KR20150065403A - 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치 - Google Patents

Abstract

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 평면디스플레이용 기판에 증착물질을 공급함과 동시에 증착물질이 기판의 표면에서 반응 후 생성된 반응물을 상부로 배기하는 가스 공급/배기판; 가스 공급/배기판의 상부에 배치되되, 가스 공급/배기판과 사이에 버퍼공간을 형성하는 백킹 플레이트; 버퍼공간에 연통되되, 가스 공급/배기판을 통해 버퍼공간으로 유입된 반응물을 배기하는 반응물 배기유닛; 및 가스 공급/배기판에 연결되되, 가스 공급/배기판에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 공급유닛을 포함하며, 고주파전원 공급유닛은, 고주파 발생부에 연결되되, 백킹 플레이트를 관통하여 가스 공급/배기판에 결합되며 가스 공급/배기판에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 피더(feeder)를 포함한다.

Description

평면디스플레이용 화학 기상 증착장치{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS FOR FLAT DISPLAY}

본 발명은, 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고주파전원의 정상파효과를 제거하도록 가스 공급/배기판에 직접 고주파전원을 공급하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 관한 것이다.

평면디스플레이는 개인 휴대단말기를 비롯하여 TV나 컴퓨터의 모니터 등으로 널리 채용된다.

평면디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등으로 그 종류가 다양하다.

특히, 평면디스플레이 중 유기전계 발광표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 평면 디스플레이로서 주목받고 있다.

이러한 유기전계 발광표시장치는 애노드와 캐소드 그리고, 애노드와 캐소드 사이에 개재된 유기막들을 포함한다.

여기서, 유기막들은 최소한 발광층을 포함하며, 발광층 이외에도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층을 더 포함한다.

또한, 유기전계 발광표시장치는 유기물의 자체 발광에 의해 컬러 화상을 구현하는 초경박형 표시장치로서, 그 구조가 간단하면서 광효율이 높다는 점에서 차세대의 유망 평면디스플레이로서 주목받고 있다.

이러한 유기전계 발광표시장치용 기판을 제조하기 위해서는 기판 상에 TFT(Thin Film Transistor)를 형성하기 위한 무기물 증착공정과 패터닝 공정이 반복적으로 이루어지고, 이후 발광 셀(Cell)을 구성하기 위한 유기물 증착이 이루어진다.

통상적으로 유기전계 발광표시장치용 기판에 증착되는 무기물은 화학 기상 증착공정(CVD, Chemical Vapor Deposition Process)으로 증착된다. 이는 화학 기상 증착공정이 다양한 박막을 형성하는데 유리하기 때문이다.

유기전계발광표시장치(OLED) 기판을 제조하기 위한 증착공정 중에 하나인 화학 기상 증착공정(CVD, Chemical Vapor Deposition Process)을 간략히 설명하면 다음과 같다.

화학 기상 증착공정은, 외부의 고주파전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 기판 상에 증착되는 공정으로서, 이러한 공정은 화학 기상 증착공정을 수행하는 공정챔버 내에서 이루어진다.

특히 최근에는 단시간에 많은 기판을 처리할 수 있도록, 일정한 간격으로 배치되는 복수 개의 공정챔버를 구비하는 화학 기상 증착 장치가 널리 사용되고 있다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 화학 기상 증착공정을 수행하는 챔버(C) 내부의 하부 영역에는 증착 대상의 기판(G)이 로딩되는 기판 로딩부(2)를 구비한 서셉터(3)가 설치된다.

그리고, 챔버(C)의 내부에는 기판(G)에 플라즈마 상태의 공정가스, 즉 증착물질을 분배하는 가스 분배판(4)과, 가스 분배판(4)과 사이에 버퍼공간(S)을 형성하는 백킹 플레이트가(5)가 배치된다.

그리고, 챔버(C)의 상부에는 버퍼공간(S)에 공정가스를 공급하는 가스 공급부(8)가 마련되며, 또한 챔버(C)의 상부에는 백킹 플레이트(5)의 중심부에 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원부(9)가 마련되며, 연결라인(9a)에 의해 백킹 플레이트(5)의 중심부에 고주파전원을 공급한다.

그리고, 서셉터(3)의 하부에는 기판 로딩부(2)에 로딩된 기판(G)이 처지는 것을 방지하는 복수의 서셉터 지지대(6)가 결합된다.

서셉터(3)와 서셉터 지지대(6)는 그 하부에 마련된 승강모듈(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강되도록 설치된다.

그리고, 기판(G)은 챔버(1)의 측부에 마련된 기판 출입구(7), 즉 게이트 밸브를 통해 기판 로딩부(2)의 상면으로 로딩되거나 혹은 기판 로딩부(2)로부터 취출된다.

상기와 같은 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 백킹 플레이트(5)의 중심부에 VHF(very high frequency:~300MHz) 대역의 고주파전원을 공급하는 경우에, 백킹 플레이트(5)의 표면을 따라 흐르는 고주파전원의 정상파 효과에 의해 고주파전원이 백킹 플레이트(5)의 중심부에서 테두리부를 거쳐 가스분배판(4)으로 갈수록 가스분배판(4)의 전면적에 걸친 전기장의 세기가 불균일하게되는 문제점이 있다.

[문헌1] 한국특허공개공보 제10-2006-0092886호 (어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드), 2006.08.23. 공개

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가스 공급/배기판에 고주파전원을 직접 공급함으로써 고주파전원의 정상파효과를 제거할 수 있는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 평면디스플레이용 기판에 증착물질을 공급함과 동시에 증착물질이 상기 기판의 표면에서 반응 후 생성된 반응물을 상부로 배기하는 가스 공급/배기판; 상기 가스 공급/배기판의 상부에 배치되되, 상기 가스 공급/배기판과 사이에 버퍼공간을 형성하는 백킹 플레이트; 상기 버퍼공간에 연통되되, 상기 가스 공급/배기판을 통해 상기 버퍼공간으로 유입된 상기 반응물을 배기하는 반응물 배기유닛; 및 상기 가스 공급/배기판에 연결되되, 상기 가스 공급/배기판에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 공급유닛을 포함하며, 상기 고주파전원 공급유닛은, 고주파 발생부에 연결되되, 상기 백킹 플레이트를 관통하여 상기 가스 공급/배기판에 결합되며 상기 가스 공급/배기판에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 피더(feeder)를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치가 제공될 수 있다.

상기 고주파전원 피더는, 상기 고주파 발생부에 연결되되, 상기 백킹 플레이트를 관통하여 상기 가스 공급/배기판 방향으로 연장된 피더 로드; 및 상기 피더 로드의 일단부에 마련되되, 상기 가스 공급/배기판에 결합되는 로드 결합부를 포함할 수 있다.

상기 가스 공급/배기판은, 몸체부; 상기 몸체부에 마련되되, 증착물질을 상기 기판에 공급하도록 상기 기판방향으로 개구된 복수의 분배공; 및 상기 몸체부에 마련되되, 상기 반응물을 상기 버퍼공간으로 배기하도록 상기 몸체부의 두께방향으로 관통된 복수의 제1 배기공을 포함하며, 상기 로드 결합부에는, 상기 복수의 제1 배기공과 연통되어 상기 반응물이 상기 버퍼공간으로 배기되는 복수의 제2 배기공이 형성될 수 있다.

상기 고주파전원 피더는, 상기 로드 결합부를 감싸도록 배치되되, 상기 가스 공급/배기판에 결합되는 절연커버를 더 포함할 수 있다.

상기 절연커버는 상기 로드 결합부의 단면적보다 넓게 형성되며, 상기 절연커버에는 상기 복수의 제1 배기공 및 상기 복수의 제2 배기공과 연통되는 제3 배기공이 형성될 수 있다.

상기 고주파전원 피더는 상기 가스 공급/배기판의 중심부를 기준으로 방사형으로 상호 이격되게 복수 개 마련되며, 상기 절연커버는 복수의 상기 로드 결합부를 각각 감싸도록 복수 개 마련될 수 있다.

복수의 상기 절연커버는 일측부가 상호 밀착된 단위 절연커버를 형성할 수 있다.

상기 반응물 배기유닛은, 상기 백킹 플레이트를 관통하되, 상기 버퍼공간에 연통되는 반응물 배기포트를 포함하며, 상기 반응물 배기포트는 상기 단위 절연커버의 중심부 위치에 대응되도록 배치될 수 있다.

상기 단위 절연커버는, 중심부에서 테두리부로 갈수록 상기 제3 배기공의 직경이 증가될 수 있다.

상기 고주파전원 공급유닛은, 상기 고주파전원 피더와 상기 백킹 플레이트에 결합되되, 상기 고주파전원 피더에 결합된 상기 가스 공급/배기판의 처짐을 방지하는 처짐 방지모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 처짐 방지모듈은, 상기 고주파전원 피더에 결합되되, 상기 고주파전원 피더가 상기 백킹 플레이트에 대해 상대 이동되는 것을 방지하는 처짐 방지블록; 및 상기 백킹 플레이트에 형성된 함몰부에 배치되되, 상기 처짐 방지블록과 걸림결합되어 상기 처짐 방지블록을 지지하는 지지블록을 포함할 수 있다.

상기 처짐 방지블록은, 상기 고주파전원 피더를 둘러싸는 도넛(donut) 형상을 가지며, 하단부는 상기 지지블록의 상부에 지지되고, 내벽의 일측은 상기 고주파전원 피더의 키 홈에 키 결합되는 키 결합부가 형성될 수 있다.

상기 키 홈과 상기 키 결합부는 단면이 사각형 또는 쐐기형일 수 있다.

상기 고주파전원 공급유닛은, 상기 처짐 방지모듈의 상하부에 각각 배치되되, 상기 고주파전원 피더에 결합되어 상기 고주파전원 피더를 절연시키는 절연모듈을 더 포함하며, 상기 처짐 방지모듈은 절연체일 수 있다.

상기 고주파전원 공급유닛은, 상기 처짐 방지모듈의 일측에 결합되어 상기 버퍼공간과 상기 백킹 플레이트의 상부를 격리하는 격리모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 격리모듈은, 상기 처짐 방지모듈과 상기 고주파전원 피더에 각각 결합되는 격리부재; 및 상기 처짐 방지모듈과 상기 백킹 플레이트 사이 및 상기 격리부재의 내벽과 하부벽에 각각 결합되는 복수의 오링부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 백킹 플레이트를 관통하여 가스 공급/배기판에 결합되는 고주파전원 피더로 고주파전원을 직접 가스 공급/배기판에 공급함으로써, 고주파전원의 정상파효과를 제거함은 물론 기판의 전면적에 걸친 플라즈마 밀도의 균일성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급/배기판, 백킹 플레이트 및 고주파전원 공급유닛의 결합관계를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급/배기판을 나타내는 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛을 나타내는 분해사시도이다.
도 7은 도 2의 A부분 확대도로서, 고주파전원 공급유닛의 결합상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 가스 공급/배기판에 고주파전원 피더가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 절연커버를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원분배부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응물 배기유닛의 개략적인 구조도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 몸체부에 마련된 플라즈마 밀도 상승부를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원추형 돌기의 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하에서 설명될 평면디스플레이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 중 어떠한 것이 적용되어도 좋다. 다만, 본 실시예에서는 OLED(Organic Light Emitting Diodes)를 채택하여 설명한다.

이하에서는, 편의를 위해, OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 유리기판을 단순히 기판이라 하여 설명하기로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 개략적인 구조도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급/배기판, 백킹 플레이트 및 고주파전원 공급유닛의 결합관계를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급/배기판을 나타내는 확대 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛을 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛을 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 도 2의 A부분 확대도로서, 고주파전원 공급유닛의 결합상태를 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 가스 공급/배기판에 고주파전원 피더가 결합된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 절연커버를 나타내는 평면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원분배부를 나타내는 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응물 배기유닛의 개략적인 구조도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 몸체부에 마련된 플라즈마 밀도 상승부를 나타내는 사시도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원추형 돌기의 형상을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 기판(G)에 대한 증착공정을 진행하며 상호 간 분해 조립이 가능한 상부 및 하부챔버(100,130)와, 상부챔버(100) 내부의 상부영역에 마련되되 기판(G)에 증착물질을 공급함과 동시에 증착물질이 기판(G)의 표면에서 반응 후 생성된 반응물을 상부로 배기하는 가스 공급/배기판(200)과, 상부챔버(100) 내의 상부영역에 마련되되 가스 공급/배기판(200)의 상부에 배치되어 가스 공급/배기판(200)과 사이에 버퍼공간(B)을 형성하는 백킹 플레이트(backing plate,300)와, 가스 공급/배기판(200)에 연결되되 가스 공급/배기판(200)에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 공급유닛(400)과, 버퍼공간(B)에 연통되되 가스 공급/배기판(200)을 통해 버퍼공간(B)으로 유입된 반응물을 배기하는 반응물 배기유닛(500)과, 하부챔버(130)에 마련되되 기판(G)을 로딩하는 서셉터(600)와, 서셉터(600)에 연결되어 서셉터(600)를 승강시키는 서셉터 승강유닛(700)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 상부챔버(100)와 하부챔버(130)는 상호 결합되어 기판(G)에 대한 증착공정을 수행하는 증착공간(S)을 형성한다. 기판(G)에 대한 증착공정이 진행되는 동안 증착공간(S)이 진공분위기로 유지될 수 있도록 증착공간(S)은 외부와 차폐된다.

상부챔버(100)의 상단에는 후술할 백킹 플레이트(300)의 상부에 배치되되 백킹 플레이트(300)와 전기적으로 연결되어 접지된 상판부(110)가 마련된다. 상판부(110)는 상부챔버(100)의 상부를 덮는 역할을 하며, 지지 플레이트(미도시)가 지지 및 결합된다.

그리고, 상판부(110)의 상부에는 증착공간(S)으로 공정가스, 반응가스, 클리닝 가스 또는 기타 가스를 공급하는 후술할 가스 공급부(150)가 마련된다.

또한, 상판부(110)의 상부에는 고주파 발생부(410)가 설치되며, 후술할 가스 공급/배기판(200)에 고주파전원을 공급한다.

하부챔버(130)는 실질적으로 기판(G)에 대한 증착공정이 진행되는 부분이다. 따라서, 실질적으로 증착공간(S)은 하부챔버(130) 내에 형성된다.

그리고, 하부챔버(130)의 외벽에는 소정의 작업로봇에 의해 기판(G)이 증착공간(S) 내외로 출입되는 통로인 기판 출입부(131)가 형성된다. 기판 출입부(131)는 게이트밸브(133)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다.

그리고, 하부챔버(130)의 바닥면 영역에는 증착공간(S)에 존재하는 가스를 다시 증착공간(S)으로 확산시키는 가스확산판(미도시)과, 증착공간(S) 내부를 진공분위기로 조성하는 진공펌프(미도시)가 더 마련될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 공급/배기판(200)은, 상부챔버(100)의 내부에 마련되며 기판(G)에 증착물질을 공급함과 동시에 증착물질이 기판(G)의 표면에서 반응 후 생성된 반응물을 상부로 배기하는 역할을 한다.

가스 공급/배기판(200)은, 상부챔버(100)의 내부에 배치된 몸체부(210)와, 몸체부(210)에 마련되되 증착물질을 기판(G)에 공급하도록 기판(G)방향으로 개구된 복수의 분배공(220)과, 몸체부(210)에 마련되되 반응물을 버퍼공간(B)으로 배기하도록 몸체부(210)의 두께방향으로 관통된 복수의 제1 배기공(230)을 포함한다.

종래에는 반응물이 기판(G)의 표면을 따라 기판(G)의 테두리부로 이동된 후 하부챔버(130)의 하부 또는 측부에서 외부로 배출되므로 기판(G)의 중심부에서 테두리부로 갈수록 반응물에 의한 압력이 증가된다.

이처럼, 종래에는 기판(G) 상의 압력 불균형으로 인해 기판(G) 상의 중심부보다 테두리부에서의 하전입자들의 평균자유행로(mean free path)가 줄어들어 플라즈마 방전을 유지하기 어렵게 되어 기판(G) 상의 중심부보다 테두리부에서의 플라즈마 밀도가 낮아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 실시예에서는 기판(G) 상의 압력 불균형을 해소하기 위해 반응물을 기판(G)의 상부로 배기할 수 있도록 구성되는데, 복수의 제1 배기공(230)을 통한 반응물의 배기는 후술할 반응물 배기유닛(500)에 의해 수행된다.

한편, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치는, 가스 공급/배기판(200)에 증착물질인 공정가스를 공급하는 가스 공급부(150)를 더 포함한다.

가스 공급부(150)는 상부챔버(100)의 상부에 마련될 수 있으며, 가스 공급/배기판(200)에 공정가스를 공급한다.

본 실시예에서 가스 공급부(150)에 의해 공급되는 공정가스는 가스 공급/배기판(200)의 양측부로 공급된다.

따라서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 가스 공급/배기판(200)은 몸체부(210)의 양측벽에 각각 마련되되 가스 공급부(150)와 연통되는 가스 유입구(240)와, 몸체부(210)의 내부에 마련되되 복수의 분배공(220)과 가스 유입구(240)를 연통되게 하는 가스 공급터널(250)을 더 포함한다.

그리고, 가스 공급터널(250)은 몸체부(210)의 양측부를 잇는 길이방향에 평행되게 마련되며, 가스 공급터널(250)은 몸체부(210)의 길이방향과 직교되는 폭방향으로 소정간격 이격되어 상호 평행되게 복수 개 마련된다.

이때, 복수의 분배공(220) 각각의 일단부는 가스 공급터널(250)에 연통되며 타단부는 기판(G) 방향으로 개구되게 형성된다. 따라서, 하나의 가스 공급터널(250)에 연통되게 형성된 복수의 분배공(220)도 역시 몸체부(210)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 배치된다.

또한, 가스 공급터널(250)이 몸체부(210)에 복수 개 마련된 경우에, 가스 유입구(240)는 복수 개의 가스 공급터널(250)에 공정가스를 공급하기 위하여 몸체부(210)의 양측벽에 몸체부(210)의 폭방향으로 길게 형성된다.

전술한 가스 공급부(150)에서 가스 공급/배기판(200)에 공급되는 공정가스의 흐름은, 먼저 가스 공급부(150)에서 몸체부(210)의 양측벽에 각각 마련된 가스 유입구(240)로 공정가스가 공급되며, 공급된 공정가스는 몸체부(210)의 내부에 마련된 복수의 가스 공급터널(250)을 따라 몸체부(210)의 내부로 이동된 후, 가스 공급터널(250)에 연통된 복수의 분배공(220)을 통하여 기판(G)으로 낙하된다.

한편, 가스 공급부(150)는 가스 유입구(240)에 공정가스를 공급하는 가스 공급유로(160)를 포함한다.

가스 공급유로(160)는 일단부가 상부챔버(100)의 상부에 마련된 가스 공급부(150)에 연결되고 타단부가 백킹 플레이트(300)의 양측부를 관통하여 가스 유입구(240)에 연결된다.

한편, 몸체부(210)에 마련된 증착물질인 공정가스를 기판(G)에 분배하는 복수의 분배공(220)과 반응물을 배기하는 복수의 제1 배기공(230)에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 분배공(220)은 축경홀(221)과, 오리피스(223) 및 확경홀(225)을 포함한다.

축경홀(221)은 분배공(220)이 시작되는 부분이며, 가스 공급터널(250)에 유입된 증착물질인 공정가스가 확경홀(225)로 분배되기 시작하는 부분이다.

축경홀(221)은 하방으로 갈수록 직경이 작아지도록 경사진 형상을 갖는다. 즉, 축경홀(221)은 하단부에 연결된 오리피스(223)(orifice)로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 갖는다.

상기와 같은 축경홀(221)의 형상은, 가스 공급터널(250)을 통과한 공정가스가 상대적으로 작은 크기의 축경홀(221)로 유입되면서 생길 수 있는 와류를 방지하도록 하여 공정가스가 균일하고 안정되게 흐를 수 있게 한다.

본 실시예에서 축경홀(221)은 오리피스(223)로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상으로 도시하였으나, 좀 더 완만한 곡선을 갖는 나팔관 형상, 곡면 형상 등으로 형성될 수 있으며 공정가스의 점성 등을 고려하여 그 경사각이나 완만한 정도를 달리할 수 있다.

또한, 오리피스(223)는 축경홀(221)의 하단부에 연결되는 작은 모세관 형상의 관으로서, 축경홀(221)과 후술할 확경홀(225)을 연결하며 축경홀(221)을 통과한 공정가스가 유입되어 통과하는 부분이다.

오리피스(223)는 축경홀(221)과 확경홀(225) 보다 상대적으로 작은 직경을 가지며, 길이도 축경홀(221)과 확경홀(225) 보다 짧게 형성된다.

상기와 같은 오리피스(223)의 형상은, 축경홀(221)에서 유입된 공정가스의 압력을 낮게 하여 유속을 빠르게 한다.

그리고, 오리피스(223)의 두께와 길이를 조절함으로써 유입된 공정가스가 원하는 유속으로 확경홀(225)에서 분사되도록 할 수 있다.

즉, 오리피스(223)의 형상을 조절함으로써, 공정가스의 유속을 조절할 수 있어 공정가스인 증착물질이 기판(G)에 증착되는 증착속도를 조절할 수 있다.

또한, 확경홀(225)은 오리피스(223)를 통과한 빠른 유속의 공정가스가 실질적으로 기판(G)으로 분사 또는 낙하되는 부분으로서, 하방으로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 형상으로 형성된다.

본 실시예에서 확경홀(225)은, 상부로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 가지며 축경홀(221)의 직경보다 큰 형상으로 형성된다.

이러한 확경홀(225)의 형상은, 공정가스가 기판(G)의 전 영역으로 보다 더 잘 분사 또는 낙하되도록 한다.

확경홀(225)은 전술한 축경홀(221)과 같이 나팔관 형상, 곡면 형상 등의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 제1 배기공(230)은 몸체부(210)를 관통하도록 형성된다. 즉, 제1 배기공(230)을 통해 기판(G)의 표면에서 생성된 반응물이 몸체부(210)를 관통하여 버퍼공간(B)으로 유입된다.

도 4에서는, 복수의 제1 배기공(230)이 몸체부(210)의 폭방향으로 이격된 복수의 분배공(220) 사이에 배치되게 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 복수의 분배공(220)과 상호 격리된 상태에서 제1 배기공(230)이 몸체부(210)에 복수 개 형성되어 기판(G)의 표면에서 생성된 반응물을 버퍼공간(B)으로 배기할 수 있으면 어떠한 형상이든 무관하다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 백킹 플레이트(300)는 가스 공급/배기판(200)의 상부에 배치되어 가스 공급/배기판(200)과 사이에 버퍼공간(B)을 형성한다.

본 실시예에서 기판(G)의 표면에서 생성된 반응물은 복수의 제1 배기공(230)을 통하여 버퍼공간(B)으로 유입된 후, 후술할 반응물 배기유닛(500)에 의해 상부챔버(100)의 상부로 배기된다.

그리고, 백킹 플레이트(300)와 상부챔버(100) 사이에는 백킹 플레이트(300)가 상부챔버(100)의 외벽에 직접 접촉되어 통전되지 않도록 절연부재(330)가 마련된다. 절연부재(330)는 테프론 등으로 제작될 수 있다.

그리고, 백킹 플레이트(300)의 주변에는 상부챔버(100)에 대해 백킹 플레이트(300)를 지지하는 플레이트 지지부(미도시)가 더 마련될 수 있다.

한편, 본 실시예에서 가스 공급/배기판(200)의 분배공(220)에서 기판(G)으로 낙하된 공정가스는 가스 공급/배기판(200)과 후술할 서셉터(600)의 기판 로딩부(610) 사이에서 플라즈마화되고, 플라즈마화된 증착물질은 기판(G)에 박막을 증착하게 된다.

본 실시예에서는 가스 공급/배기판(200)에 직접 고주파전원을 공급한다. 즉, 몸체부(210)에 직접 고주파전원을 공급한다.

도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛(400)은, 상부챔버(100)의 상부에 마련되어 고주파전원을 발생시키는 고주파 발생부(410)와, 고주파 발생부(410)에 연결되되 백킹 플레이트(300)를 관통하여 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210)에 결합되며 몸체부(210)에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 피더(feeder,430)를 포함한다.

즉, 고주파전원 공급유닛(400)은, 상부챔버(100)의 상부에 마련된 고주파 발생부(410)에 연결된 고주파전원 피더(430)가 상부챔버(100) 및 백킹 플레이트(300)를 관통하여 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210)에 직접 고주파전원을 공급한다.

그리고, 본 실시예에서는 고주파전원의 전기적 길이를 최소화하여 정상파 효과를 제거하도록, 고주파전원 피더(430)는 몸체부(210)의 중심부를 기준으로 방사형으로 복수 개 배치된다.

즉, 복수의 고주파전원 피더(430)는, 몸체부(210)의 중심부에서 테두리에 이르는 고주파전원의 전기적 길이를 짧게 하는 최적의 위치에 결합된다. 본 실시예에서는 고주파전원 피더(430)가 4개 설치되었으나 이에 한정되지 않고 몸체부(210)의 크기 등을 고려하여 4개 이상 설치될 수 있다.

또한, 후술할 반응물 배기유닛(500)의 반응물 배기포트(510)가 몸체부(210)의 중심부에 대응되는 위치에 백킹 플레이트(300)를 관통하여 배치되는 경우, 복수의 고주파전원 피더(430)는 반응물 배기포트(510)의 둘레를 따라 몸체부(210)의 중심부에서 소정간격 이격되게 배치된다.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 고주파전원 피더(430)는, 고주파 발생부(410)에 연결되되 백킹 플레이트(300)를 관통하여 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210) 방향으로 연장된 피더 로드(431)와, 피더 로드(431)의 일단부에 마련되되 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210)에 결합되는 로드 결합부(433)와, 로드 결합부(433)를 감싸도록 배치되되 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210)에 결합되는 절연커버(435)를 포함한다.

피더 로드(431)의 일단부는 백킹 플레이트(300)를 관통하여 몸체부(210)에 결합되며 타단부는 고주파 발생부(410)에 결합된다.

그리고, 피더 로드(431)의 일단부에는 로드 결합부(433)가 마련되며, 로드 결합부(433)가 몸체부(210)에 결합되어 고주파전원을 몸체부(210)에 공급한다. 로드 결합부(433)는 몸체부(210)에 쉽게 결합될 수 있도록 피더 로드(431)의 단면적보다 넓게 형성된다.

그리고, 도 5 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 로드 결합부(433)에 의해 몸체부(210)에 형성된 제1 배기공(230)이 가려질 수 있으므로, 로드 결합부(433)에는 몸체부(210)에 형성된 복수의 제1 배기공(230)과 연통되어 반응물이 버퍼공간(B)으로 배기될 수 있도록 복수의 제2 배기공(434)이 형성된다.

이처럼, 로드 결합부(433)에 복수의 제1 배기공(230)과 연통되는 복수의 제2 배기공(434)을 형성함으로써, 반응물이 복수의 제1 배기공(230) 및 제2 배기공(434)을 통과하여 버퍼공간(B)으로 원활하게 배기될 수 있다.

그리고, 로드 결합부(433)는 볼트(미도시) 등의 결합부재에 의해 몸체부(210)에 착탈가능하게 결합된다.

절연커버(435)는 로드 결합부(433)를 감싸며 추가적으로 피더 로드(431)를 몸체부(210)에 고정하는 역할을 한다.

절연커버(435)는 몸체부(210)에 쉽게 결합될 수 있도록 로드 결합부(433)의 단면적보다 넓게 형성된다.

그리고, 도 8에서 도시한 바와 같이, 절연커버(435)가 로드 결합부(433)를 감싸도록 배치된 경우에 반응물이 버퍼공간(B)으로 원활하게 배기될 수 있도록, 절연커버(435)에는 복수의 제1 배기공(230) 및 제2 배기공(434)과 연통되는 복수의 제3 배기공(436)이 형성된다.

그리고, 복수의 고주파전원 피더(430)가 몸체부(210)의 중심부를 기준으로 방사형으로 상호 이격되게 결합되는 경우에, 절연커버(435)는 복수의 로드 결합부(433)를 각각 감싸도록 복수 개 마련된다.

또한, 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 복수의 고주파전원 피더(430)가 몸체부(210)에 결합되는 경우에, 복수의 절연커버(435)는 일측부가 상호 밀착된 단위 절연커버(440)를 형성한다.

후술할 반응물 배기포트(510)가 몸체부(210)의 중심부에 대응되는 위치에 배치되는 경우에, 반응물 배기포트(510)는 단위 절연커버(440)의 중심부 위치에 대응되도록 배치된다.

그리고, 반응물이 단위 절연커버(440)를 통해 버퍼공간(B)으로 원활하게 배기될 수 있도록, 복수의 절연커버(435)로 구성된 단위 절연커버(440)에 형성된 복수의 제3 배기공(436)은 단위 절연커버(440)의 중심부에서 테두리부로 갈수록 직경이 증가되도록 배치된다.

이는, 반응물 배기포트(510)가 몸체부(210)의 중심부에 위치하기 때문에, 반응물 배기포트(510)의 배기압력은 몸체부(210)의 중심부 위치에 대응되는 위치에서 가장 높고, 몸체부(210)의 테두리부로 갈수록 감소된다.

따라서, 단위 절연커버(440)에 형성된 복수의 제3 배기공(436)을 반응물 배기포트(510)의 위치에 대응되는 중심부에서 테두리부로 갈수록 직경이 증가되도록 배치하여 복수의 제3 배기공(436)에 가해지는 배기압력을 균일하게 조절한다.

한편, 도 5 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛(400)은, 고주파전원 피더(430)와 백킹 플레이트(300)에 결합되되 고주파전원 피더(430)에 결합된 가스 공급/배기판(200)의 처짐을 방지하는 처짐 방지모듈(450)과, 처짐 방지모듈(450)의 상하부에 각각 배치되되 고주파전원 피더(430)에 결합되어 고주파전원 피더(430)를 절연시키는 절연모듈(470)과, 처짐 방지모듈(450)의 일측에 결합되어 버퍼공간(B)과 백킹 플레이트(300)의 상부를 격리하는 격리모듈(490)을 더 포함한다.

기판(G)에 대한 증착공정을 진행하는 경우, 가스 공급/배기판(200)과 기판(G) 사이의 간극이 중요한데, 가스 공급/배기판(200)의 가장자리 부분만을 고정시켜 지지하면, 가스 공급/배기판(200)의 불균일한 처짐, 특히 가스 공급/배기판(200)의 중심부에서 처짐이 발생하므로 결과적으로 기판(G)에 대한 증착 품질이 저해될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 고주파전원 공급유닛(400)은 가스 공급/배기판(200)에 고주파전원을 공급하는 동시에 가스 공급/배기판(200)의 처짐을 방지하는 역할을 한다.

즉, 처짐 방지모듈(450)이 가스 공급/배기판(200)의 처짐 현상을 방지하는 역할을 한다. 처짐 방지모듈(450)은, 고주파전원 피더(430)(구체적으로 피더 로드(431))와 백킹 플레이트(300)에 결합되어 고주파전원 피더(430)에 결합된 가스 공급/배기판(200)(구체적으로 몸체부(210))의 처짐을 방지하는 역할을 한다.

처짐 방지모듈(450)은, 고주파전원 피더(430)에 결합되되 고주파전원 피더(430)가 백킹 플레이트(300)에 대해 상대 이동되는 것을 방지하는 처짐 방지블록(451)과, 백킹 플레이트(300)에 형성된 함몰부(456)에 배치되되 처짐 방지블록(451)과 걸림결합되어 처짐 방지블록(451)을 지지하는 지지블록(455)을 포함한다.

지지블록(455)은 백킹 플레이트(300)에 형성된 함몰부(456)에 배치되어 처짐 방지블록(451)과 걸림결합됨으로써 처짐 방지블록(451)을 지지하는 역할을 하고, 처짐 방지블록(451)은 고주파전원 피더(430)에 결합되어 고주파전원 피더(430)가 백킹 플레이트(300)에 대해 상대 이동되는 것을 방지하는 역할을 한다.

즉, 처짐 방지블록(451)이 지지블록(455)에 의해 지지됨으로써, 고주파전원 피더(430)와 연결된 가스 공급/배기판(200)과 백킹 플레이트(300) 사이의 거리를 유지시켜 가스 공급/배기판(200)의 처짐 현상을 방지할 수 있다.

지지블록(455)은, 백킹 플레이트(300)에 형성된 함몰부(456)에 고정되도록 복수의 볼트(457)에 의해 백킹 플레이트(300)와 결합된다.

처짐 방지블록(451)은 고주파전원 피더(430)를 둘러싸도록 도넛(donut) 형상을 가지며, 하단부는 지지블록(455)의 상부에 지지되고, 내벽의 일측은 고주파전원 피더(430)(구체적으로 피더 로드(431))의 키 홈(452)에 키 결합되는 키 결합부(453)가 형성되어 고주파전원 피더(430)(구체적으로 피더 로드(431))에 결합된다.

그리고, 키 홈(452)과 키 결합부(453)는, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 단면이 사각형 형상으로 제작되었으나, 쐐기형 형상으로 제작될 수도 있다.

또한, 처짐 방지모듈(450), 즉 처짐 방지블록(451)과 지지블록(455)은 절연체로 구성된다.

절연모듈(470)은 고주파전원 피더(430)와 처짐 방지모듈(450)을 백킹 플레이트(300)로부터 절연시키는 역할을 한다.

절연모듈(470)은 피더 로드(431)를 따라 흐르는 고주파전원이 백킹 플레이트(300)나 기타 다른 곳으로 흘러가지 않고 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210)로 전달되도록 한다.

본 실시예에서 절연모듈(470)은 처짐 방지모듈(450)의 상부에 배치되어 고주파전원 피더(430)(구체적으로 피더 로드(431))를 절연시키는 상부 절연부재(471)와, 처짐 방지모듈(450)의 하부에 배치되어 고주파전원 피더(430)(구체적으로 피더 로드(431))를 절연시키는 하부 절연부재(475)를 포함한다.

상부 절연부재(471)와 하부 절연부재(475)는 제작 및 조립이 용이하도록, 제1 내지 제3 상부 절연부재(472,473,474)와 제1 및 제2 하부 절연부재(476,477)로 나누어서 제작될 수 있으며, 그 개수와 형태는 본 실시예에 한정되지 않고 변형 가능하다.

격리모듈(490)은 처짐 방지모듈(450)의 일측에 결합되어 버퍼공간(B)과 백킹 플레이트(300)의 상부를 격리하는 역할을 한다. 즉, 격리모듈(490)은 버퍼공간(B) 상의 공정가스 및 반응물이 백킹 플레이트(300)의 상부로 이동되는 것을 방지한다.

격리모듈(490)은, 처짐 방지모듈(450)(구체적으로 처짐 방지블록(451))과 고주파전원 피더(430)(구체적으로 피더 로드(431))에 각각 결합되는 격리부재(491)와, 처짐 방지모듈(450)(구체적으로 지지블록(455))과 백킹 플레이트(300) 사이 및 격리부재(491)의 내벽과 하부벽에 각각 결합되는 복수의 오링부재(494)를 포함한다.

복수의 오링부재(494)는 제1 내지 제3 오링부재(495,496,497)를 포함하며, 제1 오링부재(495)는 지지블록(455)과 백킹 플레이트(300)에 각각 결합되며, 제2 오링부재(496) 및 제3 오링부재(497)는 격리부재(491)의 내벽과 하부벽에 각각 결합되어 해당위치를 격리 및 밀봉시킨다.

본 실시예에서 격리부재(491)는 제작 및 조립이 용이하도록 제1 격리부재(492) 및 제2 격리부재(493)로 분리 제작되고 복수의 볼트(498)에 의해 지지블록(455)에 결합되도록 도시되었으나, 그 개수와 형태는 본 실시예에 한정되지 않고 변형 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 복수의 오링부재(494)를 제1 격리부재(492)의 하부벽과 제2 격리부재(493)의 내벽에 각각 결합하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 패킹용 부재를 사용할 수 있고 그 재료를 고무, 실리콘 등으로 적용할 수 있다.

한편, 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210) 중심부에 VHF(very high frequency: ~ 3 00MHz) 대역의 고주파전원을 공급하는 경우에, 몸체부(210)의 표면을 따라 흐르는 고주파전원의 전기적 길이 및 주파수에 따라 정상파 효과가 발생될 수 있다.

따라서, 몸체부(210)의 전면적에 걸쳐 불균일한 전기장 분포가 발생될 수 있어 기판(G)의 전면적에 걸쳐 균일한 플라즈마 밀도를 확보하기 어렵게 된다. 특히, 기판(G)이 대면적화됨에 따라 몸체부(210)의 크기가 대형화됨에 따라 몸체부(210)의 전면적에 걸친 전기장 분포가 더욱 불균일하게 될 수 있다.

따라서, 몸체부(210)의 전면적에 걸쳐 균일한 전기장분포를 유지할 수 있도록, 본 실시예에 따른 가스 공급/배기판(200)은 몸체부(210)에 마련되되 몸체부(210)를 따라 흐르는 고주파전원의 전기적 길이를 균일하게 하는 전원분배부(260)를 더 포함한다.

전원분배부(260)는 몸체부(210)를 따라 흐르는 고주파전원의 전기적 길이를 균일하게 하는 역할을 한다.

도 10에서 도시한 바와 같이, 전원분배부(260)는 고주파전원 피더(430)가 몸체부(210)의 중심부에 결합된 경우에, 몸체부(210)의 중심부에서 테두리에 이르는 고주파전원의 전기적 길이가 균일하도록 고주파전원 피더(430)를 중심으로 방사형으로 배치되되 몸체부(210)의 고주파전원 피더(430)가 결합되는 면에 형성된 요철(260)을 포함한다.

몸체부(210)가 사각형 형상으로 형성되고 고주파전원 피더(430)가 몸체부(210)의 중심부를 기준으로 방사형으로 복수 개 배치되는 경우에, 각각의 고주파전원 피더(430)에서 몸체부(210)의 인접한 각변에 이르는 거리(P1)는 고주파전원 피더(430)에서 몸체부(210)의 인접한 모서리에 이르는 거리(P2)보다 짧다.

따라서, 사각형상의 몸체부(210)의 표면을 따라 흐르는 고주파전원의 전기적 길이는 고주파전원 피더(430)에서 각변에 이르는 전기적 길이가 짧게된다.

이와 같이, 몸체부(210)를 따라 흐르는 고주파전원의 전기적 길이가 불균일한 경우 몸체부(210)의 전면적에 걸쳐 전기장 분포가 불균일하게 되고 이로써 기판(G)의 전면적에 걸쳐 균일한 플라즈마 밀도를 확보하기 어렵다.

따라서, 본 실시예에서는 몸체부(210)를 따라 흐르는 고주파전원의 전기적 길이를 균일하게 하기 위해 고주파전원 피더(430)를 중심으로 방사형으로 요철(260)을 마련한다.

구체적으로, 몸체부(210)의 중심부를 기준으로 방사형으로 상호 이격된 복수 개의 고주파전원 피더(430)가 결합되는 경우에, 요철(260)은 각각의 고주파전원 피더(430)에 인접한 몸체부(210)의 모서리에 이르는 고주파전원의 전기적 길이에 대응되도록 몸체부(210)의 인접한 모서리들 사이에 배치된다.

요철(260)의 형상 및 표면길이는 고주파전원 피더(430)에서 몸체부(210)의 모서리에 이르는 거리에 따라 달라질 수 있으므로 고주파전원 피더(430)에서 몸체부(210)의 모서리에 이르는 거리를 고려하여 결정된다.

한편, 도 2, 도 3 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 반응물 배기유닛(500)은, 기판(G)에 대한 증착공정이 진행되는 경우에 증착물질이 기판(G)의 표면에서 반응 후 생성된 반응물을 가스 공급/배기판(200)의 복수의 제1 배기공(230)을 따라 버퍼공간(B)으로 흡입한 후, 상부챔버(100)의 외부로 배출하는 역할을 한다.

이는, 반응물에 의한 기판(G) 상의 압력 불균형을 해소하여 기판(G)의 전면적에 걸친 균일한 플라즈마 밀도를 확보하기 위함이다.

반응물 배기유닛(500)은, 백킹 플레이트(300)를 관통하여 버퍼공간(B)에 연통되는 반응물 배기포트(510)와, 상부챔버(100)의 상부에 배치되되 반응물 배기포트(510)에 연결되며 반응물을 복수의 제1 배기공(230)을 통하여 버퍼공간(B) 및 반응물 배기포트(510)로 흡입하여 상부챔버(100)의 외부로 배기하는 반응물 배기펌프(520)를 포함한다.

반응물 배기포트(510)는 상부챔버(100) 및 백킹 플레이트(300)를 관통하여 버퍼공간(B)으로 길게 형성된다.

그리고, 상부챔버(100)의 상부에는 반응물 배기포트(510)를 따라 반응물을 배기하는 반응물 배기펌프(520)가 마련된다.

한편, 반응물로 인한 기판(G) 상의 압력 불균형을 해소하기 위해, 반응물은 가스 공급/배기판(200)에 형성된 복수의 제1 배기공(230)을 통해 균일하게 버퍼공간(B)으로 유입되어야 한다.

따라서, 본 실시예에 따른 반응물 배기유닛(500)은, 반응물 배기포트(510)의 하단부에 밀착되며 가스 공급/배기판(200)을 통하여 버퍼공간(B)으로 유입되는 반응물에 가해지는 배기압력을 균일하게 조절하도록 반응물 배기포트(510)와 연통되는 복수의 관통공(531)이 형성된 배기배플(exhaust baffle,530)을 더 포함한다.

배기배플(530)은 반응물 배기포트(510)의 개구부에 인접하게 배치되며, 버퍼공간(B) 내부에 길게 형성된 판형으로 형성될 수 있다.

그리고, 반응물 배기포트(510)가 몸체부(210)의 중심부에 대응되는 위치에 배치된 경우에, 반응물 배기펌프(520)의 배기압력은 몸체부(210)의 중심부 위치에 대응되는 위치에서 가장 높고, 몸체부(210)의 테두리부로 갈수록 감소된다.

따라서, 배기배플(530)에 형성된 관통공(531)을 반응물 배기포트(510)에 대응되는 위치인 몸체부(210)의 중심부에서 테두리부로 갈수록 단위면적당 개수가 증가되게 배치하여 복수의 제1 배기공(230)에 가해지는 배기압력을 균일하게 조절한다.

한편, 본 실시예는 몸체부(210)의 양측부에 공정가스가 유입되고, 공정가스가 몸체부(210)의 양측부에서 중심부로 가스 공급터널(250)을 따라 이동되는 동안 복수의 분배공(220)을 통해 기판(G)에 공급된다.

그리고, 기판(G)의 표면에서 생성된 반응물이 몸체부(210)에 형성된 복수의 제1 배기공(230)을 통해 버퍼공간(B) 및 상부챔버(100)의 외부로 배기된다.

그러므로, 기판(G)에 공급되는 공정가스가 플라즈마화되지 못하고 제1 배기공(230)을 통해 버퍼공간(B)으로 배기될 수 있어 기판(G)의 전면적에 걸쳐 플라즈마 밀도가 낮아질 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 가스 공급/배기판(200)은 몸체부(210)의 하면에 마련되되 기판(G)과 몸체부(210) 사이의 플라즈마 밀도를 상승시키는 플라즈마 밀도 상승부(270)를 더 포함한다.

플라즈마 밀도 상승부(270)는 적은 에너지로 더 많은 전자방출을 유도하기 위한 것으로서, 몸체부(210)와 기판(G) 사이에서 방전을 더욱 용이하게 할 수 있어 플라즈마 밀도를 상승시킬 수 있다.

도 12 및 도 13에서 도시한 바와 같이, 플라즈마 밀도 상승부(270)는 몸체부(210)의 하면 전면적에 상호 이격되게 마련된 복수의 원추형 돌기(270)를 포함한다.

특히, 배기배플(530)을 이용하여 복수의 제1 배기공(230)에 가해지는 배기압력을 균일하게 조절하는 경우에 복수의 원추형 돌기(270)는 몸체부(210)의 하면 전면적에 상호 이격되게 마련될 수 있다.

도 13에서 도시한 바와 같이, 원추형 돌기(270)는 몸체부(210)에 접촉되는 하면의 직경(D1)이 10mm 이하이고, 기판(G)에 대향되는 상면(D2)의 직경이 2mm이상으로 제작된다.

이는, 원추형 돌기(270)의 상면(D2)의 직경이 2mm보다 작은 경우에는 원추형 돌기(270)의 상면에서 플라즈마에 의한 아킹(arcing)이 발생될 수 있고 크랙(crack)의 위험성이 있으며, 원추형 돌기(270)의 하면(D1)이 직경이 10mm보다 큰 경우에는 전자의 방출이 어렵기 때문이다.

또한, 원추형 돌기(270)의 하면에서 상면까지의 높이(H)가 5mm이하로 제작된다.

이는, 기판(G)에 대한 증착공정을 수행하는 데 있어 몸체부(210)와 기판(G)의 간격이 너무 작은 경우에 몸체부(210)에 형성된 복수의 분배공(220) 패턴이 기판(G)에 전사될 수 있으므로, 통상적으로 몸체부(210)와 기판(G)의 간격은 대략 20mm 정도이다.

이에 본 실시예에서는 원추형 돌기(270)가 기판(G)에 전사되지 않도록 원추형 돌기(270)의 높이(H)를 5mm이하로 제작한다.

또한, 복수의 원추형 돌기(270)는 몸체부(210)의 하면 전면적에 걸쳐 상호 이격거리(D3)가 20mm이상이 되도록 배치된다.

이는, 복수의 원추형 돌기(270)의 간격(D3)이 20mm보다 작은 경우에 원추형 돌기(270)들 사이에서 플라즈마가 발생되어 공정 균일도 즉 플라즈마 밀도 균일도가 저하될 수 있기 때문이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에서 서셉터(600)는, 하부챔버(130)의 기판 출입부(131)를 통해 로딩되는 기판(G)을 지지하는 기판 로딩부(610)와, 기판 로딩부(610)에 대해 상대적으로 승강가능하게 결합되어 기판(G)을 지지하는 복수의 리프트 핀(630)을 포함한다.

기판 로딩부(610)는 하부챔버(130)의 기판 출입부(131)를 통해 로딩된 기판(G)을 지지하는 역할을 한다.

기판 로딩부(610)의 상면은 기판(G)이 정밀하게 수평상태로 로딩될 수 있도록 정반으로 제조된다.

그리고, 기판 로딩부(610)의 내부에는 히터(미도시)가 장착되어 기판 로딩부(610)를 소정온도로 가열한다.

복수의 리프트 핀(630)은 기판(G)이 기판 로딩부(610)에 로딩되거나 기판 로딩부(610)에서 취출되는 경우에, 기판(G)의 하면을 안정적으로 지지하도록 기판 로딩부(610)에 상대적으로 승강가능하게 결합된다.

예를 들어, 기판 로딩부(610)가 하강하는 경우에 리프트 핀(630)의 하단이 하부챔버(130)의 바닥면에 가압되어 상단이 기판 로딩부(610)의 상면으로 돌출된다.

반대로, 기판 로딩부(610)가 상승하는 경우에 리프트 핀(630)은 기판 로딩부(610)에 대해 상대적으로 하강하여 기판(G)이 기판 로딩부(610)의 상면에 밀착되게 한다.

이러한 리프트 핀(630)은 기판 로딩부(610)에 로딩된 기판(G)을 로봇암(미도시)이 파지할 수 있도록 기판(G)과 기판 로딩부(610) 사이의 공간을 형성하는 역할을 한다.

이러한 기판 로딩부(610)를 포함한 서셉터(600)의 승강은 서셉터 승강유닛(700)에 의해 수행된다.

서셉터 승강유닛(700)은 서셉터(600)를 하부챔버(130)의 내부공간에서 승강시키는 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 서셉터 승강유닛(700)은, 상단부가 기판 로딩부(610)의 중심부에 결합되고 하단부가 하부챔버(130)를 통해 하방으로 노출되어 기판 로딩부(610)를 승강 가능하게 지지하는 컬럼(710)과, 컬럼(710)에 결합되되 기판 로딩부(610)를 지지하며 하부챔버(130)의 높이방향으로 승강되는 서셉터 지지부(730)와, 컬럼(710)에 결합되되 서셉터 지지부(730)를 승강시키는 서셉터 승강모듈(750)을 포함한다.

기판(G)이 대면적화됨에 따라 기판 로딩부(610) 및 기판(G)의 무게가 무거워지고, 이에 따라 기판 로딩부(610) 및 기판(G)에 처짐이 발생할 수 있다.

이에, 서셉터 지지부(730)는 기판 로딩부(610)의 테두리부를 지지하여 기판 로딩부(610) 및 기판(G)이 자중에 의해 처지는 것을 방지할 수 있다.

서셉터 승강모듈(750)은, 서셉터 지지부(730)를 하부챔버(130)의 내부에서 승강시킨다.

서셉터 지지부(730)가 승강함에 따라 기판 로딩부(610)도 역시 하부챔버(130)의 내부에서 승강된다.

여기서, 서셉터 승강모듈(750)은, 컬럼(710)에 마련되되 컬럼(710)의 높이방향으로 배치된 이송레일(미도시)와, 서셉터 지지부(730)에 연결되어 서셉터 지지부(730)가 이송레일을 따라 이송가능하게 하는 이송구동부(미도시)를 포함할 수 있다.

즉, 서셉터 지지부(730)는 이송구동부에 의해 이송레일을 따라 하부챔버(130)의 내부에서 승강된다.

본 실시예에서는 서셉터 승강모듈(750)이 이송레일과 이송구동부를 포함하도록 구성되었으나, 이에 한정되지 않고 서셉터 지지부(730)를 하부챔버(130)의 내부에서 승강시킬 수 있는 구성이면 어느 것이든 가능하다.

전술한 바와 같이, 서셉터 승강유닛(700)에 의해 기판 로딩부(610)가 하부챔버(130)의 내부에서 하강한 상태에서 하부챔버(130)의 기판 출입부(131)를 통해 유입된 기판(G)이 리프트 핀(630)에 안착된다.

그리고, 서셉터 승강유닛(700)에 의해 기판 로딩부(610)가 상승하며 기판(G)이 기판 로딩부(610)에 안착된 상태에서 기판 로딩부(610)가 상승된 후 기판(G)에 대한 증착공정이 진행된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

기판(G)에 대한 증착공정을 수행하기 위해 기판(G)은 하부챔버(130)의 기판 출입부(131)를 통해 하부챔버(130)의 내부로 유입된다.

이때, 기판 로딩부(610)는 서셉터 승강유닛(700)에 의해 하강된 상태이며, 기판(G)은 리프트 핀(630)에 안착된다.

그리고, 기판(G)이 안착된 경우, 서셉터 승강유닛(700)을 이용하여 기판 로딩부(610)를 상승시켜 기판(G)이 기판(G) 공급/가스판에 인접되게 배치한다.

기판(G)에 대한 증착공정은, 공정가스가 가스 유입구(240) 및 가스 공급터널(250)을 경유하여 복수의 분배공(220)에서 낙하된다.

이때, 가스 공급/배기판(200)의 몸체부(210)에 결합된 고주파전원 피더(430)를 통해 고주파전원이 인가된다.

따라서, 가스 공급/배기판(200)과 기판 로딩부(610) 사이에서 공정가스가 플라즈마화되어 기판(G)에 박막이 증착된다.

한편, 플라즈마화된 공정가스, 즉 증착물질이 기판(G)에서 반응 후 생성된 반응물은 가스 공급/배기판(200)의 복수의 제1 배기공(230)을 통해 버퍼공간(B)으로 유입된다.

그리고, 버퍼공간(B)에 유입된 반응물은 배기배플(530)의 복수의 관통공(531) 및 반응물 배기포트(510)를 통하여 상부챔버(100)의 상부로 배출된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 상부챔버 130: 하부챔버
150: 가스 공급부 200: 가스 공급/배기판
300: 백킹 플레이트 400: 고주파전원 공급유닛
500: 반응물 배기유닛 600: 서셉터
700: 세섭터 승강유닛

Claims (16)

1. 평면디스플레이용 기판에 증착물질을 공급함과 동시에 증착물질이 상기 기판의 표면에서 반응 후 생성된 반응물을 상부로 배기하는 가스 공급/배기판;
   상기 가스 공급/배기판의 상부에 배치되되, 상기 가스 공급/배기판과 사이에 버퍼공간을 형성하는 백킹 플레이트;
   상기 버퍼공간에 연통되되, 상기 가스 공급/배기판을 통해 상기 버퍼공간으로 유입된 상기 반응물을 배기하는 반응물 배기유닛; 및
   상기 가스 공급/배기판에 연결되되, 상기 가스 공급/배기판에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 공급유닛을 포함하며,
   상기 고주파전원 공급유닛은,
   고주파 발생부에 연결되되, 상기 백킹 플레이트를 관통하여 상기 가스 공급/배기판에 결합되며 상기 가스 공급/배기판에 고주파전원을 공급하는 고주파전원 피더(feeder)를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고주파전원 피더는,
   상기 고주파 발생부에 연결되되, 상기 백킹 플레이트를 관통하여 상기 가스 공급/배기판 방향으로 연장된 피더 로드; 및
   상기 피더 로드의 일단부에 마련되되, 상기 가스 공급/배기판에 결합되는 로드 결합부를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가스 공급/배기판은,
   몸체부;
   상기 몸체부에 마련되되, 증착물질을 상기 기판에 공급하도록 상기 기판방향으로 개구된 복수의 분배공; 및
   상기 몸체부에 마련되되, 상기 반응물을 상기 버퍼공간으로 배기하도록 상기 몸체부의 두께방향으로 관통된 복수의 제1 배기공을 포함하며,
   상기 로드 결합부에는, 상기 복수의 제1 배기공과 연통되어 상기 반응물이 상기 버퍼공간으로 배기되는 복수의 제2 배기공이 형성된 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고주파전원 피더는,
   상기 로드 결합부를 감싸도록 배치되되, 상기 가스 공급/배기판에 결합되는 절연커버를 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 절연커버는 상기 로드 결합부의 단면적보다 넓게 형성되며,
   상기 절연커버에는 상기 복수의 제1 배기공 및 상기 복수의 제2 배기공과 연통되는 제3 배기공이 형성된 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 고주파전원 피더는 상기 가스 공급/배기판의 중심부를 기준으로 방사형으로 상호 이격되게 복수 개 마련되며,
   상기 절연커버는 복수의 상기 로드 결합부를 각각 감싸도록 복수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
7. 제6항에 있어서,
   복수의 상기 절연커버는 일측부가 상호 밀착된 단위 절연커버를 형성하는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 반응물 배기유닛은,
   상기 백킹 플레이트를 관통하되, 상기 버퍼공간에 연통되는 반응물 배기포트를 포함하며,
   상기 반응물 배기포트는 상기 단위 절연커버의 중심부 위치에 대응되도록 배치되는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 단위 절연커버는,
   중심부에서 테두리부로 갈수록 상기 제3 배기공의 직경이 증가되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 고주파전원 공급유닛은,
    상기 고주파전원 피더와 상기 백킹 플레이트에 결합되되, 상기 고주파전원 피더에 결합된 상기 가스 공급/배기판의 처짐을 방지하는 처짐 방지모듈을 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 처짐 방지모듈은,
    상기 고주파전원 피더에 결합되되, 상기 고주파전원 피더가 상기 백킹 플레이트에 대해 상대 이동되는 것을 방지하는 처짐 방지블록; 및
    상기 백킹 플레이트에 형성된 함몰부에 배치되되, 상기 처짐 방지블록과 걸림결합되어 상기 처짐 방지블록을 지지하는 지지블록을 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 처짐 방지블록은,
    상기 고주파전원 피더를 둘러싸는 도넛(donut) 형상을 가지며,
    하단부는 상기 지지블록의 상부에 지지되고, 내벽의 일측은 상기 고주파전원 피더의 키 홈에 키 결합되는 키 결합부가 형성되는 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 키 홈과 상기 키 결합부는 단면이 사각형 또는 쐐기형인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
14. 제10항에 있어서,
    상기 고주파전원 공급유닛은,
    상기 처짐 방지모듈의 상하부에 각각 배치되되, 상기 고주파전원 피더에 결합되어 상기 고주파전원 피더를 절연시키는 절연모듈을 더 포함하며,
    상기 처짐 방지모듈은 절연체인 것을 특징으로 하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
15. 제10항에 있어서,
    상기 고주파전원 공급유닛은,
    상기 처짐 방지모듈의 일측에 결합되어 상기 버퍼공간과 상기 백킹 플레이트의 상부를 격리하는 격리모듈을 더 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 격리모듈은,
    상기 처짐 방지모듈과 상기 고주파전원 피더에 각각 결합되는 격리부재; 및
    상기 처짐 방지모듈과 상기 백킹 플레이트 사이 및 상기 격리부재의 내벽과 하부벽에 각각 결합되는 복수의 오링부재를 포함하는 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치.

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