KR20060019216A - 기판처리장치 - Google Patents

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KR20060019216A
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최희환
김상갑
오민석
이영욱
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삼성전자주식회사
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    • G02F1/1303—Apparatus specially adapted to the manufacture of LCDs

Abstract

기판의 생산성 및 신뢰성을 도모하기 위한 기판처리장치가 개시된다. 기판제조장치는 진공 챔버와, 제1 전극부와, 제2 전극부를 포함한다. 진공 챔버는 반응가스가 채워지고, 제1 전극부는 진공 챔버 내에 구비며, 제2 전극부는 제1 전극부에 대향하여 일정한 간격으로 유지되어 기판을 지지한다. 제1 전극부 및 제2 전극부 중 어느 하나의 가장자리는 곡률을 갖도록 형성된다. 이에 따라, 제1 전극부 및 제2 전극부 중 어느 하나에 형성된 곡률에 의해 두 전극 간에는 실질적으로 균일한 전기장이 형성됨으로써 기판의 생산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
전기장, 포텐셜, 플라즈마, 전극, 곡률

Description

기판처리장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
도 1은 플라즈마 공정 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 공정 장비내의 두 개의 평판형 전극에 의해 형성된 포텐셜 분포도이다.
도 3a는 두 개의 평판형 전극 사이의 간격(Lz1)과 전극의 길이(L1)를 조정하여 L1/Lz1 값을 크게 한 경우에 대한 포텐셜의 분포도들이다.
도 3b는 두 개의 평판형 전극 사이의 간격(Lz2)을 조정하여 L2/Lz2 값을 크게 한 경우에 대한 포텐셜의 분포도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판제조장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 에지 부분에 곡률을 갖는 상부 전극과 하부 기판 간의 포텐셜 분포도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판제조장치에 대한 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110,210 : 진공 챔버 130,230 : 상부 전극
120,220 : RF 전원부 140,240 : 하부 전극
150,260 : 바이어스 전원부 250 : 지지부재
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 생산성 및 신뢰성을 도모하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치의 기판을 제조하는 공정은 50% 이상이 플라즈마를 이용한 공정으로 구성된다. 예컨대, 플라즈마 식각 공정, 플라즈마 화학 기상 증착 공정(PE CVD), 및 플라즈마 스퍼터링 공정 등이 있다.
도 1은 플라즈마 공정 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 플라즈마 공정 장치는 진공 챔버(10)와, RF 전원부(11)와, 상기 RF 전원부(11)와 연결되는 RF 전원이 인가되는 상부 전극(13)과, 상기 상부 전극(13)과 대향하며 처리할 기판이 안착되는 하부 전극(15)을 갖는다. 상기 진공 챔버(10) 내에 유입된 가스는 상부 전극(13)에 RF 전력이 인가되면 상부 전극(13)과 하부 전극(15) 사이에 전기장이 형성되며, 이에 의해 가스는 플라즈마로 이온화된다. 평행한 두 개의 평판형 전극(13,15)에 형성된 전기장은 도시된 바와 같이, 중앙 부분에서는 비교적 균일하게 형성되나, 반면, 에지 부분에서는 균일성이 나빠진다. 이러한 전기장의 불균일성은 기판처리에 비효율적인 문제점을 야기한다.
도 2는 도 1의 플라즈마 공정 장치내의 두 개의 평판형 전극(13,15)에 의해 형성된 포텐셜(potential) 분포도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 포텐셜의 분포는 상부 전극(13)의 중앙 부분에서는 상부 전극(13)으로부터 멀어질수록 작아지는 비교적 평행한 포텐셜 분포를 가지나, 에지 부분에서는 중앙 부분의 포텐셜 분포에 비해 불균일한 포텐션 분포를 갖는다. 이와 같이, 두 개의 평판형 전극(13,15) 사이에 형성된 전기장은 에지 부분에서 왜곡이 발생한다.
일반적으로 두 개의 평판형 전극간의 포텐셜 분포의 균일성은 L/Lz 가 클수록 좋아진다(여기서, L은 전극의 길이이며, Lz는 두 전극간의 간격이다.) 이에 따라서, 상기 상부 전극(13)의 중앙 부분 및 에지 부분의 포텐셜 분포를 균일하게 하기 위해 상기 상부 전극(13)과 하부 전극(15)의 간격(Lz)과, 상부 전극(13) 및 하부 전극(15)의 길이(L)를 조정할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 두 개의 평판형 전극 사이의 전기장의 균일성을 향상시키기 위해 L/Lz 값을 크게 한 경우에 대한 포텐셜의 분포도들이다.
도 3a는 상기 두 개의 전극(13-1,15-1) 간의 간격(Lz1)을 줄이고, 상기 두 개의 전극(13-1,15-1)의 길이(L1)를 길게 형성하여 L1/Lz1 값을 크게 한 경우의 포텐셜 분포도이다. 도 3b는 상기 두 개의 전극(13-2,15-2)간의 간격(Lz2)만을 줄여 L2/Lz2 값을 크게 한 경우의 포텐셜 분포도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 두 개의 전극 간의 간격을 줄여 전기장의 균일성을 향상시킬 경우, 두 개의 전극 간의 간격에 비해 포텐셜의 차이가 크게 형성된다. 상기 포텐셜 차이는 아크(ARC)를 발생시킬 수 있는 단점을 가짐에 따라 이를 해결해야 하는 또 다른 과제가 발생한다.
이와 같이, 두 개의 평판형 전극간에 형성된 전기장을 이용하는 기판처리장치에서 상기 전기장의 균일성 확보는 가장 큰 과제가 되고 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 균일한 전기장 분포를 갖는 기판제조장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 기판제조장치는 진공 챔버와, 제1 전극부와, 제2 전극부를 포함한다. 상기 진공 챔버는 반응가스가 채워지고, 상기 제1 전극부는 상기 진공 챔버 내에 구비며, 상기 제2 전극부는 상기 제1 전극부에 대향하여 일정한 간격으로 유지되어 기판을 지지한다. 상기 제1 전극부 및 제2 전극부 중 어느 하나의 가장자리는 곡률을 갖도록 형성된다. 상기 제2 전극부에 곡률이 형성된 경우, 상기 제2 전극부 위에는 상기 기판을 지지하는 지지부재를 더 포함하며, 상기 지지부재는 절연 물질로 형성된다.
또한, 상기 기판처리장치는 상기 제1 전극부에 RF 전력을 인가하는 RF 전원부와, 상기 제2 전극부에 바이어스 전력을 인가하는 바이어스 전원부를 더 포함하며, 상기 제1 전극부에 상기 RF 전력이 인가되고, 상기 제2 전극부에 상기 바이어스 전력이 인가되면, 상기 제1 전극부와 제2 전극부 사이에 존재하는 상기 반응가스가 이온화된 플라즈마에 의해 기판이 처리된다.
이러한 기판제조장치에 의하면, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 중 어느 하나의 가장자리 부분에 곡률을 형성함으로써, 상기 전극부 사이의 전기장이 실 질적으로 균일하게 형성되어 기판의 제조공정을 용이하게 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판제조장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 기판제조장치는 진공 챔버(110)와, RF 전원부(120)와, 바이어스 전원부(150)를 포함한다.
상기 진공 챔버(110)에는 상기 RF 전원부(120)로부터 전원을 인가 받는 상부전극(130)과, 상기 상부 전극(130)과 마주하며 처리할 기판(300)이 안착되고 상기 바이어스 전원부(150)로부터 바이어스 전원을 인가받는 하부 전극(140)을 갖는다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 진공 챔버(110)의 일측면에는 상기 진공 챔버(110)의 내부로 상기 가스를 제공하는 가스 제공부(미도시)가 연결된다.
또한, 상기 진공 챔버(110) 하부 일 측면에는 상기 진공 챔버(110) 내부를 진공 상태로 형성하고, 제조 공정을 진행하는 동안에 발생하는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 진공펌프(미도시)가 연결된다. 그리고, 상기 진공 챔버(110)와 진공펌프를 연결하는 진공 라인(미도시)에는 상기 진공 챔버(110) 내부의 진공도를 조절하기 위한 드로틀 밸브(미도시) 및 진공 펌프의 동작에 따라 개폐되는 게이트 밸브(미도시)가 구비된다.
상기 상부 전극(130)은 중심 부분이 상기 하부 전극(140)과 평행하며, 가장자리 부분으로 갈수록 상기 하부 전극(140) 측으로 휘어진 곡률을 갖도록 형성한다. 상기 상부 전극(130)은 상기 RF 전원부(120)와 연결되어 RF 전력을 인가 받는 다.
상기 하부 전극(140)은 기판(300)을 안착하기 위한 플랫 형상을 가지며, 상기 상부 전극(130)에 인가되는 RF 전력에 대응하는 바이어스 전력이 인가된다.
상기 진공 챔버(110)의 상부 전극(130)에서 RF 전력이 인가되고, 상대적으로 바이어스 전력이 인가되는 하부 전극(140)은 접지 상태가 된다. 즉, 상부 전극(130)에 RF 전력이 인가됨에 따라서 상부 전극(130)과 하부 전극(140)간의 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 의해 상기 진공 챔버(110)내에 주입된 가스가 이온화되어 플라즈마(160)를 발생한다.
상기 플라즈마(160)에 의해 상기 하부 전극(140) 위의 기판(300)은 플라즈마 처리된다. 예컨대, 기판처리장치에 따라서 식각, 증착, 및 스퍼터링 등과 같은 공정이 수행된다.
상기 상부 전극(130)과 상기 하부 전극(140)간에 형성된 전기장은 상기 상부 전극(130)의 가장자리 부분에 형성된 곡률에 의해 실질적으로 중심부분과 평행한 분포를 갖는다. 이에 의해 상기 상부 전극(130)과 하부 전극(140) 사이에 형성된 플라즈마가 가장자리 부분 및 중심 부분에 균일하게 분포됨으로써 기판처리공정의 신뢰성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 가장자리 부분에 곡률을 갖는 상부 전극과 하부 기판 간의 포텐셜 분포도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 전극(130)의 가장자리 부분이 하부 전극(140)쪽으로 휘어진 곡률 형상을 갖는 경우, 상기 두 전극(130,140) 간의 포텐셜이 균일하게 형성됨을 볼 수 있다. 즉, 가장자리 부분과 중심 부분의 포텐셜이 차이가 균일함으로 상기 두 전극 사이에 배치된 기판에는 평행한 전기장이 형성된다.
물론, 도 5에서는 RF 전원이 인가되는 상부 전극이 곡률이 갖는 경우를 설명하였으나, 상기 상부 전극에 대향하는 하부 전극의 가장자리 부분이 곡률을 갖는 경우도 도 5에 도시된 바와 같은 균일한 전기장이 형성된다. 바람직하게 상기 전극에 형성된 곡률은 처리할 기판의 네 모서리에 대응하여 형성되어 상기 처리할 기판을 감싸도록 형성된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 기판처리장치는 진공 챔버(210)와, RF 전원부(220)와, 바이어스 전원부(260)를 포함한다.
상기 진공 챔버(210)에는 상기 RF 전원부(220)로부터 전원을 인가 받는 상부전극(230)과, 상기 상부 전극(230)과 마주하며 상기 바이어스 전원부(260)로부터 바이어스 전원을 인가받는 하부 전극(240)과, 상기 하부 전극(240) 상에 배치되어 처리할 기판을 안착하기 위한 평판형의 지지부재(250)를 갖는다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 진공 챔버(210)의 일측면에는 상기 진공 챔버(210)의 내부로 상기 가스를 제공하는 가스 제공부(미도시)가 연결된다.
또한, 상기 진공 챔버(210) 하부 일 측면에는 상기 진공 챔버(210) 내부를 진공 상태로 형성하고, 제조 공정을 진행하는 동안에 발생하는 반응 부산물 및 미반응 가스를 배출하기 위한 진공펌프(미도시)가 연결된다. 그리고, 상기 진공 챔버 (210)와 진공펌프를 연결하는 진공 라인(미도시)에는 상기 진공 챔버(210) 내부의 진공도를 조절하기 위한 드로틀 밸브(미도시) 및 진공 펌프의 동작에 따라 개폐되는 게이트 밸브(미도시)가 구비된다.
상기 상부 전극(230)은 상기 RF 전원부(120)로부터 RF 전력을 인가받는다.
상기 하부 전극(240)은 중심 부분은 상기 상부 전극(230)과 평행하며, 가장자리 부분으로 갈수록 상기 상부 전극(230) 측으로 휘어진 곡률을 갖도록 형성된다. 상기 하부 전극(240)은 바이어스 전원부(260)와 연결되어 바이어스 전력을 인가 받는다.
상기 지지부재(250)는 곡률을 갖는 하부 전극(240) 위에 배치되어, 처리할 기판을 지지하기 위한 평판형의 절연부재이다.
즉, RF 전력이 인가된 상부 전극(230)과 바이어스 전력이 인가된 하부 전극(240)간에 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 의해 상기 진공 챔버(210)내의 가스는 이온화되어 플라즈마를 발생한다. 이렇게 발생한 플라즈마는 상기 지지부재(250)에 안착된 기판을 처리한다.
상기 상부 전극(230)과 상기 하부 전극(240)간에 형성된 전기장은 상기 하부 전극(240)의 가장자리 부분에 형성된 곡률에 의해 실질적으로 중심부분과 평행한 분포를 갖는다. 이에 의해 상기 상부 전극(230)과 하부 전극(240) 사이에 형성된 플라즈마가 가장자리 부분 및 중심 부분에 균일하게 분포됨으로써 기판처리공정의 신뢰성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기판제조장치의 상부 전극 또는 하부 전극 중 어느 하나의 가장자리 부분에 곡률을 형성함으로써, 상기 두 전극에 의해 형성되는 전기장의 분포를 균일하게 할 수 있다. 상기 전기장이 균일하게 형성되면, 상기 전기장에 의해 이온화된 플라즈마가 균일하게 형성됨에 따라서 기판처리를 효율적으로 할 수 있다. 이에 의해 기판제조장치에 의한 기판의 생산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 반응가스가 채워지는 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에 구비된 제1 전극부; 및
    상기 제1 전극부에 대향하여 일정한 간격으로 유지되어 기판을 지지하는 제2 전극부를 포함하며,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 중 어느 하나의 가장자리는 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 어느 하나의 가장자리는 상기 기판의 가장자리 영역을 감싸는 형상을 갖도록 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 중 다른 하나는 플랫형상인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극부와 제2 전극부간의 가장자리 영역에 형성된 전기장은 상기 제1 전극부와 제2 전극부간의 중심 영역에 형성된 전기장과 실질적으로 평행하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극부가 곡률을 갖는 경우,
    상기 제2 전극부 위에는 상기 기판을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지부재는 절연성을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극부에 RF 전력을 인가하는 RF 전원부; 및
    상기 제2 전극부에 바이어스 전력을 인가하는 바이어스 전원부를 더 포함하는 기판처리장치.
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