KR20070068545A - Plasma thin film treatment apparatus using and the method using the same - Google Patents

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KR20070068545A
KR20070068545A KR1020050130242A KR20050130242A KR20070068545A KR 20070068545 A KR20070068545 A KR 20070068545A KR 1020050130242 A KR1020050130242 A KR 1020050130242A KR 20050130242 A KR20050130242 A KR 20050130242A KR 20070068545 A KR20070068545 A KR 20070068545A
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

An apparatus and a method for processing a plasma thin film is provided to improve the efficiency of the apparatus by continuously carrying out an etching process and an ashing process for one substrate in a unitary chamber. A plasma thin film processing apparatus includes a reaction gas supply unit(50) for supplying a reaction gas, at least one remote plasma source(60) for exciting the reaction gas into plasma, and a chamber(70) with a defined reaction region(A), the plasma flowing in the reaction region. An upper electrode(72) is positioned in the chamber, and is applied with a RF voltage. A lower electrode(74) is positioned in the chamber opposite to the upper electrode, the reaction region being interposed between the upper and the lower electrodes.

Description

플라즈마 박막처리장치 및 박막처리방법{plasma thin film treatment apparatus using and the method using the same}Plasma thin film treatment apparatus using and the method using the same}

도 1은 일반적인 플라즈마 박막처리장치에 대한 단면도.1 is a cross-sectional view of a typical plasma thin film processing apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치에 대한 단면도2 is a cross-sectional view of a plasma thin film processing apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치 일부에 대한 외관도.Figure 3 is an external view of a portion of the plasma thin film processing apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치를 이용한 박막처리 순서도.4 is a thin film processing flowchart using the plasma thin film processing apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : 기판 50 : 반응가스공급수단2: substrate 50: reaction gas supply means

52,54 : 제 1 및 제 2 탱크 56 : MFC52,54: first and second tank 56: MFC

58 : 공급관 60 : 리모트플라즈마소스58: supply pipe 60: remote plasma source

70 : 챔버 72 : 상부전극70 chamber 72 upper electrode

74 : 하부전극 76 : 히터74: lower electrode 76: heater

78 : 디퓨저플레이트 78a : 디퓨저홀78: diffuser plate 78a: diffuser hole

80 : 배기수단 82 : 배기포트80 exhaust means 82 exhaust port

A: 반응영역 N : 분지점A: reaction zone N: branch point

본 발명은 플라즈마(plasma) 박막처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양질의 플라즈마를 다량으로 발생시켜 공정에 기여토록 할 수 있어 처리효율이 높고, 기판 상의 박막에 대한 식각을 비롯한 잔류 포토레지스트(photo-resist)의 제거를 위한 에슁(ashing)공정을 단일공간 내에서 연속적으로 진행할 수 있는 평판표시장치 제조용 플라즈마 박막처리장치 및 이를 이용한 박막처리방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma thin film processing apparatus, and more particularly, to generate a large amount of high-quality plasma to contribute to a process, and thus has high processing efficiency, and a residual photoresist including etching of a thin film on a substrate ( A plasma thin film processing apparatus for manufacturing a flat panel display device capable of continuously performing an ashing process for removing photo-resist in a single space, and a thin film processing method using the same.

현대의 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 전기적 신호를 통해 화상을 표시하는 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해왔고, 이에 부응하여 경박단소(輕薄短小)와 저소비전력화 특징을 지닌 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)로서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD) 등이 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.In line with the modern era of informatization, the display field for displaying images through electrical signals has also been rapidly developed. In response, the flat panel display device with light and small size and low power consumption has been developed. : FPD: Liquid Crystal Display Device (LCD), Plasma Display Panel Device (PDP), Field Emission Display Device (FED), Electroluminescence Display (Electro luminescence Display) Device (ELD) has been introduced to quickly replace the existing Cathode Ray Tube (CRT).

이때 일반적인 평판표시장치는 공통적으로 화상구현을 위한 평판표시패널(plat display panel)을 필수적인 구성요소로 하며, 이는 고유의 형광 또는 편광 물질층을 사이에 두고 두 기판을 나란히 대면 합착시킨 형태를 나타내는바, 최근에는 평판표시패널 상에 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬로 배열하고 각각 을 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)와 같은 스위칭소자로 개별 제어하는 능동행렬방식(active matrix type)이 동영상 구현능력과 색재현성에서 뛰어나 널리 이용되고 있다.In this case, a common flat panel display device is commonly required as a plat display panel for image realization, which represents a form in which two substrates are bonded side by side with their own fluorescent or polarizing material layers interposed therebetween. Recently, an active matrix type in which pixels, which are basic units of image expression, are arranged in a matrix on a flat panel display panel, and each is individually controlled by a switching element such as a thin film transistor (TFT). This video is widely used because of its excellent performance and color reproduction.

한편, 일반적인 평판표시장치의 제조를 위해서는 기판을 대상으로 여러 가지 다양한 공정이 진행되며, 예를 들면 기판 표면에 소정물질의 박막을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 상기 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo-lithography)공정, 상기 박막의 노출된 부분을 제거함으로써 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각(etching) 공정이 수 차례 반복되고, 그 외에 세정, 합착, 절단 등의 다양한 공정이 수반된다.Meanwhile, in order to manufacture a general flat panel display device, various various processes are performed on a substrate. For example, a thin film deposition process of forming a thin film of a predetermined material on the surface of the substrate and exposing selected portions of the thin film are performed. A photo-lithography process and an etching process of patterning the pattern to a desired shape by removing the exposed portions of the thin film are repeated several times. In addition, various processes such as cleaning, bonding and cutting are performed. Entails.

이때 식각공정은 기판 상에 기(旣) 증착된 박막 상부로 포토리소그라피 공정에 의한 포토레지스트패턴(photo-resist pattern)을 형성한 후, 이에 의해 노출된 박막의 일부를 화학적으로 용해 및 제거하는 공정으로서, 기체 상태의 반응가스를 이용하는 건식식각(dry etching)과 액체상태의 식각액을 이용하는 습식식각(wet etching)으로 구분될 수 있고, 이중 건식식각은 통상 반응가스의 플라즈마(plasma)를 이용한다.The etching process is a process of forming a photo-resist pattern by a photolithography process on the previously deposited thin film on the substrate, and then chemically dissolving and removing a part of the exposed thin film. As an example, dry etching using a gaseous reaction gas and wet etching using a liquid etching solution may be used, and double dry etching generally uses plasma of a reaction gas.

첨부된 도 1은 일반적인 플라즈마 식각장치에 대한 단면도로서, 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 챔버(chamber : 10) 및 이의 내부에서 기판(2)을 사이에 두고 대면된 상, 하부전극(20,30)을 포함하는바, 상부전극(20)은 챔버(10)의 반응영역 (A) 상단에 위치되며 RF(Radio Frequency) 전압이 인가되고, 이와 마주보는 하부전극(30)은 반응영역(A) 하단에 위치하여 기판(2)이 안착되는 척(chuck)의 역할과 함 께 바이어스(bias) 전압이 인가된다.1 is a cross-sectional view of a general plasma etching apparatus, and includes a chamber 10 defining a closed reaction region A and upper and lower electrodes 20 facing each other with a substrate 2 therebetween. The upper electrode 20 is positioned above the reaction region A of the chamber 10, and RF (Radio Frequency) voltage is applied thereto, and the lower electrode 30 opposite to the reaction region ( A) A bias voltage is applied along with the role of the chuck on which the substrate 2 is mounted.

그리고 외부에서 공급되는 반응가스를 반응영역(A)의 전면적으로 확산시킬 수 있도록 상부전극(20)과 기판(2) 사이로는 디퓨저플레이트(diffuser plate : 22)가 개재되며, 챔버(10) 일면으로는 적어도 하나의 배기포트(14)가 구비되어 진공펌프 등을 동원해서 반응영역(A)을 배기할 수 있도록 이루어진다.In addition, a diffuser plate 22 is interposed between the upper electrode 20 and the substrate 2 to diffuse the reaction gas supplied from the outside to the entire surface of the reaction region A. At least one exhaust port 14 is provided to exhaust the reaction zone A by mobilizing a vacuum pump or the like.

이에 따라 챔버(10) 내로 기판(2)이 반입되어 하부전극(30) 상에 안착되면 디퓨져플레이트(22)를 통해 반응영역(A) 내의 전면적으로 반응가스가 확산 및 공급되고, 상, 하부전극(20,30)에 각각 RF 고전압과 바이어스전압이 인가되어 반응영역(A) 내의 반응가스는 플라즈마로 여기되는바, 이를 이용해서 기판(2) 상의 박막을 식각하게 된다. 이때 배기포트(14)를 비롯한 진공펌프를 이용해서 반응영역(A) 내부로 진공을 조성할 수 있다.Accordingly, when the substrate 2 is introduced into the chamber 10 and seated on the lower electrode 30, the reaction gas is diffused and supplied to the entire surface of the reaction region A through the diffuser plate 22. An RF high voltage and a bias voltage are applied to (20, 30), respectively, and the reaction gas in the reaction region (A) is excited by a plasma, thereby etching the thin film on the substrate (2). At this time, it is possible to create a vacuum in the reaction zone (A) by using a vacuum pump including the exhaust port (14).

한편, 상술한 설명 중 반응영역(A)에 생성된 플라즈마에는 직접적으로 박막의 식각에 기여할 수 있도록 높은 활성화에너지를 보유한 라디칼(radical)과 단순 여기된 이온(ion)이 혼재되어 있는데, 상기의 일반적인 플라즈마 식각장치에 의한 플라즈마 내에는 이온의 함량이 상대적으로 높게 나타난다.Meanwhile, in the above description, the plasma generated in the reaction region A contains radicals and simple excited ions having high activation energy to directly contribute to the etching of the thin film. In the plasma by the plasma etching apparatus, the ion content is relatively high.

이로 인해 식각효율과 공정신뢰성이 저하되는 단점을 보이고 있다.As a result, the etching efficiency and process reliability are deteriorated.

또한 일반적인 플라즈마 식각장치는 식각의 용도로만 한정되며, 그 결과 식각이 완료된 기판(2) 상에는 여전히 포토레지스트패턴이 남아 있다. 따라서 기판(2)은 후속의 포토레지스트 제거를 위한 별도의 공정장비로서 에슁(ashibg) 장치로 인계되며, 여기에서는 에슁용 반응가스를 이용한 에슁공정을 통해 기판(2) 상의 포 토레지스트를 제거한다.In addition, the general plasma etching apparatus is limited only to the purpose of etching, and as a result, a photoresist pattern still remains on the substrate 2 on which the etching is completed. Therefore, the substrate 2 is handed over to an ashb apparatus as a separate process equipment for subsequent photoresist removal, and here, the photoresist on the substrate 2 is removed through an etching process using an etching reaction gas. .

이에 본 발명은 일반적인 플라즈마 식각장치의 단점을 극복할 수 있도록 양질의 플라즈마를 다량 발생시킬 수 있어 처리효율과 공정신뢰성이 높고, 아울러 식각을 비롯한 에슁공정을 단일공간 내에서 연속적으로 진행할 수 있는 플라즈마 박막처리장치 및 이를 이용한 박막처리방법을 제공하는데 그 목적을 둔다.Accordingly, the present invention can generate a large amount of high-quality plasma to overcome the shortcomings of the general plasma etching apparatus, high processing efficiency and process reliability, and a plasma thin film capable of continuously performing an etching process including etching in a single space. The present invention aims to provide a processing apparatus and a thin film processing method using the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반응가스를 공급하는 반응가스공급수단과; 상기 반응가스를 플라즈마로 여기하는 하나 이상의 리모트플라즈마소스와; 상기 플라즈마가 유입되는 반응영역이 정의된 챔버와; 상기 챔버 내에 구비되며 RF 전압이 인가되는 상부전극과; 상기 반응영역을 사이에 두고 상기 상부전극과 대면되게 상기 챔버 내에 구비되고, 기판이 안착되며, 상기 기판을 가열할 수 있는 히터가 내장된 상태로 바이어스전압이 인가되는 하부전극과; 상기 반응영역을 배기하는 배기수단을 포함하는 플라즈마 박막처리장치를 제공한다.The present invention to achieve the above object, the reaction gas supply means for supplying a reaction gas; At least one remote plasma source for exciting the reaction gas into a plasma; A chamber in which a reaction region into which the plasma is introduced is defined; An upper electrode provided in the chamber and to which an RF voltage is applied; A lower electrode provided in the chamber to face the upper electrode with the reaction region therebetween, and having a substrate seated thereon and a bias voltage applied thereto with an embedded heater capable of heating the substrate; It provides a plasma thin film processing apparatus comprising an exhaust means for exhausting the reaction region.

이때 상기 반응가스는 식각용 제 1 반응가스와 에슁용 제 2 반응가스를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 1 반응가스는 Ar, 02, NF3, H2, H2O, SF6, CFC, PFC 중 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 반응가스는 O2, N2, H2N2, H2, Ar, 03, CF4 중 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.At this time, the reaction gas is characterized in that it comprises a first reaction gas for etching and a second reaction gas for etching, the first reaction gas is Ar, 0 2 , NF 3 , H 2 , H 2 O, SF 6 , It is characterized in that at least one selected from CFC, PFC, the second reaction gas is characterized in that at least one selected from O 2 , N 2 , H 2 N 2 , H 2 , Ar, 0 3 , CF 4 .

또한 상기 반응가스공급수단은, 상기 제 1 및 제 2 반응가스가 각각 저장되는 제 1 및 제 2 저장탱크와; MFC를 매개로 일단은 상기 제 1 및 제 2 저장탱크에 연결되고, 타단은 적어도 하나로 분지되어 상기 하나 이상의 리모트플라즈마소스에 각각 연결되는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 챔버 내에 상기 상부전극과 상기 기판 사이로 개재되며, 상기 플라즈마를 상기 반응영역 내로 확산시키는 디퓨져플레이트를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.The reaction gas supply means may include: first and second storage tanks in which the first and second reaction gases are stored; One end is connected to the first and second storage tank via the MFC, and the other end includes a supply pipe branched to at least one and connected to the at least one remote plasma source, respectively, Interposed between the substrate, characterized in that it further comprises a diffuser plate for diffusing the plasma into the reaction region.

또한 본 발명은 상기에 기재된 플라즈마 박막처리장치를 이용한 박막처리방법으로서, a) 상기 기판이 상기 하부전극에 안착되어 가열되고, 상기 상부전극과 하부전극에 각각 RF 전압과 바이어스전압이 인가되는 단계와; b) 상기 반응가스가 공급되어 상기 플라즈마로 여기되어 상기 반응영역으로 공급되는 단계를 포함하는 박막처리방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a thin film processing method using the plasma thin film processing apparatus described above, comprising the steps of: a) the substrate is seated on the lower electrode and heated, and an RF voltage and a bias voltage are applied to the upper electrode and the lower electrode, respectively; ; b) providing a thin film processing method comprising the step of supplying the reaction gas is excited by the plasma and supplied to the reaction zone.

이때 상기 반응가스는 식각용 제 1 반응가스와 에슁용 제 2 반응가스로 구분되고, 상기 b) 단계의 상기 반응가스는 상기 제 1 반응가스이고, 상기 플라즈마는 상기 제 1 반응가스의 제 1 플라즈마이며, 상기 b) 단계 이후, C) 상기 제 2 반응가스가 공급되어 상기 제 2 반응가스의 제 2 플라즈마로 여기되어 상기 반응영역으로 공급되는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the reaction gas is divided into a first reaction gas for etching and a second reaction gas for etching, wherein the reaction gas of step b) is the first reaction gas, and the plasma is the first plasma of the first reaction gas. And, after step b), C) is supplied with the second reaction gas, excited by a second plasma of the second reaction gas, and supplied to the reaction zone.

그리고 이때 상기 b) 단계 이후 상기 C) 단계 이전, 상기 반응영역 내부가 배기되는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.And at this time, after the step b) before the step C), characterized in that it further comprises the step of evacuating the inside of the reaction zone.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치의 단면도이고, 도 3의 이의 일부에 대한 외관을 나타낸 개요도이다.2 is a cross-sectional view of the plasma thin film processing apparatus according to the present invention, and is a schematic diagram showing an appearance of a portion thereof in FIG.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치는 크게 반응가스공급수단(50)과, 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(remote plasma source : 60)와, 밀폐된 반응영역(A)을 정의하는 챔버(70)로 구분될 수 있고, 챔버(70)의 반응영역(A) 내에서는 기판(2) 상의 박막에 대한 식각공정과 잔류 포토레지스트를 제거하는 에슁공정을 진행할 수 있다.Referring to these drawings, the plasma thin film processing apparatus according to the present invention largely defines a reaction gas supply means 50, at least one remote plasma source 60, and a closed reaction area A. In the reaction region A of the chamber 70, an etching process for the thin film on the substrate 2 and an etching process for removing residual photoresist may be performed.

각각을 보다 세부적으로 살펴본다.Look at each of them in more detail.

먼저, 반응가스공급수단(50)은 챔버(70)의 반응영역(A)에서 진행되는 기판(2)의 박막처리공정에 필요한 각종 반응가스를 저장 및 공급하는 부분으로서, 각각 서로 다른 종류의 반응가스가 저장되는 둘 이상의 저장탱크(52,54)와, 이들 각각의 저장탱크(52,54)에 저장된 반응가스의 공급량을 조절하는 MFC(Mass Flow Controller : 56) 그리고 상기 MFC(56)에 의해 유량이 조절된 반응가스를 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)로 공급하는 공급관(58)을 포함한다.First, the reaction gas supply means 50 is a part for storing and supplying various reaction gases required for the thin film processing process of the substrate 2 which proceeds in the reaction region A of the chamber 70, and each of the different kinds of reactions. By the MFC (Mass Flow Controller) 56 and the MFC (56) for controlling the supply amount of the reaction gas stored in each of the two or more storage tanks 52, 54, gas storage tanks 52, 54, the gas is stored It includes a supply pipe 58 for supplying the reaction gas with a controlled flow rate to the at least one remote plasma source (60).

이때 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치는 박막의 식각공정과 더불어 잔류포토레지스트의 제거를 위한 에슁공정을 수행하는바, 이를 위해 적어도 둘 이상의 저장탱크(52,54)는 각각 식각용 제 1 반응가스를 저장하는 제 1 저장탱크(52)와 에슁용 제 2 반응가스를 저장하는 제 2 저장탱크(54)로 구분된다. 그리고 이중 제 1 반응가스는 박막의 종류에 따라 틀려질 수 있지만 일례로 Ar, 02, NF3, H2, H2O, SF6, CFC, PFC 중에서 선택된 하나 이상이 될 수 있고, 이들 제 1 반응가스는 제 1 저장탱크(52) 내에 서로 구분 저장되며, 제 2 반응가스는 일례로 O2, N2, H2N2, H2, Ar, 03, CF4 중 선택된 하나 이상이 될 수 있고, 이들 제 2 반응가스는 제 2 저장탱크(54) 내에 서로 구분 저장된다.In this case, the plasma thin film processing apparatus according to the present invention performs an etching process for removing the residual photoresist as well as the etching process of the thin film. For this purpose, the at least two storage tanks 52 and 54 are each the first reaction gas for etching. It is divided into a first storage tank 52 for storing the second storage tank 54 for storing the second reaction gas for the etch. The first reaction gas may be different according to the type of the thin film, but for example, the first reaction gas may be at least one selected from Ar, 0 2 , NF 3 , H 2 , H 2 O, SF 6 , CFC, and PFC. The reaction gases are stored separately from each other in the first storage tank 52, and the second reaction gases may be at least one selected from O 2 , N 2 , H 2 N 2 , H 2 , Ar, 0 3 , and CF 4 . These second reaction gases may be stored separately from each other in the second storage tank 54.

또한 이들 반응가스의 공급량을 조절하는 MFC(56)는 복수개의 유량조절밸브를 포함하여 제 1 및 제 2 반응가스에 대한 유량지시 및 유량제어가 가능하다.In addition, the MFC 56 that controls the supply amount of these reaction gases includes a plurality of flow control valves to enable flow rate indication and flow rate control for the first and second reaction gases.

그리고 이러한 MFC(56)에 의해 유량이 조절된 반응가스는 공급관(58)을 통해서 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)로 각각 공급되며, 이를 위한 공급관(58)의 일단은 MFC(56)를 매개로 제 1 및 제 2 저장탱크(52,54)에 연결되어 반응가스 들이 이동할 수 있는 단일 이동경로를 제공하고, 이러한 단일 이동경로 상의 분지점(N)을 통해 공급관(58)의 타단은 적어도 하나 이상으로 분지되어 리모트플라즈마소스(60)에 일대일 대응 연결된다.And the reaction gas whose flow rate is controlled by the MFC 56 is supplied to each of the at least one remote plasma source 60 through the supply pipe 58, one end of the supply pipe 58 for this to mediate the MFC (56) Connected to the first and second storage tanks 52 and 54 to provide a single movement path through which the reaction gases can move, and through the branch point N on this single movement path, at least one end of the supply pipe 58 Branched as described above, the remote plasma source 60 is connected one-to-one.

다음으로 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)는 공급관(58)을 통해서 공급된 반응가스를 플라즈마로 여기하는 역할을 하며, 이를 위해 2.45GHz의 마이크로웨이브(microwave)를 이용하는 방식이나 상대적으로 낮은 주파수인 400kHz~2.0 MHz를 이용하는 방식이 사용될 수 있고, 그 외에도 여러 가지 방식이 두루 사용 가능 하다. 즉, 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치의 리모트플라즈마소스(60)는 제 1 및 제 2 반응가스를 플라즈마로 여기시킬 수 있는 한 일반적인 기술적 사상을 기초로 하는 모든 종류가 사용될 수 있다.Next, the at least one remote plasma source 60 serves to excite the reaction gas supplied through the supply pipe 58 to the plasma, for this purpose using a microwave of 2.45 GHz or a relatively low frequency A method using 400 kHz to 2.0 MHz can be used, and many other methods can be used. That is, as long as the remote plasma source 60 of the plasma thin film processing apparatus according to the present invention can excite the first and second reaction gases to the plasma, any kind based on the general technical concept may be used.

마지막으로 챔버(70)는 기판(2) 상의 박막에 대한 식각공정과 잔류포토레지스트의 제거를 위한 에슁공정이 진행되는 밀폐된 반응공간(A)을 제공하는바, 특히 이의 내부로는 RF 전압이 인가되는 상부전극(72)과, 반응영역(A)을 사이에 두고 이와 대면되어 기판(2)이 안착되는 척의 역할과 함께 히터(76)가 내장되어 기판(2)을 가열할 수 있고, 바이어스전압이 인가되는 하부전극(74)이 구비되며, 더불어 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)로부터 공급되는 플라즈마를 반응영역(A) 내의 전면적으로 확산시킬 수 있는 디퓨져플레이트(78) 그리고 반응영역(A) 내부를 배기할 수 있는 배기수단(80)이 포함되어 있다.Finally, the chamber 70 provides a sealed reaction space A in which the etching process for the thin film on the substrate 2 and the etching process for removing the residual photoresist are performed. A heater 76 may be built-in to heat the substrate 2 together with the role of the chuck on which the upper electrode 72 to be applied and the reaction region A are disposed to face the substrate 2. A lower electrode 74 to which a voltage is applied is provided, and a diffuser plate 78 capable of diffusing the plasma supplied from at least one remote plasma source 60 in the entire reaction region A and the reaction region A is provided. Exhaust means 80 that can exhaust the inside is included.

즉, 구체적인 일례로서, 도면에서 확인할 수 있듯이 챔버(70)의 반응영역(A) 상단으로 상부전극(72)이 위치할 수 있고, 여기에는 외부의 RF 전압이 인가된다.That is, as a specific example, as can be seen in the drawing, the upper electrode 72 may be positioned above the reaction region A of the chamber 70, and an external RF voltage is applied thereto.

그리고 이와 대면된 반응영역(A) 하단에 위치할 수 있는 하부전극(74)은 외부의 바이어스 전압이 인가됨과 동시에 기판(2)이 안착되는 척의 역할을 겸하며, 기판(2)을 가열할 수 있는 히터(76)가 내장되어 있다. 상기 히터(76)는 전기열선방식이 가능하다.In addition, the lower electrode 74, which may be located at the bottom of the reaction region A facing the same, serves as a chuck to which the substrate 2 is seated while an external bias voltage is applied, and may heat the substrate 2. Built-in heater 76. The heater 76 may be an electric heating method.

이때 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)로부터 발생된 플라즈마는 상부전극(72)을 관통하는 플라즈마공급관(82)을 통해서 반응영역으로 공급될 수 있는 데, 이 경우 플라즈마를 반응영역(A)의 전면적으로 확산시킬 수 있도록 상부전극(72)과 기판(2) 사이로는 다수의 디퓨져홀(78a)이 투공된 디퓨저플레이트(78)가 개재될 수 있고, 챔버(70) 일면에는 적어도 하나의 배기포트(82) 및 여기에 연결된 진공펌프(84) 등의 배기수단(80)이 구비될 수 있다.In this case, the plasma generated from the at least one remote plasma source 60 may be supplied to the reaction region through the plasma supply pipe 82 passing through the upper electrode 72. In this case, the plasma may be supplied to the entire area of the reaction region A. A diffuser plate 78 having a plurality of diffuser holes 78a formed therebetween may be interposed between the upper electrode 72 and the substrate 2 so as to be diffused therein, and at least one exhaust port may be provided on one surface of the chamber 70. 82 and exhaust means 80, such as a vacuum pump 84 connected thereto.

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치는, 최초 챔버(70)의 하부전극(74) 상에 기판(2)이 안착된 후, 히터(76)가 발열하여 기판(2)을 가열하고, 상, 하부전극(72,74)으로는 RF 전압과 바이어스전압이 인가되며, 반응가스공급수단(50)으로부터 공급관(58)을 통해서 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)로 반응가스가 공급된다. 이에 따라 반응가스는 리모트플라즈마소스(60)에 의해 플라즈마로 여기된 상태로 챔버(70)의 반응영역(A)으로 공급되는바, 리모트플라즈마소스(60)에 의한 플라즈마 내에는 상대적으로 이온의 함유량이 높지만 챔버(70)의 반응영역(A) 내로 유입되면 상, 하부전극(72,74) 사이의 RF 전계에 의해 라디칼의 함유량이 현저하게 높아지며, 이를 통해서 박막처리공정이 진행된다.In the plasma thin film processing apparatus according to the present invention described above, after the substrate 2 is initially seated on the lower electrode 74 of the chamber 70, the heater 76 generates heat to heat the substrate 2, RF voltage and bias voltage are applied to the upper and lower electrodes 72 and 74, and the reaction gas is supplied from the reaction gas supply means 50 to the at least one remote plasma source 60 through the supply pipe 58. As a result, the reaction gas is supplied to the reaction region A of the chamber 70 in a state of being excited by the plasma by the remote plasma source 60, and the ion content is relatively contained in the plasma by the remote plasma source 60. However, if the amount is high, the content of radicals is significantly increased by the RF electric field between the upper and lower electrodes 72 and 74 when the gas flows into the reaction region A of the chamber 70, and the thin film treatment process is performed.

즉, 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치의 가장 큰 특징은 리모트플라즈마소스(60)에 의한 리모트플라즈마를 챔버(70) 내의 상하부전극(72,74)에 의한 다이렉트플라즈마소스(direct plasma source)에 의해 또 다시 활성화시키는 것으로, 이를 통해 플라즈마 내의 라디칼 함유량을 높이며, 그 결과 양질의 플라즈마로 박막처리공정을 진행하는데 특징을 둔다.That is, the greatest feature of the plasma thin film processing apparatus according to the present invention is that the remote plasma source by the remote plasma source 60 is controlled by the direct plasma source by the upper and lower electrodes 72 and 74 in the chamber 70. Again activating, thereby increasing the radical content in the plasma, and as a result is characterized by the thin film processing process with a high-quality plasma.

아울러 이 과정 중에 하부전극(74)에 내장된 히터(76)를 통해 기판(2)을 가 열함으로써 보다 효율적인 공정을 진행하도록 하고 있다.In addition, a more efficient process is performed by heating the substrate 2 through the heater 76 embedded in the lower electrode 74 during this process.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치는 상기한 양질의 플라즈마를 이용해서 기판(2) 상의 박막에 대한 식각공정과 에슁공정을 진행할 수 있고, 특히 이들 두 공정은 기판(2)의 이동없이 하나의 챔버(70) 내에서 연속적으로 진행되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the plasma thin film processing apparatus according to the present invention can perform the etching process and the etching process for the thin film on the substrate 2 by using the above-described high-quality plasma, and in particular, these two processes are one without moving the substrate 2. It characterized in that the continuous progress in the chamber 70 of.

이에 대해 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리방법을 순서대로 나타낸 도 4 그리고 앞서의 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴본다.This will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 2 and FIG. 3, which sequentially illustrate the plasma thin film processing method according to the present invention.

먼저, 챔버(70)의 반응영역(A) 내에 기판(2)이 로딩(loading)되어 하부전극(74) 상에 안착된다.(st1)First, the substrate 2 is loaded in the reaction region A of the chamber 70 and seated on the lower electrode 74 (st1).

이때 별도의 도면으로 나타내진 않았지만 기판(2) 상에는 소정물질의 박막이 증착되어 있고, 상기 박막 상부로는 포토리소그라피공정에 의한 일정형태의 포토레지스트패턴이 형성되어 박막의 일부를 노출시키고 있는 상태이다.In this case, although not shown in the drawings, a thin film of a predetermined material is deposited on the substrate 2, and a photoresist pattern having a predetermined shape is formed on the upper part of the thin film by a photolithography process to expose a portion of the thin film. .

이후, 하부전극(74) 내의 히터(76)가 발열하여 기판(2)을 가열함과 동시에 상, 하부전극(72,74)으로는 각각 RF 전압과 바이어스전압이 인가되며, 반응가스공급수단(50)으로부터 식각용 반응가스인 제 1 반응가스가 적어도 하나의 리모트플라즈마소스(60)로 공급된다.(st2)Subsequently, the heater 76 in the lower electrode 74 generates heat to heat the substrate 2, and RF and bias voltages are applied to the upper and lower electrodes 72 and 74, respectively, and the reaction gas supply means ( The first reaction gas, which is an etching reaction gas, is supplied to at least one remote plasma source 60 from (50). (St2)

이에 따라 리모트플라즈마소스(60) 내에서는 제 1 반응가스의 플라즈마가 생성되어 플라즈마공급관(82)을 비롯한 디퓨져플레이트(78)를 통해 반응영역(A) 내의 전면적으로 확산되는바, 상기 제 1 반응가스의 플라즈마는 상, 하부전극(72,74) 사 이의 RF 전계에 의해 또 다시 활성화됨과 동시에 이를 통해 기판(2) 상의 박막의 노출된 부분이 식각된다.(st3)As a result, the plasma of the first reaction gas is generated in the remote plasma source 60 and diffused to the entire surface of the reaction zone A through the diffuser plate 78 including the plasma supply pipe 82. Is activated again by the RF field between the upper and lower electrodes 72 and 74, and the exposed portion of the thin film on the substrate 2 is etched through this (st3).

이로써 식각공정이 완료된다.This completes the etching process.

한편, 앞서 st1 단계 이후, 다시 말해 하부전극(74) 상에 기판(2)이 안착된 후에 배기수단(80)을 이용해서 챔버(70) 내부의 반응영역(A)을 일정정도 감압시킨 상태로 st2를 비롯한 st3의 식각공정을 수행하는 것도 가능한데, 이 경우 통상적인 건식식각 공정에서 요구되는 진공도 보다는 상대적으로 높은 1~10 torr 정도면 충분하다. 그 이유는 본 발명에 따른 플라즈마의 라디칼 함유량이 통상적인 그것과 비교하면 월등히 높기 때문에 굳이 높은 진공도를 유지할 필요가 없기 때문이다.Meanwhile, after the st1 step, that is, after the substrate 2 is seated on the lower electrode 74, the reaction region A inside the chamber 70 is decompressed to a certain degree by using the exhaust means 80. It is also possible to perform the etching process of st3, including st2, in which case it is sufficient to have a relatively high 1-10 torr than the degree of vacuum required in a typical dry etching process. This is because the radical content of the plasma according to the present invention is much higher than that of the conventional one, and thus it is not necessary to maintain a high degree of vacuum.

다시 도면으로 돌아가서, 상기의 st1 내지 st3 단계를 거쳐 식각공정이 완료된 기판(2) 상에는 포토레지스트패턴이 여전히 잔류하고 있으므로 이를 제거하기 위한 에슁공정이 연속적으로 진행되며, 이를 위해 배기수단(80)이 챔버(70) 내부의 잔류 반응가스를 제거하는 퍼지(purge) 단계가 진행된다.(st4)Returning to the drawing, since the photoresist pattern still remains on the substrate 2, which has been etched through the steps st1 to st3, an etching process for removing the photoresist pattern is continuously performed. A purge step of removing residual reaction gas in the chamber 70 is performed. (St4)

이후 동일한 공정조건 하에서 반응가스공급수단(50)으로부터 에슁용 반응가스인 제 2 반응가스가 리모트플라즈마소스(60)로 공급된다.(st5)Subsequently, under the same process conditions, the second reactive gas, which is the reactive gas for etching, is supplied from the reactive gas supply means 50 to the remote plasma source 60. (st5)

이때 동일한 공정조건이란 히터(76)의 발열에 의한 기판(2) 가열 더불어 상, 하부전극(72,74)으로 각각 RF 전압과 바이어스전압이 인가되는 것을 의미하며, 필요에 따라서는 반응영역(A) 내부를 일정정도, 일례로 1~10 torr 정도로 감압하는 것도 가능하다.In this case, the same process condition means that the RF voltage and the bias voltage are applied to the upper and lower electrodes 72 and 74 together with the heating of the substrate 2 by the heating of the heater 76, and if necessary, the reaction region (A). ) It is also possible to reduce the pressure to a certain degree, for example, 1 to 10 torr.

그리고 이에 따라 리모트플라즈마소스(60) 내에서는 제 2 반응가스의 플라즈 마가 생성되어 플라즈마공급관(82)을 비롯한 디퓨져플레이트(78)를 통해 반응영역 (A) 내의 전면적으로 확산되는바, 상기 제 2 반응가스의 플라즈마는 상, 하부전극(72,74) 사이의 RF 전계에 의해 또 다시 활성화됨과 동시에 이를 통해 기판(2) 상의 잔류 포토레지트가 에슁 및 제거된다.(st6)Accordingly, the plasma of the second reaction gas is generated in the remote plasma source 60 and diffused in the entire area in the reaction zone A through the diffuser plate 78 including the plasma supply pipe 82. The plasma of the gas is activated again by the RF electric field between the upper and lower electrodes 72 and 74, and the remaining photoresist on the substrate 2 is etched and removed through this (st6).

이로써 에슁공정이 완료되며, 기판(2)은 외부로 반출된다.(st7)This completes the etching process, and the substrate 2 is carried out to the outside (st7).

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치 및 방법은 라디칼 함유량이 월등히 높은 양질의 플라즈마를 얻을 수 있고, 따라서 식각을 비롯한 에슁공정에 대한 효율성과 신뢰성을 크게 향상시키는 효과가 있다.Plasma thin film processing apparatus and method according to the present invention as described above can obtain a high quality plasma with a significantly higher radical content, and thus has an effect of greatly improving the efficiency and reliability of the etching process including etching.

아울러 본 발명에 따른 플라즈마 박막처리장치 및 방법은 식각공정과 에슁공정을 모두 수행할 수 있고, 특히 하나의 기판에 대해 상기의 두 공정을 단일챔버 내에서 연속적으로 진행할 수 있는바, 장비효율도가 높고 전체적인 평판표시장치 제조공정에 소요되는 시간과 노력 그리고 비용을 크게 절감하는 효과가 있다.In addition, the plasma thin film processing apparatus and method according to the present invention can perform both an etching process and an etching process, and in particular, the above two processes can be continuously performed in a single chamber with respect to one substrate. This greatly reduces the time, effort, and cost of the high and overall flat panel display manufacturing process.

Claims (11)

반응가스를 공급하는 반응가스공급수단과;Reaction gas supply means for supplying a reaction gas; 상기 반응가스를 플라즈마로 여기하는 하나 이상의 리모트플라즈마소스와;At least one remote plasma source for exciting the reaction gas into a plasma; 상기 플라즈마가 유입되는 반응영역이 정의된 챔버와;A chamber in which a reaction region into which the plasma is introduced is defined; 상기 챔버 내에 구비되며 RF 전압이 인가되는 상부전극과;An upper electrode provided in the chamber and to which an RF voltage is applied; 상기 반응영역을 사이에 두고 상기 상부전극과 대면되게 상기 챔버 내에 구비되고, 기판이 안착되며, 상기 기판을 가열할 수 있는 히터가 내장된 상태로 바이어스전압이 인가되는 하부전극과;A lower electrode provided in the chamber to face the upper electrode with the reaction region therebetween, and having a substrate seated thereon and a bias voltage applied thereto with an embedded heater capable of heating the substrate; 상기 반응영역을 배기하는 배기수단Exhaust means for exhausting the reaction zone 을 포함하는 플라즈마 박막처리장치.Plasma thin film processing apparatus comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응가스는 식각용 제 1 반응가스와 에슁용 제 2 반응가스를 포함하는 플라즈마 박막처리장치.The reaction gas is a plasma thin film processing apparatus comprising a first reaction gas for etching and a second reaction gas for etching. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1 반응가스는 Ar, 02, NF3, H2, H2O, SF6, CFC, PFC 중 선택된 하나 이상인 플라즈마 박막처리장치.The first reaction gas is at least one selected from Ar, 0 2 , NF 3 , H 2 , H 2 O, SF 6 , CFC, PFC plasma thin film processing apparatus. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 2 반응가스는 O2, N2, H2N2, H2, Ar, 03, CF4 중 선택된 하나 이상인 플라즈마 박막처리장치.The second reaction gas is at least one selected from O 2 , N 2 , H 2 N 2 , H 2 , Ar, 0 3 , CF 4 The plasma thin film processing apparatus. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반응가스공급수단은,The reaction gas supply means, 상기 제 1 및 제 2 반응가스가 각각 저장되는 제 1 및 제 2 저장탱크와;First and second storage tanks in which the first and second reaction gases are stored; MFC를 매개로 일단은 상기 제 1 및 제 2 저장탱크에 연결되고, 타단은 적어도 하나로 분지되어 상기 하나 이상의 리모트플라즈마소스에 각각 연결되는 공급관One end of the feed pipe is connected to the first and second storage tanks through the MFC, and the other end is branched to at least one and connected to the at least one remote plasma source, respectively. 을 포함하는 플라즈마 박막처리장치.Plasma thin film processing apparatus comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버 내에 상기 상부전극과 상기 기판 사이로 개재되며, 상기 플라즈마 를 상기 반응영역 내로 확산시키는 디퓨져플레이트A diffuser plate interposed between the upper electrode and the substrate in the chamber and diffuses the plasma into the reaction region. 를 더욱 포함하는 플라즈마 박막처리장치.Plasma thin film processing apparatus further comprising. 제 1항에 기재된 플라즈마 박막처리장치를 이용한 박막처리방법으로서,A thin film processing method using the plasma thin film processing apparatus according to claim 1, a) 상기 기판이 상기 하부전극에 안착되어 가열되고, 상기 상부전극과 하부전극에 각각 RF 전압과 바이어스전압이 인가되는 단계와;a) mounting the substrate on the lower electrode and heating the substrate, and applying an RF voltage and a bias voltage to the upper electrode and the lower electrode, respectively; b) 상기 반응가스가 공급되어 상기 플라즈마로 여기되어 상기 반응영역으로 공급되는 단계b) the reaction gas is supplied and excited by the plasma and supplied to the reaction zone 를 포함하는 박막처리방법.Thin film processing method comprising a. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 반응가스는 식각용 제 1 반응가스와 에슁용 제 2 반응가스로 구분되고,The reaction gas is divided into a first reaction gas for etching and a second reaction gas for etching, 상기 b) 단계의 상기 반응가스는 상기 제 1 반응가스이고, 상기 플라즈마는 상기 제 1 반응가스에 의한 제 1 플라즈마이며, The reaction gas of step b) is the first reaction gas, the plasma is a first plasma by the first reaction gas, 상기 b) 단계 이후, After step b), C) 상기 제 2 반응가스가 공급되어 상기 제 2 반응가스에 의한 제 2 플라즈마로 여기되어 상기 반응영역으로 공급되는 단계C) the second reaction gas is supplied and excited by a second plasma by the second reaction gas and supplied to the reaction region 를 더욱 포함하는 박막처리방법.Thin film processing method further comprising. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 b) 단계 이후 상기 C) 단계 이전,After step b) and before step C), 상기 반응영역 내부가 배기되는 단계Evacuating the inside of the reaction zone 를 더욱 포함하는 박막처리방법.Thin film processing method further comprising. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1 반응가스는 Ar, 02, NF3, H2, H2O, SF6, CFC, PFC 중 선택된 하나 이상인 박막처리방법.The first reaction gas is at least one selected from Ar, 0 2 , NF 3 , H 2 , H 2 O, SF 6 , CFC, PFC. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 2 반응가스는 O2, N2, H2N2, H2, Ar, 03, CF4 중 선택된 하나 이상인 박막처리방법.The second reaction gas is at least one selected from O 2 , N 2 , H 2 N 2 , H 2 , Ar, 0 3 , CF 4 .
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