KR100750968B1 - 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조 - Google Patents

플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 서셉터 가공시 발생하는 변형 내지 증착공정 수행 중 열변형을 방지하는 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조를 제공하는데 있다.
이를 위한 본 발명에 따른 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조에 의하면, 플라즈마화학기상증착 기구의 서셉터로서, 상기 서셉터를 가열하는 히터가 삽입되어 패턴을 이루도록 도피홈이 연속하여 형성되어 있으며, 돌출된 고정블럭이 평면상에 다수개로 장착되어 있는 하플레이트와, 상기 하플레이트와 동일한 크기로 구비되어 상기 하플레이트의 상측에 조립되고, 조립시 상기 돌출된 고정블럭이 삽입되도록 삽입홈이 관통되어 있는 상플레이트와, 상기 상, 하플레이트가 일체를 이루도록 상, 하플레이트의 경계면을 용접하고, 용접시 가공변형을 방지하기 위하여 상기 삽입홈을 관통한 고정블럭의 가장자리를 재용접하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
서셉터, PECVD, 증착, 히터, 열변형

Description

플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조{Structure of susceptor inside plasma enhanced chemical vapor deposition device }
도 1a와 도 1b는 종래의 플라즈마화학적기상증착 기구를 일부 절개하여 보인 절개사시도와 서셉터의 단면도.
도 2는 본 발명이 설치된 플라즈마화학적기상증착 기구를 일부 절개하여 보인 절개사시도.
도 3은 본 발명에 따른 서셉터의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 서셉터의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 서셉터의 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10: 하플레이트 12: 히터
14: 도피홈 15: 고정캡
16: 고정블럭 20: 상플레이트
22: 삽입홈 30: 기판
40: 새도우프레임 100: 서셉터
200: 반응실
본 발명은 플라즈마화학적기상증착(이하 "PECVD"라 한다)기구 내의 서셉터(Susceptor) 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리를 기판으로 하는 PECVD 공정 도중 열손실을 보상하기 위하여, 설정온도보다 높은 히터의 온도 내지 기공시 발생하는 서셉터의 열변형을 방지하도록 한 PECVD 기구 내의 서셉터 구조에 관한 것이다.
일반적으로 PECVD는 원료가스인 플라즈마 속에서 생성된 활성입자가 기판 표면에서 화학반응을 촉진시켜 박막을 형성시키는 기술로서, 특히 재료간의 상호 확산이나 기판 물질과의 반응의 경감, 재료에 따라서 박막의 저온형성이 가능한 장점이 있다.
이러한 PECVD는 실리콘 산화막 형성에 사용에 되고 있음은 물론, 유리를 기판으로 하는 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터 등에도 실용화되고 있다.
공지의 예로서, PECVD 기구는 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 반응실(1) 내에 기판(2)이 올려지는 서셉터(3)와, 히터(4)를 통한 복사, 열전도를 이용하여 상기 기판(2)을 가열한다.
이때, 박막의 구성원자를 포함하는 원료가스를 반응실(1) 내부로 공급하여 원료가스 분자의 들뜸, 분해를 통해 기상 및 기판표면에 화학반응을 일으킨다.
한편, 히터(4)는 반응실(1) 주위에 설치하여 복사가열을 수행하기도 하고, 서셉터(3)에 설치하여 열전도를 통해 서셉터(3)를 직접 가열시킨다.
특히, 서셉터(3)를 직접 가열하는 방법은 증착온도까지 이르게 하려면 무리한 온도까지 요구하게 되므로 히터(4)에 손상을 주게 되어 수명을 단축시키는 단점이 발생하고, 서셉터(3)는 단순한 원형의 평판이므로 열이 전달되면 중심부에 온도가 가장 높고, 모서리에 온도는 낮게 되어 전체적인 온도 균일도가 나빠지므로 기판(2)에 성장한 박막 두께의 균일도는 크게 떨어졌으며, 나아가 열변형으로 인해 서셉터(3)가 휘어지는 치명적인 문제점이 발생하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서셉터 가공시 발생하는 변형 내지 증착공정 수행 중 열변형을 방지하는 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조를 제공하는데 있다.
하나의 바람직한 실시 양태에 있어서 본 발명에 따른 서셉터는 상, 하로 구성되는 지지플레이트가 일체로 마련되고, 특히 하플레이트에는 히터를 삽입시킨 후 2단의 고정캡으로 히터를 고정, 밀폐시키며, 용접을 차례로 수행하여 반응가스로 인한 히터의 손상을 방지한다.
여기에 커버의 역할인 상블럭을 재용접시켜 히터의 완벽한 밀폐를 수행하도록 한다.
특히, 하블럭에는 고정블럭이 결합되어 있고, 이는 다시 상블럭과 조립되어 전술한 용접가공으로 인한 상, 하플레이트의 변형을 방지하도록 하며, 히터의 가열로 인한 상, 하플레이트의 열변형 또한 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플라즈마화학기상증착 기구의 서셉터로서, 상기 서셉터를 가열하는 히터가 삽입되어 패턴을 이루도록 도피홈이 연속하여 형성되어 있으며, 돌출된 고정블럭이 평면상에 다수개로 장착되어 있는 하플레이트와, 상기 하플레이트와 동일한 크기로 구비되어 상기 하플레이트의 상측에 조립되고, 조립시 상기 돌출된 고정블럭이 삽입되도록 삽입홈이 관통되어 있는 상플레이트와, 상기 상, 하플레이트가 일체를 이루도록 상, 하플레이트의 경계면을 용접하고, 용접시 가공변형을 방지하기 위하여 상기 삽입홈을 관통한 고정블럭의 가장자리를 재용접하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히터가 삽입되는 도피홈은 상기 히터의 굵기보다 깊게 형성되어 있고, 하나 이상의 고정캡이 상기 도피홈에 차례로 삽입되어 상기 히터를 밀폐, 고정하고 있으며, 상기 고정캡이 삽입된 상기 도피홈을 용접으로 밀폐시켜 증착시 상기 히터로 반응가스가 침투하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도면에 걸쳐 기능적으로 동일하거나, 유사한 부분에는 동일한 부호를 부여한다.
도 2는 본 발명이 설치된 플라즈마화학적기상증착 기구를 일부 절개하여 보인 절개사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 서셉터의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 서셉터의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 서셉터의 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조는 플라즈마화학기상증착 기구의 서셉터(100)로서, 상기 서셉터(100)를 가열하는 히터(12)가 삽입되어 패턴을 이루도록 도피홈(14)이 연속하여 형성되어 있으며, 돌출된 고정블럭(16)이 평면상에 다수개로 장착되어 있는 하플레이트(10)와, 상기 하플레이트(10)와 동일한 크기로 구비되어 상기 하플레이트(10)의 상측에 조립되고, 조립시 상기 돌출된 고정블럭(16)이 삽입되도록 삽입홈(22)이 관통되어 있는 상플레이트(20)와, 상기 상, 하플레이트(20,10)가 일체를 이루도록 상, 하플레이트(20, 10)의 경계면을 용접하고, 용접시 가공변형을 방지하기 위하여 상기 삽입홈(22)을 관통한 고정블럭(16)의 가장자리를 재용접하여 이루어진다.
일실시예에 따라 도시된 바와 같이, 서셉터(100)의 상면으로는 증착되어질 기판(30)이 안착되어 있고, 기판(30)의 외주면을 따라 새도우프레임(40)이 상측에 위치하고 있다.
기판(30)은 전술한 바와 같이, 유리, 비내열성인 폴리아미드 필름 등과 같은 다양한 기판(30) 재료가 적용될 수 있다.
서셉터(100)는 기판(30)이 안착되는 곳으로 평탄한 수평면으로 이루어져 있고, 내부에는 히터(12)가 장착되어 있어, 서셉터(100)에 안착된 기판(30)을 히터(12)의 전열에 의해서 기판(30)의 표면온도를 높여 증착을 수행한다.
따라서, 기판(30)으로의 균일한 전열을 위해서 서셉터(100) 역시 균일한 수평면을 가지고 있어야 함은 당연하다.
본 발명에 따른 서셉터(100)는 바람직하게 2개의 플레이트(10, 20)로 구성되어 있으며, 특히 하플레이트(10)에는 히터(12)가 장착되어 전열을 수행한다.
이러한 하플레이트(10)에는 일정한 패턴을 이루는 도피홈(14)이 연속하여 형성되어 있고, 도피홈(14)의 형성된 깊이는 여기에 삽입되는 히터(12)의 굵기보다 깊게 형성되어 있다.
히터(12)는 인코넬(Inconel)관에 히터코일을 삽입하고, 산화마그네슘(MgO)을 충진하여 가공한 것으로, 전술한 일정한 패턴을 갖는 도피홈(14)을 따라 삽입된다.
히터(12)는 견고히 도피홈(14)에 고정되어 있어야 하고, 이러한 히터(12)의 상측으로 도피홈(14)을 따라 고정캡(15)이 하나 이상, 바람직하게는 이중으로 겹쳐져 장착된다.
이러한 고정캡(15)은, 반응실(200) 내의 반응가스의 침투를 방지하도록 밀폐하는 역할과, 전술한 히터(12)를 도피홈(14)에 고정하는 역할을 수행한다.
나아가, 본 발명에서는 상기 고정캡(15)이 삽입된 도피홈(14)을 따라 용접으로 개구된 도피홈(14)을 밀폐시켜 증착시 상기 히터(12)로 반응가스가 침투하는 것을 완벽히 방지한다.
상플레이트(10)의 상면으로는 돌출된 고정블럭(16)이 평면상에 다수개로 장착되어 있다.
고정블럭(16)은 후술하는 커버의 역할인 하플레이트(10)와 조립되어 연마, 용접 등의 후가공시 가공변형을 방지하므로, 고정블럭(16)은 상플레이트(10) 상에 골고루 분포되어 장착되어 있다.
하플레이트(10)는 상플레이트(10)와 동일한 크기로 마련되어 있고, 특히 상기 고정블럭(16)이 삽입되도록 삽입홈(22)이 관통되어 있다.
삽입홈(22)을 관통한 고정블럭(16)의 가장자리는 모따기가 되어 있어 용접시 비드가 고정블럭(16)의 가장자리와 삽입홈(22)에 채워져 견고한 결합을 이루게 되고, 특히 고정블럭(16)의 높이와 상플레이트(20)의 두께는 동일하게 형성되거나 고정블럭(16)의 높이가 작게 형성됨이 바람직하다.
이렇게 결합된 고정블럭(16)은 전술한 바와 같이 상, 하플레이트(20, 10)의 평탄도를 유지시키며, 히터(12)의 전열에도 평탄도를 유지시키는 역할을 수행한다.
결합된 상, 하플레이트(20, 10)는 다시 그 외면, 바람직하게는 경계면을 용접시켜 반응가스가 경계면을 따라 침투하는 것을 방지하고, 열변형에 따른 상, 하플레이트(20, 10)의 휨을 완벽히 방지한다.
최종적으로 결합된 상, 하플레이트(20, 10)의 표면을 정삭, 연마하여 기판(30)은 수평을 유지하면서 장착된다.
즉, 전기 설명으로부터 명확해지듯이, 이 발명은 반응실(200)에 설치되는 서셉터(100)가 가공 내지 전열에 의한 열변형으로 휘어지는 것을 방지할 수 있는 서셉터의 구조를 제공하여 더욱 정밀하게 기판(30)의 증착을 수행하도록 할 수 있다.
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마화학적기상증착 챔버 내의 서셉터 구조에 의하면, 서셉터 가공시 발생하는 변형 내지 증착공정 수행 중 열변형을 방지하고, 반응가스가 서셉터로 침투하는 것을 완벽히 방지할 수 있는 서셉터의 구조를 제공하여 더욱 정밀한 증착을 수행할 수 있는 효과가 발생한다.

Claims (3)

  1. 플라즈마화학기상증착 기구의 서셉터로서, 상기 서셉터를 가열하는 히터가 삽입되어 패턴을 이루도록 도피홈이 연속하여 형성되어 있으며, 돌출된 고정블럭이 평면상에 다수개로 장착되어 있는 하플레이트와, 상기 하플레이트와 동일한 크기로 구비되어 상기 하플레이트의 상측에 조립되고, 조립시 상기 돌출된 고정블럭이 삽입되도록 삽입홈이 관통되어 있는 상플레이트와, 상기 상, 하플레이트가 일체를 이루도록 상, 하플레이트의 경계면을 용접하고, 용접시 가공변형을 방지하기 위하여 상기 삽입홈을 관통한 고정블럭의 가장자리를 재용접하여 이루어지며,
    상기 히터는 인코넬(Inconel)관에 히터코일이 삽입되어 있으며, 산화마그네슘(MgO)을 충진시켜 가공된 것을 특징으로 하는 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히터가 삽입되는 도피홈은 상기 히터의 굵기보다 깊게 형성되어 있고, 하나 이상의 고정캡이 상기 도피홈에 차례로 삽입되어 상기 히터를 밀폐, 고정하고 있으며, 상기 고정캡이 삽입된 상기 도피홈을 용접으로 밀폐시켜 증착시 상기 히터로 반응가스가 침투하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마화학적기상증착 기구 내의 서셉터 구조.
  3. 삭제
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