KR100738873B1 - Chemical vapor deposition apparatus for flat display - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.1 is a schematic structural diagram of a chemical vapor deposition apparatus for a planar display according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 서셉터가 냉각블록에 접촉한 상태를 도시한 도 1의 부분 확대도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of the susceptor in contact with the cooling block.
도 3은 도 2에 도시된 냉각블록에 대한 평단면도이다.3 is a plan cross-sectional view of the cooling block shown in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.4 is a schematic structural diagram of a chemical vapor deposition apparatus for a planar display according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 부분 확대도이다.5 is a partially enlarged view of a chemical vapor deposition apparatus for a planar display according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 채용되는 냉각블록의 사시도이다.6 is a perspective view of a cooling block employed in a chemical vapor deposition apparatus for a planar display according to a fourth embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 챔버 11 : 바닥면10
17 : 가스분배판 26 : 절연체17
30 : 서셉터 31 : 기판로딩부30: susceptor 31: substrate loading portion
40 : 서셉터지지대 50 : 냉각블록40: susceptor support 50: cooling block
51 : 몸체부 53 : 냉각라인51: body 53: cooling line
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 상대적으로 짧은 시간 내에 서셉터의 온도가 적정 수준으로 낮아질 수 있도록 서셉터를 강제로 냉각함으로써 장치의 유지 보수 작업을 위한 대기 시간이 감소될 수 있어 장치의 가동률과 그에 따른 생산성이 향상됨은 물론 전반적으로 공정 로스(Loss)가 발생하는 것을 억제할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus for planar displays, and more particularly, to maintain the apparatus by forcibly cooling the susceptor so that the temperature of the susceptor can be lowered to an appropriate level within a relatively short time. The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus for a flat panel display, which can reduce the waiting time, thereby improving the operation rate and productivity of the apparatus, as well as suppressing overall process loss.
평면디스플레이는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용된다.Flat panel displays are widely used in personal handheld terminals, as well as in TVs and computers.
이러한 평면디스플레이는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 다양하다.Such flat displays include a variety of types such as cathode ray tube (CRT), liquid crystal display (LCD), plasma display panel (PDP), and organic light emitting diodes (OLED).
이들 중에서도 특히, LCD(Liquid Crystal Display)는 2장의 얇은 상하 유리기판 사이에 고체와 액체의 중간물질인 액정을 주입하고, 상하 유리기판의 전극 전압차로 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 숫자나 영상을 표시하는 일종의 광스위치 현상을 이용한 소자이다.Among them, liquid crystal display (LCD) injects a liquid crystal, which is an intermediate between solid and liquid, between two thin upper and lower glass substrates, and generates light and shade by changing the arrangement of liquid crystal molecules by the electrode voltage difference between the upper and lower glass substrates. It is a device using a kind of optical switch phenomenon to display an image.
LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품 에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.LCDs are now widely used in electronic clocks, electronic calculators, TVs, notebook PCs, electronic products, automobiles, aircraft speed displays, and driving systems.
종전만 하더라도 LCD TV는 20 인치 내지 30 인치 정도의 크기를 가지며, 모니터는 17 인치 이하의 크기를 갖는 것이 주류였다. 하지만, 근자에 들어서는 40 인치 이상의 대형 TV와 20 인치 이상의 대형 모니터에 대한 선호도가 높아지고 있다.Previously, LCD TVs have a size of about 20 to 30 inches, and monitors have a mainstream size of 17 inches or less. In recent years, however, the preference for large TVs of 40 inches or larger and large monitors of 20 inches or larger has increased.
따라서 LCD를 제조하는 제조사의 경우, 보다 넓은 유리기판을 제작하기에 이르렀다. 현재에는 가로/세로의 폭이 1950 × 2250 ㎜ 이거나 1870 × 2200 ㎜인 7세대, 혹은 2160 × 2460 ㎜ 이상인 8세대까지 유리기판의 크기를 증가시키는 연구가 진행되고 있다.Therefore, manufacturers of LCDs have come to produce wider glass substrates. Currently, research has been conducted to increase the size of glass substrates up to 7 generations having a width of 1950 × 2250 mm or 1870 × 2200 mm, or 8 generations having 2160 × 2460 mm or more.
LCD는 증착(Deposition), 사진식각(Photo lithography), 식각(Etching), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 등의 공정이 반복적으로 수행되는 TFT 공정, 상하 유리기판을 합착하는 Cell 공정, 그리고 기구물을 완성하는 Module 공정을 통해 제품으로 출시된다.LCD is a TFT process in which processes such as deposition, photo lithography, etching, chemical vapor deposition, etc. are repeatedly performed, a cell process for bonding upper and lower glass substrates, and an apparatus It is released as a product through the completed module process.
한편, 수많은 공정 중의 하나인 화학 기상 증착공정(Chemical Vapor Deposition Process)은, 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 전극을 통해 가스분배판으로부터 분출되어 유리기판 상에 증착되는 공정이다. 이러한 공정은, 화학 기상 증착공정을 수행하는 챔버 내에서 이루어진다.On the other hand, the chemical vapor deposition process, one of many processes, is plasma-formed by an external high frequency power source, and silicon-based compound ions having high energy are ejected from the gas distribution plate through the electrodes. It is a process to be deposited on a glass substrate. This process takes place in a chamber that performs a chemical vapor deposition process.
자세히 후술하겠지만, 화학 기상 증착공정을 수행하는 챔버 내의 하부 영역 에는 증착 대상의 유리기판이 로딩되는 서셉터가 마련되어 있고, 그 상부 영역에 전극과 가스분배판이 배치되어 있다.As will be described in detail later, a susceptor for loading a glass substrate to be deposited is provided in a lower region of the chamber in which the chemical vapor deposition process is performed, and an electrode and a gas distribution plate are disposed in the upper region.
이에, 서셉터의 상면으로 유리기판이 로딩되면 서셉터가 대략 400 ℃ 정도의 온도로 가열된다. 이후, 서셉터가 상승하여 유리기판은 전극의 하부에 위치한 가스분배판으로 인접하게 배치된다.Accordingly, when the glass substrate is loaded onto the upper surface of the susceptor, the susceptor is heated to a temperature of about 400 ° C. Subsequently, the susceptor is raised so that the glass substrate is disposed adjacent to the gas distribution plate located under the electrode.
그런 다음, 절연체인 테프론에 의해 챔버로부터 절연된 전극을 통해 전원이 인가된다. 이어 수많은 오리피스가 형성된 가스분배판을 통해 실리콘계 화합물 이온이 분출되면서 유리기판의 증착 공정이 수행된다.Then, power is applied through an electrode insulated from the chamber by Teflon, which is an insulator. Subsequently, silicon-based compound ions are ejected through the gas distribution plate in which a large number of orifices are formed, and the deposition process of the glass substrate is performed.
한편, 유리기판에 대한 반복적인 증착 공정을 수행하다 보면, 챔버의 주변 구조물들을 비롯하여 챔버 내의 각종 구성들에 대한 유지 보수 작업이 수행된다. 장치의 유지 보수 작업은 약 400 ℃ 정도로 가열된 서셉터의 온도가 대략 100 ℃ 미만으로 낮아질 때까지 기다린 다음에 대기에 노출한 후, 행해진다.On the other hand, while performing the repeated deposition process for the glass substrate, the maintenance work for the various components in the chamber, including the surrounding structure of the chamber is performed. The maintenance work of the apparatus is performed after waiting for the temperature of the susceptor heated to about 400 ° C. to lower below approximately 100 ° C., followed by exposure to the atmosphere.
그런데, 이러한 종래의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 있어서는, 장치의 유지 보수 작업을 위해 약 400 ℃ 정도로 가열된 서셉터의 온도를 대략 100 ℃ 미만으로 내리는데 통상 24시간이 소요되므로, 장치의 유지 보수 작업을 위해 서셉터의 온도를 내리는데 따른 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 이는 챔버 내부의 진공 상태에서 열전달이 복사에 의해서만 이루어지기 때문이다.By the way, in the conventional chemical vapor deposition apparatus for planar displays, since it usually takes 24 hours to lower the temperature of the susceptor heated to about 400 ° C. to about 100 ° C. for maintenance work of the device, the maintenance of the device is performed. There is a problem that takes a long time to lower the temperature of the susceptor for the operation. This is because heat transfer takes place only by radiation in a vacuum inside the chamber.
즉, 종래기술의 경우, 보통 24시간 정도의 시간을 허비하여 약 400 ℃ 정도로 가열된 서셉터의 온도가 대략 100 ℃ 미만으로 낮아질 때 까지 기다린 후, 그 이후에 장치의 유지 보수 작업을 수행하고 있기 때문에 그만큼 장치의 유지 보수 작업을 위한 대기 시간이 길어질 수밖에 없는 문제점이 있으며, 이에, 장치의 가동률이 저하됨은 물론 그에 따라 생산성이 저하되는 등 전반적으로 공정 로스(Loss)가 발생할 수밖에 없는 문제점이 있다.In other words, in the prior art, it usually takes 24 hours, waits until the temperature of the susceptor heated to about 400 ° C. drops below about 100 ° C., and then performs maintenance of the device thereafter. Therefore, there is a problem that the waiting time for the maintenance work of the device becomes long, and thus, there is a problem that overall process loss occurs due to a decrease in the utilization rate of the device and a decrease in productivity accordingly.
본 발명의 목적은, 상대적으로 짧은 시간 내에 서셉터의 온도가 적정 수준으로 낮아질 수 있도록 서셉터를 강제로 냉각함으로써 장치의 유지 보수 작업을 위한 대기 시간이 감소될 수 있어 장치의 가동률과 그에 따른 생산성이 향상됨은 물론 전반적으로 공정 로스(Loss)가 발생하는 것을 억제할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention that the waiting time for maintenance work of the device can be reduced by forcibly cooling the susceptor so that the temperature of the susceptor can be lowered to an appropriate level in a relatively short time, so that the operation rate of the device and the productivity thereof are reduced. It is to provide a chemical vapor deposition apparatus for a flat panel display that can improve this process as well as suppress overall process loss.
또한 본 발명의 다른 목적은, 급격한 열 배출로 인한 서셉터의 충격을 완화시킬 수 있으며, 급작스런 온도 불균형에 따라 서셉터에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus for a flat panel display that can mitigate the impact of the susceptor due to rapid heat discharge, and can prevent the susceptor from cracking due to sudden temperature imbalance. will be.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버; 상기 챔버의 내부에 승강가능하게 설치되고 상면으로 상기 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 및 상기 서셉터가 하강할 때 상기 서셉터와 접촉하도록 상기 챔버 내의 바닥면 영역에 마련되어 상기 증착 공정시 가열된 상기 서셉터를 냉각시키는 적어도 하나의 냉각블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a chamber in which a deposition process for a flat panel display proceeds; A susceptor mounted to the inside of the chamber so as to be liftable and loaded with the flat panel display on an upper surface thereof; And at least one cooling block provided in a bottom region of the chamber to contact the susceptor when the susceptor is lowered to cool the susceptor heated during the deposition process. Achieved by a vapor deposition apparatus.
여기서, 상기 서셉터가 하강하게 될 경우, 상기 챔버의 내부에는 수소와 헬 륨 중 어느 하나의 가스가 충전되고 일정 간격 내에서 서서히 하강하여 상기 서셉터의 급속 냉각을 저지한다.Here, when the susceptor is lowered, any one of hydrogen and helium is filled in the chamber and gradually descends within a predetermined interval to prevent rapid cooling of the susceptor.
상기 서셉터는, 상기 챔버 내에서 횡방향으로 배치되어 상기 평면디스플레이를 지지하는 기판로딩부와, 상단은 상기 기판로딩부의 중앙에 고정되고 하단은 상기 챔버의 하부벽을 통과하여 상기 챔버의 외부에 배치되는 컬럼을 포함하되; 상기 냉각블록은 상기 기판로딩부의 하면과 면접촉될 수 있도록 상면이 적어도 상기 기판로딩부의 하면과 실질적으로 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.The susceptor is disposed in the chamber in the transverse direction to support the flat panel display, the upper end is fixed to the center of the substrate loading portion and the lower end is passed through the lower wall of the chamber to the outside of the chamber Including a column disposed; Preferably, the cooling block is formed so that an upper surface of the cooling block is substantially parallel with a lower surface of the substrate loading portion so as to be in surface contact with the lower surface of the substrate loading portion.
상기 냉각블록은, 상기 챔버 내의 바닥면에 접촉되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 내부에 마련되어 소정의 냉각매체가 순환되는 냉각라인을 포함한다.The cooling block, the body portion in contact with the bottom surface in the chamber; And a cooling line provided inside the body part to circulate a predetermined cooling medium.
상기 냉각매체는 상기 챔버에 대한 유지 보수 작업시에 상기 냉각라인으로 순환된다.The cooling medium is circulated to the cooling line during maintenance work on the chamber.
상기 소정의 냉각매체는 물과 질소가스 중 선택된 어느 하나일 수 있다.The predetermined cooling medium may be any one selected from water and nitrogen gas.
상기 서셉터를 지지하는 서셉터지지대를 더 포함하며, 상기 냉각블록은 상기 서셉터지지대의 양측에 마련될 수 있다.Further comprising a susceptor support for supporting the susceptor, the cooling block may be provided on both sides of the susceptor support.
상기 냉각블록은 상기 챔버 내의 바닥면에 적층 배치될 수 있다.The cooling block may be stacked on the bottom surface of the chamber.
상기 냉각블록은 상면이 상기 챔버 내의 바닥면으로 노출되도록 적어도 일부분이 상기 챔버 내의 바닥면 내에 매입될 수도 있다.The cooling block may be at least partially embedded in the bottom surface of the chamber so that the top surface is exposed to the bottom surface in the chamber.
상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판이다.The flat panel display is a large glass substrate for an LCD (Liquid Crystal Display).
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명하기로 하며, 실시예의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하도록 한다.Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same reference numerals will be given to the same components in the description of the embodiments.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.1 is a schematic structural diagram of a chemical vapor deposition apparatus for a planar display according to a first embodiment of the present invention.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치(1)는, 챔버(10)와, 챔버(10) 내의 상부 영역에 마련되어 증착 대상의 평면디스플레이(G)를 향해 소정의 실리콘계 화합물 이온(ion)을 방출하는 전극(16)과, 전극(16)의 하부에 배치되어 평면디스플레이(G)가 로딩(Loading)되는 서셉터(30)와, 서셉터(30)의 하부에서 서셉터(30)를 지지하는 복수의 서셉터지지대(40)를 구비한다.As shown in the figure, the planar display chemical vapor deposition apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is provided in the
챔버(10)는 내부의 증착공간(S)이 진공 분위기로 유지될 수 있도록 외벽이 외부와 차폐되어 있다. 챔버(10)의 증착공간(S)에는 전극(16)으로부터 방출된 증착물질인 실리콘계 화합물 이온에 영향을 주지 않도록 불활성 기체(He, Ar)가 충전되어 있다.In the
챔버(10)의 외벽에는 소정의 작업 로봇에 의해 평면디스플레이(G)가 챔버(10)의 내외로 유출입되는 통로인 개구부(10a)가 형성되어 있다. 도시하고 있지는 않지만, 개구부(10a)는 도어(미도시)에 의해 선택적으로 개폐된다.The outer wall of the
챔버(10) 내의 바닥면(11)에는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에 존재하는 가스를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(12)이 마련되어 있다. 그리고 챔버(10) 내의 바닥면(11) 중앙 영역에는 서셉터(30)의 컬럼(32)이 관통하는 관통홀(10b)이 형성되어 있다. 관통홀(10b)의 주변에는 서셉터지지대(40)의 축부(42)가 관통하는 추가의 관통홀(10c)이 더 형성되어 있다.A
전극(16)은 챔버(10) 내의 상부 영역에 마련되어 있다. 전극(16)의 하부에는 다수의 오리피스가 형성되어 증착물질인 실리콘계 화합물 이온을 분배하는 가스분배판(17)이 마련되어 있다. 가스분배판(17)은 후술할 서셉터(30)의 기판로딩부(31)와 소정의 이격간격(대략 수십 밀리미터(mm) 정도임)을 두고 나란하게 배치된다.The
여기서, 평면디스플레이(G)란, 전술한 바와 같이 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 것이 적용되어도 좋다.As described above, the planar display G may be any of a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and organic light emitting diodes (OLED).
다만, 본 실시예에서는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판(G)을 평면디스플레이(G)라 간주하기로 한다. 그리고 대형이란, 앞서도 기술한 바와 같이, 7세대 혹은 8세대에 적용되는 수준의 크기를 가리킨다. 이하, 평면디스플레이(G)를 유리기판(G)이라 하여 설명하도록 한다.However, in the present embodiment, a large glass substrate G for a liquid crystal display (LCD) will be regarded as a flat display (G). As described above, the large size refers to the size of the level applied to the 7th or 8th generation. Hereinafter, the flat display G will be described as a glass substrate G.
챔버(10)의 외부 상측에는 챔버(10) 내에 잔존하는 불순물을 제거하기 위한 소정의 클리닝(Cleaning) 가스를 공급하는 리모트 플라즈마(18)가 마련되어 있다. 그리고 리모트 플라즈마(18)의 주변에는 고주파 전원부(20)가 설치되어 있다. 고주파 전원부(20)는 연결라인(22)에 의해 전극(16)과 연결되어 있다.A
전극(16)과 챔버(10)의 외벽 사이에는 전극(16)이 챔버(10)의 외벽에 직접 접촉하여 통전되지 않도록 절연체(26)가 마련되어 있다. 절연체(26)는 테프론 등으로 제작될 수 있다. 전극(16)과 가스분배판(17) 사이에는 배기버퍼공간부(19)가 형성되어 있다.An
서셉터(30)는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에서 횡방향으로 배치되어 로딩되는 유리기판(G)을 지지하는 기판로딩부(31)와, 상단은 기판로딩부(31)의 중앙에 고정되고 하단은 관통홀(10b)을 통과하여 챔버(10)의 외부에 배치되는 컬럼(32)을 포함한다.The
기판로딩부(31)의 상면은 유리기판(G)이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반으로 제조된다. 기판로딩부(31)의 내부에는 도시 않은 히터가 장착되어 기판로딩부(31)를 소정의 증착온도인 대략 400 ℃로 가열한다.The upper surface of the
서셉터(30)는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에서 상하로 승강한다. 즉, 유리기판(G)이 로딩될 때는 챔버(10) 내의 바닥면(11) 영역에 배치되어 있다가 유리기판(G)이 로딩되고 공정이 진행될 때는 유리기판(G)이 가스분배판(17)에 인접할 수 있도록 부상한다. 이를 위해, 서셉터(30)의 컬럼(32)에는 서셉터(30)를 승강시키는 승강 모듈(36)이 마련되어 있다. 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)와 서셉터지지대(40)는 함께 승강한다.The
승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)가 승강하는 과정에서 서셉터(30)의 컬럼(32)과 관통홀(10b) 간에 공간이 발생되어서는 아니된다. 이에, 관통홀(10b) 주변에는 컬럼(32)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(34)이 마련되어 있다.In the process of elevating the
벨로우즈관(34)은 서셉터(30)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(30)가 부상할 때 압착되면서 컬럼(32)과 관통홀(10b) 간에 공간이 발생하는 것을 방지한다.The
서셉터(30)의 기판로딩부(31)에는 로딩되거나 취출되는 유리기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하여 기판로딩부(31)의 상면으로 안내하는 복수의 리프트 핀(38)이 마련되어 있다. 리프트 핀(38)은 기판로딩부(31)를 관통하도록 설치되어 있 다.The
리프트 핀(38)은 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)가 하강할 때, 그 하단이 챔버(10)의 바닥면(11)에 가압되어 상단이 기판로딩부(31)의 상면으로 돌출된다. 이에, 유리기판(G)을 기판로딩부(31)로부터 이격시킨다. 반대로, 서셉터(30)가 부상하면, 하방으로 이동하여 유리기판(G)이 기판로딩부(31)의 상면에 밀착되도록 한다.When the
이러한 리프트 핀(38)은 도시 않은 로봇아암이 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 로딩된 유리기판(G)을 파지할 수 있도록 유리기판(G)과 기판로딩부(31) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.The
전술한 바와 같이, 7세대 혹은 8세대 하에서의 서셉터(30)는 그 무게가 무겁고 크기가 상대적으로 커서 처짐이 발생할 수 있는데, 이럴 경우, 유리기판(G)에도 처짐이 발생할 수 있다.As described above, the
이에, 도시된 바와 같이, 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 하부에는 복수개의 서셉터지지대(40)가 마련되어 서셉터(30)의 기판로딩부(31)를 떠받치고 있다. 기판로딩부(31)는 대형 유리기판(G)의 크기보다 좀 더 크게 형성되므로, 중심의 컬럼(32)에서부터 반경방향 외측으로 갈수록 처짐이 심하게 발생한다.Thus, as shown, a plurality of
따라서 서셉터지지대(40)는 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 외측 영역에 상호 이격되게 복수개로 마련되어 서셉터(30)의 기판로딩부(31)가 처지는 것을 저지하고 있는 것이다.Therefore, the
이러한 서셉터지지대(40)는 기판로딩부(31)의 하면에 위치하는 머리부(41) 와, 머리부(41)에서 연장되어 서셉터(30)의 컬럼(32)과 나란하게 배치되는 축부(42)를 갖는다.The
축부(42)의 단부는 컬럼(32)과 마찬가지로 승강 모듈(36)에 일체로 결합되어 있다. 따라서 승강 모듈(36)이 동작하면, 서셉터지지대(40)로 서셉터(30)와 함께 승강하게 된다. 축부(42)의 영역에도 벨로우즈관(34a)이 형성되어 있다.The end of the
도 2는 서셉터가 냉각블록에 접촉한 상태를 도시한 도 1의 부분 확대도이며, 도 3은 도 2에 도시된 냉각블록에 대한 평단면도이다.FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing a state where the susceptor contacts the cooling block, and FIG. 3 is a plan sectional view of the cooling block shown in FIG.
한편, 전술한 바와 같이, 유리기판(G)에 대한 반복적인 증착 공정을 수행하다 보면 챔버(10)에 대한 유지 보수 작업이 필요하게 된다. 유지 보수 작업은 400 ℃ 정도로 가열된 서셉터(30)의 온도를 대략 100 ℃ 미만으로 낮춘 후에 수행되어야 한다.On the other hand, as described above, when performing the repeated deposition process for the glass substrate (G) it is necessary to perform the maintenance work for the chamber (10). Maintenance work should be performed after the temperature of
따라서 유지 보수 작업을 신속하게 진행하려면, 상대적으로 짧은 시간 내에 서셉터(30)의 온도가 적정 수준으로 낮아질 수 있도록 서셉터(30)를 강제로 냉각시킬 필요가 있다. 이는 아래의 냉각블록(50)이 담당한다.Therefore, in order to quickly perform maintenance work, it is necessary to forcibly cool the susceptor 30 so that the temperature of the
전술한 도 1을 포함하여 도 2 및 도 3을 참조할 때, 냉각블록(50)은 챔버(10) 내의 바닥면(11)에 올려진 형태로 적층 배치되어 있다. 이 때, 냉각블록(50)이 챔버(10) 내의 바닥면(11) 영역에서 임의로 이동해서는 아니된다. 따라서 냉각블록(50)은 챔버(10) 내의 바닥면(11) 영역에서 볼트나 혹은 용접 등의 방법에 의해 고정된다.Referring to FIGS. 2 and 3 including the above-described FIG. 1, the cooling blocks 50 are stacked on the
이러한 냉각블록(50)은 기판로딩부(31)의 면적만큼의 크기를 갖는 단일개가 채용될 수도 있고, 혹은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 서셉터지지대(40)를 사이에 두고 양측으로 2개가 적용될 수도 있다. 개수와 크기에 관계없이 냉각블록(50)은 대략 400 ℃로 가열된 서셉터(30)의 온도를 100 ℃ 미만으로 신속하게 낮추는 역할을 담당하면 족하다.The
도 3을 참조할 때, 냉각블록(50)은 거의 사각 형상을 갖는다. 하지만, 반드시 사각 형상을 이룰 필요는 없다. 다만, 기판로딩부(31)의 하면과 좀 더 넓은 면적으로 면접촉하면 냉각 효율이 좋기 때문에 적어도 냉각블록(50)의 상면은 기판로딩부(31)의 하면과 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.Referring to Figure 3, the
이러한 냉각블록(50)은 몸체부(51)와, 몸체부(51)의 내부에 마련되어 소정의 냉각매체가 순환되는 냉각라인(53)을 포함한다. 냉각라인(53)이 보다 넓은 영역에서 몸체부(51)에 접촉할 수 있도록 냉각라인(53)은 몸체부(51) 내에 복수열로 배열되면 좋다. 하지만, 도 3과 다르게, 단일의 냉각라인(53)이 몸체부(51)의 둘레를 따라 배열될 수도 있다.The
냉각라인(53)은 그 내부로 냉각매체가 유동할 수 있도록 관상체로 마련된다. 여기서, 냉각매체는 수냉식으로서의 물이나 공랭식으로서의 질소가스 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 질소가스는 기체 중에서도 열전달율이 상대적으로 높기 때문에 공랭식으로 사용할 때, 주로 채용된다. 하지만 질소가스와 유사한 열전달율을 갖는 기체로 대체해도 무방하다.The cooling
여기서, 냉각라인(53)의 내부로 냉각매체를 순환시키기 위해서는 냉각라인(53)의 양단이 분리되어 있을 필요가 있다. 그리고 냉각매체를 공급하는 냉각매체 공급원(미도시)과 펌프(미도시) 등을 통해 냉각라인(53)의 일단(53a)으로 냉각매체가 공급되어야 하고, 타단(53b)으로는 순환된 냉각매체가 배출될 수 있는 구조를 가져야 한다. 본 실시예에서는 이에 대한 일반적인 구성이 생략되어 있지만, 필요시 공지된 구성들을 인용하기로 한다.Here, both ends of the cooling
한편, 전술한 바와 같이, 냉각매체는 챔버(10)에 대한 유지 보수 작업이 수행되기 위해 서셉터(30)가 하강할 때, 냉각라인(53)으로 순환되어 접촉에 의해 서셉터(30)를 냉각시킨다.On the other hand, as described above, when the
이 때, 실질적으로 400 ℃로 가열된 서셉터(30)가 상대적으로 차가운 냉각매체가 흐르는 냉각블록(50)에 닿아 급격한 열 배출이 진행되면, 급격한 열 배출로 인해 서셉터(30)에 충격이 가해질 수도 있고, 급격한 온도 불균형에 따라 서셉터(30)에 균열이 발생할 소지가 높다.At this time, when the
이에, 유지 보수 작업을 위해 서셉터(30)가 서서히 하강하여 냉각블록(50)과 작은 일정거리를 두고 , 챔버(10)의 내부에는 수소와 헬륨 중 어느 하나의 가스가 충전되어 기체 열전달로 서셉터(30)가 서서히 냉각되게 된다. 수소나 헬륨 가스는 전극(16)의 중심부에 형성된 홀(24)을 통해 챔버(10)의 내부로 유입된다. 일단 어느 정도 식은 후에 직접 접촉을 통해서 서셉터에 열적인 스트레스 없이 급속하게 식히게 된다.Thus, the
이러한 구성을 갖는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치(1)의 동작과 그에 따른 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.The operation of the chemical vapor deposition apparatus 1 for a flat panel display having such a configuration and the effects thereof will be described as follows.
우선, 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)와 서셉터지지대(40)가 챔버(10)의 하부 영역으로 하강된 상태에서 로봇아암에 의해 이송된 증착 대상의 유리기판(G)이 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 상부에 배치된다.First, the glass substrate G to be deposited is transferred by the robot arm while the
이 때, 리프트 핀(38)의 상단은 기판로딩부(31)의 상면으로 소정 높이 돌출된 상태이므로, 로봇아암은 리프트 핀(38)들에 유리기판(G)을 올려둔 후, 취출된다. 로봇아암이 취출되면, 챔버(10)의 내부는 진공 분위기로 유지됨과 동시에 증착에 필요한 불활성 기체(He, Ar)가 충전된다.At this time, since the upper end of the
다음, 증착공정의 진행을 위해, 승강 모듈(36)이 동작하여 서셉터(30)와 서셉터지지대(40)를 함께 부상시킨다. 그러면 리프트 핀(38)이 하강되며, 이를 통해 유리기판(G)은 기판로딩부(31)의 상면으로 밀착하면서 로딩된다. 대략 도 1과 같은 위치로 서셉터(30)가 부상하면 승강 모듈(36)의 동작이 정지되고 유리기판(G)은 전극(16)의 직하방에 위치하게 된다. 이 때 이미, 서셉터(30)는 대략 400 ℃ 정도로 가열된다.Next, in order to proceed with the deposition process, the elevating
그런 다음, 절연체(26)로 인해 절연된 전극(16)을 통해 전원이 인가된다. 이어 수많은 오리피스가 형성된 가스분배판(17)을 통해 실리콘계 화합물 이온이 분출되면서 유리기판(G) 상으로 도달함으로써 유리기판(G) 상에 증착이 이루어진다.Then, power is applied through the
한편, 유리기판(G)에 대한 증착 공정이 완료된 후, 챔버(10)에 대한 유지 보수 작업을 진행하기 위해, 서셉터(30)는 하강한다. 이 때, 챔버(10)의 내부에는 수소와 헬륨 중 어느 하나의 가스가 충전되고, 이어 냉각블록(50)의 냉각라인(53)으로 냉각매체가 순환된다.On the other hand, after the deposition process for the glass substrate (G) is completed, in order to proceed with the maintenance work for the
서셉터(30)가 하강하여 기판로딩부(31)의 하면이 냉각블록(50)의 상면에 접 촉하면 서셉터(30)에 형성된 대략 400 ℃의 열은 냉각블록(50)의 몸체부(51)를 통해 전달되고, 다시 냉각라인(53)을 통해 순환하고 있는 냉각매체로 방출된다.When the
이러한 일련의 열전달 과정을 통해 서셉터(30)의 기판로딩부(31)는 원하는 적정 수준의 온도인 대략 100 ℃ 미만으로 냉각될 수 있게 되는데, 이에 소요되는 시간은 종래보다 매우 단축될 수 있게 된다. 서셉터의 온도가 대략 100 ℃ 미만으로 낮아지면, 챔버(10)의 내부를 대기에 노출한 후, 유지 보수 작업이 진행된다.Through this series of heat transfer processes, the
이와 같이, 본 발명에 따르면, 상대적으로 짧은 시간 내에 서셉터(30)의 온도가 적정 수준으로 낮아질 수 있도록 서셉터(30)를 강제로 냉각시킬 수 있기 때문에 장치의 유지 보수 작업을 위한 대기 시간이 감소될 수 있어 장치의 가동률과 그에 따른 생산성을 향상됨은 물론 전반적으로 공정 로스(Loss)가 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.As such, according to the present invention, since the
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 부분 확대도이다.5 is a partially enlarged view of a chemical vapor deposition apparatus for a planar display according to a third embodiment of the present invention.
제1실시예의 경우, 냉각블록(50)은 챔버(10) 내의 바닥면(11)에 올려진 형태로 적층 배치되어 있다. 하지만, 본 실시예에서는, 챔버(10) 내의 바닥면(11)에 일정한 홈(11a)을 형성하고, 홈(11a)에 냉각블록(50)의 일부분을 매입하고 있다.In the case of the first embodiment, the cooling blocks 50 are stacked on the
도 5와 같더라도, 본 발명의 효과를 달성하는 데에는 아무런 무리가 없다. 물론, 냉각블록(50)의 상면이 챔버(10) 내의 바닥면(11)과 동일한 면을 형성하도록 냉각블록(50)을 완전히 매입하더라도 무방하다.Even with FIG. 5, there is no problem in achieving the effect of the present invention. Of course, the
전술한 실시예를 보면, 냉각블록(50)이 대략 기판로딩부(31)의 면적과 유사 하거나 혹은 기판로딩부(31) 보다 약간 작은 크기를 갖는다. 하지만, 냉각블록(50a)을 작은 크기로 만들어 챔버(10)의 바닥면(11)에 마련할 수도 있다. 이러한 경우에는, 많은 수의 냉각블록(50a)을 설치하면 된다.In the above-described embodiment, the
뿐만 아니라 냉각블록(50a)에 마련된 냉각라인(53)은 직선형태로서의 단일의 열이 배열될 수도 있고, 혹은 도 6과 같이, 몸체부(51) 내에서 지그재그 형태로 배열될 수도 있는 것이다.In addition, the cooling
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, which will be apparent to those skilled in the art. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상대적으로 짧은 시간 내에 서셉터의 온도가 적정 수준으로 낮아질 수 있도록 서셉터를 강제로 냉각함으로써 장치의 유지 보수 작업을 위한 대기 시간이 감소될 수 있어 장치의 가동률과 그에 따른 생산성을 향상됨은 물론 전반적으로 공정 로스(Loss)가 발생하는 것을 억제할 수 있다.As described above, according to the present invention, the waiting time for the maintenance work of the device can be reduced by forcibly cooling the susceptor so that the temperature of the susceptor can be lowered to an appropriate level within a relatively short time. In addition, the productivity of the process can be improved, and process loss can be suppressed.
또한 본 발명에 따르면, 급격한 열 배출로 인한 서셉터의 충격을 완화시킬 수 있으며, 급작스런 온도 불균형에 따라 서셉터에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to mitigate the impact of the susceptor due to rapid heat discharge, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the susceptor due to a sudden temperature imbalance.
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