KR102328916B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 플라스틱 기판에 대하여 고속의 원자층 증착 공정(Atomic layer Deposition process)을 수행할 수 있는 기판 처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판처리장치에 공정가스를 플라즈마 발생수단의 전 영역에 고르게 확산시키는 가스 확산판과, 공정챔버 내부벽에 부착되는 보조 자켓을 구비함으로써, 대면적의 기판 전면에 박막이 고르게 증착되도록 하고, 공정챔버 클리닝 작업을 단순화할 수 있는 기판처리장치를 제공할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 특히 플라스틱 기판에 대하여 고속의 원자층 증착 공정(Atomic layer Deposition process)을 수행할 수 있는 기판 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이 중, 휨이 용이한 플렉서블 표시장치는 대형의 캐리어 기판상에 형성된 플라스틱 기판상에 박막의 증착, 마스크의 형성, 식각 등의 공정을 반복적으로 진행하여 요구되는 소자들을 제조하게 된다.
특히, 박막 증착공정에서는 반응 가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 변형하고, 플라즈마 상태의 반응 가스의 양이온 또는 라디칼(radical)이 기판의 소정 영역과 반응하여 박막을 증착하는 플라즈마를 이용한 증착방법이 이용되며, 이러한 플라즈마 기판 처리방법은 종래의 기존의 물리 증착(Physical vapor deposition; PVD)과 화학 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법들과 대비하여 볼 때, 증착 온도를 낮출 수가 있고, 박막의 구조가 치밀하며, 생성물의 품질이 우수할 뿐만 아니라 기판과 같은 모재의 변형 및 변성 등을 줄일 수 있는 장점으로 인하여 플라스틱 기판을 이용하는 플렉서블 표시장치의 기판제조 공정에 적용하는 데 유리하다.
도 1은 종래의 플라즈마 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 증착장치(1)는, 공정챔버(10)와, 챔버내부에 위치하고, 상부에 기판(SUB)이 안착되는 서셉터(susceptor, 30)과, 공정챔버(10)의 상부로 플라즈마 발생수단(45)을 포함하는 플라즈마 생성영역(40)이 위치하며, 플라즈마 생성영역(40)은 상부로 가스 공급부(60)가 연결되어 있다.
이러한 구조의 플라즈마 증착장치(1)는 플라즈마 발생수단(40)을 통해 플라즈마 생성영역(45)에서 플라즈마를 발생시키고 그 영역내에 생성되는 라디칼(Radical)을 기판(20)상에 유도하여 소정의 박막을 증착하게 된다.
그러나, 종래의 플라즈마 증착장치(1)를 이용한 증착공정에서는 공정 진행중 가스 공급부로부터 공급되는 공정가스가 주입구를 중심으로 배출됨에 따라, 공정챔버(10) 내부에 고르게 퍼지지 않아 대면적 기판의 경우 기판상에 박막이 고르게 증착되지 않는 문제가 있었으며, 공정챔버(10) 내부로 이물이 발생하면 라디칼과 더불어 이물이 기판 상부에 낙하하여 기판을 오염시키는 문제가 발생하였다.
또한, 증착공정이 계속적으로 진행됨에 따라 공정챔버(10)의 내벽이 오염되게 되고 기판(SUB)의 불량을 유발하게 되며, 이러한 문제를 개선하기 위해 주기적으로 증착공정을 일시적으로 중지하고 공정챔버(10)의 클리닝 작업을 진행하게 된다. 상기의 클리닝 작업은 공정 택-타임(Tact-time)을 증가시키는 주요 원인이 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 플렉서블 기판의 박막증착 공정을 수행하는 기판처리장치의 구조를 개선하여 불량율을 낮추고 공정챔버의 클리닝 작업을 단순화하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치는, 기판이 안착되는 서셉터가 배치되는 하부 챔버와, 하부챔버와 결합되고 내부로 가스를 공급하는 복수의 가스 공급관과 연결되는 가스 공급수단 및 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생수단이 구비되는 상부챔버를 포함한다.
특히, 상기 가스 공급수단은, 복수의 가스 공급관 중 적어도 하나의 배출구상에 배치되어 수평방향으로 가스를 확산시키는 확산판을 구비하고, 하부챔버의 내부 4 벽면에는 탈부착이 가능한 보조자켓을 배치하여 가스가 일정영역에 집중되지 않도록 하고, 기판처리장치의 클리닝 공정 주기를 지연시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치는, 공정가스를 플라즈마 발생수단의 전 영역에 고르게 확산시키는 가스 확산판과, 공정챔버 내부벽에 부착되는 보조 자켓을 구비하고, 플라즈마 발생수단의 상부전극을 표면처리함으로써, 대면적의 기판 전면에 박막이 고르게 증착되도록 하고, 공정챔버 클리닝 작업을 단순화할 뿐만 아니라 이물낙하 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 전체 구조를 단면도로 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치의 하부챔버에 구비되는 보조 자켓을 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a의 보조 자켓을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부챔버에 구비되는 확산판의 사시도 및 단면도를 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 전극판의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 전극판의 제조방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 전체 구조를 단면도로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 기판처리장치(100)는, 기판(SUB)이 안착되는 서셉터(210)가 배치되는 하부챔버(200), 상기 하부챔버(200)와 결합되고, 상기 서셉터(210)의 상부로 배치되어 내부로 가스를 공급하는 복수의 가스 공급관(310)과 연결되는 가스 공급수단(330) 및 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생수단(350)이 구비되는 상부챔버(300)를 포함한다. 또한, 상기 가스 공급수단(330)은, 상기 복수의 가스 공급관(310) 중 적어도 하나의 배출구상에 배치되어 수평방향으로 가스를 확산시키는 확산판(331)이 구비되는 특징이 있다.
상세하게는, 하부챔버(200)는 가스가 공급되어 소정의 반응에 따른 증착공정이 진행되는 내부공간을 형성하며, 상부챔버(300)는 하부챔버(200)의 상부를 덮어 기판 처리 장치(100)의 내부를 밀봉하여 하나의 기판처리장치(100)를 이루게 된다.
하부챔버(200)의 내부 바닥면에는 서셉터(210)가 구비된다. 서셉터(210)는 증착공정 중, 기판(SUB)이 안착되어 안정적으로 고정하며 기판 온도 조절기능을 수행한다. 이를 위해 도시되어 있지는 않지만 서셉터(210)에는 기구적으로 기판(SUB)을 고정하는 고정수단이 포함될 수 있다. 또한, 서셉터(210)는 하나의 판 형태 일 수 있으며 하부면에는 이를 회전시키는 회전축이 구비되어 기판을 회전시킬 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
하부챔버(200)의 내측 벽면에는 판 형태의 적어도 하나의 보조 자켓(Inner jacket, 250)이 부착되어 있다. 이러한 보조 자켓(250)는 하부챔버(200)의 내부 4면에 모두 구비되는 것이 바람직하며, 하부챔버(200) 내벽면으로부터 탈부착이 용이한 구조로 되어 있다.
특히, 보조 자켓(250)의 표면에는 복수의 돌출부로 이루어지는 엠보싱 형상(embossing)이 형성되어 있다. 이러한 엠보싱 형상은 보조 자켓(250)의 표면적을 극대화하는 역할을 하며, 기판 처리 장치(100) 내부로 부유하는 이물이 용이하게 달라붙도록 하는 효과를 기대할 수 있고, 기판 처리 장치(100)의 클리닝 공정 주기를 지연시키는 장점이 있다. 이러한 보조 자켓(250)의 구조 및 제조방법에 대한 상세한 설명은 후술한다.
그리고, 상부챔버(300)에는 가스 공급수단(330) 및 플라즈마 발생수단(350)이 설치되어 있다. 가스 공급 수단(330)은 공정시 요구되는 공정가스를 기판 처리 장치(100) 내부로 공급 및 퍼지(purge)과정을 수행한다. 이러한 가스 공급 수단(330)은 상부챔버(300)의 천장면을 관통하는 복수의 가스 공급관(310)과 연결되어 있으며, 가스 공급관(310)은 활성화된 공정가스를 가스 공급 수단(330)을 통해 내부로 주입하게 된다.
그리고, 가스 공급 수단(330)은 제1 가스공급관(311)과 연결되어 공정가스를 내부로 배출하는 상부면이 상기 상부챔버의 천장면(Ceiling)에 결합되며, 하부면의 중앙으로 상기 확산판이 배치된다. 또한, 외곽으로 상기 플라즈마 발생수단과 결합되는 몸체부(335)와, 상기 몸체부(335)의 상하부면으로 결합되는 부분에 개재되는 오링(O-ring)부(338)를 포함한다.
또한, 가스 공급 수단(330)의 하부면에는 플라즈마 발생수단(350)이 배치되며, 몸체부(335)의 하부면은 단차가 있어 플라즈마 발생수단(350)의 상부면으로 주입된 공정가스가 진행할 수 있도록 가스 통로가 형성된다.
특히, 몸체부(335)의 하부면 중앙에는 형성된 가스 배출구 상에는 배출되는 가스가 상기 가스 통로의 전 영역으로 고르게 진행할 수 있도록 확산판(331)이 형성되어 있다. 이러한 확산판(331)은 원형판 형태이며, 가스 배출구를 빠져나온 공정가스가 중앙영역에 집중되는 것을 최소화하여 가스통로 내부에서 고르게 순환될 수 있도록 하는 효과가 있다.
상부챔버(300)에 연결되는 가스 공급관(310)은 서로 다른 가스를 공급하는 제1 가스 공급관(311) 및 제2 가스 공급관(312)으로 구분된다.
제1 가스 공급관(311)은 가스 공급수단(330)의 중앙부분과 연결되어 전구체(precursor)인 트리메틸 알루미늄(Trimethyl aluminum, TMA) 및 질소(N2)을 포함하는 제1 가스(gas1)를 주입하고, 기판(sub)상에 흡착이 종료되면 그 제1 가스(gas1)를 펌핑(Pumping) 및 퍼지(Purge)하는 기능을 수행한다.
또한, 제2 가스 공급관(312)은 상부챔버(300)의 외곽에서 두 개 이상이 연결되며, 플라즈마 발생수단(350)의 측면을 관통하여 외곽에서부터 중앙방향으로 반응물질(reactant)인 산소(O2) 및 질소(N2)를 포함하는 제2 가스(gas2) 주입한다. 그리고, 기판(sub)상의 TMA 표면에 반응이 진행되어 Al2O3막이 형성되면 잔류 가스 및 부산물을 펌핑(Pumping) 및 퍼지(Purge)하는 기능을 수행한다.
또한, 제1 가스 공급관(311)과 인접하여 상부챔버(300)와 몸체부(335)가 결합되는 부분 및 제2 가스 공급관(312)과 인접하여 몸체부(335)와 플라즈마 발생수단(350)가 결합되는 부분에는 주입/배출되는 가스가 외부로 새어나가지 않도록 신축성이 있는 수지 재질의 오링부(338)가 구비된다.
한편, 플라즈마 발생수단(350)은 가스 공급 수단(330)의 하부에 배치되고, 외곽이 상부챔버(300)의 천장면에 고정된다. 이러한 플라즈마 발생수단(350)은 상기 서셉터(210)와 대향하여 배치되고 플라즈마 생성전압의 공급에 의해 내부로 전계가 형성되는 다수의 홀을 구비하는 전극판(351)과, 상기 전극판(351) 및 상기 가스 공급수단(310) 사이에 결합되고 상기 전극판(351)에 접지전압을 공급하는 접지판(357)과, 전극판(351) 및 접지판(375)사이에 구비되는 세라믹 재질의 절연부(354)을 포함한다.
전극판(351)은 접지전압과 대응하는 소정의 플라즈마 생성전압이 인가되어 접지판(357)과의 전압차에 의한 전계를 형성하게 된다. 이러한 전극판(351)은 하부면을 향하여 다수의 홀이 형성되어 있으며, 다수의 홀 내부로는 접지판(357)으로부터 안테나(Antenna)가 연장되어 삽입된다.
이러한 구조에 따라, 가스 경로에 확산된 가스들이 홀과 안테나를 통해 전극판(351) 하부로 배출되고, 그 사이에 형성되는 전계에 의해 홀 내부로 플라즈마가 발생하게 된다.
상기의 안테나는 절연체가 코팅된 구리(Cu), 산화피막처리된 알루미늄(Al) 또는 스테인리스 스틸(SUS) 등으로 제조될 수 있다.
특히, 도시되어 있지는 않지만 상기 전극판(351)의 표면 즉, 기판(SUB)을 향하는 면에는 표면처리가 되어 있으며, 이러한 표면처리에 따라 이물이 발생할 경우 전극판(351)의 표면에 붙게 되어 기판(sub)으로의 낙하를 최소화하는 효과가 있다. 그리고, 전극판(351)의 홀 들은 두 영역으로 나누어 각 영역마다 밀집되는 형태로 형성되어 기판(sub)상에 공정가스가 고르게 분사되는 데 유리한 구조를 갖게 된다.
전극판(351)의 상부면로는 절연부(354)가 형성되어 있고, 절연부(354)의 상부면으로는 공정가스가 유입 및 배출되고, 안테나와 연결된 접지판(375)이 형성되어 있다. 접지판(375)의 내부로는 가스의 이동경로가 형성되어 있으며 전기적으로는 접지되어 있다.
이러한 구조에 따라, 본 발명의 기판처리장치는 제1 가스와 제2 가스가 서로 다른 경로를 통해 공급되어 가스공정 공급이 신속하게 수행되며, 확산판에 의해 대면적의 기판에도 고르게 공정가스를 분사하여 균일한 박막을 증착할 수 있다. 뿐만 아니라, 기판으로의 이물 낙하를 최소화하여 불량율을 낮출 수 있으며, 챔버 내벽에 교체가 용이한 보조 자켓을 구비함으로써 클리닝 공정의 주기를 지연시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 구비되는 보조 자켓을 설명한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치의 하부챔버에 구비되는 보조 자켓을 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a의 보조 자켓을 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 보조 자켓(250)은 하부챔버(200)의 바닥면(210)과 수직하여 내측벽면 4군데에 각각 부착되는 금속판으로서, 표면에 다수의 돌출부를 포함하는 엠보싱 구조(251)가 형성되어 있다.
이러한 엠보싱 구조(251)은 돌출부의 단면이 사다리꼴 또는 직사각형 형상을 가지며, 그 가로, 세로 및 높이가 약 4 mm, 4 mm, 1.5 mm (±0.5mm 이내)로 형성될 수 있다. 또한, 돌출부간 간격은 약 2 mm (±0.5mm 이내)로 형성될 수 있다. 이러한 엠포싱 구조(251)에 의해 보조 자켓(250)의 표면 면적은 상대적으로 증가하게 되며, 따라서 챔버(250)내부에 발생하는 다량의 이물을 효과적으로 흡착할 수 있을 뿐만 아니라, 보조 자켓(250)의 교체가 용이함에 따라, 클리닝 공정의 주기가 개선되는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 엠보싱 구조(251)를 포함하여 보조 자켓(250)의 표면은 용사피막 공정에 의해 일반금속판보다 높은 조도(roughness) 특성을 가지며, 상기 용사피막의 두께는 약 150㎛ (±50 ㎛ 이내)로 형성될 수 있고, 용사 조도는 약 25㎛ (±5 ㎛ 이내)가 될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 보조 자켓(250)의 제조방법을 설명한다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 하부 챔버에 구비되는 보조 자켓의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 보조 자켓은 먼저, 금속판을 준비하고 엠보싱 구조의 반대면 즉, 돌출되지 않는 면에 정삭 가공을 수행한다(S261). 다음으로, 엠보싱 구조가 형성되는 면 즉, 보조 자켓의 외부로 노출되는 표면으로 황삭 가공을 수행하여 개략적인 엠보싱 구조를 형성한다(S262).
이어서, 엠보싱 구조에 대한 정삭 가공을 수행하여 정밀한 치수를 갖도록 돌출부 형상을 형성하고(S263), 세정 및 검사 공정을 통해 가공에 의해 발생된 이물을 제거한다(S264), 다음으로, 비드(Beads)을 이용한 용사공정(Thermal spraying)을 통해 표면의 조도를 높이는 과정을 수행하여(S265) 보조 자켓을 제조할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 상부 챔버에 구비되는 확산판의 구조를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부챔버에 구비되는 확산판의 사시도 및 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 확산판(331)은 가스 공급 수단(330)의 몸체부(335)의 하부면 중앙에 형성되어 가스 공급 수단으로부터 챔버 내부로 주입되는 가스, 특히 제1 가스를 고르게 확산시키는 기능을 수행한다.
상세하게는, 확산판(331)은 사시도(a)에서 보았을 때, 원반의 디스크 형태로 구성되며, 몸체부(335)와 동일금속재질로 형성된다. 몸체부(335)의 하부면 중앙영역에는 소정깊이의 원형 요(凹)부가 형성되어 있으며, 요부의 내측으로 디스크(disk) 형태의 확산판(331)이 배치되어 있다.
또한, 단면도(b)로 보았을 때, 몸체부(335)의 내부에는 가스 공급관과 직접 연결되는 내부가스통로(311a)가 형성되어 있고, 내부가스통로(311a)의 배출구와 대응하여 상기 확산판(331)이 배치되어 있다. 확산판(331)과 몸체부(335) 사이는 소정거리 이격되어 있으며 확산판(331)이 고정된 부분을 제외한 측면은 개구되어 있고, 내부가스통로(311a)를 지나 배출구로 나오는 공정가스는 확산판(331)에 의해 플라즈마 발생수단의 접지판(357)의 중앙영역으로 집중되는 현상이 방지되어 측면방향으로 고르게 분산되게 된다.
뿐만 아니라, 상기 중앙영역에도 공정가스가 주입되어야 되며 적절한 양의 가스가 배출되어야 하며, 이에 따라 확산판(331)의 표면에는 소정개의 홀(h1)이 형성되어 있다. 홀(h1)은 확산판(331)과 상기 요부 사이에 주입된 공정가스의 일부가 측면방향 뿐만 아니라, 중앙영역에도 소정량이 분사되도록 하는 역할을 하며, 몸체부(335)와 접지판(357) 사이의 가스 통로(335a) 전 영역에서 가스량이 균일하게 분포하게 된다.
도면에서는 홀(h1)이 4개가 형성되는 구조를 예시하고 있으나, 중앙영역에서의 적절한 가스량을 맞추기 위해 그 개수는 증감될 수 있다.
한편, 가스통로(335a)에 배출된 공정가스는 접지판(357)을 지나 접지판(357) 하부의 전극판(미도시)를 통해 하부챔버 내부로 배출되는 데, 하부챔버로 배출되는 가스량도 영역별로 균일해야 한다. 이에 따라, 가스통로(335a)와 연결되는 전극판의 가스 배출구도 가스 분사량을 고려하여 설계되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 플라즈마 발생수단에 구비되는 전극판의 구조를 설명한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 전극판의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 전극판의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성수단의 전극판(351)은 복수의 홀(h2)이 형성되어 있는 금속판으로 구성된다.
전극판(351)은 서셉터(미도시) 상에 안착된 기판과 대향하도록 배치되며, 전극판(351)에 형성된 복수의 홀(h2)은 상부의 가스 공급 수단과 연결되어 외부에서 주입된 공정가스가 통과함에 따라 전구체 및 반응물질이 플라즈마에 의해 기판상에 증착되도록 한다. 따라서, 기판상에 형성되는 박막은 홀(h2)을 통과한 가스량에 영향을 받으며, 이에 홀(h2)의 배치형태에 따라 박막의 평탄도가 결정된다. 전술한 가스공급수단의 확산판 구조에 의해 상부챔버 내부로 주입된 가스는 1차적으로 고르게 분포되며, 플라스마 발생수단을 통해 하부챔버로 주입되는 가스는 하부 챔버의 내부영역내에 고르게 분산되도록 하기 위한 최적의 홀(h2) 배치로서, 기판의 중앙영역과 이를 둘러싸는 가장자리 영역에 밀집하도록 배치되는 것이 바람직하다.
즉, 다수의 홀(h2)은 도 5a에 예시된 바와 같이 전극판(351)의 중앙인 제1 영역(353)과, 가장자리인 제2 영역(352)에 밀집하여 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따르면, 홀(h2)을 빠져나온 가스는 제1 및 제2 영역(352, 353)에 집중되었다가 하부 챔버 내부공간에서 확산에 의해, 결국 기판까지 도달하는 양은 기판 전 영역에서 동일하게 분포되는 특징이 있다. 만약, 전극판(351)의 전 영역상에 동일한 분포로 홀이 배치되는 경우, 하부 챔버 내부의 온도, 가스분포 등의 내부환경에 의해 가스가 일부 영역에 집중될 수 있다.
한편, 전극판(315)은 비드(beads)를 이용한 조도(roughness) 공정을 통해 표면이 높은 조도를 갖도록 형성된다. 이는 증착공정 중, 기판 처리 장치의 내부에서 발생하는 다량의 이물이 전극판(315)의 표면에 용이하게 흡착되도록 하기 위한 것으로, 이물이 기판 상에 낙하하는 현상을 방지할 수 있다. 이러한 구조는 공정 중 이물에 의해 박막이 오염되어 불량이 발생하는 문제를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 5b는 상기의 표면처리를 위한 전극판 제조방법의 일 예를 나타내고 있다. 도 5b를 참조하면, 먼저 금속판에 절삭가공을 수행하여 홀이 형성된 전극판의 표면에 화학처리 공정을 수행하고(S371), 이후 화학처리에 의해 발생된 잔여물을 제거하는 공정(S372)을 수행한다. 이러한 S372 단계에서는 DI(deionized) Water가 이용될 수 있다.
이어서, 전극판의 표면에 비드를 이용한 표면조도 공정을 진행하여 조도를 높인 후(S373), 표면처리를 통해 S373 단계에서 발생된 이물을 제거한다(S375). 이어서, 제1 에어 보울링(air blowing) 공정을 통해 잔여물을 제거하고 전극판을 건조시킨다. 이러한 에어 보울링 공정에는 질소(N2)가스가 이용될 수 있다.
다음으로, 1차 검사를 통해 전극판의 불량 여부를 검사하여 불량이 발생되었거나 요구되는 조도를 얻지 못했다면 화학처리공정(S371)부터 재 수행하며, 그렇지 않다면 고수압에 의한 1차 세척 공정(S376) 및 제2 에어 보울링 단계(S377)을 수행한다.
이어서, 2차 검사를 통해 이물 잔존 여부를 검사하여 불량시 상기 1차 세척 공정(S376) 및 제2 에어 보울링 단계(S377)을 재 수행하며, 문제가 없다면 베이킹(baking) 공정을 수행하여 전극판의 금속특성을 보강하고. 이후, 3차 검사를 통해(S379) 이상 유무를 확인하고 패키징(packaging, S379)하여 전극판의 제조공정을 종료하게 된다. 만약 문제가 발생하면, 상기 1차 세척공정(S376)부터 공정을 재 진행하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
SUB : 기판 GAS 1 : 제1 가스
GAS 2 : 제2 가스 100 : 기판처리장치
200 : 하부챔버 250 : 보조 자켓
251 : 엠보싱 300 : 상부챔버
310 : 가스 공급관 311 : 제1 가스 공급관
312 : 제2 가스 공급관 330 : 가스 공급수단
331 : 확산판 335 : 몸체부
338 : 오링부 350 : 플라즈마 발생수단
351 : 전극판 354 : 절연부
357 : 접지판

Claims (9)

  1. 기판이 안착되는 서셉터가 배치되는 하부 챔버; 및
    상기 하부챔버와 결합되고, 상기 서셉터의 상부로 배치되어 내부로 가스를 공급하는 복수의 가스 공급관과 연결되는 가스 공급수단 및 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생수단이 구비되는 상부챔버를 포함하고,
    상기 가스 공급수단은,
    상기 상부챔버의 천장(Ceiling)면과 결합되는 상부면과 원형 요부가 형성되어 있는 하부면을 포함하는 몸체부,
    상기 몸체부의 상기 요부 내측으로 배치되며, 상기 복수의 가스 공급관 중 적어도 하나의 배출구상에 배치되어 수평 방향으로 가스를 확산시키는 확산판,
    상기 가스 공급 수단의 중앙부분과 연결되어 제1 가스를 주입하는 제1 가스 공급관,
    상기 상부챔버의 외곽에서 두개 이상이 연결되며 상기 플라즈마 발생수단의 측면을 관통하여 외곽에서부터 중앙방향으로 상기 제1 가스와는 다른 제2 가스를 주입하는 제2 가스 공급관, 및
    상기 제1 가스 공급관에 인접하여 상기 상부챔버와 상기 몸체부가 결합되는 부분과 상기 제2 가스 공급관에 인접하여 상기 몸체부와 상기 플라즈마 발생수단이 결합되는 부분에 각각 위치하는 오링부를 포함하며,
    상기 플라즈마 발생수단은,
    상기 서셉터와 대향하여 배치되고, 플라즈마 생성전압의 공급에 의해 내부로 전계가 형성되는 다수의 홀을 구비하는 전극판;
    상기 전극판 및 상기 가스 공급 수단 사이에 결합되고, 상기 전극판에 접지전압을 공급하는 접지판(Ground plate); 및
    상기 전극판 및 접지판 사이에 형성되는 절연부를 포함하고,
    상기 다수의 홀은,
    상기 전극판의 중앙 영역에 대응하는 제1 영역 및 상기 전극판의 중앙 영역을 둘러싸는 가장자리에 대응하는 제2 영역상에 밀집하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부면의 중앙 영역에 상기 확산판이 배치되고
    상기 몸체부에서 상기 하부면의 외곽 영역은 상기 플라즈마 발생수단과 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극판은,
    조도를 높이기 위해 표면에 비드를 이용하여 조도 처리를 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부챔버는,
    내부 4 벽면 중, 적어도 하나의 면에 탈부착이 가능한 보조자켓이 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조 자켓은,
    표면에 복수의 엠보싱 형상이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가스는 전구체인 트리메틸 알루미늄 및 질소를 포함하고, 상기 제2 가스는 반응물질인 산소 및 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 홀 내부로는 상기 접지판으로부터 안테나가 연장되어 삽입되고,
    상기 가스는 상기 홀과 상기 안테나를 통해 상기 전극판의 하부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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