KR100724613B1 - 기판처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로 처리대상 기판이 안착되며 상기 처리대상 기판을 제1방향으로 이동시키는 안착구동부와; 상기 안착부 상부에 위치하며, 소정간격을 두고 나란히 배치되어 있는 복수의 서브 처리 모듈을 포함하며 상기 처리대상 기판에 플라즈마 반응물을 공급하는 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판처리장치가 제공된다.

Description

기판처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 사시도이고,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이고,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 사시도이고,

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *

10 : 안착구동부 11 : 안착부

12 : 구동부 20 : 처리 모듈

30 : 모듈 커버 31 : 배기부

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 나란히 배치되어 있는 복수의 서브 처리 모듈을 이용하여 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판처리장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 또는 LCD, OLED, PDP와 같은 각종 표시장치의 기판은(이하 ' 기판'이라 함) 제조과정에서 식각과 같은 패턴 형성과 표면의 특성을 변화시키기 위한 처리과정을 거친다. 이러한 처리를 통해 표면에 친수성이 부여되거나 표면의 반응성(예를 들어 접착성)이 향상된다.

표면 처리 방법 중에 대기압 플라즈마(atmospheric pressure plasma)는 진공 시스템 없이 기판을 연속적으로 처리할 수 있다. 대기압 플라즈마를 발생하기 위한 기술로는 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD), 코로나 방전(corona discharge), 마이크로웨이브 방전(microwave discharge), 아크 방전(arc discharge) 등이 있다. 이 기술들은 산업 여러 분야에서 다양하게 사용될 수 있으며, 스프레이 멜트 코팅(spray melt coating) 등에 사용되는 아크 방전을 제외한 나머지 기술은 대부분이 반도체 제조 공정에 사용될 수 있다.

유전체 장벽 방전은 유전체의 전하축적(charge build-up) 현상을 이용하여 교류전원에 인가되는 전압 효율을 극대화시켜 글로우 방전(glow discharge)을 얻는 것이다. 유전체 장벽 방전 시스템은 고전압이 인가되는 두 전극 사이에 각기 유전체 장벽을 삽입하고, 전극에 교류전원을 인가하여 전자들이 두 전극 사이의 전기장영역에서 가속되어 주입된 가스를 이온화시켜 플라즈마를 발생시킨다.

이렇게 형성된 대기압 플라즈마는 유기 오염물의 세정 및 표면개질 등의 공정에 유용하게 사용된다. 예를 들어, 반도체 제조공정에서 대형 평판 세정이나 애싱(ashing) 등에 이용되고 있다.

그런데 종래의 대기압 플라즈마 장치는 기판을 균일하게 처리하는데 문제가 있다. 또한 기판이 커짐에 따라 기판의 온도를 균일하게 유지하기 어려우며 반응공 간 내의 가스가 외부로 누출되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것이다.

상기의 본 발명의 목적은 처리대상 기판이 안착되며 상기 처리대상 기판을 제1방향으로 이동시키는 안착구동부와; 상기 안착부 상부에 위치하며, 소정간격을 두고 나란히 배치되어 있는 복수의 서브 처리 모듈을 포함하며 상기 처리대상 기판에 플라즈마 반응물을 공급하는 처리 모듈을 포함하는 기판 처리 장치에 의하여 달성된다.

상기 복수의 서브 처리 모듈은 상기 제1방향을 따라 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 각 서브 처리 모듈은 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 길게 연장되어 있는 것이 바람직하다.

상기 처리 모듈은, 상기 복수의 서브 처리 모듈 중 적어도 하나의 측면을 따라 부착되어 있으며 상기 처리대상기판을 향하여 비활성가스를 공급하는 비활성 가스 공급 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 처리 모듈을 둘러싸며 배기부가 형성되어 있는 모듈커버를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.

먼저 제1실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

기판 처리 장치(1)는 처리대상기판(100)을 안착하고 이동시키는 구동안착부(10), 처리대상기판(100)에 플라즈마 반응물을 공급하는 처리 모듈(20), 처리 모듈(20)을 덮고 있는 모듈 커버(30)를 포함한다.

구동안착부(10)는 처리대상기판(100)이 안착되는 안착부(11)와, 안착부(11)를 제1방향으로 왕복운동시키는 구동부(12)를 포함한다.

구동안착부(10)는 컨베이어 벨트 타입으로 마련되어 있다. 도시하지는 않았지만 구동부(12)는 회전력을 발생하는 모터를 더 포함한다. 실시예와 달리 구동안착부(10)는 고정되어 있으면서, 처리모듈(20)이 제1방향으로 이동하는 것도 가능하다.

처리 모듈(20)은 제1방향으로 배치되어 있는 3개의 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)을 포함한다. 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 병렬로 배치되어 있으며 서로 독립적으로 구동된다. 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 모두 동일한 형태와 크기를 가지고 있으며, 동일한 플라즈마 반응물을 공급한다. 도시하지는 않았지만 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c) 각각의 하부에는 플라즈마 반응물 공급을 위한 복 수의 노즐이 형성되어 있다.

처리모듈(20)이 복수의 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)로 이루어져 플라즈마 반응물 공급량이 증가하기 때문에 대면적의 처리대상기판(100) 처리가 용이하다. 또한 처리모듈(20)이 서로 독립된 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)로 이루어져 있어 처리모듈(20)을 크게 만드는 경우에 비하여 처리모듈(20) 중앙에서 온도가 높게 올라가 처리대상기판(100)의 온도가 불균일해지는 문제가 감소된다.

서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c) 각각은 제1방향과 수직인 제2방향으로 길게 연장되어 있다. 각 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 일정한 갭(21)을 사이에 두고 이격되어 있다. 갭(21)의 크기(d1)는, 이에 한정되지는 않으나, 1mm 내지 20mm일 수 있다. 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 유지보수, 수리 등으로 하나씩 제거될 수 있는데 서로 일정한 갭(21)을 사이에 두고 이격되어 있기 때문에 유지보수, 수리 작업이 용이하다.

한편 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c) 간의 갭(21)은 플라즈마 반응물 및 반응 부산물과 같은 가스가 모듈 커버(30) 외부로 배출될 수 있도록 유로를 형성하는 역할도 한다. 또한 경우에 따라 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c) 간의 갭(21)은 상부에서 처리대상기판(100)을 향해 냉각가스를 공급할 경우, 냉각가스의 통로가 되기도 한다.

처리 모듈(20)을 덮고 있는 모듈 커버(30)는 처리대상기판(100) 상부에 처리 공간(50)을 형성한다. 모듈 커버(30)는 제1방향을 따른 양 측면은 주위에 비해 높게 형성되어 처리대상기판(100)의 입출을 위한 출입공간(A)을 형성한다. 처리 공간 (50)은 외부에 비하여 비교적 압력이 낮기 때문에 통상 외부로부터 기체가 처리공간(50)으로 유입되며, 처리공간(50) 내의 기체가 외부로 유출되지 않는다. 그러나 처리공간(50)과 외부의 압력차가 크기 않은 경우 등에는 처리공간(50) 내의 기체가 외부로 유출될 수 있으며 처리공간(50) 내의 기체가 유독성일 경우 문제가 될 수 있다.

본 발명에 따르면 복수의 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 단일의 모듈 커버(30)에 수용되어 있다. 따라서 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)을 복수개 사용하면서도 처리공간(50)과 외부와 연결되는 출입공간(A)의 크기는 크지 않아 처리공간(50)의 기체가 외부로 유출되는 문제가 감소된다.

모듈커버(30)의 상부에는 팬 타입의 배기부(31)가 형성되어 있다. 처리공간(50) 내의 기체는 배기부(31)를 통해 외부로 배출되는데, 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)간의 갭(1)에 의해 유로가 형성되어 외부 배출이 원활하게 이루어진다.

도시하지는 않았지만 기판 처리장치(1)는 처리모듈(20)에 전원과 처리가스를 공급하는 전원부와 가스공급부를 더 포함할 수 있다. 또한 기판 처리장치(1)는 이상에서 설명한 안착구동부(10), 처리 모듈(20) 및 모듈 커버(30)를 수용하는 절연 챔버(insulated chamber)를 더 포함할 수 있다. 절연 챔버에는 배기 시스템과 펌핑 시스템이 갖추어질 수 있다.

이상에서 설명한 제1실시예에 따른 기판처리장치(1)를 이용한 기판 처리 과정을 설명한다.

먼저 안착부(11)에 안착된 처리대상기판(100)이 구동부(12)에 의해 이동되어 모듈 커버(30)의 출입공간(A)을 통해 처리공간(50)으로 도입된다. 처리대상기판(100)은 반도체의 웨이퍼이거나, 표시장치용 기판일 수 있다. 표시장치용 기판으로는 액정표시장치용 박막트랜지스터 기판 및 컬러필터 기판, 플라즈마 디스플레이 장치(PDP)의 기판, 유기전계발광장치(OLED)용 기판 등이 가능하다.

처리대상기판(100)이 처리공간(50)으로 도입되면 처리 모듈(20)은 플라즈마 반응물을 처리대상기판(100)에 공급하여 기판을 처리하는데, 여기서 처리는 식각이나 세정과 같은 작업일 수 있다.

플라즈마 반응물은 각 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)을 통해 공급되므로 처리대상기판(100)에서 비교적 넓은 부분이 동시에 처리된다.

처리의 효과를 증가시키기 위해서는 반응공간(50)은 균일하고 일정한 온도가 유지되어야 한다. 이를 위해 처리대상기판(100)과 처리 모듈(20)간의 상대이송속도는 느릴수록 좋으나, 생산성과 경제성을 고려하면 상대이송속도는 일정 수준이상이 되어야 한다.

한편 플라즈마를 이용한 식각은 식각액을 사용하는 습식식각에 비하여 독성이 약하다. 플라즈마는 화학적으로 활성이 강한 이온 및 라디칼과 반응하기 때문에 반응속도를 증가시킨다. 플라즈마 식각의 효과는 온도와 농도에 의해 결정된다. 그런데 플라즈마의 농도는 압력이 제한되어 있어 높지 않으며, 온도는 처리대상기판(100)의 재질 등의 문제로 제한된다. 따라서 플라즈마는 통상 강하게(interse) 형성되지 못하여, 시스템의 식각 속도가 제한된다.

이상과 같은 온도 불균일, 약한 플라즈마 강도는 서로 독립된 복수의 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)을 사용하여 해결가능한데 이를 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따르면 가열된 반응부산물 등은 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)간의 갭(21) 등을 통해 배기부(31)로 전달된다. 또한 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)간의 이격 공간(d1)을 통해 처리과정에서 발생하는 열도 분산되기 때문에 처리 중에 있는 처리대상기판(100)의 온도가 비교적 균일하게 유지될 수 있다. 따라서 처리대상기판(100)은 균일하게 식각(세정) 될 수 있다

한편, 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 단일의 모듈커버(30)에 의해 덮여 있기 때문에 처리공간(50) 내의 기체가 외부로 유출되는 문제는 감소한다. 즉, 예를 들어 중간에 있는 제2서브 처리 모듈(20b)에서 배출된 플라즈마 반응물은 외부로 유출되기 위해서는 제1서브 처리모듈(20a) 하부 또는 제3서브 처리모듈(20c)를 거쳐야 하는 등 긴 경로를 거쳐야 하기 때문에 외부 유출이 어렵게 된다.

실시예와 달리 각 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)이 서로 다른 모듈커버에 의해 덮여 있을 경우에는 처리공간(50)과 외부를 이어주는 통로가 증가하여 기체 유출이 용이하게 되는 문제가 발생하는데 실시예에서는 이러한 문제가 감소한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

제1실시예와 같이 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 일정한 간격을 가지고 서로 나란히 배치되어 있다. 여기서 가운데 위치한 제2서브 처리 모듈(20b)은 양 측에 위치한 제1 및 제3서브 처리 모듈(20a, 20c)과 달리 처리대상기판(100)에 비활성가스를 공급한다. 각 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)은 크기와 형태가 동일하기 때문에 필요에 따라 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c) 중 일부를 교체할 수 있으 며, 각 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)이 서로 다른 기체를 공급하는 것도 가능하다.

비활성가스를 공급하는 제2서브 처리 모듈(20b)에 의해 기판 처리과정에서 처리대상기판(100)의 온도 조절이 용이해진다. 제2서브 처리 모듈(20b)에서 공급하는 비활성가스는 필요해 따라 냉각 또는 가열되어 처리대상기판(100)에 공급될 수 있다.

실시예와 달리 제2서브 처리 모듈(20b)은 처리대상기판(100)의 식각, 세정, 변형을 위해 비활성가스 외에 다른 가스를 공급하는 것도 가능하며 처리대상기판(100)에 자외선을 조사할 수도 있다.

또한 실시예와 달리 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)외에 다른 장치를 이용하여 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)간의 갭(21)에 냉각 가스를 주입하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.

처리모듈(20)은 각 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)의 우측에 부착되어 있는 비활성가스 공급 유닛(25)을 포함한다. 비활성가스 공급 유닛(25)은 처리대상기판(100)에 비활성 가스를 공급하여 처리대상기판(100)의 온도를 일정하게 한다.

실시예와 달리 비활성가스 공급 유닛(25)은 서브 처리 모듈(20a, 20b, 20c)중 일부에만 형성될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 서로 분리된 복수의 서브 처리모듈을 사용하여 기판을 처리한다. 이에 의해 대형 기판의 처리가 가능하며, 기판 처리를 균일한 온도에서 수행할 수 있다.

비록 본발명의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판처리장치가 제공된다.

Claims (5)

1. 기판 처리 장치에 있어서,

   처리대상 기판이 안착되며 상기 처리대상 기판을 제1방향으로 이동시키는 안착구동부와;

   상기 안착부 상부에 위치하며, 소정간격을 두고 나란히 배치되어 있는 복수의 서브 처리 모듈을 포함하며 상기 처리대상 기판에 플라즈마 반응물을 공급하는 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 서브 처리 모듈은 상기 제1방향을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 각 서브 처리 모듈은 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 길게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 처리 모듈은,

   상기 복수의 서브 처리 모듈의 측면을 따라 부착되어 있으며 상기 처리대상기판을 향하여 비활성가스를 공급하는 비활성 가스 공급 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 처리 모듈을 둘러싸며 배기부가 형성되어 있는 모듈커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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