KR20060110693A

KR20060110693A - 플라즈마 장치

Info

Publication number: KR20060110693A
Application number: KR1020050033183A
Authority: KR
Inventors: 배경정; 조관영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-10-25

Abstract

본 발명은 플라즈마 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 플라즈마 장치는 기판이 출입하는 출입 개구가 마련되어 있으며 반응공간을 형성하는 반응챔버와; 출입 개구를 개폐시키는 게이트 블록; 및 게이트 블록의 폐쇄 상태에서, 게이트 블록과 반응챔버를 전기적으로 연결시키는 도전부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 기생 플라즈마로 인한 아크 발생을 감소시킬 수 있다.

Description

플라즈마 장치{PLASMA APPRATUS}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 장치의 단면도,

도 2는 도 1의 'A'영역의 확대 단면도,

도3는 제2실시예에 따른 플라즈마 장치를 설명하기 위한 요부 단면도이다.

* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *

1 : 플라즈마 장치 10 : 버퍼챔버

11 : 외부 출입구 13 : 외부 게이트 블록

15 : 이송로봇 20 : 반응챔버

21 : 반응챔버벽 23 : 상부전극

25 : 하부전극 27 : 출입 개구

29 : RF전원 30 : 게이트 도어

31 : 게이트 도어 격벽 33 : 게이트 블록

35 : 밀패부재 37 : 도전부재

39 : 지지부재 40 : 개폐 구동부

본 발명은 플라즈마 장치에 관한 것으로, 플라즈마를 이용하여 기판에 패턴을 형성하는 플라즈마 장치에 관한 것이다.

반도체 또는 액정표시장치의 기판의 제조에 있어서 기판에 원하는 패턴을 형성하기 위하여 식각 공정이 사용된다. 식각 공정은 습식식각과 건식식각으로 나누어지는데, 건식식각에서는 통상 플라즈마를 사용한다.

플라즈마를 이용한 건식식각에서는 챔버에 반응 가스를 유입하고 일정 압력 하에서 플라즈마 방전을 시켜준다. 플라즈마 방전에 의하여 유입된 가스는 이온이나 라디칼, 전자들로 분리된다. 이때, 인가된 전기장에 의하여 충돌과 상호 반응이 일어나면서 이온은 전기장에 의하여, 라디칼은 확산에 의하여 기판과 반응한다. 물리적 충돌과 화학적 반응에 의한 동시작용으로 식각이 행해지는 것이다. 이러한 식각방법은 라디칼이 주로 식각에 참여하는 플라즈마 식각 방식과 이온이 주로 식각에 참여하는 반응성 이온 식각으로 나누어진다.

위와 같은 플라즈마 장치는 플라즈마가 발생되어 식각이 행해지는 반응챔버와 상기 반응챔버에 연결되어 기판이 상기 반응챔버로 이송되도록 가이드하는 이송로봇을 포함하는 진공가능한 버퍼챔버 및 상기 반응챔버와 상기 버퍼챔버를 연결하며 기판이 출입하는 출입 개구를 개폐시키는 게이트 블록을 포함한다. 반응챔버에서 플라즈마는 상부전극과 하부전극 사이에 형성되며, 상부전극과 하부전극 사이에 식각 대상인 기판이 위치한다.

여기서, 반응챔버의 밀폐를 위하여 반응챔버를 향하는 게이트 블록면에 오링(O-ring)과 같은 밀폐부재를 사용하는데, 밀폐부재로 인하여 게이트 블록이 반 응챔버의 벽에 전기적으로 연결되지 못하는 경우가 있다. 이 경우, RF전원에 의하여 반응챔버에 고전압이 공급되면, 반응챔버의 출입 개구 상단부와 하단부 사이에 전위차가 발생되고, 이송로봇이 반응챔버 쪽으로 움직임에 의하여 버퍼챔버의 게이트 블록 쪽에 기생 플라즈마가 발생된다.

그러나, 액정표시장치가 대형화 되어감에 따라, 반응챔버의 출입 개구도 커져서 출입 개구의 상단부와 하단부의 전위차는 커지게 된다. 이에 의해 발생되는 기생 플라즈마도 증가되어 아크를 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 기생 플라즈마로 인한 아크 발생을 감소시킬 수 있는 플라즈마 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판이 출입하는 출입 개구가 마련되어 있으며 반응공간을 형성하는 반응챔버와; 출입 개구를 개폐시키는 게이트 블록; 및 게이트 블록의 폐쇄 상태에서, 게이트 블록과 반응챔버를 전기적으로 연결시키는 도전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치에 의하여 달성된다.

여기서, 게이트 블록과 반응챔버를 전기적 연결시키기 위하여 도전부재는 게이트 블록의 둘레를 따라 마련될 수 있다.

그리고, 도전부재는 금속판일 수 있다.

또한, 반응챔버를 밀폐시켜 안정적으로 플라즈마 방전을 일으키기 위하여 반응챔버를 향하는 게이트 블록면에 위치하며, 게이트 블록의 폐쇄시 반응챔버에 밀 착되는 고무재질의 밀폐부재를 더 포함할 수 있다.

여기서, 게이트 블록의 폐쇄시 밀폐부재를 사이에 두고 게이트 블록과 반응챔버는 이격되어 있을 수 있다.

그리고, 상기 게이트 블록과 반응챔버를 안정적으로 연결시키기 위하여 게이트 블록의 둘레를 따라 마련되어 있는 도전성의 지지부재를 더 포함하며, 도전부재는 지지부재에 지지되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 반응챔버에 연결되어 있는 진공가능한 버퍼챔버를 더 포함할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 플라즈마 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 장치의 단면도이고, 도2는 도1의 'A'영역을 확대한 단면도이다.

플라즈마 장치(1)는 기판(50)이 반응챔버(20)로 이송되도록 가이드하는 이송로봇(15)을 포함하는 진공가능한 버퍼챔버(10)와, 기판(50)이 출입하는 출입 개구(27)가 마련되어 있으며 플라즈마가 발생되어 식각이 행해지는 진공의 반응챔버(20)와, 버퍼챔버(10)와 반응챔버(20)를 연결하며 출입 개구(27)를 개폐시키는 게이트 블록(33)을 포함하는 게이트 도어(30) 및 상기 게이트 블록(33)을 구동시키는 개폐 구동부(40)를 포함한다.

버퍼챔버(10)는 외부 출입구(11)와, 외부 출입구(11)를 개폐하는 외부 게이트 블록(13), 기판(50)을 반응챔버(20)로 이송시키는 이송로봇(15) 및 진공장치(미도시)를 포함한다. 버퍼챔버(10)는 반응챔버(20)의 버퍼 역할을 하는 곳이다. 식각 대상인 기판(50)이 외부 출입구(11)를 통하여 버퍼챔버(20)의 내부로 이송되고, 외 부 출입구(11)가 외부 게이트 블록(13)에 의하여 닫히면 진공장치(미도시)에 의하여 버퍼챔버(10)의 내부가 진공상태로 된다. 버퍼챔버(10)의 내부는 반응챔버(20)의 내부와 동일한 수준의 진공상태를 유지하게 되며, 이 상태에서 출입 개구(27)가 열리면 이송로봇(25)이 기판(50)을 반응챔버(20)로 이송시킨다. 이에 의하여, 반응챔버(20) 내부의 환경은 파괴되지 않으면서 기판(50)을 외부로부터 반응챔버(20)로 안정적으로 이송할 수 있다.

반응챔버(20)는 반응챔버벽(21), 상부전극(23), 하부전극(25) 및 RF전원(29)을 포함한다.

반응챔버벽(21)은 반응공간을 형성하며, 후술할 상부전극(21)과 하부전극(31) 등을 수용하고 있다. 반응챔버벽(21)에는 반응가스가 유입되는 유입구와, 펌프와 연결되어 반응챔버(20) 내의 진공을 유지하기 위한 홀 및 버퍼챔버(10)를 향하는 면에 기판(50)의 출입을 위한 출입 개구(27)가 형성되어 있다.

상부전극(23)은 판상으로, 통상 알루미늄으로 만들어진다. 그리고, 상부전극(23)에는 반응가스의 유입을 위하여 가스통과공이 다수 형성되어 있다. 상부전극(23)에는 상부전극(23)을 안정하게 하거나 절연을 위하여 알루미늄 산화물층 또는/및 알루미늄 수화물 층이 형성되어 있다.

하부전극(25)도 상부전극(23)과 같이 통상 판상이며, 알루미늄으로 제조된다. 그리고, 하부전극(25)의 상면에 식각 대상인 기판(50)이 안착된다. 하부전극(25)은 사각의 판형상으로 제조될 수 있다. 또한, 하부전극(25)은 단차가 형성되어 있는 판 형상으로 제조될 수 있으며, 온도 및 정전기로 인하여 기판(50)에 얼룩이 발생 하는 문제를 해결하기 위해 하부전극(25)의 상면에 돌기가 형성되어 있을 수도 있다. 그리고, 하부전극(25)은 하부전극(25)의 절연을 위하여 세라믹 용사방법 또는 양극산화 방법에 의하여 세라믹 코팅층을 더 포함할 수 있다.

상부전극(23)과 하부전극(25)은 반응챔버벽(21) 내에 상호 대향하여 이격되어 위치하며, 이 사이에 식각 대상인 기판(50)이 위치한다. 상부전극(23)의 상부로 반응 가스가 유입되고, RF전원(29)으로부터 전원이 공급되면 상부전극(23)과 하부전극(25) 사이에 플라즈마가 발생되면서 식각이 행해진다. 여기서, 상부전극(23)과 하부전극(25)은 통상 알루미늄으로 만들어지며, 반응 가스로는 통상 아르곤이 사용된다. 식각 공정이 끝나면 반응챔버(20) 내의 공정가스는 진공장치(미도시)에 의하여 반응챔버(20)의 외부로 배출된다. 기판(50)상에는 식각될 금속층, 반도체층 및 절연층이 노출되어 있다.

게이트 도어(30)는 범퍼챔버(10)와 반응챔버(20)를 연결하는 격벽(31)과 개폐 구동부(40)에 의하여 반응챔버(20)의 출입 개구(27)를 개폐하는 게이트 블록(33)을 포함한다. 게이트 블록(33)은 사각 플레이트 형상이며, 게이트 블록(33)에는 반응챔버(20)의 밀폐를 위한 밀폐부재(35), 게이트 블록(33)과 반응챔버(20)를 전기적으로 연결시키는 도전부재(37) 및 상기 도전부재(37)을 지지하는 지지부재(39)가 결합되어 있다.

밀폐부재(35)는 반응챔버(20)를 향하는 게이트 블록면의 가장자리를 따라 마련되어 있다. 밀폐부재(35)의 예로 오링(O-ring)과 같은 고무재질의 구성요소가 사용될 수 있다. 개폐 구동부(40)에 의하여 게이트 블록(33)이 닫히면 밀폐부재(35) 에 의하여 반응챔버(20)는 밀폐된다.

지지부재(39)는 'L'자 형상으로 게이트 블록(33)의 둘레를 따라 마련되어 있으며 도전성 재질로 마련된다. 지지부재(39)는 게이트 블록의 상단, 하단, 좌단 및 우단 중 적어도 어느 한곳에 마련될 수도 있다.

도전부재(37)는 지지부재(39)에 지지되어 게이트 블록(33)의 둘레를 따라 마련되어 있으며 금속판과 같은 도전성 재질로 마련된다. 도전부재(37)는 게이트 블록(33)의 상단, 하단, 좌단 및 우단 중 적어도 어느 한곳에 마련될 수도 있다. 도전부재(37)은 게이트 블록(33)의 폐쇄 상태에서, 게이트 블록(33)과 반응챔버(20)를 전기적으로 연결시켜준다. 이에 의하여, 게이트 블록(33)과 반응챔버(20)는 등전위를 이루게 되어 반응챔버(20)의 출입 개구(27) 주위의 전위차가 제거된다.

개폐 구동부(40)는 게이트 블록(33)을 상하로 구동시켜 반응챔버(20)의 출입 개구(27)를 개폐시킨다. 한편, 버퍼챔버(10)의 외부 게이트 블록(13)도 개폐 구동부(40)에 의하여 개폐될 수 있으며, 별도의 구동부에 의하여 개폐될 수 있다.

이하에서는 제1실시예에 따른 기생 플라즈마의 발생 감소원리를 설명한다.

표시장치가 대형화 됨에 따라 표시장치의 제조장비도 대형화 되어가고 있다. 표시장치의 대표적인 예로 액정표시장치(Liquid Crystal Display)가 있으며, 상기 액정표시장치의 제조장비로 플라즈마를 이용하여 기판에 소정의 패턴을 형성하는 플라즈마 장치(1)가 사용된다. 여기서, 기판(50)이 대형화 되어감에 따라 기판(50)이 출입하는 플라즈마 장치(1)의 출입 개구(27)도 커지고 있다. RF전원(29)으로부터 상부전극(23)과 하부전극(25)에 전원이 인가되면 상부전극(23)과 하부전극(25) 의 사이공간에 플라즈마가 발생된다. 이 경우, 플라즈마 장치(1)의 대형화로 출입 개구(27)도 커짐에 따라 RF전원(29)의 영향으로 인하여 반응챔버(20)의 출입 개구(27)의 상단부와 하단부 사이에 전위차가 커지되게 된다. 그리고, 오링(O-ring)과 같은 밀폐부재에 의하여 게이트 블록(33)이 반응챔버(20) 등에 전기적으로 연결되지 못하고 고립되어 있는 상태가 될 경우, 게이트 블록(33)이 안테나와 같은 역할을 하게 되어, 다른 전위를 갖는 이송로봇(15)이 기판(50)을 반응챔버(20)로 이송시키기 위하여 게이트 블록(33) 쪽으로 움직일 경우, 버퍼챔버(10) 쪽에 전기적인 방전이 발생된다.

이와 같은 경우에, 양 챔버(10, 20) 내부의 압력차이에 의하여 반응챔버(20)에서 버퍼챔버(10)로 소정량 유입되는 아르곤 가스와 버퍼챔버(10)에 채워진 질소가스 또는 기타 가스에 방전이 일어나게 되어 기생 플라즈마가 버퍼챔버(10) 쪽에 발생된다. 기생 플라즈마는 버퍼챔버(10) 내에 아크를 발생시키고, 이러한 아크에 의하여 파편 등이 발생하게 된다. 이러 아크와 파편은 플라즈마 장치의 오작동 및 소음의 원인이 되고, 기판(50)에 원하는 패턴을 형성할 수 없게 된다.

이에 본 발명에서는, 도전부재(37)를 게이트 블록(33)의 둘레를 따라 마련하여 게이트 블록(33)과 반응챔버벽(21)을 전기적으로 연결시켜, 출입 개구(27)의 커짐에 따른 출입 개구(27)의 상단부와 하단부의 전위차를 감소시킨다. 그러므로, 게이트 블록(33)은 전기적으로 고립되지 않게 되어 안테나와 같은 역할을 수행할 수 없게되고, 또한 출입 개구(27)의 상단부와 하단부의 전위차는 감소된다. 이 상태에서 이송로봇(15)이 기판(50)의 이송을 위하여 반응챔버(20) 쪽으로 움직여도 버퍼 챔버(10) 쪽에 방전이 일어 나지 않게 되므로 기생 플라즈마의 발생이 감소된다.

이에 의하여, 기생 플라즈마로 인한 아크 발생이 방지되고, 아크로 인한 파편 발생이 방지되어 장치의 오작동 및 소음 등의 문제점이 해결된다.

도3는 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 장치의 요부 단면도이다.

도3에 도시된 바와 같이, 게이트 블록(133)의 둘레를 감싸는 띠모양의 도전부재(137)를 마련하고, 상기 도전부재(137)의 양 단부를 게이트 도어(130)의 격벽(131)과 전기적으로 연결시켜 게이트 블록(133)의 접지성을 높인다. 이에 의해, 게이트 블록(133)이 전기적으로 고립되지 않게 되고, 도전부재(137)에 의하여 반응챔버(120)의 출입 개구(127) 주위(상단부와 하단부)의 전위차가 감소되어 기생 플라즈마의 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 도전부재(137)의 단부와 격벽(131)과 연결되는 부위에 지지부재(139)를 마련할 수 있다. 또한 도3에 도시된 바와 같이, 도전부재(137)에는 절곡부(140)가 마련되어 있어, 게이트 블록(133)은 상하로 움직이면서 출입 개구(127)를 여닫을 수 있다. 상기 절곡부(140)는 힌지구조일 수 있다. 이에 의하여, 기생 플라즈마로 인한 아크 발생이 방지되어 플라즈마 장치의 오작동 및 소음 등의 문제점을 해결할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기생 플라즈마에 의한 아크 발생이 방지된 플라즈마 장치를 제공할 수 있다.

Claims

기판이 출입하는 출입 개구가 마련되어 있으며 반응공간을 형성하는 반응챔버와;

상기 출입 개구를 개폐시키는 게이트 블록; 및

상기 게이트 블록의 폐쇄 상태에서, 상기 게이트 블록과 상기 반응챔버를 전기적으로 연결시키는 도전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 도전부재는 상기 게이트 블록의 둘레를 따라 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 도전부재는 금속판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응챔버를 향하는 상기 게이트 블록면에 위치하며, 상기 게이트 블록의 폐쇄시 상기 반응챔버에 밀착되는 고무재질의 밀폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 게이트 블록의 폐쇄시 상기 밀폐부재를 사이에 두고 상기 게이트 블록과 상기 반응챔버는 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 게이트 블록의 둘레를 따라 마련되어 있는 도전성의 지지부재를 더 포함하며,

상기 도전부재는 상기 지지부재에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응챔버에 연결되어 있으며 진공가능한 버퍼챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.