KR101676765B1 - 마스크 프리 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패턴된 포토레지스트 등의 마스크 없이도 특정한 패턴으로 박막을 건식 식각할 수 있는 마스크프리(mask-free) 건식 식각 장치 및 식각 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 마스크프리 건식 식각 장치는, 내부를 대기압보다 낮은 제1 기압으로 감압할 수 있는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부 하측에 설치되며, 식각 작업이 진행될 기판이 상면에 탑재된 상태에서 상기 기판을 수평 이동시키는 기판 탑재대; 상기 기판 탑재대 상측에 설치되며, 상기 기판 탑재대에 탑재된 기판에 일정한 크기의 스팟 형태로 식각용 플라즈마를 분사하는 스팟 플라즈마 분사부; 상기 스팟 플라즈마 분사부 외측을 감싸는 형태로 설치되며, 상기 스팟 플라즈마 분사부에서 분사되는 상기 식각용 플라즈마를 모두 흡입하여 외부로 배출하는 플라즈마 배출부;를 포함한다.
Description
본 발명은 건식 식각 장치 및 식각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패턴된 포토레지스트 등의 마스크 없이도 특정한 패턴으로 박막을 건식 식각할 수 있는 마스크프리(mask-free) 건식 식각 장치 및 식각 방법에 관한 것이다.
반도체, LCD, OLED 등의 정밀 제조 분야에서는 기판 상에 매우 미세한 패턴을 형성하는 공정을 반복하여 소자를 제조한다. 이때 미세한 패턴을 형성하는 과정은 일반적으로 특정한 박막을 증착한 상태에서 그 박막 상에 포토리소그래피 공정을 통하여 특정한 패턴을 가지는 포토레지스트 형상을 형성한 후에, 이 포토레지스트를 마스크로 사용하여 건식 식각 또는 습식 식각하여 박막을 패터닝하는 방식에 의하여 이루어진다.
따라서 종래의 식각 과정은 반드시 패턴이 형성될 박막 중 제거될 부분이 노출되고, 남겨질 부분이 가려진 상태를 만드는 일종의 마스크가 필요하였다. 그런데 이러한 마스크를 형성하는 과정은 전술한 바와 같이, 포토레지스트 등을 증착하고 이를 노광 장비 등을 이용하여 노광한 후에 이를 현상하는 등의 매우 복잡하고 고가의 장비를 사용하여야 하는 공정이다.
따라서 반도체 등의 제조 분야에서는 이러한 공정을 가능한 줄이기 위하여 많은 공정 기술 개발 및 패턴 설계 등이 진행되고 있다.
그러나 근본적으로 종래의 건식 식각 장치는 기판 중 특정한 부분이 마스킹(masking) 또는 블로킹(blocking) 된 상태에서 기판의 전면에 대하여 식각 작용을 수행하는 플라즈마를 발생시키고 분사하여 식각 작업을 진행하므로, 마스킹 공정은 필수적으로 동반되는 한계가 있다.
그런데 도 1에 도시된 바와 같이, AMOLED 등의 디스플레이 소자 제조 분야에서는 하나의 원판 글래스(1)에 다수개의 소자(2)를 제조한 후에 이를 절단하여 사용하는 방법을 사용한다. 이때 각 소자(2)에는 구동 회로부의 접속을 위하여 기판 표면에 형성되어 있는 절연막을 일정한 패턴(3)으로 제거하여야 하는 식각 과정이 수행된다. 이때 구동 회로부 접속을 위한 패턴 제거는 수 나노 미터 등의 미세한 식각 과정이 아니라, 수 마이크로 미터 정도의 정밀도를 가지는 공정이므로 기존의 건식 식각 방법이 아닌 다른 접근이 가능하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 패턴된 포토레지스트 등의 마스크 없이도 특정한 패턴으로 박막을 건식 식각할 수 있는 마스크프리 건식 식각 장치 및 식각 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 마스크프리 건식 식각 장치는, 내부를 대기압보다 낮은 제1 기압으로 감압할 수 있는 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부 하측에 설치되며, 식각 작업이 진행될 기판이 상면에 탑재된 상태에서 상기 기판을 수평 이동시키는 기판 탑재대; 상기 기판 탑재대 상측에 설치되며, 상기 기판 탑재대에 탑재된 기판에 일정한 크기의 스팟 형태로 식각용 플라즈마를 분사하는 스팟 플라즈마 분사부; 상기 스팟 플라즈마 분사부 외측을 감싸는 형태로 설치되며, 상기 스팟 플라즈마 분사부에서 분사되는 상기 식각용 플라즈마를 모두 흡입하여 외부로 배출하는 플라즈마 배출부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 스팟 플라즈마 분사부는 일정한 직경을 가지는 원형의 분사 노즐을 가지며, 상기 플라즈마 배출부는 상기 분사 노즐의 외곽을 감싸는 원형의 플라즈마 흡입구를 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 플라즈마 흡입구는, 상기 분사 노즐보다 하측으로 돌출되어, 공정 진행 중에 상기 분사 노즐보다 상기 기판과 접근하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 플라즈마 배출부는 제1 기압보다 낮은 압력으로 플라즈마 기체를 흡입하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 스팟 플라즈마 분사부는, 다수개가 일정 간격 이격되어 나란하게 설치되며, 각 스팟 플라즈마 분사부 사이의 간격을 조정하는 간격 조정 수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 복잡하고 고가의 장비가 필요한 마스크 작업 없이도 특정한 패턴으로 기판 상의 박막을 식각할 수 있는 장점이 있다. 따라서 낮은 단가로 매우 생산성 높게 기판에 대한 건식 식각 작업을 파티클 오염 염려 없이 수행할 수 있다.
도 1은 일반적인 디스플레이 기판의 제조 상태를 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프리 건식 식각 장치의 구조를 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부와 플라즈마 배출부의 구조를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부와 플라즈마 배출부의 구조를 도시하는 부분 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부와 플라즈마 배출부의 구조를 도시하는 부분 저면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 플라즈마 분사부를 이용하여 식각 영역을 식각하는 과정을 도시하는 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프리 건식 식각 장치의 구조를 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부와 플라즈마 배출부의 구조를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부와 플라즈마 배출부의 구조를 도시하는 부분 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부와 플라즈마 배출부의 구조를 도시하는 부분 저면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 플라즈마 분사부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 플라즈마 분사부를 이용하여 식각 영역을 식각하는 과정을 도시하는 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 마스크프리 건식 식각 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(110), 기판 탑재대(120), 스팟 플라즈마 분사부(130), 플라즈마 배출부(140) 및 간격 조정수단(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 진공 챔버(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부를 대기압보다 낮은 제1 기압으로 감압할 수 있는 구조를 가지며, 이를 위하여 상기 진공 챔버(110)에는 챔버 내부의 기체를 흡입하여 배기할 수 있는 진공 펌프(도면에 미도시) 등이 구비된다. 또한 상기 진공 챔버(110)에는 기판의 반출입을 위한 출입구(112)와 이를 단속하는 게이트 밸브(114) 등이 구비된다.
다음으로 상기 기판 탑재대(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 진공 챔버(110) 내부 하측에 설치되며, 식각 작업이 진행될 기판(1)이 상면에 탑재되는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 기판 탑재대(120)는 공정이 진행될 기판을 일정한 방향으로 수평 이동시킬 수 있는 구조를 가진다. 따라서 상기 기판 탑재대(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 컨베이어 구조를 가질 수 있다.
다음으로 상기 플라즈마 분사부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판 탑재대(120) 상측에 설치되며, 상기 기판 탑재대(120)에 탑재된 기판(1)에 일정한 크기의 스팟(A) 형태로 식각용 플라즈마를 분사하는 구성요소이다. 즉, 상기 스팟 플라즈마 분사부(130)는 상기 기판(1)의 전체 영역에 식각용 플라즈마를 발생시키는 것이 아니라, 식각이 진행될 영역 보다 작거나 같은 크기를 가지는 스팟 형태로 식각용 플라즈마를 발생시켜 기판(1) 방향으로 분사하는 것이다.
이를 위해 본 실시예에서 상기 스팟 플라즈마 분사부(130)는 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 일정한 직경을 가지는 원형의 분사 노즐(134)을 가진다. 따라서 상기 분사 노즐(134)의 중앙부에는 스팟의 크기와 동일한 크기의 분사홀(132)가 구비된다.
물론 상기 분사 노즐(134)의 상부에는 플라즈마를 발생시킬 수 있는 다양한 구성요소들이 설치되며, 이러한 기술 구성은 플라즈마 기술 분야에서 채택될 수 있는 기술을 사용할 수 있다.
다음으로 상기 플라즈마 배출부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스팟 플라즈마 분사부(130) 외곽을 감싸는 형태로 설치되며, 상기 스팟 플라즈마 분사부(130)에서 분사되는 상기 식각용 플라즈마(p)를 모두 흡입하여 외부로 배출하는 구성요소이다. 즉, 상기 플라즈마 배출부(140)는 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 분사 노즐(134)의 외곽을 감싸는 원형의 플라즈마 흡입구(144)를 가지는 배기 모듈(142)를 구비한다.
그리고 상기 플라즈마 배출부(140)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배기 모듈(142)의 하단에 차단부(146)가 더 구비되는데, 상기 차단부(146)는 상기 분사 노즐(142)보다 하측으로 돌출되어, 공정 진행 중에 상기 분사 노즐(142)보다 상기 기판(1)과 접근하는 상태를 가진다. 따라서 상기 차단부(146)에 의하여 플라즈마 및 식각 과정에서 발생된 파티클 등이 진공 챔버(110)의 다른 공간으로 확산되지 않고, 완벽하게 상기 플라즈마 흡입구(144) 방향으로 이동하게 된다.
그리고 상기 플라즈마 배출부(140)에는 상기 플라즈마 흡입구(144)를 통하여 기체를 흡입할 수 있도록 흡입 펌프(도면에 미도시)가 구비되는데, 상기 흡입 펌프는 상기 진공 펌프(110) 내부의 압력인 제1 기압보다 낮은 제2 압력으로 상기 플라즈마 흡입구(144) 내의 압력을 유지하도록 강력하게 배기하게 된다. 그러면 진공 챔버(110)의 다른 공간보다 플라즈마 흡입구(144) 부분의 압력이 낮아서 플라즈마 및 파티클이 진공 챔버(110)의 다른 공간으로 확산될 가능성이 원천적으로 차단된다.
물론 상기 플라즈마 분사부(230)와 플라즈마 배출부(240)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원형이 아니라, 직사각형 구조를 가질 수도 있다. 이렇게 직사각형 구조를 가지면, 일정한 폭에 대하여 균일한 플라즈마 식각 작업이 가능한 장점이 있다.
다음으로 상기 상하 이동수단(160)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스팟 플라즈마 분사부(130)와 플라즈마 배출부(140)를 상하 방향으로 이동시키는 구성요소이다. 상기 플라즈마 배출부(140) 및 스팟 플라즈마 분사부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(1)에 최대한 접근한 상태로 식각 공정을 진행하게 된다. 따라서 기판(1)의 반입 및 반출 과정에서는 상측으로 이동하여 기판의 반입 및 반출에 간섭이 발생하지 않도록 대기하여야 하며, 기판의 반입이 완료되면 다시 기판 반향으로 하강하여 식각 공정을 진행한다. 따라서 상기 상하 이동수단(160)은 상기 상기 플라즈마 배출부(140) 및 스팟 플라즈마 분사부(130)를 승강시킬 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.
다음으로 상기 간격 조정수단(150)은 다수개의 스팟 플라즈마 분사부(130) 및 플라즈마 배출부(140)의 설치 간격을 조정하는 구성요소이다. 다수개의 스팟 플라즈마 분사부(130) 및 플라즈마 배출부(140)가 도 6에 도시된 바와 같이, 설치되는 경우에는, 처리되는 기판(1) 상의 식각 영역의 배치 간격에 대응하기 위하여 상기 다수개의 스팟 플라즈마 분사부(130) 및 플라즈마 배출부(140) 간격을 조정할 필요가 있다. 따라서 상기 간격 조정수단(150)이 다수개의 스팟 플라즈마 분사부(130) 및 플라즈마 배출부(140)를 수평 이동시켜서 간격을 알맞게 조정하는 것이다.
이하에서는 전술한 마스크프리 건식 식각 장치(100)를 이용하여 식각 공정을 진행하는 과정을 설명한다.
먼저 진공 챔버(110) 내부로 기판(1)을 반입하여 기판 탑재대(120)에 탑재하는 단계가 진행된다. 기판(1)을 반입하는 과정은 진공 챔버(110) 외부에 설치되어 있는 반입 로봇(도면에 미도시) 등을 이용하여 기판을 장착한 상태에서 상기 게이트 밸브(114)를 개방하고, 기판을 상기 기판 탑재대 상부로 이동시킨후 기판 탑재대(120)의 정확한 위치에 내려놓는 과정으로 진행된다.
다음으로는 상기 진공 챔버(110) 내부를 대기압보다 낮은 제1 기압으로 감압하는 단계가 진행된다. 물론 상기 진공 챔버(110) 내부는 제1 기압으로 감압된 상태에서 기판 반입 공정이 진행될 수도 있으며, 이 경우에는 진공 챔버(110) 외측에 로드락 챔버(도면에 미도시)가 더 구비된다.
다음으로는 기판(1)에 일정한 크기의 스팟 형태로 식각용 플라즈마를 분사하는 단계가 진행된다. 즉, 상기 스팟 플라즈마 분사부(130)를 상기 상하 이동수단(160)을 구동시켜 기판 방향으로 하강시켜 접근시킨 상태에서 스팟(A) 형태로 식각용 플라즈마를 발생시켜 분사한다.
다음으로는 상기 스팟 플라즈마 분사부(130)에서 분사되는 상기 식각용 플라즈마를 모두 흡입하여 외부로 배출하는 단계가 진행된다. 본 실시예에서는 상기 플라즈마 배출부(140)와 스팟 플라즈마 분사부(130)가 일체로 구성되어 작동하므로, 전단계의 진행과 동시에 또는 전단계 진행 직후에 플라즈마 배출 단계가 진행될 수 있다.
이때 전술한 바와 같이, 상기 플라즈마 배출부(140)는 상기 제1 기압보다 낮은 제2 기압으로 플라즈마 기체를 더 강력하게 흡입하게 배출하는 것이, 플라즈마 및 파티클의 진공 챔버(110) 내로의 확산을 방지할 수 있어서 바람직하다.
물론 필요에 따라 상기 간격 조정수단(150)을 이용하여 다수개의 스팟 플라즈마 분사부(130)와 플라즈마 배출부(140) 사이의 간격을 기판의 식각 영역 간격에 맞추어 조정하는 단계가 더 진행될 수도 있다.
물론 상기 플라즈마 분사 단계가 배출 단계는 상기 기판 탑재대(120)를 구동시켜, 상기 기판(1)을 수평 이동시키면서 진행된다. 따라서 이러한 수평 이동에 의하여 도 7에 도시된 바와 같이, 스팟(A)이 수평 이동하여 일정한 궤적(B)이 형성되고, 이 궤적(B)이 식각 영역(C)와 완전히 일치하도록 식각 과정이 계속된다.
또한 이러한 식각 및 배출 단계는 기판(1) 상의 한 지점에 대하여 진행될 수도 있지만, 상기 기판 상의 다수 지점에 대하여 동시에 진행될 수도 있다. 이렇게 다수 지점에 대하여 동시에 진행되는 경우에는 다수개의 스팟 플라즈마 분사부(130)와 플라즈마 배출부(140)가 구비되어야 한다.
식각이 완료되면 게이트 밸브를 개방하고 공정이 완료된 기판을 외부로 반출한다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크프리 건식 식각 장치
110 : 진공 챔버 120 : 기판 탑재대
130 : 스팟 플라즈마 분사부 140 : 플라즈마 배출부
150 : 간격 조정수단 1 : 기판
110 : 진공 챔버 120 : 기판 탑재대
130 : 스팟 플라즈마 분사부 140 : 플라즈마 배출부
150 : 간격 조정수단 1 : 기판
Claims (5)
- 내부를 대기압보다 낮은 제1 기압으로 감압할 수 있는 진공 챔버;
상기 진공 챔버 내부 하측에 설치되며, 식각 작업이 진행될 기판이 상면에 탑재된 상태에서 상기 기판을 수평 이동시키는 기판 탑재대;
상기 기판 탑재대 상측에 설치되며, 상기 기판 탑재대에 탑재된 기판에 일정한 크기의 스팟 형태로 식각용 플라즈마를 분사하는 다수개의 스팟 플라즈마 분사부;
상기 스팟 플라즈마 분사부 외측을 감싸는 형태로 설치되며, 상기 스팟 플라즈마 분사부에서 분사되는 상기 식각용 플라즈마를 모두 흡입하여 외부로 배출하는 플라즈마 배출부;
상기 각 스팟 플라즈마 분사부 사이의 간격을 조정하는 간격 조정 수단;를 포함하며,
상기 스팟 플라즈마 분사부는 직사각형의 분사 노즐을 가지고, 상기 플라즈마 배출부는 상기 분사 노즐의 외곽을 감싸는 직사각형의 플라즈마 흡입구를 가지는 것을 특징으로 하는 마스크프리 건식 식각 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 흡입구는,
상기 분사 노즐보다 하측으로 돌출되어, 공정 진행 중에 상기 분사 노즐보다 상기 기판과 접근하는 것을 특징으로 마스크프리 건식 식각 장치. - 제3항에 있어서,
상기 플라즈마 배출부는 상기 제1 기압보다 낮은 압력으로 플라즈마 기체를 흡입하는 것을 특징으로 하는 마스크프리 건식 식각 장치. - 삭제
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| KR1020150073608A KR101676765B1 (ko) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 마스크 프리 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150073608A KR101676765B1 (ko) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 마스크 프리 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101676765B1 true KR101676765B1 (ko) | 2016-11-17 |
Family
ID=57542237
Family Applications (1)
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| KR1020150073608A KR101676765B1 (ko) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 마스크 프리 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101676765B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025988A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
| JP2003100717A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| KR20090011262A (ko) * | 2007-07-25 | 2009-02-02 | 제주대학교 산학협력단 | 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마식각 방법 및 그 장치 |
| JP2009099880A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Sekisui Chem Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
-
2015
- 2015-05-27 KR KR1020150073608A patent/KR101676765B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025988A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
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