KR20060135184A - 화학기상증착장비 및 증착방법 - Google Patents

화학기상증착장비 및 증착방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 증착장비에 공급되는 반응가스를 균일하게 확산시켜 기판 상에 형성되는 증착막의 유니포머티(uniformity)를 향상시킨 화학기상증착장비 및 증착 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 반응가스를 공급하는 백킹 플레이트; 상기 백킹 플레이트에서 공급되는 반응가스를 확산하는 제 1 디퓨저; 상기 제 1 디퓨저에서 확산된 반응가스를 반응공간에 확산하는 제 2 디퓨저; 및 상기 반응공간 하측에 글라스를 안착시키는 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 디퓨저는 상기 반응가스를 가장자리 영역으로 균일하게 확산시키고, 상기 제 2 디퓨저는 확산된 반응가스를 상기 반응공간에 균일하게 확산시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 증착장비에 듀얼 디퓨저를 적용하여 균일한 증착막을 형성할 수 있는 효과가 있다.
LCD, 증착, diffuser, dual, 기판

Description

화학기상증착장비 및 증착방법{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION REPAIR EQUIPMENT}
도 1은 종래 기술에 따른 화학기상증착장비의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 화학기상증착장비의 구조를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 화학기상증착장비의 공정과정을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 화학기상증착장비 101: 리드(lid)
102: 배플 플레이트 103a: 제 1 디퓨저
103b: 제 2 디퓨저 105: 백킹 플레이트
106: 글라스 107: 서셉터
109: 하부 챔버
본 발명은 액정표시장치의 증착장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 증착장비에서 공급되는 반응가스를 균일하게 확산시켜, 기판 상에 형성되는 증착막의 유니포머티(uniformity)를 향상시킨 화학기상증착장비 및 증착방법에 관한 것이다.
일반적으로, TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 장치의 구동회로나 SRAM(Static Random Access Memory) 소자에 적용되는 박막 트랜지스터는 통상의 벌크(bulk) 트랜지스터의 경우보다 훨씬 더 큰 기판 상에 형성된다. 따라서, 균일한 박막을 형성시키는 것이 벌크 트랜지스터의 경우보다 매우 어렵다.
이때, 박막을 균일하게 증착시키기 위해서는 플라즈마의 밀도를 균일하게 형성시키는 것이 중요하다. 이를 위해 샤워헤드(showerhead)형 평판전극을 이용하는 플라즈마 화학기상 증착(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장비가 일반적으로 사용되고 있다.
특히, 액정표시장치는 투명성 절연기판 상에 다수개의 게이트 버스 라인과 데이터 버스라인이 수직으로 교차 배열되어 수많은 단위 화소 영역을 형성하고, 각각의 단위 화소 영역에는 ITO(Indium Tin Oxide) 투명 금속으로된 화소 전극과 스위칭 동작을 하는 TFT(Thin Film Transistor)가 각각 배치되어 있는 어레이 기판과, 상기 단위 화소에 대응되는 수많은 RGB 컬러 필터로 구성되어 있는 컬러필터기판이 액정 분자를 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.
특히, 상기 어레이 기판은 4, 5, 6, 7 마스크 공정을 통하여 절연기판 상에 금속막, 절연막 및 비정질 실리콘 막 등이 차례로 증착되고, 식각되어 게이트 버스 라인, 데이터 버스 라인, TFT의 채널층 및 소오스/드레인 전극이 형성되어 제조된다.
상기와 같이 액정표시장치가 제조되는 과정에서 기판 상에 일정한 온도와 압 력하에서 절연막을 증착하는 공정이 필요한데, 이때 보통 PECVD 챔버를 사용하여 증착을 실시하고 있다.
또한, 일반적인 반도체 공정에서도 웨이퍼 상에 절연막을 증착하는 작업에서도 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버 또는 PECVD 챔버를 사용하여 증착을 실시하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 화학기상증착장비의 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 화학기상증착장비(10)는 상부가 개방된 하부챔버(9)와 상기 하부챔버(9) 상부에 리드(lid: 1)가 배치되어 있다. 그리고 상기 하부챔버(9) 상부에는 증착 공정을 진행하기 위한 반응가스를 공급하기 위한 백킹 플레이트(backing plate: 5)가 배치되어 있고, 상기 백킹 플레이트(5) 하측에는 반응가스를 확산시키는 디퓨저(diffuser: 3)가 배치되어 있다.
상기 백킹 플레이트(5) 중심 영역에는 반응가스를 가장자리 영역으로 유도하는 배플 플레이트(baffle plate: 2)가 배치되어 있다.
그리고 상기 하부챔버(9)에는 글라스(6)에 증착공정을 진행하기 위한 스테이지를 구비한 서셉터(susceptor: 7)가 배치되어 있고, 상기 서셉터(7) 상에는 글라스(6)에 전원을 인가할 수 있는 하부전극(미도시)이 배치되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 화학기상증착장비(10)는 글라스(6) 상부의 반응공간에 반응가스가 공급되면, 외부 RF 발전기로부터 발생되는 고전압을 인가하여 반응가스를 플라즈마 상태로 만들어 상기 글라스(6) 상에 증착막(4)을 형성한다.
상기 화학기상증착장비(10) 내의 압력과 온도는 증착을 위한 조건으로 맞추 어져 있다.
그러나, 상기 백킹 플레이트(5)로부터 공급되는 반응가스가 상기 디퓨저(3)를 통과하면서 확산될 때, 중심 영역에서의 반응가스가 가장자리 영역에서의 반응가스보다 훨씬 많이(고밀도) 공급되는 문제가 있다.
이와 같이 상기 디퓨저(3)의 불균일한 반응가스 공급은 상기 글라스(6) 상에 형성되는 증착막(4)의 두께를 불균일하게 하는 문제를 발생시킨다.
본 발명은, 화학기상증착장비 내에 두개의 디퓨저를 배치함으로써, 반응공간에 균일한 밀도의 반응가스가 공급되도록 하여 글라스 상에 균일한 두께의 증착막을 형성할 수 있도록 한 화학기상증착장비 및 증착방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 화학기상증착 장비는,
반응가스를 공급하는 백킹 플레이트;
상기 백킹 플레이트에서 공급되는 반응가스를 확산하는 제 1 디퓨저;
상기 제 1 디퓨저에서 확산된 반응가스를 반응공간에 확산하는 제 2 디퓨저; 및
상기 반응공간 하측에 글라스를 안착시키는 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 디퓨저는 상기 반응가스를 가장자리 영역으로 균일하게 확산시키고, 상기 제 2 디퓨저는 확산된 반응가스를 상기 반응공간에 균일하게 확산시키며, 상기 백킹 플레이트에는 공급되는 반응가스를 가장자리 영역으로 유도하기 위한 배플 플레이트를 더 포함하며, 상기 반응공간에 확산된 반응가스는 전 영역에서 균일한 밀도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 증착방법은,
증착장비 내에 글라스를 제공하는 단계;
상기 증착장비의 내부를 증착을 위한 상태로 유지하는 단계;
상기 증착공정이 유지된 증착장비의 반응공간에 반응가스를 공급하는 단계;
상기 공급된 반응가스를 제 1 디퓨저와 제 2 디퓨저를 이용하여 순차적으로 확산시키는 단계; 및
상기 반응공간에서 증착공정을 진행하여 상기 글라스 기판 상에 증착막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 디퓨저는 공급되는 반응가스를 가장자리 영역으로 확산하도록 하고, 상기 제 2 디퓨저는 상기 제 1 디퓨저에서 확산된 반응가스를 반응공간의 전 영역에 균일한 밀도로 확산되도록 하며, 상기 글라스 상에 증착막을 형성한 다음, 상기 글라스를 반출하기 위하여 질소가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 화학기상증착장비 내에 두개의 디퓨저를 배치함으로써, 반응공간에 균일한 밀도의 반응가스가 공급되도록 하여 글라스 상에 균일한 두께의 증착막을 형성할 수 있도록 하였다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 화학기상증착장비의 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 화학기상증착장비(100)는 상부가 개방된 하부챔버(109)와 상기 하부챔버(109) 상부에 리드(lid: 101)가 배치되어 있다. 그리고 상기 하부챔버(109) 상부에는 증착공정을 진행하기 위한 반응가스 공급을 위한 백킹 플레이트(backing plate: 105)가 배치되어있고, 상기 백킹 플레이트(105) 하측에는 반응가스를 확산시키는 제 1 디퓨저(103a)와 제 2 디퓨저(103b)가 배치되어 있다.
즉, 본 발명에서는 디퓨저가 듀얼(dual) 구조로 되어 있어, 반응가스의 확산율을 높였다.
상기 백킹 플레이트(105) 중심 영역에는 반응가스를 가장자리 영역으로 유도하는 배플 플레이트(baffle plate: 102)가 배치되어 있다.
그리고 상기 하부챔버(109)에는 글라스(106) 상에 증착공정을 진행하기 위한 스테이지를 구비한 서셉터(107)가 배치되어 있고, 상기 서셉터(107) 상에는 글라스(106)에 전원을 인가할 수 있는 하부전극(미도시)이 배치되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 화학기상증착장비(100)는 상기 백킹 플레이트(105)로부터 공급되는 반응가스를 제 1 디퓨저(103a)가 가장자리 영역으로 균일하게 확산될 수 있도록 한 다음, 상기 제 2 디퓨저(103b)를 통하여 최종적으로 반응공간의 전 영역에 균일한 밀도의 반응가스가 공급되도록 한다.
그래서 증착막(104)이 형성될 글라스(106) 상부에 균일한 밀도의 반응가스가 존재하게 되고, 이와 같은 상태에서 증착공정을 진행하면 상기 글라스(106) 상에 균일한 두께의 증착막(104)이 형성된다.
도 3a 미 도 3b는 본 발명에 따른 화학기상증착장비의 공정과정을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 증착장비 내로 글라스가 로딩되면, 하부챔버(109) 내측에 배치된 서셉터(107)는 리프트 핀(golf tee: 117)을 이용하여 로딩되는 글라스(106)를 상기 서셉터(107) 상에 안착시킨다.
이때, 상기 서셉터(107)는 상기 글라스(106)의 가장자리 영역에 증착막이 형성되지 않도록 하는 고정블럭(130)과 얼라인 핀(align pin: 115)으로 얼라인하여 상기 글라스(106) 상에 증착 공정이 진행되도록 한다.
도면에 도시한 118은 리프트핀(117)들을 지지하는 지지판(118)이고, 122는 상기 리프트핀(117)이 수직한 방향으로 상승할 수 있도록 가이드하는 버싱(bushing: 122)이다.
이와 같이, 상기 글라스(106)가 로딩되면, 증착장비의 게이트 밸브(gate valve)가 닫히고, 상기 하부챔버(109)의 반응공간은 진공상태가 된다. 그리고 증착을 위해 장비 내부는 공정을 위한 온도와 압력으로 맞춘 다음, 반응가스를 공급한다.
상기 반응가스는 도 2에서 도시한 백킹 플레이트에서 공급되는데, 중심에 배치된 배플 플레이트에 의해서 반응가스들이 사이드 방향으로 유도된다.
그런 다음, 본 발명에서는 제 1 디퓨저(103a)에 의해서 반응가스를 상기 제 2 디퓨저(103b)의 가장자리 영역까지 균일하게 확산시킨 다음, 제 2 디퓨저(103b)를 통하여 반응공간의 전 영역에 균일한 밀도의 반응가스를 확산시킨다.
따라서, 반응공간 전 영역에 균일한 반응가스들이 공급된 상태에서 글라스(106) 상에 증착공정이 이루어지기 때문에 상기 글라스(106) 상에는 균일한 두께의 증착막이 형성된다. 이와 같이, 증착공정이 완료되면 반응가스 공급을 중단시킨 다음, 질소(N2)가스를 공급시켜 글라스(106)와 서셉터(107)의 분리를 용이하게 한다.
이와 같이, 증착 공정이 완료되면, 상기 서셉터(107)는 하측으로 내려오고, 상기 리프트핀(117)이 상승하여 증착공정이 완료된 글라스(106)를 상승시킨다. 이때, 게이트 밸브가 오픈 상태가 되면서 로봇암이 증착장비내로 들어와 상기 글라스(106)를 외부로 반출한다.
상기와 같이 본 발명에서는 화학기상증착장비에 두개의 디퓨저를 배치하여, 반응가스가 균일하게 반응공간에 공급되도록 하였고, 이로 인하여 증착되는 막의 유니포머티를 향상시켰다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 화학기상증착장비 내에 두개의 디퓨저를 배치함으로써, 반응공간에 균일한 밀도의 반응가스가 공급되도록 한 효과가 있다.
또한, 글라스 상에 증착되는 증착막의 두께가 전 영역에서 균일한 두께를 갖도록 한 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 반응가스를 공급하는 백킹 플레이트;
    상기 백킹 플레이트에서 공급되는 반응가스를 확산하는 제 1 디퓨저;
    상기 제 1 디퓨저에서 확산된 반응가스를 반응공간에 확산하는 제 2 디퓨저; 및
    상기 반응공간 하측에 글라스를 안착시키는 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착 장비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 디퓨저는 상기 반응가스를 가장자리 영역으로 균일하게 확산시키는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장비.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 디퓨저는 확산된 반응가스를 상기 반응공간에 균일하게 확산시키는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장비.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 백킹 플레이트에는 공급되는 반응가스를 가장자리 영역으로 유도하기 위한 배플 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장비.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반응공간에 확산된 반응가스는 전 영역에서 균일한 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 화학기상증착장비.
  6. 증착장비 내에 글라스를 제공하는 단계;
    상기 증착장비의 내부를 증착을 위한 상태로 유지하는 단계;
    상기 증착공정이 유지된 증착장비의 반응공간에 반응가스를 공급하는 단계;
    상기 공급된 반응가스를 제 1 디퓨저와 제 2 디퓨저를 이용하여 순차적으로 확산시키는 단계; 및
    상기 반응공간에서 증착공정을 진행하여 상기 글라스 기판 상에 증착막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 디퓨저는 공급되는 반응가스를 가장자리 영역으로 확산하도록 하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 디퓨저는 상기 제 1 디퓨저에서 확산된 반응가스를 반응공간의 전 영역에 균일한 밀도로 확산되도록 하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 글라스 상에 증착막을 형성한 다음, 상기 글라스를 반출하기 위하여 질소가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증착방법.
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