KR101040940B1 - 박막 증착 장비용 에지 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 일체로 구성됨에 따라 발생하는 제작 비용 상승, 열변형 등의 문제를 해결할 수 있는 박막 증착 장비용 에지 프레임을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 박막 증착 장비에 설치되어 기판에 박막 형성시 기판의 가장자리 영역을 덮어 기판의 가장자리 영역에 박막이 형성되는 것을 방지하는 윈도우 형상의 에지 프레임으로서, 분리 및 결합 가능한 다수의 프레임과; 상기 다수의 프레임을 서로 결합하는 체결부재을 포함하는 박막 증착 장비용 에지 프레임을 제공한다.

본 발명은, 종래에 일체로 구성된 에지 프레임을 제작하는 것에 비해, 제작 설비 및 과정이 감소하고, 제작 과정에서 프레임의 변형이 감소하는 등의 효과가 있다.

Description

박막 증착 장비용 에지 프레임{Edge frame for thin film deposition apparutus}

도 1은 일반적인 박막 증착 장비를 구성하는 공정챔버의 하부를 간략하게 도시한 단면도.

도 2는 박막 증착 장비 공정챔버 내부에 설치되는 에지 프레임이 서셉터 및 기판의 가장자리 영역에 놓여지는 상태를 도시한 평면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된 박막 증착 장비용 에지 프레임을 도시한 평면도.

도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 평면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에지 프레임이 결합되는 구조를 도시한 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된 박막 증착 장비용 에지 프레임을 도시한 평면도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

200 : 에지 프레임

200a, 200b, 200c, 200d : 제 1, 2, 3, 4 프레임

본 발명은 박막 증착 장비에 사용되는 에지 프레임에 관한 것이다.

반도체 소자나 액정표시장치 등에 사용되는 기판은 유리 등의 재질로 이루어진 투명 기판 상에 수차례에 걸친 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정 등을 통해 제조된다. 특히, 최근에는 박막을 증착시키는 데 있어, 공정 챔버 외부의 고전압 에너지를 이용하여 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨 상태에서 공정 가스 사이의 화학반응을 유도하는 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 방법이 폭넓게 사용되고 있다. PECVD 방법을 이용한 박막 증착 장비를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 박막 증착 장비를 구성하는 공정챔버의 하부를 간략하게 도시한 단면도이다.

공정챔버(100)의 내부는 챔버바디(30)에 의하여 내부 반응영역이 외부 공간으로부터 밀폐되어 있다. 상기 챔버바디(30)에 의하여 밀폐된 공정챔버(100)의 내부에는 외부로부터 인입된 기판(10)이 상면에 탑재되는 서셉터(40)가 설치되는데, 서셉터(40)의 내부에는 히터(미도시)가 삽입되어 기판(10)의 상면으로 소스 가스가 증착될 때 기판(10)을 소정 온도로 가열시킨다. 특히, PECVD 방식에 의해 소스 가 스를 활성화하고자 하는 경우 서셉터(40)는 하부 전극으로 기능한다.

서셉터(40)의 중앙 하단은, 모터(M) 등의 구동수단(50)과 연결되어 있는 구동 어셈블리(44)가 외주변에 결합되는 서셉터 지지대(46)와 연결되어, 공정 진행에 따라 서셉터(40)는 상승, 하강을 반복한다.

또한, 공정챔버(100)의 일측 저면으로는 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기관(38)이 형성되어 있어, 증착 공정 전후에 공정챔버(100)의 내부에 잔류하는 가스를 배출함으로써 공정챔버(100)의 내부를 고진공상태로 유지시킨다.

특히, 기판(10)이 서셉터(40) 상면에 탑재된 후, 소스가스가 기판(10) 상면에 증착될 수 있도록 서셉터(40)가 공정챔버(100) 내부의 반응영역으로 상승하면 기판(10)의 가장자리 영역의 상면으로 에지 프레임(20)이 덮여진다.

서셉터(40) 및 기판(10)에 대한 에지 프레임(20)의 위치관계를 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 2는 박막 증착 장비 공정챔버 내부에 설치되는 종래의 에지 프레임이 서셉터 및 기판의 가장자리 영역에 놓여지는 상태를 도시한 평면도로서, 설명의 편의를 위해서 섀도우 프레임을 기판 및 서셉터와 구분하여 별도로 도시하였다.

도시한 바와 같이, 서셉터의 주변 영역(및 중앙영역)으로는 공정챔버(100) 내부로 인입된 기판(10)이 서셉터(40)의 상면으로 탑재되기까지 또는 서셉터의 상면으로부터 이탈하여 공정챔버의 외부로 반송되기까지 상기 기판(10)을 저면에서 지지하는 다수의 리프트핀(32)이 서셉터(40)에 형성된 리프트핀 홀(48)에 삽입되어 있다.

그리고, 기판(10)의 가장자리 영역(12) 및 기판(10)이 안착하지 않는 서셉터 주변부(42)의 상면으로 윈도우 형태의 에지 프레임(20)이 위치한다. 에지 프레임(20)은 기판의 가장자리 영역(12)의 일정 부분을 위쪽을 덮게 된다. 기판의 가장자리 영역(12)은 박막이 형성되지 않는 부분으로서, 에지 프레임은 기판의 가장자리 영역(12)을 덮게 됨으로써 기판의 가장자리 영역(12)에 소스 가스가 증착되어 박막이 형성되는 것을 방지하는 마스크로서 기능하게 된다. 또한, 기판의 배면에도 박막이 형성되는 것을 방지하게 된다.

전술한 바와 같이 기능하는 에지 프레임은 종래에는 윈도우 전체가 하나로 제작된 일체형으로 구성되었다.

한편, 현재 반도체나 액정표시장치에 사용되는 기판은 대면적화 되는 추세인데, 예를 들면, 액정표시장치용 기판은 6세대(기판 크기 : 1500×1800 ㎜ 이상), 7세대(기판 크기 : 1500×1800 ㎜ 이상)로 대면적화 되고 있다. 그런데, 기판이 대면적화 됨에 따라 사용되는 에지 프레임의 크기 또한 급격하게 증가하게 되어 에지 프레임의 제작 비용이 상승하게 된다.

그리고, 에지 프레임이 일체형으로 구성됨으로써 장시간 사용에 따른 열변형으로 인해 공정시 사용되는 RF 파워 인가 및 플라즈마 발생 과정에서 이상 방전이 발생하게 된다. 이상 방전이 발생하게 되면, 박막은 불균일하게 형성되고 박막의 두께 차이로 인한 컬러이상(discolor)이 발생하게 된다.

또한, 에지 프레임의 열변형은 평탄도의 불균일을 초래하여 기판이 조각화(chipping) 되거나 깨지는 현상이 발생하게 된다.

전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 일체로 구성됨에 따라 발생하는 제작 비용 상승, 열변형 등의 문제를 해결할 수 있는 박막 증착 장비용 에지 프레임을 제공하는 데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 박막 증착 장비에 설치되어 기판에 박막 형성시 기판의 가장자리 영역을 덮어 기판의 가장자리 영역에 박막이 형성되는 것을 방지하는 윈도우 형상의 에지 프레임으로서, 분리 및 결합 가능한 다수의 프레임과; 상기 다수의 프레임을 서로 결합하는 체결부재을 포함하는 박막 증착 장비용 에지 프레임을 제공한다.

여기서, 상기 다수의 프레임은 네 개의 프레임일 수 있다. 상기 네 개의 프레임은, 상기 에지 프레임의 이웃하는 두 개의 코너(corner) 부분 및 상기 두 개의 코너 부분 사이의 직선 부분을 포함하는 제 1, 2 프레임과, 상기 제 1, 2 프레임 사이에 위치하는 직선 부분의 제 3, 4 프레임으로 이루어질 수 있다. 상기 네 개의 프레임은, 상기 에지 프레임의 이웃하는 두 개의 코너(corner) 부분 사이에 위치하는 네 개의 제 1, 2, 3, 4 프레임으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 체결부재는 서로 이웃하여 결합하는 상기 프레임과 각각 접촉하는 체결판과, 상기 체결판과 서로 이웃하여 결합하는 상기 프레임을 각각 결합하는 체결볼트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 프레임은 서로 이웃하여 결합하는 부분에 체결홈이 형성되고, 상기 체결부재는, 상기 이웃하는 프레임이 결합하여 일치되는 상기 체결홈에 삽입되는 체결핀을 포함할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

<제 1 실시예>

본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착 장비용 에지 프레임은 PECVD와 같은 박막 증착 장비에서 기판에 박막을 형성하는 공정에서 기판의 가장자리 영역을 덮어 기판의 가장자리 영역에 박막이 형성되는 것을 방지하게 되는데, 특히 사분할 된 네 개의 프레임이 결합 구성된다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된 박막 증착 장비용 에지 프레임을 도시한 평면도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 평면도로서, 에지 프레임이 결합되는 부분을 확대하여 도시하고 있다. 또한, 도 5는 에지 프레임이 결합되는 구조를 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 에지 프레임(200)은 네 개의 프레임, 즉 제 1, 2, 3, 4 프레임(200a, 200b, 200c, 200d)을 결합하여 제작된다.

도면에서 좌측, 우측에 위치하는 제 1, 3 프레임(200a, 200c)은 각각 에지 프레임(200)의 절곡된 부분인 두 개의 코너 부분 및 두 개의 코너 사이의 직선 부분을 포함하도록 제작되고, 도면에서 상측, 하측에 위치하는 제 2, 4 프레임(200b, 200d)은 에지 프레임(200)의 직선 부분만으로 제작된다.

전술한 바와 같이, 개별적으로 제작된 네 개의 프레임(200a, 200b, 200c, 200d)은 체결부재를 이용해 결합 구성되는데, 이하 도 4와 5를 참조하여 에지 프레임의 결합 구조를 설명한다.

도시한 바와 같이, 제 1, 4 프레임(200a, 200d)이 서로 결합되는 부분에는 각각 체결홈(210, 220)이 형성되어 있다. 체결홈(210, 220)은 일정 깊이로 제 1, 4 프레임(200a, 200d)에 각각 형성되며, 제 1, 4 프레임(200a, 200d)이 결합되는 면으로부터 일정 길이로 요입되어 있다. 특히, 제 1, 4 프레임(200a, 200d)에는 각각 두 개의 체결홈(210, 220)이 일정 간격으로 이격되어 형성되어 있다.

제 1, 4 프레임(200a, 200d)에 형성된 체결홈(210, 220)이 일치하도록 제 1, 4 프레임(200a, 200d)이 접하게 되면, 일치한 체결홈(210, 220)에 체결핀(310)이 삽입된다. 체결핀(310)은 일치한 체결홈(210, 220)에 대응되는 형상을 갖게 되는데, 체결핀(310)에 의해 결합된 제 1, 4 프레임(200a, 200d)은 수평방향으로 유동이 방지된다.

체결핀(310)에 의해 결합된 제 1, 4 프레임(200a, 200d)에 체결판(320)과 체결볼트(330)를 사용하여 제 1, 4 프레임(200a, 200d)을 더욱 견고하게 결합하게 된다. 체결판(320)은 제 1, 4 프레임(200a, 200d)의 결합 부분을 따라 제 1, 4 프레임(200a, 200d)의 상면에 놓여지게 되는데, 체결판(320)에 형성된 결합홈(325)이 제 1, 4 프레임(200a, 200d) 각각의 상면에 형성된 결합홈(230, 235)과 일치하도록 놓여진다. 한편, 체결판(320)은 두 개의 체결핀(310) 사이에 위치하게 된다.

결합홈(230, 235, 325)이 일치하도록 체결판(320)이 제 1, 4 프레임(200a, 200d)의 상면에 놓여지면, 체결볼트(330)가 결합홈(230, 235, 325)에 삽입되어 체결판(320)은 제 1, 4 프레임(200a, 200d)과 각각 결합하게 된다.

전술한 바와 같이, 체결핀, 체결판, 체결볼트와 같은 체결부재를 사용하여 제 1, 4 프레임을 견고하게 결합하게 되며, 제 1, 4 프레임의 결합 구조는 제 1, 2 프레임, 제 2, 3 프레임, 제 3, 4 프레임의 결합 구조에 동일하게 적용된다.

<제 2 실시예>

본 발명의 제 2 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 동일하거나 대응되는 사항에 대해서는 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 형성된 박막 증착 장비용 에지 프레임을 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 에지 프레임(400)을 결합 구성하는 네 개의 프레임(400a, 400b, 400c, 400d)은, 에지 프레임(400)의 코너 부분에서 결합되도록 제작된다. 즉, 네 개의 프레임(400a, 400b, 400c, 400d)은 직선 부분을 포함하며, 직선 부분의 양 끝단은 이웃하는 프레임과 결합하여 에지 프레임(400)의 코너를 형성하게 된다.

네 개의 프레임(400a, 400b, 400c, 400d)은, 본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 체결부재에 의해 견고하게 결합되어 에지 프레임(400)을 형성하게 된다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예는 에지 프레임을 사분할한 것을 예로 들었으나, 이분할 등 다양한 구조로 분할 및 결합될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장비용 에지 프레임은 개별적으로 분리 제작된 프레임을 결합하여 조립식으로 제작된다. 따라서, 종래에 일체로 구성된 에지 프레임을 제작하는 것에 비해, 제작 설비 및 과정이 감소하게 된다. 그리고, 종래에 비해 제작 과정에서 프레임의 변형이 감소하게 된다.

또한, 박막 증착 공정에 따라 에지 프레임에 결함이 발생하는 경우에, 결함이 발생한 프레임에 대해 교체할 수 있어, 에지 프레임의 사용 효율이 증가하게 된다. 그에 따라, 에지 프레임의 사용 시간(life time)이 증가하게 된다.

또한, 에지 프레임은 체결부재에 의해 견고하게 결함됨으로써, 에지 프레임을 운반하거나 설치하는 과정에서 휨이나 변형을 방지할 수 있고, 결합이 용이하여 별도의 결합 설비를 사용할 필요가 없다.

전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일 예에 불과하며, 발명에 대한 자유로운 변형이 가능하다. 그와 같은 변형이 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서는, 본 발명의 권리 범위에 포함된다 함은 자명한 사실이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 종래에 일체로 구성된 에지 프레임을 제작하 는 것에 비해, 제작 설비 및 과정이 감소하고, 제작 과정에서 프레임의 변형이 감소하는 효과가 있다.

또한, 결함이 발생한 프레임에 대해 교체할 수 있어, 에지 프레임의 사용 효율이 증가하고, 에지 프레임의 사용 시간(life time)이 증가하는 효과가 있다.

또한, 에지 프레임은 체결부재에 의해 견고하게 결함됨으로써, 에지 프레임을 운반하거나 설치하는 과정에서 휨이나 변형을 방지할 수 있고, 결합이 용이하여 별도의 결합 설비를 사용하지 않아도 되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 박막 증착 장비에 설치되어 기판에 박막 형성시 기판의 가장자리 영역을 덮어 기판의 가장자리 영역에 박막이 형성되는 것을 방지하는 에지 프레임으로서,

   분리 및 결합 가능한 다수의 프레임과;

   상기 다수의 프레임을 서로 결합하는 체결부재

   를 포함하는 박막 증착 장비용 에지 프레임.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 프레임은 네 개의 프레임인 박막 증착 장비용 에지 프레임.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 네 개의 프레임은,

   상기 에지 프레임의 이웃하는 두 개의 코너(corner) 부분 및 상기 두 개의 코너 부분 사이의 직선 부분을 포함하는 제 1, 2 프레임과,

   상기 제 1, 2 프레임 사이에 위치하는 직선 부분의 제 3, 4 프레임으로 이루어진 박막 증착 장비용 에지 프레임.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 체결부재는 서로 이웃하여 결합하는 상기 프레임과 각각 접촉하는 체결판과, 상기 체결판과 서로 이웃하여 결합하는 상기 프레임을 각각 결합하는 체결볼트를 포함하는 박막 증착 장비용 에지 프레임.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 프레임은 서로 이웃하여 결합하는 부분에 체결홈이 형성되고,

   상기 체결부재는, 상기 이웃하는 프레임이 결합하여 일치되는 상기 체결홈에 삽입되는 체결핀을 포함하는 박막 증착 장비용 에지 프레임.

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