KR101071136B1 - 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치 - Google Patents

평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판표시장치용 기판의 박막처리장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기판 상에 박막을 증착하거나 또는 기 증착된 박막을 식각하는 등의 박막처리 공정을 수행하기 위하여 밀폐된 고유의 반응공간을 요구하는 종래의 챔버형 박막처리장치와 달리 대기 개방된 상태에서 기판 국소적인 부분의 박막처리 공정을 수행할 수 있는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 기판이 안착되는 스테이지와; 상기 기판 상부로 위치되며 일 지점에 상하 관통 개구된 리텐션영역, 상기 리텐션영역 상단을 밀폐하는 투명윈도우, 상기 투명윈도우 하단의 상기 기판 일 지점으로 외부의 반응가스를 집중 분사하는 디스펜스유닛, 상기 기판과 대면되는 배면에 형성된 다수의 흡입홀, 상기 다수의 흡입홀을 내부로 연통시켜 잉여의 상기 반응가스를 흡입 배출하는 가스배출유로가 구비된 가스쉴드와; 상기 가스쉴드 상부로 위치되어 상기 투명윈도우를 통해서 상기 기판 일 지점으로 소정의 광 또는 파장 에너지를 조사하는 에너지소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치를 제공한다.
Figure R1020040067917
가스쉴드, 리텐션영역, 디스펜스유닛, 핀노즐

Description

평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치{apparatus for processing a thin film on substrate for flat panel display device}
도 1은 일반적인 챔버형 박막처리장치에 대한 개략구조도.
도 2는 일반적인 가스쉴드형 박막처리장치의 단면구조도.
도 3은 본 발명에 따른 가스쉴드형 박막처리장치에 대한 단면구조도.
도 4는 본 발명에 따른 가스쉴드형 박막처리장치의 가스쉴드 및 디스펜스유닛에 대한 세부단면도.
도 5는 본 발명에 따른 가스쉴드형 박막처리장치의 가스쉴드의 저면투시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102 : 기판 110 : 스테이지
120 : 가스쉴드 122 : 리텐션영역
124 : 투명윈도우 126 : 가스공급유로
128 : 흡입홀 130 : 가스배출유로
140 : 에너지소스 142 : 감지소자
150 : 디스펜스유닛 152 : 핀노즐
154 : 제 1 공급관 156 : 실린더탱크
157 : 피스톤 158 : 제 2 공급관
160 : 제 3 공급관 162 : 압력게이지
B : 버퍼영역 T1 : 제 1 저장탱크
T2 : 제 2 저장탱크
본 발명은 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 평판표시장치의 제조를 위해 기판 상에 박막을 증착하거나 또는 기(旣) 증착된 박막을 식각하는 등의 박막처리 공정을 수행하기 위하여 밀폐된 고유의 반응공간을 요구하는 종래의 챔버형 박막처리장치와 달리 대기 개방된 상태에서 기판 국소적인 부분의 박막처리 공정을 수행할 수 있는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치에 관한 것이다.
사회가 본격적인 정보화 시대로 접어들면서 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하고 있다.
이에 부응하여 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 보유한 여러 가지 다양한 종류의 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)가 소개되어 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있는데, 이러한 평판표 시장치의 구체적인 예로서 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있다.
이들 평판표시장치는 통상 유리와 같은 적어도 하나 이상의 투명 절연 기판 상에 발광 또는 편광 물질층을 개재하여 구성되는데, 최근에는 특히 화상표현의 최소 단위인 화소(pixel)를 행렬방식으로 배열한 후 이들 각 화소를 독립적으로 제어할 수 있도록 박막트랜지스터(Thin-Film Transistor : TFT)를 일대일 대응 구비시킨 능동행렬방식(Active Matrix)이 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 각광받고 있다.
이 경우 평판표시장치 제조공정에는 기판을 대상으로 소정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정 및 이를 목적하는 형태로 패터닝(patterning)하기 위한 식각공정이 수차례 반복하여 포함되며, 이 같은 박막증착 및 식각 등의 박막처리공정은 통상 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버형 박막처리장치에서 진행되어 왔다.
이에 첨부된 도 1은 일반적인 평판표시장치의 제조를 위한 챔버형 박막처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 보이는 바와 같이 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 챔버(10)를 필수적인 구성요소로 하며, 이의 내부로는 처리대상물인 기판(2)이 실장된다.
그리고 상기 기판(2)이 실장된 챔버(10)의 반응영역(A) 내로 소정의 반응가스를 유입시킨 후 이를 활성화 시켜 목적하는 박막처리공정을 진행한다.
이때 반응가스의 활성화 및 공정속도의 향상을 위해서 챔버(10)의 반응영역(A) 내로는 고온, 진공 등의 고유한 반응환경이 조성되거나 또는 이와 함께 플라즈마가 생성되는데, 보이는 도 1은 일례로 RF(Radio Frequence) 고전압을 이용하여 반응가스를 플라즈마 상태로 여기시킨 상태에서 박막증착공정을 진행하는 플라즈마 화학기상증착, 이른바 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)에 해당되는 도면이다.
이를 위해 나타낸 바와 같이 챔버(10) 내부에는 기판(2)을 사이에 두고 상하로 대면되는 상, 하부전극부(20,30)가 구비되며, 이중 상부전극부(20)는 RF 고전압이 인가되어 플라즈마의 생성 및 유지에 있어 실질적인 일 전극 역할을 하는 백킹플레이트(22)와, 이의 하단으로 구비되며 외부의 반응가스가 반응영역(A) 내로 균일 분사되도록 다수의 분사홀(26)이 전 면적에 걸쳐 상하로 투공된 샤워헤드플레이트(24)를 포함한다.
그리고 하부전극부(30)는 기판(2)을 지지하는 척(chuck)의 역할과 함께 플라즈마의 생성 및 유지를 위한 또 다른 전극으로 작용되는 서셉터(32)를 포함하며, 이는 외부의 구동어셈블리(34)에 의해 상하 승강이 가능하도록 이루어져 있다.
더불어 챔버(10)의 바닥면 가장자리를 따라서는 복수개의 배기포트(14)가 마련되어 외부의 흡기시스템(미도시)을 통해서 내부 반응영역(A)을 배기할 수 있도록 이루어지는 바, 기판(2)이 챔버(10) 내로 반입되어 서셉터(32) 상에 안착되면 구동어셈블리(34)가 상승하여 기판(2)을 샤워헤드플레이트(24)와 소정 간격으로 대면시키고, 이어서 백킹플레이트(22)에 RF 고전압이 인가됨과 동시에 샤워헤드플레이트 (24)의 분사홀(26)을 통해서 반응가스가 분사된다. 그 결과 반응영역(A) 내에는 반응가스가 활성화되어 플라즈마가 생성 및 유지되고 이를 통해 기판(2) 상에 박막이 증착된다.
한편, 앞서의 예에서와 같이 일반적인 챔버형 박막처리장치는 공통적으로 기판(2)이 실장되는 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 챔버(10)를 필수적으로 요구하며, 이의 내부로 공급된 반응가스를 적절한 수단으로 활성화시켜 목적하는 공정을 수행한다.
하지만 이 같은 일반적인 챔버형 박막처리장치는 몇 가지 치명적인 단점을 나타내고 있는데, 이는 평판표시장치의 대면적화와 밀접한 관련이 있다.
즉, 최근 들어 각종 평판표시장치는 갈수록 그 사이즈(size)가 확대되는 추세에 있으며 제조효율의 향상을 위하여 이의 제조공정에 이용되는 기판(2)은 후속의 절단공정에서 수개의 셀(cell) 별로 절단되어 각각 평판표시장치를 구성하는 대면적의 이른바 베어(bare) 또는 마더(mother)기판인 바, 일례로 액정표시장치의 경우 상기 기판(2)의 크기는 통상 수㎡에 달하고 있다.
따라서 이 같은 대면적 기판(2)이 실장될 수 있도록 챔버(10) 또한 날이 갈수록 대형화되어야 하고, 그 결과 불필요하게 넓은 설치면적을 요구하므로 여러 가지 제약이 나타나고 있는 실정이다.
이 같은 문제점을 해결하기 위하여 밀폐된 고유의 반응공간을 요구하는 종래의 챔버형 박막처리장치와 달리 대기환경 하에서 기판(2) 국소적인 부분으로의 박막증착 내지는 기(旣) 증착된 박막의 식각 등과 같은 박막처리를 진행할 수 있는 가스쉴드형 박막처리장치가 소개된 바 있는데, 이의 개략적인 단면구조를 도 2에 나타내었다.
보이는 바와 같이 일반적인 가스쉴드형 박막처리장치는 대기압 하에서 레이저빔과 같은 소정의 광 또는 파장 에너지를 기판(2)의 국소적인 부분으로 조사하면서 상기 에너지 조사부위로 소정의 반응가스를 공급하여 목적하는 박막처리공정을 수행하는 것으로, 그 원리는 간단하게 레이저 국소증착법(laser-induced chemical vapour deposition method)을 응용한 것이다.
좀더 자세히, 기존의 가스쉴드형 박막처리장치는 기판(2)이 안착되는 바닥면의 스테이지(50) 및 이의 상부로 위치되는 블록 형태의 가스쉴드(60)를 포함하며, 이 같은 가스쉴드(60) 상부로 에너지소스(72)가 구비되어 있다.
이때 스테이지(50)는 상하좌우로의 이동이 가능하며, 가스쉴드(60)에는 에너지소스(72)와 대응되는 대략의 중심 부분에 리텐션(retention)영역(62)이 상하로 관통 개구되어 있고, 이의 상면은 쿼츠 등의 투명윈도우(64)로 밀폐되는 바, 에너지소스(72)로부터 발생된 레이저 등은 투명윈도우(64) 및 리텐션영역(62)을 통해서 하단의 기판(2) 일 지점으로 조사된다. 그리고 리텐션영역(62)으로는 외부의 반응가스가 공급되어 기판(2)의 레이저빔 초점 부위로 유입되는 반면 기판(2)과 대면하는 가스쉴드(60)의 배면 리텐션영역(62) 외측으로는 다수의 흡입홀(68)이 내삽 형성되어 기판(2) 상에 잔류되는 잉여의 반응가스를 외부로 흡기 배출한다.
이에 미설명 부호 66은 외부의 반응가스를 리텐션영역(62)으로 공급하기 위하여 가스쉴드(60) 내부로 형성된 가스공급유로(66)를 나타내고, 도면부호 70은 잉 여의 반응가스를 외부로 배출시키기 위하여 다수의 흡입홀(68)을 연통시켜 외부로 연결하는 가스쉴드(60) 내부의 가스배출유로(70)를 나타내고 있다.
따라서 이 같은 가스쉴드형 박막처리장치의 스테이지(50) 상에 기판(2)이 안착되면 상기 스테이지(50)가 이동하여 목적하는 위치로 정렬된 후, 에너지소스(72)로부터 레이저빔 등이 기판(2)으로 조사됨과 동시에 리텐션영역(62)으로 외부의 반응가스가 공급된다. 그리고 이 같은 반응가스는 레이저빔 등에 의해 활성화되어 기판(2) 국소적인 위치로 박막 증착되거나 또는 식각이 진행되는 바, 스테이지(50)의 이동에 의해 이 같은 박막처리공정은 연속적인 선 형태로 이루어진다.
하지만 이 같은 일반적인 가스쉴드형 박막처리장치 또한 몇 가지 문제점을 나타내고 있는데, 대기압 하에서 공정을 진행함에 따라 박막처리에 기여하지 못한 채 유실되는 반응가스의 양이 많으며, 반응가스의 안정적인 공급 및 배출이 어려운 단점과 더불어 이로 인해 공정속도가 크게 저하되는 한계가 있다.
즉, 일반적인 평판표시장치의 제조공정에 있어 박막의 균일도는 매우 중요한 요건인데, 상술한 일반적인 가스쉴드형 박막처리장치는 외기에 노출된 대기압 상태에서 공정을 수행하므로 챔버형 박막처리장치에 비해 반응가스의 공급 및 배출에 대한 정압유지가 불리하며 그 결과 박막 균일도가 저하되는 단점을 나타낸다. 아울러 반응가스의 상당량이 미처 해당공정에 기여하지 못하고 유실되고, 이로 인해 박막처리의 균일도 저하와 공정손실이 심화된다.
더불어 상기와 같은 이유로 인하여 스테이지(50)의 이동속도에 제한이 가해지고 이는 결국 공정속도 저하로 나타나는 바, 일례로 일반적인 가스쉴드형 박막처 리장치를 이용하여 끊어진 박막패턴을 연결하는 리페어(repair) 공정을 수행할 경우에 레이저빔의 조사범위, 즉 초점영역의 크기는 대략 300㎛2 정도에 달하지만 이동속도는 3~10㎛/sec에 머무르며 그 결과 하나의 기판에 대한 총 공정 소요시간, 즉 TACT(Total Around Cycle Time)이 지나치게 긴 문제점이 있다.
또한 기판(2) 면적이 확대됨에 따라 상대적으로 대형의 스테이지(50)가 이동되는 기존의 방식에서는 장치적 구성이 복잡하고 파티클(particle) 등의 불순물 발생가능성이 크며, 이로 인해 기판(2)이 오염되거나 박막의 순도 내지는 균일도가 저하되는 문제점이 나타난다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 대기환경 하에서 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리공정을 진행하되 특히 이때 동원되는 반응가스의 공급 및 배출에 대한 정압유지가 가능하며, 더 나아가 상기 공급된 반응가스의 대부분을 박막처리에 기여할 수 있도록 함으로서 보다 균일한 박막처리 공정을 수행할 수 있는 평판표시장치 제조용 기판의 박막처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러 본 발명은 상대적으로 대형의 스테이지를 고정시키면서도 연속적인 공정진행이 가능하여, 보다 안정적이고 신뢰성 있는 박막처리를 수행함과 동시에 공정속도를 크게 향상시킬 수 있는 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치를 제 공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 기판이 안착되는 스테이지와; 상기 기판 상부로 위치되며 일 지점에 상하 관통 개구된 리텐션영역, 상기 리텐션영역 상단을 밀폐하는 투명윈도우, 상기 투명윈도우 하단의 상기 기판 일 지점으로 외부의 반응가스를 집중 분사하는 디스펜스유닛, 상기 기판과 대면되는 배면에 형성된 다수의 흡입홀, 상기 다수의 흡입홀을 내부로 연통시켜 잉여의 상기 반응가스를 흡입 배출하는 가스배출유로가 구비된 가스쉴드와; 상기 가스쉴드 상부로 위치되어 상기 투명윈도우를 통해서 상기 기판 일 지점으로 소정의 광 또는 파장 에너지를 조사하는 에너지소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치를 제공한다.
이때 상기 소정의 광 또는 파장 에너지는 레이저, UV, RF, u-wave 중 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스테이지는 고정되고, 상기 가스쉴드 및 에너지소스는 상기 기판 상부에서 함께 상하좌우로 이동되는 것을 특징으로 하며, 상기 가스쉴드의 이동속도가 빠를 경우 상기 반응가스의 분사압력이 높고, 상기 가스쉴드의 이동속도가 느릴 경우 상기 반응가스의 분사압력이 낮은 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 가스쉴드는 상기 리텐션영역을 중심으로 적어도 90도 이상 회전 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 디스펜스유닛은 상기 반응가스를 저장하는 제 1 저장탱크와; 상기 가스쉴드로부터 상기 기판 일 지점을 향해 돌출되어 상기 제 1 저장탱크의 상기 반응가스를 분사하는 핀노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 핀노즐은 세라믹재질로 이루어지며, 상기 기판 일 지점을 향할수록 직경이 줄어드는 테이퍼 형상으로 말단 직경이 10 내지 50㎛인 것을 특징으로 하며, 상기 핀노즐은 상기 리텐션영역 내 측면으로부터 돌출되어 상기 가스쉴드의 이동 반대방향으로 상기 반응가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 디스펜스유닛은 상기 제 1 저장탱크와 상기 핀노즐을 연결하도록 상기 가스쉴드 내부로 형성된 가스공급유로를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 가스공급유로와 상기 핀노즐의 연결부위를 실링하는 오링을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 디스펜스유닛은 상기 반응가스가 경유되는 버퍼영역을 정의한 상태로 상기 제 1 저장탱크와 상기 가스공급유로 사이에 부설되며, 상기 버퍼영역의 내부압력을 제어하는 피스톤이 실장된 실린더탱크와; 상기 버퍼영역의 압력을 표시하는 압력게이지를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 디스펜스유닛은 상기 버퍼영역으로 공급되는 불활성기체를 저장하는 제 2 저장탱크를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
첨부된 도 3은 본 발명에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 이의 활용분야는 일반적인 경우와 동일하게 평판표시장치용 기판의 박막처리를 위한 것인 바, 구체적인 예로서 소정의 광 또는 파장의 에너지로 반응가스를 활성화시키고 이를 이용하여 기판(102) 국소적인 위치 에 박막을 증착하거나 또는 기(旣) 증착된 박막을 식각하기 위한 것이다.
이를 위한 장치적 구성으로서 본 발명에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치는 기판(102)이 안착되는 바닥면의 스테이지(110)와, 이러한 스테이지(110)의 기판(102) 상에 대면 설치된 블록 형상의 가스쉴드(120)와, 이의 상단으로 구비된 에너지소스(140)를 포함한다.
좀더 자세히, 먼저 본 발명에서 스테이지(110)는 고정된 상태를 유지하며, 이의 상부로 안착되는 기판(102)은 후속의 절단공정에서 다수의 조각으로 잘려 각각 평판표시장치를 구성하는 소위 대면적의 베어 또는 마더기판일 수 있다.
그리고 가스쉴드(120)는 기판(102) 일부와 수 내지 수백 ㎛의 간격을 두고 대면되는 원형 또는 이와 유사한 다각형의 입방체 형상으로, 가공성이 뛰어난 알루미늄(Al) 재질로 제작될 수 있고 대략 중심 부분의 일 지점에는 리텐션영역(122)이 상하로 관통 개구되어 있으며, 이러한 리텐션영역(122) 상면은 쿼츠 등의 절연성 투명윈도우(124)로 밀폐되어 있다. 또한 이러한 가스쉴드(120)의 배면에는 다수의 흡입홀(128)이 내삽 형성되어 있고, 이들은 가스쉴드(120) 내부의 가스배출유로(130)에 의해 상호 연통되어 외부의 진공펌프와 같은 흡기기스템(미도시)에 연결된다.
이때 본 발명에서 상기 가스쉴드(120)는 후술하는 에너지소스(140)와 함께 정지된 스테이지(110)의 기판(102) 상부에서 상하좌우로 이동이 가능하다.
다음으로 이 같은 가스쉴드(120) 상부 특히 투명윈도우(124)에 대응되는 위치로는 에너지소스(140)가 구비되어 소정의 광 또는 파장을 발생시킴으로서 투명윈 도우(124) 및 리텐션영역(122)을 통해서 기판(102) 국소적인 일 지점으로 조사하는데, 이때 사용되는 에너지는 목적하는 용도에 따라 레이저, UV, RF, u-wave 중에서 선택될 수 있다. 그리고 비록 구체적으로 나타내지는 않았지만 상기 에너지소스가 발생시킨 레이저, UV, RF, u-wave 등은 필요에 따라 세기 및 파장이 조절될 수 있으며, 슬릿(slit) 등을 이용하여 에너지의 조사범위를 자유로이 제어하는 것도 가능함은 당업자에게는 자명한 사실이다.
한편, 본 발명에 따른 기판의 박막처리장치는 일반적인 경우와 달리 스테이지(110)가 고정되는 반면 가스쉴드(120) 및 그 상부의 에너지소스(140)가 상하좌우로 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 바, 스테이지(110)가 이동되는 종래와 비교하여 상대적으로 적은 동력으로도 구동이 가능하고 이를 위한 장치적 구성이 간단하며 파티클 등의 발생가능성이 작은 것을 특징으로 한다. 그러나 목적에 따라서는 가스쉴드(120) 및 그 상부의 에너지소스(140)가 정지된 상태로 스테이지(110)가 이동되는 것도 가능함은 물론이다.
이와 더불어 공정진행을 위한 반응가스가 리텐션영역(122)으로 공급되지 않고 별도의 디스펜스유닛(150)을 통해서 기판(102) 상의 일 지점, 즉 소정 광 또는 파장 에너지가 조사된 부분으로만 집중 공급되는 것이 일반적인 경우와 상이하다.
즉, 첨부된 도 4는 상술한 본 발명에 따른 평판표시장치용 기판의 박막처리장치 중 가스쉴드(120) 및 이에 부설된 디스펜스유닛(150) 만을 한정하여 보다 상세하게 나타낸 단면도이고, 도 5는 기판(102)과 대면되는 가스쉴드(120) 배면을 나타낸 투시도로서, 이를 앞서의 도 3과 함께 참조하면, 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 가스쉴드(120)는 일 지점에 상하 관통 개구된 리텐션영역(122), 상기 리텐션영역(122) 상단을 밀폐하는 투명윈도우(124)를 포함하며, 상기 가스쉴드(120) 배면에는 다수의 흡입홀(128)이 형성되어 내부의 가스배출유로(130)를 통해서 외부로 연통되어 있다.
더불어 이와 별도로 투명윈도우(124)와 대면되는 기판(102)의 일 지점으로 외부의 반응가스를 집중 분사하는 디스펜스유닛(150)이 부설되어 있는 바, 상기 디스펜스유닛(150)에는 가스쉴드(120)로부터 기판(102) 일 지점을 향해 돌출된 핀노즐(152)을 포함한다.
이 같은 핀노즐(152)은 나타낸 바와 같이 바람직하게는 가스쉴드(120)의 리텐션영역(122) 내측으로부터 분기된 세라믹재질로 이루어지며, 기판(102)을 향해 갈수록 가늘어져 말단 부분 최소 직경(φ1)이 대략 10 내지 50㎛ 정도의 테이퍼형상인 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 핀노즐(152)의 시작부분, 즉 최대 직경(φ2)은 이의 약 10배에 달하는 100 내지 500㎛ 정도가 가장 알맞다.
아울러 이 같은 핀노즐(152)을 통해서 외부의 반응가스가 기판(102) 일 지점에 분사되도록 가스쉴드(120) 내부로는 가스공급유로(126)가 형성되어 있고, 이는 반응가스를 저장하는 외부의 제 1 저장탱크(T1)에 연결되어 있다.
따라서 본 발명에 따른 기판의 박막처리장치는 반응가스를 저장하는 제 1 저장탱크(T1), 이의 반응가스가 공급되도록 가스쉴드(120) 내부로 형성된 가스공급유로(126) 및 이와 연통된 상태로 리텐션영역(122) 내측면으로부터 기판(102)을 향해 하방 돌출되어 기판(102) 에너지 조사부위로 반응가스를 집중 분사하는 핀노즐 (152)로 구성된 디스펜스유닛(150)이 별도로 구비되어 있다.
이때 도시된 바와 같이 가스공급유로(126)와 핀노즐(152)의 연결부위로는 오링(166)을 개재하여 반응가스가 외부 또는 리텐션영역(122)으로 새어나오지 않도록 실링하는 것이 바람직한데, 이러한 오링(166)은 유독성의 반응가스에 노출되어도 쉽게 부식되지 않도록 내화학성이 큰 재질이 이용되는 것이 적합하며, 구체적으로는 불화고무인 바이톤, 칼레즈(Karlez), 케머즈(chemrez) 등이 사용될 수 있다.
이에 최초 기판(102)이 스테이지(110) 상에 안착되면 가스쉴드(120) 및 에너지소스(140)가 함께 이동하여 목적하는 위치로 정렬되고, 이어서 에너지소스(140)로부터 소정의 광 또는 파장 에너지가 발생되어 투명윈도우(124) 및 리텐션영역(122)을 통해 기판(102) 국소적인 위치로 조사된다. 이와 동시에 제 1 저장탱크(T1)의 반응가스는 가스공급유로(126)와 핀노즐(152)을 통해서 기판(102) 에너지조사 부위인 일 지점으로 집중 분사되는 바, 그 결과 반응가스는 소정의 광 또는 파장 에너지에 의해 활성화되어 해당 부분에 박막으로 증착되거나 또는 기 증착된 박막을 식각하게 된다.
그리고 목적에 따라 가스쉴드(120) 및 에너지소스(140)가 함께 이동하면서 연속적인 선 형태로 박막처리공정을 진행하게 되고, 이 과정 중에 기판(102) 상에 잔류된 반응가스 등은 가스쉴드 배면의 흡입홀(128) 및 내부의 가스배출유로(130)를 통해서 지속적으로 배기되는 것이다.
이때 특히 핀노즐(152)로부터 분사되는 반응가스는 가스쉴드(120)의 이동방향과 반대되는 방향을 향해 분사되는 것이 균일한 박막처리 결과를 얻을 수 있어 바람직한 바, 이를 위해 가스쉴드(120)는 리텐션영역(122)을 기준으로 적어도 90도 회전 가능한 것을 특징으로 한다. 더불어 필요에 따라 스테이지(110) 후단으로는 CCD(charge coupled device) 등의 촬상장치 같은 감지소자(142)가 구비될 수 있으며, 이는 기판(102)의 박막처리 결과를 실시간으로 표시하여 이상유무를 용이하게 감지할 수 있도록 한다.
이에 본 발명에 따른 박막처리장치는 기판(102) 상의 국소적인 위치로만 에너지 및 반응가스를 집중 공급하는 방식을 채택함에 따라 공정속도의 향상 및 잉여의 반응가스 양을 최소한으로 줄일 수 있다.
한편, 이 같은 본 발명에 있어서 반응가스의 공급 및 배출의 정압유지는 박막처리의 균일도와 직결되는 중요한 문제로서, 이를 위해 제 1 저장탱크(T1)와 가스공급유로(126) 사이에 부설되는 실린더탱크(156) 및 이의 내부압력을 표시하는 압력게이지(162) 그리고 상기 실린더탱크(156)로 공급되는 불활성기체를 별도 저장하는 제 2 저장탱크(T2)가 추가적으로 구비될 수 있다.
좀더 자세히, 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면 가스쉴드(120)의 가스공급유로(126)는 제 1 공급관(154)을 통해서 실린더탱크(156)에 연결되는데, 상기 실린더탱크(156) 내부로는 버퍼영역(B)이 정의되어 있으며 이 같은 버퍼영역(B)과 연통되는 제 2 공급관(158)이 제 1 저장탱크(T1)에 연결되고, 이와 별도로 상기 버퍼영역(B)과 연통되는 제 3 공급관(160)이 제 2 저장탱크(T2)에 연결되어 있다.
따라서 제 1 저장탱크(T1) 내의 반응가스는 실린더탱크(156)의 버퍼영역(B)을 경유한 후 제 1 공급관(154) 및 가스쉴드(120) 내부의 가스공급유로(126)를 거 쳐 핀노즐(152)를 통해 기판(102) 일 지점으로 분사되며, 제 2 저장탱크(T2) 내의 불활성 가스는 필요에 따라 실린더탱크(156)의 버퍼영역(B)으로 적정량이 공급되어 반응가스의 공급압력을 조절하고 농도를 조절하는 등의 벌크가스의 역할을 하게 된다.
이 경우 보다 바람직하게는 실린더탱크(156) 내부로는 버퍼영역(B)의 압력을 조절하는 피스톤(157)이 내장될 수 있는데, 이는 불활성기체 등의 공압에 의해 작동되어 핀노즐(152)로 분사되는 반응가스의 압력을 적절하게 조절하게 된다. 이때 사용되는 공압은 제 2 저장탱크(T2) 내부의 불활성 기체가 사용될 수 있다.
그리고 이 같은 실린더탱크(156)에는 압력게이지(162)가 부설되어 버퍼영역(B)의 내부압력을 외부로 표시하며, 따라서 관리자는 압력게이지(162)를 관찰하면서 제 2 저장탱크(T2)의 불활성기체 공급량 내지는 피스톤(157)의 이동정도를 조절함으로서 핀노즐(152)을 분사되는 반응가스의 압력을 쉽게 조절할 수 있다.
즉, 구체적인 예로서 공정속도를 향상시키고자 할 경우에 핀노즐(152)을 통해 분사되는 반응가스의 압력을 높임과 동시에 가스쉴드(120) 및 이의 상단에 부설된 에너지소스(140)의 이동속도를 빠르게 하고, 반대로 공정속도를 낮추고자 할 경우에 핀노즐(152)을 통해 분사되는 반응가스의 압력을 낮춤과 동시에 가스쉴드(120) 및 이의 상단에 부설된 에너지소스(140)의 이동속도를 느리게 함으로서 조절 가능한 바, 본 발명에 따른 기판의 박막처리장치는 이들 모두의 경우 각각에서 균일한 박막처리결과를 얻을 수 있다. 더불어 필요에 따라서는 반응가스의 분사압력을 높이면서 가스쉴드(120) 및 이의 상단에 부설된 에너지소스(140)의 이동속 도를 느리게 하는 것도 가능하며, 이의 반대 경우도 얼마든지 가능하다.
그리고 미설명 부호 164는 리텐션영역(122) 상단에 개재된 투명윈도우(124) 가장자리를 실링하기 위한 별도의 또 다른 오링을 나타낸 것으로, 이를 통해 반응가스의 외부 누출을 방지하는 역할을 하며, 따라서 일례로 앞서 설명한 바와 같이 내화학성이 강한 불화고무 재질이 사용될 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명에 따른 박막처리장치를 이용하여 박막의 증착 내지는 식각과 같은 과정을 주로 설명하였는데, 목적에 따라 반응가스의 공급없이 소정 밀도 및 세기의 에너지를 기판(102)으로 조사하여 기(旣) 증착된 절연막 등을 제거할 수 있고, 이를 직접적인 박막처리 이전에 선행하여 하지의 박막패턴을 외부로 노출시킬 수 있음은 당업자에게는 자명한 사실이다. 더불어 이 경우에 본 발명에 따른 박막처리장치는 단선된 박막패턴을 연결하거나 또는 불필요하게 합선된 박막패턴을 서로 단락시키는 리페어용으로 사용될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 평판표시장치를 위한 기판의 박막처리장치는 대기압 하에서 공정을 진행함에도 불구하고 반응가스의 안정적인 공급 및 배출이 가능하고, 더불어 불필요하게 손실되는 반응가스의 양을 최소한으로 하는 장점이 있다. 즉, 본 발명에서는 에너지가 조사되는 기판상의 일 지점으로만 반응가스를 집중적으로 분사 공급함에 따라 반응가스의 대부분을 박막처리에 기여토록 하여 보다 균일한 박막처리가 가능하며 더 나아가 불필요한 공정손실을 최소화하는 바, 그 결과 공정속도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 더불어 실린더탱크 등을 동원하여 반응가스의 공급 및 배출에 대한 정압유지가 용이하므로 목적에 따라 공정속도를 조절하는 것이 가능하며, 그럼에도 불구하고 항상 균일한 박막처리결과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 스테이지 대신 상대적으로 소형의 가스쉴드 및 에너지소스가 이동되는 방식을 채택하여 장치적 구성이 간단하며, 파티클(particle) 등의 불순물 발생가능성을 크게 줄여 기판의 오염을 방지함과 동시에 처리박막의 순도를 향상시키는 잇점이 있다. 그 결과 TACT를 줄여 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 보다 개선된 평판표시장치의 제조가 가능하다.

Claims (12)

  1. 기판이 안착되는 스테이지와;
    상기 기판 상부로 위치되며 일 지점에 상하 관통 개구된 리텐션영역, 상기 리텐션영역 상단을 밀폐하는 투명윈도우, 상기 투명윈도우 하단의 상기 기판 일 지점으로 외부의 반응가스를 집중 분사하는 디스펜스유닛, 상기 기판과 대면되는 배면에 형성된 다수의 흡입홀, 상기 다수의 흡입홀을 내부로 연통시켜 잉여의 상기 반응가스를 흡입 배출하는 가스배출유로가 구비된 가스쉴드와;
    상기 가스쉴드 상부로 위치되어 상기 투명윈도우를 통해서 상기 기판 일 지점으로 소정의 광 또는 파장 에너지를 조사하는 에너지소스를 포함하며, 상기 가스쉴드의 이동속도가 빠를 경우 상기 반응가스의 분사압력이 높고, 상기 가스쉴드의 이동속도가 느릴 경우 상기 반응가스의 분사압력이 낮은 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 광 또는 파장 에너지는 레이저, UV, RF, u-wave 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는 고정되고, 상기 가스쉴드 및 에너지소스는 상기 기판 상부 에서 함께 상하좌우로 이동되는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 가스쉴드는 상기 리텐션영역을 중심으로 적어도 90도 이상 회전 가능한 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 디스펜스유닛은 상기 반응가스를 저장하는 제 1 저장탱크와;
    상기 가스쉴드로부터 상기 기판 일 지점을 향해 돌출되어 상기 제 1 저장탱크의 상기 반응가스를 분사하는 핀노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 핀노즐은 세라믹재질로 이루어지며, 상기 기판 일 지점을 향할수록 직경이 줄어드는 테이퍼 형상으로 말단 직경이 10 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,
    상기 핀노즐은 상기 리텐션영역 내 측면으로부터 돌출되어 상기 가스쉴드의 이동 반대방향으로 상기 반응가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 디스펜스유닛은 상기 제 1 저장탱크와 상기 핀노즐을 연결하도록 상기 가스쉴드 내부로 형성된 가스공급유로를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 가스공급유로와 상기 핀노즐의 연결부위를 실링하는 오링을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 디스펜스유닛은 상기 반응가스가 경유되는 버퍼영역을 정의한 상태로 상기 제 1 저장탱크와 상기 가스공급유로 사이에 부설되며, 상기 버퍼영역의 내부압력을 제어하는 피스톤이 실장된 실린더탱크와;
    상기 버퍼영역의 압력을 표시하는 압력게이지를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 디스펜스유닛은 상기 버퍼영역으로 공급되는 불활성기체를 저장하는 제 2 저장탱크를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 제조를 위한 기판의 박막처리장치.
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