KR100943159B1 - 플라즈마 화학기상증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치는, 플라즈마 공정이 수행되는 챔버(110); 챔버(110)내에 위치하며 기판이 올려놓여지는 서셉터(140); 기판의 가운데 부분이 노출되도록 내주면이 기판의 가장자리면에 걸쳐지며, 밑면 외주면에는 홈이 형성된 도넛형태의 섀도우 프레임(130); 챔버(110)의 벽에 고정설치되어 섀도우 프레임(130)의 외주면을 받치는 서포터(136); 챔버(110)의 벽에 고정설치되고 그 끝부분은 위로 돌출되어 돌출부위가 섀도우 프레임(130)의 홈에 삽입되어서 섀도우 프레임(130)을 지지하면서 얼라인시키는 얼라인 핀(132);를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 얼라인 핀(132)이 챔버벽에 설치되기 때문에 서셉터(140)의 위치에 섀도우 프레임(130)의 얼라인이 영향을 받지 않게 된다. 따라서 서셉터(140)가 다소 좌우로 뒤틀리게 위치하더라도 섀도우 프레임(130)과 챔버벽 사이의 틈은 항상 일정하게 유지되므로 하부 펌핑 구조를 택하더라도 가스 흐름의 쏠림 현상이 없게 된다.

섀도우 프레임, 그라운드 브라켓, 하부펌핑, 얼라인 핀, LCD

Description

플라즈마 화학기상증착장치{PECVD apparatus}

도 1은 종래의 플라즈마 화학기상증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a는 본 발명의 플라즈마 화학기상 증착장치에서 챔버(110) 내에 얼라인 핀(132)과 서포터(136)가 장착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 2b는 본 발명의 플라즈마 화학기상 증착장치에서 얼라인 핀(132)이 섀도우 프레임(130)을 지지하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 2c는 본 발명의 플라즈마 화학기상 증착장치에서 서포터(136)가 섀도우 프레임(130)을 지지하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 플라즈마 화학기상 증착장치에 사용되는 섀도우 프레임(130)의 밑면의 예를 나타낸 도면들이다.

도 4는 본 발명의 플라즈마 화학기상 증착장치에서 섀도우 프레임(130) 하부와 서셉터(140) 사이에 그라운드 브라켓(150)이 설치된 상태를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호 및 참조부호의 설명 >

10, 110: 챔버 20: 사이드 펌핑

30, 130: 섀도우 프레임 40,140: 서셉터

32, 132: 얼라인 핀 136: 서포터

150: 그라운드 브라켓 60: 기판

62: 리프트 핀

본 발명은 플라즈마 화학기상증착 장치에 관한 것으로서, 특히 섀도우 프레임(shadow frame) 부분을 개선하여 하부 펌핑(bottom pumping) 구조에도 적합한 플라즈마 화학기상증착 장치에 관한 것이다.

LCD를 제조함에 있어서 기판이 대형화됨에 따라 기판을 처리할 수 있는 챔버의 크기가 더불어 커지고 있고, 이에 챔버 내부 부품(parts)의 열변형 및 움직임에 의해 발생할 수 있는 틀어짐을 최소화할 필요가 있다. 이러한 내부 움직임 부품 중의 대표적인 것이 섀도우 프레임(shadow frame)이다.

도 1은 종래의 플라즈마 화학기상증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 챔버(10)는 주로 10-3 torr 정도의 진공상태에서 공정이 진행되고 챔버(10) 내부에 위치하는 서셉터(40)에는 히터(미도시)가 장착되어 공정 중에는 기판(60)의 온도를 300~350℃의 온도를 유지시킨다.

챔버(10)의 테이퍼 형태의 벽(A)에 얹혀져 있는 섀도우 프레임(30)은 도넛형태를 하며 기판(60)의 가운데 부분만 증착이 이루어지고 가장자리면에의 증착은 방 지되도록 내주면이 기판(60)의 가장자리면에 얹혀진다. 또한, 섀도우 프레임(30)은 서셉터(40)와 챔버(10) 벽 사이의 틈새를 차단하여 플라즈마가 서셉터(40) 밑공간으로 내려가지 못하도록 하여 플라즈마의 공정 효율을 높이고 장비의 수명을 연장시키는 역할도 한다. 서셉터(40)에는 기판(60)의 로딩 및 언로딩에 관여하는 리프트 핀(62)과 섀도우 프레임(30)의 얼라인에 기여하는 얼라인 핀(32)이 마련된다.

서셉터(40)가 상승하여 섀도우 프레임(30)을 약간 들어올리게 되면 섀도우 프레임(30)과 챔버벽 사이에 틈이 생기게 된다. 그런데, 섀도우 프레임(30)은 서셉터(40)의 움직임에 의존하게 되는 바 서셉터(40)가 좌우로 조금만 비틀어지게 위치하여도 섀도우 프레임(30)과 챔버벽 사이의 틈이 일정치 않게 된다.

따라서, 상술한 종래의 화학기상증착 장치의 경우는 하부펌핑을 하게 되면 가스 흐름(gas flow)의 쏠림 현상이 일어나 적합하지 않고 측면 또는 상부펌핑을 할 수 밖에 없다. 이는 진공 라인이 복잡해지고 장비의 점유면적이 커지게 되는 단점을 야기시킨다. 도면에는 참조번호 20으로 표시한 바와 같이 측면 펌핑의 예가 도시되었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하부 펌핑(bottom pumping)에 적합하도록 섀도우 프레임 부분을 개선한 플라즈마 화학기상증착 장치를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치는, 플라즈마 공정이 수행되는 챔버; 상기 챔버내에 위치하며 기판이 올려놓여지는 서셉터; 상기 기판의 가운데 부분이 노출되도록 내주면이 상기 기판의 가장자리면에 걸쳐지며, 밑면 외주면에는 홈이 형성된 도넛형태의 섀도우 프레임; 상기 챔버의 벽에 고정설치되어 상기 섀도우 프레임의 외주면을 받치는 서포터; 상기 챔버의 벽에 고정설치되고 그 끝부분은 위로 돌출되어 돌출부위가 상기 섀도우 프레임의 홈에 삽입되어서 상기 섀도우 프레임을 지지하면서 얼라인시키는 얼라인 핀;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 챔버가 사각통 형태일 경우에, 상기 서포터는 상기 챔버의 벽 코너 부분에 설치되며, 상기 얼라인 핀은 상기 챔버의 벽 센터 부분에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 섀도우 프레임의 홈은 상기 섀도우 프레임의 열팽창을 고려하여 상기 섀도우 프레임의 외주면을 따라서 길게 또는 격자모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 섀도우 프레임의 밑면은 열변형을 방지하기 위해 요철형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 얼라인 핀이 챔버벽에 설치되기 때문에 상기 서셉터의 위치에 상기 섀도우 프레임의 얼라인이 영향을 받지 않게 된다. 따라서 상기 서셉터가 다소 좌우로 뒤틀리게 위치하더라도 상기 섀도우 프레임과 챔버벽 사이의 틈은 항상 일정하게 유지되므로 하부 펌핑 구조를 택하더라도 가스 흐름의 쏠림 현상이 없게 된다.

이하에서, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치를 설명하기 위한 도면들이다.

더 상세하게는, 도 2a는 챔버(110) 내에 얼라인 핀(132)과 서포터(136)가 장착된 상태를 나타낸 도면이며, 도 2b는 얼라인 핀(132)이 섀도우 프레임(130)을 지지하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 2c는 서포터(136)가 섀도우 프레임(130)을 지지하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 사각통 형태의 챔버(110)가 예로 들어졌는데, 종래와 달리 도넛 형태의 섀도우 프레임(130)은 외주면이 테이퍼 형태의 챔버벽에 걸쳐지는 것이 아니라 챔버(110) 벽 코너 부분에 고정설치되는 서포터(136)에 의해서 받쳐진다.

또한, 얼라인 핀(132)도 기판(미도시)이 놓여지는 서셉터에 설치되는 종래의 경우와 달리 챔버(110)의 벽 센터 부분에 고정 설치된다. 얼라인 핀(132)은 그 끝부분이 위로 돌출되어 있어서 참조부호 B로 도시한 바와 같이 섀도우 프레임(130)의 밑면 외주면에 형성된 홈에 끼워 맞춰져 지지기능 및 얼라인 기능을 동시에 수행한다. 반면, 서포터(136)는 상기 홈에 삽입될 필요는 없다.

섀도우 프레임(130)의 밑면 외주면에 홈을 형성하는 방법은, 평탄한 밑면 외주면을 파내서 홈을 형성하는 방법을 이용하여도 좋고, 평탄한 밑면 외주면에 길이방향으로 나란한 돌출부들을 만들어서 그 돌출부 사이의 공간이 홈으로 되도록 형성하는 방법을 이용하여도 좋다.

얼라인 핀(132)이 챔버벽에 설치되기 때문에 섀도우 프레임(130)의 움직임은 서셉터에 의해서 영향을 받지 않는다. 따라서 서셉터가 다소 한쪽으로 치우치거나 기울어져 있어도 이와 독립적으로 얼라인 핀(132)을 이용하여 섀도우 프레임(130)을 얼라인 시킬 수 있으며, 이때 섀도우 프레임(130)과 챔버벽 사이의 틈은 항상 일정한 간격을 유지하기 때문에 하부 펌핑 구조를 하더라도 가스 흐름(gas flow)의 쏠림현상을 방지할 수 있다.

한편, 서셉터 내부에 장착된 히터에 의해 섀도우 프레임(130)이 열팽창할 수 가 있는데 이를 고려하여 상기 섀도우 프레임의 홈을 외주면을 따라서 길게 만드는 것이 바람직하다.

이와 같은 섀도우 프레임(130)은, 도 3a에 도시한 바와 같이, 밑면에 얼라인 핀이 삽입되는 얼라인 핀 홈(H)을 가진다. 이와 같은 얼라인 핀 홈(H)은 삽입되는 얼라인 핀보다 약간 큰 크기로 형성되어 유격을 갖는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는, 섀도우 프레임(130)의 얼라인 핀 홈(H) 둘레에, 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이, 각각 길이방향의 길다란 홈(B) 또는 격자모양의 홈(B')이 각각 형성된다. 이와 같은 길이방향의 길다란 홈(B) 또는 격자모양의 홈(B')은 섀도우 프레임(130)의 밑면을 파내어서 형성할 수도 있지만, 그 홈 부분을 제외한 나머지 부 분을 덧대어서 형성할 수도 있다. 이와 같이 섀도우 프레임(130)의 밑면이 요철형태를 가지는 이유는 섀도우 프레임(130)의 열변형을 방지하기 위함이다.

또 한편, 도 4과 같이 섀도우 프레임(130) 하부와 서셉터(140) 사이에 그라운드(ground)를 위한 브라켓(bracket, 150)이 설치되는 경우가 있는데 이 때, 서셉터(140)와, 그라운드 브라켓(150)과, 섀도우 프레임(130)이 모두 동일 재료, 예컨대 Al6061 아노다이징(anodizing) 된 것을 사용하게 되면 서셉터(140) 상승시 서셉터(140)와 섀도우 프레임(130)의 최소 거리에서 접합현상이 야기되거나, 접촉에 의해 아노다이징된 표면으로부터 파티클이 발생할 우려가 있기 때문에 적어도 그라운드 브라켓(150)은 서셉터(140)나 섀도우 프레임(130)과는 다른 재질의 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 얼라인 핀(132)이 챔버벽에 설치되기 때문에 서셉터(140)의 위치에 섀도우 프레임(130)의 얼라인이 영향을 받지 않게 된다. 따라서 서셉터(140)가 다소 좌우로 뒤틀리게 위치하더라도 섀도우 프레임(130)과 챔버벽 사이의 틈은 항상 일정하게 유지되므로 하부 펌핑 구조를 택하더라도 가스 흐름의 쏠림 현상이 없게 된다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (5)

1. 플라즈마 공정이 수행되는 챔버;

   상기 챔버내에 위치하며 기판이 올려놓여지는 서셉터;

   상기 기판의 가운데 부분이 노출되도록 내주면이 상기 기판의 가장자리면에 걸쳐지며, 밑면 외주면에는 홈이 형성된 도넛형태의 섀도우 프레임;

   상기 챔버의 벽에 고정설치되어 상기 섀도우 프레임의 외주면을 받치는 서포터;

   상기 챔버의 벽에 고정설치되고 그 끝부분은 위로 돌출되어 돌출부위가 상기 섀도우 프레임의 홈에 삽입되어서 상기 섀도우 프레임을 지지하면서 얼라인시키는 얼라인 핀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 챔버는 사각통 형태를 하며, 상기 서포터는 상기 챔버의 벽 코너 부분에 설치되며, 상기 얼라인 핀은 상기 챔버의 벽 센터 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 섀도우 프레임의 홈은 상기 섀도우 프레임의 외주면을 따라서 길게 또는 격자모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 섀도우 프레임의 밑면은 열변형을 방지하기 위해 요철형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치.
5. 삭제

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