,63,65)은 계속해서 회전하며, 제2롤러(53)도 구동시키게 된다. 이때, 상기 체인(62)의 회전속도는 모터에 의해 구동하는 제1롤러(51)의 구동력에 의해서 결정되며, 이것은 곧 캐리어의 반송속도를 의미한다..
즉, 상기 제1 및 제2롤러(51,53) 상에 캐리어의 하단부 즉, 하부 캐리어바가 접촉하는데, 상기 제1 및 제2롤러(51,53)가 회전함에 따라, 상기 캐리어는 롤러의 회전방향을 따라 수평이동하기 이루어지기 때문에, 롤러의 회전속도는 캐리어의 이동속도를 결정하게 된다.
또한, 제1 및 제2롤러(51,53)와 대응하는 지지판(57) 상부에는 가이드핀(55)이 설치되어, 캐리어가 롤러(51,53)로부터 이탈하는 것을 방지 하는데, 상기 가이드핀(55)은 회전이 가능하도록 고안되어 캐리어가 롤러를 이탈하기 직전에 제위치로 복귀시켜 주는 역할을 한다.
한편, 도 6을 통해 스퍼터링의 대상이 되는 기판을 탑재한 캐리어 및 반송유닛에서의 캐리어의 반송 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 캐리어(30)는 기판을 탑재하여 고정시키는 기판탑재부(35)가 마련되어 있으며, 상기 기판탑재부(35)의 상부 및 하부에는 상부 반송유닛(40)과, 하부 반송유닛(50)에 대응하는 상부 캐리어바(45a)와 하부 캐리어바(45b)가 각각 형성되어 있다.
상부 캐리어바(45a) 및 하부 캐리어바(45b)는 기판탑재부(35)와 일체로 구성되고, 상기 캐리어(30) 수직으로 세워진 상태에서 공정유닛 내부를 이동하기 때문에, 상부 캐리어바(45a)는 상부 반송유닛(40)를 지나며, 하부 캐리어바(45b)는 하부 이송부(30)를 따라 이동하게 된다.
도 3에 설명한 바와 같이, 상부 반송유닛(40)에는 상부 캐리어바(45a)의 이동을 가이드하는 캐리어 가이드(41)가 설치되어 있으며, 도 4 및 도 5에 설명한 바와 같이, 하부 이송부(45b)에는 하부 캐리어바(45b)와 접촉하여 캐리어(30)가 이송 될 수 있도록 구동력을 제공하는 롤러 및 체인이 설치되어 있다.
도 7은 설명의 이해를 돕기 위한 하부 반송유닛(50)의 단면을 나타낸 것으로, 하부 반송유닛(50)은 롤러방식에 의해서 구동되며, 회전하는 롤러(51)에 의해 캐리어(30)가 이동하게 된다. 이때, 하부 캐리어바(45b)가 롤러(51)에 직접 접촉하게 되며, 상기 롤러 지지판(57) 상부에는 가이드핀(55)이 설치되어 캐리어(30)가 롤러(51)로부터 이탈하는 것을 방지한다.
그리고, 상기 롤러(51)는 모터(60)에 의해 구동하며, 상기 롤러(51)와 연결된 스프로켓(61)이 체인과 맞물려 회전하며, 전체 롤러를 구동시키게 된다. 이때, 도 7에는 체인이 도시되어 있지 않다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 롤러의 양측에 스프로켓과 맞물에 구동하는 구동체인을 추가로 설치하고, 종래 메탈밸트를 제거함으로써, 메탈밸트의 단선에 의해 발생되는 불량을 모두 해결한다. 즉, 종래에는 스퍼터링 장치의 하부 반송유닛은 메탈밸트를 통해 모터와 연결되지 않는 롤러를 구동시키되, 캐리어가 메탈밸트 상부에 로딩되도록 고안되었기 때문에, 캐리어의 무게에 의해 메탈밸트의 단선이 발생하여 공정이 중단되는 문제가 있었다. 또한, 메탈밸트의 단선을 예방하기 위해 상기 메탈밸트를 주기적으로 교체하는 작업때문에 공정의 손실이 발생되었다.
그러나, 본 발명에서는 롤러 양측에 체인을 설치하여, 상기 체인에 의해 모터와 연결되지 않은 롤러를 구동시키기 때문에, 캐리어는 롤러 상에 직접 로딩된다. 또한, 상기 체인은 장시간 사용하여도, 매탈밸트와 같은 단선발생의 염려가 없기 때문에, 종래 메탈밸트의 교체작업에 의한 공정손질을 방지할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스퍼터링장치의 반송유닛에 있어서, 롤러에 구동력을 전달하는 메탈밸트 대신에, 롤러의 양측에 구동체인을 설치하여, 상기 메탈밸트의 역할을 대신하도록 함으로써, 메탈밸트의 단선에 의한 성막불량을 방지할 수 있다. 이와 같이, 성막불량을 방지함으로써, 소자의 질을 향상시키고, 생산능력을 더욱 향상시킬 수가 있다.
또한, 본 발명은 메탈밸트를 사용하지 않기 때문에, 종래 메탈밸트의 교체작업에 따른 공정의 지연을 방지할 수 있으며, 공정시간의 단축에 따른 생산효율을 향상시킬 수가 있다.

Claims (8)

  1. 단위 공정유닛이 일렬(in-line)로 배열된 스퍼터링장치에 있어서,
    상기 공정유닛 상부에 제1자석 및 제2자석이 마주보도록 배치된 제1반송유닛; 및
    상기 공정유닛 하부에 구동체인(driving chain)에 의해 복수의 제1 및 제2롤러를 구동시켜 기판이 탑재된 캐리어를 이송시키는 제2반송유닛을 포함하여 구성된 반송유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동체인은 상기 제1 및 제2롤러의 양측에 설치된 것을 특징으로 하는 반송유닛
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동체인은 상기 톱니바퀴 형태로 이루어진 스프로켓(sprocket)과, 상기 스프로켓과 맞물려 회전하는 체인(chain)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반송유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2롤러의 양측에 상기 롤러를 지지하는 롤러지지판을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반송유닛.
  5. 제3항 및 제4항에 있어서, 상기 스프로켓는 상기 지지판은 관통하여 상기 제1 및 제2롤러에 연결된 것을 특징으로 하는 반송유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1롤러는 모터에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 반송유닛.
  7. 제1항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 제1 및 제2롤러에 직접 로딩되어 이송되는 것을 특징으로 하는 반송유닛.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2롤러의 양측에 설치되어 상기 캐리어가 롤러로부터 이탈하는 것을 방지하는 가이드핀을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반송유닛.
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