KR100854421B1 - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents
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Abstract
평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 상호 결합 및 분리 가능하며, 내부의 증착공간에서 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 상부 및 하부 챔버; 평면디스플레이가 증착공간 내외로 출입하도록 하부 챔버의 일측벽에 형성된 기판출입부; 기판출입부 영역의 하부 챔버 외벽에 결합되어 기판출입부를 선택적으로 개폐하는 게이트밸브; 게이트밸브와의 간섭이 발생되지 않도록 기판출입부가 위치된 하부 챔버의 일측벽 상부에 결합되어 해당 위치에서 상부 및 하부 챔버의 일측벽을 보강하는 보강벽부; 및 보강벽부와 하부 챔버에 마련되며, 상부 및 하부 챔버로부터의 열전달에 따른 보강벽부의 팽창 및 수축을 보상하면서 보강벽부를 하부 챔버에 착탈 가능하게 결합시키는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 게이트밸브에 대한 유지 보수 작업에 간섭을 일으키지 않으면서도 상부 및 하부 챔버의 일측벽에 대한 강도를 보강할 수 있으며, 또한 챔버로부터의 열전달에 따른 팽창 및 수축이 가능하도록 하여 보강벽부 영역의 파손 위험성을 종래보다 감소시킬 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1의 화학 기상 증착장치에서 보강벽부 영역의 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3 상태에서 보강벽부가 열팽창된 상태의 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 상부 챔버 20 : 하부 챔버
20a : 기판출입부 24 : 게이트밸브
26 : 더미돌출측벽 30 : 전극
31 : 가스분배판 32 : 후방플레이트
35 : 현가지지부재 37 : 가스공급부
38 : 고주파 전원부 40 : 보강벽부
41 : 결합부 42 : 고정용 결합부
43 : 열전달 보상용 결합부 43b : 장공
45,46 : 함몰부 50 : 서셉터
54 : 컬럼 56 : 서셉터지지대
60 : 승강 모듈
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 게이트밸브에 대한 유지 보수 작업에 간섭을 일으키지 않으면서도 상부 및 하부 챔버의 일측벽에 대한 강도를 보강할 수 있으며, 또한 챔버로부터의 열전달에 따른 팽창 및 수축이 가능하도록 하여 보강벽부 영역의 파손 위험성을 종래보다 감소시킬 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 사용되 고 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 수행하는 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.
이에, 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.
한편, 자세히 후술하겠지만 증착 공정이 진행되는 챔버의 경우, 내부에 전극이 마련되어 있는 상부 챔버와, 내부에 서셉터가 마련되어 있는 하부 챔버로 나뉜다. 비용적인 측면을 고려하여 상부 및 하부 챔버의 측벽 두께는 허용 한도 내에서 얇게 유지되는 것이 보통이다.
하부 챔버의 일측벽에는 소정의 작업 로봇에 의해 유리기판이 하부 챔버 내외로 유출입되는 통로인 기판출입부가 관통 형성되어 있고, 기판출입부의 주변에는 기판출입부의 개구를 선택적으로 개폐하는 게이트밸브가 결합되어 있다.
이 때, 기판출입부가 관통 형성되어 있는 하부 챔버의 일측벽은, 기판출입부의 형성으로 인해 강도가 약하지는 것을 보상하기 위해 다른 쪽의 타측벽에 비해 상대적으로 두껍게 제조되고 있다. 이러한 경우, 상대적으로 두껍게 제조된 하부 챔버의 일측벽 상부에는 상부 챔버의 일측벽이 배치되고도 남는 잉여공간이 발생하게 되는데, 이러한 잉여공간은 방치되지 않고, 별도의 보강벽부가 더 마련된다. 이러한 보강벽부는 잉여공간에서 하부 챔버 측에 결합됨으로써 상부 및 하부 챔버에 대한 강도를 보강하는 역할을 하는데, 이러한 일련의 기술이 아직 공개되지 않은 특허출원 제2006-0011599호를 통해 본 출원인에 의해 출원된 바 있다.
그런데, 선행기술의 경우, 실질적으로 보강벽부가 게이트밸브의 상부에 결합되어 있으므로 실질적으로 상부 및 하부 챔버에 대한 강도 보강 역할을 하기에 충분치 못하다.
이에, 일부의 공지 기술에서는, 보강벽부를 마련하기는 하되, 보강벽부가 게이트밸브와 하부 챔버의 상부 영역에 모두 걸쳐 배치되도록 하면서 보강벽부를 게이트밸브와 하부 챔버의 상부 영역에 볼트로 완전히 고정시킨 기술을 제안한 바 있다.
하지만, 이러한 기술에 의하면, 보강벽부를 분리해낸 후에야 비로소 게이트밸브에 대한 유지 보수 작업을 실시할 수 있으므로, 게이트밸브의 유지 보수 작업이 불편해지는 문제점이 있다. 또한 상기의 기술에 따르면, 보강벽부를 게이트밸브와 하부 챔버의 상부 영역에서 완전히 고정되어 있기 때문에 챔버로부터의 고온의 열기가 보강벽부로 열전달이 되어 보강벽부가 열팽창될 경우, 보강벽부나 혹은 하부 챔버 상부 영역이 파손될 우려가 높은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 게이트밸브에 대한 유지 보수 작업에 간섭을 일으키지 않으면서도 상부 및 하부 챔버의 일측벽에 대한 강도를 보강할 수 있으며, 또한 챔버로부터의 열전달에 따른 팽창 및 수축이 가능하도록 하여 보강벽부 영역의 파손 위험성을 종래보다 감소시킬 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 상호 결합 및 분리 가능하며, 내부의 증착공간에서 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 상부 및 하부 챔버; 상기 평면디스플레이가 상기 증착공간 내외로 출입하도록 상기 하부 챔버의 일측벽에 형성된 기판출입부; 상기 기판출입부 영역의 상기 하부 챔버 외벽에 결합되어 상기 기판출입부를 선택적으로 개폐하는 게이트밸브; 상기 게이트밸브와의 간섭이 발생되지 않도록 상기 기판출입부가 위치된 상기 하부 챔버의 일측벽 상부에 결합되어 해당 위치에서 상기 상부 및 하부 챔버의 일측벽을 보강하는 보강벽부; 및 상기 보강벽부와 상기 하부 챔버에 마련되며, 상기 상부 및 하부 챔버로부터의 열전달에 따른 상기 보강벽부의 팽창 및 수축을 보상하면서 상기 보강벽부를 상기 하부 챔버에 착탈 가능하게 결합시키는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 기판출입부가 위치된 상기 하부 챔버의 일측벽의 외측에는 상기 게이트밸브를 향해 더 돌출된 더미돌출측벽이 더 형성될 수 있으며, 상기 보강벽부는 상기 더미돌출측벽의 상부에 결합될 수 있다.
상기 결합부는, 상기 보강벽부를 상기 더미돌출측벽의 상부에 실질적으로 움직이지 않게 고정시키는 고정용 결합부; 및 상기 고정용 결합부와 이격된 위치에 마련되며, 상기 상부 및 하부 챔버로부터의 열전달에 따른 상기 보강벽부의 팽창 및 수축을 보상하면서 상기 보강벽부를 상기 더미돌출측벽의 상부에 결합시키는 열전달 보상용 결합부를 포함할 수 있다.
상기 보강벽부의 길이 방향을 따라 상기 고정용 결합부는 상기 보강벽부의 중앙 영역에 마련되고, 상기 열전달 보상용 결합부는 상기 보강벽부의 양측 영역에 각각 마련될 수 있다.
상기 고정용 결합부는, 상기 보강벽부의 중앙 영역 제1 저벽부에 관통형성된 다수의 제1 원형통공; 상기 다수의 제1 원형통공에 대응되는 위치의 상기 더미돌출측벽의 상부에 형성된 다수의 제2 원형통공; 및 상기 제1 원형통공을 통해 삽입되어 상기 제2 원형통공에 체결되는 다수의 제1 스크루를 포함할 수 있다.
상기 열전달 보상용 결합부는, 상기 보강벽부의 양측 영역 제2 저벽부에 각각 관통형성된 장공; 상기 장공에 대응되는 위치의 상기 더미돌출측벽의 상부에 형성된 제3 원형통공; 및 상기 장공을 통해 삽입되어 상기 제3 원형통공에 체결되는 제2 스크루를 포함할 수 있다.
상기 고정용 결합부와 상기 열전달 보상용 결합부가 형성된 상기 보강벽부에는 각각 상기 평면디스플레이가 출입되는 방향을 따라 함몰된 복수의 함몰부가 더 형성될 수 있다.
상기 평면디스플레이가 출입되는 방향에 대한 상기 더미돌출측벽의 두께와 상기 보강벽부의 두께는 실질적으로 동일할 수 있고, 상기 보강벽부의 높이는 상기 상부 챔버의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 보강벽부는 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 제작될 수 있으며, 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 2는 도 1의 화학 기상 증착장치에서 보강벽부 영역의 부분 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 3 상태에서 보강벽부가 열팽창된 상태의 도면이다.
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.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 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 서셉 터(50)와, 하부 챔버(20)의 상부에 결합되어 상부 및 하부 챔버(10,20)의 강도를 보강하는 보강벽부(40)를 구비한다.
도 1에 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.
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 소정의 작업 로봇에 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 서셉터(50)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 인접할 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. 이러한 구조물들의 장착을 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 챔버(20)는 별도의 필로트(29)에 의해 상부에 얹혀진 상태로 마련된다. 물론, 본 발명의 권리범위는 필로트(29)가 없는 증착장치에도 적용될 수 있다.
한편, 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 제작될 수 있는 보강벽부(40)는 하부 챔버(20)의 상부, 다시 말해 상부 챔버(10)의 외벽 일측에 결합되어 상부 및 하부 챔버(10,20)의 일측벽에 대한 강도를 보강하는 역할을 한다.
이러한 보강벽부(40)를 마련하기 위해, 하부 챔버(20)의 일측벽 외벽에는 게이트밸브(24)를 향해 더 돌출된 더미돌출측벽(26)이 형성된다. 따라서 기판출입부(20a)가 위치된 하부 챔버(20)의 일측벽의 두께는 실질적으로 더미돌출측벽(26)의 두께를 합한 것만큼 커진다.
따라서 하부 챔버(20)의 일측벽 상부에 상부 챔버(10)의 일측벽이 배치되면, 상부 챔버(10)의 일측벽이 배치되고 남는 잉여공간이 발생하게 되는데, 이러한 잉여공간, 다시 말해 더미돌출측벽(26)의 상부에 보강벽부(40)가 결합된다. 이처럼 더미돌출측벽(26)의 상부에 보강벽부(40)가 마련됨으로써 보강벽부(40)는 상부 챔버(10)의 일측벽과 함께 실질적으로 기판출입부(20a)가 위치된 하부 챔버(20)의 일측벽의 두께 차이를 보상하는 역할을 한다. 즉, 이 영역에서 보강벽부(40)는 상부 및 하부 챔버(10,20)의 강도를 보강하고 있는 것이다.
본 실시예에서, 보강벽부(40)는 더미돌출측벽(26)의 상부에 마련되고 있으므로, 기판출입부(20a)를 통해 유리기판(G)이 출입되는 방향에 대한 보강벽부(40)의 두께는 더미돌출측벽(26)의 두께와 실질적으로 거의 동일하게 형성될 수 있다.
하지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로, 보강벽부(40)가 게이트밸브(24) 측으로 배치되지만 않는다면 보강벽부(40)의 두께는 더미돌출측벽(26)의 두께보다 작아도 무방하고 커도 무방하다.
여하튼 종래기술의 경우, 보강벽부(40)는 게이트밸브(24)의 상부에 마련되거나 아니면 게이트밸브(24)와 하부 챔버(20)의 상부 모두에 걸치도록 마련되었으나, 본 실시예의 경우, 더미돌출측벽(26)의 상부에 보강벽부(40)가 마련되고 있으므로, 게이트밸브(24)에 대한 유지 보수 작업 시, 보강벽부(40)를 분리할 필요가 없는 이점이 있다.
보강벽부(40)의 높이는 상부 챔버(10)의 높이와 실질적으로 거의 동일하게 형성된다. 하지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 보강벽부(40)의 높이는 상부 챔버(10)의 높이보다 낮아도 되고 혹은 높아도 된다.
한편, 후술하겠지만 증착 공정이 진행될 때, 상부 및 하부 챔버(10,20) 내의 온도는 수백 도 이상으로 유지된다. 따라서 이러한 고온의 열기가 보강벽부(40)에 그대로 열전달될 경우, 보강벽부(40)는 열팽창할 수밖에 없다. 그런데, 만약 보강벽부(40)에 대한 열팽창을 보상하기 위한 별도의 수단 없이 보강벽부(40)를 그대로 하부 챔버(20)에 결합시켜 고정할 경우, 보강벽부(40)나 혹은 보강벽부(40)와 결합된 더미돌출측벽(26)의 상부 영역이 파손될 우려가 있다.
이에 본 실시예에서는, 상부 및 하부 챔버(10,20)로부터의 열전달에 따른 보강벽부(40)의 열팽창을 보상하기 위해, 다시 말해 보강벽부(40)가 팽창 및 수축되는 것을 보상하면서 보강벽부(40)를 더미돌출측벽(26)에 착탈 가능하게 결합시키기 위한 수단으로서 결합부(41)를 구비하고 있다.
결합부(41)는, 보강벽부(40)를 더미돌출측벽(26)의 상부에 실질적으로 움직이지 않게 고정시키는 고정용 결합부(42)와, 고정용 결합부(42)와 이격된 위치에 마련되며, 상부 및 하부 챔버(10,20)로부터의 열전달에 따른 보강벽부(40)의 팽창 및 수축을 보상하면서 보강벽부(40)를 더미돌출측벽(26)의 상부에 결합시키는 열전달 보상용 결합부(43)를 포함한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고정용 결합부(42)는 보강벽부(40)의 길이 방향을 따라 보강벽부(40)의 중앙 영역에 마련된다. 그리고 열전달 보상용 결합부(43)는 고정용 결합부(42)를 사이에 두고 보강벽부(40)의 양측 영역에 각각 마련된다. 이처럼 열전달 보상용 결합부(43)를 보강벽부(40)의 양측 영역에 마련하고 있는 까닭은, 실질적으로 열팽창이 보강벽부(40)의 양측 영역에서 심하게 발생하기 때문이다. 하지만, 보강벽부(40)의 양측 영역 외에도 다른 영역에서 열팽창이 과도하게 발생하는 경우, 그 영역에 열전달 보상용 결합부(43)를 더 마련할 수도 있을 것이다.
고정용 결합부(42)에 대해 먼저 설명하면 고정용 결합부(42)는, 보강벽부(40)를 더미돌출측벽(26)의 상부에 실질적으로 움직이지 않게 고정하는 역할을 한다.
이러한 고정용 결합부(42)는 보강벽부(40)의 중앙 영역 제1 저벽부(42a)에 관통형성된 다수의 제1 원형통공(42b)과, 다수의 제1 원형통공(42b)에 대응되는 위치의 더미돌출측벽(26)의 상부에 형성된 다수의 제2 원형통공(42c)과, 제1 원형통공(42b)을 통해 삽입되어 제2 원형통공(42c)에 체결되는 다수의 제1 스크루(42d)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 4개의 제1 스크루(42d)를 이용하고 있다. 이 때, 4개의 제1 스크루(42d)를 조이거나 풀기 위해 고정용 결합부(42)가 형성된 보강벽부(40)에는 제1 함몰부(45)가 더 형성된다. 제1 함몰부(45)는 보강벽부(40)의 두께 방향으로 함몰되어 작업자가 제1 저벽부(42a) 쪽으로 접근할 수 있도록 한다.
다음으로 열전달 보상용 결합부(43)에 대해 설명하면, 열전달 보상용 결합부(43) 역시, 고정용 결합부(42)와 함께 보강벽부(40)를 더미돌출측벽(26)의 상부에 고정시키는 역할을 하기는 한다. 하지만, 고정용 결합부(42)와 달리, 열전달 보상용 결합부(43) 영역에서는 보강벽부(40)의 단부가 소정 거리(H, 도 4 참조) 열팽창하면서 이동될 수 있는데, 열전달 보상용 결합부(43)가 이를 보상하게 된다.
이러한 열전달 보상용 결합부(43)는, 보강벽부(40)의 양측 영역 제2 저벽 부(43a)에 각각 관통형성된 장공(43b)과, 장공(43b)에 대응되는 위치의 더미돌출측벽(26)의 상부에 형성된 제3 원형통공(43c)과, 장공(43b)을 통해 삽입되어 제3 원형통공(43c)에 체결되는 제2 스크루(43d)를 포함한다. 고정용 결합부(42) 영역과 마찬가지로, 제2 스크루(43d)에 대한 작업을 위해 열전달 보상용 결합부(43)가 형성된 보강벽부(40)에는 제2 함몰부(46)가 더 형성된다. 제2 함몰부(46)는 역시 보강벽부(40)의 두께 방향으로 함몰되어 작업자가 제2 저벽부(43a) 쪽으로 접근할 수 있도록 한다.
이러한 구성을 갖는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 승강 모듈(60)에 의해 서셉터(50)가 하부 챔버(20)의 하부 영역으로 하강된 상태에서 로봇아암(미도시)에 의해 이송된 증착 대상의 유리기판(G)이 기판출입부(20a)를 통해 유입되어 서셉터(50)의 상부에 배치된다.
이 때, 리프트 핀(52)의 상단은 서셉터(50)의 상면으로 소정 높이 돌출된 상태이므로, 로봇아암은 리프트 핀(52)들에 유리기판을 올려둔 후, 취출된다. 로봇아암이 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, 본 실시예의 화학 기상 증착장치에는, 도 3과 같이, 4개의 제1 스크루(42d)가 제1 원형통공(42b)을 통해 삽입되어 제2 원형통공(42c)에 체결되고, 또한 각각의 제2 스크루(43d)가 장공(43b)을 통해 삽입되어 제3 원형통공(43c)에 체결됨으로써 보강벽부(40)가 더미돌출측벽(26)의 상부에 결합되어 있다.
따라서 전술한 바와 같이 증착 공정이 진행되면 상부 및 하부 챔버(10,20) 내의 고온의 열기가 보강벽부(40)에 열전달되면 보강벽부(40)는 열팽창하게 되는데, 특히 보강벽부(40)의 양 단부에서 보강벽부(40)의 길이 방향을 따라 도 4의 화살표 방향과 같이 열팽창하게 되는데, 도 4와 같은 현상이 발생한다 하더라도 열전달 보상용 결합부(43)의 장공(43b)으로 인해 보강벽부(40)의 양측으로 열팽창하는 정도의 거리(H, 도 4 참조)를 보상할 수 있게 된다. 따라서 종래와 같이, 보강벽부(40)와 더미돌출측벽(26)의 결합 영역이 파손되는 등의 폐단을 저지할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 게이트밸브(24)에 대한 유지 보수 작업에 간섭을 일으키지 않으면서도 상부 및 하부 챔버(10,20)의 일측벽에 대한 강도를 보강할 수 있으며, 상부 및 하부 챔버(10,20)로부터의 열전달에 따른 팽창 및 수축이 가능하도록 하여 보강벽부(40) 영역의 파손 위험성을 종래보다 감소시킬 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, 게이트밸브에 대한 유지 보수 작업에 간섭을 일으키지 않으면서도 상부 및 하부 챔버의 일측벽에 대한 강도를 보강할 수 있으며, 또한 챔버로부터의 열전달에 따른 팽창 및 수축이 가능하도록 하여 보강벽부 영역의 파손 위험성을 종래보다 감소시킬 수 있다.
Claims (9)
- 상호 결합 및 분리 가능하며, 내부의 증착공간에서 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 상부 및 하부 챔버;상기 평면디스플레이가 상기 증착공간 내외로 출입하도록 상기 하부 챔버의 일측벽에 형성된 기판출입부;상기 기판출입부 영역의 상기 하부 챔버 외벽에 결합되어 상기 기판출입부를 선택적으로 개폐하는 게이트밸브;상기 게이트밸브와의 간섭이 발생되지 않도록 상기 기판출입부가 위치된 상기 하부 챔버의 일측벽 상부에 결합되어 해당 위치에서 상기 상부 및 하부 챔버의 일측벽을 보강하는 보강벽부; 및상기 보강벽부와 상기 하부 챔버에 마련되며, 상기 상부 및 하부 챔버로부터의 열전달에 따른 상기 보강벽부의 팽창 및 수축을 보상하면서 상기 보강벽부를 상기 하부 챔버에 착탈 가능하게 결합시키는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 기판출입부가 위치된 상기 하부 챔버의 일측벽의 외측에는 상기 게이트밸브를 향해 더 돌출된 더미돌출측벽이 더 형성되어 있으며,상기 보강벽부는 상기 더미돌출측벽의 상부에 결합되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제2항에 있어서,상기 결합부는,상기 보강벽부를 상기 더미돌출측벽의 상부에 움직이지 않게 고정시키는 고정용 결합부; 및상기 고정용 결합부와 이격된 위치에 마련되며, 상기 상부 및 하부 챔버로부터의 열전달에 따른 상기 보강벽부의 팽창 및 수축을 보상하면서 상기 보강벽부를 상기 더미돌출측벽의 상부에 결합시키는 열전달 보상용 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제3항에 있어서,상기 보강벽부의 길이 방향을 따라 상기 고정용 결합부는 상기 보강벽부의 중앙 영역에 마련되고, 상기 열전달 보상용 결합부는 상기 보강벽부의 양측 영역에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제4항에 있어서,상기 고정용 결합부는,상기 보강벽부의 중앙 영역 제1 저벽부에 관통형성된 다수의 제1 원형통공;상기 다수의 제1 원형통공에 대응되는 위치의 상기 더미돌출측벽의 상부에 형성된 다수의 제2 원형통공; 및상기 제1 원형통공을 통해 삽입되어 상기 제2 원형통공에 체결되는 다수의 제1 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제4항에 있어서,상기 열전달 보상용 결합부는,상기 보강벽부의 양측 영역 제2 저벽부에 각각 관통형성된 장공;상기 장공에 대응되는 위치의 상기 더미돌출측벽의 상부에 형성된 제3 원형통공; 및상기 장공을 통해 삽입되어 상기 제3 원형통공에 체결되는 제2 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제4항에 있어서,상기 고정용 결합부와 상기 열전달 보상용 결합부가 형성된 상기 보강벽부에는 각각 상기 평면디스플레이가 출입되는 방향을 따라 함몰된 복수의 함몰부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제2항에 있어서,상기 평면디스플레이가 출입되는 방향에 대한 상기 더미돌출측벽의 두께와 상기 보강벽부의 두께는 동일하고, 상기 보강벽부의 높이는 상기 상부 챔버의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 보강벽부는 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 제작되며,상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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