KR100749770B1 - 플라즈마 공정 장비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공정 비용을 절약하면서도 플라즈마 발생장치를 효과적으로 냉각할 수 있는 플라즈마 공정 장비를 개시한다. 본 발명의 플라즈마 공정 장비는 공정가스 유입구와 냉각가스 유입구가 형성된 몸체를 가지는 플라즈마 발생장치와, 플라즈마 발생장치로 공정 가스를 공급할 수 있도록 공정가스 유입구에 연결되는 공정가스 공급라인과, 플라즈마 발생장치로 별도의 냉각 가스를 공급할 수 있도록 냉각가스 유입구에 연결되는 냉각가스 공급라인을 가진다. 여기서 플라즈마 발생장치는 일정한 간격을 두고 배치되어 그 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 두 전극과, 일단이 상기 공정가스 유입구에 연통되고 타단이 상기 플라즈마 발생영역에 연통되어 공정 가스를 플라즈마 발생영역으로 안내하는 공정가스 안내관을 구비한다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비에서 플라즈마 발생장치의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명을 이용한 기판 가공 공정을 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10 : 공정 챔버 21 : 공정가스 저장소
22 : 공정가스 공급라인 30 : 플라즈마 발생장치
31 : 플라즈마 발생장치의 몸체 32 : 플라즈마 발생영역
33 : 제1전극 34 : 제2전극
35 : 공정가스 유입구 37 : 공정가스 안내관
38 : 냉각가스 유입구 39 : 냉각가스 배출구
41 : 냉각가스 공급라인 42 : 냉각가스 저장소
본 발명은 반도체나 평판표시장치의 제조 공정에 이용되는 기판 처리 장비에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용하여 공정을 수행하는 플라즈마 공정 장비에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하는데, 이러한 플라즈마는 매우 높은 온도나, 고주파 전자계(RF electromagnetic fields)에 의해 생성된다. 플라즈마는 산업상 여러 분야에 활용되는데, 그 일례로서 액정표시장치를 포함하는 평판표시장치(LCD, PDP, ELD 등)의 제조 공정에 있어서 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 유기물질로 이루어진 박막을 에칭(etching)하는 것을 들 수 있다.
플라즈마 공정 장비는 일반적으로 기판의 가공 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 공정 챔버와, 공정 챔버의 내부에 놓이게 되는 기판을 지지하는 스테이지와, 스테이지의 상측에 위치되어 기판의 가공을 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치를 포함하여 구성된다. 따라서 플라즈마 발생장치로 공정 가스가 공급되면 플라즈마 발생장치의 내부에 배치된 두 개의 전극 사이에 고전압이 인가되면서 플라즈마가 발생되고, 이온, 라디칼 및 공정 가스가 기판으로 분사되어 에칭 공정 또는 증착 공정 등과 같은 기판 가공 공정이 진행되게 된다.
플라즈마를 발생시키는 과정에서 플라즈마 발생장치의 온도는 급격하게 상승하는데, 이러한 온도의 상승은 플라즈마 발생장치의 몸체를 변형시키고, 또 몸체의 내부에 설치되는 전극들을 파손시킨다. 이러한 현상을 방지하기 위해 종래에는 플라즈마 발생장치에 공급되는 공정 가스가 자체적으로 플라즈마 발생장치를 냉각하 도록 하고 있다. 즉 플라즈마 발생장치로 공급되는 공정 가스 중 가공 공정에 활용되지 않는 공정 가스가 플라즈마 발생장치를 냉각시키는 역할을 하게 된다.
그러나 이러한 냉각 방식을 가지는 종래의 플라즈마 공정 장비는 기판 가공에 실질적으로 활용되지 않더라도 냉각을 위해 많은 양의 공정 가스를 사용하므로 공정에 투입되는 비용이 증가하는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 갈수록 기판의 크기가 대형화되고, 또 이에 따라 플라즈마 발생장치의 크기도 대형화되는 상황에서 공정 가스만을 활용하여 플라즈마 발생장치를 냉각하기에는 한계가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공정 비용을 절약하면서도 플라즈마 발생장치를 효과적으로 냉각할 수 있는 플라즈마 공정 장비를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비는 공정가스 유입구와 냉각가스 유입구가 형성된 몸체를 가지는 플라즈마 발생장치;와 상기 플라즈마 발생장치로 공정 가스를 공급할 수 있도록 상기 공정가스 유입구에 연결되는 공정가스 공급라인;과 상기 플라즈마 발생장치로 별도의 냉각 가스를 공급할 수 있도록 상기 냉각가스 유입구에 연결되는 냉각가스 공급라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 발생장치는 일정한 간격을 두고 배치되어 그 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 두 전극과, 일단이 상기 공정가스 유입구에 연통되고 타단이 상기 플라즈마 발생영역에 연통되는 공정가스 안내관을 더 구비할 수 있다.
상기 냉각가스 공급라인을 통해 공급되는 냉각 가스는 저렴하고 안정성 있는 공기인 것이 바람직하다.
상기 플라즈마 발생장치의 몸체는 냉각을 마친 냉각 가스를 상기 몸체의 외부로 배출하기 위한 냉각가스 배출구를 가진다.
또한 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비는 플라즈마 발생장치를 가지는 플라즈마 공정 장비에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치는 공정가스 유입구, 냉각가스 유입구 및 냉각가스 배출구를 가지는 몸체;와 상하 방향으로 배치되어 그 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 제1전극, 제2전극;과 상기 공정가스 유입구를 통해 유입되는 공정 가스를 상기 플라즈마 발생영역으로 안내하기 위한 공정가스 안내관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 플라즈마 발생장치로 공급될 공정 가스가 저장되는 공정가스 저장소와, 상기 공정가스 저장소와 상기 공정가스 유입구를 연결하는 공정가스 공급라인과, 상기 플라즈마 발생장치로 공급될 별도의 냉각 가스가 저장되는 냉각가스 저장소와, 상기 냉각가스 저장소와 상기 냉각가스 유입구를 연결하는 냉각가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세 히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비에서 플라즈마 발생장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비는 플라즈마를 이용한 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 공정 챔버(10)와, 공정 챔버(10)로 공정에 필요한 가스를 공급하기 위한 공정가스 공급장치(20)와, 공정가스 공급장치(20)로부터 공정 가스를 공급 받아 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치(30)를 포함하여 구성된다.
공정 챔버(10)에는 가공 대상물인 기판(S)을 지지하기 위한 스테이지(11)가 설치되고, 스테이지(11)의 상측에는 플라즈마 발생장치(30)가 위치된다. 도면에 도시되지는 않았으나, 공정 챔버(10)의 내부에는 스테이지(11)를 이동시키기 위한 구동장치 및 이동안내장치가 설치되어 기판(S)이 플라즈마 발생장치(30)의 하부에서 직선 이동하며 가공 공정이 이루어진다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생장치(30)는 몸체(31)와, 상하 방향으로 서로 이격되도록 설치되어 그 사이에 플라즈마 발생영역(32)을 형성하는 제1전극(33)과 제2전극(34)을 가진다. 몸체(31)의 상측에는 몸체(31)의 내부로 공정 가스가 유입될 수 있도록 공정가스 유입구(35)가 마련되고, 몸체(31)의 하측에는 플라즈마 발생영역(32)에서 생성된 플라즈마를 기판(S) 쪽으로 배출시키기 위한 플라즈마 배출구(36)가 마련된다.
공정가스 공급장치(20)는 플라즈마 발생장치(30)로 공급될 공정 가스가 저장 되는 공정가스 저장소(21)와, 공정 가스가 플라즈마 발생장치(30)로 이동할 수 있도록 공정가스 저장소(21)와 공정가스 유입구(35)를 연결하는 공정가스 공급라인(22)을 포함하여 구성된다. 플라즈마 발생장치(30)의 몸체(31)의 내부에는 공정가스 유입구(35)를 통해 유입되는 공정 가스를 플라즈마 발생영역으로 안내할 수 있도록 일단이 공정가스 유입구(35)에 연통되고 타단은 플라즈마 발생영역에 연통되는 공정가스 안내관(37)이 설치된다.
따라서 두 전극(33, 34) 사이에 고전압이 인가되면서 공정가스 유입구(35) 및 공정가스 안내관(37)을 통해 공정 가스가 공급되면 플라즈마 발생영역(32)에서 플라즈마가 발생되어 플라즈마 배출구(36)를 통해 기판(S) 쪽으로 분사된다.
또한 본 발명의 플라즈마 공정 장비는 플라즈마 발생장치(30)로 별도의 냉각 가스를 공급하기 위한 냉각가스 공급라인(41)을 가지는데, 냉각가스 공급라인(41)의 일단은 냉각 가스가 저장되는 냉각가스 저장소(42)에 연결되고, 타단은 플라즈마 발생장치(30)의 몸체(31)에 형성된 냉각가스 유입구(38)에 연통된다. 한편 플라즈마 발생장치 몸체(31)의 측면에는 몸체(31)의 내부를 순환하면서 플라즈마 발생장치(30)를 냉각한 냉각 가스가 플라즈마 발생장치(30)의 외부로 배출될 수 있도록 냉각가스 배출구(39) 마련된다.
플라즈마 발생장치(30)를 냉각하기 위한 냉각 전용 가스로는 공기, 질소 등 다양한 가스가 사용될 수 있으나, 경제성 및 안정성을 고려할 때 공기를 사용하는 것이 바람직하다.
한편 도 1과 같이 공정 챔버(10)에는 공정 챔버(10) 내부의 반응 부산물 및 미반응 공정 가스 및 냉각 가스를 배출하기 위한 배출구(12)가 형성되고, 이 배출구(12)에는 배기를 위한 배출관(51)이 연결되는데, 배출관(51)은 펌프(52)를 거쳐 배기장치(53)와 연결된다. 여기서 펌프(52)는 공정 챔버(10)의 공정 압력을 유지하는 한편, 공정을 마친 공정 가스와 냉각을 마친 냉각 가스를 회수하는 역할을 하고, 배기장치(53)는 유해 가스를 정화하여 배기시키는 역할을 한다.
이하에서는 도 1 및 도 3를 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 공정 장비를 이용해서 기판을 가공하는 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명을 이용한 기판 가공 공정을 설명하기 위한 도면이다.
공정이 시작되면 공정 챔버(10) 내에 가공 대상물인 기판(S)이 위치되고, 펌프(52)는 공정 챔버(10)가 적정 공정 압력을 유지하도록 한다.
이러한 상태에서 공정가스 저장소(21)에 저장되어 있던 공정 가스가 공정가스 공급라인(22) 및 공정가스 유입구(35)를 통해 플라즈마 발생장치(30)의 내부로 유입되고, 유입된 공정 가스는 공정가스 안내관(37)을 통해 플라즈마 발생영역(32)으로 안내된다.
플라즈마 발생영역(32)에 공정 가스가 공급되면 두 전극(33, 34) 사이에 고전압이 인가되어 이온, 라디칼 및 공정 가스가 기판(S)으로 분사되고, 에칭 공정 또는 증착 공정 등과 같은 기판 가공 공정이 진행된다. 이 때 스테이지(11)는 구동장치(미도시)에 의해 직선 이동하고, 이에 따라 기판(S)은 플라즈마 발생장치(30)의 하부를 지나 가면서 연속적으로 가공된다.
한편 냉각가스 저장소(42)에 저장되어 있던 냉각 가스는 냉각가스 공급라 인(41) 및 냉각가스 유입구(38)를 통해 플라즈마 발생장치(30)로 공급되어 플라즈마 발생장치(30)의 내부를 순환한다. 이와 같이 순환하는 냉각 가스는 플라즈마를 발생시키면서 온도가 상승한 주위의 전극(33, 34) 및 몸체(31)를 냉각시킨다. 이처럼 본 발명에서는 공정 가스와는 별도로 냉각 전용 가스를 공급하여 플라즈마 발생장치(30)를 냉각시키므로 플라즈마 발생장치(30)를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 뿐만 아니라 플라즈마 발생장치(30)의 냉각을 위해 공정 가스에 많은 양의 잉여 가스를 혼합하지 않아도 되므로 공정 비용이 절약되게 된다.
가공 공정을 마친 후의 반응 부산물이나 미반응 공정 가스, 그리고 플라즈마 발생장치(30)를 냉각한 후의 냉각 가스는 배출관(51)을 통해 배출되어 펌프(52)를 거쳐 배기장치(53)로 이동하고, 배기장치(53)를 통해 최종 배기된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉각 전용 가스의 내부 순환을 통해 플라즈마 발생장치를 냉각시킴으로써 고온의 플라즈마 발생장치를 보다 효과적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라 본 발명에서는 공정에 관여하지 않는 별도의 냉각 가스를 공급하여 플라즈마 발생장치를 냉각시키므로 냉각 가스로서 공기를 포함한 경제성 있는 모든 가스를 사용할 수 있는 이점이 있으며, 이에 따라 공정 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 공정가스 유입구와 냉각가스 유입구가 형성된 몸체를 가지는 플라즈마 발생장치;와상기 플라즈마 발생장치로 공정 가스를 공급할 수 있도록 상기 공정가스 유입구에 연결되는 공정가스 공급라인;과상기 플라즈마 발생장치로 별도의 냉각 가스를 공급할 수 있도록 상기 냉각가스 유입구에 연결되는 냉각가스 공급라인;을포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장비.
- 제1항에 있어서,상기 플라즈마 발생장치는 일정한 간격을 두고 배치되어 그 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 두 전극과, 일단이 상기 공정가스 유입구에 연통되고 타단이 상기 플라즈마 발생영역에 연통되는 공정가스 안내관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장비.
- 제2항에 있어서,상기 냉각가스 공급라인을 통해 공급되는 냉각 가스는 공기인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장비.
- 제1항에 있어서,상기 플라즈마 발생장치의 몸체는 냉각을 마친 냉각 가스를 상기 몸체의 외부로 배출하기 위한 냉각가스 배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장비.
- 플라즈마 발생장치를 가지는 플라즈마 공정 장비에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치는공정가스 유입구, 냉각가스 유입구 및 냉각가스 배출구를 가지는 몸체;와상하 방향으로 배치되어 그 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 제1전극, 제2전극;과상기 공정가스 유입구를 통해 유입되는 공정 가스를 상기 플라즈마 발생영역으로 안내하기 위한 공정가스 안내관;을포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장비.
- 제5항에 있어서,상기 플라즈마 발생장치로 공급될 공정 가스가 저장되는 공정가스 저장소와, 상기 공정가스 저장소와 상기 공정가스 유입구를 연결하는 공정가스 공급라인과, 상기 플라즈마 발생장치로 공급될 별도의 냉각 가스가 저장되는 냉각가스 저장소와, 상기 냉각가스 저장소와 상기 냉각가스 유입구를 연결하는 냉각가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 장비.
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| KR1020060098506A KR100749770B1 (ko) | 2006-10-10 | 2006-10-10 | 플라즈마 공정 장비 |
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| JP2005235464A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Toshio Goto | プラズマ発生装置 |
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2006
- 2006-10-10 KR KR1020060098506A patent/KR100749770B1/ko not_active IP Right Cessation
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