KR20060029665A - 서셉터 지지구조 - Google Patents

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KR20060029665A
KR20060029665A KR1020060024888A KR20060024888A KR20060029665A KR 20060029665 A KR20060029665 A KR 20060029665A KR 1020060024888 A KR1020060024888 A KR 1020060024888A KR 20060024888 A KR20060024888 A KR 20060024888A KR 20060029665 A KR20060029665 A KR 20060029665A
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송성태
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주식회사 마이크로텍
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Abstract

본 발명은 서셉터 지지구조에 관한 것으로서,
액정표시장치용 서셉터를 지지하는 메인 샤프트 및 보조 샤프트로 이루어진 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지구조에 있어서, 상기 보조 샤프트(20)의 상단부에 설치되되, 상면 양단부에 삽입홈(31)이 형성된 제 1 플레이트(30)와; 상기 삽입홈(31)에 끼워맞춤되되, 서셉터의 가장자리를 볼(53)을 개재해서 지지하는 지지부(50)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며,
서셉터를 지지하는 보조 샤프트의 상단에 볼을 개재해서 지지하는 지지부 및 플레이트를 설치함으로써, 증착시 서셉터가 열팽창하여 굴곡 및 처짐 등의 변형을 방지하여 서셉터를 평평하게 유지할 수 있고, 서셉터의 열변형에 의한 기판의 증착불량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
서셉터, 지지구조, 증착장치, 볼

Description

서셉터 지지구조{Susceptor supporting structure}
도 1은 일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지구조를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조를 나타내는 저면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조의 일예를 나타내는 분해사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조의 다른예를 나타내는 분해사시도.
도 7은 도 3의 A부의 열팽창전 상태를 나타내는 확대구성도.
도 8은 도 3의 A부의 열팽창후 상태를 나타내는 확대구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조의 지지부를 나타내는 사시도.
도 10은 도 9의 B-B선에 따른 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 서셉터 11 : 메인 샤프트
20 : 보조 샤프트 30 : 제 1 플레이트
31 : 삽입홀 40 : 제 2 플레이트
41 : 삽입홀 42 : 관통홀
50 : 지지부 51 : 외주부
52 : 경사부 53 : 볼
본 발명은 서셉터 지지구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서셉터를 지지하는 보조 샤프트의 상단에 볼을 개재해서 지지하는 지지부 및 플레이트를 설치함으로써, 증착시 서셉터가 열팽창하여 굴곡 및 처짐 등의 변형을 방지하여 서셉터를 평평하게 유지할 수 있고, 서셉터의 열변형에 의한 기판의 증착불량을 감소시킬 수 있는 서셉터 지지구조에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 액정표시장치(LCD : liquid crystal display)가 개발되어 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 사용되고 있다.
액정표시장치란, 서로 대향하는 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 구동시킴으로서 변화하는 빛의 투과율로 화상을 표현하는 장치이다.
액정표시장치의 제조를 위해서는 유리 등의 투명기판상에 수차례에 걸 친 박막의 증착 및 이의 패터닝(patterning) 등의 기판 제조공정이 포함되는바, 이러한 기판 제조공정은 통상 챔버(chamber)를 포함하는 액정표시장치용 프로세스 모듈(process module)에서 이루어지는 것이 일반적이다.
이러한 액정표시장치를 제조하기 위한 플라즈마 화학기상 증착장치는 공정챔버 내부로 반응 및 소스물질이 가스상으로 유입되어 증착 공정을 진행하고자 하는 경우 공정챔버 내부에는 투명 유리기판이 안착되고, 투명 유리기판을 증착에 적절한 온도로 가열시킬 수 있도록 히터가 내부에 매설되는 서셉터가 설치된다.
또한, 이러한 서셉터는 액정표시장치의 대형화에 대한 기술개발이 진행될수록 가공되는 투명 유리기판의 사이즈도 대형화되므로 서셉터의 사이즈도 대형화되는 추세이다.
또한, 이러한 서셉터를 구성함에 있어서, 중앙에 메인 샤프트를 설치하여 1축 지지방식을 채택하여 서셉터를 승강시키는 방식의 설비가 사용되며, 이와 같은 액정표시장치용 플라즈마 화학기상 증착장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도로서, 도 1에 표시된 바와 같이, 일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치는 상부가 개방된 반응챔버(310)가 챔버덮개(320)에 의해 덮여지게 된다. 이에 따라, 상기 반응챔버(310)와 챔버덮개(320)에 의해 외부와 차단된 반응공간이 형성된다. 또한, 반응공간의 효과적인 밀폐를 위해 상기 반응챔버(310)와 챔버덮개(320) 사이에는 O-링(330)이 삽입되어 설치된다.
그리고 반응공간 내에는 메인 샤프트(345)에 의해 상하 이송이 가능하고 전기적으로 접지되는 서셉터(Susceptor)(340)가 설치된다. 이때, 증착이 수행될 기판 (350)은 상기 서셉터(340) 상에 안착되며, 서셉터(340)의 내부에는 기판(350)을 가열시키기 위한 가열수단으로서 열선이 장착된다.
또한, 서셉터(340) 상부의 반응공간에는 외부 RF 발전기와 연결되는 샤워헤드(370)가 설치되며. 이러한 샤워헤드(370)는 속이 비어 있으며, 기체 주입관(380a)은 샤워헤드(370)의 내부와 연결되도록 설치된다. 그리고 샤워헤드(370)의 저면에는 수 mm의 직경을 가지는 복수 개의 분사구멍(370a)이 수 cm의 간격으로 형성되어 있다.
이에 따라, 기체 주입관(380a)에 의해 샤워헤드(370)로 주입된 기체는 상기 분사구멍(370a)을 통하여 반응공간으로 분사되며, 반응공간으로 분사된 기체는 기체 배기관(380b)을 통하여 배기된다. 그리고 샤워헤드(370)는 스테인레스 또는 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어지며, 플라즈마에 의한 아크(arc) 발생을 방지하기 위하여 통상적으로 그 표면은 양극화처리(anodizing)된다.
그러나 일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치는 서셉터(340)를 1 개의 메인 샤프트(345)로 지지하는 경우, 대형화된 서셉터(340)는 사이즈 및 무게가 증가한 기판(350)을 제대로 지지할 수 없게 되므로, 서셉터(340)의 가장자리 영역이 대형화된 서셉터 및 기판의 자중에 의해 하방으로 변형되는 문제점이 있었다.
따라서, 서셉터(340)가 수평으로 유지되지 못하고 변형되면 공정챔버 상단에 위치한 샤워헤드(370)와 기판(350)의 중앙부 사이의 거리와 샤워헤드(370)와 기판(350)의 주변부 사이의 거리에 차이가 발생하게 되고, 기판(350)의 영역에 따라 분사되는 소스가스량이 다르게 됨으로써, 기판(350) 전체에 걸쳐 균일하게 증착되지 않는다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지대가 공개특허공보 제2005-01919호에 개시되어 있다.
도 2는 상기 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지대를 나타내는 구성도로서, 도 2에 표시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 화학기상 증착장치의 액정표시장치용 서셉터 지지대는 서셉터 바디(200)에 결합하는 메인 샤프트(210)와; 상기 메인 샤프트(210)를 중심으로 동일간격 이격되며 상기 서셉터 바디(200)의 주변으로 결합하는 보조 샤프트(220)와; 상기 메인 샤프트(210)와 상기 보조 샤프트(220)를 연결하는 지지축(230)을 포함하는 이루어진다.
그러나 이러한 종래의 플라즈마 화학기상 증착장치의 액정표시장치용 서셉터는, 플라즈마 화학기상 증착시 서셉터 바디(200)의 온도가 열선에 의해 400℃ 이상 의 고온으로 상승되므로, 알루미늄 등의 소재로 형성된 서셉터 바디(200)가 열팽창을 하게 된다.
따라서 서셉터 바디(200)는 열팽창하게 되지만 서셉터 바디(200)의 하면이 메인 샤프트(210) 및 보조 샤프트(220)와 결합되어 고정되어 서셉터 바디(220)의 열팽창이 억제되므로, 증착시 서셉터 바디(200)의 상면에 굴곡변형이 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 서셉터 바디(200)의 굴곡 변형에 의해 서셉터 바디 상에 장착된 기판(S)에도 굴곡변형이 발생하게 되므로, 샤워헤드(140)와 기판(S) 사이의 간격이 균일하게 형성되지 않아 증착시 기판의 증착불량이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 서셉터 바디(200)에 굴곡변형이 발생된 경우에는 서셉터의 사용이 불가하므로 고가의 서셉터 바디(200)를 교체하거나 보수해야하는 서셉터의 유지보수 비용이 과다하게 발생되는 문제가 있었다.
이외에도 보조 샤프트 상단에 베어링의 일종으로서 케이싱 내에 볼이 회동가능하게 설치되어 볼의 상면이 슬라이딩 가능하게 지지되는 볼캐스터를 장착하였으나, 플라즈마 화학기상 증착장치의 증착공정의 특성상 고온상태의 유지가 불가피하므로, 고온에서 볼캐스터의 케이싱과 볼이 열팽창하여 서로 접촉하여 슬라이딩이 불가능하게 되고, 볼캐스터와 서셉터의 하면이 고정된 상태를 유지하게 되어 상기와 마찬가지로 서셉터에 굴곡 변형이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 서셉터를 지지하는 보조 샤프트의 상단에 볼을 개재해서 지지하는 지지부 및 플레이트를 설치함으로써, 증착시 서셉터가 열팽창하여 굴곡 및 처짐 등의 변형을 방지하여 서셉터를 평평하게 유지할 수 있고, 서셉터의 열변형에 의한 기판의 증착불량을 감소시킬 수 있고, 메인 샤프트에 지지부 및 플레이트를 설치함으로써, 대화면 액정표시장치의 기판 증착시에도 사용할 수 있고, 지지부에 경사부을 형성함으로써, 지지부의 볼이 원활하게 중앙부로 복귀할 수 있는 서셉터 지지구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 액정표시장치용 서셉터를 지지하는 메인 샤프트 및 보조 샤프트로 이루어진 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지구조에 있어서, 상기 보조 샤프트(20)의 상단부에 설치되되, 상면 양단부에 삽입홈(31)이 형성된 제 1 플레이트(30)와; 상기 삽입홈(31)에 끼워맞춤되되, 서셉터의 가장자리를 볼(53)을 개재해서 지지하는 지지부(50)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 메인 샤프트(11)의 상단부에 설치되되, 상면 양단부에 삽입홈(41)이 형성된 제 2 플레이트(40)와; 상기 삽입홈(41)에 끼워맞춤되되, 서셉터의 가장자리를 볼(53)을 개재해서 지지하는 지지부(50)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 지지부(50)는 중앙부에 소정각도로 오목한 원형의 경사부(52)가 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조를 나타내는 저면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조의 일예를 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조의 다른예를 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 도 3의 A부의 열팽창전 상태를 나타내는 확대구성도이고, 도 8은 도 3의 A부의 열팽창후 상태를 나타내는 확대구성도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 서셉터 지지구조의 지지부를 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4에 표시된 바와 같이, 본 실시예의 서셉터 지지구조는 액정표시장치용 서셉터를 지지하는 메인 샤프트 및 보조 샤프트로 이루어진 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지구조에 있어서, 제 1 플레이트(30)와 지지부(50)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예의 서셉터(10)는 서셉터(10)의 하면 중앙부에 메인 샤프트(11)가 설치되어 서셉터(10)의 중앙부가 지지되고, 서셉터(10)의 하면 가장자리에 보조 샤프트(20)가 설치되어 서셉터(10)의 가장자리가 지지된다.
제 1 플레이트(30)는 보조 샤프트(20)의 상단부에 설치되어 보조 샤프트(20)에 의해 지지되며, 제 1 플레이트(30)의 상면 양단부에는 원형형상의 삽입홈(31)이 형성된다.
또한, 제 1 플레이트(30)는 서셉터(10)의 하측 양단부에 길이방향으로 형성되어 보조 샤프트(30)에 의해 지지되므로, 서셉터(10)의 하측 양단부를 지지하게 된다.
도 5 및 도 9에 표시된 바와 같이, 지지부(50)는 제 1 플레이트(30)의 상면 양단부에 형성된 삽입홈(31)에 지지부(50)의 외주부(51)가 끼워맞춤되어 고정되며, 서셉터(10) 하면의 가장자리를 볼(53)을 개재해서 지지하게 된다.
또한, 지지부(50)는 가장자리 외주부(51)에 턱이 형성된 접시형상으로 형성되며, 예를 들면, 실험용기구인 페트리 접시(petri dish) 등과 같은 형상으로 형성되고, 중앙부에는 볼(53)이 장착된다.
따라서 지지부(50)는 중앙부에 장착된 볼(53)을 개재해서 서셉터(10)의 하면을 슬라이딩 가능하게 지지하므로, 증착시 서셉터(10)가 열선에 의해 가열되어 열팽창되어도 제 1 플레이트(30) 상에 끼워맞춤된 지지부(50)의 볼(53)을 개재해서 슬라이딩되어 열팽창에 의한 서셉터(10)의 굴곡 및 처짐 등의 열변형을 방지할 수 있게 된다.
또한, 이러한 지지부(50)의 볼(53)의 재료로는 예를 들면, 증착시 고온에서 열변형이 적은 세라믹 등의 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 본 실시예의 제 1 플레이트(30)와 지지부(50)는 서셉터(10)의 4개 모 서리 부분을 지지하므로 통상의 액장표시장치에 적용이 가능하지만, 최근 16:9 비율의 대화면 액정표시장치를 증착하는 경우에는 대화면 액정표시장치의 길이방향 변형을 방지하기 위한 지지구조가 필요하게 된다.
따라서, 대화면 액정표시장치를 증착하는 경우에 대화면 액장표시장치 길이방향의 열변형을 보완하기 위해, 메인 샤프트(11) 상단에 제 2 플레이트(40)와 지지부(50)를 추가로 설치하는 것이 바람직하다.
제 2 플레이트(40)는 메인 샤프트(11)의 상단부에 설치되어 메인 샤프트(11)에 의해 지지되며, 제 2 플레이트(40)의 상면 양단부에는 원형형상의 삽입홈(41)이 형성된다.
또한, 제 2 플레이트(40)의 중앙부에는 관통홀(42)이 형성되며, 이 관통홀(42)을 개재해서 제 2 플레이트(40)가 메인 샤프트(11)에 끼워맞춤되어 고정된다.
따라서, 제 2 플레이트(40)는 서셉터(10)의 중앙 양단부에 길이방향으로 형성되어 메인 샤프트(11)에 끼워맞춤되어 고정지지되므로, 서셉터(10)의 중앙 양단부를 지지하게 된다.
지지부(50)는 제 2 플레이트(40)의 상면 양단부에 형성된 삽입홈(41)에 끼워맞춤되어 고정되며, 서셉터(10) 하면 중앙의 양단부를 볼(53)을 개재해서 지지하게 된다.
도 6 및 도 9에 표시된 바와 같이, 지지부(50)는 제 2 플레이트(40)의 상면 양단부에 형성된 삽입홈(41)에 지지부(50)의 외주부(51)가 끼워맞춤되어 고정되며, 서셉터(10) 하면 중앙의 양단부를 볼(53)을 개재해서 지지하게 된다.
또한, 지지부(50)는 가장자리 외주부(51)에 턱이 형성된 접시형상으로 형성되며, 예를 들면, 실험용기구인 페트리 접시(petri dish) 등과 같은 형상으로 형성되고, 중앙부에는 볼(53)이 장착된다.
따라서 도 7 및 도 8에 표시된 바와 같이, 지지부(50)는 중앙부에 장착된 볼(53)을 개재해서 서셉터(10)의 하면중앙의 양단부를 슬라이딩 가능하게 지지하므로, 증착시 서셉터(10)가 열선에 의해 가열되어 열팽창되어도 제 2 플레이트(40) 상에 끼워맞춤된 지지부(50)의 볼(53)을 개재해서 슬라이딩되어 열팽창에 의한 서셉터(10)의 굴곡 및 처짐 등의 열변형을 방지할 수 있게 된다.
도 10에 표시된 바와 같이, 지지부(50)는 중앙부에 소정각도(α)로 오목한 원형의 경사부(52)가 형성되어 볼(53)의 슬라이딩 복원력을 제공하는 것이 바람직하다.
따라서, 서셉터(10)의 하면을 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지부(50)의 볼(53)이 열팽창하는 서셉터(10)의 하면과 접촉하여 슬라이딩된 후, 지지부(50)의 볼(53)과 서셉터(10)의 하면과의 접촉이 해제되면, 지지대(50)의 볼(53)은 경사부(52)를 따라서 슬라이딩하여 원래의 위치인 중앙부로 복귀하게 된다.
또한, 지지부(50)의 경사부(52)는 중앙부가 오목한 원형형상으로 이루어져 있으므로, 지지부(50)의 볼(53)이 상하좌우 어느 방향으로 슬라이딩 되더라도 지지부(50)의 중앙부로 슬라이딩하여 복귀하게 된다.
지지부(50)의 경사부(52)는 지지부(50)의 볼(53)이 경사부(52) 내에서 슬라이딩 되어야 경사부(52)를 따라서 복귀가 가능하므로 경사부(52)의 직경(d)은 서셉 터(10)의 열팽창량 즉, 지지부(50)의 볼(53)의 슬라이딩 거리 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 대략 2m 길이의 서셉터(10)가 알루미늄 재질로 형성된 경우에, 증착시 대략 400℃의 고온에서 길이방향으로 대략 25㎜이상 열팽창되므로, 경사부(52)의 직경(d)은 25㎜이상으로 형성되는 것이 바람직하게 된다.
또한, 본 실시예의 메인 샤프트(11)와 보조 샤프트(20)는 종래의 증착장치와 마찬가지로 일체로 연결되어, 메인 샤프트(11)의 하단부에 설치된 구동부(도시안함)에 의해서 상하이동되는 것이 바람직하며, 메인 샤프트(11) 및 보조 샤프트(20)의 하단부에 설치된 각각의 구동부에 의해서 별도로 상하이동 가능함은 물론이다.
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.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 서셉터를 지지하는 보조 샤프트의 상단에 볼을 개재해서 지지하는 지지부 및 플레이트를 설치함으로써, 증착시 서셉터가 열팽창하여 굴곡 및 처짐 등의 변형을 방지하여 서셉터를 평평하게 유지할 수 있고, 서셉터의 열변형에 의한 기판의 증착불량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
메인 샤프트에 지지부 및 플레이트를 설치함으로써, 대화면 액정표시장치의 기판 증착시에도 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 지지부에 경사부을 형성함으로써, 지지부의 볼이 원활하게 중앙부로 복귀할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 액정표시장치용 서셉터를 지지하는 메인 샤프트 및 보조 샤프트로 이루어진 플라즈마 화학기상 증착장치의 서셉터 지지구조에 있어서,
    상기 보조 샤프트의 상단부에 설치되되, 상면 양단부에 삽입홈이 형성된 제 1 플레이트와;
    상기 삽입홈에 끼워맞춤되되, 서셉터의 가장자리를 볼을 개재해서 지지하는 지지부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터 지지구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 샤프트의 상단부에 설치되되, 상면 양단부에 삽입홈이 형성된 제 2 플레이트와;
    상기 삽입홈에 끼워맞춤되되, 서셉터의 가장자리를 볼을 개재해서 지지하는 지지부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 서셉터 지지구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 중앙부에 소정각도로 오목한 원형의 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 서셉터 지지구조.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100935180B1 (ko) * 2008-06-26 2010-01-06 (주)거성 이동지지유닛을 갖는 열변형 방지 지지장치
KR101430659B1 (ko) * 2012-05-23 2014-08-18 주식회사 에스에프에이 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치
KR101447888B1 (ko) * 2012-12-21 2014-10-08 주식회사 테스 기판 처리장치
KR20180132498A (ko) * 2017-11-22 2018-12-12 캐논 톡키 가부시키가이샤 진공 증착 장치 및 이를 사용한 디바이스 제조방법

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