KR101381208B1

KR101381208B1 - 박막처리장치

Info

Publication number: KR101381208B1
Application number: KR1020070118820A
Authority: KR
Inventors: 차안기; 최재욱; 김동휘
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2014-04-04
Also published as: TW200930832A; KR20090052223A; CN101440485B; CN101440485A; TWI440736B

Abstract

본 발명은 박막처리장치에 관한 것으로 특히, 챔버 내부에서 가스분배판의 휨현상을 방지하기 위한 결합부재 및 이의 냉각을 위한 쿨링블록을 포함하는 박막처리장치에 관한 것이다.

기판이 대형화됨에 따라 박막처리장치를 구성하는 주요 구성요소도 대형화되고 있으며, 주요 구성요소의 대형화에 따른 처짐 문제를 해결하고자 상부기판의 중앙부에 대해 관통홀을 구비하고 결합부재를 이용하여 가스분배판을 그 중앙부까지 지지하도록 구성하고 있다. 이때 상기 관통홀에 대해서는 반응가스 유출방지 및 적정 진공도 유지를 위해 오링 및 엔드캡을 상부전극에 구성하고 있지만, 상기 오링이 열에 의해 자주 손상되고 있으며, 이의 잦은 교환으로 인해 박막처리장치의 생산성이 저감되고 있는 바, 이러한 문제를 해결하고자 본 발명은 이러한 관통홀 실링용 오링을 냉각할 수 있는 쿨링블록 또는 냉각순환로를 상기 상부전극에 구성한 박막처리장치를 제안한다.

박막처리장치, 가스분배판, 쿨링블록, 결합부재, 냉각액순환로

Description

박막처리장치{Thin film treatment apparatus}

본 발명은 박막처리장치에 관한 것으로 특히, 챔버 내부에서 가스분배판의 휨현상을 방지하기 위한 결합부재 및 오링 냉각을 위한 냉각 시스템을 포함하는 박막처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양전지(solar cell)와 같은 반도체 장치 또는 액정표시장치의 제조를 위해서는 실리콘웨이퍼 또는 글래스(이하, 기판이라 함)를 대상으로 여러 가지 다양한 공정을 진행하는데, 이중 기판 표면에 회로패턴을 형성하기 위해서 소정물질의 박막을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 상기 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo-lithography)공정, 상기 박막의 노출된 부분을 제거함으로써 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각(etching) 공정이 수 차례 반복되고, 그 외에 세정, 합착, 절단 등의 다양한 공정이 수반된다.

이 같은 박막증착 및 식각 등의 박막처리공정은 통상 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버형 박막처리장치에서 진행되어 왔는데, 최근에는 밀폐된 반응영역을 정의 하는 챔버 내에서 RF(Radio Frequence) 고전압을 이용하여 반응가스를 플라즈마 상태로 여기(excite)시킨 상태에서 박막처리공정을 진행하는 플라즈마 화학기상증착, 이른바 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법이 폭넓게 사용되고 있다.

챔버형 박막처리장치는 밀폐된 반응영역을 정의하는 공정챔버를 필수적인 구성요소로 하며, 이의 내부에는 처리대상물인 기판이 위치되어지며, 상기 기판이 위치된 공정챔버의 반응영역 내부로 소정의 반응가스를 유입시킨 후 이를 활성화시켜, 목적하는 박막처리공정을 진행한다.

즉, 공정챔버 내부에는 기판 상의 박막 증착을 위한 밀폐된 반응영역이 정의되며, 특히 이의 내부로는 RF 전압이 인가되는 상부전극과, 이의 하단으로 외부의 반응가스가 반응영역 내로 균일하게 분사되도록 다수의 분사홀이 소정간격 이격하며 상하로 투공된 가스분배판이 구성되는데, 상기 가스분배판과 상기 상부전극은 가장자리에서 볼트와 같은 제 1 결합부재를 통해 접촉되어 연결되고 있다.

또한, 상기 상부전극과 반응영역을 사이에 두고 이와 대면되어 기판이 안착되는 척의 역할과 함께 바이어스 전압이 인가되는 하부전극이 구비되는데, 이는 상하 승강이 가능하도록 이루어져 있다.

이때, 상기 기판은 가장자리에 박막의 증착을 방지하기 위한 쉐도우프레임을 통해 움직이지 않도록 고정되며, 상기 하부전극의 내부로는 히터(heater) 등의 발열수단이 내장될 수 있다.

더불어 상기 공정챔버의 상부에는 상기 반응영역 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로가 구비된다. 상기 반응가스공급로는 상기 상부전극의 중앙을 관통하여 설치되며, 상기 상부전극의 하부에는 상기 반응가스공급로를 통해 유입되는 반응가스의 확산을 위한 배플(baffle )이 더욱 구비된다.

또한, 공정챔버에는 배기포트가 마련되어 외부의 흡기시스템을 통해서 내부 반응영역을 배기할 수 있도록 이루어진다.

한편, 이와 같은 공정챔버는 최근 반도체 장치 또는 액정표시장치의 대면적화에 따른 몇 가지 문제점을 수반하게 된다.

즉, 최근 들어 반도체 장치 또는 액정표시장치의 사이즈(size)가 확대되는 추세에 있으며, 이의 제조공정에 이용되는 기판이 장착될 수 있도록 공정챔버 또한 날이 갈수록 대형화되어 가고 있는 실정이다.

따라서, 공정챔버가 대형화됨에 따라 상기 공정챔버 내부의 가스분배판의 크기도 커지게 되어, 이의 자체 하중으로 인하여 상기 가스분배판이 중력에 의해 하부로 처지게 되는 현상이 발생하게 된다.

이러한 현상은 특히, 공정챔버 내부의 고온 환경에 따라 상기 가스분배판의 열팽창이 가속화됨으로써 더욱 두드러지게 된다.

가스분배판이 대형화됨으로써 중력방향으로 처침이 발생하는 경우, 상기 가스분배판과 하부전극 간의 중심부에서의 이격간격과, 에지부에서의 이격간격이 달라 지게 되고, 이로 인하여 공정챔버내부의 반응영역에서 분사된 반응가스의 분포밀도가 불균일해지며, 결과적으로 공정 균일도의 저하를 유발시키고 있다. 따라서 최종적으로는 기판 상에 증착되는 증착물의 두께 불균일 및 상기 증착물의 밀도차에 의해 불균일하게 식각 공정이 진행되는 문제점이 발생하고 있다.

따라서, 이러한 가스분배판의 중앙부 처짐을 방지할 수 있는 박막처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 나아가 이러한 가스분배판의 중앙부 처짐 방지를 위해 구비된 구성요소의 열에 의한 손상을 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명에 일 실시예에 따른 박막처리장치는, 반응영역이 정의된 공정챔버와; 상기 공정챔버 내부에 구비되며 RF 전압이 인가되며, 중앙부 주변에 다수의 관통홀을 구비한 상부전극과; 상기 상부전극의 하부에 이격하여 위치하며 그 표면에 상기 다수의 관통홀에 대응하여 다수의 고정홈을 구비하여 상기 다수의 관통홀을 통해 삽입된 다수의 결합부재에 의해 그 중앙부가 상기 상부전극에 일정간격 유지하도록 고정된 가스분배판과; 상기 상부전극과 반응영역을 사이에 두고 구성된 하부전극과; 상기 상부전극 상부 표면에 상기 각각의 관통홀 주변을 감싸는 형태로 구비된 다수의 오링과; 상기 상부전극 상부에 구성되며, 그 내부에 냉각액 순환로를 구비하여 상기 오링을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 쿨링블록을 포함한다.

상기 쿨링블록은 독립된 냉각액 순환로를 구비한 다수의 그룹으로 나뉘는 것이 특징이며, 상기 다수의 그룹은 2개의 그룹으로 이루어지며, 각 그룹별 쿨링블록은 반 도너츠 형태 또는 편자 형태를 이루며, 상기 상부전극의 중앙부를 기준으로 도너츠 형태를 이루며 대칭적으로 형성된 것이 특징이다.

상기 냉각액 순환로는 상기 쿨링블록의 가장자리를 따라 형성되며, 상기 쿨링블록은 금속물질로 더욱 정확히는 알루미늄으로 이루어진 것이 특징이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막처리장치는, 반응영역이 정의된 공정챔버와; 상기 공정챔버 내부에 구비되며 RF 전압이 인가되며, 중앙부 주변에 다수의 관통홀을 구비하며, 그 표면에 상기 관통홀 주위에 냉각액 순환로를 구비한 상부전극과; 상기 상부전극의 하부에 이격하여 위치하며 그 표면에 상기 다수의 관통홀에 대응하여 다수의 고정홈을 구비하여 상기 다수의 관통홀을 통해 삽입된 다수의 결합부재에 의해 그 중앙부가 상기 상부전극에 일정간격 유지하도록 고정된 가스분배판과; 상기 상부전극과 반응영역을 사이에 두고 구성된 하부전극과; 상기 상부전극 상부 표면에 상기 각각의 관통홀 주변을 감싸는 형태로 구비된 다수의 오링을 포함한다.

상기 공정챔버 외부에 상기 냉각액 순환로에 냉각액을 공급하는 냉각액 공급장치를 포함하며, 상기 냉각액 공급장치와 연결되며 상기 냉각액 순환로에 공급되는 냉각액 양과 공급시간을 제어하는 제어수단을 더 포함한다.

상기 냉각액 순환로 및 상기 냉각액 공급장치와 연결되는 냉각액 공급관과; 상기 냉각액 순환로 내의 냉각액을 배출시키는 냉각액 배출관을 더 포함하며, 상기 냉각액 공급관과 상기 냉각액 배출관은 서로 연결된 것이 특징이다.

상기 다수의 관통홀은 각각 제 1 내경을 갖는 제 1 홀과, 상기 제 1 내경보다 큰 제 2 내경을 갖는 제 2 홀로 구성되며, 상기 다수의 관통홀에 삽입되는 다수의 각 결합부재는 그 머리부분이 상기 제 2 홀 내측에 위치하며 상기 2 홀 내측의 저면과 접촉하도록 구성된 것이 바람직하다.

상기 상부전극 중앙부를 관통하며 상기 공정챔버 외부에서 반응가스를 공급하는 반응가스공급로와; 상기 반응가스공급로 끝단이 위치하는 상기 가스분배판 상부에 구비된 배플을 더 포함한다.

상기 가스분배판은 서로 일정간격 이격하며 다수의 분사홀이 구성되며,상기 상부전극은 상기 오링에 대응하는 표면에 상기 오링을 안착 고정시키는 상기 오링의 두께보다 작은 크기의 깊이를 갖는 홈이 형성된 것이 특징이다.

본 발명에서는 결합부재를 통해 가스분배판의 중심부를 상부전극에 고정시킴으로써, 상기 가스분배판의 처짐을 방지할 수 있으며, 이를 통해, 가스분배판과 기판 간의 이격간격을 전체적으로 균일하게 유지시켜줌으로써, 균일한 두께로의 박막 증착 및 식각이 가능한 효과가 있다.

또한, 상기 결합부재에 대응하여 실링을 위해 구비된 오링을 냉각시시키기 위한 쿨링 블록을 상부전극 상부에 구성함으로써 오링이 열에 의해 손상되는 것을 막음으로써 비용을 절감하고, 동시에 그 교환주기를 늘림으로써 박막처리장치의 가동율을 높혀 최종적으로는 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치의 가스분배판의 처짐 방지를 위한 결합부재가 형성된 B부분에 대한 확대 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막처리장치는 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 공정챔버(110)를 필수적인 구성요소로 하고 있다.

조금 더 상세히 공정챔버(110)의 내부 구조에 대해 설명한다.

우선, 상기 공정챔버(110) 내부에는 기판(102) 상에 박막 증착을 위한 공정 진행 장소인 밀폐된 반응영역(A)이 구비되고 있으며, 상기 반응영역(A)을 사이에 두고 그 상부로는 RF 고전압이 인가되는 상부전극(134)이 위치하고 있으며, 상기 반응영역(A)의 하부에는 상기 상부전극(134)과 마주하고, 기판(102)이 안착되며 상하 승강이 가능하도록 하는 척의 역할과 함께 바이어스 전압이 인가되는 하부전극(160)이 구비되고 있다.

또한, 외부로부터 공급되는 반응가스를 상기 반응영역(A) 내의 전면적에 고르게 분사시키도록 일정간격 이격하며 상하로 투공된 다수의 분사홀(132)을 갖는 가스분배판(130)이 구비되고 있으며, 배기포트(152)가 구비되어 외부의 흡기시스템(미도시) 예를들면 모터를 이용한 펌프를 통해서 내부 반응영역(A) 내의 반응을 마친 반응가스를 배기할 수 있도록 구성되고 있다.

이때, 상기 가스분배판(130)은 그 중앙부에 대응하여 상기 상부전극(134)과 소정의 이격간격을 가지고 있으며, 그 가장자리를 통해 제 1 결합부재(142) 예를들면 볼트를 통해 상기 상부전극(134)의 가장자리 저면에 형성된 다수의 제 1 고정홈(138)과 체결되어 고정되고 있다.

또한, 상기 공정챔버(110)의 상부에는 상기 반응영역(A) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(170)가 구비되고 있으며, 상기 반응가스공급로(170)는 상기 상부전극(134)의 중앙을 관통하도록 구성되고 있으며, 상기 상부전극(134)의 하부에는 상기 반응가스공급로(170)를 통해 유입되는 반응가스를 적절히 확산되도록 하는 위한 배플(172)이 더욱 구비되고 있다.

또한, 기판(102)의 가장자리로 상기 반응가스의 작용에 의해 박막이 증착되는 것을 억제하고, 상기 기판(102)이 상기 반응영역(A) 내에서 움직이는 것을 막기위해 쉐도우프레임(164)이 공정챔버(110) 내부에 상기 기판(102)의 가장자리와 접촉하며 구비되고 있다.

한편, 본 발명의 가장 특징적인 부분으로 상기 공정챔버(110)가 대형화됨에 따라 상기 공정챔버(110) 내부의 가스분배판(130)이 자체 하중으로 인하여 그 중앙부가 중력방향으로 처지게 되는데, 이러한 현상을 미연에 방지하기 위하여, 상기 가스분배판(130)의 중심부 더욱 정확히는 반응가스를 공급하는 가스공급로(170)를 중심으로 그 둘레의 영역을 다수의 제 2 결합부재(120)를 이용하여 상기 상부전극(134)에 고정시키는 구성을 가지고 있다.

즉, 본 발명에 따른 박막처리장치용 공정챔버(110)는 종래의 박막처리장치용 공정챔버(110)와 비교하여 가스분배판(130)의 처짐을 방지하기 위하여 상기 가스분배판(130)의 중심부 둘레를 따라 다수의 제 2 결합부재(120)를 더욱 구비하여, 상기 제 2 결합부재(120)를 통해 상기 가스분배판(130)의 중심부를 한번 더 상기 상부전극(134)과 조립 체결하여 고정시키는 구성을 갖는 것이 특징이다.

상기 다수의 제 2 결합부재(120)는 가장 간단하게 그 외부에 나사산을 갖는 볼트형태가 될 수 있다. 이 경우 상기 상부전극(134)에 있어서는 상기 나사산이 구비된 몸통부분(120a)이 관통하여 삽입될 수 있는 다수의 관통홀(135)이 구비되고 있으며, 상기 가스분배판(130)의 상부 표면에는 상기 다수의 관통홀(135)에 대응하여 이를 통해 삽입된 상기 볼트 형태를 갖는 제 2 결합부재(120)의 타끝단이 삽입 고정되는 다수의 제 2 고정홈(133)이 구비되어 있다. 따라서, 상기 다수의 제 2 결합부재(120)에 의해 상기 가스분배판(130)의 중앙부 주변이 상기 상부전극(134)에 고정됨으로써 상기 제 2 결합부재(120)를 통해 상기 가스분배판(130)의 중앙부가 중력방향으로 처지는 것을 방지하게 된다.

이 경우, 상기 상부전극(134)에 구비된 다수의 관통홀(135)은 그 내경을 달리하는 이중 홀로 형성되고 있는 것이 특징이다. 즉, 볼트형태를 갖는 제 2 결합부재(120)의 나사산으로 이루어진 몸통부분(120a)만이 삽입되며 제 1 내경을 갖는 제 1 홀(135a)과, 상기 제 1 홀(135a)과 중첩되며 상기 제 1 홀(135a)의 제 1 내경보다 큰 제 2 내경을 갖는 제 2 홀(135b)로 구성되고 있다. 따라서, 상기 볼트 형태를 갖는 제 2 결합부재(120)의 머리부분(120b)이 상기 제 1 홀(135a) 내부로는 삽입되지 않고 상기 제 2 홀(135b) 내부에만 삽입되며, 상기 제 2 홀(135b) 내부에서 상기 제 2 홀(135b)의 저면과 접촉하며 구성됨으로써 상기 상부전극(134) 상면 외부로 상기 제 2 결합부재(120) 더욱 정확히는 상기 제 2 결합부재(120)의 머리부분(120b)이 노출되지 않도록 구성되고 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 다수의 관통홀(135)을 둘러싸며 상기 관통홀(135)을 통해 반응가스가 새는 것을 방지하며, 상기 반응영역(A)이 진공의 상태를 잘 유지하도록 하기 위해 상기 상부전극(134)의 상부면에 열에 비교적 강하며 밀착력이 우수한 재질로 이루어진 오링(150)이 구성되고 있으며, 상기 오링(150) 및 상기 관통홀(135)을 덮으며 금속재질로 이루어진 엔드캡(153)이 구성되고 있다. 이때, 상기 상부전극(134)과 가스분배판(130) 중앙부를 연결하여 상기 가스분배판(130)의 중앙부 처짐을 방지하는 다수의 제 2 결합부재(120)는 전술한 볼트 형태 이외에 고정브라켓(미도시)과, 양 끝단에 나사산을 갖는 샤프트(미도시) 및 너트부재(미도시)로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 상부전극(134)의 상기 관통홀(135)을 통해 상기 샤프트(미도시)가 삽입되고, 상기 샤프트(미도시)의 끝단과 상기 너트부재(미도시)가 체결되어 상기 관통홀(135)의 제 2 홀(135b) 내에 상기 볼트 형태의 머리부분(120b)이 위치한 것과 같은 형태로 위치하게 되며, 상기 샤프트(미도시)의 타끝단은 상기 가스분배판(130)의 상부 표면에 내재되어 고정된 상기 고정브라켓(미도시)에 체결되는 구성을 가질 수도 있다.

이러한 구성, 즉 샤프트와 너트부재와 고정브라켓의 구성을 갖는 제 2 결합부재가 삽입 고정된 상기 관통홀(135)에 대해서는 전술한 제 1 실시예에서와 같은 동일한 구성 즉, 오링(150)과 엔드캡(253)이 구성되게 된다.

전술한 제 2 결합부재(120)에 의해 그 중앙부가 상부전극(134)에 고정된 가스 분배판(130)을 구성한 공정챔버(110)를 포함하는 박막처리장치는 가스분배판(130)과 대면적화된 기판(102)과의 이격간격이 그 중앙부와 에지부에서 동일하게 유지됨으로써 균일한 두께를 갖는 박막 형성이 가능하며, 이로인해 이를 식각시에도 균일한 식각이 이루어지는 장점을 갖게 됨을 알 수 있다.

하지만, 전술한 구성을 갖는 공정챔버(110)를 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막처리장치는 박막 증착공정 진행 시 플라즈마 등을 형성해야 하므로 특성상 350℃ 내지 450℃의 고온 분위기를 필요로 하며, 이를 충족시키기 위해 히터 등을 통해 가열하고 있다. 따라서 상기 공정챔버(110)를 이루는 구성요소는 상기 공정진행 시 발생하는 열에 의해 영향을 받게 된다. 이때, 이러한 열에 의해 영향을 받게 되는 구성요소 중 비교적 녹는점 등이 높은 금속물질로 이루어진 구성요소가 아닌 경우에는 변형되거나 또는 녹아내리는 등의 문제를 발생시키고 있다.

특히, 가스분배판(130) 처짐 방지를 위해 상기 상부전극(134)과 가스분배판(130)을 연결시키기 위해 구성된 제 2 결합부재(120)가 삽입될 수 있도록 형성된 상기 상부전극(134) 내의 관통홀(135)을 통해 반응가스가 새는 것을 방지하고 안정적인 진공유지를 위해 구성한 오링(150)은 이에 가해지는 열의 영향으로 금속재질로 이루어진 타 구성요소 대비 비교적 쉽게 손상됨으로써 통상적인 상온에서 사용하는 경우보다 그 수명이 매우 짧아지게 된다. 따라서. 상기 열에 의해 손상된 오링(150)은 그 역할 수행을 잘 하지 못하게 되는 바, 수시로 교환해주어야 한다. 이 경우, 잦은 오링 교환작업에 의해 상기 박막처리장치의 가동률을 저감시킴으로써 최종적으로 생산성을 저하시키는 요인이 되고 있다.

본 발명의 제 2 실시예에서는 열에 의해 쉽게 손상되는 반응가스 실링용 오링의 수명을 연장시킬 수 있는 구성적 특징을 갖는 박막처리장치를 제안한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 C부분에 대한 확대 단면도이며, 도 5는 도 3의 C부분에 대한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막처리장치의 공정챔버(210) 내부에는 기판(202) 상에 박막증착을 진행하기 위한 영역인 밀폐된 반응영역(A)이 형성되어 있으며, 상기 반응영역(A)을 사이에 두고 그 상부에는 RF 고전압이 인가되며, 다수의 관통홀(235)을 갖는 상부전극(234)이 구성되고 있으며, 그 하부에는 상기 상부전극(234)과 마주하고 박막을 형성시킬 기판(202)이 안착되며, 상하 승강이 가능하도록 하는 척의 역할과 함께 바이어스 전압이 인가되는 하부전극(260)이 구성되고 있다.

또한, 상기 공정챔버(210)의 상부에는 상기 반응영역(A) 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스공급로(270)가 구비되고 있으며, 상기 반응가스공급로(270)는 상기 상부전극(234)의 중앙을 관통하도록 구성되고 있으며, 상기 상부전극(234)의 하부에는 상기 반응가스공급로(270)를 통해 유입되는 반응가스를 적절히 확산되도록 하는 위한 배플(272)이 더욱 구비되고 있다.

또한, 상기 공정챔버(210)는 상기 반응가스공급로(270)를 통해 공급되는 반응가스가 상기 반응영역(A) 내부 전 영역에 고르게 분사되도록 하기위해 일정간격 이 격하며 상하로 투공된 다수의 분사홀(232)을 갖는 가스분배판(230)이 상기 상부전극(234)과 하부전극(260) 사이, 더욱 정확히는 상기 배플(272)과 하부전극(260) 사이에 구비되고 있다. 이때, 상기 가스분배판(230)은 그 중앙부에 대응하여 상기 상부전극(234)과 소정의 이격간격을 가지고 있으며, 그 가장자리부가 제 1 결합부재(242) 예를들면 볼트가 상기 상부전극(234) 저면의 자장자리부에 구성된 다수의 제 1 고정홈(238)에 삽입 체결되어 고정되고 있으며, 그 중앙부 더욱 정확히는 상기 반응가스를 외부로부터 공급하는 반응가스공급로(270)에 대응하여 형성된 상기 배플(272) 주변으로 그 표면에 다수의 제 2 고정홈(233)이 구비되어 상기 관통홀(235)을 통해 삽입된 다수의 제 2 결합부재(220)에 의해 체결됨으로써 상기 상부전극(234)의 중앙부와 고정되고 있다.

상기 다수의 제 2 결합부재(220)는 상기 상부전극(234)을 관통하며 상기 상부전극(234) 하부에 위치한 가스분배판(230)과 상기 상부전극(234)의 중앙부를 고정시키고 있는데, 상기 상부전극(234) 내에 구성된 다수의 관통홀(235)은 그 내부 구조가 서로 다른 내경을 갖는 제 1 및 제 2 홀(235a, 235b)로 구성되며, 상기 상부전극(234) 상면에 형성된 제 2 홀(235b)의 내부에 상기 제 2 결합부재(220)의 머리부분(220b)이 위치하도록 구성되고 있다. 또한, 상기 제 2 홀(235b)을 포함하는 상기 관통홀(235) 주변을 따라 상기 관통홀(235)을 통해 반응가스가 새지 않도록 하는 동시에 상기 반응영역(A)이 진공의 분위기를 잘 유지하도록 하기 위해 밀착력이 우수한 재질로 오링(250)이 구성되고 있으며, 상기 오링(250) 및 상기 관통홀(235)을 덮으며 금속재질의 엔드캡(253)이 구성되고 있으며 제 3 결합부재(255)에 의해 상기 상부전극(234)과 체결되고 있다. 이때, 상기 오링(250)은 상기 상부전극(234)의 표면과 직접 접촉하며 상기 관통홀(235) 주면에 대해 형성될 수도 있으며, 또는 도시한 바와같이, 상기 관통홀(235) 주변에 상기 오링(250)의 두께보다 작은 깊이를 갖는 홈(236)을 구성하여 상기 오링(250)이 상기 상부전극(234) 표면을 기준으로 외부로 노출되며 상기 홈(236)에 안착 고정되도록 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예의 가장 특징적인 부분으로, 상기 상부전극(234) 상부면 상에, 다수의 제 2 결합부재(220)가 삽입 체결된 상기 관통홀(235)을 덮으며 구성된 다수의 엔드캡(253)을 둘러싸는 쿨링블록(280)이 구성되고 있다. 상기 쿨링블록(280)은 상기 다수의 엔드캡(253)을 몇 개의 그룹으로 나누어 각 그룹별로 이격하여 서로 분리되도록 구성되고 있다. 또한, 상기 클링블록(280)은 금속재질 예를들면 열전도도가 우수한 알루미늄으로 이루어지고 있으며, 그 내부에 냉각을 위한 냉각액(285)이 순환하는 냉각액 순환로(283)를 구성하기 위해 그 내부에 각각 홈을 갖는 하부블록(280a) 및 상부블록(280b)으로 구성되어, 이들 하부 및 상부블록(280a, 280b)이 마주하여 결합함으로써 냉각액 순환로(283)를 그 내부에 형성되도록 구성되고 있는 것이 특징이다. 한편, 변형예로서 도면에 나타나지 않았지만, 상기 쿨링블록은 홈 형태로 냉각액 순환로를 갖는 하부블록과 상기 홈을 덮는 커버로 구성될 수도 있다. 이때, 상기 쿨링블록(280)은 상기 상부전극(234) 표면에 구비된 제 3 고정홈(미도시)에 대해 제 4 결합부재(미도시)에 의해 고정되고 있다.

한편, 전술한 구성을 갖는 쿨링블록(280)은 그 내부의 상기 냉각액 순환로(283)와 연결되며 상기 공정챔버(210) 외부로 연결되는 냉각액 공급관(미도시)과 배출관(미도시) 및 상기 쿨링블록(280)과 상기 공급관(미도시)과 연결된 냉각액 공급장치(도 3의 293)를 구비하고 있으며, 또한 상기 쿨링블록(280) 및 상기 냉각액 공급장치(도 3의 293)와 전기적으로 연결되어 상기 냉각액 공급관(미도시)과 배출관(미도시)을 통한 냉각액(285)의 공급 및 배출을 제어하기 위한 별도의 제어수단(도 3의 291)이 상기 공정챔버(210) 외부에 구비되고 있다.

이때, 상기 다수의 쿨링블록(280)은 상기 순환로(283)의 배치 및 상기 순환로(283)에 냉각액(285)을 공급 및 배출하기 위한 냉각액 공급관(미도시)과 배수관(미도시)의 연결을 최소화하고, 상기 오링(250)의 교환주기에 따른 교환작업을 용이하게 하기 위해 도시한 바와같이 2개의 그룹으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 쿨링블록(280)과 연결되는 냉각액의 공급관(미도시) 및 배수관(미도시)의 최소화를 위해서는 상기 쿨링블록(280)은 단 하나의 그룹으로 이루어지는 것이 좋지만, 상기 쿨링블록(280)이 상기 상부전극(234) 상부 표면에 대해 체결 고정되는 부분에는 그 특성상 상기 공정챔버(210) 외부로 연결되는 반응가스공급로(270)가 위치하므로 이 부위에 대해서는 상기 쿨링블록(280)이 형성될 수 없다. 따라서, 상기 반응가스공급로(270) 주변으로 체결된 다수의 제 2 결합부재(220)를 덮는 다수의 오링(250) 및 엔드캡(253)을 모두 수용하며, 동시에 상기 오링(250)의 교환을 위해서 상기 반응가스공급로(270)의 분리없이 자유롭게 상기 상부전극(234)으로부터 완전히 분리가능 하도록 구성되기 위해서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 쿨리블록(280)은 2개의 그룹으로 나뉘어 마치 그 각각의 그룹이 반 도너츠 형태 또는 편자형태로써 전체적으로는 도너츠 형태를 이루도록 구성되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 2개의 그룹으로 나누어지는 쿨링블록(280)은 상기 반응가스공급로(270)가 위치한 부분을 기준으로 서로 대칭되도록 상기 상부전극(234) 상부 표면에 체결 고정되게 된다.

상기 각 쿨링블록(280)은 공정챔버(210) 외부에 구비된 냉각액 공급장치(도 3의 293)로부터 이와 상기 쿨링블록(280)간에 연결된 냉각액 공급관(미도시)을 통해 상기 쿨링블록(280) 내에 형성된 냉각액 순환로(283)에 냉각액(285)을 공급받게 되며, 상기 쿨링블록(280)과 연결된 냉각액 배출관(미도시)을 통해 가열된 상태의 냉각액을 공정챔버(110) 외부로 배출하게 된다. 상기 쿨링블록(280)과 연결된 냉각액 배출관(미도시) 및 공급관(미도시)은 상기 공정챔버(210) 외부에서 상기 냉각액 공급장치(도 3의 293)와 서로 연결됨으로써 상기 쿨링블록(280)으로부터 배출된 가열된 상태의 냉각액(285)이 다시 냉각액(285)으로의 역할을 할 수 있도록 별도의 냉각처리장치(미도시)를 통해 냉각되거나 또는 배기조(미도시) 내부에서 소정시간 방치됨으로써 자연적으로 그 온도가 저감되어 상온 상태에 이른 후 상기 냉각액 공급장치(도 3의 293)로 공급되며, 상기 냉각액 공급장치(도 3의 293)를 통해 다시 상기 쿨링블록(280)으로 공급되는 리사이클링 구조를 이룬다.

이때, 상기 냉각액 공급장치(도 3의 293)는 냉각액(285)을 상기 쿨링블록(280)에 공급하는데 있어 공급량 및 공급시점을 제어하기 위한 제어수단(도 5의 291)을 구비하고 있으며, 이러한 제어수단(도 5의 291)에 의해 상기 쿨링블록(280)이 상기 가스분배판(230)의 처짐 방지를 위해 형성한 제 2 결합부재(220)에 대응하여 구비된 오링(250)과 엔드캡(253)을 적절히 냉각되도록 하여 열에 의한 손상을 최소화하 게 된다. 이러한 제어수단(293)을 구비하는 이유는 상기 쿨링블록(280)을 과냉각시키지 않기 위함이다. 상기 쿨링블록(280)이 과냉각되면 상기 쿨링블록(280)과 접촉되고 있는 상부전극(234)도 부분적으로 냉각이 이루어지게 된다. 이 경우 반응가스공급로(270)를 통해 상기 상부전극(234)을 통과하여 배플(272)로부터 방출되는 반응가스가 확산되는데 영향을 끼침으로써, 즉 반응가스가 부분적으로 냉각되어 파우더 형태로 상태변이를 함으로써 상기 가스분배판(230)의 분사홀(232)을 통해 반응영역(A)으로 분사되지 않으며, 상기 분사홀(232)을 막는 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서 이러한 문제가 발생하지 않도록 하기위해 상기 쿨링블록(280)이 과냉각되지 않도록 상기 냉각액 공급장치(도 5의 293)를 제어하는 별도의 제어수단(도 5의 291)을 구성하는 것이다.

한편, 제 2 결합부재(220)가 형성된 관통홀(235)에 대해 구비된 오링(250)과 엔드캡(253)은 상기 제어수단(도 3의 291)에 의해 조절되며 공급되는 냉각액(285)이 순환하는 냉각액 순환로(283)를 포함하는 쿨링블록(280)에 의해 둘러싸여져 적절히 냉각됨으로써 박막처리 공정 중 발생하는 열에 의해 상기 오링(250)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이에 의해 상기 오링(250)의 수명이 증가됨으로써, 그 시간이 늘어난 교환주기로 인해 비용을 절감하게 되며, 나아가 그 교환주기가 늘어남으로써 교환작업에 의한 박막처리장치의 가동율 저감을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 오링(250)의 열에 의한 갑작스런 파손을 방지함으로써 반응가스의 누설을 방지하며 진공도 유지를 안정성 있게 진행할 수 있는 장점을 갖는다.

한편, 전술한 구성을 갖는 상부전극(234) 및 가스분배판(230)에 대응하여 그 하부에는 박막을 형성하기 위한 기판(202)이 안착되는 하부전극(260)이 구성되어 있다. 이때, 상기 기판(202)의 가장자리로 상기 반응가스의 작용에 의해 박막이 증착되는 것을 억제하고 상기 기판(202)이 상기 반응영역(A) 내에서 움직이는 것을 방기하기 위해 쉐도우프레임(264)이 상기 기판(202)의 가장자리와 접촉하며 구비되고 있다.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에에 따른 공정챔버를 포함하는 박막처리장치를 통한 박막 증착 메커니즘을 간단히 살펴보면, 우선 상기 하부전극(260) 상에 기판(202)이 안착되면, 상기 하부전극(260)이 상승하여 상기 기판(202)을 가스분배판(230)과 적정 간격을 유지하도록 위치되어진다. 이때, 상, 하부전극(234, 260)으로는 RF 전압과 바이어스전압이 인가됨과 동시에, 상기 반응가스공급로(270)를 통해 외부로부터 반응가스가 상기 가스분배판(230)의 분사홀(232)을 통해 공정챔버(210) 내부의 반응영역(A)으로 분사되어진다.

한편, 상기 반응영역(A)으로 유입된 반응가스는 플라즈마 작용에 의해 여기(excite)되며, 여기(excite)에 의해 발생된 라디칼의 화학반응 결과물이 상기 기판(202) 상에 박막으로 증착된다. 이때, 하부전극(260)에 내장된 히터(262)를 통해 기판(202)을 가열함으로써 보다 효율적으로 박막 증착이 이루어지게 된다. 이후, 상기 기판(202) 표면에 박막증착이 완료되면 상기 하부전극(260)이 하강한 후 배기포트(252)를 이용해서 반응영역(A)내의 반응가스를 배기하고, 이후 상기 박막이 증착된 기판(202)을 새로운 기판으로 교체함으로써 새로운 박막증착공정을 준비하게 된다.

한편, 전술한 박막 증착을 진행하는 과정에서 반응영역(A)의 온도는 350℃ 내지 450℃ 정도가 되며, 이러한 반응영역(A)의 고온 분위기에 의해 상기 상부전극(234) 또한 고온상태가 되며, 이로인해 이러한 상부전극(234)과 접촉하는 오링(250) 등도 고온상태가 되지만, 이를 둘러싸고 있는 쿨링블록(280)에 의해 적절히 냉각이 이루어짐으로써 열에 의한 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치에 있어, 오링이 구비된 상부전극의 관통홀 부위에 대한 확대단면도이다. 이때, 본 발명의 제 3 실시예의 경우, 다른 구성요소는 전술한 제 1 실시예에 따른 박막처리장치와 동일하며, 단지 상기 오링을 포함하는 관통홀 주변의 상부전극만이 그 형태를 달리하는 바, 이러한 차별점이 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다. 이때 제 1 실시예에 제시된 동일한 구성요소에 대해서는 상기 제 1 실시예에 부여된 도면부호에 200을 더하여 부여하였다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 박막처리장치(310)는 상부전극(334) 표면에 상기 오링(350)이 형성된 관통홀(335) 주위로 냉각액 순환로(337)와 상기 냉각액 순환로(337)를 덮는 커버(338)를 포함하여 구성되고 있다. 이러한 상부전극(334) 표면에 형성된 냉각액 순환로(337)는 상기 다수의 관통홀(335) 주위에 대해 형성되며, 상기 상부전극(334) 내에서 모두 연결되도록 구성된 것이 특징이다. 이때, 상기 냉각액 순환로(337)는 제 2 실시예에서 설명한 쿨링블록 내에 형성된 냉각액 순환로와 같이, 공정챔버(미도시) 외부로 연결되는 냉각액 공급관(미도시)과 배출관 (미도시) 및 상기 공급관(미도시)과 연결된 냉각액 공급장치(미도시)와 연결되고 있다. 이때, 상기 냉각액 공급장치(미도시)는 상기 상부전극(334)과 전기적으로 연결되어 상기 냉각액 공급관(미도시)과 배출관(미도시)을 통한 냉각액(285)의 공급 및 배출을 제어하기 위한 별도의 제어수단(미도시)이 상기 공정챔버(미도시) 외부에 구비되고 있다. 그 외의 구성요소는 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 챔버형 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 B부분에 대한 확대 단면도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치를 개략적으로 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 C부분에 대한 확대 단면도.

도 5는 도 3의 C부분에 대한 확대 사시도.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 평판표시장치의 제조를 위한 박막처리장치에 있어 상부전극에 구비된 관통홀 및 관통홀 주변에 대한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

220 : 제 2 결합부재 234 : 상부전극

235 : 관통홀 236 : (오링 공정용)홈

250 : 오링 253 : 엔드캡

255 : 제 3 결합부재 280(280a,280b) : 쿨링블록

280a : 하부블록 280b : 상부블록

283 : 냉각액 순환로 285 : 냉각액

Claims

반응영역이 정의된 공정챔버와;

상기 공정챔버 내부에 구비되며 RF 전압이 인가되며, 중앙부 주변에 다수의 관통홀을 구비한 상부전극과;

상기 상부전극의 하부에 이격하여 위치하며 그 표면에 상기 다수의 관통홀에 대응하여 다수의 고정홈을 구비하여 상기 다수의 관통홀을 통해 삽입된 다수의 결합부재에 의해 그 중앙부가 상기 상부전극에 일정간격 유지하도록 고정된 가스분배판과;

상기 상부전극과 반응영역을 사이에 두고 구성된 하부전극과;

상기 상부전극 상부 표면에 상기 각각의 관통홀 주변을 감싸는 형태로 구비된 다수의 오링과;

상기 상부전극 상부에 구성되며, 상기 오링의 외각에 형성되는 냉각액 순환로

를 포함하며, 상기 냉각액 순환로는 다수의 그룹으로 나뉘어 쿨링블록을 형성하는 것이 특징인 박막처리장치.
반응영역이 정의된 공정챔버와;

상기 공정챔버 내부에 구비되며 RF 전압이 인가되며, 중앙부 주변에 다수의 관통홀을 구비하며, 그 표면에 상기 관통홀 주위에 냉각액 순환로를 구비한 상부전극과;

상기 상부전극의 하부에 이격하여 위치하며 그 표면에 상기 다수의 관통홀에 대응하여 다수의 고정홈을 구비하여 상기 다수의 관통홀을 통해 삽입된 다수의 결합부재에 의해 그 중앙부가 상기 상부전극에 일정간격 유지하도록 고정된 가스분배판과;

상기 상부전극과 반응영역을 사이에 두고 구성된 하부전극

을 포함하며, 상기 상부전극 중앙부를 관통하며 상기 공정챔버 외부에서 반응가스를 공급하는 반응가스공급로와, 상기 반응가스공급로 끝단이 위치하는 상기 가스분배판 상부에 구비된 배플을 더 포함하는 박막처리장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 공정챔버 외부에 상기 냉각액 순환로에 냉각액을 공급하는 냉각액 공급장치를 포함하는 박막처리장치.
제 3 항에 있어서,

상기 냉각액 공급장치와 연결되며 상기 냉각액 순환로에 공급되는 냉각액 양과 공급시간을 제어하는 제어수단을 더 포함하는 박막처리장치.
제 3 항에 있어서,

상기 냉각액 순환로 및 상기 냉각액 공급장치와 연결되는 냉각액 공급관과;

상기 냉각액 순환로 내의 냉각액을 배출시키는 냉각액 배출관

을 더 포함하는 박막처리장치.
제 5 항에 있어서,

상기 냉각액 공급관과 상기 냉각액 배출관은 서로 연결된 것이 특징인 박막처리장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 그룹은 2개의 그룹으로 이루어지며, 각 그룹별 쿨링블록은 반 도너츠 형태 또는 편자 형태를 이루며, 상기 상부전극의 중앙부를 기준으로 도너츠 형태를 이루며 대칭적으로 형성된 것이 특징인 박막처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각액 순환로는 상기 쿨링블록의 가장자리를 따라 형성된 것이 특징인 박막처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 쿨링블록은 금속물질로 이루어진 박막처리장치.
제 10 항에 있어서,

상기 금속물질은 알루미늄인 박막처리장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 다수의 관통홀은 각각 제 1 내경을 갖는 제 1 홀과, 상기 제 1 내경보다 큰 제 2 내경을 갖는 제 2 홀로 구성되며, 상기 다수의 관통홀에 삽입되는 다수의 각 결합부재는 그 머리부분이 상기 제 2 홀 내측에 위치하며 상기 2 홀 내측의 저 면과 접촉하도록 구성된 것이 특징인 박막처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부전극 중앙부를 관통하며 상기 공정챔버 외부에서 반응가스를 공급하는 반응가스공급로와;

상기 반응가스공급로 끝단이 위치하는 상기 가스분배판 상부에 구비된 배플

을 더 포함하는 박막처리장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가스분배판은 서로 일정간격 이격하며 다수의 분사홀이 구성된 박막처리장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부전극에는 상기 오링에 대응하는 표면에 상기 오링을 안착 고정시키기 위하여 상기 오링의 두께보다 작은 크기의 깊이를 갖는 홈이 형성된 박막처리장치.