KR100877823B1 - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents

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Abstract

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 승강 가능하게 설치되며, 상면으로 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 증착 공정 시 서셉터에 로딩되는 평면디스플레이의 표면 일 영역을 덮도록 배치되어 평면디스플레이 상에 비증착 구간을 형성시키는 섀도 프레임; 및 서셉터와 섀도 프레임에 마련되며, 서셉터를 기준으로 서셉터에 대한 섀도 프레임의 상대적 배치 위치를 얼라인시키는 얼라인부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 실질적으로 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터를 기준으로 섀도 프레임이 얼라인되도록 함으로써 평면디스플레이 상의 비증착 구간을 보다 정확하게 형성시킬 수 있고, 따라서 평면디스플레이의 손실률을 감소시킬 수 있다.

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus for Flat Display}
도 1은 평면디스플레이에 증착되는 증착막의 증착 구간과 비증착 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 3 내지 도 5는 각각 서셉터와 섀도 프레임 간의 동작을 보인 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10,20 : 상부 및 하부 챔버 30 : 전극
31 : 가스분배판 32 : 후방플레이트
35 : 현가지지부재 37 : 가스공급부
50 : 서셉터 50b : 단차부
52 : 리프트 핀 54 : 컬럼
70 : 섀도 프레임 71 : 본체부
72 : 핀수용부 73 : 연장부
80 : 얼라인부 81 : 얼라인 핀
81a : 축부 81b : 머리부
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 실질적으로 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터를 기준으로 섀도 프레임이 얼라인되도록 함으로써 평면디스플레이 상의 비증착 구간을 보다 정확하게 형성시킬 수 있고, 따라서 평면디스플레이의 손실률을 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 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 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 가스분배 판으로 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 수행됨으로써 유리기판의 표면에는 소정 두께의 증착막(D, 도 1 참조)이 형성된다.
한편, 도 1을 참조하여 증착막(D)에 대해 부연하면, 증착막(D)이 실질적으로 유리기판(G)의 표면 전 영역에 걸쳐 증착되지는 않는다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 유리기판(G)의 대부분의 면을 차지하는 증착 구간(A)에만 증착 공정에 따른 증착막(D)이 형성되고, 비증착 구간(B)에는 증착막(D)이 형성되지 않는다. 증착막(D)이 형성되지 않는 유리기판(G)의 비증착 구간(B)은 후 작업에 의해 커팅(cutting)되는 부분이다.
이처럼 유리기판(G)에 비증착 구간(B)이 형성되기 위해, 증착 공정이 진행되는 챔버(미도시) 내에는 섀도 프레임(170)이 구비된다. 섀도 프레임(170)은 챔버의 내벽면에 구비된 얼라인 핀(align pin)에 의해 미리 얼라인(align)된 상태로 결합된다. 이에, 증착 공정이 진행되어 유리기판(G)을 지지하는 서셉터(미도시)가 상승하면 섀도 프레임(170)이 서셉터 측으로 배치되어 비증착 구간(B) 영역의 유리기판(G) 상부를 덮게 되고, 이로써 비증착 구간(B)에 증착막(D)이 형성되는 것을 저지하게 되는 것이다.
그런데, 이러한 종래의 화학 기상 증착장치에 있어서는, 섀도 프레임(170)이 챔버의 내벽에 구비된 얼라인 핀을 기준으로 얼라인된 상태이기 때문에 만약, 서셉 터가 챔버 내의 정위치에서 어긋나게 배치되는 경우, 섀도 프레임(170)은 서셉터의 상면 정위치에 배치될 수 없고, 이에 따라 유리기판(G)에 비증착 구간(B)이 정위치에 제대로 형성되지 못하거나 혹은 한 쪽으로 불필요하게 비증착 구간(B)이 넓어지는 등의 다양한 문제점을 발생시킨다. 만일, 유리기판(G)에 비증착 구간(B)이 정위치에 제대로 형성되지 못하고 한 쪽으로 불필요하게 비증착 구간(B)이 넓어지는 등의 문제가 발생하게 되면, 커팅되는 유리기판(G)이 불필요하게 많아지게 됨으로써 그만큼 유리기판(G)의 손실률이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은, 실질적으로 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터를 기준으로 섀도 프레임이 얼라인되도록 함으로써 평면디스플레이 상의 비증착 구간을 보다 정확하게 형성시킬 수 있고, 따라서 평면디스플레이의 손실률을 감소시킬 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 승강 가능하게 설치되며, 상면으로 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 상기 증착 공정 시 상기 서셉터에 로딩되는 상기 평면디스플레이의 표면 일 영역을 덮도록 배치되어 상기 평면디스플레이 상에 비증착 구간을 형성시키는 섀도 프레임; 및 상기 서셉터와 상기 섀도 프레임에 마련되며, 상기 서셉터를 기준으로 상기 서셉터에 대한 상기 섀도 프레임의 상대적 배치 위치를 얼라인시키는 얼라인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 얼라인부는, 상기 서셉터와 상기 섀도 프레임 중 어느 하나에 마련되는 얼라인 핀(align pin); 및 상기 서셉터와 상기 섀도 프레임 중 다른 하나에 마련되고, 상기 증착 공정을 위해 상기 서셉터가 상승될 때 상기 얼라인 핀이 부분적으로 수용되는 핀수용부를 포함할 수 있다.
상기 얼라인 핀은 노출 단부가 상방으로 돌출되도록 상기 서셉터에 마련되고, 상기 핀수용부는 상기 섀도 프레임에 마련될 수 있다.
상기 서셉터는, 실질적으로 상기 평면디스플레이가 로딩되는 표면상부; 및 상기 표면상부에서 하방으로 단차지게 형성되어 상기 표면상부에 비해 낮은 위치에 형성되는 단차부를 포함할 수 있으며, 상기 얼라인 핀은 상기 단차부에 결합될 수 있다.
상기 얼라인 핀은, 상기 단차부에 삽입되게 결합되는 축부; 및 상기 축부의 상단에 형성되고 상기 단차부의 상방으로 노출되는 머리부를 포함할 수 있다.
상기 머리부는 절두원추형상을 가질 수 있다.
상기 핀수용부의 내측벽은 상기 절두원추형상의 머리부 외면과 대응되도록 경사면으로 형성될 수 있다.
상기 핀수용부의 상측벽은 상기 머리부의 상면 면적에 비해 상대적으로 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 섀도 프레임은, 상기 핀수용부가 배면으로부터 함몰되게 마련되고 상기 단차부의 상부에 위치되는 본체부; 상기 평면디스플레이 측을 향해 상기 본체부로부터 연장되고 증착 공정 시 상기 비증착 구간 형성을 위해 상기 평면디스플레이의 상부에 위치되는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 챔버의 내벽에는 상기 섀도 프레임의 본체부가 올려져 지지되는 프레임지지부가 더 구비될 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 3 내지 도 5는 각각 서셉터와 섀도 프레임 간의 동작을 보인 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.
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 서셉터(50)와, 유리기판(G) 상에 비증착 구간(B, 도 5 참조)을 형성시키는 섀도 프레임(70)을 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. 후방플레이트(32)의 주변에는 상부 챔버(10)에 대해 후방플레이트(32)를 지지하는 플레이트지지부(33)가 더 구비되어 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(미도시)가 형성되어 있다. 이러한 기판출입부는 그 주변에 결합된 게이트밸브(미도시)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 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.
한편, 종래기술에서는 섀도 프레임(70)이 하부 챔버(20)의 내벽에 구비된 얼라인 핀(미도시)을 기준으로 얼라인된 상태였기 때문에 만약, 유지 보수 등의 이유로 인해 서셉터(50)가 하부 챔버(20) 내의 정위치에서 어긋나게 배치되는 경우, 섀도 프레임(70)은 서셉터(50)의 상면 정위치에 배치될 수 없었으며, 유리기판(G)에 비증착 구간(B, 도 5 참조)이 정위치에 제대로 형성되지 못하거나 혹은 한 쪽으로 불필요하게 비증착 구간(B)이 넓어지는 등의 다양한 문제점을 발생시켜 왔다. 따라서 본 실시예에서는 이러한 문제점을 해소하여 불필요하게 유리기판(G)의 손실률이 증가하는 것을 저지하기 위해, 서셉터(50)를 기준으로 서셉터(50)에 대한 섀도 프레임(70)의 상대적 배치 위치(실질적인 정위치임)를 얼라인시키고 있는 것이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 서셉터(50)를 기준으로 하여 섀도 프레임(70)이 얼라인될 수 있도록, 서셉터(50)와 섀도 프레임(70)에는 얼라인부(80)가 구비된다.
이러한 얼라인부(80)는, 서셉터(50)에 마련되는 얼라인 핀(81, align pin)과, 섀도 프레임(70)에 마련되고, 증착 공정을 위해 서셉터(50)가 상승될 때(도 5 참조) 얼라인 핀(81)의 머리부(81b)가 부분적으로 수용되는 핀수용부(72)를 구비한다.
얼라인 핀(81)의 설명에 앞서, 서셉터(50)에 대해 부연하면 서셉터(50)는 실질적으로 유리기판(G)이 로딩되는 표면상부(50a)와, 표면상부(50a)에서 하방으로 단차지게 형성되어 표면상부(50a)에 비해 낮은 위치에 형성되는 단차부(50b)를 구비한다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 단차부(50b)가 형성되지 않은 서셉터(미도시)에도 본 권리범위가 미치는 것으로 본다.
이러한 구조의 서셉터(50)에서, 얼라인 핀(81)은 실질적으로 유리기판(G)이 위치되지 않는 단차부(50b)에 노출 단부, 즉 머리부(81b)가 상방으로 돌출되도록 결합된다. 이처럼 서셉터(50)에 별도의 단차부(50b)를 더 두고, 이 단차부(50b)에 얼라인 핀(81)을 마련함으로써, 유리기판(G)과의 충돌을 회피할 수 있는 이점이 있게 된다.
얼라인 핀(81)은, 단차부(50b)에 삽입되게 결합되는 축부(81a)와, 축부(81a)의 상단에 형성되고 단차부(50b)의 상방으로 노출되는 머리부(81b)를 포함한다.
축부(81a)는 볼트식 구조에 의해 단차부(50b)에 결합될 수도 있고, 혹은 단차부(50b) 내에 홀(미도시, hole)을 뚫고 이 곳에 억지끼워맞춤시킬 수도 있다. 머리부(81b)는 도시된 바와 같이, 절두원추형상을 갖는다. 따라서 머리부(81b)의 외면은 경사지게 형성된다.
이처럼 섀도 프레임(70)에 대한 기준을 형성하는 얼라인 핀(81)을 서셉터(50)에 마련하는 경우, 예컨대 유지 보수 등의 이유로 서셉터(50)가 하부 챔버(20) 내의 정위치에서 어긋나게 배치된다 하더라도, 섀도 프레임(70)은 서셉터(50) 및 유리기판(G)의 상부 정위치에 배치될 수 있게 되는 것이다.
얼라인 핀(81)과 상호작용하는 섀도 프레임(70)은, 증착 공정 시 단차부(50b)의 상부에 위치되는 본체부(71)와, 본체부(71)의 배면에서 상방으로 함몰되게 형성되어 얼라인 핀(81)의 머리부(81b)가 삽입되는 형태로 수용되는 핀수용부(72)와, 유리기판(G)을 향해 본체부(71)로부터 연장되고 비증착 구간(B) 형성을 위해 유리기판(G)의 상부에 위치되는 연장부(73)를 포함한다.
이 때, 핀수용부(72)의 내측벽(72a)은 절두원추형상의 머리부(81b) 외면과 대응되도록 경사지게 형성된다. 따라서 증착 공정을 위해 서셉터(50)가 상승될 때, 머리부(81b)는 핀수용부(72)로 쉽게 수용될 수 있다. 그리고 핀수용부(72)의 상측 벽(72b)은 머리부(81b)의 상면 면적에 비해 상대적으로 큰 면적을 갖도록 형성됨으로써 역시 머리부(81b)가 핀수용부(72)로 수용되도록 하는데 도움을 준다.
이러한 구조의 섀도 프레임(70)은 보통 사각 루프 형상을 갖는데, 증착 공정이 진행되기 전, 다시 말해 도 3과 같이 서셉터(50)가 하강되었을 때는 하부 챔버(20)의 내벽에 구비된 프레임지지부(26)에 본체부(71)의 하단이 올려져 배치된다.
이러한 구성을 갖는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 작용에 대해 도 3 내지 도 5를 참조하여 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 기판출입부를 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, 기판출입부는 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. 이 때의 상태가 도 3이다.
도 3과 같은 상태에서 서셉터(50)가 부상하여 도 4와 같이, 섀도 프레임(70)에 접촉되면 얼라인 핀(81)의 머리부(81b)가 섀도 프레임(70)의 핀수용부(72) 내로 수용된다. 이 때, 섀도 프레임(70)의 본체부(71)는 단차부(50b)에, 그리고 섀도 프레임(70)의 연장부(73)는 비증착 구간(B) 형성을 위해 유리기판(G)의 상부에 위치된다. 결국, 섀도 프레임(70)은 서셉터(50)를 기준으로 얼라인이 된다.
이처럼 섀도 프레임(70)에 대한 기준을 형성하는 얼라인 핀(81)이 서셉터(50)에 마련된 상태에서 얼라인 핀(81)의 머리부(81b)가 섀도 프레임(70)의 핀수용부(72) 내로 수용됨으로써, 유지 보수 등의 이유로 서셉터(50)가 하부 챔버(20) 내의 정위치에서 어긋나게 배치된다 하더라도, 섀도 프레임(70)은 서셉터(50) 및 유리기판(G)의 상부 정위치에 배치될 수 있게 되는 것이다.
도 4와 같은 상태에서 승강 모듈(60)의 계속된 동작에 의해 서셉터(50)가 더 부상하면 얼라인 핀(81)의 머리부(81b)가 핀수용부(72)를 상측으로 밀어 올리게 됨으로써 섀도 프레임(70)은 서셉터(50)와 함께 부상된다.
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. 즉, 유리기판(G)의 대부분의 면을 차지하는 증착 구간(A, 도 5 참조)에만 증착막(미도시)이 형성되고, 비증착 구간(B)에는 증착막이 형성되지 않는다.
이처럼 섀도 프레임(70)이 서셉터(50)를 기준으로 얼라인된 후에 증착 공정 이 진행됨으로써, 섀도 프레임(70)은 서셉터(50) 및 유리기판(G)의 상면 정위치에 배치될 수 있게 되고, 따라서 유리기판(G)에 비증착 구간(B)이 정위치에 제대로 형성되지 못하거나 혹은 한 쪽으로 불필요하게 비증착 구간(B)이 넓어지는 등의 다양한 문제점을 해소할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 실질적으로 유리기판(G)이 로딩되는 서셉터(50)를 기준으로 섀도 프레임(70)이 얼라인되도록 함으로써 유리기판(G) 상의 비증착 구간(B, 도 5 참조)을 보다 정확하게 형성시킬 수 있고, 유리기판(G)의 손실률을 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, 실질적으로 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터를 기준으로 섀도 프레임이 얼라인되도록 함으로써 평면디스플레이 상의 비증착 구간을 보다 정확하게 형성시킬 수 있고, 따라서 평면디스플레이의 손실률을 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 증착 공정이 진행되는 챔버 내에 승강 가능하게 설치되고 상면으로 평면디스플레이가 로딩(Loading)되며, 실질적으로 상기 평면디스플레이가 로딩되는 표면상부와, 상기 표면상부에서 하방으로 단차지게 형성되어 상기 표면상부에 비해 낮은 위치에 형성되는 단차부를 구비한 서셉터;
    상기 증착 공정 시 상기 서셉터에 로딩되는 상기 평면디스플레이의 표면 일 영역을 덮도록 배치되어 상기 평면디스플레이 상에 비증착 구간을 형성시키는 섀도 프레임; 및
    상기 단차부에 삽입되게 결합되는 축부와 상기 축부의 상단에 형성되고 상기 단차부의 상방으로 노출되는 절두원추형상의 머리부를 구비한 얼라인 핀(align pin)과, 상기 섀도 프레임에 마련되고 상기 증착 공정을 위해 상기 서셉터가 상승될 때 상기 얼라인 핀이 부분적으로 수용되되 상기 절두원추형상의 머리부 외면과 대응되도록 경사면으로 형성되는 내측벽을 갖는 핀수용부를 구비하며, 상기 서셉터를 기준으로 상기 서셉터에 대한 상기 섀도 프레임의 상대적 배치 위치를 얼라인시키는 얼라인부를 포함하며,
    상기 섀도 프레임은,
    상기 핀수용부가 내측벽이 상방으로 갈수록 폭이 좁아지도록 배면으로부터 함몰되게 마련되며, 상기 단차부의 상부에 위치되는 본체부; 및
    상기 평면디스플레이 측을 향해 상기 본체부로부터 연장되고 증착 공정 시 상기 비증착 구간 형성을 위해 상기 평면디스플레이의 상부에 위치되는 연장부를 포함하며,
    상기 챔버의 내벽에는 상기 섀도 프레임의 본체부가 올려져 지지되는 프레임지지부가 구비되어 있으며,
    상기 핀수용부의 상측벽은 상기 머리부의 상면 면적에 비해 상대적으로 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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  10. 제1항에 있어서,
    상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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