KR20060001140A - 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조를 위한 화학기상증착 내지는 드라이에칭 공정을 수행할 수 있도록 기판이 존재되는 진공의 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체 일 측면으로부터 반응가스가 공급된 후 이와 대향되는 타 측면으로 배기되는 사이드플로우 방식 챔버형 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 밀폐된 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체와; 상기 반응영역 내에 마련되어 기판이 안착되는 서셉터와; 상기 기판 일 가장자리에 대응되는 상기 챔버본체 일측 내면 가로방향을 따라 다수가 나란하게 일정 배열된 분사홀과; 상기 기판 타 가장자리에 대응되는 챔버본체 타측 내면 가로방향을 따라 다수가 나란하게 일정 배열된 배기홀을 포함하여, 상기 분사홀로 공급된 후 상기 배기홀로 배기되는 반응가스를 이용해서 상기 기판을 처리하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치를 제공한다. 이에 위치에 따른 균등한 압력으로 반응가스의 공급 및 배기가 가능하여 보다 균일한 기판 처리공정을 구현한다.
사이드플로우, 분사홀, 배기홀, 버퍼영역

Description

액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치{chamber type apparatus for liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 사이드플로우 방식 챔버형 장치에 대한 측단면도.
도 2는 일반적인 사이드플로우 방식의 챔버형 장치의 내부사시도.
도 3은 본 발명에 따른 사이드플로우 방식 챔버형 장치에 대한 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 사이드플로우 방식 챔버형 장치에 대한 내부사시도.
도 5a와 도 5b는 각각 도 4의 V-V, V'-V' 선에 대한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50 : 챔버본체 52 : 분사홀
54 : 배기홀 56,58 : 제 1 및 제 2 버퍼영역
60 : 상전극부 62 : 백킹플레이트
70 : 하전극부 82 : 서셉터
92,94 : 제 1 및 제 2 관로
본 발명은 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 액정표시장치용 기판 제조를 위한 화학기상증착 내지는 드라이에칭 공정을 수행할 수 있도록 기판이 존재되는 진공의 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체 일 측면으로부터 반응가스가 공급된 후 이와 대향되는 타 측면으로 배기되는 사이드플로우 방식 챔버형 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)에는 액정층을 사이에 두고 서로 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 제 1, 제 2 기판을 대면 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)이 필수적인 구성요소로 구비되며, 각 전계생성전극에 적절한 전압을 인가함으로서 전기장 변화를 일으켜 액정분자 배열방향을 인위적으로 조절하고 이때 변화되는 빛의 투과율로 여러 가지 화상을 외부로 표시한다.
최근에는 특히 화상표현의 기본 단위인 화소(pixel)를 행렬방식으로 배열하고 이들 각각에 박막트랜지스터(Thin Firm Transistor : TFT)를 일대일 대응시켜 각 화소를 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(active matrix type) 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력에서 뛰어나 각광받고 있는데, 이 경우 액정패널을 구성하는 각 제 1,제 2 기판에는 화소(pixel)를 비롯한 전계생성전극과 박막트랜지스터 등의 각종 구성요소들이 고밀도로 집적되는 바, 이들은 통상 유리등의 투명한 절연 성 기판 상에 전도체나 반도체 또는 부도체의 박막을 증착한 후 이를 식각하여 패터닝하는 공정을 수차례 반복해서 구현된다.
한편, 이 같은 액정표시장치용 기판 제조를 위한 박막증착 내지는 건식 식각공정은 통상 밀폐된 진공영역에서 소정의 반응가스를 동원하여 진행되는데, 이를 위해서 기판이 존재될 수 있도록 외부와 격리된 진공의 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체로 이루어진 챔버형 장치가 사용된다.
이때 일반적인 챔버형 장치는 챔버본체 내부로 반응가스가 공급 및 배출되는 방식에 따라 크게 기판 직상방에서 하방으로 공급 및 배출되는 샤워헤드 또는 기판 일 가장자리에서 공급되어 표면을 타고 반대편 타 가장자리로 배출되는 사이드플로우 방식으로 구분되는 바, 첨부된 도 1은 일반적인 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치에 대한 구체적인 일례로서 사이드플로우 방식 플라즈마 에칭장치의 개략적인 단면구조도이다.
나타낸 바와 같이 사이드플로우 방식의 플라즈마 에칭장치는 내부 밀폐된 진공의 반응영역을 정의하는 챔버본체(10)와, 상기 반응영역 내에서 기판(2)을 사이에 두고 상하에서 대면되는 상, 하전극부(20,30)를 포함한다.
그리고 이중 상전극부(20)는 RF 고전압이 인가되어 플라즈마의 생성 및 유지에 있어 실질적인 일 전극 역할을 하는 백킹플레이트(22)를 포함하며, 하전극부는 기판(2)을 지지하는 척(chuck)의 역할과 함께 플라즈마의 생성 및 유지를 위한 또 다른 전극으로 작용되는 서셉터(32)를 포함한다.
더불어 이 같은 챔버본체(10) 일측 내면으로는 대략 기판(2) 일 가장자리에 대응되는 가로방향의 분사슬릿(12)이 마련되어 있고 이와 대면되는 챔버본체(10) 타측 내면으로는 마찬가지로 기판(2) 타 가장자리에 대응되는 가로방향의 배기슬릿(14)이 마련되는 바, 외부에서 공급되는 식각을 위한 반응가스는 분사슬릿(12)을 통해 기판(2) 표면을 타고 흘러 반대편의 배기슬릿(14)으로 배기된다.
이를 위해 비록 도면상에 나타나지는 않았지만 분사슬릿(12)은 반응가스 공급시스템과 연결될 수 있고, 배기슬릿(14)은 펌프 등의 흡기시스템이 연결될 수 있다.
이에 처리대상물인 기판(2)이 챔버본체(10) 내로 반입되어 서셉터(32) 상에 안착되면 백킹플레이트(22)로 RF 고전압이 인가됨과 동시에 챔버본체(10)의 일측 내면에 형성된 분사슬릿(12)을 통해서 반응가스가 유입되고, 이 같은 반응가스는 반응영역 내에서 플라즈마로 여기됨과 동시에 건식식각이 진행된다. 그리고 이 과정 중에 배기슬릿(14)을 통해서는 계속적인 배기가 이루어져 반응영역의 진공상태를 유지한다.
한편, 첨부된 도 2는 상술한 일반적인 챔버형 장치의 내부구조를 나타낸 사시도로서, 분사슬릿(12)과 배기슬릿(14)은 각각 챔버본체(10)의 서로 대향하는 일측과 타측 내면을 가로로 가로지르는 높이 2mm 정도의 틈새 형상을 갖는다.
그러나 이 같은 일반적인 분사슬릿(12) 내지 배기슬릿(14)을 구비한 사이드플로우 방식의 챔버형 장치는 몇 가지 문제점을 나타내는데, 틈새 형상의 분사슬릿(12)과 배기슬릿(14) 각각의 국지적인 위치에 따라 공급압력 내지는 배기 압력이 차이를 나타내고, 결국 이로 인해 반응가스의 공급 및 배기량이 달라 기판의 식각 균일도(ashing uniformity)가 불균일하게 나타나는 현상이다.
좀더 자세히, 일반적인 사이드플로우 방식의 플라즈마 건식식각 장치에 있어서 외부의 반응가스는 상대적으로 분사슬릿(12) 보다 폭이 작은 튜브 등의 제 1 관로(16)로 공급되는 바, 챔버본체(10) 일측 내면의 분사슬릿(12)에서 비로소 급격하게 확산 공급되는 구조를 갖는다. 이때 비록 분사슬릿(12)의 높이 등을 2mm 정도로 좁게 하여 분사압력을 최대한 균일하게 분산시키고 있지만 여전히 위치에 따라 압력이 불균일하게 나타나며, 그 결과 기판 표면으로 공급되는 반응가스의 양 또한 위치에 따라 달라진다.
이 같은 현상은 배기슬릿(14)에서도 동일하게 나타나는데, 펌프 등의 배기시스템과 연결된 제 2 관로(18)와 가장 근접한 부분으로 배기압력이 커지며, 이를 방지하게 위하여 비록 도면에 나타내지는 않았지만 해당 부분을 삼각플레이트 등으로 가려 배기압력을 조절하고는 있지만, 여전히 배기슬릿(14) 위치에 따라 배기압력이 다르게 나타나며 그 결과 기판 표면으로부터 흡기되는 반응가스의 양 또한 위치에 따라 달라진다.
이에 일반적인 사이드플로우 방식 플라즈마 건식식각 장치를 이용하여 식각 완료된 기판을 유심히 관찰할 경우에 식각도가 위치에 따라 다르게 나타나는 경우가 빈번하고, 이는 결국 완성된 박막패턴의 불균일과 직결되어 화질저하의 원인으로 작용된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 사이드플로우 방식의 챔버형 장치에 있어 공정가스의 공급 및 배출압력을 균일하게 제어할 수 있는 구체적인 방도를 제시하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 밀폐된 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체와; 상기 반응영역 내에 마련되어 기판이 안착되는 서셉터와; 상기 기판 일 가장자리에 대응되는 상기 챔버본체 일측 내면 가로방향을 따라 다수가 나란하게 일정 배열된 분사홀과; 상기 기판 타 가장자리에 대응되는 챔버본체 타측 내면 가로방향을 따라 다수가 나란하게 일정 배열된 배기홀을 포함하여, 상기 분사홀로 공급된 후 상기 배기홀로 배기되는 반응가스를 이용해서 상기 기판을 처리하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치를 제공한다.
이때 상기 다수의 분사홀을 상호 연통시키도록 상기 챔버본체 일면 내부 가로방향으로 형성되어, 상기 분사홀로 공급되는 상기 반응가스가 경유되는 제 1 버퍼영역과; 상기 다수의 배기홀을 상호 연통시키도록 상기 챔버본체 타면 내부 가로방향으로 형성되어, 상기 배기홀을 통해 흡입된 상기 반응가스가 합류되는 제 2 버퍼영역을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 1 및 제 2 버퍼영역은 각각 상기 반응가스의 이동방향을 적어도 한 차례 변환시키도록 절곡된 형상인 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 분사홀과 배기홀은 각각 상하의 높이가 좌우 폭보다 큰 상하방향의 스탠드형 장공인 것을 특징으로 하며, 특히 상기 분사홀과 배기홀은 각각 상하의 높이가 2.0 내지 6.0mm, 폭이 1.5 내지 5.5mm, 간격이 20.5 내지 24.5mm인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 반응영역 내에서 상기 기판을 사이에 두고 서로 대면되며 각각 RF 고전압이 인가되는 상전극부 및 접지된 하전극부를 더욱 포함하여, 상기 반응영역 내에서 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 처리하는 것을 특징으로 하고, 이 경우 상기 하전극부는 상기 서셉터인 것을 특징으로 한다.
더불어 상기 기판의 처리는 건식식각 또는 화학기상증착인 것을 특징으로 하는 바, 이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
첨부된 도 3은 본 발명에 따른 챔버형 장치를 나타낸 도면으로서, 편의를 위하여 일례로 사이드플로우 방식의 플라즈마 건식 식각장치를 나타낸 개략적인 측 단면도이다.
이는 나타낸 바와 같이 밀폐된 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체(50) 및 이의 내부 반응영역에 구비되어 기판(2)이 안착되는 서셉터(82)를 포함한다.
더불어 플라즈마의 생성을 위해 기판(2)을 사이에 두고 서로 대면되도록 상하전극부(60,70)가 구비될 수 있는데, 이중 상전극부(60)를 위해서는 RF 고전압이 인가되는 별도의 백킹플레이트(62)가 기판(2) 상단으로 마련되며 하전극부(70)를 위해서는 상술한 서셉터(82)가 사용될 수 있다. 이 경우 서셉터(82)는 소정의 금속재질, 일례로 알루미늄으로 이루어질 수 있고 이와 달리 그래파이트 재질로 이루 어지되 외면만이 알루미늄으로 코팅되어 접지전위를 유지할 수 있다.
한편, 이 같은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조를 위한 챔버형 장치는 외부에서 공급되는 반응가스를 이용하여 기판(2)을 처리하는 것으로, 외부에서 반응가스가 공급되면 상하전극부(60,70) 사이로 형성된 전기장에 의해 플라즈마 상태로 여기되어 기판(2) 표면을 식각할 수 있다.
그리고 이에 필요한 반응가스는 기판(2)의 일 측 가장자리에서 측방공급되어 타측 가장자리로 측방 배기되는 사이드플로우 방식이며, 균일한 공급 및 배기압력을 위해 일반적인 경우와 상이한 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 대하여 본 발명에 따른 액정표시장치 제조를 위한 챔버형 장치의 내부사시도인 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 챔버형 장치는 기판 일 가장자리와 대응되는 챔버본체(50) 일측 내면 가로방향을 따라서 다수의 분사홀(52)이 일정한 간격으로 나란하게 배열되고, 이와 대면되는 타측 내면 가로방향을 따라서 다수의 배기홀(54)이 일정한 간격으로 나란하게 배열되어 있는 바, 이들 다수의 분사홀(52)과 배기홀(54)을 통해서 반응가스의 공급 및 배기가 이루어진다.
이때 각각의 분사홀(52)과 배기홀(54)은 상하의 길이가 폭보다 큰 스탠드(stand)의 장공형태를 가지며, 바람직하게는 상기 분사홀과 배기홀은 각각 상하의 높이가 2.0 내지 6.0mm, 가장 바람직하게는 4.2mm이고, 폭이 1.5 내지 5.5mm, 가장 바람직하게는 3.5mm이며, 간격이 20.5 내지 24.5mm, 가장 바람직하게는 20.5mm 가 될 수 있다.
더불어 다시 도 3을 참조할 경우에 분사홀(52)과 배기홀(54)이 각각 형성된 챔버본체(50)의 양측면 내부로는 각각 다수의 분사홀(52)을 연통시키는 제 1 버퍼영역(56)과 다수의 배기홀(54)을 연통시키는 제 2 버퍼영역(58)이 존재되며, 외부의 반응가스는 제 1 버퍼영역(56)을 경유한 후 다수의 분사홀(52)을 통해서 챔버본체(50) 내부로 공급되고, 내부의 반응가스는 다수의 배기홀(54)을 통해서 제 2 버퍼영역(58)으로 유입된 후 외부로 배기된다.
이를 위해 비록 도면상에 도시되지는 않았지만 제 1 버퍼영역(56)은 제 1 관로(92)를 통해 반응가스 공급시스템과 연결될 수 있고, 제 2 버퍼영역(58)은 제 2 관로(94)를 통해 배기시스템에 연결된다.
더불어 도 3에서 나타낸 바와 같이 제 1 및 제 2 버퍼영역(56,58)은 각각 반응가스의 흐름을 적어도 한차례 변화하도록 소정의 형태로 절곡될 수 있는데, 구체적으로 제 1 버퍼영역(56)은 외측 하단에서 공급된 반응가스를 상향 절곡시킨 후 분사홀(52)을 통해 챔버본체(50) 내로 공급하고, 제 2 버퍼영역(58)은 내부의 반응가스를 하방과 상방으로 각각 두 차례 방향 전환한 후 배기한다.
이에 따라 각 반응가스는 보다 균일한 공급 및 배기압력을 갖게 된다.
즉, 본 발명에 따른 챔버형 장치는 종래의 챔버본체(50) 서로 대면하는 양측 내면의 가로방향을 따라 형성된 틈새 형상의 분사슬릿 내지는 배기슬릿을 각각 일정간격으로 나란하게 배열된 다수의 분사홀(52)과 배기홀(54)로 대체하고, 각각의 내부로 이들 다수의 분사홀(52)과 배기홀(54)을 연통시키는 제 1 버퍼영역(56)과 제 2 버퍼영역(58)을 형성함으로서 보다 균일한 분사 및 배기압력을 가능케 하는 데, 이를 도 4의 V-V, V'-V' 단면에 해당되는 도 5a 와 도 5b를 참조하여 살펴본다.
먼저 도 5a에 나타낸 바와 같이 외부에서 공급된 반응가스는 제 1 버퍼영역(56)에서 일차적으로 균일한 압력을 갖도록 확산되고, 이는 다수의 분사홀(52)을 통과하면서 이차적으로 보다 균일한 압력으로 분산된다.
즉, 도면상에 화살표로 나타낸 바와 같이 분사홀(52) 사이의 막힌 부분으로 진행되는 경로의 반응가스는 이웃하는 두 개의 분사홀(52)로 분산 공급되는 바, 이 같은 과정은 모든 분사홀(52)에서 이루어지므로 제 1 버퍼영역(56) 내에서 일차적으로 분산된 반응가스는 보다 균일한 압력으로 각 분사홀(52)을 통해서 챔버본체(50) 내로 유입된다.
다음으로 도 5b에 나타낸 바와 같이 챔버본체(50)로부터 배기되는 반응가스 또한 각 배기홀(54)을 통과하면서 압력이 일차적으로 균일하게 분산된 후 제 2 버퍼영역(58)에서 합류되어 전체적으로 고르게 분포되고, 때문에 반응가스의 보다 균일한 공급 및 배기가 가능하게 된다.
이때 상술한 제 1 및 제 2 버퍼영역(56,58)은 챔버본체(50) 내 벽면에 빈 공간으로 형성된 것으로 나타나 있지만, 이와 달리 챔버본체(50) 내면으로 소정 형태를 갖는 별도의 구성요소인 배플(baffle)을 개재하여 동일한 작용을 할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
한편 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나 이는 어디까지나 예시에 불과한 것으로 본 발명의 정신을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양 한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다. 일례로 본 발명에 따른 챔버형 장치는 건식식각 이외에도 박막의 화학기상증착 등에 사용될 수 있음은 물론이며, 더 나아가 측방에서 공급 및 배출되는 모든 종류의 액정표시장치 제조용 챔버형 장치에 범용적으로 적용이 가능하다.
이에 본 발명의 독창적인 기술적 사상을 벗어나지 않는 한 본 발명의 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 이하의 청구 범위를 통하여 보다 분명해질 것이다.
상술한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조를 위한 챔버형 장치는 반응가스의 공급 및 배기압력을 위치에 따른 구분없이 균일하게 제어할 수 있는 장점이 있다. 따라서 기판 전면에 걸쳐 고른 균일도를 갖는 박막증착 내지는 식각이 가능한 바, 이를 통해서 보다 개선된 액정표시장치용 기판을 구현할 수 있다.

Claims (8)

  1. 밀폐된 내부 반응영역을 정의하는 챔버본체와;
    상기 반응영역 내에 마련되어 기판이 안착되는 서셉터와;
    상기 기판 일 가장자리에 대응되는 상기 챔버본체 일측 내면 가로방향을 따라 다수가 나란하게 일정 배열된 분사홀과;
    상기 기판 타 가장자리에 대응되는 챔버본체 타측 내면 가로방향을 따라 다수가 나란하게 일정 배열된 배기홀을 포함하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 분사홀을 상호 연통시키도록 상기 챔버본체 일면 내부 가로방향으로 형성되어, 상기 분사홀로 공급되는 상기 반응가스가 경유되는 제 1 버퍼영역과;
    상기 다수의 배기홀을 상호 연통시키도록 상기 챔버본체 타면 내부 가로방향으로 형성되어, 상기 배기홀을 통해 흡입된 상기 반응가스가 합류되는 제 2 버퍼영역을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 버퍼영역은 각각 상기 반응가스의 이동방향을 적어도 한 차례 변환시키도록 절곡된 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,
    상기 분사홀과 배기홀은 각각 상하의 높이가 좌우 폭보다 큰 상하방향의 스탠드형 장공인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 분사홀과 배기홀은 각각 상하의 높이가 2.0 내지 6.0mm, 폭이 1.5 내지 5.5mm, 간격이 20.5 내지 24.5mm인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응영역 내에서 상기 기판을 사이에 두고 서로 대면되며 각각 RF 고전 압이 인가되는 상전극부 및 접지된 하전극부를 더욱 포함하여, 상기 반응영역 내에서 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 처리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 하전극부는 상기 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 처리는 건식식각 또는 화학기상증착인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 챔버형 장치.
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