用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的製作方法
2023-07-16 23:44:16 1
專利名稱：用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於平板顯示器的化學氣相沉積設備，且更具體地說，涉及一種用於平板顯示器的化學氣相沉積設備，其中在相對較短時間內將基座溫度強行冷卻到適當水平，以使得用於維護/修理設備的等待時間減少。因此，改進了生產率，並限制了工藝損失的產生。
背景技術：
平板顯示器已廣泛用於例如個人可攜式終端、電視機和計算機監視器的產品。平板顯示器的類型是多種多樣的，例如陰極射線管(cathode ray tube，CRT)、液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、等離子顯示面板(plasmadisplay panel，PDP)和有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)。
所述LCD是一種裝置，其使用某種光控開關，通過在兩片較薄的上與下玻璃襯底之間注射作為固態與液態之間的中間材料的液晶，並使用上與下玻璃襯底的電極之間的電壓差來改變液晶分子的定向(orientation)，而顯示字符或圖像。LCD當前廣泛用於從電子產品(例如電子手錶、電子計算器、電視機和膝上型計算機)到飛機的速度計和作業系統。
電視機具有20到30英寸的尺寸且監視器具有小於17英寸的尺寸已成為主流。然而，最近越來越偏愛具有40英寸或更大尺寸的電視機和具有20英寸或更大尺寸的計算機監視器。
因此，LCD製造商已嘗試生產更大的玻璃襯底。目前，進行許多研究來針對具有1950×2250mm或1870×2200mm尺寸的第7代產品或具有2160×2460mm或更大尺寸的第8代產品增加玻璃襯底的尺寸。
主要通過TFT工藝(其中重複沉積、光刻和蝕刻)、單元(cell)工藝(其中組裝著上和下玻璃襯底)和用於完成LCD的模塊工藝來製造LCD。
在作為許多工藝之一的化學氣相沉積工藝中，由於外部高頻功率而處於等離子狀態下的具有高能量的矽基成分離子從氣體分配板注射穿過電極且沉積在玻璃襯底上。所述工藝在腔室中執行。
如將稍後描述者，在用於執行化學氣相沉積工藝的腔室的下部區域中提供基座(在所述基座上加載經受沉積的玻璃襯底)，且在腔室的上部區域中提供電極。當將玻璃襯底加載在基座的上表面上時，將基座加熱到約400℃的溫度。接著，基座上升以將玻璃襯底定位在靠近位於電極下方的氣體分配板處。接著，通過電極來施加電力，通過使用作為絕緣構件的特富龍(Teflon)使所述電極與腔室絕緣。當將矽基成分離子注射穿過具有許多小孔的氣體分配板時，相對於玻璃襯底來執行沉積工藝。
在重複相對於玻璃襯底的沉積工藝之後，腔室中的各種部件(包含腔室的周圍結構)需要維護和修理工作。在被加熱到約400℃的基座的溫度降低到100℃以下且將腔室暴露到空氣中之後，執行維護和修理工作。
然而，在用於平板顯示器的常規化學氣相沉積設備中，由於通常需要約24小時來將加熱到約400℃的基座的溫度降低到約100℃以下，因而存在一個問題，即，需要大量時間來降低基座溫度以進行維護和修理工作。這是因為在腔室內部僅通過真空狀態下的輻射來進行熱傳遞。
也就是說，在常規技術中，由於為了執行維護和修理工作，需要約24小時來將基座溫度從約400℃降低到約100℃以下，因而用於維護和修理工作的等待時間延長了。因此，降低了設備的操作速率，且因而使生產率下降，從而產生了工藝損失。
發明內容
為了解決以上和/或其它問題，本發明提供一種用於平板顯示器的化學氣相沉積設備，其能強行冷卻基座以在相對較短時間內將基座溫度降低到適當水平，以便可減少用於維護和修理工作的等待時間，可改進設備的操作速率和其生產率，且可防止工藝損失的產生。
本發明提供一種用於平板顯示器的化學氣相沉積設備，其可減少由於快速熱量耗散而對基座造成的衝擊，且防止由於溫度的突發性不平衡而在基座中產生裂縫。
根據本發明的一方面，一種用於平板顯示器的化學氣相沉積設備包括腔室，在所述腔室中執行平板顯示器的沉積工藝；基座，其安裝在腔室中，能夠提升且具有上表面，在所述上表面上加載平板顯示器；以及至少一個冷卻塊，其提供在所述腔室的底部表面上，以在所述基座下降時接觸基座，且冷卻在沉積工藝期間被加熱的基座。
在基座下降並接觸冷卻塊之前，用氫氣和氦氣中的任一者來填充腔室，所述氣體逐漸降低基座的溫度，以防止基座由於接觸冷卻塊而快速冷卻。
所述基座包括襯底加載部分，其水平地配置在腔室中並支撐平板顯示器；以及支柱，其上端固定在所述襯底加載部分的中心處，且其下端穿過腔室的下壁以配置在腔室外部，其中所述冷卻塊的上表面實質上平行於襯底加載部分的下表面，以使得冷卻塊與襯底加載部分的下表面具有表面接觸。
所述冷卻塊包括主體部分，其接觸所述腔室的底部表面；以及冷卻線路，其提供在所述主體部分中，預定的冷卻劑通過所述冷卻線路進行循環。
在腔室的維護和修理工作期間，所述冷卻劑在所述冷卻線路中進行循環。
所述冷卻劑是水和氮氣中的任一者。
所述設備進一步包括支撐基座的基座支撐件，其中冷卻塊提供在關於所述基座支持件的相對側處。
所述冷卻塊堆疊在腔室的底部表面上。
所述冷卻塊的至少一部分掩埋在腔室的底部表面中，以使得從腔室的底部表面處暴露冷卻塊的上表面。
所述平板顯示器是用於液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)的大玻璃襯底。
通過參考附圖來詳細描述本發明的優選實施例將更容易理解本發明的以上和其它特徵和優點，在附圖中圖1說明根據本發明一實施例的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的結構。
圖2是接觸冷卻塊的基座的部分放大圖。
圖3是圖2的冷卻塊的橫截面圖。
圖4說明根據本發明另一實施例的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的結構。
圖5是根據本發明又一實施例的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的部分放大圖。
圖6是根據本發明再一實施例的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的透視圖。
10腔室 11底部表面17氣體分配板26絕緣主體30基座 31襯底加載部分40基座支撐件50冷卻塊51主體部分 53冷卻線路具體實施方式
參考用於說明本發明優選實施例的附圖是為了充分理解本發明、其優點和通過實施本發明而實現的目的。
下文中，將通過參考附圖來解釋本發明的優選實施例以詳細描述本發明。附圖中的類似參考元件符號是指類似的元件。
圖1說明根據本發明一實施例的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的結構。參考圖1，用於平板顯示器的化學氣相沉積設備1包含腔室10；電極16，其提供在所述腔室10的上部中並向經受沉積的平板顯示器G發射預定的矽基成分離子；基座30，其配置在電極16下方且在所述基座上加載所述平板顯示器G；以及多個基座支撐件40，其在基座30下方支撐基座30。
從外部來密封該腔室10的外壁，以維持腔室10內部的沉積空間S的真空狀態。用惰性氣體(例如He或Ar)填充腔室10的沉積空間S，以不影響矽基成分離子，所述矽基成分離子是由電極16產生的沉積材料。在腔室10的外壁中形成開口10a，使得平板顯示器G可穿過所述開口10a。儘管未繪示，但所述開口10a由門(未圖示)選擇性地打開和關閉。
在腔室10的底部表面上提供氣體擴散面板12，所述氣體擴散面板12用於將腔室10的沉積空間S中存在的氣體擴散回到沉積空間S。在腔室10的底部表面的中心部分處形成通孔10b，基座30的支柱32穿過所述通孔10b。在所述通孔10b周圍形成多個額外通孔10c，基座支撐件40的杆部分42穿過所述多個額外通孔10c。
在腔室10的上部中提供電極16。在所述電極16下方提供氣體分配板17，所述氣體分配板具有多個小孔且通過所述氣體分配板注射矽基成分離子。以預定間隙(例如，幾十毫米(mm))平行於基座30的襯底加載部分31來配置所述氣體分配板17。
如上所述，平板顯示器G可以是陰極射線管(cathode ray tube，CRT)、液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、等離子顯示面板(plasma displaypanel，PDP)和有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)中的任一者。然而，在本實施例中，用於LCD的大玻璃襯底g被當作平板顯示器G。詞「大」意指如上所述的第7或第8代產品的尺寸。在以下描述中，平板顯示器G被描述為玻璃襯底G。
在腔室10外部上方提供遠程(remote)等離子體18，其供應預定的清洗氣體以移除腔室10中存在的雜質。在遠程等離子體18周圍安裝高頻功率單元20。所述高頻功率單元20通過連接線22而連接到電極16。在電極16與腔室10的外壁之間提供絕緣體26，以防止電極16與腔室10的外壁之間發生電連接，當電極16直接接觸腔室10的外壁時會發生所述電連接。可通過使用(例如)特富龍(Teflon)來製造絕緣體26。在氣體分配板17與電極16之間形成廢氣緩衝空間部分19。
基座30包含襯底加載部分31，其水平地配置在腔室10的沉積空間S中，以支撐加載在其上的玻璃襯底G；以及支柱32，其上端固定在襯底加載部分31的中心部分處，且其下端通過穿過通孔10b而配置在腔室10外部。將襯底加載部分31的上表面處理為表面板，使得可精確地將玻璃襯底G加載在水平狀態中。在襯底加載部分31內部安裝加熱器(未圖示)，以將襯底加載部分31加熱到約為400℃的預定的沉積溫度。
基座30在腔室10的沉積空間S中上升和下降。也就是說，當加載玻璃襯底G時，基座30被配置在腔室10的底部表面中。當加載玻璃襯底G且正執行工藝時，所述基座30上升以使得玻璃襯底G位於靠近氣體分配板17處。出於此目的，在基座30的支柱32處提供用於提升基座30的提升模塊36。所述提升模塊36使基座30與基座支撐件40一起被提升。
當基座30被提升模塊36提升時，在基座30的支柱32與通孔10b之間必須不產生任何空間。因此，在通孔10b周圍提供用以包圍支柱32外部的波紋管34。所述波紋管34在基座30下降時延展，且在基座30上升時收縮以防止在支柱32與通孔10b之間產生空間。
在襯底加載部分31處提供多個起模頂杆38，所述起模頂杆穩定地支撐被加載且被取出的玻璃襯底G的下表面，並在襯底加載部分31上方引導玻璃襯底G。起模頂杆38經安裝為穿過襯底加載部分31。當提升模塊36以降低基座30時，起模頂杆38的下端受腔室10的底部表面擠壓，以使得起模頂杆38的上端從襯底加載部分31的上表面突出。結果，玻璃襯底G與襯底加載部分31分離。相反地，當基座30上升時，起模頂杆38向下移動，以使得玻璃襯底G緊密接觸襯底加載部分31的上表面。因此，起模頂杆38在玻璃襯底G與襯底加載部分31之間形成空間，以使得機械手(未圖示)可容易地抓住加載在襯底加載部分31上的玻璃襯底G。
如上所述，根據第7或第8代技術的基座30相對較大且沉重，以使得基座30可由於重力而下彎。在此情況下，玻璃襯底G可能因此下彎。因此，可在基座30的襯底加載部分31下方提供基座支撐件40。由於襯底加載部分31略微大於玻璃襯底G，因而從中心支柱32在徑向方向上朝向襯底加載部分31的外側，襯底加載部分31的下彎變得愈加嚴重。因此，在基座30的襯底加載部分31的外側處提供基座支撐件40，所述基座支撐件40彼此分離，以防止基座30的襯底加載部分31下彎。
所述基座支撐件40每一者具有頭部分41，其位於靠近襯底加載部分31的下表面處；以及杆部分42，其平行於基座30的支柱32從所述頭部分41延伸。所述杆部分42的下端部分類似於支柱32而併入提升模塊36中。因此，當提升模塊36開始操作時，基座支撐件40隨基座30而提升。在杆部分42處形成波紋管34a。
圖2是接觸冷卻塊的基座的部分放大圖。圖3是圖2的冷卻塊的橫截面圖。如上所述，當關於玻璃襯底G重複執行沉積工藝時，需要對腔室10進行維護和修理工作。需要在將加熱到至少400℃的基座30的溫度降低到約100℃以下之後執行維護和修理工作。因此，為了迅速執行維護和修理工作，需要強行冷卻基座30，以使得可在相對較短時間內將基座30的溫度降低到適當溫度。冷卻部分50用於此目的。
參看圖1、2和3，冷卻部分50堆疊在腔室10的底部表面11上。冷卻塊50不能在腔室10的底部表面11的區域中任意移動。因此，使用螺杆或以焊接方法來將冷卻塊50固定到腔室10的底部表面11。冷卻塊50可提供為尺寸等於襯底加載部分31的單個塊，或如圖4和5所示，提供為關於襯底支撐件40在相對側處的兩個塊。不管塊的數目和尺寸，只要冷卻塊50能迅速將被加熱到約400℃的基座30的溫度降低到100℃以下，就已足夠。
參看圖3，冷卻塊50差不多具有矩形形狀。然而，本發明並不限於此。由於當冷卻塊50在較大區域中與襯底加載部分31的下表面具有表面接觸時，冷卻效率得以改進，因而冷卻塊50的至少上表面優選平行於所述襯底加載部分31的下表面而形成。
冷卻塊50包括主體部分51和提供在所述主體部分51中的冷卻線路53，預定的冷卻劑在所述冷卻線路53中進行循環。冷卻線路53可在主體部分51中配置為多個線路，而以較大區域與主體部分51接觸。然而，與圖3所示的配置不同，可沿著主體部分51的側面來配置冷卻線路53的單線路。
冷卻線路53被提供為管，以使得冷卻劑可在其中流動。所述冷卻劑可以是水冷卻方法中的水和空氣冷卻方法中的氮氣中的一者。在空氣冷卻方法中主要使用在氣體間具有相對較高熱傳遞性的氮氣。然而，熱傳遞性類似於氮氣的任何氣體可替代氮氣。
冷卻線路53的相對兩端需要彼此分離，以使冷卻劑通過冷卻線路53進行循環。由供應冷卻劑的冷卻劑供應源(未圖示)和泵(未圖示)將冷卻劑供應到冷卻線路53的一端53a。冷卻線路53的另一端53b需要具有一結構來排出經循環的冷卻劑。在本實施例中，儘管省略了關於冷卻線路53的一般結構的詳細描述，但如需要可採用任何眾所周知的結構。
如上所述，當基座30下降以執行腔室10的維護和修理工作時，沿著冷卻線路53循環的冷卻劑通過接觸來冷卻基座30。然而，當被加熱到400℃的基座30接觸冷卻塊50(相對較冷的冷卻劑在所述冷卻塊50中流動)以快速耗散熱量時，快速熱量耗散可對基座30造成衝擊或由於溫度的突發性不平衡而在基座30中產生裂縫。
因此，基座30逐漸下降以進行維護和修理工作且與冷卻塊50相距預定的間隙，用氫氣和氦氣中的任一者來填充腔室10的內部，以使得通過氣體熱傳遞來逐漸冷卻基座30。通過孔24而將氫氣或氦氣注射到腔室10中，所述孔24形成在電極16的中心部分處。在冷卻到一定程度之後，通過直接接觸在沒有熱應力的情況下快速冷卻基座30。
在如上配置的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備1的操作和功能中，首先，將由機械手移動的經受沉積的玻璃襯底G以一種狀態配置在基座30的襯底加載部分31上方，在所述狀態中，由該提升模塊36將基座30和基座支撐件40向下移動到腔室10的下部。
由於起模頂杆38的上端從襯底加載部分31的上表面突出到預定高度，因而機械手將玻璃襯底G放置在起模頂杆38上且接著縮回。當縮回機械手時，腔室10的內部維持在真空狀態且同時用沉積所需的惰性氣體He或Ar來進行填充。
接著，對於沉積工藝，操作該提升模塊36以使基座30和基座支撐件40一起上升。接著，起模頂杆38下降且玻璃襯底G被加載，同時緊密接觸襯底加載部分31的上表面。當基座30大致上升到圖1所示的位置時，停止該提升模塊36的操作，且玻璃襯底G位於電極16正下方。此刻，基座30被加熱到約400℃。
接著，通過與絕緣體26絕緣的電極16來施加電力。通過具有大量小孔的氣體分配板17來發射矽基成分離子且所述矽基成分離子達到玻璃襯底G處，以便在玻璃襯底G上執行沉積。
在完成針對玻璃襯底G的沉積工藝之後，為了進行腔室10的維護和修理工作，基座30下降。用氫氣和氦氣中的任一者來填充腔室10，且冷卻劑在冷卻塊50的冷卻線路53中進行循環。當基座30下降且襯底加載部分31的下表面接觸冷卻塊50的上表面時，通過冷卻塊50的主體部分51來傳遞基座30約400℃的熱量且所述熱量耗散到通過冷卻線路53進行循環的冷卻劑。
通過這些一連串的熱量傳遞工藝，可將基座30的襯底加載部分31冷卻到100℃以下，100℃以下是所需的恰當溫度。與常規技術相比，這樣做可極大地縮短處理時間。當將基座30的溫度降低到100℃以下時，將腔室10的內部暴露到外部空氣，且執行維護和修理工作。
根據本實施例，由於可在相對較短時間內將基座30強行冷卻到恰當溫度，因而可減少維護和修理工作的等待時間。因此，可改進設備的操作速率和生產率，且可防止工藝損失的產生。
圖5是根據本發明又一實施例的用於平板顯示器的化學氣相沉積設備的部分放大圖。在圖1的先前實施例中，在腔室10的底部表面11上堆疊冷卻塊50。然而，在本實施例中，凹槽11a形成在腔室10的底部表面11中，且冷卻塊50部分插在所述凹槽11a中。圖5的本實施例可充分地產生本發明的效果。同樣，冷卻塊50能夠被完全掩埋，以使得冷卻塊50的上表面與腔室10的底部表面11位於相同平面上。
在上述實施例中，冷卻塊50的尺寸類似於或略微小於襯底加載部分31。然而，可將冷卻塊50a製作成較小尺寸且提供在腔室10的底部表面11上。在此情況下，安裝許多冷卻塊50a。另外，提供在冷卻塊50a中的冷卻線路53在主體部分51中可以是單一線路或配置成Z形(如圖6所示)。
儘管已參考本發明優選實施例特別地繪示並描述了本發明，但所屬領域的技術人員將了解，在不脫離由所附權利要求書界定的本發明精神和範圍的情況下，可在其中做出形式和細節上的各種變化。
如上所述，根據本發明，由於強行冷卻基座以在相對較短時間內將基座溫度降低到恰當水平，因而可減少設備維護和修理時間的等待時間。因此，改進了設備的操作速率和其生產率，且防止了工藝損失的產生。同樣，可減少由於快速熱量耗散而對基座造成的衝擊，且可防止由於溫度的突發性不平衡而在基座中產生裂縫。
權利要求
1.一種用於平板顯示器的化學氣相沉積設備，其特徵在於所述設備包括腔室，在所述腔室中執行用於所述平面顯示器的沉積工藝；基座，其安裝在所述腔室中，能夠提升且具有上表面，在所述上表面上加載所述平板顯示器；以及至少一個冷卻塊，其提供在所述腔室的底部表面上，以在所述基座下降時接觸所述基座，且冷卻在所述沉積工藝期間被加熱的所述基座。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，其中在所述基座下降並接觸所述冷卻塊之前，用氫氣以及氦氣中的任一者來填充所述腔室，所述氣體逐漸降低所述基座的溫度，以防止由於與所述冷卻塊接觸而快速冷卻所述基座。
3.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，其中所述基座包括襯底加載部分，其水平地配置在所述腔室中並支撐所述平板顯示器；以及支柱，其具有上端，所述上端固定在所述襯底加載部分的中心處；以及下端，所述下端穿過所述腔室的下壁以配置在所述腔室外部，其中所述冷卻塊的上表面實質上平行於所述襯底加載部分的下表面，以使得所述冷卻塊與所述襯底加載部分的所述下表面具有表面接觸。
4.根據權利要求3所述的設備，其特徵在於，其中所述冷卻塊包括主體部分，其接觸所述腔室的所述底部表面；以及冷卻線路，其提供在所述主體部分中，預定的冷卻劑通過所述冷卻線路進行循環。
5.根據權利要求4所述的設備，其特徵在於，其中在所述腔室的維護以及修理工作期間，所述冷卻劑在所述冷卻線路中進行循環。
6.根據權利要求4所述的設備，其特徵在於，其中所述冷卻劑是水以及氮氣中的任一者。
7.根據權利要求4所述的設備，其特徵在於，其進一步包括支撐所述基座的基座支撐件，其中所述冷卻塊提供在關於所述基座支撐件的相對側處。
8.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，其中所述冷卻塊堆疊在所述腔室的所述底部表面上。
9.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，其中所述冷卻塊的至少一部分掩埋在所述腔室的所述底部表面中，以使得從所述腔室的所述底部表面處暴露所述冷卻塊的所述上表面。
10.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，其中所述平板顯示器是用於液晶顯示器的大玻璃襯底。
全文摘要
本發明是關於一種用於平板顯示器(flat display)的化學氣相沉積設備(chemical vapor deposition)包含腔室，在所述腔室中執行用於所述平面顯示器的沉積工藝；基座，其安裝在腔室中，能夠提升且具有上表面，在所述上表面上加載所述平板顯示器；以及至少一個冷卻塊，其提供在腔室的底部表面上，以在基座下降時接觸基座，且冷卻在沉積工藝期間被加熱的基座。由於強行冷卻基座以在相對較短時間內將基座溫度降低到恰當水平，因而可減少設備維護和修理時間的等待時間(stand by time)。因此，改進設備的操作速率和其生產率，且防止工藝損失的產生。
文檔編號C03C17/00GK101016622SQ20071000347
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月5日 優先權日2006年2月7日
發明者金南珍, 金俊洙 申請人:Sfa工程股份有限公司