KR101600265B1 - 화학기상증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기상증착장치에 관한 것으로서, 특히, 서셉터의 상면이 플라즈마에 노출되지 않도록 커버되며, 원장기판의 전면이 노출될 수 있는, 화학기상증착장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 화학기상증착장치는, 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 원장기판을 지지하고 가열하는 서셉터; 사각틀 형태로 형성되며, 상기 서셉터에 장착되어, 상기 서셉터에 지지된 원장기판의 가장자리부분을 지지하고 가열하는 보조지지부; 상기 서셉터와 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 원장기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스분사부; 및 상기 보조지지부의 가장자리부분 및 상기 보조지지부의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터의 가장자리부분을 커버하고 있는 쉐도우 프레임을 포함한다.

Description

화학기상증착장치{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 기판에 박막을 증착시키는 증착장치에 관한 것으로서, 특히, 화학기상증착(CVD) 방식을 이용하여 기판에 박막을 증착시키는 화학기상증착장치에 관한 것이다.
휴대전화, 테블릿PC, 노트북 등을 포함한 다양한 종류의 전자제품에는 평판표시장치(FPD : Flat Panel Display)가 이용되고 있다. 평판표시장치에는, 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel), 유기발광표시장치(OLED : Organic Light Emitting Display Device) 등이 있으며, 최근에는 전기영동표시장치(EPD : ELECTROPHORETIC DISPLAY)도 널리 이용되고 있다.
평판표시장치(이하, 간단히 '표시장치'라 함)들 중에서, 액정표시장치(LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 영상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점이 있기 때문에, 널리 이용되고 있다.
표시장치들 중에서, 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display Device)는, 스스로 발광하는 자발광소자를 이용하고 있으며, 이에 따라, 빠른 응답속도, 높은 발광효율, 높은 휘도 및 큰 시야각과 같은 장점을 가지고 있기 때문에, 차세대 평판표시장치로 주목받고 있다.
표시장치를 제조하기 위해서는, 원장기판 표면에 회로 패턴이 형성되어야 한다. 이를 위해, 원장기판에 박막을 증착하는 박막 증착 공정, 감광성 물질을 사용하여 박막을 선택적으로 노출시키는 포토 공정, 선택적으로 노출된 영역의 박막을 제거하여 패턴을 형성하는 식각 공정 등의 기판 처리 공정이 수행되어야 한다.
상기 박막 증착 공정은 물리적기상증착(PVD: Physical Vapor Deposition)(이하, 간단히 'PVD'라 함) 방법 또는 화학적기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)(이하, 간단히 'CVD'라 함) 방법에 의해 진행될 수 있다.
CVD 방법을 이용하는 화학기상증장장치(이하, 간단히 'CVD장치'라 함)에는, 플라즈마를 이용하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치가 포함된다.
도 1은 종래의 화학기상증장장치에 적용되는 쉐도우 프레임에 의해 가장자리가 커버되고 있는 원장기판을 나타낸 예시도이다.
종래의 CVD장치에서는, 서셉터(1) 위에 원장기판(2)이 배치되며, 상기 원장기판(2)의 가장자리는 쉐도우 프레임(3)에 의해 커버된다. 상기 원장기판(2)이 로딩핀(4)에 의해 승하강됨으로써, 상기 원장기판(2)은 상기 서셉터(1)에 배치되거나, 상기 서셉터(1)로부터 배출될 수 있다.
미도시된 가스분사부 및 상기 서셉터(1)에 전원이 공급된 상태에서, 상기 가스분사부를 통해 가스가 상기 원장기판(2)으로 분사된다. 이 경우, 상기 서셉터(1)와 상기 가스분사부 사이에 플라즈마가 형성되며, 상기 플라즈마에 의해 상기 원장기판(2)에 박막이 증착된다.
상기 플라즈마에 의해 형성되는 박막이 상기 원장기판(2) 뿐만 아니라 상기 서셉터(1)의 테두리 부분에도 증착되는 것을 방지하기 위해, 또한, 상기 플라즈마에 의해 상기 서셉터(1)가 손상되는 것을 방지하기 위해, 종래의 CVD 장치에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 쉐도우 프레임(3)이 상기 원장기판(2)의 가장자리와 상기 서셉터(1)의 가장자리를 커버하고 있다.
그러나, 상기 쉐도우 프레임(3)이 상기 원장기판(2)의 가장자리를 커버하고 있기 때문에, 상기 원장기판(2)에, 상기 박막이 증착되지 않는 비증착영역(A)이 형성된다. 이에 따라, 상기 원장기판(2)의 사용 면적이 감소되며, 따라서, 하나의 원장기판(2)에 의해 제조될 수 있는 표시장치의 갯수가 감소될 수 있다.
또한, 상기 쉐도우 프레임(3)과 상기 원장기판(2)이 접촉될 수 있으며, 이에 따라, 상기 원장기판(2)이 파손될 우려가 있다.
부연하여 설명하면, 종래의 CVD 장치에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원장기판(2)의 최외곽 영역이 쉐도우 프레임(3)에 의해 커버되고 있기 때문에, 상기 최외곽 영역에서는 박막이 증착될 수 없다. 이에 따라, 원장기판(2)의 사용 효율이 저하된다. 또한, 종래의 CVD 장치에서는, 박막 증착시, 플라즈마가 상기 원장기판(2)의 최외곽 영역에서 상기 기판과 반응하거나, 또는 플라즈마가 상기 서셉터(1)의 가장자리에서 상기 서셉터(1)와 반응하여, 이상방전이 발생될 수도 있다. 이에 따라, 박막 증착이 정상적으로 이루어지지 않아 불량이 발생될 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명된 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서셉터의 상면이 플라즈마에 노출되지 않도록 커버되며, 원장기판의 전면이 노출될 수 있는, 화학기상증착장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학기상증착장치는, 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 원장기판을 지지하고 가열하는 서셉터; 사각틀 형태로 형성되며, 상기 서셉터에 장착되어, 상기 서셉터에 지지된 원장기판의 가장자리부분을 지지하고 가열하는 보조지지부; 상기 서셉터와 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 원장기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스분사부; 및 상기 보조지지부의 가장자리부분 및 상기 보조지지부의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터의 가장자리부분을 커버하고 있는 쉐도우 프레임을 포함한다.
본 발명에 의하면, 원장기판의 전면(全面)이 증착될 수 있고, 이에 따라, 표시장치의 생산량이 증가될 수 있으며, 재료비 역시 절감될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 플라즈마와 원장기판 또는 플라즈마와 서셉터가 반응하여 이상방전이 발생되는 현상이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 원장기판의 전면에 증착된 박막의 특성, 예를 들어, 두께 등이 균일해질 수 있다.
도 1은 종래의 화학기상증장장치에 적용되는 쉐도우 프레임에 의해 가장자리가 커버되고 있는 원장기판을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 화학기상증착장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터의 단면과 평면을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터의 단면과 평면을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터 및 보조지지부를 나타낸 일실시예 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터 및 보조지지부의 일실시예 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터를 구성하는 하나의 조각판의 평면 및 측면을 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터를 구성하는 세 개의 조각판이 연결되어 있는 상태를 나타낸 평면도.
이하에서는 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 화학기상증착장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터의 단면과 평면을 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터의 단면과 평면을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 따른 화학기상증착장치는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(40), 상기 공정 챔버(40)의 내부에 설치되어 원장기판(S)을 지지하고 가열하는 서셉터(10), 사각틀 형태로 형성되며, 상기 서셉터(10)에 장착되어, 상기 서셉터(10)에 지지된 원장기판(S)의 가장자리부분을 지지하고 가열하는 보조지지부(20), 상기 서셉터(10)와 마주보도록 상기 공정 챔버(40)의 내부에 설치되며, 상기 원장기판(S) 상에 공정 가스를 분사하는 가스분사부(50) 및 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분 및 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터(10)의 가장자리부분을 커버하고 있는 쉐도우 프레임(30)을 포함한다.
첫째, 상기 공정 챔버(40)는, 플라즈마를 이용한 박막 증착 공정을 수행하기 위한 공간을 제공한다.
상기 챔버(40)의 일측에는 원장기판(S)이 출입하는 출입구(미도시)가 형성된다. 상기 챔버(40)의 바닥면에는 상기 공정 챔버(40) 내부의 가스를 배기하기 위한 배기구(41)가 적어도 하나 이상 형성된다.
둘째, 상기 가스분사부(50)는, 상기 서셉터(10)와 마주보도록, 상기 공정 챔버(40)의 내부에 장착된다. 상기 가스분사부(50)는, 상기 공정 챔버(40)의 상부 면을 관통하는 가스 공급관에 연결된다.
상기 가스분사부(50)는, 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 공정 가스를 균일하게 확산시켜 상기 서셉터(10)에 배치되어 있는 원장기판(S) 상에 분사한다.
또한, 상기 가스분사부(50)는, 전원 케이블을 통해 전원공급부에 연결되어, 상기 전원공급부로부터 전원을 인가받는다. 상기 가스분사부(50)로 인가된 전원과 상기 서셉터(10)에 인가된 전원에 의해, 상기 가스분사부(50)와 상기 서셉터(10) 사이의 공간에서는 플라즈마가 생성된다.
셋째, 상기 서셉터(10)는 상기 공정 챔버(40)에 승강 가능하게 설치되어, 상기 공정 챔버(40) 내부로 반입되는 원장기판(S)을 지지한다.
상기 서셉터(10)는 상기 공정 챔버(40)의 바닥면을 관통하는 승강부(70)에 의해 승강 가능하도록 지지된다.
상기 서셉터(10)는, 히터(미도시)가 장착되어 있으며, 상기 보조지지부(20)가 배치되는 외곽부(11) 및 히터가 장착되어 있고, 상기 외곽부(11)의 내측에서, 상기 외곽부(11)의 상면으로부터 돌출되어 있으며, 상기 원장기판이 배치되는 돌출부(12)를 포함한다.
상기 외곽부(11)는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 외곽부(11)는 상기 돌출부(12)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 외곽부(11)에는 기판(S)을 가열하기 위한 히터(미도시)가 내장되어 있다.
상기 돌출부(12)는 원장기판(S)보다 작은 면적을 가지도록 상기 외곽부(11)의 내측에서, 상기 외곽부(11)의 상면으로부터 돌출되어 있다. 상기 돌출부(12)는 상기 외곽부(11)와 일체로 형성될 수도 있으며, 개별적으로 생성될 수도 있다. 상기 돌출부(11)는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 돌출부(12) 및 상기 돌출부(12)에 배치된 원장기판(S)이 상기 공정 챔버(40) 내부에서 가열될 때, 상기 돌출부(12) 및 원장기판(S)이 팽창된다. 이 경우, 상기 원장기판(S)이 팽창되는 정도보다, 상기 돌출부(12) 및 상기 외곽부(11)가 팽창되는 정도가 더 크기 때문에, 상기 돌출부(12)의 면적은 상기 원장기판(S)의 면적보다 다소 작게 형성될 수 있다.
상기 돌출부(12)의 상면의 형태는, 원장기판(S)과 동일한 형태를 갖도록 형성된다.
상기 외곽부(11)의 상면으로부터 돌출되어 있는 상기 돌출부(12)의 측면들의 높이는, 상기 보조지지부(20)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 보조지지부(20)의 상면과, 상기 돌출부(12)의 상면은 나란하게 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 보조지지부(20)는 상기 외곽부(11)에 배치되어 상기 돌출부(12)의 측면들을 감싸고 있다.
상기 돌출부(12)에는 원장기판(S)을 지지하는 지지핀(80)이 적어도 세 개 이상 형성되어 있다. 상기 지지핀(80)의 위치에 따라, 본 발명은 제1실시예와 제2실시예로 구분될 수 있다.
<제1실시예에 적용되는 서셉터(10)의 구조>
본 발명의 제1실시예에 적용되는 서셉터(10)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지지핀(80)이 상기 돌출부(12)의 내측에 형성된다.
여기서, 상기 돌출부(12)의 내측이란, 상기 돌출부(12)의 측면의 내측을 말한다. 상기 돌출부(12)의 측면이란, 도 3에서, 상기 돌출부(12)와 상기 외곽부(11)를 구분하는 경계면을 의미한다. 부연하여 설명하면, 상기 돌출부(12)의 측면은, 상기 외곽부(11)의 상면으로부터 돌출된 면을 의미한다. 내측이란, 상기 돌출부(12)를 구성하는 네 개의 측면들의 내측을 의미한다.
<제2실시예에 적용되는 서셉터(10)의 구조>
본 발명의 제2실시예에 적용되는 서셉터(10)에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지핀(80)이 상기 돌출부(12)와 상기 보조지지부(20)의 경계면에 형성된다.
예를 들어, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 지지핀(80)은 상기 돌출부(12)의 측면과 상기 보조지지부(20)의 측면에 형성되어 있는 지지핀홀을 통해, 승강 또는 하강하면서, 원장기판(S)을 지지한다.
부연하여 설명하면, 상기 지지핀(80)은 상기 보조지지부(20)의 측면들 중 상기 서셉터와 밀착되는 제1측면에 형성된 반구 형태의 조각판홈과, 상기 돌출부(12)의 측면에 형성되어 상기 조각판홈과 밀착되는 반구 형태의 서셉터홈에 의해 형성되는 지지핀홀에 삽입되며, 상기 지지핀홀에서 승강 또는 하강하면서, 원장기판 (S)을 지지한다.
넷째, 상기 보조지지부(20)는 사각틀 형태로 형성되며, 상기 서셉터(10)에 장착되어, 상기 서셉터(10)에 지지된 원장기판(S)의 가장자리부분을 지지하고 가열한다.
상기 보조지지부(20)는, 열전도성이 있고, 부도체인 재질로 형성된다. 예를 들어, 상기 보조지지부(20)는 세라믹(Ceramic)으로 형성될 수 있다.
상기 보조지지부(20)는, 상기 서셉터(10)의 열을 상기 서셉터(10)에 배치된 원장기판(S)의 가장자리부분으로 전달하여, 상기 원장기판(S)의 가장자리부분을 가열한다.
상기 보조지지부(20)는, 상기 서셉터(10) 중 상기 외곽부(11)의 상면에 배치되며, 상기 돌출부(12)의 측면을 감싸고 있다. 이 경우, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 원장기판(S)은 상기 돌출부(12)에 배치되고, 상기 원장기판(S)의 외곽부분은, 상기 돌출부(12)의 외곽방향으로 돌출되어, 상기 보조지지부(20)의 상면에 배치된다.
따라서, 상기 보조지지부(20)는, 상기 돌출부(12)의 측면 및 상기 외곽부(11)의 상면이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 공정 챔버(40)에서 증착 공정이 진행될 때, 상기 공정 챔버(40) 내부에서 발생된 플라즈마가, 상기 돌출부(12) 및 상기 외곽부(11)에 전달되는 것이 차단될 수 있다.
부연하여 설명하면, 상기 돌출부(12)의 폭 및 길이는, 상기 원장기판(S)의 폭 및 길이보다 약간 작게 형성되며, 상기 보조지지부(30)는, 상기 돌출부(12)의 측면을 감싸면서, 상기 외곽부(11)의 상면을 커버하고 있다.
이 경우, 상기 원장기판(S)이 상기 돌출부(12) 및 상기 보조지지부(30)의 상면에 걸쳐지며, 상기 보조지지부(30)의 가장자리부분은, 상기 쉐도우 프레임(30)에 의해 커버된다. 예를 들어, 상기 쉐도우 프레임(30)은, 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분 및 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터, 즉, 상기 외곽부(11)의 가장자리부분을 커버하고 있다.
따라서, 상기 가스분사부(50)에서 바라볼 때, 상기 돌출부(12) 및 상기 외곽부(11)의 상면은 노출되지 않는다. 이에 따라, 상기 공정 챔버(40) 내부에서 발생된 플라즈마가, 상기 돌출부(12) 및 상기 외곽부(11)와 접촉되지 않으며, 따라서, 이상방전이 발생되지 않는다.
상기 보조지지부(20)의 구체적인 구성은, 이하에서, 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명된다.
다섯째, 상기 쉐도우 프레임(30)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분 및 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터, 즉, 상기 외곽부(11)의 가장자리부분을 커버하고 있다.
상기 쉐도우 프레임(30)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정 챔버(40)의 내부에 장착된 쉐도우 프레임 걸림부(42)에 걸쳐질 수 있다. 이 경우, 상기 서셉터(10)가 상기 승강부(70)에 의해 하강하면, 상기 쉐도우 프레임(30)은, 상기 쉐도우 프레임 걸림부(42)에 걸쳐진다. 이후, 상기 서셉터(10)가 상기 승강부(70)에 의해 상승하면, 상기 보조지지부(20) 및 상기 외곽부(11)를 커버한 상태로 상기 서셉터(10)와 함께 상승한다.
이 경우, 상기 쉐도우 프레임(30)이 상기 보조지지부(20)의 상면 및 상기 외곽부(11)의 상면에 직접 접촉되지 않도록, 상기 서셉터(10)에는, 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 쉐도우 프레임(30)을 지지하는 쉐도우 프레임 지지부가 형성될 수 있다.
상기 원장기판, 상기 돌출부(12), 상기 보조지지부(20) 및 상기 쉐도우 프레임(30) 간의 간격은, 예를 들어 다음과 같이 형성될 수 있다.
상기 쉐도우 프레임(30)과 상기 원장기판(S)의 간격은, 증착 공정 진행 전의 원장기판(S)을 기준으로 할 때, 약 4.0mm가 될 수 있다. 증착 공정이 진행되면, 상기 공정 챔버(40) 내부의 온도가 올라가며, 이에 따라, 상기 원장기판(S)이 상승되기 때문에, 상기한 바와 같이, 약 4.0mm의 간격을 두고 상기 원장기판(S)과 상기 쉐도우 프레임(30)이 이격된다.
또한, 본 발명의 제2실시예를 기준으로 할 때, 상기 지지핀(80)의 중심축으로부터 상기 원장기판(S)의 가장자리부분의 모서리까지의 길이는 약 5.5mm가 될 수 있다. 따라서, 상기 보조지지부(20) 중 약 5.5mm는 상기 원장기판(S)에 의해 커버된다.
또한, 본 발명의 제2실시예를 기준으로 할 때, 상기 지지핀(80)의 중심축으로부터 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분의 모서리까지의 길이는 약 20mm가 될 수 있다. 이 경우, 상기한 바와 같이, 상기 보조지지부(20) 중 약 5.5mm는 상기 원장기판(S)에 의해 커버된다.
상기 보조지지부(20) 중 약 5.5mm는 상기 원장기판(S)에 의해 커버되고, 상기 원장기판(S)과 상기 쉐도우 프레임 간의 간격은 4.0mm 이상이며, 상기 보조지지부(20)의 폭은 20mm이므로, 상기 보조지지부(20) 중 약 10.5mm는 상기 쉐도우 프레임에 의해 커버된다.
상기 쉐도우 프레임과 상기 보조지지부(20) 간의 간격은, 0.2mm 내지 0.5mm가 될 수 있다. 상기 간격이 더 넓어지면, 증착 공정 중에 발생되는 플라즈마가, 상기 간격을 통해 유입되어, 상기 외곽부(11)와 반응할 수 있다. 또한, 상기 간격이 더 좁아지면, 상기 쉐도우 프레임(30)과 상기 보조지지부(20)가 접촉되어, 상기 보조지지부(20)가 훼손될 수 있다.
이하에서는, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학기상증착장치의 동작방법이 간단히 설명된다.
우선, 상기 승강부(70)가 하강하며, 이에 따라, 상기 지지핀(80)들이 상기 서셉터(10)의 상면으로 돌출된다.
다음, 원장기판(S)이 상기 공정 챔버(40)의 내부로 유입된 후, 상기 지지핀(80)들 각각에 배치된다.
다음, 상기 승강부(70)에 의해, 상기 서셉터(10)가 상승한다. 이 경우, 상기 서셉터(10)가 상승하면서, 상기 쉐도우 프레임 걸림부(42)에 걸려져 있던, 상기 쉐도우 프레임(40)이 상기 서셉터(10)와 함께 상승한다.
상기 쉐도우 프레임(40)은, 상기 원장기판(S)을 커버하지는 않는다. 즉, 상기 쉐도우 프레임(40)은 상기 원장기판(S)과 일정한 간격을 두고 이격되어 있으며, 상기 보조지지부(20)의 가장자리부분 및 상기 외곽부(11)를 커버한다.
다음, 상기 서셉터(10)가 기 설정된 위치로 상승하면, 상기 승강부(70)가 정지하며, 상기 지지핀(80)들은 상기 지지핀홀들 사이로 삽입된다. 이에 따라, 원장기판(S)은 증착공정을 위한 위치에 배치된다.
이 경우, 상기 서셉터(10)는 상기 쉐도우 프레임(40), 상기 보조지지부(20) 및 상기 원장기판(S)에 의해 커버되어 있다.
상기 쉐도우 프레임(40)은 상기 서셉터(10), 특히, 상기 외곽부(10)의 상면에 장착되어 있는 상기 쉐도우 프레임 지지부에 의해, 상기 원장기판(S)의 상면 및 상기 보조지지부(20)의 상면에 접촉되지 않는다.
다음, 상기 공정 챔버(40)의 내부는 진공 상태로 변환되고, 상기 가스분사부(50)에 전원이 인가되며, 상기 가스분사부(50)가 가스를 상기 원장기판(S)으로 분사한다. 이에 따라, 상기 원장기판(S)과 상기 가스분사부(50) 사이에 플라즈마가 형성되고, 상기 플라즈마에 의해 상기 원장기판(S)의 전면(全面)에 박막이 증착된다.
이 경우, 본 발명에 의하면, 상기 원장기판(S)은 어떠한 구조물에 의해서도 커버되어 있지 않기 때문에, 상기 원장기판(S)의 전면(全面)에 박막이 증착될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 상기 원장기판(S)의 사용 면적이 최대가 될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 원장기판(S)의 상단이 어떠한 구조물과도 접촉되지 않기 때문에, 상기 원장기판(S)의 파손이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 서셉터(10)가 상기 원장기판(S), 상기 보조지지부(20) 및 상기 쉐도우 프레임(30)에 의해 커버되고 있기 때문에, 상기 플라즈마에 직접 노출되지 않는다. 따라서, 상기 플라즈마와 상기 서셉터(10)의 접촉에 의한 이상방전이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 외곽부(11)에서 발생된 열이, 상기 보조지지부(20)를 통해 상기 원장기판(S)의 가장자리부분에 전달되기 때문에, 상기 원장기판(S)의 가장자리부분에도, 박막이 균일하게 증착될 수 있다.
마지막으로, 상기에서 설명된 과정들이 역으로 진행됨으로써, 박막이 증착된 원장기판(S)이 상기 공정 챔버(40)로부터 외부로 배출된다.
예를 들어, 증착 공정이 진행되면, 상기 서셉터(10)가 하강하며, 상기 지지핀(80)이 상기 돌출부(12)의 표면으로 돌출되어, 상기 원장기판(S)을 지지한다.
상기 쉐도우 프레임(30)은 상기 서셉터(10)와 함께 하강하다가, 상기 쉐도우 프레임 걸림부(42)에 걸려진다.
상기 서셉터(10)의 하강이 완료되면, 원장기판(S)은 상기 공정 챔버(40)의 외부로 배출된다.
도 5는 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터 및 보조지지부를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터 및 보조지지부의 일실시예 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터를 구성하는 하나의 조각판의 평면 및 측면을 나타낸 예시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 화학기상증착장치에 적용되는 서셉터를 구성하는 세 개의 조각판이 연결되어 있는 상태를 나타낸 평면도이다.
첫째, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보조지지부(20)는 상기 외곽부(11)에 배치되어 상기 돌출부(12)의 측면을 감싼다.
상기 보조지지부(20)의 상면과, 상기 돌출부의 상면은 나란하게 형성된다. 즉, 상기 보조지지부(20)의 높이는, 상기 돌출부(12)의 상면으로부터 상기 외곽부(11)의 상면까지의 높이와 동일하거나, 거의 일치하도록 형성된다. 이에 따라, 상기 원장기판(S)은 상기 돌출부(12)와 상기 보조지지부(20)의 상면에 안정적으로 배치될 수 있다.
상기 돌출부(12)에는, 상기 지지핀(80)들이 장착되어 있다. 상기 지지핀(80)들 각각은, 상기 서셉터(10)를 구성하는 상기 돌출부(12)를 관통하도록 수직하게 설치된다. 이를 위해, 상기 서셉터(10)의 돌출부(12)에는 상기 복수의 지지핀(80)들 각각이 수직하게 삽입 관통하는 복수의 지지핀홀이 형성되어 있다.
상기 지지핀(80)은 상기 돌출부(12)의 다양한 위치에 형성될 수 있다. 도 5에는, 도 3을 참조하여 설명된 본 발명의 제1실시예에 적용되는 돌출부(12) 및 보조지지부(20)가 도시되어 있다. 본 발명의 제1실시예에서는, 상기 지지핀(80)들이 상기 돌출부(12)의 내측에 형성되어 있다.
본 발명의 제2실시예에 대한 설명에서, 상기 지지핀(80)은 상기 돌출부(12)와 상기 보조지지부(20)의 경계면에 장착되는 것으로 설명되었다. 이에 대한 예는, 도 6에 도시되어 있다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 적용되는 상기 지지핀(80)들은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(12)의 측면과, 상기 보조지지부(20)의 경계면에 장착되어 있다. 그러나, 본 발명의 제2실시예에 적용되는 상기 돌출부(12)에는, 도 6에 도시된 바와 같은 위치 이외에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(12)의 내측에도, 상기 지지핀(80)들이 장착될 수 있다.
둘째, 상기 보조지지부(20)는, 복수의 조각판(21)들을 포함한다.
예를 들어, 상기 보조지지부(20)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 조각판(21)들로 구성되어 있으며, 상기 조각판(21)들은 상기 조각판(21)을 관통하는 고정볼트(22)에 의해 상기 외곽부(11)에 고정된다.
특히, 본 발명의 제2실시예에 따른 화학기상증착장치에서, 상기 조각판(21)들 각각은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 조각판(21)을 관통하는 고정볼트(22) 및 상기 지지핀(80)에 의해 상기 외곽부(11)에 고정될 수 있다.
이 경우, 조각판(21)의 열팽창을 고려하여, 상기 고정볼트(22)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 반구 형태로 형성된 고정볼트홈(24)에 삽입되어, 상기 조각판(21)을 고정시킬 수 있다. 상기 고정볼트홈(24)의 반대측면에는, 상기 고정볼트홈(24)과 유사한 형태의 조각판홈(25)이 형성되어 있다. 상기 조각판홈(25)에는 상기 지지핀(80)이 삽입된다. 상기 조각판(21)의 양측면들이, 상기 고정볼트(22)와 상기 지지핀(80)에 의해 지지되고 있기 때문에, 상기 조각판(21)은 상기 외곽부(11)에 고정될 수 있다.
상기한 바와 같이 상기 지지핀(80)은, 상기 조각판(21)의 측면들 중 상기 서셉터, 특히, 상기 돌출부(12)와 밀착되는 제1측면에 형성된 반구 형태의 상기 조각판홈(25)과, 상기 돌출부(12)에 형성되어 상기 조각판홈(25)과 밀착되는 반구 형태의 서셉터홈(미도시)에 삽입되어, 상기 원장기판을 지지할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (b)에 도시되어 있는 상기 지지핀(80) 중 상기 돌출부(12) 방향의 절반은 상기 돌출부(12)에 형성되어 있는 상기 서셉터홈에 삽입되며, 상기 지지핀(80) 중 상기 보조지지부(20) 방향의 절반은 상기 지지부(20)에 형성되어 있는 상기 조각판홈(25)에 삽입된다.
부연하여 설명하면, 상기한 바와 같이, 상기 보조지지부(20)는, 고온에서 열팽창 차이를 최소화하기 위해, 복수의 조각판(21)들로 분할될 수 있다.
이 경우, 하나의 상기 지지핀(80)과 하나의 고정볼트(22)에 의해 상기 조각판(21)은 상기 외곽부(11)에 고정될 수 있다. 상기 고정볼트(22)는 상기 조각판(21)의 길이 방향의 중심부분에 고정될 수 있으며, 지지핀(80)은 상기 조각판(21)의 다양한 위치에 고정될 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서도, 상기 보조지지부(20)는 상기 조각판(21)들로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 고정볼트(22)는 하나 이상일 수 있으며, 상기 조각판(21)에 장착되는 위치도 변경될 수 있다.
상기 고정볼트(22)는, 상기 조각판(21) 등의 열팽창으로 인한, 상기 지지핀(80)의 틀어짐을 방지하며, 상기 조각판(21)들 사이의 간격을 최소화 시켜준다.
상기 조각판(21)의 두께는, 상기 돌출부(12)의 단차, 즉, 상기 돌출부(12)의 높이와 같거나 작게 형성된다. 즉, 온도가 저하되면, 상기 조각판(21)의 두께가 변경되어, 상기 돌출부(11)의 높이와 맞지않을 수 있으므로, 이를 방지하기 위해, 상기 조각판(21)의 두께는, 상기 돌출부(12)의 높이와 같거나 작게 형성된다.
예을 들어, 상기 조각판(21)의 두께(높이)는, 상기 돌출부(12)의 단차인 5.6mm 이상이 되지 않도록 형성된다.
셋째, 상기 보조지지부(20)의 상면에 수직한 단면을 기준으로 할 때, 서로 인접되어 있는 두 개의 조각판(21)들은 서로 오버랩되어 있다. 예를 들어, 상기 보조지지부(20)를 구성하는 조각판(21)들 각각은, 도 7의 (a)에 점선으로 도시된 바와 같은 오버랩부(27)를 포함하고 있다. 부연하여 설명하면, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 조각판(21)의 상단부의 길이는 상기 조각판(21)의 하단부의 길이보다 길다.
또한, 도면으로 구체적으로 도시되어 있지는 않지만, 도 7에 도시된 조각판(21)과 연결되는 또 다른 조각판(21)들은, 도 7에 도시된 조각판(21)과 반대로, 상기 조각판(21)의 상단부의 길이가 상기 조각판(21)의 하단부의 길이보다 짧도록, 상기 오버랩부가 형성되어 있다.
따라서, 오버랩부(27)의 형태가 반대인 두 개의 조각판(21)들이 도 8과 같이 체결되는 경우, 두 개의 조각판(21)들 각각에 형성되어 있는 오버랩부(27)는 서로 겹쳐진다.
예를 들어, 도 8에 도시된 세 개의 조각판(21)들 중, 가운데에 배치된 제2조각판(21)의 오버랩부(27)가, 도 7과 같은 형태로 형성되어 있는 경우, 상기 제2조각판(21) 좌우에 체결되는 제1조각판 및 제2조각판의 오버랩부(27)는, 상기 조각판(21)의 상단부의 길이가 상기 조각판(21)의 하단부의 길이보다 짧도록 형성된다.
상기 조각판(21)들 간에 오버랩되는 길이는 최소 5mm 이상이 되도록 조절된다. 예를 들어, 도 7의 (a)에서, 상기 조각판(21)의 좌측 끝단으로부터 점선까지의 길이는 상기 조각판(21)들이 오버랩되는 길이는, 5mm 이상이 될 수 있다. 부연하여 설명하면, 도 7의 (b)에 도시된 상기 조각판(21)의 좌측 끝단으로 돌출된 길이는 5mm 이상이 되어야 한다.
또한, 도 7의 (b)에 도시된 상기 조각판(21)의 좌측 끝단으로 돌출된 영역의 두께는, 1mm 이하로 조절된다. 그 이유는, 고온에서의 열팽창 차이로 인해, 조각판들 간의 연결부위에 갭이 발생하는 공간을 최소화하기 위함이다.
넷째, 상기 두 개의 조각판(21)들이 서로 오버랩되어 있는 오버랩부(27)는, 도 7 의 (a) 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 보조지지부(20)의 상면에서 바라볼 때, 40도 보다 크고 50도 보다 작은 각도들 중 어느 하나의 각도를 갖는 제1구간(27a), 상기 조각판(21)들의 길이 방향에 나란한 직선구간(27b) 및 40도 보다 크고 50도 보다 작은 각도들 중 어느 하나의 각도를 갖는 제2구간(27c)을 포함한다.
상기 오버랩부(27)들 간에 공간이 발생되더라도, 상기한 바와 같이, 3단구조로 인해, 상기 오버랩부(27)가 구분됨으로써, 플라즈마 이상방전이 방지될 수 있다.
그러나, 상기 오버랩부(27)는 2단 구조로 형성될 수도 있다. 즉, 오버랩부(27)들 간에 공간이 발생하더라도, 2단구조로 인해 공간이 구분이 되어 플라즈마 방전의 이상방전이 방지될 수 있으며, 상기 조각판(21)의 폭이 넓어지면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 조각판(21)이 3단 구조로 형성되어, 플라즈마의 이상방전이 방지될 수 있다.
다섯째, 상기 돌출부(12)를 구성하는 네 개의 모서리들은 라운드지게 형성되어 있으며, 상기 돌출부(12)의 네 개의 모서리들에 밀착되는 상기 보조지지부(20)의 내측부의 네 개의 모서리들 역시, 상기 돌출부(12)의 네 개의 모서리들의 형태에 대응되도록 라운드지게 형성되어 있다. 상기 모서리들이 라운드지게 형성되기 어려운 경우, 상기 모서리들 각각은 5mm간격으로 컷(Cut)될 수 있다. 이 경우, 상기 모서리들 각각은 라운드와 유사한 형태로 형성될 수 있다.
일반적으로, 상기 원장기판(S)의 네 개의 모서리들은 라운드지게 형성되어 있다. 이 경우, 상기 돌출부(12) 및 상기 보조지지부(20)의 모서리가 라운드지게 형성되어 있지 않으면, 상기 원장기판(S)의 모서리에의해 상기 돌출부(12)의 모서리부분이 커버되지 않을 수 있다. 이 경우, 플라즈마가 상기 돌출부(12)에 접촉되어 이상방전이 발생될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명에서는, 도 8의 확대된 원에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(12)의 모서리가 라운드지게 형성되어 있으며, 상기 보조지지부(20)의 모서리 역시 라운드지게 형성되어 있다.
특히, 상기 보조지지부(20)의 라운드진 영역, 즉, 라운드부(23)는, 상기 모서리에 작착되는 조각판(21)들 중 어느 하나에 일체로 장착될 수도 있으며, 또는, 상기 조각판(21)들과는 독립적으로 제조된 후, 별도의 체결장치를 통해 상기 외곽부(12)에 장착될 수 있다.
또한, 상기 조각판(21)들 중 상기 모서리에 장착되는 조각판은, 다른 조각판들과 달리, 도 6의 확대된 원에 도시된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 확대된 원에는, 상기 모서리에 장착되는 두 개의 조각판(21)들 및 상기 조각판(21)들 사이에 장착되어 있는 라운드부(23)가 도시되어 있으나, 도 6의 확대된 원에 도시된 조각판(21)들 및 라운드부(23)는 하나의 조각판(21)으로 형성될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 서셉터 20 : 보조지지부
30 : 쉐도우 프레임 40 : 공정 챔버
50 : 가스분사부

Claims (6)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 원장기판을 지지하고 가열하는 서셉터;
    사각틀 형태를 가지며, 상기 서셉터에 장착되어, 상기 서셉터에 지지된 원장기판의 가장자리부분을 지지하고 가열하는 보조지지부;
    상기 서셉터와 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 원장기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스분사부; 및
    상기 보조지지부의 가장자리부분 및 상기 보조지지부의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터의 가장자리부분을 커버하고 있는 쉐도우 프레임을 포함하고,
    상기 서셉터는, 상기 보조지지부가 배치되는 외곽부; 및 상기 외곽부의 내측에서, 상기 외곽부의 상면으로부터 돌출되어 있으며, 상기 원장기판이 배치되는 돌출부를 포함하고,
    상기 보조지지부는 상기 외곽부에 배치되어 상기 돌출부의 측면을 감싸고,
    상기 돌출부를 구성하는 모서리들은 라운드진 형태를 가지며,
    상기 돌출부의 모서리들에 밀착되는 상기 보조지지부의 내측부의 모서리들은, 상기 돌출부의 모서리들의 형태에 대응되는 라운드진 형태를 갖는 화학기상증착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외곽부와 상기 돌출부 각각에는 히터가 장착되며,
    상기 보조지지부의 상면과, 상기 돌출부의 상면은 나란한 화학기상증착장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조지지부는, 복수의 조각판들을 포함하고,
    상기 보조지지부의 상면에 수직한 단면을 기준으로 할 때, 서로 인접되어 있는 두 개의 조각판들은 서로 오버랩되어 있는 화학기상증착장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 두 개의 조각판들이 서로 오버랩되어 있는 오버랩부는, 상기 보조지지부의 상면에서 바라볼 때, 40도 보다 크고 50도 보다 작은 각도들 중 어느 하나의 각도를 갖는 제1구간, 상기 조각판들의 길이 방향에 나란한 직선구간 및 40도 보다 크고 50도 보다 작은 각도들 중 어느 하나의 각도를 갖는 제2구간을 포함하는 화학기상증착장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 조각판들 각각은,
    상기 조각판을 관통하는 고정볼트 및, 상기 조각판의 측면들 중 상기 서셉터와 밀착되는 제1측면에 형성된 반구 형태의 조각판홈과 상기 서셉터에 형성되어 상기 조각판홈과 밀착되는 반구 형태의 서셉터홈에 삽입되어 상기 원장기판을 지지하는 지지핀에 의해 고정되는 화학기상증착장치.
  6. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내부에 설치되어 원장기판을 지지하고 가열하는 서셉터;
    사각틀 형태를 가지며, 상기 서셉터에 장착되어, 상기 서셉터에 지지된 원장기판의 가장자리부분을 지지하고 가열하는 보조지지부;
    상기 서셉터와 마주보도록 상기 공정 챔버의 내부에 설치되며, 상기 원장기판 상에 공정 가스를 분사하는 가스분사부; 및
    상기 보조지지부의 가장자리부분 및 상기 보조지지부의 가장자리부분으로부터 연장되어 있는 상기 서셉터의 가장자리부분을 커버하고 있는 쉐도우 프레임을 포함하고,
    상기 보조지지부는 복수의 조각판들을 포함하며,
    상기 조각판들 각각에서, 인접된 조각판과 오버랩되어 있는 오버랩부는, 상기 보조지지부의 상면에서 바라볼 때, 40도 보다 크고 50도 보다 작은 각도들 중 어느 하나의 각도를 갖는 제1구간, 상기 조각판들의 길이 방향에 나란한 직선구간 및 40도 보다 크고 50도 보다 작은 각도들 중 어느 하나의 각도를 갖는 제2구간을 포함하는 화학기상증착장치.
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