KR101003157B1 - 금속촉매도핑장비 및 도핑방법과 이를 이용한평판표시장치제조방법 - Google Patents

금속촉매도핑장비 및 도핑방법과 이를 이용한평판표시장치제조방법 Download PDF

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Abstract

본발명은, 금속촉매를 매개로 하여 비정질실리콘을 결정화하기 위해, 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매을 도핑하는 공정이 진행되는 공정챔버를 포함하는 다수의 챔버들과; 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정되고, 전면에 플라즈마를 형성하는 음극부와; 상기 공정챔버에 위치하고, 윈도우를 갖는 하우징과; 상기 기판에 상기 금속촉매를 도핑하기 위해, 상기 기판이 상기 윈도우를 통해 상기 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하도록 움직이는 캐리어를 포함하는 금속촉매도핑장비를 제공한다.

Description

금속촉매도핑장비 및 도핑방법과 이를 이용한 평판표시장치제조방법{Metal catalyst doping apparatus and method and method of manufacturing flat display device using the same}
본발명은 금속촉매도핑장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 비정질실리콘을 결정화하기 위해 사용되는 금속촉매를 극미세량으로 도핑하기 위한 금속촉매도핑장비 및 도핑방법과, 이를 이용한 평판표시장치제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기전계발광소자 (OLED : organic light emitting diode)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.
이들 평판표시장치 중에서, 스위칭소자(switching element)로서 박막트랜지스터(TFT : thin film transistor)가 다수의 화소에 매트릭스형태로 배치된 능동 형(active matrix type) 액정표시장치와 유기전계발광소자가 널리 사용된다.
이와 같은 능동형 평판표시장치에 사용되는 박막트랜지스터는, 일반적으로 비정질실리콘으로 이루어진 반도체층을 사용하게 된다. 그런데, 비정질실리콘으로 반도체층을 형성하는 경우에, 전자이동도와 같은 전기적특성이 저하되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 결정질실리콘으로 반도체층을 형성하게 된다. 결정질실리콘을 사용하는 박막트랜지스터는 우수한 전기적특성을 갖게 되므로, 화소 내에 스위칭소자를 형성하는 과정에서, 기판의 가장자리에 구동회로용 스위칭소자를 함께 형성할 수 있게 된다. 이에 따라, 동일 기판에, 화소용 스위칭소자와 구동회로용 스위칭소자를 동시에 형성할 수 있게 되어, 제조공정 및 공정비용을 절감할 수 있게 된다.
결정질실리콘을 기판 상에 형성하는 방법으로서는, 직접증착법, 고온열처리를 이용한 방법, 레이저열처리방법 등이 제안된 바 있다. 이와 같은 방법들 중에서, 레이저열처리방법은 저온공정이 가능한 장점이 있다. 그런데, 고가의 레이저장비가 필요하며, 원하는 특성을 갖는 결정질을 형성하는 것이 현재로서는 쉽지 않은 것이 사실이다.
한편, 최근에 금속촉매를 매개로하여 비정질실리콘을 다결정실리콘으로 결정화하는 방법이 제안되었다. 이와 같은 방법으로서, 금속매개결정화방법(MIC : metal-induced crystallization), 금속매개측면결정화방법(MILC : metal-induced lateral crystallization), 덮개층(capping layer)을 이용한 금속매개결정화방법(MICC : metal-induced crystallization of amorphous silicon through a cap)등 이 사용된다.
그런데, 촉매로서 사용되는 금속물질을 비정질실리콘이나 덮개층 상에 초미세량으로 도핑하는 경우에, 적정한 크기를 갖는 그레인(grain)을 형성하기 위해, 단위면적당 도핑량을 최대한 줄이면서 균일하게 도핑하는 것이 중요하다. 예를 들면, 대략 1015 atoms/cm2정도 이하의 도핑량으로 금속촉매를 도핑하게 된다. 더욱이, 기판의 크기가 커지면서, 금속촉매를 이와 같은 초미세량으로 균일하게 형성하는 것이 요구되고 있다. 그런데, 이와 같은 업계의 요구를 만족시킬만한 도핑장비나 도핑방법이 현재로서는 제안되고 있지 않은 실정이다.
본발명은, 기판의 크기에 관계없이, 금속촉매를 기판 상에 초미세량으로 균일하게 도핑할 수 있는 금속촉매도핑장비 및 도핑방법과 이를 이용한 평판표시장치제조방법을 제공하는 데 그 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본발명은, 금속촉매를 매개로 하여 비정질실리콘을 결정화하기 위해, 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매을 도핑하는 공정이 진행되는 공정챔버를 포함하는 다수의 챔버들과; 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정되고, 전면에 플라즈마를 형성하는 음극부와; 상기 공정챔버에 위치하고, 윈도우를 갖는 하우징과; 상기 기판에 상기 금속촉매를 도핑하기 위해, 상기 기판이 상기 윈도우를 통해 상기 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하도록 움직이는 캐리어를 포함하는 금속촉매도핑장비를 제공한다.
여기서, 상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함할 수 있다. 상기 창살은, 서로 교차하는 제 1 창살과 제 2 창살을 포함할 수 있다. 상기 제 1 창살은, 상기 윈도우의 길이방향을 따라 연장되거나 상기 윈도우의 길이방향을 기준축으로 기울어져 연장될 수 있다. 상기 하우징은, 접지되거나 전압을 인가받을 수 있다. 상기 하우징은, 상기 공정챔버의 내벽과 함께 상기 음극부를 수용하고 상기 플라즈마를 가두는 공간을 형성할 수 있다.
상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함할 수 있다. 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나가 조절될 수 있다. 상기 이격거리의 조절은, 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나가 상기 기판을 향하는 방향으로 전진하거나, 상기 기판을 향하는 방향과 반대방향으로 후진하여 이루어질 수 있다. 상기 투사면적의 조절은, 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나가 회전하여 이루어질 수 있다. 상기 다수의 부음극부에 대해, 상기 이격거리와 상기 투사면적 중 적어도 하나에 대한 조절이, 서로 독립적으로 이루어질 수 있다.
상기 다수의 챔버들은, 상기 캐리어가 연속적으로 이동하는 기판이송로를 따 라 배치될 수 있다. 상기 공정챔버는, 상기 음극부가 설치된 도핑부와, 상기 도핑부 양측에 각각 위치하여 상기 기판을 수용하는 제 1 및 2 예비부를 포함할 수 있다. 상기 음극부는, 비자석형태의 음극부일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 금속촉매를 매개로 하여 비정질실리콘을 결정화하기 위해, 음극부를 갖는 공정챔버에서 상기 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매를 도핑하는 단계로서, 상기 기판이, 상기 공정챔버에 위치하는 하우징에 형성된 윈도우를 통해, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정된 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하여 금속촉매를 도핑하는 금속촉매도핑방법을 제공한다.
여기서, 상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함할 수 있다. 상기 창살은, 서로 교차하는 제 1 창살과 제 2 창살을 포함할 수 있다. 상기 제 1 창살은, 상기 윈도우의 길이방향을 따라 연장되거나 상기 윈도우의 길이방향을 기준축으로 기울어져 연장될 수 있다. 상기 하우징은, 접지되거나 전압을 인가받을 수 있다. 상기 하우징은, 상기 공정챔버의 내벽과 함께 상기 음극부를 수용하고, 상기 음극부 전면에 형성되는 플라즈마를 가두는 공간을 형성할 수 있다.
상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함할 수 있다. 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 상기 이격거리를 조절하는 단계는, 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나가 상기 기판을 향하는 방향으로의 전진하거나, 상기 기판을 향하는 방향과 반대방향으로의 후진하여 이루어질 수 있다. 상기 투사면적을 조절하는 단계는, 상기 다수의 음극부 중 적어도 하나가 회전하여 이루어질 수 있다. 상기 다수의 부음극부에 대해, 상기 이격거리와 상기 투사면적 중 적어도 하나를, 서로 독립적으로 조절할 수 있다.
상기 기판은, 상기 공정챔버를 포함하는 다수의 챔버들이 배치되며 연속적으로 이어지는 기판이송로를 따라 이동할 수 있다. 상기 기판은, 상기 금속촉매를 도핑하기 전후 각각에, 상기 음극부가 설치된 공정챔버의 도핑부 양측에 위치하는 상기 공정챔버의 제 1 및 2 예비부에 수용될 수 있다.
상기 금속촉매가 도핑되는 기판은, 상기 비정질실리콘이 증착된 기판과, 상기 비정질실리콘 상에 상기 비정질실리콘을 부분적으로 노출하는 차단패턴이 형성된 기판과, 상기 비정질실리콘을 덮는 덮개층이 형셩된 기판 중 어느 하나일 수 있다.
또다른 측면에서, 본발명은, 기판 상에 비정질실리콘을 형성하는 단계와; 음극부를 갖는 공정챔버에서 상기 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매를 도핑하는 단계로서, 상기 기판이, 상기 공정챔버에 위치하는 하우징에 형성된 윈도우를 통해, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정된 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하여 금속촉매를 도핑하는 단계와; 상기 금속촉매를 매개로 하여 상기 비정질실리콘을 결정화하는 단계와; 상기 결정화된 실리콘과 함께 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극과 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 제 1 및 2 전극과 상기 제 1 및 2 전극 사이에 위치하는 유기발광물질을 포함하는 유기발광다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함하며, 접지되거나 전압을 인가받을 수 있다.
상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함할 수 있다. 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
또다른 측면에서, 본발명은, 기판 상에 비정질실리콘을 형성하는 단계와; 음극부를 갖는 공정챔버에서 상기 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매를 도핑하는 단계로서, 상기 기판이, 상기 공정챔버에 위치하는 하우징에 형성된 윈도우를 통해, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정된 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하여 금속촉매를 도핑하는 단계와; 상기 금속촉매를 매개로 하여 상기 비정질실리콘을 결정화하는 단계와; 상기 결정화된 실리콘과 함께 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극과 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치 제조방법를 제공한다.
여기서, 상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함하며, 접지되거나 전압을 인가받을 수 있다.
상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함할 수 있다. 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본발명에서는, 음극부를 고정시키고 기판을 이동시켜 금속촉매를 도핑하게 된다. 이에 따라, 냉각수로 및 전력선 등과 같은 부수적설비 또한 고정적으로 설치될 수 있으므로, 도핑장비가 간결하게 설치될 수 있다. 더욱이, 도핑공정이 안정적으로 이루어질 수 있게 되어, 기판 상에 금속촉매를 초미세량으로 균일하게 형성할 수 있게 된다.
그리고, 본발명에서는, 공정챔버의 내벽과 함께 음극부를 수용할 수 있는 수용공간을 형성하며, 접지되거나 전압이 인가되는 하우징을 구비할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마가 수용공간 내에서 안정적으로 형성될 수 있게 되어, 기판 상에 금속촉매를 초미세량으로 균일하게 형성할 수 있게 된다.
본발명에서는, 음극부를 다수의 부음극부로 구성할 수 있다. 이와 같은 경우에, 기판 크기가 증가하더라도, 플라즈마를 균일하게 안정적으로 형성할 수 있게 되어, 기판 상에 금속촉매를 초미세량으로 균일하게 형성할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 기판로더에서 캐리어가 기판을 탑재하는 동작을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 공정챔버를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비에서 일체형으로 구성된 음극부와 하우징을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비에서 다수의 부음극부를 갖는 음극부와 하우징을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 하우징의 윈도우에 구비된 창살이 윈도우의 길이방향을 기준으로 기울어져 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 일체형으로 구성된 음극부 또는 부음극부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 부음극부가 기판을 기준으로 전후진하는 동작을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 부음극부가 높이방향을 기준축으로 하여 회전하는 동작을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 부음극부가 폭방향을 기준축으로 하여 회전함으로써 지면을 기준으로 기울여지는 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본발명의 실시예에 따른 인라인방식 (in-line type) 금속촉매도핑장비는, 인라인방식으로 배열된 기판로더(GL)와, 제 1 로드락챔버(LLC1)와, 히팅챔버(HC)와, 버퍼챔버(BC)와, 공정챔버(PC)와, 제 2 로드락챔버(LLC2)와, 기판운반모듈(GDM)과, 기판언로더(GUL)를 포함한다. 이와 같은 챔버들 사이에는 필요에 따라 열리고 닫히는 도어(DR)가 배치되어, 각 챔버들은 필요에 따라 개방되거나 밀폐될 수 있게 된다. 한편, 구성요소들의 배열방향을 따라 기판이송로(DP)가 마련되며, 기판이송로(DP)를 따라 기판(G)을 탑재한 캐리어(10)가 이동하게 된다. 이와 같은 캐리어(10)의 이동에 따라, 기판(G)은 챔버들에 이송되며, 또한 캐리어(10)에 장착된 채로 해당 챔버에서 해당 공정이 진행된다. 캐리어(10)는 지면에 기울어지거나 수직하게 서서 이동하게 되는 바, 기판(G) 역시 지면에 기울어지거나 수직한 상태로 이송과정이 진행된다. 이와 같이, 기판(G)이 지면에 기울어지거나 수직한 상태로 이동하면서 공정이 진행됨에 따라, 기판이 지면에 평행한 상태에서 공정이 진행되는 경우에 공정챔버 또는 여타의 다른 챔버들의 내면이나 내부의 부수설비에 붙어있던 이물질이 기판 상에 떨어지거나 흡착되는 현상을 최소화할 수 있게 된다.
기판로더(GL)는, 전처리공정단계가 완료된 후 카세트장치(미도시)를 통해 운송된 기판(G)들을 전달받게 된다. 여기서, 전처리공정이 완료된 기판(G)은, 비정질실리콘이 증착된 기판, 비정질실리콘 상에 차단패턴이 형성된 기판, 또는 덮개층이 형성된 기판을 의미한다. 카세트장치는 기판(G)을 지면에 평행한 상태로 운반하게 되므로, 카세트장치로부터 기판(G)을 전달받는 과정에서는 캐리어(10)가 지면에 평행한 상태로 기판로더(GL)에 안착되어 있게 된다. 하나 이상의 기판(G)을 지면에 평행한 상태의 캐리어(10)에 전달하는 과정이 완료되면, 도 2에 도시한 바와 같이, 캐리어(10)는 지면에 기울어지거나 수직하게 서게 된다. 이와 같은 동작은, 예를 들면, 회전운동을 통해 이루어지게 된다. 이후, 캐리어(10)는 기판(G)을 장착한 채로, 기판이송로(DP)를 따라 선형운동을 시작하게 된다.
캐리어(10)에 장착된 기판(G)은, 먼저 제 1 로드락챔버(LLC1)로 이송된다. 제 1 로드락챔버(LLC1)는 대기압상태와 진공상태를 전환시키는 기능을 하게 된다. 예를 들면, 기판(G)이 제 1 로드락챔버(LLC1)로 이송되면, 진입측 도어(DR)가 닫히게 되어 제 1 로드락챔버(LLC1) 내부는 밀폐된 공간이 된다. 그 후, 진공펌프를 사용하여 대기압상태를 갖는 제 1 로드락챔버(LLC1) 내부의 압력을 진공상태로 떨어뜨리게 된다. 예를 들면, 대략 5*10-2 Torr 이하로 압력을 떨어뜨리게 된다.
위와 같이 제 1 로드락챔버(LLC1) 내부의 압력을 진공상태로 떨어뜨린 후, 배출측 도어(DR)가 열리게 되고, 기판(G)은 캐리어(10)에 장착된 채로 히팅챔버(HC)로 이송된다. 히팅챔버(HC)는, 열, 자외선, 극저온포획장치 중 적어도 하나 이상을 사용하여, 기판(G) 상에 형성된 비정질실리콘에 존재할 수 있는 수소나, 기판에 존재하는 수분을 제거하기 위한 탈수소화/탈수분공정을 진행하게 된다. 극저온포획장치로서, 예를 들면, 크라이오트랩(cryotrap)이 사용될 수 있다.
히팅챔버(HC)에서 위와 같은 공정이 완료되면, 캐리어(10)는 버퍼챔버(BC)로 이동하게 된다. 예를 들면, 버퍼챔버(BC)는, 공정챔버(PC) 직전에 위치하는 챔버로서, 공정챔버(PC)로 이송되기 전에 기판(G)을 대기시키는 곳이다. 이전 기판(G)에 대해, 공정챔버(PC) 내에서 금속촉매도핑공정이 완료되면, 그 후에 버퍼챔버(BC)에서 대기중이던 기판(G)은 공정챔버(PC)로 이송되게 된다. 기판(G)을 버퍼챔버(BC) 에서 공정챔버(PC)로 이송함에 있어서, 버퍼챔버(BC)로부터 공정챔버(PC)로 가스가 흐르게 되면, 금속촉매도핑공정을 위한 공정챔버(PC) 내의 분위기가 파괴될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 버퍼챔버(BC)는 공정챔버(PC)와 동일하거나 이보다는 낮은 압력을 가질 수 있게 된다. 예를 들면, 공정챔버(PC)는 대략 10-2 Torr 정도의 압력을 가질 수 있고, 이에 대해, 버퍼챔버(BC)는 그 이하의 압력을 갖도록 조절될 수 있다.
버퍼챔버(BC)와 공정챔버(PC) 사이의 도어(DR)가 열리게 되면, 기판(G)은 캐리어(10)에 탑재된 상태로 공정챔버(PC)로 이송된다. 공정챔버(PC)는, 금속촉매도핑공정이 진행되는 도핑부(PP)와, 도핑부(PP) 양측에 위치하는 제 1 및 2 예비부(PR1, PR2)를 포함한다. 도핑부(PP)와, 제 1 및 2 예비부(PR1, PR2)의 내부공간은 서로 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 공정챔버(PC)로 반입된 기판(G)은, 먼저 제 1 예비부(PR1)에 위치하게 된다. 제 1 예비부(PR1)는, 도핑공정이 진행되기 위해 반입된 기판(G)이 대기하고 있는 예비공간을 마련하게 된다. 만약, 제 1 예비부(PR1)가 마련되지 않는다면, 도핑부(PP)에서 도핑을 위한 분위기가 준비되지 않은 상태에서 도핑공정이 진행되거나, 도핑부(PP)의 분위기가 공정챔버(PC) 이전에 위치하는 챔버로부터 직접적인 영향을 받게 될 수 있고, 이에 따라 도핑불량이 발생할 수 있을 것이다. 따라서, 공정챔버(PP)로 반입된 기판(G)은, 먼저 제 1 예비부(PR1)로 이송되게 된다.
그후, 도핑부(PP)에서 도핑공정을 위한 분위기가 마련되면, 기판(G)은 제 1 예비부(PR1)로부터 도핑부(PP)로 움직이게 된다. 기판(G)이 도핑부(PP)로 움직여 도핑공정이 진행되는데, 도핑공정이 진행되는 동안에는, 기판(G)은 멈추지 않고 선형운동을 하면서 제 2 예비부(PR2) 방향으로 계속해서 움직이게 된다.
도핑부(PP)에는 높이방향으로 연장된 음극(cathode)부(20)가 마련되어 있다. 음극부(20)는, 예를 들면, 도핑부(PP)의 가운데 부분에 고정되어 위치하게 된다. 이와 같이 음극부(20)가 고정됨에 따라, 기판(G) 상에 도핑공정이 진행되는 동안, 기판(G)이 음극부(20)를 바라보면서 연속적으로 선형운동을 하게 되는 것이다.
도 4를 참조하면, 음극부(20)는 하나의 타겟과 음전극이 높이방향으로 연장된 일체형으로 구성될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 음극부(20)는 높이방향으로 배치된 다수의 부음극(sub-cathode)부(21, 22, 23)를 가질 수 있다. 예를 들면, 캐리어(10)가 4개의 기판(G)을 장착하는 경우에, 3개의 제 1 내지 3 부음극부(21, 22, 23)가 사용될 수 있다. 이에 따라, 일체형으로 구성된 음극부(20)를 사용하는 경우에 비해, 기판크기가 증가하더라도 금속촉매를 보다 균일하게 도핑할 수 있게 된다. 한편, 기판크기가 증가하고 감소함에 따라, 그리고 캐리어(10)에 장착되는 기판(G)의 수가 증가하고 감소함에 따라, 부음극부(21, 22, 23)의 개수를 적절하게 조절할 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다. 부음극부(21, 22, 23)는, 그 전면을 바라보았을 때, 지면에 수직한 길이가 지면에 평행한 폭에 비해 긴 직사각형 형상을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 다수의 부음극부(21, 22, 23) 각각은, 음전압이 인가되는 음전극(24)과 음전극(24) 전면에 위치하는 타겟(25)을 포함한다. 타겟(25)은, 금속촉매를 매개로 한 결정화 공정시 촉매물질로 이용되는 금속으로 이루어지게 되는데, 예를 들면, Cu, Ni, Ti, Au, W, Ag, Co, Pt, Pd 중 어느 하나 또는 두개이상의 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 각 부음극부(21, 22, 23)는, 자석을 포함하지 않는 비자석(non-magnetron) 형태로 제작된다. 자석을 사용하지 않게 됨에 따라, 플라즈마의 밀집도가 감소되어, 금속촉매물질의 도핑량을 감소시킬 수 있게 된다.
그리고, 일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 각 부음극부(21, 22, 23)는, 타겟(25)의 전면부에 플라즈마가 형성되도록, 접지용쉴드(26)를 사용할 수 있다. 이를 위해, 접지용쉴드(26)는, 기판(G)을 향하는 타겟(25)의 전면부를 노출하며, 나머지 일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 부음극부(21, 22, 23)를 감싸게 된다. 이에 따라, 촉매물질 대부분은 타겟(25)의 전면부 방향으로 스퍼터되어 기판(G)에 도핑된다.
도핑부(PP)에는, 도핑부(PP)의 내벽에 결합되는 하우징(housing ; 30)이 구비될 수 있다. 하우징(30)은 도핑부(PP)의 내벽과 함께, 음극부(20)를 수용할 수 있는 수용공간(AP)을 형성할 수 있다. 하우징(30)은, 내벽에 직접 결합되는 결합부(39), 기판(G)을 바라보는 방향으로 돌출된 제 1 돌출부(37), 기판(G)을 바라보는 제 1 돌출부(37)의 면에 형성된 윈도우(window ; W), 윈도우(W)에 마련된 창살(33, 35)을 포함할 수 있다. 한편, 도핑부(PP)의 내벽에는, 외부방향으로 돌출된 제 2 돌출부(5)가 마련될 수 있다.
하우징(30)이 도핑부(PP)의 내벽에 결합하게 되면, 제 1 돌출부(37)와 제 2 돌출부(5)는, 음극부(20)을 수용할 수 있는 수용공간(AP)를 형성할 수 있게 된다.
음극부(20)는, 도핑공정시, 윈도우(W)를 통해 기판(G)을 바라볼 수 있게 된다. 윈도우(W)에 마련된 창살(33, 35)은, 적어도 하나의 제 1 창살(33)을 포함할 수 있다. 한편, 윈도우(W)는 제 1 창살(33)과 교차하는 적어도 하나의 제 2 창살(35)을 포함할 수 있다. 제 1 창살(33)은 다양한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 5에 도시한 바와 같이, 제 1 창살(33)은, 윈도우(W)의 길이방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 창살(33)은, 윈도우(W)의 길이방향에 비스듬하게 기울어져 형성될 수 있다. 한편, 제 2 창살(35)은, 윈도우(W)의 폭방향으로 연장되어 형성될 수 있으며, 윈도우(W)의 가운데 부분에 위치할 수 있다. 창살(33, 35)은, 도핑공정시, 촉매물질이 기판(G)에 도핑되는 것을 방해하는 요소로서 작용할 수 있게 되므로, 촉매물질의 도핑량을 감소시키는 역할을 할 수 있게 된다. 한편, 사용자의 필요에 따라, 그리고 도핑량을 조절하기 위해, 창살(33, 35)의 연장방향과 그 개수를 적절하게 조절할 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다. 예를 들면, 윈도우(W) 내에 육각형상, 즉 벌집모양의 패턴이 배치되도록 창살이 위치할 수 있으며, 이 외에도 다각형 형상의 패턴이 배치되도록 창살이 위치할 수 있다.
하우징(30)은 접지되거나 전압이 인가될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 본발명의 실시예에서는, 캐리어(10)에 장착된 기판(G)이 이동하면서 도핑공정이 진 행된다. 캐리어(10)는 금속물질로 이루어져 있으므로, 캐리어(10)의 이동에 의해 음극부(10)의 상대적 전위값이 영향을 받아 변화가 발생할 수 있게 된다. 이와 같은 전위 변화에 따라, 플라즈마의 안정성이 저하되고, 이는 촉매물질의 도핑불균일을 초래할 수 있게 된다. 기판(G)과 음극부(20) 사이에, 접지되거나 전압이 인가되는 하우징(30)을 설치하게 되면, 하우징(30)은 캐리어(10) 또는 음극부(20)의 전위에 영향을 줄 수 있는 설비가 음극부(20)의 전위를 변화시키는 현상을 차단할 수 있게 된다. 이에 따라, 음극부(20)과 하우징(30) 사이에는 균일한 전기장이 형성될 수 있고, 이는 외부의 영향을 받지 않고 플라즈마가 안정적으로 형성될 수 있도록 하게 된다. 따라서, 촉매물질이 기판(G) 상에 균일하게 형성될 수 있게 된다.
더욱이, 도핑부(PP)의 내벽과 하우징(30)의 내면이 이루는 수용공간(AS)은, 실질적으로 그 외부공간과는 독립적인 공간에 해당된다. 이와 같은 수용공간(AS)은 생성된 대부분의 플라즈마를 실질적으로 가두는 역할을 하게 되어, 대부분의 플라즈마는 수용공간(AS) 외부로 퍼져나가지 않고 수용공간(AS) 내에 안정적으로 머물게 된다. 또한, 캐리어(10) 등의 움직임으로 인해, 플라즈마가스가 예측할 수 없게 흐르게 될 수 있는 현상을 실질적으로 차단할 수 있게 된다. 이처럼, 수용공간(AS)은, 그 외부공간으로부터, 플라즈마를 안정적으로 수용하는 기능을 할 수 있게 된다. 따라서, 플라즈마의 안정성이 충분히 확보될 수 있고, 이는 촉매물질을 기판(G) 상에 균일하게 도핑하는 데 기여를 하게 된다.
본발명의 실시예에 따라 다수의 부음극부(21, 22, 23)를 사용하는 경우, 다수의 부음극부(21, 22, 23)는 개별적으로 조절이 가능하다.
예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이, 도핑을 진행함에 있어, 상부에 위치하는 제 1 부음극부(21)에 대응하는 기판(G) 상부의 도핑량이 기준도핑량에 비해 낮은 경우에, 제 1 부음극부(21)를 기판(G) 방향으로 전진시키게 된다. 이에 따라, 제 1 부음극부(21)는, 중부 및 하부에 위치하는 제 2 및 3 부음극부(22, 23)에 비해, 기판(G)과 더욱 가깝게 되어, 대응되는 기판(G) 부분에 대해 촉매물질의 도핑량을 증가시키게 된다. 이와 반대로, 기판(G) 상부의 도핑량이 기준도핑량에 비해 높은 경우에는, 제 1 부음극부(21)를 기판(G) 방향과 반대방향으로 후퇴시켜, 대응되는 기판(G) 부분에 대한 촉매물질의 도핑량을 감소시키게 된다. 이와 같이 부음극부(21, 22, 23)를 기판(G)을 향해 전진시키거나 반대방향으로 후진시키는 방법으로 공정거리(working distance)를 조절함으로써, 도핑량이 원하는 기준도핑량에 비해 작거나 많은 경우에, 해당부분에 대응하는 부음극부(21, 22, 23)를 독립적으로 제어하여, 도핑량을 조절할 수 있게 된다. 이에 따라, 도핑과정에서 기판(G)의 높이방향 즉, 상하방향을 따라 도핑량의 불균형이 발생하는 경우에, 다수의 부음극부(21, 22, 23)를 개별적으로 조절하여, 도핑량의 불균형을 해소하는데 기여를 하게 된다.
한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 다수의 부음극부(21, 22, 23)는, 높이방향을 기준축으로 하여, 일정 정도 회전할 수 있다. 부음극부(21, 22, 23)를 회전시키게 되면, 기판면과 부음극부면이 0도를 초과한 각도를 이루게 된다. 이처럼, 기판면과 부음극부면이 서로 평행하지 않게 됨에 따라, 기판(G)이 부음극부(21, 22, 23)와 평행한 상태에 비해, 기판(G)이 부음극부(21, 22, 23)를 바라보는 면적, 즉 부음극부(21, 22, 23)가 기판면에 투사되는 투사면적이 감소되는 효과를 얻을 수 있게 된다. 이에 따라, 기판(G) 상에 도핑되는 촉매물질의 도핑량을 감소시킬 수 있게 된다. 한편, 다수의 부음극부(21, 22, 23)의 회전정도는 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
그리고, 도 10에 도시한 바와 같이, 제 1 및 3 부음극부(21, 23)는, 지면을 기준으로 또는 제 2 부음극부(22)를 기준으로 일정각도 기울여 질 수도 있다. 예를 들면, 제 1 부음극부(21)의 전면이 지면과 0도 내지 90도 사이의 각을 갖도록 기울어 질 수 있고, 제 3 부음극부(23)의 전면이 지면과 90도 내지 180도 사이의 각을 갖도록 기울어 질 수 있다. 도핑공정은 기판(G) 전체를 대상으로 하여 진행되므로, 캐리어(10)에 장착된 최상위기판의 상단과 최하위기판의 하단 사이는, 음극부(20)의 상단과 하단 사이에 들어오게 된다. 더욱이, 기판(G)은 캐리어(10)에 장착되므로, 캐리어(10) 상단과 최상위기판의 상단 그리고 캐리어(10) 하단과 최하위기판의 하단은 일정정도의 이격거리가 존재하게 된다. 이와 같은 상황에서 도핑공정이 진행되면, 캐리어(10) 상하단과 기판(G) 사이의 이격공간이나, 기판후면과 마주보는 도핑부(PP) 내면의 상단 및 하단에 촉매물질이 상당량 도핑될 수도 있다. 따라서, 제 1 및 3 부음극부(21, 23)를 지면을 기준으로 일정각도 기울이게 되면, 위와 같이 원하지 않는 부분에 촉매물질이 도핑되는 것을 줄일 수 있게 된다. 이와 더불어, 제 1 및 3 부음극부(21, 23)가 기울여짐에 따라, 기판(G)이 바라보는 제 1 및 3 부음극부(21, 23)의 면적이 감소되어, 이에 대응되는 기판(G) 부분에 대한 촉매물질의 도핑량을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 기판(G)의 크기가 커지는 경우에, 기판(G)의 하중이 증가하게 되므로, 이와 같은 하중을 적절하게 받치기 위해, 캐리어(10)가 지면을 기준으로 기울어지게 서 있을 수 있게 되며, 캐리어(10)에 장착되는 기판(G)도 캐리어(10)와 마찬가지로 지면을 기준으로 기울어진 상태를 갖게 될 수 있다. 이때, 보통은 다수의 부음극부(21, 22, 23)가 기판(G)과 실질적으로 평행한 상태에서 도핑공정이 진행되므로, 다수의 부음극부(21, 22, 23)가 기판(10)과 평행하도록 지면을 기준으로 기울어 질 수 있다. 그리고, 다수의 부음극부(21, 22, 23)에 대해, 하부에서 상부방향으로 그 위치가 높아짐에 따라, 기판(G)을 향한 전진거리를 점진적으로 증가시켜, 각 부음극부(21, 22, 23)와 기판(G) 사이의 거리를 실질적으로 동일하게 맞춰질 수 있다.
위와 같이, 여러가지 방식으로 부음극부(21, 22, 23)는 제어될 수 있으며, 기판(G) 상에 촉매물질을 효과적으로 도핑하기 위해, 보다 다양한 방식 또는 이들 방식의 조합으로 부음극부(21, 22, 23)가 제어될 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다.
한편, 다수의 부음극부(21, 22, 23)는, 기계적동작이 독립적으로 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 공급되는 전압이 독립적으로 조절될 수 있다. 예를 들면, 다수의 부음극부(21, 22, 23)는, 이들 각각에 대응하는 다수의 전력공급부(미도시)로부터 전압을 공급받을 수 있다. 그리고, 다수의 전력공급부는 서로 동일하지 않은 전압을 공급할 수 있다. 다수의 부음극부(21, 22, 23)에 대한 전압공급을 독립적으로 제어하는 경우에는, 다수의 부음극부(21, 22, 23)에 대응되는 기판(G) 부분에 대한 도핑량을 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 도핑과정에서 기판(G)의 높이방향으로 도핑량의 불균일이 발생하는 경우에, 전압을 개별적으로 제어하여, 도핑량의 불균일을 해소할 수 있게 된다.
한편, 본발명의 실시예에 따라 일체형으로 구성된 음극부(20)를 사용하는 경우에, 일체형으로 구성된 음극부(20)의 위치를 조절하는 것 또한 가능하다. 예를 들면, 일체형으로 구성된 음극부(20)를, 도 8에 도시한 바와 유사하게, 기판(G)을 향해 전진시키거나 반대방향으로 후진시키는 방법으로 공정거리(working distance)를 조절할 수 있다. 그리고, 일체형으로 구성된 음극부(20)는, 도 9에 도시한 바와 유사하게, 높이방향을 기준축으로 하여, 일정 정도 회전할 수 있다. 또한, 일체형으로 구성된 음극부(20)는, 도 10에 도시한 바와 유사하게, 지면을 기준으로 일정각도 기울어 질 수도 있다. 이와 같은 동작의 조절을 통해, 도핑량을 조절할 수 있게 된다. 그리고, 지면을 기준으로 일체형으로 구성된 음극부(20)가 기울어지는 동작은, 캐리어(10)가 지면을 기준으로 기울어지게 서 있는 경우에, 일체형으로 구성된 음극부(20)와 기판(G)을 평행하게 마주보도록 하기 위해, 행하여 질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 음극부(20)의 위치가 고정되어 설치됨에 따라, 일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 각 부음극부(21, 22, 23)에 냉각수와 전력을 공급하는 냉각수로(도 7의 27)와 전력선(도 7의 28) 또한 고정되어 설치된다. 이에 따라, 도핑장비가 간결하게 제조될 수 있게 되므로, 기판이 고정되고 음극부가 이동하여 도핑공정을 진행하는 경우에, 음극부와 함께 냉각수로와 전력선을 이동시켜야 하고, 이에 따른 부수적 설비가 요구되며, 장치가 복잡해지는 문제를 개선할 수 있 게 된다.
일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 부음극부(21, 22, 23)에는, 플라즈마(plasma)를 형성하기 위해, 전압이 공급되는데, 예를 들면, DC 전압, AC 전압, MF 전압, RF 전압, DC pulse 전압이 공급되어 안정적으로 플라즈마를 형성할 수 있다. 여기서, DC pulse 전압이 공급되는 경우에는, DC 전압을 공급하는 경우에 기판(G) 상에 발생할 수 있는 전하적층현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 음전압을 지속적으로 유지하는 DC 전압을 사용하는 경우에, 일체형으로 구성된 음극부(20) 또는 부음극부(21, 22, 23)와 기판(G) 전면부 사이에는 동일한 전압이 계속해서 유지되어, 기판(G) 상에 전하가 적층되는 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 촉매물질의 도핑 불균일을 초래할 수 있다. 한편, DC pulse는 일정한 정도의 전압을 갖는 음전압과 양전압이 주기적으로 교대되어 인가되므로, 기판(G) 상에 전하가 적층되는 현상이 현저히 감소하게 된다. 더욱이, DC pulse에서 양전압이 인가되는 기간에는 기판(G) 상에 촉매물질이 거의 도핑되지 않게 되므로, 도핑량을 감소시킬 수 있는 효과 또한 가질 수 있게 된다. DC pulse 전압의 이와 같은 효과는, RF 전압, MF 전압, AC전압을 인가하는 경우에도 발생하게 된다.
다수의 부음극부(21, 22, 23)를 사용하는 경우에는, 기판 크기가 증가하더라도, 일체형으로 구성된 음극부(20)을 사용하는 경우에 비해, 플라즈마를 보다 균일하게 안정적으로 형성할 수 있게 된다. 한편, 기판크기가 증가하는 경우에 일체형으로 구성된 음극부(20)를 사용하게 되면 DC 전압과 DC pulse 전압은 효과적으로 사용될 수 있는데, 일체형으로 구성된 음극부(20)의 길이가 증가하게 되어 RF 전압 을 사용하기가 쉽지 않게 된다. 그런데, 다수의 부음극부(21, 22, 23)를 사용하는 경우에, RF 전압을 사용하여 플라즈마를 효과적으로 형성할 수 있게 된다. 한편, RF 전압 인가시 플라즈마를 효과적으로 형성하기 위해, 각 부음극부(21, 22, 23)의 길이는 1.5m(meter) 이하의 값을 가질 수 있다.
한편, 도핑부(PP)에는, 플라즈마를 생성하기 위한 비활성가스를 음극부(20)의 전면에 공급하기 위해, 비활성가스공급부(미도시)가 설치된다. 예를 들면, 음극부(20)에 샤워헤드 또는 가스노즐장치가 설치될 수 있다. 한편, 음극부(20)의 전면 양측 부분이나 상하 부분 중 적어도 하나, 예를 들면, 하우징(30)에 샤워헤드 또는 가스노즐장치가 설치될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본발명의 실시예에서는, 고정된 음극부(20)를 바라보면서 기판(G)이 이동하여 금속촉매를 기판(G) 상에 순차적으로 도핑하게 된다.
금속촉매를 도핑하는 공정이 완료되면, 기판(G)을 장착한 캐리어(10)는 제 2 예비부(PR2)로 이동하게 된다. 제 2 예비부(PR2)는, 도핑공정이 완료된 후 기판(G)이 반출되기 전에 대기하고 있는 예비공간을 마련하게 된다. 만약, 제 2 예비부(PR2)가 마련되지 않게 되면, 도핑공정이 진행중인 도핑부(PP)의 분위기가 공정챔버(PC) 이후에 위치하는 챔버로부터 직접적인 영향을 받게되어 도핑불량이 발생할 수 있을 것이다. 따라서, 공정챔버(PC)로부터 반출될 기판(G)은, 제 2 예비부(PR2)로 이송되게 된다.
기판(G)이 제 2 예비부(PR2)로 이송된 후, 공정챔버(PC)의 반출측 도어(DR)가 열리게 되면, 캐리어(10)가 움직이게 되어 기판(G)은 공정챔버(PC)로부터 제 2 로드락챔버(LLC2)로 반출된다. 한편, 공정챔버(PC)와 제 2 로드락챔버(LLC2) 사이에는, 또다른 버퍼챔버가 위치할 수 있다.
제 2 로드락챔버(LLC2)는 대기압상태와 진공상태를 전환시키는 기능을 하게 된다. 예를 들면, 기판(G)이 제 2 로드락챔버(LLC2)로 이송되면, 진입측 도어(DR)가 닫히게 되어 제 2 로드락챔버(LLC2) 내부는 밀폐된 공간이 된다. 그 후, 진공상태를 갖는 제 2 로드락챔버(LLC2) 내부의 압력을 대기압상태로 상승시키게 된다.
위와 같이 제 2 로드락챔버(LLC2) 내부의 압력을 대기압상태로 상승시킨 후, 배출측 도어(DR)가 열리게 되고, 기판(G)은 캐리어(10)에 장착된 채로 반출되어 기판이송모듈(GDM)로 이송된다.
기판(G)은 캐리어(10)에 장착된 채로 기판이송모듈(GDM)의 내부를 이동하여, 기판언로더(GUL)로 이송된다.
기판언로더(GUL)는, 기판(G)을 카세트장치로 전달하게 된다. 카세트장치는 기판(G)을 지면에 평행한 상태로 운반하므로, 카세트장치로 기판(G)을 전달하기 위해, 지면에 기울어지거나 수직하게 서 있는 캐리어(10)는 지면에 평행한 상태로 눕게 된다. 캐리어(10)가 지면에 평행하게 누운 상태에서, 캐리어(10)에 장착된 기판(G)은 카세트장치로 전달된다. 전달과정이 완료되면, 캐리어(10)는 다시 기판로더(GL)로 이동되고, 카세트장치는 다음공정을 진행하기 위한 장비로 이동하게 된다.
전술한 바와 같이, 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 통해, 금속촉매를 원하는 초미세량만큼 균일하게 기판 상에 형성할 수 있게 된다.
전술한 본발명의 실시예에서는, 인라인방식의 금속촉매도핑장비의 구성요소들은 "ㄷ" 형상으로 배치되어, 기판이 동일한 방향에서 로딩되고 언로딩되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 이외에도, 사용자의 요구에 맞게 다양한 형상으로 배치될 수 있는데, 이들 형상들의 연속되는 선을 따라 구성요소들이 배치되어 기판이 이동하면서 공정이 진행된다. 예를 들면, 구성요소들이 일직선 형상으로 배치될 수 있으며, 이와 같은 경우에는, 기판이 서로 반대되는 방향에서 로딩되고 언로딩된다.
그리고, 전술한 본발명의 실시예에서 인라인방식으로 배치되는 구성요소들은 일예로서, 사용자의 필요에 따라 구성요소들을 원하는 방식으로 배치하거나 가감할 수 있으며, 다양한 기능을 갖는 챔버들이나 여타의 구성모듈이 추가될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 결정질실리콘을 사용한 박막트랜지스터를 갖는 평판표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.
도 11 내지 17는, 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 사용하여 평판표시장치를 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 기판(100) 상에 버퍼층(buffer layer ; 110)를 형성한다. 기판(100)으로서, 유리기판이나 석영기판이 사용될 수 있다. 버퍼층(110)으로서, 산화실리콘(silicon oxide)이나 질화실리콘(silicon nitride)이 사용될 수 있다.
다음으로, 버퍼층(110) 상에 비정질실리콘(120)을 형성한다. 비정질실리 콘(120)을 형성한 후에, 금속촉매를 매개로 한 결정화방법들에 따라, 그 이후의 공정이 다소 차이가 날 수 있다.
예를 들면, 금속매개결정화방법(MIC)을 사용하는 경우에는, 도 12에 도시한 바와 같이, 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 사용하여, 비정질실리콘(120) 상면에 금속촉매를 도핑한다.
한편, 금속매개측면결정화방법(MILC)을 사용하는 경우에는, 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이, 차단패턴(125)을 비정질실리콘(120) 상면에 형성한다. 그후, 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 사용하여, 금속촉매를 기판(100) 상에 도핑하게 된다. 이때, 금속촉매는, 차단패턴(125) 상면과, 차단패턴(125) 사이로 노출된 비정질실리콘(120) 부분들의 상면에 도핑된다. 그후, 차단패턴(125)을 제거하게 된다. 이에 따라, 앞서 차단패턴(125) 사이로 노출된 비정질실리콘(120) 부분들의 상면에만 금속촉매가 남게 된다.
또한, 덮개층(127)을 이용하는 금속매개결정화방법(MICC)을 사용하는 경우에는, 도 14에 도시한 바와 같이, 덮개층(127)이 비정질실리콘(120) 상에 증착된다. 그후, 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 사용하여, 덮개층(127) 상면에 금속촉매를 도핑한다.
도 12 내지 14 중 어느 하나의 방법으로 금속촉매를 도핑한 후, 비정질실리콘(120)에 대해, 열처리방법, 급속열처리방법, 레이저조사방법, 자외선조사방법 중 어느 하나 이상을 사용하여, 금속촉매를 매개로 한 결정화공정을 하게 된다. 이에 따라, 다결정실리콘으로 이루어진 반도체층이 형성된다.
다음으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 반도체층에 대해 패터닝(patterning) 공정이 진행된다. 다음으로, 반도체층(121) 상에 게이트절연막(130)을 형성하게 된다. 다음으로, 반도체층(121)의 양측부에 n+ 또는 p+ 도핑을 진행하게 된다. 이와 같은 이온도핑에 의해, 반도체층(121)의 양측은 소스영역(S)과 드레인영역(D)이 되고, 이온도핑이 되지 않은 가운데부분은 채널영역(CH)이 된다.
다음으로, 금속층을 증착하고 패턴하여, 채널영역(CH)에 대응하는 게이트전극(140)을 형성하게 된다. 게이트전극(140)을 형성하는 공정에서, 게이트배선(미도시)이 형성된다.
다음으로, 게이트전극(140) 상에 층간절연막(150)을 형성한다. 다음으로, 층간절연막(150)과 게이트절연막(130)을 패턴하여, 반도체층(121)의 소스영역 및 드레인영역(S, D)을 노출하는 콘택홀을 형성한다.
다음으로, 층간절연막(150) 상에 금속층을 증착하고 패턴하여, 소스전극(161)과 드레인전극(162)을 형성한다. 소스전극(161)과 드레인전극(162)은 각각, 콘택홀을 통해 소스영역(S)과 드레인영역(D)과 접촉하게 된다. 소스전극(161)과 드레인전극(162)을 형성하는 공정에서, 게이트배선과 함께 화소영역을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성된다.
전술한 바와 같은 공정을 통해, 결정질실리콘으로 이루어진 반도체층(121), 게이트전극(140), 소스전극(161), 드레인전극(162)을 포함하는 박막트랜지스터가 형성된다.
이와 같이 형성된 박막트랜지스터는, 평판표시장치의 화소 및 구동회로의 스 위칭소자로 사용된다. 한편, 평판표시장치의 화소영역에는, 박막트랜지스터를 형성한 후, 추가적인 공정이 더욱 진행된다.
예를 들면, 유기전계발광소자에 대해서는, 도 16에 도시한 바와 같이, 제 1 및 2 전극(181, 187)과 유기발광층(185)을 포함하는 유기발광다이오드(EL)를 형성하게 된다. 유기발광다이오드(EL)의 제 1 전극(181)은, 제 1 보호층(165)에 형성된 콘택홀을 통해 박막트랜지스터와 연결된다. 여기서, 도 16에 도시된 박막트랜지스터는, 화소에 형성되는 구동박막트랜지스터이다. 도시하지는 않았지만, 유기전계발광소자의 화소에는, 게이트배선 및 데이터배선과 연결되며, 데이터신호를 스위칭하여 구동박막트랜지스터에 전달하는 스위칭박막트랜지스터가 형성된다. 한편, 제 2 보호층(183)은 제 1 전극(181)을 일부 덮게 되며, 이웃하는 화소 사이에 위치하게 된다. 이와 같은 공정을 통해 제작된 기판은, 이와 마주보는 대응기판, 예를 들면, 인캡슐레이션기판(미도시)과 합착된다. 이와 같은 공정들을 통해, 본발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자가 제작된다.
또한, 액정표시장치에 대해서는, 도 17에 도시한 바와 같이, 화소전극(170)이 형성된다. 화소전극(170)은, 보호층(166)에 형성된 콘택홀을 통해 박막트랜지스터와 연결된다. 이와 같은 공정을 통해 제작된 기판은, 이와 마주보는 대응기판, 예를 들면, 컬러필터기판과 합착된다. 이와 같은 공정들을 통해, 본발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자가 제작된다.
전술한 본발명의 실시예에서는, 결정질실리콘을 사용한 박막트랜지스터를 갖는 평판표시장치를 제조하는 방법을 예로 들어 설명하였다. 이외에도, 본발명의 실 시예는, 결정질실리콘을 사용한 박막트랜지스터를 갖는 반도체소자 및 전자기기용 구동소자 등의 제조방법을 포함하게 됨은 당업자에게 있어 자명하다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
도 1은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 기판로더에서 캐리어가 기판을 탑재하는 동작을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 공정챔버를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비에서 일체형으로 구성된 음극부와 하우징을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비에서 다수의 부음극부를 갖는 음극부와 하우징을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 하우징의 윈도우에 구비된 창살이 윈도우의 길이방향을 기준으로 하여 기울어져 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 일체형으로 구성된 음극부 또는 부음극부를 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 부음극부가 기판을 기준으로 전후진하는 동작을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 부음극부가 높이방향을 기준축으로 하여 회전하는 동작을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비의 부음극부가 폭방향을 기준축으로 하여 회전함으로써 지면을 기준으로 기울여지는 동작을 개략적으로 도시한 도면.
도 11 내지 17은 본발명의 실시예에 따른 금속촉매도핑장비를 사용하여 평판표시장치를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한 도면.

Claims (36)

  1. 금속촉매를 매개로 하여 비정질실리콘을 결정화하기 위해, 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매을 도핑하는 공정이 진행되는 공정챔버를 포함하는 다수의 챔버들과;
    상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정되고, 전면에 플라즈마를 형성하는 음극부와;
    상기 공정챔버에 위치하고, 윈도우를 갖는 하우징과;
    상기 기판에 상기 금속촉매를 도핑하기 위해, 상기 기판이 상기 윈도우를 통해 상기 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하도록 움직이는 캐리어
    를 포함하는 금속촉매도핑장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함하는 금속촉매도핑장비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 창살은, 서로 교차하는 제 1 창살과 제 2 창살을 포함하는 금속촉매도핑장비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 창살은, 상기 윈도우의 길이방향을 따라 연장되거나 상기 윈도우의 길이방향을 기준축으로 기울어져 연장된 금속촉매도핑장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 접지되거나 전압을 인가받는 금속촉매도핑장비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 공정챔버의 내벽과 함께 상기 음극부를 수용하고 상기 플라즈마를 가두는 공간을 형성하는 금속촉매도핑장비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함하는 금속촉매도핑장비.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나가 조절되는 금속촉매도핑장비.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이격거리의 조절은, 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나가 상기 기판을 향하는 방향으로 전진하거나, 상기 기판을 향하는 방향과 반대방향으로 후진하여 이루어지는 금속촉매도핑장비.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 투사면적의 조절은, 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나가 회전하여 이루어지는 금속촉매도핑장비.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 부음극부에 대해, 상기 이격거리와 상기 투사면적 중 적어도 하나에 대한 조절이, 서로 독립적으로 이루어지는 금속촉매도핑장비.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 챔버들은, 상기 캐리어가 연속적으로 이동하는 기판이송로를 따라 배치된 금속촉매도핑장비.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정챔버는, 상기 음극부가 설치된 도핑부와, 상기 도핑부 양측에 각각 위치하여 상기 기판을 수용하는 제 1 및 2 예비부를 포함하는 금속촉매도핑장비.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극부는, 비자석형태의 음극부인 금속촉매도핑장비.
  15. 금속촉매를 매개로 하여 비정질실리콘을 결정화하기 위해, 음극부를 갖는 공정챔버에서 상기 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매를 도핑하는 단계로서,
    상기 기판이, 상기 공정챔버에 위치하는 하우징에 형성된 윈도우를 통해, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정된 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하여 상기 금속촉매를 도핑하는 금속촉매도핑방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함하는 금속촉매도핑방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 창살은, 서로 교차하는 제 1 창살과 제 2 창살을 포함하는 금속촉매도핑방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 창살은, 상기 윈도우의 길이방향을 따라 연장되거나 상기 윈도우의 길이방향을 기준축으로 기울어져 연장된 금속촉매도핑방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징은, 접지되거나 전압을 인가받는 금속촉매도핑방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 공정챔버의 내벽과 함께 상기 음극부를 수용하고, 상기 음극부 전면에 형성되는 플라즈마를 가두는 공간을 형성하는 금속촉매도핑방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함하는 금속촉매도핑방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더욱 포함하는 금속촉매도핑방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 이격거리를 조절하는 단계는, 상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나가 상기 기판을 향하는 방향으로의 전진하거나, 상기 기판을 향하는 방향과 반대방향으로의 후진하여 이루어지는 금속촉매도핑방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 투사면적을 조절하는 단계는, 상기 다수의 음극부 중 적어도 하나가 회전하여 이루어지는 금속촉매도핑방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 다수의 부음극부에 대해, 상기 이격거리와 상기 투사면적 중 적어도 하나를, 서로 독립적으로 조절하는 금속촉매도핑방법.
  26. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 공정챔버를 포함하는 다수의 챔버들이 배치되며 연속적으로 이어지는 기판이송로를 따라 이동하는 금속촉매도핑방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 금속촉매를 도핑하기 전후 각각에, 상기 음극부가 설치된 공정챔버의 도핑부 양측에 위치하는 상기 공정챔버의 제 1 및 2 예비부에 수용되는 금속촉매도핑방법.
  28. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속촉매가 도핑되는 기판은, 상기 비정질실리콘이 증착된 기판과, 상기 비정질실리콘 상에 상기 비정질실리콘을 부분적으로 노출하는 차단패턴이 형성된 기판과, 상기 비정질실리콘을 덮는 덮개층이 형셩된 기판 중 어느 하나인 금속촉매도핑방법.
  29. 기판 상에 비정질실리콘을 형성하는 단계와;
    음극부를 갖는 공정챔버에서 상기 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매를 도핑하는 단계로서,
    상기 기판이, 상기 공정챔버에 위치하는 하우징에 형성된 윈도우를 통해, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정된 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하여 상기 금속촉매를 도핑하는 단계와;
    상기 금속촉매를 매개로 하여 상기 비정질실리콘을 결정화하는 단계와;
    상기 결정화된 실리콘과 함께 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극과 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 제 1 및 2 전극과 상기 제 1 및 2 전극 사이에 위치하는 유기발광물질을 포함하는 유기발광다이오드를 형성하는 단계를 포함하는
    유기전계발광소자 제조방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함하며, 접지되거나 전압을 인가받는 유기전계발광소자 제조방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함하는 유기전계발광소자 제조방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계발광소자 제조방법.
  33. 기판 상에 비정질실리콘을 형성하는 단계와;
    음극부를 갖는 공정챔버에서 상기 비정질실리콘이 형성된 기판 상에 금속촉매를 도핑하는 단계로서,
    상기 기판이, 상기 공정챔버에 위치하는 하우징에 형성된 윈도우를 통해, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 고정된 음극부를 바라보며 상기 공정챔버의 길이방향으로 선형운동을 하여 상기 금속촉매를 도핑하는 단계와;
    상기 금속촉매를 매개로 하여 상기 비정질실리콘을 결정화하는 단계와;
    상기 결정화된 실리콘과 함께 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극과 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는
    액정표시장치 제조방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 윈도우에 마련된 적어도 하나의 창살을 포함하며, 접지되거나 전압을 인가받는 액정표시장치 제조방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 음극부는, 상기 공정챔버의 높이방향을 따라 배치된 다수의 부음극부를 포함하는 액정표시장치 제조방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 다수의 부음극부 중 적어도 하나에 대해, 상기 기판과의 이격거리와 상기 기판에 투사되는 투사면적 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치 제조방법.
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KR100636343B1 (ko) 2005-08-16 2006-10-18 주식회사 에이브이엠에스 저온 폴리 실리콘 결정화용 촉매 금속 도핑 장치

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