KR20060000615A - 액정표시장치용 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경향성 에천트 살포가 가능한 플라즈마 건식 식각장치에 관한 것이다.
이는 상부전극의 상부에 에천트 가스의 위치 선택적 분사 제어가 가능한 분사판을 더욱 구성하고 있으며, 상부전극의 중앙부 및 에지부를 통한 반응가스 분사량을 조절함으로써 기판 식각의 균일도를 더욱 향상시킴과 아울러 대면적 액정표시장치의 제조에 따른 공정마진의 확보에 장점이 있다.

Description

액정표시장치용 제조장치{Dry etcher}
도 1은 종래의 건식 식각장치의 챔버를 도시한 단면도
도 2는 종래의 건식 식각장치의 상부 전극에 대한 평면도
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 제조장치 중 건식 식각장치의 구성을 예시한 단면도
도 4a 및 4b는 각각 본 발명에 따른 액정표시장치용 제조장치 중 건식 식각장치의 선택분사판에 대한 구조와 동작을 설명하기 위한 도면
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
50 : 건식 식각장치 52 : 챔버
54 : 가스유입부 56 : 배기부
58 : 상부전극 60 : 분사노즐
62 : 하부전극 64 : 기판
65,66,67 : 분사판 70 : 선택분사판
72 : 제1분사홀 74 : 제2분사홀
76 : 선택분사밸브 76a : 가스유입홀
76b : 가스배출홀
본 발명은 액정표시장치용 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식각장치의 경향성 에천트 살포가 가능한 플라즈마 건식 식각장비에 관한 것이다.
최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 단점을 갖고 있다. 이에 반하여, 액정 디스플레이 장치는 소형, 경량, 저전력소비 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.
액정 디스플레이 장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
이러한 액정표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)의 모니터는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.
이중에서 가장 널리 사용되는 액티브 매트릭스 구동방식의 액정표시장치의 제조공정은 기판 세정과, 기판 패터닝, 배향막형성, 기판합착/액정주입, 실장 공정으로 나누어진다. 기판세정 공정에서는 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들의 이물질을 세정제를 이용하여 제거하게 된다. 기판 패터닝 공정에서는 상부기판의 패터닝과 하부기판의 패터닝으로 나누어진다. 상부기판에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 하부기판에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 TFT가 형성되며, TFT의 소스전극에 접속되도록 데이터라인과 게이트라인 사이의 화소영역에 화소전극이 형성된다. 기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(Seal)재를 이용한 상/하부기판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉지, 세정, 연마(grinding) 공정이 순차적으로 이루어져 액정패널이 완성된다.
상기한 공정을 통해 제조되는 액정표시장치의 제조 장비들은 대부분 고진공 분위기에서 소정의 공정을 진행할 수 있도록 밀폐된 다수의 챔버설비를 구비한다. 구체적으로, 상기 챔버 설비는 다수의 반응챔버(process chamber)와, 로드락 챔버(load lock chamber)와, 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)를 구비하고 있으며, 특히 근래에는 단시간에 다량의 기판을 처리할 수 있도록 이들의 직접적인 처리공정을 수행하는 공정 챔버와, 상기 기판을 저장하고 이를 공정 챔버로 이송 또는 회 송하는 이송 챔버(transfer module)를 포함하는 복합형 장치로서 클러스터(cluster)가 사용된다. 이러한 클러스터의 공정챔버에는 플라즈마 화학기상증착장치(PECVD)나 건식 식각장치(Dry Etcher) 등의 공정챔버가 포함된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 플라즈마를 이용한 건식 식각장비의 구조를 설명한다.
도 1은 종래의 건식 식각장치의 챔버를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 건식 식각장치의 상부 전극에 대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 반응용기인 챔버(10)의 상면에는 가스 도입부(도시하지 않음)로부터 반응가스를 챔버(10) 내부로 유입하기 위한 가스주입구(12)가 형성되어 있으며, 챔버(10)의 하면에는 챔버(10) 내부의 공기를 배출하기 위한 배기구(11)가 형성되어 있다.
챔버(10) 내에는 하부 전극(21)과 상부 전극(31)이 일정 간격을 가지고 배치되어 있으며, 두 전극(21, 31) 사이의 공간은 반응영역이 된다. 상부 전극(31)은 접지되어 있으며, 다수 개의 홀(32)을 가지고 있고, 상부 전극(31) 위에는 제 1 내지 제 3 가스 분사판(41, 42, 43)이 각각 배치되어 있는데, 제 1 내지 제 3 가스 분사판(41, 42, 43)은 가스주입구(12)를 통해 챔버(10) 내부로 유입된 가스의 분포를 고르게 하기 위한 것으로서 분사판의 개수는 필요와 응용에 따라 구성된다.
상기 챔버(10) 내로 유입된 가스는 상기 가스 분사판(41, 42, 43)을 통해 고른 분포로 분사되어 상부 전극(31)에 전달되고, 상부 전극(31)에 형성된 다수의 미세 홀(32)을 통해 상부 전극(31)과 하부 전극(21) 사이의 반응영역으로 확산되어 보내진다.
다음, 하부 전극(21) 상에는 처리되는 대상물 즉, 패터닝 될 박막을 포함하는 기판(22)이 안치된다. 하부 전극(21)은 외부의 전력 공급부와 연결되어 무선주파수(radio frequency)를 가지는 전압이 인가된다.
하부 전극(21) 및 상부 전극(31)의 둘레에는 차폐물인 실드(shield)(23, 33)가 형성되어 있는데, 특히 상부 실드(33)는 일부가 반응영역 내에까지 연장되어 있어, 플라즈마 밀도가 기판(22)에 대응하는 부분에서 높아지도록 하는 역할을 수행 한다.
상기와 같은 구조의 건식 식각장치에서는 상부 전극(31)에 형성된 다수의 홀(32)에 의해 가스 분사를 기판 측으로 균일하게 분사시키는 것이 특징이다.
그런데, 대면적의 박막트랜지스터 액정표시장치의 경우, 글라스 사이즈의 증대에 따라 전 면적에 대한 균일 분포(uniformity)의 제어가 중요한 문제점으로 부각되고 있으며, 특히 레이어(layer)에 따른 경향성 식각의 필요성으로 인해 중앙부 또는 에지부의 식각 정도에 대한 제어가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 따라, 기판에 대한 차별적 식각이 가능하며 또한 그 제어가 가능한 액정표시장치용 제조 장치를 제시하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반응가스가 유입되는 가스유입부와 내부가스를 배출시키기 위한 배기부가 형성된 챔버와; 상기 챔버 내부에 위치하고 상기 반응가스의 분사를 위한 다수개의 노즐이 형성된 상부전극과; 상기 상부전극과 이격되어 위치하며 처리되는 기판이 안치되는 하부전극과; 상기 상부전극 상부에 위치하며 상기 가스유입부로 유입된 반응가스를 분사시키는 하나 이상의 분사판과; 상기 하나 이상의 분사판과 상부전극 사이에 위치하며, 반응가스를 상기 상부전극의 중앙부로 분사시키기 위한 하나 이상의 제1분사홀과, 반응가스를 상기 상부전극의 에지부로 분사시키기 위한 하나 이상의 제2분사홀과, 상기 제1분사홀과 제2분사홀의 선택적 개방을 수행하는 선택분사밸브를 구비한 선택분사판과; 상기 상부전극 및 하부전극에 연결되는 전원공급부를 포함하는 건식 식각장치를 제안한다.
여기서 상기 선택분사밸브는, 반응가스가 유입되는 가스유입홀과, 상기 유입된 가스가 배출되는 가스배출홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 선택분사밸브는, 솔레노이드에 의해 상하 기동되는 것을 특징으로 한다.
상기 선택분사밸브는, 상기 선택분사판의 중앙부에 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 선택분사판은, 반응가스를 상기 상부전극의 중앙부와 에지부 사이의 영역으로 분사하기 위한 하나 이상의 제3분사홀을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한 다.
상기 제조장치는 건식 식각장치 또는 화학기성증착장치 중 하나인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하는 바, 건식 식각장치를 이용하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 제조 장치 중 플라즈마 건식 식각장치(50)의 구성을 도시한 단면도이다.
구성을 보면, 챔버(52)는 내부에서 건식 식각의 공정이 수행되는 반응 공간을 구성하고 있으며, 반응가스가 유입되는 가스유입부(54)와, 반응된 이후 잔류가스의 배출을 위한 배기구(56)가 형성된다.
상부전극(58)은 상기 챔버(52) 내부에 위치하고, 유입된 반응가스의 분사를 위한 다수개의 분사노즐(60)이 구성되어 있다.
하부전극(62)은 상기 챔버(52) 내부에서 상기 상부전극(58)과 대향되게 이격되어 있으며, 식각 처리되는 기판(64)이 안치된다.
다수개의 분사판(65, 66, 67)은 상기 상부전극(58) 상부에 구성되며, 각각 다수개의 노즐(미도시)이 구성되어 상기 가스유입부(54)로 유입된 반응가스를 확산 분사시키기 위한 것으로서, 상기 공정의 필요에 따라 하나 이상 구성된다.
또한 본 발명에서는 상기 상부전극(58)과 다수개의 분사판(65,66,67) 사이에 선택분사판(70)을 더욱 구성하고 있는데, 상기 선택분사판(70)은 상기 상부전극(58)으로 분사될 반응 가스의 영역별 분포를 조절할 수 있도록 하는 기능 을 제공한다.
상기 선택분사판(70)의 단면 구조와 그 동작원리를 도 4a 및 도 4b에 도시하였다.
구조를 보면, 반응가스를 상기 상부전극(58)의 중앙부로 집중하여 분사시키기 위해 반응가스의 전달 경로가 선택분사판(70)의 중앙부로 집중된 제1분사홀(72)과, 또한 반응가스를 상기 상부전극(58)의 에지(edge)부로 집중하여 분사시키기 위해 반응가스의 전달 경로가 선택분사판(70)의 중앙부로 집중된 제2분사홀(74)이 각각 하나 이상 구성되어 있다.
또한 상기 각 분사홀(72)(74)의 선택적 반응가스 분사를 수행하기 위해 상기 선택분사판(70)의 중앙부에는 선택분사밸브(76)가 구성되어 있는 바, 상기 선택분사밸브(76)는 챔버 외부의 제어장치 등에 의해 독립적인 상하 기동이 수행되며, 내부에 형성된 가스유입홀(76a)과 가스배출홀(76b)의 이동을 통해 상기 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이 제1분사홀(72) 또는 제2분사홀(74)로의 반응가스 분사를 제어할 수 있다.
상기 선택분사밸브(76)는 상하 기동을 위해 도시되지는 않았지만 내부에 솔레노이드(solenoid)가 내치되어 있으며, 상기 솔레노이드로 전달되는 외부장치(미도시)의 제어신호에 따라 상기 선택분사밸브(76)의 동작을 제어하게 된다.
또한 본 발명에서는 상기 선택분사판(70)에서 상기 상부전극(58)으로의 반응가스 분포 위치를 중앙부와 에지부로 예시하였으나, 응용과 필요에 따라 다수개의 가스배출홀이 형성된 선택분사판과 더욱 정밀하게 위치 제어되는 선택분사밸브를 통해 상기 상부전극으로의 다양한 분사가스 분포를 수행할 수도 있음은 당연하다.
아울러, 본 발명에 따른 선택분사판(70)은 전술한 식각장비 뿐만 아니라 화학기상증착 장치(CVD) 등에도 사용 가능함은 당연하다.
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 건식 식각장치는, 액정표시장치의 제조에 따른 경향적 에천트 살포 요구에 적합하도록 구성되었다. 이는 보다 정밀한 에천트 가스의 분사제어가 가능하며 또한 중앙부 및 에지부의 반응가스 분사량을 조절함으로써 식각 작업의 균일도를 더욱 향상시켜 주어, 특히 대면적 액정표시장치의 제조에 따른 공정마진의 확보에 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 반응가스가 유입되는 가스유입부와 내부가스를 배출시키기 위한 배기부가 형성된 챔버와;
    상기 챔버 내부에 위치하고 상기 반응가스의 분사를 위한 다수개의 노즐이 형성된 상부전극과;
    상기 상부전극과 이격되어 위치하며 처리되는 기판이 안치되는 하부전극과;
    상기 상부전극 상부에 위치하며 상기 가스유입부로 유입된 반응가스를 분사시키는 하나 이상의 분사판과;
    상기 하나 이상의 분사판과 상부전극 사이에 위치하며, 반응가스를 상기 상부전극의 중앙부로 분사시키기 위한 하나 이상의 제1분사홀과, 반응가스를 상기 상부전극의 에지부로 분사시키기 위한 하나 이상의 제2분사홀과, 상기 제1분사홀과 제2분사홀의 선택적 개방을 수행하는 선택분사밸브를 구비한 선택분사판과;
    상기 상부전극 및 하부전극에 연결되는 전원공급부
    를 포함하는 액정표시장치용 제조장치
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 선택분사밸브는,
    반응가스가 유입되는 가스유입홀과, 상기 유입된 가스가 배출되는 가스배출 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치
  3. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 선택분사밸브는, 솔레노이드에 의해 상하 기동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치
  4. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 선택분사밸브는, 상기 선택분사판의 중앙부에 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치
  5. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 선택분사판은, 반응가스를 상기 상부전극의 중앙부와 에지부 사이의 영역으로 분사하기 위한 하나 이상의 제3분사홀을 더욱 포함하는 액정표시장치용 제조장치
  6. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 제조장치는 건식 식각장치 또는 화학기성증착장치 중 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 제조장치
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