KR100661745B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 상태의 챔버 내에 구비된 전극의 수평면 가장자리와 둘레 수직면을 감싸도록 형성되는 차폐부재를 조합하여 플라즈마를 차폐하면서 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

즉, 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내 상하측에서 서로 이격된 상태로 각각 구비되는 상, 하부전극; 상기 상, 하부전극 중 적어도 어느 하나의 둘레면과 가장자리 수평면을 각각 감싸 플라즈마로부터 보호할 수 있도록 다수 분할한 상태에서 서로 밀착하여 마련되는 다수개의 수직, 수평 차폐부재; 상기 수직 차폐부재를 전극 방향으로 가압하면서 간접적으로 전극에 고정시키는 고정부재; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리장치, 수직, 수평 차폐부재, 고정부재, 단차부, 간접 고정

Description

플라즈마 처리장치{Apparatus for processing substrate with plasma}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 상기 플라즈마 처리장치의 횡단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 4는 상기 플라즈마 처리장치의 횡단면도이다.

도 5는 상기 플라즈마 처리장치의 "A" 부분을 확대 도시한 분리 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 챔버 120 : 상부전극

122, 132 : 수직 차폐부재 124, 134 : 수평 차폐부재

130 : 하부전극 132a, 140a : 단차부

140 : 고정부재 C : 캡(Cap)

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 상태의 챔버 내에 구비된 전극의 수평면 가장자리와 둘레 수직면을 감싸도록 형성되는 차 폐부재를 조합하여 플라즈마를 차폐하면서 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 평판표시소자 제조장치 중 건식 식각장치 등 플라즈마를 이용하여 기판에 특정한 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에는 상부 및 하부전극이 챔버 내부에 설치된다. 이러한 플라즈마 처리장치는 상부전극에 고주파 전력을 인가하여 처리실 내의 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 하부전극 상에 위치되어 있는 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 것이다.

그런데 상기 상부전극과 하부전극 내부 및 전극 주위에는 여러 가지 설비 및 장치가 구비되어 있어서, 플라즈마 처리시 플라즈마로부터 공격을 받는 경우 손상되는 문제점이 있으며, 그러한 손상에 의하여 발생하는 파티클(Particle) 등은 처리되는 기판에 나쁜 영향을 미쳐서 생산되는 기판의 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 상기 상부전극 및 하부전극 주위에는 플라즈마의 공격으로부터 설비 및 장치를 보호하기 위한 플라즈마 차폐가 강구될 것이 요구되고 있다.

이러한 종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 그 내부에 진공분위기를 형성시킬 수 있는 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 내 상측에 구비되며 고주파 전원이 인가되는 상부전극(20)과, 상기 상부전극(20)과 이격된 하측에 구비되어 기판이 위치되는 탑재대 기능까지 하는 하부전극(30)으로 이루어진다.

여기서, 상기 상부전극(20)과 하부전극(30)에는 그 대향되는 저면 가장자리부와 상면 가장자리부 그리고 외측벽을 각각 감싸면서 플라즈마로부터 공격을 방지 할 수 있도록 수직 차폐부재(22, 32)와 수평 차폐부재(24, 34)가 각각 구비되고 각각의 수직 차폐부재(22, 32)와 수평 차폐부재(24, 34)가 머리부에 캡(C)이 고정된 상태의 볼트(B)에 의해 상, 하부전극(20, 30)에 각각 체결 고정된다.

한편, 상기 수직 차폐부재(22, 32)와 수평 차폐부재(24, 34)는 세라믹으로 형성되되 그 중 상기 수직 차폐부재(22, 32)를 상, 하부전극(20, 30)에 각각 위치 고정할 때에는 그 상, 하부전극(20, 30)의 적정 위치에 고정할 수직 차폐부재(22, 32)의 외측에서 일렬 또는 다수 열로 다수개의 볼트(B)로 체결한 다음 상기 볼트(B)가 플라즈마에 노출되는 것을 방지하기 위한 세라믹재의 캡(C)을 볼트(B)의 머리부에 삽입한 상태로 구비하였다.

또한, 상기 수평 차폐부재(24, 34)는 도 2에 도시된 바와 같이 사각 틀 형상을 갖도록 다수개의 조각으로 조합되며 특히, 모서리부는 그 횡단면의 형상이 서로 대향되는 절곡형 "ㄱ" 자로 이루어지고 그 사이에는 이격된 간격만큼 길이를 갖는 변부로 구성된다.

그러나 상기 하부전극(30)의 측벽을 둘러싸는 수직 차폐부재(32)는 그 열팽창 계수가 하부전극(30)의 열팽창 계수보다 높음에 따라 공정 수행 중에 발생하는 열로 인해 수직 방향보다는 수평 방향으로 더 팽창하여 체결할 볼트(B)의 삽입 구멍 부위가 상대적으로 취약한 결과를 초래하고 그 취약한 구멍 부위가 쉽게 파손되어 수직 차폐부재(32)의 유지 보수에 따른 비용 손실이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 차폐부재를 직접 전극에 고정하지 않고 이 차폐부재의 유동이 가능한 상태에서 간접 고정시켜 열변형에 따른 차폐부재의 파손됨을 방지할 수 있게 한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버 내 상하측에서 서로 이격된 상태로 각각 구비되는 상, 하부전극; 상기 상, 하부전극 중 적어도 어느 하나의 둘레면과 가장자리 수평면을 각각 감싸 플라즈마로부터 보호할 수 있도록 다수 분할한 상태에서 서로 밀착하여 마련되는 다수개의 수직, 수평 차폐부재; 상기 수직 차폐부재를 전극 방향으로 가압하면서 간접적으로 전극에 고정시키는 고정부재; 를 포함하여 이루어짐으로써, 상기 수직 차폐부재를 직접 고정하지 않고 고정부재에 의해 간접 고정하므로 열변형에 의해 수직 차폐부재가 응력 집중에 의해 파손되는 것을 방지하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상기 고정부재는, 그 폭이, 이웃한 수직 차폐부재의 배치 간격보다 좁게 형성되어 수직 차폐부재에 부분적으로 접하되, 양측에 이격 공간이 형성되어 상기 수직 차폐부재의 열 변형량이 상기 이격 공간내에서 수용됨으로써, 상기 수직 차폐부재가 고정부재와 수직 차폐부재와의 이격 공간내에서 열 변형되므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상기 고정부재는, 직립된 판상으로 그 내측 양단에 수직 방향의 단차부가 각각 형성되고, 상기 단차부가 이웃한 수직 차폐부재의 대향된 가장자리부를 가압함으로써, 상기 고정부재의 단차부가 이웃한 수직 차폐부재의 가장자리 양단을 가압하여 고정하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상기 고정부재는, 직립된 판상으로 그 내측 양단에 수직 방향의 단차부가 각각 형성되고 상기 단차부의 하단이 좌우 외측 방향으로 돌출되는 이탈 방지부가 일체로 더 형성되어 상기 이탈 방지부에 이웃한 수직 차폐부재의 하단 모서리부가 위치되게 하여 상기 수직 차폐부재의 위치를 한정함으로써, 상기 고정부재의 이탈 방지부에 의해 이웃한 수직 차폐부재의 고정시 그 수직 차폐부재의 이탈을 방지하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 고정부재의 단차부가 수직 차폐부재를 고정시킬 때 그 고정부재의 단차부와 대응되는 단차부가 수직 차폐부재의 양단에 수직 방향으로 형성됨으로써, 각각의 이웃한 수직 차폐부재를 전극에 고정시킬 때 그 수직 차폐부재의 단차부를 고정부재의 단차부에 의해 고정하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 고정부재의 단차부가 수직 차폐부재를 고정시킬 때 그 고정부재의 단차부와 대응되는 단차부가 수직 차폐부재의 양단에 수직 방향 으로 형성됨으로써, 상기 고정부재의 단차부가 수직 차폐부재의 단차부를 가압하면서 고정시키므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상기 수직 차폐부재는, 절곡 형태의 모서리 부분과 그 모서리 부분을 제외한 직선 형태의 세분화된 변 부분으로 나눠지도록 마련됨으로써, 특히 상기 하부전극의 모서리 부분에서 각 조각을 결합시키는 경우에 그 결합 부분이 밀착성이 저하됨에 따라 모서리 부분에서는 일체형의 절곡 형상을 사용하므로 바람직하다.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는 도 3에 도시된 바와 같이 대기압 상태와 진공 상태로 변환되는 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 내부 상하측에 설치되어 있는 직사각형 형상인 상, 하부전극(120, 130)과, 상기 상, 하부전극(120, 130)의 네 변 즉 외측벽과 저면 및 상면 가장자리부를 감싸도록 형성되는 수직 차폐부재(132)와 수평 차폐부재(134)가 각각 구비된다.

상기 수직 차폐부재(132)와 수평 차폐부재(134)는 각각 복수개의 조각으로 이루어지되 각 조각은 상호 밀착되도록 구비되어 플라즈마의 침투를 방지하도록 설치된다.

이때 상기 수직 차폐부재(132)와 수평 차폐부재(134)는 내플라즈마성 재료로 형성되며, 상기 내플라즈마성 재료로는 세라믹(Ceramic) 또는 베스펠(Vespel) 등이 바람직하다.

그리고 상기 수직 차폐부재(132)와 수평 차폐부재(134)는 간접적으로 고정되게 하는 고정부재(140)에 의해 다수개의 볼트(B)로 상, 하부전극(120,130)에 체결 고정된다.

상기 볼트(B)의 머리부에는 플라즈마로부터 볼트(B)를 보호하기 위해 내플라즈마성 재료인 세라믹 등으로 형성되는 캡(Cap : C)이 삽입 고정된다. 여기서, 상기 캡(C)은 직경이 축소되는 단차 형상으로 직경이 확대되는 후단이 고정부재(140)의 내부로 부분 삽입된다.

더욱이, 상기 수직 차폐부재(132)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부전극(120) 또는 하부전극(130) 가운데 어느 하나에 구비되거나 상, 하부전극(120, 130) 모두에 구비되되 상기 상, 하부전극(120, 130)의 둘레면과 가장자리 표면을 각각 감싸 플라즈마로부터 보호할 수 있도록 다수 분할한 상태로 구비된다.

또한, 상기 수직 차폐부재(132)는 하부전극(130)의 모서리 부분과 그 모서리 부분을 제외한 나머지 변 부분으로 구성되며, 모서리 부분은 절곡된 형태로 구비되고 모서리 부분을 제외한 변 부분은 직선 형태에서 일체화될 수도 있고 세분화될 수도 있다. 만약 세분화될 경우 접촉면은 플라즈마의 침투를 방지할 수 있어야 한다.

여기서, 상기 수직 차폐부재(132)를 모서리 부분과 변 부분으로 구성시키는 이유는 상기 하부전극(130)의 모서리 부분에서 각 조각을 결합시키는 경우에 그 결합부분이 밀착된 상태로 유지되도록 플라즈마 처리장치를 관리하기가 곤란하여 그 결합부분이 벌어지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 하부전극(130)의 모서리 부분에서 각 조각이 이격되는 것을 방지하기 위해 절곡된 일체형으로 형성시키는 것이다.

한편, 상기 수평 차폐부재(134)도 절곡된 모서리 부분과 그 모서리 부분을 제외한 나머지 변 부분으로 분할되며, 변 부분도 일체형으로 형성될 수도 있고 분할형으로 형성될 수도 있다. 만약 세분화될 경우 접촉면은 플라즈마의 침투를 방지할 수 있어야 한다.

그리고 상기 수평 차폐부재(134)는 하부전극(130)보다 소정 높이 만큼 더 돌출된 상태로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 하부전극(130) 상에 플라즈마 처리되는 기판의 두께를 감안하여 상기 수평 차폐부재(134)를 하부전극(130)보다 약간 높게 형성되게 하면 상기 하부전극(130) 상에 위치된 상기 기판의 측면 및 배면이 플라즈마로부터 공격받는 것을 방지하기 위함이다.

상기 수직 차폐부재(132)는 적정 두께를 갖으면서 직립된 판상으로 내플라즈마성 재료로 형성되며, 상기 내플라즈마성 재료로는 세라믹(Ceramic) 또는 베스펠(Vespel) 등이 바람직하다.

그리고 상기 수직 차폐부재(132)의 양단에는 수직 방향의 단차부(132a)가 내측에 각각 형성된다.

상기 고정부재(140)는 상기 하부전극(130)의 외측벽 둘레에 고정되는 수직 차폐부재(132)마다 적정 간격을 갖도록 이격시킨 다음 그 이격된 수직 차폐부재(132)의 사이에 개재되며, 외측에서 상하 볼트(B)에 의해 체결된다.

그리고 상기 볼트(B)에도 플라즈마로부터 보호하기 위해 고정부재(140)의 외측벽에 부분 삽입 고정되는 세라믹의 캡(C)이 머리부에 삽입된다.

여기서, 상기 고정부재(140)는 적정 두께를 갖으면서 직립된 판상으로 내플라즈마성 재료로 형성되며, 상기 내플라즈마성 재료로는 세라믹(Ceramic) 또는 베스펠(Vespel) 등이 바람직하다.

그리고 상기 고정부재(140)의 양단에는 수직 방향의 단차부(140a)가 외측에 각각 형성된다. 결국, 상기 고정부재(140)의 단차부(140a)와 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a)의 형성 방향이 서로 반대되도록 구비되는 것이다.

그리고 상기 고정부재(140)의 단차부(140a)가 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a)에 접하여 위치 고정되면 각각의 고정부재(140)와 수직 차폐부재(132)의 외측면이 동일선상에 위치될 수도 있고 상기 고정부재(140)의 단차부(140a)가 이웃한 수직 차폐부재(132)의 가장자리부를 가압하여 그 고정부재(140)가 수직 차폐부재(132)보다 더 돌출되도록 구비할 수도 있다.

즉, 각각의 고정부재(140)의 단차부(140a)와 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a)는 각각의 고정부재(140)의 두께와 수직 차폐부재(132)의 두께의 반이 되는 것이다.

한편, 상기 고정부재(140)의 단차부(140a) 사이의 폭은 이웃한 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a)의 간격보다 적게 형성되어 이웃한 수직 차폐부재(132) 사 이에 고정부재(140)가 고정될 경우 그 수직 차폐부재(132)들과 고정부재(140)와의 사이에는 여유 공간이 양단에 형성되고 열변형 계수가 높은 수직 차폐부재(132)가 열 변형하더라도 여유 공간 내에서 변형량을 수용할 수 있기 때문이다.

그리고 상기 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a)와 상기 고정부재(140)의 단차부(140a)의 길이는 증감될 수 있다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 고정부재(140)의 단차부(110a) 하단에 좌우 방향으로 돌출되는 이탈 방지부(도면에 미도시)를 일체로 형성시켜 하부전극(130)에 수직 차폐부재(132)의 고정시 이웃한 수직 차폐부재(132)의 하단 모서리부가 고정부재(140)의 이탈 방지부에 안착되면서 상기 수직 차폐부재(132)의 이탈을 방지한다.

그러므로 본 발명의 플라즈마 처리장치에서 플라즈마로부터 상, 하부전극을 보호할 경우에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상, 하부전극(120, 130)의 측벽 둘레면 및 저면, 상면 가장자리부에 수직 차폐부재(122, 132)와 수평 차폐부재(124, 134)를 각각 고정하였다.

이때, 상기 상, 하부전극(120, 130) 중 하부전극(130)에 수직 차폐부재(132)를 고정시킬 경우 직립된 판상의 수직 차폐부재(132)를 절곡한 "ㄱ" 형상의 모서리 부분과 일자형의 형상의 변 부분으로 형성하되 각각의 모서리 부분과 변 부분마다 양단 내측에 수직 방향의 단차부(132a)가 형성되게 하고 각각의 수직 차폐부재(132)를 하부전극(130)의 둘레면에 적정 간격만큼 이격된 상태로 위치되게 한다.

그리고 이웃한 수직 차폐부재(132)의 사이에 그 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a) 간격보다 작은 단차부(140a)가 양단에 일체로 형성된 고정부재(140)를 준비하고 그 고정부재(140)의 단차부(140a)를 상기 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a)와 마주보도록 위치시킨다.

그 후, 상기 수직 차폐부재(132)의 사이에 위치된 고정부재(140)의 외측에서 머리부에 캡(Cap : C)이 삽입된 상하 볼트(B)를 그 고정부재(140)를 관통하여 하부전극(130)의 측벽에 체결하면 이웃한 수직 차폐부재(132)의 단차부(132a) 양단이 고정부재(140)의 단차부(140a)에 의해 하부전극(130)에 간접적으로 고정된다.

이와 동일한 방법으로 이웃한 수직 차폐부재(132)를 고정부재(140)에 의해 하부전극(130)에 각각 고정한다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 상부전극(120)에 수직 차폐부재(124)도 동일한 방법으로 체결 고정한다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 수직, 수평 차폐부재를 전극의 외측벽과 상하면 가장자리에 각각 고정하여 전극 및 챔버 내에 설치되어 있는 장비를 플라즈마로부터 보호할 수 있는 장점이 있다.

이때, 상기 수직, 수평 차폐부재 중 수직 차폐부재는 하부전극에 직접 고정하지 않고 이동이 가능한 상태에서 간접 고정되게 하되 이웃한 수직 차폐부재의 양측 단차부를 고정부재의 단차부와 대응하게 각각 접촉키는 과정에서 열 변형률이 큰 수직 차폐부재의 변형량만큼 여유 공간을 둔 상태로 고정부재에 의해 하부전극 방향으로 가압하고 그 하부전극에 고정하여 열 변형에 의해 수직 차폐부재가 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 진공 분위기의 챔버 내에 플라즈마를 형성시켜 피처리물에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

   상기 챔버 내 상하측에서 서로 이격된 상태로 각각 구비되는 상, 하부전극;

   상기 상, 하부전극 중 적어도 어느 하나의 둘레면과 가장자리 수평면을 각각 감싸 플라즈마로부터 보호할 수 있도록 다수 분할한 상태에서 서로 밀착하여 마련되는 다수개의 수직, 수평 차폐부재;

   상기 수직 차폐부재를 전극 방향으로 가압하면서 간접적으로 전극에 고정시키는 고정부재; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정부재는,

   그 폭이, 이웃한 수직 차폐부재의 배치 간격보다 좁게 형성되어 수직 차폐부재에 부분적으로 접하되, 양측에 이격 공간이 형성되어 상기 수직 차폐부재의 열 변형량이 상기 이격 공간내에서 수용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 고정부재는,

   직립된 판상으로 그 내측 양단에 수직 방향의 단차부가 각각 형성되고, 상기 단차부가 이웃한 수직 차폐부재의 대향된 가장자리부를 가압하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정부재는,

   직립된 판상으로 그 내측 양단에 수직 방향의 단차부가 각각 형성되고 상기 단차부의 하단이 좌우 외측 방향으로 돌출되는 이탈 방지부가 일체로 더 형성되어 상기 이탈 방지부에 이웃한 수직 차폐부재의 하단 모서리부가 위치되게 하여 상기 수직 차폐부재의 위치를 한정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 고정부재의 단차부가 수직 차폐부재를 고정시킬 때 그 고정부재의 단차부와 대응되는 단차부가 수직 차폐부재의 양단에 수직 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 수직 차폐부재는,

   절곡 형태의 모서리 부분과 그 모서리 부분을 제외한 직선 형태의 세분화된 변 부분으로 나눠지도록 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 차폐부재 및 상기 고정부재는,

   내플라즈마성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 내플라즈마성 재료는,

   세라믹(Ceramic)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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