KR102298836B1

KR102298836B1 - 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극

Info

Publication number: KR102298836B1
Application number: KR1020190114495A
Authority: KR
Inventors: 오흥식
Original assignee: (주)위지트
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2021-09-07
Also published as: KR20210033149A

Abstract

본 발명은 표면에 아노다이징 코팅 피막층이 형성되고 기체가 분사되도록 하면으로 개구된 복수의 분사구멍(301)이 서로 이격되어 상하 방향으로 형성되어 플라즈마 화학기상 증착장비에 구비되며; 상기 분사구멍(301)은 상하 방향으로 연장 형성된 분사홀부와, 상기 분사홀부의 하단에 형성되어 하부로 갈수록 지름이 증가하는 확장부(301-1)를 포함하며; 상기 확장부(301-1)는 단면 형태에 있어서 곡률 반경이 다르며 서로 연결된 2개 원호부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극(300)에 관한 것이다.

Description

플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극{An Upper Electrode For Plasma Chemical Vapor Deposition Equipment}

본 발명은 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아노다이징 코팅 피막층에 크랙 발생이 억제되어, 크랙 발생에 의한 수명 단축과, 크랙에 의한 파티클이나 아킹으로 제품 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼는 반도체 집적회로(IC)를 만들기 위한 것으로, 반도체 물질로 단결정을 성장시킨 기둥 모양의 잉곳(Ingot)을 얇게 잘라서 원판 모양으로 만든 것으로 증착, 식각 등 여러 가지 공정을 통하여 표면처리가 행하여진다.

또한, 액정패널은 액정표시장치의 중요한 요소로서, 전기적 신호를 통해 화상을 디스플레이한다. 액정패널은 유리 등의 투명기판 일면에 각각 전계생성전극을 포함하는 여러 가지 전기적 소자가 설치된 상부기판과 하부기판을 포함하고, 이들 전극이 서로 마주보도록 배치되고 그 사이에 액정이 충진되어 있다. 액정패널의 상부 및 하부기판 각각의 전계생성전극이나 여러 가지 전기적 소자들은 통상 투명기판 상면에 박막을 증착하고 식각하여 패턴을 형성하는 과정(patterning)을 수차례 반복하여 형성한다. 웨이퍼나 투명기판 상에 박막을 증착하거나 식각하는 공정은 일반적으로 진공 챔버(chamber) 내에서 행하여진다.

증착을 위한 플라즈마 화학기상 증착장비는 도 1에 도시된 바와 같이 반응챔버(11)와 챔버덮개(12)에 의해 외부와 차단된 반응공간이 형성된다. 상기 반응공간 내에는 이송수단(7)에 의해 상하 이송이 가능하고 전기적으로 접지되는 서셉터(6)가 설치된다. 증착이 수행될 기판(5)은 상기 서셉터(6) 상부에 안착되며, 상기 서셉터(6)의 내부에는 상기 기판(5)을 가열시키기 위한 가열수단이 장착된다. 기체 주입관(2)에 의해 상부전극(3)으로 주입된 기체는 상부전극(3)에 형성된 복수의 분사구멍(3a)을 통하여 반응 공간으로 분사되며, 상기 반응 공간으로 분사된 기체는 기체 배기관을 통하여 배기된다.

플라즈마 화학 기상 증착 챔버는 상기 서셉터(6)와 상부전극(3)에 의하여 고주파 전원부(1)에서 높은 에너지 파워가 인가되어 주입되는 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상기 기판(5) 상에 증착막을 형성한다. 상기 서셉터(6) 상에 기판(5)이 로딩되면 챔버 내의 압력은 형성될 증착막이 요구하는 압력으로 조절하고, 함께 상기 서셉터(6)에 설치되어 있는 가열수단에 전원을 인가하여 상기 기판(5)을 증착막 성장을 위한 온도로 가열시켜준다. 상기 상부전극(3, 디퓨져)에 인가되는 높은 파워의 전압은 챔버(10) 내 기체 주입관(2)을 통하여 주입된 증착될 절연 가스들이 높은 전계에 의하여 플라즈마 상태로 변화되면서, 가열된 상기 서셉터(6) 상의 기판(5)에 증착되어 일정한 두께로 성장하게 된다.

상기 상부전극(3)은 알루미늄으로 제조되며, 표면은 아노다이징(Anodizing) 코팅 피막층으로 적층된다. 상부전극(3)에 형성되며 서로 이격된(이격거리: d로 표시)된 분사구멍(3a)은 상하 방향으로 연장된 분사홀부와, 상기 분사홀부의 하단에 연결되며 하부로 갈수록 지름이 증가하는 형태로 형성된 확장부(3a-1)를 포함한다.

상기 분사홀부는 상부에서부터 제1분사공부(3a-3)와, 상기 제1분사공부(3a-3)에 경사부로 연결되어 제1분사공부(3a-3)보다 작은 지름으로 형성된 원통형의 제2분사공부(3a-2)를 포함한다. 상기 확장부(3a-1)는 제2분사공부(3a-2)로부터 확관되어 형성되어 하단이 하면(3b)에 연결된다. 상기 확장부(3a-1)의 단면은 원호형으로서 상부에서는 제2분사공부(3a-2)에 접선 연결되며, 하부에서는 하면(3b)에 접선 연결되도록 형성된다. 제2분사공부(3a-2)의 잔류 길이와 제1분사공부(3a-3)와 이웃하는 분사구멍(3a)의 확장부(3a-1)가 서로 간섭하지 않는 크기의 곡률반경(R)으로 확장부(3a-1)가 형성된다.

종래에서는 상기 확장부(3a-1)의 곡률반경(R)과 하면(3b)의 연결 부분에서 아노다이징 코팅 피막층에 크랙(Crack)이 발생하여 수명이 단축되는 문제가 있었으며, 크랙 발생시 생성되는 파티클(Particle)과 크랙 형성 부분에서 아크가 발생하여 제품의 불량 원인이 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록번호 제10-0820592호 등록특허공보 대한민국 등록번호 제10-1655210호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 아노다이징 코팅 피막층에 크랙이 발생하는 것을 방지하고, 크랙으로 인한 파티클과 아크에 의한 불량 발생을 방지할 수 있는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 표면에 아노다이징 코팅 피막층이 형성되고 기체가 분사되도록 하면으로 개구된 복수의 분사구멍이 서로 이격되어 상하 방향으로 형성되어 플라즈마 화학기상 증착장비에 구비되며; 상기 분사구멍은 상하 방향으로 연장 형성된 분사홀부와, 상기 분사홀부의 하단에 형성되어 하부로 갈수록 지름이 증가하는 확장부를 포함하며; 상기 확장부는 단면 형태에 있어서 곡률 반경이 다른 2개 원호부가 연결되어 형성되는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극을 제공한다.

상기에서, 확장부의 단면 형태를 이루는 2개의 원호부는 하면에 접선 연결된 제2 원호부와, 분사홀부에 접선 연결되며 상기 제2 원호부에 내접하며 공통 접선을 가지도록 접선 연결된 제1 원호부인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 제2 원호부의 곡률 반경은 제1 원호부의 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기에서, 제2 원호부의 곡률 반경은 제1 원호부의 곡률 반경의 2.0∼4.0배 범위인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극(300)에 의하면, 확장부(301-1)가 상하 방향으로 연결된 2개의 원호부로 이루어지며, 하면(300b)에 접선 연결된 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경을 그 상부에 연결된 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경보다 크게 함으로써 분사홀부와의 간섭없이 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경을 충분한 크기로 형성하여 하면(300b)과의 연결 부분에서 아노다이징 코팅 피막층에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 제1 원호부(301-11)와 제2 원호부(301-12)가 공통 접선을 가지도록 접선 연결되므로 이 연결 부분에서도 아노다이징 코팅 피막층에 크랙이 발생하는 것이 억제되는 효과가 있다.

따라서 크랙 발생시 발생하는 파티클에 의한 제품의 품질 불량을 방지할 수 있고, 크랙에 의한 아킹을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적으로 사용되는 플라즈마 화학기상 증착장비를 개략적으로 도시한 것이며,
도 2는 플라즈마 화학기상 증착장비에 구비되는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극을 하부에서 도시한 일부 저면도와 확대 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따르는 플라즈마 화학기상 증착장비에 구비되는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극을 하부에서 도시한 일부 저면도 및 확대 단면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극에 대하여 상세하게 설명한다. 설명에 있어서 종래 기술의 설명에 기재된 내용에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따르는 플라즈마 화학기상 증착장비에 구비되는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극을 하부에서 도시한 일부 저면도 및 확대 단면도이다.

본 발명에 따르는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극(이하에서 "상부전극"이라 한다, 300)은 도 1에 도시한 바와 같은 플라즈마 화학기상 증착장비에 설치된다. 이에 대한 설명은 종래 기술이므로 생략한다.

본 발명에 따르는 상부전극(300)은 알루미늄 모재와, 모재 표면에 아노다이징 코팅 피막층이 적층 형성되어 제조된다. 상기 상부전극(30))에는 기체가 분사되도록 상하 방향으로 형성되며 서로 이격된 복수의 분사구멍(301)이 형성되고, 분사구멍(301)은 서셉터(도시하지 않음)와 마주하는 하면(300b)으로 개구된다.

상기 분사구멍(301)은 상하 방향으로 연장 형성된 분사홀부와, 상기 분사홀부의 하단에 형성되어 하부로 갈수록 지름이 증가하는 확장부(301-1)를 포함한다. 상기 확장부(301-1)는 단면 형태에 있어서 곡률 반경이 다르며 서로 연결된 2개 원호부를 포함하여 형성된다. 상기 분사홀부는 상부로부터 하향 연장되어 형성된 제1분사홀부(301-3)와, 상기 제1분사홀부(301-3)에 경사부로 연결되며 하향 연장된 제2분사홀부(301-2)를 포함한다. 상기 제2분사홀부(301-2)의 지름은 제1분사홀부(301-3)의 지름보다 작게 형성된다.

상기 확장부(301-1)는 상부가 제2분사홀부(301-2)에 연결되며 하부로 갈수록 지름이 증가하는 형태로 형성된다. 상기 확장부(301-1)는 단면 형태에 있어서, 곡률 반경이 다르며 서로 연결된 2개 원호부를 포함하여 형성된다.

상기 확장부(301-1)는 단면 형태에 있어서 서로 연결된 제1 원호부(301-11)와 제2 원호부(301-12)를 포함한다.

상기 제2 원호부(301-12)는 수평면인 하면(300b)에 접선 연결된다. 도 3에 도시한 단면 형태에서 분사홀부를 사이에 두고 양측에 위치하는 제2 원호부(301-12)의 중심 사이의 거리는 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경에 2를 곱한 값보다 작다. 따라서 양측의 제2 원호부(301-12)를 가지는 원은 서로 교차된다. 상기 제2분사홀부(301-2)의 연장선은 제2 원호부(301-12)에 접선 연결되지 않고, 제2분사홀부(301-2)의 연장선과 제2 원호부(301-12)의 연장선은 서로 교차한다.

상기 제1 원호부(301-11)는 제2 원호부(301-12)와 공통 접선을 가지도록 제2 원호부(301-12)에 내접하며 상향 이격된 위치에서 제2분사홀부(301-2)에 접선 연결되도록 형성된다. 상기 제2분사홀부(301-2)가 제1 원호부(301-11)의 접선이 된다.

상기 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)은 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)보다 크게 형성된다.

상기와 같이 확장부(301-1)가 단면 형태에 있어서 곡률 반경이 서로 다르며 공통 접선을 가지도록 연결된 2개의 제1 원호부(301-11)와 제2 원호부(301-12)를 포함하여 형성되고, 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)은 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)보다 크게 형성됨으로써, 제1 원호부(301-11) 부분에서는 하부로 갈수록 단면적 증가가 크지 않고, 제2 원호부(301-12) 부분에서 하부로 갈수록 단면적 증가가 급격하게 증가하여 기체의 유동 속도가 급격하게 감소하게 된다. 따라서 증착이 안정되고 보다 균일하게 이루어질 수 있다.

또한 제2분사홀부(301-2)까지의 상하 방향 높이(H)를 작게 하면서 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)은 상대적으로 크게 형성할 수 있어, 하면(300b)과 제2 원호부(301-12)의 연결 부분에서 크랙이 발생하는 것이 더욱더 억제된다. 그리고 상기 제1 원호부(301-11)와 제2 원호부(301-12)가 공통 접선을 가지도록 연결되는 부분에서의 크랙 발생도 억제되었다.

상기에서 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)은 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)의 2.0∼4.0배 범위로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르는 상부전극(300)에서 제2 원호부(301-12)의 상하 방향 높이(H2)는 제1 원호부(301-11)의 상하 방향 높이(H1) 보다 작게 형성한다. 상기 제2 원호부(301-12)의 높이(H2)는 확장부(301-1)의 높이(H)의 30％보다 크며 47％보다는 작게 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제2 원호부(301-12)의 높이(H2)의 높이를 확장부(301-1)의 높이(H)의 30％ 이하로 하는 경우 제2 원호부(301-12)의 형성 효과가 나타나지 않고, 47％ 이상으로 하는 경우 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경을 충분히 크게 형성할 수 없게 된다.

상기 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)이 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)의 2.0배보다 작은 경우 2개의 원호부로 확장부(301-1)를 형성하여도 연결 부분에서 크랙의 발생이 충분히 억제되지 못하였다. 상기 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)이 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)의 4.0배보다 크게 한 경우에는 제2 원호부(301-12)의 형성 높이(H2)가 너무 작게 되어 기체의 유동 개선 효과가 나타나지 않고, 이웃하는 분사구멍(301)의 확장부(301-1)가 서로 간섭할 가능성이 있었다.

300: 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극
301: 분사구멍 300b: 하면

Claims

표면에 아노다이징 코팅 피막층이 형성되고 기체가 분사되도록 하면으로 개구된 복수의 분사구멍(301)이 서로 이격되어 상하 방향으로 형성되어 플라즈마 화학기상 증착장비에 구비되며; 상기 분사구멍(301)은 상하 방향으로 연장 형성된 분사홀부와, 상기 분사홀부의 하단에 형성되어 하부로 갈수록 지름이 증가하는 확장부(301-1)를 포함하며; 상기 확장부(301-1)는 단면 형태에 있어서 곡률 반경이 다르며 서로 연결된 2개 원호부를 포함하여 형성되며;
상기 2개의 원호부는 하면(300b)에 연결된 제2 원호부(301-12)와, 일측은 분사홀부에 연결되며 타측은 상기 제2 원호부(301-12)에 내접하는 제1 원호부(301-11)이며;
상기 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)은 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)보다 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극(300).
제1 항에 있어서, 상기 제2 원호부(301-12)는 하면(300b)에 접선 연결되며, 상기 제1 원호부(301-11)는 일측은 분사홀부에 접선 연결되며 타측은 상기 제2 원호부(301-12)에 내접하여 공통 접선을 가지도록 접선 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극(300).
삭제
제2 항에 있어서, 상기 제2 원호부(301-12)의 곡률 반경(R2)은 제1 원호부(301-11)의 곡률 반경(R1)의 2.0∼4.0배 범위인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장비용 상부전극(300).