KR101419346B1 - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 Download PDF

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Abstract

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버; 챔버 내에 마련되어 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 및 일단부는 챔버 내에서 서셉터에 이웃되게 배치되고 타단부는 챔버의 외부에 배치되며, 챔버의 외부에서 서셉터의 얼라인(align) 작업을 진행하는 서셉터용 얼라인 유닛을 포함한다.

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus for Flat Display}
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 서셉터의 템프 다운(temp down)을 실시하거나 챔버 내의 진공을 대기압으로 변환시키는 추가 작업을 진행할 필요 없이 서셉터의 얼라인(align) 작업을 챔버의 외부에서 그대로 진행할 수 있어 수율 향상을 기대할 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, 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 대형 유리기판의 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.
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 섭씨 300도 내외의 온도로 가열된다. 이후, 서셉터가 전극을 향해 업(up) 동작되며, 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.
증착 공정이 완료되면 유리기판이 안착된 서셉터가 원위치로 다운(down) 동작된다. 이후, 증착 공정이 완료된 유리기판은 챔버로부터 취출되고 새로운 유리기판이 유입되어 전술한 동작을 반복한다.
한편, 서셉터는 유리기판이 지지되는 넓은 평판으로서의 기판지지부와, 기판지지부의 중앙에 연결되는 샤프트로 이루어져 있는데, 전술한 바와 같이, 증착 공정을 위해 고온의 챔버 내에서 서셉터가 업/다운(up/down) 동작을 반복적으로 수행하다 보면 샤프트를 중심으로 진동 및 미세 움직임이 전달되어 기판지지부가 틀어질 우려가 높다.
이처럼 서셉터, 특히 서셉터의 기판지지부의 위치가 초기 세팅된 위치로부터 틀어지게 되면 유리기판을 안정적으로 지지하지 못할 수도 있을 뿐만 아니라 제품 생산에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서 이러한 문제가 발생되지 않도록 제조사에서는 유리기판의 비성막을 수시로 점검한 후, 이상 발견 시 틀어진 서셉터를 초기 세팅 위치로 원복해야 한다.
이때, 챔버의 내부는 고온의 진공 상태이기 때문에, 서셉터의 원복 작업을 위해서는 서셉터의 온도를 낮추는 템프 다운(temp down)이 선행되어야 하며, 장시간의 템프 다운이 이루어지고 진공이 대기압으로 변환된 후에 비로소 서셉터의 원복 작업, 즉 서셉터에 대한 얼라인(align) 작업을 진행해야 하기 때문에 수율에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 대안이 요구된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2003-6510387호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서셉터의 템프 다운(temp down)을 실시하거나 챔버 내의 진공을 대기압으로 변환시키는 추가 작업을 진행할 필요 없이 서셉터의 얼라인(align) 작업을 챔버의 외부에서 그대로 진행할 수 있어 수율 향상을 기대할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버; 상기 챔버 내에 마련되어 상기 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 및 일단부는 상기 챔버 내에서 상기 서셉터에 이웃되게 배치되고 타단부는 상기 챔버의 외부에 배치되며, 상기 챔버의 외부에서 상기 서셉터의 얼라인(align) 작업을 진행하는 서셉터용 얼라인 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 제공될 수 있다.
상기 서셉터용 얼라인 유닛은, 상기 챔버의 벽체에 회전 가능하게 결합되는 유닛 샤프트; 상기 유닛 샤프트의 일단부에 결합되어 상기 유닛 샤프트를 회전시키는 핸들; 및 상기 유닛 샤프트의 타단부에 결합되어 상기 서셉터를 가압하는 가압판을 포함할 수 있다.
상기 서셉터는, 상기 평면디스플레이가 지지되는 넓은 평판으로서의 기판지지부; 및 상기 기판지지부의 중앙에 연결되는 샤프트를 포함하며, 상기 가압판은 상기 기판지지부의 측벽에 배치될 수 있다.
상기 서셉터용 얼라인 유닛은, 상기 핸들의 회전 운동을 상기 가압판의 직선 운동으로 변환시키는 운동 변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 운동 변환부는, 상기 유닛 샤프트의 외벽에 형성되는 제1 나사부; 및 상기 챔버의 벽체에 매입되는 매립식 너트의 내벽에 형성되며, 상기 제1 나사부와 나사 맞물림되는 제2 나사부를 포함할 수 있다.
상기 서셉터용 얼라인 유닛은, 상기 유닛 샤프트 영역에 배치되어 상기 챔버의 벽체를 관통하는 상기 유닛 샤프트 영역을 밀봉시키는 밀봉부를 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉부는, 상기 유닛 샤프트를 둘러싸도록 상기 챔버의 벽체에 마련되는 자성유체실을 포함할 수 있다.
상기 서셉터용 얼라인 유닛은, 상기 자성유체실을 냉각시키는 냉각모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각모듈은, 상기 자성유체실의 내부를 따라 배치되어 냉각수가 유동되는 냉각파이프를 포함할 수 있다.
상기 밀봉부는, 상기 자성유체실과 상기 유닛 샤프트 사이에 배치되는 다수의 오링(O-Ring)을 더 포함할 수 있다.
상기 서셉터용 얼라인 유닛은 상기 서셉터의 둘레 방향을 따라 서로 다른 적어도 2 군데의 위치에 각각 배치되는 다수의 서셉터용 얼라인 유닛일 수 있다.
상기 다수의 서셉터용 얼라인 유닛은 상기 서셉터의 장변 영역에 배치될 수 있다.
상기 다수의 서셉터용 얼라인 유닛은 상기 서셉터의 장변 영역에서 서로 대각되는 방향에 배치될 수 있다.
상기 유닛 샤프트에는 눈금 패턴이 형성될 수 있으며, 상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 유리기판일 수 있다.
본 발명에 따르면, 서셉터의 템프 다운(temp down)을 실시하거나 챔버 내의 진공을 대기압으로 변환시키는 추가 작업을 진행할 필요 없이 서셉터의 얼라인(align) 작업을 챔버의 외부에서 그대로 진행할 수 있어 수율 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 서셉터용 얼라인 유닛 영역의 확대도이다.
도 3은 서셉터용 얼라인 유닛에 대한 개략적인 평면 배치도이다.
도 4는 도 3의 동작도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에서 서셉터용 얼라인 유닛에 대한 개략적인 평면 배치도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에서 서셉터용 얼라인 유닛에 대한 개략적인 평면 배치도이다.
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 제1 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서셉터용 얼라인 유닛 영역의 확대도이며, 도 3은 서셉터용 얼라인 유닛에 대한 개략적인 평면 배치도이고, 도 4는 도 3의 동작도이다.
도면 대비 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 LCD용 대형 유리기판(G)을 평면디스플레이(G)라 간주하기로 한다. 그리고 대형이란, 앞서도 기술한 바와 같이, 가로/세로의 폭이 2 미터(m) 내외에 이르는 수준의 사이즈를 가리킨다. 이하, 평면디스플레이(G)를 유리기판(G)이라 하여 설명하도록 한다.
도 1을 먼저 참조하면, 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는,
유리기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버(10,20)와, 챔버(10,20) 내에 마련되어 유리기판(G)이 로딩(Loading)되는 서셉터(50)와, 일단부는 챔버(10,20) 내에서 서셉터(50)에 이웃되게 배치되고 타단부는 챔버(10,20)의 외부에 배치되며, 챔버(10,20)의 외부에서 서셉터(50)의 얼라인(align) 작업을 진행하는 서셉터용 얼라인 유닛(70)을 포함한다.
증착 공정이 진행될 때는 도 1처럼 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 구비된다.
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)을 디퓨져라 부르기도 한다.
가스분배판(31)에는 미세하게 가공된 수많은 오리피스(미도시)가 형성된다. 증착 공정이 진행될 때, 서셉터(50)가 업(up) 동작되어 가스분배판(31)과 대략 수십 밀리미터(mm) 정도로 근접 배치되면, 가스분배판(31)에 형성되는 수많은 오리피스를 통해 증착물질이 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 마련된다. 절연체(34)는 테프론 등으로 제작될 수 있다. 후방플레이트(32)의 주변에는 상부 챔버(10)에 대해 후방플레이트(32)를 지지하는 플레이트지지부(33)가 마련된다.
가스분배판(31)과 후방플레이트(32) 사이에는 현가지지부재(35)가 설치된다. 현가지지부재(35)는 버퍼공간(B) 내의 증착물질이 외부로 누출되지 않도록 할 뿐만 아니라 대략 수백 킬로그램 정도의 무거운 중량을 갖는 가스분배판(31)을 후방플레이트(32)에 대해 현가 지지한다.
뿐만 아니라 현가지지부재(35)는 증착 공정 시 대략 섭씨 수백도 정도로 가열되는 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 구비된다. 상판부(36)의 상부에는 증착공간(S) 내로 반응 가스 혹은 클리닝(Cleaning) 가스, 기타 가스를 공급하는 가스공급부(37)가 마련된다. 가스공급부(37)의 주변에는 고주파 전원부(38)가 설치된다. 그리고 고주파 전원부(38)는 연결라인(39)에 의해 전극(30)의 후방플레이트(32)와 전기적으로 연결된다.
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 형성된다. 기판출입부는 게이트밸브(미도시)에 의해 그 개구가 선택적으로 개폐될 수 있다. 하부 챔버(20) 내의 바닥면 영역에는 증착공간(S)에 존재하는 가스를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(미도시)이 마련될 수 있다.
한편, 서셉터(50)는 하부 챔버(20) 내의 증착공간(S)에서 횡방향으로 배치되어 로딩되는 유리기판(G)을 지지한다.
이러한 서셉터(50)는 유리기판(G)이 지지되는 넓은 평판으로서의 기판지지부(51)와, 기판지지부(51)의 중앙에 연결되는 샤프트(52)를 포함한다.
기판지지부(51)는 증착 대상인 유리기판(G)의 면적보다 큰 구조물로 형성되며, 유리기판(G)이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반으로 제조된다. 기판지지부(51)의 내부에는 도시 않은 히터가 장착되어 기판지지부(51)를 소정의 증착온도인 대략 섭씨 300도 내외로 가열한다.
기판지지부(51)의 상면으로 유리기판(G)이 얹혀지면서 로딩되거나 취출되기 위해 서셉터(50)에는 로딩되거나 취출되는 유리기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하는 복수의 리프트 핀(53)이 구비된다.
리프트 핀(53)들은 서셉터(50)의 기판지지부(51)를 통과하도록 설치된다. 즉 리프트 핀(53)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 기판지지부(31)의 상면에 밀착되도록 한다. 이러한 리프트 핀(53)들은 도시 않은 로봇아암이 서셉터(50)에 로딩된 유리기판(G)을 파지할 수 있도록 유리기판(G)과 서셉터(50) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.
서셉터(50)의 처짐이 방지되도록 기판지지부(51)의 하부에는 서셉터지지대(65)가 마련된다. 서셉터지지대(65)가 기판지지부(51)의 하부에 결합됨에 따라 서셉터(50)의 처짐, 즉 넓은 판 구조물인 기판지지부(51)의 처짐이 저지될 수 있다.
샤프트(52)는 그 상단이 기판지지부(51)의 배면 중앙 영역에 고정되고 하단이 하부 챔버(20)를 통해 하방으로 노출되어 기판지지부(51)를 업/다운(up/down) 구동 가능하게 지지한다.
서셉터(50)는 하부 챔버(20) 내의 증착공간(S)에서 상하로 업/다운(up/down) 구동된다. 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 업(up) 동작 된다. 이를 위해, 서셉터(50)의 샤프트(52)에는 서셉터(50)를 승강시키는 승강 모듈(60)이 결합된다.
승강 모듈(60)에 의해 서셉터(50)가 승강하는 과정에서 샤프트(52)와 하부 챔버(20) 사이의 공간이 발생되어서는 아니 된다. 따라서 샤프트(52)가 통과되는 하부 챔버(20)의 해당 영역에는 샤프트(52)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(58)이 마련되어 있다. 벨로우즈관(58)은 서셉터(50)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(50)가 부상할 때 압착될 수 있으며, 내구성을 위하여 금속 재질로 제작될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 유리기판(G)에 대한 증착 공정을 위해 고온의 챔버(10,20) 내에서 서셉터가 업/다운(up/down) 동작을 반복적으로 수행하다 보면 샤프트(52)를 중심으로 진동 및 미세 움직임이 전달되어 기판지지부(51)가 틀어질 우려가 높다.
이처럼 서셉터(50), 특히 서셉터(50)의 기판지지부(51)의 위치가 초기 세팅된 위치로부터 틀어지게 되면 유리기판(G)을 안정적으로 지지하지 못할 수도 있을 뿐만 아니라 제품 생산에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 서셉터(50)를 초기 세팅 위치로 원복시키는 얼라인 작업을 진행해야 하는데, 종래의 경우, 서셉터(50)의 온도를 낮추는 템프 다운(temp down)을 선행하면서 챔버(10,20)의 내부를 대기압으로 변환시킨 후에야 비로소 서셉터(50)의 얼라인 작업을 진행할 수 있기 때문에 수율에 영향을 미칠 수 있었다.
하지만, 본 실시예의 경우, 서셉터용 얼라인 유닛(70)을 이용하여 챔버(10,20)의 외부에서 서셉터(50)의 얼라인 작업을 진행할 수 있도록 하고 있기 때문에, 종래처럼 서셉터(50)의 온도를 낮추는 템프 다운을 진행하거나 챔버(10,20)의 내부를 대기압으로 변환시킬 필요 없이 서셉터(50)의 얼라인 작업을 진행할 수 있다. 다라서 그만큼 시간이 절약되기 때문에 수율 향상에 따른 생산성 향상을 기대할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 서셉터용 얼라인 유닛(70)은, 챔버(10,20)의 벽체에 회전 가능하게 결합되는 유닛 샤프트(71)와, 유닛 샤프트(71)의 일단부에 결합되어 유닛 샤프트(71)를 회전시키는 핸들(72)과, 유닛 샤프트(71)의 타단부에 결합되어 서셉터(50)의 기판지지부(51)를 가압하는 가압판(73)을 포함한다.
이 외에도 서셉터용 얼라인 유닛(70)은, 핸들(72)의 회전 운동을 가압판(73)의 직선 운동으로 변환시키는 운동 변환부(80)와, 유닛 샤프트(71) 영역에 배치되어 하부 챔버(20)의 벽체를 관통하는 유닛 샤프트(71) 영역을 밀봉시키는 밀봉부(90)를 포함한다.
유닛 샤프트(71)는 하부 챔버(20)의 벽체에 회전 가능하게 결합되는 축이다. 이러한 유닛 샤프트(71)는 하부 챔버(20)를 관통하게 배치되며, 핸들(72)은 하부 챔버(20)의 바깥쪽에서 그리고 가압판(73)은 하부 챔버(20)의 안쪽에서 유닛 샤프트(71)와 연결된다.
유닛 샤프트(71)에는 눈금 패턴(71a)이 형성된다. 따라서 유닛 샤프트(71)의 이동 거리를 육안으로 쉽게 관찰할 수 있는 이점이 있다.
운동 변환부(80)는 유닛 샤프트(71)의 외벽에 형성되는 제1 나사부(81)와, 하부 챔버(20)의 벽체에 매입되는 매립식 너트(82)의 내벽에 형성되며, 제1 나사부(81)와 나사 맞물림되는 제2 나사부(83)를 포함한다.
이에, 도 2처럼 핸들(72)을 A 방향으로 회전 운동시키면 가압판(73)이 B 방향으로 직선 운동하면서 기판지지부(51)를 밀어 이동시킬 수 있다.
밀봉부(90)는 유닛 샤프트(71)를 둘러싸도록 하부 챔버(20)의 벽체에 마련되는 자성유체실(91)을 포함한다. 자성유체실(91)은 고무 패킹과 같은 역할을 하는 것으로서 상온에서 유닛 샤프트(71)가 통과되는 영역을 밀봉시킨다.
다만, 하부 챔버(20)의 내부가 고온이라는 점을 감안할 때, 자성유체실(91)이 고온의 온도에 의해 변형될 수 있기 때문에, 이를 저지시키기 위해 냉각모듈(92)이 적용된다. 본 실시예에서 냉각모듈(92)은 자성유체실(91)의 내부를 따라 배치되어 냉각수가 유동되는 냉각파이프(92)로 적용된다.
이처럼 냉각파이프(92)를 자성유체실(91) 내에 배치하여 냉각파이프(92) 내로 냉각수를 유동시키면 하부 챔버(20)의 온도에 의해 자성유체실(91)이 팽창되면서 기밀 유지의 역할을 못하는 현상을 예방할 수 있다.
본 실시예의 경우, 냉각모듈(92)로서 수랭식이 사용되고 있지만 공랭식이 사용될 수도 있다. 예컨대, 냉각파이프(92) 대신에 공기 유동 파이프를 적용할 수도 있고, 아니면 냉각팬을 자성유체실(91) 영역에 배치하여 자성유체실(91)을 냉각시킬 수도 있을 것이다.
이러한 구성 외에도 밀봉부(90)는 자성유체실(91)과 유닛 샤프트(71) 사이에 배치되는 다수의 오링(O/R, O-Ring)을 더 포함한다. 다수의 오링(O/R)과 자성유체실(91)로 인해 하부 챔버(20)를 관통하는 유닛 샤프트(71) 영역의 밀봉 효율이 뛰어나 이 영역에서 리크가 발생되는 현상을 예방할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 서셉터용 얼라인 유닛(70)은 기판지지부(51)의 둘레 방향을 따라 서로 다른 적어도 2 군데의 위치에 각각 배치될 수 있다.
최소의 개수로서 2개의 서셉터용 얼라인 유닛(70)이 사용될 수 있는데, 2개의 서셉터용 얼라인 유닛(70)은 기판지지부(51)의 장변 쪽에 배치될 수 있다.
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(미도시)를 통해 유입되어 서셉터(50)의 기판지지부(51)의 상부에 배치된다.
이 때, 리프트 핀(53)의 상단은 기판지지부(51)의 상면으로 소정 높이 돌출된 상태이므로, 로봇아암은 리프트 핀(53)들에 유리기판(G)을 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 업(up) 동작시킨다. 그러면 리프트 핀(53)이 다운(down) 동작되고, 이를 통해 유리기판(G)은 서셉터(50)의 상면으로 밀착되면서 로딩된다.
정해진 거리만큼 서셉터(50)가 업(up) 동작되면 승강 모듈(60)의 동작이 정지되고 유리기판(G)은 가스분배판(31)의 직하방에 위치하게 된다. 이 때 이미, 서셉터(50)는 대략 섭씨 수백도로 가열된다.
다음, 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.
증착이 완료되면 서셉터(50)가 원위치로 하강된 후, 기판출입부를 통해 취출되고 다시 새로운 유리기판이 유입되어 전술한 동작을 반복한다.
한편, 위와 같이 증착 공정이 진행되다가 열이나 진동 등의 이유로 인해 예컨대, 도 4처럼 서셉터(50)가 초기 세팅 위치에서 일정 각도로 틀어진 경우, 서셉터용 얼라인 유닛(70)을 사용하여 서셉터(50)를 얼라인시키면 된다.
즉 서셉터용 얼라인 유닛(70)을 통해 서셉터(50)를 도 4의 C 방향으로 가압하여 이동시킴으로써 서셉터(50)를 초기 세팅 위치로 다시 보정할 수 있다.
특히, 본 실시예의 경우, 서셉터용 얼라인 유닛(70)을 이용하여 챔버(10,20)의 외부에서 서셉터(50)의 얼라인 작업을 진행할 수 있기 때문에, 종래처럼 서셉터(50)의 온도를 낮추는 템프 다운을 진행하거나 챔버(10,20)의 내부를 대기압으로 변환시킬 필요 없이 서셉터(50)의 얼라인 작업을 진행할 수 있다. 다라서 그만큼 시간이 절약되기 때문에 수율 향상에 따른 생산성 향상을 기대할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 서셉터(50)의 템프 다운을 실시하거나 챔버(10,20) 내의 진공을 대기압으로 변환시키는 추가 작업을 진행할 필요 없이 서셉터(50)의 얼라인 작업을 챔버(10,20)의 외부에서 그대로 진행할 수 있어 수율 향상을 기대할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에서 서셉터용 얼라인 유닛에 대한 개략적인 평면 배치도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에서 서셉터용 얼라인 유닛에 대한 개략적인 평면 배치도이다.
전술한 실시예와 달리, 서셉터용 얼라인 유닛(70)은 도 5처럼 하부 챔버(20a)에 2개 마련되기는 하되 기판지지부(51)의 장변 영역에서 서로 대각되는 방향에 배치될 수도 있고, 도 6처럼 하부 챔버(20b)에 4개 마련되어 기판지지부(51)의 각 코너(corner) 영역에 하나씩 배치될 수도 있다.
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.
10 : 상부 챔버 20 : 하부 챔버
30 : 전극 31 : 가스분배판
32 : 후방플레이트 35 : 현가지지부재
37 : 가스공급부 38 : 고주파 전원부
50 : 서셉터 51 : 기판지지부
52 : 샤프트 53 : 리프트 핀
65 : 서셉터지지대 70 : 서셉터용 얼라인 유닛
71 : 유닛 샤프트 72 : 핸들
73 : 가압판 80 : 운동 변환부
81 : 제1 나사부 82 : 매립식 너트
83 : 제2 나사부 90 : 밀봉부
91 : 자성유체실 92 : 냉각모듈

Claims (14)

  1. 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 챔버;
    상기 챔버 내에 마련되어 상기 평면디스플레이가 로딩(Loading)되는 서셉터; 및
    일단부는 상기 챔버 내에서 상기 서셉터에 이웃되게 배치되고 타단부는 상기 챔버의 외부에 배치되며, 상기 챔버의 외부에서 상기 서셉터의 얼라인(align) 작업을 진행하는 서셉터용 얼라인 유닛을 포함하며,
    상기 서셉터용 얼라인 유닛은,
    상기 챔버의 벽체에 회전 가능하게 결합되는 유닛 샤프트;
    상기 유닛 샤프트의 일단부에 결합되어 상기 유닛 샤프트를 회전시키는 핸들;
    상기 유닛 샤프트의 타단부에 결합되어 상기 서셉터를 가압하는 가압판; 및
    상기 유닛 샤프트 영역에 배치되어 상기 챔버의 벽체를 관통하는 상기 유닛 샤프트 영역을 밀봉시키되 상기 유닛 샤프트를 둘러싸도록 상기 챔버의 벽체에 마련되는 자성유체실을 구비하는 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터는,
    상기 평면디스플레이가 지지되는 넓은 평판으로서의 기판지지부; 및
    상기 기판지지부의 중앙에 연결되는 샤프트를 포함하며,
    상기 가압판은 상기 기판지지부의 측벽에 배치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터용 얼라인 유닛은,
    상기 핸들의 회전 운동을 상기 가압판의 직선 운동으로 변환시키는 운동 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운동 변환부는,
    상기 유닛 샤프트의 외벽에 형성되는 제1 나사부; 및
    상기 챔버의 벽체에 매입되는 매립식 너트의 내벽에 형성되며, 상기 제1 나사부와 나사 맞물림되는 제2 나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터용 얼라인 유닛은,
    상기 자성유체실을 냉각시키는 냉각모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉각모듈은,
    상기 자성유체실의 내부를 따라 배치되어 냉각수가 유동되는 냉각파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는,
    상기 자성유체실과 상기 유닛 샤프트 사이에 배치되는 다수의 오링(O-Ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터용 얼라인 유닛은 상기 서셉터의 둘레 방향을 따라 서로 다른 적어도 2 군데의 위치에 각각 배치되는 다수의 서셉터용 얼라인 유닛인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 서셉터용 얼라인 유닛은 상기 서셉터의 장변 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 서셉터용 얼라인 유닛은 상기 서셉터의 장변 영역에서 서로 대각되는 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 유닛 샤프트에는 눈금 패턴이 형성되며,
    상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 유리기판인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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