KR101473828B1 - 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, 평면디스플레이용 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 공정 챔버와, 공정 챔버 내벽에 배치되며, 증착 공정 시 공정 챔버의 내벽이 증착되는 것을 저지하는 쉴드와, 공정 챔버의 내부에서 쉴드와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며, 기판의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 기판의 가장자리 부분을 차폐하는 쉐도우 프레임과, 쉐도우 프레임과 쉴드 사이에 배치되어 이격거리를 조절하는 간격 조절유닛을 포함한다.

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition apparatus for Flat Display}
본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 공정 챔버의 내부에서 유동하는 공정 가스의 흐름을 조절할 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)을 포함하는 공정 가스가 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, 기판에 대한 증착 공정이 수행되는 공정 챔버(Processing Chamber)와, 공정 챔버의 내부에 마련되며 기판이 로딩되는 서셉터(susceptor)와, 공정 챔버 내벽에 배치되며 증착 공정 시 정 챔버의 내벽이 증착되는 것을 저지하는 쉴드와, 공정 챔버의 내부에서 쉴드와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며 기판의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 기판의 가장자리 부분을 차폐하는 쉐도우 프레임을 포함한다.
또한 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 공정 챔버의 내부에 마련되며 공정 가스를 분사하는 가스분배판과, 공정 챔버에 마련되며 공정 챔버 내부의 진공상태를 위해 진공 펌프와 연결되는 가스배출부를 포함한다.
종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에서, 가스분배판은 공정 챔버의 상부에 마련되며, 진공 펌프와 연결되는 가스 배출구부는 공정 챔버의 하부에 마련된다. 따라서 공정 가스는 진공 챔버의 상부에서 하부로 유동되는 흐름을 갖는다.
즉 공정 가스는 공정 챔버의 내부에서 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리를 통과하여 유동하는데, 이러한 이격거리는 공정 가스의 유동에 영향을 미쳐 증착 품질에도 관여한다.
특히 공정 챔버에서는 다양한 증착 공정(예를 들어, a-Si 증착, ILD layer 증착 등)이 수행되는데, 이러한 다양한 증착 공정에서 공정 가스의 유동 흐름은 각각 다른 조건을 가지므로 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리도 달라져야 한다.
그런데 종래 기술에 따른 화학 기상 증착장치는, 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리를 가변시킬 수 없으므로, 다양한 증착 공정에 대응하기 어려운 문제점이 있다.
또한 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리를 가변시키기 위해 각각의 증착 공정마다 별도의 쉐도우 프레임을 사용하는 경우, 다수의 쉐도우 프레임을 제조해야 하므로 비용이 상승하며, 증착 공정마다 쉐도우 프레임을 교체하여 작업 시간이 길어져 결국 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 공정 챔버의 내부에서 유동되는 공정 가스의 흐름이 조절되도록, 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리를 가변시킬 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 필요한 실정이다.
한국특허공개공보 제10-2011-0061669호 (주식회사 테스), 2011.06.10
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 쉴드 또는 쉐도우 프레임의 교체 없이 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리를 가변시킬 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 평면디스플레이용 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내벽에 배치되며, 상기 증착 공정 시 상기 공정 챔버의 내벽이 증착되는 것을 저지하는 쉴드; 상기 공정 챔버의 내부에서 상기 쉴드와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 기판의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 상기 기판의 가장자리 부분을 차폐하는 쉐도우 프레임; 및 상기 쉐도우 프레임과 상기 쉴드 사이에 배치되어 상기 이격거리를 조절하는 간격 조절유닛을 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공할 수 있다.
상기 간격 조절유닛은, 상기 쉐도우 프레임에 착탈가능하게 결합되는 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛으로 이루어질 수 있다.
상기 쉐도우 프레임은, 중앙부가 개구된 원형 또는 다각형의 플레이트 형상으로 마련될 수 있다.
상기 쉐도우 프레임은, 4개의 모서리 영역들이 미리 결정된 크기의 곡률을 가지는 사각 형태의 쉐도우 프레임일 수 있다.
상기 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛은, 상기 모서리 영역에 배치되는 곡선형 간격 조절 어댑터(adapter)를 포함할 수 있다.
상기 곡선형 간격 조절 어댑터는,상기 쉐도우 프레임의 하측벽에 연결되는 제1 연결부; 및 상기 제1 연결부에서 연장되어 마련되며, 상기 쉐도우 프레임의 외측벽과 상기 쉴드 사이에 배치되는 제1 간격 조절부를 포함할 수 있다.
상기 쉐도우 프레임의 하측벽에는 나사산이 마련된 제1 체결홈이 형성되며, 상기 제1 연결부에는 상기 제1 체결홈과 연통되는 슬릿(slit)이 마련될 수 있다.
상기 제1 간격 조절부는, 상기 쉐도우 프레임의 외측벽에 밀착되는 제1 측벽; 및 상기 쉐도우 프레임의 외측벽에서 상기 쉴드 방향으로 이격되며, 상기 모서리 영역의 곡률보다 작은 곡률로 마련되는 제2 측벽을 포함할 수 있다.
상기 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛은, 상기 모서리 영역들 사이에 배치되는 직선형 간격 조절 어댑터(adapter)를 포함할 수 있다.
상기 직선형 간격 조절 어댑터는, 상기 쉐도우 프레임의 하측벽에 연결되는 제2 연결부; 및 상기 제2 연결부에서 연장되어 마련되며, 상기 쉐도우 프레임의 외측벽과 상기 쉴드 사이에 배치되는 제2 간격 조절부를 포함할 수 있다.
상기 쉐도우 프레임의 하측벽에는 나사산이 마련된 제2 체결홈이 형성되며, 상기 제2 연결부에는 상기 제2 체결홈과 연통되는 제1 관통홀이 마련될 수 있다.
상기 제2 간격 조절부는, 상기 쉐도우 프레임의 외측벽에 밀착되는 제3 측벽; 및 상기 쉐도우 프레임의 외측벽에서 상기 쉴드 방향으로 이격되며, 미리 결정된 곡률을 갖는 제4 측벽을 포함할 수 있다.
상기 간격 조절유닛은, 상기 쉴드에 착탈가능하게 결합되는 쉴드 장착형 간격 조절유닛으로 이루어질 수 있다.
상기 쉴드는 미리 결정된 곡률로 절곡된 쉴드 모서리부를 포함하며, 상기 쉴드 장착형 간격 조절유닛은, 상기 쉴드 모서리부에 연결되는 모서리형 간격 조절 어댑터를 포함할 수 있다.
상기 쉴드에는 나사산이 마련된 제3 체결홈이 형성되며, 상기 모서리형 간격 조절 어댑터에는, 상기 제3 체결홈과 연통되는 제2 관통홀이 마련될 수 있다.
상기 모서리형 간격 조절 어댑터는, 상기 쉴드의 표면에 밀착되는 제5 측벽; 및 상기 쉴드의 표면에서 상기 쉐도우 프레임 방향으로 이격되며, 상기 쉴드 모서리부의 곡률보다 작은 곡률로 마련되는 제6 측벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 간격 조절유닛이 쉐도우 프레임과 쉴드 사이에 배치되어 쉐도우 프레임과 쉴드 사이의 이격거리를 조절함으로써, 쉴드 또는 쉐도우 프레임의 교체 없이 쉴드와 쉐도우 프레임 사이의 이격거리를 가변시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1의 공정 챔버의 내부가 도시된 평면도이다.
도 3은 도 2를 'A' 부분의 확대도이다.
도 4는 도 3의 곡선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이다.
도 5는 도 3을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 6은 도 3의 곡선형 간격 조절 어댑터의 장착구조가 도시된 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 곡선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 곡선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 공정 챔버의 내부가 도시된 평면도이다.
도 10은 도 9의 'B' 부분의 확대도이다.
도 11은 도 9의 직선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이다.
도 12는 도 10을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 13은 도 10의 직선형 간격 조절 어댑터의 장착구조가 도시된 분해사시도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 공정 챔버의 내부가 도시된 평면도이다.
도 15는 도 14의 'C' 부분의 확대도이다.
도 16은 도 15의 모서리형 간격 조절 어댑터의 장착구조가 도시된 분해사시도이다.
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 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 2는 도 1의 공정 챔버의 내부가 도시된 평면도이며, 도 3은 도 2를 'A' 부분의 확대도이고, 도 4는 도 3의 곡선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이며, 도 5는 도 3을 다른 방향에서 바라본 사시도이고, 도 6은 도 3의 곡선형 간격 조절 어댑터의 장착구조가 도시된 분해사시도이다.
도1 내지 6에 도시된 바와 같이 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 평면디스플레이용 기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되는 공정 챔버(100)와, 공정 챔버(100)의 내벽에 배치되며 증착 공정 시 공정 챔버(100)의 내벽이 증착되는 것을 저지하는 쉴드(170)와, 공정 챔버(100)의 내부에서 쉴드(170)와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며 기판(G)의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 기판(G)의 가장자리 부분을 차폐하는 쉐도우 프레임(180)과, 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이에 배치되어 이격거리를 조절하는 간격 조절유닛(190)을 포함한다.
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 상부 전극(140)이 마련되어 있다. 상부 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(11)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.
하부챔버(120) 내부에는 상부 전극(140)과 이격되어 배치되는 하부 전극(130)이 마련된다. 하부 전극(130)은 기판(G)이 로딩(Loading)되는 서셉터(131)를 포함한다.
서셉터(131)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(131)의 상면은 기판(G)이 정밀하게 수평 상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반(Surface plate)으로 제조된다.
서셉터(131)의 상면으로 기판(G)이 얹혀지면서 로딩되거나 취출되기 위해 서셉터(131)에는 로딩되거나 취출되는 기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하는 복수의 리프트 핀(132, Lift Pin)이 더 구비되어 있다. 리프트 핀(132)들은 서셉터(131)를 관통하도록 서셉터(131)에 설치되어 있다.
이러한 리프트 핀(132)들은 서셉터(131)가 하강할 때, 그 하단이 하부챔버(120)의 바닥면에 가압되어 상단이 서셉터(131)의 상단으로 돌출된다. 리프트 핀(132)의 돌출된 상단은 기판(G)을 상부로 들어올리게 되고 따라서 기판(G)은 서셉터(131)로부터 이격되게 된다.
반대로, 서셉터(131)가 부상하면, 리프트 핀(132)이 서셉터(131)의 상면에 대해 하방으로 이동하여 기판(G)이 서셉터(131)의 상면에 밀착된다. 즉, 리프트 핀(132)들은 후술할 엔드 이펙터(210)가 서셉터(131)에 로딩된 기판(G)을 지지할 수 있도록 기판(G)과 서셉터(131) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.
이러한 서셉터(131)에는, 그 상단이 서셉터(131)의 배면 중앙 영역에 고정되고 하단이 하부챔버(120)를 통해 하방으로 노출되어 서셉터(131)를 승강 가능하게 지지하는 컬럼(133)이 더 결합되어 있다.
한편, 서셉터(131)는 무겁고 사이즈가 크게 되면 이에 의하여 처짐 등이 발생될 수 있는데, 이는 서셉터(131)의 상면에 로딩되는 기판(G)의 처짐 등으로 연계될 수 있다. 이에 본 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 컬럼(133)의 상부 영역에는 서셉터 지지부(134)가 마련되어 서셉터(131)를 안정적으로 떠받치고 있다. 그러나 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않으며 서셉터(131)에 처짐이 없는 경우라면 서셉터 지지부(134)는 생략될 수 있다.
서셉터(131)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(131)의 상면에 밀착되고 증착 공정이 진행될 때에는 기판(G)이 가스분배판(145)에 인접할 수 있도록 부상한다. 이를 위해, 서셉터(131)에 결합된 컬럼(133)에는 서셉터(131)를 승강시키는 승강 모듈(150)이 더 마련되어 있다.
승강 모듈(150)에 의해 서셉터(131)가 승강하는 과정에서 컬럼(133)과 하부챔버(120) 사이에 공간이 발생되면 않아야 한다. 따라서 컬럼(133)이 통과하는 하부챔버(120)의 해당 영역에는, 컬럼(133)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(151)이 마련되어 있다. 벨로우즈관(151)은 서셉터(131)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(131)가 부상할 때 압착된다.
한편 하부챔버(120)의 측벽에는 기판(G)이 출입되는 공간을 형성하되 게이트 밸브(GATE VALVE,160)에 의해 개폐되는 기판 출입구(121)가 마련된다.
게이트 밸브(160)는 기판 출입구(121)를 개폐하는데, 이러한 게이트 밸브(160)는, 기판(G)이 출입하는 밸브 하우징(161)과, 밸브 하우징(161) 내부에 업/다운(up/down) 가능하게 마련되며, 기판 출입구(121)을 개폐하는 밸브 블레이드(162)와, 밸브 블레이드(162)와 연결되며, 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, 밸브 블레이드(162)를 업/다운(up/down)시킬 수 있는 다양한 구동수단이 블레이드 업/다운(up/down) 이동부로 사용될 수 있다.
한편, 쉴드(170)는 공정 챔버(100) 내벽에 배치되며 증착 공정 시 공정 챔버(100)의 내벽이 증착되는 것을 저지한다. 도 1에서는 하부챔버(120)의 측벽에만 쉴드(170)를 표시하지만, 하부챔버(120)의 바닥면과 상부챔버(110)에도 쉴드(170)가 배치될 수 있다.
또한 본 실시예에서 쉴드(170)는 미리 결정된 곡률로 절곡된 쉴드 모서리부(171)를 포함한다.
쉐도우 프레임(180)은, 공정 챔버(100)의 내부에서 쉴드(170)와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며 기판의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 기판(G)의 가장자리 부분을 차폐한다.
쉐도우 프레임(180)은, 중앙부가 개구된 원형 또는 다각형의 플레이트 형상으로 마련될 수 있다. 본 실시예에서 쉐도우 프레임(180)은, 4개의 모서리 영역들이 미리 결정된 크기의 곡률을 가지는 사각 형태의 쉐도우 프레임(180)으로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 쉐도우 프레임(180)은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
한편 본 실시예에서 쉐도우 프레임(180)의 하측벽에는, 나사산이 마련된 제1 체결홈(181)이 형성된다. 제1 체결홈(181)은 후술할 곡선형 간격 조절 어댑터(191)의 배치를 위한 것으로, 제1 체결홈(181)의 기능은 설명의 편의를 위해 후술한다.
이러한 쉐도우 프레임(180)은 서셉터(131)에 지지되어 상하로 승강한다. 또한 쉐도우 프레임(180)은 기판(G)의 교체 시 서셉터(131)에서 분리되어 대기하는데, 이러한 쉐도우 프레임(180)의 대기를 위해 공정 챔버(100) 내부에는 쉐도우 프레임 지지부(P)가 마련된다.
본 실시예에서 쉐도우 프레임 지지부(P)는, 쉴드(170)에 마련되며, 서셉터(131)의 하강 과정에서 쉐도우 프레임(180)에 접촉되어 쉐도우 프레임(180)을 지지한다.
한편 본 실시예에서 간격 조절유닛(190)은, 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이에 배치되어 이격거리를 조절한다. 본 실시예에서 간격 조절유닛(190)은, 쉐도우 프레임(180)에 착탈가능하게 결합되는 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛(190)으로 이루어진다.
이러한 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛(190)은, 쉐도우 프레임(180)의 모서리 영역에 배치되는 곡선형 간격 조절 어댑터(adapter, 191)를 포함한다.
곡선형 간격 조절 어댑터(191)는, 쉐도우 프레임(180)의 하측벽에 연결되는 제1 연결부(192)와, 제1 연결부(192)에서 연장되어 마련되며, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽과 쉴드(170) 사이에 배치되는 제1 간격 조절부(193)를 포함한다.
제1 연결부(192)는, 곡선형 간격 조절 어댑터(191)를 쉐도우 프레임(180)에 장착시키기 위한 것으로서, 제1 연결부(192)에는 제1 체결홈(181)과 연통되는 슬릿(slit, 194)이 마련된다. 즉 제1 볼트(M1)가 슬릿(194)을 통과하여 제1 체결홈(181)에 치합되고, 그에 따라 제1 볼트(M1)의 볼트 헤드가 제1 연결부(192)를 가압하여 곡선형 간격 조절 어댑터(191)가 쉐도우 프레임(180)에 장착된다.
또한 본 실시예에서 제1 연결부(192)에 형성된 슬릿(194)은 곡선형 간격 조절 어댑터(191)의 착탈을 용이하게 한다. 즉 슬릿(194)이 홀(hole) 형태의 폐쇄구조가 아니라 절개된 구조로 마련됨으로써, 곡선형 간격 조절 어댑터(191)의 착탈 시 제1 볼트(M1)를 완전히 치합 해제할 필요 없이 제1 볼트(M1)를 약간 풀어서 볼트 헤드의 제1 연결부(192) 가압을 해제시키면 곡선형 간격 조절 어댑터(191)의 교체가 가능하다.
제1 간격 조절부(193)는 쉐도우 프레임(180)의 외측벽과 쉴드(170) 사이에 배치된다. 이러한 제1 간격 조절부(193)는, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽에 밀착되는 제1 측벽(195)과, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽에서 쉴드(170) 방향으로 이격되며, 모서리 영역의 곡률보다 작은 곡률로 마련되는 제2 측벽(196)을 포함한다.
이와 같이 제1 간격 조절부(193)는, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽과 쉴드(170) 사이에 배치됨으로써, 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170)의 사이로 유동되는 공정 가스의 흐름을 변화시킬 수 있다.
이하에서 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 작동을 설명한다.
작업자는 다양한 증착 공정 각각에 적합한 곡선형 간격 조절 어댑터(191)를 쉐도우 프레임(180)에 장착한다. 곡선형 간격 조절 어댑터(191)가 장착된 쉐도우 프레임(180)은 쉐도우 프레임 지지부(P)에 지지된다.
이후 기판 이송장치(미도시)에 의해 기판이 서셉터(131)에 로딩된다. 기판이 로딩되면 서셉터(131)가 상승하고, 서셉터(131)의 상승에 의해 쉐도우 프레임(180)도 함께 상승된다.
이후 가스분배판(145)에서 공정 가스를 분사하며, 분사된 공정 가스는 기판(G)을 증착시킨 후 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이의 이격거리를 통해 아래쪽으로 유동된다.
이때 쉐도우 프레임(180)에 장착된 곡선형 간격 조절 어댑터(191)가 공정 가스의 흐름에 영향을 주어 증착 품질을 향상시킨다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 곡선형 간격 조절 어댑터(191)가 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이에 배치되어 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이의 이격거리를 조절함으로써, 쉴드(170) 또는 쉐도우 프레임(180)의 교체 없이 쉴드(170)와 쉐도우 프레임(180) 사이의 이격거리를 가변시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 곡선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이다. 도 1 내지 도 6과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 제1 간격 조절부(193a)의 두께에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 6의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 제1 간격 조절부(193a)의 두께를 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 제1 간격 조절부(193a)는 쉐도우 프레임(180)의 두께보다 큰 두께를 갖도록 마련된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 제1 간격 조절부(193a)가 쉐도우 프레임(180)의 두께보다 큰 두께로 마련됨으로써, 제1 실시예와 다른 공정 가스의 흐름을 유도할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 곡선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이다. 도 1 내지 도 6과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 제1 간격 조절부(193b)의 두께에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 6의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 제1 간격 조절부(193b)의 두께를 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 제1 간격 조절부(193b)는 쉐도우 프레임(180)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 마련된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 제1 간격 조절부(193b)가 쉐도우 프레임(180)의 두께보다 작은 두께로 마련됨으로써, 제1 실시예와 다른 공정 가스의 흐름을 유도할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 공정 챔버의 내부가 도시된 평면도이고, 도 10은 도 9의 'B' 부분의 확대도이며, 도 11은 도 9의 직선형 간격 조절 어댑터가 도시된 사시도이고, 도 12는 도 10을 다른 방향에서 바라본 사시도이며, 도 13은 도 10의 직선형 간격 조절 어댑터의 장착구조가 도시된 분해사시도이다.
도 1 내지 도 6과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 직선형 간격 조절 어댑터(191c)에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 6의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 직선형 간격 조절 어댑터(191c)를 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에서 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛(190c)은, 모서리 영역들 사이에 배치되는 직선형 간격 조절 어댑터(adapter, 191c)를 포함한다.
쉐도우 프레임(180)의 하측벽에는, 직선형 간격 조절 어댑터(191c)의 연결을 위해, 나사산이 마련된 제2 체결홈(182)이 형성된다.
이러한 직선형 간격 조절 어댑터(191c)는, 쉐도우 프레임(180)의 하측벽에 연결되는 제2 연결부(192c)와, 제2 연결부(192c)에서 연장되어 마련되며, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽과 쉴드(170) 사이에 배치되는 제2 간격 조절부(193c)를 포함한다.
제2 연결부(192c)는, 직선형 간격 조절 어댑터(191c)를 쉐도우 프레임(180)에 장착시키기 위한 것으로서, 제2 연결부(192c)에는 제2 체결홈(182)과 연통되는 제1 관통홀(194c)이 마련된다. 즉 제2 볼트(M2)가 제1 관통홀(194c)을 통과하여 제2 체결홈(182)에 치합되고, 그에 따라 제2 볼트(M2)의 볼트 헤드가 제2 연결부(192c)를 가압하여 직선형 간격 조절 어댑터(191c)가 쉐도우 프레임(180)에 장착된다.
제2 간격 조절부(193c)는, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽에 밀착되는 제3 측벽(195c)과, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽에서 쉴드(170) 방향으로 이격되며, 미리 결정된 곡률을 갖는 제4 측벽(196c)을 포함한다.
이러한 제2 간격 조절부(193c)는, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽과 쉴드(170) 사이에 배치됨으로써, 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170)의 사이로 유동되는 공정 가스의 흐름을 변화시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 직선형 간격 조절 어댑터(191c)가 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이에 배치되어 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이의 이격거리를 조절함으로써, 쉴드(170) 또는 쉐도우 프레임(180)의 교체 없이 쉴드(170)와 쉐도우 프레임(180) 사이의 이격거리를 가변시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 공정 챔버의 내부가 도시된 평면도이고, 도 15는 도 14의 'C' 부분의 확대도이며, 도 16은 도 15의 모서리형 간격 조절 어댑터의 장착구조가 도시된 분해사시도이다. 도 1 내지 도 6과 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 쉴드 장착형 간격 조절유닛(190d)에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 6의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 쉴드 장착형 간격 조절유닛(190d)을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에 있어서 간격 조절유닛(190d)은, 쉴드(170)에 착탈가능하게 결합되는 쉴드 장착형 간격 조절유닛(190d)으로 이루어진다.
쉴드 장착형 간격 조절유닛(190d)은, 쉴드 모서리부(171)에 연결되는 모서리형 간격 조절 어댑터(191d)를 포함한다.
쉴드 모서리부(171)에는, 쉴드(170)에는 나사산이 마련된 제3 체결홈(172)이 형성된다. 또한 모서리형 간격 조절 어댑터(191d)에는, 제3 체결홈(172)과 연통되는 제2 관통홀(194d)이 마련된다.
또한 모서리형 간격 조절 어댑터(191d)는, 쉴드(170)의 표면에 밀착되는 제5 측벽(195d)과, 쉴드(170)의 표면에서 쉐도우 프레임(180) 방향으로 이격되며, 쉴드 모서리부(171)의 곡률보다 작은 곡률로 마련되는 제6 측벽(196d)을 포함한다.
이러한 모서리형 간격 조절 어댑터(191d)는, 쉐도우 프레임(180)의 외측벽과 쉴드(170) 사이에 배치됨으로써, 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170)의 사이로 유동되는 공정 가스의 흐름을 변화시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 모서리형 간격 조절 어댑터(191d)가 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이에 배치되어 쉐도우 프레임(180)과 쉴드(170) 사이의 이격거리를 조절함으로써, 쉴드(170) 또는 쉐도우 프레임(180)의 교체 없이 쉴드(170)와 쉐도우 프레임(180) 사이의 이격거리를 가변시킬 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: 기판 출입구
130: 하부 전극 131: 서셉터
132: 리프트 핀 133: 컬럼
134: 서셉터 지지부 140: 상부 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: 쉴드 171: 쉴드 모서리부
172: 제3 체결홈 180: 쉐도우 프레임
181: 제1 체결홈 182: 제2 체결홈
190, 190c: 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛
190d: 쉴드 장착형 간격 조절유닛
191,191a,191b: 곡선형 간격 조절 어댑터
191c: 직선형 간격 조절 어댑터
191d: 모서리형 간격 조절 어댑터
192: 제1 연결부 192c: 제2 연결부
193, 193a, 193b: 제1 간격 조절부
193c: 제2 간격 조절부
194: 슬릿 194c: 제1 관통홀
194d: 제2 관통홀 195: 제1 측벽
195c: 제3 측벽 195d: 제5 측벽
196: 제2 측벽 196c: 제4 측벽
196d: 제6 측벽 G: 기판
P: 쉐도우 프레임 지지부 M1: 제1 볼트
M2: 제2 볼트 M3: 제3 볼트

Claims (16)

  1. 평면디스플레이용 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내벽에 배치되며, 상기 증착 공정 시 상기 공정 챔버의 내벽이 증착되는 것을 저지하는 쉴드;
    상기 공정 챔버의 내부에서 상기 쉴드와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 기판의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 상기 기판의 가장자리 부분을 차폐하는 쉐도우 프레임; 및
    상기 쉐도우 프레임과 상기 쉴드 사이에 배치되어 상기 이격거리를 조절하는 간격 조절유닛을 포함하며,
    상기 간격 조절유닛은,
    상기 쉐도우 프레임에 착탈가능하게 결합되는 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임은, 중앙부가 개구된 원형 또는 다각형의 플레이트 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임은, 4개의 모서리 영역들이 미리 결정된 크기의 곡률을 가지는 사각 형태의 쉐도우 프레임인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛은,
    상기 모서리 영역에 배치되는 곡선형 간격 조절 어댑터(adapter)를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 곡선형 간격 조절 어댑터는,
    상기 쉐도우 프레임의 하측벽에 연결되는 제1 연결부; 및
    상기 제1 연결부에서 연장되어 마련되며, 상기 쉐도우 프레임의 외측벽과 상기 쉴드 사이에 배치되는 제1 간격 조절부를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임의 하측벽에는 나사산이 마련된 제1 체결홈이 형성되며,
    상기 제1 연결부에는 상기 제1 체결홈과 연통되는 슬릿(slit)이 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 간격 조절부는,
    상기 쉐도우 프레임의 외측벽에 밀착되는 제1 측벽; 및
    상기 쉐도우 프레임의 외측벽에서 상기 쉴드 방향으로 이격되며, 상기 모서리 영역의 곡률보다 작은 곡률로 마련되는 제2 측벽을 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임 장착형 간격 조절유닛은,
    상기 모서리 영역들 사이에 배치되는 직선형 간격 조절 어댑터(adapter)를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 직선형 간격 조절 어댑터는,
    상기 쉐도우 프레임의 하측벽에 연결되는 제2 연결부; 및
    상기 제2 연결부에서 연장되어 마련되며, 상기 쉐도우 프레임의 외측벽과 상기 쉴드 사이에 배치되는 제2 간격 조절부를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임의 하측벽에는 나사산이 마련된 제2 체결홈이 형성되며,
    상기 제2 연결부에는 상기 제2 체결홈과 연통되는 제1 관통홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 간격 조절부는,
    상기 쉐도우 프레임의 외측벽에 밀착되는 제3 측벽; 및
    상기 쉐도우 프레임의 외측벽에서 상기 쉴드 방향으로 이격되며, 미리 결정된 곡률을 갖는 제4 측벽을 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  13. 평면디스플레이용 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내벽에 배치되며, 상기 증착 공정 시 상기 공정 챔버의 내벽이 증착되는 것을 저지하는 쉴드;
    상기 공정 챔버의 내부에서 상기 쉴드와 미리 결정된 이격거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 기판의 가장자리 부분이 증착되지 않도록 상기 기판의 가장자리 부분을 차폐하는 쉐도우 프레임; 및
    상기 쉐도우 프레임과 상기 쉴드 사이에 배치되어 상기 이격거리를 조절하는 간격 조절유닛을 포함하며,
    상기 간격 조절유닛은,
    상기 쉴드에 착탈가능하게 결합되는 쉴드 장착형 간격 조절유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 쉴드는 미리 결정된 곡률로 절곡된 쉴드 모서리부를 포함하며,
    상기 쉴드 장착형 간격 조절유닛은,
    상기 쉴드 모서리부에 연결되는 모서리형 간격 조절 어댑터를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 쉴드에는 나사산이 마련된 제3 체결홈이 형성되며,
    상기 모서리형 간격 조절 어댑터에는, 상기 제3 체결홈과 연통되는 제2 관통홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 모서리형 간격 조절 어댑터는,
    상기 쉴드의 표면에 밀착되는 제5 측벽; 및
    상기 쉴드의 표면에서 상기 쉐도우 프레임 방향으로 이격되며, 상기 쉴드 모서리부의 곡률보다 작은 곡률로 마련되는 제6 측벽을 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
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