KR20100006088A - 기판정렬수단을 구비한 진공공정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 진공공정장치는 기판을 신속하게 정렬하여 불량발생을 방지하기 위한 것으로, 대기압 영역과 진공영역을 구분하여 기판을 진공환경의 챔버내로 인도하고 진공환경의 기판을 대기압 영역으로 인도하는 복수의 로드락챔버; 상기 로드락챔버의 중앙영역에 설치되어 로딩된 기판이 놓이는 복수의 지지부; 상기 지지부 외곽에 배치되고 단부에 롤러가 구비되어 로딩되는 기판을 상기 롤러의 회전에 의해 지지부로 이동시켜 기판을 정렬하는 기판정렬부; 및 상기 로드락챔버로부터 로딩되는 기판에 공정을 실행하는 공정챔버로 구성된다.
진공, 챔버, 스퍼터링, 로보트, 정렬

Description

기판정렬수단을 구비한 진공공정장치{VACUUM PROCESS APPARATUS HAVING SUBSTRATE ALIGNMENT DEVICE}
본 발명은 진공공정장치에 관한 것으로, 특히 로드락챔버에 기판정렬수단을 구비하여 기판의 오정렬에 의한 기판의 파손 등을 방지할 수 있는 진공공정장치에 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.
액정표시소자는 굴절률이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(1)는 제1기판(3)과 제2기판(5) 및 상기 제1기판(3)과 제2기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 제1기판(3)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(3)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 제2기판(5)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.
상기 제1기판(3) 및 제2기판(5)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 제1기판(3)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
상기와 같은 액정표시소자에서는 박막트랜지스터나 전극 등이나 반도체층을 형성하기 위해 각종 도전층이나 반도체물질을 적층한 후 이를 식각하는 공정이 수차례 반복되는데, 이중에서 전극이나 박막트랜지스터를 형성하기 위한 공정으로는 주로 스퍼터링공정이 사용된다.
통상적으로 스퍼터링공정은 진공챔버내에 기판과, 상기 기판과 대향하는 금속재의 타킷(target)과, 상기 기판 및 타킷을 사이에 두고 서로 대향하여 전압이 인가되는 제1전극 및 제2전극을 구비하고, 진공챔버 내부에 불활성가스를 주입한 상태에서 상기 제1전극 및 제2전극에 고전압을 인가하면 상기 불활성가스가 플라즈마상태로 여기되며 상기 여기된 플라즈마이온이 제2전극으로 가속되어 타킷에 충돌함으로써 타킷의 금속입자가 기판의 표면에 증착되는 것이다.
상기와 같이 구성된 스퍼터링장치에서 진공챔버내에 로딩된 기판은 챔버내에 설치된 지지부에 의해 지지된 후 스퍼터링공정이 진행된다.
도 2는 진공챔버내에 구비된 지지부(20)에 기판(1)이 지지된 것을 나타내는 도면으로서, 상기 지지부(20)는 본체(22)와, 상기 본체에 형성된 지지대(24)와, 상기 지지대(24) 단부에 형성되어 실제 기판(1)과 접촉하는 지지핀(26)으로 구성된다. 로보트암과 같은 이송장치에 의해 외부로부터 챔버내로 로딩된 기판(1)은 상기 지지대(24) 위에 형성된 지지핀(26)에 놓이게 되며, 이렇게 기판(1)이 로딩된 상태에서 불활성가스를 플라즈마시켜 기판(1)상에 도전층을 형성하는 것이다.
그러나, 상기와 같이 구성된 스퍼터링장치에서는 다음과 같은 문제가 발생한다. 통상적으로 상기 스퍼터링장치의 진공챔버 내부에는 별도의 기판 정렬장치가 구비되어 있지 않다. 따라서, 로보트암에 의해 기판(1)을 지지부(20)에 로딩할 때 기판(1)이 지지부(20)의 지지핀(26)에 정확하게 정렬되지 않게 되어 원하는 위치에 금속층이 증착되지 않을 뿐만 아니라 심지어 기판(1)이 지지부(20)에 로딩될 때 상기 기판(1)이 지지부(20)위에 위치하지 않고 진공챔버의 바닥에 떨어지게 되어 기판(1)이 파손되는 문제도 있었다.
본 발명의 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 로드락챔버에 간단한 구조의 기판정렬부를 설치하여 신속하게 기판의 정렬을 실행할 수 있는 진공공정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 진공공정장치는 대기압 영역과 진공영역을 구분하여 기판을 진공환경의 챔버내로 인도하고 진공환경의 기판을 대기압 영역으로 인도하는 복수의 로드락챔버; 상기 로드락챔버의 중앙영역에 설치되어 로딩된 기판이 놓이는 복수의 지지부; 상기 지지부 외곽에 배치되고 단부에 롤러가 구비되어 로딩되는 기판을 상기 롤러의 회전에 의해 지지부로 이동시켜 기판을 정렬하는 기판정렬부; 및 상기 로드락챔버로부터 로딩되는 기판에 공정을 실행하는 공정챔버로 구성된다.
상기 기판정렬부는 단부에 롤러가 형성된 본체와 상기 롤러의 하부에 설치되어 롤러에 의해 이동된 기판이 놓이는 패드를 추가로 포함하며, 상기 지지부는 기판이 놓이는 지지핀와 상기 지지핀 단부에 설치되어 기판을 모든 방향으로 이동시키는 볼로 구성된다.
이때, 상기 기판은 유리기판 또는 반도체 웨이퍼일 수 있으며, 상기 공정챔버에서는 스퍼터링공정, 증착공정, CVD공정, 식각공정이 진행될 수 있다.
또한, 상기 진공공정장치는 로드락챔버로 입력된 기판을 세정하는 세정기; 기판을 로드락챔버로 로딩하는 제1로보트; 및 로드락챔버의 기판을 공정챔버로 이송하여 로딩하는 제2로보트를 추가로 포함한다.
본 발명에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
첫째, 본 발명에서는 로드락챔버에서 기판을 정렬한 후 기판이 공정챔버로 로딩되므로, 기판의 오정렬에 의한 불량발생이나 기판의 파손을 방지할 수 있게 된다.
둘째, 본 발명에서는 로드락챔버의 기판정렬부에 롤러를 설치하여 기판이 오정렬될 때 기판의 무게에 의해 롤러가 회전하고 이 롤러의 회전에 의해 기판이 원하는 위치로 이동시킴으로써 기판을 정렬하므로, 별도의 기판위치 확인수단이나 기판구동수단이 필요없게 되어 기판정렬부의 구성이 간단하고 기판의 정렬이 신속하게 이루어진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공공정장치를 상세히 설명한다. 본 발명의 진공공정장치는 스퍼터링, 증착, CVD, 식각과 같이 진공챔버내에서 진행되는 다양한 장치에 대한 것이지만, 설명의 편의를 위해 이하의 설명에서는 스퍼터링장치에 한정하여 설명하도록 한다. 그러나, 이러한 한정된 설명이 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 단지 설명의 편의를 위한 것으로, 이러한 설명은 앞서 언급한 다양한 진공장치에 적용될 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링장치를 나타내는 도면이다. 통상적으로, 액 정표시소자와 같은 표시소자의 금속층을 형성할 때 시간과 비용을 절감하기 위해 다수의 스퍼터가 구비된 클러스터툴(cluster tool)에서 스퍼터링공정이 진행된다. 또한, 상기 클러스터툴은 연속적인 공정이 가능하므로 다수의 기판에 금속층을 신속하게 형성할 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스퍼터링장치(100)는 기판이 수납되는 카세트(181)가 적재되는 포트(180)와, 포트(180)의 카세트(181)에 적재된 기판을 취출하여 이송시키는 제1로보트(162)와, 상기 포트(180)를 따라 배치되어 제1로보트(162)가 이송하는 플랫폼(160)과, 상기 제1로보트(162)에 의해 포트(180)로부터 이송된 기판을 세정하는 세정기(150)와, 대기압 영역과 진공영역을 구분하여 세정기(150)에서 세정된 기판을 진공환경의 챔버내로 인도하는 제1로드락챔버(130a)와 진공환경의 기판을 대기압 영역으로 인도하는 제2로드락챔버(130b)와, 상기 제1로드락챔버(130a)와 연속적으로 배치되는 이송챔버(170)와, 상기 이송챔버(170)내에 배치되어 제1로드락챔버(130a)의 기판을 다음의 진공챔버로 이송하는 제2로보트(172)와, 상기 제2로보트(172)에 의해 제1로드락챔버(130a)로부터 이송된 기판에 스퍼터리공정을 실행하여 금속층을 형성하는 복수의 공정챔버(140a-140d)로 구성된다.
상기 포트(180)에는 이전 공정라인에서 공정이 종료된 복수의 기판이 수납된 카세트가 단층 또는 복층으로 적재되어 스퍼터링공정의 진행을 위해 대기한다. 상기 플랫폼(160)은 포트(180)와, 세정기(150) 및 로드락챔버(130a,130b) 사이에 배치되어, 제1로보트(162)에 의해 기판을 상기 포트(180)와, 세정기(150) 및 로드락 챔버(130a,130b)로 이송한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1로보트(162)는 제1로드락챔버(130a)에 기판을 로딩되는 로딩용 로보트와 제2로드락챔버(130b)로부터 기판을 언로딩시키는 언로딩용 로보트를 구비할 수도 있을 것이다.
포트(180)에는 이전 공정라인에서 공정이 완료된 기판이 수납되어 이송된 카세트(181)가 위치한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 카세트(181)는 전면이 개방된 프레임(183)과; 상기 프레임(183)의 양측면으로부터 돌출되는 다수의 슬롯(184)과; 상기 슬롯(184)의 끝단을 적어도 2개씩 연결하는 지지바(186)가 면접촉을 통해 기판(101)을 지지하고 있다.
상기 슬롯(184)은 상기 프레임(183)의 양측면으로부터 4개씩 총 8개가 설정된 길이로 돌출되어 기판(101)을 안정적으로 지지한다. 그러나, 상기 슬롯(184)의 갯수나 길이는 수납되는 기판(101)의 크기, 즉 카세트(181)의 크기에 따라 달라질 것이다.
상기 슬롯(184)의 끝단을 적어도 2개씩 연결하는 지지바(186)는 예를 들어, 아세탈 수지 재질로 형성함으로써, 상기 기판(101)과의 접촉에 따른 기판(101)의 손상을 최소화하는 것이 바람직하다.
기판(101)은 복수의 패널영역이 형성되는 모기판으로서, 박막트랜지스터가 형성된 어레이기판일 수도 있고 컬러필터가 형성된 컬러필터기판일 수도 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 카세트(181)에서는 슬롯(184)의 끝단을 적어도 2개씩 연결하는 지지바(186)가 구비되므로 면접촉을 통해 기판(101)을 지지하기 때문에, 기 판(101)의 하중이 분산되어 슬롯(184)의 휨현상에 의해 기판(101)이 휘는 것을 방지할 수 있게 된다. 그러나, 상기 지지바(186)가 슬롯(184)의 끝단에 형성되지 않고 슬롯(184) 자체에 의해 기판(101)을 지지할 수도 있을 것이다.
플랫폼(160)의 제1로보트(162)는 상기 포트(180)에 위치한 카세트(181)에 수납된 기판(101)을 인출하여 세정기(150) 및 제1로드락챔버(130a)로 이송하거나 제2로드락챔버(130b)에서 기판(101)을 인출하여 다시 카세트(181)에 수납한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1로보트(162)는 플랫폼(160) 위에 배치되어 상기 플랫폼(160)을 따라 이송한다.
상기 제1로보트(162)는 카세트(181)로부터 기판(101)을 인출하여 세정기(150)로 이송하고, 세정기(150)에 세정된 기판(101)을 제1로드락챔버(130a)로 이송함과 아울러 제1로드락챔버(130a)로부터 기판(101)을 인출하여 카세트(181)에 다시 수납한다. 상기 제1로보트(162)는 암(arm;164)과, 상기 암(164)의 단부에 형성되어 실제 기판(101)이 놓이는 기판재치부(166)와, 상기 암(164)과 기판재치부(166)를 90°회전시킴과 동시에 상승 및 하강하는 가이드(168)로 구성된다.
플랫폼(160)을 따라 이동하는 상기 제1로보트(162)이 해당 기판(101)이 수납된 카세트(181)의 전면에 위치하게 되면, 암(164)이 카세트(181)의 내부로 연장되어 기판재치부(166)에 기판(101) 놓인 후 수축되어 상기 기판(101)을 카세트(181)로부터 인출한다. 제1로보트(162)는 상기 플랫폼(160)을 따라 세정기(150)로 이동한 후, 암(164)이 연장되어 기판(101)을 세정기(150) 내부로 로딩한다.
세정기(150)에서는 제2로보트(162)에 의해 로딩된 기판(101)을 세정액으로 세정한다. 이러한 세정을 통해 이전의 공정에서 묻은 오염물질이나 기판(101)의 이송과정에서 묻은 오염물질을 제거할 수 있게 된다.
제1로드락챔버(130a)는 세정기(150)에서 세정된 기판(101)의 로딩이 이루어지는 곳으로, 대기압으로부터 고진공(약 10-5 Torr)으로 만들어 대기압상태에서 초고진공상태(약 10-7 Torr)를 만들기 위한 완충역활을 한다. 제2로드락챔버(130b)는 공정챔버(140a-140d)에서 금속 등이 증착된 기판(101)을 냉각시킴과 아울러 고진공상태로부터 대기압상태로 만드는 완충역할을 한다.
상기 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)에서는 기판(101)에 금속이 스퍼터링되어 금속층을 형성한다. 상기 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)는 약 약 10-7 Torr의 고진공상태를 유지하며, 내부에는 Ar과 같은 불활성가스가 주입진다. 내부에는 기판(101)에 증착되는 금속인 Al, Mo, Cr, Cu, Al합금, Mo합금 Cr합금, Cu합금 등으로 이루어진 타겟(tarket)을 음극으로 하고 기판(101)을 양극으로 하여 설치된다.
상기 음극과 양극 사이, 즉 타겟과 기판(101) 사이에 전원을 인가하면, 기판(101)과 타겟 사이에 플라즈마가 발생하게 되며, 이러한 플라즈마 내에서 주입된 불활성가스(Ar)가 양이온(Ar+)으로 이온화된다. 상기 양이온은 인가된 전압에 의해 음극으로 가속도되어 타겟의 표면에 충돌하게 되며, 이 충돌에 의해 타겟물질의 원자가 타겟의 표면에서 밖으로 튀어나오게 되고, 이 튀어나온 원자가 기판(101)에 달라붙게 되어 금속층이 형성된다.
상기 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)에는 각각 다른 종류의 물질로 이루어진 타겟이 설치된다. 즉, 형성하고자 하는 금속층의 종류에 따라 상기 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)에 형성되는 타겟의 종류가 달라진다. 다시 말해서, 각각의 공정챔버(140a-140d)에서는 각각 다른 물질의 금속층이 형성되는 것이다.
통상적으로 액정표시소자에서 스퍼터링법에 의해 기판에 형성되는 금속층의 종류로는 게이트전극 및 게이트라인, 화소전극, 공통전극, 블랙매트릭스 등이며, 이들 금속층은 각각 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 이들의 금속층은 각각 다른 공정챔버(140a-140d)에서 형성된다. 따라서, 도면에는 비록 공정챔버가 4개만 형성되어 있지만, 기판(101)에 형성하고자 하는 금속층의 종류에 따라 상기 공정챔버의 숫자는 달라질 수 있을 것이다.
상기 제2로보트(172)는 이송챔버(107) 내에 위치하여 로드락챔버(130a,130b)와 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d) 사이 및 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d) 사이로 기판(101)을 이송한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2로보트(172)는 기판(101)을 재치하여 이송시키는 암과, 상하 이동 및 회전하는 가이드로 구성된다.
도 3에서는 상기 로드락챔버(130a,130b)와 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)가 제2로보트(172)를 둘러싸는 형상으로 배치되어 있지만, 상기 로드락챔버(130a,130b)와 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)가 일렬로 배치될 수도 있고 특정 형태로 배치될 수도 있을 것이다. 상기 제2로보트(172)는 암에 기판(101)을 재치한 상태로 회전 또는 이송함으로써 로드락챔버(130a,130b)와 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)에 기판(101)을 로딩하거나 언로딩할 수 있게 된다.
상기 스퍼터링장치에 로딩된 기판(101)은 제1로보트(162)에 의해 카세트(181)로부터 인출될 때나 세정기(150)에서 세정될 때 정렬된다. 그러나, 이러한 정렬은 제1로보트(162)의 이동에 의해 오차가 발생할 수 있다. 또한, 세정기(150)내부에서 정렬된 기판(101)이 제1로보트(162)에 의해 이송시 정렬에 오차가 발생할 수도 있다.
이러한 기판(101)의 정렬오차는 기판(101)이 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)에 로딩되어 스퍼터링공정이 진행될 때 금속층이 정확한 위치에 증착되지 않는 원인이 될 뿐만 아니라 심지어 정렬오차에 의해 기판(101)이 진공챔버의 바닥에 떨어지게 되어 기판(101)이 파손되는 원인이 된다.
본 발명에서는 로드락챔버(130a,130b)에서 기판(101)의 정렬을 실행함으로써 기판(101)의 오정렬에 의한 불량이나 기판(101)의 파손을 방지할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에서는 로드락챔버(130a,130b)의 기판지지수단에 정렬수단을 구비함으로써 상대적으로 구조가 간단하고 신속한 정렬이 가능하게 된다.
도 6a 및 도 6b는 로드락챔버(130a,130b)에 구비된 기판정렬수단을 나타내는 도면으로, 도 6a는 기판정렬수단의 사시도이고 도 6b는 단면도이다. 이때, 상기 기판정렬수단의 구성은 제1로드락챔버(130a) 및 제2로드락챔버(130b)에서 동일하므로, 제1로드락챔버(130a)의 기판정렬수단만을 설명한다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1로드락챔버(130a)의 중앙영역의 바 닥부(131)에는 기판(101)이 놓이는 복수의 지지부(133)가 형성되어 있으며, 외곽영역에는 복수의 기판정렬부(132)가 설치된다. 상기 지지부(133)는 제1로보트(162)에 의해 제1로드락챔버(130a)에 로딩된 기판(101)이 놓이는 곳이며, 기판정렬부(132)는 로딩된 기판(101)을 지지부(133)로 인도하는 정렬수단이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 기판정렬부(132)는 본체(132a)와, 상기 본체(132a) 상부에 설치되어 로딩되는 기판(101)을 지지부(133)로 인도하는 롤러(132b)와, 상기 본체(132a)에 형성되어 상기 롤러(132b)가 고정되는 롤러축(132c)과, 기판(101)이 놓이는 패드(132d)로 이루어진다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 지지부(133)는 지지핀(133a)와 상기 지지핀(133a)에 부착된 볼(133b)로 구성된다.
상기 기판정렬부(132)의 롤러(132b)는 축(132c)을 중심으로 지지부(133)가 형성된 영역측 방향으로 회전하며, 지지부(133)의 볼(133b)은 모든 방향으로 회전한다. 상기 기판정렬부(132)의 롤러(132b)는 제1로보트(162)에 의해 로딩된 기판(101)이 위에 놓이는 경우 기판(101) 자체의 무게에 의해 회전하여 기판(101)을 지지부(133)로 인도한다.
즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(101)이 정확하게 지지부(133)에 로딩되지 않는 경우(즉, 기판(101)이 오정렬되는 경우), 상기 기판(101)이 기판정렬부(132)의 롤러(132b) 상부에 놓이게 되며, 상기 기판(101)의 무게가 부하로 작용하여 상기 롤러(132b)가 지지부(133)가 형성된 영역측으로 회전하게 된다. 상기 홀러(132b)가 회전함에 따라 상기 기판(101)이 지지부(133)으로 이동하기 시작하 며, 동시에 기판(101)의 하부에 닿아 있는 지지부(133)의 볼(133b)이 회전하여 기판(101)의 이동이 원할하도록 한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 롤러(132b)가 이동하여 기판(101)이 지지부(133)에 위치하게 되면, 기판(101)이 기판정렬부(132)의 패드(132d)에 위치하여 안정적으로 고정하게 되며, 상기 볼(133b)도 회전을 멈추게 된다.
상기한 바와 같이, 기판(101)이 지지부(133)에 고정된 상태로 제1로드락챔버(130a)가 동작하여 약 10-5 Torr 정도의 진공상태로 되며, 이후 제2로보트(172)에 의해 상기 로드락챔버(130a)의 기판(101)이 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)로 이송된다. 이때, 상기 기판(101)은 제1로드락챔버(130a)에서 이미 정렬된 상태로 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)로 정렬된 상태로 로딩되기 때문에, 제1공정챔버-제4공정챔버(140a-140d)에서 오정렬에 의한 불량이나 기판(101)의 파손을 방지할 수 있게 된다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 지지부(133)는 로드릭챔버(130a,130b)의 바닥부(131)의 중앙에 6개 형성되고 기판정렬부(132)는 바닥부(131)의 변을 따라 12개가 형성될 수도 있지만, 상기 지지부(133)와 기판정렬부(132)의 숫자는 기판(101)의 크기와 무게 등에 따라 달라질 수 있을 것이다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 지지부(133)의 볼(133b)의 표면에는 전도성수지가 덮여 있어 기판(101)과 볼(133b)이 접촉할 때, 상기 기판(101)의 표면에 발생하는 정전기가 볼(133b)을 통해 외부로 방출될 수 있게 된다. 또한, 기 판정렬부(132)의 롤러(132b) 표면에는 강화수지가 덮여 있어 기판(101)이 로딩될 때 기판(101)과 롤러(132b)의 충격에 의해 이물이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 로드락챔버(130a,130b)내에 기판(101)을 지지하는 지지부(133)의 외부에 기판(101)이 오정렬되었을 때 이를 지지부(133)이 이동시키는 기판정렬부(132)를 구비함으로써 기판(101)이 오정렬되어 스퍼터링에 불량이 발생하거나 기판(101)이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 기판(101)의 오정렬을 검출하는 별도의 장치 및 기판(101)을 정렬시키기 위해 기판(101)을 이동시키는 별도의 구동장치 없이 기판(101)이 오정렬되었을 때 기판(101) 자체의 무게 의해 기판(101)을 원하는 위치로 이송시켜 정렬함으로써 기판 정렬수단의 구조가 간단하게 되고 기판의 정렬이 신속하게 된다.
상기와 같은 스퍼터링장치는 박막트랜지스터의 전극 및 액정표시소자의 금속배선과 화소전극을 형성하는데 사용될 뿐만 아니라 Cr/CrO2와 같은 블랙매트릭스를 형성하는데 사용되는데, 상기와 같은 스퍼터링장치가 적용된 액정표시소자의 구체적인 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 9a-도 9h는 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면이다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(210)에 도 3에 도시된 스퍼터링장치(100)를 이용하여 제1금속층(211a)을 형성한다. 이때, 기판(211a)은 도 3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공급되는 제1기판(210)을 제1로보트(162)에 의해 세정기(150)에서 세정된 후 제1로드락챔버(130a)로 로딩되고 이어서 제2로보 트(172)에 의해 제1공정챔버(140a)에서 스퍼터링되어 제1금속층(211a)이 형성된다. 이때, 상기 제1공정챔버(140a)에는 Al, Mo, Cr, Cu, Al합금, Mo합금 Cr합금, Cu합금 등으로 이루어진 타겟이 설치되어 제1기판(210)에는 상기 Al, Mo, Cr, Cu, Al합금, Mo합금 Cr합금, Cu합금로 이루어진 제1금속층(211a)이 형성된다.
한편, 상기 제1금속층(211a)은 단일층으로 이루어질 수도 있지만, 이중의 층으로 이루어질 수도 있다. 단일층으로 이루어지는 경우 하나의 진공챔버에 의해 제1금속층(211a)이 형성되지만, 이중의 층인 경우 제1진공챔버(140a)와 제2진공챔버(140b)를 거치면서 제1금속층(211a)이 형성된다.
그후, 도 9b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트와 마스크를 이용한 사진식각방법에 의해 상기 제1금속층(211a)을 식각하여 게이트전극(211)을 형성한 후, 제1기판(210)상에 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 SiO2나 SiN2와 같은 무기물질로 이루어진 게이트절연층(212)을 형성한다.
이어서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(211)이 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐서 PECVD(Physical Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 비정질실리콘 등을 증착하고 식각하여 반도체층(213)을 형성한 후, 도 3에 도시된 스퍼터링장치(100)를이용하여 상기 반도체층(213)이 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐 제2금속층(214)을 형성한다.
이때에도 상기 제1공정챔버(140a)에는 Al, Mo, Cr, Cu, Al합금, Mo합금 Cr합금, Cu합금 등으로 이루어진 타겟이 설치되며, 제2금속층(214)이 이중의 층으로 형 성되는 경우에는 각 층에 대응하는 물질의 타겟이 제1공정챔버(140a) 및 제2공정챔버(140b)에 각각 설치되고 제2금속층(214)이 삼중의 층으로 형성되는 경우에는 각 층에 대응하는 물질의 타겟이 제1공정챔버(140a), 제2공정챔버(140b) 및 제3공정챔버(140c)에 각각 설치된다.
이 후, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 제2금속층(214)을 사진식각법에 의해 식각하여 상기 반도체층(213) 위에 소스전극(214a) 및 드레인전극(214b)을 형성한 후, 제1기판(210) 전체에 걸쳐서 무기절연층 또는 유기절연층으로 이루어진 보호층(215)을 형성한다. 이어서, 상기 보호층(215)을 식각하여 드레인전극(214b)이 노출되도록 컨택홀(217)을 형성한, 후 상기 보호층(215) 및 컨택홀(217)에 도 3에 도시된 스퍼터링장치(100)를 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질을 적층하여 제3금속층(216a)를 형성한다. 이어서, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 제3금속층(216a)을 사진식각하여 보호층(215)에 드레인전극(214b)과 전기적으로 접속하는 화소전극(216)을 형성한다.
한편, 도 9f에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제2기판(220)에는 도 3에 도시된 스퍼터링장치(100)를 이용하여 불투명한 제4금속층(222a)을 형성한다. 이때, 상기 제4금속층(222a)는 Cr/CrO2로 이루어진 이중층으로 제1공정챔버(140a)에서 스퍼터링에 의해 Cr층이 형성된 후 제2공정챔버(140b)에서 상기 Cr층 위에 CrO2층이 형성된다. 이어서, 도 9g에 도시된 바와 같이, 상기 제4금속층(222a)을 사진식각하여 블랙매트릭스(222)를 형성한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 블랙매트릭스(222)는 주로 박막트랜지스터 형성영역이나 각종 전극형성 영역과 같은 화상비표시영역에 형성된다. 그 후, 제2기판(220)상에 컬러필터층(224)을 형성하고 도 3에 도시된 스퍼터링장치(100)를 이용하여 ITO나 IZO로 이루어진 공통전극(226)을 형성한다.
그 후, 도 9h에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(210) 및 제2기판(220)을 합착한 후, 상기 제1기판(210)과 제2기판(220) 사이에 액정층(290)을 형성함으로써 액정표시소자를 제작한다. 통상적으로 상기 액정층(290)은 제1기판(210) 및 제2기판(220)을 합착한 후 그 사이에 액정을 주입함으로써 형성되지만, 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(210) 또는 컬러필터층(224)이 형성된 제2기판(220)에 액정을 적하(dispensing)한 후, 상기 제1기판(210) 및 제2기판(220)에 압력을 인가하여 적하된 액정을 합착된 기판(210,220) 전체에 걸쳐 균일하게 분배함으로써 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 스퍼터링장치는 액정표시소자의 각종 전극이나 블랙매트릭스와 같은 금속층을 사용되지만, 본 발명이 이러한 액정표시소자의 제조에만 적용되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체소자 등을 제작공정 등에 사용될 수 있을 것이다. 이 경우, 스퍼터링장치에 입력되는 것은 유리기판이 아니라 반도체웨이퍼가 될 것이며, 이 반도체 웨이퍼가 세정기, 로드락챔버 및 공정챔버를 통해 금속층이 형성되는 것이다. 통상적으로 반도체 웨이퍼는 유리기판 보다 작은 면적이므로, 로드락챔버의 지지부와 기판정렬부는 상기 반도체 웨이퍼의 크기에 따라 조정될 것이다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 스퍼터링장치에만 적용되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 진공챔버 내에서 실행되는 모든 공정들, 예를 들면 증착공정(evaporation)이나 CVD공정, 식각공정과 같은 다양한 공정에 적용될 수 있을 것이다. 상기와 같은 공정을 진행하는 경우, 도 3에 도시된 구조의 진공공정장치에서 포트, 제1 및 제2로보트, 세정기 및 로드락챔버는 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 동일한 기능을 수행하며, 단지 공정챔버에서 진행되는 공정만이 다를 것이다. 즉, 상술한 설명의 스퍼터링장치에서는 공정챔버에서 스퍼터링공정이 진행되며, 증착장치에서는 공정챔버에서 증착공정이 진행되고 CVD장치에서는 공정챔버에서 CVD공정이 진행될 것이다. 또한, 식각장치에서는 공정챔버에서 식각공정이 진행될 것이다.
도 1은 종래 액정표시소자의 구조를 나타내는 간략 단면도.
도 2는 종래 스퍼터링장치의 진공챔버내에 구비된 지지부의 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링장치의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링장치의 카세트의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링장치의 로보트의 구조를 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 스퍼터링장치의 로드락챔버에 구비된 기판정렬부 및 지지부를 나타내는 도면.
도 7a는 로드락챔버의 기판정렬부의 구조를 나타내는 사시도.
도 7b는 로드락챔버의 지지부의 구조를 나타내는 사시도.
도 8a 및 도 8b는 로드락챔버에서 기판이 정렬되는 것을 나타내는 도면.
도 9a-도 9h는 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.

Claims (9)

  1. 대기압 영역과 진공영역을 구분하여 기판을 진공환경의 챔버내로 인도하고 진공환경의 기판을 대기압 영역으로 인도하는 복수의 로드락챔버;
    상기 로드락챔버의 중앙영역에 설치되어 로딩된 기판이 놓이는 복수의 지지부;
    상기 지지부 외곽에 배치되고 단부에 롤러가 구비되어 로딩되는 기판을 상기 롤러의 회전에 의해 지지부로 이동시켜 기판을 정렬하는 기판정렬부; 및
    상기 로드락챔버로부터 로딩되는 기판에 공정을 실행하는 공정챔버로 구성된 진공공정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판정렬부는,
    단부에 롤러가 형성된 본체; 및
    상기 롤러의 하부에 설치되어 롤러에 의해 이동된 기판이 놓이는 패드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 롤러 표면에는 경화수지가 덮여 있는 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지지부는,
    기판이 놓이는 지지핀; 및
    상기 지지핀 단부에 설치되어 기판을 모든 방향으로 이동시키는 볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 볼 표면에는 전도성 수지가 덮여 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판은 유리기판 또는 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공정챔버에서는 스퍼터링공정, 증착공정, CVD공정, 식각공정이 진행되는 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    로드락챔버로 입력된 기판을 세정하는 세정기;
    기판을 로드락챔버로 로딩하는 제1로보트; 및
    로드락챔버의 기판을 공정챔버로 이송하여 로딩하는 제2로보트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
  9. 제1항에 있어서, 이전 공정으로부터 이송되는 기판을 수납하는 카세트가 놓 이는 포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 진공공정장치.
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