KR200429542Y1 - 평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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KR200429542Y1
KR200429542Y1 KR2020060014179U KR20060014179U KR200429542Y1 KR 200429542 Y1 KR200429542 Y1 KR 200429542Y1 KR 2020060014179 U KR2020060014179 U KR 2020060014179U KR 20060014179 U KR20060014179 U KR 20060014179U KR 200429542 Y1 KR200429542 Y1 KR 200429542Y1
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Abstract

화학 기상 증착 챔버를 세정하는 방법 및 장치가 제공된다. 화학 기상 증착 챔버는 원격 플라즈마 소오스로부터 가스 분배 조립체를 우회하면서 챔버 내측으로 반응 종을 도입하는 입구 및 가스 분배 조립체를 통해 챔버 내측으로 반응 종을 도입하는 입구를 포함한다.

Description

평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치 {PLASMA PROCESSING APPRATUS FOR PROCESSING FLAT PANEL DISPLAY SUBSTRATES}
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 개략적 횡단면도,
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 개략적 횡단면도,
도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 개략적 횡단면도,
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 개략적 횡단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 ※
42 : 가스 입구 도관 또는 파이프 66 : 원격 플라즈마 소오스
73 : 밸브 및 유동 제어 메커니즘 202 : 챔버 바디
210 : 덮개 조립체 214 : 펌핑 플레넘
218 : 가스 분배 조립체 224 : 기판 지지부
228 : 복수의 홀 240 : 기판
본 고안의 실시예는 일반적으로 화학 기상 증착 챔버의 세정 방법에 관한 것이다. 특히, 본 고안의 실시예는 대구경 기판 처리용 화학 기상 증착 챔버의 세정 방법에 관한 것이다.
화학 기상 증착(CVD)은 집적 회로 및 반도체 소자의 제조 중에 기판 상에 층을 형성하도록 재료를 증착하는데, 일반적으로 이용되는 방법이다. 화학 기상 증착은 통상적으로, 화학 기상 증착 챔버 내의 기판 지지부 상의 지지되는 기판에 가스를 전달함으로써 수행된다. 가스는 챔버 내의 가스 분배 조립체를 통해 기판에 전달된다.
화학 기상 증착 중에, 증착 재료는 가스 분배 조립체 및 챔버의 내부 측벽과 같은, 챔버의 부품 상에 또한 형성된다. 증착 재료는 후속적인 처리 중에 떨어져서 챔버 내의 기판의 부품을 손상시키거나 훼손시킬 수 있는 오염 입자를 생성시킨다. 따라서, 주기적인 챔버 세정이 필요하다.
일반적으로, 챔버 세정의 한 방법은 원격 플라즈마 소오스를 이용한다. 원격 플라즈마 소오스는 세정 가스를 챔버 외부에서 라디칼 또는 반응 종(reactive species)으로 분리시킨다. 그 후, 반응 종은 챔버를 세정하기 위해서 챔버 내측으로 유동된다. 반응 종을 원격으로 발생시킴으로써, 챔버의 내부는 세정 가스를 분리하는데 필요한, 잠재적으로 손상시킬만한 높은 수준의 전력에 노출되지는 않는다.
원격 플라즈마 소오스를 이용하는 챔버 세정은 원격 플라즈마 소오스에 의해 제공되는 예상 분리율을 기초로 하여 기대되는 만큼 종종 효율적이지 않다는 점이 관찰된다. 원격 플라즈마 소오스에 의해 발생하는 반응 종은 분자를 생성시키도록 재결합하며 라디칼 종보다 세정하는데 덜 효율적이다. 예를 들어, 세정 가스 NF3는 F2를 형성하도록 재결합하는 플루오르 라디칼 종을 발생시킬 수 있다.
재결합 정도는 플라즈마 전력이 온(on) 상태에서 원격 플라즈마 소오스로부터 가스를 수용하는 화학 기상 증착 챔버에서 측정되는 압력과, 플라즈마 전력이 오프 상태에서 원격 플라즈마 소오스로부터 가스를 수용하는 화학 기상 증착 챔버에서 측정되는 압력을 비교함으로써 측정될 수 있다. 압력은 원격 플라즈마 전력이 온 상태일 때 챔버 내에서 높을 것이며, 이는 플라즈마가 하나의 분자를 다중 반응 종으로 분리하여 챔버 압력을 증가시키기 때문이다. 예를 들어, NF3를 분리하기 위해서 플라즈마 전력이 온 상태인 채 원격 플라즈마 소오스로부터 가스를 수용하는 챔버는 원격 플라즈마 소오스로부터 분리되지 않는 NF3를 수용하는 챔버 압력 4배의 압력을 가질 수 있으며, 이는 NF3가 한 개의 질소와 세 개의 플루오르 원자로 분리되기 때문이다. 그러나, 전류 원격 플라즈마 소오스 및 화학 기상 증착 챔버를 이용하여, NF3를 분리하기 위해서 플라즈마 전력이 온 상태인 채 원격 플라즈마 소오스로부터 가스를 수용하는 챔버의 압력은 플라즈마 전력이 오프(off) 상태인 채 원격 플라즈마 소오스로부터 분리되지 않는 NF3를 수용하는 챔버의 압력의 약 2 배인 압력을 갖는다. 따라서, 플라즈마 전력이 온 상태인 채 원격 플라즈마 소오스로부터 가스를 수용하는 챔버의 압력이 기대 압력의 약 50 %이기 때문에, 반응 종의 약 50 %가 반응 종의 재결합으로 인해 챔버 내에서 손실된다.
재결합의 한 원인은 화학 기상 증착 챔버의 가스 분배 조립체에 의해 제공되는 제한된 유동 영역이다. 가스 분배 조립체는 통상적으로 임의의 매우 작은 직경을 갖는 홀을 포함하며, 상기 홀을 통해 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종은 챔버의 처리 영역으로 유입되기 위해 통과해야만 한다. 이러한 작은 영역에서, 반응 종은 큰 영역에서 보다 더 충돌하기 쉬우며 재결합하기 쉽다.
재결합으로부터 야기되는, 낮은 챔버 세정 효율은 챔버를 세정하는 데 필요한 시간을 증가시키며, 챔버의 기판 수율을 감소시켜 챔버를 세정하는데 필요한 세정 가스의 비용을 증가시킨다. 챔버의 에지 및 코너와 같은 챔버의 일 부분을 충분히 세정하기 위해서 필요한 여분의 세정 시간은 챔버의 다른 부분을 과도식각함으로써 손상을 야기할 수 있다.
따라서, 원격 플라즈마 소오스를 이용하여 화학 기상 증착 챔버를 보다 효율적으로 세정하는 방법 및 장치가 필요하다. 특히, 대 구경 기판, 예를 들어, 평면 패널 디스플레이 기판과 같은 1000 mm × 1000 mm 이상의 기판 처리용 화학 기상 증착 챔버를 보다 효율적으로 세정하는 방법 및 장치가 필요하다.
본 고안은 일반적으로 평면 패널 디스플레이 기판과 같은 대 구경 기판 처리용 화학 기상 증착 챔버와 같은 화학 기상 증착 챔버 세정용 방법 및 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 평면 패널 디스플레이 기판 처리용 화학 기상 증착 시스템은 챔버 바디, 기판 지지부, 및 가스 분배 조립체를 갖춘 화학 기상 증착 챔버를 포함하며, 챔버 바디에는 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체를 통해 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구, 및 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체를 우회하면서 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구를 포함하는 하나 이상의 입구가 형성되어 있다.
다른 실시예에서, 평면 패널 디스플레이 기판 처리용 화학 기상 증착 시스템은 원격 플라즈마 소오스 및 원격 플라즈마 소오스에 연결되는 화학 기상 증착 챔버를 포함하며, 화학 기상 증착 챔버는 챔버 바디, 기판 지지부, 및 가스 분배 조립체를 포함하며, 상기 챔버 바디에는 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체를 통해 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구, 및 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체를 우회하면서 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구가 형성되어 있다.
다른 실시예에서, 평면 패널 디스플레이 기판 처리용 화학 기상 증착 시스템은 제 1 원격 플라즈마 소오스; 제 2 원격 플라즈마 소오스; 제 1 및 제 2 원격 플라즈마 소오스에 연결되는 제 1 화학 기상 증착 챔버를 포함하며, 제 1 화학 기상 증착 챔버는 제 1 챔버 바디, 제 1 기판 지지부, 및 제 1 가스 분배 조립체를 포하하며, 상기 제 1 챔버 바디에는 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 제 1 가스 분배 조립체를 통해 제 1 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구가 형성되어 있으며, 상기 제 1 챔버 바디에는 제 2 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 제 1 가스 분배 조립체를 우회하면서 제 1 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구가 형성되어 있다. 화학 기상 증착 시스템은 제 1 원격 플라즈마 소오스 및 제 2 원격 플라즈마 소오스에 연결되는 제 2 화학 기상 증착 챔버를 더 포함한다. 제 2 화학 기상 증착 챔버는 제 2 챔버 바디, 제 2 기판 지지부, 및 제 2 가스 분배 조립체를 포함하며, 상기 제 2 챔버 바디에는 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 제 2 가스 분배 조립체를 통해 제 2 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구, 및 제 2 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 제 2 가스 분배 조립체를 우회하면서 제공하도록 구성되는 제 2 입구가 형성되어 있다.
다른 실시예에서, 화학 기상 증착 챔버를 세정하는 방법은 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 화학 기상 증착 챔버의 가스 분배 조립체를 통해 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구를 통해 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 화학 기상 증착 챔버로 도입하는 단계, 및 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체를 우회하면서 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구를 통해 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 도입하는 단계를 포함한다.
본 고안의 전술된 특징들을 보다 잘 이해하기 위해서, 간단하게 전술한 본 고안을 몇몇의 예가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 첨부 도면은 본 고안의 전형적인 실시예만을 설명하며 따라서 본 고안의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 고안이 다른 동일한 효과의 실시예를 허용할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
본 고안의 실시예는 원격 플라즈마 소오스로부터 챔버의 프로세싱 영역으로 챔버의 가스 분배 조립체를 통해 반응 종을 제공하는 제 1 입구 및 원격 플라즈마 소오스로부터 챔버의 프로세싱 영역으로 가스 분배 조립체를 통해 반응 종을 유동시키지 않은 채 즉, 가스 분배 조립체를 우회하여 반응 종을 제공하는 제 2 입구를 갖춘 화학 기상 증착 챔버를 포함하는 화학 기상 증착 시스템을 제공한다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템(200)의 개략적 횡단면도이다. 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템(200)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템 4300과 유사하며, 이는 캘리포니아 산타클라라에 소재하고 있는 어플라이드 머티어리얼즈 아이엔씨(Applied Materials, Inc.)의 자회사인 에이케이티(AKT)로부터 상용으로 이용가능하다. 본 고안의 실시예에 따라 변경될 수 있는 다른 시스템은 3500, 5500, 10K, 15K, 20K, 25K, 및 40K 챔버를 포함하며, 이 또한 캘리포니아에 소재하고 있는 어플라이드 머티어리얼즈 아이엔씨의 자회사인 에이케이티로부터 상용으로 이용가능하다. 시스템(200)은 일반적으로 선구 물질 공급원(52)에 연결되는 화학 기상 증착 챔버(203)를 포함한다. 화학 기상 증착 챔버(203)는 챔버 내부의 프로세싱 공간 및 영역(212)을 형성하는, 측벽(206), 바닥(208), 및 덮개 조립체(210)를 갖는다. 프로세싱 영역(212)은 통상적으로 측벽(206) 내의 포트(도시되지 않음)를 통해 접근하게 되어 화학 기상 증착 챔버(203)의 내측 및 외측으로의 기판의 이동을 용이하게 한다. 측벽(206) 및 바닥(208)은 통상적으로 알루미늄, 스테인레스 스틸, 또는 프로세싱과 양립할 수 있는 다른 재료로 제조된다. 측벽(206)은 프로세싱 영역(212)을 다양한 펌핑 부품(도시되지 않음)을 갖춘 배기 시스템에 연결하는 펌핑 플레넘(214)을 포함하는 덮개 조립체(210)를 지지한다. 측벽(206), 바닥(208), 및 덮개 조립체(210)는 챔버 바디(202)를 형성한다.
가스 입구 도관 또는 파이프(42)는 챔버 바디(202)의 중앙 덮개 영역 내의 엔트리 포트 또는 입구(280)로 연장하여 다양한 가스 소오스에 연결된다. 선구 물질 공급원(52)은 증착 중에 이용되는 선구 물질을 포함한다. 선구 물질은 가스 또는 액체이다. 재료에 따라서 이용되는 특정 선구 물질은 기판 상에 증착된다. 공정 가스는 입구 파이프(42)를 통해 입구(280) 및 챔버(203) 내측으로 유동한다. 전자 작동 밸브 및 유동 제어 메커니즘(54)은 가스 공급원으로부터 입구(280) 내측으로의 가스 유동을 제어한다.
제 2 가스 공급 시스템은 입구 파이프(42)를 통해 챔버에도 연결된다. 제 2 가스 공급 시스템은 세정, 예를 들어, 챔버 내에서 수행되는 하나 이상의 화학 기상 증착 공정 후에 챔버 내부의 증착된 재료를 제거하는데 이용되는 가스를 공급한다. 몇몇의 상황에서, 제 1 및 제 2 가스 공급원은 결합될 수 있다.
제 2 가스 공급 시스템은 트리플루오르화 질소 또는 헥사플루오르화 황과 같 은 세정 가스(또는 액체)의 소오스(64), 화학 기상 증착 챔버로부터 거리를 두어 외측에 위치되는 원격 플라즈마 소오스(66), 전자 작동 밸브와 유동 제어 메커니즘(70), 및 원격 플라즈마 소오스를 화학 기상 증착 챔버(203)에 연결하는 도관 또는 파이프를 포함한다. 이러한 구성은 원격 플라즈마 소오스를 이용하여 챔버의 내부 표면을 세정시킨다.
제 2 가스 공급 시스템은 산소 또는 캐리어 가스와 같은 하나 이상의 부가적인 가스 (또는 액체)들 중 하나 이상의 소오스(72)도 포함한다. 부가적인 가스는 다른 밸브 및 유동 제어 메커니즘(73)을 통해 원격 플라즈마 소오스(66)에 연결된다. 캐리어 가스는 원격 플라즈마 소오스에서 발생하는 반응 종의 증착 챔버로의 이송을 촉진시키며, 이용되는 특정 세정 공정과 양립할 수 있는 임의의 비반응성 가스일 수 있다. 예를 들어, 캐리어 가스는 아르곤, 질소, 또는 헬륨일 수 있다. 캐리어 가스는 세정 공정을 도울 수도 있거나 화학 기상 증착 챔버 내의 플라즈마를 일으키며 및/또는 안정시키는데 조력할 수도 있다.
선택적으로, 유동 제어장치(76)는 파이프(77) 내에 제공된다. 유동 제어 장치(76)는 대략 원격 플라즈마 소오스(66)와 증착 챔버(203) 사이에 있는 통로 중의 어느 곳에도 위치될 수 있다. 유동 제어장치(76)는 원격 플라즈마 소오스(66)와 증착 챔버(203) 사이에 압력 차를 제공한다. 유동 제어장치(76)는 원격 플라즈마 소오스(66)로 나가서 증착 챔버(203)에 유입되는 가스와 플라즈마 혼합물용 혼합기로서 작용할 수도 있다.
밸브 및 유동 제어 메커니즘(70)은 가스를 소오스(64)로부터 원격 플라즈마 소오스(66)에 사용자 선택 유동률로 전달한다. 원격 플라즈마 소오스(66)는 유도 결합 원격 플라즈마 소오스와 같은 RF 플라즈마 소오스일 수 있다. 원격 플라즈마 소오스(66)는 도관 및 입구 파이프(42)를 통해 입구(280)를 통해 증착 챔버 내측으로 유동하는 반응 종을 형성하도록 소오스(64)로부터 가스 또는 액체를 활성화시킨다. 따라서, 입구(280)는 프로세싱 영역(212)을 포함하는 화학 기상 증착 챔버(203)의 내부 영역 내측으로 반응 종을 전달하는데 이용된다.
덮개 조립체(210)는 프로세싱 영역(212)에 상부 경계를 제공한다. 덮개 조립체(210)는 입구(280)가 형성되어 있는 중앙 덮개 영역(205)을 포함한다. 덮개 조립체(210)는 통상적으로 화학 기상 증착 챔버(203)를 정비하기 위해서 이동되거나 개방될 수 있다. 일 실시예에서, 덮개 조립체(210)는 알루미늄(Al)으로 제조된다. 덮개 조립체(210)는 외부 펌핑 시스템(도시되지 않음)에 연결되어 내부에 형성되는 펌핑 플레넘(214)을 포함한다. 펌핑 플레넘(214)은 프로세싱 영역(212) 및 화학 기상 증착 챔버(203)로부터 부산물을 균일하게 처리한다.
가스 분배 조립체(218)는 덮개 조립체(210)의 내부 측면(220)에 연결된다. 가스 분배 조립체(218)는 가스 분배 플레이트(258) 내의 다공 영역(216)을 포함하며 상기 영역을 통해 화학 기상 증착용 처리 가스 및 원격 플라즈마 소오스에 의해 발생하는 반응 종을 포함하는 가스가 처리 영역(212)에 전달된다. 가스 분배 플레이트(258)의 다공 영역(216)은 가스 분배 조립체(218)를 통해 공정 공간(212)으로 통과하는 균일한 가스 분배를 제공하도록 구성된다. 본 고안으로부터 이로울 수 있는 가스 분배 플레이트는 본원에 의해 전체가 참조되며, 현재 허여된 미국 특허 제 6,772,827호와 같이, 켈러(Keller) 등에 의해 2001년 8월 3일 출원되어 공동 양도된 미국 특허 출원 제 09/922,219 호; 임(Yim) 등에 의해 2002년 5월 6일 출원된 제 10/140,324 호; 및 블로니간(Blonigan) 등에 의해 2003년 1월 7일 출원된 제 10/337,483 호; 화이트(White) 등에 의해 2002년 11월 12일 허여된 미국 특허 제 6,477,980 호; 및 최(Choi) 등에 의해 2003년 4월 16일 출원된 미국 특허 출원 제 10/417,592 호에 기재되어 있다.
가스 분배 플레이트(258)는 통상적으로 스테인레스 스틸, 알루미늄(Al), 양극처리된 알루미늄, 니켈(Ni) 또는 다른 RF 전도성 재료로 제조된다. 가스 분배 플레이트(258)는 기판 처리에 불리한 영향을 미치지 않기 위해서 충분히 편평하며 균일함을 유지하는 두께로 구성된다. 일 실시예에서, 가스 분배 플레이트(258)는 약 1.0 인치 내지 약 2.0 인치 사이의 두께를 갖는다.
입구(280) 이외에, 챔버 바디(202)는 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 제공하는 제 2 입구(282)를 포함한다. 원격 플라즈마 소오스는 도 1에 도시된 바와 같이 반응 종을 가스 분배 조립체(218)에 의해 입구(280)를 통해 처리 영역으로 제공하는 동일한 원격 플라즈마 소오스(66)일 수 있거나, 도 3과 관련하여 아래에 기재되며 도시되는 바와 같이 다른 원격 플라즈마 소오스일 수 있다. 제 2 입구(282)는 가스 분배 조립체(218)를 우회하면서 챔버(203)의 처리 영역(212) 내측으로 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 제공하도록 구성된다. 다시 말해, 제 2 입구(282)에 의해 제공되는 반응 종은 가스 분배 조립체(218)의 다공 가스 분배 플레이트(258)를 통과하지 않는다. 제 2 입구는 가스 분배 플레이트(258)와 기판 지지부(224) 사이와 같이, 가스 분배 조립체(218) 아래의 챔버 바디(202)의 측벽(206) 내에 위치될 수 있다. 원격 플라즈마 소오스로부터 제 2 입구(282)로의 가스 라인(284)은 원격 플라즈마 소오스로부터 챔버(203)의 처리 영역(212)으로 제 2 입구(282)를 통하여 반응 종을 전달한다.
통상적으로, 전환기(79)는 원격 플라즈마 소오스로부터 가스 라인(77) 내에 제공된다. 전환기(79)는 원격 플라즈마 소오스(66)로부터 반응 종의 제 1 부분을 전환기(79)와 챔버(203) 사이의 라인(42)을 통해 챔버(203)의 제 1 입구(280)로 지향시키며, 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종의 제 2 부분을 전환기(79)와 챔버(203) 사이의 라인(284)을 통해 챔버의 제 2 입구(282)로 지향시킨다.
온도 제어 기판 지지 조립체(238)는 챔버(203) 내의 중앙에 배치된다. 지지 조립체(238)는 처리 중에 기판(240)을 지지한다. 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(238)는 하나 이상의 삽입형 히터(232)를 밀폐시키는 알루미늄 바디를 갖는 기판 지지부를 포함한다. 지지 조립체(238) 내에 배치되는, 저항성 부재와 같은 히터(232)는 임의의 전력 소오스(274)에 연결되어 상부에 위치되는 기판 조립체(238) 및 기판(240)을 소정의 온도로 제어할 수 있게 가열한다.
일반적으로, 지지 조립체(238)는 하부 측면(226) 및 상부 측면(234)을 포함하는 기판 지지부(224)를 갖는다. 상부 측면(234)은 기판 (240)을 지지한다. 하부 측면(226)은 이에 연결되는 스템(242)을 갖는다. 스템(242)은 지지 조립체를 상승 처리 위치(도시되지 않음)와 하강 위치 사이에서 이동시키는 리프트 시스템(도시되지 않음)에 지지 조립체(238)를 연결하며, 화학 기상 증착 챔버(203)로 그리고 상기 챔버로부터 기판을 전달하는 것을 용이하게 한다. 스템(242)은 부가적으로 지지 조립체(238)와 시스템(200)의 다른 부품 사이에 전기 도관 및 열전대 덮개를 제공한다.
벨로스(246)는 지지 조립체(238)(또는 스템(242)과 화학 기상 증착 챔버(203)의 바닥(208) 사이에 연결된다. 벨로스(246)는 지지 조립체(238)의 수직 이동을 용이하게 하면서 화학 기상 증착 챔버(203)의 외부 대기와 처리 영역(212) 사이에 진공 시일을 제공한다.
지지 조립체(238)는 일반적으로 덮개 조립체(210)와 기판 지지 조립체(238)(또는 챔버의 덮개 조립체 내에 또는 근접 위치된 다른 전극) 사이에 위치된 가스 분배 조립체(218)에 전력 소오스에 의해 공급되는 RF 전력이 지지 조립체(238)와 가스 분배 조립체(218) 사이의 처리 영역(212) 내에 존재하는 가스를 여기시킬 수 있도록 접지된다. 지지 조립체(238)는 부가적으로 국한성 섀도 프레임(240)을 지지한다. 일반적으로, 섀도 프레임(248)은 기판(240) 및 지지 조립체(238)의 에지에서의 증착을 방지하여 기판이 지지 조립체에 부착되지 않게 한다. 지지 조립체(238)는 복수의 리프트 핀(250)을 수용하며 관통하여 배치되는 복수의 홀(228)을 갖는다.
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템(201)의 개략적 횡단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(201)은 도 1에 도시된 시스템(200)과 유사하다(동일한 부품은 도 1 및 도 2의 동일한 참조 번호로 표시된다). 그러나, 시스템(201)은 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종 을 가스 분배 조립체(218)를 우회하면서 제공하도록 구성되는 두 개의 입구(286, 288)를 포함하지만, 도 1의 시스템(200)은 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체(218)를 우회하면서 제공하도록 구성되는 하나의 입구(282)를 포함한다. 원격 플라즈마 소오스로부터 입구(288)로의 가스 라인(283)은 원격 플라즈마 소오스로부터 챔버(203)의 처리 영역으로 입구(288)를 통해 반응 종을 전달한다. 원격 플라즈마 소오스로부터 입구(286)로의 가스 라인(285)은 원격 플라즈마 소오스로부터 챔버(203)의 처리 영역으로 입구(286)를 통해 반응 종을 전달한다. 임의의, 시스템(201)은 원격 플라즈마 소오스(66)와 제 1 입구(280) 사이에 임의의 유동 제어장치(76)가 있으며, 원격 플라즈마 소오스(66)와 입구(286, 288) 사이에 다른 임의의 유동 제어장치(75)가 있도록 제 2 유동 제어장치(75)도 포함한다. 유동 제어장치(75)와 입구(286, 288) 사이의 전환기(78)는 원격 플라즈마 소오스(66)로부터 입구(286, 288)로의 반응 종의 유동을 제어하여 반응 종의 일부가 입구 부분(286)을 통해 처리 영역(212)에 제공될 수 있으며 입구(288)를 통해 처리 영역에 제공될 수 있다. 입구(286, 288)는 챔버의 대향 측면 상에 있는 챔버 바디(202)의 측벽(206) 내에 위치될 수 있다. 두 개의 이격되어 있는 입구(286, 288)를 제공하는 것은 챔버 전반에 걸쳐서 반응 종의 균일한 분배의 형성을 강화시킨다고 여겨진다.
도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따라 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템(209)의 개략적 횡단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(209)은 도 1에 도시된 시스템(200)과 유사하다(동일 부품은 도 1 및 도 3의 동일한 참조 번호로 표시된다). 그러나, 시스템(209)은 두 개의 원격 플라즈마 소오스를 포함한다. 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 원격 플라즈마 소오스(66) 및 유동 제어 메커니즘(70, 73)과 같은 관련 부품, 가스 소오스(64, 72), 및 임의의 유동 제어장치(76)를 포함하는 제 1 원격 플라즈마 조립체(260)는 가스 라인(42)을 통해 챔버(203)에 연결되며, 원격 플라즈마 소오스를 포함하는 제 2 원격 플라즈마 조립체(260)는 가스 라인(43)을 통해 챔버에 연결된다. 가스 라인(42)으로부터 반응 종은 입구(280)를 통해 챔버 내측으로 도입되며, 가스 라인(43)으로부터 반응 종은 입구(282)를 통해 챔버 내측으로 도입된다. 반응 종은 여러 원격 플라즈마 소오스로부터 입구(280, 282) 내측으로 도입되기 때문에, 전환기는 하나 이상의 플라즈마 소오스와 두 개의 입구 사이에 유동을 조절하는데 필요하지 않다.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템(400)의 개략적 횡단면도이다. 시스템(400)은 제 1 화학 기상 증착 챔버(402), 제 2 화학 기상 증착 챔버(404), 제 1 원격 플라즈마 소오스(406), 및 제 2 원격 플라즈마 소오스(408)를 포함한다. 화학 기상 증착 챔버(402), 제 2 화학 기상 증착 챔버(404), 제 1 원격 플라즈마 소오스(406), 및 제 2 원격 플라즈마 소오스(408)는 도 4에 간단히 요약되며, 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술된 원격 플라즈마 소오스 및 몇몇의 또는 전체 화학 기상 증착 챔버의 부품을 포함할 수 있다. 원격 플라즈마 소오스(406)는 챔버(402, 404)의 덮개 영역(414, 416) 내의 입구(410, 412)에 반응 종을 개별적으로 제공한다. 반응 종은 가스 분배 조립체(424, 426)를 통해 챔버(402, 404)의 처리 영역(420, 422)으로 유입된다. 원격 플라즈마 소오스(408)는 챔버(402, 404)의 측벽(434, 436) 내의 입구(430, 432)에 반응 종을 제공한다. 따라서, 원격 플라즈마 소오스(408)로부터 반응 종은 가스 분배 조립체(424, 426)를 우회한다.
도 4에 도시된 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템은 소정의 챔버를 세정하기 위해 요구되는 원격 플라즈마 소오스의 수를 감소시킨다. 예를 들어, 도 3에 도시된 시스템이 두 개의 화학 기상 증착 챔버 하나 당 두 개의 원격 플라즈마 소오스를 포함하며, 도 4에 도시된 시스템은 두 개의 원격 플라즈마 소오스로 두 개의 화학 기상 증착 챔버를 세정하는 방법을 제공한다. 증착 공정은 도 4에 도시된 시스템의 챔버들 중 하나에서 수행될 수 있지만 다른 챔버는 두 개의 플라즈마 소오스로 세정된다. 증착 공정이 제 1 챔버에서 완성된 후에, 두 개의 원격 플라즈마 소오스는 제 1 챔버를 세정하는데 이용될 수 있으며, 증착 공정은 다른 챔버에서 동시에 수행될 수 있다.
도 4는 제 1 원격 플라즈마 소오스가 챔버의 가스 분배 조립체를 통해 두 개의 챔버 처리 영역에 반응 종을 제공하며, 제 2 원격 플라즈마 소오스가 챔버의 가스 분배 조립체를 우회하면서 두 개의 챔버 처리 영역에 반응 종을 제공하는 실시예를 도시하고 있으며, 다른 실시예에서, 다른 수의 원격 플라즈마 소오스 및 챔버가 서로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 원격 플라즈마 소오스는 세 개 이상의 제 1 입구에 연결될 수 있으며, 제 2 원격 플라즈마 소오스는 세 개 이상의 제 2 입구에 연결될 수 있다.
본 고안의 실시예에 따라 제공되는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템은 화학 기상 증착 챔버의 가스 분배 조립체를 우회하면서 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 반응 종을 도입하는 입구를 포함하는 바와 같이, 본 고안의 실시예는 반응 종을 화학 기상 증착 챔버의 가스 분배 조립체를 우회하면서 원격 플라즈마 소오스로부터 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 도입하는 단계를 포함하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 세정 방법을 제공한다. 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종은 가스 분배 조립체를 통해 챔버의 처리 영역으로 반응 종을 제공하도록 구성되는 개개의 입구를 통해 챔버 내측으로 도입될 수 있다.
반응 종은 할로겐-함유 가스와 같은 종래의 세정 가스, 예를 들어, NF3, F2, CF4, SF6, C2F6, CCl4, C2Cl6, 또는 이들의 조합물과 같은 플루오르-함유 가스로부터 형성될 수 있으며 표준 원격 플라즈마 소오스 상태를 이용한다. 내부 RF 전력과 같은, 화학 기상 증착 챔버에 의헤 제공되는 본 전력은 F2 종과 같은 종을 부가적으로 분해함으로써 세정률을 강화시키도록 챔버 세정 중에 이용될 수도 있다.
적어도 몇몇의 반응 종을 가스 분배 조립체를 통해 제공함으로써, 가스 분배 조립체는 반응 종에 의해 세정되거나 적어도 부분적으로 세정된다. 바람직하게, 챔버의 처리 영역으로 도입되는 다수의 반응 종은 가스 분배 조립체를 우회하면서 도입된다. 예를 들어, 반응 종은 제 1 유동률로 제 1 입구 및 가스 분배 조립체를 통해 챔버의 처리 영역으로 도입될 수 있으며, 반응 종은 제 1 유동률보다 높은 약 1 내지 약 10의 제 2 유동률로 가스 분배 조립체를 우회하며 제 2 입구를 통해 챔 버의 처리 영역으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 제 1 유동률은 약 2 slm 이며, 제 2 유동률은 변경된 AKT 25 K PECVD 챔버에 있어서 약 10 slm일 수 있다.
반응 종이, 챔버의 처리 영역으로 가스 분배 조립체를 우회하면서 반응 종을 도입함과 동시에 가스 분배 조립체를 통해 챔버의 처리 영역으로 도입되면서, 챔버의 다른 입구를 통하는 반응 종의 도입은 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 반응 종은 가스 분배 조립체의 구멍을 세정하기에 충분한 주기와 같은 제 1 주기 동안 가스 분배 조립체 및 제 1 입구를 통해 챔버의 처리 영역으로 도입될 수 있다. 그 후, 제 1 입구를 통한 반응 종의 유동은 종결될 수 있으며, 반응 종은 챔버의 다른 부품을 세정하도록 제 2 주기에 있어서 가스 분배 조립체를 우회하며 제 2 입구를 통해 챔버의 처리 영역으로 도입될 수 있다.
가스 분배 조립체를 우회하면서 챔버의 다수의 반응 종을 제공하는 것은 가스 분배 조립체의 작은 직경(예를 들어, 16 mils)의 구멍을 통해 반응 종을 유동시키는 반응 종의 재결합 량을 감소시킴으로써 챔버 세정 효율을 증가시킨다고 여겨진다.
본 고안의 실시예가 전술되었지만, 본 고안의 다른 실시예가 본 고안의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 본 고안의 범위는 다음 청구 범위에 의해 결정된다.
원격 플라즈마 소오스를 이용하여 화학 기상 증착 챔버를 보다 효율적으로 세정하는 방법 및 장치를 제공하여, 반응 종의 재결합으로 야기되는 챔버 세정의 낮은 효율성으로 인한 시간 증가, 기판 수율의 감소, 및 세정 가스의 비용 증가를 해결하며, 과도 식각으로 인한 손상을 제거한다.

Claims (15)

  1. 챔버 바디;
    기판 지지부; 및
    가스 분배 조립체를 갖춘 화학 기상 증착 챔버를 포함하는, 평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 챔버 바디에는 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 통해 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구, 및 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 상기 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구를 포함하는 하나 이상의 입구가 형성되어 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 입구는 상기 가스 분배 조립체와 상기 기판 지지부 사이의 상기 챔버 바디의 측벽 내에 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 입구는 상기 챔버 바디의 덮개 영역 내에 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 입구는 상기 가스 분배 조립체 아래의 상기 챔버 바디 측벽에 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 바디에는 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 상기 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 하나 이상의 입구가 형성되어 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 바디에는 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 상기 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 두 개의 입구가 형성되어 있는,
    상기 두 개의 입구는 상기 화학 기상 증착 챔버의 대향 측면 상에 위치되는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 원격 플라즈마 소오스; 및
    상기 원격 플라즈마 소오스에 연결되며, 챔버 바디와, 기판 지지부, 및 가스 분배 조립체를 갖춘 화학 기상 증착 챔버를 포함하는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 챔버 바디에는 상기 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 통해 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구, 및 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구가 형성되어 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 원격 플라즈마 소오스와 상기 화학 기상 증착 챔버 사이의 압력 차를 제공하는 유동 제어장치를 더 포함하는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 화학 기상 증착 챔버에 연결되는 제 2 원격 플라즈마 소오스를 더 포함하며,
    상기 제 2 입구는 상기 제 2 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 입구는 상기 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 상기 챔버 바디로의 가스 라인 내에 전환기를 포함하며,
    상기 전환기는 상기 제 1 원격 플라즈마 소오스에 의해 발생하는 상기 반응 종의 일부분을 제 1 입구에 제공하며, 상기 제 1 원격 플라즈마 소오스에 의해 발생하는 상기 반응 종의 일부분을 제 2 입구에 제공하도록 구성되는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 챔버 바디에는 동일하거나 다른 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되며,
    상기 제 2 및 제 3 입구가 상기 화학 기상 증착 챔버의 대향 측면 상에 위치되는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1 원격 플라즈마 소오스;
    제 2 원격 플라즈마 소오스;
    상기 제 1 원격 플라즈마 소오스와 제 2 원격 플라즈마 소오스에 연결되며, 제 1 챔버 바디와, 제 1 기판 지지부, 및 제 1 가스 분배 조립체를 포함하는 제 1 화학 기상 증착 챔버; 그리고
    상기 제 1 원격 플라즈마 소오스와 상기 제 2 원격 플라즈마 소오스에 연결되며, 제 2 챔버 바디와, 제 2 기판 지지부, 및 제 2 가스 분배 조립체를 갖춘 제 2 화학 기상 증착 챔버를 포함하는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제 1 챔버 바디에는 상기 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 제 1 가스 분배 조립체를 통해 상기 제 1 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구가 형성되어 있으며,
    상기 제 1 챔버 바디에는 상기 제 2 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 제 1 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구가 형성되어 있으며,
    상기 제 2 챔버 바디에는 상기 제 1 원격 플라즈마 소오스로부터 반응 종을 상기 제 2 가스 분배 조립체를 통해 상기 제 2 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 1 입구가 형성되어 있으며,
    상기 제 2 챔버 바디에는 상기 제 2 원격 플라즈마 소오스로부터 공급되는 반응 종을 상기 제 2 가스 분배 조립체를 우회하면서 상기 제 2 화학 기상 증착 챔버의 처리 영역으로 제공하도록 구성되는 제 2 입구가 형성되어 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버 바디 내의 제 2 입구는 상기 제 1 가스 분배 조립체와 상기 제 1 기판 지지부 사이의 상기 제 1 챔버 바디의 측벽 내에 있으며, 상기 제 2 챔버 바디 내의 상기 제 2 입구는 상기 제 2 가스 분배 조립체와 상기 제 2 기판 지지부 사이의 상기 제 2 챔버의 측벽 내에 있는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    각각의 상기 원격 플라즈마 소오스와 각각의 챔버 바디 사이에 유동 제어기를 더 포함하는,
    평면 패널 디스플레이 기판 처리용 플라즈마 처리 장치.
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