KR100606563B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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KR100606563B1
KR100606563B1 KR1020040031059A KR20040031059A KR100606563B1 KR 100606563 B1 KR100606563 B1 KR 100606563B1 KR 1020040031059 A KR1020040031059 A KR 1020040031059A KR 20040031059 A KR20040031059 A KR 20040031059A KR 100606563 B1 KR100606563 B1 KR 100606563B1
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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 균일한 플라즈마를 형성시킬 수 있으며, 기밀 처리실 내부를 관찰할 수 있는 시야가 넓은 뷰 포트가 구비된 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 플라즈마를 이용하여 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 그 내부를 진공분위기로 형성시켜 플라즈마 발생 공간을 제공하는 기밀 처리실; 상기 기밀 처리실의 측벽 소정 부분을 관통하여 형성되는 관통공에 마련되며, 상기 기밀 처리실 내부 상태를 상기 기밀 처리실 외부에서 관찰할 수 있도록 하는 뷰 포트(view port);를 포함하며,
상기 뷰 포트는,
상기 관통공의 내측 개구부에 마련되며,
플라즈마 광이 투과할 수 있는 투과 부재;
상기 투과 부재를 내측 개구부에 고정시키는 고정 부재; 로
이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
플라즈마, 플라즈마 처리장치, 뷰 포트, 투과 부재

Description

플라즈마 처리장치{Apparatus for processing substrate with plasma}
도 1은 플라즈마 처리장치의 일반적인 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 플라즈마 처리장치의 종단면도로서, 종래의 뷰 포트 설치위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 플라즈마 처리장치의 종단면도로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 뷰 포트의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 4는 플라즈마 처리장치의 종단면도로서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 뷰 포트의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 플라즈마 처리장치의 부분 종단면도로서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 뷰 포트의 구조를 나타내는 종단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110, 210, 310 : 기밀 처리실
12, 112, 212, 312 : 관통공
20, 120, 220, 320 : 탑재대
30 : 가스 공급계
40 : 전계 발생계
50 : 배기계
60, 160, 260, 360 : 뷰 포트
162, 262, 362 : 밀봉 부재
164, 264, 364 : 투과 부재
165, 265, 365 : 내성 부재
166, 266, 366 : 보호 부재
168, 268, 368 : 고정 부재
169, 269, 369 : 체결 부재
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 균일한 플라즈마를 형성시킬 수 있으며, 기밀 처리실 내부를 관찰할 수 있는 시야가 넓은 뷰 포트가 구비된 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, 엘시디(LCD) 기판 등 피처리물의 처리에는, 진공 분위기에서 플라즈마를 이용하여 피처리물에 대하여 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치가 많이 사용된다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 내부 구조를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 플라즈마 처리장치의 구조를 설명한다.
플라즈마 처리장치는 그 내부를 진공분위기로 형성시킬 수 있는 기밀 처리실(10); 기밀 처리실(10) 내에 설치되고, 피처리물(22)을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대(20); 기밀 처리실(10)에 처리가스를 공급하는 가스 공급계(30); 공급된 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 발생시키는 전계 발생계(40); 피처리물(22)을 처리한 후 처리가스를 배출하거나 기밀 처리실(10) 내부를 진공분위기로 형성시키기 위한 배기계(50);를 포함한다.
먼저 기밀 처리실(10)은 처리실 내부를 외부와 차단시켜서 처리실 내의 분위기를 진공으로 형성시킬 수 있는 구조를 가진다. 그리고 기밀 처리실(10) 내부에는 피처리물(22)에 소정의 처리를 실시하기 위한 여러가지 구성요소가 구비된다.
그리고 기밀 처리실(10) 내부 중 하부에는 피처리물(22)이 탑재되는 탑재대(20)가 구비되는데, 탑재대(20)의 상부면에는 피처리물(22)과 접촉되는 탑재면(도면에 미도시)이 형성된다.
다음으로 플라즈마 처리장치에는 기밀 처리실(10) 내부로 처리가스를 공급하는 가스 공급계(30)가 구비되는데, 가스 공급계(30)는 기밀 처리실(10) 내부로 균일하게 처리가스를 공급하기 위하여 그 내부에 확산판, 상부 샤워헤드, 하부 샤워헤드 등의 세부 구성요소가 더 구비되기도 한다.
그리고 가스 공급계(30)에 의하여 공급된 처리가스를 플라즈마화 하기 위하여 필요한 전계를 발생시키는 전계 발생계(40)가 마련된다. 전계 발생계(40)는 일반적으로 상부 전극 및 하부 전극으로 이루어지는데, PE(Plasma Enhanced) 방식의 플라즈마 처리장치에서는 탑재대(20)가 하부전극의 역할을 하며, 상부 전극은 가스 공급계의 역할을 겸한다. 이때 하부 전극인 탑재대(20)는 기밀 처리실(10)의 벽에 접지되며, 상부 전극(40)에는 고주파 전력이 인가된다.
다음으로 기밀 처리실(10)의 소정 부분에는 피처리물(22)에 대한 처리에 이미 사용된 처리 가스와 그 부산물 등을 제거하는 배기계(50)가 더 구비된다. 물론 이 배기계(50)는 기밀 처리실(10) 내부를 진공분위기로 형성시키기 위하여 기밀 처리실(10) 내부의 기체를 배기하는 경우에도 사용된다.
상술한 플라즈마 처리장치의 측벽에는 도 2에 도시된 바와 같이, 뷰 포트(60)가 다수개 마련된다. 뷰 포트(view port, 60)는, 기밀 처리실(10) 내부에서 피처리물(22)에 대하여 소정의 처리를 실시하는 경우, 피처리물(22)이 처리되는 정도 등 기밀 처리실(10) 내부의 상황을 기밀 처리실(10) 외부에서 관찰, 검사할 수 있도록 하는 구성요소이다.
따라서 상술한 뷰 포트(60)는 기밀 처리실(10)의 측벽의 소정 부분을 관통하여 형성되는 관통공(12)에 형성되며, 기밀 처리실(10)의 내부를 관찰할 수 있도록 빛이 투과할 수있는 부재로 이루어진다. 특히, 기밀 처리실(10) 내부에서 발생하는 플라즈마 광이 투과할 수 있어야 한다. 피처리물(22)에 대하여 플라즈마를 이용하여 소정의 처리를 실시하는 경우 피처리물(22)에 대한 처리가 종료되었는지 여부는 기밀 처리실(10) 내부에서 발생된 플라즈마 광의 발광 스펙트럼의 변화에 근거하여 판단하기 때문이다. 즉, 상술한 뷰 포트(60)를 투과하여 관찰되는 플라즈마 광의 발광 스펙트럼의 변화를 관찰하다가 피처리물(22)에 대한 처리가 종료되는 시점에 나타나는 스펙트럼이 관찰되면 처리를 종료하는 것이다.
그러나 종래의 뷰 포트(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기밀 처리실(10)의 측벽에 형성되어 있는 관통공(12)의 개구부 중 기밀 처리실(10)의 외측 공간에 접 해 있는 외측 개구부 쪽에 면해서 마련되어 있다. 따라서 관통공(12)의 개구부 중 기밀 처리실(10)의 내측 공간에 접해 있는 내측 개구부로부터 소정 깊이를 가지는 뷰 포트 홀(A)이 발생한다. 그런데 기밀 처리실(10) 내부에서 플라즈마를 발생시키는 경우, 이러한 뷰 포트 홀(A) 부분에서 플라즈마 전류 밀도가 다른 부분보다 높아져서 기밀 처리실(10) 내부의 플라즈마 밀도가 전체적으로 균일하지 못하여, 그 플라즈마로 처리되는 피처리물(22)의 처리 정도도 균일하지 못한 문제점이 있다.
그리고 이러한 문제점은 플라즈마 처리장치에 의하여 처리되는 피처리물(22)의 면적이 대형화되면서 플라즈마 처리장치의 크기도 대형화되는 현재 경향때문에 기밀 처리실(22) 측벽의 두께가 갈 수록 두꺼워지는 상황에서는 더욱 큰 문제로 부각된다.
또한 전술한 뷰 포트 홀(A)에는 플라즈마 처리가스의 부산물 등 이물질이 생성되고 잔존할 수 있으므로, 피처리물(22)에 대한 하나의 공정이 완료되고 다음 공정의 진행시에 그 이물질 등이 피처리물(22)의 처리에 영향을 미치는 등의 문제점을 일으킨다.
또한 플라즈마 처리장치가 대형화되면서 관찰하여야 하는 기밀 처리실(10)의 내부도 확대되므로 보다 넓은 부분을 관찰할 수 있는 뷰 포트가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 기밀 처리실 내부에 균일한 플라즈마를 형성시킬 수 있는 뷰 포트가 구비된 플라즈마 처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 넓은 시야가 확보된 뷰 포트가 구비된 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마를 이용하여 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 그 내부를 진공분위기로 형성시켜 플라즈마 발생 공간을 제공하는 기밀 처리실; 상기 기밀 처리실의 측벽 소정 부분을 관통하여 형성되는 관통공에 마련되며, 상기 기밀 처리실 내부 상태를 상기 기밀 처리실 외부에서 관찰할 수 있도록 하는 뷰 포트(view port);를 포함하며,
상기 뷰 포트는,
상기 관통공의 내측 개구부에 마련되며,
플라즈마 광이 투과할 수 있는 투과 부재;
상기 투과 부재를 내측 개구부에 고정시키는 고정 부재; 로
이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
또한 본 발명은 투과 부재의 표면에 상기 투과 부재를 보호하는 보호 부재를 부착하여 마련함으로서 투과 부재가 설치과정이나 운용 과정에서 파손되는 것을 방지한다.
또한 본 발명은, 관통공을, 기밀 처리실 측벽의 외측 개구부는 좁고, 내측으로 갈 수록 그 내경이 커져서 내측 개구부는 넓은 형상으로 형성시킴으로써 하나의 뷰 포트에 의하여 확보되는 시야가 넓게 하여, 하나의 플라즈마 처리장치에 마련되는 뷰 포트의 수를 늘리지 않고도 넓은 부분을 관찰할 수 있도록 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치도 종래의 플라즈마 처리장치와 마찬가지로, 그 내부를 진공분위기로 형성시킬 수 있는 기밀 처리실; 기밀 처리실 내에 설치되고, 피처리물을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대; 기밀 처리실에 처리가스를 공급하는 가스 공급계; 공급된 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 발생시키는 전계 발생계; 피처리물을 처리한 후 처리가스를 배출하거나 기밀 처리실 내부를 진공분위기로 형성시키기 위한 배기계;를 포함하여 구성된다. 그리고 각 구성요소의 구성 및 작용도 종래의 플라즈마 처리장치와 동일하다. 따라서 그 설명은 생략한다.
이하에서는 플라즈마 처리장치에 마련되는 뷰 포트에 관한 실시예를 설명한다.
< 실시예 1 >
본 실시예 따른 뷰 포트(160)는 기밀 처리실(110) 측벽 소정 부분을 관통하여 형성되는 관통공(112)에 마련되며, 기밀 처리실(110) 내부 상태를 상기 기밀 처리실(110) 외부에서 관찰할 수 있도록 한다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 기밀 처리실(110) 측벽 소정 부분에 관통공(112)을 형성시킨다. 관통공(112)은 기밀 처리실(110) 내부를 전체적으로 관찰할 수 있도록 기밀 처리실(110) 측벽에 소정 간격을 두고 다수개가 형성된다.
이때 전술한 관통공(112)은, 그 단면의 형상이, 도 3에 도시된 바와 같이 사다리 꼴 형상으로 이루어진다. 즉, 관통공(112)의 개구부중 기밀 처리실(110)의 외측과 접해 있는 외측 개구부는 넓고, 기밀 처리실의 내측과 접해 있는 내측 개구부는 좁은 형상을 가지는 것이다. 관통공(112)을 이러한 형상으로 마련하는 이유는, 기밀 처리실(110)의 측벽에 뷰 포트(160)를 설치하고, 교체하는 작업을 수행하는 경우, 그 작업을 용이하게 함과 동시에, 뷰 포트(160)를 통해 기밀 처리실(110)의 내부를 관찰할 수 있는 시야를 넓게 하기 위함이다.
그리고 투과 부재 등의 구성요소를 고정시키기 위하여 관통공(112)의 내측 개구부에 고정턱(114)이 형성된다.
고정턱(114)은, 관통공(112)의 내측 개구부와 외측개구부 중 내측 개구부 쪽에 형성된다. 이때 고정턱(112)의 두께는 얇을 수록 기밀 처리실(110)의 내측면과 투과 부재(164)가 만드는 홈의 깊이가 얕아지므로 바람직하다. 다만, 고정턱(112)은 고정 부재(168)를 견고하게 고정시킬 수 있는 정도의 두께는 되어야 한다.
그리고 전술한 고정턱(112)의 소정 부분에는 밀봉 부재(162)가 삽입되어 위치되는 밀봉부재 삽입홈(도면에 미도시)이 형성되고, 그 밀봉부재 삽입홈에 밀봉 부재(162)가 삽입되어 위치된다. 이 밀봉 부재(162)는 기밀 처리실(110)의 내부와 외부를 차단하여 기밀 처리실(110) 내부의 기밀을 유지시킨다.
다음으로 투과 부재(164)가 마련되는데, 투과 부재(164)는 플라즈마 광이 투과할 수 있는 재질로 이루어지며, 기밀 처리실(110)의 외부에서 내부의 상황을 관찰할 수 있도록 한다. 이때 투과 부재(164)의 재질로는 석영(quartz)이, 그 투과율이나 단가 면에서 바람직하다. 전술한 투과 부재(164)는 그 일면이 기밀 처리실(110)의 내부를 향하도록 관통공(112) 내에 위치되며, 그 일면은 전술한 밀봉 부재(162)와 접촉된다.
그리고 투과 부재(164)의 표면에는, 투과 부재(164)의 표면을 보호할 수 있는 보호 부재(166)가 투과 부재(164)와 접착되어 마련된다. 이 보호 부재(166)는 투과 부재(164)가 플라즈마 처리장치에 설치되는 과정이나 장비의 운용과정에서 외력에 의하여 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서 이 보호 부재(166)는 약간의 신축성을 가지는 재료로 이루어져야 하며, 플라즈마 광을 투과할 수 있어야 한다. 본 실시예에서는 보호 부재(166)를 빛을 잘 투과하는 플라스틱으로 형성시킨다.
그리고 전술한 투과 부재(164) 및 보호 부재(166)는 체결 부재(169)에 의하여 기밀 처리실(110)의 고정턱(114)에 체결된다. 즉, 투과 부재(164) 및 보호 부재(166)의 소정 부분에 체결 부재(169)가 통과할 수 있는 구멍을 형성시킨 후 그 구멍으로 체결 부재(169)를 관통시켜서 투과 부재(164) 및 보호 부재(166)를 기밀 처리실(110)의 측벽에 견고하게 고정시킨다.
또한 본 실시예에 따른 뷰 포트(160)에는, 투과 부재를 보호하기 위하여 투과 부재를 기밀 처리실 측벽에 고정시키기 위한 별도의 고정 부재를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이 투과 부재(164) 및 보호 부재(166)의 외주면을 감싸는 형상으로 마련된 고정 부재(168)를 이용하여 투과 부재(164) 및 보호 부재(166)를 고정한다. 고정 부재(166)의 가장자리 소정 부분에 체결 부재(169)가 통과할 수 있는 크기의 구멍을 형성시키고, 체결 부재(169)를 그 구멍에 통과시킨 후 고정턱(114)에 형성되어 있는 체결공에 결합시키는 것이다. 이렇게 고정 부재(168)를 이용하면 체결 부재(169)를 가압하는 과정에서 약간 무리한 힘이 가해지더라도 투과 부재(164)나 보호 부재(166)가 직접 접촉되는 것이 아니므로, 이들이 파손되는 문제가 발생하지 않는다. 따라서 고정 부재(168)는 투과 부재(164)나 보호 부재(166)보다 경도가 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 투과 부재(164)가 플라즈마에 대한 내성이 약한 경우에는 투과 부재(164)를 플라즈마로부터 보호하여 수명을 길게 하기 위하여 별도의 내성 부재(165)를 더 마련할 수도 있다. 따라서 내성 부재(165)는 투과 부재(164)보다 플라즈마에 대한 내성이 높아야 하며, 본 실시예에서는 투과 부재(164)를 석영으로 형성시킨 경우에는 석영보다 플라즈마에 대한 내성이 강한 사파이어로 내성 부재(165)를 형성시키는 것이 바람직하다.
이러한 내성부재(165)는, 투과 부재(164)의 면 중 기밀 처리실(110)의 내측과 면하여 플라즈마 처리시 플라즈마와 접촉하는 면에 부착, 구비된다.
< 실시예 2 >
본 실시예에 따른 뷰 포트(260)는 실시예 1에 따른 뷰 포트(160)와 구성요소 는 동일하다.
다만, 그 뷰 포트(260)를 기밀 처리실(210)의 측벽에 설치하는 방법이 다르다.
먼저 기밀 처리실(210) 측벽 소정 부분에 관통공(212)을 형성시킨다. 이때 관통공(212)의 형상은 도 4에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 형상이다. 즉, 관통공(212)의 개구부 중 기밀 처리실(210)의 외부와 접해 있는 외측 개구부는 좁고, 기밀 처리실(210)의 내부와 접해 있는 내측 개구부는 넓은 형상을 가지는 것이다. 관통공(212)을 이러한 형상으로 마련하는 이유는, 뷰 포트(260)를 통하여 기밀 처리실(210)의 내부를 관찰함에 있어서 보다 넓은 시야를 확보하기 위함이다.
그리고 관통공(212)의 내측 개구부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 투과 부재(264) 및 보호 부재(266)를 고정 시킬 수 있는 고정홈을 더 형성시킨다. 따라서 본 실시예에서는 투과 부재(264) 및 보호 부재(266)를 기밀 처리실(210)의 내부에서 설치한다. 즉, 기밀 처리실(210)의 내측에서 투과 부재(264) 및 보호 부재(266)를 고정홈에 위치시킨 후 고정 부재(268)와 체결 부재(269)를 사용하여 이들을 견고하게 고정시키는 것이다. 따라서 뷰 포트(260)의 보수 작업이나 교체 작업시에는 기밀 처리실(210)의 내부에서 작업을 실시하여야 한다.
플라즈마 처리장치에, 본 실시예에 따른 뷰 포트(260)를 마련하는 경우에는 실시예 1에 따른 뷰 포트(160)에 비하여 투과 부재(264)와 기밀 처리실(210) 측벽의 내측면 사이의 차이가 적어서 플라즈마의 균일성 유지나 파티클의 제거에 있어서 유리하다.
< 실시예 3 >
본 실시예에 따른 뷰 포트(360)는 실시예 1에 따른 뷰 포트(160)와 그 구성요소 및 기능, 작용이 동일하다.
다만, 투과 부재(364)의 형상을 도 5에 도시된 바와 같이, 고정턱(314)의 두께 만큼 돌출되는 형상으로 마련함으로써 기밀 처리실(310) 측벽 내측면과 투과 부재의 면 간에 차이가 없어서 기밀 처리실(110) 내부가 완벽하게 연결된 구조를 이루게 되어 플라즈마의 균일성에 더욱 유리한 구조가 되는 것이다.
또한 본 실시예에 따른 뷰 포트(360)의 구조는 실시예 2에 따른 뷰 포트(260)에도 그대로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에 의하면, 플라즈마가 형성되는 기밀 처리실의 내측면에 굴곡이 발생하지 아니하여 균일한 플라즈마가 발생 가능하고, 피처리물에 대한 처리가 균일하게 이루어진다.
또한 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 뷰 포트가 넓은 시야를 가지므로 플라즈마 처리장치가 대형화되더라도 하나의 플라즈마 처리장치에 설치되는 뷰 포트의 수를 늘리지 않을 수 있어서, 플라즈마 처리장치의 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한 그 내부의 진공을 유지하여야 하는 플라즈마 처리장치의 운영상, 관리 포인트가 줄어들어서 장치의 안정성을 제고시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 플라즈마를 이용하여 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    그 내부를 진공분위기로 형성시켜 플라즈마 발생 공간을 제공하는 기밀 처리실;
    상기 기밀 처리실의 측벽 소정 부분을 관통하여 형성되는 관통공에 마련되며, 상기 기밀 처리실 내부 상태를 상기 기밀 처리실 외부에서 관찰할 수 있도록 하는 뷰 포트(view port);를 포함하며,
    상기 뷰 포트는,
    상기 관통공의 내측 개구부에 마련되며,
    플라즈마 광이 투과할 수 있는 투과 부재;
    상기 투과 부재를 내측 개구부에 고정시키는 고정 부재; 로
    이루어지되,
    상기 관통공은,
    외측 개구부는 직경과 내측 개부의 직경이 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투과 부재의 표면에는 상기 투과 부재를 보호하는 보호 부재가 부착, 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투과 부재는,
    그 일면이 상기 기밀 처리실 측벽 내면과 일치하도록, 상기 관통공의 내측 개구부에 밀착되어 삽입될 수 있는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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