专利名称：用于平板显示器的化学气相沉积设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于平板显示器的化学气相沉积设备，且更具体地说，涉及一种用于平板显示器的化学气相沉积设备，其中在相对较短时间内将基座温度强行冷却到适当水平，以使得用于维护/修理设备的等待时间减少。因此，改进了生产率，并限制了工艺损失的产生。
背景技术：
平板显示器已广泛用于例如个人便携式终端、电视机和计算机监视器的产品。平板显示器的类型是多种多样的，例如阴极射线管(cathode ray tube，CRT)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、等离子显示面板(plasmadisplay panel，PDP)和有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)。
所述LCD是一种装置，其使用某种光控开关，通过在两片较薄的上与下玻璃衬底之间注射作为固态与液态之间的中间材料的液晶，并使用上与下玻璃衬底的电极之间的电压差来改变液晶分子的定向(orientation)，而显示字符或图像。LCD当前广泛用于从电子产品(例如电子手表、电子计算器、电视机和膝上型计算机)到飞机的速度计和操作系统。
电视机具有20到30英寸的尺寸且监视器具有小于17英寸的尺寸已成为主流。然而，最近越来越偏爱具有40英寸或更大尺寸的电视机和具有20英寸或更大尺寸的计算机监视器。
因此，LCD制造商已尝试生产更大的玻璃衬底。目前，进行许多研究来针对具有1950×2250mm或1870×2200mm尺寸的第7代产品或具有2160×2460mm或更大尺寸的第8代产品增加玻璃衬底的尺寸。
主要通过TFT工艺(其中重复沉积、光刻和蚀刻)、单元(cell)工艺(其中组装着上和下玻璃衬底)和用于完成LCD的模块工艺来制造LCD。
在作为许多工艺之一的化学气相沉积工艺中，由于外部高频功率而处于等离子状态下的具有高能量的硅基成分离子从气体分配板注射穿过电极且沉积在玻璃衬底上。所述工艺在腔室中执行。
如将稍后描述者，在用于执行化学气相沉积工艺的腔室的下部区域中提供基座(在所述基座上加载经受沉积的玻璃衬底)，且在腔室的上部区域中提供电极。当将玻璃衬底加载在基座的上表面上时，将基座加热到约400℃的温度。接着，基座上升以将玻璃衬底定位在靠近位于电极下方的气体分配板处。接着，通过电极来施加电力，通过使用作为绝缘构件的特富龙(Teflon)使所述电极与腔室绝缘。当将硅基成分离子注射穿过具有许多小孔的气体分配板时，相对于玻璃衬底来执行沉积工艺。
在重复相对于玻璃衬底的沉积工艺之后，腔室中的各种部件(包含腔室的周围结构)需要维护和修理工作。在被加热到约400℃的基座的温度降低到100℃以下且将腔室暴露到空气中之后，执行维护和修理工作。
然而，在用于平板显示器的常规化学气相沉积设备中，由于通常需要约24小时来将加热到约400℃的基座的温度降低到约100℃以下，因而存在一个问题，即，需要大量时间来降低基座温度以进行维护和修理工作。这是因为在腔室内部仅通过真空状态下的辐射来进行热传递。
也就是说，在常规技术中，由于为了执行维护和修理工作，需要约24小时来将基座温度从约400℃降低到约100℃以下，因而用于维护和修理工作的等待时间延长了。因此，降低了设备的操作速率，且因而使生产率下降，从而产生了工艺损失。
发明内容
为了解决以上和/或其它问题，本发明提供一种用于平板显示器的化学气相沉积设备，其能强行冷却基座以在相对较短时间内将基座温度降低到适当水平，以便可减少用于维护和修理工作的等待时间，可改进设备的操作速率和其生产率，且可防止工艺损失的产生。
本发明提供一种用于平板显示器的化学气相沉积设备，其可减少由于快速热量耗散而对基座造成的冲击，且防止由于温度的突发性不平衡而在基座中产生裂缝。
根据本发明的一方面，一种用于平板显示器的化学气相沉积设备包括腔室，在所述腔室中执行平板显示器的沉积工艺；基座，其安装在腔室中，能够提升且具有上表面，在所述上表面上加载平板显示器；以及至少一个冷却块，其提供在所述腔室的底部表面上，以在所述基座下降时接触基座，且冷却在沉积工艺期间被加热的基座。
在基座下降并接触冷却块之前，用氢气和氦气中的任一者来填充腔室，所述气体逐渐降低基座的温度，以防止基座由于接触冷却块而快速冷却。
所述基座包括衬底加载部分，其水平地配置在腔室中并支撑平板显示器；以及支柱，其上端固定在所述衬底加载部分的中心处，且其下端穿过腔室的下壁以配置在腔室外部，其中所述冷却块的上表面实质上平行于衬底加载部分的下表面，以使得冷却块与衬底加载部分的下表面具有表面接触。
所述冷却块包括主体部分，其接触所述腔室的底部表面；以及冷却线路，其提供在所述主体部分中，预定的冷却剂通过所述冷却线路进行循环。
在腔室的维护和修理工作期间，所述冷却剂在所述冷却线路中进行循环。
所述冷却剂是水和氮气中的任一者。
所述设备进一步包括支撑基座的基座支撑件，其中冷却块提供在关于所述基座支持件的相对侧处。
所述冷却块堆叠在腔室的底部表面上。
所述冷却块的至少一部分掩埋在腔室的底部表面中，以使得从腔室的底部表面处暴露冷却块的上表面。
所述平板显示器是用于液晶显示器(liquid crystal display，LCD)的大玻璃衬底。
通过参考附图来详细描述本发明的优选实施例将更容易理解本发明的以上和其它特征和优点，在附图中图1说明根据本发明一实施例的用于平板显示器的化学气相沉积设备的结构。
图2是接触冷却块的基座的部分放大图。
图3是图2的冷却块的横截面图。
图4说明根据本发明另一实施例的用于平板显示器的化学气相沉积设备的结构。
图5是根据本发明又一实施例的用于平板显示器的化学气相沉积设备的部分放大图。
图6是根据本发明再一实施例的用于平板显示器的化学气相沉积设备的透视图。
10腔室 11底部表面17气体分配板26绝缘主体30基座 31衬底加载部分40基座支撑件50冷却块51主体部分 53冷却线路具体实施方式
参考用于说明本发明优选实施例的附图是为了充分理解本发明、其优点和通过实施本发明而实现的目的。
下文中，将通过参考附图来解释本发明的优选实施例以详细描述本发明。附图中的类似参考元件符号是指类似的元件。
图1说明根据本发明一实施例的用于平板显示器的化学气相沉积设备的结构。参考图1，用于平板显示器的化学气相沉积设备1包含腔室10；电极16，其提供在所述腔室10的上部中并向经受沉积的平板显示器G发射预定的硅基成分离子；基座30，其配置在电极16下方且在所述基座上加载所述平板显示器G；以及多个基座支撑件40，其在基座30下方支撑基座30。
从外部来密封该腔室10的外壁，以维持腔室10内部的沉积空间S的真空状态。用惰性气体(例如He或Ar)填充腔室10的沉积空间S，以不影响硅基成分离子，所述硅基成分离子是由电极16产生的沉积材料。在腔室10的外壁中形成开口10a，使得平板显示器G可穿过所述开口10a。尽管未绘示，但所述开口10a由门(未图示)选择性地打开和关闭。
在腔室10的底部表面上提供气体扩散面板12，所述气体扩散面板12用于将腔室10的沉积空间S中存在的气体扩散回到沉积空间S。在腔室10的底部表面的中心部分处形成通孔10b，基座30的支柱32穿过所述通孔10b。在所述通孔10b周围形成多个额外通孔10c，基座支撑件40的杆部分42穿过所述多个额外通孔10c。
在腔室10的上部中提供电极16。在所述电极16下方提供气体分配板17，所述气体分配板具有多个小孔且通过所述气体分配板注射硅基成分离子。以预定间隙(例如，几十毫米(mm))平行于基座30的衬底加载部分31来配置所述气体分配板17。
如上所述，平板显示器G可以是阴极射线管(cathode ray tube，CRT)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、等离子显示面板(plasma displaypanel，PDP)和有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)中的任一者。然而，在本实施例中，用于LCD的大玻璃衬底g被当作平板显示器G。词“大”意指如上所述的第7或第8代产品的尺寸。在以下描述中，平板显示器G被描述为玻璃衬底G。
在腔室10外部上方提供远程(remote)等离子体18，其供应预定的清洗气体以移除腔室10中存在的杂质。在远程等离子体18周围安装高频功率单元20。所述高频功率单元20通过连接线22而连接到电极16。在电极16与腔室10的外壁之间提供绝缘体26，以防止电极16与腔室10的外壁之间发生电连接，当电极16直接接触腔室10的外壁时会发生所述电连接。可通过使用(例如)特富龙(Teflon)来制造绝缘体26。在气体分配板17与电极16之间形成废气缓冲空间部分19。
基座30包含衬底加载部分31，其水平地配置在腔室10的沉积空间S中，以支撑加载在其上的玻璃衬底G；以及支柱32，其上端固定在衬底加载部分31的中心部分处，且其下端通过穿过通孔10b而配置在腔室10外部。将衬底加载部分31的上表面处理为表面板，使得可精确地将玻璃衬底G加载在水平状态中。在衬底加载部分31内部安装加热器(未图示)，以将衬底加载部分31加热到约为400℃的预定的沉积温度。
基座30在腔室10的沉积空间S中上升和下降。也就是说，当加载玻璃衬底G时，基座30被配置在腔室10的底部表面中。当加载玻璃衬底G且正执行工艺时，所述基座30上升以使得玻璃衬底G位于靠近气体分配板17处。出于此目的，在基座30的支柱32处提供用于提升基座30的提升模块36。所述提升模块36使基座30与基座支撑件40一起被提升。
当基座30被提升模块36提升时，在基座30的支柱32与通孔10b之间必须不产生任何空间。因此，在通孔10b周围提供用以包围支柱32外部的波纹管34。所述波纹管34在基座30下降时延展，且在基座30上升时收缩以防止在支柱32与通孔10b之间产生空间。
在衬底加载部分31处提供多个起模顶杆38，所述起模顶杆稳定地支撑被加载且被取出的玻璃衬底G的下表面，并在衬底加载部分31上方引导玻璃衬底G。起模顶杆38经安装为穿过衬底加载部分31。当提升模块36以降低基座30时，起模顶杆38的下端受腔室10的底部表面挤压，以使得起模顶杆38的上端从衬底加载部分31的上表面突出。结果，玻璃衬底G与衬底加载部分31分离。相反地，当基座30上升时，起模顶杆38向下移动，以使得玻璃衬底G紧密接触衬底加载部分31的上表面。因此，起模顶杆38在玻璃衬底G与衬底加载部分31之间形成空间，以使得机械手(未图示)可容易地抓住加载在衬底加载部分31上的玻璃衬底G。
如上所述，根据第7或第8代技术的基座30相对较大且沉重，以使得基座30可由于重力而下弯。在此情况下，玻璃衬底G可能因此下弯。因此，可在基座30的衬底加载部分31下方提供基座支撑件40。由于衬底加载部分31略微大于玻璃衬底G，因而从中心支柱32在径向方向上朝向衬底加载部分31的外侧，衬底加载部分31的下弯变得愈加严重。因此，在基座30的衬底加载部分31的外侧处提供基座支撑件40，所述基座支撑件40彼此分离，以防止基座30的衬底加载部分31下弯。
所述基座支撑件40每一者具有头部分41，其位于靠近衬底加载部分31的下表面处；以及杆部分42，其平行于基座30的支柱32从所述头部分41延伸。所述杆部分42的下端部分类似于支柱32而并入提升模块36中。因此，当提升模块36开始操作时，基座支撑件40随基座30而提升。在杆部分42处形成波纹管34a。
图2是接触冷却块的基座的部分放大图。图3是图2的冷却块的横截面图。如上所述，当关于玻璃衬底G重复执行沉积工艺时，需要对腔室10进行维护和修理工作。需要在将加热到至少400℃的基座30的温度降低到约100℃以下之后执行维护和修理工作。因此，为了迅速执行维护和修理工作，需要强行冷却基座30，以使得可在相对较短时间内将基座30的温度降低到适当温度。冷却部分50用于此目的。
参看图1、2和3，冷却部分50堆叠在腔室10的底部表面11上。冷却块50不能在腔室10的底部表面11的区域中任意移动。因此，使用螺杆或以焊接方法来将冷却块50固定到腔室10的底部表面11。冷却块50可提供为尺寸等于衬底加载部分31的单个块，或如图4和5所示，提供为关于衬底支撑件40在相对侧处的两个块。不管块的数目和尺寸，只要冷却块50能迅速将被加热到约400℃的基座30的温度降低到100℃以下，就已足够。
参看图3，冷却块50差不多具有矩形形状。然而，本发明并不限于此。由于当冷却块50在较大区域中与衬底加载部分31的下表面具有表面接触时，冷却效率得以改进，因而冷却块50的至少上表面优选平行于所述衬底加载部分31的下表面而形成。
冷却块50包括主体部分51和提供在所述主体部分51中的冷却线路53，预定的冷却剂在所述冷却线路53中进行循环。冷却线路53可在主体部分51中配置为多个线路，而以较大区域与主体部分51接触。然而，与图3所示的配置不同，可沿着主体部分51的侧面来配置冷却线路53的单线路。
冷却线路53被提供为管，以使得冷却剂可在其中流动。所述冷却剂可以是水冷却方法中的水和空气冷却方法中的氮气中的一者。在空气冷却方法中主要使用在气体间具有相对较高热传递性的氮气。然而，热传递性类似于氮气的任何气体可替代氮气。
冷却线路53的相对两端需要彼此分离，以使冷却剂通过冷却线路53进行循环。由供应冷却剂的冷却剂供应源(未图示)和泵(未图示)将冷却剂供应到冷却线路53的一端53a。冷却线路53的另一端53b需要具有一结构来排出经循环的冷却剂。在本实施例中，尽管省略了关于冷却线路53的一般结构的详细描述，但如需要可采用任何众所周知的结构。
如上所述，当基座30下降以执行腔室10的维护和修理工作时，沿着冷却线路53循环的冷却剂通过接触来冷却基座30。然而，当被加热到400℃的基座30接触冷却块50(相对较冷的冷却剂在所述冷却块50中流动)以快速耗散热量时，快速热量耗散可对基座30造成冲击或由于温度的突发性不平衡而在基座30中产生裂缝。
因此，基座30逐渐下降以进行维护和修理工作且与冷却块50相距预定的间隙，用氢气和氦气中的任一者来填充腔室10的内部，以使得通过气体热传递来逐渐冷却基座30。通过孔24而将氢气或氦气注射到腔室10中，所述孔24形成在电极16的中心部分处。在冷却到一定程度之后，通过直接接触在没有热应力的情况下快速冷却基座30。
在如上配置的用于平板显示器的化学气相沉积设备1的操作和功能中，首先，将由机械手移动的经受沉积的玻璃衬底G以一种状态配置在基座30的衬底加载部分31上方，在所述状态中，由该提升模块36将基座30和基座支撑件40向下移动到腔室10的下部。
由于起模顶杆38的上端从衬底加载部分31的上表面突出到预定高度，因而机械手将玻璃衬底G放置在起模顶杆38上且接着缩回。当缩回机械手时，腔室10的内部维持在真空状态且同时用沉积所需的惰性气体He或Ar来进行填充。
接着，对于沉积工艺，操作该提升模块36以使基座30和基座支撑件40一起上升。接着，起模顶杆38下降且玻璃衬底G被加载，同时紧密接触衬底加载部分31的上表面。当基座30大致上升到图1所示的位置时，停止该提升模块36的操作，且玻璃衬底G位于电极16正下方。此刻，基座30被加热到约400℃。
接着，通过与绝缘体26绝缘的电极16来施加电力。通过具有大量小孔的气体分配板17来发射硅基成分离子且所述硅基成分离子达到玻璃衬底G处，以便在玻璃衬底G上执行沉积。
在完成针对玻璃衬底G的沉积工艺之后，为了进行腔室10的维护和修理工作，基座30下降。用氢气和氦气中的任一者来填充腔室10，且冷却剂在冷却块50的冷却线路53中进行循环。当基座30下降且衬底加载部分31的下表面接触冷却块50的上表面时，通过冷却块50的主体部分51来传递基座30约400℃的热量且所述热量耗散到通过冷却线路53进行循环的冷却剂。
通过这些一连串的热量传递工艺，可将基座30的衬底加载部分31冷却到100℃以下，100℃以下是所需的恰当温度。与常规技术相比，这样做可极大地缩短处理时间。当将基座30的温度降低到100℃以下时，将腔室10的内部暴露到外部空气，且执行维护和修理工作。
根据本实施例，由于可在相对较短时间内将基座30强行冷却到恰当温度，因而可减少维护和修理工作的等待时间。因此，可改进设备的操作速率和生产率，且可防止工艺损失的产生。
图5是根据本发明又一实施例的用于平板显示器的化学气相沉积设备的部分放大图。在图1的先前实施例中，在腔室10的底部表面11上堆叠冷却块50。然而，在本实施例中，凹槽11a形成在腔室10的底部表面11中，且冷却块50部分插在所述凹槽11a中。图5的本实施例可充分地产生本发明的效果。同样，冷却块50能够被完全掩埋，以使得冷却块50的上表面与腔室10的底部表面11位于相同平面上。
在上述实施例中，冷却块50的尺寸类似于或略微小于衬底加载部分31。然而，可将冷却块50a制作成较小尺寸且提供在腔室10的底部表面11上。在此情况下，安装许多冷却块50a。另外，提供在冷却块50a中的冷却线路53在主体部分51中可以是单一线路或配置成Z形(如图6所示)。
尽管已参考本发明优选实施例特别地绘示并描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，在不脱离由所附权利要求书界定的本发明精神和范围的情况下，可在其中做出形式和细节上的各种变化。
如上所述，根据本发明，由于强行冷却基座以在相对较短时间内将基座温度降低到恰当水平，因而可减少设备维护和修理时间的等待时间。因此，改进了设备的操作速率和其生产率，且防止了工艺损失的产生。同样，可减少由于快速热量耗散而对基座造成的冲击，且可防止由于温度的突发性不平衡而在基座中产生裂缝。
权利要求
1.一种用于平板显示器的化学气相沉积设备，其特征在于所述设备包括腔室，在所述腔室中执行用于所述平面显示器的沉积工艺；基座，其安装在所述腔室中，能够提升且具有上表面，在所述上表面上加载所述平板显示器；以及至少一个冷却块，其提供在所述腔室的底部表面上，以在所述基座下降时接触所述基座，且冷却在所述沉积工艺期间被加热的所述基座。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中在所述基座下降并接触所述冷却块之前，用氢气以及氦气中的任一者来填充所述腔室，所述气体逐渐降低所述基座的温度，以防止由于与所述冷却块接触而快速冷却所述基座。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述基座包括衬底加载部分，其水平地配置在所述腔室中并支撑所述平板显示器；以及支柱，其具有上端，所述上端固定在所述衬底加载部分的中心处；以及下端，所述下端穿过所述腔室的下壁以配置在所述腔室外部，其中所述冷却块的上表面实质上平行于所述衬底加载部分的下表面，以使得所述冷却块与所述衬底加载部分的所述下表面具有表面接触。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，其中所述冷却块包括主体部分，其接触所述腔室的所述底部表面；以及冷却线路，其提供在所述主体部分中，预定的冷却剂通过所述冷却线路进行循环。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，其中在所述腔室的维护以及修理工作期间，所述冷却剂在所述冷却线路中进行循环。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，其中所述冷却剂是水以及氮气中的任一者。
7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，其进一步包括支撑所述基座的基座支撑件，其中所述冷却块提供在关于所述基座支撑件的相对侧处。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述冷却块堆叠在所述腔室的所述底部表面上。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述冷却块的至少一部分掩埋在所述腔室的所述底部表面中，以使得从所述腔室的所述底部表面处暴露所述冷却块的所述上表面。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述平板显示器是用于液晶显示器的大玻璃衬底。
全文摘要
本发明是关于一种用于平板显示器(flat display)的化学气相沉积设备(chemical vapor deposition)包含腔室，在所述腔室中执行用于所述平面显示器的沉积工艺；基座，其安装在腔室中，能够提升且具有上表面，在所述上表面上加载所述平板显示器；以及至少一个冷却块，其提供在腔室的底部表面上，以在基座下降时接触基座，且冷却在沉积工艺期间被加热的基座。由于强行冷却基座以在相对较短时间内将基座温度降低到恰当水平，因而可减少设备维护和修理时间的等待时间(stand by time)。因此，改进设备的操作速率和其生产率，且防止工艺损失的产生。
文档编号C03C17/00GK101016622SQ20071000347
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月5日 优先权日2006年2月7日
发明者金南珍, 金俊洙 申请人:Sfa工程股份有限公司