KR20110125344A

KR20110125344A - 플라즈마를 사용한 박막 증착장치

Info

Publication number: KR20110125344A
Application number: KR1020100044813A
Authority: KR
Inventors: 배남진; 부성은; 송영협; 전종진; 오대현
Original assignee: 주식회사 제이씨텍
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-21

Abstract

본 발명의 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치는 반응 챔버(200a) 안에서 박막이 증착 되는 기판(210); 상기 기판(210)을 고정하여 가열하기 위한 기판 홀더(220); 상기 기판 홀더(220)를 좌우 방향으로 이송하는 기판이송장치 모듈(240); 및 상기 반응 챔버(200a)에 부착되어 상기 기판(210)의 표면에 박막이 증착되도록 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생원(250)을 구비 하되, 상기 플라즈마에 의해 형성된 일정 영역을 갖는 플라즈마 발생영역(235)은 상기 기판(210)의 길이보다 작게 형성되는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치는 FPD 기판의 길이 보다 좁은 플라즈마 발생영역을 사용하여 균일한 반응 가스 분포 및 플라즈마 에너지 분포를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Description

플라즈마를 사용한 박막 증착장치{THIN FILM DEPOSITION APPARATUS USING PLASMA}

본 발명은 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FPD 기판의 길이 보다 좁은 플라즈마 발생영역을 발생시키는 플라즈마 발생원 및 FPD 기판 홀더를 좌우 방향으로 이송하는 기판이송장치 모듈을 구비하여 균일한 반응 가스 분포 및 플라즈마 에너지 분포를 구현하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 평판 디스플레이(Flat Panel Display, 이하 "FPD" 라 함) 기판에 대한 박막 증착 및 전, 후 처리 시스템은 FPD 기판을 원하는 적절한 온도가 되도록 예비 가열한 뒤, 반응 챔버로 이송하여 특정한 박막을 FPD 기판 표면에 증착하는 공정 및 박막 내에 잔류하는 불필요한 가스를 제거하고, 적절한 물성을 가지게 하기 위하여 별도의 설비 또는 반응 챔버로 FPD 기판을 이송시켜서 필요한 작업을 실시 하는 후 처리(post treatment) 공정을 거치게 된다.

도 1은 종래의 플라즈마 CVD 장치를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 CVD 장치(100)는 반응 챔버(100a), FPD 기판(110), FPD 기판 홀더(120), 플라즈마 발생영역(135), 플라즈마 전극(130), 전원장치(140), 가스 공급 모듈(150) 및 플라즈마 전극용 절연체(160)를 구비한다.

종래의 플라즈마 CVD 장치(100)는 정전형 플라즈마(capacitive type plasma)를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치로서 반응 가스 분사 모듈이 플라즈마 전극(130) 역할을 수행하고 있으며, 반응 챔버 내부 전체 영역에 대하여 균일하게 반응 가스를 분포시켜야 할 뿐 아니라, 플라즈마의 밀도(density)도 균일하게 해야 한다.

따라서 종래의 플라즈마 전극(130)은 박막 증착에 사용되는 FPD 기판(110)이 차지하는 면적과 대등한 정도의 큰 면적이 요구되었다.

현재 LCD TV를 생산하는 TFT-LCD(Thin Film Tansister-Liquid Crystal Display) 공정에 적용되는 플라즈마 CVD 장치는 기판의 크기가 가로 × 세로의 경우 2200mm × 2500mm에 이르고 있으며, 향후 생산효율을 감안하여 계획되고 있는 10세대 급 이상의 기판 크기는 3000mm × 3300mm 정도로 예상되고 있다.

또한 고성능 휴대용 디스플레이(Mobile Display)의 등장으로 인하여 급성장하고 있는 OLED(Organic Light Emitting Diode)는 3.5세대로 일컬어지는 600mm × 750mm 크기의 기판을 사용하고 있으나, 생산효율을 감안할 때 5세대 급인 1100mm × 1250mm의 기판을 사용한 OLED 생산이 시장에서 요구되고 있다.

기판의 크기가 점진적으로 커짐에 따라 생산 설비의 제조 가격은 상승하고 있으나, 경쟁력 있는 LCD 와 OLED 생산을 위한 원가절감 요구로 인하여 설비 제고 가격의 감소가 절실히 필요한 상황이다.

특히, OLED는 LCD와 비교하여 빠른 응답속도가 필요한 분야로서 TFT 소자의 성능을 향상시키기 위해 양질의 박막 증착이 요구되고 있으며, 종래의 플라즈마 CVD 장치 보다 고에너지의 플라즈마를 생성시킬 수 있는 대면적 기판에 적용가능한 고밀도 플라즈마 CVD 장치를 요구하고 있다.

하지만, 종래 기술은 플라즈마 전극(130)의 대 면적화로 인해 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래의 플라즈마 전극(130)의 대 면적화는 면적 전체에 대하여 일정한 에너지 밀도를 유지하기 위한 전원 장치(140) 또한 대용량화가 수반되는 문제점이 있었다.

둘째, 종래의 플라즈마 전극(130)의 대 면적화는 플라즈마 전극(130)을 대면적으로 제작하는데 기술적 어려움이 있을 뿐 아니라, 중량의 증가 등으로 인하여 설비 가격 이 상승하는 문제점이 있었다.

셋째, 종래의 플라즈마 전극(130)의 대 면적화는 진공이 유지되어야 하는 반응 챔버(100a) 내부와 외부의 대기압과의 차이로 인해 발생되는 기계적 변형으로 인한 평탄도 확보의 어려움 및 기계적 변형에 대응하기 위해서 그 두께를 증가시킬 경우 설치의 비용이성과 중량의 증가로 인하여 설비 가격이 상승하는 문제점이 있었다.

넷째, 종래의 플라즈마 전극(130)의 대 면적화는 알루미늄 재질로 미세한 구멍(hole)을 갖는 반응 가스 공급 노즐이 형성된 플라즈마 전극(201)에 대해 주기적인 세척 및 교환으로 인한 유지 보수에 대한 번거로움 및 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

다섯째, 종래의 플라즈마 CVD 장치는 기판의 크기가 550mm × 650mm 이상이 될 경우에는 1×10E11/cm2 이상의 플라즈마 이온밀도를 갖는 고밀도 플라즈마를 균일하게 생성시키는 것은 불가능하여 현재까지 상용화된 설비가 생산 되고 있지 않은 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, FPD 기판의 길이 보다 좁은 플라즈마 발생영역을 사용하여 균일한 반응 가스 분포 및 플라즈마 에너지 분포를 얻을 수 있는 플라즈마를 발생시켜 기판을 이동시킴으로써 대면적 기판에 균일하게 박막을 증착 할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치는 반응 챔버(200a) 안에서 박막이 증착 되는 기판(210); 상기 기판(210)을 고정하여 가열하기 위한 기판 홀더(220); 상기 기판 홀더(220)를 좌우 방향으로 이송하는 기판이송장치 모듈(240); 및 상기 반응 챔버(200a)에 부착되어 상기 기판(210)의 표면에 박막이 증착되도록 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생원(250)을 구비 하되, 상기 플라즈마에 의해 형성된 일정 영역을 갖는 플라즈마 발생영역(235)은 상기 기판(210)의 길이보다 작게 형성되고, 기판을 이송시켜 대면적 기판에 균일하게 박막을 증착 하는 것을 특징으로 하는 기술을 제공한다.

본 발명은 FPD 기판의 길이 보다 좁은 플라즈마 발생영역을 사용하여 균일한 반응 가스 분포 및 플라즈마 에너지 분포를 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 균일한 반응가스 분포 및 플라즈마 에너지 분포 영역으로 기판을 이송시켜 기판의 크기에 관계없이 대면적 기판에서도 균일한 박막 증착이 가능하다.

본 발명은 플라즈마 전원 장치와 플라즈마 전극 소용량화 할 수 있으므로 설비의 제조 가격을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명은 세라믹에 의하여 고주파 전송 선로가 플라즈마와 격리되도록 하는 절연판을 사용함으로 플라즈마 전극을 세척 및 교체하는 주기가 매우 길게 되므로 운전비용이 절감되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 CVD 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 플라즈마를 사용한 박막 증착장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 반응 챔버에 설치된 플라즈마 발생원의 구성을 제1 실시예로서 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 플라즈마 발생원에 불활성 가스 커튼 매니폴드 및 플라즈마 발생원 배기 매니폴드가 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 플라즈마 발생원과 병행으로 설치된 적외선 램프 모듈을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 FPD 기판 홀더 이송 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 반응 챔버에 설치된 플라즈마 발생원에 대한 제2 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 플라즈마 발생원 및 FPD 기판 이송 장치가 조립된 반응 챔버의 횡 단면을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의한 플라즈마 발생원을 유연성 기판에 적용하여 박막 증착 및 전 후 처리를 하는 설비의 구성을 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치(200)는 CVD(Chemical Vapor Depositon) 박막증착 장치로써, 반응 챔버(200a), FPD 기판(210), FPD 기판 홀더(220), 플라즈마 발생영역(235), 기판 이송장치 모듈(240), 플라즈마 발생원(250), 반응성 가스 공급모듈(260), 불활성 가스 커튼 공급모듈(270) 및 압력제어장치(291)와 진공펌프(292)를 구비한 진공배기 모듈(290)을 구비한다.

본 발명의 플라즈마 발생원(250)은 FPD 기판(210)의 길이 또는 폭 보다 좁은 영역, 즉 종전의 플라즈마 CVD 설비에서 사용되는 플라즈마 전극(130)과 비교해서 상대적은 좁은 플라즈마 발생영역(235)을 사용하여 FPD 기판(210)의 표면 전체를 증착시키는데 기술적 특징이 있다.

기판의 크기에 따라 플라즈마 발생 영역의 크기가 달라질 수 있는 것으로, 가로 × 세로의 길이가 2200mm × 2500mm의 기판을 사용할 경우, 플라즈마 전극의 크기는 200mm × 2500mm 가 될 수 있으며, 플라즈마 발생 영역은 기구적인 설계 한계와 플라즈마의 확산 특성을 고려하여 250mm × 2600mm 이상으로 분포할 수 있다.

한편 기판의 이송 방향에 따라 가로 또는 세로 중 하나의 길이는 플라즈마 전극의 크기와 동일하게 설계 되어야 한다.

또한 본 발명의 기판 이송장치 모듈(240)은 FPD 기판 홀더(220)를 좌우 방향으로 이송 가능하므로 FPD 기판(210)의 길이 보다 짧은 영역의 플라즈마 발생영역(235)을 사용하더라도 FPD 기판(210)의 표면 전체를 증착 가능케 함에 기술적 특징이 있다.

도 3은 본 발명의 반응 챔버에 설치된 플라즈마 발생원의 구성을 제1 실시예로서 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 발생원(250)은 고주파 전원공급장치(251), 외부 케이스(252a)에 내장된 부하정합장치(252), 고주파 전송선로(253a)와 절연판(253b)을 포함하는 플라즈마 전극(253), 하부 외곽 케이스(252b)에 안에 부착된 반응성 가스공급 매니폴드(254)와 가스 분사노즐(255) 및 반응가스 공급모듈(260)을 구비한다.

고주파 전원 공급장치(251)는 반응 가스에 의한 플라즈마를 발생 및 유지시킨다.

고주파 전원 공급장치에서 발생되는 주파수는 필요에 따라 변경될 수 있는 것으로, 2.5GHz의 주파수를 갖는 MF(Microwave Frequency), 13.56MHz의 RF(Radio Frequency) 또는 수 KHz에서 수백 KHz 이하 영역의 LF(Low Frequency) 중 증착하고자 하는 박막의 특성을 고려하여 선택될 수 있다.

고주파 전송선로(253a)는 안정적 플라즈마 상태를 갖는 고주파 에너지를 반응 챔버(200a)로 전달하며, 반응기 내부에 발생하는 플라즈마의 전기적 부하(load)와 고주파 전원 공급장치(251)의 전기적 부하를 정합시키는 부하정합장치(252)를 통해서 고주파 전원 공급장치(251)와 연결된다.

고주파 전송선로(253a)는 반응 챔버(200a) 외부에 설치되므로 인가되는 고주파 에너지의 외부 유출을 방지하기 위하여 금속 재질을 갖는 상부 외부 케이스(252a)에 의해 밀폐된다.

대기 중에 설치되는 고주파 전송선로(253a)는 진공 기밀 부품(256), 이를 테면 오링(O-ring)을 구비한 절연 판(insulator plate, 253b)에 의해 격리되어 고주파 에너지를 진공으로 유지되는 반응 챔버(200a)로 전달하여 플라즈마를 발생시킨다.

양쪽에 구비된 각각의 외부 외곽 케이스(252b)에 의해 형성되는 공간은 FPD 기판(210)의 길이 보다 짧은 영역에 반응성 가스 플라즈마를 발생시키는 제한된 영역의 플라즈마 발생영역(235)을 포함한다.

반응가스 공급모듈(260)은 반응성 가스 공급 매니폴드(254)와 연결되어 공정의 필요에 따라 선택된 가스종류 및 혼합비을 갖는 반응가스를 공급한다.

도 4는 본 발명의 플라즈마 발생원에 불활성 가스 커튼 매니폴드 및 플라즈마 발생원 배기 매니폴드가 결합된 상태를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 불활성 커튼 가스 공급모듈(270)로부터 불활성 가스를 불공급받는 활성 가스 커튼 메니폴드(281) 및 분사 노즐(282)은 상기 플라즈마 발생원(250)의 하부 외곽 케이스(252b)의 외곽부에 설치된다.

불활성 가스 커튼 메니폴드(281)는 아르곤(Ar)과 같은 반응성이 없는 불활성 가스(inert gas)로 커튼(curtain)을 형성함으로 플라즈마 반응 가스가 일정한 영역 외부로 유출되는 것을 방지한다.

플라즈마 발생원(250)의 하부 외곽 케이스(252b)와 불활성 가스 커튼 메니폴드(281)는 플라즈마 발생원에 사용되는 배기 매니폴드(283)에 의해 격리된다.

상기 배기 매니폴드(283)는 플라즈마 발생영역(235)이 일정한 공간 및 적절한 압력이 유지하도록 하는 진공 배기모듈(290)과 연결되어 있으며, 불활성 가스와 플라즈마 발생영역(235)에서 발생하는 미 반응성 가스 및 부 생성 가스(by-product gas)를 제거한다.

불활성 가스 커튼 메니폴드(281)는 진공 기밀 부품(284), 이를 테면 오링(O-ring)이 설치된 플랜지(flange, 280)를 사용하여 진공상태를 유지해야 하는 반응 챔버(200a)와 조립된다.

도 5는 본 발명의 플라즈마 발생원과 병행으로 설치된 적외선 램프 모듈(510)을 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 적외선 램프 모듈(510) 하부에 쿼츠 창(quartz window, 520)을 구성한 후 이를 플라즈마 발생원(250)의 뒷면에 병행하도록 반응 챔버(200a)의 상부면에 설치된다.

도 5와 같이 구성할 경우 플라즈마 발생원(250)을 지나며 FPD 기판 위에 증착된 박막은 뒷면에 설치된 적외선 램프 모듈(510)에서 방출되는 적외선 열 에너지가 쿼츠 창(520)을 통해 전달됨으로서, 열처리 공정을 동시에 처리할 수 있다.

이것은 박막 증착 후 박막 내에 함유될 수 있는 불순물을 제거하거나, 결정화의 정도를 강화하는 목적으로 물리적, 화학적 특성을 개선하기 위한 후처리 공정의 일예로 통상적으로는 박막 증착 후 다른 반응 챔버에서 수행되는 일반적인 방법과 구분된다.

또 다른 예로서, 플라즈마 발생원(250) 통한 박막을 증착하기 이전에, 기판 위에 포함된 불순물을 제거하거나 기판과 증착되는 박막간의 열적, 화학적 안정성을 위해 결합력을 높이기 위한 전처리 공정이 필요 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 예에 국한되지 아니하고, 적외선 램프 모듈(510) 이외에 자외선 램프 모듈 또는 이온빔(Ion Beam) 모듈 중 어느 하나로 대체 되어 사용될 수 있으며, 공정의 필요에 따라 플라즈마 발생원(250)의 앞면(front side) 또는 뒷면(back side)에 병행하도록 반응챔버(200a)의 상부면에 설치하여 박막증착 이전의 전처리 공정 또는 박막증착 이후의 후처리 공정을 포함할 수 있음은 당연하다.

또한, 적외선 램프 모듈(510) 이외에 스퍼터 캐소오드(Sputter Cathode)로 대체되어 사용될 수 있으며, 플라즈마 발생원(250)을 통한 박막 증착 후 추가적인 박막을 동일한 반응챔버(200a)에서 동시에 스퍼터링 방법으로 증착 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 FPD 기판 홀더 이송장치 모듈의 구성을 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 FPD 기판 홀더 이송장치 모듈(240)은 FPD 기판(210), FPD 기판 홀더(220), FPD 기판 홀더(220)가 좌우 방향으로 직선 운동을 하도록 하는 직선운동 구동장치(231) 및 스쿠류의 회전 운동을 좌우 직선 운동으로 전달하기 위한 볼스쿠류 샤프트(233a)와 볼 스쿠류 하우징 블록(233b)을 포함하는 볼 스쿠류 모듈(233)을 구비한다.

볼스쿠류 샤프트(233a)는 보통 긴 형태의 스테인레스 스틸(stainless steel)에 나선형의 홈이 파여져 있는 것으로 나선형의 홈에 베어링이 장착되어 있으며, 볼스쿠류 샤프트(233a)가 회전을 하면 볼 스쿠류 하우징 블록(233b) 와 직선운동 구동장치(231) 이 전, 후로 직선운동을 하여 보호용 차단 판(230)이 이송된다.

본 발명의 FPD 기판 홀더 이송장치 모듈(240)은 상기 직선운동 구동장치(231) 및 볼 스쿠류 모듈(233)을 구비함으로 플라즈마 발생원(250)과 FPD 기판(210)의 간격을 일정하게 유지하면서, FPD 기판 홀더(220)를 FPD 기판(210)의 길이 방향 즉 좌우 방향으로 조정된 속도를 갖고 플라즈마 발생 영역(235)을 이동시킬 수 있게 한다.

이하 도6 내지 도8을 참조하여 상기 FPD 기판 홀더 이송장치 모듈(240)을 구성하는 각각의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 6을 참조하면, FPD 기판 홀더(220)의 내부에는 FPD 기판(210)을 적절한 온도로 가열할 수 있도록 열선(223) 및 FPD 기판 홀더(220)의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(221)가 설치되어 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 진공 회전 운동 전달 장치(241)는 반응 챔버(200a) 외부에 설치되어 모터의 회전 운동력이 FPD 기판 홀더(220)가 좌우 방향으로 직선 운동으로 전환하도록 하며 외부에 설치된 서보 모터(243)에 의해 구동력을 전달 받는다.

즉 서보 모터(243)는 진공 회전 운동 전달 장치(241)를 통해 반응 챔버(200a) 내부에 설치된 볼 스쿠류 모듈(233)에게 구동력을 전달하여 FPD 기판 홀더(220)가 길이 방향인 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 한다.

도 7을 참조하면, 서보 모터(243)는 회전 속도 검출기(244) 및 서보 모터 제어기(245)를 반응 챔버(200a) 외부에 구비하여 FPD 기판 홀더(220)의 이송 위치 및 이송 속도를 제어한다.

도 6을 참조하면, 직선운동 구동장치(231) 및 볼 스쿠류 모듈(233)은 이들의 외곽을 덮는 보호판(230) 안에 설치됨으로 박막 증착 시 발생하는 플라즈마 공정가스 등으로부터 보호된다.

도 6 및 도7을 참조하면, 본 발명은 FPD 기판 홀더(220) 내부에 매입된 열선(223) 및 온도센서(221)의 제어를 위해 반응 챔버(200a) 외부에 기판홀더 온도제어장치(247)를 구비한다.

기판홀더 온도제어장치(247)는 기판홀더의 온도를 제어하는 장치이며 제어를 위한 배선이 진공 연결구(vacuum feed-through, 248) 과 연속 이송 장치(249)를 통하여 기판홀더에 연결된다.

연속 이송 장치(249)는 일종의 벨로우즈(bellows)로서 기판홀더가 좌.우로 이동시 팽창 또는 수축을 하여 배선이 동시에 이동 할 수 있게 하며, FPD 기판 홀더(220)의 이동에 따른 위치 변화를 고려하여 설치함이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 반응 챔버에 설치된 플라즈마 발생원에 대한 제2 실시예를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 반응 챔버를 구성하는 FPD 기판 홀더(220) 및 기판 이송 장치 모듈(240)은 도 2와 동일한 구성 요소와 기능을 가지고 있으므로 이에 대한 설명은 생략하며, 이하 플라즈마 발생원의 설치 방식의 차이점에 대해 설명한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예로서 플라즈마 발생원(250')은 반응성 가스 공급모듈(260'), 불활성 가스 커튼 공급모듈(270') 및 플라즈마 발생원 용 배기 매니폴드(283')가 일체형으로 조립된 후에, 플라즈마 발생원 용 배기 매니폴드(283')의 진공 플랜지(280')에 의하여 반응 챔버(200a)의 상부에 조립된다.

이는 도 2의 제 1 실시예가 플라즈마 발생원(250)의 일부가 반응챔버(200a) 내부에 위치한 것에 비해 도 7의 제2 실시예는 플라즈마 발생원(250') 전체가 반응챔버(200a)의 상부에 위치한 차이를 갖으며, 나머지의 구성은 도2의 구성과 동일하다.

반면 도2 내지 도4에서 설명한 제1 실시예로서 플라즈마 발생원(250)은 고주파 전송선로(253a) 및 절연 판(253b)이 반응 챔버(200a)의 상부에 부착되고, 반응성 가스공급 매니폴드(254) 및 가스 분사노즐(255), 불활성 가스 커튼 공급모듈(270) 및 분사 노즐(282), 플라즈마 발생원 용 배기 매니폴드(283)가 반응 챔버(200a)의 내부에 조립된다.

도 8은 본 발명의 플라즈마 발생원 및 FPD 기판 이송 장치가 조립된 반응 챔버의 횡 단면을 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 CVD 장치(200)는 반응 챔버(200a), FPD 기판(210), FPD 기판 홀더(220), 플라즈마 발생영역(235), 직선운동 구동장치(231), 진공 회전 운동 전달 장치(241), 서보 모터(243), 회전 속도 검출기(244) 및 서보 모터 제어기(245), 스쿠류 샤프트(233a), 볼 스쿠류 하우징 블록(233b)을 포함하는 볼 스쿠류 모듈(233), 기판홀더 온도제어장치(247), 진공 연결구(vacuum feed-through, 248), 연속 이송 장치(249) 및 압력제어장치(291)와 진공펌프(292)를 구비한 진공배기 모듈(290)을 구비한다.

도 8을 구성하는 각각의 구성 요소의 기능은 이미 도2 내지 도7에서 설명한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명에 의한 플라즈마 발생원을 유연성 기판에 적용하여 박막 증착 및 전 후 처리를 하는 설비의 구성을 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 롤 투 롤(roll to roll) 챔버(200a')는 유연성 기판(flexible substrate)을 롤 투 롤(roll to roll) 방식으로 이송하기 위한 필름(film)을 상호작동에 의해 서로 풀거나 감도록 하는 언와인딩 롤(90)와 리와인딩 롤(91), 이송 시 필름의 방향을 조절하는 가이드 롤(92), 이송된 필름에 대해 주요 공정이 진행되는 메인 드럼(93)을 구비한다.

메인 드럼(93)의 하단부에는 본 발명의 플라즈마 발생원(250)을 부착하여 유연성 기판(flexible substrate)에 대하여 박막 증착 및 전 후 처리를 연속하여 실시할 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

반응 챔버(200a), FPD 기판(210)
FPD 기판 홀더(220), 플라즈마 발생영역(235)
기판 이송장치 모듈(240), 플라즈마 발생원(250)
반응성 가스 공급모듈(260), 불활성 가스 커튼 공급모듈(270)
압력제어장치(291), 진공펌프(292), 진공배기 모듈(290)

Claims

플라즈마를 사용한 박막 증착 장치에 있어서,
반응 챔버(200a) 안에서 박막이 증착 되는 기판(210);
상기 기판(210)을 고정하여 가열하기 위한 기판 홀더(220);
상기 기판 홀더(220)를 좌우 방향으로 이송하는 기판이송장치 모듈(240); 및
상기 반응 챔버(200a)에 부착되어 상기 기판(210)의 표면에 박막이 증착되도록 플라즈마를 발생시키는 고주파 전송선로(253a), 절연판(253b), 플라즈마 전극(253)을 포함하는 플라즈마 발생원(250)을 구비 하되,
상기 플라즈마에 의해 형성된 일정 영역을 갖는 플라즈마 발생영역(235)은 상기 기판(210)의 길이보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.
제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생영역(235)은,
상기 기판(210)의 가로 길이의
~
배의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.
제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생원(250)은,
불활성 가스 커튼(inert gas curtain)을 형성하기 위해 설치된 불활성 가스 커튼 메니폴드(281) 및 상기 불활성 가스와 상기 플라즈마 발생영역(235)에서 발생하는 부 생성 가스(by-product gas)를 제거하기 위한 배기 매니폴드(283)를 더 구비 하되,
상기 배기 매니폴드(283)는,
상기 반응 챔버(200a)의 외부에 설치된 압력제어장치(291) 및 진공펌프(292)를 포함하는 진공배기모듈(290)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.
제 1항에 있어서,
상기 기판(210)의 박막 증착 전, 후에 실시되는 전, 후 처리 공정을 동시에 처리하기 위해 상기 반응 챔버(200a)의 일 측면에 상기 플라즈마 발생원(250)과 병행으로 설치된 적외선 또는 자외선 램프 모듈(510) 및 쿼츠 창(quartz window, 520)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.
제 1항에 있어서,
상기 기판(210)의 박막 증착 전, 후에 실시되는 전, 후처리 공정을 동시에 처리하기 위해 상기 반응 챔버(200a)의 일 측면에 상기 플라즈마 발생원(250)과 병행으로 설치된 이온빔(Ion Beam) 발생원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.
제 1항에 있어서,
상기 기판(210)의 박막 증착 전, 후에 실시되는 추가적인 박막을 증착하기 위해 상기 반응 챔버(200a)의 일 측면에 상기 플라즈마 발생원(250)과 병행으로 설치된 스퍼터 캐소오드(Sputter Cathode)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.
제 1항에 있어서, 상기 기판(210)이 FPD(Flat Panel Display) 기판 또는 유연성 기판(flexible substrate)의 필름(film)인 경우,
상기 필름(film)을 상호작동에 의해 서로 풀거나 감도록 하는 언와인딩 롤(90)과 리와인딩 롤(91), 상기 필름(film)의 이송 시 방향을 조절하는 가이드 롤(92) 및 상기 필름에 대해 증착 공정을 진행하기 위한 메인 드럼(93)을 포함하는 롤 투 롤(roll to roll) 챔버(200a')에 의해 공정이 구현되며,
상기 메인 드럼(93)에서의 증착 공정은, 상기 롤 투 롤(roll to roll) 챔버(200a')의 일측 면에 부착된 상기 플라즈마 발생원(250)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 사용한 박막 증착 장치.