KR20100053250A

KR20100053250A - 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임

Info

Publication number: KR20100053250A
Application number: KR1020080112283A
Authority: KR
Inventors: 오현택; 이창환; 노일호; 공병윤; 이정인
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-20

Abstract

본 발명은 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터의 상승시 기판 및 서셉터의 외곽 사이를 일정 간격으로 유지하는 섀도우프레임을 통하여 기판 파손 가능성을 줄이고 기판의 가장자리 영역에 플라즈마가 증착되지 못하도록 할 수 있는 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치는 상하면과 측면에 의한 내부의 밀폐된 반응영역이 정의된 챔버; 상기 챔버 내부로 기판을 지지한 채 승강되는 서셉터; 상기 서셉터의 가장자리 영역에 구비되어 상기 기판과 서셉터의 외곽을 덮어 가리는 사각 프레임 형상의 섀도우프레임을 포함한다.

챔버, 기판, 플라즈마, 화학기상증착, 섀도우, 서셉터

Description

플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임{Shadow frame for plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus}

본 발명은 플라즈마 화학기상증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터의 상승시 기판 및 서셉터의 외곽 사이를 일정 간격으로 유지하는 섀도우프레임을 통하여 기판 파손 가능성을 줄이고 기판의 가장자리 영역에 플라즈마가 증착되지 못하도록 할 수 있는 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임에 관한 것이다.

최근의 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 각종 전기적 신호에 의한 대용량의 데이터를 시각적 화상으로 표시하는 디스플레이 분야 또한 급속도로 발전하였고, 이에 부응하여 경량화, 박형화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(FPD)로서, 액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP), 전계방출표시장치(FED), 전계발광표시장치(ELD) 등이 소개되어 기존의 브라운관(CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

한편, 일반적인 평판표시장치 제조공정의 대부분은 기판을 대상으로 진행되는데, 예컨대 기판 표면에 소정 박막을 형성하는 박막증착공정, 상기 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피공정, 상기 박막의 노출된 부분을 제거하는 식각공정이 수차례 반복되며, 그 밖에 세정, 합착, 절단 등의 수많은 공정이 수반된다. 이중에서 박막증착공정은 공정 챔버 외부의 고전압의 에너지를 이용하여 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨 상태에서 공정가스 사이의 화학반응을 유도하는 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법이 폭넓게 사용되고 있다.

이하, 도면을 참조하여 종래의 플라즈마 화학기상증착 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 공정챔버의 하부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 화학기상증착 장치는, 공정챔버(10)의 내부는 챔버바디(11)에 의해 내부 반응영역이 외부 공간으로부터 밀폐되며, 공정챔버(10)의 내부에는 외부로부터 인입된 기판(w)이 상면에 탑재되는 서셉터(20), 서셉터(20)의 중앙 하단에 구비되어 서셉터(20)의 상승과 하강을 반복적으로 수행하는 승강부(30), 공정챔버(10)의 내부에 잔류하는 가스를 배출하여 공정챔버(10) 내부를 진공상태로 유지하는 배기부(40) 및 공정챔버(10)의 측벽에 상승 가능하게 구비되어 기판(w)이 서셉터(20)에 탑재된 후 공정가스가 기판(w) 상면에 증착되도록 서셉터(20)가 플라즈마 반응영역으로 상승하면 기판(w)과 서셉터(20)의 가장자리 영역의 상면에 접촉되는 섀도우프레임(50)을 포함한다. 여기서, 공정챔버(10)의 내부에는 반응영역(A)에 공정가스를 확산시키는 디퓨져플레이트(60)을 더 포함한다.

그러나 상기와 같은 종래의 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서, 섀도우프 레임(50)은 통상 세라믹으로 제조되기 때문에 전체 섀도우프레임(50)의 중량으로 인하여 기판(w)의 가장자리 영역을 압착하는 압력을 무시할 수 없다. 따라서 섀도우프레임(50)이 기판(w)의 가장자리 영역의 상면을 압착하는 경우 기판(w)의 가장자리 영역이 파손되는 문제점이 있고 이로 인하여 기판 생산수율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 서셉터(20)는 내부에 삽입된 히터로부터 전달된 열 및 플라즈마 증착 중에 발생되는 열이 섀도우프레임(50)에 전달되기 때문에, 상기와 같이 섀도우프레임(50)이 기판(w)의 가장자리 영역에 압착되는 경우 섀도우프레임(50)이 열손상을 받아 수평을 유지하지 못하고 일정각도로 휘어지게 되어 플라즈마가 섀도우프레임(50)에 의해 차단되지 못하고 증착되어서는 안될 부분인 기판(w)이 가장자리 영역의 외측에 증착되게 되어 공정가스의 낭비를 야기함과 함께 서셉터(20)와 공정챔버(10) 내부를 자주 세정해야 하는 번거로움으로 인하여 장비의 이용효율이 크게 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터의 상승시 기판 및 서셉터의 외곽 사이를 일정 간격으로 유지한 상태에서 덮어 가리는 섀도우 프레임을 구비하여 기판 파손 가능성을 줄이고 기판의 가장자리 영역에 플라즈마가 증착되지 못하도록 할 수 있는 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치는 상하면과 측면에 의한 내부의 밀폐된 반응영역이 정의된 챔버; 상기 챔버 내부로 기판을 지지한 채 승강되는 서셉터; 상기 서셉터의 가장자리 영역에 구비되어 상기 기판과 서셉터의 외곽을 덮어 가리는 사각 프레임 형상의 섀도우프레임을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 섀도우프레임은 상기 서셉터의 가장자리 영역에 높이 조절이 가능한 리프트홀더부재에 의해 상기 서셉터의 가장자리 영역에 대응되는 서셉터고정부와 상기 기판의 가장자리 영역에 대응되는 기판커 버부가 소정 간격을 유지한다.

본 발명의 바람직한 실시에에 의하면, 상기 섀도우프레임은 상기 기판의 가장자리 영역을 커버하는 기판커버부는 상기 기판으로부터 멀어질수록 비스듬히 상승되는 경사면을 가진다.

본 발명에 의하면, 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터의 상승시 기판 및 서셉터의 외곽 사이를 일정 간격으로 유지한 상태에서 덮어 가리는 섀도우 프레임을 구비함으로써, 섀도우프레임과 기판의 면접촉에 의한 기판 파손 가능성을 줄이고 기판의 가장자리 영역에 플라즈마가 증착되지 못하도록 할 수 있다.

또한, 상기와 같이 기판이 파손되는 것을 방지하여 기판의 생산수율을 향상시킬 수 있으며, 서셉터로부터 섀도우프레임으로 열에너지가 전달되지 못하도록 하여 섀도우프레임의 변형에 의한 공정가스의 누설을 방지하여 이를 통하여 챔버내부의 공정가스를 제거하는 세정주기를 길어지게 하여 증착 장치의 효율성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세 히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 섀도우프레임의 일부를 발췌한 단면도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 섀도우프레임이 적용된 플라즈마 화학기상증착 장치는, 상하면과 측면에 의한 내부의 밀폐된 반응영역(A)이 정의된 챔버(100) 내부로 기판(w)을 지지한 채 승강되는 서셉터(120)가 구비되고, 기판(w)과 서셉터(120)의 외곽을 덮어 가리는 사각 프레임 형상의 섀도우프레임(150)이 서셉터(120)의 가장자리 영역에 구비된다. 여기서, 섀도우프레임(150)은 Al-anodizing 또는 세라믹 재질로 이루어진다.

좀 더 상세히 설명하면, 먼저 챔버(100)는 그 내부로 고유의 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 반응용기로서, 하면과 측면을 이루는 베이스프레임(101)과 상면을 이루는 리드프레임(102)의 결합으로 이루어질 수 있다. 그리고 리드프레임(102)에는 전압이 인가되고, 외부의 공정가스를 반응영역(A)으로 공급하는 공급포트(103)가 구비되며, 그 하단에는 공급포트(103)의 공정가스가 반응영역(A) 전 면적에 걸쳐 균일하게 분사되도록 다수의 분사홀(105)이 투공된 디퓨져플레이트(106)가 배치된다. 여기서, 디퓨져플레이트(106)의 외곽에는 배기를 위한 배기플레넘(107)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로, 챔버(100) 내부의 반응영역(A) 하단으로는 처리 대상물인 기판(w)을 지지한 상태로 외부의 승강어셈블리(130)에 의해 최저높이인 홈포지션으로부터 최대높이인 공정포지션 사이를 승강하는 서셉터(120)가 구비되는데, 상기 서셉터(120)는 전기적으로 접지되며, 목적에 따라 그 내부로 히터 등의 발열수단이 내장된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치의 섀도우프레임(150)은, 서셉터(120)의 가장자리 영역에 얼라인 핀 등과 같은 리프트홀더부재(151)에 의해 섀도우프레임(150)의 서셉터고정부(150a)가 고정된다.

여기서, 서셉터(120)의 가장자리 영역에 대응되는 섀도우프레임(150)의 서셉터고정부(150a)와 기판(w)의 가장자리 영역에 대응되는 섀도우프레임(150)의 기판커버부(150b)는 일정간격을 유지하며, 상기 간격은 약 0.5 - 2.0 mm 정도의 아주 작은 값을 가져 섀도우프레임(150)과 서셉터(120) 또는 섀도우프레임(150)과 기판(w)의 면접촉을 방지하고 기판(w)의 외곽으로 공정가스가 누설(Leak)되는 양을 최소화할 수 있다.

또한, 서셉터(120)의 가장자리 영역에 대응되는 섀도우프레임(150)의 서셉터고정부(150a)와 기판(w)의 가장자리 영역에 대응되는 섀도우프레임(150)의 기판커버부(150b)의 일정간격은 리프트홀더부재(151)를 통하여 조절 가능하며 필요한 경우 별도의 어댑터를 추가하여 조절될 수 있다.

또한, 기판(w)의 가장자리 영역을 커버하는 섀도우프레임(150)의 기판커버부(150b)는 다른 부분에 비하여 얇은 형상을 가지도록 일정각도의 기울기를 가지게 되는데 즉, 상기 기판으로부터 멀어질수록 비스듬히 상승되는 경사면을 통하여 기판(w)에 증착될 공정가스가 기판(w)의 외곽 즉, 가장자리 영역의 외측으로 누 설(Leak)되는 것을 방지 또는 최소화하여 기판(w)의 외곽에서 상기 기판커버부(150b)에 의하여 플라즈마 교란이 발생하는 것을 억제하여 기판(w)의 가장자리 부분에서도 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있다.

따라서 상기와 같은 섀도우프레임(150)에 의하면, 섀도우프레임(150)이 종래와 같이, 챔버의 측벽에 고정 설치되어 상기 서셉터의 상승시 서셉터의 가장자리와 기판의 가장자리 영역을 접촉 커버하는 것이 아니라, 서셉터(120)의 가장자리 영역에 리프트홀더부재(151)에 의해 서셉터(120)의 가장자리 영역에 대응되는 섀도우프레임(150)의 서셉터고정부(150a)와 기판(w)의 가장자리 영역에 대응되는 섀도우프레임(150)의 기판커버부(150b)가 일정간격을 유지하도록 섀도우프레임(150)의 서셉터고정부(150a)가 고정됨으로써, 섀도우프레임(150)이 서셉터(120)의 가장자리와 기판(w)의 가장자리에 접촉되지 않아 기판(w)의 파손 가능성을 줄이고 기판(w)의 가장자리 영역 외측에 플라즈마가 증착되지 못하도록 할 수 있다.

또한, 기판(w)의 가장자리 영역을 커버하는 섀도우프레임(150)의 기판커버부(150b)가 섀도우프레임(150)의 다른 부분에 비하여 얇은 형상을 가지도록 기울어지게 기판(w)의 가장자리 영역에서 상기 기판커버부(150b)에 의하여 플라즈마 교란이 발생하는 것을 억제하여 기판(w)의 가장자리 부분에서도 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임의 작용과 효과에 대해 설명하면, 최초 기판(w)이 챔버(100)의 반응영역(A)으로 반입되어 홈포지션 위치의 서셉터(120) 상에 안착된다. 이때, 서셉 터(120)의 가장자리 상측에는 리프트홀더부재(151)에 의해 섀도우프레임(150)이 고정 설치되어 있으므로, 상기 리프트홀더부재(151)의 조절을 통하여 서셉터(120)로부터 섀도우프레임(150)이 일정간격 이격되도록 하는 것이 바람직하다.

이후, 승강어셈블리(130)에 의해 서셉터(120)가 공정포지션까지 상승하게 되고 디퓨져플레이트(106) 하단에 근접 대면된 상태에서 공급포트(103)로부터 유입되는 공정가스가 디퓨져플레이트(106)를 통과하여 기판(w)의 전면적으로 확산되고 이와 동시에, 리드프레임(102)으로 고주파전압이 인가되어 리드프레임(102)과 서셉터(120)와의 전위차로 인하여 반응영역(A) 내의 공정가스는 플라즈마로 여기되고 기판(w)의 표면으로 낙하, 흡착되어 박막으로 증착된다.

이후, 박막증착이 완료되면 서셉터(120)가 다시 홈포지션으로 하강하고 배기플레넘(107)을 통해 반응영역(A)의 공정가스가 배기된다.

따라서 상기와 같이 전술한 바에 의하면, 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터의 상승시 기판 및 서셉터의 외곽 사이를 일정 간격으로 유지한 상태에서 덮어 가리는 섀도우 프레임을 구비함으로써, 섀도우프레임과 기판의 면접촉에 의한 기판 파손 가능성을 줄이고 기판의 가장자리 영역에 플라즈마가 증착되지 못하도록 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 플라즈마 화학기상증착 장치에 있어서 섀도우프레임의 일부를 발췌한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 챔버 120 : 서셉터

150 : 섀도우프레임 A : 반응영역

w : 기판

Claims

상하면과 측면에 의한 내부의 밀폐된 반응영역이 정의된 챔버;

상기 챔버 내부로 기판을 지지한 채 승강되는 서셉터;

상기 서셉터의 가장자리 영역에 구비되어 상기 기판과 서셉터의 외곽을 덮어 가리는 사각 프레임 형상의 섀도우프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임.
제1항에 있어서,

상기 섀도우프레임은

상기 서셉터의 가장자리 영역에 높이 조절이 가능한 리프트홀더부재에 의해 상기 서셉터의 가장자리 영역에 대응되는 서셉터고정부와 상기 기판의 가장자리 영역에 대응되는 기판커버부가 소정 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임.
제1항에 있어서,

상기 섀도우프레임은 상기 기판의 가장자리 영역을 커버하는 기판커버부는 상기 기판으로부터 멀어질수록 비스듬히 상승되는 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상증착 장치용 섀도우프레임.