KR101534024B1 - 기판처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 균일한 플라즈마 분포를 가지는 기판처리장치에 관한 것으로, 기판처리장치는 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버; 상기 제 1 측면에 연결된 모듈; 상기 반응공간에 위치하는 상부전극; 상기 상부전극과 대향하고 기판이 안치되는 기판 안치대; 상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점으로부터 상기 제 1 측면의 방향으로 이격된 제 2 지점과 대응되는 상기 상부전극에 연결되고 RF 전원을 인가하기 위한 피딩 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
기판처리장치, RF 전계, 피딩 라인
Description
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 균일한 플라즈마 분포를 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. 이들 공정 중 박막증착공정 및 식각공정 등은 진공상태로 최적화된 기판처리장치에서 진행한다.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치의 개략 단면도이고, 도 2는 종래기술에 따른 이송장치를 포함한 기판처리장치의 모식도이다.
도 1과 같이, 기판처리장치(10)는 반응공간을 제공하는 공정챔버(12), 공정챔버(12) 내부의 상부에 위치하며, 플라즈마 전극으로 사용되는 후방 플레이 트(14), 후방 플레이트(14)와 연결되고 공정챔버(12)의 내부에 소스가스를 공급하는 가스 공급관(36), 후방 플레이트(14)의 하부에 위치하며, 다수의 분사홀(16)을 가지는 알루미늄 재질의 가스분배판(18), 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며 기판(20)이 안치되는 기판안치대(22), 기판(20)을 공정챔버(12)로 출입 또는 반출시키기 위한 기판 출입구(40) 및 공정챔버(12)의 내부에서 사용되는 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배출구(24)로 포함하여 구성된다.
가스 공급관(36)은 파워 피딩 라인(power feeding line)(38)에 의해서 RF 전원(30)과 연결된다. 또한, 가스 공급관(36)은 리모트 플라즈마 콘트롤러(remote plasma controller)(50)에 연결된다. RF 전원(30)과 파워 피딩 라인(38) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(matcher)(32)가 설치된다. 가스분배판(18)은 후방 플레이트(14)와 버퍼공간(26)을 가지고, 후방 플레이트(14)로부터 연장되어 연결되는 지지대(28)에 거치된다. 후방 플레이트(14)와 가스분배판(18)에 RF 전원에 인가되고, 가스분배판(18)과 기판안치대(22)의 사이에 전계에 의해 플라즈마 발생 및 되고, 소스가스가 공급되어 기판(20) 상에 박막의 증착 또는 박막의 식각이 진행된다.
가스 공급관(36)은 공정챔버(12)의 중앙과 대응되는 후방 플레이트(14)의 중앙부에 위치한다. 후방 플레이트(14)는 가스 공급관(36)을 지나는 수직선 및 수평선을 기준으로 대칭적인 구조를 가진다. 공정챔버(12)에서 기판(20)을 처리하기 위 해서, 도 2와 같이, 기판 출입구(40)에 연결되는 슬롯밸브(slot vavle)(42) 및 기판(20)을 공정챔버(12)에 공급하거나 공정챔버(12)로부터 반출하기 위한 이송챔버(44)가 연결된다.
공정챔버(12)에서 기판 출입구(40)의 방향으로 슬롯밸브(42) 및 이송챔버(44)가 연속적으로 설치되지만, 기판 출입구(40)와 대향하는 공정챔버(12)에는 슬롯밸브(42) 및 이송챔버(44)가 설치되지 않는다. 그리고, RF 전원(30)이 후방 플레이트(14)와 가스분배판(18)에 인가될 때, 도체로 형성된 공정챔버(12), 슬롯밸브(42) 및 이송챔버(44)의 표면을 따라 RF 전원(30)에서 공급되는 RF 전류가 흐르게된다. RF 전류는 후방 플레이트(14)와 가스 분배판(18) 외에, 인접한 도체, 즉 공정챔버(12), 슬롯밸브(42) 및 이송챔버(44)의 표면으로 전달되는 특성을 가진다.
도 1 및 도 2와 같은 종래기술의 기판처리장치(10)에서, 플라즈마가 균일하게 발생하지 않아, 기판(20) 상에 두께가 불균일한 박막이 성막된다. 박막의 두께가 불균일한 것은 전계의 비대칭성에 기인한 것으로 추측된다. 기판 출입구(40)와 대향하는 공정챔버(12)에 흐르는 RF 전류는 단순히 공정챔버(12)의 표면을 따라 제 1 경로를 형성하지만, 기판 출입구(40)의 방향으로 슬롯밸브(40) 및 이송챔버(44)로 인해 제 1 경로 보다 매우 긴 제 2 경로를 형성한다.
제 1 및 제 2 경로의 차이로 인해, 전계의 비대칭성을 유발시킨다. 이러한 전계의 비대칭성은 균일한 플라즈마가 형성되는 것을 방해하여 박막의 성막에 영향을 준다. 기판 출입구(40)와 인접한 기판(20) 상에 성막되는 박막의 두께가 기판 출입구(40)와 대향하는 챔버(12)의 측벽과 인접한 기판(20) 상에 성막되는 박막의 두께보다 두껍게 형성된다. 따라서, 박막의 두께가 균일하지 못한 문제를 발생시킨다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 가스 분배판(18)과 기판 안치대(22) 사이의 간격을 넓게 하여, 플라즈마의 균일도를 개선할 수 있지만, 플라즈마의 밀도 저하로 인해 성막되는 박막의 밀도(density)가 저하되는 문제가 발생하였다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 균일한 플라즈마를 발생시키기 위하여, RF 전원을 공급하는 피딩 라인을 기판의 중앙부로부터 일방향으로 이격된 지점과 대응하는 상부전극에 설치하여 균일한 두께의 박막을 성막시킬 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 균일한 플라즈마를 발생시키기 위하여, RF 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 피딩 라인을 구비하고, 제 1 피딩 라인은 기판의 중앙부와 대응되는 상부전극에 설치하고, 제 2 피딩 라인은 기판의 중앙부로부터 일방향으로 이격된 지점과 대응되는 상부전극에 설치하여 균일한 두께의 박막을 성막시킬 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버; 상기 제 1 측면에 연결된 모듈; 상기 반응공간에 위치하는 상부전극; 상기 상부전극과 대향하고 기판이 안치되는 기판 안치대; 상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점으로부터 상기 제 1 측면의 방향으로 이격된 상기 기판의 제 2 지점과 대응되는 상기 상부전극에 연결되고 RF 전원을 인가하기 위한 피딩 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 측면에 상기 기판의 출입을 위한 기판 출입구가 설치되고, 상기 모듈과 상기 기판 출입구 사이에 슬롯밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판은 장변과 단변을 가지는 장방형이고, 상기 기판의 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점의 이격 간격은, 상기 기판의 장변길이에 대해 2 내지 5%인 것을 특징으로 한단.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판은 장변과 단변을 가지는 장방형이고, 상기 기판의 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점의 이격 간격은, 상기 기 판의 장변길이에 대해 2.5 내지 4%인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판은 상기 제 2 지점을 지나는 수직선을 기준으로 비대칭이고, 상기 제 2 지점을 지나는 수평선을 기준으로 대칭인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 지점에 대응하는 상기 상부전극에 연결되는 RF 전원을 인가하기 위한 제 2 피딩 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판은 장변과 단변을 가지는 장방형이고, 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점의 이격 간격은, 상기 기판의 장변길이에 대해 10 내지 30%인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판은 장변과 단변을 가지는 장방형이고, 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점의 이격 간격은, 상기 기판의 장변길이에 대해 15 내지 25%인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판처리장치는, 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버; 상기 반응공간에 위치하는 상부전극; 상기 상부전극과 대향하고, 장면과 단변을 가지는 장방형의 기판이 안치되는 기판 안치대; 상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점으로부터 상기 제 1 측면방향으로 상기 기판의 장변길이에 대한 2 내지 5%의 간격으로 이격된 상 기 기판의 제 2 지점과 대응되는 상기 상부전극에 연결되고, RF 전원을 인가하기 위한 피딩 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 측면에 상기 기판의 출입을 위한 기판 출입구가 설치되고, 상기 기판 출입구에 슬롯밸브가 연결되고, 상기 슬롯밸브에 상기 반응공간으로 상기 기판을 이송하기 위한 모듈이 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판처리장치는, 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버; 상기 반응공간에 위치하는 상부전극; 상기 상부전극과 대향하고 장변과 단변을 가지는 장방형의 기판이 안치되는 기판 안치대; 상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점과, 상기 제 1 지점으로부터 상기 제 1 측면방향으로 상기 기판의 상기 장변길이에 대한 10 내지 30%의 간격으로 이격된 상기 기판의 제 2 지점에 각각 대응되는 상부전극에 연결되는 RF 전원을 인가하기 위한 제 1 및 제 2 피딩 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 측면에 상기 기판의 출입을 위한 기판 출입구가 설치되고, 상기 기판 출입구에 슬롯밸브가 연결되고, 상기 슬롯밸브에 상기 반응공간으로 상기 기판을 이송하기 위한 모듈이 연결되는 것을 특 징으로 한다.
본 발명의 기판처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
피딩 라인을 기판의 중앙부에서, 이송챔버 및 슬롯밸드 등의 다른 모듈이 설치되는 기판 출입구의 방향으로 이격된 지점과 대응되는 상부전극에 연결함으로써, 기판 출입구와 대향하는 챔버의 표면으로 RF 전류가 흐르는 경로와, 기판 출입구의 방향으로 RF 전류가 흐르는 경로 사이의 전계의 대칭성을 개선하여, 균일한 플라즈마의 발생에 의해 균일한 두께의 박막을 성막할 수 있다.
RF 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 피딩 라인을 구비하고, 제 1 피딩 라인을 기판의 중앙부와 대응되는 상부전극에 연결하고, 제 2 피딩 라인을 기판의 중앙부로부터 이송챔버 및 슬롯밸드 등의 다른 모듈이 설치되는 기판 출입구의 방향으로 이격된 지점과 대응되는 상부전극에 연결함으로써, 기판 출입구와 대향하는 챔버의 표면으로 RF 전류가 흐르는 경로와, 기판 출입구의 방향으로 RF 전류가 흐르는 경로 사이의 전계의 비대칭성을 개선하여, 균일한 플라즈마의 발생에 의해 균일한 두께의 박막을 성막할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이송장치를 포함한 기판처리장치의 모식도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 두께를 도시한 그래프이고, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 균일도를 도시한 그래프이다.
도 3과 같이, 반도체 또는 대면적의 액정표시장치에서 사용되는 기판을 처리하는 기판처리장치(110)는 반응공간을 제공하고 제 1 측면과 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 공정챔버(112), 공정챔버(112) 내부의 상부에 위치하며, 상부전극으로 사용되는 후방 플레이트(114), 후방 플레이트(114)와 연결되고 공정챔버(112)의 내부에 소스가스를 공급하는 가스 공급관(136), 후방 플레이트(114)의 하부에 위치하며, 다수의 분사홀(116)을 가지는 알루미늄 재질의 가스분배판(118), 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며 기판(120)이 안치되는 기판안치대(122), 기판(120)을 반입 또는 반출시키기 위해 제 1 측면에 설치되는 기판 출입구(140), 및 공정챔버(112)의 내부에서 사용되는 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배출구(124)로 포함하여 구성된다.
공정챔버(112)에서 기판(120)을 처리하기 위해서, 도 4와 같이, 기판 출입구(140)에 슬롯밸브(slot vavle)(142)가 연결되고, 슬롯밸브(142)에 기판(120)을 공정챔버(112)에 공급하거나 공정챔버(112)로부터 기판(120)을 반출하기 위한 모듈(144)이 연결된다. 모듈(144)은 이송챔버 또는 로드락 챔버를 포함할 수 있다. 공정챔버(112)에 이송챔버(144)를 연결하는 경우, 기판 출입구(140)의 방향으로 슬롯밸브(142) 및 이송챔버(144)가 연속적으로 설치되지만, 기판 출입구(140)가 설치된 공정챔버(112)의 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면에는 슬롯밸브(142) 및 모듈(144)이 설치되지 않는다.
공정챔버(112)는 챔버몸체(112a)와, 챔버몸체(112a)에 착탈 가능하도록 결합되어 반응공간을 밀봉시키는 챔버리드(112b)를 포함한다. 챔버몸체(112a)는 상부가 개방된 원통형 또는 장방형의 사각형을 포함하는 다각형의 형태로 제작되고, 챔버리드(112b)는 챔버몸체(112a)와 대응되는 형태를 가지는 플레이트(plate) 형상으로 제작된다. 도면에서 도시하지 않았지만, 챔버리드(112a)와 챔버몸체(112b)는 밀봉부재, 예를 들면 오링(O-ring) 또는 가스켓을 개재하고, 고정부재를 사용하여 결합시킨다.
가스 공급관(136)은 리모트 플라즈마 콘트롤러(remote plasma controller)(150)에 연결된다. RF 전원(130)과 파워 피딩 라인(138) 사이에는 임피 던스 정합을 위한 매처(matcher)(132)가 설치된다. 가스분배판(118)와 후방 플레이트(114)의 사이에 버퍼공간(126)이 형성되고, 가스분배판(118)은 후방 플레이트(114)로부터 연장되어 연결되는 지지대(128)에 거치된다.
버퍼공간(126)은 가스 공급관(136)으로부터 공급되는 소스가스를 수용하고, 후방 플레이트(114)는 버퍼공간(126)의 상부로 소스가스가 외부로 누출되는 것을 방지한다. 따라서, 소스가스는 가스분배판(118)을 통하여 기판안치대(122)의 방향으로 균일하게 분사된다. 후방 플레이트(114)와 가스분배판(118)에 RF 전원에 인가되고, 가스분배판(118)과 기판안치대(122)의 사이에 전계에 의해 플라즈마가 발생되고, 소스가스가 공급되어 기판(120) 상에 박막증착 또는 식각이 진행된다.
도 5와 같이, 기판 안치대(122) 상에 기판(120)이 위치하고, 기판(120)의 중앙에 위치한 제 1 지점(146)과 대응하는 후방 플레이트(114)에 가스 공급관(136)이 연결된다. 기판(120)은 가스 공급관(136)과 대응하는 제 1 지점(146)을 지나는 수직선 및 수평선을 기준으로 각각 대칭적인 구조를 가진다. 가스 공급관(136)은 후방 플레이트(114)의 중앙부에 위치할 수 있고, 후방 플레이트(114)는 가스 공급관(136)을 지나는 수직선 및 수평선을 기준으로 각각 대칭적인 구조를 가질 수 있다.
RF 전원(130)과 연결되는 파워 피딩 라인(138)은 기판(120)의 중앙부에 위치 하고 가스 공급관(136)과 대응되는 제 1 지점(146)으로부터, 기판 출입구(140)가 설치되는 공정챔버(112)의 제 1 측면의 방향으로 기판(120)의 장변길이의 2 내지 5% 정도의 간격으로 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결된다. 파워 피딩 라인(138)은 가스 공급관(136)과 대응되는 기판(114)의 제 1 지점(146)으로부터 기판(114)의 장변길이의 3 내지 4% 정도의 간격으로 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 기판(120) 상에 성막되는 박막 균일도를 4% 이내로 유지하기 위해서, 파워 피딩 라인(138)은 가스 공급관(136)과 대응되는 기판(114)의 제 1 지점(146)으로부터 기판(114)의 장변길이의 2.5 내지 4% 정도의 간격으로 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 설치되는 것이 바람직하다. 기판(120)은 파워 피딩 라인(138)과 대응되는 제 2 지점(148)을 지나는 수직선을 기준으로 비대칭이고, 제 2 지점(148)을 지나는 수평선을 기준으로 대칭이다. 도 3 및 도 5에서는 하나의 파워 피딩 라인(138) 만이 제 2 지점(148)에 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결되는 것으로 한정할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에서, 기판(120)의 중앙에 위치한 제 1 지점(146)과 대응되는 가스공급관(136)과 기판 출입구(140)의 방향으로 제 1 지점(146)으로부터 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결되는 파워 피딩라인(138)의 간격 변화에 따른 박막 두께와 박막 균일도를 도시한 그 래프이다.
도 8에서, Y 축은 박막의 두께(Å)를 나타내고, X 축은 기판(120)의 제 1 지점(146)을 지나는 장축을 의미한다. 박막 두께는 기판(120)의 제 1 지점(146)을 지나는 수평선에 일정간격으로 이격된 다수의 측정위치를 정의하고, 기판(120)의 제 1 지점(146)과 제 2 지점(148)과 각각 대응되고 후방 플레이트(114)에 설치되는 가스 공급관(136)과 파워 피딩 라인(138)의 이격 간격에 따라 다수의 측정위치에서 박막 두께를 측정한다. 도 9에서, Y축은 박막 균일도를 나타내고, X축은 기판(120)의 중앙에 위치한 제 1 지점(146)과, 대응되는 가스공급관(136)과 기판 출입구(140)의 방향으로 제 1 지점(146)으로부터 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결되는 파워 피딩라인(138)의 간격 변화에 대한 비율을 나타낸다.
기판(120) 상에 여러가지 종류 또는 기능을 가지는 물질로 구성되는 박막을 증착할 수 있지만, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 액정표시소자의 공정에서 대표적으로 사용하는 실리콘 질화막을 성막한다. 실리콘 질화막의 증착조건은 공정가스로 SiH4, NH3 및 N2가스를 각각 6500 sccm, 28000 sccm 및 76500 sccm의 유량으로 공급하고, 공정챔버(112)의 압력 및 온도는 1.2torr 및 290 내지 295℃를 유지하고, 그리고, 파워 피딩라인(138)에는 RF 파워(power)로 22 KW을 인가한다. 또한, 기 판(120)은 액정표시소자에서 사용하는 장변, 단면 및 두께가 각각 2500mm, 2200mm 및 0.7mm을 가지는 유리기판을 사용한다.
본 발명은 액정표시장치의 8세대 장비에서 사용되는 기판(120)을 사용하여 박막의 두께를 측정한다. 기판(120)은 장변과 단변이 각각 250cm 및 220cm의 길이를 가지는 장방형이다. 도 3 내지 도 5의 본 발명의 제 1 실시예에서, 기판(120)의 장변 및 단변이 각각 250cm 및 220cm의 길이를 가진 경우, 가스 공급관(136)과 파워 피딩 라인(138)과 각각 대응되는 기판(120)의 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)의 간격은, 기판(120)의 장변길이의 비율에 따라 표 1과 같이 정의된다.
표 1
| 구분 | 장변길이의 비율 | 제 1 및 제 2 지점의 간격 |
| Ref.1 | 0 % | 0 cm |
| Ref.2 | 2 % | 5 cm |
| Ref.3 | 3 % | 7.5 cm |
| Ref.4 | 4 % | 10 cm |
| Ref.5 | 5 % | 12.5 cm |
기판(120)의 제 1 지점(146)을 지나는 장축에 균일한 간격을 가지는 다수의 측정위치를 정의하고, 표 1의 Ref.1 내지 Ref.5에 의해서 성막되는 박막의 두께를 측정하여, 최대치과 최소치에 의해 박막 균일도를 계산하면 표 2와 같다. 도 9는 표 2를 그래프로 도시한 것이다.
표 2
| 구분 | 박막두깨의 최대치(Å) | 박막두께의 최소치(Å) | 박막 균일도(%) |
| Ref.1 | 2506 | 1875 | 14.40 |
| Ref.2 | 2246 | 1987 | 6.13 |
| Ref.3 | 2046 | 1960 | 2.15 |
| Ref.4 | 2091 | 1980 | 3.67 |
| Ref.5 | 2217 | 1984 | 5.58 |
표 1에서, Ref.1의 경우, 파워 피딩 라인(138)은 가스 공급관(136)에 연결되어, 실제로 제 1 지점(146)과 제 2 지점(148)의 간격이 0cm인 경우이고, Ref.2 내지 Ref. 5는 기판(120)의 장변길이에 대하여 각각 2 내지 5%의 비율로 제 2 지점(148)이 제 1 지점(146)으로부터 이격된 경우이다. 표 2에서, 박막 균일도는 "(최대치-최소치)/(최대치+최소치)*100"의 수식에 의해 계산된다.
표 1의 Ref.1과 같이, 파워 피딩 라인(138)이 가스 공급관(136)에 연결되어, 실질적으로 파워 피딩 라인(138)이 기판(120)의 중앙과 대응되는 후방 플레이트(114)에 위치한 경우, 기판 출입구(140)가 설치되는 제 1 측면과 인접한 기판(120) 상에 성막되는 박막의 두께(대략적으로 2,500Å)가 기판 출입구(140)와 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 인접한 기판(120) 상에 성막되는 박막의 두께(대략적으로 1,900Å)보다 매우 두껍게 형성된다. 따라서, 표 1의 Ref. 1의 경우, 기판(120) 상에 형성되는 박막 균일도는, 표 2와 같이, 14.40%에 달하여 박막 두께의 편차가 매우 극심함을 알 수 있다.
그러나, 표 1의 Ref.2 내지 Ref.5와 같이, 기판(120)의 제 1 지점(146)으로부터 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 파워 피딩 라인(138)을 연결시키는 경우, 기판(120) 상에 적층되는 박막 균일도가 표 2와 같이 현저하게 개선되는 것을 알 수 있다.
표 1과 같이, 제 2 지점(148)을 제 1 지점(146)으로부터 5cm 이격시킨 Ref.2의 경우, 박막의 두께는 기판 출입구(140)가 설치되는 제 1 측면과, 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 대응하는 기판(120) 상에 두껍고 형성되고, 기판(120)의 중앙부에서 얇게 되는 현상이 발생하지만, 대체적으로 표 2를 통해 볼 수 있는 것 처럼, Ref.1 보다는 개선된 6.13%의 박막 균일도를 나타낸다.
표 1과 같이, 제 2 지점(148)을 제 1 지점(146)으로부터 12.5cm 이격시킨 Ref.5의 경우, 박막의 두께는 공정챔버(112)의 제 1 측면에서 중앙부의 방향으로 일시적으로 감소하다가 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면방향으로 점진적으로 증가하는 형태로, 표 2와 같이, Ref.1 보다 개선된 5.58%의 박막 균일도를 보여준다. 표 1과 같이, Ref.3 및 Ref.4의 경우, 박막의 두께는 공정챔버(112)의 제 1 측면과 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 대응되는 분에서 약간의 편차를 보이지만, 각각 상대적으로 균일한 2.15% 및 3.67%의 박막 균일도를 나타낸다.
그리고, 도 8과 같이, 기판 출입구(140)의 방향으로 제 1 지점(146)과 파워 피딩 라인(138)과 대응되는 제 2 지점(148)의 간격이 기판(120)의 장변길이에 대하여 3 내지 5 %의 범위에 있는 Ref. 3 내지 Ref. 5에서는, Ref.1 및 Ref.2와 비교하여, 공정챔버(112)의 제 1 측면과 인접한 기판(120) 상에 성막되는 박막의 두께가 공정챔버(112)의 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 인접한 기판(120) 상에 성막되는 박막의 두께보다 얇게 형성되는 역전현상이 나타난다.
도 8, 도 9, 표 1 및 표 2와 같은 실험결과에 따라, 파워 피딩 라인(138)은 기판(120)의 제 1 지점(146)으로부터 대략적으로 5 내지 12cm 정도 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결하면 박막 균일도를 10% 이내로 개선할 수 있다. 표 1의 Ref. 2 내지 Ref. 5의 조건으로 박막을 증착하는 경우, 표 2와 박막 균일도가 0 내지 10% 이내의 범위에 위치한다.
파워 피딩 라인(138)은 바람직하게 제 1 지점(146)으로부터 7 내지 10cm 정도 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결하면, 더욱 박막의 균일도를 개선할 수 있다. 박막 균일도는 극단적으로 0%일 경우가 가장 바람직하고, 낮으면 낮을수록 좋다. 일반적으로, 표시장치 및 반도체 소자에 적용되는 경우, 박막의 균일도는 10% 이내가 용인되는 범위이지만, 고도의 정밀성이 요구되는 박막의 경우에, 박막 균일도는 더욱 0%에 가까워지는 조건을 선택할 수 있다.
양질의 제품을 제조하기 위하여, 기판(120) 상에 성막되는 박막은, 4% 이내의 박막 균일도를 유지하는 것이 바람직하다. 도 9를 참조하면, 0 내지 4%의 박막 균일도와 대응되는 파워 피딩 라인(138)이 이격비율은 기판(114)의 장변길이의 A 범위, 즉 2.5 내지 4%인 것을 알 수 있다. 따라서, 기판(120) 상에 성막되는 박막 균일도의 범위가 0 내지 4% 이내로 유지하기 위해서, 파워 피딩 라인(138)은 가스 공급관(136)과 대응되는 기판(114)의 제 1 지점(146)으로부터 기판(114)의 장변길이의 2.5 내지 4% 정도의 간격으로 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 설치되는 것이 바람직하다.
기판 출입구(140)의 방향으로 기판(120)의 장변길이에 대하여, 제 1 지점(146)으로부터 2 내지 5 %의 범위로 이격시킨 제 2 지점(148)에 파워 피딩 라인(138)을 설치하는 것은 수많은 실험의 결과치를 분석하여 얻은 결과이다. 그리고, 파워 피딩 라인(138)의 위치에 따라 전계의 중심이 이동되기 때문에, 성막되는 박막의 두께가 변화하는 것으로 분석된다.
RF 전원(130)에 의해서 후방 플레이트(114)와 가스분배판(118)에 인가되는 것과 함께, 도체로 형성된 공정챔버(112), 슬롯밸브(142) 및 모듈(144)의 표면을 따라 RF 전원(130)에 의한 RF 전류가 흐르게 된다. RF 전류는 후방 플레이트(114)와 가스 분배판(118) 외에, 인접한 도체, 즉 공정챔버(112), 슬롯밸브(142) 및 모듈(144)의 표면으로 전달되는 특성을 가진다.
도 3 내지 도 5와 같이, 파워 피딩 라인(138)을 설치하면, 기판(120) 상에 성막되는 박막 균일도가 개선된다. 종래기술의 RF 전계의 비대칭성을 개선하였기 때문에, 본 발명의 제 1 실시예에서, 균일한 박막의 형성되는 것으로 분석된다. 파워 피딩 라인(138)으로부터 기판 출입구(140)와 대향하는 공정챔버(112)의 표면을 따라 흐르고 접지되는 RF 전류는 제 1 경로를 형성하고, 파워 피딩 라인(138)으로부터 기판 출입구(140)의 방향으로는 공정챔버(112), 슬롯밸브(140) 및 모듈(144)의 표면을 따라 흐르고 접지되는 RF 전류는 제 2 경로를 형성한다. 공정챔버(112)의 중앙으로부터 기판 출입구(140)으로 방향으로 이동시켜 파워 피딩 라인(138)을 설치하는 것에 의해, 제 1 및 제 2 경로를 따라 흐르는 RF 전류의 비대칭성을 개선하여, 기판(120) 상에 박막 두께의 편차가 최소화된다.
상기와 같은 파워 피딩 라인(138)을 중앙으로부터 이동하여 설치하는 것에 의해, 실질적으로 제 1 및 제 2 경로를 따라 흐르는 RF 전류가 실질적으로 대칭되는 효과를 가질 수 있다. 또한, 가스 공급관(136)을 파워 피딩 라인(138)이 설치되는 지점의 후방 플레이트(114)에 설치하고, 가스 공급관(136)에 파워 피딩 라인(138)을 연결할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판처리장치의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 두께를 도시한 그래프이고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 균일도를 도시한 그래프이다.
도 6 및 도 7과 같이, 기판 안치대(122) 상에 기판(120)이 위치하고, 기판(120)의 중앙에 위치한 제 1 지점(146)과 대응하는 후방 플레이트(114)에 가스 공급관(136)이 연결된다. 기판(120)은 가스 공급관(136)과 대응하는 제 1 지점(146)을 지나는 수직선 및 수평선을 기준으로 각각 대칭적인 구조를 가진다. 가스 공급관(136)은 후방 플레이트(114)의 중앙부에 위치할 수 있고, 후방 플레이트(114)는 가스 공급관(136)을 지나는 수직선 및 수평선을 기준으로 각각 대칭적인 구조를 가질 수 있다.
RF 전원(130)과 연결되는 파워 피딩 라인(138)은 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)으로 구성된다. 제 1 파워 피딩 라인(138a)은 가스 공급관(136)에 연결되고, 제 2 파워 피딩 라인(138b)은 기판 출입구(140)의 방향으로 가스 공급관(136)과 대응되는 기판(120)의 제 1 지점(146)으로부터, 기판(120)의 장변길이의 10 내지 30% 정도의 간격으로 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결된다. 제 2 파워 피딩 라인(138b)은 기판 출입구(140)의 방향으로 가스 공급관(136)과 대응되는 기판(120)의 제 1 지점(146)으로부터 기판(120)의 장변길이의 20% 정도의 간격으로 이격되는 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이 트(114)에 연결하는 것이 바람직하다.
기판(120)은 제 2 파워 피딩 라인(138b)과 대응되는 제 2 지점(148)를 지나는 수직선을 기준으로 비대칭이고, 제 2 지점(148)을 지나는 수평선을 기준으로 대칭이다. 필요에 따라, 2 개 이상의 파워 피딩 라인(138)을 설치할 수 있다. 2 개 이상의 파워 피딩 라인(138)을 설치하는 경우, 기판(120)의 제 1 지점(146)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 설치되는 파워 피딩 라인(138)을 제외하고, 다른 파워 피딩 라인(138)은 기판 출입구(140)와 기판(120)의 제 1 지점(146) 사이와 대응되는 후방 플레이트(114)에 설치된다.
가스 공급관(136)이 후방 플레이트(114)의 중앙부에 위치하는 경우, 제 1 파워 피딩 라인(138a)는 가스 공급관(136)에 연결되고, 제 2 파워 피딩 라인(138b)은 후방 플레이트(114)의 장변길이의 10 내지 30% 정도의 간격으로 이격된 지점의 후방 플레이트(114)에 연결될 수 있다. 바람직하게, 제 2 파워 피딩 라인(138b)은 가스 공급관(136)의 중심으로부터 후방 플레이트(114)의 장변길이의 10% 정도의 간격으로 이격되는 지점의 후방 플레이트(114)에 설치된다.
기판(120) 상에 성막되는 박막 균일도의 범위가 0 내지 4% 이내로 유지하기 위해서 가스 공급관(136)에 연결되는 제 1 파워 피딩 라인(138a)과 제2 파워 피딩 라인(138b)과 각각 대응되는 기판(120)의 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)은 기 판(114)의 장변길이의 15 내지 25% 정도의 간격으로 이격되는 것이 바람직하다. 제 2 파워 피딩 라인(138b)을 지나는 수직선을 기준으로 후방 플레이트(114)는 비대칭이고, 제 2 파워 피딩 라인(138b)을 지나는 수평선을 기준으로 후방 플레이트(114)는 대칭이다. 도 6 및 도 7에서는 두 개의 파워 피딩 라인(138a, 138b) 만이 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)에 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결되는 것으로 한정할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에서, 기판(120)의 중앙에 위치한 제 1 지점(146)과 대응되는 가스공급관(136)에 제 1 파워 피딩 라인(138a)을 연결하고, 제 1 지점(146)으로부터 기판 출입구(140)의 방향으로 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 제 2 파워 피딩 라인(138b)을 연결하는 경우, 제 1 지점(146)과 제 2 지점(148)의 간격변화에 따른 박막 두께와 박막 균일도를 도시한 그래프이다.
도 10에서, Y 축은 박막의 두께(Å)를 나타내고, X 축은 기판(120)의 제 1 지점(146)을 지나는 장축을 의미한다. 박막 두께는 기판(120)의 제 1 지점(146)을 지나는 수평선에 일정간격으로 이격된 다수의 측정위치를 정의하고, 제 1 파워 피딩 라인(138a) 및 제 2 파워 피딩 라인(138b)과 각각 대응되는 기판(120)의 제 1 및 제 2 지점(146, 148)의 이격 간격에 따라 다수의 측정위치에서 박막 두께를 측정한다. 도 11에서, Y축은 박막 균일도를 나타내고, X축은 기판(120)의 중앙에 위 치한 제 1 지점(146)과, 대응되는 가스공급관(136)과 기판 출입구(140)의 방향으로 제 1 지점(146)으로부터 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 파워 피딩라인(138a, 138b)의 간격 변화에 대한 비율을 나타낸다.
기판(120) 상에 여러가지 종류 또는 기능을 가지는 물질로 구성되는 박막을 증착할 수 있지만, 본 발명의 제 2 실시예에서는, 액정표시소자의 공정에서 대표적으로 사용하는 실리콘 질화막을 증착한다. 실리콘 질화막의 증착조건은 공정가스로 SiH4, NH3 및 N2가스를 각각 6500 sccm, 28000 sccm 및 76500 sccm의 유량으로 공급하고, 공정챔버(112)의 압력 및 온도는 1.2torr 및 290 내지 295℃를 유지하고, 그리고, 파워 피딩라인(138)에는 RF 파워(power)로 22 KW을 인가한다. 또한, 기판(120)은 액정표시소자에서 사용하는 장변, 단면 및 두께가 각각 2500mm, 2200mm 및 0.7mm을 가지는 유리기판을 사용한다.
본 발명은 액정표시장치의 8세대 장비에서 사용되는 기판(120)을 사용하여 박막의 균일도를 측정한다. 기판(120)은 장변과 단변이 각각 250cm 및 220cm의 길이를 가지는 장방형이다. 도 6 및 도 7의 본 발명의 제 2 실시예에서, 기판(120)의 장변 및 단변이 각각 250cm 및 220cm의 길이를 가진 경우, 가스 공급관(136)에 연결되는 제 1 파워 피딩 라인(138a)과 제2 파워 피딩 라인(138b)과 각각 대응되는 기판(120)의 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)의 이격 간격은, 기판(120)의 장변길이의 비율에 따라 표 3과 같이 정의된다.
표 3
| 구분 | 장변길이의 비율 | 제 1 및 제 2 지점의 간격 |
| Ref.1 | 0 % | 0 cm |
| Ref.2 | 10 % | 25 cm |
| Ref.3 | 20 % | 50 cm |
| Ref.4 | 30 % | 75 cm |
기판(120)의 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)을 지나는 장축에 균일한 간격을 가지는 다수의 측정위치를 정의하고, 표 3의 Ref.1 내지 Ref.4에 의해서 성막되는 박막의 두께를 측정하여, 최대치과 최소치에 의해 박막 균일도를 계산하면 표 4와 같다. 도 11은 표 4를 그래프로 도시한 것이다.
표 4
| 구분 | 박막두깨의 최대치(Å) | 박막두께의 최소치(Å) | 박막 균일도(%) |
| Ref.1 | 2506 | 1875 | 14.40 |
| Ref.2 | 2273 | 2038 | 5.46 |
| Ref.3 | 2209 | 2107 | 2.36 |
| Ref.4 | 2250 | 2001 | 5.87 |
표 3에서, Ref.1의 경우, 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)은 모두 가스 공급관(136)에 연결되어, 실제로 제 1 지점(146)과 제 2 지점(148)의 간격이 0cm인 경우이고, Ref.2 내지 Ref. 4는 기판(120)의 장변길이에 대하여 각각 10 내지 30%의 비율로 제 2 지점(148)이 제 1 지점(146)으로부터 이격된 경우이다. 표 4 에서, 박막 균일도는 "(최대치-최소치)/(최대치+최소치)*100"의 수식에 의해 계산된다.
표 3의 Ref.1과 같이, 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)이 모두 가스 공급관(136)에 연결되어, 실질적으로 제 2 파워 피딩 라인(138b)이 기판(120)의 중앙에 위치한 경우, 기판 출입구(140)가 설치되는 공정챔버(112)의 제 1 측면과 인접한 기판(120) 상에 성막되는 박막의 두께(대략적으로 2,500Å)가 공정챔버(112)의 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 인접한 기판(120) 상에 성막되는 박막의 두께(대략적으로 1,900Å)보다 매우 두껍게 형성된다. 따라서, 표 3의 Ref. 1의 경우, 기판(120) 상에 형성되는 박막 균일도는 표 2와 같이 14.14%에 달하여 박막 두께의 편차가 매우 극심함을 알 수 있다.
그러나, 표 3의 Ref.2 내지 Ref.4와 같이, 제 1 파워 피딩 라인(138a)은 기판(120)의 중앙에 위치한 제 1 지점(146)과 대응되는 가스 공급관(136)에 연결되고, 제 2 파워 피딩 라인(138b)은 기판(120)의 제 1 지점(146)으로부터 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결된 경우, 기판(120) 상에 적층되는 박막 균일도는 표 4와 같이, 현저하게 개선되는 것을 알 수 있다.
제 2 지점(148)을 제 1 지점(146)으로부터 25cm 이격시킨 표 3의 Ref.2의 경우, 박막의 두께는 기판 출입구(140)가 설치된 공정챔버(112)의 제 1 측면과 인접 한 부분이 공정챔버(112)의 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 대응하는 부분보다 두껍고 형성되지만, 대체적으로 표 3의 Ref.1 보다는 개선된 5.46%의 박막 균일도를 보여준다. 제 2 지점(148)을 제 1 지점(146)으로부터 50cm 이격시킨 표 3의 Ref.3의 경우, 박막의 두께는 기판 출입구(140)가 설치되는 공정챔버(112)의 제 1 측면과 인접한 부분이 공정챔버(112)의 제 1 측면과 대향하는 공정챔버(112)의 제 2 측면과 대응하는 부분보다 두껍게 형성되지만. Ref.1 및 Ref. 2보다 개선된 2.36%의 박막 균일도를 보여준다. Ref.4의 경우, 박막의 두께는 공정챔버(112)의 제 1 측면에서 제 2 측면방향까지 까지 증가하는 형태를 보이지만, Ref.1 보다는 개선된 5.87%의 박막 균일도를 보여준다.
도 10, 도 11, 표 3 및 표 4와 같은 실험결과에 따라, 기판(120)의 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)과 각각 대응되는 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)의 이격 간격이 대략적으로 25 내지 75cm 정도인 경우 박막 균일도를 10% 이내로 개선할 수 있다. 표 3의 Ref. 2 내지 Ref. 4의 조건으로 박막을 증착하는 경우, 표 4와 박막 균일도가 0 내지 10% 이내의 범위에 위치한다. 제 2 파워 피딩 라인(138b)은 바람직하게 제 1 지점(146)과 대응되는 제 1 파워 피딩 라인(138a)으로부터 50cm 정도 이격된 제 2 지점(148)과 대응되는 후방 플레이트(114)에 연결하면, 더욱 박막의 균일도를 개선할 수 있다.
도 6 내지 도 7과 같은 본 발명의 제 2 실시예에서, 후방 플레이트(114)의 장변 및 단변이 각각 250cm 및 220cm의 길이를 가진다면, 제 2 파워 피딩 라인(138b)이 설치되는 지점은, 중앙부로부터 대략적으로 25 내지 75cm 정도 이격된 지점에 설치하고, 바람직하게는 50cm 정도 이격된 지점에 설치한다. 실질적으로 RF 전원은 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)의 중간지점에서 인가되는 것과 동일한 효과를 가진다.
박막 균일도는 극단적으로 0%일 경우가 가장 바람직하고, 낮으면 낮을수록 좋다. 일반적으로, 표시장치 및 반도체 소자에 적용되는 경우, 박막의 균일도는 10% 이내가 용인되는 범위이지만, 고도의 정밀성이 요구되는 박막의 경우에, 박막 균일도는 더욱 0%에 가까워지는 조건을 선택할 수 있다.
양질의 제품을 제조하기 위하여, 기판(120) 상에 성막되는 박막은, 4% 이내의 박막 균일도를 유지하는 것이 바람직하다. 도 11을 참조하면, 0 내지 4%의 박막 균일도와 대응되는 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)이 이격거리는 기판(114)의 장변길이의 B 범위, 즉 15 내지 25%인 것을 알 수 있다. 따라서, 기판(120) 상에 성막되는 박막 균일도의 범위가 0 내지 4% 이내로 유지하기 위해서 가스 공급관(136)에 연결되는 제 1 파워 피딩 라인(138a)과 제2 파워 피딩 라인(138b)과 각각 대응되는 기판(120)의 제 1 지점(146) 및 제 2 지점(148)은 기판(114)의 장변길이의 15 내지 25% 정도의 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.
기판 출입구(140)의 방향으로 기판(120)의 장변길이에 대하여, 제 1 지점(146)으로부터 10 내지 30%의 범위로 이격시킨 제 2 지점(148)에 제 2 파워 피딩 라인(138b)을 설치하는 것은 수많은 실험의 결과치를 분석하여 얻은 결과이다. 그리고, 제 2 파워 피딩 라인(138b)의 위치에 따라 전계의 중심이 이동되기 때문에, 성막되는 박막의 두께가 변화하는 것으로 분석된다.
RF 전원(130)에 의해서 후방 플레이트(114)와 가스분배판(118)에 인가되는 것과 함께, 도체로 형성된 공정챔버(112), 슬롯밸브(142) 및 이송챔버(144)의 표면을 따라 RF 전원(130)에 의한 RF 전류가 흐르게 된다. RF 전류는 후방 플레이트(114)와 가스 분배판(118) 외에, 인접한 도체, 즉 공정챔버(112), 슬롯밸브(142) 및 이송챔버(144)의 표면으로 전달되는 특성을 가진다.
도 6 및 도 7과 같이, 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)을 설치하면, 기판(120) 상에 성막되는 박막의 균일도가 개선된다. 종래기술의 RF 전계의 비대칭성을 개선하였기 때문에, 본 발명의 제 2 실시예에서, 균일한 박막의 형성되는 것으로 분석된다. 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)으로부터 기판 출입구(140)와 대향하는 공정챔버(112)의 표면을 따라 흐르고 접지되는 RF 전류는 제 1 경로를 형성하고, 제 1 및 제 2 파워 피딩 라인(138a, 138b)으로부터 기판 출입구(140)의 방향으로는 공정챔버(112), 슬롯밸브(140) 및 이송챔버(144)의 표면을 따라 흐르고 접지되는 RF 전류는 제 2 경로를 형성한다. 기판(120)의 중앙에 위치 한 제 1 지점(146)과 대응되는 공정챔버(112)로부터 기판 출입구(140)으로 방향으로 이동시켜 파워 피딩 라인(138)을 설치하는 것에 의해, 제 1 및 제 2 경로를 따라 흐르는 RF 전류의 비대칭성을 개선하여, 기판(120) 상에 박막 두께의 편차가 최소화된다.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치의 개략 단면도
도 2는 종래기술에 따른 이송장치를 포함한 기판처리장치의 모식도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이송장치를 포함한 기판처리장치의 모식도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판처리장치의 평면도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판처리장치의 평면도
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 두께를 도시한 그래프
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 균일도를 도시한 그래프
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 두께를 도시한 그래프
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파워 피딩 라인의 이격 비율에 따른 박막 균일도를 도시한 그래프
Claims (13)
- 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버;상기 반응공간에 위치하는 판형(板形)의 상부전극;상기 상부전극에 연결되는 가스공급관;상기 상부전극과 대향하고 기판이 안치되는 기판 안치대;상기 가스공급관에 연결되고 RF전원을 인가하기 위한 제 1 파워 피딩 라인; 및상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점으로부터 상기 제 1 측면의 방향으로 이격된 상기 기판의 제 2 지점과 대응되는 상기 상부전극에 연결되고 상기 RF 전원을 인가하기 위한 제 2 파워 피딩 라인을 포함하고,상기 제 1 지점은 상기 가스공급관에 대응되는 기판처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 제 1측면의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 15 내지 25% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 제 1측면의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 10 내지 30% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 제 1측면의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 20% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 1항에 있어서,상기 상부전극은 상기 제 2 지점을 지나는 수직선을 기준으로 비대칭이고, 상기 제 2 지점을 지나는 수평선을 기준으로 대칭인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버;상기 제 1 측면에 연결된 기판출입구;상기 반응공간에 위치하는 판형(板形)의 상부전극;상기 상부전극에 연결되는 가스공급관;상기 상부전극과 대향하고 기판이 안치되는 기판 안치대;상기 가스공급관에 연결되고 RF전원을 인가하기 위한 제 1 파워 피딩 라인; 및상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점으로부터 상기 기판출입구의 방향으로 이격된 상기 기판의 제 2 지점과 대응되는 상기 상부전극에 연결되고 상기 RF 전원을 인가하기 위한 제 2 파워 피딩 라인을 포함하고,상기 제 1 지점은 상기 가스공급관에 대응되는 기판처리장치.
- 제 6항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 기판출입구의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 15 내지 25% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 6항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 기판출입구의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 10 내지 30% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제6항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 기판출입구의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 20% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 반응공간을 제공하고, 제 1 측면과 상기 제 1 측면과 대향하는 제 2 측면을 가지는 챔버;상기 제 1 측면에 연결된 모듈;상기 반응공간에 위치하는 판형(板形)의 상부전극;상기 상부전극에 연결되는 가스공급관;상기 상부전극과 대향하고 기판이 안치되는 기판 안치대;상기 가스공급관에 연결되고 RF전원을 인가하기 위한 제 1 파워 피딩 라인; 및상기 기판의 중앙에 위치한 제 1 지점으로부터 상기 모듈의 방향으로 이격된 상기 기판의 제 2 지점과 대응되는 상기 상부전극에 연결되고 상기 RF 전원을 인가하기 위한 제 2 파워 피딩 라인을 포함하고,상기 제 1 지점은 상기 가스공급관에 대응되는 기판처리장치.
- 제 10항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 모듈의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 15 내지 25% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 10항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 모듈의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 10 내지 30% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
- 제 10항에 있어서,상기 제 2 파워 피딩 라인은 상기 모듈의 방향으로 상기 가스공급관과 대응되는 상기 기판의 상기 제 1 지점으로부터, 상기 기판의 장변길이의 20% 간격으로 이격되는 상기 제 2 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10107012A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2003524895A (ja) * | 2000-02-25 | 2003-08-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 容量性プラズマ源に係るマルチゾーンｒｆ電極 |
| KR20050018066A (ko) * | 2003-08-13 | 2005-02-23 | 삼성전자주식회사 | 에칭 설비 |
| KR20080048243A (ko) * | 2006-11-28 | 2008-06-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | 플라즈마 화학기상 증착장치 |
Family Cites Families (6)
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| KR100952854B1 (ko) * | 2003-07-18 | 2010-04-14 | 주성엔지니어링(주) | 대면적 엘씨디기판 제조에 사용되는 플라즈마 발생장치 |
| CN101144154B (zh) * | 2004-05-12 | 2012-11-14 | 应用材料公司 | 采用气体扩散板通道设计的等离子体均匀度控制 |
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| US20080178803A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-31 | Collins Kenneth S | Plasma reactor with ion distribution uniformity controller employing plural vhf sources |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10107012A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2003524895A (ja) * | 2000-02-25 | 2003-08-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 容量性プラズマ源に係るマルチゾーンｒｆ電極 |
| KR20050018066A (ko) * | 2003-08-13 | 2005-02-23 | 삼성전자주식회사 | 에칭 설비 |
| KR20080048243A (ko) * | 2006-11-28 | 2008-06-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | 플라즈마 화학기상 증착장치 |
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