KR100622860B1

KR100622860B1 - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR100622860B1
Application number: KR1020040115468A
Authority: KR
Inventors: 이영종; 최준영; 이창근; 김형수; 이정빈
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-09-19
Also published as: KR20060076855A

Abstract

본 발명은 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은, 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내부에 RF 전력을 도입하기 위하여 상기 챔버 소정 부분에 형성되는 RF 로드 삽입홈; 상기 RF 로드 삽입홈에 삽입되어 마련되며, 상기 챔버와 전기적으로 연결되어 외부에서 전달되는 RF 전력을 상기 챔버 내부에 도입하는 RF 로드; 상기 RF 로드 삽입홈 내에서 상기 RF 로드를 감싸도록 마련되며, 상기 RF 로드와 소정 간격 이격되어 전자파를 차단하는 쉴드(shield) 부재; 상기 RF 로드와 쉴드 부재 사이의 공간에 소정 압력으로 주입되어 마련되며, 상기 RF 로드를 외부와 절연시키는 절연가스; 상기 RF 로드와 쉴드 부재 사이의 공간 소정 부분과 연결되어 마련되며, 그 공간에 절연가스를 공급하는 절연가스 공급부;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

평판표시소자, 플라즈마, 플라즈마 처리장치, RF 로드, 절연가스

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}

도 1은 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래의 RF 도입부의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 도입부의 구조를 나타내는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 플라즈마 처리장치

10 : 챔버 20 : 탑재대

30 : 승강부재 40 : 가스 공급계

50 : 상부 전극 60 : 배기계

70, 170 : RF 도입부 72, 172 : RF 로드

74 : 절연 부재 76, 176 : 쉴드 부재

78, 178 : RF 전원 180 : 절연가스 공급부

182 : 압력 센서 14, 114 : RF 로드 삽입홈

116 : O-링

일반적으로 반도체, 엘시디(LCD) 기판 등의 처리에는, 진공 분위기에서 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치가 많이 사용된다.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 내부 구조를 나타내는 단면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 상술한 플라즈마 처리장치의 구조를 설명한다.

플라즈마 처리장치는 그 내부를 진공분위기로 형성시킬 수 있는 챔버(10); 챔버(10) 내에 설치되고, 기판(12)을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대(20); 탑재대(20)에 탑재된 기판(12)을 승강할 수 있도록 탑재대(20) 소정부분에 형성되는 기판 승강부재(30); 챔버(10)에 처리가스를 공급하는 가스 공급계(40); 공급된 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 발생시키는 전계 발생계(50); 기판(12)을 처리한 후 처리가스를 배출하거나 챔버(10) 내부를 진공분위기로 형성시키기 위한 배기계(60);를 포함한다.

먼저 챔버(10)는 챔버 내부를 외부와 차단시켜서 챔버 내의 분위기를 진공으로 형성시킬 수 있는 구조를 가진다. 그리고 챔버(10) 내부에는 기판(12)에 소정의 처리를 실시하기 위한 여러가지 구성요소가 구비된다.

먼저 챔버(10) 내부 중 하부에는 기판(12)이 탑재되는 탑재대(20)가 구비되는데, 탑재대(20)의 상부면에는 기판(12)과 접촉되는 탑재면(도면에 미도시)이 형성된다. 그 탑재면에는 그 가장자리 영역에 소정 간격으로 다수개의 기판 승강부재(30)가 구비된다. 즉, 탑재대(20)에 탑재된 기판(12)의 가장자리를 지지하도록, 탑재대(20)를 관통하여 형성된 다수개의 관통공(22)을 통과하도록 다수개의 기판 승강부재(30)를 구비시켜, 기판 승강부재(30)가 그 관통공(22)을 따라 상승 및 하강 하면서 기판(12)을 들어올리거나 탑재대(20)에 위치시키는 역할을 하게 된다.

이때 기판 승강부재(30)는 하나의 탑재대(20)에 다수개가 구비되지만, 다수개의 기판 승강부재(30)가 동시에 상승하거나 하강하여야 한다. 따라서 탑재대(20)의 하측에 다수개의 기판 승강부재(30) 전체와 결합되는 승강부재 결합부(32)가 마련되고, 이 승강부재 결합부(32)를 상승 및 하강 시킴으로써 다수개의 기판 승강부재(30)가 동시에 상승 및 하강하게 된다.

다음으로 플라즈마 처리장치에는 챔버(10) 내부로 처리가스를 공급하는 가스 공급계(40)가 구비되는데, 가스 공급계(40)는 챔버(10) 내부로 균일하게 처리가스를 공급하기 위하여 그 내부에 확산판, 상부 샤워헤드, 하부 샤워헤드 등의 세부 구성요소가 더 구비되기도 한다.

그리고 가스 공급계(40)에 의하여 공급된 처리가스를 플라즈마화 하기 위하여 필요한 전계를 발생시키는 전계 발생계(50)가 마련된다. 전계 발생계(50)는 일반적으로 상부 전극 및 탑재대으로 이루어지는데, PE(Plasma Enhanced) 방식의 플라즈마 처리장치에서는 탑재대(20)가 하부전극의 역할을 하며, 상부 전극은 가스 공급계의 역할을 겸한다. 이때 탑재대인 하부전극(20)은 챔버의 벽에 접지되며, 상부 전극(50)에는 RF 전력이 인가된다.

다음으로 챔버(10)의 소정 부분에는 기판(12)에 대한 처리에 이미 사용된 처리 가스와 그 부산물 등을 제거하는 배기계(60)가 더 구비된다. 물론 이 배기계(60)는 챔버(10) 내부를 진공분위기로 형성시키기 위하여 챔버(10) 내부의 기체를 배기하는 경우에도 사용된다.

상술한 플라즈마 처리장치에 기판(12)을 반입하는 경우에는 플라즈마 처리장치의 외부에 마련되어 있는 기판 반송장치(도면에 미도시)에 의하여 기판(12)이 탑재대(20) 상부로 반송되면, 상술한 기판 승강부재(30)가 상승하여 기판 반송장치에 놓여 있는 기판(12)을 들어올리고, 자유로워진 기판 반송장치가 챔버(10) 밖으로 나간다. 그리고 나서 기판 승강부재(30)가 하강하면서 기판(12)을 탑재대(20) 중 기판이 위치될 탑재면에 위치시킨다.

그리고 기판(12)을 반출하는 경우에는, 먼저 기판 승강부재(30)를 상승시켜서 기판(12)을 탑재대(20)로부터 소정 높이 만큼 들어올린다. 그리고 나서 챔버(10) 외부에 마련되어 있는 기판 반송장치가 기판(12) 하부로 들어오면 기판 승강부재(30)를 하강시켜서 기판(12)을 기판 반송장치로 넘겨준다. 그러면 기판(12)을 넘겨 받은 기판 반송장치가 기판(12)을 챔버(10) 외부로 반출하는 것이다.

전술한 바와 같이, 플라즈마 처리장치(1)에는 내부에 플라즈마를 발생시키기 위하여 RF 전력을 인가하여야 한다. 따라서 챔버 소정 부분에는 RF 전력을 인가하기 위한 RF 도입부(70)가 설치된다. 일반적으로 RF 도입부는, RF 로드가 챔버 소정 부분에 형성되는 RF 로드 삽입홈에 삽입되어 챔버와 연결되는 방식을 취한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 깊이로 RF 로드 삽입홈(14)을 형성하고, RF 로드(72) 주위에는 외부와의 절연을 위해 절연 부재(74)가 둘러싸여 마련된다. 그리고 그 외부에는 전자파 차단을 위한 쉴드(shield) 부재(76)가 마련된다.

그런데 종래에는 RF 로드(72)를 절연시키기 위하여 감싸는 절연부재(74)가 유형물인 점으로 인하여, 그 제조가 어렵고, RF 전력을 인가하기 위한 RF 로드(72) 설치 구조가 복잡해지는 문제점이 있다. 또한 RF 로드(72)가 손상되어 교체 작업을 하는 등의 유지 보수 작업시 절연 부재(74)를 먼저 해체하여야 하는 등 작업이 어려워지는 문제점도 있다.

본 발명의 목적은 구조가 간단한 RF 도입부가 구비된 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내부에 RF 전력을 도입하기 위하여 상기 챔버 소정 부분에 형성되는 RF 로드 삽입홈; 상기 RF 로드 삽입홈에 삽입되어 마련되며, 상기 챔버와 전기적으로 연결되어 외부에서 전달되는 RF 전력을 상기 챔버 내부에 도입하는 RF 로드; 상기 RF 로드 삽입홈 내에서 상기 RF 로드를 감싸도록 마련되며, 상기 RF 로드와 소정 간격 이격되어 전자파를 차단하는 쉴드(shield) 부재; 상기 RF 로드와 쉴드 부재 사이의 공간에 소정 압력으로 주입되어 마련되며, 상기 RF 로드를 외부와 절연시키는 절연가스; 상기 RF 로드와 쉴드 부재 사이의 공간 소정 부분과 연결되어 마련되며, 그 공간에 절연가스를 공급하는 절연가스 공급부;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

본 발명에서는 상기 절연가스로, 유전율이 1±0.5인 가스를 사용함으로써, RF 로드가 효과적으로 절연되도록 하는 것이 바람직하다.

이때 상기 절연가스로는 유전율이 1.0006인 공기가 바람직하다.

그리고 본 발명에서는 상기 절연가스의 압력을 측정하는 압력 센서가 더 마련되도록 함으로써, 상기 절연가스의 압력을 측정하여 절연가스의 압력 변화로 인하여 절연효고가 달라지는 것을 방지한다.

또한 본 발명에서는, 상기 압력 센서에 의하여 측정되는 절연가스 압력 측정값을 전달받아 절연가스의 압력이 일정하도록 상기 절연가스 공급부를 제어하는 제어부가 더 마련되도록 함으로써, 상기 절연가스의 압력이 항상 일정하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치도 종래의 플라즈마 처리장치와 마찬가지로, 그 내부를 진공분위기로 형성시킬 수 있는 챔버; 챔버 내에 설치되고, 기판을 탑재하는 탑재면을 갖는 탑재대; 탑재대에 탑재된 기판을 승강할 수 있도록 탑재대 소정부분에 형성되는 기판 승강부재; 챔버에 처리가스를 공급하는 가스 공급계; 공급된 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 전계를 발생시키는 전계 발생계; 기판을 처리한 후 처리가스를 배출하거나 챔버 내부를 진공분위기로 형성시키기 위한 배기계;를 포함하여 구성된다. 이때, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 각 구성요소는 종래의 그것과 동일한 구조 및 기능을 수행하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

그리고 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에도 RF 전력을 도입하기 위하여 RF 도입부(170)가 설치된다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(110) 소정 부분에 RF 로드 삽입홈(114)이 형성된다. 이 RF 로드 삽입홈(114)은 RF 전력을 도입할 필요가 있는 상부 전극 또는 하부 전극에 인접한 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 이 RF 로드 삽입홈(114)은 하부 전극에 인접한 부분에 소정 깊이로 형성된다.

그리고 이 RF 로드 삽입홈(114)에 RF 로드(172)가 삽입되어 마련된다. 이 RF 로드(172)는 그 일단이 챔버(110) 외부에 별도로 마련되는 RF 전원(178)과 연결되 며, 타단은 전술한 RF 로드 삽입홈(114)에 삽입되고, 챔버의 일측과 전기적으로 연결된다. 따라서 이 RF 로드(172)가 챔버 내부로 RF 전력을 도입하게 된다.

또한 이 RF 로드(172)의 외측에는 쉴드 부재(176)가 마련된다. 이 쉴드 부재(176)는 도 3에 도시된 바와 같이, RF 로드 삽입홈(114) 내에서 RF 로드(172)를 감싸도록 RF 로드(172)와 소정 간격 이격되어 마련된다. 이 쉴드 부재(176)는 외부의 전자파를 차단하여 RF 로드(172)에 의하여 전달되는 RF 전력이 영향을 받지 않도록 하여 항상 일정한 RF 전력이 공급되도록 한다.

그리고 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, RF 로드(172)와 쉴드 부재(176) 사이의 공간에 절연가스를 공급하기 위한 절연가스 공급부(180)가 더 마련된다. 이 절연 가스 공급부(180)는 RF 로드(172)와 쉴드 부재(176) 사이의 공간에 연결되어 마련되며, 외부로 부터 이 공간에 절연가스를 공급한다.

따라서 본 실시예에서는 RF 로드(172)와 쉴드 부재(176) 사이의 공간에 절연가스가 채워진다. 이 절연가스는 일정한 유절율을 가지는 가스로서 RF 로드(172)를 외부로부터 절연시키는 역할을 한다. 이때 이 절연가스는, 유전율이 1±0.5인 가스인 것이 RF 로드를 효과적으로 절연시킬 수 있어서 바람직하다. 본 실시예에서는 이 절연 가스를 유전율이 1인 공기로 한다.

또한 본 발명에서는 상기 절연 가스의 압력을 측정하는 압력 센서(182)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 절연가스의 압력이 변화되면 이 절연 가스에 의한 절연효과가 달라질 수 있으므로, 절연가스의 압력을 측정하여 적절하게 대응하기 위한 것이다.

그리고 본 발명에서는 압력 센서(182)에 의하여 측정되는 절연가스 압력 측정값을 전달받아 절연가스의 압력이 일정하도록 상기 절연가스 공급부(180)를 제어하는 제어부(도면에 미도시)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 제어부는 상기 절연가스가 적절한 절연효과를 낼 수 있는 압력으로 일정하게 유지되도록 한다.

본 발명에 따르면 RF 로드의 설치시에 별도의 절연부재를 가공 하고, 조립하는 공정이 불필요하므로 제작 및 설치작업이 용이해지는 장점이 있다.

또한 RF 도입부의 유지 보수 작업시에도 절연부재를 먼저 해체할 필요가 없고, 작업 종료후에 절연부재를 다시 조립할 필요가 없으므로 유지 보수 작업이 단순하면서도 용이해지는 장점이 있다.

Claims

진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

상기 챔버 내부에 RF 전력을 도입하기 위하여 상기 챔버 소정 부분에 형성되는 RF 로드 삽입홈;

상기 RF 로드 삽입홈에 삽입되어 마련되며, 상기 챔버와 전기적으로 연결되어 외부에서 전달되는 RF 전력을 상기 챔버 내부에 도입하는 RF 로드;

상기 RF 로드 삽입홈 내에서 상기 RF 로드를 감싸도록 마련되며, 상기 RF 로드와 소정 간격 이격되어 전자파를 차단하는 쉴드(shield) 부재;

상기 RF 로드와 쉴드 부재 사이의 공간에 소정 압력으로 주입되어 마련되며, 상기 RF 로드를 외부와 절연시키는 절연가스;

상기 RF 로드와 쉴드 부재 사이의 공간 소정 부분과 연결되어 마련되며, 그 공간에 절연가스를 공급하는 절연가스 공급부;가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 절연가스는,

유전율이 0.95 ~ 1.05인 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 절연가스는,

공기인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 절연가스의 압력을 측정하는 압력 센서가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제4항에 있어서,

상기 압력 센서에 의하여 측정되는 절연가스 압력 측정값을 전달받아 절연가스의 압력이 일정하도록 상기 절연가스 공급부를 제어하는 제어부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.