KR100824254B1 - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents
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Abstract
평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 챔버; 챔버의 일측에 마련되며, 평면디스플레이를 파지한 부분이 회전 및 직진 운동하면서 증착 대상의 평면디스플레이를 챔버로 투입하거나 챔버로부터 증착 완료된 평면디스플레이를 취출하는 핸들링 로봇; 챔버 내에 마련되어 상면으로 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 상단은 서셉터의 배면 중앙 영역에 결합되고 하단은 챔버를 통해 하방으로 노출되어 서셉터를 승강 가능하게 지지하는 컬럼; 및 챔버와 컬럼에 결합되어 챔버에 대해 컬럼을 가압함으로써 서셉터를 적어도 일방향으로 이동시키는 가압유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 간단하고도 단순한 방법으로 서셉터의 위치를 이동시킬 수 있도록 함으로써 서셉터에 대한 평면디스플레이의 상대적인 얼라인(align) 조절 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시된 핸들링 로봇이 평면디스플레이를 서셉터에 로딩시키는 동작을 도시한 도면들이다.
도 4는 도 1에 도시된 챔버 하나에 대한 구조도이다.
도 5는 도 1의 부분 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1~5 : 챔버 7 : 핸들링 로봇
7a : 로봇본체 7b : 회전축부
7c : 로봇아암 7d : 포크
10 : 상부 챔버 20 : 하부 챔버
20a : 기판출입부 30 : 전극
31 : 가스분배판 32 : 후방플레이트
35 : 현가지지부재 37 : 가스공급부
38 : 고주파 전원부 40 : 보강벽부
50 : 서셉터 52 : 리프트 핀
54 : 컬럼 56 : 서셉터지지대
60 : 승강 모듈 70 : 가압유닛
71 : 가로바아 71a : 장공
72 : 가이드 73 : 지지체
75 : 가압부 77 : 회전지지부
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하고도 단순한 방법으로 서셉터의 위치를 이동시킬 수 있도록 함으로써 서셉터에 대한 평면디스플레이의 상대적인 얼라인(align) 조절 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것이다.
평면디스플레이는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용된다.
이러한 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 다양하다.
이들 중에서도 특히, LCD(Liquid Crystal Display)는 2장의 얇은 상하 유리기판 사이에 고체와 액체의 중간물질인 액정을 주입하고, 상하 유리기판의 전극 전 압차로 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 숫자나 영상을 표시하는 일종의 광스위치 현상을 이용한 소자이다.
LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
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.
따라서 LCD를 제조하는 제조사의 경우, 보다 넓은 유리기판을 제작하기에 이르렀다. 현재에는 가로/세로의 폭이 2 미터(m) 내외에 이르는 소위, 8세대의 유리기판 양산을 눈 앞에 두고 있다.
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.
한편, 수많은 공정 중의 하나인 화학 기상 증착 공정(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 증착 공정을 수 행하는 챔버 내에서 이루어진다.
자세히 후술하겠지만, 화학 기상 증착 공정을 수행하는 챔버는 상부 챔버와 하부 챔버로 이루어진다. 상부 챔버에는 전극이 구비되고, 하부 챔버에는 증착 대상의 유리기판이 로딩(loading, 배치)되는 서셉터가 마련된다. 하부 챔버의 측벽에는 유리기판의 출입을 허용하는 기판출입부가 구비된다.
이러한 챔버는 화학 기상 증착장치에서 단일개로 채용되는 경우도 있으나 택트 타임(tact time)을 고려하여 다수의 챔버가 사용되기도 한다.
이 때, 다수의 챔버는 유리기판을 챔버로 투입하거나 취출하는 핸들링 로봇을 중심으로 원주 방향을 따라 배열된다. 따라서 핸들링 로봇은 다수의 챔버 사이의 중앙 영역에 배치되어 회전 및 직진 운동하면서 해당 챔버로 증착 대상의 유리기판을 투입하거나 증착이 완료된 유리기판을 취출하게 된다.
즉, 핸들링 로봇의 로봇아암 단부에 고정된 포크가 증착 대상의 유리기판 하나를 파지하면, 로봇아암은 핸들링 로봇의 회전축부를 축으로 소정 각도 회전하여 포크에 파지된 유리기판을 어느 한 챔버의 기판출입부 전방으로 배치한다. 그런 다음, 로봇아암이 신장되어 직진 운동함으로써 포크에 파지된 유리기판은 하부 챔버 내의 서셉터 상면으로 로딩된다.
서셉터의 상면으로 유리기판이 로딩되면 서셉터가 대략 280~380℃ 정도의 온도로 가열된다. 이후, 서셉터가 상승하여 유리기판은 하부 전극인 가스분배판으로 인접하게 배치된다.
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.
물론, 전술한 어느 한 챔버 내에서 유리기판의 증착 공정이 진행되는 동안, 핸들링 로봇은 전술한 방법대로 다른 유리기판을 파지하여 나머지 챔버에 차례로 투입시키기도 하고, 전술한 동작의 역순으로 증착이 완료된 유리기판을 해당 챔버로부터는 취출하기도 한다. 이러한 동작에 의해 단위 시간동안 많은 유리기판을 증착시킬 수 있게 되는 것이다.
그런데, 이러한 종래의 화학 기상 증착장치에 있어서는, 앞서 기술한 바와 같이, 핸들링 로봇의 로봇아암이 회전 및 직진 운동만을 하기 때문에 만약, 챔버 내에 구비된 서셉터가 챔버 내의 정위치에 배치되지 못하고 로봇아암이 직진 운동하는 방향에 교차되는 방향으로 다소 치우치게 배치되는 경우, 실질적으로 유리기판은 서셉터의 상면 정위치에 로딩될 수 없는 문제점이 있다.
만약에 유리기판이 서셉터의 상면 정위치에 로딩되지 못하는 경우에는 유리기판을 재차 얼라인(align)시켜야 하는 등의 복잡한 공정이 추가되어야만 하므로 그만큼 택트 타임이 증가할 수밖에 없는 문제점이 발생한다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 핸들링 로봇 자체를 개별 챔버 내에서도 X축 및 Y축으로 이동할 수 있도록 하는 방안도 고려될 수 있지만, 이러한 경우 복잡한 구조 및 설비가 추가되어야 함은 물론 그에 따른 복잡한 로봇 제어 알고리즘이 수반되어야 하므로 비용 대비 효과가 그다지 높지 않을 것이라 예상된다.
본 발명의 목적은, 간단하고도 단순한 방법으로 서셉터의 위치를 이동시킬 수 있도록 함으로써 서셉터에 대한 평면디스플레이의 상대적인 얼라인(align) 조절 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 챔버; 상기 챔버의 일측에 마련되며, 상기 평면디스플레이를 파지한 부분이 회전 및 직진 운동하면서 증착 대상의 평면디스플레이를 상기 챔버로 투입하거나 상기 챔버로부터 증착 완료된 평면디스플레이를 취출하는 핸들링 로봇; 상기 챔버 내에 마련되어 상면으로 상기 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 상단은 상기 서셉터의 배면 중앙 영역에 결합되고 하단은 상기 챔버를 통해 하방으로 노출되어 상기 서셉터를 승강 가능하게 지지하는 컬럼; 및 상기 챔버와 상기 컬럼에 결합되어 상기 챔버에 대해 상기 컬럼을 가압함으로써 상기 서셉터를 적어도 일방향으로 이동시키는 가압유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 챔버는, 상기 증착 공정을 위해 증착물질을 방출시키는 전극을 구비한 상부 챔버; 및 내부에 상기 서셉터가 구비되며, 상기 상부 챔버가 상부에 결합되는 하부 챔버를 포함할 수 있으며, 상기 가압유닛은, 상기 하부 챔버의 배면과, 상기 하부 챔버의 배면으로부터 노출된 상기 컬럼의 노출 영역에 결합될 수 있다.
상기 가압유닛은, 상기 컬럼의 외주면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되도록 상기 컬럼에 결합되는 가로바아; 및
일단이 상기 가로바아의 단부에 접촉될 수 있도록 상기 가로바아의 주변에서 상기 가로바아와 동일 축선을 형성하는 가압부를 포함할 수 있다.
상기 가압부는 가압볼트이며, 상기 가압유닛은, 상기 하부 챔버의 배면과 상기 가압볼트에 결합되어 상기 가압볼트를 회전 가능하게 지지하는 회전지지부; 상기 가로바아의 일측에 마련되어 상기 가압볼트에 의해 가압되면서 이동하는 상기 가로바아의 이동을 안내하는 가이드부; 및 상기 가이드부를 지지하는 지지체를 더 포함할 수 있다.
상기 지지체는, 상기 가이드부의 일측에 결합되어 상기 가이드부를 상기 가로바아 측으로 지지하는 지지블록; 일단은 상기 하부 챔버의 배면에 고정되고 타단은 상기 가로바아, 상기 가이드부 및 상기 지지블록을 통과하도록 배치되는 스크루축; 및 상기 스크루축의 타단 영역에 삽입되어 상기 지지블록 측으로 고정되는 너트를 포함할 수 있다.
상기 스크루축이 통과되는 상기 가로바아의 판면에는 상기 컬럼이 가압되는 방향을 따라 상기 스크루축의 외경보다 큰 직경을 갖는 장공이 형성될 수 있다.
상기 가압유닛은, 상기 서셉터의 이동 방향을 따라 상기 컬럼을 기준으로 상기 컬럼의 양측에 상호 대칭되게 한 쌍 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 챔버는 원주 방향을 따라 상호 등간격 배치되는 다수의 챔버일 수 있으며, 상기 핸들링 로봇은 상기 챔버들 사이의 중앙 영역에 마련될 수 있다.
상기 핸들링 로봇은, 상기 챔버들 사이의 중앙 영역에 위치 고정되는 로봇본체; 상기 로봇본체에 마련되는 회전축부; 일단이 상기 회전축부에 결합되어 상기 회전축부를 축심으로 회전 운동하고, 길이 방향을 따라 신장 및 수축되면서 직진 운동하는 로봇아암; 및 상기 로봇아암의 타단에 고정되어 상기 평면디스플레이를 파지하는 포크를 포함할 수 있다.
상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시된 핸들링 로봇이 평면디스플레이를 서셉터에 로딩시키는 동작을 도시한 도면들이다.
설명에 앞서, 평면디스플레이(G)란, 전술한 바와 같이 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, 8세대에 적용되는 수준의 크기를 가리킨다. 이하, 평면디스플레이(G)를 유리기판(G)이라 하여 설명하도록 한다.
이들 도면을 참조하되, 주로 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는 유리기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되는 다수의 챔버(1~5)와, 다수의 챔버(1~5) 사이에 마련되어 다수의 챔버(1~5)로 증착 대상의 유리기판(G)을 투입하거나 다수의 챔버(1~5)로부터 증착 완료된 유리기판(G)을 취출하는 핸들링 로봇(7)을 구비한다.
앞서도 기술한 바와 같이, 화학 기상 증착장치에서 챔버(1~5)는 단일개로 채용될 수도 있지만 택트 타임(tact time)을 감소시켜 생산성 향상을 도모하기 위해 다수개로 채용된다. 본 실시예의 경우, 5개의 챔버(1~5)가 원주 방향을 따라 상호 등간격 배치되고 있다. 물론, 5개의 챔버(1~5) 각각은 도 4와 같은 모두 동일한 구조를 갖는다.
핸들링 로봇(7)은 5개의 챔버(1~5) 사이의 중앙 영역에 배치되어 5개의 챔버(1~5)에 대해 유리기판(G)을 투입 및 취출하는 역할을 한다.
이러한 핸들링 로봇(7)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 5개의 챔버(1~5)들 사이의 중앙 영역에 위치 고정되는 로봇본체(7a)와, 로봇본체(7a)에 마련되는 회전축부(7b)와, 일단이 회전축부(7b)에 결합되어 회전축부(7b)를 축심으로 회전 운동하고, 길이 방향을 따라 신장 및 수축되면서 직진 운동하는 로봇아암(7c) 과, 로봇아암(7c)의 타단에 고정되어 유리기판(G)을 파지하는 포크(7d)를 구비한다. 이러한 구조로 미루어볼 때, 본 실시예의 핸들링 로봇(7)은 유리기판(G)을 파지한 상태에서 회전 운동 및 직진 운동만을 하게 된다.
물론, 앞서도 기술한 바와 같이, 핸들링 로봇(7)이 회전 및 직진 운동 외에 개별 챔버(1~5) 내에서도 X축 및 Y축으로 이동할 수 있도록 할 수도 있다. 하지만 이처럼 핸들링 로봇(7)을 개별 챔버(1~5) 내에서도 X축 및 Y축으로 이동시키려 한다면 복잡한 구조 및 설비가 추가되어야 함은 물론 그에 따른 복잡한 로봇 제어 알고리즘이 수반되어야 하므로 비용 대비 효과가 그다지 높지 않다. 따라서 본 실시예에서는 핸들링 로봇(7)이 회전 및 직진 운동을 한다는 전제 하에 후술할 서셉터(50)를 간단하고도 단순한 방법으로 위치 이동시킴으로써, 서셉터(50)에 대한 유리기판(G)의 상대적인 얼라인(align) 조절 시간을 줄일 수 있도록 하고 있는 것이다. 이처럼 간편하게 서셉터(50)에 대한 유리기판(G)의 상대적인 얼라인 조절 작업이 실현될 경우, 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있을 것이라 예상된다.
도 1을 참조하여 핸들링 로봇(7)의 동작을 살펴보면, 우선 기판이송라인(6)을 따라 로드락 챔버(6a)에 유리기판(G)이 이송되면, 우선 핸들링 로봇(7)은 로드락 챔버(6a)로부터 하나의 유리기판(G)을 파지한다. 즉, 회전축부(7b)를 축심으로 로봇아암(7c)이 회전하여 그 단부에 마련된 포크(7d)가 로드락 챔버(6a)로부터 하나의 유리기판(G)을 파지하도록 한다.
그런 다음, 회전축부(7b)를 축심으로 로봇아암(7c)이 다시 회전 운동하여 예 컨대 첫 번째 챔버(1, 도 1 및 도 4 참조)에 구비된 기판출입부(20a, 도 4 참조)의 전방으로 유리기판(G)을 배치한다. 그리고는 로봇아암(7c)이 신장되면서 직진 운동하여 포크(7d)에 파지된 유리기판(G)을 기판출입부(20a, 도 4 참조)를 통해 챔버(1, 도 1 및 도 4 참조) 내의 서셉터(50, 도 2 내지 도 5 참조) 상부에 로딩시킨다.
물론, 위의 과정이 완료되더라도 핸들링 로봇(7)의 동작은 계속된다. 즉, 위의 방법대로 로드락 챔버(6a)로부터 다시 하나의 유리기판(G)을 파지하여 나머지 챔버(2~5, 도 1 참조)들로 유리기판(G)을 투입시키거나, 혹은 위의 역방향 동작으로 챔버(1~5, 도 1 참조)들로 유리기판(G)을 취출하게 되는 것이다.
한편, 위와 같은 핸들링 로봇(7)의 동작에 따라 챔버(1, 도 1 및 도 4 참조)에 구비된 서셉터(50)의 상면으로 유리기판(G)을 로딩시키는 과정이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
챔버(1, 도 1 및 도 4 참조) 내에 구비된 서셉터(50)가 챔버(1) 내에서 정위치에 배치되어 있다면 핸들링 로봇(7)의 동작에 따라 유리기판(G1)은 서셉터(50)의 상면 정위치로 로딩될 수 있다.
하지만, 서셉터(50)를 교체하는 등의 이유로 인해 도 3과 같이, 만약 서셉터(50)가 챔버(1) 내에서 정위치에 배치되지 못하고 로봇아암(7c)이 직진 운동하는 방향에 교차되는 방향으로 다소 치우치게 배치되는 경우(도 3의 경우 L 만큼 좌측으로 치우쳐 있음), 핸들링 로봇(7)이 동일한 동작을 하면 최종적으로 유리기판(G1)은 서셉터(50)의 상면 정위치로 로딩될 수 없다. 이러한 경우, 서셉터(50)가 L 만큼 치우친 거리만큼 반대 방향, 즉 도 3의 화살표 A 방향으로 서셉터(50)를 가압해서 L 만큼의 거리를 보상해줄 필요가 있다.
이를 위해 아래와 같은 가압유닛(70)이 구비되는 것이다. 가압유닛(70)에 대한 설명에 앞서 도 1에 도시된 첫 번째 챔버(1)의 구조에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 먼저 설명하기로 한다. 물론, 도시 및 설명되지 않은 나머지 챔버(2~5)들 역시 도 4의 구조를 그대로 따르는 것으로 본다.
도 4는 도 1에 도시된 챔버 하나에 대한 구조도이고, 도 5는 도 1의 부분 확대도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에서 하나의 챔버(1)는, 상부 및 하부 챔버(10,20)와, 상부 챔버(10) 내에 마련되어 증착 대상의 유리기판(G)을 향해 소정의 실리콘계 화합물 이온(ion)인 증착물질을 방출하는 전극(30)과, 하부 챔버(20) 내에 마련되어 유리기판(G)이 로딩(Loading)되는 서셉터(50)와, 상단은 서셉터(50)의 배면 중앙 영역에 결합되고 하단은 하부 챔버(20)를 통해 하방으로 노출되어 서셉터(50)를 승강 가능하게 지지하는 컬럼(54)과, 하부 챔버(20)와 컬럼(54)에 결합되어 하부 챔버(20)에 대해 컬럼(54)을 가압함으로써 서셉터(50)를 일방향으로 이동시키는(도 3의 경우 A 방향으로 이동시키는) 가압유닛(70)을 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 증착 공정이 진행될 때 상부 및 하부 챔버(10,20)는 상호 결합된다. 즉, 별도의 크레인에 의해 상부 챔버(10)가 하부 챔버(20)의 상부에 결합됨으로써 상부 및 하부 챔버(10,20)는 한 몸체를 이룬다.
이처럼 상부 및 하부 챔버(10,20)가 한 몸체를 이루어 그 내부의 증착공간(S)에서 증착 공정이 진행될 때는 증착공간(S)이 진공 분위기로 유지될 수 있도록 증착공간(S)은 외부와 차폐된다.
상부 챔버(10)에 대해 살펴보면, 상부 챔버(10)의 내부에는 횡 방향을 따라 전극(30)이 구비되어 있다. 전극(30)은, 하부 챔버(20)를 향한 전면에 배치되는 가스분배판(31)과, 가스분배판(31)과의 버퍼공간(B)을 사이에 두고 가스분배판(31)의 배후에 배치되는 후방플레이트(32)를 구비한다.
가스분배판(31)에는 미세하게 가공된 수많은 오리피스(미도시)가 형성되어 있다. 따라서 증착 공정 시 서셉터(50)가 상승하여 가스분배판(31)과 대략 수십 밀리미터(mm) 정도로 근접 배치되면, 이어서 증착물질이 수많은 오리피스를 통해 방출되어 유리기판(G)의 상면으로 증착된다.
후방플레이트(32)와 상부 챔버(10) 사이에는 후방플레이트(32)가 상부 챔버(10)의 외벽에 직접 접촉되어 통전되지 않도록 절연체(34)가 마련되어 있다. 절연체(34)는 테프론 등으로 제작될 수 있다.
가스분배판(31)과 후방플레이트(32) 사이에는 현가지지부재(35)가 마련되어 있다. 현가지지부재(35)는 버퍼공간(B) 내의 증착물질이 외부로 누출되지 않도록 할 뿐만 아니라 대략 400kg 정도의 무거운 중량을 갖는 가스분배판(31)을 후방플레이트(32)에 대해 현가 지지한다. 뿐만 아니라 현가지지부재(35)는 증착 공정 시 대략 200℃ 정도로 가열된 가스분배판(31)이 X축, Y축 및 Z축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 열팽창하는 것을 보상하는 역할도 겸한다.
상부 챔버(10)의 상단에는 상판부(36)가 구비되어 있다. 그리고 상판부(36)의 상부에는 증착공간(S) 내로 반응 가스 혹은 클리닝(Cleaning) 가스, 기타 가스를 공급하는 가스공급부(37)가 마련되어 있다. 그리고 가스공급부(37)의 주변에는 고주파 전원부(38)가 설치되어 있다. 고주파 전원부(38)는 연결라인(39)에 의해 전극(30)의 후방플레이트(32)와 전기적으로 연결되어 있다. 한편, 상부 챔버(10)의 외벽 일측에는 하부 챔버(20)의 측벽 두께와 상부 챔버(10)의 측벽 두께 차이를 보강하는 보강벽부(40)가 더 마련되어 있다.
하부 챔버(20)는 실질적으로 유리기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되는 부분이다. 따라서 실질적으로 증착공간(S)은 하부 챔버(20) 내에 형성된다. 이러한 하부 챔버(20)의 외벽에는 전술한 핸들링 로봇(7)에 의해 유리기판(G)이 증착공간(S) 내외로 유출입되는 통로인 기판출입부(20a)가 형성되어 있다. 이러한 기판출입부(20a)는 그 주변에 결합된 게이트밸브(24)에 의해 선택적으로 개폐된다.
도시하고 있지는 않지만 하부 챔버(20) 내의 바닥면 영역에는 증착공간(S)에 존재하는 가스를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(미도시)이 마련되어 있다.
서셉터(50)는 하부 챔버(20) 내의 증착공간(S)에서 횡방향으로 배치되어 로딩되는 유리기판(G)을 지지한다. 보통은 증착 대상의 유리기판(G)의 면적보다 큰 구조물로 형성된다. 서셉터(50)의 상면은 유리기판(G)이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반으로 제조된다. 서셉터(50)의 내부에는 도시 않은 히터가 장착되어 서셉터(50)를 소정의 증착온도인 대략 280~380℃로 가열한다.
서셉터(50)의 상면으로 유리기판(G)이 얹혀지면서 로딩되거나 취출되기 위해 서셉터(50)에는 로딩되거나 취출되는 유리기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하는 복수의 리프트 핀(52)이 더 구비되어 있다. 리프트 핀(52)들은 서셉터(50)를 관통하도록 설치되어 있다.
이러한 리프트 핀(52)들은 서셉터(50)가 하강할 때, 그 하단이 하부 챔버(20)의 바닥면에 가압되어 상단이 서셉터(50)의 상면으로 돌출된다. 이에, 유리기판(G)을 서셉터(50)로부터 이격시킨다. 반대로, 서셉터(50)가 부상하면, 하방으로 이동하여 유리기판(G)이 기판로딩부(31)의 상면에 밀착되도록 한다. 이러한 리프트 핀(52)들은 도시 않은 로봇아암이 서셉터(50)에 로딩된 유리기판(G)을 파지할 수 있도록 유리기판(G)과 서셉터(50) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.
이러한 서셉터(50)에는 그 상단이 서셉터(50)의 배면 중앙 영역에 고정되고 하단이 하부 챔버(20)를 통해 하방으로 노출되어 서셉터(50)를 승강 가능하게 지지하는 컬럼(54)이 더 결합되어 있다.
전술한 바와 같이, 8세대 하에서의 서셉터(50)는 그 무게가 무겁고 크기가 상대적으로 커서 처짐이 발생할 수 있는데, 이럴 경우, 유리기판(G)에도 처짐이 발생할 수 있다. 이에, 도시된 바와 같이, 컬럼(54)의 상부 영역에는 서셉터지지대(56)가 마련되어 서셉터(50)를 안정적으로 떠받치고 있다.
서셉터(50)는 하부 챔버(20) 내의 증착공간(S)에서 상하로 승강한다. 즉, 유리기판(G)이 로딩될 때는 하부 챔버(20) 내의 바닥면 영역에 배치되어 있다가 유리기판(G)이 로딩되고 증착 공정이 진행될 때는 유리기판(G)이 가스분배판(31)에 인 접할 수 있도록 부상한다. 이를 위해, 서셉터(50)에 결합된 컬럼(54)에는 서셉터(50)를 승강시키는 승강 모듈(60)이 더 마련되어 있다.
승강 모듈(60)에 의해 서셉터(50)가 승강하는 과정에서 컬럼(54)과 하부 챔버(20) 사이의 공간이 발생되어서는 아니 된다. 따라서 컬럼(54)이 통과하는 하부 챔버(20)의 해당 영역에는 컬럼(54)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(58)이 마련되어 있다. 벨로우즈관(58)은 서셉터(50)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(50)가 부상할 때 압착된다.
한편, 앞서도 기술한 도 3과 같이, 서셉터(50)를 A 방향으로 L 만큼의 거리를 강제로 이동시키기 위해, 가압유닛(70)이 구비된다.
도 3에서 서셉터(50)는 A 방향의 반대 방향으로 이동될 수도 있으므로, 가압유닛(70)은 서셉터(50)의 이동 방향을 따라 컬럼(54)을 기준으로 컬럼(54)의 양측에 상호 대칭되게 한 쌍 마련될 수 있다. 각각의 가압유닛(70)의 구조와 동작은 모두 동일하므로 모두에 동일한 부호를 부여하도록 한다.
가압유닛(70)은 컬럼(54)의 외주면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되도록 컬럼(54)에 결합되는 가로바아(71)와, 일단이 가로바아(71)의 단부에 접촉될 수 있도록 가로바아(71)의 주변에서 가로바아(71)와 동일 축선을 형성하는 가압부(75)를 구비한다.
따라서 가압부(75)를 통해 가로바아(71)를 도 3의 A 방향으로 가압할 경우, 가로바아(71)에 의해 컬럼(54)이 도 3의 A 방향으로 이동되면서 종국적으로는 서셉터(50)가 도 3의 A 방향으로 이동될 수 있다.
이러한 동작을 수행하는 가압부(75)는 어떠한 것이 적용되어도 좋다. 예컨대, 액추에이터나 실린더 등을 사용하여 가압부(75)를 구성해도 무방하다.
하지만, 본 실시예에서는 비용을 고려하여 가압부(75)를 가압볼트(75)로서 채용하고 있다. 이러한 경우, 가압볼트(75)는 회전지지부(77)에 의해 지지될 수 있다. 즉, 회전지지부(77)는 하부 챔버(20)의 배면과 가압볼트(75)에 결합되어 가압볼트(75)를 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.
한편, 가압볼트(75)의 가압력만으로 가로바아(71)를 가압해도(밀어도) 좋으나, 보다 원활한 가로바아(71)의 이동을 구현하기 위해 가로바아(71)의 하부에는 가압볼트(75)에 의해 가압되면서 이동하는 가로바아(71)의 이동을 안내하는 가이드부(72)가 더 구비된다. 또한 가이드부(72)를 해당 위치에 지지시키기 위해 지지체(73)가 더 구비된다.
지지체(73)는, 가이드부(72)의 하부에 결합되어 가이드부(72)를 가로바아(71) 측으로 지지하는 지지블록(73a)과, 상단은 하부 챔버(20)의 배면에 고정되고 하단은 가로바아(71), 가이드부(72) 및 지지블록(73a)을 통과하도록 배치되는 스크루축(73b)과, 스크루축(73b)의 하단 영역에 삽입되어 지지블록(73a) 측으로 고정되는 너트(73c)를 포함한다. 이러한 지지체(73)의 구조로 인해 가이드부(72)는 가로바아(71)의 하부에 결합되어 가로바아(71)의 이동을 원활하게 안내할 수 있게 되는 것이다.
다만, 스크루축(73b)을 마련함에 있어, 예컨대 실질적으로 가압볼트(75)에 의해 이동되는 부분은 가로바아(71)이므로 가로바아(71)의 이동에 구속이 발생해서 는 아니 된다.
따라서 스크루축(73b)이 통과되는 가로바아(71)의 판면에는 컬럼(54)이 가압되는 도 3의 A 방향을 따라 스크루축(73b)의 외경보다 큰 직경을 갖는 장공(71a)이 더 형성된다. 물론, 실질적으로 서셉터(50)를 이동시켜야 하는 거리는 미세하기 때문에 장공(71a)은 그리 크게 형성하지 않아도 된다.
이러한 구성을 갖는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
기판이송라인(6)을 따라 로드락 챔버(6a)에 유리기판(G)이 이송되면, 핸들링 로봇(7)은 로드락 챔버(6a)로부터 하나의 유리기판(G)을 파지한다. 즉, 회전축부(7b)를 축심으로 로봇아암(7c)이 회전하여 그 단부에 마련된 포크(7d)가 로드락 챔버(6a)로부터 하나의 유리기판(G)을 파지하도록 한다.
그런 다음, 회전축부(7b)를 축심으로 로봇아암(7c)이 다시 회전 운동하여 예컨대 첫 번째 챔버(1, 도 1 및 도 4 참조)에 구비된 기판출입부(20a, 도 4 참조)의 전방으로 유리기판(G)을 배치한다.
이와 동시에 승강 모듈(60)에 의해 서셉터(50)가 하부 챔버(20)의 하부 영역으로 하강된 상태에서 로봇아암(7c)이 신장되면서 직진 운동하여 포크(7d)에 파지된 유리기판(G)을 기판출입부(20a, 도 4 참조)를 통해 챔버(1, 도 1 및 도 4 참조) 내의 서셉터(50, 도 2 내지 도 5 참조) 상부에 배치시킨다.
이 때, 리프트 핀(52)의 상단은 서셉터(50)의 상면으로 소정 높이 돌출된 상태이므로, 포크(7d)는 리프트 핀(52)들에 유리기판을 올려둔 후, 취출된다. 로봇아 암(7c)이 직진 운동하여 취출되면, 기판출입부(20a)는 닫히고, 상부 및 하부 챔버(10,20)의 내부는 진공 분위기로 유지됨과 동시에 증착에 필요한 공정가스(SiH4, NH3등)가 충전된다.
다음, 증착 공정의 진행을 위해, 승강 모듈(60)이 동작하여 서셉터(50)를 부상시킨다. 그러면 리프트 핀(52)이 하강되고, 이를 통해 유리기판(G)은 서셉터(50)의 상면으로 밀착하면서 로딩된다. 정해진 거리만큼 서셉터(50)가 부상하면 승강 모듈(60)의 동작이 정지되고 유리기판(G)은 가스분배판(31)의 직하방에 위치하게 된다. 이 때 이미, 서셉터(50)는 대략 280~380℃ 정도로 가열된다.
그런 다음, 절연체(34)로 인해 절연된 전극(30)을 통해 전원이 인가된다. 이어 수많은 오리피스가 형성된 가스분배판(31)을 통해 실리콘계 화합물 이온인 증착물질이 분출되면서 유리기판(G) 상으로 도달함으로써 유리기판(G) 상에 증착이 이루어진다.
한편, 도 4에 도시된 챔버(1)에 외력이 가해지거나 혹은 서셉터(50)를 유지 보수하는 등의 이유로 인해, 하부 챔버(20) 내에서 서셉터(50)의 위치가 정위치에서 벗어난 경우, 예컨대 서셉터(50)를 도 3의 A 방향으로 거리 L 만큼 이동시켜야 하는 경우, 가압유닛(70)을 이용하면 된다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전지지부(77)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있는 가압볼트(75)를 일방향으로 회전시켜 가압볼트(75)를 가로바아(71) 측으로 전진시킨다. 이처럼 전진되면서 가압되는 가압볼트(75)에 의해, 가로바아(71)는 도 3의 A 방향으로 밀리게 되고 따라서 가로바아(71)에 결합된 컬 럼(54) 역시 동 방향으로 이동된다. 이에 따라 최종적으로 서셉터(50)는 도 3의 A 방향으로 거리 L 만큼 이동될 수 있게 되고, 도 3과 같이, 유리기판(G1)이 서셉터(50)의 상면 정위치에 로딩되지 못하는 현상을 간단하게 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하고도 단순한 방법으로 서셉터(50)의 위치를 이동시킬 수 있도록 함으로써 서셉터(50)에 대한 유리기판(G) 상대적인 얼라인(align) 조절 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
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, 간단하고도 단순한 방법으로 서셉터의 위치를 이동시킬 수 있도록 함으로써 서셉터에 대한 평면디스플레이의 상대적인 얼라인(align) 조절 시간을 줄일 수 있으며, 이에 따라 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.
Claims (10)
- 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 챔버;상기 챔버의 일측에 마련되며, 상기 평면디스플레이를 파지한 부분이 회전 및 직진 운동하면서 증착 대상의 평면디스플레이를 상기 챔버로 투입하거나 상기 챔버로부터 증착 완료된 평면디스플레이를 취출하는 핸들링 로봇;상기 챔버 내에 마련되어 상면으로 상기 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터;상단은 상기 서셉터의 배면 중앙 영역에 결합되고 하단은 상기 챔버를 통해 하방으로 노출되어 상기 서셉터를 승강 가능하게 지지하는 컬럼; 및상기 챔버와 상기 컬럼에 결합되어 상기 챔버에 대해 상기 컬럼을 가압함으로써 상기 서셉터를 적어도 일방향으로 이동시키는 가압유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 챔버는,상기 증착 공정을 위해 증착물질을 방출시키는 전극을 구비한 상부 챔버; 및내부에 상기 서셉터가 구비되며, 상기 상부 챔버가 상부에 결합되는 하부 챔버를 포함하며,상기 가압유닛은, 상기 하부 챔버의 배면과, 상기 하부 챔버의 배면으로부터 노출된 상기 컬럼의 노출 영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제2항에 있어서,상기 가압유닛은,상기 컬럼의 외주면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되도록 상기 컬럼에 결합되는 가로바아; 및일단이 상기 가로바아의 단부에 접촉될 수 있도록 상기 가로바아의 주변에서 상기 가로바아와 동일 축선을 형성하는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제3항에 있어서,상기 가압부는 가압볼트이며,상기 가압유닛은,상기 하부 챔버의 배면과 상기 가압볼트에 결합되어 상기 가압볼트를 회전 가능하게 지지하는 회전지지부;상기 가로바아의 일측에 마련되어 상기 가압볼트에 의해 가압되면서 이동하는 상기 가로바아의 이동을 안내하는 가이드부; 및상기 가이드부를 지지하는 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제4항에 있어서,상기 지지체는,상기 가이드부의 일측에 결합되어 상기 가이드부를 상기 가로바아 측으로 지지하는 지지블록;일단은 상기 하부 챔버의 배면에 고정되고 타단은 상기 가로바아, 상기 가이드부 및 상기 지지블록을 통과하도록 배치되는 스크루축; 및상기 스크루축의 타단 영역에 삽입되어 상기 지지블록 측으로 고정되는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제5항에 있어서,상기 스크루축이 통과되는 상기 가로바아의 판면에는 상기 컬럼이 가압되는 방향을 따라 상기 스크루축의 외경보다 큰 직경을 갖는 장공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 가압유닛은, 상기 서셉터의 이동 방향을 따라 상기 컬럼을 기준으로 상기 컬럼의 양측에 상호 대칭되게 한 쌍 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 챔버는 원주 방향을 따라 상호 등간격 배치되는 다수의 챔버이며,상기 핸들링 로봇은 상기 챔버들 사이의 중앙 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제8항에 있어서,상기 핸들링 로봇은,상기 챔버들 사이의 중앙 영역에 위치 고정되는 로봇본체;상기 로봇본체에 마련되는 회전축부;일단이 상기 회전축부에 결합되어 상기 회전축부를 축심으로 회전 운동하고, 길이 방향을 따라 신장 및 수축되면서 직진 운동하는 로봇아암; 및상기 로봇아암의 타단에 고정되어 상기 평면디스플레이를 파지하는 포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020070035201A KR100824254B1 (ko) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070035201A KR100824254B1 (ko) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR100824254B1 true KR100824254B1 (ko) | 2008-04-24 |
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ID=39572221
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040075180A (ko) * | 2003-02-20 | 2004-08-27 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 화학기상 증착장비 및 이의 제조방법 |
| KR20040087118A (ko) * | 2003-04-04 | 2004-10-13 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 플라즈마 화학 기상 증착 장치 |
-
2007
- 2007-04-10 KR KR1020070035201A patent/KR100824254B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040075180A (ko) * | 2003-02-20 | 2004-08-27 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 화학기상 증착장비 및 이의 제조방법 |
| KR20040087118A (ko) * | 2003-04-04 | 2004-10-13 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 플라즈마 화학 기상 증착 장치 |
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