KR102260366B1 - 박막 증착 인라인 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 공정에서 발생하는 이물질이 박막 증착 공정에 유입되는 것을 방지하여 기판의 불량률 발생을 줄일 수 있는 박막 증착 인라인 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 기판이 순차적으로 이송되면서 기판에 대한 공정이 진행되는 박막 증착 인라인 시스템에 있어서, 기판에 플라즈마 표면처리를 수행하는 플라즈마 처리부가 구비된 플라즈마 챔버와, 상기 플라즈마 챔버 상부에 위치하며, 플라즈마 처리된 상기 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 챔버를 포함하는, 박막 증착 인라인 시스템이 제공된다.

Description

박막 증착 인라인 시스템{THIN FILM DEPOSITION IN-LINE SYSTEM}
본 발명은 박막 증착 인라인 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 플라즈마 처리 공정에서 발생하는 이물질이 박막 증착 공정에 유입되는 것을 방지하여 기판의 불량률 발생을 줄일 수 있는 박막 증착 인라인 시스템에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에서 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자 보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요없어서 초 박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광소자(OLED)는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
최근, 양산성 향상을 위하여 기판의 전처리 공정 모듈, 기판의 박막 증착 공정 모듈을 일렬로 배열한 상태에서 복수의 기판을 연속적으로 이송시키면서 기판에 대한 각 공정을 수행하는 인라인(IN-LINE) 증착 시스템이 개발되고 있다.
그러나, 전 처리 공정과 박막 증착 공정을 인라인으로 구성하는 경우, 기판에 대한 플라즈마 처리과정에서 이물질이 발생할 수 있고 이러한 이물질이 기판 이송과정에서 인접한 박막 증착 공정 챔버로 유입되어 기판에 박막 증착 시 불량이 발생할 우려가 있다.
한국공개특허 제10-2013-0060010호
본 발명은 플라즈마 처리 공정에서 발생하는 이물질이 박막 증착 공정에 유입되는 것을 방지하여 기판의 불량률 발생을 줄일 수 있는 박막 증착 인라인 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 기판이 순차적으로 이송되면서 기판에 대한 공정이 진행되는 박막 증착 인라인 시스템에 있어서, 기판에 플라즈마 표면처리를 수행하는 플라즈마 처리부가 구비된 플라즈마 챔버와, 플라즈마 챔버 상부에 위치하며, 플라즈마 처리된 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 챔버를 포함하는 박막 증착 인라인 시스템이 제공된다.
이때, 박막 증착 챔버는, 상기 기판에 박막을 증착하기 위한 원자층 증착(Atomic Layer Deposition) 장치가 구비될 수 있다.
또한, 플라즈마 챔버와 박막 증착 챔버의 후단에 결합되며, 플라즈마 챔버에서 이송된 기판을 박막 증착 챔버로 이송하기 위한 제 1승강부가 구비되는 승강 챔버를 더 포함할 수 있다.
또한, 플라즈마 챔버와 박막 증착 챔버의 전단에 결합되며, 기판을 박막 증착 챔버에서 이송된 기판을 반송하는 반송부가 구비되는 반송 챔버를 더 포함할 수 있다.
이때, 반송 챔버는 플라즈마 챔버와 박막 증착 챔버 사이를 상하로 승강하는 제 2승강부가 구비될 수 있다.
한편, 반송 챔버에 결합되며, 반송 챔버로 기판을 공급하는 공급부가 구비되는 공급 챔버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 플라즈마 처리 공정에서 발생하는 이물질이 박막 증착 공정에 유입되는 것을 방지하여 기판의 불량률 발생을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템의 개략도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
이하, 본 발명에 따른 박막 증착 인라인 시스템의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템의 개략도이다.
도 1에는, 기판(1), 셔틀(3), 플라즈마 챔버(10), 박막 증착 챔버(20), 원자층 증착 장치(21), 승강 챔버(30), 제 1승강부(31), 반송 챔버(40), 제 2승강부(41). 반송부(43), 공급 챔버(50), 공급부(51), 이송 레일(61), 이송 롤러(63), 게이트 밸브(70)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템은 복수의 기판(1)이 순차적으로 이송되면서 기판(1)에 대한 공정이 진행되는 박막 증착 인라인 시스템에 있어서, 기판(1)에 플라즈마 표면처리를 수행하는 플라즈마 처리부(11)가 구비된 플라즈마 챔버(10)와, 플라즈마 챔버(10) 상부에 위치하며, 플라즈마 처리된 기판(1)에 박막을 증착하는 박막 증착 챔버(20)를 포함하여, 플라즈마 챔버(10)에서 발생하는 이물질이 박막 증착 챔버(20)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)에는 챔버(10, 20) 길이 방향을 따라 기판(1)의 이송을 위한 이송 레일(61)이 구비될 수 있으며, 이송 레일(61)을 따라 다수의 이송 롤러(63)가 구비될 수 있다. 이송 롤러(63)는 회전에 따라 셔틀(3)을 이송한다.
기판(1)은 셔틀(3)에 탑재되어 셔틀(3)과 함께 이송되거나 기판(1)만이 이송 롤러(63)에 의해 이송될 수 있다. 이하에서는, 기판이 셔틀(3)에 탑재되어 이송되는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
이송 롤러(63)는 기판(1)을 탑재하는 셔틀(3)을 지지하며 셔틀(3)을 어느 하나의 공정 챔버에서 다른 공정 챔버로 이송시킨다.
플라즈마 챔버(10)에는, 상부에 플라즈마 처리부(11)가 구비되어 이송된 기판(1)에 플라즈마 표면처리를 수행한다. 플라즈마 처리 공정은 기판(1)의 전처리 공정으로서, 기판(1)의 배선 패턴 형성을 위한 패터닝 공정과 기판(1)의 박막 증착을 위한 박막 증착 공정 사이에 수행되는 공정으로, 디스플레이의 품질 향상을 위해 플라즈마를 이용하여 기판(1)을 식각하는 공정이다.
플라즈마 처리 공정은, 플라즈마 챔버(10) 내부로 기판(1)이 이송되면 플라즈마 챔버(10)에 공정 가스를 주입하고, 플라즈마 처리부(11)에 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 기판(1)을 식각한다.
그리고, 이러한 플라즈마 처리 공정 중에서에 기판(1)의 식각에 의한 미세한 이물질이 생성되어 플라즈마 챔버(10) 내부에 분포한다.
플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)가 서로 인접하여 동일선상에 위치하는경우, 플라즈마 처리 공정을 마친 기판(1)이 박막 증착 공정을 위해 박막 증착 챔버(20)로 이송되는 과정에서, 플라즈마 챔버(10)내부에 분포하는 이물질이 기판(10)의 이송에 따라 기류에 휩쓸려 기판(1)과 함께 박막 증착 챔버(20)로 유입되는 경우가 발생할 우려가 있다. 이러한 이물질이 박막 증착 챔버(20)로 유입되면 박막 증착시 오염물로 작용하여 기판(1)의 품질을 저하시켜 기판(1)의 불량을 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템은 플라즈마 챔버(10) 상부에 박막 증착 챔버(20)가 위치하도록 하여, 플라즈마 처리 공정을 마친 기판(1)이 박막 증착 챔버(20)로 이송되기 위해 상승하는 과정에서 기판(1)의 수평 이송에 따른 기류를 단절시켜 미세 이물질이 박막 증착 챔버(20)로 유입되는 것을 방지한다.
아울러, 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)를 상하로 배치하여, 챔버가 연속적으로 배치되는 경우에 비해 기판(1)의 상승 거리만큼 기판(1)의 실제 이동거리를 증가시켜 미세 이물질이 박막 증착 챔버(20)내로 유입되는 가능성을 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템의 박막 증착 챔버(20)는 기판(1)에 박막을 증착하기 위한 원자층 장착 장치(21)가 구비될 수 있다.
원자층 증착 장치(21)는 플라즈마 챔버(10)로부터 이송된 기판(1)에 원자층 증착 방법에 의해 박막을 증착시키기 위한 것이다.
원자층 증착 방법(atomic layer deposition; ALD)은 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있는 기술로서, 일반적인 원자층 증착 방법은, 하나의 소스가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 이를 기판에 물리적으로 흡착시킨 후, 나머지 가스는 퍼지(purge)하여 제거한 후, 다시 다른 가스를 주입하여 증착을 실시하는 과정으로 이루어진다.
본 실시예에 따른 원자층 증착 장치(21)는 복수의 노즐(nozzle)을 구비한 샤워헤드(showerhead)일 수 있으며, 노즐을 통해 소스가스가 기판(1) 상에 분사되어 박막을 증착한다.
한편, 본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템은, 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)의 후단에 결합되며, 플라즈마 챔버(10)에서 이송된 기판(1)이 탑재된 셔틀(3)을 박막 증착 챔버(20)로 이송하기 위한 제 1승강부(31)가 구비되는 승강 챔버(30)를 더 포함할 수 있다.
승강 챔버(30)는 플라즈마 챔버(10)로부터 이송된 기판(1)을 박막 증착 챔버(20)로 이송시키기 위한 챔버로서, 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)와 연결되며 내부에 기판(10)을 탑재하는 셔틀(3)을 상승 또는 하강 시키기 위한 제 1승강부(31)가 구비된다.
승강 챔버(30)는 내부에는 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)의 이송레일(61)과 동일선상에 위치하는 이송 레일(61)이 설치될 수 있다. 또한, 이러한 이송 레일(61)에는 이송 롤러(63)가 구비될 수 있다.
제 1승강부(31)는, 플라즈마 챔버(10)로부터 이송된 셔틀(3)을 박막 증착 챔버(20)와 동일 레벨로 상승시켜 박막 증착 챔버(20)로 이송시킨 후, 다시 셔틀(3)을 이송하기 위해 플라즈마 챔버(10)와 동일 레벨로 하강한다.
제 1승강부(31)는, 본체에 설치되는 로드(rod)에 의해 상/하 구동하여 셔틀(3)을 승강시킨다.
제 1승강부(31)에 상승된 셔틀(3)은 이송 롤러(63)에 의해 기판(1)과 함께 박막 증착 챔버 내부(20)로 이송된다.
플라즈마 챔버(10), 박막 증착 챔버(20)와 승강 챔버(30) 사이에는 셔틀(3)의 출입이 가능하도록 게이트 밸브(70)가 설치될 수 있다.
승강 챔버(30)는 진공으로 형성되며, 플라즈마 챔버(10)에서 형성된 식각을 위한 고압의 플라즈마가 박막 증착 챔버(20) 내부로 전이되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템은, 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20)의 전단에 결합되며, 기판을 박막 증착 챔버(20)에서 이송된 기판(1)을 반송하는 반송부(43)가 구비되는 반송 챔버(40)를 더 포함할 수 있다.
반송 챔버(40)는 기판(1)을 셔틀(3)에 탑재하거나 제거할 수 있다. 기판(1)은 반송 챔버(40)의 외부에서 투입될 수 있다. 반송 챔버(40) 내부에는 플라즈마 챔버(10) 및 박막 증착 챔버(20)의 이송 레일(61)과 동일선상에 위치하는 이송 레일(61)이 설치될 수 있고, 이러한 이송 레일(61)에는 셔틀(3) 이송을 위한 이송 롤러(63)가 구비된다.
반송 챔버(40) 내부에는 반송부(43)가 구비되며, 반송부(43)는 반송 챔버(40) 외부로 기판(1)을 반송한다.
반송 챔버(40)는 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20) 전단에 위치하며, 플라즈마 챔버(10), 박막 증착 챔버(2)와 반송 챔버(40) 사이에는 게이트 밸브(70)가 위치하여, 셔틀(3)의 출입을 조절할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템의 반송 챔버(40)는, 플라즈마 챔버(10)와 박막 증착 챔버(20) 사이를 상/하로 승강하는 제 2승강부(41)가 구비될 수 있다.
제 2승강부(41)는, 플라즈마 챔버(10)로부터 이송된 셔틀(3)을 하강시킨다. 구체적으로, 플라즈마 챔버(10)를 통과하면서 박막이 증착된 기판(1)이 반송 챔버(40)로 이송되면, 반송부(43)에 의해 기판(1)이 외부로 반송되고, 기판(1)이 제거된 셔틀(3)을 제 2승강부(41)가 지지하여 플라즈마 챔버(10)와 동일 레벨로 하강하는 것이다. 이후, 반송 챔버(40) 외부로부터 새로운 기판(1)이 셔틀(3)에 탑재되어 셔틀(3)과 함께 전처리를 위한 플라즈마 챔버(10)로 이송되는 것이다.
제 2승강부(41)는 제 1승강부(31)와 마찬가지로, 본체에 설치되는 로드(rod)에 의해 상/하 구동하여 셔틀(3)을 승강시킨다.
한편, 본 실시예에 따른 박막 증착 인라인 시스템은, 반송 챔버(40)에 결합되며, 반송 챔버(40)로 기판을 공급하는 공급부(51)가 구비되는 공급 챔버(50)를 더 포함할 수 있다.
공급 챔버(50)는 반송 챔버(40) 전단에 반송 챔버(40)에 결합되며, 일측에 공급부(51)를 구비한다. 공급부(51)는 이송 로봇 일 수 있으며, 기판(1)을 반송부(43)에 위치하는 셔틀(3) 상면에 탑재시킨다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
1: 기판 3: 셔틀
10: 플라즈마 챔버 11: 플라즈마 처리부
20: 박막 증착 챔버
21: 원자층 증착(Atomic Layer Deposition) 장치
30: 승강 챔버 31: 제 1승강부
40: 반송 챔버 41: 제 2승강부
43: 반송부 50: 공급 챔버
51: 공급부 61: 이송 레일
63: 이송 롤러 70: 게이트 밸브

Claims (6)

  1. 복수의 기판이 순차적으로 이송되면서 기판에 대한 전 처리 공정과 박막 증착 공정이 진행되는 박막 증착 인라인 시스템에 있어서,
    상기 전 처리 공정으로서 상기 기판에 플라즈마 표면처리를 수행하는 플라즈마 처리부가 구비된 플라즈마 챔버와;
    상기 기판의 수평 이송에 따른 기류가 단절되도록 상기 플라즈마 챔버 상부에 위치하며, 상기 박막 증착 공정으로서 플라즈마 처리된 상기 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 챔버와;
    상기 플라즈마 챔버와 상기 박막 증착 챔버의 후단에 결합되며, 상기 플라즈마 챔버에서 이송된 기판을 상기 박막 증착 챔버로 이송하기 위한 제 1승강부가 구비되는 승강 챔버를 포함하는, 박막 증착 인라인 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 박막 증착 챔버는,
    상기 기판에 박막을 증착하기 위한 원자층 증착(Atomic Layer Deposition) 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는, 박막 증착 인라인 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버와 상기 박막 증착 챔버의 전단에 결합되며, 상기 기판을 상기 박막 증착 챔버에서 이송된 기판을 반송하는 반송부가 구비되는 반송 챔버를 더 포함하는, 박막 증착 인라인 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 반송 챔버는,
    상기 플라즈마 챔버와 상기 박막 증착 챔버 사이를 상하로 승강하는 제 2승강부가 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 인라인 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 반송 챔버에 결합되며, 상기 반송 챔버로 기판을 공급하는 공급부가 구비되는 공급 챔버를 더 포함하는, 박막 증착 인라인 시스템.
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