KR101441480B1 - 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, 기판이 출입되는 공간을 형성하되 게이트 밸브(GATE VALVE)에 의해 개폐되는 슬릿이 측벽에 관통되게 형성되는 공정 챔버와, 공정 챔버에 이웃하게 배치되며, 슬릿을 통해 기판을 공정 챔버의 외부 및 내부로 출입시키는 기판 출입유닛과, 기판 출입유닛과 부분적으로 연결되며, 기판 출입유닛의 동작에 의해 기판이 공정 챔버 내에 로딩될 때 슬릿에 배치되어 슬릿을 차폐하는 슬릿 차폐유닛을 포함한다.

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition apparatus for Flat Display}
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판의 출입을 위해 공정 챔버에 마련되는 슬릿이 증착 품질에 악영향을 미치는 것을 방지할 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.
이러한 평면디스플레이 중에서 특히 유기전계발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 평면디스플레이로서 주목받고 있다.
이러한 유기전계발광표시장치(OLED)는 애노드와 캐소드 그리고, 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막들을 포함하고 있다. 여기서 유기막들은 최소한 발광층을 포함하며, 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.
또한, 유기전계발광표시장치(OLED)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 평면디스플레이로서 주목받고 있다.
이러한 유기전계발광표시장치(OLED) 기판을 제조하기 위해서는 기판 상에 TFT(Thin Film Transistor)를 형성하기 위한 무기물 증착공정과 패터닝 공정이 반복적으로 이루어지고, 이후 발광 Cell을 구성하기 위한 유기물 증착이 이루어진다.
통상적으로 유기전계발광표시장치(OLED) 기판에 증착되는 무기물은 화학 기상 증착공정(CVD, Chemical Vapor Deposition Process)으로 증착한다. 이러한 화학 기상 증착공정이 다양한 박막을 형성하는데 유리하기 때문이다.
유기전계발광표시장치(OLED) 기판을 제조하기 위한 증착공정 중에 하나인 화학 기상 증착공정(CVD, Chemical Vapor Deposition Process)을 간략히 설명하면, 화학 기상 증착공정은, 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 전극을 통해 가스분배판에서 분출되어 기판 상에 증착되는 공정으로서, 이러한 공정은 화학 기상 증착공정을 수행하는 공정 챔버 내에서 이루어진다.
특히 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 공정 챔버를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 화학 기상 증착공정을 위한 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 증착 공정이 수행되며, 기판(G)의 출입을 위해 슬릿이 마련되는 공정 챔버(Processing Chamber,1)와, 공정 챔버(1)에 이웃하게 배치되며, 슬릿(미도시)을 통해 기판(G)을 공정 챔버(1)의 외부 및 내부로 출입시키는 기판 출입유닛(2)을 포함한다.
공정 챔버(1)는, 공정챔버(1) 내에 마련되어 증착 대상인 기판(G)이 로딩(Loading)되는 서셉터(Susceptor, 미도시)와, 공정챔버(1) 내에 마련되어 상부전극의 역할을 하는 배면판(미도시)과, 배면판(미도시)의 하부에 마련되어 기판(G) 상으로 증착물질을 분배하는 가스분배판(미도시)을 포함한다.
기판 출입유닛(2)은, 기판(G)이 공정 챔버(1)로 진입될 수 있는 환경을 조성하는 로드락 챔버(load lock Chamber, 3)에서 기판(G)을 공급받는다. 또한 이러한 기판 출입유닛(2)은, 공정 챔버(1)와 로드락 챔버(3)를 연결하는 트랜스퍼 챔버(transfer chamber, 4)의 내부에 마련된다.
이러한 종래 기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 기판 출입유닛(2)이 슬릿(미도시)을 통해 기판(G)을 공정 챔버(1)의 내부에 로딩한 후에 증착 공정을 수행한다.
그런데 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 슬릿이 증착 과정에 악영향을 미쳐 증착 품질을 악화시키는 문제점이 있다.
즉 슬릿에 의해 공정 챔버 내부(1) 내부에서의 가스유동 및 전자기적인 균형이 유지되지 않음으로써, 증착품질이 악화되는 것이다.
따라서, 기판(G)의 출입에 필수적인 슬릿을 유지하면서도 증착 과정에서는 슬릿을 차폐할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 필요한 실정이다.
한국특허공개공보 제10-2008-0082922호 (어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드), 2008.09.12
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 증착 과정에서 공정 챔버의 슬릿을 차폐할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판이 출입되는 공간을 형성하되 게이트 밸브(GATE VALVE)에 의해 개폐되는 슬릿이 측벽에 관통되게 형성되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 이웃하게 배치되며, 상기 슬릿을 통해 상기 기판을 상기 공정 챔버의 외부 및 내부로 출입시키는 기판 출입유닛; 및 상기 기판 출입유닛과 부분적으로 연결되며, 상기 기판 출입유닛의 동작에 의해 상기 기판이 상기 공정 챔버 내에 로딩될 때 상기 슬릿에 배치되어 상기 슬릿을 차폐하는 슬릿 차폐유닛을 포함을 포함하고, 상기 기판 출입유닛은, 상기 기판과 상기 슬릿 차폐유닛을 지지하며, 상호 이격되어 배치되는 바(bar) 형태의 복수의 엔드 이펙터(end effector)가 마련되는 핸드를 포함하며, 상기 슬릿 차폐유닛은, 상기 엔드 이펙터가 관통하는 절개부가 마련되는 플레이트(plate) 형태의 차폐 몸체를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 제공될 수 있다.
상기 기판 출입유닛은, 상기 핸드와 연결되어 상기 핸드를 업/다운(up/down)시키는 하는 핸드 업/다운(up/down) 이동부를 더 포함할 수 있다.
삭제
상기 절개부는, 상기 차폐 몸체의 하단부에서 상측으로 미리 결정된 깊이로 요입되어 형성될 수 있다.
상기 차폐 몸체는, 상기 슬릿에 배치되는 제1 몸체부; 및 상기 제1 몸체부에서 연장되어 마련되며, 상기 공정 챔버의 외측벽에 접촉되어 상기 제1 몸체부가 상기 공정 챔버의 내부로 이동되는 것을 제한하는 제2 몸체부를 포함할 수 있다.
상기 차폐 몸체는, 상기 제1 몸체부의 하단부에 결합되어 상기 제1 몸체부와 상기 슬릿의 하측벽의 접촉을 차단하는 제1 접촉방지 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 공정 챔버는, 상기 슬릿의 하측벽에서 돌출되어 마련되는 제1 위치 가이드 핀을 포함하며, 상기 제1 접촉방지 패드에는 제1 위치 가이드 핀이 삽입되는 제1 가이드 홀이 형성될 수 있다.
상기 공정 챔버에는, 상기 제2 몸체부가 삽입되도록 상기 공정 챔버의 외측벽에서 미리 결정된 깊이만큼 함몰되어 형성되는 안착홈이 마련될 수 있다.
상기 공정 챔버는, 상기 안착홈의 하측벽에 결합되며, 상기 제2 몸체부를 지지하는 지지 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 패드는, 상기 공정 챔버의 외측벽쪽으로 갈수록 높이가 증가하도록, 상단부가 비스듬하게 경사지며, 상기 제2 몸체부는, 상기 지지 패드의 상단부에 형상맞춤되도록, 하단부가 비스듬하게 경사질 수 있다.
상기 슬릿 차폐유닛은, 상기 절개부의 상부 측벽에 결합되어 상기 엔드 이펙터와 상기 차폐 몸체의 접촉을 차단하는 제2 접촉방지 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 엔드 이펙터는, 상단부에서 돌출되어 마련되는 제2 위치 가이드 핀을 포함하며, 상기 제2 접촉방지 패드에는 상기 제2 위치 가이드 핀이 삽입되는 제2 가이드 홀이 마련될 수 있다.
상기 엔드 이펙터는, 상기 차폐 몸체가 상기 엔드 이펙터에 연결된 상태에서 상기 엔드 이펙터의 길이방향으로 이동되는 것을 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.
상기 스토퍼는, 상기 엔드 이펙터의 상단부에 결합되어 상기 차폐 몸체와 접촉되는 접촉 패드일 수 있다.
상기 기판은 OLED용 유리 기판이고, 상기 게이트 밸브는, 상기 기판이 출입하는 출입구가 마련되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징 내부에 업/다운(up/down) 가능하게 마련되며, 상기 슬릿을 개폐하는 슬릿 밸브 블레이드; 및 상기 슬릿 밸브 블레이드와 연결되며, 상기 슬릿 밸브 블레이드를 업/다운(up/down)시키는 블레이드 업/다운(up/down) 이동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 슬릿 차폐유닛이 기판이 공정 챔버 내에 로딩될 때 슬릿에 배치되어 슬릿을 차폐함으로써, 슬릿이 증착 품질에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2의 공정 챔버가 도시된 단면도이다.
도 4는 도 2의 슬릿 차폐유닛이 기판 출입유닛에 지지되는 상태가 도시된 사시도이다.
도 5는 도 4의 'A'부분의 확대도이다.
도 6은 도 4를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도이다.
도 8은 도 2의 슬릿 차폐유닛이 도시된 사시도이다.
도 9는 도 8의 'C'부분의 확대도이다.
도 10은 도 8의 슬릿 차폐유닛이 도시된 배면도이다.
도 11은 도 8의 슬릿 차폐유닛이 도시된 측면도이다.
도 12는 도 3의 공정 챔버에서 슬릿 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 13은 도 2의 슬릿 차폐유닛이 슬릿에 배치되는 과정이 도시된 동작상태도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
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.
도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 평면디스플레이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 것이 적용되어도 좋다. 다만, 본 실시예에서는 OLED(Organic Light Emitting Diodes)를 채택하여 설명한다.
이하, 편의를 위해, OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 유리기판을 단순히 기판이라 하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 3은 도 2의 공정 챔버가 도시된 단면도이며, 도 4는 도 2의 슬릿 차폐유닛이 기판 출입유닛에 지지되는 상태가 도시된 사시도이고, 도 5는 도 4의 'A'부분의 확대도이며, 도 6은 도 4를 다른 방향에서 바라본 사시도이고, 도 7은 도 6의 'B'부분의 확대도이며, 도 8은 도 2의 슬릿 차폐유닛이 도시된 사시도이고, 도 9는 도 8의 'C'부분의 확대도이며, 도 10은 도 8의 슬릿 차폐유닛이 도시된 배면도이고, 도 11은 도 8의 슬릿 차폐유닛이 도시된 측면도이며, 도 12는 도 3의 공정 챔버에서 슬릿 영역을 확대하여 도시한 도면이고, 도 13은 도 2의 슬릿 차폐유닛이 슬릿에 배치되는 과정이 도시된 동작상태도이다.
도 2 내지 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 기판(G)이 출입되는 공간을 형성하되 게이트 밸브(GATE VALVE,160)에 의해 개폐되는 슬릿(121)이 측벽에 관통되게 형성되는 공정 챔버(100)와, 공정 챔버(100)에 이웃하게 배치되며, 슬릿(121)을 통해 기판(G)을 공정 챔버(100)의 외부 및 내부로 출입시키는 기판 출입유닛(200)과, 기판 출입유닛(200)과 부분적으로 연결되며, 기판 출입유닛(200)의 동작에 의해 기판(G)이 공정 챔버(100) 내에 로딩될 때 슬릿(121)에 배치되어 슬릿(121)을 차폐하는 슬릿 차폐유닛(300)을 포함한다.
게이트 밸브(160)는, 기판(G)이 출입하는 출입구가 마련되는 밸브 하우징(161)과, 밸브 하우징(161) 내부에 업/다운(up/down) 가능하게 마련되며, 슬릿(121)을 개폐하는 슬릿 밸브 블레이드(162)와, 슬릿 밸브 블레이드(162)와 연결되며, 슬릿 밸브 블레이드(162)를 업/다운(up/down)시키는 블레이드 업/다운(up/down) 이동부(163)를 포함한다.
본 실시예에서 블레이드 업/다운(up/down) 이동부(163)는 가압실린더로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며, 슬릿 밸브 블레이드(162)를 업/다운(up/down)시킬 수 있는 다양한 구동수단이 블레이드 업/다운(up/down) 이동부로 사용될 수 있다.
공정 챔버(100)는, 내부에 기판 출입유닛(200)이 마련되는 트랜스퍼 챔버(transfer chamber, 미도시)와 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)는, 공정 챔버(100)와 실질적으로 동일한 환경이 조성되는 로드락 챔버(load lock Chamber, 미도시)와 연결된다.
공정 챔버(100)는 상부챔버(110)와 하부챔버(120)를 포함한다. 이러한 공정 챔버(100)는, 상부챔버(110)와 하부챔버(120)가 한 몸체를 이루어 내부에 증착공간(S)을 형성한다.
또한 공정 챔버(100)는, 증착 공정이 진행될 때는 증착공간(S)이 진공 분위기로 유지될 수 있도록, 증착공간(S)을 외부와 격리한다.
상부챔버(110)의 내부에는 횡 방향을 따라 전극(140)이 마련되어 있다. 전극(140)은, 하부챔버(120)를 향한 전면에 배치되는 가스분배판(145)과, 가스분배판(145)과의 버퍼공간(Y)을 사이에 두고 가스분배판(145)의 배후에 배치되는 후방플레이트(141)를 구비한다.
가스분배판(145)에는, 공정 챔버(100) 내에 형성되는 증착공간(S)으로 증착 공정을 위한 플라즈마 상태의 가스(gas)를 분배하는 다수의 오리피스(미도시)가 그 두께방향을 따라 형성되어 있다.
가스분배판(145)과 후방플레이트(141) 사이에는 현가지지부재(143)가 마련되어 있다. 현가지지부재(143)는 버퍼공간(Y) 내의 증착물질이 외부로 누출되지 않도록 버퍼공간(Y)을 차폐할 뿐만 아니라 가스분배판(145)을 후방플레이트(141)에 대해 현가 지지한다. 뿐만 아니라 현가지지부재(143)는 증착 공정 시 대략 200℃ 정도로 가열된 가스분배판(145)이 X축, Y축 및 Z축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 열팽창하는 것을 보상하는 역할도 겸한다.
후방플레이트(141)와 상부챔버(110) 사이에는 후방플레이트(141)가 상부챔버(110)의 외벽에 직접 접촉되어 통전되지 않도록 절연체(117)가 마련되어 있다. 절연체(117)는 테프론 등으로 제작될 수 있다. 후방플레이트(141)의 주변에는 상부챔버(110)에 대해 후방플레이트(141)를 지지하는 플레이트지지부(미도시)가 더 구비되어 있다.
상부챔버(110)의 상단에는 상판부(113)가 마련되어 있는데, 상판부(113)는 상부챔버(110)의 상부를 덮는 역할을 할 뿐만 아니라 지지 플레이트(미도시)가 지지 및 결합되는 부분이 된다.
지지 플레이트(미도시)에는, 그 상부에 공정 가스(gas)를 공급시키기 위한 가스공급부(115)와, 상부챔버(110) 내에 결합되어 있는 후방플레이트(141)와 연결라인(111)에 의해 전기적으로 연결되어 있는 고주파 전원부(112)와, 가스공급부(115)와 가스유입관(미도시)이 연결되도록 가스공급부(115) 및 고주파 전원부(112) 사이에 마련되어 가스공급부(115)로부터 유입되는 공정 가스(gas)의 이동 경로가 되는 가스이동관(미도시)과, 가스이동관(미도시) 및 그 주변 영역을 차폐하는 차폐박스(미도시) 등이 장착되어 있다.
이러한 구성에 의해 가스공급부(115)로부터 공급되는 공정 가스(gas)는 가스유입관(미도시)을 통해 버퍼공간(Y)으로 공급될 수 있고, 후방플레이트(141)가 고주파 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 전력에 의해 전극을 띠게 됨으로써 버퍼공간(Y)으로 유입된 공정 가스(gas)를 플라즈마화 할 수 있다.
하부챔버(120)에 대해서 살펴보면, 하부챔버(120)는, 실질적으로 기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되는 부분으로서, 전술한 증착공간(S)이 하부챔버(120) 내에 형성된다.
도시하지는 않았지만, 하부챔버(120) 내의 바닥면 영역에는 증착공간(S)에 존재하는 공정 가스(gas)를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(미도시)이 마련되어 있다.
하부챔버(120) 내부에는 기판(G)이 로딩(Loading)되는 서셉터(130)가 마련된다.
서셉터(130)는 하부챔버(120) 내의 증착공간(S)에서 횡 방향으로 배치되어 로딩(loading)되는 기판(G)을 지지한다. 보통은 증착 대상물인 기판(G)의 면적보다 큰 구조물로 형성되며, 서셉터(130)의 상면은 기판(G)이 정밀하게 수평 상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반(Surface plate)으로 제조된다.
서셉터(130)의 상면으로 기판(G)이 얹혀지면서 로딩되거나 취출되기 위해 서셉터(130)에는 로딩되거나 취출되는 기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하는 복수의 리프트 핀(131, Lift Pin)이 더 구비되어 있다. 리프트 핀(131)들은 서셉터(130)를 관통하도록 서셉터(130)에 설치되어 있다.
이러한 리프트 핀(131)들은 서셉터(130)가 하강할 때, 그 하단이 하부챔버(120)의 바닥면에 가압되어 상단이 서셉터(130)의 상단으로 돌출된다. 리프트 핀(131)의 돌출된 상단은 기판(G)을 상부로 들어올리게 되고 따라서 기판(G)은 서셉터(130)로부터 이격되게 된다.
반대로, 서셉터(130)가 부상하면, 리프트 핀(131)이 서셉터(130)의 상면에 대해 하방으로 이동하여 기판(G)이 서셉터(130)의 상면에 밀착된다. 즉, 리프트 핀(131)들은 후술할 엔드 이펙터(210)가 서셉터(130)에 로딩된 기판(G)을 지지할 수 있도록 기판(G)과 서셉터(130) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.
이러한 서셉터(130)에는, 그 상단이 서셉터(130)의 배면 중앙 영역에 고정되고 하단이 하부챔버(120)를 통해 하방으로 노출되어 서셉터(130)를 승강 가능하게 지지하는 컬럼(132)이 더 결합되어 있다.
한편, 서셉터(130)는 무겁고 사이즈가 크게 되면 이에 의하여 처짐 등이 발생될 수 있는데, 이는 서셉터(130)의 상면에 로딩되는 기판(G)의 처짐 등으로 연계될 수 있다. 이에 본 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 컬럼(132)의 상부 영역에는 서셉터 지지부(133)가 마련되어 서셉터(130)를 안정적으로 떠받치고 있다. 그러나 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않으며 서셉터(130)에 처짐이 없는 경우라면 서셉터 지지부(133)는 생략될 수 있다.
서셉터(130)는 하부챔버(120) 내의 증착공간(S)에서 상하로 승강한다. 즉, 기판(G)이 로딩될 때는 하부챔버(120) 내의 바닥면 영역에 배치되어 있다가 기판(G)이 서셉터(130)의 상면에 밀착되고 증착 공정이 진행될 때에는 기판(G)이 가스분배판(145)에 인접할 수 있도록 부상한다. 이를 위해, 서셉터(130)에 결합된 컬럼(132)에는 서셉터(130)를 승강시키는 승강 모듈(150)이 더 마련되어 있다.
승강 모듈(150)에 의해 서셉터(130)가 승강하는 과정에서 컬럼(132)과 하부챔버(120) 사이에 공간이 발생되면 않아야 한다. 따라서 컬럼(132)이 통과하는 하부챔버(120)의 해당 영역에는, 컬럼(132)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(151)이 마련되어 있다. 벨로우즈관(151)은 서셉터(130)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(130)가 부상할 때 압착된다.
하부챔버(120)의 측벽에 슬릿(121)이 마련되며, 게이트 밸브(160)에 의해 슬릿(121)이 개폐된다.
기판 출입유닛(200)은, 슬릿(121)을 통해 기판(G)을 공정 챔버(100)의 외부 및 내부로 출입시킨다. 이러한 기판 출입유닛(200)은, 기판(G)과 슬릿 차폐유닛(300)을 지지하며 상호 이격되어 배치되는 바(bar) 형태의 복수의 엔드 이펙터(end effector,210)가 마련되는 핸드(220)와, 핸드(220)와 연결되어 핸드(220)를 업/다운(up/down)시키는 하는 핸드 업/다운(up/down) 이동부(미도시)를 포함한다.
또한 기판 출입유닛(200)은, 핸드(220)와 연결되어 핸드(220)를 전,후진시키는 핸드 전후진부(미도시)를 더 포함한다.
슬릿 차폐유닛(300)은, 기판 출입유닛(200)과 부분적으로 연결되며, 기판 출입유닛(200)의 동작에 의해 기판(G)이 공정 챔버(100) 내에 로딩될 때 슬릿(121)에 배치되어 슬릿(121)을 차폐한다. 이러한 슬릿 차폐유닛(300)은, 엔드 이펙터(210)가 관통하는 절개부(320)가 마련되는 플레이트(plate) 형태의 차폐 몸체(310)를 포함한다.
이러한 차폐 몸체(310)는, 절개부(320)를 관통하는 엔드 이펙터(210)에 지지되어 슬릿(121)으로 이동되거나 슬릿(121)에서 이탈된다. 차폐 몸체(310)의 절개부(320)는, 차폐 몸체(310)의 하단부에서 상측으로 미리 결정된 깊이로 요입되어 형성된다.
절개부(320)는, 차폐 몸체(310)가 슬릿(121)에 배치된 상태에서 엔드 이펙터(210)의 하강에 의해 차폐 몸체(310)에서 엔드 이펙터(210)가 이탈될 수 있도록, 엔드 이펙터(210)의 높이보다 큰 깊이로 마련된다.
또한 차폐 몸체(310)는, 슬릿(121)의 상측벽과 하측벽 사이의 거리 보다 작은 높이로 마련된다. 이는 차폐 몸체(310)를 슬릿(121)에 배치하는 작업 및 슬릿(121)에서 차폐 몸체(310)를 이탈시키는 작업을 용이하게 수행하기 위함이다.
즉 기판(G)과 함께 차폐 몸체(310)를 지지하는 엔드 이펙터(210)가, 공정 챔버(100)의 내부로 진입한 후에 기판(G)을 서셉터(130)에 안착시키기 위해 하강한다.
이때 엔드 이펙터(210)에 지지되는 차폐 몸체(310)는, 엔드 이펙터(210)와 함께 하강하다가 슬릿(121)의 하측벽과 접촉되며 하강이 저지되고 결국 엔드 이펙터(210)에서 이탈되어 슬릿(121)에 배치된다.
반대로 증착 공정이 완료된 후에는, 엔드 이펙터(210)가 절개부(320)를 관통하여 공정 챔버(100)의 내부로 진입 한 후 기판(G)을 지지하기 위해 상승한다.
이때 슬릿(121)에 배치된 차폐 몸체(310)는, 엔드 이펙터(210)의 상승에 의해 함께 상승되어 엔드 이펙터(210)에 의해 지지되며, 결국 엔드 이펙터(210)의 이동에 의해 슬릿(121)에서 이탈된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 차폐 몸체(310)가 슬릿(121)의 상측벽과 하측벽 사이의 거리 보다 작은 높이로 마련됨으로써, 차폐 몸체(310)를 슬릿(121)에 배치하는 작업 및 슬릿(121)에서 차폐 몸체(310)를 이탈시키는 작업을 용이한 장점이 있다.
한편 본 실시예에 따른 엔드 이펙터(210)는, 차폐 몸체(310)가 엔드 이펙터(210)에 연결된 상태에서 엔드 이펙터(210)의 길이방향으로 이동되는 것을 제한하는 스토퍼(211)를 포함한다.
이러한 스토퍼(211)는, 엔드 이펙터(210)의 상단부에 결합되어 차폐 몸체(310)와 접촉되는 접촉 패드이다. 본 실시예에서 스토퍼(211)는 플라스틱 재질로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며 파티클(particle)의 발생을 방지하는 다양한 재질이 제1 접촉방지 패드(313)의 재료로 사용될 수 있다.
한편 차폐 몸체(310)는, 슬릿(121)에 배치되는 제1 몸체부(311)와, 제1 몸체부(311)에서 연장되어 마련되며, 공정 챔버(100)의 외측벽에 접촉되어 제1 몸체부(311)가 공정 챔버(100)의 내부로 이동되는 것을 제한하는 제2 몸체부(312)를 포함한다. 본 실시예에서 제2 몸체부(312)는 플랜지(flange) 형태로 마련된다.
이러한 차폐 몸체(310)는, 제1 몸체부(311)의 하단부에 결합되어 제1 몸체부(311)와 슬릿(121)의 하측벽의 접촉을 차단하는 제1 접촉방지 패드(313)를 더 포함한다.
제1 접촉방지 패드(313)는, 제1 몸체부(311)가 슬릿(121)의 하측벽에 직접적으로 접촉되는 것을 차단함으로써, 파티클의 발생을 방지한다. 본 실시예에서 제1 접촉방지 패드(313)는 플라스틱 재질로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며 파티클의 발생을 방지하는 다양한 재질이 제1 접촉방지 패드(313)의 재료로 사용될 수 있다.
한편 공정 챔버(100)에는, 제2 몸체부(312)가 삽입되도록 공정 챔버(100)의 외측벽에서 미리 결정된 깊이만큼 함몰되어 형성되는 안착홈(170)이 마련된다. 이러한 안착홈(170)은, 슬릿(121)과 연결되며 슬릿(121)의 단면적보다 넓은 단면적을 가진다.
또한 공정 챔버(100)는, 안착홈(170)의 하측벽에 결합되며, 제2 몸체부(312)를 지지하는 지지 패드(180)를 더 포함한다.
이러한 지지 패드(180)는, 제2 몸체부(312)가 안착홈(170)의 하측벽에 직접적으로 접촉되는 것을 차단함으로써, 파티클의 발생을 방지한다. 본 실시예에서 지지 패드(180)는 플라스틱 재질로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며 파티클의 발생을 방지하는 다양한 재질이 지지 패드(180)의 재료로 사용될 수 있다.
본 실시예에서 지지 패드(180)는, 공정 챔버(100)의 외측벽쪽으로 갈수록 높이가 증가하도록, 상단부가 비스듬하게 경사진다. 또한. 제2 몸체부(312)는, 지지 패드(180)의 상단부에 형상맞춤되도록, 하단부가 비스듬하게 경사진다.
이와 같이 상단부가 경사진 지지 패드(180)는, 차폐 몸체(310)가 슬릿(121)에 배치될 때 제2 몸체부(312)의 경사진 하단부와 형상맞춤되어 차폐 몸체(310)를 정위치로 유도한다.
또한 차폐 몸체(310)는, 지지 패드(180)의 경사진 상단부에 지지됨으로써, 진동 또는 충격 등에 의해 슬릿(121)에서 이탈되지 않는다.
한편 본 실시예에 따른 슬릿 차폐유닛(300)은, 절개부(320)의 상부 측벽에 결합되어 엔드 이펙터(210)와 차폐 몸체(310)의 접촉을 차단하는 제2 접촉방지 패드(330)를 더 포함한다.
제2 접촉방지 패드(330)는, 엔드 이펙터(210)와 차폐 몸체(310)가 직접적으로 접촉하는 것을 차단함으로써, 파티클의 발생을 방지한다. 본 실시예에서 제2 접촉방지 패드(330)는 플라스틱 재질로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며 파티클의 발생을 방지하는 다양한 재질이 제2 접촉방지 패드(330)의 재료로 사용될 수 있다.
이하에서 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 작동을 슬릿 차폐유닛(300)을 위주로 설명한다.
먼저 슬릿 차폐유닛(300)이 슬릿(121)에 배치되는 과정을 설명하면, 기판(G)과 차폐 몸체(310)를 지지하는 엔드 이펙터(210)가 슬릿(121)을 통과하여 공정 챔버(100)의 내부로 진입된다.
서셉터(130)에 기판(G)을 로딩하기 위해 엔드 이펙터(210)가 하강하고, 엔드 이펙터(210)와 함꼐 차폐 몸체(310)가 하강한다.
이때 엔드 이펙터(210)와 함께 하강하던 차폐 몸체(310)는, 슬릿(121)의 하측벽과 접촉되어 하강이 저지되고, 결국 엔드 이펙터(210)에서 이탈되어 슬릿(121)에 배치된다.
이후 기판(G)을 서셉터(130)에 로딩한 엔드 이펙터(210)는, 차폐 몸체(310)의 절개부(320)를 통해 공정 챔버(100)의 외부로 복귀한다. 엔드 이펙터(210)의 복귀가 완료되면, 게이트 밸브(160)가 작동하여 공정 챔버(100)를 격리한 후 증착 공정을 수행한다.
다음, 증착 공정이 완료된 후 슬릿 차폐유닛(300)을 슬릿(121)에서 이탈하는 과정을 설명한다.
게이트 밸브(160)가 개방되면, 엔드 이펙터(210)는 차폐 몸체(310)의 절개부(320)를 관통하여 공정 챔버(100)의 내부로 진입한다. 공정 챔버(100)의 내부로 진입된 엔드 이펙터(210)는 기판(G)을 언로딩(unloading)하기 위해 상승한다.
이때 슬릿(121)에 배치된 차폐 몸체(310)는, 엔드 이펙터(210)의 상승에 의해 함께 상승되어 엔드 이펙터(210)에 지지된다. 이후 엔드 이펙터(210)는 공정 챔버(100)의 외부로 후퇴하여 차폐 몸체(310)를 슬릿(121)에서 이탈시킨다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 슬릿 차폐유닛(300)이 기판(G)의 출입을 방해하지 않으면서 기판(G)이 공정 챔버(100) 내에 로딩될 때 슬릿(121)에 배치되어 슬릿(121)을 차폐함으로써, 슬릿(121)이 증착 품질에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다. 도 2 내지 도 13과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 제1 위치 가이드 핀(P1)과 제1 접촉방지 패드(313a)의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 2 내지 도 13의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 제1 위치 가이드 핀(P1)과 제1 접촉방지 패드(313a)의 구성을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 공정 챔버(100)는, 슬릿(121)의 하측벽에서 돌출되어 마련되는 제1 위치 가이드 핀(P1)을 포함하며, 제1 접촉방지 패드(313a)에는 제1 위치 가이드 핀(P1)이 삽입되는 제1 가이드 홀(H1)이 형성된다.
제1 위치 가이드 핀(P1)은, 차폐 몸체(310)가 슬릿(121)에 배치될 때 제1 가이드 홀(H1)에 삽입됨으로써, 차폐 몸체(310)를 정확한 위치로 유도한다.
또한 제1 위치 가이드 핀(P1)은 제1 가이드 홀(H1)에 삽입됨으로써, 진동 또는 충격 등에 의해 차폐 몸체(310)가 슬릿(121)에서 이탈되는 것이 방지된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 차폐 몸체(310)가 슬릿(121)에 배치되는 경우 제1 위치 가이드 핀(P1)이 제1 가이드 홀(H1)에 삽입됨으로써, 차폐 몸체(310)를 정위치에 배치하며 차폐 몸체(310)가 진동 또는 충격 등에 의해 슬릿(121)에서 이탈되는 것을 방지한다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다. 도 2 내지 도 13과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 제2 위치 가이드 핀(P2)과 제2 접촉방지 패드(330b)의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 2 내지 도 13의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 제2 위치 가이드 핀(P2)과 제2 접촉방지 패드(330b)의 구성을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에서 엔드 이펙터(210b)는, 상단부에서 돌출되어 마련되는 제2 위치 가이드 핀(P2)을 포함하며, 제2 접촉방지 패드(330b)에는 제2 위치 가이드 핀(P2)이 삽입되는 제2 가이드 홀(H2)이 마련된다.
제2 위치 가이드 핀(P2)은, 엔드 이펙터(210b)가 차폐 몸체(310)를 지지 시 제2 가이드 홀(H2)에 삽입됨으로써, 차폐 몸체(310)가 엔드 이펙터(210)에 정위치 되도록 한다.
또한 제2 위치 가이드 핀(P2)은, 제2 가이드 홀(H2)에 삽입됨으로써, 진동 또는 충격 등에 의해 차폐 몸체(310)가 엔드 이펙터(210b)에서 이탈되는 것이 방지된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 엔드 이펙터(210b)가 차폐 몸체(310)를 지지하는 경우 제2 위치 가이드 핀(P2)이 제2 가이드 홀(H2)에 삽입됨으로써, 엔드 이펙터(210b)의 이동 시 차폐 몸체(310)가 흔들려 차폐 몸체(310)가 정위치에서 어긋나는 것을 방지 할 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
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.
100: 공정 챔버 110: 상부챔버
112: 고주파 전원부 113: 상판부
115: 가스공급부 117: 절연체
120: 하부챔버 121: 슬릿
130: 서셉터 131: 리프트 핀
132: 컬럼 133: 서셉터 지지부
140: 전극 141: 후방플레이트
143: 현가지지부재 145: 가스분배판
150: 승강 모듈 151: 벨로우즈관
160: 게이트 밸브 161: 밸브 하우징
162: 슬릿 밸브 블레이드
163: 블레이드 업/다운(up/down) 이동부
170: 안착홈 180: 지지 패드
200: 기판 출입유닛 210, 210b: 엔드 이펙터
211: 스토퍼 220: 핸드
300: 슬릿 차폐유닛 310: 차폐 몸체
311: 제1 몸체부 312: 제2 몸체부
313): 제1 접촉방지 패드 320: 절개부
330, 330b: 제2 접촉방지 패드 P1: 제1 위치 가이드 핀
P2 제2 위치 가이드 핀 H1: 제1 가이드 홀
H2: 제2 가이드 홀 G: 기판
Y: 버퍼공간

Claims (15)

  1. 기판이 출입되는 공간을 형성하되 게이트 밸브(GATE VALVE)에 의해 개폐되는 슬릿이 측벽에 관통되게 형성되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버에 이웃하게 배치되며, 상기 슬릿을 통해 상기 기판을 상기 공정 챔버의 외부 및 내부로 출입시키는 기판 출입유닛; 및
    상기 기판 출입유닛과 부분적으로 연결되며, 상기 기판 출입유닛의 동작에 의해 상기 기판이 상기 공정 챔버 내에 로딩될 때 상기 슬릿에 배치되어 상기 슬릿을 차폐하는 슬릿 차폐유닛을 포함하고,
    상기 기판 출입유닛은,
    상기 기판과 상기 슬릿 차폐유닛을 지지하며, 상호 이격되어 배치되는 바(bar) 형태의 복수의 엔드 이펙터(end effector)가 마련되는 핸드를 포함하며,
    상기 슬릿 차폐유닛은,
    상기 엔드 이펙터가 관통하는 절개부가 마련되는 플레이트(plate) 형태의 차폐 몸체를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 출입유닛은,
    상기 핸드와 연결되어 상기 핸드를 업/다운(up/down)시키는 하는 핸드 업/다운(up/down) 이동부를 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 차폐 몸체의 하단부에서 상측으로 미리 결정된 깊이로 요입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 몸체는,
    상기 슬릿에 배치되는 제1 몸체부; 및
    상기 제1 몸체부에서 연장되어 마련되며, 상기 공정 챔버의 외측벽에 접촉되어 상기 제1 몸체부가 상기 공정 챔버의 내부로 이동되는 것을 제한하는 제2 몸체부를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차폐 몸체는,
    상기 제1 몸체부의 하단부에 결합되어 상기 제1 몸체부와 상기 슬릿의 하측벽의 접촉을 차단하는 제1 접촉방지 패드를 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공정 챔버는, 상기 슬릿의 하측벽에서 돌출되어 마련되는 제1 위치 가이드 핀을 포함하며,
    상기 제1 접촉방지 패드에는 제1 위치 가이드 핀이 삽입되는 제1 가이드 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 공정 챔버에는, 상기 제2 몸체부가 삽입되도록 상기 공정 챔버의 외측벽에서 미리 결정된 깊이만큼 함몰되어 형성되는 안착홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공정 챔버는, 상기 안착홈의 하측벽에 결합되며, 상기 제2 몸체부를 지지하는 지지 패드를 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지 패드는, 상기 공정 챔버의 외측벽쪽으로 갈수록 높이가 증가하도록, 상단부가 비스듬하게 경사지며,
    상기 제2 몸체부는, 상기 지지 패드의 상단부에 형상맞춤되도록, 하단부가 비스듬하게 경사지는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 슬릿 차폐유닛은,
    상기 절개부의 상부 측벽에 결합되어 상기 엔드 이펙터와 상기 차폐 몸체의 접촉을 차단하는 제2 접촉방지 패드를 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는, 상단부에서 돌출되어 마련되는 제2 위치 가이드 핀을 포함하며,
    상기 제2 접촉방지 패드에는 상기 제2 위치 가이드 핀이 삽입되는 제2 가이드 홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는, 상기 차폐 몸체가 상기 엔드 이펙터에 연결된 상태에서 상기 엔드 이펙터의 길이방향으로 이동되는 것을 제한하는 스토퍼를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스토퍼는,
    상기 엔드 이펙터의 상단부에 결합되어 상기 차폐 몸체와 접촉되는 접촉 패드인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 OLED용 유리 기판이고,
    상기 게이트 밸브는,
    상기 기판이 출입하는 출입구가 마련되는 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징 내부에 업/다운(up/down) 가능하게 마련되며, 상기 슬릿을 개폐하는 슬릿 밸브 블레이드; 및
    상기 슬릿 밸브 블레이드와 연결되며, 상기 슬릿 밸브 블레이드를 업/다운(up/down)시키는 블레이드 업/다운(up/down) 이동부를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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