KR102458733B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 챔버; 상기 챔버의 상부를 커버하는 복수의 유전체 창(window); 상기 복수의 유전체 창을 동일 평면 상에서 지지하는 리드 프레임(lid frame); 상기 리드 프레임의 상부를 지지하는 복수의 서포팅 바(supporting bar); 및 상기 복수의 유전체 창의 위에 위치하는 복수의 안테나를 포함하고, 상기 복수의 안테나는 상기 복수의 서포팅 바에 의해 구획된 영역 내부에 위치하고 루프 형태인 제1 안테나; 및 상기 복수의 서포팅 바에 의해 구획된 영역 외부에 위치하고 루프 형태인 제2 안테나를 포함하고, 상기 제1 안테나에 흐르는 제1 전류 방향과 상기 제2 안테나에 흐르는 제2 전류 방향은 서로 동일하다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING DEVICE}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기전계발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED) 등의 제조 공정에 있어서, 건식 식각(dry etching), 피막 형성 등을 위한 플라즈마 처리가 필요하며, 이를 위해 플라즈마 처리 장치가 사용된다.
최근에는 제조 비용을 저감하기 위해서, 복수의 표시 장치가 하나의 대면적 대상 기판에서 동시 공정 처리가 진행되고 있으며, 기술이 발전함에 따라 이러한 대상 기판의 크기는 증가하는 추세이다.
하지만 이러한 대상 기판을 수용하기 위한 플라즈마 처리 장치의 챔버 또한 대형화 됨에 따라, 내부 전자기장 균일도, 온도 균일도, 기류 균일도 등을 달성하는 것이 어려워지는 문제점이 있다.
해결하고자 하는 기술적 과제는, 대면적 대상 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버; 상기 챔버의 상부를 커버하는 복수의 유전체 창(window); 상기 복수의 유전체 창을 동일 평면 상에서 지지하는 리드 프레임(lid frame); 상기 리드 프레임의 상부를 지지하는 복수의 서포팅 바(supporting bar); 및 상기 복수의 유전체 창의 위에 위치하는 복수의 안테나를 포함하고, 상기 복수의 안테나는 상기 복수의 서포팅 바에 의해 구획된 영역 내부에 위치하고 루프(loop) 형태인 제1 안테나; 및 상기 복수의 서포팅 바에 의해 구획된 영역 외부에 위치하고 루프 형태인 제2 안테나를 포함하고, 상기 제1 안테나에 흐르는 제1 전류 방향과 상기 제2 안테나에 흐르는 제2 전류 방향은 서로 동일하다.
상기 제1 전류 방향 및 상기 제2 전류 방향은 시계 방향일 수 있다.
상기 제1 전류 방향 및 상기 제2 전류 방향은 반시계 방향일 수 있다.
상기 복수의 안테나는 상기 제1 안테나의 내측에 위치하고 루프 형태인 제3 안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 안테나에 흐르는 제3 전류 방향은 상기 제1 전류 방향과 서로 다를 수 있다.
상기 복수의 안테나는 상기 제2 안테나의 외측에 위치하고 루프 형태인 제4 안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 제4 안테나에 흐르는 제4 전류 방향은 상기 제2 전류 방향과 서로 다를 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 챔버의 하부에 위치한 복수의 배기구; 및 상기 챔버의 상부에서, 상기 복수의 배기구에 수직상 인접하여 위치하는 복수의 제1 분사 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 분사 노즐은 그룹화되고, 각 그룹은 동일한 분사 채널에 연결되고, 상기 복수의 제1 분사 노즐의 각 그룹은 상기 복수의 배기구의 위치와 대응될 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 복수의 유전체 창 중 일부에 위치하는 복수의 분사 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 분사 노즐은 상기 복수의 유전체 창 중 최외곽에 위치한 복수의 제1 유전체 창에 위치하는 복수의 제1 분사 노즐을 포함할 수 있다.
상기 복수의 분사 노즐은 상기 복수의 유전체 창 중 중심부에 접하도록 위치한 복수의 제2 유전체 창에 위치하는 복수의 제2 분사 노즐을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 분사 노즐은 상기 복수의 제1 유전체 창의 배열을 따라 루프 형태로 배열될 수 있다.
상기 복수의 제2 분사 노즐은 적어도 2 개의 평행한 직선 형태로 배열될 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치는 상기 챔버에 위치한 복수의 배기구; 및 상기 복수의 배기구의 내측에 위치한 대상 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 대상 기판은 사용 영역과 비사용 영역을 포함하고, 상기 복수의 배기구 중 상기 비사용 영역에 인접한 제1 배기구의 개구율은 상기 사용 영역에 인접한 제2 배기구의 개구율보다 클 수 있다.
상기 제2 배기구는 상기 챔버의 복수의 내부 모서리 중 상기 사용 영역에 인접한 내부 모서리에 위치할 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치는 대상 기판; 상기 챔버의 하부벽과 상기 대상 기판 사이에 위치하는 복수의 냉각 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 냉각 유로는 내부 순환 유로; 및 상기 내부 순환 유로의 외곽에 위치하는 외부 순환 유로를 포함할 수 있다.
상기 내부 순환 유로에 유입되는 내부 냉각 유체의 온도는 상기 외부 순환 유로에 유입되는 외부 냉각 유체의 온도보다 높을 수 있다.
상기 내부 순환 유로의 유입구 및 상기 외부 순환 유로의 유입구는 상기 내부 순환 유로의 밀집 영역에 위치할 수 있다.
상기 외부 순환 유로의 최외각 모서리는 타 유로의 평균적인 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 대면적 대상 기판에 대한 균일한 플라즈마 처리가 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 분사 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 분사 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 배기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 대상 기판에 대한 복수의 배기구의 개구율을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 제어부(2), 처리 가스 공급부(3), 제1 전력 공급부(4), 제2 전력 공급부(5), 냉각 유체 공급부(6), 안테나(110, 120, 130), 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314), 리드 프레임(400), 서포팅 바(210, 220), 정전 척(620), 하부 전극(610), 복수의 배기구(P21, P23), 및 복수의 배기 펌프(PM21, PM23)를 포함한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)는 사용 상태에 따라 정전 척(620) 위에 위치한 대상 기판(SUB)을 포함할 수 있다.
챔버(chamber)는 하부벽(BW), 측벽(SW), 및 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)으로 구성된 공간을 의미한다. 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)은 이러한 챔버의 상부를 커버한다.
복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)은 후술하는 안테나(110, 120, 130)로부터 생성되는 전자기장을 통과시키기 위해 유전체로 구성될 수 있다. 이러한 유전체는 세라믹 등으로 구성될 수 있다.
하부벽(BW) 및 측벽(SW)은 전자기장이 외부로 투과되지 않도록 도전체로 구성될 수 있다. 하부벽(BW) 및 측벽(SW)은, 구체적으로, 도전체에 부도체인 코팅막을 성막한 구조일 수 있다. 예를 들어, 하부벽(BW) 및 측벽(SW)은 알루미늄(Al)으로 구성되되 산화 알루미늄(AL2O3)으로 코팅막이 성막되어 있을 수 있다.
챔버의 상부벽을 하나의 큰 유전체 창으로 구성하기에는 무게나 재료의 한계 등으로 인해 적합하지 않다. 따라서 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)이 리드 프레임(lid frame)(400)에 의해 지지되는 구조를 이용할 수 있다. 리드 프레임(400)은 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)을 동일 평면 상에서 지지할 수 있다. 이러한 리드 프레임(400)은 알루미늄으로 구성되되 산화 알루미늄으로 코팅막이 성막되어 있을 수 있다. 이외에도 리드 프레임(400)은 가볍고 단단한 재질로 구성될 수 있다.
서포팅 바(supporting bar)(210, 220)는 리드 프레임(400)의 상부를 지지한다. 리드 프레임(400)이 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)을 동일 평면 상에서 지지하지만, 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)의 무게로 인해 그 중심부가 함몰될 위험이 있다. 따라서, 서포팅 바(210, 220)는 리드 프레임(400)의 상부와 천장벽 등을 연결하여, 리드 프레임(400) 및 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)을 상승 방향으로 지지할 수 있다.
복수의 안테나(110, 120, 130)는 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314) 위에 위치하고, 제어부(2)의 제어에 따라 제1 전력 공급부(4)에서 공급되는 전력에 대응하여 전자기장을 발생시킨다. 복수의 안테나(110, 120, 130)에 대해서는 도 2 및 3을 참조하여 상세히 후술한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)은 복수의 분사 노즐을 포함할 수 있다. 처리 가스 공급부(3)는 제어부(2)에 의해 제어되어 처리 가스(processing gas)를 대상 분사 노즐에 공급한다.
정전 척(electrostatic chuck)(620)은 공급된 DC 전압을 이용하여 대상 기판(SUB)을 대전시키고, 대전된 전위를 이용하여 대상 기판(SUB)을 고정시킨다.
하부 전극(610)은 제어부(2)에 의해 제2 전력 공급부(5)로부터 바이어스 전력을 공급받고, 셀프 바이어스가 형성될 수 있다. 이로 인해 챔버 내의 플라즈마 이온을 대상 기판(SUB)으로 효과적으로 인입할 수 있다.
하부 전극(610) 또는 그 인접한 위치에 복수의 냉각 유로가 위치할 수 있다. 도 1에서 냉각 유로의 유입구(IN1, IN2, IN3, IN4)가 도시되어 있다. 냉각 유체 공급부(6)는, 제어부(2)의 제어에 따라, 액체 또는 기체 상태인 냉각 유체를 냉각 유로의 유입구(IN1, IN2, IN3, IN4)로 공급할 수 있다. 복수의 냉각 유로에 대해서는 도 8 및 9를 참조하여 상세히 후술한다.
복수의 배기구(P21, P23)는 챔버의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배기구(P21, P23)는 하부벽(BW)에 위치하되 측벽(SW)에 인접하여 위치할 수 있다. 즉, 복수의 배기구(P21, P23)는 대상 기판(SUB)의 수용 공간을 최대한 넓히기 위해서 챔버 하부 가장자리에 위치할 수 있다. 또한, 복수의 배기구(P21, P23) 하부에는 각각에 대응하는 복수의 배기 펌프(PM21, PM23)가 위치할 수 있다. 각각의 배기 펌프(PM21, PM23)는 제어부(2)에 의해 제어되어 대응하는 배기구(P21, P23)의 개구율을 조절할 수 있다. 따라서, 제어부(2)는 배기 펌프(PM21, PM23) 및 배기구(P21, P23)를 통해 챔버 내의 진공 분위기를 유지하거나 기류를 형성할 수 있다.
도 1에서는 제1 평면 방향(x)과 수직 방향(z)을 기준으로 플라즈마 처리 장치(1)의 단면(I-I')을 도시하였다. 다만, 도 1의 단면도는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 이해를 돕기 위한 것으로서, 후술하는 각 층의 단면은 서로 일치하지 않을 수 있다. 후술하는 도 2 이하에서는 제1 평면 방향(y) 및 제1 평면 방향(x) 과 수직하는 제2 평면 방향(y)을 기준으로한 평면도로 도시되었다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 안테나(110, 120, 130) 및 서포팅 바(210, 220, 230, 240)가 도시되어 있다.
제1 안테나(110)는 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)의 위에 위치하고, 루프(loop) 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(110)는 서포팅 바(210, 220, 230, 240)를 모서리로 하여 구획되는 영역 내부에 위치할 수 있다.
제2 안테나(120)는 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314)의 위에서 제1 안테나(110)와 서포팅 바(210, 220, 230, 240) 사이에 위치하고, 루프 형태일 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나(120)는 서포팅 바(210, 220, 230, 240)를 모서리로 하여 구획되는 영역 외부에 위치할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314) 및 리드 프레임(400)의 함몰을 방지하기 위해서, 서포팅 바(210, 220, 230, 240)가 필요하다. 하지만 서포팅 바(210, 220, 230, 240)와 복수의 안테나(110, 120, 130)는 동일 평면 상에 존재하므로, 안테나가 존재할 수 없는 사각 지대가 생기게 된다. 이러한 사각 지대는 각 서포팅 바(210, 220, 230, 240)를 최단 거리로 연결하는 영역을 의미할 수 있다.
제1 전력 공급부(4)는 각 안테나(110, 120, 130)에 전류를 흐르게 하여 플라즈마 형성에 필요한 전자기장을 복수의 유전체 창을 통해 챔버로 공급한다. 하지만 전술한 사각 지대에는 안테나가 위치하지 못하므로 전자기장이 약해지는 부분이 생기게 된다. 또한 서포팅 바(210, 220, 230, 240)가 도전체로 구성되는 경우 근방의 전자기장을 차단하게 된다.
따라서 본 실시예에서는 제1 안테나(110)에 흐르는 제1 전류 방향(I1)과 제2 안테나(120)에 흐르는 제2 전류 방향(I2)을 서로 동일하게 할 수 있다. 이로써 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)에서 발생하는 전자기장이 서로 공진하게 되어 서포팅 바(210, 220, 230, 240)가 존재하는 사각 지대의 전자기장이 강화될 수 있다.
도 2에서 제1 전류 방향(I1) 및 제2 전류 방향(I2)은 반시계 방향으로서, 서로 동일하다. 하지만 다른 실시예에서는 제1 전류 방향(I1) 및 제2 전류 방향(I2)은 시계 방향으로서, 서로 동일할 수도 있다.
제3 안테나(130)는 복수의 유전체 창의 위에서, 제1 안테나(110)의 내측에 위치하고 루프 형태일 수 있다. 이때 제3 안테나(130)에 흐르는 제3 전류 방향(I3)은 제1 전류 방향(I1)과 서로 다를 수 있다. 도 1에서는 제3 전류 방향(I3)이 시계 방향으로 도시되었다. 제1 안테나(110)와 제3 안테나(130)는 사이에 서포팅 바가 존재하지 않으므로 공진 효과가 없더라도 무방하며, 효율적인 전자기장 분포를 위해 서로 다른 전류 방향으로 구성될 수 있다.
도 2에서 각 안테나(110, 120, 130)는 모서리가 각진 루프 형태로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서 안테나(110, 120, 130)는 모서리가 없는 원 형상의 루프 형태일 수도 있다. 또한, 도 2에서는 각 안테나(110, 120, 130)의 주된 전류 방향을 용이하게 설명하기 위해서 안테나(110, 120, 130)가 단순화하여 도시되어 있지만, 실제 구현예의 안테나는 대형 챔버의 전자기장 분포를 고려하여 각 안테나(110, 120, 130)로부터 연장되는 가지 안테나(branch antenna)들을 더 포함할 수 있다. 또한, 이러한 가지 안테나들에 의해 각 안테나(110, 120, 130)는 다중 루프(multiple loop) 형태를 취할 수도 있다. 이러한 경우 각 안테나(110, 120, 130)는 부분적으로 도 2의 전류 방향을 따르지 않을 수 있지만, 전체적으로는 도 2의 전류 방향을 따르게 된다. 이하에서 설명하는 다른 실시예의 안테나들에도 상술한 내용이 적용될 수 있다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면 복수의 안테나(110, 120, 130, 140) 및 서포팅 바(210, 220, 230, 240)가 존재한다. 도 3의 실시예에서 도 2의 실시예와 다른 점은 제4 안테나(140)가 더 위치한다는 점이다.
제4 안테나(140)는 복수의 유전체 창의 위에서, 제2 안테나(120)의 외측에 위치하고 루프 형태일 수 있다. 이때 제4 안테나(140)에 흐르는 제4 전류 방향(I4)은 제2 전류 방향(I2)과 서로 다를 수 있다. 도 3에서는 제4 전류 방향(I4)이 시계 방향으로 도시되었다. 제4 안테나(140)와 제2 안테나(120)는 사이에 서포팅 바가 존재하지 않으므로 공진 효과가 없더라도 무방하며, 효율적인 전자기장 분포를 위해 서로 다른 전류 방향으로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 분사 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
복수의 분사 노즐은 제어부(2)의 제어에 따른 처리 가스 공급부(3)로부터 처리 가스를 공급받아 이를 챔버로 공급할 수 있다.
도 4를 참조하면, 리드 프레임(400), 서포팅 바(210, 220, 230, 240), 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, 331, 332, 333, 334, 341, 342, 343, 344), 및 복수의 분사 노즐(510, 530)이 도시된다.
플라즈마 처리 장치(1)는 리드 프레임(400)에 위치하는 복수의 제3 분사 노즐(530)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, 331, 332, 333, 334, 341, 342, 343, 344) 중 최외곽에 위치한 복수의 제1 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 324, 331, 334, 341, 342, 343, 344)에 위치하는 복수의 제1 분사 노즐(510)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 분사 노즐(510)은 복수의 제1 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 324, 331, 334, 341, 342, 343, 344)의 배열을 따라 루프 형태로 배열될 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 배기구(P21, P23)는 대상 기판(SUB)의 수용 공간을 최대한 넓히기 위해서 챔버 하부 가장자리에 위치할 수 있다. 따라서, 챔버 내부의 기류는 배기구가 위치한 챔버 하부 가장자리에서 가장 빠르게 된다. 본 실시예에 따른 복수의 제1 분사 노즐(510)은 챔버의 상부에서, 복수의 배기구에 수직상 인접하여 위치할 수 있다. 따라서, 복수의 제1 분사 노즐(510)은 챔버 가장자리에서 시간 당 처리 가스 분사량을 증가시킴으로써, 챔버 중앙부와 가장자리부의 기류 속도 차이를 완화시킬 수 있는 장점이 있다.
한 실시예에 따르면, 복수의 제1 분사 노즐(510)은 그룹화되고, 각 그룹은 동일한 분사 채널에 연결되고, 복수의 제1 분사 노즐(510)의 각 그룹은 복수의 배기구의 위치와 대응될 수 있다. 추가적으로 아래 설명에서는, 복수의 제3 분사 노즐(530)을 각 그룹에 더 대응시킨다.
예를 들어, 도 4 및 6을 동시에 참조하면, 배기구(P11)에 가장 인접한 제1 유전체 창(311)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(311)을 지지하는 프레임(우, 하)에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P11)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P11)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P11)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P12)에 가장 인접한 제1 유전체 창(312, 313)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(312, 313) 사이의 지지 프레임에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P12)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P12)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P12)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P13)에 가장 인접한 제1 유전체 창(314)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(314)을 지지하는 프레임(좌, 하)에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P13)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P13)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P13)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P23)에 가장 인접한 제1 유전체 창(324, 334)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(324, 334) 사이의 지지 프레임에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P23)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P23)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P23)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P33)에 가장 인접한 제1 유전체 창(344)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(344)을 지지하는 프레임(상, 좌)에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P33)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P33)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P33)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P32)에 가장 인접한 제1 유전체 창(342, 343)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(342, 343) 사이의 지지 프레임에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P32)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P32)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P32)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P31)에 가장 인접한 제1 유전체 창(341)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(341)을 지지하는 프레임(상, 우)에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P31)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P31)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P31)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 배기구(P21)에 가장 인접한 제1 유전체 창(321, 331)에 위치한 복수의 제1 분사 노즐(510) 및 제1 유전체 창(321, 331) 사이의 지지 프레임에 위치한 복수의 제3 분사 노즐(530)은 동일한 분사 채널에 연결되어, 배기구(P21)의 개구율에 따라 처리 가스 분사량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 배기구(P21)의 개구율이 증가하면 처리 가스 분사량 또한 증가시키고, 배기구(P21)의 개구율이 감소하면 처리 가스 분사량 또한 감소시킬 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 각 분사 채널의 처리 가스 분사량을 복수의 배기구(P11, P12, P13, P21, P23, P31, P32, P33)의 개별 개구율에 대응시킬 수 있어, 기류 속도 차이를 더욱 효율적으로 완화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 분사 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면 리드 프레임(400), 서포팅 바(210, 220, 230, 240), 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 322', 323', 324, 331, 332', 333', 334, 341, 342, 343, 344), 및 복수의 분사 노즐(510, 520, 530)이 도시된다.
도 5의 실시예는 도 4의 실시예에 비해, 복수의 제2 분사 노즐(520)을 더 포함한다.
복수의 제2 분사 노즐(520)은 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 322', 323', 324, 331, 332', 333', 334, 341, 342, 343, 344) 중 중심부에 접하도록 위치한 복수의 제2 유전체 창(322', 323', 332', 333')에 위치할 수 있다. 중심부는 복수의 유전체 창(311, 312, 313, 314, 321, 322', 323', 324, 331, 332', 333', 334, 341, 342, 343, 344)의 집합에서 중심 부분을 의미할 수 있고, 리드 프레임(400)의 중심 부분을 의미할 수도 있다.
복수의 제2 분사 노즐(520)은 복수의 제2 유전체 창(322', 323', 332', 333')에서 적어도 2 개의 평행한 직선 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 제1 평면 방향(x)으로 복수의 제2 분사 노즐(520)이 배열되어 위치한다.
본 실시예에 따르면, 배기구가 존재할 수 없어 기류 속도가 느린 중심부에 대해서, 복수의 제2 분사 노즐(520)을 통한 처리 가스 분사 속도를 조절할 수 있으므로, 챔버 내 영역 별 기류 속도 차이를 완화시킬 수 있는 장점이 있다.
제1 평면 방향(x) 상에 위치한 복수의 제2 분사 노즐(520)을 그룹화하여, 각 그룹이 동일한 분사 채널에 연결되는 경우, 기류 분포가 효율적으로 개선될 수 있다. 예를 들어, 제2 유전체 창(322', 323')에 위치한 복수의 제2 분사 노즐(520)이 한 그룹이 되어 동일한 분사 채널에 연결되고, 제2 유전체 창(332', 333')에 위치한 복수의 제2 분사 노즐(520)이 다른 그룹이 되어 동일한 분사 채널에 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 배기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 챔버 내 하부벽(BW)에 복수의 배기구(P11, P12, P13, P21, P23, P31, P32, P33)가 위치할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)의 사용 상태에 따라, 대상 기판(SUB)은 복수의 배기구(P11, P12, P13, P21, P23, P31, P32, P33)의 내측에 위치할 수 있다.
배기구(P11, P13, P31, P33)는 챔버 하부의 모서리 측에 위치할 수 있고, 배기구(P12, P23, P32, P21)는 챔버 하부의 가장자리 변 중앙에 위치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 대상 기판에 대한 복수의 배기구의 개구율을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 대상 기판(SUB)은 사용 영역(SUB1, SUB2, SUB3) 및 비사용 영역(NUA)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 복수의 배기구(P11, P12, P13, P21, P23, P31, P32, P33) 중 비사용 영역(NUA)에 인접한 제1 배기구의 개구율은 사용 영역(SUB1, SUB2, SUB3)에 인접한 제2 배기구의 개구율보다 클 수 있다.
따라서, 사용 영역(SUB1, SUB2, SUB3)에서의 기류 분포는 비교적 균일해질 수 있으며, 비사용 영역(NUA)에서의 기류 분포를 빠르게 하여, 배기를 수행할 수 있다. 비록 비사용 영역(NUA)에서의 기류 분포는 더욱 불균형해지지만, 표시 장치가 형성될 영역이 아니기에, 이러한 단점은 무시할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 비사용 영역(NUA)에 인접한 제1 배기구는 배기구(P11, P12, P13)일 수 있다. 또한 사용 영역(SUB1, SUB2, SUB3)에 인접한 제2 배기구는 배기구(P21, P23, P31, P32, P33)일 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 제2 배기구 중 챔버 하부 모서리에 위치한 배기구(P31, P33)의 개구율을 0으로 하는 경우(닫힘), 가장 바람직한 기류 분포와 함께 준수한 배기율을 확인할 수 있었다. 즉, 제2 배기구(P31, P33)는 챔버의 복수의 하부 모서리 중 사용 영역(SUB1, SUB2, SUB3)에 인접한 하부 모서리에 위치할 수 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 냉각 유로는 챔버의 하부벽(BW)과 대상 기판(SUB) 사이에 위치할 수 있다. 도 1 및 도 8에서는 복수의 냉각 유로가 하부 전극(610)에 위치하는 것으로 도시되었지만, 하부 전극(610)과 구별되는 쿨링 플레이트(cooling plate)에 위치할 수도 있다.
복수의 냉각 유로는 내부 순환 유로 및 내부 순환 유로의 외곽에 위치하는 외부 순환 유로를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 외부 순환 유로는 제1 유입구(IN1)와 제1 출구(OUT1)로 규정되는 제1 외부 순환 유로(CC1) 및 제2 유입구(IN2)와 제2 출구(OUT2)로 규정되는 제2 외부 순환 유로(CC2)를 포함할 수 있다. 도 8의 실시예에서, 제1 외부 순환 유로가 상부의 냉각을 담당하고, 제2 외부 순환 유로가 하부의 냉각을 담당하도록 설계되어있다. 여기서 상부, 하부는 제2 평면 방향(Y)을 기준으로 한다.
또한 내부 순환 유로는 제3 유입구(IN3)와 제3 출구(OUT3)로 규정되는 제1 내부 순환 유로(CC3) 및 제4 유입구(IN4)와 제4 출구(OUT4)로 규정되는 제2 내부 순환 유로(CC4)로 규정될 수 있다. 도 8의 실시예에서, 제1 내부 순환 유로(CC3)가 하부의 냉각을 담당하고, 제2 내부 순환 유로(CC4)가 상부의 냉각을 담당하도록 설계되어있다. 여기서 상부, 하부는 제2 평면 방향(Y)을 기준으로 한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 내부 순환 유로(CC3, CC4)에 유입되는 내부 냉각 유체의 온도는 외부 순환 유로(CC1, CC2)에 유입되는 외부 냉각 유체의 온도보다 높을 수 있다. 냉각 유체는 액체 또는 기체로 구성될 수 있다.
이러한 냉각 유체의 온도 구성은, 냉각 유로의 밀집도에 관련될 수 있다. 즉, 구조상 냉각 유로는 중심부에 밀집되어 있을 수 있다. 또한, 구조 설계상, 내부 순환 유로(CC3, CC4)의 유입구(IN3, IN4) 및 외부 순환 유로(CC1, CC2)의 유입구(IN1, IN2)는 서로 인접하여 위치하되, 내부 순환 유로(CC3, CC4)의 밀집 영역에 위치할 수 있다. 따라서, 외곽에 비해 중심부의 온도가 더 낮아질 수 있다.
본 실시예는 이러한 온도 편차를 줄이기 위해서, 내부 순환 유로(CC3, CC4)에 유입되는 내부 냉각 유체의 온도는 외부 순환 유로(CC1, CC2)에 유입되는 외부 냉각 유체의 온도보다 높게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 냉각 유로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 실시예는, 도 8의 실시예와 달리, 외부 순환 유로(CC1, CC2)의 최외각 모서리(E11, E12, E21, E22)는 타 유로의 평균적인 직경보다 더 큰 직경을 갖는다.
챔버 내부가 각진 형태를 갖는 경우, 외부 순환 유로(CC1, CC2)의 최외각 모서리(E11, E12, E21, E22)는 가장 온도가 높은 부분이다. 따라서, 본 실시예에 따르면 최외각 모서리(E11, E12, E21, E22)에 대한 냉각 기능을 효율적으로 강화할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 플라즈마 처리 장치
2: 제어부
3: 처리 가스 공급부
4: 제1 전력 공급부
5: 제2 전력 공급부
6: 냉각 유체 공급부
110, 120, 130: 안테나
210, 220: 서포팅 바
311, 312, 313, 314: 유전체 창
400: 리드 프레임
610: 하부 전극
620: 정전 척
SUB: 대상 기판
P21, P23: 배기구
PM21, PM23: 배기 펌프

Claims (22)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 상부를 커버하는 복수의 유전체 창(window);
    상기 복수의 유전체 창을 동일 평면 상에서 지지하는 리드 프레임(lid frame);
    상기 리드 프레임의 상부를 지지하고, 상기 리드 프레임의 상부로부터 제1 방향으로 연장되는 복수의 서포팅 바(supporting bar); 및
    상기 복수의 유전체 창으로부터 상기 제1 방향에 위치하는 복수의 안테나를 포함하고,
    상기 복수의 안테나는
    상기 복수의 서포팅 바를 모서리로 하여 구획된 영역 내부에 위치하고, 상기 구획된 영역의 내주면을 둘러싸는 루프(loop) 형태인 제1 안테나; 및
    상기 복수의 서포팅 바를 모서리로 하여 구획된 영역 외부에 위치하고, 상기 구획된 영역의 외주면을 둘러싸는 루프 형태인 제2 안테나를 포함하고,
    상기 제1 안테나에 흐르는 제1 전류 방향과 상기 제2 안테나에 흐르는 제2 전류 방향은 서로 동일한,
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전류 방향 및 상기 제2 전류 방향은 시계 방향인,
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전류 방향 및 상기 제2 전류 방향은 반시계 방향인,
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나는
    상기 제1 안테나의 내측에 위치하고 루프 형태인 제3 안테나를 더 포함하는,
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 안테나에 흐르는 제3 전류 방향은 상기 제1 전류 방향과 서로 다른,
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나는
    상기 제2 안테나의 외측에 위치하고 루프 형태인 제4 안테나를 더 포함하는,
    플라즈마 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제4 안테나에 흐르는 제4 전류 방향은 상기 제2 전류 방향과 서로 다른,
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버의 하부에 위치한 복수의 배기구; 및
    상기 챔버의 상부에서, 상기 복수의 배기구에 수직상 인접하여 위치하는 복수의 제1 분사 노즐을 더 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 분사 노즐은 그룹화되고, 각 그룹은 동일한 분사 채널에 연결되고,
    상기 복수의 제1 분사 노즐의 각 그룹은 상기 복수의 배기구의 위치와 대응되는,
    플라즈마 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체 창 중 일부에 위치하는 복수의 분사 노즐을 더 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 분사 노즐은
    상기 복수의 유전체 창 중 최외곽에 위치한 복수의 제1 유전체 창에 위치하는 복수의 제1 분사 노즐을 포함하는,
    플라즈마 처리 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 분사 노즐은
    상기 복수의 유전체 창 중 중심부에 접하도록 위치한 복수의 제2 유전체 창에 위치하는 복수의 제2 분사 노즐을 포함하는,
    플라즈마 처리 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 분사 노즐은 상기 복수의 제1 유전체 창의 배열을 따라 루프 형태로 배열된,
    플라즈마 처리 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 분사 노즐은 적어도 2 개의 평행한 직선 형태로 배열된,
    플라즈마 처리 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버에 위치한 복수의 배기구; 및
    상기 복수의 배기구의 내측에 위치한 대상 기판을 더 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 대상 기판은 사용 영역과 비사용 영역을 포함하고,
    상기 복수의 배기구 중 상기 비사용 영역에 인접한 제1 배기구의 개구율은 상기 사용 영역에 인접한 제2 배기구의 개구율보다 큰,
    플라즈마 처리 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 배기구는 상기 챔버의 복수의 내부 모서리 중 상기 사용 영역에 인접한 내부 모서리에 위치하는,
    플라즈마 처리 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    대상 기판;
    상기 챔버의 하부벽과 상기 대상 기판 사이에 위치하는 복수의 냉각 유로를 더 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 유로는
    내부 순환 유로; 및
    상기 내부 순환 유로의 외곽에 위치하는 외부 순환 유로를 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 내부 순환 유로에 유입되는 내부 냉각 유체의 온도는 상기 외부 순환 유로에 유입되는 외부 냉각 유체의 온도보다 높은,
    플라즈마 처리 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 내부 순환 유로의 유입구 및 상기 외부 순환 유로의 유입구는 상기 내부 순환 유로의 밀집 영역에 위치한,
    플라즈마 처리 장치.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 외부 순환 유로의 최외각 모서리는 타 유로의 평균적인 직경보다 더 큰 직경을 갖는,
    플라즈마 처리 장치.
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