KR20060003831A - 서셉터의 열선삽입 구조 및 방법 - Google Patents

서셉터의 열선삽입 구조 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서셉터의 열선삽입 구조 및 방법에 관한 것으로서,
LCD기판에 박막을 증착하는 플라즈마 화학기상 증착 장비의 챔버 내에 설치된 샤워헤드의 하측에 설치되며, LCD기판이 상면에 안착되는 서셉터의 열선삽입 구조에 있어서, 하면에 삽입홈이 형성되는 메인플레이트와, 상기 삽입홈에 삽입장착되는 열선과, 상기 열선의 하부를 지지하며 상기 삽입홈의 상측 공간에 밀착 삽입되는 속쫄대와, 상기 속쫄대의 하부를 지지하며 상기 삽입홈의 하측 공간에 억지끼움식으로 밀착 삽입되도록 끼워맞춤공차를 갖는 겉쫄대를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 서셉터의 열선삽입 구조와 이를 또다른 측면으로 구현한 서셉터의 열선삽입 방법을 제공하여,
겉쫄대를 억지끼움식으로 삽입하여 서셉터의 역변형을 주어, 열에 의한 처짐과 중력하중에 의한 처짐을 최소화하고, 열선의 열전달이 좋고 수명도 연장될 수 있도록 한다.
서셉터, 열선, 억지끼움

Description

서셉터의 열선삽입 구조 및 방법{Structure for inserting heat wire of susceptor and method for the same}
도 1은 일반적인 플라즈마 화학기상 증착 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 서셉터의 열선삽입상태를 나타낸 평면도.
도 3은 종래의 서셉터의 열선삽입구조를 나타낸 부분단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 구조를 나타내는 분해사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 구조를 나타내는 분해단면도.
도 6는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 메인플레이트의 부분단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 속쫄대의 단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 겉쫄대의 단면도.
도 9은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 구조를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 방법을 나타내는 결합 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100:메인플레이트 110:삽입홈
120:삽입면 130:삽입홈의 상단면
140a:상측홈 140b:하측홈
200:열선 300a:속쫄대
300b:겉쫄대 310a, 310b:모따기부
320:속쫄대의 상단면 330:겉쫄대의 상단면
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)기판에 박막을 증착하는 플라즈마 화학기상 증착 장비의 챔버 내의 샤워헤드 하측에 설치되며, LCD기판이 상면에 안착되는 서셉터의 열선삽입 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메인플레이트의 하부에 형성된 삽입홈에 열선을 삽입 장착한 후 삽입홈의 상측 공간에 속쫄대를 삽입하여 열선을 지지하고, 삽입홈의 하측 공간에 겉쫄대를 억지끼움식으로 삽입하여 서셉터에 역변형을 주어 서셉터가 열에 의한 처짐과 중력하중에 의한 처짐을 최소화할 수 있는 서셉터의 열선삽입 구조 및 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)가 개발되어 노트북이나 데스크톱 모니터 등에 활발하게 사용되고 있다.
액정표시장치란, 서로 대향되는 두 기판의 일면에 각각 전계 생성 전극을 형성한 후 이들 전극을 서로 마주보도록 배치한 상태에서 그 사이에 액정 물질을 삽입하여 구성되는 것으로, 상기 각각의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장의 변화에 따라 액정을 구동시킴으로써 변화하는 빛의 투과율로 화상을 표현하는 장치이다.
일반적으로 액정표시장치를 제조 위한 장비로서, 도 1에 도시된 바와 같이 플라즈마 화학기상 증착 장비가 이용되며, 도 2는 이러한 플라즈마 화학기상 증착 장비 내에 설치되는 서셉터의 열선삽입구조를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 플라즈마 화학기상 증착 장비를 설명하면 다음과 같다.
일반적인 플라즈마 화학기상 증착 장비는 상부가 개방된 반응챔버(10)가 챔버덮개(20)에 의해 덮여지게 된다. 이에 따라, 반응챔버(10)와 챔버덮개(20)에 의해 외부와 차단된 반응공간이 형성된다. 또한, 반응공간의 효과적인 밀폐를 위해 반응챔버(10)와 챔버덮개(20) 사이에는 오링(30)이 삽입되어 설치된다.
그리고 반응공간 내에는 이송수단(45)에 의해 상하 이송이 가능하고 전기적으로 접지되는 서셉터(40)가 설치된다. 이때, 증착이 수행될 LCD기판(50)은 서셉터(40)의 상부에 안착되며, 서셉터(40)의 내부에는 LCD기판(50)을 가열시키기 위한 열선(44)이 장착된다.
한편, 서셉터(40)의 상부에 마련되는 반응공간에는 외부 RF 발전기와 연결되는 샤워헤드형 플라즈마 전극(70)이 설치된다. 이와 같은 플라즈마 전극(70)은 속이 비어 있으며, 기체 주입관(80a)은 플라즈마 전극(70)의 내부와 연결되도록 설치된다. 그리고 플라즈마 전극(70)의 저면에는 미세한 직경을 가지는 복수의 분사구멍(70a)이 일정간격으로 형성되어 있다.
이에 따라, 기체 주입관(80a)에 의해 플라즈마 전극(70)으로 주입된 기체는 분사구멍(70a)을 통하여 반응공간으로 분사되며, 반응공간으로 분사된 기체는 기체 배기관(80b)을 통하여 배기된다. 그리고 플라즈마 전극(70)은 스테인리스 또는 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어지며, 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 통상적으로 그 표면은 양극화처리(anodizing)된다.
또한, 반응챔버(10)의 측벽에는 로드락부(미도시)와 반응공간과의 연통 여부를 결정하는 슬롯밸브(60)가 설치되어 있으며, 이와 같은 로드락부로부터 서셉터(40)의 상부로 LCD기판(50)을 이송시키기 위해서는 슬롯밸브(60)를 열어야 한다.
상술한 바와 같은 일반적인 플라즈마 화학기상 증착 장비에서, 서셉터(40)는 LCD기판(50)에 밀착 설치되어 일정한 온도를 균일하게 부여함으로써 박막의 균일도를 유지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
최근에 액정표시장치가 점차 대형화되고, 이에 따라서 액정표시장치를 제작하기 위한 LCD기판(50)도 대형화되었다. 그로 인해, 서셉터(40)의 크기도 대형화되었고, 소형이나 중형의 서셉터(40)에서 발생되지 않았던 LCD기판(50)의 사이드 에 지 부위와 서셉터(40)의 사이드 에지 부위의 접촉면이 일치하지 않고 틈이 생기는 문제점이 발생되었다.
LCD기판(50)과 서셉터(40)의 접촉면이 일치하지 않고 틈이 생겨서, 서셉터(40)에서 LCD기판(50)으로의 열전달이 균일하게 이루어지지 않아 LCD기판(50)에 온도차가 발생되어 균일한 박막형성에 있어서 커다란 문제가 되고 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 메인플레이트 내에 열선이 내장된 구조의 일예를 도시한 도 3은 단면도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 대한민국 공개특허 제2005-0105120호(2005.11.03)에 기재된 '서셉터 및 서셉터의 히터 밀봉방법'은 알루미늄 재질의 서셉터바디(42)의 저면으로부터 약 1/2지점 위치까지 매입홈을 요구되는 패턴으로 요설하고, 이에 매입홈과 동일한 패턴으로 굴절시킨 히터봉(44)을 매입한 후, 이의 하부 전면에 걸쳐 알루미늄재 밀봉커버(46)를 삽치하여 복개하고, 히터봉(44)을 밀봉하는 밀봉커버(46) 외측의 매입홈내의 하부 공간부에 빈 공간이 없이 아르곤용접, 전자빔 또는 브레이징방식 등의 용접방법으로 용접재(48)로 충전시켜 용접한 후, 용접재(48)의 표면을 그라인더와 같은 연마수단으로 연마한 후, 압착구면을 갖는 압착지그로 용접재(48)의 전면을 압착하여 용접재(48)와 공간부사이의 빈 공간과 용접재(48) 내부의 공극을 완전히 제거하면서 밀봉한 후, 450℃ 정도의 동작 온도로 10시간 가열하여 열처리한 후 공냉시켜 내부 응력을 제거하여 완성되는 서셉터 및 서셉터의 히터 밀봉방법이다.
그러나 상기 구조의 서셉터는 히터봉(44)의 밀봉 요소가 알루미늄 밀봉커버(46)과 용접재(48)이기 때문에, 히터봉(44)에 의해서 열을 전달받아 열팽창이 일어 나면 밀봉커버(46)와 용접재(48)의 열팽창률이 달라서 내부에 공극이 발생되는 문제점이 있었다. 이러한 공극이 과다하게 발생되면, 결국에는 리크(leak)가 발생되어 분사가스가 새나오게 되므로 LCD기판(50)에 박막을 증착시키는데 있어서 커다란 문제점이 되고 있었다.
한편, 매입홈 요설, 히터봉(44) 매입, 밀봉커버(46)를 삽치, 용접재(48) 충진, 연마수단으로 연마, 압착지그로 압착, 10시간 동안 열처리, 공냉 등의 공정이 순차적으로 이루어지는데, 이러한 작업공정은 그 단계가 복잡할 뿐만 아니라, 연마와 압착과 열처리 및 공냉의 작업에 필요한 소요시간이 길다는 문제점과 경제적인 측면에서도 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 메인플레이트의 삽입홈에 삽입되는 겉쫄대가 삽입홈에 억지끼움식으로 밀착 삽입되도록 끼워맞춤공차를 갖도록 하여 열에 의한 처짐과 중력하중에 의한 처짐을 최소화할 수 있는 서셉터의 열선삽입 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 기술적 특징을 또다른 측면으로 구현한 서셉터의 열선삽입 구조를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서셉터의 열선삽입 구조는, LCD기판에 박막을 증착하는 플라즈마 화학기상 증착 장비의 챔버 내에 설치된 샤워헤드의 하측에 설치되며, LCD기판이 상면에 안착되는 서셉터의 열선삽입 구조에 있 어서, 하면에 삽입홈이 형성되는 메인플레이트와, 상기 삽입홈에 삽입장착되는 열선과, 상기 열선의 하부를 지지하며 상기 삽입홈의 상측 공간에 밀착 삽입되는 속쫄대와, 상기 속쫄대의 하부를 지지하며 상기 삽입홈의 하측 공간에 억지끼움식으로 밀착 삽입되도록 끼워맞춤공차를 갖는 겉쫄대를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 속쫄대와 겉쫄대는 상단면의 양측모서리가 모따기 처리가 된 것을 특징으로 한다.
또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서셉터의 열삽삽입 방법은, LCD기판에 박막을 증착하는 공정을 위한 장비의 챔버 내의 샤워헤드 하측에 설치되며, LCD기판이 장착되는 서셉터의 열선삽입 방법에 있어서, 메인플레이트의 하면에 삽입홈을 형성하는 단계와, 상기 삽입홈에 열선을 삽입장착하는 단계와, 상기 열선을 지지하도록 상기 삽입홈의 상측 공간에 속쫄대를 밀착 삽입하는 단계와, 상기 속쫄대를 지지하도록 상기 삽입홈의 하측 공간에 억지끼움식으로 겉쫄대를 밀착 삽입하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 구조를 나타내는 분해사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 구조를 나타내는 분해단면도, 도 6는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 메인플레이트의 부분단면 도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 속쫄대의 단면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 겉쫄대의 단면도, 도 9은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 구조를 나타내는 단면도, 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터의 열선삽입 방법을 나타내는 결합 순서도이다.
먼저, 본 실시예에 따른 서셉터의 열선삽입 구조에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 서셉터의 열선삽입 구조는 메인플레이트(100), 열선(200), 속쫄대(300a), 겉쫄대(300b)로 구성된다.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 메인플레이트(100)의 하면에 종래와 같이 만곡한 형상으로 삽입홈(110)이 형성된다.
삽입홈(110)은 열선(200)이 삽입될 수 있도록, 메인플레이트(100)의 하면으로부터 대략 1/2지점의 위치까지 홈으로 형성된 부분으로서, 그 단면의 형상은 단층구조로 형성될 수도 있고, 다단구조로 형성될 수도 있으며, 어느 하나의 형태로 한정되는 것은 아니다.
한편, 삽입홈(110)의 상단면(130)의 중심부에 반원형태의 상측홈(140a)이 형성된다. 상측홈(140a)은 열선(200)이 삽입홈(110)에 삽입 장착 되었을 때, 메인플레이트(100)와 열선(200) 사이에 빈 공간이 없도록하기 위한 부분으로서, 열선(200)의 단면형상을 고려하여 반원형태로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 열선(200)의 단면형상이 원형이 아닌 다른 형태일 경우에는 충분히 변형이 가능하다는 것은 자명하다.
다음으로, 메인플레이트(100)의 하면에 형성된 삽입홈(110)에 열선(200)이 삽입된 후, 이 열선(200)의 하부를 지지하며 삽입홈(110)의 상측 공간에 속쫄대(300a)가 밀착 삽입된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 속쫄대(300a)의 상단면(320)의 중심부에는 상측홈(140a)과 대향되도록, 하측홈(140b)이 형성된다. 하측홈(140b)은 열선(200)이 삽입홈(110)에 삽입 장착 되었을 때, 상측홈(140a)과 마찬가지로 속쫄대(300a)와 열선(200) 사이에 빈 공간이 없도록 하기 위한 부분으로서, 열선(200)의 단면형상을 고려하여 반원형태로 형성되는 것이 바람직하지만, 열선(200)의 단면형상이 원형이 아닌 다른 형태일 경우에는 상측홈(140a)과 같이 변형이 가능하다.
한편, 속쫄대(300a)의 상단면(320)의 양측모서리는 모따기 처리를 하여 모따기부(310a)가 형성되어, 속쫄대를 삽입홈(110)에 삽입함에 있어서 용이하도록 한다.
다음으로, 속쫄대(300a)의 하부를 지지하며 삽입홈(110)의 하측 공간에 억지끼움식으로 밀착 삽입되도록 겉쫄대(300b)가 끼워맞춤공차를 갖도록 형성되어 삽입된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 열선(200)이 삽입홈(110)에 삽입 장착된 후 속쫄대(300a)가 이 열선(200)을 지지하며 삽입홈(110)의 상측 공간에 밀착 삽입되고, 최종적으로 겉쫄대(300b)를 삽입홈(110)의 하측 공간에 밀착 삽입된다.
이때, 겉쫄대(300b)가 삽입홈(110)의 하측 공간에 억지끼움식으로 밀착 삽입되도록, 겉쫄대(300b)의 폭 치수는 삽입홈(110)과 관련하여 끼워맞춤공차를 갖도록 형성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 삽입홈(110)과 관련하여 끼워맞춤공차를 갖는 겉쫄대(300b)가 삽입홈(110)에 삽입되었을 때, 쐐기를 박아넣는 원리와 같이 겉쫄대(300b)가 삽입홈(110)의 삽입면(120)을 양측으로, 즉, 도 9의 화방표 방향으로 밀어주는 효과가 발생하기 때문에 메인플레이트(100)는 열에 의한 처짐과 중력하중에 의한 처짐에 대해서 역변형의 영향을 받아 처짐을 최소화할 수 있다.
겉쫄대(300b)를 억지끼움식으로 삽입하는 방법은 고압의 프레스 등과 같은 압입기계를 사용하여 압입시켜 삽입하거나 메인플레이트(100)를 열에 의해 열팽창시킨 후 겉쫄대(300b)를 삽입하는 열박음 방식으로 할 수 있으며, 이외에도 메인플레이트(100)에 겉쫄대(300b)를 억지끼움식으로 삽입하는 방법은 어떠한 방법도 사용될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 겉쫄대(300b)의 상단면(330)의 양측모서리도 모따기 처리를 하여 모따기부(310b)가 형성되어, 겉쫄대(300b)를 삽입홈(110)에 삽입함에 있어서 용이하도록 하며, 겉쫄대(300b)의 양 측면은 상측으로 폭이 작아지도록 미세하게 테이퍼(taper)진 형상으로 형성되어, 삽입홈(110)에 열박음 방식이나 또는 고압의 프레스 등과 같은 압입기계를 사용하여 압입시 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 서셉터의 열선삽입 방법에 대하여 설명한다.
서셉터의 열선삽입 방법은 도 10에 도시된 바와 같은 단계로 이루어지며, 상 세하게는 다음과 같다.
첫째로, 메인플레이트(100)의 하면에 열선(200)을 삽입되는 패턴에 따라서 열선(200)이 삽입될 수 있도록, 메인플레이트(100)의 하면으로부터 대략 1/2지점의 위치까지 삽입홈(110)을 형성한다.(S10)
일반적으로 삽입홈(110)을 형성하기 위해서는 회전하는 절삭공구에 공작물을 이송하여 소정의 형상으로 가공하는 공작기계인 밀링머신(milling machine)이 이용되며, 이 외에도 홈을 형성할 수 있는 기계라면 모두 이용할 수 있다.
한편, 열선(200)의 밀착 삽입을 위해서, 삽입홈(110)을 형성한 후 또는 삽입홈(110) 형성과 동시에 삽입홈(110)의 상단면(130)에 상측홈(140a)을 형성한다.
둘째로, 삽입홈(110)에 열선(200)을 삽입 장착한다.(S20)
메인플레이트(100)에 열전달을 효율적으로 하기 위해서 특정 형태로 구부러진 열선(200)의 형상에 맞게 형성된 삽입홈(110)에 열선(200)을 삽입하여 상측홈(140a)에 밀착 삽입되도록 한다.
셋째로, 열선(200)을 지지하도록 삽입홈(110)의 상측 공간에 속쫄대(300a)를 밀착 삽입한다.(S30)
속쫄대(300a)의 상단면(320)에는 상측홈(140a)과 대향되도록 하측홈(140b)을 형성하여, 상측홈(140a)과 함께 열선(200)을 밀착 삽입시킨다.
넷째로, 속쫄대(300a)의 하부를 지지하도록 삽입홈(110)의 하측 공간에 억지끼움식으로 겉쫄대(300b)를 밀착 삽입한다.(S40)
삽입홈(110)에 억지끼움식으로 삽입되도록 끼워맞춤공차를 갖는 겉쫄대 (300b)를 열박음 방식이나 또는 고압의 프레스 등과 같은 압입기계를 사용하여 압입시킨다.
상술한 바와 같은 단계로 이루어지는 서셉터의 열선삽입 방법은 종래의 작업공정보다 훨씬 간단한 작업공정으로 이루어지므로, 작업시간이 단축되고 서셉터의 제작에 소요되는 비용을 줄일 수 있어서 경제적인 장점이 있다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
상기와 같은 본 발명은, 겉쫄대를 억지끼움식으로 삽입하여 서셉터의 역변형을 주어, 열에 의한 처짐과 중력하중에 의한 처짐을 방지하므로, 메인플레이트와 LCD기판의 접촉면의 틈이 최소화되므로, LCD기판의 박막증착형성을 효과적으로 할 수 있다.
또한, 서셉터의 처짐을 방지하므로, 공극의 발생을 최소화하여 리크(leak) 현상을 방지할 수 있다.
또한, 메인플레이트와 열선이 기밀하게 밀착되어 열선의 열전달이 좋고 수명도 연장되는 효과가 있다.
또한, 작업 공정의 순서가 간단하기 때문에, 작업시간이 짧고 경제적인 측면에서도 비용이 적게 소요되는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. LCD기판에 박막을 증착하는 플라즈마 화학기상 증착 장비의 챔버 내에 설치된 샤워헤드의 하측에 설치되며, LCD기판이 상면에 안착되는 서셉터의 열선삽입 구조에 있어서,
    하면에 삽입홈이 형성되는 메인플레이트와;
    상기 삽입홈에 삽입장착되는 열선과;
    상기 열선의 하부를 지지하며 상기 삽입홈의 상측 공간에 밀착 삽입되는 속쫄대와;
    상기 속쫄대의 하부를 지지하며 상기 삽입홈의 하측 공간에 억지끼움식으로 밀착 삽입되도록 끼워맞춤공차를 갖는 겉쫄대를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 서셉터의 열선삽입 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속쫄대와 겉쫄대는 상단면의 양측모서리가 모따기 처리가 된 것을 특징으로 하는 서셉터의 열선삽입 구조.
  3. LCD기판에 박막을 증착하는 공정을 위한 장비의 챔버 내의 샤워헤드 하측에 설치되며, LCD기판이 장착되는 서셉터의 열선삽입 방법에 있어서,
    메인플레이트의 하면에 삽입홈을 형성하는 단계와;
    상기 삽입홈에 열선을 삽입장착하는 단계와;
    상기 열선을 지지하도록 상기 삽입홈의 상측 공간에 속쫄대를 밀착 삽입하는 단계와;
    상기 속쫄대의 하부를 지지하도록 상기 삽입홈의 하측 공간에 억지끼움식으로 겉쫄대를 밀착 삽입하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 서셉터의 열선삽입 방법.
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