쉐도우 프레임 및 이를 갖는 공정 챔버에 따르면, 피처리 기판의 로딩 및 언로딩 과정에서 쉐도우 프레임에 형성된 기판 지지부를 이용하여 피처리 기판을 안정적으로 지지하여 줌으로써, 기존의 리프트 핀을 제거할 수 있으며, 이에 따라, 리프트 핀으로 인해 발생되던 기판 손상 및 불균일 증착 등의 문제를 해결할 수 있다.

일반적으로, 액정표시장치, 태양전지 등의 제품을 제조함에 있어서는 유리 기판 등의 피처리 기판 상에 여러 종류의 박막을 증착하는 공정과 증착된 박막을 패터닝하는 공정 등의 다양한 제조 공정을 거쳐야 하며, 이러한 공정들은 해당 공정의 진행에 최적의 조건을 제공하는 기판처리장치에서 이루어진다. 특히, 피처리 기판 상에 박막을 형성하는 공정은 플라즈마를 이용한 화학기상증착(Camical Vapor Deposition : CVD) 장치를 통해 주로 이루어진다.

통상적으로, CVD 장치는 반응 공간을 제공하는 챔버 몸체, 챔버 몸체의 내부에 형성되어 피처리 기판을 지지 및 가열하기 위한 기판 안치대, 기판 안치대의 상부에 설치되어 피처리 기판을 향해 공정 가스를 분사하는 가스 공급부 및 기판 안치대와 가스 공급부 사이에 형성되어 피처리 기판의 가장자리에 박막이 증착되는 것을 방지하는 쉐도우 프레임 등을 포함한다.

또한, CVD 장치는 피처리 기판의 로딩 및 언로딩을 보조하기 위하여 기판 안치대를 관통하게 설치된 다수의 리프트 핀들을 포함한다. 리프트 핀을 기판 안치대의 상부로 돌출시킨 상태에서 피처리 기판을 챔버 몸체 내부로 반입하여 리프트 핀 위에 올려 놓은 기판 안치대를 상승시키면 기판 안치대에 피처리 기판이 로딩된다. 공정을 마친 후에 피처리 기판을 언로딩하는 방법은 로딩 방법의 역순으로 이루어진다.

그러나, 리프트 핀은 통상 세라믹 재질로 형성되고, 피처리 기판의 로딩 및 언로딩 과정에서 피처리 기판의 하중을 지탱하게 되므로, 무게가 상당한 대형 기판의 경우 리프트 핀이 파손되는 경우가 발생된다. 또한, 피처리기판의 로딩 및 언로딩 과정에서 리프트 핀이 접촉되는 피처리 기판의 하부면에 손상이 발생되거나, 리프트 핀이 배치된 영역에서의 플라즈마 불균일로 인해 증착의 불균일이 발생되는 문제가 있다.

특허 기술 설명

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 대면적 기판을 보다 안정적으로 로딩 및 언로딩할 수 있도록 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 쉐도우 프레임을 제공한다.또한, 본 발명은 상기한 쉐도우 프레임을 갖는 공정 챔버를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 쉐도우 프레임은 프레임부 및 기판 지지부를 포함한다. 상기 프레임부는 챔버 몸체의 내부에 설치되며, 공정 중에 피처리 기판의 가장자리를 커버하기 위해 사각 틀 형상으로 형성된다. 상기 기 판 지지부는 상기 프레임부의 하부면에 형성되며, 챔버 몸체의 내부로 반입된 피처리 기판이 상기 프레임부의 하부에 일정 거리 이격되게 배치되도록 피처리 기판의 가장자리를 지지한다.

상기 기판 지지부는 상기 프레임부의 하부면에 결합되는 결합부, 상기 결합부로부터 상기 프레임부의 하부 방향으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부로부터 상기 프레임부의 내측 방향으로 연장되어 피처리 기판의 가장자리를 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.

상기 기판 지지부는 피처리 기판의 반입 방향의 양측에 형성된다. 또한, 상기 기판 지지부는 피처리 기판의 반입 방향을 따라 서로 이격되게 다수가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 공정 챔버는 챔버 몸체, 기판 안치대, 가스 공급부 및 쉐도우 프레임을 포함한다.

상기 기판 안치대는 상기 챔버 몸체의 내부에 설치되어 피처리 기판을 지지하고 상하 이동시킨다. 상기 가스 공급부는 상기 기판 안치대의 상부에 배치되어 피처리 기판으로 공정 가스를 공급한다. 상기 쉐도우 프레임은 상기 기판 지지대와 상기 가스 공급부 사이에 배치되어 피처리 기판의 가장자리를 커버하는 프레임부 및 상기 프레임부의 하부면에 형성되어 상기 챔버 몸체 내로 반입된 피처리 기판이 상기 프레임부의 하부에 일정 거리 이격되게 배치되도록 피처리 기판의 가장자리를 지지하는 기판 지지부를 포함한다.

상기 기판 안치대의 가장자리에는 상기 기판 안치대가 상승할 때 상기 기판 지지부가 삽입되는 삽입부가 형성된다. 상기 기판 안치대는 피처리 기판을 가열하기 위해 내부에 형성된 히터를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도1)

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(100)는 챔버 몸체(110), 챔버 몸체(110)의 내부에 설치되어 피처리 기판(122)을 지지하고 상하 이동시키는 기판 안치대(120) 및 기판 안치대(120)의 상부에 배치되어 피처리 기판(122)으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부(130)를 포함한다. 또한, 공정 챔버(100)는 기판 안치대(120)와 가스 공급부(130) 사이에 배치되어 피처리 기판(122)의 가장자리를 커버하는 쉐도우 프레임(140)을 포함한다.

챔버 몸체(110)는 기판 안치대(120) 가스 공급부(130) 및 쉐도우 프레임(140) 등을 수용하고, 플라즈마에 의한기상 증착이 일어날 수 있도록 반응 공간을 제공한다. 챔버 몸체(110)의 바닥에는 챔버 몸체(110)의 내부 공간을 진공으로 만들기 위한 배기구(112)가 형성될 수 있다.

기판 안치대(120)는 챔버 몸체(110) 내부의 하부 공간에 설치된다. 기판 안치대(120)는 공정 중에 피처리 기판(122)을 지지하며, 피처리 기판(122)의 로딩 및 언로딩을 위해 상하 방향으로 승강 운동이 가능하게 설치된다.

한편, 기판 안치대(120)는 공정 조건에 따라 피처리 기판(122)을 가열하기 위한 히터(미도시)를 내부에 포함할 수 있다.

가스 공급부(130)는 챔버 몸체(110) 내부의 상부 공간에 기판 안치대(120)와 대향하게 설치되어, 피처리 기판(122)을 향상 공정 가스를 균일하게 분사한다. 가스 공급부(130)는 예를 들어, 지지판(132) 및 지지판(133)의 하부에 일정 거리 이격되게 배치된 가스 분사판(134)을 포함할 수 있다.

지지판(132)은 챔버 몸체(110)의 상부에 고정되게 설치되어 챔버 몸체(110)의 내부 공간을 밀폐시킨다. 지지판(132)은 가스 공급부(130)와 기판 안치대(120) 사이의 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 전극의 기능을 가질수 있다. 이를 위해, 지지판(132)은 전기 전도성을 갖는 알루미늄 등의 금속 재질로 형성되며, 지지판(132)에는 플라즈마의 발생을 위한 고주파 전원(RF 전원)이 인가될 수 있다. 지지판(132)의 특정 영역 예를 들어, 중앙 부분에는 반응 가스, 원료 가스 등의 박막 증착에 필요한 공정 가스가 유입되는 적어도 하나의 가스 유입구(136)가 형성될 수 있다.

가스 분사판(134)은 지지판(132)의 하부에 일정 거리 이격되게 배치된다. 가스 분사판(134)은 가스 유입구(136)를 통해 유입된 가스를 피처리 기판(122) 방향으로 분사하기 위한 다수의 가스 분사홀들(138)을 포함한다.

가스 분사홀들(138)은 가스 분사판(134)의 전체 면적에 걸쳐 균일한 밀도로 형성되어 피처리 기판(122)으로 분사되는 가스의 양이 전체 영역에 걸쳐 일정하게 되도록 구성될 수 있다. 가스 유입구(136)를 통해 유입된 공정가스는 지지판(132)과 가스 분사판(134) 사이의 공간에서 전 영역으로 확산된 후 가스 분사판(134)의 가스 분사홀들(138)을 통해 피처리 기판(122)으로 균일하게 분사된다. 가스 분사판(134)은 전기 전도성을 갖는 알루미늄등의 금속 재질로 형성될 수 있다. 가스 분사판(134)은 지지판(132)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 지지판(132)에 인가된 고주파 전원은 가스 분사판(134)에도 인가될 수 있다.

쉐도우 프레임(140)은 피처리 기판(122)의 가장자리 부분에 박막이 증착되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 기판 안치대(120)와 가스 공급부(130) 사이에 배치된다. 쉐도우 프레임(140)은 예를 들어, 챔버 몸체(110)의 측면에 고정된다.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 확대도이며, 도 3은 도 1에 도시된 기판 안치대와 쉐도우 프레임을 구체적으로 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 쉐도우 프레임의 배면을 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 쉐도우 프레임(140)은 프레임부(142) 및 기판 지지부(144)를 포함한다.

도2)

도4)

프레임부(142)는 공정 중에 피처리 기판(122)의 가장자리를 커버하기 위해 내부가 개구되어 있는 사각 틀 형상으로 형성된다. 프레임부(142)의 외측 부분은 챔버 몸체(110)의 측벽에 지지 또는 고정된다. 한편, 프레임부(142)은 일체형으로 형성되는 대신, 다수의 조각들이 서로 결합되어 사각 틀 형상으로 형성될 수 있다.

기판 지지부(144)는 프레임부(142)의 하부면에 형성된다. 기판 지지부(144)는 챔버 몸체(110)의 내부로 반입된 피처리 기판(122)이 프레임부(142)의 하부에 일정 거리 이격되게 배치되도록 피처리 기판(122)의 가장자리를 지지한다. 이를 위해, 기판 지지부(144)는 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임부(142)에 결합되는 결합부(144a), 결합부(144a)로부터 프레임부(142)의 하부 방향으로 연장되는 연장부(144b) 및 연장부(144b)로부터 프레임부(142)의 내측 방향으로 연장되어 실질적으로 피처리 기판(122)의 가장자리를 지지하는 지지부(144c)를 포함할 수 있다. 한편, 기판 지지부(144)는 결합부(144a) 없이 연결부(144b)가 바로 프레임부(142)에 결합된 구조를 가질 수 있다. 이 외에도, 기판 지지부(144)는 피처리 기판(122)의 가장자리를 지지할 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.

기판 지지부(144)는 피처리 기판(122)을 안정적으로 지지하기 위하여, 피처리 기판(122)의 반입 방향(LD)을 기준으로 양측에 형성된다. 또한, 기판 지지부(144)는 피처리 기판(122)의 반입 방향(LD)을 따라 서로 이격되게 다수가 형성될 수 있다. 이와 달리, 기판 지지부(144)는 피처리 기판(122)의 반입 방향(LD)을 따라 길게 이어진 구조로 형성될 수 있다.

한편, 기판 안치대(120)의 가장자리에는 도 3에 도시된 바와 같이,기판 안치대(120)가 상승할 때 기판 지지부(144)가 삽입되는 삽입부(124)가 형성될 수 있다.

도 5는 피처리 기판이 공정 위치에 세팅된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 5를 참조하면,

도3)

도5)

기판 지지부(144)에 의해 지지되어 있는 피처리 기판(122)는 기판 안치대(120)의 상승을 통해 공정 위치로 이동된다. 기판 안치대(120)는 피처리 기판(122)보다 큰 면적으로 형성되므로, 쉐도우프레임(140) 방향으로 상승할 때 기판 지지부(144)가 상승에 방해가 될 수 있다. 따라서, 기판 지지부(144)에 대응되는 기판 안치대(120)의 가장자리 부분에 기판 지지부(144)가 삽입될 수 있는 삽입부(124)를 형성함으로써, 기판 안치대(120)와 기판 지지부(144) 사이의 간섭을 회피할 수 있다. 삽입부(124)는 예를 들어, 기판 안치대(120)의 상부면으로부터 특정 깊이만큼 파여진 형태로 형성되거나, 기판 안치대(120)의 상부면으로부터 하부면까지 관통하도록 형성될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 공정 챔버(100)를 통한 공정 과정을 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명한다.

우선, 기판 이송장치를 통해 피처리 기판(122)을 챔버 몸체(110) 내부로 반입한 후, 쉐도우 프레임(140)의 기판지지부(144)에 피처리 기판(122)을 로딩시킨다. 이후, 기판 안치대(120)를 상승시켜 도 5에 도시된 바와 같이 피처리 기판(122)을 공정 위치에 배치시킨 후 박막 증착 등의 공정을 진행한다. 이때, 피처리 기판(122)의 가장자리는 쉐도우 프레임(140)의 프레임부(142)에 의해 커버되며, 쉐도우 프레임(140)의 지지부(144)는 기판 안치대(120)의 삽입부(124)에 삽입되어 있다.

공정이 완료된 후, 기판 안치대(120)를 쉐도우 프레임(140)의 하부까지 하강시키면 피처리 기판(1220)은 지지부(144)에 의해 지지된다. 이후, 기판 이송장치를 이용하여 지지부(144)에 의해 거치되어 있는 피처리 기판(122)을 언로딩하여 챔버 몸체(110)의 외부로 반출한다.

이상과 같이, 피처리 기판(122)의 로딩 및 언로딩 과정에서 쉐도우 프레임(140)에 형성된 기판 지지부(144)를 이용하여 피처리 기판(122)을 안정적으로 지지하여 줌으로써, 기존의 리프트 핀을 제거할 수 있다. 이에 따라, 리프트 핀으로 인해 발생되던 기판 손상 및 불균일 증착 등의 문제를 해결할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할수 있을 것이다.