KR20110050226A - 평판 표시 소자의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 대의 스퍼터로 서로 다른 증착 방식을 통해 서로 다른 기판에 다수의 박막을 형성할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 인라인 방식으로 이송된 유리 기판이 정지된 상태에서 제1 박막을 형성하는 제1 프로세스 챔버와; 상기 제1 프로세스 챔버와 연통되게 형성되며 플라스틱 필름에 제2 박막을 형성하는 제2 프로세스 챔버와; 상기 제1 및 제2 프로세스 챔버에 동시에 또는 개별적으로 전압을 공급하는 전원부와; 상기 제1 및 제2 프로세스 챔버의 진공 분위기를 형성하는 다수의 진공 펌프들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

스퍼터, 투명 도전막, 유리 기판, 플라스틱 필름, 펌프, 전원, 공유

Description

평판 표시 소자의 제조 장치{FABRICATNG APPARATUS FOR PLAT DISPLAY DEVICE}

본 발명은 한 대의 스퍼터로 서로 다른 증착 방식을 통해 서로 다른 기판에 다수의 박막을 형성할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정을 이용하여 영상을 표시하는 평판표시장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

이와 같은 액정 표시 장치는 박막 증착 공정, 세정 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등과 같은 제조 공정을 통해 형성됩니다.

이중 박막 증착 공정은 스퍼터 장치를 이용해 기판 상에 박막을 형성합니다. 이 스퍼터 장치는 프로세스 챔버 내에 불활성 가스인 아르곤 가스와 반응성 가스인 산소와 질소를 주입하고, 타겟인 캐소드에 고전압을 인가한다. 인가된 전압에 의해 아로관 가스는 이온화되고 가속화되어 타겟과 충돌하게 된다. 이 때, 타겟 재 료가 튀어 나와 기판에 달라 붙어서 성장함으로써 박막을 형성한다.

이러한 스퍼터 장치는 기판의 이송 방법에 따라 증착 방식도 달라진다. 따라서, 최근에는 비용 절감 등의 차원에서 한 대의 스퍼터로 서로 다른 증착 방식을 통해 서로 다른 기판에 다수의 박막을 형성할 수 있는 스퍼터 장치가 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 한 대의 스퍼터로 서로 다른 증착 방식을 통해 서로 다른 기판에 다수의 박막을 형성할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 인라인 방식으로 이송된 유리 기판이 정지된 상태에서 제1 박막을 형성하는 제1 프로세스 챔버와; 상기 제1 프로세스 챔버와 연통되게 형성되며 플라스틱 필름에 제2 박막을 형성하는 제2 프로세스 챔버와; 상기 제1 및 제2 프로세스 챔버에 동시에 또는 개별적으로 전압을 공급하는 전원부와; 상기 제1 및 제2 프로세스 챔버의 진공 분위기를 형성하는 다수의 진공 펌프들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 평판 표시 소자의 제조 장치는 상기 제1 프로세스 챔버와 연통되어 상기 제1 프로세스 챔버에 유리 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버와; 상기 제1 프로세 스 챔버와 연통되어 상기 제1 프로세스 챔버로부터의 유리 기판이 이송되는 버퍼 챔버와; 상기 트랜스퍼 챔버로 기판을 이송하는 로드락 챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 평판 표시 소자의 제조 장치는 상기 트랜스퍼 챔버 및 상기 버퍼 챔버 내부에 상기 유리 기판을 예열하는 히터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 프로세스 챔버는 상기 플라스틱 필름을 연속적으로 공급하는 공급롤과; 상기 플라스틱 필름에 투명 도전막을 증착하기 위한 타겟인 캐소드와; 상기 캐소드와 마주보며 상기 플라스틱 필름이 감겨 있는 드럼과; 상기 제2 박막이 증착된 상기 플라스틱 필름을 감기 위한 권취롤과; 상기 드럼 내측에 위치하여 상기 제2 박막이 증착되는 동안 상기 플라스틱 필름의 온도를 제어하는 냉각기와; 상기 플라스틱 필름을 표면처리하는 표면 처리부와; 상기 제2 프로세스 챔버 내에 발생되는 반응 분산물을 포집하여 제거하는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 진공 펌프는 상기 버퍼 챔버 및 상기 트랜스퍼 챔버와 연결된 터보 펌프와; 상기 제1 프로세스 챔버와 연결된 크라이오 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 박막 중 적어도 어느 하나는 투명 도전막인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 평판표시소자의 제조 장치는 인라인 방식으로 이송되는 유리 기판을 제1 프로세스 챔버에서 정지시킨 후 증착 공정이 이루어지고, 제2 프로세스 챔버에서 롤투롤 방식으로 이송되는 플라스틱 필름에 증착 공정이 이루어진다. 이에 따라, 유리 기판 및 플라스틱 필름 각각에 동시에 박막을 증착할 수 있으므로 생산 효율이 향상된다. 또한, 제1 및 제2 프로세스 챔버는 서로 연통되도록 형성됨으로써 전원 시스템 및 진공 펌프 시스템을 공유할 수 있다.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 스퍼터 장치를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 스퍼터 장치는 로드/언로드부(10), 로드락 챔버(20), 트랜스퍼 챔버(30), 제1 및 제2 프로세스 챔버(40,60), 버퍼 챔버(50)로 이루어진다. 여기서, 로드/언로드부(10), 로드락 챔버(20), 트랜스퍼 챔버(30), 제1 프로세스 챔버(40) 및 버퍼 챔버(50)는 인터백(inter-back) 방식으로 유리 기판을 이송하며, 제2 프로세스 챔버(60)는 롤투롤(roll to roll) 방식으로 플라스틱 필름을 이송한다.

로드/언로드부(10)는 유리 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어진다. 유리 기판은 캐리어(도시하지 않음)에 안착되며, 캐리어는 케이블 베어등과 같은 이송 수단의 회전에 의해 유리 기판을 로드락 챔버(20)로 이송한다. 여기서, 캐리어의 유리 기판 이송 속도에 따라서 투명 도전막의 증착 속도 및 투명 도전막의 두께를 조절할 수 있다.

로드락 챔버(20)는 로드/언로드부(10)와 트랜스퍼 챔버(30) 사이의 유리 기 판을 이송한다. 즉, 로드락 챔버(20)는 제1 게이트 밸브(12)를 통해 로드/언로드부(10)의 유리 기판이 이송되면, 드라이 펌프(18)를 통해 내부가 감압되므로 대기압 상태에서 저진공 상태가 된다. 그런 다음, 제2 게이트 밸브(14)를 열어 중진공 상태의 트랜스퍼 챔버(30)로 증착 공정 전의 유리 기판을 이송한다. 또한, 로드락 챔버(20)는 증착이 완료된 유리 기판을 로드/언로드부(10)로 이송한다.

트랜스퍼 챔버(30)는 로드락 챔버(20)와 제1 프로세스 챔버(40) 사이의 유리 기판을 이송한다. 즉, 트랜스퍼 챔버(30)는 제2 게이트 밸브(14)를 통해 로드락 챔버(20)로부터의 유리 기판이 이송되면, 적어도 2개의 터보 펌프(16)를 통해 내부가 감압되므로 저진공 상태에서 중진공 상태가 된다. 그런 다음, 증착 공정 전의 유리 기판을 제1 프로세스 챔버(40)로 이송한다. 또한, 트랜스퍼 챔버(30)는 증착이 완료된 유리 기판을 제1 프로세스 챔버(40)로부터 로드락 챔버(20)로 이송한다.

이러한 트랜스퍼 챔버(30) 내부에는 트랜스퍼 챔버(30) 내부로 이송된 유리 기판을 예열하여 제1 프로세스 챔버(40)에서 증착 공정시 증착 효율을 높히기 위한 히터(32)가 마련된다. 이 히터(32)는 예를 들어 유리 기판의 이송 방향을 따라서 형성되는 다수의 열선으로 이루어진다. 다수의 열선 각각은 개별적으로 제어가능하므로 유리 기판의 예열 온도를 최대 250도로 조절할 수 있다. 이러한 히터(32)를 통해 예열된 유리 기판은 제1 프로세스 챔버(40)로 이송된다.

제1 프로세스 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(30)로부터의 유리 기판이 이송되면, 10KW의 직류 펄스 마그네트론의 스퍼터를 통해 플라즈마를 발생시켜 정지된 유리 기판에 투명 산화막을 증착하는 증착 공정을 수행한다.

구체적으로, 제1 프로세스 챔버(40) 내부는 적어도 2개의 크라이오 펌프(22;cryo pump) 등의 진공 펌프에 의해 고진공이 형성된 후 가스 주입구를 통해 불활성 가스인 아르곤과, 반응성 가스인 산소 및 질소 등이 주입된다. 그런 다음, 도 2에 도시된 타겟인 캐소드(42)에 고전압을 인가한다. 인가된 전압에 의해 아르곤 가스는 이온화되고 가속화되어 타겟(42)과 충돌하게 된다. 이 때, 타겟(42) 재료가 튀어 나와 유리 기판(11)에 달라 붙어서 성장함으로써 유리 기판(11) 상에 투명 도전막이 형성된다. 여기서, 타겟(42)은 예를 들어 ITO 또는 ZnO로 형성된다.

증착 공정시 유리 기판(11)과 타겟(42)은 지면과 평행한 상태로, 타겟(42)이 하부에, 유리 기판(11)이 타겟(42)과 마주보도록 상부에 위치하도록 정렬된다. 이와 같이, 본원 발명은 유리 기판(11)과 캐소드(42)가 지면과 수평을 유지한 상태로 증착 공정이 이루어지므로 유리 기판(11)을 수직으로 세워 증착공정이 이루어지는 종래 클러스터(cluster) 방식의 문제점인 기계적 구동에 의하 파티클 발생과 유리 기판(11)의 파손의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 프로세스 챔버(40)는 정지된 상태의 유리 기판(11)에 증착 공정을 수행하므로 인라인 방식의 문제점인 유리 기판(11) 이송 중 증착시 발생되는 파티클을 저감할 수 있다.

버퍼 챔버(50)는 적어도 2개의 터보 펌프(16)를 통해 중진공 상태가 되며, 제1 프로세스 챔버(40) 내에서 증착 공정이 완료된 유리 기판이 이송된 후 그 유리 기판의 진행 방향을 반대 방향으로 회전시킨다. 회전된 유리 기판은 제1 프로세스 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(30) 및 로드락 챔버(20)를 통해 로드/언로드부(10)로 반출된다. 여기서, 회전된 유리 기판이 다시 제1 프로세스 챔버로 이송되면, 유리 기판 상에는 투명 도전막이 재차 증착되거나 다른 재질의 박막이 증착되거나 증착 공정 없이 제1 출구(54)를 통해 외부로 반출된다. 이와 같이, 투명 도전막이 증착된 유리 기판의 반출 중에도 스퍼터링 공정을 수행할 수 있어 생산 효율이 향상된다.

한편, 회전된 유리 기판이 다시 제1 프로세스 챔버(40)로 이송되어 증착공정이 다시 이루어질 경우, 유리 기판을 예열하여 증착 공정시 증착 효율을 높히기 위한 히터(52)가 버퍼 챔버(50) 내에 마련된다. 이 히터(52)는 예를 들어 유리 기판의 이송 방향을 따라서 형성되는 다수의 열선으로 이루어진다. 다수의 열선 각각은 개별적으로 제어가능하므로 유리 기판의 예열 온도를 최대 250도로 조절할 수 있다. 이러한 히터(52)를 통해 예열된 유리 기판은 제1 프로세스 챔버(40)로 재이송된다.

제2 프로세스 챔버(60)는 직류 펄스 마그네트론의 스퍼터를 통해 직류 글로우(DC Glow) 방전 방식을 통해해 플라즈마를 발생시켜 롤투롤(Roll-To-Roll) 방식으로 플라스틱 필름에 투명 산화막을 증착하는 증착 공정을 수행한다. 이를 위해, 제2 프로세스 챔버(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 공급롤(62)과, 드럼(64)과, 권취롤(68)과, 캐소드(66)와, 냉각부(74)와, 표면처리부(70) 및 트랩(72)으로 이루어진다.

공급롤(62)에는 플라스틱 필름이 감겨 있으며 드럼(64)에 플라스틱 필름을 연속적으로 공급한다. 여기서, 플라스틱 필름은 예를 들어 PET(Polyethyleneterephthalate) 등이 이용된다.

캐소드(66)는 드럼(64)에 연속적으로 공급되는 플라스틱 필름의 표면에 투명 도전막이 증착되도록 한다. 구체적으로, 고진공이 형성된 제2 프로세스 챔버(60)에 불활성 가스인 아르곤과, 반응성 가스인 산소 및 질소 등이 주입된 후 타겟인 캐소드(66)에 고전압을 인가한다. 인가된 전압에 의해 아르곤 가스는 이온화되고 가속화되어 타겟인 캐소드(66)와 충돌하게 된다. 이 때, 캐소드(66)인 타겟 재료가 튀어 나와 플라스틱 필름에 달라 붙어서 성장함으로써 플라스틱 필름 상에 투명 도전막이 형성된다. 여기서, 타겟인 캐소드(66)는 예를 들어 ITO 또는 ZnO로 형성된다.

냉각부(74,Chiller)는 제2 프로세스 챔버 내부에 위치하거나 도 3에 도시된 바와 같이 드럼(64)과 회전롤(76) 사이에 형성된다. 이 냉각부(74)는 투명 도전막이 플라스틱 필름에 증착되는 동안 플라스틱 필름의 표면 온도를 제어한다. 예를 들어, 냉각부(74)는 약 60도 이하로 플라스틱 필름의 표면 온도가 유지되도록 제어한다. 이러한 냉각부(74)는 플라즈마에서 유입되는 에너지가 장시간 가해지면서 축적된 열에너지에 의해 가열된 플라스틱 필름을 냉각시키며, 플라스틱 필름 내부에 잔류하는 수분등이 제거된다.

권취롤(68)은 투명 도전막이 증착된 플라스틱 필름을 권취하여 필요에 따라 공급롤에 다시 공급하거나 제2 출구(56)를 통해 외부로 반출된다.

표면 처리부(70)는 DC 처리를 통해 플라스틱 필름의 표면을 클리닝함과 아울러 플라스틱 필름 상에 증착될 기판과의 접착력이 향상되도록 표면 처리된다.

트랩(trap)은 제2 프로세스 챔버(60)에서 발생하여 투명 도전막의 전기적 특 성 및 투과율을 저하시키는 반응 분산물을 포집하여 제거한다.

한편, 제2 프로세스 챔버(60)에는 플라스틱 필름의 이동 속도를 감지하여 공급롤(62), 드럼(64) 및 권취롤(68)의 회전 속도를 조절하는 다수의 제어 수단(도시하지 않음)이 형성된다. 이러한 다수의 제어 수단은 플라스틱 필름의 장력이 예를 들어 약 15kgf를 유지할 수 있도록 공급롤(62), 드럼(64) 및 권취롤(68)의 회전 속도를 조절한다. 또한, 다수의 제어 수단에 의해 공급롤(62), 드럼(64) 및 권취롤(68)의 회전 속도가 조절됨으로써 투명 도전막의 증착 속도 및 투명 도전막의 박막 두께를 조절할 수 있다.

한편, 제2 프로세스 챔버(60)는 제1 프로세스 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(30) 및 버퍼 챔버(50)와 연통되게 형성된다. 이러한 연통된 트랜스퍼 챔버(30)와, 제1 및 제2 프로세스 챔버(40,60)에는 불활성 가스인 아르곤과, 반응성 가스인 산소 및 질소가 동시에 주입됨으로써 동시에 플라즈마를 생성할 수 있다. 이 때, 연통된제1 및 제2 프로세스 챔버(40,60)의 압력은 이들이 공유하는 다수의 진공 펌프들(16,22)에 의해 0.05~5Pa을 유지한다.

또한, 제1 및 제2 프로세스 챔버(40,60)는 도 4에 도시된 바와 같이 전원부(90)를 공유한다. 이를 위해, 제1 프로세스 챔버(40)와 전원부(90) 사이에는 제1 스위칭 소자(SW1)가 형성되며, 제2 프로세스 챔버(60)와 전원부(90) 사이에는 제2 스위칭 소자(SW2)가 형성된다. 이러한 제1 및 제2 스위칭 소자(SW1,SW2)가 동시에 턴온되면 제1 및 제2 프로세스 챔버(40,60)에는 하나의 전원부(90)를 통해 동시에 전원이 공급되며, 제1 스위칭 소자(SW1)가 선택적으로 턴온되면 제1 프로세스 챔버(40)에 단독적으로 전원이 공급되며, 제2 스위칭 소자(SW2)가 선택적으로 턴온되면 제2 프로세스 챔버(60)에 단독적으로 전원이 공급된다.

상술한 본원 발명의 스퍼터는 태양 전지 및 평판 표시 소자, 예를 들어 액정 표시 소자, 터치 패널, 유기 전계 발광 소자, 플라즈마 디스플레이, 전계 방출 소자, 플렉서블 디스플레이 등의 투명 도전막, 예를 들어 ITO 또는 ZnO등의 형성시 이용된다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스퍼터를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 제1 프로세스 챔버를 상세히 나타내는 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 제2 프로세스 챔버를 상세히 나타내는 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 제1 및 제2 프로세스 챔버와 전원부 간의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 로드/언로드부 20 : 로드락 챔버

30 : 트랜스퍼 챔버 40,60 : 프로세스 챔버

50 : 버퍼 챔버

Claims (6)

1. 인라인 방식으로 이송된 유리 기판이 정지된 상태에서 제1 박막을 형성하는 제1 프로세스 챔버와;

   상기 제1 프로세스 챔버와 연통되게 형성되며 플라스틱 필름에 제2 박막을 형성하는 제2 프로세스 챔버와;

   상기 제1 및 제2 프로세스 챔버에 동시에 또는 개별적으로 전압을 공급하는 전원부와;

   상기 제1 및 제2 프로세스 챔버의 진공 분위기를 형성하는 다수의 진공 펌프들을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 프로세스 챔버와 연통되어 상기 제1 프로세스 챔버에 유리 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버와;

   상기 제1 프로세스 챔버와 연통되어 상기 제1 프로세스 챔버로부터의 유리 기판이 이송되는 버퍼 챔버와;

   상기 트랜스퍼 챔버로 기판을 이송하는 로드락 챔버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 트랜스퍼 챔버 및 상기 버퍼 챔버 내부에 상기 유리 기판을 예열하는 히터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 프로세스 챔버는

   상기 플라스틱 필름을 연속적으로 공급하는 공급롤과;

   상기 플라스틱 필름에 투명 도전막을 증착하기 위한 타겟인 캐소드와;

   상기 캐소드와 마주보며 상기 플라스틱 필름이 감겨 있는 드럼과;

   상기 제2 박막이 증착된 상기 플라스틱 필름을 감기 위한 권취롤과;

   상기 드럼 내측에 위치하여 상기 제2 박막이 증착되는 동안 상기 플라스틱 필름의 온도를 제어하는 냉각기와;

   상기 플라스틱 필름을 표면처리하는 표면 처리부와;

   상기 제2 프로세스 챔버 내에 발생되는 반응 분산물을 포집하여 제거하는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 다수의 진공 펌프는

   상기 버퍼 챔버 및 상기 트랜스퍼 챔버와 연결된 터보 펌프와;

   상기 제1 프로세스 챔버와 연결된 크라이오 펌프를 포함하는 것을 특징으로하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 박막 중 적어도 어느 하나는 투명 도전막인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.

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