KR100680239B1 - 성막장치 및 성막장치를 사용하는 성막시스템 - Google Patents

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Abstract

성막장치의 전극 및 그 주변부를 클리닝하는 것에 의한 성막장치의 정지시간을 짧게 할 수 있고, 성막공정의 생산능률을 높일 수 있는 성막장치 및 성막시스템을 제공한다.
플라즈마 CVD 장치(1)의 전극(103) 및 그 주변부를 클리닝하는 것이 필요한 경우, 플라즈마 CVD 장치(1)의 개구 밀폐부재(101)를 교환장치에 의하여 떼어낸다. 그리고, 교환장치에 의하여, 떼어낸 개구 밀폐부재(101) 대신에 새것 또는 클리닝을 끝낸 개구 밀폐부재(101)를 장착한다.
성막장치, 플라즈마 CVD, 전극, 클리닝(cleaning), 개구 밀폐부재

Description

성막장치 및 성막장치를 사용하는 성막시스템{APPARATUS OF FORMING A FILM AND SYSTEM OF FORMING A FILM USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 플라즈마 CVD 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태인 플라즈마 CVD 장치의 개구 밀폐부재의 제외를 설명하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에서 성막시스템에 사용한 교환장치의 측면도이고, 도 3b는 교환장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태인 성막시스템을 양산공정에 응용할 때의 레이아웃도이다.
(도면부호의 간략한 설명)
1: 플라즈마 CVD 장치, 101: 개구 밀폐부재,
102: 진공용기, 103: 전극,
106: 걸림구(具), 201: 아암,
202: 맞춤부, 301: 교환장치,
302: 레일, 304: 전극 스토커
본 발명은 생산능률이 높은 성막장치 및 성막시스템에 관한 것이다.
평행 평판형의 플라즈마 CVD 장치에서는, 기판이 놓여진 기판 홀더와 대향하도록 방전 전극이 마련되어 있다. 그리고, 반응가스를 공급하고, 방전 전극에 고주파 전력을 인가하여, 플라즈마를 발생시키어, 기판 표면에 성막을 수행한다. 플라즈마 CVD 장치에 의해 기판에 성막을 행하면, 방전 전극 및 그 주변부에 생성막이 형성된다. 이 생성막은 RF 전극의 방전 작용에 방해가 되거나, 챔버 내 분위기의 청정도를 저하시킨다. 플라즈마 CVD 장치의 방전 전극에 형성된 생성물을 제거하는 방법으로서, 퍼지 가스를 사용하여 제거하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1). 이 방법을 이용하면 RF 전극에 부착한 생성막은 제거할 수 있지만, 퍼지 가스를 맞지 않는 방전 전극 주변부에 부착한 생성물을 제거할 수 없다. 이 때문에, 방전전극 및 그 주변부를 완전히 클리닝하기 위해서는 챔버를 개방하여 산이나 블래스트 등에 의하여 주의 깊게 생성막을 제거할 필요가 있다.
[특허문헌 1] 일본공개특허 2002-212730호 공보
그렇지만, 성막 직후, 방전전극은 플레이트 히터로부터의 방사열이나 방전에 의해 과열되어 고온화하고 있다. 따라서, 주의 깊게 생성막을 제거하는 작업을 시작하기 위해서는 방전전극이 냉각될 때 까지 장시간 기다리지 않으면 안된다. 그 동안은 플라즈마 CVD 장치를 사용할 수 없으므로, 생산능률의 저하가 크다는 문제점이 있다.
청구항 1의 발명은, 기판과 전극 사이의 방전 작용을 이용하여 상기 기판에 성막하는 성막장치에 있어서, 개구부를 가지고 상기 기판이 수납될 수 있는 용기와, 상기 개구부에 탈착가능하게 마련되어 상기 개구부를 밀폐하는 개구 밀폐부재를 구비하고, 상기 전극은 상기 용기에 수납된 상기 기판과 대향하도록 장착되어, 상기 개구 밀폐부재와 일체적으로 교환가능한 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 발명의 성막시스템은, 청구항 1의 성막장치와, 상기 전극이 장착된 상기 개구 밀폐부재를 상기 용기로부터 제거하고, 전극이 장착된 교환용 개구 밀폐부재를 상기 용기에 장착하는 교환장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전극 및 그 주변부가 더러워지면 개구 밀폐부재를 교환하면 되므로, 성막장치의 전극 및 그 주변부를 클리닝할 때의 성막장치의 정지 시간을 짧게 할 수 있어, 성막공정의 생산 능률을 높이는 것이 가능하다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
도 1을 참조하면서 본 발명의 실시형태의 플라즈마 CVD 장치를 설명한다. 본 발명의 플라즈마 CVD 장치(1)는 성막 챔버를 구성하는 진공용기(102)와 개구 밀폐부재(101)를 가지고 있다. 개구 밀폐부재(101)는 진공용기(102)의 상부에 형성된 개구(102a)를 덮도록 탈착가능하게 장착되어 있다. 개구 밀폐부재(101)와 진공용기(102) 사이에는 실(seal, 112)이 마련되어 있다. 진공용기(102)에 개구 밀폐부재(101)를 장착할 때, 개구 밀폐부재(101)의 위치가 어긋나지 않게 하기 위해, 위치결정핀(111)이 마련되어 있다. 또한, 개구 밀폐부재(101)는 고주파 전극(109)과 접 속한다. 진공용기(102)의 히터(107) 상에는 성막 대상인 복수의 기판(110)을 얹는 워크 트레이(108)가 놓여진다.
전극(103)은 개구 밀폐부재(101)의 저부(底部)에 마련되고, 걸림구(106)는 개구 밀폐부재(101)의 상부에 마련되어 있다. 또한, 개구 밀폐부재(101)에는 반응가스로(105)가 마련되어 있다. 개구 밀폐부재(101)의 가장자리부(101a)는 절연부재(104)를 금속부재 사이에 끼운 3층 구조로 되어 있어, 개구 밀폐부재(101)와 진공용기(102)는 전기적으로 절연되어 있다. 개구 밀폐부재(101)와 진공용기(102)로 구성된 성막 챔버의 내부는 감압 또는 진공상태로 되므로, 그 압력에 의해 개구 밀폐부재(101)와 진공용기(102)는 고정된다. 또한, 감압 또는 진공 압력에 의해 고정되지만, 이에 더하여 볼트 등을 이용하여 고정해도 좋다. 다만, 개구 밀폐부재(101)가 용이하게 제거되도록 하기 위해, 진공용기(102)를 조립할 때 사용되는 볼트 보다도 용이하게 제거되도록 할 필요가 있다. 본 실시형태에서는, 개구 밀폐부재(101)를 진공용기(102)로부터 분리하는 것이 가능하므로, 개구 밀폐부재(101)와 전극(103)을 일체로 교환하는 것이 가능하다.
성막가스는, 반응가스로(105)에서 플라즈마 CVD 장치(1)의 내부로 도입된다. 반응가스로(105)에서 도입되는 가스는, N2 가스, O2 가스, H2 가스, NO2 가스, NO 가스, NH3 가스 등의 반응성 활성 종류의 원료로 된 가스, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Kr 가스, Xe 가스 등의 희(希)가스, SiH4 가스, Si2H6 가스, CH4 가스 등의 박막 성분으로 된 가스이다. 반응가스로(105)에서 도입된 반응가스는 전극(103)에 의해 분산된다. 전극(103)은 반응가스에 전압을 인가하는 전극으로서의 역할을 수행함과 함께 반응가스를 분산시키는 역할도 수행한다. 전극(103)은 분산홀을 뚫은 금속판, 또는 스테인레스 입자, 니켈 입자 등 금속입자를 소결하여 성형한 다공질재로 구성된다. 전극(103)에 의해 반응가스는 균일하게 분산되고, 균질한 플라즈마(P)를 생성하는 것이 가능하다.
전극(103)에 의하여 분산된 반응가스는 고주파전원(109)에 의해 인가된 고주파 전력에 의해 전리되어, 플라즈마(P)가 발생한다. 이 플라즈마(P)를 이용하여 기판(110) 상에 박막을 생성한다.
다음, 본 발명의 개구 밀폐부재(101)를 진공용기(102)로부터 분리하여 제거하는 것에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
개구 밀폐부재(101)는 플라즈마 CVD 장치(1)와는 별도로 마련된 교환장치에 의해 제거되어 이동된다. 교환장치에 대한 상세한 설명은 후술한다. 201은 교환장치에 마련된 아암(arm)이고, 아암(201)은 상하방향으로 구동된다. 아암(201)에는 에어실린더(203)가 설치되어 있고, 에어실린더(203)의 로드(rod) 선단에는 맞춤부(202)가 장착되어 있다. 에어실린더(203)를 구동하면, 맞춤부(202)가 도면의 좌우방향으로 이동한다. 개구 밀폐부재(101)는 다음과 같이하여 제거된다.
아암(201)을 개구 밀폐부재(101)에 마련된 걸림구(106)와 같은 높이까지 이동한다. 그리고, 에어실린더(203)에 의해 맞춤부(202)를 이동하여 걸림구(106)와 맞춘다. 그리고, 아암(201)을 위쪽으로 이동하면 도 2에 나타낸 바와 같이 개구 밀폐부재(101)와 전극(103)이 일체로 진공용기(102)로부터 제거된다.
이와 같이, 본 발명의 실시형태의 플라즈마 CVD 장치(1)에서는, 전극(103)이 개구 밀폐부재(101)와 일체로 제거되므로, 새것 또는 클리닝이 끝난 전극(103)이 장착된 다른 개구 밀폐부재(101)와 교환할 수 있다. 교환 후, 바로 플라즈마 CVD 장치를 가동할 수 있으므로, 메인트넌스(maintenance) 때문에 플라즈마 CVD 장치(1)를 정지시키는 시간은 개구 밀폐부재(101)의 교환시간 만큼이므로, 메인트넌스에 의한 플라즈마 CVD 장치의 정지시간 단축을 크게 꾀할 수 있다.
다음, 교환장치에 대해서, 도 3a 및 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a는 교환장치(301)의 측면도이다. 도 3b는 교환장치(301)의 평면도이다. 교환장치(301)와 함께, 개구 밀폐부재(101), 진공용기(102), 플라즈마 CVD 장치에 워크 트레이(108)를 반입하기 위해 마련된 로드락 챔버(303)도 참고로 나타낸다. 교환장치(301)에는 상술한 아암(201)이 설치되어 있다. 아암(201)은 수평방향(화살표 A) 및 높이 방향(화살표 B)의 이동이 가능하다. 교환아암(201)에는 상술한 맞춤부(202), 에어실린더(203)가 구비되어 있다. 또한, 교환장치(301)는 레일(302) 위를 횡방향(화살표 C)으로 이동가능하다. 진공용기(102)의 근처에는 전극 스토커(304)가 마련되어 있다. 전극 스토커(304)에는 복수의 선반이 상하로 설치되어 있어, 그 ㅈㅇ 하나의 선반에 제거된 개구 밀폐부재(101)가 놓인다. 또한, 다른 선반에는 새것 또는 클리닝 끝난 개구 밀폐부재(101)가 놓여 있다.
교환장치(301)는 개구 밀폐부재(101)를 제거하고, 레일(302) 위를 전극 스토커(304)까지 이동한다. 그리고, 전극 트토커(304에 제거된 개구 밀폐부재(101)를 놓는다. 다음에 새것 또는 클리닝 끝난 개구 밀폐부재(101)를 아암(201)으로 꺼낸 다. 그 다음, 레일(302) 위를 진공용기(102)의 위치까지 이동한다. 다음에 새것 또는 클리닝 끝난 개구 밀폐부재(101)를 진공용기(102)의 위에 장착한 후, 플라즈마 CVD 장치(1)를 시동한다. 전극 스토커(304)에 반송된 개구 밀폐부재(101)는 클리닝 등의 메인트넌스 작업이 행해진다.
이러한 플라즈마 CVD 장치(1)와 교환장치(301)를 구비한 성막에서는, 생성물이 부착된 전극(103) 및 개구 밀폐부재(101)를 클리닝 끝난 전극(103) 및 개구 밀폐부재(101)로 일체로 교환하는 것이 가능하므로, 교환후 바로 플라즈마 CVD 장치(1)를 시동할 수 있다. 따라서, 전극(103) 및 그 주변부의 메인트넌스를 위한 플라즈마 CVD 장치(1)의 정지시간을 짧게 할 수 있어, 성막공정의 생산성을 높이는 것이 가능하다. 본 발명은 태양전지의 반사방지막 형성공정과 극이, 전극(103) 및 전극 주변의 클리닝 빈도가 높은 성막공정에 대해 효과가 크다. 또한, 특히 400℃ 이상의 고온에서 성막하는 경우, 전극(103)이 냉각될 때 까지의 시간이 길므로, 본 발명의 작용효과는 크게 된다.
전극(103) 및 전극 주변의 클리닝 시간은, 플라즈마 CVD 장치(1)의 정지시간에 영향을 주지 않으므로, 시간을 들여 주의 깊게 클리닝 작업을 수행할 수 있다. 이와 같이 시간을 들여 주의 깊게 메인트넌스한 전극(103) 및 개구 밀폐부재(101)를 사용하기 때문에, 성막공정의 생산성을 높일 수 있다.
이러한 성막장치, 및 성막장치와 교환장치의 성막시스템에 의하면 다음과 간은 작용효과가 얻어진다.
(1) 전극 및 그 주변부의 메인트넌스에 의한 성막장치의 정지시간을 짧게 하 는 것에 의해, 생산능룔을 높일 수 있다.
(2) 전극 및 그 주변부의 메인트넌스를 시간을 들여 주의 깊게 수행하므로, 성막공정의 생산성을 높일 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 1대의 플라즈마 CVD 장치(1)에 대해 1대의 교환장치(301)를 마련하지만, 복수의 플라즈마 CVD 장치(1)에 대해 1대의 교환장치(301)를 마련해도 좋다. 생산성이 중시되는 양산공정 라인에서, 복수의 플라즈마 CVD 장치(1)가 설치된다. 본 발명의 교환장치(301)는 레일(302) 위를 이동 가능하므로, 1대의 교환장치(301)에 의해 복수의 플라즈마 CVD 장치(1)의 개구 밀폐부재(101) 교환이 가능하다. 따라서, 본 발명의 성막시스템은 복수의 플라즈마 CVD 장치(1)가 늘어선 복수의 양산공정 라인에서 더욱 큰 효과를 나타낸다. 그 일 예를 도 4에 도시한다.
플라즈마 CVD 장치(1)에 의한 양산공정 라인은 제어부(401), 카세트 설치부(402), 운반기(403), 운반 플랫폼(404), 로드 챔버(405) 및 플라즈마 CVD 장치(1)로 구성되고, 이 양산공정 라인은 L1부터 L3에 나타낸 바와 같이 3개 늘어서 있다. L1부터 L3의 3개 라인의 플라즈마 CVD 장치(1) 근처에는 레일(302)이 깔리고, 그 위에 교환장치(301)가 설치되어 있다. 공정라인(L3)의 근처에는 전극 스토커(304)가 마련되어 있다. 제어부401)는 양산공정 라인을 구성하는 장치를 제어하기 위한 장치이다. 카세트 설치부(402)는 성막될 기판(110) 또는 성막된 기판(110)을 얹는 워크 트레이(108)가 들어가 있는 카세트(406)가 놓여져 있는 부분이다. 운반기(403)는 워크 트레이(108)가 들어간 카세트(406)를 카세트 설치부(402)와 운반 플 랫폼(404) 사이에서 이동시키는 장치이다. 운반 플랫폼(404)은 카세트로부터 기판(110)을 얹은 워크 트레이(108)를 꺼내 로드 챔버(405)에 반입 또는 로드 챔버(405)로부터 기판(110)을 얹은 워크 트레이(108)를 꺼내 카세트(406)에 넣는 장치이다. 로드 챔버(405)는 기판(110)을 얹은 워크 트레이(108)를 플라즈마 CVD 장치(1) 내에 반입 또는 플라즈마 CVD 장치(1)로부터 반출하는 장치이다.
예를 들어, 양산공정 라인(L1)의 플라즈마 CVD 장치(1)의 전극 및 그 주변부가 더러워져 전극 메인트넌스가 필요하게 된 경우, 교환장치(301)는 레일(302) 위를 이동하여, 양산공정 라인(L1)의 플라즈마 CVD 장치(1) 근처로 이동한다. 그리고, 도 2와 같이 플라즈마 CVD 장치(1)의 개구 밀폐부재(101)를 제거한다. 다음, 전극 스토커(30)에서 새것 또는 클리닝된 개구 밀폐부재(101)로 교환한다. 그리고, 양산공정 라인(L1)의 플라즈마 CVD 장치(1) 근처까지 이동하여, 개구 밀폐부재(101)를 장착한다. 양산공정 라인(L2, L3)의 플라즈마 CVD 장치(1)에 대해서도 동일하게 교환한다. 이렇게 하여, 1대의 교환장치(301)에 의해 복수의 양산공정 라인의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시형태에서는 플라즈마 CVD 장치를 나타냈지만, 성막하는 시료가 들어간 용기의 상부에 전극을 갖는 성막장치라면, 특별히 한정되지 않는다.
특허청구 범위와 실시예의 대응관계를 설명한다.
청구항 1 발명의 용기는 진공용기(2)에 상당한다. 청구항 2의 교환용 개구 밀폐부재는 새것 또는 클리닝 끝난 개구 밀폐부재(101)에 상당한다.
본 발명에 의하면, 전극 및 그 주변부가 더러워지면 개구 밀폐부재를 교환하면 되므로, 성막장치의 전극 및 그 주변부를 클리닝할 때의 성막장치의 정지 시간을 짧게 할 수 있어, 성막공정의 생산 능률을 높이는 것이 가능하다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 기판과 전극 사이의 방전 작용을 이용하여 상기 기판에 성막하는 성막장치로서, 개구부를 가지고 상기 기판이 수납될 수 있는 용기와, 상기 개구부에 탈착가능하게 마련되어 상기 개구부를 밀폐하는 개구 밀폐부재를 구비하고, 상기 전극은, 상기 용기에 수납된 상기 기판과 대향하도록 장착되어, 상기 개구 밀폐부재와 일체적으로 교환가능한 성막장치와,
    상기 전극이 장착된 상기 개구 밀폐부재를 상기 용기로부터 제거하고, 전극이 장착된 교환용 개구 밀폐부재를 상기 용기에 장착하는 교환장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막시스템.
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