KR100858934B1 - 화학 기상 증착장치 - Google Patents
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Abstract
화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 화학 기상 증착장치는, 챔버의 내부를 정화시키기 위한 정화물질을 공급하는 복수개의 원격 플라즈마 소스(Remote Plasma Source); 및 복수개의 원격 플라즈마 소스 사이에 배치되고, 복수개의 원격 플라즈마 소스 각각으로부터 제공된 정화물질을 챔버와 연결된 가스 피드스루 관(Gas Feedthrough Pipe)으로 전달하는 복수의 경로라인이 마련되는 매니폴드(Manifold)를 포함하며, 복수의 경로라인은, 가스 피드스루 관과 연결된 경로라인에 대하여, 복수개의 원격 플라즈마 소스와 각각 연결된 복수개의 경로라인 중 적어도 어느 하나가 예각을 이루며 가스 피드스루 관과 연결된 경로라인과 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복수개의 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질이 한데 합쳐지는 과정에서 와류를 일으키지 않도록 함으로써 그에 따른 온도 상승의 문제를 해소하고, 나아가 정화물질 상호간에 발생 가능한 재결합(recombination) 현상을 줄여 챔버 내에 도달되는 정화물질의 양이 감소되지 않도록 함으로써 챔버 내의 정화효율을 향상시킬 수 있다.
CVD, 평면디스플레이, LCD, 챔버, 매니폴드, 원격 플라즈마 소스, 경로라인
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원격 플라즈마 소스 영역의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착장치에서 원격 플라즈마 소스 영역의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착장치에서 원격 플라즈마 소스 영역의 구조도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 챔버 11 : 바닥면
17 : 가스분배판 17a : 오리피스
17b : 그루브 19 : 이격공간부
25 : 전극지지부 27 : 슬릿
30 : 서셉터 31 : 기판로딩부
40 : 서셉터지지대 51a,51b : 원격 플라즈마 소스
53 : 가스 피드스루 관 60 : 매니폴드
70 : 경로라인 71,72 : 제1 및 제2 공급라인
74 : 연결라인 75,76 : 제1 및 제2 경사라인
81,82 : 격벽 90 : 쿨링라인
본 발명은, 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수개의 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질이 한데 합쳐지는 과정에서 와류를 일으키지 않도록 함으로써 그에 따른 온도 상승의 문제를 해소하고, 나아가 정화물질 상호간에 발생 가능한 재결합(recombination) 현상을 줄여 챔버 내에 도달되는 정화물질의 양이 감소되지 않도록 함으로써 챔버 내의 정화효율을 향상시킬 수 있는 화학 기상 증착장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착장치란 평면디스플레이 및 반도체 제조에 있어서, 화학 기상 증착이라는 방법에 의해 다양한 막질을 평면디스플레이 및 반도체 웨이퍼 상에 증착시키는 장치이다.
따라서 화학 기상 증착장치는 평면디스플레이를 제조하는 제조사나 혹은 반도체 웨이퍼를 제조하는 제조사에서 공히 사용될 수 있는데, 이하의 설명에서는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 대해 설명하기로 한다.
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.
이들 중에서도 특히, LCD(Liquid Crystal Display)는 2장의 얇은 상하 유리기판 사이에 고체와 액체의 중간물질인 액정을 주입하고, 상하 유리기판의 전극 전압차로 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 숫자나 영상을 표시하는 일종의 광스위치 현상을 이용한 소자이다.
LCD는 현재, 전자시계를 비롯하여, 전자계산기, TV, 노트북 PC 등 전자제품에서 자동차, 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
종전만 하더라도 LCD TV는 20 인치 내지 30 인치 정도의 크기를 가지며, 모니터는 17 인치 이하의 크기를 갖는 것이 주류였다. 하지만, 근자에 들어서는 40 인치 이상의 대형 TV와 20 인치 이상의 대형 모니터에 대한 선호도가 높아지고 있다.
따라서 LCD를 제조하는 제조사의 경우, 보다 넓은 유리기판을 제작하기에 이르렀다. 현재에는 가로/세로의 폭이 1950 × 2250 ㎜이거나 1870 × 2200 ㎜인 7세대, 혹은 2160 × 2460 ㎜ 이상인 8세대까지 유리기판의 크기를 증가시키는 연구가 진행되고 있다.
LCD는 증착(Deposition), 사진식각(Photo lithography), 식각(Etching), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 등의 공정이 반복적으로 수행되는 TFT 공정, 상하 유리기판을 합착하는 Cell 공정, 그리고 기구물을 완성하는 Module 공정을 통해 제품으로 출시된다.
한편, 수많은 공정 중의 하나인 화학 기상 증착공정(Chemical Vapor Deposition Process)은, 자세히 후술하는 바와 같이, 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 (비)결정질 실리콘 또는 실리콘 화합물이 가스분배판으로부터 분출되어 유리기판 상에 증착되는 공정이다. 이러한 공정은 그 내부에 다수의 구조물들이 장착된 챔버에서 진행된다.
챔버를 통해 화학 기상 증착공정이 진행될 때, (비)결정질 실리콘 또는 실리콘 화합물은 단지 유리기판의 상면에만 증착되지 않고, 챔버의 내벽 및 챔버 내의 구조물들의 표면에도 함께 증착되어 잔류물을 형성한다.
이러한 잔류물은 제품의 수준을 열화시키고 유리기판의 성능에 악영항을 미칠 수 있기 때문에 챔버의 내벽 및 챔버 내의 구조물들의 표면으로부터 축적된 잔류물을 주기적으로 정화시킬 필요가 있다.
최근에 사용되는 정화기술로 챔버로부터 이격된 위치에서 정화가스(NF3, SF6, F2 등의 플루오린 계열 가스)를 원격 플라즈마 소스(Remote Plasma Source)에 흘려 플라즈마 및 라디컬(이를 정화물질이라 함)을 생성하고, 이를 가스 피드스루 관(Gas Feedthrough Pipe)과 알루미늄 관(미도시)을 통해 챔버에 주입한 후, 챔버 내의 잔류물과 반응해 정화작업을 일으키도록 한 것이 개시된 바 있다.
한편, 최근에는 유리기판의 사이즈(size)가 대형화되면서 단일의 원격 플라즈마 소스만으로는 챔버 내부를 정화하기에 다소 부족하기 때문에 2개의 원격 플라즈마 소스를 채용한 복수의 시스템을 구현하려는 시도가 있다. 이와 같이 2개의 원격 플라즈마 소스를 채용할 경우에는, 2개의 원격 플라즈마 소스 사이에 마련되어 각각의 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질을 한데 합쳐서 챔버 내로 공급하기 위한 경로가 요구되며 보통은 2개의 원격 플라즈마 소스를 상호 연결하는 단순한 직선 형태의 경로가 예상된다.
그런데, 이와 같이, 2개의 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질을 한데 합치는 경로를 단순하게 직선형으로 설계할 경우, 각각의 원격 플라즈마 소스로부터 제공된 정화물질이 경로의 교차점에서 상호 부딪혀 와류를 발생하게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 이는 정화물질이 합쳐지는 경로 상에서 온도가 상승하게 되는 추가의 문제점을 야기하기도 한다.
또한 경로의 교차점에서 정화물질들이 충돌함으로써 정화물질 상호간 재결합(recombination) 현상이 발생하고 이로 인해 챔버 내에 도달되는 정화물질의 양이 줄어들게 된다. 따라서 2개의 원격 플라즈마 소스를 채용했음에도 불구하고 오히려 챔버 내의 정화효율이 감소될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 복수개의 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질이 한데 합쳐지는 과정에서 와류를 일으키지 않도록 함으로써 그에 따른 온도 상승의 문제를 해소하고, 나아가 정화물질 상호간에 발생 가능한 재결합(recombination) 현상을 줄여 챔버 내에 도달되는 정화물질의 양이 감소되지 않도록 함으로써 챔버 내의 정화효율을 향상시킬 수 있는 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 챔버의 내부를 정화시키기 위한 정화물질을 공급하는 복수개의 원격 플라즈마 소스(Remote Plasma Source); 및 상기 복수개의 원격 플라즈마 소스 사이에 배치되고, 상기 복수개의 원격 플라즈마 소스 각각으로부터 제공된 정화물질을 상기 챔버와 연결된 가스 피드스루 관(Gas Feedthrough Pipe)으로 전달하는 복수의 경로라인이 마련되는 매니폴드(Manifold)를 포함하며, 상기 복수의 경로라인은, 상기 가스 피드스루 관과 연결된 경로라인에 대하여, 상기 복수개의 원격 플라즈마 소스와 각각 연결된 복수개의 경로라인 중 적어도 어느 하나가 예각을 이루며 상기 가스 피드스루 관과 연결된 경로라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 원격 플라즈마 소스는 상호 이격간격을 두고 2개 마련될 수 있고, 상기 매니폴드는 상기 2개의 원격 플라즈마 소스 사이에 마련될 수 있다.
상기 매니폴드에 마련된 복수의 경로라인은, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질의 공급 경로를 형성하는 제1 및 제2 공급라인; 상기 챔버 내로 정화물질이 제공되도록 단일의 경로를 형성하며, 일단부가 상기 가스 피드스루 관과 연결되는 단일 연결라인; 및 상기 제1 및 제2 공급라인과, 상기 단일 연결라인을 각각 경사지게 연결하는 제1 및 제2 경사라인을 포함할 수 있다.
상기 단일 연결라인의 단면적은, 상기 제1 및 제2 공급라인과, 상기 제1 및 제2 경사라인의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
상기 경로라인에 형성되는 변곡점은 곡면 처리될 수 있다.
상기 제1 및 제2 공급라인 중에서 적어도 어느 한 경로라인에는, 해당 경로라인의 내부를 선택적으로 개폐하는 격벽이 더 마련될 수 있다.
상기 매니폴드에는 상기 경로라인에 인접하게 배치되어 상기 경로라인의 온도가 상승하는 것을 저지하는 쿨링라인(cooling line)이 더 마련될 수 있다.
상기 챔버는 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 평면디스플레이용 챔버일 수 있고, 상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 유리기판일 수 있다.
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.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 각 실시예의 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.
이하에서 설명하는 평면디스플레이란, 전술한 바와 같이 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 것이 적용되어도 좋다.
다만, 본 실시예에서는 LCD(Liquid Crystal Display)용 대형 유리기판을 평면디스플레이라 간주하기로 한다. 그리고 대형이란, 앞서도 기술한 바와 같이, 7세대 혹은 8세대에 적용되는 수준의 크기를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원격 플라즈마 소스 영역의 구조도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화학 기상 증착장치(1)는, 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 마련되어 증착 대상의 유리기판(G)이 로딩(Loading)되 는 서셉터(30)와, 서셉터(30)를 지지하는 복수의 서셉터지지대(40)와, 챔버(10)의 상부 영역에 형성된 챔버상벽(8)에 지지되어 소정의 증착물질((비)결정질 실리콘 또는 실리콘 화합물)을 방출하는 전극(16)과, 전극(16)의 하부에 마련되어 유리기판(G) 상으로 증착물질을 분배하는 가스분배판(17)을 구비한다.
또한 본 실시예에 따른 화학 기상 증착장치(1)는, 증착 공정이 완료될 경우, 챔버(10)의 내벽과 챔버(10) 내에 갖춰진 다수의 구조물들에 불필요하게 증착물질이 증착되어 형성된 잔류물을 제거하기 위한 정화물질을 공급하는 2개의 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b, Remote Plasma Source)와, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 사이에 마련되고 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 각각으로부터 제공된 정화물질이 단일의 경로로 합쳐지는 복수의 경로라인(70)을 형성하는 매니폴드(60, Manifold)와, 매니폴드(60)에 결합되고 정화물질을 챔버(10)로 제공하는 가스 피드스루 관(53, Gas Feedthrough Pipe)을 더 구비한다.
챔버(10)는 내부의 증착공간(S)이 진공 분위기로 유지될 수 있도록 외벽이 외부와 차폐되어 있다.
챔버(10)의 외벽에는 소정의 작업 로봇에 의해 유리기판(G)이 챔버(10)의 내외로 유출입되는 통로인 개구부(10a)가 형성되어 있다. 도시하고 있지는 않지만, 개구부(10a)는 도어(미도시)에 의해 선택적으로 개폐된다.
챔버상벽(8)의 외측에는 고주파 전원부(20)가 설치되어 있다. 고주파 전원부(20)는 연결부(22)에 의해 전극(16)과 연결되어 있다.
챔버(10) 내의 바닥면(11)에는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에 존재하는 증착 물질을 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(12)이 마련되어 있다. 그리고 챔버(10) 내의 바닥면(11) 중앙 영역에는 서셉터(30)의 컬럼(32)이 관통하는 관통홀(10b)이 형성되어 있다. 관통홀(10b)의 주변에는 서셉터지지대(40)의 축부(42)가 관통하는 추가의 관통홀(10c)이 더 형성되어 있다.
서셉터(30)는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에서 횡방향으로 배치되어 로딩되는 유리기판(G)을 지지하는 기판로딩부(31)와, 상단은 기판로딩부(31)의 중앙에 고정되고 하단은 관통홀(10b)을 통과하여 챔버(10)의 외부에 배치되는 컬럼(32)을 포함한다.
기판로딩부(31)의 상면은 유리기판(G)이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있도록 거의 정반으로 제조된다. 기판로딩부(31)의 내부에는 도시 않은 히터가 장착되어 기판로딩부(31)를 소정의 증착온도인 대략 400℃로 가열한다.
서셉터(30)는 챔버(10) 내의 증착공간(S)에서 상하로 승강한다. 즉, 유리기판(G)이 로딩될 때는 챔버(10) 내의 바닥면(11) 영역에 배치되어 있다가 유리기판(G)이 로딩되고 증착 공정이 진행될 때는 유리기판(G)이 가스분배판(17)에 인접할 수 있도록 부상한다. 증착 공정시, 서셉터(30)의 기판로딩부(31)는 가스분배판(17)의 하면에 대략 수십 밀리미터(mm) 정도의 간격까지 부상한다.
이를 위해, 서셉터(30)의 컬럼(32)에는 서셉터(30)를 승강시키는 승강 모듈(36)이 마련되어 있다. 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)와 서셉터지지대(40)는 함께 승강한다.
승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)가 승강하는 과정에서 서셉터(30)의 컬 럼(32)과 관통홀(10b) 간에 공간이 발생되어서는 아니된다. 이에, 관통홀(10b) 주변에는 컬럼(32)의 외부를 감싸도록 벨로우즈관(34)이 마련되어 있다. 벨로우즈관(34)은 서셉터(30)가 하강할 때 팽창되고, 서셉터(30)가 부상할 때 압착되면서 컬럼(32)과 관통홀(10b) 간에 공간이 발생하는 것을 방지한다.
서셉터(30)의 기판로딩부(31)에는 로딩되거나 취출되는 유리기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하여 기판로딩부(31)의 상면으로 안내하는 복수의 리프트 핀(38)이 마련되어 있다. 리프트 핀(38)은 기판로딩부(31)를 관통하도록 설치되어 있다.
리프트 핀(38)은 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)가 하강할 때, 그 하단이 챔버(10)의 바닥면(11)에 가압되어 상단이 기판로딩부(31)의 상면으로 돌출된다. 이에, 유리기판(G)을 기판로딩부(31)로부터 이격시킨다. 반대로, 서셉터(30)가 부상하면, 하방으로 이동하여 유리기판(G)이 기판로딩부(31)의 상면에 밀착되도록 한다.
이러한 리프트 핀(38)은 서셉터(30)의 기판로딩부(31)에 로딩된 유리기판(G)을 도시 않은 로봇아암이 파지할 수 있도록 유리기판(G)과 기판로딩부(31) 사이의 공간을 형성하는 역할을 겸한다.
전술한 바와 같이, 7세대 혹은 8세대 하에서의 서셉터(30)는 그 무게가 무겁고 크기가 상대적으로 커서 처짐이 발생할 수 있는데, 이럴 경우, 유리기판(G)에도 처짐이 발생할 수 있다.
이에, 도시된 바와 같이, 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 하부에는 복수개의 서셉터지지대(40)가 마련되어 서셉터(30)의 기판로딩부(31)를 떠받치고 있다. 기판로딩부(31)는 대형 유리기판(G)의 크기보다 좀 더 크게 형성되므로 중심의 컬럼(32)에서부터 반경방향 외측으로 갈수록 처짐이 심하게 발생한다.
따라서 서셉터지지대(40)는 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 외측 영역에 상호 이격되게 복수개로 마련되어 서셉터(30)의 기판로딩부(31)가 처지는 것을 저지하고 있는 것이다.
이러한 서셉터지지대(40)는 기판로딩부(31)의 하면에 위치하는 머리부(41)와, 머리부(41)에서 연장되어 서셉터(30)의 컬럼(32)과 나란하게 배치되는 축부(42)를 갖는다.
축부(42)의 단부는 컬럼(32)과 마찬가지로 승강 모듈(36)에 일체로 결합되어 있다. 따라서 승강 모듈(36)이 동작하면, 서셉터지지대(40)도 서셉터(30)와 함께 승강하게 된다. 축부(42)의 영역에도 벨로우즈관(34a)이 형성되어 있다.
전극(16)과 챔버(10)의 외벽 사이에는 전극(16)이 챔버(10)의 외벽에 직접 접촉하여 통전되지 않도록 절연체(26)가 마련되어 있다. 절연체(26)는 테프론 등으로 제작될 수 있다. 전극(16)과 가스분배판(17) 사이에는 배기 버퍼공간으로서의 이격공간부(19)가 형성되어 있다.
반응성 가스를 분배하는 가스분배판(17)은 대략 400 kg 정도의 무거운 중량을 갖는다. 이러한 가스분배판(17)은 증착 공정시, 서셉터(30)가 대략 400℃ 정도의 온도로 가열되는 것에 기인하여 대략 200 ℃ 정도의 온도로 뜨거워진다.
이러한 가스분배판(17)의 판면에는 다수의 오리피스(미도시)가 형성되어 있 다. 이에, 전극(16)으로부터 제공된 반응성 가스는 이격공간부(19)를 거쳐 다수의 오리피스(17a)를 통해 챔버(10) 내로 분배될 수 있다. 이러한 가스분배판(17)은 현가지지부재(45)에 의해 현가 지지되어 있다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 증착 공정이 반복적으로 진행되다 보면 증착물질은 유리기판(G) 외에도 챔버(10)의 내벽이나 챔버(10) 내의 다른 구조물들의 표면에도 함께 증착되어 잔류물을 형성한다. 이러한 잔류물을 제거하지 않으면, 잔류물에 의해 제품의 수준이 열화되고 유리기판(G)의 성능에 악영항을 미칠 수 있다.
이에, 주기적으로 챔버(10)의 내벽이나 챔버(10) 내의 다른 구조물들의 표면에 증착되어 형성된 잔류물을 정화(제거)할 필요가 있다. 이를 위해, 앞서 기술한 바와 같이, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 및 매니폴드(60)가 구비된다. 이에, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b)에 정화가스를 흘려 플라즈마 및 라디컬(이를 정화물질이라 함)을 생성하고, 생성된 정화물질이 매니폴드(60)의 경로라인(70)에서 한데 합쳐지도록 한 후, 이를 가스 피드스루 관(53)과 챔버(10)에 연결된 알루미늄 관(54, 도 1 참조)을 통해 챔버(10)에 주입함으로써 챔버(10) 내의 잔류물과 반응해 정화작업이 일어나도록 하는 것이다.
다만, 이러한 일련의 정화작업이 진행되기 위해, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 각각에서 매니폴드(60)의 경로라인(70)으로 정화물질이 제공되어 한데 합쳐지는 과정에서, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 각각에서 제공된 정화물질이 정면으로 상호 부딪혀 와류를 발생하면 아니된다. 이러한 경우에는 와 류에 의해 정화물질의 흐름이 원활해지지도 않을뿐더러 경로라인(70) 상에서 온도가 상승하게 되는 추가의 문제점을 야기한다.
뿐만 아니라 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 각각에서 제공된 정화물질이 정면으로 상호 부딪힐 경우에는 이 과정에서 정화물질 상호간 재결합(recombination) 현상이 발생하고 이로 인해 챔버(10) 내에 도달되는 정화물질의 양이 줄어들게 되는 바, 2개의 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b)를 채용했음에도 불구하고 오히려 챔버(10) 내의 정화효율이 감소할 우려가 있다.
이에, 본 실시예에서는 아래에서 설명하는 바와 같이, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b) 각각에서 제공된 정화물질이 한데 합쳐지기는 하되, 상호간 정면으로 충돌되는 저지하기 위한 수단으로써, 매니폴드(60) 내에 새로운 경로라인(70)을 형성하고 있는 것이다. 즉, 매니폴드(60) 내에 형성된 경로라인(70) 중에서 어느 하나는 정화물질이 이동되는 방향에 대해 일측으로 경사진 방향으로 배치되도록 하고 있다. 이러한 구조적인 개선을 통해 전술한 문제점을 해결하고 있는 것이다. 이에 대해 주로 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
매니폴드(60)에 마련된 복수의 경로라인(70)은, 제1 및 제2 공급라인(71,72), 단일 연결라인(74), 그리고 제1 및 제2 경사라인(75,76)을 포함한다.
제1 및 제2 공급라인(71,72)은, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b)로부터 공급된 정화물질이 매니폴드(60)로 최초 공급되는 부분이다. 따라서 제1 및 제2 공급라인(71,72)은, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b)와, 매니폴드(60) 사이에 각각 횡방향으로 형성되어 있다.
단일 연결라인(74)은, 제1 및 제2 공급라인(71,72)을 통해 두 갈래로 제공된 정화물질이 한데 합쳐지는 단일의 경로를 형성하는 부분이다. 이러한 단일 연결라인(74)의 단부는 전술한 가스 피드스루 관(53)에 연결되어 있다.
제1 및 제2 경사라인(75,76)은, 제1 및 제2 공급라인(71,72)과, 단일 연결라인(74)을 각각 경사지게 연결하는 부분이다. 제1 및 제2 경사라인(75,76)의 경사 각도는 축조된 챔버(10)의 크기 등에 따라 적절하게 설계될 수 있다.
이처럼 제1 및 제2 경사라인(75,76)이, 제1 및 제2 공급라인(71,72)과, 단일 연결라인(74)을 상호간 경사지게 연결함으로써, 제1 및 제2 원격 플라즈마 소스(51a,51b)로부터 공급된 정화물질은 제1 및 제2 공급라인(71,72)을 통해 수평 방향으로 흐른 다음, 제1 및 제2 경사라인(75,76)을 따라 이동한 후에 단일 연결라인(74) 내에서 합쳐지게 된다. 따라서 단일 연결라인(74) 내에서 두 갈래로 유입된 정화물질이 합쳐진다 하더라도 상호간 정면으로 충돌되는 현상이 저지될 수 있기 때문에 와류의 발생이 종래보다 감소될 수 있게 된다.
따라서 자연스럽게 정화물질 상호간 재결합(recombination) 현상의 발생도 저지된다. 이러한 이유로 볼 때, 제1 및 제2 경사라인(75,76)은 그 경사도가 높으면 높을수록 단일 연결라인(74) 내에서 정화물질 간의 와류 발생을 저지하는데 보다 유리할 것이다.
한편, 제1 및 제2 공급라인(71,72), 그리고 제1 및 제2 경사라인(75,76)을 따라 두 갈래로 유입된 정화물질이 단일 연결라인(74) 내에서 한데 합쳐지기 때문에, 단일 연결라인(74)의 단면적과, 제1 및 제2 공급라인(71,72), 그리고 제1 및 제2 경사라인(75,76)의 단면적이 상호 동일해서는 아니될 것이다. 이에, 본 실시예에서는 도시된 바와 같이, 단일 연결라인(74)의 단면적이, 제1 및 제2 공급라인(71,72)과, 제1 및 제2 경사라인(75,76)의 단면적보다 크게 형성되도록 하고 있다. 그리고 정화물질이 경로라인(70)을 따라 보다 원활하게 이동될 수 있도록 경로라인(70)에 형성되는 각 변곡점(P/I)은, 곡면 처리되어 있다.
이러한 구성을 갖는 화학 기상 증착장치(1)의 동작과 그에 따른 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 승강 모듈(36)에 의해 서셉터(30)와 서셉터지지대(40)가 챔버(10)의 하부 영역으로 하강된 상태에서 로봇아암에 의해 이송된 증착 대상의 유리기판(G)이 개구부(10a)를 통해 반입되어 서셉터(30)의 기판로딩부(31) 상부에 배치된다.
이 때, 리프트 핀(38)의 상단은 기판로딩부(31)의 상면으로 소정 높이 돌출된 상태이므로, 로봇아암은 리프트 핀(38)들에 유리기판(G)을 올려둔 후, 취출된다. 로봇아암이 취출되면, 챔버(10)의 내부는 진공 분위기로 유지된다.
다음, 증착공정의 진행을 위해, 승강 모듈(36)이 동작하여 서셉터(30)와 서셉터지지대(40)를 함께 부상시킨다. 그러면 리프트 핀(38)이 하강되며, 이를 통해 유리기판(G)은 기판로딩부(31)의 상면으로 밀착하면서 로딩된다. 서셉터(30)가 부상하면 승강 모듈(36)의 동작이 정지되고 유리기판(G)은 전극(16)의 직하방에 위치하게 된다. 이 때 이미, 서셉터(30)는 대략 400℃ 정도로 가열된다.
그런 다음, 절연체(26)로 인해 절연된 전극(16)을 통해 전원이 인가된다. 이어 수많은 오리피스(17a)가 형성된 가스분배판(17)을 통해 증착물질이 분출되어 유 리기판(G) 상으로 도달함으로써 유리기판(G) 상에 증착이 이루어진다.
한편, 일정한 시간과 기간만큼 증착 공정이 진행된 후에는, 정화작업이 진행된다. 정화작업을 위해, 원격 플라즈마 소스(51a,51b)에 정화가스(NF3, SF6, F2 등의 플루오린 계열 가스)를 흘려 정화물질을 생성되도록 한다. 생성된 정화물질은 제1 및 제2 공급라인(71,72)을 통해 수평 방향으로 흐른 다음, 제1 및 제2 경사라인(75,76)을 따라 이동한 후에 단일 연결라인(74) 내에서 합쳐지게 된다. 따라서 단일 연결라인(74) 내에서 두 갈래로 유입된 정화물질이 합쳐진다 하더라도 상호간 정면으로 충돌되는 현상이 저지될 수 있기 때문에 와류의 발생이 종래보다 감소될 수 있게 된다. 따라서 자연스럽게 정화물질 상호간 재결합(recombination) 현상의 발생도 저지된다.
단일 연결라인(74) 내에서 합쳐진 정화물질은 가스 피드스루 관(53)과 챔버(10)에 연결된 알루미늄 관(54)을 통해 챔버(10)에 주입된다. 챔버(10)의 내부로 주입된 정화물질은 챔버(10) 내의 잔류물과 반응해 정화작업을 진행한다. 따라서 잔류물들은 제거될 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 복수개의 원격 플라즈마 소스(51a,51b)로부터 제공되는 정화물질이 한데 합쳐지는 과정에서 와류를 일으키지 않도록 함으로써 그에 따른 온도 상승의 문제를 해소하고, 나아가 정화물질 상호간에 발생 가능한 재결합(recombination) 현상을 줄여 챔버(10) 내에 도달되는 정화물질의 양이 감소되지 않도록 함으로써 챔버(10) 내의 정화효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착장치에서 원격 플라즈 마 소스 영역의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 공급라인(71,72) 중에서 적어도 어느 한 경로라인에는, 해당 경로라인(71,72)의 내부를 선택적으로 개폐하는 격벽(81,82)이 더 마련될 수 있다. 이러한 경우, 필요에 따라 어느 한 쪽의 원격 플라즈마 소스(51a,51b)를 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기상 증착장치에서 원격 플라즈마 소스 영역의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 매니폴드(60)에는 경로라인(70)의 온도가 상승하는 것을 저지하는 쿨링라인(90, cooling line)이 더 마련되어 있다. 도 4와 같이, 쿨링라인(90)이 마련되는 경우, 경로라인(70)의 온도가 상승하는 것을 보다 효과적으로 저지할 수 있는 이점이 있다.
전술한 실시예에서는 LCD용 유리기판에 증착이 이루어지는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 대해 설명하였지만, 반도체 웨이퍼 제조용 화학 기상 증착장치에도 본 발명의 사상을 충분히 적용할 수 있다.
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.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수개의 원격 플라즈마 소스로 부터 제공되는 정화물질이 한데 합쳐지는 과정에서 와류를 일으키지 않도록 함으로써 그에 따른 온도 상승의 문제를 해소하고, 나아가 정화물질 상호간에 발생 가능한 재결합(recombination) 현상을 줄여 챔버 내에 도달되는 정화물질의 양이 감소되지 않도록 함으로써 챔버 내의 정화효율을 향상시킬 수 있다.
Claims (8)
- 챔버의 내부를 정화시키기 위한 정화물질을 공급하되 상호 이격간격을 두고 2개 마련되어 있는 원격 플라즈마 소스(Remote Plasma Source); 및상기 2개의 원격 플라즈마 소스 사이에 마련되고, 상기 2개의 원격 플라즈마 소스 각각으로부터 제공된 정화물질을 상기 챔버와 연결된 가스 피드스루 관(Gas Feedthrough Pipe)으로 전달하는 복수의 경로라인이 내부에 마련되는 매니폴드(Manifold)를 포함하며,상기 복수의 경로라인은,제1 및 제2 원격 플라즈마 소스로부터 제공되는 정화물질의 공급 경로를 형성하는 제1 및 제2 공급라인;상기 챔버 내로 정화물질이 제공되도록 단일의 경로를 형성하며, 일단부가 상기 가스 피드스루 관과 연결되는 단일 연결라인; 및상기 제1 및 제2 공급라인과, 상기 단일 연결라인에 대하여 예각을 이루도록 상기 단일 연결라인을 각각 경사지게 연결하는 제1 및 제2 경사라인을 포함하며,상기 단일 연결라인의 단면적은, 상기 제1 및 제2 공급라인과, 상기 제1 및 제2 경사라인의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 경로라인에 형성되는 변곡점은 곡면 처리되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2 공급라인 중에서 적어도 어느 한 경로라인에는, 해당 경로라인의 내부를 선택적으로 개폐하는 격벽이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 매니폴드에는 상기 경로라인에 인접하게 배치되어 상기 경로라인의 온도가 상승하는 것을 저지하는 쿨링라인(cooling line)이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 챔버는 평면디스플레이에 대한 증착 공정이 진행되는 평면디스플레이용 챔버이고, 상기 평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)용 유리기판인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착장치.
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