KR100738877B1 - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 Download PDF

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Abstract

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 챔버의 상부에 결합되고 인가된 전원에 의해 가스가 주입되는 가스분배판; 상면으로 증착 대상의 평면디스플레이가 로딩(Loading)되며, 가스분배판의 하부에 가스분배판과 소정의 이격간격을 두고 나란하게 배치되고 가스분배판에 대해 승강가능한 서셉터; 챔버에 마련되며, 서셉터의 수평 여부를 확인하기 위하여 서셉터의 승강 높이를 측정하는 복수의 거리측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 가스분배판이 챔버에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 챔버의 외부에서 내부의 서셉터 높이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터의 수평 여부를 확인할 수 있어 초기 공정값 조절에 소요되는 시간을 종래보다 줄일 수 있으며, 잘못된 방향으로 공정이 진행되어 평면디스플레이에 증착 불량이 발생하는 것을 미연에 예방할 수 있다.
평면디스플레이, LCD, CVD, 챔버, 서셉터, 거리, 거리측정, 센서

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus for Flat Display}
도 1은 본 발명에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 제어블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 챔버 16 : 전극
17 : 가스분배판 26 : 절연체
30 : 서셉터 31 : 기판로딩부
38 : 리프트 핀 40 : 서셉터지지대
41 : 머리부 42 : 축부
50 : 거리측정부 52 : 제어부
54 : 표시부
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가스분배판이 챔버에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 챔버의 외부에서 내부의 서셉터 높이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터의 수평 여부를 확인할 수 있어 초기 공정값 조절에 소요되는 시간을 종래보다 줄일 수 있으며, 잘못된 방향으로 공정이 진행되어 평면디스플레이에 증착 불량이 발생하는 것을 미연에 예방할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것이다.
평면디스플레이는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용된다. 이러한 평면디스플레이에는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 다양하다.
소위, 브라운관이나 음극선관으로도 불리는 CRT(Cathode Ray Tube)는, 형광면에 전기 신호를 전자빔(Beam)으로 쏘아 광학상으로 변환하여 화상을 형성하는 장치를 말한다. 가격 대비 품질이 우수하기는 하지만 부피가 크고 중량이 많이 나가는 단점을 갖는다.
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.
구동방법에 따라 수동 매트릭스 방식과 능동 매트릭스 방식으로 분류하는 데 수동 매트릭스 방식에는 TN(Twisted Nematic)과 STN(Super-Twisted Nematic)이 있으며, 능동 매트릭스 방식에는 TFT(Thin Film Transistor) 등이 있다.
이러한 LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
PDP(Plasma Display Panel)는 전후면 유리와 그 사이의 칸막이에 의해 밀폐된 유리 사이에 가스(Ne+Ar, Ne+Xe) 등을 주입하여 양극과 음극의 전극에 의해 전압을 인가하여 네온광을 발광시켜 표시광으로 이용하는 전자표시장치를 일컫는다.
PDP는 선명한 대형표시가 가능하기 때문에 종전만 하더라도 FA(공장자동화)용이나 자동판매기, 주유유랑계 등의 디스플레이로 사용되어 왔으나 근자에 들어서는 TV 등으로도 그 적용이 확대되고 있다. PDP는 표시 품위가 높을 뿐만 아니라 응답속도가 빠르면서 신뢰성이 높고 수명이 길다는 장점이 있다.
마지막으로 소위, 유기 다이오드, 유기 EL이라고도 불리는 OLED(Organic Light Emitting Diodes)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체 발광형 유기물질을 말한다.
낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있다. 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있기 때문에 LCD나 PDP와 달리 바로 옆에서 화면을 응시하더라도 화질이 변하지 않으며 화면에 잔상이 남지 않는다. 이에, 휴대 전화나 카 오디오, 디지털 카메라와 같은 소형 기기의 디스플레이에 주로 사용되고 있으며, 차 세대 디스플레이로서 각광을 받고 있다.
이러한 CRT, LCD, PDP 및 OLED 모두는 평면디스플레이로서 정의될 수 있다. 따라서 평면디스플레이란 CRT, LCD, PDP 및 OLED 등 어떠한 것에 국한되지 않는다. 다만, 이하에서는 근자에 들어 산업 전반에 두루 사용되고 있는 LCD를 평면디스플레이라 간주하여 설명하기로 한다.
현재, LCD로서의 평면디스플레이는 앞서도 기술한 바와 같이, 소형 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용되고 있다. 종전만 하더라도 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.
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.
제조사의 경우, 유리기판의 크기가 크면 클수록 하나의 유리기판을 통해 많은 양의 컴퓨터 모니터나 TV 등의 디스플레이 패널(Panel)을 생산할 수 있기 때문에 대형 유리기판의 제조에 노력을 기울이고 있는 것이다.
한편, LCD는 크게 TFT 공정, Cell 공정 및 Module 공정을 통해 제품으로 출시된다.
TFT 공정은 반도체 제조 공정과 매우 유사한데, 증착(Deposition), 사진식각 (Photo lithography), 식각(Etching)을 반복하여 유기기판 위에 박막 트랜지스터를 배열하는 공정이다. 실제로 반도체 공정은 약 1000 ℃ 정도의 온도 조건에서 공정이 진행되지만, TFT 공정은 400 ℃ 정도의 온도를 유지한 상태에서 공정이 진행되기 때문에 오히려 반도체 공정에 비해서는 까다롭다.
Cell 공정은 TFT 공정에 의해 제조된 TFT 하판과 칼라 필터(Colore Filter)인 상판에 액정이 잘 정렬될 수 있도록 배향막을 형성하고, 스페이서(Spacer)를 산호하고 실(Seal) 인쇄를 하여 상하판을 합착하는 공정이다.
그리고 Module 공정은 완성된 LCD 패널에 편광판을 부착하고 집적 회로(Drive-IC)를 실장한 후, PCB(Printed Circuit Board)와 조립한 다음, 그 배면으로 백라이트 유닛(Backlight Unit)과 기구물을 조립하는 일련의 단계를 가리킨다.
이처럼 LCD는 대형 유리기판을 만드는 것으로부터 시작하여 해당 챔버(Chamber)를 통해 수많은 공정을 거침으로써 하나의 완제품으로 생산된다. 따라서 각 공정을 수행하는 과정에서 오류가 발생하거나 각 공정에서 요구하는 수준에 미치지 못할 경우, 양품으로서 출시되기 어렵다.
이들 공정을 수행하는 챔버들 가운데, TFT 공정 중에 하나로서 화학 기상 증착공정(Chemical Vapor Deposition Process)이 존재한다. 화학 기상 증착공정은 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 반응성 가스 이온(ion)이 소위, 가스분배판으로부터 분사되어 유리기판 상에 증착되는 공정이다. 이러한 공정은, 화학 기상 증착공정을 수행하는 챔버 내에서 이루어진다.
자세히 후술하겠지만, 화학 기상 증착공정을 수행하는 챔버 내의 하부 영역 에는 증착 대상의 유리기판이 로딩되는 서셉터가 마련되어 있고, 그 상부 영역에 전극이 배치되어 있다.
전술한 바와 같이, 7세대 혹은 8세대의 서셉터(30)는 크기가 상대적으로 크고 무게가 많이 나가서 중력에 의한 서셉터의 처짐이 발생할 수 있는데, 이럴 경우, 유리기판(G)에도 처짐이 발생할 수 있다.
이에, 보통은 서셉터의 하면에 수개의 서셉터지지대를 받쳐두어 대형 유리기판의 중량으로 인해 서셉터와 대형 유리기판이 처치는 것을 방지하고 있다.
이러한 구성에 의해, 서셉터의 상면으로 유리기판이 로딩되면 서셉터가 대략 400 ℃ 정도의 온도로 가열된다. 이후, 서셉터가 상승하여 유리기판은 전극의 하부에 위치한 가스분배판으로 인접하게 배치된다.
그런 다음, 절연체인 테프론으로 챔버로부터 절연된 전극을 통해 전원이 인가된다. 수많은 오리피스가 형성된 가스분배판을 통해 가스가 주입되면 서셉터와 가스분배판이 일정 간격을 유지하면 공정을 진행하게 되고, 이로써 유리기판의 증착 공정이 수행된다. 이러한 방식을 소위, 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)이라 하는 것이다.
이 때, 서셉터의 수평 여부와, 가스분배판과 서셉터와의 간격은 공정의 균일도에 지대한 영향을 미치기 때문에 챔버의 조립시, 서셉터의 수평 여부와, 서셉터와 가스분배판 사이의 간격이 균일하게 맞지 않게 되면 공정 결과값에 악영향을 미치게 된다.
그런데, 이러한 종래의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 있어서는, 조립시에 수평을 맞추어 조립을 하더라도 가스분배판이 챔버에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에는 서셉터와 가스분배판과의 수평 여부를 육안으로 확인할 수 없는 문제점이 있다.
확인을 위해서는 진공 상태의 챔버를 대기압으로 만든 후, 가스분배판을 제거한 상태에서 서셉터에 대한 수평 여부를 다시 측정해야 하므로 초기 공정값 조절에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 가스분배판이 챔버에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 챔버의 외부에서 내부의 서셉터 높이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터의 수평 여부를 확인할 수 있어 초기 공정값 조절에 소요되는 시간을 종래보다 줄일 수 있으며, 잘못된 방향으로 공정이 진행되어 평면디스플레이에 증착 불량이 발생하는 것을 미연에 예방할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 챔버의 상부에 결합되고 인가된 전원에 의해 가스가 주입되는 가스분배판; 상면으로 증착 대상의 평면디스플레이가 로딩(Loading)되며, 상기 가스분배판의 하부에 상기 가스분배판과 소정의 이격간격을 두고 나란하게 배치되고 상기 가스분배판에 대해 승강가능한 서셉터; 상기 챔버에 마련되며, 상기 서셉터의 수평 여부를 확인하기 위하여 상기 서셉터의 승강 높이를 측정하는 복수의 거리측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화 학 기상 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 거리측정부는 상기 챔버의 하부 영역에서 상호 이격되게 적어도 3군데 배치되어 해당 위치에서 상기 서셉터의 승강 높이를 측정할 수 있다.
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 가지며, 상기 기판로딩부의 하부에 상호 이격되게 배치되어 로딩된 상기 평면디스플레이에 의해 상기 서셉터의 기판로딩부가 처지는 것을 저지하는 복수의 서셉터지지대를 더 포함하며, 상기 거리측정부는 상기 서셉터지지대가 위치하는 영역에 각각 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 거리측정부는 4군데 형성되어 있다.
상기 거리측정부는, 상기 챔버의 바닥면에 형성된 시창; 및 상기 시창 영역에 결합된 광센서를 포함한다.
상기 거리측정부에 의해 측정된 결과값을 기초로 상기 서셉터에 대한 수평 여부를 확인하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부에 의해 제어되어 상기 서셉터에 대한 수평 여부를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구 조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치(1)는, 챔버(10)와, 챔버(10) 내의 상부 영역에 마련되어 증착 대상의 평면디스플레이(G)를 향해 소정의 반응성 가스 이온을 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 포함한다.
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 발생한 증착물질인 반응성 가스 이온에 영향을 주지 않도록 불활성 기체(He, Ar)가 충전되어 있다. 챔버(10)의 외벽에는 평면디스플레이(G)가 출입하는 공간으로서의 개구부(10a)가 형성되어 있다. 물론, 개구부(10a)에는 도시 않은 밸브가 조립된다.
챔버(10) 내의 바닥면에는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에 존재하는 가스를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(12)이 마련되어 있다. 그리고 챔버(10) 내의 바닥면 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.
전극(16)은 챔버(10) 내의 상부 영역에 마련되어 있다. 전극(16)의 하부에는 다수의 오리피스가 형성되고 가스가 주입되는 가스분배판(17)이 마련되어 있다. 가스분배판(17)은 후술할 서셉터(30)의 기판로딩부(31)와 소정의 이격간격(H, 도 2 참조)을 두고 나란하게 배치된다.
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. 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.
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.
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)의 내면에는 배기버퍼공간부(미도시)가 형성되어 있다.
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.
기판로딩부(31)의 상면은 유리기판(G)이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있 도록 거의 정반으로 제조된다. 기판로딩부(31)의 내부에는 히터(미도시)가 장착되어 기판로딩부(31)를 소정의 증착온도인 대략 400 ℃로 가열한다.
이러한 서셉터(30)는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에서 상하로 승강한다. 즉, 유리기판(G)이 로딩될 때는 챔버(10) 내의 바닥면 영역에 배치되어 있다가 유리기판(G)이 로딩되고 공정이 진행될 때는 유리기판(G)이 전극(16)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.
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.
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.
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 있다.
리프트 핀(38)은 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)가 하강할 때, 그 하단이 챔버(10)의 바닥면에 가압되어 상단이 기판로딩부(31)의 상면으로 돌출된다. 이에, 유리기판(G)을 기판로딩부(31)로부터 이격시킨다. 반대로, 서셉터(30)가 부상하면, 도 1에 도시된 것처럼 하방으로 이동하여 유리기판(G)이 기판로딩부(31)의 상면에 밀착되도록 한다.
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.
한편, 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.
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.
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.
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.
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.
도 2는 도 1의 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 제어블럭도이다.
한편, 종래기술의 경우에는 조립시에 수평을 맞추어 조립을 하더라도 가스분배판(17)이 챔버(10)에 올려진 이후, 혹은 공정 대기중이거나 공정 진행중에는 서셉터(30)와 가스분배판(17)과의 수평 여부를 육안으로 확인할 수 없었다. 만약, 확인을 위해서는 진공 상태의 챔버(10)를 대기압으로 만든 후, 가스분배판(17)을 제거한 상태에서 서셉터(30)에 대한 수평 여부를 다시 측정해야 하므로 초기 공정값 조절에 많은 시간이 소요될 수밖에 없었다.
이에, 본 실시예에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 거리측정부(50), 제어부(52) 및 표시부(54)를 마련함으로써 위와 같은 문제점을 모두 해소하고 있는 것이다. 물론, 필요에 따라 제어부(52) 및 표시부(54)는 구성상 제외될 수도 있다.
거리측정부(50)는 챔버(10)의 하부 영역에 마련되어 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 거리측정부(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10)의 바닥면(11)에 형성된 시창(50a) 및 시창(50a) 영역에 결합된 광센서(50b)를 포함한다.
여기서, 시창(50a)은 챔버(10)의 바닥면(11)을 천공한 홀(Hole)의 형태일 수도 있고, 홀(Hole)에 별도의 투명창을 설치하여 챔버(10) 내의 압력이나 열이 외부로 누출되는 것은 저지하되 광센서(50b)에 의한 빛은 송수신될 수 있는 형태일 수도 있다.
기판로딩부(31)의 승강 높이를 측정하는 거리측정부(50)의 광센서(50b)는 초 음파 센서일 수 있다. 이는 챔버(10)의 바닥면(11)으로부터 기판로딩부(31)까지의 거리가 그다지 멀지 않기 때문이다. 하지만, 경우에 따라 광센서(50b)는 레이져 센서 등으로 변경 채용될 수 있다.
거리측정부(50)의 광센서(50b)에 의해 거리가 측정되는 원리를 간략하게 설명하면 다음과 같다. 즉, 보통20 KHz 이상의 음파인 초음파를 기판로딩부(31)의 하면으로 발사한 후(속도는 미리 결정되어 있음), 기판로딩부(31)의 하면에 부딪혀 재입사되는 동안 되는 초음파의 시간을 측정한다. 시간은 RS-Latch F/F 회로를 통해 측정될 수 있다. 속도와 시간이 결정되면 속도와 시간의 곱에 의해 거리가 계산될 수 있다. 이 때의 계산은 제어부(52)가 담당한다.
이 때, 거리측정부(50)는 챔버(10)의 하부 영역에서 상호 이격되게 적어도 3군데 배치되어 해당 위치에서 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 승강 높이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 기판로딩부(31)의 수평 여부를 확인할 수 있다.
하지만, 본 실시예의 경우에는 거리측정부(50)를 서셉터지지대(40)가 위치하는 4군데 영역에 모두 마련하고, 해당 위치에서 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 승강 높이를 측정하도록 하고 있다.
따라서 4군데에 배치된 거리측정부(50)에 의해 측정된 결과값이 모두 허용 오차범위 내에서 동일하다면, 서셉터(30)의 기판로딩부(31)는 정확한 수평을 이루는 것으로 판단할 수 있다.
그러나 만약, 4군데에 배치된 거리측정부(50)들에 의해 측정된 결과값이 서로 다르다면 해당 거리측정부(50)가 위치한 서셉터지지대(40)의 높낮이를 조절함으 로써 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 정확한 수평을 맞출 수 있다. 물론, 이러한 작업은 초기, 챔버(10)에 각 구조물들을 조립할 때, 혹은 가스분배판(17)이 챔버(10)에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 모두 적용될 수 있다.
제어부(52)는 전술한 바와 같이, 거리측정부(50)에 의해 측정된 결과값을 기초로 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 수평 여부를 확인한다. 물론, 제어부(52)는 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 승강 높이에 기초하여, 챔버(10)의 상부 영역에 조립되어 그 높이가 미리 결정된 가스분배판(17)과 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 간의 이격간격(H)을 산출하는 역할도 겸한다.
이 때, 제어부(52)에 의해 가스분배판(17)과 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 간의 이격간격(H)이 산출되는 일련의 제어 행위 역시, 초기, 챔버(10)에 각 구조물들을 조립할 때, 혹은 가스분배판(17)이 챔버(10)에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 모두 적용될 수 있다.
만일, 공정이 진행되는 과정에서 가스분배판(17)과 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 간의 이격간격(H)이 원하는 범위를 벗어났다고 판단되면, 서셉터(30) 혹은 서셉터지지대(40)의 높낮이를 조절함으로써 그 범위를 맞출 수 있다. 이 때는 종래와 같이 굳이 챔버(10) 내의 진공 상태를 해제할 필요가 없기 때문에 그만큼 공정상의 로스(Loss) 발생을 줄일 수 있는 이점이 있는 것이다.
한편, 제어부(52)는 소정의 표시부(54), 예를 들어 모니터 등을 통해 거리측정부(50)에 의해 측정된 결과값을 기초로 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 수 평 여부, 혹은 가스분배판(17)과 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 간의 이격간격(H)을 표시할 수도 있다.
이러한 경우라면, 작업자는 표시부(54)를 통해, 챔버(10)의 외부에서 내부의 서셉터(30) 높이를 실시간으로 확인할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 수평 여부를 확인할 수 있어 초기 공정값 조절에 소요되는 시간을 종래보다 줄일 수 있다. 따라서 잘못된 방향으로 공정이 진행되어 유리기판(G)에 증착 불량이 발생하는 것을 미연에 예방할 수 있게 되는 것이다.
이러한 구성을 갖는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치(1)의 동작과 그에 따른 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
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.
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.
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 전 극(16)의 직하방에 위치하게 된다. 이 때 이미, 서셉터(30)에 마련된 히터가 동작함으로써 서셉터(30)는 대략 400 ℃ 정도로 가열된다.
그런 다음, 절연체(26)로 인해 절연된 전극(16)을 통해 전원이 인가된다. 수많은 오리피스가 형성된 가스분배판(17)을 통해 가스가 주입되면 전극(16)에 있는 반응성 가스는 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 반응성 가스 이온으로 변한 후, 전극(16)으로부터 분사되어 유리기판(G) 상으로 도달함으로써 유리기판(G) 상에 증착이 이루어진다.
이처럼 증착 공정이 진행되는 과정에서, 거리측정부(50)들은 해당 위치에서 실시간으로 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 승강 높이를 측정하고 이를 제어부(52)로 보낸다.
제어부(52)는 거리측정부(50)에 의해 측정된 결과값을 기초로, 서셉터(30)의 기판로딩부(31)의 승강 높이, 기판로딩부(31)의 수평 여부, 그리고 가스분배판(17)과 기판로딩부(31) 간의 이격간격(H)들 중 선택된 어느 하나 혹은 이들 모두를 표시부(54)에 표시한다. 따라서 작업자는 이를 토대로 잘못된 상황에 즉각적으로 대처할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 가스분배판(17)이 챔버(10)에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 챔버(10)의 외부에서 내부의 서셉터(30) 높이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터(30)의 수평 여부를 확인할 수 있어 초기 공정값 조절에 소요되는 시간을 종래보다 줄일 수 있으며, 잘못된 방향으로 공정이 진행되어 유리기판(G)에 증착 불량이 발생하는 것을 미연에 예방할 수 있다.
전술한 실시예의 경우, 거리측정부(50)를 광센서로 적용하고 있지만, 기계적 측정자로 대체하더라도 무방하다.
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.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가스분배판이 챔버에 올려져 있거나 진공 상태로 공정 대기중일 때, 또는 공정 진행중에도 챔버의 외부에서 내부의 서셉터 높이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 서셉터의 수평 여부를 확인할 수 있어 초기 공정값 조절에 소요되는 시간을 종래보다 줄일 수 있으며, 잘못된 방향으로 공정이 진행되어 평면디스플레이에 증착 불량이 발생하는 것을 미연에 예방할 수 있다.

Claims (8)

  1. 챔버의 상부에 결합되고 인가된 전원에 의해 가스가 주입되는 가스분배판;
    상면으로 증착 대상의 평면디스플레이가 로딩(Loading)되며, 상기 가스분배판의 하부에 상기 가스분배판과 소정의 이격간격을 두고 나란하게 배치되고 상기 가스분배판에 대해 승강가능한 서셉터;
    상기 챔버에 마련되며, 상기 서셉터의 수평 여부를 확인하기 위하여 상기 서셉터의 승강 높이를 측정하는 복수의 거리측정부; 및
    상기 복수의 거리측정부에 의해 측정된 결과값을 기초로 상기 서셉터에 대한 수평 여부를 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거리측정부는 상기 챔버의 하부 영역에서 상호 이격되게 적어도 3군데 배치되어 해당 위치에서 상기 서셉터의 승강 높이를 측정하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    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 가지며,
    상기 기판로딩부의 하부에 상호 이격되게 배치되어 로딩된 상기 평면디스플 레이에 의해 상기 서셉터의 기판로딩부가 처지는 것을 저지하는 복수의 서셉터지지대를 더 포함하며,
    상기 거리측정부는 상기 서셉터지지대가 위치하는 영역에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 거리측정부는 4군데 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 거리측정부는,
    상기 챔버의 바닥면에 형성된 시창; 및
    상기 시창 영역에 결합된 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 제어되어 상기 서셉터에 대한 수평 여부를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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