KR100606575B1 - 플라즈마 공정챔버 - Google Patents

플라즈마 공정챔버 Download PDF

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최준영
이상백
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Abstract

본 발명은 플라즈마 공정챔버에 관한 것으로서, 상, 하로 구비된 공정챔버 중 하부 공정챔버를 승강 가능케 하여 별도의 기판 이송통로 없이 기판의 반입, 반출이 용이하고, 공정챔버의 내부 구조가 대칭되게 형성되어 플라즈마의 균일한 형성에 유리하며, 내부의 체적이 최소화됨에 따라 진공과 대기압에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있게 한 플라즈마 공정챔버에 관한 것이다.
본 발명은 플라즈마 공정챔버에 있어서, 하부가 개구된 상부 공정챔버와; 상기 상부 공정챔버의 하부에 결합되며 상부가 개구된 하부 공정챔버와; 상기 상, 하부 공정챔버의 접촉면에 구비되어 밀착시 기밀을 유지하는 기밀 유지부재와; 상기 상부 공정챔버와 하부 공정챔버 사이에 복수개로 구비되며 상기 상부 공정챔버 또는 하부 공정챔버를 수직방향으로 이송시키면서 기판 반입, 반출시 이격되게 하고 공정 수행시 밀착될 수 있게 하는 수직이송수단;을 포함하되, 상기 수직이송수단은, 상기 상부 공정챔버 또는 하부 공정챔버에 마련되는 수직 슬라이딩부재; 상기 수직 슬라이딩부재와 대응하도록 상기 하부 공정챔버 또는 상부 공정챔버에 마련되는 관통 구멍; 상기 수직 슬라이딩부재를 수직 방향으로 이송시키는 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버를 제공한다.
공정챔버, 승강, 플라즈마, 수직이송수단, 수직 슬라이딩부재, 관통구멍, 구동부

Description

플라즈마 공정챔버{Plasma process chamber}
도 1은 종래의 플라즈마 공정챔버를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 공정챔버를 도시한 분해사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 상기 플라즈마 공정챔버의 작동상태를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 상부 공정챔버 12 : 하부 공정챔버
21 : 수직 슬라이딩부재 22 : 관통 구멍
30 : 구동부 31 : 레크(Rack)
32 : 피니언(Pinion) 33 : 구동 모터
O : 기밀 유지부재
본 발명은 플라즈마 공정챔버에 관한 것으로서, 상, 하로 구비된 공정챔버 중 하부 공정챔버를 승강 가능케 하여 별도의 기판 이송통로 없이 기판의 반입, 반출이 용이하고, 공정챔버의 내부 구조가 대칭되게 형성되어 플라즈마의 균일한 형성에 유리하며, 내부의 체적이 최소화됨에 따라 진공과 대기압에 도달하는 시간을 단축시킬 수 있게 한 플라즈마 공정챔버에 관한 것이다.
일반적으로, 공정챔버는 반도체 웨이퍼나 액정 기판에 플라즈마 식각을 실시하기 위한 시스템에 적용되며, 이송된 웨이퍼나 액정 기판의 플라즈마 식각이 실시되는 최종 공정에 설치되어 플라즈마 식각의 완료 후, 플라즈마 식각이 진행될 기판과 진행할 기판 교환이 진공 상태에서 실시된다.
상술한 반도체 웨이퍼나 액정 기판의 크기(7세대 : 3,000 ×3,000㎜)가 점진적으로 확대되고 있는 추세이다.
반도체 웨이퍼 또는 액정 기판에 플라즈마 식각을 실시하는 과정을 설명하면 우선, 기판 수납 장치(이하 "카세트"라 칭함)에 다수 적재된 반도체 웨이퍼 또는 액정기판(이하 "기판"이라 칭함)을 운송 로봇에 의해 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버(Load Lock Chamber) 내로 반입시켜 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공으로 만들고 난 다음, 운송 장치를 작동시켜 반송챔버(Transfer Chamber)로 이동시킨다.
기판이 이송된 반송챔버는 진공 상태를 유지하는 다수의 공정챔버(Process Chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송챔버는 각각의 공정챔버로 운송 장치를 통해 반입, 반출이 가능하며, 여기서 각각의 공정챔버로 반입된 기판은 하부 전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되며, 상부 전극 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 가스가 유입되고, 유입된 가스를 외부의 전원을 인가 받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 식각을 진행하는 것이다.
상기와 같이 플라즈마 식각이 완료되면 운송 장치를 통해 기판이 공정챔버에 서 반송챔버로 반출되며 여기서 플라즈마 식각이 완료된 기판과 진행할 기판을 교환하는 것이다.
그러므로, 플라즈마 식각이 완료된 기판은 운송 장치에 의해 반송챔버로 반출시키고 상기 반송챔버에서 다시 로드락 챔버로 이송시킨다.
상기 기판이 반입된 로드락 챔버내에 진공을 해제시켜 대기압을 유지한 상태로 로드락 챔버의 일측을 개방시켜 운송 로봇에 의해 외부로 반출시키고 카세트에 순차적으로 적재시킨다.
여기서, 로드락 챔버를 제외한 나머지 반송챔버나 상기 반송챔버와 연통된 다수개의 공정챔버는 항상 진공 상태를 유지해야 한다.
상기와 같은 종래의 플라즈마 공정챔버(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 플라즈마 식각이 진행될 수 있는 공간이 형성되며, 일측이 개구되어 형성된 이송 통로(2)로 기판이 반입 또는 반출되거나 공정챔버(1) 내의 진공을 실시 또는 해제하게 되는 것이다.
또한, 공정챔버(1)의 내부 하면에 설치되는 하부 전극(3)과 상기 하부 전극(3)의 상면에 기판이 적재되는 적재대(4)가 설치되며 상기 하부 전극(3)과 이격된 상태로 공정챔버(1) 내부 상면에 상부 전극(5)이 설치된다.
상기 이송 통로(2)의 외부에 설치한 개폐 밸브(6)와 상기 개폐 밸브(6) 상단에 설치되어 상기 개폐 밸브(6)의 작동에 의해 출몰되는 게이트(7)에 의해 이송 통로(2)가 개폐된다.
한편, 상기 공정챔버(1)의 일측에 형성된 이송 통로(2)가 개폐 밸브(6)에 의 해 폐쇄될 때, 상기 이송 통로(2)와 접하는 면에 기밀 유지부재인(O)인 오링을 장착하여 공정챔버(1)의 내부에 기밀이 유지된다.
그러나, 개폐 밸브(6)의 상단에 장착된 게이트(7)를 설치하기 위해 공정챔버(1) 일측에 형성된 이송 통로(2)의 공간으로 공정챔버(1)의 내부 형상이 상기 이송 통로(2)의 폭만큼 돌출되게 형성되므로 좌우 대칭되지 않으며, 그에 따라 플라즈마의 대칭성 유지도 불가능하고, 상기 공정챔버(1)의 체적에 상기 이송 통로(2)의 체적만큼 추가되어 체적의 증가로 인해 진공 및 대기압이 형성되는 시간이 연장되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 상, 하부로 개별화시킨 공정챔버를 수직이송수단에 의해 승, 하강 가능케 함으로써, 공정챔버 내부 구조가 좌우 대칭되어 플라즈마의 균일한 형성에 유리하며, 내부 체적의 최소화에 따른 진공 및 대기압이 형성되는 시간을 단축할 수 있게 한 플라즈마 공정챔버를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 공정챔버에 있어서, 하부가 개구된 상부 공정챔버와; 상기 상부 공정챔버의 하부에 결합되며 상부가 개구된 하부 공정챔버와; 상기 상, 하부 공정챔버의 접촉면에 구비되어 밀착시 기밀을 유지하는 기밀 유지부재와; 상기 상부 공정챔버와 하부 공정챔버 사이에 복수개로 구비되며 상기 상부 공정챔버 또는 하부 공정챔버를 수직방향으로 이송시키면서 기판 반입, 반출시 이격되게 하고 공정 수행시 밀착될 수 있게 하는 수직이송수단;을 포함하되, 상기 수직이송수단은, 상기 상부 공정챔버 또는 하부 공정챔버에 마련되는 수직 슬라이딩부재; 상기 수직 슬라이딩부재와 대응하도록 상기 하부 공정챔버 또는 상부 공정챔버에 마련되는 관통 구멍; 상기 수직 슬라이딩부재를 수직 방향으로 이송시키는 구동부로 이루어짐으로써, 기판이 반입되는 별도의 이송 통로 없이 하부챔버의 개폐에 따라 기판을 반입, 반출시키므로 이송 통로가 차지하는 공간이 축소되고 좌우 형상이 서로 대칭되므로 플리즈마의 균일한 형성에 유리하며, 이송 통로가 차지하는 체적은 포함되지 않아 공정챔버 내부의 진공과 대기압이 형성되는 시간을 단축할 수 있으며, 하부 공정챔버 또는 상부 공정챔버가 용이하게 승하강된다.
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또한, 본 발명에서의 상기 수직 슬라이딩부재는 상부 공정 챔버의 하방 또는 하부 공정챔버의 상방에 적어도 2개 이상 설치되어 수직 슬라이딩부재를 최소화하면서 최적의 승강 효과가 부여되므로 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 관통 구멍에 부싱이 설치되어 하부 공정챔버가 반복적으로 승강함에 따라 승강하는 공정챔버의 관통 구멍이 마모되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 플라즈마 공정챔버는 도 2에 도시한 바와 같이 상, 하로 분리되는 공정챔버(10)로써, 하부가 개구되는 상부 공정챔버(11)와 이러한 상부 공정챔버(11)의 하부에 결합되며 상부가 개구된 하부 공정챔버(12)와, 상부 공정챔버(11)와 하부 공정챔버(12) 사이에 개재되어 상술한 상부 공정챔버(11) 또는 하부 공정챔버(12)를 수직방향으로 이송시키는 수직이송수단이 상술한 상부 공정챔버(11) 또는 하부 공정챔버(12)의 양측면 중간부에 각각 설치된다.
상술한 수직이송수단은 상부 공정챔버(11)에 마련되는 수직 슬라이딩부재(21)와, 하부 공정챔버(12)에 수직 슬라이딩부재(21)와 대응하도록 마련되는 관통 구멍(22)과, 상술한 수직슬라이딩부재(21)를 수직 방향으로 이송시키는 구동부(30)로 구성되며, 역으로 하부 공정챔버(12)에 마련되는 수직 슬라이딩부재(21)와, 상부 공정챔버(11)에 수직 슬라이딩부재(21)와 대응하도록 마련되는 관통 구멍(22)과, 상술한 수직슬라이딩부재(21)를 수직 방향으로 이송시키는 구동부(30)로 구성될 수도 있다.
상술한 구동부(30)는 상부 공정챔버(11) 또는 하부 공정챔버(12)을 승강되로록 마련되며, 여기서 상부 공정챔버(11) 또는 하부 공정챔버(12)의 일측면에 종방향으로 설치된 레크(rack : 31)와, 상술한 레크(31)에 접촉된 상태로 회전되는 피니언(32)과 상술한 피니언(pinion : 32)의 선단에 장착되어 이러한 피이언(32)에 구동력을 부여하는 구동모터(33)로 구성된다.
상술한 수직슬라이딩부재(21)와 이 수직슬라이딩부재(21)의 대향된 위치에 형성되며, 외측면에 삽입되어 슬라이딩되는 관통 구멍(22)은 적어도 각각 2개 이상이 구비된다.
본 발명의 플라즈마 공정챔버를 보다 상세히 설명하면 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이에 도시한 바와 같이 상술한 상부 공정챔버(11)는 하부가 개구되어 그 개구된 공간에서 상, 하로 이동되며 유입된 가스가 공정챔버(10) 내로 배출되도록 미세 구멍이 형성된 전극판이 결합된 상부 전극(5)이 설치된다.
상기 하부 공정챔버(12)는 상부가 개구된 내부면에 기판이 적재되는 적재대(4)가 하부 전극(3)의 상면에 설치된다.
상술한 상부 공정챔버(11)와 하부 공정챔버(12)가 접하는 면에 홈이 형성되고 공정챔버(10) 내부의 기밀이 유지될 수 있게 상기 홈에 기밀 유지부재(O)가 안착된다.
상술한 공정챔버(10)는 복수개의 관통 구멍(22)이 상면에 형성된 하부 공정챔버(12)의 승강시 상부 공정챔버(11)의 하면 양단의 중간부에 설치된 한 쌍의 수직 슬라이딩부재(21)의 외주면을 따라 슬라이딩될 수 있도록 수직 슬라이딩부재(21)의 일직선상 위치에 하부 공정챔버(12)에 형성된 한 쌍의 관통 구멍(22)을 삽입시켜 상기 하부 공정챔버(12)의 일측면에 장착된 구동부(30)의 구동모터(33)가 작동되면, 상술한 구동모터(33)의 선단에 장착된 피니언(32)과 상술한 피니언(32)의 이에 맞물린 상태로 하부 공정챔버(12) 일측면에 설치된 레크(31)에 의해서 하 부 공정챔버(12)의 하강시 공정챔버(10)의 내부가 개방되고, 하부 공정챔버(12)가 상승하면 상부 공정챔버(11)와 밀착되는 동시에 공정챔버(10)의 내부가 밀폐되는 것이다.
상술한 수직이송수단의 수직 슬라이딩부재(21)와 그 수직 슬라이딩부재(21)와의 상하 마찰에 의해 관통 구멍(22)이 마모되는 것을 방지하기 위해 상기 관통 구멍(22)에 별도의 부싱(Bushin : 23)이 장착된다.
그러므로, 하부면 모서리 부근에 봉 형상의 수직 슬라이딩부재(21)가 하방을 향하도록 설치된 상부 공정챔버(11)와, 그 상부 공정챔버(11)와 접한 상태로 설치되어 수직 슬라이딩부재(21)에 상응한 동심 상에 관통 구멍(22)이 형성된 하부 공정챔버(12)를 상부 공정챔버(11)에 설치된 수직 슬라이딩부재(21)를 따라 슬라이딩되어 승강시키는 것이다.
본 발명의 플라즈마 공정챔버가 작동되는 상태를 설명하면 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 기판이 적재된 카세트(도면 미도시)에서 운송 로봇(도면 미도시)에 의해 진공과 대기압 상태가 반복되는 로드락 챔버(도면 미도시) 내에 낱장의 기판을 반입시킨 다음, 로드락 챔버에서 운송 장치(도면 미도시)에 의해 진공 상태의 반송챔버(도면 미도시)로 이동된다.
상술한 반송챔버와 다수개가 연통 설치된 진공의 공정챔버(10) 내로 기판을 이송하는 과정에서, 하부 공정챔버(12)의 양측면 중간부위에 각각 설치된 수직이송수단에 의해 하부 공정챔버(12)를 승강시키되, 상술한 하부 공정챔버(12)의 일측면에 설치된 종방향의 레크(31)와 이 레크(31)와 맞물린 피니언(32)이 구동모터(33) 의 구동에 의해 회전되면, 그 회전되는 피니언(32)에 맞물린 레크(31)의 하방으로 이동되므로 상술한 레크(31)가 양측면에 설치된 하부 공정챔버(12)를 상부 공정챔버(11)의 수직 슬라이딩부재(21)를 따라 하강시켜 하부 공정챔버(12)의 내부에 설치된 하부 전극(3)의 적재대(4)에 기판을 안착시킨 후, 선단에 피니언(32)이 장착된 구동모터(33)가 회전되면 상술한 피니언(32)과 맞물린 레크(31)의 상방으로 작동되고 상부 공정챔버(11)의 수직 슬라이딩부재(21)를 따라 레크(31)가 설치된 하부 공정챔버(12)이 상승하며 공정챔버(10) 내부를 폐쇄시킨다.
그후, 상부 공정챔버(11)의 내부 상면에 설치된 상부 전극(5)과 하부 공정챔버(12)의 내부 하면에 설치된 하부 전극(3)의 적재대(4) 상에 기판이 놓이며 상부 전극(5) 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 가스가 유입되고, 유입된 가스를 외부의 전원을 인가 받은 상, 하부 전극(5, 3)에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 식각이 진행되고, 완료와 동시에 하부 공정챔버(12)의 일측면에 설치된 레크(31)와, 이러한 레크(31)와 맞물린 피니언(32)이 구동모터(33)의 구동에 의해 역회전하면, 그 역회전하는 피니언(32)에 맞물린 레크(31)가 하방으로 작동되므로 상술한 레크(31)가 일측면에 설치된 하부 공정챔버(12)를 상부 공정챔버(11)의 수직 슬라이딩부재(21)를 따라 하강시켜 하부 공정챔버(12)가 수직 슬라이딩부재(21)를 따라 하강되므로 공정챔버(10) 내부가 개방된다.
그러므로, 공정챔버(10)내에 플라즈마 식각 진행시, 상술한 공정챔버(10) 내로 기판을 반입, 반출시키는 과정에서 수직이송수단이 양측면에 장착된 하부 공정챔버(12)의 승, 하강에 따라 개폐되며 별도의 기판 이송 통로가 필요하지 않으므로 그 이송 통로가 차지하는 공간없이 공정챔버(30)의 내부가 대칭되며 그로 인해 대칭되는 공정챔버(10)의 내부 형상에 따라 플라즈마의 대칭성을 확보함은 물론, 공정챔버(10)의 내부에 이송 통로가 차지하는 체적을 제외시켜 공간이 축소됨에 따라 공정챔버(10)내의 진공과 대기압에 도달하는 시간 단축이 가능한 것이다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상술한 하부 공정챔버(12)의 양측면에 설치된 구동부(30)는 상부 공정챔버(11)의 양측면에 설치가 가능하며, 상술한 상부 공정챔버(11)에 설치된 수직 슬라이딩부재(21)는 하부 공정챔버(12)에 장착이 가능하고, 그와 반대로 수직 슬라이딩부재(21)가 장착된 하부 공정챔버(12)의 관통 구멍(22)을 상부 공정챔버(11)에 형성이 가능하여 설치 조건에 따라 용이하게 실시가 가능하다.
즉, 상술한 수직이송수단의 수직 슬라이딩부재(21)와 관통 구멍(22)은 상, 하부 공정챔버(11, 12) 중 대응된 어느 위치에 설치가 가능하여 설치시 위치의 제약을 받는 경우나 구조에 따라 변경 실시가 가능하다.
이와 같은 본 발명의 플라즈마 공정챔버는 상부 공정챔버와 접촉된 상태로 하부 공정챔버를 수직이송수단에 의해 승강시키므로 공정챔버에 기판이 반입되는 별도의 이송 통로가 제거되므로 내부 구조가 좌우 대칭되어 플라즈마의 균일한 형성에 유리하며, 이송 통로의 제거에 따른 내부 체적의 최소화에 따른 진공 및 대기압이 형성되는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 플라즈마 공정챔버에 있어서,
    하부가 개구된 상부 공정챔버와;
    상기 상부 공정챔버의 하부에 결합되며 상부가 개구된 하부 공정챔버와;
    상기 상, 하부 공정챔버의 접촉면에 구비되어 밀착시 기밀을 유지하는 기밀 유지부재와;
    상기 상부 공정챔버와 하부 공정챔버 사이에 복수개로 구비되며 상기 상부 공정챔버 또는 하부 공정챔버를 수직방향으로 이송시키면서 기판 반입, 반출시 이격되게 하고 공정 수행시 밀착될 수 있게 하는 수직이송수단;을 포함하되,
    상기 수직이송수단은,
    상기 상부 공정챔버 또는 하부 공정챔버에 마련되는 수직 슬라이딩부재;
    상기 수직 슬라이딩부재와 대응하도록 상기 하부 공정챔버 또는 상부 공정챔버에 마련되는 관통 구멍;
    상기 수직 슬라이딩부재를 수직 방향으로 이송시키는 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 상, 하 챔버중 일측벽에 구비되는 레크;
    상기 레크에 결합된 상태로 구비되며 구동력에 의해 이 레크를 수직이동시키는 피니언;
    상기 피니언에 결합되어 이 피니언에 구동력을 제공하는 구동모터;로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 수직 슬라이딩부재는,
    상부 공정 챔버의 하방 또는 하부 공정챔버의 상방에 적어도 2개 이상 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 관통 구멍에,
    부싱(Bushing)이 장착된 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버.
KR1020040044885A 2004-06-17 2004-06-17 플라즈마 공정챔버 KR100606575B1 (ko)

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