KR20130131045A - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents

Abstract

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 증착 공정이 진행되는 챔버의 내부에 마련되어 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터; 상단부는 서셉터의 하부에 연결되고 하단부는 챔버를 통해 하방으로 노출되어 서셉터를 승하강 가능하게 지지하는 컬럼; 및 컬럼에 결합되어 서셉터를 하부에서 지지하며, 서셉터의 열 전달을 제한하고 서셉터의 열변형에 대응되게 유동하여 서셉터 하부의 갈림을 방지하는 갈림방지부재를 구비하는 서셉터 지지조립체를 포함한다.

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{Chemical Vapor Deposition Apparatus for Flat Display}

본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 서셉터의 열변형에 대응하여 서셉터를 효과적으로 지지할 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.

이 중에서 유기 발광 다이오드라 불리는 OLED는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 '자체발광형 유기물질'을 말한다. OLED는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있으며, 넓은 시야 각과 빠른 응답 속도를 갖고 있어 현재의 LCD를 대체할 수 있는 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있다.

OLED는 구동방식에 따라 수동형인 PMOLED와 능동형인 AMOLED로 나눌 수 있다. 특히 AMOLED는 자발광형 디스플레이로서 기존의 디스플레이보다 응답속도가 빠르며, 색감도 자연스럽고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한 AMOLED는 유리기판이 아닌 필름(Film) 등에 적용하면 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)의 기술을 구현할 수 있게 된다.

이러한 OLED의 제조 공정은 크게, 패턴(Pattern) 형성 공정, 유기박막 증착 공정, 봉지 공정, 그리고 유기박막이 증착된 기판과 봉지 공정을 거친 기판을 붙이는 합착 공정 등을 포함한다.

화학 기상 증착 공정(Chemical Vapor Deposition Process)은, 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 전극을 통해 가스 분배판으로부터 분출되어 유리기판 상에 증착되는 공정이다. 이러한 공정은 화학 기상 증착 공정을 수행하는 챔버 내에서 이루어진다.

자세히 후술하겠지만, 화학 기상 증착 공정을 수행하는 챔버는 상부 챔버와 하부 챔버로 이루어진다. 상부 챔버에는 전극이 구비되고, 하부 챔버에는 증착 대상의 유리기판이 로딩(loading, 배치)되는 서셉터가 마련된다.

이에, 서셉터의 상면으로 유리기판이 로딩되면 서셉터가 대략 섭씨 250~400도 정도로 가열된다. 이후, 서셉터가 상승하여 유리기판은 하부 전극인 가스분배판으로 인접하게 배치된다.

그런 다음, 절연체인 테프론에 의해 챔버로부터 절연된 전극을 통해 전원이 인가된다. 이어 수많은 오리피스가 형성된 가스분배판을 통해 실리콘계 화합물 이온이 분출되면서 유리기판의 증착 공정이 수행된다.

한편, 증착 공정 시, 특히 대면적 서셉터는 자중과 온도에 의해 처짐이 발생될 수 있어 열 처짐에 강한 세라믹 플레이트로 서셉터의 하부를 받쳐주어 서셉터의 처짐을 방지한다.

그런데, 이러한 종래의 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 있어서는, 서셉터의 하면에 설치된 세라믹 플레이트가 직접 서셉터에 면접촉하고 있기 때문에 대략 400 ℃ 정도의 온도로 가열된 서셉터의 열이 세라믹 플레이트를 통해 열손실되는 문제를 야기한다.

이처럼 세라믹 플레이트를 통해 열손실이 유발되면 대략 250~400도 정도의 온도로 일정하게 유지되는 서셉터의 전영역과 세라믹 플레이트에 의해 열손실이 유발된 영역간의 열적 불균형에 따른 열팽창률에 변화가 발생하여 해당 영역에서 서셉터에 뒤틀림이 발생한다.

이러한 뒤틀림은 곧 유리기판의 변형으로 이어져 세라믹 플레이트가 위치한 영역의 유리기판에서 수 mm 정도의 하부 처짐이 발생하여 제품의 품질이 저하되는 문제점을 야기한다.

또한, 종래의 서셉터는 열팽창으로 인해 하부에 고정된 세라믹 플레이트에 대해 서셉터의 하부가 갈릴 수 있으며, 서셉터가 에지 영역에서 처지거나 휘어지는 경우 세라믹 플레이트의 모서리 부분에서 서셉터가 깊게 패이거나 갈리게 되어 서셉터의 손상이 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 특허출원 제10-2006-0011598호 (주)에스에프에이 2006.02.07

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가열된 서셉터의 온도를 전영역에서 일정하게 유지할 수 있으며, 서셉터의 열변형 발생 시 서셉터 하부의 갈림 현상을 방지할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 증착 공정이 진행되는 챔버의 내부에 마련되어 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터; 상단부는 상기 서셉터의 하부에 연결되고 하단부는 상기 챔버를 통해 하방으로 노출되어 상기 서셉터를 승하강 가능하게 지지하는 컬럼; 및 상기 컬럼에 결합되어 상기 서셉터를 하부에서 지지하며, 상기 서셉터의 열 전달을 제한하고 상기 서셉터의 열변형에 대응되게 유동하여 상기 서셉터 하부의 갈림을 방지하는 갈림방지부재를 구비하는 서셉터 지지조립체를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 제공될 수 있다.

상기 서셉터 지지조립체는, 상기 컬럼에 결합되며 상기 서셉터의 하부를 지지하는 서셉터 지지플레이트; 및 상기 서셉터 지지플레이트의 일측에 결합되어 상기 갈림방지부재를 유동 가능하게 수용하는 홈부가 형성되는 지지패드를 더 포함할 수 있다.

상기 지지패드의 홈부는 반구 형상으로 마련되며, 상기 갈림방지부재는, 상기 서셉터의 하부를 접촉지지하는 상단지지부; 및 상기 상단지지부에서 연장된 반구 형상으로 마련되어 상기 지지패드의 홈부에 슬라이딩 및 회전가능하게 수용되는 하단수용부를 포함할 수 있다.

상기 상단지지부는 원판면으로 마련될 수 있다.

상기 상단지지부는 상기 원판면의 테두리 영역을 따라 돌출된 돌출부가 더 형성되어 상기 돌출부에 의해 상기 서셉터의 하부가 접촉 지지될 수 있다.

상기 상단지지부는 상방향으로 볼록한 반구 형상으로 마련될 수 있다.

상기 서셉터 지지플레이트는 상호간 나란하게 이격배치되는 단위 서셉터 지지플레이트를 포함하며, 상기 단위 서셉터 지지플레이트 각각은, 상호간 나란하게 이격 배치되며 상기 서셉터의 하부를 지지하는 한 쌍의 상부지지플레이트; 및 상기 한 쌍의 상부지지플레이트의 하부에 결합되어 상기 한 쌍의 상부지지플레이트를 연결시키는 하부지지플레이트를 포함할 수 있다.

상기 컬럼은 복수 개가 마련되며, 상기 하부지지플레이트에 하나씩 결합될 수 있다.

상기 단위 서셉터 지지플레이트를 상호간 연결하는 지지플레이트 연결유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 하부지지플레이트에는 상기 지지플레이트 연결유닛의 일단부를 수용하는 자리홈부가 더 형성되며, 상기 지지플레이트 연결유닛은, 상호 인접한 상기 단위 서셉터 지지플레이트들의 상기 하부지지플레이트들 사이에 개재되는 연결부재; 상기 연결부재의 양단부에 마련되되 양측부를 관통하는 관통공이 마련되며, 상기 자리홈부에 수용되는 링크부; 및 상기 링크부가 상기 자리홈부에 수용된 상태에서 상기 링크부의 관통공에 삽입되어 상기 링크부를 상기 자리홈부에 고정결합시키는 결합축을 포함할 수 있다.

상기 지지패드는 상기 상부지지플레이트의 양단부에 마련되며, 상기 갈림방지부재는 상기 지지패드의 상면에 복수 개가 마련될 수 있다.

상기 서셉터 지지플레이트는 세라믹 재질로 제작되며, 상기 갈림방지부재는 세라믹, 스테인리스 또는 알루미늄 재질 중 어느 하나로 제작될 수 있다.

본 발명에 따르면, 가열된 서셉터의 온도를 전영역에서 일정하게 유지할 수 있으며, 서셉터의 열변형 발생 시 서셉터 하부의 갈림 현상을 방지할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 평면 디스플레이용 화학기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1의 서셉터를 지지하는 서셉터 지지조립체의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2의 배면 사시도이다.
도 4는 도 2의 서셉터 지지조립체의 전면 사시도이다.
도 5는 도 4의 A영역의 확대도이다.
도 6은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 5의 갈림방지부재의 사시도이다.

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 OLED용 대형 유리기판을 평면디스플레이라 간주하기로 한다.

이하, 편의를 위해, OLED용 대형 유리기판을 단순히 유리기판이라 하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 유리기판에 대한 증착 공정을 진행하며 상호간 분해 조립이 가능한 상부 및 하부 챔버(10,20)와, 상부 챔버(10) 내에 마련되어 증착 대상의 유리기판을 향해 소정의 실리콘계 화합물 이온(ion)인 증착물질을 방출하는 전극(30)과, 하부 챔버(20) 내에 마련되어 유리기판을 떠받치면서 지지하는 서셉터(50)와, 상단부는 서셉터(50)에 결합되고 하단부는 하부 챔버(20)를 통해 하방으로 노출되어 서셉터(50)를 승하강 가능하게 지지하는 컬럼(40)과, 컬럼(40)에 결합되어 서셉터(50)를 지지함으로써 서셉터(50)의 처짐을 방지시키는 서셉터 지지조립체(70)를 포함한다.

유리기판에 대한 증착 공정이 진행될 때는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 챔버(10,20)는 상호 결합된다. 즉, 별도의 크레인에 의해 상부 챔버(10)가 하부 챔버(20)의 상부에 결합됨으로써 상부 및 하부 챔버(10,20)는 한 몸체를 이룬다.

이처럼 상부 및 하부 챔버(10,20)가 한 몸체를 이루어 그 내부의 증착공간(S)에서 증착 공정이 진행될 때는 증착공간(S)이 진공 분위기로 유지될 수 있도록 증착공간(S)은 외부와 차폐된다.

상부 챔버(10)에 대해 살펴보면, 상부 챔버(10)의 내부에는 횡 방향을 따라 전극(30)이 구비된다. 전극(30)은 하부의 전극인 서셉터(50)와의 상호 작용에 의해 유리기판의 표면으로 증착물질을 제공한다.

이러한 전극(30)은 하부 챔버(20)를 향한 전면에 배치되는 가스분배판(31)과, 가스분배판(31)과의 버퍼공간(B)을 사이에 두고 가스분배판(31)의 배후에 배치되는 후방플레이트(32)를 구비한다.

가스분배판(31)에는 미세 가공된 수많은 오리피스(미도시)가 형성된다. 따라서 증착 공정 시 서셉터(50)가 상승하여 가스분배판(31)과 대략 수십 밀리미터(mm) 정도로 근접 배치되면, 이어서 증착물질이 수많은 오리피스(미도시)를 통해 방출되면서 유리기판의 상부 표면으로 증착된다.

후방플레이트(32)와 상부 챔버(10) 사이에는 후방플레이트(32)가 상부 챔버(10)의 외벽에 직접 접촉되어 통전되지 않도록 절연체(34)가 마련된다. 절연체(34)는 테프론 등으로 제작될 수 있다. 후방플레이트(32)의 주변에는 상부 챔버(10)에 대해 후방플레이트(32)를 지지하는 플레이트지지부(33)가 배치된다.

가스분배판(31)과 후방플레이트(32) 사이에는 현가지지부재(35)가 마련된다. 현가지지부재(35)는 버퍼공간(B) 내의 증착물질이 외부로 누출되지 않도록 할 뿐만 아니라 대략 400kg 정도 혹은 그 이상의 무거운 중량물인 가스분배판(31)을 후방플레이트(32)에 대해 현가 지지한다.

뿐만 아니라 현가지지부재(35)는 증착 공정 시 대략 섭씨 200도 정도로 가열된 가스분배판(31)이 X축, Y축 및 Z축 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 열팽창하는 것을 보상하는 역할도 겸한다.

상부 챔버(10)의 상단에는 상판부(36)가 마련된다. 그리고 상판부(36)의 상부에는 증착공간(S) 내로 공정 가스, 반응 가스, 클리닝(Cleaning) 가스 혹은 기타 가스를 공급하는 가스공급부(37)가 마련된다.

그리고 가스공급부(37)의 주변에는 고주파 전원부(38)가 설치된다. 고주파 전원부(38)는 연결라인(39)에 의해 전극(30)의 후방플레이트(32)와 전기적으로 연결된다.

하부 챔버(20)는 실질적으로 유리기판에 대한 증착 공정이 진행되는 부분이다. 따라서 실질적으로 증착공간(S)은 하부 챔버(20) 내에 형성된다.

이러한 하부 챔버(20)의 외벽에는 소정의 작업 로봇에 의해 유리기판이 증착공간(S) 내외로 유출입되는 통로인 기판출입부(20a)가 형성되어 있다. 이러한 기판출입부(20a)는 그 주변에 결합된 게이트밸브(24)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다.

도시하고 있지는 않지만 하부 챔버(20) 내의 바닥면 영역에는 증착공간(S)에 존재하는 가스를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(미도시)과, 증착공간(S)의 내부를 진공분위기로 조성하는 진공펌프(미도시) 등이 마련될 수 있다.

서셉터(50)는 하부 챔버(20) 내의 증착공간(S)에서 횡방향으로 배치되어 증착 대상의 유리기판을 지지한다. 서셉터(50)는 보통 증착 대상의 유리기판의 면적보다 큰 구조물로 형성된다.

서셉터(50)의 상면은 유리기판이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반으로 제조된다. 서셉터(50)의 내부에는 도시 않은 히터(heater)가 장착되어 서셉터(50)를 소정의 증착온도인 섭씨 250~400도 정도로 가열한다. 히터에 전기를 공급하는 케이블(미도시)은 컬럼(40) 내부의 케이블관(41)을 통해 히터에 연결된다.

서셉터(50)의 상면으로 유리기판이 로딩되어 안착되거나 취출되기 위해 서셉터(50)에는 로딩되거나 취출되는 유리기판의 하면을 안정적으로 지지하는 다수의 리프트 핀(52)이 연결된다. 리프트 핀(52)들은 서셉터(50)와 서셉터 지지조립체의 관통홀(53)를 관통하도록 설치될 수 있다.

리프트 핀(52)들은 서셉터(50)가 하강할 때, 그 하단이 하부 챔버(20)의 바닥면에 가압되어 상단이 서셉터(50)의 상면으로 돌출된다. 이에, 유리기판을 서셉터(50)로부터 이격시킨다. 반대로, 서셉터(50)가 부상하면 자중에 의해 하방으로 이동하면서 유리기판이 서셉터(50)의 상면에 밀착되도록 한다.

이러한 리프트 핀(52)들은 도시 않은 로봇아암이 서셉터(50)에 로딩된 유리기판을 파지할 수 있도록 유리기판과 서셉터(50) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.

서셉터(50)에는 그 상단부가 서셉터(50)의 배면 중앙 영역에 고정되고 하단부가 하부 챔버(20)를 통해 하방으로 노출되어 서셉터(50)를 승하강 가능하게 지지하는 컬럼(40)이 더 결합되어 있다. 이러한 컬럼(40)은 복수 개가 마련되며 서셉터의 중앙부와 서셉터의 양측부에 배치되어 서셉터를 승하강 가능하게 지지한다.

서셉터(50)는 하부 챔버(20) 내의 증착공간(S)에서 상하로 승하강된다. 즉, 유리기판이 로딩될 때는 하부 챔버(20) 내의 바닥면 영역에 배치되어 있다가 유리기판이 로딩되고 증착 공정이 진행될 때는 유리기판이 가스분배판(31)에 인접할 수 있도록 부상한다. 이를 위해, 서셉터(50)에 결합된 컬럼(40)에는 서셉터(50)를 승하강시키는 승하강 모듈(60)이 연결된다.

승하강 모듈(60)에 의해 서셉터(50)가 승하강하는 과정에서 컬럼(40)과 하부 챔버(20) 사이의 공간이 발생되어서는 아니 된다. 따라서 컬럼(40)이 통과하는 하부 챔버(20)의 해당 영역에는 컬럼(40)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(58)이 마련되어 있다. 벨로우즈관(58)은 서셉터(50)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(50)가 부상할 때 압착된다.

한편, 유리기판을 지지하는 서셉터는 화학 기상 증착장치의 특성상 화학적 반응에 안정된 알루미늄(Al) 재질로 제작되고, 증착 공정 시 섭씨 250~400도 정도로 가열(heating)되는데, 이러한 서셉터, 특히 대면적 서셉터는 자중과 온도에 의해 처짐이 발생될 수 있다.

이에 따라 서셉터(50)를 안정적으로 지지하기 위한 수단이 요구되는데, 이는 서셉터 지지조립체가 담당한다. 서셉터 지지조립체에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 자세히 설명한다.

도 2는 도 1의 서셉터를 지지하는 서셉터 지지조립체의 개략적인 구조도이고, 도 3은 도 2의 배면 사시도이고, 도 4는 도 2의 서셉터 지지조립체의 전면 사시도이고, 도 5는 도 4의 A영역의 확대도이고, 도 6은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이고, 도 7은 도 5의 갈림방지부재의 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 서셉터 지지조립체(70)는 컬럼(40)에 결합되어 서셉터를 하부에서 지지하는 서셉터 지지플레이트(80)와, 서셉터 지지플레이트(80)의 단부 영역에 마련되는 지지패드(90)와, 지지패드(90)에 회전가능하게 안치되어 서셉터의 하면을 접촉지지하는 갈림방지부재(100)를 포함한다.

서셉터 지지플레이트(80)는 상호간 나란하게 이격배치되어 서셉터의 중앙 영역과 에지 영역을 각각 지지하는 단위 서셉터 지지플레이트(80a)들을 포함한다. 부연하면, 서셉터 지지플레이트(80)는 열에 대한 처짐에 강한 세라믹 재질로 제작될 수 있는데, 이러한 세라믹 재질의 서셉터 지지플레이트(80)는 특성상 최대 제작 가능한 크기가 제한된다는 점에서 일체로 제작하는 것보다 본 실시 예와 같이 3개의 단위 서셉터 지지플레이트(80a)로 분할하여 제작하는 것이 효율적이다.

단위 서셉터 지지플레이트(80a)들은 각각 상호간 나란하게 이격 배치되며 서셉터(50)의 하부를 지지하는 한 쌍의 상부지지플레이트(81)와, 한 쌍의 상부지지플레이트(81)의 하부에 결합되어 한 쌍의 상부지지플레이트(81)를 연결시키는 하부지지플레이트(82)를 포함한다.

상부지지플레이트(81)는, 본 실시 예에서, 서셉터(50)에 대해 종방향으로 배치되는 직사각판 형상으로 마련되며 상호 나란하게 이격 배치되는 2개의 상부지지플레이트(81)를 한 쌍으로 한다. 하부지지플레이트(82)는 정사각판 형상으로 마련되어 한 쌍의 상부지지플레이트(81)의 무게 중심부를 지지한다. 이러한 한 쌍의 상부지지플레이트(81)와 하부지지플레이트(82)는 열에 의한 처짐에 강한 세라믹 재질로 제작될 수 있으며, 상호간 볼트 결합될 수 있다.

이러한 서셉터 지지플레이트(80)는 서셉터(50)에 대해 횡방향으로 세 개의 단위 서셉터 지지플레이트(80a)들이 상호 이격 배치되도록 마련되어 총 6개의 상부지지플레이트(81)들이 서셉터(50)의 중앙 영역 및 에지 영역까지 고르게 지지할 수 있다. 이때 3개의 하부지지플레이트(82)들은 각각 하나씩의 컬럼(40)에 결합되어 3개의 단위 서셉터 지지플레이트(80a)들은 각각 독립적으로 컬럼(40)에 의해 지지된다.

지지패드(90)는 세셉터 지지플레이트(80)의 테두리 영역에 배치되며, 서셉터(50)와 서셉터 지지플레이트(80) 사이에 개재되어 가열된 서셉터(50)의 열이 서셉터 지지플레이트(80)로 전달되는 것을 차단한다. 이러한 지지패드(90)는 세라믹 또는 알루미늄 재질로 제작될 수 있다.

한편, 3개의 단위 서셉터 지지플레이트(80a)들이 서셉터(50) 하면의 해당 영역에 분할 배치만 되고 연결되어 있지 않으면, 단위 서셉터 지지플레이트(80a) 각각은 전술한 서셉터의 열팽창과 자중으로 인한 복합적인 응력(F)에 취약할 수 있다.

이를 위해, 본 실시 예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는 분할 배치된 3개의 단위 서셉터 지지플레이트(80a)를 연결시켜 일체화하여 서셉터(50)의 열팽창 및 자중에 따른 응력에 대한 취약점을 보완하는 지지플레이트 연결유닛(110)을 더 포함한다.

지지플레이트 연결유닛(110)은 어느 하나의 하부지지플레이트(82)와 이웃한 다른 하나의 하부지지플레이트(82) 사이에 개재되어 2개의 하부지지플레이트(82)를 서로 연결한다. 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 지지플레이트 연결유닛(110)은 서셉터(50) 중앙부에 배치되는 단위 서셉터 지지플레이트(80a)의 하부지지플레이트(82)와, 양측에 이웃하게 배치되는 단위 서셉터 지지플레이트(80a)의 하부지지플레이트(82) 사이에 2개씩 각각 개재된다.

이러한 지지플레이트 연결유닛(110)은 상호 인접한 단위 서셉터 지지플레이트(80a)들의 하부지지플레이트(82)들 사이에 개재되는 연결부재(111)와, 연결부재(111)의 양단부에 마련되며 관통 형성된 관통공(112a)이 마련되는 링크부(112)와, 링크부(112)를 하부지지플레이트(82)에 결합시키는 결합축(113)을 포함한다.

연결부재(111)는 인접한 2개의 하부지지플레이트(82)의 단부 영역에 각각 양단부가 결합되어 하부지지플레이트(82)를 연결시키는 바 형상으로 마련된다. 링크부(112)는 내부에 폭 방향으로 관통 형성된 관통공(112a)이 마련되고 하부지지플레이트(82)의 단부 영역에 형성되는 자리홈부(83)에 수용된다. 자리홈부(83)는 링크부(112)에 대응되어 요철 결합되는 형상으로 마련된다.

결합축(113)은 자리홈부(83)에 교차하는 방향으로 하부지지플레이트(82)의 측부를 부분적으로 중공시켜 형성되어 자리홈부(83)와 연통되는 결합공(84)과 결합공(84)에 일치되는 링크부(112)의 관통공(112a)에 삽입되어 링크부(112)를 자리홈부(83)에 결합시킨다. 즉, 링크부(112)를 자리홈부(83)에 안치하면 링크부(112)의 관통공(112a)이 결합공(84)에 일치되어 하부지지플레이트(82)의 측부에서 일치된 결합공(84)과 관통공(112a)을 통하여 결합축(113)을 삽입하여 링크부(112)를 자리홈부(83)에 결합시킬 수 있다.

또한, 결합공(84)에는 결합축(113)의 이탈을 방지하는 커버 나사(114)가 결합된다. 커버 나사(114)는 결합공(84)으로 이물질이 침투하는 것을 차단할 수도 있다.

한편, 서셉터(50)의 처짐을 방지하기 위해 서셉터(50)의 하부에 설치된 지지패드(90) 또는 서셉터 지지플레이트(80)에 서셉터(50)가 직접 면접촉되면 400도 정도의 온도로 가열된 서셉터(50)의 열이 서셉터 지지플레이트(80)를 통해 열손실 되는 문제를 야기할 수 있다. 이처럼 서셉터 지지플레이트(80)를 통해 열손실이 유발되면 400도 정도의 온도로 일정하게 유지되는 서셉터(50)의 전영역과 서셉터 지지플레이트(80)에 의해 열손실이 유발된 영역간의 열적 불균형에 따른 열팽창률에 변화가 발생하여 해당 영역에서 서셉터(50)에 뒤틀림이 발생할 수 있다.

또한 서셉터(50)의 처짐(도 2 참조)은 열팽창과 자중으로 인해 코너 및 가장자리에서 가장 크게 발생하는데, 이때 서셉터(50)는 열팽창에 의해 하부에 고정된 서셉터 지지플레이트(80)에 대해 서셉터(50)의 하부가 갈릴 수 있으며, 시간에 따른 서셉터(50)의 처짐으로 인해 서셉터 지지플레이트(80)의 모서리 부분에서 서셉터(50)가 깊게 파이거나 갈리게 되어 서셉터(50)의 손상이 발생할 수 있다.

이에, 서셉터(50)의 열이 서셉터 지지플레이트(80)를 통한 열손실과 서셉터(50)의 열팽창 및 처짐으로 인한 서셉터(50)의 손상을 방지할 수 있는 수단이 요구되는데, 이는 갈림방지부재(100)가 담당한다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 갈림방지부재(100)는 지지패드(90) 상면에 마련되어 서셉터의 하면을 접촉지지하여 서셉터의 열이 지지패드(90) 및 서셉터 지지플레이트(80)에 전달되는 것을 저지한다. 또한, 갈림방지부재(100)는 지지패드(90)에 대해 유동 가능하여 서셉터(50)의 열팽창 및 처짐과 같은 열변형 발생 시 서셉터(50) 하면의 손상을 방지한다.

이러한 갈림방지부재(100)는 서셉터의 하면을 접촉지지하는 상단지지부(101)와, 상단지지부(101)에서 연장된 반구 형상으로 마련되어 지지패드(90)의 홈부(91)에 회전가능하게 수용되는 하단수용부(102)를 포함한다.

상단지지부(101)는 원판면과 원판면의 테두리 영역을 따라 돌출된 돌출부(101a)를 포함한다. 서셉터(50)의 하면은 상단지지부(101)의 돌출부(101a)에 의해 접촉지지 될 수 있다. 따라서 서셉터(50)의 하면이 지지패드(90) 또는 상부지지플레이트(81)에 의해 직접 접촉지지되는 경우에 비해 돌출부(101a)에 의해 접촉지지 됨으로써 접촉 면적이 감소하여 결과적으로 서셉터(50)가 지지되는 영역에서의 열손실을 줄일 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예와 달리, 상단지지부(101)는 돌출부(101a)가 형성되지 않은 원판면만으로 마련되어 원판면이 서셉터(50)의 하면에 접촉되거나, 상방향으로 볼록한 반구 형상 또는 반타원구 형상으로 마련될 수도 있다.

하단수용부(102)는 반구 또는 반타원구 형상으로 마련되어 지지패드(90)의 홈부(91)에 수용되는 부분이다. 지지패드(90)의 홈부(91)는 하단수용부(102)가 유동 가능하게 안치되는 부분으로 지지패드(90) 내측으로 오목한 반구 또는 반타원구 형상의 공간을 형성한다.

하단수용부(102)는 하단수용부(102)의 지름이 지지패드(90)의 홈부(91) 지름보다 다소 작게 마련되어 지지패드(90)의 홈부(91) 내에서 유동된다. 즉, 하단수용부(102)는 수평 방향에서 외력을 받으면 지지패드(90)의 홈부(91) 내에서 정역방향으로 회전될 수 있으며 수직 방향에서 외력을 받으면 지지패드(90)의 홈부(91) 곡면을 따라 슬라이딩될 수 있다.

이러한 하단수용부(102)의 유동에 의해 서셉터의 열팽창에 따른 수평 응력이 발생하면 갈림방지부재(100)의 하단수용부(102)가 서셉터의 열팽창 방향에 대응되게 회전하여 열팽창에 따른 수평 응력을 분산시켜 서셉터 하면과의 마찰을 감소시킨다.

또한, 서셉터(50)의 온도와 자중으로 인한 서셉터(50)의 에지 영역에서의 처짐 발생 시 하단수용부(102)는 서셉터(50)의 처짐 방향과 각도 만큼 회전되고 지지패드(90)의 홈부(91) 곡면을 따라 슬라이딩되어 기울어져 서셉터(50) 하면에서의 마찰을 감소시켜 서셉터(50)의 손상을 줄일 수 있다. 특히, 상부지지플레이트(81)의 모서리가 닿는 서셉터(50)의 하단에서 서셉터(50)의 처짐 각도만큼 갈림방지부재(100)가 기울어져 서셉터(50)의 하면을 지지할 수 있어 서셉터(50)의 하면이 상부지지플레이트(81)에 깊게 파이는 것을 방지할 수도 있다.

참고로, 시간에 따른 서셉터(50)의 열변형은 주로 에지영역에서 수 mm 범위에 국한되며 또한 서셉터 지지플레이트(80)에 의해 서셉터(50) 대부분의 영역이 지지되므로 하단수용부(102)가 지지패드(90)의 홈부의 곡면을 타고 기울어져 상단지지부(101)의 일측이 지지패드(90)의 홈부(91)까지 내려가지는 않으며, 하단수용부(102)의 회전은 서셉터(50)의 열팽창 속도만큼 미세하게 진행된다.

이러한 갈림방지부재(100)는 세라믹, 스테인리스 또는 알루미늄 재질 중 어느 하나로 제작될 수 있으며, 상부지지플레이트(81)의 양단부에 결합되는 지지패드(90)의 상면에 복수 개가 마련될 수 있다. 본 실시 예에서는, 하나의 지지패드(90)에 4개의 갈림방지부재(100)가 마련되도록 하였으며 각각의 지지패드(90)는 6개의 상부지지플레이트(81)의 양단부와 최외곽에 배치되는 2개의 상부지지플레이트(81)의 중앙부에 배치되도록 하여 안정적으로 서셉터(50)를 지지하면서도 서셉터(50)의 열이 지지패드(90) 및 상부지지플레이트(81)를 통해 열손실이 발생하지 않도록 하였으며 열변형 시 서셉터(50)의 하부가 갈리거나 패이는 등의 손상이 일어나지 않도록 하였다.

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.

10 : 상부 챔버 20 : 하부 챔버
20a : 기판출입부 30 : 전극
31 : 가스분배판 32 : 후방플레이트
35 : 현가지지부재 37 : 가스공급부
38 : 고주파 전원부 40 : 컬럼
50 : 서셉터 52 : 리프트 핀
60 : 승하강모듈 70 : 서셉터 지지조립체 80 : 서셉터 지지플레이트 90 : 지지패드 100 : 갈림방지부재 110 : 지지플레이트 연결유닛

Claims (12)

1. 증착 공정이 진행되는 챔버의 내부에 마련되어 평면디스플레이가 로딩되는 서셉터;
   상단부는 상기 서셉터의 하부에 연결되고 하단부는 상기 챔버를 통해 하방으로 노출되어 상기 서셉터를 승하강 가능하게 지지하는 컬럼; 및
   상기 컬럼에 결합되어 상기 서셉터를 하부에서 지지하며, 상기 서셉터의 열 전달을 제한하고 상기 서셉터의 열변형에 대응되게 유동하여 상기 서셉터 하부의 갈림을 방지하는 갈림방지부재를 구비하는 서셉터 지지조립체를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 서셉터 지지조립체는,
   상기 컬럼에 결합되며 상기 서셉터의 하부를 지지하는 서셉터 지지플레이트; 및
   상기 서셉터 지지플레이트의 일측에 결합되어 상기 갈림방지부재를 유동 가능하게 수용하는 홈부가 형성되는 지지패드를 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지패드의 홈부는 반구 형상으로 마련되며,
   상기 갈림방지부재는,
   상기 서셉터의 하부를 접촉지지하는 상단지지부; 및
   상기 상단지지부에서 연장된 반구 형상으로 마련되어 상기 지지패드의 홈부에 슬라이딩 및 회전가능하게 수용되는 하단수용부를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 상단지지부는 원판면으로 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
5. 제4항에
   상기 상단지지부는,
   상기 원판면의 테두리 영역을 따라 돌출된 돌출부가 더 형성되어 상기 돌출부에 의해 상기 서셉터의 하부가 접촉 지지되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 상단지지부는,
   상방향으로 볼록한 반구 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 서셉터 지지플레이트는 상호간 나란하게 이격배치되는 단위 서셉터 지지플레이트를 포함하며,
   상기 단위 서셉터 지지플레이트 각각은,
   상호간 나란하게 이격 배치되며 상기 서셉터의 하부를 지지하는 한 쌍의 상부지지플레이트; 및
   상기 한 쌍의 상부지지플레이트의 하부에 결합되어 상기 한 쌍의 상부지지플레이트를 연결시키는 하부지지플레이트를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 컬럼은 복수 개가 마련되며,
   상기 하부지지플레이트에 하나씩 결합되는 것을 특징으로 하는 평면 디스플레이용 화학 기상 증착장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 단위 서셉터 지지플레이트를 상호간 연결하는 지지플레이트 연결유닛을 더 포함하는 평면 디스플레이용 화학 기상 증착장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 하부지지플레이트에는 상기 지지플레이트 연결유닛의 일단부를 수용하는 자리홈부가 더 형성되며,
    상기 지지플레이트 연결유닛은,
    상호 인접한 상기 단위 서셉터 지지플레이트들의 상기 하부지지플레이트들 사이에 개재되는 연결부재;
    상기 연결부재의 양단부에 마련되되 양측부를 관통하는 관통공이 마련되며, 상기 자리홈부에 수용되는 링크부; 및
    상기 링크부가 상기 자리홈부에 수용된 상태에서 상기 링크부의 관통공에 삽입되어 상기 링크부를 상기 자리홈부에 고정결합시키는 결합축을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 디스플레이용 화학 기상 증착장치.
11. 제7항에 있어서,
    상기 지지패드는 상기 상부지지플레이트의 양단부에 마련되며,
    상기 갈림방지부재는 상기 지지패드의 상면에 복수 개가 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
12. 제2항에 있어서,
    상기 서셉터 지지플레이트는 세라믹 재질로 제작되며,
    상기 갈림방지부재는 세라믹, 스테인리스 또는 알루미늄 재질 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
    

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