KR100833118B1 - 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, 증착 공정 대상의 유리기판이 로딩되는 서셉터; 서셉터의 상부에 배치되며, 유리기판의 표면에 증착막이 형성되도록 반응성 가스를 분배하는 가스분배판; 및 가스분배판에 결합되어 증착 공정 시 가스분배판이 처지는 것을 저지하는 처짐방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 가스분배판이 처지는 현상을 저지하면서 서셉터에 대한 가스분배판의 평탄도를 보다 효과적으로 유지시킴으로써, 유리기판에 균일한 증착막을 형성할 수 있다.
평면디스플레이, LCD, CVD, 서셉터, 가스분배판, 처짐방지부, 평탄도

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus for Flat Display}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스분배판 영역의 평면도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 가스분배판 영역의 개략적인 확대 횡단면도이다.
도 3b는 도 3a의 부분적인 종단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 가스분배판 영역에 대한 개략적인 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 가스분배판 영역에 대한 개략적인 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 챔버 11 : 바닥면
12 : 가스확산판 14 : 챔버상벽
30 : 서셉터 31 : 기판로딩부
40 : 서셉터지지대 50,50a,50b : 처짐방지부
60 : 보강패널 61 : 이격부재
80 : 패널지지부 83 : 패널보호용 플레이트
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가스분배판이 처지는 현상을 저지하면서 서셉터에 대한 가스분배판의 평탄도를 보다 효과적으로 유지시킴으로써, 유리기판에 균일한 증착막을 형성할 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 전압차로 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, 모 니터는 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 2200 × 2500 ㎜ 이상인 8세대까지 유리기판의 크기를 증가시키는 연구가 진행되고 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 증착물질인 공정가스를 유리기판 상으로 증착시키는 공정이다.
이러한 증착 공정을 수행하기 위한 통상의 화학 기상 증착장치는, 상면으로 유리기판이 로딩(Loading)되는 서셉터를 갖는 챔버와, 챔버 내에 마련되는 전극과, 전극의 하부에 마련되어 알에프(RF) 전극 및 가스유입구 역할을 하는 가스분배판을 구비한다.
가스분배판은 접지 전극과의 사이에 버퍼공간이 형성되도록 접지 전극으로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 있다. 가스분배판의 판면에는 미세한 크기의 가스 홀이 복수개 관통형성되어 있다. 보통 8세대 크기의 유리기판을 증착하기 위한 화학 기상 증착장치에 설치되는 가스분배판에는 대략 10만개 정도의 가스홀이 형성되는 것으로 알려져 있다.
이러한 가스분배판은, 유리기판 상에 증착되는 증착막의 균일도 유지를 위해 유리기판이 로딩된 서셉터와 실질적으로 나란하게 배치되며, 서셉터와의 간격 역시 적절하게 조절된다.
이러한 구성에 의해, 증착 공정이 진행되면, 공정가스가 챔버의 상부에서 전극을 통해 하방으로 주입된 후, 버퍼공간을 통해 확산된 다음, 가스분배판에 형성된 복수개의 가스홀을 통해 분출됨으로써 유리기판 상에 증착막이 형성될 수 있게 된다.
한편, 유리기판이 대면적화됨에 따라 알에프(RF) 전원을 인가하고 가스를 공급하는 가스분배판의 크기도 대형화된다. 이와 같이 대형화된 가스분배판에 있어서는, 위와 같은 증착 공정이 진행되는 과정에서 가스분배판은 챔버 내에 형성되는 고온의 열기에 의한 열전달에 의해 열변형이 일어날 뿐만 아니라 자체의 하중에 의해 처질 수 있다. 이 같은 처짐 현상은 양단이 고정되어 있는 가스분배판의 중앙 영역에서 더더욱 심화되기 때문에 추후에는 가스분배판의 중심 영역에서 서셉터까지의 거리가 짧아지고 가스분배판의 가장자리 영역에서 서셉터까지의 거리가 멀어지는 현상이 발생한다. 만약에, 이러한 현상이 발생할 경우, 전극에서 발생하여 가스분배판을 통해 분배된 반응성 가스인 플라즈마는, 거리가 짧은 유리기판의 중앙 영역으로 집중되어 증착되고 유리기판의 가장자리 영역으로는 상대적으로 덜 증착 될 수밖에 없기 때문에 유리기판의 증착막 두께가 불균일해지게 된다.
이에, 종래기술에서는 가스분배판의 처짐(변형을 포함하는 용어임)을 저지하기 위한 방안을 제안한 바 있으며, 이에 대한 일 예가 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0592682호에 개시된 바 있다. 개시된 기술은, 전극(전술한 공보에는 후방플레이트라 기재됨)과 가스분배판을 별도의 볼트로 상호 연결시켜 전극에 대해 가스분배판을 지지시킴으로써 가스분배판의 처짐 현상을 해소하려 한 것이다.
하지만, 이와 같이, 전극과 가스분배판을 볼트로 연결시킨다 하더라도, 증착 공정이 진행될 때는 전극의 양단 영역에 대략 진공압 즉 1기압 정도의 압력이 걸리기 때문에 이러한 압력으로 인해 전극에는 굽힘력이 발생하게 되는 바 전극 역시 그 중앙 영역이 아래로 처질 수밖에 없다. 이러한 경우, 볼트에 의해 전극과 연결되어 있는 가스분배판의 처짐은 가속된다. 따라서 개시된 기술 역시 실질적으로 가스분배판의 처짐을 저지하여 서셉터에 대한 가스분배판의 평탄도를 균일하게 유지시키기에는 다소 부족하다는 문제점을 발생시킨다.
본 발명의 목적은, 가스분배판이 처지는 현상을 저지하면서 서셉터에 대한 가스분배판의 평탄도를 보다 효과적으로 유지시킴으로써, 유리기판에 균일한 증착막을 형성할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 증착 공정 대상의 유리기판이 로딩되는 서셉터; 상기 서셉터의 상부에 배치되며, 상기 유리기판의 표면에 증착막이 형성되도록 반응성 가스를 분배하는 가스분배판; 및 상기 가스분배판에 결합되어 상기 증착 공정 시 상기 가스분배판이 처지는 것을 저지하는 처짐방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 처짐방지부는, 상기 가스분배판의 상면에서 상기 가스분배판의 어느 한 변과 나란하게 결합되는 적어도 하나의 보강패널; 및 상기 보강패널이 상기 가스분배판이 처지는 방향에 반대 방향으로의 힘을 형성할 수 있도록, 상기 보강패널과 상기 가스분배판에 결합되어 상기 보강패널에 대해 상기 가스분배판을 지지하는 적어도 하나의 패널지지부를 포함할 수 있다.
상기 보강패널의 단부영역에는, 상기 보강패널과 상기 가스분배판 사이에서 상기 가스분배판과 상기 보강패널 간의 열팽창을 보상하기 위해 상기 가스분배판으로부터 상기 보강패널을 이격시키는 이격부재가 더 마련될 수 있다.
상기 패널지지부는 상기 보강패널 및 상기 가스분배판에 일체로 체결되는 지지볼트를 포함할 수 있다.
상기 지지볼트는, 머리부; 및 상기 머리부에 연결되고 상기 보강패널을 통해 상기 가스분배판에 체결되는 축부를 포함할 수 있다.
상기 축부의 단부는 상기 가스분배판 내에서 상기 가스분배판과 요철 결합될 수 있다.
상기 지지볼트의 머리부와 상기 보강패널의 상면 사이에 배치되어 상기 머리부의 밑면을 지지하는 패널보호용 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 패널보호용 플레이트는 상기 보강패널의 상면에서 상기 보강패널을 부 분적으로 감싸도록 배치될 수 있다.
상기 패널지지부는, 상기 보강패널의 길이 방향을 따라 상호 이격 간격을 두고 복수개로 마련될 수 있다.
상기 가스분배판과의 사이에 이격공간부를 형성하도록 상기 가스분배판과 이격되게 배치되고, 상기 가스분배판의 상부 영역에 마련되어 상기 반응성 가스를 방출하는 전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 처짐방지부는 상기 이격공간부에 배치될 수 있다.
상기 전극에는 상기 패널지지부가 위치하는 영역에 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 관통홀의 상단에는 상기 관통홀을 선택적으로 개폐하는 캡이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 보강패널은 세라믹 재질에 의해 제작될 수 있다.
상기 처짐방지부는, 상기 가스분배판의 상면에서 상기 가스분배판에 일체로 결합되는 적어도 하나의 보강패널을 포함할 수 있다.
상기 유리기판은 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.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명한다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.
이하에서 설명하는 평면디스플레이란, 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 유리기판을 평면디스플레이라 간주하기로 한다. 그리고 대형이란, 앞서도 기술한 바와 같이, 7세대 혹은 8세대 이상에 적용되는 수준의 크기를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스분배판 영역의 평면도이며, 도 3a는 도 1에 도시된 가스분배판 영역의 개략적인 확대 횡단면도이고, 도 3b는 도 3a의 부분적인 종단면 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치(1)는, 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 마련되어 증착 대상의 유리기판(G)이 로딩(Loading)되는 서셉터(30)와, 서셉터(30)의 하부에서 서셉터(30)를 지지하는 복수의 서셉터지지대(40)와, 챔버(10)의 상부 영역에 위치한 챔버 상벽(8)에 지지되며 소정의 증착물질(실리콘계 화합물인 반응성 가스)을 방출하는 전극(16)과, 전극(16)의 하부에 마련되어 유리기판(G) 상으로 반응성 가스를 분배하는 가스분배판(17)과, 가스분배판(17)에 독립적으로 결합되어 증착 공정 시 가스분배판(17)이 처지는 것을 저지하는 처짐방지부(50)를 구비한다.
챔버(10)는 내부의 증착공간(S)이 진공 분위기로 유지될 수 있도록 외벽이 외부와 차폐되어 있다. 챔버(10)의 증착공간(S)에는 증착 공정 시, 불활성 기 체(He, Ar)가 충전된다.
챔버(10)의 상부 영역에 위치한 챔버 상벽(8)의 상측에는 챔버(10) 내에 잔존하는 불순물을 제거하기 위해 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.
챔버(10)의 외벽에는 소정의 작업 로봇에 의해 유리기판(G)이 챔버(10)의 내외로 유출입되는 통로인 개구부(10a)가 형성되어 있다. 도시하고 있지는 않지만, 개구부(10a)는 도어(미도시)에 의해 선택적으로 개폐된다.
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.
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 있도록 거의 정반으로 제조된다. 기판로딩부(31)의 내부에는 도시 않은 히터가 장착 되어 증착 공정 시, 기판로딩부(31)를 소정의 증착온도인 대략 400℃로 가열한다.
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 증착 공정이 진행될 때는 유리기판(G)이 가스분배판(17)에 인접할 수 있도록 부상한다. 증착 공정 시, 서셉터(30)의 기판로딩부(31)는 가스분배판(17)의 하면에 대략 수십 밀리미터(mm) 정도의 간격까지 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 아니 된다. 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 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.
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.
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.
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 배기 버퍼공간으로서의 이격공간부(19)가 형성되어 있다.
반응성 가스를 분배하는 가스분배판(17)은 대략 400 kg 정도의 무거운 중량을 갖는다. 이러한 가스분배판(17)은 증착 공정 시, 서셉터(30)가 대략 400℃ 정도의 온도로 가열되는 것에 기인하여 대략 200 ℃ 정도의 온도로 가열된다.
이러한 가스분배판(17)의 판면에는 다수의 가스홀(17a)이 형성되어 있다. 이에, 전극(16)으로부터 제공된 반응성 가스는 이격공간부(19)를 거쳐 다수의 가스홀(17a)을 통해 챔버(10) 내로 분배될 수 있다. 참고로, 도 1에는 단지 몇 개의 가스홀(17a)을 도시하고 있지만, 이러한 가스홀(17a)은 가스분배판(17)의 전면에 걸쳐 형성된다. 대략 10만개 정도의 가스홀(17a)이 형성되는 것으로 본다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 유리기판(G)이 대형화되면 될 수록 가스분배판(17)의 면적 역시 거대해질 수밖에 없다. 이러한 대면적의 가스분배판(17)을 챔버(10)에 장착하여 증착 공정을 진행하는 과정에서 가스분배판(17)은 챔버(10) 내에 형성되는 고온의 열기에 의한 열전달에 의해 열변형이 일어날 뿐만 아니라 자체의 하중에 의해 처질 수 있다. 도 3a의 경우, 가스분배판(17)이 처지는 것을 이점쇄선으로 도시하고 있다.
만약에 도 3a의 이점쇄선과 같이, 가스분배판(17)이 하방으로 처지는 경우에는 가스분배판(17)은 그 중앙 영역에서의 처짐이 더더욱 심화되기 때문에 결국, 가스분배판(17)의 중심 영역에서 유리기판(G)까지의 거리(L1)는 짧아지고, 가스분배판(17)의 가장자리 영역에서 유리기판(G)까지의 거리(L2)는 멀어지는 현상이 발생하면서 유리기판(G)에 대한, 다시 말해 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 대한 가스분배판(17)의 평탄도가 유지될 수 없다. 이러한 경우, 가스분배판(17)을 통해 분배되는 플라즈마화된 반응성 가스는, 거리(L1)가 짧은 유리기판(G)의 중앙 영역으로 집중되어 증착되고, 거리(L2)가 먼 유리기판(G)의 가장자리 영역으로는 상대적으로 덜 증착될 수밖에 없기 때문에 유리기판(G)의 증착막 두께가 불균일해지게 된다.
그렇다고 해서, 종래기술의 문헌에 나온 기술과 같이, 별도의 볼트(미도시)를 이용하여 가스분배판(17)을 전극(16)에 연결하여 지지하는 경우에는 챔버(10) 내의 압력에 의해 전극(16) 역시 처지는 현상이 발생할 수 있으므로 가스분배판(17)의 처짐을 저지하기에는 미흡하다.
이에, 본 실시예에서는 전극(16)에 의존하지 않고, 가스분배판(17)에 독립적으로 처짐방지부(50)를 마련함으로써, 증착 공정 시 야기될 수 있는 가스분배판(17)의 처짐 현상을 저지하고 있는 것이다. 처짐방지부(50)에 대해 자세히 설명한다.
본 실시예의 경우, 처짐방지부(50)가 가스분배판(17)에 독립적으로 결합되기 때문에 처짐방지부(50)는 이격공간부(19) 내에 마련된다. 즉, 처짐방지부(50)는 이격공간부(19) 내에 위치하면서 가스분배판(17)에 직접 결합된다.
처짐방지부(50)는, 보강패널(60)과, 보강패널(60)이 가스분배판(17)이 처지는 방향에 반대 방향으로의 힘을 형성할 수 있도록, 보강패널(60)과 가스분배판(17)에 결합되어 보강패널(60)에 대해 가스분배판(17)을 지지하는 복수의 패널지지부(80)를 포함한다.
보강패널(60)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스분배판(17)의 상면에서 가스분배판(17)의 어느 한 변과 나란하게 결합될 수 있다. 이러한 보강패널(60)은 한 개 마련되어도 무방하지만, 가스분배판(17)이 대면적인 점을 고려하여 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 이격된 위치에 2개 마련하고 있다. 하지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 보강패널(60)은 3개 이상 마련되어도 무방하다.
이러한 보강패널(60)은 고온에 의해 변형이 덜 발생하면서도 가스분배판(17)의 처짐을 저지할 수 있는 강성이 재질로 제작되면 충분하다. 본 실시예의 경우에는 세라믹 재질을 이용하여 보강패널(60)을 제작하고 있지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
보강패널(60)의 단부영역에는, 보강패널(60)과 가스분배판(17) 사이에 가스분배판(17)과 보강패널(60) 간의 열팽창을 보상하기 위해 가스분배판(17)으로부터 보강패널(60)을 이격시키는 이격부재(61)가 더 마련되어 있다.
이격부재(61) 역시 보강패널(60)과 마찬가지로 세라믹 재질에 의해 제작될 수 있다. 이 때, 이격부재(61)는 보강패널(60)과 가스분배판(17) 사이를 이격시키는 역할만을 수행할 뿐 가스분배판(17)에 결합되지는 않는다. 물론, 필요에 따라 이격부재(61)는 보강패널(60)과 일체로 제작되어도 무방하다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 패널지지부(80)는, 보강패널(60)과 가스분배판(17)에 결합되어 보강패널(60)에 대해 가스분배판(17)을 지지하는 역할을 한다. 본 실시예의 경우, 하나의 보강패널(60)에 두 개의 패널지지부(80)를 마련하고 있지만, 패널지지부(80)의 개수는 적절하게 탄력적으로 조절될 수 있다.
패널지지부(80)는 보강패널(60) 및 가스분배판(17)에 일체로 체결되는 지지볼트(80)로 적용될 수 있다. 즉, 지지볼트(80)는 머리부(80a)와, 머리부(80a)에 연결되고 보강패널(60)을 통해 가스분배판(17)에 체결되는 축부(80b)를 포함한다.
축부(80b)의 단부는 도 3a에 도시된 바와 같이, 가스분배판(17) 내에서 가스분배판(17)과 요철 결합된다. 이를 위해, 축부(80b)의 단부와 가스분배판(17)에는 요철결합부(81)가 마련된다. 자세하게 구분하고 있지는 않지만 하나는 요철부이고 다른 하나는 요철부가 결합되는 요홈부이다.
그리고 지지볼트(80)의 머리부(80a)와 보강패널(60)의 상면 사이에는 머리부(80a)의 밑면을 지지하는 패널보호용 플레이트(83)가 더 마련되어 있다. 패널보호용 플레이트(83) 역시 세라믹 재질로 제작될 수 있다. 패널보호용 플레이트(83)는 지지볼트(80)가 보강패널(60)에 체결될 때, 지지볼트(80)를 지지하는 역할을 한다. 이러한 패널보호용 플레이트(83)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 보강패널(60)의 상면에서 보강패널(60)을 부분적으로 감싸도록 대략 한글 "ㄷ"자 형상으로 배치된다. 하지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 패널보호용 플레이트(83)가 반드시 한글 "ㄷ"자 형상일 필요는 없다.
이처럼 지지볼트(80)가 보강패널(60)을 통해 가스분배판(17)에 체결되어 있으므로, 가스분배판(17)이 도 3a의 이점쇄선으로 처지려할 때, 지지볼트(80)를 통해 보강패널(60)이 이를 저지하게 됨으로써 가스분배판(17)의 처짐 현상은 실질적으로 저지될 수 있다. 실제로, 지지볼트(80)를 사용하여 예를 들어, 800 N 정도의 인장력으로 보강패널(60) 및 가스분배판(17)을 체결하는 경우 가스분배판(17)의 처짐량을 1 mm 미만으로 유지시킬 수 있는 것으로 실험된 바 있다.
한편, 지지볼트(80)를 이용하여 보강패널(60)을 가스분배판(17)에 체결할 때, 일일이 챔버(10)로부터 전극(16)을 분리하기는 곤란하다. 이에, 본 실시예에서는 전극(16)에 별도의 관통홀(16a)을 형성함으로써 이 관통홀(16a)을 통해 지지볼트(80)를 조작할 수 있도록 하고 있다. 따라서 관통홀(16a)은 지지볼트(80)가 위치하는 영역에 마련된다. 또한 평상시에 관통홀(16a)이 개방되어 있으면 아니되므로, 관통홀(16a)의 상단에는 관통홀(16a)을 선택적으로 개폐하는 캡(16b)이 착탈 가능하게 결합된다.
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 개구부(10a)를 통해 반입되어 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, 취출된 다. 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. 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.
그런 다음, 절연체(26)로 인해 절연된 전극(16)을 통해 전원이 인가된다. 이어 수많은 가스홀(17a)이 형성된 가스분배판(17)을 통해 반응성 가스가 분출되어 유리기판(G) 상으로 도달함으로써 유리기판(G)의 표면에 증착이 이루어지며, 일정 시간이 경과하면 유리기판(G)의 표면에 일정한 두께의 증착막이 형성될 수 있게 된다.
한편, 이러한 증착 공정 진행 시, 가스분배판(17)은 대략 200℃ 정도의 온도로 가열되기 때문에 부피 팽창 등에 의한 열변형이 발생할 수 있고, 또한 자체 하중에 의해 하방으로 처지려하는 현상이 발생할 수 있다. 하지만, 본 실시예의 경우, 가스분배판(17)에는 처짐방지부(50)가 일체로 결합되어 있기 때문에 가스분배판(17)의 처짐 현상을 저지할 수 있게 되는 것이다. 즉, 가스분배판(17)의 상면에서 보강패널(60)이 수평 방향으로의 저항력을 형성하고 있고, 또한 지지볼트(80)에 의해 보강패널(60)과 가스분배판(17)이 체결되어 있으므로, 가스분배판(17)이 도 3a의 이점쇄선으로 처지려할 때, 지지볼트(80)를 통해 보강패널(60)이 이를 저지하 게 됨으로써, 다시 말해 도 3a의 A 방향으로의 힘을 제공하여 가스분배판(17)의 처짐을 보상하게 됨으로써 가스분배판(17)의 처짐 현상은 실질적으로 저지될 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 가스분배판(17)이 처지는 현상을 저지하면서 서셉터(30)에 대한 가스분배판(17)의 평탄도를 보다 효과적으로 유지시킴으로써, 유리기판(G)에 균일한 증착막을 형성할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 가스분배판 영역에 대한 개략적인 평면도이다.
전술한 제1실시예의 경우, 처짐방지부(50)가 가스분배판(17)의 어느 한 변과 나란한 방향으로 2개 마련되었다. 하지만, 제2실시예와 같이, 처짐방지부(50a)는 가스분배판(17)의 상면에서 대략 사각형 형태로 사각 구도 배치되어도 좋으며, 도 4와 같더라도 가스분배판(17)의 처짐 현상을 저지하는 데에는 아무런 무리가 없다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 가스분배판 영역에 대한 개략적인 사시도이다.
본 실시예들에서 처짐방지부(50b)는 도 5a 및 도 5b와 같이, 일정한 부피와 두께를 가지고 가스분배판(17)의 상면에 마련되는 막대형상의 블록(block) 형태일 수도 있다. 도 5a 및 도 5b와 같은 형태의 처짐방지부(50b)를 마련한다 하더라도 가스분배판(17)이 하방으로 처질 때 발생하는 굽힘 강도를 처짐방지부(50b)가 보상할 수 있다면 본 발명의 효과를 제공할 수 있을 것이다.
한편, 도 5a 및 도 5b에 도시된 처짐방지부(50b)가 구현되기 위해서는 처짐 방지부(50b)가 가스분배판(17)의 상면에 고정되어야 하는데, 이러한 경우 처짐방지부(50b)는 가스분배판(17)의 상면에 용접되어 가스분배판(17)과 일체를 형성할 수 있다.
참고로 도 5a에서는 가스분배판(17)의 상면에 하나의 처짐방지부(50b)를 마련하고 있지만, 가스분배판(17)의 크기를 고려하여 처짐방지부(50b)의 개수는 적절하게 선택될 수 있다. 즉, 2개 이상의 처짐방지부(50b)가 마련되어도 좋다. 뿐만 아니라 처짐방지부(50b)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 가스분배판(17)의 상면에서 일자형 배치가 아닌 바둑판식 격자형 배치 구조를 가질 수도 있는 것이다.
전술한 제1실시예에서는 보강패널(60)이 수평 방향으로의 실질적인 직선형으로 형성되었다. 하지만, 보강패널(60)은 필요에 따라 상측으로 굽은 부분 원호형일 수도 있는 것이다.
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 처지는 현상을 저지하면서 서셉터에 대한 가스분배판의 평탄도를 보다 효과적으로 유지시킴으로써, 유리기판에 균일한 증착막을 형성할 수 있다.

Claims (15)

  1. 증착 공정 대상의 유리기판이 로딩되는 서셉터;
    상기 서셉터의 상부에 배치되며, 상기 유리기판의 표면에 증착막이 형성되도록 반응성 가스를 분배하는 가스분배판; 및
    상기 가스분배판에 결합되어 상기 증착 공정 시 상기 가스분배판이 처지는 것을 저지하는 처짐방지부를 포함하며,
    상기 처짐방지부는,
    상기 가스분배판의 상면에서 상기 가스분배판의 어느 한 변과 나란하게 결합되는 적어도 하나의 보강패널; 및
    상기 보강패널이 상기 가스분배판이 처지는 방향에 반대 방향으로의 힘을 형성할 수 있도록, 상기 보강패널과 상기 가스분배판에 결합되어 상기 보강패널에 대해 상기 가스분배판을 지지하는 적어도 하나의 패널지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강패널의 단부영역에는, 상기 보강패널과 상기 가스분배판 사이에서 상기 가스분배판과 상기 보강패널 간의 열팽창을 보상하기 위해 상기 가스분배판으로부터 상기 보강패널을 이격시키는 이격부재가 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패널지지부는 상기 보강패널 및 상기 가스분배판에 일체로 체결되는 지지볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지볼트는,
    머리부; 및
    상기 머리부에 연결되고 상기 보강패널을 통해 상기 가스분배판에 체결되는 축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축부의 단부는 상기 가스분배판 내에서 상기 가스분배판과 요철 결합되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 지지볼트의 머리부와 상기 보강패널의 상면 사이에 배치되어 상기 머리 부의 밑면을 지지하는 패널보호용 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패널보호용 플레이트는 상기 보강패널의 상면에서 상기 보강패널을 부분적으로 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패널지지부는, 상기 보강패널의 길이 방향을 따라 상호 이격 간격을 두고 복수개로 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스분배판과의 사이에 이격공간부를 형성하도록 상기 가스분배판과 이격되게 배치되고, 상기 가스분배판의 상부 영역에 마련되어 상기 반응성 가스를 방출하는 전극을 더 포함하며,
    상기 처짐방지부는 상기 이격공간부에 배치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극에는 상기 패널지지부가 위치하는 영역에 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 관통홀의 상단에는 상기 관통홀을 선택적으로 개폐하는 캡이 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 보강패널은 세라믹 재질에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  14. 증착 공정 대상의 유리기판이 로딩되는 서셉터;
    상기 서셉터의 상부에 배치되며, 상기 유리기판의 표면에 증착막이 형성되도록 반응성 가스를 분배하는 가스분배판; 및
    상기 가스분배판에 결합되어 상기 증착 공정 시 상기 가스분배판이 처지는 것을 저지하는 처짐방지부를 포함하며,
    상기 처짐방지부는, 상기 가스분배판의 상면에서 상기 가스분배판에 일체로 결합되는 적어도 하나의 보강패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  15. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 유리기판은 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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