KR100572803B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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KR100572803B1
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최준영
이철원
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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전도용 가스가 신속, 균일하게 공급되어, 대면적의 피처리물에 대하여 균일한 열전도가 가능하도록 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 플라즈마를 이용하여 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 기밀 처리실; 상기 기밀 처리실내에 설치되고, 상기 피처리물을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대; 상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 열전도용 가스를 공급하도록, 상기 탑재면에 형성되는 가스 분출부; 상기 가스 분출부에 열전도용 가스를 공급하도록, 상기 탑재대 내부에 형성되는 가스 흐름부; 상기 플라즈마 처리장치의 외부에서 상기 가스 흐름부에 열전도용 가스를 도입하도록, 상기 가스 흐름부의 소정 부분에 접속되는 가스 도입부; 상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 공급되는 열전도용 가스의 압력이 일정하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며, 상기 가스 도입부가 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
플라즈마, 플라즈마 처리장치, 열전도용 가스, 가스 도입부

Description

플라즈마 처리장치{Apparatus for processing substrate with plasma}
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 가스 흐름부의 일 실시예의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 가스 흐름부의 다른 실시예의 구조를 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110 : 기밀 처리실 20, 120 : 탑재대
22, 122 : 가스 분출부 24, 124 : 가스 흐름부
26, 126 : 가스 도입부 30, 130 : 가스 공급계
40, 140 : 전계 발생계 50, 150 : 배기계
12 : 피처리물 160 : 탑재대 구동부
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전도용 가스가 신속, 균일하게 공급되어, 대면적의 피처리물에 대하여 균일한 열전도가 가능하도록 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, 엘시디(LCD) 기판 등 피처리물을 진공 분위기에서 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리장치에서는 그 내부에 피처리물과 피처리물을 탑재한 탑재대 사이의 공간에 열전도용 가스를 공급하고, 그 열전도용 가스에 의해서 피처리물과 탑재대 사이에 열이 전달되어, 피처리물을 소정 온도로 유지시킨다.
이하에서는 상술한 열전도용 가스를 공급하기 위한 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치의 구조를 설명한다.
플라즈마 처리장치는 그 내부를 진공분위기로 형성시킬 수 있는 기밀 처리실; 기밀 처리실 내에 설치되고, 피처리물을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대; 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 열전도용 가스를 공급하도록, 상기 탑재면에 형성되는 가스 분출부; 가스 분출부에 열전도용 가스를 공급하도록, 탑재대 내부에 형성되는 가스 흐름부; 플라즈마 처리장치의 외부에서 가스 흐름부에 열전도용 가스를 도입하도록, 가스 흐름부의 소정 부분에 접속되는 가스 도입부; 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 공급되는 열전도용 가스의 압력이 일정하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하면서 플라즈마 처리장치의 구조를 보다 상세하게 설명한다.
기밀 처리실(10)은 처리실 내부를 외부와 차단시켜서 처리실 내의 분위기를 진공으로 형성시킬 수 있는 구조를 가진다. 그리고 기밀 처리실(10) 내부에는 피처 리물(12)에 소정의 처리를 실시하기 위한 여러가지 구성요소가 구비된다.
먼저 기밀 처리실(10) 내부 중 하부에는 피처리물(12)이 탑재되는 탑재대(20)가 구비되는데, 탑재대(20)의 상부면은 피처리물(12)과 접촉되는 탑재면(도면에 미도시)이 형성된다. 그 탑재면에는 탑재면에 탑재되는 피처리물(12)과 탑재대(20) 사이에 형성되는 공간에 열전도용 가스를 도입하기 위한 가스 분출부(22)가 형성된다. 즉, 다수개의 구멍 형상의 가스 분출부(22)가 탑재면 전 영역에 골고루 형성되고, 그 가스 분출부(22)를 통해서 열전도용 가스가 분출되는 것이다.
다음으로 탑재대(20)의 내부에는 가스 분출부(22)로 열전도용 가스가 분출되도록 열전도용 가스를 공급하는 가스 흐름부(24)가 구비된다. 즉, 탑재면의 전 영역에 골고루 열전도용 가스가 분출되도록 하기 위하여, 탑재대(20) 내부에 열전도용 가스가 확산될수 있는 공간인 가스 흐름부(24)가 형성되는 것이다.
그리고 가스 흐름부(24)의 소정 부분에 그 일단이 접속되어 플라즈마 처리장치의 외부에서 가스 흐름부(24)로 열전도용 가스를 도입하는 가스 도입부(26)가 구비된다. 즉, 가스 도입부(26)는 관 형태로 이루어져서 플라즈마 처리장치의 외부에 구비되어 있는 열전도용 가스 공급원(도면에 미도시)과 그 일단이 연결되고, 그 타단은 가스 흐름부(24)에 연결된다. 따라서 가스 도입부(26)는 열전도용 가스 공급원에서 가스 흐름부(24)로 열전도용 가스를 공급한다. 그리고 가스 흐름부(24)를 따라 확산된 열전도용 가스가, 가스 분출부(22)를 통하여 피처리물(12)과 탑재대(20) 사이의 공간으로 분출된다.
다음으로 피처리물(12)과 탑재대(20) 사이의 공간에 존재하는 열전도용 가스가 적절한 압력을 유지하여 피처리물(12)과 탑재대(20) 간의 열 전달 상태가 적절하면서도 피처리물(12)과 탑재대(20) 사이의 간극이 커져버리거나 피처리물(12)의 위치가 달라지는 것을 방지하기 위하여 열전도용 가스 압력을 제어하는 제어부(도면에 미도시)가 구비된다.
그런데 최근에는 플라즈마 처리장치에 의해서 처리되는 피처리물(12)의 크기가 대형화되면서 피처리물(12)이 탑재되는 탑재대(20)도 대형화되고 있다. 따라서 하나의 가스 도입부(26)에 의하여 열전도용 가스를 도입하는 경우, 대형 피처리물의 모든 부분에 대해 신속하면서도 동일한 열전도가 가능하도록 제어하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 열전도용 가스가 신속, 균일하게 공급되어, 대면적의 피처리물에 대하여 균일한 열전도가 가능하도록 하는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마를 이용하여 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 기밀 처리실; 상기 기밀 처리실내에 설치되고, 상기 피처리물을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대; 상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 열전도용 가스를 공급하도록, 상기 탑재면에 형성되는 가스 분출부; 상기 가스 분출부에 열전도용 가스를 공급하도록, 상기 탑재대 내부에 형성되는 가스 흐름부; 상기 플라즈마 처리장치의 외부에서 상기 가스 흐름부에 열전도용 가스를 도입하도록, 상기 가스 흐름부의 소정 부분에 접속되는 가스 도입부; 상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 공급되는 열전도용 가스의 압력이 일정하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며, 상기 가스 도입부가 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
또한 본 발명에서는 가스 도입부를, 상기 기밀 처리실의 외부로부터 기밀 처리실의 내부 소정 부분까지 하나의 가스 도입부재로 이루어지고, 상기 가스 도입부재가 상기 기밀 처리실의 내부에서 복수개로 분기되어, 각각 독립적으로 상기 가스 흐름부에 접속되도록 마련하여, 기밀 처리실의 외부에서 내부로 진입하는 부분은 한 군데로 하여 플라즈마 처리장치의 가공, 제조 및 관리가 용이하게 하는 한편 기밀 처리실의 내부에서 복수개로 분기되어 각각 가스 흐름부에 열전도용 가스를 도입함으로써 대면적의 탑재대에 신속하게 열전도용 가스를 도입할 수 있다.
또한 본 발명에서는 가스 흐름부를 가스 도입부에 대응하여 복수개 구비시킴으로써 복수개의 가스 도입부에 의하여 도입되는 열전도용 가스를 신속하고, 균일하게 확산시켜 가스 분출부로 전달할 수 있다.
또한 본 발명에서는 가스 흐름부를, 탑재대의 중심을 기준으로 하여 대칭적 인 구조를 가지도록 구비시킴으로써 탑재면의 모든 영역에 균일하게 열전도용 가스가 공급되도록 한다. 따라서 탑재대에 탑재되는 대면적의 피처리물의 모든 영역에 대하여 균일하게 열전도가 발생하여 피처리물이 일정한 온도를 유지하여 균일한 플라즈마 처리가 이루어지는 효과가 있다.
또한 본 발명에서는 가스 흐름부를 열전도용 가스가 확산되어야 하는 방향으로 최소한의 경로를 가지는 그루브(groove) 형상으로 형성시키고, 가스 분출부를 그 그루브를 따라 소정 간격으로 형성시킴으로써 열전도용 가스가 피처리물에 신속하게 전달되도록 하여 피처리물의 온도 조절이 신속하게 이루어진다.
또한 본 발명에서는 가스 도입부를, 탑재대를 상하로 구동시키기 위하여 상기 기밀 처리실의 하벽을 관통하여 형성된 탑재대 구동부 내부를 관통하여 형성시킴으로써 가스 도입부를 설치하기 위한 별도의 구멍을 기밀 처리실의 하벽에 형성시키지 않아도 되므로 플라즈마 처리장치의 구조가 단순해지고, 제조가 용이해진다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 실시예를 구체적으로 설명한다.
먼저 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 전체 구성을 간단히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 기밀 처리실(110)이 설치되고, 그 기밀 처리실(110) 내부에 여러가지 장비가 설치되는데, 우선 피처리물(12)을 탑재하는 탑재면(도면에 미도시)을 갖는 탑재대(120), 그 탑재대(120)에 탑재된 피처리물(12)과 탑재대(120) 사이에 형성되는 공간에 열전도용 가스를 공급하도록 탑재면에 형성되는 가스 분출부(122), 가스 분출부(122)에 열전도용 가스를 공급하도록 탑재대(120) 내부에 형성되는 가스 흐름부(124), 플라즈마 처리장치의 외부에서 가스 흐름부(124)에 열전도용 가스를 도입하도록 가스 흐름부(124)의 소정 부분에 접속되는 가스 도입부(126), 탑재대(120)에 탑재된 피처리물(12)과 탑재대(120) 사이에 형성되는 공간에 공급되는 열전도용 가스의 압력이 일정하도록 제어하는 제어부(도면에 미도시), 기밀 처리실(110) 내에 처리가스를 공급하는 가스 공급계(130), 공급된 처리가스를 플라즈마화하기 위하여 전계를 형성시키는 전계 발생계(140), 플라즈마 처리후의 처리가스를 제거하거나 기밀 처리실(110) 내부를 진공으로 유지하기 위한 배기계(150)가 설치된다.
도 2 내지 4는 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 도면이다. 이하에서는 도면을 참조하여 플라즈마 처리장치의 각 구성요소 중 열전도용 가스를 공급하기 위한 구성요소만을 상세하게 설명한다.
먼저 피처리물(12)에 소정의 처리를 하기 위하여 피처리물(12)을 플라즈마 처리장치 내에 위치시킬 때, 피처리물(12)이 위치되는 탑재대(20)에는 피처리물(12)과 접촉하는 면인 탑재면이 형성된다. 이 탑재면에는 가스 분출부(122)가 형성된다. 가스 분출부(122)는 미세한 구멍 형상이며, 열전도용 가 스가 이 가스 분출부(122)를 통하여 분출되는 것이다. 즉, 탑재면에 피처리물(12)이 탑재되면 탑재면과 피처리물(12) 사이에 미세한 공간이 형성되는데, 가스 분출부(122)를 통해서 그 공간에 열전도용 가스를 분출시키고, 그 열전도용 가스의 대류 현상에 의한 열전달 현상을 이용하여 피처리물(12)이 항상 일정한 온도를 유지하도록 하는 것이다. 이때 탑재면에 탑재된 피처리물(12)이 탑재면과 정확한 위치에서 접촉되어 있도록 하기 위하여 피처리물(12)을 탑재면에 붙여 놓을 필요가 있으므로 탑재대(120) 내부에 정전척을 형성시켜 정전력을 이용하여 피처리물을 잡아 당겨서 탑재대(120)에 압박시킬 수 있다.
다음으로 상술한 가스 분출부(122)에 열전도용 가스를 공급하는 가스 흐름부(124)가 탑재대(120) 내부에 형성된다. 즉, 탑재대(120) 내부에서 소정 공간을 가지도록 형성되는 가스 흐름부(124)를 통해서 열전도용 가스가 확산되어 탑재면의 모든 영역에 고르게 열전도용 가스가 공급되도록 하는 것이다. 따라서 상술한 가스 분출부(122)는 그 하단이 가스 흐름부(124)의 소정 부분으로 개구되고, 그 상단은 탑재면과 피처리물이 이루는 공간으로 개구되는 구멍 구조가 되는 것이다. 이때 가스 분출부(122)는 가스 흐름부(124)를 따라 탑재면의 모든 영역을 커버할 수 있도록 다수개가 소정 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 가스 흐름부(124)의 형상은 도 3에 도시된 바와 같이, 그루브(groove) 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 열전도용 가스가 확산될 방향으로 탑재대(120) 내부에 지면과 수평되게 긴 홈을 형성시키는 것이다. 따라서 열전도용 가스가 확산될 경로를 최단 경로로 형성시켜서 열전도용 가스의 확산에 소요되는 시간이 감소하여, 대면적의 피처리물에서도 신속하게 피처리물의 전 영역에 대하여 온도를 제어할 수 있다.
또한 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 흐름부(124)를 형성시킬 때, 탑재대(120) 내부 소정 영역을 소정 깊이로 패이도록 가공하여 열전도용 가스가 그 공간 내에서 확산되도록 할 수도 있다. 이 경우에는 가스 흐름부(124)의 형상이 단순하여 그 가공이 용이한 장점이 있다.
그리고 본 실시예에서는 가스 흐름부(124)를, 가스 도입부(126)에 대응하여 2개 이상의 분리된 구조로 형성시켜, 각각 독립적으로 열전도용 가스를 공급받아 확산시키고, 가스 분출부(122)로 전달한다. 이는 열전도용 가스가 확산되는 공간을 줄여서 열전도용 가스의 확산에 소요되는 시간을 줄이기 위한 것이다. 이때 가스 흐름부(124)는 탑재면의 중심을 기준으로 하여 전후 좌우로 대칭되는 구조로 형성시키는 것이, 탑재면의 모든 영역에 고르게 열전도용 가스를 공급할 수 있어서 바람직하다. 그리고 가스 흐름부(124)의 형상은 여러가지로 변화될 수 있다.
다음으로 가스 도입부(126)는 상술한 가스 흐름부(124)에 열전도용 가스를 도입하기 위한 구성요소로서, 일단은 가스 흐름부(124)의 소정부분에 접속되어 개구되고, 그 타단은 플라즈마 처리장치의 외부 소정 위치에 설치되어 있는 열전도용 가스 공급원에 연결되어 개구된다. 따라서 가스 도입부(126)는 열전도용 가스 공급원으로부터 가스 흐름부로 열전도용 가스를 도입하는 역할을 한다. 이때 본 실시예에서는 플라즈마 처리장치 내에 가스 도입부(126)를 복수개 형성시킨다. 즉, 하나의 탑재대(120)에 대하여 2개 이상의 가스 도입부(126)를 구비시킴으로써 대면적의 피처리물(12)을 처리하기 위하여 대형화되는 탑재대에 대하여도 신속한 열전도용 가스의 도입이 가능하도록 하는 것이다.
그리고 가스 도입부(126)를 기밀처리실(110)로 도입되는 부분은 한 군데로 하고, 기밀 처리실(110) 내부에서는 복수개로 분기되도록 하여 복수개의 가스 흐름부(124)에 각각 접속되도록 마련할 수도 있다. 즉, 내부를 진공분위기로 유지하여야 하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 기밀 처리실(110)의 벽에 많은 수의 구멍을 내는 것은, 플라즈마 처리장치의 제조 및 가공과정에서 공정시간이 많이 걸리고, 작업이 어려워지는 점 외에도, 외부와의 기밀을 유지하기 위하여 관리하는 포인트가 증가하므로 플라즈마 처리장치의 관리면에서도 어려워지는 문제점 때문에, 기밀 처리실(110) 내부 까지는 한 개의 관으로 이루어진 가스 도입부재로 열전도용 가스를 도입하고, 기밀 처리실(110) 내부에서 그 가스 도입부재를 여러개로 분기하여 동일한 효과를 유지하려는 것이다.
또한 가스 도입부(126)를 복수개 구비시킴으로써 이에 대응하여 가스 흐름부(124) 및 가스 분출부(122)도 독립적으로 열전도용 가스를 공급받는 복수의 시스템으로 구비시킬 수 있어서, 대면적의 탑재면에 대해서도 열전도용 가스를 신속하면서도 균일하게 공급할 수 있다. 따라서 대면적의 피처리물에 대해서도 그 모든 영역에 대하여 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 상술한 가스 도입부(126)를, 탑재대(120)를 상하로 구동시키기 위하여 기밀 처리실(110)의 하벽을 관통하여 형성되어 있는 탑재대 구동부(160) 내부를 관통하여 형성시킨다. 따라서 플라즈마 처리장치에 가스 도입부(126)를 설치하기 위하여 기밀 처리실(110)의 하벽에 별도의 구멍을 뚫거나 설치물을 구비시킬 필요가 없어서, 플라즈마 처리장치의 구조가 간단하고, 그 제조가 용이한 장점이 있다. 즉, 종래에 이미 설치되어 있는 구조물을 그대로 이용하므로 종래보다 많은 개수의 가스 도입부를 플라즈마 처리장치에 설치하면서도 그 제조 공정은 단순화되어 제조 단가 및 공정시간이 단축되는 장점이 있는 것이다.
물론 본 실시예에서도 종래의 플라즈마 처리장치에서와 마찬가지로 탑재면과 피처리물(12)이 이루는 공간 내에 항상 일정한 압력의 열전도용 가스가 존재하도록 제어하기 위하여 제어부가 필요하다. 이때 제어부는 탑재면과 피처리물이 이루는 공간의 압력을 직접 측정하여 그 값을 바탕으로 열전도용 가스의 공급을 제어할 수도 있고, 가스 도입부를 통과하는 열전도용 가스의 유량을 제어하여 압력을 제어할 수도 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에 의하면 대면적의 피처리물에 대해서도 신속하게 열전도용 가스를 공급할 수 있으므로, 대면적의 피처리물의 모든 영역에 대하여 일정한 온도가 유지되도록 제어할 수 있다.

Claims (7)

  1. 플라즈마를 이용하여 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 기밀 처리실;
    상기 기밀 처리실내에 설치되고, 상기 피처리물을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대;
    상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 그루브 형상이 다수개 방사상으로 별도로 연장되는 가스 흐름부;
    상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 열전도용 가스를 공급하도록, 상기 그루브 형상의 가스 흐름부를 따라 다수개 형성되는 가스 분출부;
    상기 플라즈마 처리장치의 외부에서 상기 가스 흐름부에 열전도용 가스를 도입하도록, 상기 가스 흐름부의 소정 부분에 접속되는 가스 도입부;
    상기 탑재대에 탑재된 피처리물과 탑재대 사이에 형성되는 공간에 공급되는 열전도용 가스의 압력이 일정하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 가스 도입부가 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 도입부는,
    상기 기밀 처리실의 외부로부터 기밀 처리실의 내부 소정 부분까지 하나의 가스 도입부재로 이루어지고, 상기 가스 도입부재가 상기 기밀 처리실의 내부에서 복수개로 분기되어, 각각 독립적으로 상기 가스 흐름부에 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 흐름부는,
    상기 탑재면의 중심을 기준으로 전후 좌우로 대칭되는 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스 흐름부는 넓은 판상의 형상으로 상기 탑재대 내부에 형성되며,
    상기 가스 분출부는, 그 일단이 상기 가스 흐름부로 개구되고, 그 타단은 상 기 탑재면으로 개구되도록, 상기 탑재면의 전 영역에 고르게 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 도입부는,
    상기 탑재대를 상하로 구동시키기 위하여 상기 기밀 처리실의 하벽을 관통하여 형성되는 탑재대 구동부 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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