KR20130030924A - 기판 제조장치 - Google Patents

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KR20130030924A
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KR1020110094522A
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김지훈
문종원
이종철
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판의 증착 및 합착공정이 수행되는 진공챔버; 상기 진공챔버 내부에서 상기 기판을 가열하도록 상기 기판의 하측에 마련되는 가열부; 상기 진공챔버 내부에서 상기 가열부를 수직방향으로 승하강시키도록 상기 가열부의 하측에 배치되는 승강부; 및 고온에서 상기 가열부에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부의 상면에 하나 또는 복수개 마련되는 패드부를 포함하는 기판 제조장치를 제공한다.
본 발명에 의한 기판 제조장치는 가열부의 하부에 마련되는 패드부의 높이를 개선하여 상기 가열부의 모서리 부분이 고온의 상태에서 자중에 의해 처지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 기판이 대형화됨에 따라 기판을 승하강시키는 승강부를 복수개 구비하여 상기 가열부를 하방에서 지지하는 구조를 강화함으로써 상기 가열부의 처짐현상을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 기대된다.

Description

기판 제조장치{Manufacture apparatus of circuit}
본 발명은 기판 제조장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 강화 화학증착(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposion) 장비를 이용하여 증착공정을 수행하는 기판 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 합착 및 증착 공정을 진행하는 공정챔버(Process Chamber)는 상부가 개방된 반응챔버가 챔버덮개에 의해 덮어지게 된다. 이에 따라, 상기 반응챔버와 챔버덮개에 의해 외부와 차단된 반응공간이 형성된다.
그리고 반응공간 내에는 상부전극과 하부전극(susceptor)이 배치되어 있고, 상기 하부전극은 샤프트에 의해서 상하로 움직인다.
상기 상부전극에는 플라즈마 형성을 위한 기체주입관과 고전압을 인가하기 위한 발전기와, 주입된 가스를 분사하는 디퓨저(diffuser)가 배치되어 있다.
상기 하부전극 상에 기판이 안착되면, 상기 상부전극과 하부전극의 사이에 전계를 형성하여 상기 기판상에 이온 입자들이 증착된다.
이때, 공정을 진행하기 전에 상기 하부전극의 내측에 배치되어 있는 히팅 라인에 열을 가하여 상기 기판을 공정조건에 부합되도록 예열시킨다.
상기와 같은 합착 및 증착 공정 시, 상기 공정챔버에 사용되는 하부전극은 알루미늄으로 된 일체형 플레이트에 히팅라인(Heating Line)과 열감지센서(Thermo Couple)가 설치된 구조로 되어 있다.
그러나 상기와 같이 하부전극은 하나의 알루미늄 플레이트로 형성된 구조로 상기 샤프트가 지지하는 중심으로부터 외측의 상기 하부전극이 고온의 상태에서 자중에 의하여 처짐 현상이 발생하는 한계가 있다.
특히, 하부전극이 대형화되어 갈수록 합착 및 증착공정 과정에서 플레이트 변형이 발생하여 기판의 밀착 특성이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 보다 상세하게는 플라즈마 강화 화학증착 장비를 이용하여 증착공정 시, 가열부에 처짐을 방지할 수 있도록 패드부를 개선한 기판 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 기판의 증착 및 합착공정이 수행되는 진공챔버; 상기 진공챔버 내부에서 상기 기판을 가열하도록 상기 기판의 하측에 마련되는 가열부; 상기 진공챔버 내부에서 상기 가열부를 수직방향으로 승하강시키도록 상기 가열부의 하측에 배치되는 승강부; 및 고온에서 상기 가열부에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부의 상면에 하나 또는 복수개 마련되는 패드부를 포함하는 기판 제조장치를 제공한다.
상기 승강부는 외부 압력을 통하여 수직 방향으로 승하강하는 승강부재 및 상면에 복수개의 상기 패드부가 배치되도록 상기 승강부재의 상단에 수평방향으로 결합되어 상기 승강부재의 승하강 작동에 따라 상기 가열부를 가압하는 지지부재를 포함할 수 있다.
상기 패드부는 일 단면이 원형 또는 다각형으로 형성되고, 상기 가열부의 모서리 부분이 고온 상태에서 열변형에 의한 처짐을 방지하도록 상부에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 경사면은 적어도 상기 가열부의 각 모서리 부분에 배치되며, 상기 가열부의 폭방향, 길이방향 및 중심방향 중 어느 한 방향으로 하향경사지게 형성될 수 있다.
상기 패드부는 상기 경사면의 높이가 단계적으로 증가하도록 복수개의 계단 형상 단차가 형성될 수 있다.
상기 패드부는 상기 경사면의 하측 높이가 1.5~2.0mm로 형성되고, 상기 경사면의 상측 높이가 2.0~2.5mm로 형성될 수 있다.
또한 본 발명은 기판의 증착 및 합착공정이 수행되는 진공챔버; 상기 진공챔버 내부에서 상기 기판을 가열하도록 상기 기판의 하측에 마련되는 가열부; 상기 진공챔버 내부에서 상기 가열부를 수직방향으로 승하강 시키도록 상기 가열부의 하측에 배치되는 복수개의 승강부; 및 고온에서 상기 가열부에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부의 상면에 하나 또는 복수개 마련되는 패드부를 포함하는 기판 제조장치를 제공한다.
본 발명에 의한 기판 제조장치는 가열부의 하부에 마련되는 패드부의 높이를 개선하여 상기 가열부의 모서리 부분이 고온의 상태에서 자중에 의해 처지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 기판이 대형화됨에 따라 기판을 승하강 시키는 승강부를 복수개 구비하여 상기 가열부를 하방에서 지지하는 구조를 강화함으로써 상기 가열부의 처짐 현상을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 기대된다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 제조장치의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 승강부의 배치구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 승강부를 정면에서 도시하는 정면도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 패드부를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 패드부의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 제조장치의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 제조장치(100)의 일 실시예에 의한 샤워헤드형 평판전극을 이용한 플라즈마 강화 화학증착(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposion) 장치를 모식도 형식으로 간단하게 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 승강부(130)의 배치구조를 도시하는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 제조장치(100)는 기판(10)의 증착 및 합착공정이 수행되는 진공챔버(110)와, 상기 진공챔버(110) 내부에서 상기 기판(10)을 가열하도록 상기 기판(10)의 하측에 마련되는 가열부(120)와, 상기 진공챔버(110) 내부에서 상기 가열부(120)를 수직방향으로 승하강시키도록 상기 가열부(120)의 하측에 배치되는 승강부(130) 및 고온에서 상기 가열부(120)에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부(130)의 상면에 하나 또는 복수개 마련되는 패드부(140)를 포함한다.
상기 진공챔버(110)는 상부가 개방된 형상으로 챔버 덮개(미도시)에 의하여 개폐 가능하도록 형성되며, 내부에는 상하 이송이 가능하고 전기적으로 접지되는 가열부(120)와, 상기 가열부(120) 상측에 배치되는 샤워 헤드(Shower Head)(미도시)가 설치된다.
상기 기판(10)은 상기 가열부(120)의 상면에 안착되며, 하부전극인 상기 가열부(120)의 내부에는 상기 기판(10)을 가열시킬 수 있도록 마련되는 히터(미도시)가 장착되어 있다.
상기 가열부(120) 상부에 형성되는 상기 진공챔버(110)에는 외부 RF 발전기에 연결되는 샤워 헤드형 평판전극이 설치된다.
상기 평판전극 상에서 이온화되어 상기 기판(10) 상에 증착공정이 이루어진 후 남은 혼합가스는 상기 평판전극의 내부와 연통되도록 마련된 기체 유동관을 통하여 외부로 배기된다.
본 발명에 있어서, 상기한 기재는 PECVD 공정에 의해 다층 박막의 형성이 요구되는 기재라면 예를 들어, 반도체 제조용 실리콘 웨이퍼, 티에프티(TFT) 제조용 유리기판, 태양전지 제조용 실리콘 웨이퍼 등을 들 수 있으며, 이는 상기 기판 제조공정 뿐만아니라 다른 종류의 기판 제조 공정에도 특별히 제한되지 않는 것을 밝혀둔다.
또한 경우에 따라서는 이러한 기재상에 하나 또는 둘 이상의 박막들이 이미 형성되어 있거나, 소정의 도펀트를 주입하여 부분적 또는 전면적으로 활성화가 행해진 상태에서도 제조공정이 이루어질 수 있다.
상기 가열부(120)는 일반적으로 사용되는 상기 기판 제조장치(100)에 포함되는 서셉터(Susceptor) 및 하부전극으로 통용될 수 있으며, 또는 이를 포함하는 구성으로 사용될 수 있다.
상기 가열부(120)의 하측에는 상기 가열부(120)를 상하방향으로 수직 이송시키는 승강부(130)가 배치된다.
상기 승강부(130)는 상기 가열부(120)의 하측을 부분적 또는 전체적으로 지지하는 지지부재(133)와, 상기 지지부재(133)의 수직 하방에 결합되어 상기 지지부재(133)를 수직방향으로 승하강시키는 승강부재(131)를 포함한다.
상기 승강부재(131)는 복수개의 상기 지지부재(133)가 동시에 작동하도록 하나의 바(Bar)(미도시)에 장착되며, 상기 바의 수직 상하이동에 따라서 상기 지지부재(133)는 동시에 움직이며 상기 가열부(120)를 지지하게 된다.
상기 기판 제조장치(100)는 상기 가열부(120)의 하측을 지지하는 복수개의 지지부재(133)가 하나의 승강부재(131)에 의하여 작동된다.
상기 승강부재(131)에는 양 단부에 한 쌍의 패드부(140)가 배치된 하나의 단위 지지부재가 마련되며, 상기 단위 지지부재는 상기 승강부재(130) 상에 나란히 세 쌍이 배치된다. 여기서 상기 승강부재(130)의 개수는 하나의 실시예에 불과하며, 상기 가열부(120)를 효과적으로 지지할 수 있는 구조라면 이에 한정되지 않는다.
상기 패드부(140)는 상기 가열부(120)와 직접적으로 접촉하며, 상기 가열부(120)가 고온의 상태에서도 자중에 의하여 처짐이 발생하는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
또한 상기 패드부(140)는 상기 지지부재(133)의 상면에서 위치에 따라서 그 높이가 다르게 형성되어 상기 가열부(120)가 고온의 상태에서 처짐이 발생하는 것을 보상할 수 있도록 형성된다.
도 3은 도 2에 나타낸 승강부(130)를 정면에서 도시하는 정면도이고, 도 4는 도 2에 나타낸 패드부(140)를 도시하는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 패드부(140)는 상기 가열부(120)의 하측에서 상기 가열부(120)의 중심으로부터 그 형상이 달라지도록 마련된다.
상기 가열부(120)의 중심에 인접하게 마련되는 상기 패드부(140)는 상면이 평면을 이루도록 형성되며, 상기 가열부(120)의 중심으로부터 먼 곳 즉 상기 가열부(120)의 가장자리인 모서리 부분에 인접하게 배치되는 상기 패드부(140)는 상면에 경사면(141)이 형성된다.
이때 상기 패드부(140)는 일 단면이 원형 또는 다각형으로 형성되고, 상기 가열부(120)의 모서리 부분이 고온 상태에서 열변형에 의한 처짐을 방지하는 기능을 갖는다. 따라서 상기 패드부(140)는 내열성이 좋고 제작이 용이한 알루미늄과(Al) 알루미늄 아노다이징(Anodizing Aluminum; Al2O3)이 사용되는 것이 바람직다.
상기 경사면(141)이 형성된 상기 패드부(140)는 적어도 상기 가열부(120)의 각 모서리 부분에 배치되며, 상기 가열부(120)의 폭방향, 길이방향 및 중심방향 중 어느 한 방향으로 하향경사지도록 상기 경사면(141)이 형성된다.
이는 상기 승강부(130)가 상기 가열부(120)를 하측에서 지지함에도 불구하고, 고온의 상태에서 알루미늄 소재의 상기 가열부(120)가 열변형에 의하여 처짐 현상이 발생하는 것을 방지하고, 또한 상기 가열부(120)의 중심부분에 비하여 상기 가열부(120)의 모서리 부분이 처짐현상에 의하여 중력방향으로 처지는 양을 보상하는 기능을 갖는다.
여기서 도 4에 나타낸 상기 경사면(141)의 상측과 하측의 차(t)는 약 5mm 이내로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 경사면(141)의 하측 높이는 약 1.5~2.0mm로 형성되고, 상기 경사면(141)의 상측 높이는 약 2.0~2.5mm로 형성된다.
또한 상기 경사면(141)의 상측과 하측의 차(t)가 약 5mm 이내로 형성되면 상기 패드부(140)의 전체적인 높이는 이에 한정되지 않는다.
이때 상기 경사면(141)은 상기 가열부(120)의 폭방향, 길이방향 및 무게 중심방향 중 어느 한 방향의 내측으로 하향 경사지도록 형성된다.
그러면 상기 경사면(141)의 상측이 상기 가열부(120)의 가장자리 부분을 상기 가열부(120)의 중심부분에 비하여 보다 상측으로 받치도록 배치되기 때문에 상기 가열부(120)가 고온의 상태에서 가장자리 부분에 처짐이 발생되는 것을 최대한 억제시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 패드부(240)의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 패드부(240)는 상면이 전체적으로 일 방향을 향해서 상향경사지도록 형성되되, 단계적으로 그 높이가 향상되도록 단차(241)가 형성된다.
상기 단차(241)는 상기 패드부(240)의 상측 높이와 상기 패드부(240)의 하측 높이 차를 균등한 비율의 높이로 배분하며, 상기 단차(241)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
상기 패드부(240)는 일 단면이 원형으로 형성되는 것이 바람직하지만, 상기 단차(241)의 지지효율을 극대화하기 위하여 일 단면이 사각형, 오각형 등의 다각형으로 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 제조장치(200)의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하여 상기 기판 제조장치(200)와 전기한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조장치(100)와의 차이점을 간략하게 설명한다. 이하에서 전기한 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
상기 기판 제조장치(200)는 상기 가열부(120)의 하측을 지지하는 복수개의 지지부재(233)가 복수개의 승강부재(231)에 의하여 작동된다.
상기 승강부재(231)에는 양 단부에 한 쌍의 패드부(140)가 배치된 하나의 단위 지지부재가 마련되며, 상기 단위 지지부재는 상기 승강부재(231) 상에 나란히 각각 한 쌍씩 배치된다.
그러면 중앙에 배치되는 상기 승강부재(231) 상에는 상면이 평평한 평면으로 형성되는 상기 패드부(140)가 배치되고, 상기 중앙에 배치되는 승강부재(231)의 양 측에는 각각 상기 승강부재(231) 상면에 경사면(141)(도 4 참조)이 형성되는 상기 패드부(140)가 배치되어, 상기 가열부(120)가 하측으로부터 균형적인 압력을 받으면서 승하강 작동이 이루어지고, 또한 열변형에 의해 처짐 현상이 발생하는 것을 최대한 억제할 수 있는 효과가 발생된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 의 작용효과에 관해 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 제조장치(100)는 상기 진공챔버(110) 내부에 마련되어 합착 또는 흡착공정 시 상기 기판(10)을 가열 및 승하강시키는 상기 승강부(130)가 마련되고, 상기 가열부(120)의 저면고 접촉하여 상기 가열부(120)가 고온의 상태에서 처짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부(130)의 상면에 구비되는 패드부(140)를 구비한다.
상기 가열부(120)의 상측에는 상기 기판(10)이 안착되고, 상기 가열부(120)는 상기 기판(10)을 약 280~380℃ 정도로 예열시킴으로써 상기 기판(10) 상에 증착 공정이 수행된다.
이때 상기 기판(10)의 크기가 초대형화됨에 따라서 고온의 상태에서 진행되는 증착공정 중에 상기 가열부(120)의 열변형 정도가 기존의 기판 크기에 비하여 증가하게 되므로 상기 패드부(140)가 열변형 정도를 보상할 수 있도록 상기 가열부(120)의 가장자리로 갈수록 상기 패드부(140)의 높이가 높아지게 형성된다.
상기 패드부(140)는 알루미늄과 알루미늄 아노다이징 재질로 온도 변화에 따른 열변형이 거의 발생하지 않는 특징이 있어 상기 가열부(120)와 상기 승강부(130) 사이에서 상기 가열부(120)의 열변형에 따른 처짐을 방지하고, 상기 가열부(120)의 가장자리에서 불가피하게 처짐이 발생하는 것을 보상하는 효과를 갖는다.
또한 증착공정 시, 상기 승강부(130)는 수직방향으로 작동하여 상기 가열부(120)를 승강시키며, 도 6에 도시된 바와 같이, 승강부재(231)를 복수개 구비하여 상기 가열부(120)의 승강작동을 보다 안정적으로 수행하고, 또한 상기 가열부(120)의 처짐 현상이 보다 감소되도록 할 수도 있다.
이때 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 승강부재(231)는 중앙에 배치되는 상기 승강부재(231)와 상기 중앙에 배치되는 승강부재(231)의 양측에 배치되는 승강부재(231)가 연동하여 동시에 작동되거나 또는 각각 개별적으로 작동이 가능하도록 제어하여 상기 가열부(120)의 처짐 현상을 부분적으로 보상할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200 : 기판 제조장치 110 : 진공챔버
120 : 가열부 130, 230 : 승강부
140, 240 : 패드부 141 : 경사면
131, 231 : 승강부재 133, 233 : 지지부재
241 : 단차

Claims (10)

  1. 기판의 증착 및 합착공정이 수행되는 진공챔버;
    상기 진공챔버 내부에서 상기 기판을 가열하도록 상기 기판의 하측에 마련되는 가열부;
    상기 진공챔버 내부에서 상기 가열부를 수직방향으로 승하강시키도록 상기 가열부의 하측에 배치되는 승강부; 및
    고온에서 상기 가열부에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부의 상면에 하나 또는 복수개 마련되는 패드부;
    를 포함하는 기판 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강부는,
    외부 압력을 통하여 수직 방향으로 승하강하는 승강부재; 및
    상면에 복수개의 상기 패드부가 배치되도록 상기 승강부재의 상단에 수평방향으로 결합되어 상기 승강부재의 승하강 작동에 따라 상기 가열부를 가압하는 지지부재;
    를 포함하는 기판 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드부는,
    일 단면이 원형 또는 다각형으로 형성되고, 상기 가열부의 모서리 부분이 고온 상태에서 열변형에 의한 처짐을 방지하도록 상부에 경사면이 형성되는 기판 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 경사면은,
    적어도 상기 가열부의 각 모서리 부분에 배치되며, 상기 가열부의 폭방향, 길이방향 및 중심방향 중 어느 한 방향으로 하향경사지게 형성되는 기판 제조장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 패드부는,
    상기 경사면의 높이가 단계적으로 증가하도록 복수개의 계단 형상 단차가 형성되는 기판 제조장치.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패드부는,
    상기 경사면의 하측 높이가 1.5~2.0mm로 형성되고, 상기 경사면의 상측 높이가 2.0~2.5mm로 형성되는 기판 제조장치.
    기판 제조장치.
  7. 기판의 증착 및 합착공정이 수행되는 진공챔버;
    상기 진공챔버 내부에서 상기 기판을 가열하도록 상기 기판의 하측에 마련되는 가열부;
    상기 진공챔버 내부에서 상기 가열부를 수직방향으로 승하강시키도록 상기 가열부의 하측에 배치되는 복수개의 승강부; 및
    고온에서 상기 가열부에 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 상기 승강부의 상면에 하나 또는 복수개 마련되는 패드부;
    를 포함하는 기판 제조장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 승강부는,
    외부 압력을 통하여 수직 방향으로 승하강하는 복수개의 승강부재; 및
    상면에 복수개의 상기 패드부가 배치되도록 상기 승강부재의 각 상단을 수평방향으로 연결하여 상기 승강부재의 승하강 작동에 따라 상기 가열부를 가압하는 지지부재;
    를 포함하는 기판 제조장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 패드부는,
    일 단면이 원형 또는 다각형으로 형성되어 상기 가열부의 모서리 부분이 고온 상태에서 열변형에 의한 처짐을 방지하도록 상부에 경사면이 형성되며,
    상기 경사면은 상기 가열부의 폭방향, 길이방향 및 중심방향 중 어느 한 방향으로 하향경사지게 형성되는 기판 제조장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 패드부는,
    상기 경사면의 하측 높이가 1.5~2.0mm로 형성되고, 상기 경사면의 상측 높이가 2.0~2.5mm로 형성되는 기판 제조장치.
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