KR20070078007A

KR20070078007A - 박막 증착 장치의 운영 방법

Info

Publication number: KR20070078007A
Application number: KR1020060007956A
Authority: KR
Inventors: 신문영; 이청
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-07-30

Abstract

복수 기판 상에 형성되는 박막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치의 운영방법이 개시된다. 특히, 플라즈마를 이용하여 매 복수개의 기판에 순차적으로 박막을 증착한 다음 세정 공정을 실시하는 박막 증착 장치에 있어서, 상기 세정 공정시 플라즈마를 인가하여 박막 증착 장치 내부의 온도 저하를 방지하여 박막의 두께 균일성을 향상 시킨다.

플라즈마, 증착 장치, 세정, 기판, 박막

Description

박막 증착 장치의 운영 방법{METHOD FOR USING THIN FILM DEPOSITING DEVICE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면 개념도.

도 2 내지 도 5는 본 실시예에 따른 일 기판에 박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 개념도.

도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 박막 증착 장치의 세정 공정을 설명하기 위한 단면 개념도.

도 8은 본 실시예에 따른 박막 증착 장치의 운영 방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 9는 챔버 세정 공정시 플라즈마 인가 시간에 따른 복수 기판의 박막 증착 두께를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 챔버 20 : 하판 전극 수단

30 : 상판 전극 수단 40 : RF 전원부

50 : 배기 펌프 60 : 진공 펌프

본 발명은 박막 증착 장치의 운영 방법에 관한 것으로, 플라즈마를 이용한 박막 증착시 복수의 기판간의 박막 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치의 운영 방법에 관한 것이다.

활성 플라즈마를 이용한 CVD 장치를 통해 투광성 절연 기판 상에 다양한 특성의 박막을 적층하여 액정 표시 장치를 제작하고 있다. 즉, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)장비를 이용하여 저온 폴리(Low Temperature Poly Silicon; LTPS)를 포함하는 다양한 박막을 500도 이하의 저온에서 형성한다.

이러한 활성 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 박막을 증착하는 경우, 기판 상에만 국부적으로 박막이 증착되는 것이 아니라 장치 내부에도 박막이 증착되고, 이는 파티클 소스가 된다. 따라서, 일정한 주기마다 챔버 내부의 파티클을 제거하기 위한 세정 공정을 수행하여야 한다.

하지만 세정 공정시 챔버 내부의 온도가 저하되거나 변화되어 세정 공정 바로 직후, 박막 증착 장치를 통해 증착되는 박막의 두께와, 일정 시간 후에 증착되는 박막의 두께에 큰 차이가 발생하여 기판간의 막의 두께 균일도가 떨어지는 문제가 있다. 이는 플라즈마를 이용한 박막 증착의 경우, 온도에 따라 박막 증착 속도 가 크게 좌우되기 때문이다. 따라서, 기판이 안착되는 기판 안착부 내에는 온도를 조절할 수 있는 가열 수단이 마련되어 있지만 그 외의 영역에는 가열 수단이 마련되어 있지 않다. 이에 세정 공정 후 처음으로 실시되는 박막 증착 공정시 기판은 그 하부의 가열 수단을 통해 목표로 하는 온도가 되지만 그 외의 영역은 이보다 낮은 온도가 되어 기판 상부에 보다 그 주변 영역에 증착되는 양이 많아져 기판에 형성되는 박막의 두께가 얇아진다. 이후, 다수번의 박막 증착을 실시하게 되면 플라즈마에 의해 증착 장치 내부의 온도가 상승하게 되어 기판 상부에 증착되는 양이 증대하여 기판 상에 형성되는 박막의 두께가 두꺼워진다.

상술한 이유로 인해 단일의 증착 장비를 통해 복수의 기판 상에 동일한 박막을 증착하더라도 각 기판 상에 증착되는 박막의 두께가 증착 횟수에 따라 불균일해진다. 이러한 박막 두께의 불균일로 인해 개개의 액정 표시 장치의 동작 특성이 달라지는 문제가 발생한다. 예를 들어 화소 구동을 위한 박막 트랜지스터 내의 게이트 절연막의 두께 차이가 발생하게 되면 박막 트랜지스터의 구동 특성이 변화하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 박막 증착 장치를 일정 주기로 세정하되, 세정 공정시 일정 시간 플라즈마를 발생시켜 챔버 내부 온도를 상승시켜 복수의 기판 상에 증착되는 박막의 두께를 균일하게 유지할 수 있는 박막 증착 장치의 운영 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 매 복수개의 기판에 순차적으로 박막을 증착한 다음 세정 공정을 실시하는 박막 증착 장치의 운영 방법에 있어서, 상기 세정 공정은 플라즈마 인가 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 운영 방법을 제공한다.

여기서, 복수개의 기판은 2 내지 20 개인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 세정 공정은, 상기 플라즈마 인가 단계 전에 상기 박막 증착 장치에 활성화된 세정 가스를 공급하여 장치 내측의 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기에서 박막 증착 장치 내측에 90 내지 600초간 플라즈마를 인가하는 것이 바람직하다.

상술한 박막 증착 장치는 플라즈마를 이용한 CVD 장치인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 인가 단계를 포함하는 세정 공정을 실시한 다음 일 기판을 마련하고, 세정 주기를 1로 설정하는 단계와, 상기 일 기판 상에 박막을 증착하는 단계와, 상기 세정 주기가 목표 값인지 판단하여, 상기 목표 값이 아닌 경우에는 타 기판을 마련하고 세정 주기를 1 증가시킨 다음 상기 기판 상에 박막을 증착하는 단계를 다시 수행하고, 상기 목표 값인 경우에는 상기 플라즈마 인가 단계를 포함하는 세정 공정을 실시한 다음 일 기판을 마련하고 세정 주기를 1로 설정하는 단계를 다시 수행하는 박막 증착 장치의 운영 방법을 제공한다.

여기서, 상기 세정 공정은 상기 플라즈마 인가 단계 전에, 활성화된 세정 가스를 인가하여 불순물을 세정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 플라즈마 인가 단계는 90 내지 600초간 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 챔버와, 챔버 내측에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부를 포함하는 박막 증착 장치를 마련하는 단계와, 상기 챔버에 활성화된 세정 가스를 공급하여 상기 챔버 내측의 불순물을 제거하는 단계와, 상기 플라즈마 발생부를 이용하여 상기 챔버 내측에 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 세정 방법을 제공한다.

여기서, 상기 챔버 내측에 90 내지 600초간 플라즈마를 생성하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 세정 가스로 NF₃를 사용하고, 상기 세정 가스는 리모트 플라즈마를 통해 활성화되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 단면 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 증착 공간을 갖는 챔버(10)와, 투광성 절연 기판(100)이 안착되는 하판 전극 수단(20)과, 공정 가스를 공급하는 상판 전극 수단(30)을 포함한다. 그리고, 하판 전극 수단(20)과 상판 전극 수단(30)에 RF 전원을 인가하는 RF 전원부(40)와, 챔버(10) 내부의 반응 부산물을 배기하는 배기 펌프(50)와, 챔버(10) 내부를 진공으로 하는 진공 펌프(60)를 더 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만 상기 공정 가스를 제공하는 공정 가스 탱크를 더 포함할 수 있다.

상기의 상판 전극 수단(30)은 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급 유로(미도시)와 분사 노즐(미도시)이 마련된다. 즉, 상판 전극 수단(30)은 샤워헤드 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 상판 전극 수단(30)은 상판 전극부와 가스 공급부를 포함하고, 상기 상부 전극부는 RF 전원부(40)와 접속되고, 가스 공급부는 공정 가스 탱크에 접속될 수 있다. 물론 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 별도의 가스 공급 수단을 더 포함하여 공정 가스를 챔버 내부로 공급할 수도 있다.

상기의 하판 전극 수단(20)은 투광성 절연 기판(100)인 유리 기판이 안착되는 영역으로 상기 기판(100)과 동일한 형상으로 제작된다. 하판 전극 수단(20) 내에는 하부 전극부가 마련되어 RF 전원부(40)와 접속된다. 그리고, 하판 전극 수단(20) 상에 안착된 기판(100)의 온도 조절을 위한 히터등의 가열 수단(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다.

하판 전극 수단(20)은 기판(100)의 로딩 및 언로딩을 용이하게 하기 위한 별 도의 리프트 핀이 마련될 수 있다. 물론, 하판 전극 수단(20)이 상하 운동을 할 수 있다.

상술한 구조의 박막 증착 장치를 이용한 박막 증착에 관해 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 실시예에 따른 일 기판에 박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2를 참조하면, 하판 전극 수단(20)과 상판 전극 수단(30)이 마련된 챔버(10)에 일 기판(100)을 로딩한다. 기판(100)이 로봇 암(미도시)을 통해 챔버(10) 내측으로 인입되고, 하판 전극 수단(20)에서는 리프트 핀(미도시)이 상승하여 기판(100)을 지지한다. 상기 로봇 암이 챔버(10) 외부로 방출되고, 리프트 핀이 하강하여 하판 전극 수단(20) 상에 기판(100)이 안착된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 하판 전극 수단(20)과, 상판 전극 수단(30)에 RF 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 박막 증착을 위한 증착 가스를 공급하여 상기 하판 전극 수단(20) 상에 안착된 기판(100) 상에 박막(110)을 형성한다.

이때, 하판 전극 수단(20)을 가열하여 기판(100)이 300 내지 500도의 온도가 되도록 한 다음, RF 전원을 하판 전극 수단(20)과 상판 전극 수단(30)에 인가하여 두 전극 수단(20, 30) 사이 영역에 플라즈마를 발생시킨다. 상기의 전극 수단(20, 30)에 RF전원을 인가하기 전에 챔버에 아르곤(Ar) 가스를 공급하는 것이 바람직하다.

이후, 상기 플라즈마가 발생된 기판(100)의 상측 영역에 박막 증착을 위한 증착 가스를 공급한다. 이를 통해 상기 증착 가스는 플라즈마에 의해 활성화되어 기판(100)에 증착되어 박막을 형성한다. 여기서 상기 플라즈마는 열과 빛 에너지를 발산하게 됨으로 플라즈마가 켜진 영역의 온도가 상승하게 된다. 즉, 상기 하판 전극 수단(20)은 가열 수단을 통해 이미 300 내지 500도의 온도까지 상승되어 있기 때문에 가열 수단이 마련되지 않은 상판 전극 수단(30)이 플라즈마의 열에 의해 가열된다. 이때, 상기 플라즈마는 상판 전극 수단(30)과 하판 전극 수단(20) 사이에 퍼져 있기 때문에 상기 하판 전극 수단(20) 상에 안착된 기판(100) 뿐만 아니라 상판 전극 수단(30)의 표면에도 원치 않는 박막이 형성될 수 있다. 물론 플라즈마의 열에 의해 상판 전극 수단(30)이 가열되어 그 표면에 형성되는 박막의 두께는 미세하지만 다수의 기판(100)에 박막을 증착하게 되면 상기 박막들이 쌓이게 되고 이는 파티클의 소스로 작용하게 된다. 따라서, 다수의 기판(100)에 박막을 증착한 다음 상기 상판 전극 수단(30)의 표면에 형성된 박막을 제거하는 세정 공정을 수행하되, 본 실시예에서는 일정시간 플라즈마를 발생시켜 세정 공정시 상판 전극 수단(30)의 온도가 저하되는 현상을 방지하여 복수 기판(100) 간의 박막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.

도 5를 참조하면 박막(110)이 증착된 기판(100)을 챔버(10) 외부로 언로딩한다. 먼저, 챔버(10)에 공급되는 증착 가스 또는 아르곤 등을 포함하는 공정 가스의 공급을 차단하고, RF 전원의 공급 또한 차단한다. 이후, 배기 펌프(50)를 통해 챔버(10) 내부의 잔류 공정 가스를 배기한다.

이후, 하판 전극 수단(20)의 리프트 핀이 상승하여 기판(100)을 상승시키고, 로봇 암이 챔버(10) 내부로 인입되어 상승된 기판(100)을 지지한다. 이후, 기판 (100)을 챔버(10) 외부로 배출 시켜 박막 증착 공정을 완료한다.

상기와 같이 일 기판에 박막을 증착하는 박막 증착 공정 후, 다른 기판을 상기 박막 증착 장치에 로딩시켜 상술한 도 2 내지 도 5의 증착 공정을 실시하여 동일한 박막을 다른 기판 상에 증착한다.

본 실시예에 따른 박막 증착 장치를 통해 복수의 기판에 동일한 박막을 증착한다. 하지만, 앞서 설명에서 언급한 바와 같이 플라즈마에 의해 활성화된 증착 가스가 기판 뿐만 아니라 상판 전극 수단(30)의 표면에도 형성된다. 예를 들어 하나의 기판(100) 상에 증착되는 박막(110)의 두께를 1로 하였을 경우 상판 전극 수단(30)의 표면에는 0.1 내지 1.5 두께의 박막이 형성된다. 따라서 만일 본 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용하여 10개의 기판(100) 상에 박막(110)을 증착할 경우, 상기 상판 전극 수단(30)의 표면에는 1 내지 15 두께의 박막이 형성된다. 이와 같이 형성된 박막은 증착 공정시 파티클 소스가 되어 이후 로딩되는 기판상에 형성되는 박막에 손상을 주는 문제가 발생한다.

따라서, 본 실시예의 박막 증착 장치를 이용하여 박막을 증착할 경우, 2 내지 20개의 기판 상에 박막을 증착한 다음 챔버 내부의 박막을 제거하는 세정 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 세정 공정은 박막 제거 단계와, 플라즈마 인가 단계를 포함한다.

도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 박막 증착 장치의 세정 공정을 설명하기 위한 단면 개념도이다.

도 6을 참조하면, 다수번의 증착 공정을 통해 다수의 기판 상에 박막을 형성 한 다음, 상기 챔버(10) 내부에 기판을 로딩하지 않은 상태에서 활성화된 세정 가스(예를 들어 NF₃)를 주입하여 챔버(10) 내부 및 상판 전극 수단(30)의 표면에 형성된 박막(31)을 제거한다. 본 실시예에서는 리모트 플라즈마를 이용하여 상기 세정 가스를 활성화시켜 챔버(10) 내부로 인입하고, 이를 통해 챔버 내부의 박막을 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 챔버(10) 외측에 마이크로 웨이브를 이용한 플라즈마 생성부가 별도로 마련되고, 이를 통해 상기 세정 가스(NF₃)가 활성화되고, 이 활성화된 세정 가스(F기)가 챔버 내부로 인입되어 챔버 내부의 박막을 제거한다.

이때, 상기 세정 가스는 NF₃에 한정되지 않고 증착 공정시 사용된 증착 가스에 따라 다양하게 변화할 수 있다.

도 7을 참조하면, 챔버(10) 내의 상판 전극 수단(30)과 하판 전극 수단(20)에 RF 전원을 인가하여 소정 시간 동안 플라즈마를 인가한다. 상기 RF를 이용한 플라즈마를 인가하기 위해 챔버 내부에 아르곤 가스를 공급하거나, 또는 박막 증착시 사용되는 가스를 공급할 수도 있다. 본 실시예에서는 아르곤 가스를 포함하는 비활성 가스를 공급한다. 이때, 상기 플라즈마를 켜는 시간은 90초 내지 600초 이내로 하는 것이 바람직하다. 이를 통해 상판 전극 수단(30)이 플라즈마에 노출되어 가열되도록 하는 것이 효과적이다.

이는 상기의 활성화된 세정 가스를 이용하여 박막(31)을 제거할 때, 챔버(10) 내부의 온도가 하강하게 되고, 이때, 상판 전극 수단(30)과 하판 전극 수단(20)의 온도 또한 하강하게 된다. 따라서, 이후에 박막 증착 장치에 기판을 로딩 한 다음 박막을 증착하게 되면 하판 전극 수단(20)은 그 내부에 내장된 가열 수단을 통해 일정 온도 이상으로 가열되게 되지만 상판 전극 수단(30)은 그 온도가 하강된 상태를 유지한다. 하지만, 본 실시예에서는 챔버(10) 세정시에 챔버(10) 내의 상판 및 하판 전극 수단(20, 30)에 RF전원을 인가하여 플라즈마를 켜줌으로 인해 상판 전극 수단(30)의 온도 하강을 막고 그 온도를 상승시킬 수 있고, 이로인해 후속 박막 증착시 복수의 기판(100) 상에 형성되는 박막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.

예를 들어 종래와 같이 상판 전극 수단의 온도를 플라즈마를 이용하여 상승시키지 않았을 때는, 일 기판이 챔버에 로딩되어 박막이 증착될 경우 온도가 낮은 상판 전극 수단에 증착되는 막의 양이 많아지게 되고 하판 전극 수단 상에 안착된 기판 상에는 얇은 두께의 박막이 형성된다. 이후, 일 기판을 언로딩하고, 순차적으로 복수의 기판을 로딩과 언로딩을 통해 박막을 증착하게 되면 증착이 계속되는 동안 플라즈마에 의해 상판 전극 수단의 온도가 상승하게 되여 상판 전극 수단 상에 증착되는 막의 두께는 얇아지고 하판 전극 수단 상에 위치한 기판 상에 증착되는 막의 두께가 두꺼워져 기판들 간에 형성되는 박막의 두께 편차가 심해지게 된다.

하지만, 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예는 박막 증착 장치의 세정시 상판 및 하판 전극 수단(20, 30)에 RF 전원을 인가하여 챔버(10) 내부에 플라즈마를 일정 시간 이상 동안 켜줌으로 인해 세정 공정시 상판 전극 수단(30)의 온도가 하강되는 현상을 방지할 수 있게 되어 이후, 증착 공정을 통해 그 상부에 박막이 형성되는 다수 기판들 간의 박막 두께를 균일하게 유지할 수 있게 된다.

상술한 설명에서는 활성화된 세정 가스를 이용하여 챔버 내부(예를 들어 상판 전극 수단)의 박막을 제거한 다음 일정 시간 플라즈마를 켜줌에 관해 설명하였지만 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 활성화된 세정 가스를 인가함과 동시에 플라즈마를 켜줄 수도 있다.

본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 복수의 기판을 로딩 및 언로딩하여 기판 상에 박막을 증착하는 장치로 일정 주기 마다 세정 공정을 실시하여 박막 증착 장치 내부를 세정하는 것이 바람직하다. 즉, 2 내지 20번의 박막 증착 공정 후에 한번의 세정 공정을 실시한다. 이러한 본 실시예에 따른 박막 증착 장치의 운영 방법에 관해 하기에서는 그 흐름도를 참조하여 설명한다. 상기 설명에서는 6 개의 기판에 박막을 증착한 다음 한번의 세정 공정을 실시함을 기준으로 설명한다. 하기 설명중 상술한 설명과 중복되는 내용은 생략된다.

도 8은 본 실시예에 따른 박막 증착 장치의 운영 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 먼저 제 1 기판을 마련하고, 세정 주기를 1로 설정한다(S10). 이후, 상기 제 1 기판을 챔버 내부로 로딩한다(S20). 플라즈마를 이용하여 제 1 기판 상에 박막을 증착한다(S30). 박막 증착이 완료된 후, 제 1 기판을 챔버 외부로 언로딩 한다(S40). 상기 세정 주기가 6인지 판단한다(S50). 상기 판단결과 세정 주기가 6이 아닌 경우에는 제 2 기판을 마련하고, 세정 주기에 1을 더한다(S60). 이후, 상기의 제 2 기판을 챔버 내부로 로딩(S20)하여 후속 박막 증착(S30)과 언로딩을 순차적으로 실시한다(S40). 그리고, 이를 세정 주기가 6이 될 때까지 복수번 반복한다. 본 실시예에서는 제 1 내지 제 6 기판 상에 박막을 증착할 경우 세정 주기가 6이 된다. 따라서, 제 6 기판에 박막을 증착하고(S30), 이를 언로딩(S40) 한 다음 세정 주기가 6인지 판단하고(S50) 그 결과 6이 되면 챔버 세정을 실시한다(S70). 챔버 세정은 앞서 설명한 바와 같이 챔버 세정 후 일정시간 플라즈마를 인가한다. 세정 공정 후에 다시 다른 하나의 기판을 마련하고, 세정 주기를 1로 설정한다(S10).

이와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 기판의 로딩, 박막 증착 및 기판 언로딩을 실시하고, 세정 주기가 목표하는 주기인지 판단한 다음 목표로 하는 주기일 경우에는 챔버 세정 공정을 실시하고 플라즈마를 인가하여 세정 공정 후에 기판 상에 증착되는 박막의 두께가 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

그리고, 상술한 본 실시예의 박막 증착 장치를 통해 증착될 수 있는 박막은 실리콘을 포함하는 반도체 박막과, 산화막을 포함하는 게이트 절연막 등 일 수 있다.

도 9는 챔버 세정 공정시 플라즈마 인가 시간에 따른 복수 기판의 박막 증착 두께를 나타낸 그래프이고, 표 1은 도 9의 결과를 나타낸 표이다.

표 1

상기 실험은 세정 공정 후에 6개의 기판에 순차적으로 TEOS막질을 증착하는 공정을 실시하여 각 기판의 TEOS막의 두께를 측정한 결과로서, 활성화된 세정 가스로 박막 제거 후, 상판 및 하판 전극 수단(20, 30)에 RF전원을 인가하여 플라즈마를 0초, 90초, 180초 및 270초간 켜준 결과를 나타낸 그래프와 표이다.

상기 그래프와 표에서와 같이 활성화된 세정 가스로 챔버 내 박막을 제거하는 단계만을 수행하는 세정 공정(플라즈마 인가 시간 = 0초) 후 순차적으로 6개의 기판에 박막을 증착한 경우, 첫 번째 박막의 두께는 913.64㎛ 이고, 다음 세정 공정 바로 전인 마지막 여섯 번째 박막의 두께는 993.29㎛로 그 두께 편차가 79.65㎛가 되었다.

하지만, 활성화된 세정 가스로 박막을 제거하는 단계와 270초간 챔버 내부에 플라즈마를 인가하는 단계를 포함하는 세정 공정을 수행한 다음, 순차적으로 6개의 기판에 박막을 증착한 경우, 첫번째 박막의 두께는 954.3㎛이고, 마지막 여섯 번재 박막의 두께는 984.96㎛로 그 두께 편차가 30.66㎛임을 알 수 있다. 따라서 플라 즈마를 270초간 인가하였을 경우 플라즈마를 인가하지 않을 때보다 각 기판간의 TEOS막의 두께 편차를 2.6배 정도 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.

하기 표 2는 본 실시예에 따른 챔버 세정 공정시 RF 플라즈마 인가 시간에 따른 복수 기판의 박막 증착 두께와 평탄 대역 전압을 측정한 결과 표이다.

표 2

상기 실험에서는 활성화된 세정 가스를 이용하여 챔버 내부의 박막을 제거한 후, 챔버 내부에 각기 0초, 420초 및 480초간 플라즈마를 인가하는 세정 공정을 실시한 다음 6개의 기판에 각기 TEOS막을 증착하였다. 그리고, 420초에서 2번의 실험을 실시하였다.

상기 표에서와 같이 플라즈마를 인가하지 않았을 때는 첫 번째 기판과 여섯 번째 기판과의 증착된 박막 두께 편차가 131㎛이고, 평탄 대역 전압의 편차 또한 1.94V 임을 알 수 있다. 반면에 본 실시예와 같이 세정 공정시 420초간 플라즈마를 인가하였을 때는 첫번째 기판과 여섯 번째 기판과의 증착된 박막 두께 편차가 최소 4㎛가 되고, 평탄 대역 전압의 편차 또한 0.1V 임을 알 수 있다. 그리고, 상기 표에서와 같이 480초간 플라즈마를 인가하였을 경우 에도 플라즈마를 인가하지 않았을 때보다 약 3배 정도 두께 편차를 줄일 수 있고, 평탄 대역 전압의 편차를 현저하게 줄일 수 있다. 다면, 480초간 플라즈마를 인가하였을 경우에는 420초간 플라즈마를 인가한 경우에 비하여 두께 편차 및 평탄 대역 전압 편차가 약간 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 플라즈마의 인가시간은 600초 이하 바람직하게는 480초 이하로 설정하는 것이 효과적이다.

이와 같이 본 실시예에 따른 박막 증착 장치는 소정 주기 마다 세정을 실시하되, 세정 공정시 활성화된 식각 가스로 박막을 제거한 다음 소정 시간 플라즈마를 인가하여 세정 공정들 사이 주기에서 복수 기판 상에 증착되는 박막의 두께 편차를 줄일 수 있다.

또한 이를 통해 각 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터의 동작을 위한 평탄 대역 전압(flat band voltage; Vfb)의 편차를 줄일 수 있어, 박막 트랜지스터를 이용한 액정 표시 장치의 동작 특성을 균일하게 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 일정 주기의 박막 증착 공정 후에 소정 시간 플라즈마를 인가하는 세정 공정을 실시하여 일정 주기의 박막 증착 공정시 증착되는 박막의 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 박막의 두께의 균일성을 향상시켜 박막의 적층과 패터닝을 통해 제작 되는 박막 트랜지스터의 특성을 균일하게 유지할 수 있어 결국 각 액정 표시 장치 별 동작 특성을 일정하게 할 수 있다.

또한, 플라즈마를 이용한 CVD 박막 증착 장치를 일정 주기마다 세정하되, 활성화된 세정 가스를 이용하여 챔버 내부에 증착된 박막을 제거하여 파티클 소스를 제거할 수 있고, 플라즈마를 일정 시간 인가하여 상판 전극 수단의 온도 하강을 방지할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims

매 복수개의 기판에 순차적으로 박막을 증착한 다음 세정 공정을 실시하는 박막 증착 장치의 운영 방법에 있어서,

상기 세정 공정은 플라즈마 인가 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 운영 방법.
청구항 1에 있어서,

복수개의 기판은 2 내지 20 개인 박막 증착 장치의 운영 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 세정 공정은, 상기 플라즈마 인가 단계 전에 상기 박막 증착 장치에 활성화된 세정 가스를 공급하여 장치 내측의 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 장치의 운영 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 박막 증착 장치 내측에 90 내지 600초간 플라즈마를 인가하는 박막 증 착 장치의 운영 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 박막 증착 장치는 플라즈마를 이용한 CVD 장치인 박막 증착 장치의 운영 방법.
플라즈마 인가 단계를 포함하는 세정 공정을 실시한 다음 일 기판을 마련하고, 세정 주기를 1로 설정하는 단계;

상기 일 기판 상에 박막을 증착하는 단계;

상기 세정 주기가 목표 값인지 판단하여,

상기 목표 값이 아닌 경우에는 타 기판을 마련하고 세정 주기를 1 증가시킨 다음 상기 기판 상에 박막을 증착하는 단계를 다시 수행하고,

상기 목표 값인 경우에는 상기 플라즈마 인가 단계를 포함하는 세정 공정을 실시한 다음 일 기판을 마련하고 세정 주기를 1로 설정하는 단계를 다시 수행하는 박막 증착 장치의 운영 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 세정 공정은 상기 플라즈마 인가 단계 전에,

활성화된 세정 가스를 인가하여 불순물을 세정하는 단계를 더 포함하는 박막 증착 장치의 운영 방법.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,

상기 플라즈마 인가 단계는 90 내지 600초간 수행되는 박막 증착 장치의 운영 방법.
챔버와, 챔버 내측에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부를 포함하는 박막 증착 장치를 마련하는 단계;

상기 챔버에 활성화된 세정 가스를 공급하여 상기 챔버 내측의 불순물을 제거하는 단계;

상기 플라즈마 발생부를 이용하여 상기 챔버 내측에 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 박막 증착 장치의 세정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 챔버 내측에 90 내지 600초간 플라즈마를 생성하는 박막 증착 장치의 세정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 세정 가스로 NF₃를 사용하고, 상기 세정 가스는 리모트 플라즈마를 통해 활성화된 박막 증착 장치의 세정 방법.