KR20160099165A - 레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법 - Google Patents

레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인시튜 세정이 가능한 레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저광을 방출하는 레이저광원부; 적어도 일면에 상기 레이저광이 입사되는 윈도우를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공되고, 상기 레이저광에 의해 가공되는 물질막이 형성된 기판이 지지되는 기판 지지대; 및 상기 윈도우와 상기 기판 지지대 사이에 배치되는 플라즈마 발생부를 포함할 수 있다.

Description

레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법 {Apparatus for laser machining, Method for operating and in-situ cleaning the same}
본 발명은 레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인시튜 세정이 가능한 레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법에 관한 것이다.
디스플레이, 조명용 및 전자소자용 OLED 소자의 제작 공정에 있어서, HIL, HTL, EML, ETL 등의 유기막을 증착한 후 금속 전극막 증착이 수행되는데, 금속 전극막을 유기막의 하부에 있는 전극에 연결시키기 위하여 금속 전극막 증착 전 유기막의 하부 전극을 노출시키는 유기막의 가공이 필요하다.
유기막의 가공은 유기막에 레이저를 조사하여 유기막을 가공할 수 있는데, 종래에는 레이저를 이용한 유기막의 가공으로 발생되는 유기막의 가공 부산물이 유기막의 가공 부위에서 비산되고, 이러한 유기막의 가공 부산물은 챔버 윈도우의 오염에 따른 손상 및 유기막과 유기막이 형성된 기판의 오염을 발생시키는 문제점이 있었다. 여기서, 챔버 윈도우의 오염은 챔버 윈도우를 투과하여 유기막에 조사되는 레이저를 불안정하게 만들며, 이로 인해 레이저 가공의 신뢰성이 저하된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 한국공개특허 제10-2008-0075613호 (2008.08.19) 등에서는 흡입 수단을 이용하여 유기막의 가공 부산물을 흡입하는 방법이 제시되어 있으나, 이러한 방법은 펌프, 필터, 저장탱크 등의 크고 복잡한 설비가 요구되며, 유기막의 가공 부산물이 완벽하게 흡입되지는 않기 때문에 일부 유기막의 가공 부산물이 챔버 윈도우(또는 챔버의 내벽)에 증착되게 되고, 이렇게 증착된 유기막의 가공 부산물은 제거하지 못한다는 단점이 있다.
한편, 유기막 가공 부산물의 제거를 위해 Cryo trap 또는 ESC trap를 이용하여 비산되는 물질막의 가공 부산물을 포집하는 방법 등도 제안되는데, 가공 부산물을 흡입하여 배출하는 방식과 마찬가지로 Cryo trap 또는 ESC trap을 구성하는 복잡한 장치가 요구되고, Cryo trap 또는 ESC trap에서 포집하는 한계량에 도달하면 트랩을 교체하기 위하여 챔버를 진공 파괴하여 대기 중의 공기에 노출하여야 할 뿐만 아니라, 여전히 챔버 윈도우에 유기막의 가공 부산물이 증착되는 것을 차단하지 못한다는 문제점이 존재한다.
한국공개특허공보 제10-2008-0075613호
본 발명은 챔버 내부에 산소 플라즈마를 발생시켜 인시튜 세정하는 레이저 가공 장치, 그 운용방법 및 인시튜 세정방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저광을 방출하는 레이저광원부; 적어도 일면에 상기 레이저광이 입사되는 윈도우를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내부에 제공되고, 상기 레이저광에 의해 가공되는 물질막이 형성된 기판이 지지되는 기판 지지대; 및 상기 윈도우와 상기 기판 지지대 사이에 배치되는 플라즈마 발생부를 포함할 수 있다.
상기 윈도우에 대응하도록 상기 챔버 내부에 제공되어 상기 물질막의 가공 부산물에 의한 상기 윈도우의 오염을 방지하는 윈도우 쉴드를 더 포함할 수 있다.
상기 윈도우 쉴드는 상기 레이저광이 투과될 수 있다.
상기 윈도우 쉴드에 증착되는 상기 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하는 두께 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하는 투과율 측정부를 더 포함하고, 상기 투과율 측정부는 상기 윈도우 쉴드를 향해 빛을 발광하는 발광부재와, 상기 발광부재로부터 발광되어 상기 윈도우 쉴드를 투과한 빛을 수광하는 수광부재를 포함할 수 있다.
상기 두께 측정부 또는 상기 투과율 측정부는 상기 레이저광의 경로에서 벗어나 설치될 수 있다.
상기 플라즈마 발생부는 상기 레이저광의 경로를 중심으로 대칭을 이루어 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
상기 물질막은 유기막을 포함하며, 산소 원자를 포함하는 공정가스를 공급하는 가스공급부를 더 포함하고, 상기 플라즈마 발생부는 공급되는 상기 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
상기 플라즈마 발생부의 상기 기판을 향하는 면과 상기 레이저광의 경로를 향하는 면에 상기 물질막의 가공 부산물에 의한 오염을 방지하는 쉴드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 운용방법은 레이저광을 방출하는 레이저광원부, 상기 레이저광이 입사되는 윈도우를 포함하는 챔버 및 상기 윈도우의 오염을 방지하는 윈도우 쉴드를 포함하는 레이저 가공 장치의 운용방법에 있어서, 물질막이 형성된 기판을 상기 챔버 내부로 로딩하는 단계; 상기 레이저광을 조사하여 상기 물질막을 가공하는 단계; 상기 챔버의 세정 시기를 판단하는 단계; 및 건식 식각방법으로 물질막의 가공 부산물을 제거하여 상기 챔버를 인시튜 세정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세정 시기를 판단하는 단계에서는 상기 윈도우 쉴드에 증착되는 상기 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하여 상기 챔버의 세정 시기를 판단할 수 있다.
상기 세정 시기를 판단하는 단계에서는 상기 윈도우 쉴드에 증착되는 상기 물질막의 가공 부산물에 의한 상기 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하여 상기 챔버의 세정 시기를 판단할 수 있다.
상기 물질막은 유기막을 포함하고, 상기 인시튜 세정하는 단계에서 상기 챔버 내부에 산소 플라즈마를 발생시켜 상기 유기막의 가공 부산물을 제거할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법은 기판 상에 형성된 유기막에 레이저광을 조사하여 상기 유기막을 가공하는 레이저 가공 장치의 인시튜 세정 방법에 있어서, 상기 레이저광의 조사에 의해서 상기 유기막을 가공하는 공정을 수행한 챔버 내부로 산소 원자를 포함하는 공정가스를 공급하는 단계; 상기 챔버 내부에 배치되는 한 쌍의 전극에 RF 전원을 인가하여 상기 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 산소 플라즈마를 이용하여 상기 유기막의 레이저 가공 중에 발생되어 상기 챔버 내부에 잔류하는 가공 부산물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 레이저광은 UV 대역의 파장의 광을 포함할 수 있다.
상기 공정가스는 산소, 오존, 일산화질소 및 이산화질소 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 레이저 가공 장치는 상기 레이저광이 투과하는 윈도우와 상기 윈도우를 보호하는 윈도우 쉴드를 포함하고, 상기 가공 부산물은 상기 윈도우 또는 상기 윈도우 쉴드 상에 증착된 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치는 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 건식 식각방법으로 물질막의 가공 부산물을 제거하기 때문에 인시튜 세정이 가능하고, 이에 챔버의 오픈 또는 각종 부품의 교체없이 쉽게 챔버를 세정할 수 있다.
또한, 윈도우 쉴드를 설치하여 레이저광이 입사되는 챔버의 윈도우가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막 가공 부산물의 두께를 측정하거나 물질막 가공 부산물에 의한 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하여 간단하게 챔버의 세정 시기를 판단할 수도 있다. 그리고 윈도우 쉴드를 인시튜 세정하여 레이저광의 조사를 균일하게 유지할 수 있어 안정적인 레이저 가공을 할 수 있다.
한편, 플라즈마 발생부의 외측에 쉴드를 설치하여 물질막 가공 부산물에 의한 플라즈마 발생부의 오염이나 고장을 방지할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정부를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 운용방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 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. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 레이저광(111)을 방출하는 레이저광원부(110); 적어도 일면에 상기 레이저광(111)이 입사되는 윈도우(121)를 포함하는 챔버(120); 상기 챔버(120) 내부에 제공되고, 상기 레이저광(111)에 의해 가공되는 물질막이 형성된 기판(10)이 지지되는 기판 지지대(130); 및 상기 윈도우(121)와 상기 기판 지지대(130) 사이에 배치되는 플라즈마 발생부(140)를 포함할 수 있다.
레이저광원부(110)는 레이저광(111)을 방출하는데, 연속파 레이저에 비하여 펄스 레이저가 매우 짧은 시간 동안 더 높은 피크치에서 에너지를 발생시키기 때문에 레이저광(111)은 펄스 레이저인 것이 바람직하고, 펄스의 주기는 나노(nano) 초 길이인 것이 바람직하다. 이러한 펄스 레이저로는 Nd:YAG 펄스 레이저 또는 KrF 펄스 레이저 등이 사용될 수 있다. 또한, 레이저광원부(110)의 다른 예로는 광섬유 레이저, 레이저 다이오드 또는 DPSS 레이저 등이 사용될 수 있는데, 355 nm 파장의 DPSS 레이저를 사용하면 낮은 비용으로도 효과적으로 레이저광원부(110)를 구현할 수 있다.
레이저광(111)의 파장은 레이저광(111)이 입사되는 챔버(120)의 윈도우(121)에 의해 결정될 수 있다. 즉, 윈도우(121)에 대한 투과성이 큰 파장을 선택하는 것이 바람직하다. 그리고 레이저광(111)의 파장이 짧을수록 미세하고 정밀한 가공이 가능하여 가공 성능이 향상되는 효과가 있으며, 레이저광(111)의 파장이 길수록 레이저광원부(110)의 설비 비용이 저렴해지는 효과가 있는데, 이를 고려하여 레이저 가공 장치(100)에 적합한 레이저광(111)의 파장을 결정할 필요가 있다. 상기 물질막이 유기막일 경우, 레이저광(111)의 파장은 상기 물질막(즉, 유기막)을 구성하는 유기물질이 흡수할 수 있는 파장을 사용할 수 있다. 대부분의 유기물질들은 가시광 영역대의 파장에서 흡수를 하기 때문에 최소한 근자외선(Near UV)을 사용하여야 모든 유기물들이 흡수를 할 수 있게 된다.
챔버(120)는 레이저광(111)을 이용한 물질막 패터닝(patterning) 등의 가공이 이루어지는 공간이며, 레이저광(111)이 입사될 수 있는 윈도우(121)를 포함하고, 챔버(120) 내부를 진공흡입하는 공기흡입수단을 포함할 수도 있다. 그리고 기판(10)이 챔버(120) 내부에 로딩되고, 챔버(120)로부터 언로딩될 수 있는 게이트 밸브를 포함할 수 있다.
기판 지지대(130)는 챔버(120) 내부로 기판(10)이 로딩되었을 때 기판(10)이 놓여지는 곳으로, 기판(10)이 움직이지 않도록 기판(10)을 지지하는 역할을 한다. 그리고 기판(10)에 형성된 물질막을 레이저광(111)으로 가공할 수 있도록 레이저광(111)이 챔버(120) 내부로 입사되는 챔버(120)의 윈도우(121)에 대응되도록 설치될 수 있다.
플라즈마 발생부(140)는 챔버(120) 외부의 전원공급원(미도시)으로부터 전원이 인가되는 전극을 포함할 수 있고, 윈도우(121)와 기판 지지대(130) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 플라즈마 발생부(140)는 전원이 인가되는 전극 사이에서 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 이러한 플라즈마에 의해 챔버(120) 내부에서 레이저 가공으로 발생되는 물질막의 가공 부산물이 제거된다. 이와 같이, 본 발명에서는 플라즈마 발생부(140)를 통해 챔버(120) 내부에서 플라즈마를 발생시켜 물질막의 가공 부산물을 제거하는 인시튜 세정을 할 수 있다. 그리고 플라즈마 발생부(140)는 전원이 인가되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기일 수 있다. 한편, 전극에 인가되는 전원은 DC 전원 및 RF 전원을 포함할 수 있는데, 플라즈마 파워 효율이 더욱 좋은 RF 전원이 바람직하며, 주파수로 다양한 주파수를 사용할 수 있지만, 13.56 MHz가 가장 일반적으로 사용될 수 있다.
또한, 플라즈마 발생부(140)는 전극을 포함할 수 있고, 레이저광(111)의 경로를 중심으로 대칭을 이루어 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 발생부(140)는 레이저광(111)의 경로를 중심으로 챔버(120) 외부의 전원공급원(미도시)으로부터 전원이 인가되는 복수의 전극(예를 들어, RF 전극)이 원형으로 배치될 수 있는데, 전극이 두 개인 경우 도 1과 같이 두 전극이 서로 대향하고, 독립적으로 전원이 인가될 수 있다. 이러한 경우 일정 면적에서 균일한 세기를 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있기 때문에 윈도우 쉴드(150)의 효과적인 세정이 가능하다. 한편, 윈도우 쉴드(150)와 쉴드(170)로 물질막의 가공 부산물이 비산되는 면적을 제한하여 세정 영역을 줄이고, 이러한 세정 영역에 맞게 균일한 세기를 갖는 플라즈마를 발생시켜 효과적으로 윈도우 쉴드(150) 및 쉴드(170)를 세정할 수 있다. 그리고 이러한 윈도우 쉴드(150) 및 쉴드(170)의 세정만으로 챔버(120) 세정효과를 얻을 수 있어 효율적이다.
한편, 플라즈마 발생부(140)는 레이저광(111)의 경로를 중심으로 대칭을 이루기 위해 유도 결합 코일을 사용하여 레이저광(111)이 그 중심을 관통하도록 할 수도 있다. 이 경우에도 복수의 전극을 원형으로 배치하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있는데, 복수의 장비없이 유도 결합 코일 하나로 동일한 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 이때, 유도 결합 코일은 챔버 외부에서 전자기장을 만들어 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킬 수도 있고, 챔버 내부에서 유도결합용 막대형의 봉을 사용하여 플라즈마를 발생시킬 수도 있다.
이들은 플라즈마 발생부(140)의 변형예들로서, 이 외에도 다양하게 구성될 수 있고, 레이저광(111)의 경로를 중심으로 대칭을 이루어 일정 면적에서 균일한 세기를 갖는 플라즈마를 발생시키면 족하다.
통상적으로 레이저광을 이용한 패터닝 등의 물질막 가공 공정에서 레이저 가공에 의해 발생된 물질막의 가공 부산물은 오염물 포집기(예를 들어, Cryo trap 또는 ESC trap)를 이용해 비산되는 물질막의 가공 부산물을 포집하는데, 여기서 사용되는 Cryo trap, ESC trap 등의 오염물 포집기는 고가의 제품이어서 높은 투자비가 요구되며, 일정 시간 사용 후 챔버를 오픈하여 물질막의 가공 부산물이 포집된 부품(예를 들어, 필터)을 교체하여야 하기 때문에 높은 유지비도 요구된다. 그리고 오염물 포집기는 레이저광을 가리지 않기 위해 레이저광의 경로를 피해 설치되므로 레이저광의 경로로 비산되는 물질막의 가공 부산물은 거의 포집할 수 없어 챔버의 윈도우(또는 윈도우 쉴드)에 물질막의 가공 부산물이 증착되는 것을 차단할 수 없고, 이에 따라 일정 횟수의 물질막 가공 공정을 수행한 후 윈도우 쉴드를 교체하여야 하거나 챔버의 세정을 위해 물질막 가공 공정을 중단하여야 하므로 생산성이 떨어진다. 이와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치(100)에서는 챔버(120) 내부에 플라즈마 발생부(140)를 설치하여 플라즈마를 발생시킴으로써 물질막의 가공 부산물을 제거하도록 하였다. 이로 인해 본 발명의 레이저 가공 장치(100)는 증착된 물질막의 가공 부산물을 내부에서 발생되는 플라즈마를 이용해 제거하므로 인시튜 세정이 가능하고, 이에 따라 챔버 세정 또는 부품의 교체로 인한 공정의 중단 시간을 최소화할 수 있어 생산성이 증대되고 유지관리 비용을 최소화할 수 있다.
레이저 가공 장치(100)는 윈도우(121)에 대응하도록 챔버(120) 내부에 제공되어 물질막의 가공 부산물에 의한 윈도우(121)의 오염을 방지하는 윈도우 쉴드(150)를 더 포함할 수 있다.
윈도우 쉴드(150)는 기판(10)과 윈도우(121)의 사이에 배치되어 레이저 가공에 의해 발생되는 물질막의 가공 부산물이 윈도우(121)에 증착되는 것을 방지한다. 윈도우 쉴드(150)가 있으면, 챔버(120) 윈도우(121)의 세정없이 윈도우 쉴드(150)만을 교체하여 챔버 세정으로 인한 공정의 중단 시간을 줄일 수 있다. 하지만, 윈도우 쉴드(150)를 교체할 때에도 챔버(120)를 오픈하여 윈도우 쉴드(150)를 교체해야 하기 때문에 공정 준비를 위한 시간이 요구되어 공정의 중단 시간을 줄이는 효과가 미미하다.
그리고 윈도우 쉴드(150)는 레이저광(111)이 투과될 수 있는데, 쿼츠(Quartz) 혹은 파이렉스(Pyrex)로 이루어질 수 있다. 윈도우 쉴드(150)는 레이저광(111)의 경로에 위치하므로 레이저광(111)이 투과되어야 기판(10)에 형성된 물질막을 레이저광(111)으로 가공할 수 있다. 이때, 레이저광(111)이 반사, 흡수, 산란 또는 굴절되지 않고 그 에너지와 직진성을 유지할 수 있도록 레이저광(111)의 파장에 따라 윈도우 쉴드(150)의 재료가 달라질 수도 있다.
한편, 윈도우(121)는 레이저광(111)이 투과될 수 있어야 하며, 근자외선의 경우에는 윈도우(121)의 소재로 쿼츠(Quartz)를 사용할 수 있다. 그리고 윈도우(121)는 진공을 견디기 위해 두꺼워야 하므로 두께가 두꺼울수록 근자외선의 흡수가 많아지는 파이렉스(Pyrex)를 사용할 수 없고, 쿼츠를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 윈도우 쉴드(Window Shield)를 사용할 경우, 윈도우 쉴드는 진공을 견디지 않아도 되므로 두께가 얇을 수 있고, 파이렉스는 두께를 줄이면 근자외선의 흡수량이 적기 때문에 윈도우 쉴드로 파이렉스 유리(Pyrex glass)를 사용할 수 있다. 또한, 윈도우 쉴드는 파이렉스 유리뿐만 아니라 쿼츠도 사용할 수 있으나, 쿼츠는 고가이며 윈도우 쉴드가 소모성이므로 파이렉스 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 통상적인 레이저광을 이용한 물질막 가공 공정에서는 윈도우 쉴드를 사용할 경우에 윈도우 쉴드의 정확한 교체 시기를 확인하기 어렵다는 문제도 있다. 윈도우 쉴드를 교체하지 않아 물질막의 가공 부산물이 윈도우 쉴드에 일정 두께 이상 증착되거나 윈도우 쉴드의 표면에 불균일하게 증착되면, 레이저광의 투과도가 전체적으로 혹은 부분적으로 저하되고 물질막에 조사되는 레이저광이 불안정해지며, 이로 인해 레이저 가공의 신뢰성이 저하되게 된다. 본 발명에서는 필요시 플라즈마를 이용한 인시튜 세정을 할 수 있어 윈도우 쉴드(150)를 교체할 필요는 없지만, 물질막의 가공 부산물이 윈도우 쉴드(150)에 일정 두께 이상으로 혹은 불균일하게 증착되는 것을 방지하여 레이저 가공의 신뢰성을 향상시키기 위해 윈도우 쉴드(150)의 정확한 세정 시기를 알 필요가 있다.
이에 적절한 인시튜 세정 시기를 확인할 수 있도록 레이저 가공 장치(100)는 윈도우 쉴드(150)에 증착되는 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하는 두께 측정부(161)를 더 포함할 수 있다. 윈도우 쉴드(150)에 물질막의 가공 부산물이 두껍게 증착되어 있으면, 레이저광(111)의 투과도가 떨어지게 되어 레이저 가공의 정밀도를 저하시키거나 레이저 가공의 성능을 약화시키게 된다. 이를 방지하고자, 윈도우 쉴드(150)의 정확한 세정 시기를 아는 것이 필요한데, 두께 측정부(161)는 윈도우 쉴드(150)에 증착되는 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하여 윈도우 쉴드(150)의 정확한 세정 시기를 알 수 있다. 이에 따라 레이저광(111)의 투과도를 일정 기준 이상으로 유지할 수 있어 물질막에 조사되는 레이저광(111)의 안정성과 레이저 가공의 신뢰성을 확보할 수 있다. 그리고 두께 측정부(161)는 물질막의 가공 부산물에 노출되어 물질막의 가공 부산물이 증착되고 증착두께에 따라 변화되는 측정 주파수와 고유 주파수에 기초하여 증착두께를 실시간으로 측정하는 결정 센서(Crystal sensor)를 포함할 수 있다. 이때, 윈도우 쉴드(150)에 홀(hole)을 형성하여 결정 센서를 물질막의 가공 부산물에 노출시키거나 결정 센서를 기판(10)과 윈도우 쉴드(150) 사이에 위치시켜 물질막의 가공 부산물에 노출시킬 수도 있다.
또한, 윈도우 쉴드(150)의 투과율을 측정하여 적절한 인시튜 세정 시기를 확인할 수도 있는데, 레이저 가공 장치(100)는 윈도우 쉴드(150)에 증착되는 물질막의 가공 부산물에 의한 윈도우 쉴드(150)의 투과율 변화를 측정하는 투과율 측정부(162)를 더 포함할 수도 있다. 한편, 윈도우 쉴드(150)의 투과율을 측정하는 것에 의해서 윈도우 쉴드(150) 상에 증착되는 가공 부산물의 두께도 간접적으로 확인할 수 있다. 투과율 측정부(162)의 자세한 설명은 도 2에서 하기로 한다.
그리고 물질막은 유기발광소자(OLED) 등의 유기전자소자를 구성하는 유기막을 포함할 수 있는데, 물질막이 유기막일 경우 유기막 가공 부산물에 포함된 탄소(C)로 인해 산소 플라즈마 또는 오존을 이용하여 유기막 가공 부산물을 제거할 수 있다. 이때, 산소 플라즈마를 발생시키기 위해 산소 원자(O)를 포함하는 공정가스를 공급하는 가스공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 공정가스는 탄소와 반응할 수 있는 산소(O2), 오존(O3), 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2) 등을 포함할 수 있고, 공정가스가 챔버(120) 내부로 공급되면, 플라즈마 발생부(140)는 공급되는 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시키게 된다. 이렇게 발생된 산소 플라즈마에 의해 유기막의 가공 부산물이 세정(또는 제거)된다. 한편, 플라즈마 발생기를 이용해 공정가스를 산소 플라즈마로 만들 수도 있다. 그리고 오존(O3)을 직접 사용할 수도 있는데, 오존(O3)은 산소 분자(O2)에 활성 산소(O)가 작용해서 생성된 것으로, 불안정하여 2원자의 산소(O2)로 분해되려는 경향이 있어 강한 산화력을 가지기 때문에 유기막 가공 부산물에 포함된 탄소(C)와 쉽게 반응하게 된다. 하지만, 산소 플라즈마가 오존보다 탄소와 잘 반응하므로 산소 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다.
레이저 가공 장치(100)는 플라스마 발생부(140)의 기판(10)을 향하는 면과 레이저광(111)의 경로를 향하는 면에 물질막의 가공 부산물에 의한 오염을 방지하는 쉴드(171)를 더 포함할 수 있다. 쉴드(171)는 플라즈마 발생부(또는 플라즈마 발생기)에 물질막의 가공 부산물이 침투하는 것을 막아 플라즈마 발생부(또는 플라즈마 발생기)가 유기막 가공 부산물에 의해 오염되거나 고장나는 것을 방지하는 역할을 한다. 그리고 쉴드(171)는 물질막의 가공 부산물이 기판(10)으로부터 비산되기 때문에 기판(10)을 향하는 면에 위치하는 것이 바람직하고, 레이저광(111)이 조사되는 방향으로 많은 비율의 물질막 가공 부산물이 비산되므로 물질막 가공 부산물의 침투를 완전 차단하기 위해 레이저광(111)의 경로를 향하는 면에도 쉴드(171)를 위치시키는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 쉴드(171)를 이용해 물질막의 가공 부산물이 비산되는 면적을 제한할 수도 있다. 그리고 기판(10)의 후면에도 쉴드(172)를 배치할 수 있는데, 이러한 경우 챔버(120) 내벽으로 물질막의 가공 부산물이 비산되는 것을 차단하여 세정 영역을 줄일 수 있고, 쉴드(170)만을 세정하면 되기 때문에 챔버(120)의 세정이 용이해진다. 또한, 플라즈마를 대향하여 쉴드(170)를 배치하면 쉴드(170)를 효율적으로 세정할 수 있다.
한편, 쉴드(171)를 금속 재질로 형성하고, 금속 재질의 쉴드(171)를 플라즈마 형성(또는 발생)을 위한 전극으로 사용할 수 있다(이는 전극과 금속 재질의 쉴드를 일체형으로 형성한 경우도 포함함). 이러한 경우, 챔버(120) 내부에서 서로 대향하도록 배치된 금속 재질의 쉴드(171)에 전원을 인가하여 CCP 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있게 된다. 그리고 금속 재질의 쉴드에 인가되는 전원은 DC 전원 및 RF 전원을 포함할 수 있는데, 플라즈마 파워 효율이 더욱 좋은 RF 전원이 바람직하며, 주파수로 다양한 주파수를 사용할 수 있지만, 13.56 MHz가 가장 일반적으로 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정부를 나타낸 단면도로, 도 2(a)는 윈도우 쉴드의 단부에 증착된 물질막 가공 부산물의 두께를 측정하는 그림이고, 도 2(b)는 윈도우 쉴드의 중심부에 증착된 물질막 가공 부산물의 두께를 측정하는 그림이다.
도 2를 참조하면, 투과율 측정부(162)는 윈도우 쉴드(150)를 향해 빛을 발광하는 발광부재(162a)와, 발광부재(162a)로부터 발광되어 윈도우 쉴드(150)를 투과한 빛을 수광하는 수광부재(162b)를 포함할 수 있다. 이때, 발광부재(162a)와 수광부재(162b)는 윈도우 쉴드(150)의 양면측에 제공되어 윈도우 쉴드(150)를 투과하는 빛의 투과율을 측정할 수 있다. 윈도우 쉴드(150)의 투과율을 측정하는 이유는 윈도우 쉴드(150)에 증착되는 물질막 가공 부산물(11)의 두께가 증가하거나 위치에 따라 불균일하게 될수록 윈도우 쉴드(150)의 투과율이 낮아지거나 변화하게 되므로 윈도우 쉴드(150)의 투과율을 측정하여 적절한 인시튜 세정 시기를 확인할 수 있기 때문이다. 윈도우 쉴드(150)를 투과하여 기판(10) 상의 물질막에 조사되는 레이저광(111)의 가공성은 윈도우 쉴드(150)의 투과율에 직접적으로 영향을 받게 되므로, 본 실시예와 같이 윈도우 쉴드(150)의 투과율 변화를 측정하여 인시튜 세정 시기를 결정하게 되는 경우에 보다 직접적이면서 효과적으로 최적의 인시튜 세정 시기를 판단할 수 있게 된다. 그리고 세정 공정 후 투과율 측정부(162)를 이용하여 레이저광(111)의 투과도가 레이저 가공 공정을 시작하기 이전의 상태로 회복되었는지 확인하여 세정이 잘 되었는지 혹은 추가의 세정이 더 필요한지를 판단할 수도 있다.
한편, 투과율 측정부(162)는 레이저광(111)을 가리지 않도록 레이저광(111)의 경로에서 벗어나 설치될 수 있다. 이때, 레이저광(111)이 지나는 중심부와 외곽의 양단부에서 증착된 물질막 가공 부산물(11)에 의한 투과율 변화가 서로 차이가 날 수 있으므로 투과율 측정부(162)의 위치를 잘 결정하는 것이 중요하다. 여기서, 중심부와 양단부의 차이를 반영하여 간접적으로 중심부의 물질막 가공 부산물(11)에 의한 투과율 변화를 파악할 수도 있다.
또한, 도 2(b)와 같이 발광부재(162a)와 수광부재(162b)를 레이저광(111)의 경로를 중심으로 서로 대칭되도록 배치하여 발광부재(162a)에서 나온 빛이 윈도우 쉴드(150)의 중심부를 지나 수광부재(162b)에 들어가게 할 수 있다. 이러한 경우 레이저광(111)의 경로에서 벗어나 설치되면서도 레이저광(111)이 지나는 윈도우 쉴드(150)의 중심부의 투과율을 측정할 수 있고, 이에 더 정확한 세정 시기를 판단할 수 있다.
한편, 두께 측정부(161)도 투과율 측정부(162)와 같이 레이저광(111)의 경로에서 벗어나 설치될 수 있다. 이때, 두께 측정부(161)도 중심부와 양단부의 증착률 (또는 증착량) 차이를 반영하여 간접적으로 중심부의 물질막 가공 부산물(11)의 두께를 파악할 수도 있다.
상기 발광부재(162a)와 수광부재(162b)는 진공 챔버(120)의 외부에 배치될 수도 있는데, 챔버(120) 외부에 배치하기 위해서는 발광부재(162a)에서 발광된 빛이 윈도우(121)를 통해 투과되거나 상기 빛이 투과되기 위한 별도의 윈도우가 필요하다. 또한, 상기 발광부재(162a)와 수광부재(162b)를 챔버(120)의 외부에 배치하고 챔버(120) 내부에 반사수단을 제공하여 반사수단에 반사된 빛을 수광부재(162b)에서 받게 할 수도 있는데, 윈도우 쉴드(150) 혹은 윈도우(121)의 투과율을 측정할 수 있으면 족하고 구성방법에 특별한 제한은 없다. 한편, 발광부재(162a)에서 발광되는 빛의 파장은 레이저광(111)과 같거나 유사한 파장으로 선택될 수 있는데, 이러한 경우 레이저광(111)의 투과도 감쇄 정도를 보다 효과적으로 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 운용방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 운용방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공 장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 운용방법은 레이저광을 방출하는 레이저광원부, 상기 레이저광이 입사되는 윈도우를 포함하는 챔버 및 상기 윈도우의 오염을 방지하는 윈도우 쉴드를 포함하는 레이저 가공 장치의 운용방법에 있어서, 물질막이 형성된 기판을 상기 챔버 내부로 로딩하는 단계; 상기 레이저광을 조사하여 상기 물질막을 가공하는 단계; 상기 챔버의 세정 시기를 판단하는 단계; 및 건식 식각방법으로 물질막의 가공 부산물을 제거하여 상기 챔버를 인시튜 세정하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저 물질막이 형성된 기판을 챔버 내부로 로딩한다(S100). 예를 들어, 기판에 물질막을 증착한 이후 금속 전극막 증착을 하게 되는데, 금속 전극막 증착 전 콘택홀(contact hole) 형성을 위한 물질막 가공을 위해 기판이 챔버 내부에 로딩된다. 기판은 이동되어 로딩될 수도 있고, 물질막 증착이 이루어진 곳에서 물질막 가공 공정이 준비될 수도 있다.
그 다음 레이저광원부에서 방출되는 레이저광을 조사하여 물질막을 가공한다(200). 레이저광을 조사하여 물질막을 가공하면, 플라즈마 건식 식각보다 미세하고 정밀한 가공이 가능해진다. 한편, 레이저광은 파장이 짧을수록 미세하고 정밀한 가공이 가능하여 가공 성능이 향상되는 효과가 있으며, 파장이 길수록 레이저광원부의 설비 비용이 저렴해지는 효과가 있는데, 이를 고려하여 레이저 가공 장치에 적합한 레이저광의 파장을 결정할 필요가 있다. 이 단계에서 레이저 가공에 의해 물질막의 가공 부산물이 비산되어 윈도우 쉴드 또는 챔버 내부가 오염된다.
그리고 기판을 챔버로부터 언로딩하는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다. 물질막의 레이저 가공이 완료되면 기판은 챔버로부터 언로딩되어 다음 공정으로 이동한다. 또한, 챔버의 세정시에도 기판을 챔버로부터 언로딩한 후 챔버를 세정하게 되는데, 챔버의 세정을 위해 플라즈마를 사용하기 때문에 기판에 형성되어 있는 물질막과 반응하지 않도록 기판을 챔버 밖으로 언로딩한다. 한편, 기판을 로딩한 채로 세정을 진행할 수도 있는데, 이러한 경우 기판을 플라즈마로부터 차단하는 셔터를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 챔버의 세정 시기를 판단한다(S400). 판단 후 세정이 결정되지 않으면 후속 기판의 물질막 가공 공정이 시작되며, 세정이 결정되면 물질막 가공 공정은 잠시 중단되고 챔버 세정이 시작된다. 상기 세정 시기를 판단하는 단계(S400)에서는 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하여 챔버의 세정 시기를 판단할 수 있다. 윈도우 쉴드에 물질막의 가공 부산물이 두껍게 증착되어 있으면, 레이저광의 투과도가 떨어지게 되어 가공의 정밀도를 저하시키거나 가공의 성능을 약화시키게 된다. 이를 방지하고자, 윈도우 쉴드의 정확한 세정 시기를 아는 것이 필요한데, 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하여 윈도우 쉴드의 정확한 세정 시기를 알 수 있다. 물질막의 가공 부산물의 두께 측정은 두께 측정부에서 하게 되는데, 두께 측정부는 물질막의 가공 부산물에 노출되어 물질막의 가공 부산물이 증착되고 증착두께에 따라 변화되는 측정 주파수와 고유 주파수에 기초하여 증착두께를 실시간으로 측정하는 결정 센서(Crystal sensor)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 세정 시기를 판단하는 단계(S400)에서는 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막의 가공 부산물에 의한 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하여 챔버의 세정 시기를 판단할 수 있다. 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막 가공 부산물의 두께가 증가하거나 위치에 따라 불균일하게 될수록 윈도우 쉴드의 투과율이 낮아지거나 변화하게 되므로 윈도우 쉴드의 투과율을 측정하여 적절한 인시튜 세정 시기를 결정할 수 있다. 윈도우 쉴드를 투과하여 기판 상의 물질막에 조사되는 레이저광의 가공성은 윈도우 쉴드의 투과율에 직접적으로 영향을 받게 되므로, 본 실시예와 같이 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하여 인시튜 세정 시기를 결정하게 되는 경우에 보다 직접적이면서 효과적으로 최적의 인시튜 세정 시기를 판단할 수 있게 된다. 한편, 윈도우 쉴드의 투과율을 측정하여 간접적으로 물질막 가공 부산물의 두께를 알 수도 있다. 윈도우 쉴드의 투과율은 투과율 측정부에서 측정하게 되는데, 투과율 측정부는 발광부재와 수광부재를 포함할 수 있다. 발광부재와 수광부재는 윈도우 쉴드의 양측에 설치되어 윈도우 쉴드를 투과하는 빛의 투과율을 측정할 수 있는데, 레이저광을 가리지 않도록 레이저광의 경로에서 벗어나 설치될 수 있다. 이때, 레이저광이 지나는 중심부와 외곽의 양단부에서 증착된 물질막 가공 부산물에 의한 투과율 변화가 서로 차이가 날 수 있으므로 투과율 측정부의 위치를 잘 결정하는 것이 중요하다. 여기서, 중심부와 양단부의 차이를 반영하여 간접적으로 중심부의 물질막 가공 부산물에 의한 투과율 변화를 파악할 수도 있다.
그리고 세정이 잘 되었는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 세정 공정 후 투과율 측정부를 이용하여 레이저광의 투과도가 레이저 가공 공정을 시작하기 이전의 상태로 회복되었는지 확인하여 세정이 잘 되었는지 혹은 추가의 세정이 더 필요한지를 판단할 수 있다.
마지막으로, 건식 식각방법으로 물질막의 가공 부산물을 제거하여 챔버를 인시튜 세정한다(S500). 본 발명에서는 챔버를 오픈하지 않고 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 물질막 가공 부산물을 제거할 수 있는데, 플라즈마로 챔버 내부 전체를 세정할 수도 있고, 물질막의 가공 부산물이 증착된 윈도우 쉴드와 쉴드만을 세정할 수도 있다. 물질막은 유기발광소자(OLED) 등의 유기전자소자를 구성하는 유기막을 포함할 수 있는데, 물질막이 유기막일 경우 유기막 가공 부산물에 포함된 탄소(C)로 인해 챔버 내부에 산소 원자(O)를 포함하는 산소 플라즈마를 발생시켜 유기막의 가공 부산물을 제거할 수 있고, 오존(O3)을 이용하여 유기막의 가공 부산물을 제거할 수도 있다. 여기서, 오존(O3)은 산소 분자(O2)에 활성 산소(O)가 작용해서 생성된 것으로, 불안정하여 2원자의 산소(O2)로 분해되려는 경향이 있어 강한 산화력을 가지기 때문에 유기막 가공 부산물에 포함된 탄소(C)와 쉽게 반응하게 된다. 하지만, 유기막의 가공 부산물과의 반응성은 산소 플라즈마가 오존(O3)보다 뛰어나다. 이에 상기 인시튜 세정하는 단계(S500)에서 챔버 내부에 산소 플라즈마 또는 오존을 발생시켜 유기막의 가공 부산물을 제거할 수 있는데, 산소 플라즈마를 발생시키기 위해 산소 플라즈마 발생기를 이용할 수 있고, 오존을 발생시키기 위해 오존 발생기를 이용할 수 있다. 이렇게 발생된 산소 플라즈마 또는 오존에 의해 산소와 유기막 가공 부산물에 포함된 탄소가 결합하여 유기막 가공 부산물이 제거(또는 세정)된다. 이처럼, 챔버 내부에 산소 플라즈마 또는 오존을 발생시켜 유기막의 가공 부산물을 제거할 수 있고, 산소 플라즈마 또는 오존을 발생시키기 위해 챔버 내부에 제공되는 산소 플라즈마 발생기 또는 오존 발생기를 이용할 수 있다.
상기 인시튜 세정하는 단계(S500)에서는 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막의 가공 부산물을 제거하여 레이저광의 투과도를 확보할 수 있다. 윈도우 쉴드에 물질막의 가공 부산물이 증착되어 레이저광의 투과도가 저하되는 것을 방지하기 위해 윈도우 쉴드의 투과율이 기준값 이하가 되면 인시튜 세정하게 되는데, 인시튜 세정의 주된 목적은 레이저광의 투과도를 확보하기 위함이다. 이에 인시튜 세정에서 플라즈마를 이용해 윈도우 쉴드에 증착된 물질막의 가공 부산물을 완벽히 제거할 수 있으므로 레이저광의 투과도를 확보할 수 있다.
한편, 윈도우 쉴드와 쉴드로 물질막의 가공 부산물이 비산되는 면적을 제한하여 세정 영역을 줄이고, 이러한 세정 영역에 맞게 플라즈마를 발생시켜 효과적으로 윈도우 쉴드 및 쉴드를 세정할 수 있으며, 이러한 윈도우 쉴드 및 쉴드의 세정만으로 챔버 세정효과를 얻을 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 장치의 운용방법과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법은 기판 상에 형성된 유기막에 레이저광을 조사하여 상기 유기막을 가공하는 레이저 가공 장치의 인시튜 세정 방법에 있어서, 상기 레이저광의 조사에 의해서 상기 유기막을 가공하는 공정을 수행한 챔버 내부로 산소 원자를 포함하는 공정가스를 공급하는 단계; 상기 챔버 내부에 배치되는 한 쌍의 전극에 RF 전원을 인가하여 상기 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 산소 플라즈마를 이용하여 상기 유기막의 레이저 가공 중에 발생되어 상기 챔버 내부에 잔류하는 가공 부산물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
OLED 소자의 제작 공정에서 기판에 유기막을 증착한 후 이들 유기막의 하부에 있는 전극을 노출시키기 위하여 상기 유기막을 상기 레이저로 가공한다. 그리고 상기 레이저 가공에 의해 유기막의 하부 전극이 드러나면 유기막의 하부 전극에 접촉되도록 금속막을 증착하게 된다. 여기서, 상기 레이저 가공시에 유기막에서 떨어져 나온 유기막의 가공 부산물이 발생하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 유기막의 가공 부산물을 내부에서 발생되는 산소 플라즈마를 이용하여 제거할 수 있다.
상기 레이저광은 UV 대역의 파장의 광을 포함할 수 있는데, 대부분의 유기물질들은 가시광 영역대의 파장에서 흡수를 하기 때문에 최소한 근자외선(Near UV)을 사용하여야 모든 유기물들을 가공(또는 식각)할 수 있게 된다.
먼저, 레이저광의 조사에 의해서 유기막을 가공하는 공정을 수행한 챔버 내부로 산소 원자를 포함하는 공정가스를 공급한다. 상기 공정가스는 산소, 오존, 일산화질소 및 이산화질소 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지 않고 산소 원자를 포함하므로 한 쌍의 전극에 RF 전원을 인가하였을 때 산소 플라즈마가 발생될 수 있으면 족하다.
그 다음 챔버 내부에 배치되는 한 쌍의 전극에 RF 전원을 인가하여 상기 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시킨다. 유기막의 가공 부산물은 탄소(C)를 포함하고 있기 때문에 산소 이온(O)을 포함하는 산소 플라즈마를 발생시킨다.
다음으로, 산소 플라즈마를 이용하여 유기막의 레이저 가공 중에 발생되어 상기 챔버 내부에 잔류하는 가공 부산물을 제거한다. 유기막의 가공 부산물에 포함된 탄소에 의해 산소 이온을 포함하는 산소 플라즈마를 이용하여 유기막의 가공 부산물을 제거할 수 있다. 이때, 챔버 내부 또는 윈도우 쉴드에 증착된 유기막의 가공 부산물을 제거한다.
레이저 가공 장치는 상기 레이저광이 투과하는 윈도우와 상기 윈도우를 보호하는 윈도우 쉴드를 포함하고, 상기 가공 부산물은 상기 윈도우 또는 상기 윈도우 쉴드 상에 증착된 것일 수 있다. 레이저 가공 장치를 인시튜 세정하는 주된 목적을 레이저광의 투과도를 확보하기 위함이기 때문에 인시튜 세정으로 상기 윈도우 또는 상기 윈도우 쉴드 상에 증착된 가공 부산물을 주로 제거한다.
그리고 유기막의 가공 부산물이 잘 제거되었는지(즉, 인시튜 세정이 잘 되었는지)를 판단하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 유기막의 가공 부산물을 제거 후 챔버 윈도우 및 윈도우 쉴드의 투과율을 측정하는 투과율 측정부를 이용하여 레이저광의 투과도가 레이저 가공 공정을 시작하기 이전의 상태로 회복되었는지 확인하여 유기막의 가공 부산물이 잘 제거되었는지 혹은 추가의 인시튜 세정이 더 필요한지를 판단할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 건식 식각방법으로 물질막의 가공 부산물을 제거하기 때문에 인시튜 세정이 가능하고, 이에 챔버의 오픈 또는 각종 부품의 교체없이 쉽게 챔버를 세정할 수 있다. 또한, 윈도우 쉴드를 설치하여 레이저광이 입사되는 챔버의 윈도우가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 윈도우 쉴드에 증착되는 물질막 가공 부산물의 두께를 측정하거나 물질막 가공 부산물에 의한 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하여 챔버의 세정 시기를 판단할 수도 있다. 그리고 플라즈마 발생부의 외측에 쉴드를 설치하여 물질막 가공 부산물에 의한 플라즈마 발생부의 오염이나 고장을 방지할 수 있다. 한편, 윈도우 쉴드와 쉴드로 물질막의 가공 부산물이 비산되는 면적을 제한하여 세정 영역을 줄일 수 있고, 이러한 세정 영역에 맞게 플라즈마를 발생시켜 효과적으로 윈도우 쉴드 및 쉴드를 세정할 수 있으며, 이러한 윈도우 쉴드 및 쉴드의 세정만으로 챔버 세정효과를 얻을 수도 있다. 또한, 레이저광을 조사하여 유기막을 가공함으로써 플라즈마 건식 식각보다 미세하고 정밀한 가공이 가능하고, 인시튜 세정으로 레이저광의 투과도를 확보할 수 있으므로 가공의 정밀도와 생산성이 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 기판 11 : 물질막 가공 부산물
100 : 레이저 가공 장치 110 : 레이저광원부
111 : 레이저광 120 : 챔버
121 : 윈도우 130 : 기판 지지대
140 : 플라즈마 발생부 150 : 윈도우 쉴드
161 : 두께 측정부 162(162a, 162b) : 투과율 측정부
170(171, 172) : 쉴드

Claims (17)

  1. 레이저광을 방출하는 레이저광원부;
    적어도 일면에 상기 레이저광이 입사되는 윈도우를 포함하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 제공되고, 상기 레이저광에 의해 가공되는 물질막이 형성된 기판이 지지되는 기판 지지대; 및
    상기 윈도우와 상기 기판 지지대 사이에 배치되는 플라즈마 발생부를 포함하는 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 윈도우에 대응하도록 상기 챔버 내부에 제공되어 상기 물질막의 가공 부산물에 의한 상기 윈도우의 오염을 방지하는 윈도우 쉴드를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 윈도우 쉴드는 상기 레이저광이 투과되는 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 윈도우 쉴드에 증착되는 상기 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하는 두께 측정부를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하는 투과율 측정부를 더 포함하고,
    상기 투과율 측정부는 상기 윈도우 쉴드를 향해 빛을 발광하는 발광부재와, 상기 발광부재로부터 발광되어 상기 윈도우 쉴드를 투과한 빛을 수광하는 수광부재를 포함하는 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 두께 측정부 또는 상기 투과율 측정부는 상기 레이저광의 경로에서 벗어나 설치되는 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 상기 레이저광의 경로를 중심으로 대칭을 이루어 플라즈마를 발생시키는 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 물질막은 유기막을 포함하며,
    산소 원자를 포함하는 공정가스를 공급하는 가스공급부를 더 포함하고,
    상기 플라즈마 발생부는 공급되는 상기 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시키는 레이저 가공 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부의 상기 기판을 향하는 면과 상기 레이저광의 경로를 향하는 면에 상기 물질막의 가공 부산물에 의한 오염을 방지하는 쉴드를 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  10. 레이저광을 방출하는 레이저광원부, 상기 레이저광이 입사되는 윈도우를 포함하는 챔버 및 상기 윈도우의 오염을 방지하는 윈도우 쉴드를 포함하는 레이저 가공 장치의 운용방법에 있어서,
    물질막이 형성된 기판을 상기 챔버 내부로 로딩하는 단계;
    상기 레이저광을 조사하여 상기 물질막을 가공하는 단계;
    상기 챔버의 세정 시기를 판단하는 단계; 및
    건식 식각방법으로 물질막의 가공 부산물을 제거하여 상기 챔버를 인시튜 세정하는 단계를 포함하는 레이저 가공 장치의 운용방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 세정 시기를 판단하는 단계에서는 상기 윈도우 쉴드에 증착되는 상기 물질막의 가공 부산물의 두께를 측정하여 상기 챔버의 세정 시기를 판단하는 레이저 가공 장치의 운용방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 세정 시기를 판단하는 단계에서는 상기 윈도우 쉴드에 증착되는 상기 물질막의 가공 부산물에 의한 상기 윈도우 쉴드의 투과율 변화를 측정하여 상기 챔버의 세정 시기를 판단하는 레이저 가공 장치의 운용방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 물질막은 유기막을 포함하고,
    상기 인시튜 세정하는 단계에서,
    상기 챔버 내부에 산소 플라즈마를 발생시켜 상기 유기막의 가공 부산물을 제거하는 레이저 가공 장치의 운용방법.
  14. 기판 상에 형성된 유기막에 레이저광을 조사하여 상기 유기막을 가공하는 레이저 가공 장치의 인시튜 세정 방법에 있어서,
    상기 레이저광의 조사에 의해서 상기 유기막을 가공하는 공정을 수행한 챔버 내부로 산소 원자를 포함하는 공정가스를 공급하는 단계;
    상기 챔버 내부에 배치되는 한 쌍의 전극에 RF 전원을 인가하여 상기 공정가스로 산소 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 산소 플라즈마를 이용하여 상기 유기막의 레이저 가공 중에 발생되어 상기 챔버 내부에 잔류하는 가공 부산물을 제거하는 단계를 포함하는 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 레이저광은 UV 대역의 파장의 광을 포함하는 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 공정가스는 산소, 오존, 일산화질소 및 이산화질소 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 레이저 가공 장치는 상기 레이저광이 투과하는 윈도우와 상기 윈도우를 보호하는 윈도우 쉴드를 포함하고,
    상기 가공 부산물은 상기 윈도우 또는 상기 윈도우 쉴드 상에 증착된 것인 레이저 가공 장치의 인시튜 세정방법.
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