화학기상 증착장치 document_id A220517003868

본 발명은 화학기상 증착장치에 관한 것으로, 특히, 기판의 이용 효율을 증가시킬 수 있도록 한 플라즈마 장착장치에 관한 것이다. 근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다. 일반적으로, 액정표시소자는 하부기판과 상부기판 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있다. 하부기판은 구동소자 어레이(Array)기판으로, 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판은 컬러필터(Color Filter)기판으로, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판 및 상부기판에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다. 상기 하부기판 및 상부기판은 실링재(Sealing material)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층이 형성되어 상기 하부기판에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다. 상기한 바와 같이 구성된 액정표시소자의 상부기판 및 하부기판은 각각 유리등의 재질로 이루어지는 투명기판 상에 수 차례에 걸친 박막의 증착, 패터닝 및 식각공정을 통해 제조된다. 일반적으로, 박막을 증착하는 방법은 스퍼터링(sputtering)법과 같이 물질적인 충돌을 이용하여 박막을 형성하는 PVD(Physical Vapor Deposition)법과 화학반응을 이용하여 박막을 형성하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 구분할 수 있다. 그러나, PVD법은 CVD법에 비하여 조성이나 두께의 균일도 및 계단도포성(step coverage)이 좋지 못하므로 CVD법이 흔히 사용된다. CVD법에는 APCVD(Atmospheric Pressure CVD), LPCVD(Low Pressure CVD), PECVD(Plasma Enhanced CVD)등이 있다. 특히, PECVD는 반응챔버 내로 주입된 반응가스에 고주파전력(RF Power)을 인가하여 반응가스를 플라즈마 상태로 만들고, 상기 플라즈마 내에 존재하는 이온들이 기판 상에 증착하게 하는 방법으로, 저온증착이 가능하고 박막의 형성속도가 빠른 장점 때문에 최근 많이 사용되고 있다. 도 1은 일반적인 PECVD장치의 개략적인 구성도로, 특히 박막증착공정이 수행되는 공정챔버의 내부의 구성을 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, PECVD장치의 공정챔버(10)는 크게 상부커버(11)와 챔버바디(21)로 나뉘게 된다 상기 상부커버(11)는 백킹플레이트(backing plate;15)와 샤워헤드(shower head;17)로 이루어져 있으며, 상기 백킹플레이트(15)을 관통하는 가스유입관(13)에 의해 백킹플레이트(15)의 하부로 가스가 주입된다. 상기 샤워헤드(17)는 공정챔버 내에 상부전극을 이루며, RF파워가 연결되어 있다. 그리고, 상기 샤워헤드(17)는 가스유입관(13)를 통해 공급되는 반응가스의 플로우를 조절한다. 챔버바디(21)의 내부에는 상기 샤워헤드(17)와 일정간격 이격되어 대향하는 서셉터(23)가 설치되어 있으며, 상기 서셉터(23)는 RF파워를 접지시키는 그라운드(ground) 전압에 연결되어 있다. 그리고, 상기 서셉터(23)의 하부에는 서셉터(23)와 일정간격 이격된 핀플레이트(pin plate;25)가 설치되어 있으며, 상기 핀플레이트(25)와 서셉터(23) 사이의 중앙부에는 상기 서셉터(23)를 상,하방향으로 구동시키는 지축 엘리베이터(elevator;27)가 설치되어 있다. 또한, 상기 서셉터(23)의 상면에 안착된 기판(30)의 상부에는 그 가장자리 영역을 따라 섀도우프레임(shadow frame;22)이 설치되어 있다. 그리고, 확대도면에 도시된 바와 같이, 서셉터(23)와 기판(30)이 접촉하지 않는 비접촉영역의 서셉터(23) 상에는 상기 섀도우프레임(22)을 고정시키기 위한 얼라인핀(24)이 설치되어 있으며, 기판과의 접촉영역 내에는 기판을 상,하로 이동시켜 기판의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)을 용이하게 하는 다수의 지지핀(26)이 형성되어 있다. 상기 섀도우프레임(22)은 기판(30)의 외곽부를 일정간격 덮음으로써, 기판(30)의 외부 즉, 챔버바디(21)의 측면으로 플라즈마가 방전되는 것을 방지하는 마스크 역할을 한다. 이때, 상기 섀도우프레임(22)과 중첩하는 기판(30) 상에는 증착이 이루어지지 않으며, 상기 섀도우프레임(22)과 인접하는 기판(30)의 외곽을 따라 박막의 두께가 균일하지 않는 박막 불균일영역이 발생하게 된다. 도 2a 및 도 2b는 기판의 영역에 따른 박막의 증착두께를 나타낸 것으로, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 I-I'의 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 섀도우프레임(22)과 중첩하는 영역(A)에서는 박막이 증착되지 않지만, 상기 섀도우프레임(22)과 인접하는 기판의 주위를 따라 박막의 두께가 불균일한 영역(B)이 발생하게 된다. 참고로, 상기 섀도우프레임(22)과 기판이 중첩되어 박막이 증착되지 않는 영역(A)의 폭은 5㎜ 이고, 박막 불균일영역(B)의 폭은 10㎜ ~ 15㎜의 범위를 갖는다. 상기 박막 불균일영역(B)은 소자설계시 사용이 가능한 영역이지만, 박막두께의 불균일 때문에 사용을 할 수 없어 기판의 이용효율이 떨어지게 된다. 또한, 종래 섀도우프레임은 기판이 로딩될 때, 챔버바디의 내벽을 따라 형성된 홈에 안착되어 있다가, 서셉터가 상승하면서, 서셉터 측면에 마련된 얼라인핀과 얼라인되어 기판의 가장자리를 가리게 된다. 그러나, 섀도우프레임과 얼라인핀 간의 미스얼라인이 발생하는 경우, 섀도우프레임에 의해 기판이 가려지는 영역의 비대칭이 발생된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 섀도우프레임(22)이 기판(30)의 일측으로 치우치게 되면, 기판의 좌우측에 대하여 박막이 증착되지 않는 영역(A)의 면적이 서로 달라져, 제품의 불량을 초래하게 된다. 또한, 상기 섀도우프레임과 얼라인핀과의 접촉에 의해 이물이 발생하여 공정챔버의 내부를 오염시키게 된다. 상기한 바와 같이, 종래의 PECVD는 기판과 중첩하는 섀도우프레임으로 인해, 소자의 사용영역이 제한되고, 증착두께의 불균일에 의한 소자의 불량을 초래하고, 섀도우프레임과 얼라인핀과의 접촉에 의해 이물이 발생하는 문제가 있었다.