KR20110130750A - 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

Abstract

화학 기상 증착 장치를 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 챔버, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제1 가스 주입관, 상기 챔버 내부를 제1 영역과 제2 영역으로 분할하도록 설치되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제1 샤워 플레이트, 상기 챔버의 제2 영역 내에 위치하는 제1 기판이 안착되는 제1 서셉터 그리고 상기 제1 서셉터와 대향 배치되는 히터를 포함하고, 상기 히터는 복수개의 플레이트로 구성되고, 상기 복수개의 플레이트를 서로 연결하는 조립부를 포함하며, 상기 조립부는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성된다.

Description

화학 기상 증착 장치{CHEMICAL VAPOR DEPOSITION DEVICE}

본 발명은 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.

액정 표시 소자 및 반도체 소자 등은 기판 상에 박막 트랜지스터 등 수많은 구성 요소들로 이루어져 있고, 그에 따라 무기 절연막, 유기 절연막, 반도체층 등 다양한 막이 기판 상에 적층되게 된다.

상기와 같이 다양한 막을 적층하기 위한 방법 가운데 하나로 플라즈마 화학 기상 증착 방법{Plasma Chemical Vapor Deposition}이 있다.

일반적으로 반도체 소자 등은 공정 온도가 낮을수록 결함이 적어지기 때문에 낮은 공정 온도에서 막을 적층하기 위한 여러 방법들이 강구되었는데, 그 중 하나가 플라즈마 화학 기상 증착 방법이다. 플라즈마 화학 기상 증착 방법은 반응 가스를 플라즈마에 의해 이온과 라디칼로 분해하여 분해된 라디칼이 기판 표면에서 흡착된 후 가장 안정된 자리를 찾아 이동하고, 새로운 결합을 통해 막을 형성하는 방법으로, 이와 같은 플라즈마를 통해 반응 가스의 화학 활성을 증진시킴으로써 낮은 온도에서 화학 반응을 통해 막을 형성하는 방법이다.

화학 기상 증착 장치는 챔버 내에 히터는 복수 개의 히터 기판 들이 결합하여 구성될 수 있는데, 이 때 각 히터 기판들을 결합하는 볼트 및 너트는 스테인리스(STS304) 합금을 사용하여 형성된다. 이러한 재질의 볼트 및 너트는 플라즈마 헌팅(Plasma hunting)을 발생시켜 기판 위에 성막하고자 하는 박막 불량일 일으킨다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 헌팅(Plasma hunting)을 방지할 수 있는 화학 기상 증착 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 다른 화학 기상 증착 장치는 챔버, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제1 가스 주입관, 상기 챔버 내부를 제1 영역과 제2 영역으로 분할하도록 설치되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제1 샤워 플레이트, 상기 챔버의 제2 영역 내에 위치하는 제1 기판이 안착되는 제1 서셉터 그리고 상기 제1 서셉터와 대향 배치되는 히터를 포함하고, 상기 히터는 복수개의 플레이트로 구성되고, 상기 복수개의 플레이트를 서로 연결하는 조립부를 포함하며, 상기 조립부는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성된다.

상기 히터를 중심으로 제1 가스 주입관 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제2 가스 주입관, 상기 히터를 중심으로 제1 샤워 플레이트의 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내부를 제3 영역과 제4 영역으로 분할하도록 설치되며, 상기 제3 영역과 상기 제4 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제2 샤워 플레이트, 상기 챔버의 제4 영역 내에 위치하는 제2 기판이 안착되는 제2 서셉터를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 기판은 중력 방향에 평행하도록 상기 제1 서셉터에 안착될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따르면, 화학 기상 증착 장치의 챔버 내에 위치하는 히터를 결합하는데 사용하는 조립부를 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성함으로써, 안정적인 플라즈마를 형성하고, 온도 급상승을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 화학 기상 증착 장치의 하나의 구성인 히터를 나타내는 사진이다.
도 3은 종래의 히터가 스테인리스(STS304)로 형성된 볼트와 너트로 조립된 경우에 히터와 대응하는 서셉터 후면에 이상 방전으로 인해 성막이 발생한 것을 나타내는 사진이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에서 히터에 체결되어 있는 볼트 및 너트를 포함하는 조립부를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 사용하여 박막 증착한 경우에 서셉터 후면을 나타내는 사진이다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 나타내는 개략도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 반응 가스에 의해 박막이 증착되는 반응 공간인 챔버(500)를 포함한다. 이러한 반응 공간은 외부와 차단된다. 여기서, 챔버(500)는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함한다. 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)은 제1 샤워 플레이트(120)에 의해 분할된다.

제1 샤워 플레이트(120)는 제1 가스 주입구(140)와 제1 디퓨저(130)를 포함한다. 제1 디퓨저(130)는 반응 가스가 통과하는 복수의 분사 구멍(E)을 갖는다. 제1 영역(R1)은 제1 가스 주입구(140)로 들어온 반응 가스가 가스 분배기(미도시)를 통해 분배되는 영역이고, 제2 영역(R2)은 제1 디퓨저(130)에 의해 반응 가스가 제1 기판(100) 위에 고르게 퍼지는 영역이면서 플라즈마가 형성되는 영역이기도 하다.

제2 영역(R2)에서 제1 디퓨저(130)와 마주보도록 제1 기판(100)이 제1 서셉터(110)에 안착되어 있다. 제1 서셉터(110)는 구동 시스템(1000)에 의해 제어되는 캐리어(150)에 의해 챔버(500) 내부로 이동할 수 있고, 제1 기판(100)이 안착된 제1 서셉터(110)의 반대면 쪽에 히터(300)가 배치될 수 있다.

히터(300)를 사이에 두고, 제2 서셉터(210)와 제2 서셉터(210)에 안착된 제2 기판(200)이 배치되어 있다. 제2 기판(200)과 마주보는 위치에 제2 샤워 플레이트(220)가 배치되어 있고, 제2 샤워 플레이트(220)는 제3 영역(R3)과 제4 영역(R4)을 분할한다. 제2 샤워 플레이트(220)는 제2 가스 주입구(240)와 제2 디퓨저(230)를 포함한다.

제3 영역(R3)은 제2 가스 주입구(240)로 들어온 반응 가스가 가스 분배기(미도시)를 통해 분배되는 영역이고, 제4 영역(R4)은 제2 디퓨저(230)에 의해 반응 가스가 제2 기판(200) 위에 고르게 퍼지는 영역이면서 플라즈마가 형성되는 영역이기도 하다.

제1 디퓨저(130)와 제2 디퓨저(230)를 각각 포함하는 제1 샤워 플레이트(120)와 제2 샤워 플레이트(220)는 반응 가스가 기판(100, 200) 위에 고르게 퍼지도록 하는 확산기 역할을 하고, 동시에 플라즈마 전극의 역할을 수행한다. 따라서, 제1 샤워 플레이트(120)와 제2 샤워 플레이트(220)는 RF 전력 발생기(160, 260)와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 2는 종래의 화학 기상 증착 장치의 하나의 구성인 히터를 나타내는 사진이다.

도 2를 참고하면 종래의 히터는 복수개의 플레이트가 서로 연결되어 형성될 수 있다. 히터를 구성하고, 사진 정면에 나타나는 복수개의 플레이트는 사진 뒷면에 겹쳐져 형성되는 또 다른 플레이트와 볼트와 너트에 의해 체결될 수 있다. 이 때, 볼트는 스테인리스(STS304)에 의해 형성되고, 너트는 그라파이트(Graphite)로 형성된다.

도 3은 종래의 히터가 스테인리스(STS304)로 형성된 볼트와 그라파이트(Graphite)로 형성된 너트로 조립된 경우에 히터와 대응하는 서셉터 후면에 이상 방전으로 인해 성막이 발생한 것을 나타내는 사진이다.

도 3을 참고하면, 히터에서 볼트가 조립되어 있는 위치에 대응하는 서셉터의 위치(P) 주위에 반응 가스에 의한 성막이 발생할 수 있다. 이것은 볼트가 전극으로 사용되어 플라즈마를 이상 방전시켜 발생하는 현상이다. 즉, 고주파가 난조를 일으키는 플라즈마 헌팅(Plasma hunting)이 일어난다. 이 때문에, 서셉터의 전면에 안착된 기판에 성막되어야 할 박막이 균일하지 않게 되고, 원하는 높이로 성막하는 것이 어려워지는 문제가 발생한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에서 히터에 체결되어 있는 볼트 및 너트를 포함하는 조립부를 나타내는 사진이다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼트 및 너트를 포함하는 조립부를 기존의 스테인리스(STS304) 대신에 세라믹으로 형성한 경우를 도 4에서 보여주고, 알루미늄으로 이루어진 조립부(볼트 및 너트)의 표면을 양극 산화 피막 처리하여 형성한 경우를 도 5에서 보여주고 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치에서 히터에 체결되어 있는 볼트 및 너트는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리된 알루미늄으로 형성하여 절연함으로써 도 2, 3을 참고하여 설명한 종래의 경우에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 사용하여 박막 증착한 경우에 서셉터 후면을 나타내는 사진이다. 종래의 화학 기상 증착 장치에서 서셉터 후면을 나타내는 도 3과 비교할 때, 히터의 조립부와 대응하는 위치 주위에 이상 방전으로 인해 불필요한 성막이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100, 200 기판 110, 210 서셉터
120, 220 샤워 플레이트 130, 230 디퓨저
150 캐리어 160, 260 RF 전력 발생기
300 히터 500 챔버

Claims (3)

1. 챔버,
   상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제1 가스 주입관,
   상기 챔버 내부를 제1 영역과 제2 영역으로 분할하도록 설치되고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제1 샤워 플레이트,
   상기 챔버의 제2 영역 내에 위치하는 제1 기판이 안착되는 제1 서셉터 그리고
   상기 제1 서셉터와 대향 배치되는 히터를 포함하고,
   상기 히터는 복수개의 플레이트로 구성되고, 상기 복수개의 플레이트를 서로 연결하는 조립부를 포함하며, 상기 조립부는 세라믹 또는 표면이 양극 산화 피막 처리(anodizing coating)된 알루미늄으로 형성되는 화학 기상 증착 장치.
   
2. 제1항에서,
   상기 히터를 중심으로 제1 가스 주입관 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내로 가스를 주입하는 제2 가스 주입관,
   상기 히터를 중심으로 제1 샤워 플레이트의 반대편에 위치하고, 상기 챔버 내부를 제3 영역과 제4 영역으로 분할하도록 설치되며, 상기 제3 영역과 상기 제4 영역을 서로 연결하는 복수개의 분사 구멍을 갖는 제2 샤워 플레이트,
   상기 챔버의 제4 영역 내에 위치하는 제2 기판이 안착되는 제2 서셉터를 더 포함하는 화학 기상 증착 장치.
   
3. 제1항에서,
   상기 제1 기판은 중력 방향에 평행하도록 상기 제1 서셉터에 안착되어 있는 화학 기상 증착 장치.

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