KR20010005104A - 산화마그네슘막 증착 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정 시간을 단축시킬 수 있으며 증착 챔버 내에서 실시할 수 있는 산화마그네슘의 보호막 증착 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 증착을 위한 챔버 내에 장착되며 그 내부에 MgO 증착재가 채워지는 노에 열선을 구비하여 MgO 증착 챔버 내부에서 탈가스가 가능하도록 함으로써 대기중에 MgO가 노출되는 것을 방지하여 추가적인 흡착이 발생하지 않도록 하는데 그 특징이 있다. 이와 같이 열선을 구비한 노를 이용하여 MgO 증착재를 가열하면서 전자빔을 조사하여 탈가스를 실시하기 때문에 탈가스 속도 및 증착속도를 증가시킬 수 있다.

Description

산화마그네슘막 증착 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR FORMING MAGNESIUM OXIDE LAYER AND METHOD FOR FORMING MAGNESIUM OXIDE LAYER}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 제조 분야에 관한 것으로, 특히 MgO 보호막 형성 방법에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, 이하 PDP라 함)은 기체 방전시에 발생하는 플라즈마로부터 나오는 빛을 이용하여 문자 또는 그래픽을 표시하는 소자이다. PDP는 현재 활발히 연구되고 있는 LCD(liquid crystal display), FED(field emission display), ELD(electroluminescence display)와 같은 여러 평판형 디스플레이 소자 중에서도 대형화에 가장 적합한 장점을 가지고 있다.

즉, 플라즈마 디스플레이 패널은 40 " 이상의 대형화가 가능하고, 방전에서 형성되는 자외선이 형광막을 자극하여 가시광을 발광시키는 포토루미네슨스(photoluminescence) 메카니즘을 이용하기 때문에 CRT 수준의 칼라화가 가능하며, 자기 발광형 표시소자(self-emissive display)로서 160。 이상의 넓은 시야각을 갖는 등 다른 평판 소자에서 찾아볼 수 없는 고유한 장점을 많이 가지고 있다. 이에 따라 차세대 고선명 벽걸이 TV, TV와 PC의 기능이 복합화된 멀티미디어(multimedia)용 대형 표시장치로서 유력시되고 있어, 최근 이에 대한 관심이 고조되고 있다.

PDP는 두께가 3 ㎜ 정도되는 2장의 유리기판을 사용하여 각각의 기판 위에 적당한 전극과 형광체를 도포하고, 두 기판의 간격을 약 0.1 ㎜ 내지 0.2 ㎜로 유지하면서 그 사이의 공간에 플라즈마를 형성하는 방법을 채택하고 있기 때문에 평판으로서 대형화가 가능하다.

또한, PDP에서 가스 방전은 전극간에 전압이 인가되더라도 방전 개시 전압 이하의 인가전압에 대해서는 방전이 일어나지 않는 강한 비선형성을 갖고, 대형 디스플레이의 구동에 필수적인 기능인 기억기능(memory function)이 있어 초대형의 패널에 대해서도 휘도의 저하없이 고화질의 화상을 표현할 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마를 발생하기 위한 전극이 플라즈마에 직접 노출되어 전도전류(conduction current)가 전극을 통해 직접 흐르는 직류형(DC형)과 전극이 유전체로 덮여 있어 직접 노출되지 않아 변위전류(Displacement Current)가 흐르는 교류형(AC형)으로 구분된다.

AC형 PDP의 전면판에는 평행한 한쌍의 투명전극, 전도율을 높이기 위해 투명전극 상에 형성되는 버스전극(bus electrode), 유전층 등이 형성된다. 배면판에는 버스전극과 수직한 어드레스 전극, 유전층, 유전층 상에 형성된 격벽, 격벽 사이에 형성된 형광층이 형성된다. 이러한 구조의 전면판과 배면판을 봉착, 배기하여 PDP를 이룬다.

한편, 납유리가 주성분인 저융점 유리로 만들어지는 유전체가 플라즈마에 노출이 되면 납의 환원 석출에 의해 방전전압이 높아지고 불균일 방전이 일어나는 문제 등을 야기하기 때문에 플라즈마에 대한 안정성을 갖는 보호막이 필요하며, 방전 특성상 높은 2차 전자방출계수가 요구된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 보호막을 이루는 물질로는 현재 MgO가 가장 적합하다고 알려져 있으며 주로 전자-빔 증착과 같은 진공 증착기술에 의해 만들어진다.

즉, MgO 보호막은 높은 2차 전자 방출계수에 의한 방전전압의 감소, 우수한 내스퍼터링에 의한 장수명화, 높은 투과율 등의 이유로 플라즈마 디스플레이 패널에서 유전체의 보호막으로 형성되며, 전자빔 증착기를 사용하여 MgO 증착재 또는 타겟(target)을 가열하여 기판에 막을 형성한다.

종래의 기술에서 전자빔 증착법에 의한 MgO 보호막 형성공정은 챔버(chamber)의 진공배기, MgO 탈가스, 증착의 순으로 이루어지는데, 통상적으로 음극, 필라멘트(filament), 양극 등의 세정 및 교환 등으로 이루어지는 전자총 유지(maintenance) 단계, MgO 증착재 회수 및 공급 단계, 음극 탈가스 단계, MgO막 증착 단계를 실시하고 이후, 전자총 유지 단계부터 그 과정을 반복한다.

MgO는 조해성 물질로 대기중에 노출되는 경우 대기중의 수분 및 이산화탄소를 매우 잘 흡착하는 성질을 가지고 있어 MgO 증착재의 경우 대개 진공 포장으로 납입되고, 용융점이 2850 ℃ 정도로 매우 높아 내열재료의 대표적인 물질이며, 흡착된 가스는 대개 300 ℃ 이상의 고온에서 탈리한다고 알려져 있다.

MgO 증착재의 표면에 흡착된 수분 및 이산화탄소 등의 가스는 전자빔 증착기 사용시(전자빔 조사시) 챔버의 진공도를 나쁘게 하는 이상방전의 주원인이 되어 장비의 정상적인 동작을 이루어지지 못하게 하고 음극 수명을 감소시킬 뿐만 아니라, 막의 조성, 막의 결정성 및 투과율 등 막의 특성을 저하시켜 패널의 특성을 나쁘게 한다.

MgO 증착재의 표면에 흡착된 수분 및 이산화탄소 등의 가스를 제거하기 위한 종래의 탈가스 공정에서는, 전자빔으로 MgO 증착재를 가열하고 있다.

도1a 내지 도1c는 종래 MgO 탈가스 공정을 설명하기 위한 개략도이다.

도1a 및 도1b는 MgO 가 채워진 노(hearth)(10)를 회전시키면서 전자빔으로 조사하면서 탈가스를 실시하는 공정을 보이고, 도1c는 이러한 탈가스 과정에서 회전되는 주입기(feeder)(11)로부터 노(10) 내에 MgO가 공급되고 있는 상태를 보이고 있다. 도면부호 '100'은 챔버를 나타낸다.

전자빔을 이용한 MgO 증착재 가열시 전류의 크기를 250 ㎃, 350 ㎃, 450 ㎃, 550 ㎃로 네 단계로 나누어 인가하고, 각 단계에서는 빔 전류를 올리는 속도를 일정하게 하며, 각 단계에서 일정한 진공도가 도달될 때까지 기다린 후 다음 전류 크기 단계로 넘어간다. 이때, 각 전류 크기 단계에서 일정한 진공도에 도달할 때까지 많은 시간이 소모되며 증착조건의 안정화가 어렵고 공정 시간이 길어진다는 단점이 있다.

40 ″이상의 대형 기판용 증착기의 경우 증착용 MgO 증착재가 챔버 내의 노에 기본으로 있는 양이 수십 Kg 정도로 매우 많아 대기에 노출되면 공기와 반응하여 MgO의 탈가스에 많은 시간이 걸리며 챔버를 열어야 하는 유지(maintenance) 과정에서는 특히 문제가 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 MgO 증착재를 400 ℃ 이상의 고온에서 가열하여 표면에 흡착된 수분 등의 가스를 제거한 후 챔버에 넣어 증착시키는 것이 제안되었으나 이 경우 추가적인 탈가스 공정이 필요하며 탈가스 후 다시 대기에 노출되기 때문에 탈가스 효과가 반감되는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 공정 시간을 단축시킬 수 있으며 증착 챔버 내에서 실시할 수 있는 산화마그네슘의 보호막 증착 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

도1a 내지 도1c는 종래 MgO 탈가스 공정을 설명하기 위한 개략도,

도2a 내지 도2c는 본 발명의 일실시예에 따른 MgO 탈가스 공정을 설명하기 위한 개략도,

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 MgO 탈가스 공정에 이용되는 열선 구조를 보이는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명*

20: 노 21: 주입기

30: 금속관 31: 열선

32: 절연재

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증착 챔버; 상기 챔버 내에 장착되어 그 내부에 MgO 증착재가 채워지는 노; 및 상기 노에 부착되어 상기 MgO 증착재를 가열하는 제1 열선을 포함하는 MgO막 증착 장치를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 챔버 내에 구비되며 그 내부에 MgO 증착재가 채워진 노에 부착된 열선을 가열하여 상기 챔버 내에서 상기 MgO 증착재의 탈가스를 실시하는 단계; 및 상기 노에 열을 가하면서 전자빔을 조사하여 MgO막을 증착하는 단계를 포함하는 MgO막 증착 방법을 제공한다.

본 발명은 증착을 위한 챔버 내에 장착되며 그 내부에 MgO 증착재가 채워지는 노에 열선을 구비하여 MgO 증착 챔버 내부에서 탈가스가 가능하도록 함으로써 대기중에 MgO가 노출되는 것을 방지하여 추가적인 흡착이 발생하지 않도록 하는데 그 특징이 있다. 이와 같이 열선을 구비한 노를 이용하여 MgO 증착재를 가열하면서 전자빔을 조사하여 탈가스를 실시하기 때문에 탈가스 속도 및 증착속도를 증가시킬 수 있다.

본 발명은 AC PDP의 보호막 형성용 전자빔 증착장치에 관한 것으로 노 및 주입기의 구조를 변경하여 효율적인 탈가스를 도모하고자 하는 방법이다.

그 구조는 노 및 주입기에 각각 열선을 내장시키거나 부착시켜 400 ℃ 이상으로 가열할 수 있게하여 MgO 증착재에 부착된 수분이나 이산화탄소 등의 불순물을 제거하고 증착재 자체를 예비 가열할 수 있게 하여 빔 조사에 의한 가열효과가 보다 빠르게 나타날 수 있도록 할 수 있고 가열 효율도 증가시킬 수 있다.

이에 따라 빔 조사전에 실시하는 예비 탈가스 공정을 생략할 수 있으며 전체 탈가스 시간이 단출되어 필라멘트, 음극 등의 소모품 사용 주기도 길어진다.

또한, 예비 탈가스를 외부에서 실시하는 종래 방법과 비교할 때 증착 챔버 내에서 노 및 주입기가 구비되어 증착재가 탈가스 공정 후 외부에 노출되지 않기 때문에 수분 및 이산화탄소 등의 재흡착 가능성이 줄어들어 탈가스 효과가 반감되지 않게 된다.

또한, 종래의 노 및 주입기에 열선만을 부착하는 것으로 탈가스가 가능하게 되어 추가적인 공정의 필요없이 자동적으로 탈가스가 되어 편리하다.

노에 열선을 내장시키는 방법으로는 노에 홈을 형성하고, 홈 안에 열선을 고정시킨다.

도2a 및 도2b는 본 발명의 일실시예에 따라 증착기 내에 구비되는 노 및 주입기를 보이는 개략도로서, 절연성 내화물로 형성된 노(20)에 홈을 형성하고, 홈에 열선을 세라믹 본딩으로 연결한 상태를 보이고 있다.

도2c는 전술한 바와 같은 구조를 갖는 노(20) 내에 열선이 감긴 주입기(feeder)(21)로부터 MgO가 공급되고 있는 상태를 보이는 개략도이다. 도면부호 '200'은 챔버를 나타낸다.

열선의 구조는 도3에 도시한 바와 같이 금속관(30) 내에 열선(31)이 넣어져 있으며, 금속관(30)은 절연재(32)로 채워진다. 열선(31)과 금속관(30)의 통전을 방지하기 위하여 세라믹 본딩(ceramic bonding)으로 열선을 고정시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 종래의 노 및 주입기에 열선에 열선을 부착하는 것으로 탈가스가 가능하게 하여 대기중에 노출된 MgO 표면에 흡착되어 있는 수분 등의 불순물을 효과적으로 제거하고 MgO 탈가스에 걸리는 시간을 감소시킬 수 있다. 부수적인 효과로서 증착 공정 시간이 단축되며 전자빔 증착기 내에 장착된 전자총의 음극 및 필라멘트를 장시간 동안 높은 효율에서 사용할 수 있으며 값비싼 증착재를 절약할 수 있다.

또한, 열선에 의해 증착재가 가열되어 높은 온도를 유지하기 때문에 빔 조사만으로 가열하는 경우보다 더 높은 증착 효율을 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. MgO막 증착 장치에 있어서,

   증착 챔버;

   상기 챔버 내에 장착되어 그 내부에 MgO 증착재가 채워지는 노; 및

   상기 노에 부착되어 상기 MgO 증착재를 가열하는 제1 열선

   을 포함하는 MgO막 증착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   MgO 증착재를 상기 노에 공급하는 주입기; 및

   상기 주입기를 둘러싸 상기 MgO 증착재를 가열하는 제2 열선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MgO막 증착 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 열선은,

   상기 노 내부에 부착되는 것을 특징으로 하는 MgO막 증착 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 노는 절연성 내화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MgO막 증착 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 열선은,

   금속관;

   상기 금속관 내에 세라믹으로 본딩된 열선; 및

   상기 금속관을 채우는 절연재

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MgO막 증착 장치.
6. MgO막 증착 방법에 있어서,

   MgO 증착 챔버 내에 구비되며 그 내부에 MgO 증착재가 채워진 노에 부착된 열선을 가열하여 상기 챔버 내에서 상기 MgO 증착재의 탈가스를 실시하는 단계; 및

   상기 노에 열을 가하면서 전자빔을 조사하여 MgO막을 증착하는 단계

   를 포함하는 MgO막 증착 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 열선의 온도는 400 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 MgO막 증착 방법.