(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に密閉された空間が形成され、少なくとも上部壁体が誘電体で形成される工程チャンバ内の下部に配置される矩形状の基板上に、誘導結合プラズマを用いて薄膜を形成する誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置であって、
前記工程チャンバの外部で前記上部壁体に近接するように設置されて、電力印加部によって電力が供給される高周波アンテナと、
前記高周波アンテナ下部の上部壁体中央に設置された中央ガス噴射ノズルと、前記工程チャンバのチャンバ本体の上部に設置された、四角リング形状で、各内側面が前記中央ガス噴射ノズルから所定距離離隔されて形成されて、前記内側面より所定角度下方方向または水平方向にガスが噴射されるように形成されている外郭ガス噴射ノズルとを有するガス噴射ノズルであって、前記ガス噴射ノズルが、前記外郭ガス噴射ノズルから噴射されるガスを、前記中央ガス噴射ノズルでガスが噴射される領域の外部に噴射されるように形成され、
前記工程チャンバの内部の下部に位置されて、上部に前記基板が装着される基板固定部と、を含み、
前記高周波アンテナは、
同一平面上で所定間隔で平行に設置される少なくとも２個の直線形状をなす陽極棒と、
前記陽極棒と同一平面上で設置される少なくとも１個の直線形状をなす陰極棒と、
前記陽極棒の一端と前記陰極棒の一端を電気的に連結する共通端子と、
前記陽極棒の他端に連結されて前記陽極棒の他端全体を電気的に連結する正極端子と、
前記陰極棒の他端全体を電気的に連結する負極端子と、を含んで四角形状に形成されて、
前記陽極棒と前記陰極棒が、およそ平面上で所定間隔を置いて平行に交互に設置されるとともに、両外側には前記陽極棒のみ、あるいは前記陰極棒のみが設置されるものであることを特徴とする誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記陰極棒が前記陽極棒の間に設置されることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記陽極棒が前記陰極棒の間に設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記陽極棒と前記陰極棒は無酸素銅管で形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記無酸素銅管が金コーティングされていることを特徴とする請求項４に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記無酸素銅管が銀コーティングされていることを特徴とする請求項４に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項７】
前記陽極棒と前記陰極棒が、前記共通端子に移動可能に結合されて、前記陽極棒と前記陰極棒との間の距離を調整することができるように形成されていることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記中央ガス噴射ノズルが、
一側面から他側面に貫通されるガス供給ホールと中央下部に形成されて前記ガス供給ホールと連結される欠陷溝を含む支持ブロックと、
ブロック形状で上部から下部に貫通される中央ホールが形成されて、前記支持ブロックの結合溝に結合される中央噴射ノズルと
を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項９】
前記中央噴射ノズルが、円板型で形成されて、前記中央ホールは円形または四角形の形状で形成されることを特徴とする請求項８に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項１０】
前記中央噴射ノズルが、四角板の形状で形成されて、前記中央ホールは円形または四角形の形状で形成されることを特徴とする請求項８に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項１１】
前記外郭ガス噴射ノズルが、各面には外側面から内側面に貫通される少なくとも３個の外郭ホールが形成される四角リング本体を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項１２】
前記外郭ホールが、前記四角リング本体の外側端から内側端に所定角度下方の方向に傾いて、前記四角リング本体の各面中心に形成され、前記四角リング本体の中心方向を向くように所定角度左右方向に偏向されて形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項１３】
前記外郭ガス噴射ノズルが、少なくとも２個の前記四角リング本体が上下に積体されて形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項１４】
前記外郭ガス噴射ノズルが、四角リング形状の上部本体と下部本体が上下に結合されて形成されて、前記上部本体の下面または、下部本体の上面には前記四角リング形状であり、前記上部本体または下部本体の外側面から所定位置に連結される配管溝と、該配管溝と連結されて前記上部本体または下部本体の内側面に連結される少なくとも３個の外郭ホールが形成される四角リング本体を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置に関し、特に、反応ガスを四角形状の基板に均一に噴射できる反応ガス噴射ノズルとプラズマソースとを四角形状で均一に形成できるプラズマソース用高周波アンテナ及び低温で維持できる四角形状のマスクを含んで平板ディスプレー装置に使用される四角形状の基板に均一な薄膜を形成できる誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、次世代平板型表示装置として注目されている有機発光表示装置は、自発光、広視野角、高速応答特性などの優秀な特性を有している。このような有機発光表示装置に使用される有機発光素子(ＯＬＥＤ:Organic Light Emitting Diode)は通常ガラス基板上に通常アノード(anode)に該当する第１電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などでなされる有機膜及び通常カソード(cathode)に該当する第２電極を具備してなされる。
【０００３】
アノードとカソードとの間に数ボルト(V)程度の電圧を印加すると、アノードでは正孔が、カソードでは電子が生成される。生成された正孔と電子がそれぞれ正孔輸送層または電子輸送層を経由して発光層で結合して、高いエネルギー状態の励起子(exciton)を生成するようになる。励起子が基底状態に戻りながら、二つの状態のエネルギー差に該当するエネルギーを有した光が発生する。よって、有機発光素子で他の膜らとともに有機発光層に電子を供給する電極膜を形成することは必須である。
【０００４】
有機膜には電子または正孔の発生及び輸送層が別に形成できて、輸送層が別に形成されることなしに、電界発光層のみ二つの電極の間に存在するなど表示装置内で有機発光素子の具体的な構成は多様になされる。
【０００５】
通常の背面発光型有機発光表示装置で、光はＩＴＯ(Indium Tin Oxide)など透明電極でなされた透明なアノードを透過して基板を通じて出るようになる。この時、カソードはアルミニウムなどの金属を使用する。一方、透明あるいは半透明のカソードを通過して保護膜を通じて放出させる前面発光型も使用されている。この時、カソードはＩＴＯなど透明導電膜を使用するが、電子供給の役割をすることができる別途の層が通常さらに介される。
【０００６】
いずれの場合においても、基板に下部アノード電極と有機発光層を含む有機膜を形成した後、カソード電極及び保護膜を形成する時に有機膜に損傷を与えないようにするためには粒子衝突による損傷を減らすことができるし、低温で可能な成膜工程が必要になる。
【０００７】
金属など導体薄膜を形成する方法として、ＤＣ/ＲＦ(direct current/radio frequency)スパッタ(sputter)を利用して金属や透明電極を有機膜上に形成する方法に対する研究を進行して来た。しかし、このようなスパッタリング(sputtering)方法はプラズマ形成時に発生される高いエネルギーを有した粒子の基板出動によるＯＬＥＤ有機膜の温度上昇と変性、基板表面の再スパッタリング、界面反応、二次電子の発生などの問題がある。
【０００８】
また、酸化物薄膜または半導体薄膜の形成に使用される化学気相蒸着法を利用した薄膜形成方法の適用が検討されている。しかし、一般的に使用される化学気相蒸着法(ＰＥＣＶＤ)も一般的に４００以上の工程温度を有するようになるので、相変らず基板の損傷が問題になる。
【０００９】
したがって、最近には誘導結合プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)を利用した化学気相蒸着法(以下‘ＩＣＰ-ＣＶＤ’と称する)をＯＬＥＤの薄膜形成方法として適用するためにさまざまな方法が試みされている。このような誘導結合プラズマを利用した薄膜形成方法で基板は、反応チャンバの外部に配置された高周波誘導用のアンテナから発生される電場の影響圏の外にありながら、プラズマは基板に非常に近接して形成されるので、プラズマの損失が少なくて效率を高めることができるという長所がある。したがって、誘導結合プラズマを利用した化学気相蒸着法によると、比較的低温で薄膜を形成することが可能である。
【００１０】
しかし、このような誘導結合プラズマを利用する方法に使用される誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置(以下“ＩＣＰ-ＣＶＤ装置”と称する)は、大部分円形の基板を使用する半導体用プラズマ装置であるので、平板ディスプレー装置(ＯＬＥＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ、ＦＥＤ)に使用される四角形状基板の薄膜形成に適用するには問題がある。また、従来のＩＣＰ-ＣＶＤ装置は基板の温度を一定水準以上に維持しながら薄膜を形成するようになっているので、低温で基板に薄膜を形成しなければならない場合には問題がある。よって、従来のＩＣＰ-ＣＶＤ装置は反応ガス噴射ノズルとプラズマアンテナ及びマスクなどが問題になる。
【００１１】
すなわち、従来の反応ガス噴射ノズルは噴射ノズルが反応チャンバの中央上部で反応ガスを噴射するので、四角形基板の中央と角領域に反応ガスの供給が不均一になり、全体的にプラズマの均一度が変わり、結果的に基板に形成された薄膜の特性が不均一になる問題点がある。また、従来のプラズマアンテナもプラズマを円形で形成させるので、四角形基板のわく領域でプラズマが不均一に形成される。すなわち、螺旋形で形成される従来のプラズマアンテナは誘導される磁場が中央部分に集積されて、中央ではプラズマの密度が高くて、周囲に行くほどプラズマの密度が減少されてプラズマの密度が位置によって変わるので、基板に形成された薄膜の特性が不均一になる問題点がある。また、薄膜パターンが形成されたマスクは一般的に金属やセラミックス材質で形成されるので、プラズマに露出する場合には温度が上昇するようになって、温度上昇による変形が発生される。よって、このようなマスクの変形は薄膜パターンを基板に一定するように形成するのが難しくする問題点がある。また、マスクの温度上昇はマスクの下部に位置する基板の温度上昇と基板が変形を誘発する問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記のような問題点を解決するために案出された本発明は、反応ガスを四角形状の基板に均一に噴射することができる反応ガス噴射ノズルとプラズマソースを四角形状で均一に形成できるプラズマソース用高周波アンテナ及び低温で維持できる四角形状のマスクを含んで、平板ディスプレー装置に使用される四角形状の基板に均一な薄膜を形成できる誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記のような課題を解決するための本発明は、内部に密閉された空間が形成され、少なくとも上部壁体が誘電体で形成される工程チャンバ内の下部に配置される矩形状の基板上に、誘導結合プラズマを用いて薄膜を形成する誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置であって、
前記工程チャンバの外部で前記上部壁体に近接するように設置されて、電力印加部によって電力が供給される高周波アンテナと、
前記高周波アンテナ下部の上部壁体中央に設置された中央ガス噴射ノズルと、前記工程チャンバのチャンバ本体の上部に設置された、四角リング形状で、各内側面が前記中央ガス噴射ノズルから所定距離離隔されて形成されて、前記内側面より所定角度下方方向または水平方向にガスが噴射されるように形成されている外郭ガス噴射ノズルとを有するガス噴射ノズルであって、前記ガス噴射ノズルが、前記外郭ガス噴射ノズルから噴射されるガスを、前記中央ガス噴射ノズルでガスが噴射される領域の外部に噴射されるように形成され、
前記工程チャンバの内部の下部に位置されて、上部に前記基板が装着される基板固定部と、を含み、
前記高周波アンテナは、
同一平面上で所定間隔で平行に設置される少なくとも２個の直線形状をなす陽極棒と、
前記陽極棒と同一平面上で設置される少なくとも１個の直線形状をなす陰極棒と、
前記陽極棒の一端と前記陰極棒の一端を電気的に連結する共通端子と、
前記陽極棒の他端に連結されて前記陽極棒の他端全体を電気的に連結する正極端子と、
前記陰極棒の他端全体を電気的に連結する負極端子と、を含んで四角形状に形成されて、
前記陽極棒と前記陰極棒が、およそ平面上で所定間隔を置いて平行に交互に設置されるとともに、両外側には前記陽極棒のみ、あるいは前記陰極棒のみが設置されるものであることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置によると、四角形状で均一なプラズマを形成できて、四角形状の基板に全体的に均一な蒸着膜を得ることができる。
【００１５】
また、本発明のプラズマアンテナによると、プラズマを形成する面積を容易に増加させることができるし、多様な大きさの基板に蒸着膜を形成することができる。
【００１６】
また、本発明のガス噴射ノズルによると、化学気相蒸着に使用される一つ以上の反応ガスを別途のガス噴射ノズルから独立的に噴射することができるので、反応ガスらが配管またはノズルの内部で反応して蒸着されることを阻むことができるし、配管またはノズルが詰まることを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の基板固定部によると基板に薄膜を形成する工程で、別途の冷却ガスを使用して基板とマスクを低温に維持するのが可能であるので、基板に形成された有機膜の損傷を防止してマスクの変形を最小化することができる。
【００１８】
また、本発明の基板固定部によると、チャック上面の外郭でも冷却ガスを供給して、マスクフレームとクランプに冷却ガスが直接接触するようにして、クランプの表面をアルミニウムアノダイジング処理することで、マスクの冷却效果を増加させることができる。
【００１９】
また、本発明の基板固定部によると、クランプに固定スプリングを含ませることで、マスクフレームの固定時にマスクフレームとクランプとの固定溝の形状を一致させなくても、容易にマスクを固定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例による誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置は、図１を参照すると、内部が密閉された空間を形成して、少なくとも上部壁体が誘電体で形成される工程チャンバ１０と、工程チャンバ１０の外部で上部壁体１２に近接するように設置される高周波アンテナ２０と、高周波アンテナ２０に高周波電力を印加する電力印加部28と、高周波アンテナ２０下部の上部壁体１２中央に設置される中央ガス噴射ノズル５０と工程チャンバ１０のチャンバ本体１１の上部に設置される外郭ガス噴射ノズル６０を具備するガス噴射ノズル４０及び工程チャンバ１０の内部の下部に位置されて、上部に基板３０が装着される基板固定部７０を含んで形成される。基板３０は平板ディスプレー装置に使用される四角形状の平面基板で形成される。
【００２１】
工程チャンバ１０は側部壁体及び下部壁体に形成されるチャンバ本体１１とチャンバ本体１１を覆う上部壁体１２を具備して、基板３０に誘導結合プラズマによる化学気相蒸着がなされるように密閉された空間を形成する。工程チャンバ１０で少なくとも上部壁体１２は誘電体で形成され、誘電体としてはアルミナ(Al２O３)、窒化アルミニウム(AlN)、クオーツ(quartz)、アノダイジングアルミニウム(anodized Al)などが使用できるし、一体型または分離型で形成できる。一方、チャンバ本体１１の側部壁体も誘電体で形成できる。
【００２２】
工程チャンバ１０内部の下部に設置される基板固定部７０の上面には薄膜が形成される基板３０が安着される。また、工程チャンバ１０には工程チャンバ１０を真空状態に作るための真空ライン１４が連結される。真空ライン１４には真空ポンプ(図示せず)が連結されて、真空ポンプの作動によって工程チャンバ１０を通常１mTorrないし１００mTorr程度の真空状態で維持するようになる。
【００２３】
高周波アンテナ２０は上部壁体１２の上部に設置されて、電力印加部28から供給される高周波電力で工程チャンバ１０の上部に磁場を形成するようになる。よって、高周波アンテナ２０によって形成された磁場によって工程チャンバ１０の上部と基板３０の上部との間にプラズマが形成される。
【００２４】
高周波アンテナ２０は、図２を参照すると、多数の陽極棒２２と多数の陰極棒２４と共通端子２６と正極端子２３及び負極端子２５を具備して四角形状で形成される。高周波アンテナ２０は図２に示すように、５個の陽極棒２２と４個の陰極棒２４で形成できるが、ここで陽極棒２２と陰極棒２４との数を限定するものではなくて、他の数の組合で形成されることができることはもちろんである。
【００２５】
陽極棒２２と陰極棒２４とは直線形状であり、陽極棒２２の内部に冷却水が流れる通路が具備される管で形成される。陽極棒２２は流れる電流の抵抗損失を最小化するために電気伝導性が良い無酸素銅管を使用して、望ましくは、陽極棒２２の抵抗損失を最小化するために無酸素銅管に金または銀をメッキして使用する。ただし、ここで陽極棒２２の材質を限定するものではなくて、無酸素銅管とともに電気伝導性がある他の金属材質を使用することが可能であることはもちろんである。
【００２６】
陽極棒２２はおおよそ平面上でお互いに所定間隔を置いて平行に設置されて、陽極棒２２らの一端はすべて正極端子２３に電気的に連結されて、電力印加部28に連結される。また、陽極棒２２の他端はすべて共通端子２６に連結される。したがって、陽極棒２２らは正極端子２３及び共通端子２６の間でお互いに所定間隔を置いて平行に設置される。
【００２７】
また、陽極棒２２が正極端子２３と共通端子２６とにそれぞれ連結される時、陽極棒２２間の間隔が調整されることができるように陽極棒２２が正極端子２３と共通端子２６とで移動可能に設置される。例えば、陽極棒２２をクランプ(図示せず)のような締結器具によって共通端子２６に固定するようになると、必要によって容易に固定位置を変更できる。
【００２８】
前記高周波アンテナは、陽極棒２４と陰極棒２２が、およそ平面上で所定間隔を置いて平行に交互に設置されるとともに、両外側には陽極棒２４のみ、あるいは陰極棒２２のみが設置される。すなわち、陰極棒２４の数は陽極棒２２の数より一つ少なく設置される。よって、高周波アンテナ２０の両外側には陽極棒２２のみが設置されるので、高周波アンテナ２０の外郭に流れる電流は等しくなって、形成される磁場の密度も等しくなる。
【００２９】
陰極棒２４の一端はすべて負極端子２５に連結されて、電力印加部28の負極端子または接地部に連結される。また、陰極棒２４らの他端は陽極棒２２の他端が連結された共通端子２６に連結される。よって、陰極棒２４は負極端子２５と共通端子２６との間でお互いに所定間隔で平行に設置される。また、陰極棒２４が負極端子２５及び共通端子２６にそれぞれ連結される時、陰極棒２４間の間隔が調整できるように陰極棒２４が負極端子２５と共通端子２６で移動可能に設置できる。例えば、陰極棒２４をクランプのような締結器具によって共通端子２６に固定するようになって、必要によって容易に固定位置を変更できる。
【００３０】
また、高周波アンテナ２０は陽極棒２２と陰極棒２４との位置が変わって高周波アンテナ２０が形成できることはもちろんである。すなわち、陰極棒２４の数が陽極棒２２の数より一つ多く設置できる。したがって、陰極棒２４の間に陽極棒２２が位置されるように設置されて高周波アンテナ２０の両側の最外郭には陰極棒２４が設置できる。
【００３１】
共通端子２６は電気伝導体で形成されて、陽極棒２２と等しい無酸素銅管または電気伝導性ワイヤを使用して形成される。共通端子２６は陽極棒２２と陰極棒２４の他端全体を電気的に連結して各陽極棒２２で供給される電流を各陰極棒２４で同一に流れるようにする機能をする。
【００３２】
正極端子２３は電気伝導体で形成されて陽極棒２２と等しい無酸素銅管または電気伝導性ワイヤを使用して形成される。正極端子２３は陽極棒２２の一端全体を電気的に連結して、電力印加部28の正極に連結されて陽極棒２２に電源を供給する機能をする。
【００３３】
負極端子２５は電気伝導体で形成されて、陰極棒２４と等しい無酸素銅管または電気伝導性ワイヤを使用して形成される。負極端子２５は陰極棒２４の一端全体を電気的に連結して、電力印加部４０の負極端子または接地部に連結される。
【００３４】
高周波アンテナ２０は、図３を参照して見ると、正極端子２３が上部に形成されて、負極端子２５が下部に形成される。このような場合には、陽極棒２２と陰極棒２４との長さを類似に形成することが可能であり、高周波アンテナ２０は均一な四角形状のプラズマソースを形成するのに有利になる。
【００３５】
高周波アンテナ２０は電力印加部28に連結された正極端子２３を通じて高周波アンテナ２０の陽極棒２２に電流が供給されると、各陽極棒２２には等しい電流が流れるようになる。各陽極棒２２を流れる電流は共通端子２６を通じて各陽極棒２２の間にある各陰極棒２４で流れる。よって、陽極棒２２は接した陰極棒２４と一つの電場を形成し、それぞれ独立された磁場を形成する。このような磁場によって工程チャンバ１０内にプラズマを形成する。この時、各磁場の大きさは同一であるので、各磁場の密度は等しくなり、高周波アンテナ２０によるプラズマソースは全体的に均一に形成される。この時、高周波アンテナ２０は四角形状の基板３０と等しい形状で基板３０の面積と等しく形成されるので、基板３０の上部には均一なプラズマソースが形成される。
【００３６】
一方、高周波アンテナ２０は図４に示すように、平行に多数個が結合されて大面積高周波アンテナで形成される。よって、高周波アンテナ２０が大面積高周波アンテナで形成される場合には、より広い面積に大面積誘導結合プラズマソースを形成することが可能になり、より広い面積の基板に多数の単位基板のための薄膜を一回に形成できる。
【００３７】
ガス噴射ノズル４０は中央ガス噴射ノズル５０と外郭ガス噴射ノズル６０を含んで構成される。
【００３８】
中央ガス噴射ノズル５０は、図５を参照しながら見ると、中央噴射ノズル５２と中央噴射ノズル５２を支持して、ガスを供給する支持ブロック５４を含んで形成される。
【００３９】
中央噴射ノズル５２は上下で貫通される中央ホール５３が形成されたブロックで形成されて、支持ブロック５４の下部に結合される。中央噴射ノズル５２は、図６を参照すると、四角形状の中央ホール５３aが形成された四角形状のブロック５２aで形成される。ただし、ここで中央噴射ノズル５２の形状を限定するものではなくて、図７ないし５eに示すように多様な形状で形成できる。すなわち、中央噴射ノズル５２は、図７を参照すると、円形状の中央ホール５３bが形成された四角形状のブロック５２bで形成できる。また、中央噴射ノズル５２は、図８を参照すると、四角形状の中央ホール５３cが形成された円形形状のブロックで形成できる。また、中央噴射ノズル５２は、図９を参照すると、円形形状である中央ホール５３dが形成された円形ブロックで形成できる。
【００４０】
中央ガス噴射ノズル５０は四角形状のガラス基板の全体領域に均一に蒸着するためにガス噴射量など工程条件にしたがって、外郭ガス噴射ノズル６０との相互作用を通じて工程条件に好適なガス噴射分布を有するようにする必要がある。したがって、中央ガス噴射ノズル５０の中央噴射ノズル５２は外郭ガス噴射ノズル６０のガス分布形態によって好適な形態の中央噴射ノズル５２形状を有するように形成される。
【００４１】
支持ブロック５４は四角または円形形状のブロックであり、一側面から他側面に貫通されるガス供給ホール５５が形成されて、上部が工程チャンバ１０の上部壁体の下部に結合される。支持ブロック５４の下部にはガス供給ホール５５と連結されて、中央噴射ノズル５２が結合される結合溝５６が形成される。したがって、結合溝５６に中央噴射ノズル５２が挿入されて結合されると、ガス供給ホール５５と中央噴射ノズル５２の中央ホール５３はお互いに連結されて、外部で別途のガス管を通じてガス供給ホール５５に供給される反応ガスは中央噴射ノズル５２の中央ホール５３に供給されて下方の方向に噴射される。
【００４２】
外郭ガス噴射ノズル６０は、図１０ないし図１２を参照すると、四角リング本体６２を含んで形成されて、四角リング本体６２の外側面にはガスを供給する別途のガス配管６９が連結されて、工程チャンバ１０のチャンバ本体１１の上部壁体に設置される。
【００４３】
外郭ガス噴射ノズル６０は四角リング本体６２の各面に外側面から内側面に貫通されて形成される外郭ホール６４が形成される。外郭ホール６４は望ましくは、外側端から内側端に一定角度下方の方向に傾いて形成される。また、外郭ホール６４は四角リング本体６２の各面の中心に形成されることを除いては、中心方向を向けるように所定角度左または右方向に偏向されて形成されて、四角リング本体６２の各面の中心から遠くなるほど偏向角度が大きくなる。外郭ホール６４は各面に少なくとも３個で形成されて、要求されるガス供給量によって適正な数で形成されることができることはもちろんである。また、四角リング本体６２の縁にも四角リング本体６２の中心方向に外郭ホール６４が形成できる。一方、外郭ホール６４の外側端にはガス配管６９が連結されてガスが供給されて、内側端からガスが噴射される。
【００４４】
外郭ホール６４から噴射されるガスは所定角度下方の方向に噴射されて、工程チャンバ１０の下部に安着された基板３０に噴射されて、望ましくは、基板３０の外郭の方に集中的に噴射されるようにする。基板３０は四角形状であるので、外郭ガス噴射ノズル６０の形状に対応されて、したがって、基板３０の縁にもガスが均一に供給されることが可能である。
【００４５】
外郭ガス噴射ノズル６０の四角リング本体６２は、少なくとも２個が上下で積体されて形成される。よって、外郭ガス噴射ノズル６０aは、図１３を参照すると、四角リング本体６２が、３個が上下に積体されて形成されることはもちろんである。外郭ガス噴射ノズル６０は四角リング本体６２が２個またはその以上で積体されて形成されると、一つの四角リング本体６２で一つのガスを噴射するのが可能になって、さまざまな反応ガスを使用する場合にもガス配管６９または四角リング本体６２の外郭ホール６４の内部で反応ガスがお互いに反応して発生される配管内の蒸着またはノズル詰まりのような現象を防止できる。よって、外郭ガス噴射ノズル６０は使用されるガスの種類によっては、多数の四角リング本体６２が使用できることはもちろんである。また、外郭ガス噴射ノズル６０は、一つの四角リング本体６２の各外郭ホール６４に連結されるガス管６９を区分してそれぞれ異なるガスが供給されるようにすることで、いろいろなガスを同時に供給することが可能になる。
【００４６】
一方、各四角リング本体６２に形成される外郭ホール６４が下方の方向に形成される角度はお互いに異なるように形成されることができる。すなわち、上部に積体された四角リング本体６２aの外郭ホール６４aは下部に積体された四角リング本体６２bの外郭ホール６４bよりさらに下方の方向を向けるように形成して、各ガス噴射ノズル６０から基板３０に均一にガスが噴射できる。
【００４７】
図１４と図１５は本発明の他の実施例による外郭ガス噴射ノズル６０cを示す。
【００４８】
外郭ガス噴射ノズル６０bは四角リング本体６２dの内部に四角リング本体６２dの形状に相応する形状で形成される配管ホール６６と配管ホール６６と連結されて四角リング本体６２dの内側面に連結される外郭ホール６４dを含んで形成される。配管ホール６６は四角リング本体６２dの各外側面の所定位置で四角リング本体６２dの外側面に連結される。すなわち、四角リング本体６２dは上部本体６２eと下部本体６２fで形成されて、上部本体６２eの下面、または下部本体６２fの上面に配管溝と外郭溝が形成される。よって、上部本体６２eと下部本体６２fが結合されると、四角リング本体６２dの内部にはガスが供給される配管ホール６６と外郭ホール６４dが形成される。前記のような実施例では、四角リング本体６２dの外部に形成される配管６９が簡単になる長所がある。
【００４９】
図１６は本発明のまた他の実施例による外郭ガス噴射ノズルを示す。
【００５０】
外郭ガス噴射ノズル６０cは四角リング本体６２gに形成される外郭ホール６４gが四角リング本体６２gの外側面から内側面に水平方向に形成される。よって、このような場合には、外郭ガス噴射ノズル６０から噴射されるガスは水平中心方向に噴射されて、中央ガス噴射ノズル５０から噴射されるガスとともにガス噴射ノズル４０の下方の方向の基板３０に噴射されるようになる。
【００５１】
図１７は本発明の実施例によるガス噴射ノズルでガスの噴射方向を示す平面図であり、図１８は本発明の実施例による誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置のガス噴射ノズルでガスの噴射方向を示す断面図である。
【００５２】
ガス噴射ノズル４０の中央ガス噴射ノズル５０と少なくとも一つの四角リング本体６２で構成された外郭ガス噴射ノズル６０から供給される反応ガスは、図１７を参照すると、中央ガス噴射ノズル５０から噴射される反応ガスは垂直に近い下部方向に噴射されて、外郭ガス噴射ノズル６０から噴射される反応ガスは四角リング本体６２の各面の中心から遠くなるほどさらに大きい角度で偏向されて噴射されるので、四角リング本体６２の下部方向、特に、基板３０の外郭を向けて噴射される。よって、ガス噴射ノズル４０から噴射される反応ガスは工程チャンバ１０の下部に位置された基板３０に全体的に均一に供給される。
【００５３】
一方、中央ガス噴射ノズル５０では主に、反応ガスらが噴射されて、外郭ガス噴射ノズル６０では反応ガス以外にも工程チャンバ１０の内部を洗浄するための他のガスが供給される。また、外郭ガス噴射ノズル６０が少なくとも２個の四角リング本体６２で構成される場合には、各四角リング本体６２から噴射されるガスを異なるようにすることができる。例えば、図１１を参照して見ると、上部に位置される四角リング本体６２aにはノズル及び工程チャンバの内部に蒸着された物質を洗浄するためにCF４系列のガスを供給して、下部に位置される四角リング本体６２bには反応ガスであるSiH４、N２、NO２、NH３、O２、He、Xe及びArガスなどを供給する。また、外郭ガス噴射ノズル６０は図１３で示すように、下部に２個の四角リング本体６２b、６２cが形成される場合にはSiH４とArなど他の種類の反応ガスをそれぞれ独立的な四角リング本体６２b、６２cで供給される。よって、前記ガス噴射ノズル４０は供給される少なくとも一つ以上の反応ガスがガス配管の内部や四角リング本体の外郭ホールの内部で反応して、その反応物によって配管またはノズルが詰まる現象を防止できる。
【００５４】
次は図１８を参照してガス噴射ノズルシステムが装着された誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置の作用に対して説明する。
【００５５】
工程チャンバ１０の上部壁体１２に中央ガス噴射ノズル５０が設置されて、側面壁体１１の上部に前記外郭ガス噴射ノズル６０が設置される。工程チャンバ１０の下部に位置された基板固定部７０の上部には薄膜が形成される基板３０が安着される。真空ライン１４に連結された真空ポンプ(図示せず)が稼動されて、工程チャンバ１０を真空状態で維持しながら、ガス噴射ノズル４０を通じて反応ガスらを噴射する。ガス噴射ノズル４０から噴射されるガスらは基板３０の中心と外郭の方に均一に噴射される。特に、外郭ガス噴射ノズル６０が四角リング形状で形成されるので、平板ディスプレー装置に使用される四角基板の各縁にも反応ガスらが均一に供給される。この時、工程チャンバ１０の上部に設置された高周波アンテナ２０に電力印加部28によって高周波電力が供給されると、工程チャンバ１０内の上部に磁場が発生されながら、このような磁場によって工程チャンバ１０内にプラズマを形成するようになる。よって、工程チャンバ１０内の基板固定部７０の上部に安着された基板３０に薄膜が形成される。この時は、ガス噴射ノズル４０によって反応ガスらは基板３０の中心と外郭に均一に供給されるので、基板３０に形成される薄膜は基板３０全体的に均一に形成されることができる。
【００５６】
基板固定部７０は、図１９乃至図２０を参照して見ると、薄膜パターンが形成される基板３０が安着されるチャック８０と基板３０の上部に安着されるマスク９０とマスク９０をチャック８０に固定するクランプ１００を含んで形成される。また、基板固定部７０はクランプ１００内に設置されて、マスク９０と基板３０との密着を補助する固定スプリング１０６をさらに含んで形成される。
【００５７】
チャック８０は、図２１を参照すると、所定の大きさの板状ブロックで形成されて、望ましくは、安着される基板３０の形状と等しく四角ブロック形状に形成される。チャック８０は中央の中央垂直ホール８１と外郭垂直ホール８２及び上部溝８３を含んで形成されることができる。前記チャック８０は真空チャンバ１０内に設置されるチャック支持台１５に設置される。
【００５８】
中央垂直ホール８１はチャック８０の中央に上部から下部に、垂直に貫通されて形成されて、下部に別途のガス供給管(図示せず)が連結されて冷却ガスを上部に供給するようになる。
【００５９】
外郭垂直ホール８２はチャック８０の両側端８８で内側領域に所定距離が離れた位置でチャック８０を上部から垂直に貫通されて形成される。外郭垂直ホール８２は望ましくは、図１９と図２３に示すように、チャック８０の上部に固定されるクランプ９０の下部に相応する位置に形成されるようにする。
【００６０】
上部溝８３はチャック８０の上面で水平に所定深さの溝で形成されて、両側端８８がお互いに連結されるように左右方向に形成される上部左右溝８４と上部左右溝８４をお互いに連結する上部前後溝８５を含んで形成される。上部左右溝８４は少なくとも３個がお互いに所定間隔を置いて平行に形成されて、必要な場合にはその数を増加できることはもちろんである。また、上部左右溝８４と上部前後溝８５は中央垂直ホール８１の上部を貫通して、中央垂直ホール８１とお互いに連結される。よって、上部溝８３は全体的に中央垂直ホール８１と連結されて中央垂直ホール８１から供給される冷却ガスが前記上部溝８３に全体的に供給されて流れるようになる。また、外郭垂直ホール８２が形成される場合には、外郭垂直ホール８２は上部左右溝８４の両側端部に形成されてお互いに連結される。よって、上部溝８３の上部に基板３０が安着されると、上部溝２３と基板３０とは水平方向の管を形成するので、中央垂直ホール８１と外郭垂直ホール８２から供給される冷却ガスがチャック８０の上部溝８３に沿ってチャック８０の上面全体的に流れながら、基板３０と接触されながら基板３０及びマスク９０を冷却するようになる。
【００６１】
図２２は本発明の他の実施例によるチャックの平面図を示す。
【００６２】
本発明の他の実施例によるチャック８０aは、図２２を参照すると、冷却效果が十分な場合に、チャック８０の両側端８８の中央には外郭垂直ホールが形成されないことがあることはもちろんである。チャック８０aの他の構成要素は、図２１の実施例によるチャック８０と等しいので、ここで説明は省略する。
【００６３】
図２３は本発明のまた他の実施例によるチャックの平面図を示す。
【００６４】
本発明のまた他の実施例によるチャック８０bは、図２３を参照すると、上部溝８３bが中央垂直ホール８１bで放射状にチャック８０bの各側端８８b、８９bまで延長されて形成されることができる。チャック８０bはこのように放射形で上部溝２３が形成されると、各上部溝８３bに均等に冷却ガスを供給することができる長所がある。チャック８０bの他の構成要素は図２１の実施例によるチャック８０と等しいので、ここで説明は省略する。
【００６５】
マスク９０は、基板３０に形成されなければならないパターンが形成されたマスク本体９２とマスク本体９２の両側端に形成されるマスクフレーム９４を含んで形成される。
【００６６】
マスク本体９２はチャック８０の上部に安着されてパターンが形成される基板３０の上面全体をカバーしながら接触されるように所定の大きさの金属またはセラミックスの板状で形成される。上記で説明されたように、マスク本体９２には、基板３０に形成されなければならない微細なパターン形状が同一に形成されている。
【００６７】
マスクフレーム９４は棒形状でマスク本体９２の両側端に沿って上向きに突き出されて形成されて、クランプ１００に結合されてマスク本体９２を基板３０に密着させて固定する。マスクフレーム９４は、図１９に示すように、断面が四角である棒状で形成されることができるし、断面が半円または多角形である棒状に形成できることはもちろんである。マスクフレーム９４の長さはクランプ１００の形状によって異なるように形成できる。
【００６８】
クランプ１００は、図２４に示すように、ブロック形状の一般的なクランプで形成されて、前端固定部１０２と固定溝１０４及び固定スプリング１０６を含んで形成される。クランプ１００はチャック８０またはチャック支持台１５の上部に結合されてマスク９０を基板３０の上部に固定するようになる。この時、固定スプリング１０６は、図２０に示すように、マスクフレーム９４と固定溝１０４の結合精密度が要求されない場合など、固定スプリング１０６が必要でない場合には設置されないこともあることはもちろんである。
【００６９】
クランプ１００は望ましくは、使用されるマスク９０の長さと同一に形成される。よって、クランプ１００はマスク本体９２の側端を全体的に固定することができるように長く形成される。また、クランプ１００は表面にアルミニウムアノダイジング(Al Anodizing)処理によって、マスク９０から伝達される熱を、表面を通じて早く放出させて、マスク９０の冷却效果を増加させることができるように形成される。
【００７０】
前端固定部１０２はクランプ１００の前端で所定幅で突き出されて水平面を有するように形成されて、下部の水平面が前記マスク本体９２の上面に接触されるように形成される。
【００７１】
固定溝１０４はクランプ１００の下部でマスクフレーム９４の形成位置に対応する位置に上向きで所定形状を有するように形成される。固定溝１０４は、望ましくは、マスクフレーム９４の上部形状に対応される形状で形成される。すなわち、固定溝１０４はマスクフレーム９４の断面が四角形状なら四角形状で形成されて、マスクフレーム９４と固定溝１０４との結合によるマスク９０の固定が有利である。
【００７２】
固定スプリング１０６は板状スプリングで形成されて、クランプ１００の固定溝１０４内の上部にボルトのような別途の固定手段(図示せず)によって固定される。よって、固定スプリング１０６は固定溝１０４に結合されるマスクフレーム９４の上部に接触されてマスクフレーム９４に一定な力を加えてマスク９０を固定するようになる。固定スプリング１０６はマスクフレーム９４の高さが一定でない場合にも、より容易にマスク９０を固定することができるようになる。また、固定スプリング１０６は板状スプリングの以外に、コイルスプリングまたは耐熱ゴムなど弾性体を使用して形成できることはもちろんである。
【００７３】
図２５は本発明の他の実施例によるクランプの平面図を示す。
【００７４】
本発明の他の実施例によるクランプ１００bは、図２５に示すように、マスク本体９２の側端の一部のみを固定することができるように短く形成できることはもちろんである。図２５に示された他の構成要素は図２４と同一であるので、ここで詳細な説明は省略する。
【００７５】
次は本発明の実施例による基板固定部の作用に対して説明する。
【００７６】
基板固定部７０は真空チャンバ１０の内部に設置されたチャック８０の上面に基板３０を安着させた後、マスク９０を再び基板３０の上部に安着させて固定する。マスク９０のマスクフレーム９４をクランプ１００の固定溝１０４に結合させながらクランプ１００をチャック８０の上部に固定させる。クランプ１００の固定溝１０４に固定スプリング１０６が形成された場合には、マスクフレーム９４の高さと固定溝１０４の深さを正確に一致させて形成する必要がないので、マスク９０の固定が容易になる。
【００７７】
チャック８０の上面に基板３０とマスク９０とが完璧に固定された後に外部の冷却ガス供給装置(図示せず)を稼動して中央垂直ホール８１の下部を通じてチャック８０の上面に冷却ガスを供給する。この時、冷却ガスとしては、望ましくは、ヘリウムガスを使用する。チャック８０の上面に供給された冷却ガスはチャック８０の上面に形成された上部溝２３に沿ってチャック８０の上面から各側端で流れながら基板３０とマスク９０を冷却するようになる。
【００７８】
一方、中央垂直ホール８１と共に外郭垂直ホール８２が形成された場合には、中央垂直ホール８１と別に外郭垂直ホール８２にも冷却ガスが供給される。したがって、外郭垂直ホール８２から供給される冷却ガスの一部は、チャック８０の上面で側端に流れるが、一部はチャック８０の上面から中心方向に流れながら中央垂直ホール８１から供給される冷却ガスと面して、冷却ガスをマスクフレーム９４と固定溝１０４に沿ってクランプ１００の上部に流れるように誘導する。したがって、マスクフレーム９４とクランプ１００も效果的に冷却できる。
【００７９】
以上では本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例による誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置の概略的な断面図。
【図２】本発明の実施例による高周波アンテナの平面図。
【図３】図２の高周波アンテナの正面図。
【図４】図２の高周波アンテナ二つを組み合わせた大面積高周波用アンテナの平面図。
【図５】本発明の実施例による中央ガス噴射ノズルの断面図。
【図６】図５の中央ガス噴射ノズルの底面図。
【図７】本発明の他の実施例による中央ガス噴射ノズルの底面図。
【図８】本発明のまた他の実施例による中央ガス噴射ノズルの底面図。
【図９】本発明のさらに他の実施例による中央ガス噴射ノズルの底面図。
【図１０】本発明の実施例による外郭ガス噴射ノズルの斜視図。
【図１１】図１０の縦断面図。
【図１２】図１１のＡ-Ａ断面図。
【図１３】本発明の他の実施例による外郭ガス噴射ノズルの断面図。
【図１４】本発明のまた他の実施例による外郭ガス噴射ノズルの横断面図。
【図１５】図１４のＢ-Ｂ断面図。
【図１６】本発明のさらに他の実施例による外郭ガス噴射ノズルの縦断面図。
【図１７】本発明の実施例によるガス噴射ノズルでガスの噴射方向を示す平面図。
【図１８】図１７のガス噴射ノズルが装着された本発明に誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置でガスの噴射方向を示す概路図。
【図１９】本発明の実施例による基板固定部の断面図。
【図２０】本発明の他の実施例による基板固定部の断面図。
【図２１】本発明の実施例による基板固定部に使用されるチャックの平面図。
【図２２】本発明の他の実施例によるチャックの平面図。
【図２３】本発明のまた他の実施例によるチャックの平面図。
【図２４】本発明のまた他の実施例による基板固定部の平面図。
【図２５】本発明のまた他の実施例による基板固定部の平面図。
【符号の説明】
【００８１】
１０  工程チャンバ
２０  高周波アンテナ
２８  電力印加部
３０  基板
４０  ガス噴射ノズル
５０  中央ガス噴射ノズル
６０  外郭ガス噴射ノズル
７０  基板固定部
８０  チャック
９０  マスク
１００  クランプ
【図１】
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【図２】
0004713903.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004713903.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0004713903.tif 000023
【図２３】
0004713903.tif 000024
【図２４】
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【図２５】
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