KR100780115B1 - 기판 승강 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

진공 처리 장치에 있어서도, 리프터 핀의 편 접촉을 생기게 하지 않고, 안정되게 기판을 승강시키는 것이 가능한 기판 승강 장치 및 기판 처리 장치를 제공한다. 상승판(32)의 관통체(34)는 중공 형상으로 천장부(34a)에 개구를 가지며, 상기 개구에 리프터 핀 기단부(9)의 하부가 삽입되어 있다. 상승판(32)의 상면(32a)에 볼 베어링(35)이 배치되고, 상승판(32)에 대향하는 관통체(34)의 천장부 내면(34b)에 일측 볼(36)이 배치되어 있다. 이와 같이, 리프터 핀 기단부(9)에 설치되는 플랜지(9a)의 하면에는 일측 볼(35)이 접촉하고, 플랜지(9a)의 상면에는, 일측 볼(36)이 접촉함으로써, 리프터 핀 기단부(9)의 플랜지(9a)가 끼워지도록 리프터 핀(8)이 지지되어 있다.

Description

기판 승강 장치 및 기판 처리 장치{APPARATUS FOR LIFTING SUBSTRATE AND APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 기판 승강 장치를 구비한 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 개략 단면도,
도 2는 제 1 실시 형태의 기판 승강 장치에 있어서의 리프터 핀의 하강 상태의 설명을 위한 플라즈마 에칭 장치의 요점부 단면도,
도 3은 제 1 실시 형태의 기판 승강 장치에 있어서의 리프터 핀의 상승 상태의 설명을 위한 플라즈마 에칭 장치의 요점부 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 기판 승강 장치를 구비한 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 요점부 단면도,
도 5는 제 2 실시 형태의 기판 승강 장치에 있어서의 리프터 핀의 하강 상태의 설명을 위한 플라즈마 에칭 장치의 요점부 단면도,
도 6은 제 2 실시 형태의 기판 승강 장치에 있어서의 리프터 핀의 상승 상태의 설명을 위한 플라즈마 에칭 장치의 요점부 단면도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명※
1 : 플라즈마 에칭 장치 2 : 챔버
3 : 절연판 4 : 서셉터
5 : 유전성 재료막 6 : 절연막
7 : 삽통공 8 : 리프터 핀
9 : 리프터 핀 기단부 9a : 플랜지
10 : 벨로우즈 11 : 샤워 헤드
20 : 배기 장치 25 : 고주파 전원
30 : 승강 장치 31 : 구동부
32 : 상승판 33 : 가이드 축
34 : 관통체 35, 36 : 일측 볼
본 발명은, 처리실 내에서 평판 패널 디스플레이(FPD) 제조용 유리 기판 등의 피 처리 기판을 승강시키기 위한 기판 승강 장치 및 이러한 기판 승강 장치를 구비하고, 피 처리 기판에 대하여 건식 에칭 등의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예컨대, FPD 제조 프로세스에 있어서는, 피 처리 기판인 유리 기판에 대하여, 건식 에칭이나 스퍼터링(sputtering), CVD(화학 기상 증착) 등의 플라즈마 처리가 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리는, 예컨대 챔버 내에 한 쌍의 평행 평 판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치한 기판 처리 장치에 있어서 실행될 수 있다. 이러한 기판 처리 장치에서는, 하부 전극으로서 기능하는 탑재대에 피 처리 기판을 얹어 놓고, 처리 가스를 챔버 내에 도입하는 동시에, 전극의 적어도 한쪽에 고주파 전력을 인가하여 전극간에 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성해서 피 처리 기판에 대하여 플라즈마 처리가 실시된다.
그런데, 기판 처리 장치의 탑재대에는, 기판 탑재면에 대하여 돌몰(돌출 및 매몰) 가능한 복수의 리프터 핀이 설치되어 있고, 피 처리 기판을 기판 처리 장치에 반입 및 반출하는 경우, 상기 리프터 핀이 상승함으로써, 피 처리 기판을 탑재대의 탑재면에서 이간시켜, 반송 기구와의 교환이 이루어진다. 또한, 기판 처리 장치에서 플라즈마 처리를 실행할 경우에는, 리프터 핀이 하강하여 피 처리 기판을 탑재대의 탑재면에 얹어 놓는다.
상기와 같은 리프터 핀은, 탑재대에 형성된 구멍에 삽입된 상태로 배치된다. 이 구멍의 직경이 크다면, 피 처리 기판에 에칭 등의 처리를 실행할 때에 에칭 얼룩 등의 처리의 불균일이 생길 가능성이 있기 때문에, 통상은 리프터 핀의 빈틈이 그다지 크지 않도록 구멍 직경이 선택된다. 그러나 플라즈마 처리시에 있어서는, 탑재대의 온도 변화에 따라, 열팽창에 의해 탑재대에 형성된 구멍의 위치가 어긋나는 경우가 있다. 탑재대의 구멍의 위치가 어긋나면, 구멍의 벽(혹은 구멍 내에 배치된 푸셔 등의 위치 결정 부재)과, 이에 삽입된 리프터 핀이 접촉하고, 편 접촉을 일으켜서 리프터 핀이 승강 불능한 걸림 상태가 되거나, 승강시에 마모가 생겨서 미립자의 원인이 되거나 하는 등의 문제가 있다.
이 때문에, 통상의 압력에서 가열 처리 등을 실행하는 장치에 있어서, 리프터 핀의 하단에 접촉해서 이것을 밀어 올리는 상승 부재에 필로우 볼을 배치하고, 스프링의 가압력에 의해 리프터 핀의 하단을 필로우 볼에 접촉시킴으로써, 열팽창에 의한 탑재대의 구멍의 위치 어긋남에 대하여 리프터 핀을 추종시키는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 1998-308348 호 공보
상기 특허문헌 1에서는, 필로우 볼을 사용해서 가로 방향의 여유를 갖게 함으로써, 탑재대의 열팽창에 근거하는 구멍의 위치 어긋남에 리프터 핀을 추종시키고 있다는 점에서 우수한 것이다. 그러나, 진공 장치의 경우에는, 처리실 내부가 진공 상태가 되면, 그 흡인력에 의해 리프터 핀이 상향 흡인되어 버리기 때문에, 리프터 핀의 하단을 필로우 대에 접촉시키는 특허문헌 1의 방법에서는, 리프터 핀의 하단과 필로우 볼이 비접촉 상태가 되고, 필로우 대의 기능이 발휘되지 않게 된다. 이 때문에, 진공 상태에서의 승강시에 편 접촉이 생겨서 걸림 상태가 되거나, 마모에 의한 미립자가 발생하거나 할 우려가 있다.
또한, FPD용 유리 기판의 처리에 쓰는 탑재대는, 반도체 웨이퍼의 처리에 쓰는 탑재대와 비교하여 대형이며, 더구나, 최근에는 유리 기판의 대형화에 따라 탑재대가 점점 대형화하는 경향에 있어서, 열팽창에 따르는 구멍의 위치의 어긋남도 필연적으로 커지고 있어, 편 접촉을 일으키는 빈도가 증가하고 있다. 따라서, FPD 용 유리 기판을 진공 처리하는 것과 같은 경우라도, 안정한 리프터 핀의 구동을 확보하는 관점에 있어서, 종래 기술에는 새로운 개량의 여지가 남겨져 있었다.
본 발명은, 상기 실정에 비추어 행해진 것으로서, 진공 처리 장치에 있어서도, 리프터 핀의 편 접촉을 생기게 하지 않고, 안정되게 기판을 승강시키는 것이 가능한 기판 승강 장치 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점은, 기판 처리 장치의 기판 탑재대에 구비할 수 있고, 기판을 승강시키는 기판 승강 장치에 있어서, 상기 기판 탑재대의 기판 탑재면에 대하여 돌몰 가능하게 설치되고, 기판에 접촉하여 이를 승강시키는 리프터 핀과, 상기 리프터 핀을 승강 변위 시키는 구동부와, 상기 구동부에서의 구동력을 상기 리프터 핀에 전달하는 복수의 구체를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 승강 장치를 제공한다.
상기 제 1 관점에 의하면, 구동부에서의 구동력을 리프터 핀에 전달하는 복수의 구체를 구비했으므로, 구동력이 구체를 거쳐서 전달되는 것에 의해, 기판 탑재대가 열팽창하여 리프터 핀을 삽입하는 구멍의 위치가 어긋났을 경우라도, 구체의 회전을 이용해서 용이하게 위치를 미조정하는 것이 가능하게 되고, 리프터 핀의 편 접촉을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 관점은, 기판 처리 장치의 기판 탑재대에 구비되어, 기판을 승강시키는 기판 승강 장치에 있어서, 상기 기판 탑재대의 기판 탑재면에 대하여 돌몰 가능하게 설치되고, 기판에 접촉하여 이를 승강시키는 리프터 핀과, 상기 리프터 핀을 지지하는 지지부와, 상기 리프터 핀을 승강 변위 시키는 구동부 를 구비하며, 상기 리프터 핀은, 그 기단부에 있어서, 복수의 구체를 거쳐서 상기 지지부에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 승강 장치를 제공한다.
상기 제 2 관점에 의하면, 리프터 핀이 그 기단부에 있어서, 복수의 구체를 거쳐서 지지되는 것에 의해, 기판 탑재대가 열팽창하여 리프터 핀을 삽입하는 구멍의 위치가 어긋났을 경우라도, 구체의 회전을 이용해서 용이하게 위치를 미조정 하는 것이 가능하게 되어, 리프터 핀의 편 접촉을 방지할 수 있다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 복수의 구체는, 상기 기단부의 전체 또는 그 일 부분을 사이에 끼우도록, 상기 리프터 핀의 변위 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 이렇게, 복수의 구체가 리프터 핀의 기단부를 끼우도록 리프터 핀의 변위 방향으로 배치되어 있으므로, 진공 장치에 있어서 리프터 핀에 상향으로의 흡인력이 가해졌을 경우에도, 위쪽에 배치된 구체에 기단부가 접촉함으로써, 잠금 상태가 되는 일없이 가로 방향의 위치를 미조정할 수 있다.
또한, 상기 기단부는, 상기 리프터 핀의 승강 방향에 대하여 직교하는 방향으로 확대한 플랜지부를 구비하는 동시에, 해당 플랜지부는, 상기 지지부에 형성된 서로 대향하는 벽면의 사이에 개재하는 상기 구체에 협지되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 기단부에 플랜지부를 설치하고, 이 플랜지부와 지지부의 벽면 사이에 구체를 개재시켜서 플랜지부를 지지하도록 함으로써, 간이한 구성으로 구체의 회전을 이용한 미조정이 가능하게 된다.
또한, 상기 경우에 있어서, 상기 지지부는, 상기 구동부와 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기단부는, 상기 리프터 핀의 승강 방향에 대하여 직교하는 방향으로 확대한 플랜지부를 구비하는 동시에, 가압 수단을 거쳐서 상기 플랜지부와 평행하게 연결된 가압판을 갖고 있어, 상기 플랜지부 및 상기 가압판은, 상기 지지부에 형성된 서로 대향하는 벽면간에, 상기 구체를 통해, 상기 가압 수단의 가압력에 의해 해당 구체를 누른 상태로, 지지되는 것이 바람직하다.
이렇게, 기단부에 플랜지부를 설치하는 동시에 가압판을 구비하는 구성으로, 이들과 지지부의 벽면 사이에 개재하는 구체를 가압력에 의해 누른 상태로 상기 플랜지부 및 가압판을 지지하도록 함으로써, 구체와 플랜지부 및 가압판과의 접촉이 탄력적 또한 확실하게 이루어져, 구체의 회전을 이용한 미조정이 가능하게 된다.
또한, 상기 경우에 있어서, 상기 구동부와 연결되어, 구체를 거쳐서 상기 기단부에 상기 구동부에서의 구동력을 전달하는 전달 부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 관점 및 제 2 관점에 있어서, 상기 리프터 핀은, 기판 처리 장치로부터의 기판의 반입 및 반출시에 감압 환경하에서 승강 변위 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 관점은, 처리실 내에서 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 제 1 관점 및 제 2 관점의 기판 승강 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제 3 관점의 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리실은, 진공 상태에서 기판을 처리하는 진공 처리실인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판 처리 장치는, 평판 패널 디스플레이의 제조에 사용할 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 기판에 대하여, 플라즈마 에칭 처리를 실행하는 플라즈마 에칭 장치인 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례인 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 단면도다. 이 플라즈마 에칭 장치(1)는, FPD용 유리 기판(이하, 단지「기판」으로 기재함; G)에 대하여, 에칭을 실행하는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있다. 여기서, FPD로서는, 액정 모니터(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 전자 발광(Electro Luminescence; EL)디스플레이, 형광 표시관(Vacuum Fluorescent Display; VFD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 또한, 본 발명의 처리 장치는 플라즈마 에칭 장치에만 한정되는 것은 아니다.
이 플라즈마 에칭 장치(1)는, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각통 형상으로 성형된 챔버(2)를 갖고 있다. 이 챔버(2)내의 바닥부에는 절연재로 이루어지는 각기둥 형상의 절연판(3)이 설치되고 있고, 또한 절연판(3) 위에는, 피 처리 기판인 FPD용 유리 기판(G)을 탑재하기 위한 서셉터(4)가 설치된다. 이 서셉터(4)는, 예를 들면 1800mm×1500mm 크기 또는 그 이상의 크기의 기판(G)을 탑재할 수 있게 구성되어 있다. 서셉터(4)는 도전성 재료로 이루어지는 기재(4a)를 구비하고, 그 상면에는 유전성 재료막(5)이 설치되는 동시에, 기재(4a)의 둘레에는 절연막(6)이 설치되어 있고, 주위가 절연 피복되어 있다.
서셉터(4)의 기재(4a)에는, 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(23)이 접속되어 있고, 이 급전선(23)에는 정합기(24) 및 고주파 전원(25)이 접속되어 있다. 고주파 전원(25)으로부터는 예를 들면 13.56MHz의 고주파 전력이 서셉터(4)에 공급된다.
챔버(2)의 바닥벽(2a), 절연판(3) 및 서셉터(4)에는, 이들을 관통하는 삽통공(7)이 복수 개소[예를 들면, 16 개소]에 설치된다. 각 삽통공(7)에는, 기판(G)을 상승시키기 위한 리프터 핀(8)이 서셉터(4)의 기판 탑재면에 대하여 돌몰 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 도 1에서는 2개의 리프터 핀(8)만을 도시하고 있다. 리프터 핀(8)은, 그 하단에 있어서 승강 장치(30)와 연결되는 것에 의해, 상하로 변위하여 기판(G)을 상승시킨다. 즉, 리프터 핀(8)과 승강 장치(30)는 협동하여 기판 승강 장치로서 기능한다. 리프터 핀(8) 및 승강 장치(30)의 상세에 대해서는 후술한다.
상기 서셉터(4)의 상부에는, 이 서셉터(4)와 평행하게 대향해서 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(11)가 설치된다. 샤워 헤드(11)는 챔버(2)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 내부 공간(12)을 갖는 동시에, 서셉터(4)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(13)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(11)는 접지되어 있고, 서셉터(4)와 함께 한 쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워 헤드(11)의 상면에는 가스 도입구(14)가 설치되고, 이 가스 도입구(14)에는, 처리 가스 공급 관(15)이 접속되어 있고, 이 처리 가스 공급 관(15)에는, 밸브(16) 및 질량 유량 제어기(17)를 거쳐서, 처리 가스 공급원(18)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(18)으로부터는, 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는, 할로겐계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 사용할 수 있는 가스를 사용할 수 있다.
상기 챔버(2)의 측벽 바닥부에는 배기관(19)이 접속되어 있고, 이 배기관(19)에는 배기 장치(20)가 접속되어 있다. 배기 장치(20)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있어, 이로써 챔버(2) 내를 소정의 감압 분위기로 진공 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 챔버(2)의 측벽에는 기판 반입 출구(21)와, 이 기판 반입 출구(21)를 개폐하는 게이트 밸브(22)가 설치되어 있고, 이 게이트 밸브(22)을 개방시킨 상태에서 기판(G)이 인접하는 로드 로크실(도시되지 않음)과의 사이에서 반송되도록 되어 있다.
상기한 것 같이, 챔버(2)의 바닥벽(2a), 절연판(3) 및 서셉터(4)를 관통해서 설치된 각 삽통공(7)에는, 리프터 핀(8)이 삽입되어 있고, 이 리프터 핀(8)이 승강 장치(30)에 의해 연직 방향으로 변위함으로써, 기판(G)이 서셉터(4)에 탑재된 탑재 상태와, 서셉터(4)의 상부에 있어서 리프터 핀(8)에 의해 지지된 이간 상태 사이에서의 변환이 행하여진다. 승강 장치(30)는, 주요한 구성으로서, 스텝핑 모터 등을 내장한 구동부(31)와, 해당 구동부(31)에 연결되어, 각 리프터 핀(8)과 연결해서 각 리프터 핀(8)을 동기하여 승강 변위 시키는 상승판(32)과, 상승판(32)을 안내하는 가이드 축(33)을 구비하고 있다.
여기서, 리프터 핀(8)과 승강 장치(30)를 포함하는 본 실시형태의 기판 승강 장치의 상세를 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 2는, 리프터 핀(8)이 서셉터(4)의 삽통공(7)내로 매몰된 비작동 상태를 도시하고, 도 3은, 리프터 핀(8)이 서셉터(4)의 기판 탑재면으로부터 돌출한 작동 상태를 도시하고 있다.
리프터 핀(8)의 선단과는 반대측, 즉 리프터 핀 기단부(9)는, 원주 블록 형상으로 형성되어 있고, 그 연단에는, 그 승강 방향에 대하여 직교하는 방향(즉, 원주 블록의 둘레 방향)으로 확대된 플랜지(9a)를 갖고 있다. 이 리프터 핀(8)의 상부는, 삽통공(7) 내에, 도시하지 않은 위치 결정용 푸시에 의해 위치 결정되어 삽입된다.
또한, 리프터 핀(8)의 하부는, 챔버(2)의 바닥벽(2a)으로부터 대기측으로 돌출 되어 있고, 리프터 핀 기단부(9)의 플랜지(9a)는, 리프터 핀(8)을 지지하는 지지부인 상승판(32)의 상면에 입설된 관통체(34) 내에 수용되어 있다. 또한, 챔버(2)의 바닥벽(2a)과 리프터 핀 기단부(9) 사이는, 상하로 신축 가능한 벨로우즈(10)로 덮혀 있으므로, 삽통공(7) 내는 진공 상태로 유지된다.
상승판(32)의 관통체(34)는, 중공 형상으로 천장부(34a)에 개구를 갖고 있어, 그 개구에 리프터 핀 기단부(9)의 하부가 삽입되어 있다. 그리고, 상승판(32)의 상면(32a)에 일측 볼(35)이 배치되고, 상승판(32)에 평행하게 또한 대향해서 설치된 관통체(34)의 천장부 내면(34b)에 일측 볼(36)이 배치되어 있다. 이렇게, 플 랜지(9a)의 하면에는 일측 볼(35)이 접촉하고, 플랜지(9a)의 상면에는, 일측 볼(36)이 접촉함으로써, 리프터 핀 기단부(9)의 플랜지(9a)가 끼워지도록 하여 리프터 핀(8)이 지지되어 있다. 또, 일측 볼(35) 및 일측 볼(36)은, 플랜지(9a)의 둘레 방향으로 각각 여러 개 배치되어 있다(도 2 및 도 3에서는 각 2 개씩만 도시).
전술한 것 같이, 승강 장치(30)는 구동부(31)를 구비하고 있어, 상승판(32)이, 이 구동부(31)와 축(31a)에 의해 연결되어 있다(도 1 참조). 예를 들면 축(31a)에는, 상승판(32)과 계합하는 나선 홈이 형성되어 있고, 구동부(31)를 작동시켜서 이 축(31a)에 소정의 회전이 주어지면, 상승판(32)이 상하로 승강된다. 또한, 상승판(32)의 관통공(도면에 도시되지 않음)에는, 가이드 축(33)이 관장되어 있어, 복수의 리프터 핀(8)이 양호한 정밀도로 동기해서 승강 변위 하는 것을 가능하게 한다.
이상과 같은 구성의 승강 장치(30)에 있어서, 도 2에 도시하는 상태로부터, 구동부(31)를 작동시켜, 상승판(32)을 상승시키는 것에 의해, 일측 볼(35)을 거쳐서 구동력이 전달되어, 리프터 핀(8)이 삽통공(7)내를 상승하여 진행한다. 그리고 도 3에 도시하는 바와 같이, 리프터 핀(8)을 소정의 높이에서 서셉터(4)의 기판 탑재면으로부터 돌출시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 상태로부터, 구동부(31)를 작동시켜, 상승판(32)을 하강시킴으로써, 일측 볼(36)을 거쳐서 구동력이 전달되어, 리프터 핀(8)이 삽통공(7)내로 하강하여 진행한다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 리프터 핀(8) 의 선단이, 서셉터(4)의 기판 탑재면과 대략 동일면으로 될 때까지 후퇴시킬 수 있다.
본 실시형태의 기판 승강 장치는, 기단부(9)에 대하여 리프터 핀(8)의 변위 방향으로[즉, 플랜지(9a)의 상하 양측으로], 일측 볼(35) 및 일측 볼(36)을 배치했으므로, 리프터 핀(8)의 작동시 및 비작동시에 있어서, 서셉터(4)의 열팽창·수축에 따르는 삽통공(7)의 가로 방향 위치 어긋남에 대하여, 일측 볼(35) 및 일측 볼(36)의 회전을 이용하고, 리프터 핀 기단부(9) 측이 용이하게 추종함으로써, 가로 방향의 미조정이 가능하다 라는 특징을 구비하고 있다. 특히, 챔버(2) 내가 진공 상태로 되고, 리프터 핀(8)에 그 변위 방향, 즉 연직 방향의 흡인력이 가해졌을 경우에도, 상부의 일측 볼(36)에 의해 가로 방향의 여유가 유지되므로, 리프터 핀(8)의 중심 잡기(centering)가 용이하게 행하여지고, 삽통공(7)의 가로 방향의 위치 어긋남에 관한 추종성이 손상되는 일이 없다. 따라서, 리프터 핀(8)이 삽통공(7)내에서 편 접촉을 발생시켜 걸림 상태가 되거나, 마모에 의해 미립자가 발생하거나 하는 사태를 회피할 수 있고, 높은 신뢰성을 갖고 기판(G)을 승강시킬 수 있다.
다음으로, 다시 도 1을 참조하여, 플라즈마 에칭 장치(1)에 있어서의 처리 동작에 대해서 설명한다.
우선, 피 처리 기판인 기판(G)은, 게이트 밸브(22)가 개방된 후, 도시하지 않는 로드 로크실로부터 기판 반입 출구(21)를 거쳐서 챔버(2) 내로 반입된다. 우선, 승강 장치(30)의 구동부(31)를 작동시켜, 상승판(32)을 상승시키는 것에 의해, 리프터 핀(8)을 소정의 높이에서 서셉터(4)의 기판 탑재면으로부터 돌출되게 해, 도시하지 않는 반송 수단으로부터, 기판(G)을 수용한다. 그 후, 다시 구동부(31)를 작동시켜, 상승판(32)을 하강시킴으로써, 리프터 핀(8)을 하강시켜서 기판(G)을 서셉터(4) 위로 탑재한다. 그 후, 게이트 밸브(22)가 폐쇄되고, 배기 장치(20)에 의해, 챔버(2) 내부가 소정의 진공도까지 진공된다.
그 후, 밸브(16)가 개방되어서, 처리 가스 공급원(18)으로부터 처리 가스가 질량 유량 제어기(17)에 의해 그 유량이 조정되면서, 처리 가스 공급 관(15), 가스 도입구(14)를 지나 샤워 헤드(11)의 내부 공간(12)으로 도입되고, 또한 토출 구멍(13)을 지나 기판(G)에 대하여 균일하게 토출되어, 챔버(2)내의 압력이 소정값으로 유지된다.
이 상태에서 고주파 전원(25)으로부터 정합기(24)를 거쳐서 고주파 전력이 서셉터(4)에 전압을 인가하면, 하부 전극으로서의 서셉터(4)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(11)와의 사이에 고주파 전계가 생기고, 처리 가스가 분해되어 플라즈마화하고, 이로써 기판(G)에 에칭 처리가 실시된다.
이렇게 하여 에칭 처리를 실시한 후, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전력의 인가를 정지하고, 가스 도입을 정지한 후, 챔버(2) 내를 소정의 압력까지 감압한다. 그리고, 게이트 밸브(22)를 개방하고, 상기와 같이 승강 장치(30)의 구동부(31)를 작동시켜서 리프터 핀(8)을 상승시키고, 도시하지 않은 반송 수단으로 기판(G)을 주고받는다. 기판(G)은, 기판 반입 출구(21)를 거쳐서 챔버(2) 내부로부터 도시하지 않은 로드 로크실로 반출되어, 하나의 기판(G)에 대한 에칭 처리가 종 료한다.
다음으로, 도 4 내지 도 6을 참조하면서, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명을 한다. 도 4는, 기판 처리 장치의 일례인 플라즈마 에칭 장치(100)의 요점부 구성을 도시하는 단면도다. 플라즈마 에칭 장치(100)는, 기판 승강 장치를 제외하고, 도 1의 플라즈마 에칭 장치(1)와 같은 구성이기 때문에, 여기에서는 상이한 점만을 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명 및 도시를 생략한다.
플라즈마 에칭 장치(100)의 챔버(2)의 바닥벽(2a), 절연판(도시 생략) 및 서셉터(4)에는, 이들을 관통하는 삽통공(7)이 복수 개소에 설치된다. 각 삽통공(7)에는, 기판(G)을 승강시키기 위해서, 복수의 리프터 핀(80)이 서셉터(4)의 기판 탑재면에 대하여 돌몰 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 도 4에는 2개의 리프터 핀만을 도시하고 있다. 리프터 핀(80)은, 그 하단에 있어서, 구동부(51)를 구비한 승강 장치(50)와 연결되는 것에 의해, 상하로 변위 하고, 기판(G)을 승강시킨다. 즉, 리프터 핀(80)과 승강 장치(50)는 협동해서 기판 승강 장치로서 기능한다.
승강 장치(50)는, 주요한 구성으로서, 구동부(51)와, 이 구동부(51)에 연결된 구동력 전달부[주로 전달 로드(52), 와이어(54) 및 상승 로드(57)를 포함]와, 한 쌍의 가이드 축(64)의 단부에 형성된 스토퍼(58)와, 리프터 핀(80)에 연결해서 이를 지지하는 지지부로서의 승강 블록(59)을 구비한다.
구동부(51)는, 도시하지 않은 에어 실린더 등의 구동 장치를 구비하고, 이 구동 장치는 리프터 핀(80)의 수에 대응하는 개수의 전달 로드(52)에 연결되어 있 다. 즉, 각 전달 로드(52)의 일단측이, 각각 구동부(51)에 연결되는 것에 의해, 각 전달 로드(52)는, 도 4의 화살표로 도시하는 방향으로 동기하여 진퇴한다. 또한, 도 4에서는, 전달 로드(52)를 2개만 도시하고 있다.
전달 로드(52)의 타단측은, 연결구(53)를 거쳐서 가요성 와이어(54)에 연결되어, 이 와이어(54)를 거쳐서, 리프터 핀 기단부(81)에 구동부(51)로부터의 구동력을 전달하는 전달 부재로서의 상승 로드(57)에 연결되어 있다. 와이어(54)는, 합성 수지 등으로 이루어지는 가소성의 튜브(55)에 의해 비고착 상태로 피복되고, 전달 로드(52)의 움직임에 따라서 튜브(55) 내를 왕복 운동한다. 와이어(54)의 타단측에는, 연결구(56)를 거쳐서 상승 로드(57)가 연결되고, 이 상승 로드(57)는, 와이어(54)의 움직임에 따라 상하로 변위 가능하게 되어 있다.
도 5는, 리프터 핀(80)이 서셉터(4)의 삽통공(7) 내로 후퇴한 비작동 상태를 확대하여 도시하고, 도 6은, 리프터 핀(80)이 서셉터(4)의 기판 탑재면으로부터 돌출한 작동 상태를 확대하여 도시하는 것이다.
리프터 핀(80)의 상부는, 삽통공(7) 내의 도시하지 않은 위치 결정용 푸시에 삽입되어 있다. 리프터 핀(80)의 하부는, 챔버(2)의 바닥벽(2a)으로부터 대기측으로 돌출되어 있고, 리프터 핀 기단부(81)를 갖고 있다. 또한, 챔버(2)의 바닥벽(2a)과 리프터 핀 기단부(81) 사이는, 상하로 신축 가능한 벨로우즈(84)에 의해 덮어져 있으므로, 삽통공(7) 내는 진공 상태로 유지된다.
리프터 핀 기단부(81)는, 상부가 폐쇄된 원통형으로 형성되어, 그 하단에는, 승강 방향에 대하여 직교하는 방향[즉, 리프터 핀 기단부(81)의 둘레 방향]으로 확 대된 플랜지(81a)를 갖고 있다. 또한, 이 리프터 핀 기단부(81)의 내부는 공중이 되어 오목부(81b)가 형성되어 있고, 이 오목부(81b)내에는, 후술하는 일측 볼(63)과의 접촉면(81c)이 형성되어 있다. 또한, 리프터 핀 기단부(81)에는, 가압 수단으로서의 복수의 스프링(82)(2개만 도시)이 설치되고, 이 스프링(82)을 거쳐서 가압판(83)이 플랜지(81a)에 대하여 평행하게 배설되어 있다.
승강 블록(59)은, 그 관통공(도면에 도시되지 않음)에 가이드 축(64, 64)이 맞게 천공됨으로써, 가이드 축(64, 64)에 안내되어서 상하로 승강 가능하게 지지되어 있다. 이들 가이드 축(64, 64)에 의해, 승강 블록(59)에 연결된 리프터 핀(80)이 정밀하게 승강 변위될 수 있게 된다. 가이드 축(64, 64)의 단부에는, 스토퍼(58)가 설치되어 있고, 승강 블록(59)의 최 하강 위치를 규제한다. 또한, 승강 블록(59)의 중앙부에는 개구(59b)가 형성되고, 스토퍼(58)의 중앙부에는 개구(58a)가 형성되어 있으며, 이들 개구(59b) 및 개구(58a) 내에는, 상승 로드(57)가 삽입되어 있다.
승강 블록(59)에는 관통체(60)가 입설되어 있다. 상기 관통체(60)는, 중공 형상으로 천장부(60a)에 개구를 갖고 있고, 상기 개구에 리프터 핀 기단부(81)의 하부가 삽입되어 있다. 그리고, 승강 블록(59)의 상면(59a)에는 일측 볼(61)이 배치되어, 승강 블록(59)의 상면(59a)에 평행이면서 대향하여 설치된 관통체(60)의 천장부 내면(60b)에는 일측 볼(62)이 배치되어 있다. 즉, 플랜지(81a)와 평행하게 설치된 가압판(83)의 하면에는 일측 볼(61)이 접촉하고, 플랜지(81a)의 상면에는, 일측 볼(62)이 접촉함으로써, 리프터 핀 기단부(81)의 플랜지(81a)와 가압판(83)이 탄력을 가져서 상하로부터 일측 볼(61)과 일측 볼(62)에 끼워지도록 리프터 핀(80)이 지지되어 있다. 또한, 일측 볼(61) 및 일측 볼(62)은, 플랜지(81a)의 둘레 방향으로 각각 복수개 배치되어 있다(도 5 및 도 6에서는 각 2 개만 도시).
상승 로드(57)는, 그 일단측에서 연결구(56)에 의해 와이어(54)에 연결되어 있고(도 4참조), 스토퍼(58)의 개구(58a) 및 승강 블록(59)의 개구(59b)내에 삽입되어 있다. 상승 로드(57)의 타단측에는, 선단 블록(57a)이 형성되어 있고, 또한 그 선단에는 복수의 일측 볼(63)이 배설되어 있다.
이상과 같은 구성의 승강 장치(50)에 있어서, 도 5에 도시하는 상태로부터, 구동부(51)를 작동시켜, 전달 로드(52)를 진출시킴으로써, 와이어(54)가 튜브(55)내를 전체적으로 활주하고, 상승 로드(57)를 상승시킨다. 그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상승 로드(57)의 선단 블록(57a)이, 리프터 핀 기단부(81)에 형성된 오목부(81b)내에 수용되는 상태가 되고, 선단 블록(57a)에 배치된 일측 볼(63)이 오목부(81b) 내의 접촉면(81c)에 접촉한다. 이렇게 하여, 전달 로드(52)의 움직임이 리프터 핀(80)에 전달되어, 리프터 핀(80)이 삽통공(7)내를 상승해 간다. 이로써, 리프터 핀(80)을 소정의 높이에서 서셉터(4)의 기판 탑재면로부터 돌출할 수 있다.
또한, 도 6에 도시하는 상태로부터, 구동부(51)를 작동시켜, 전달 로드(52)를 밀어 넣는 것에 의해, 그 움직임이 와이어(54)를 거쳐서 상승 로드(57)에 전달되어, 상승 로드(57)가 하강한다. 이로써, 상승 로드(57)의 선단 블록(57a)에 배치된 일측 볼(63)과 리프터 핀 기단부(81)의 오목부(81b)내의 접촉면(81c)과의 접 촉이 해제되어, 리프터 핀(80)과 승강 블록(59)은, 그 자중에 의해 승강 블록(59)의 하단이 스토퍼(58)에 접촉하는 위치까지 하강하고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 리프터 핀(80)의 선단이, 서셉터(4)의 기판 탑재면과 동일면이 될 때까지 후퇴시킬 수 있다.
본 실시형태의 기판 승강 장치로는, 리프터 핀 기단부(81)에 대하여 그 변위 방향에 일측 볼(61, 62)을 배치했다. 즉, 플랜지(81a)의 위쪽에 일측 볼(62)을, 가압판(83)의 아래쪽에 일측 볼(61)을 배치함으로써, 리프터 핀(80)의 작동시 및 비작동시에 있어서, 서셉터(4)의 열팽창·수축에 따르는 삽통공(7)의 가로 방향의 위치 어긋남에 대하여 일측 볼(61, 62)의 회전을 이용하여, 리프터 핀 기단부(81)측이 용이하게 추종함으로써, 가로 방향의 미조정이 가능하다고 하는 특징을 구비하고 있다. 특히, 챔버(2)내가 진공 상태가 되고, 리프터 핀(80)에 그 변위 방향, 즉 연직 방향의 흡인력이 가해졌을 경우라도, 위쪽의 일측 볼(62)에 의해 가로 방향의 움직임(여유)이 유지되므로, 리프터 핀(80)의 중심잡기가 용이하게 행하여지고, 삽통공(7)의 가로 방향의 위치 어긋남에 관한 추종성이 손상되는 일이 없다.
또한, 리프터 핀(80)의 작동시에 있어서도, 리프터 핀 기단부(81)의 오목부(81b)내에 삽입되는 상승 로드(57)의 선단 블록(57a)은, 일측 볼(63)을 거쳐서 접촉면(81c)을 밀어 올리므로, 리프터 핀 기단부(81)의 가로 방향의 움직임(여유)이 확보되어, 삽통공(7)의 가로 방향의 위치 어긋남에 관한 추종성이 유지된다.
또한, 리프터 핀 기단부(81)의 플랜지(81a)와 가압판(83)은, 이들의 사이에 개재하는 스프링(82)에 의해, 리프터 핀(80)의 변위 방향으로 상시 힘을 받고 있으 므로, 일측 볼(61, 62)과의 접촉이 항상 기도되고, 리프터 핀 기단부(81)이 관통체(60)내에서 상하 방향으로 요동하는 일이 없고, 안정하게 가로 방향으로 미조정된다.
따라서, 리프터 핀(80)이 삽통공(7)내에서 편 접촉이 생겨서 검림 상태가 되거나, 승강시에 마모가 생겨서 미립자가 발생하거나 하는 사태를 회피할 수 있고, 높은 신뢰성을 갖고 기판(G)을 상승시킬 수 있다.
이상, 대표적인 실시 형태를 들어서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정될 필요는 없고, 여러 변형이 가능하다.
예를 들어, 도 1에서는, 하부 전극에 고주파 전력을 전압을 가하는 RIE타입의 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치를 예시해서 설명했지만, 이에 한정 되지 않고, 상부 전극에 고주파 전력을 공급하는 타입이여도 좋고, 또한 용량 결합형에 한하지 않고 유도 결합형 이여도 좋다. 또한, 에칭 장치에 한하지 않고, 애싱, CVD성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용 할 수 있다.
또한, 피 처리 기판은 FPD용 유리 기판(G)에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼여도 좋다.
또한, 제 1 실시 형태에 따른 도 1의 플라즈마 에칭 장치(1)의 승강 장치(30)에서는, 상승판(32)의 상면(32a)의 일측 볼(35)과, 상승판(32)에 대향하는 관통체(34)의 천장부 내면(34b)의 일측 볼(36)과의 사이에 리프터 핀 기단부(9)의 플랜지(9a)를 협지해서 리프터 핀(8)을 지지하는 구조라고 했지만, 제 2 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치(100)의 승강 장치(50)에 있어서의 리프터 핀 기단부(81)와 같이, 가압판을 배치해서 리프터 핀(8)의 변위 방향에 일측 볼(35) 및 일측 볼(36)을 누르도록 해도 좋다.
또한, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태에서는, 리프터 핀 기단부의 플랜지와 평행하게 대향하는 벽면의 측에 일측 볼을 배치했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 1의 승강 장치(30)에 있어서, 상승판(32)의 상면(32a)와 관통체(34)의 천장부 내면(34b)에 일측 볼(35, 36)을 배설하는 대신, 일측 볼을 리프터 핀 기단부(9)측[즉, 플랜지(9a)의 상하 양면]에 배치해도 좋다. 또는, 위쪽의 일측 볼을 플랜지(9a)에 배치하고, 아래쪽의 일측 볼을 상승판(32)에 배치해도 좋다. 이와 반대로, 위쪽의 일측 볼을 관통체(34)에 배치하고, 아래쪽의 일측 볼을 플랜지(9a)에 배치해도 좋다. 또한 일측 볼은, 플랜지(9a)와 관통체(34) 사이 및 상승판(32)과 플랜지(9a) 사이에 개재 배치해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 리프터 핀 기단부에 플랜지나 가압판을 설치해서 일측 볼와 계합시키도록 했지만, 플랜지나 가압판에 한정하지 않고, 일측 볼과 계합해서 가로 방향의 위치조정이 가능한 구조이면 제한 없이 채용할 수 있다.
본 발명의 기판 승강 장치에 의하면, 진공 처리 장치에 있어서도, 리프터 핀의 승강시에 탑재대에 형성된 구멍 내에서의 편 접촉을 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 편 접촉에 의해 리프터 핀이 잠금 상태가 되거나, 마모에 의해 미립자가 발생하거나 하는 것을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 편 접촉을 방지할 수 있는 것에 의해, 리프터 핀의 수명을 장기화하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 기판 승강 장치를 채용함으로써, 신뢰성이 높은 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판 처리 장치의 기판 탑재대에 구비할 수 있고, 기판을 승강시키는 기판 승강 장치에 있어서,
    상기 기판 탑재대의 기판 탑재면에 대하여 돌몰 가능하게 설치되고, 기판에 접촉하여 상기 기판을 승강시키는 리프터 핀과,
    상기 리프터 핀을 승강 변위 시키는 구동부와,
    상기 구동부로부터의 구동력을 상기 리프터 핀에 전달하는 복수의 구체를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  2. 기판 처리 장치의 기판 탑재대에 구비할 수 있고, 기판을 승강시키는 기판 승강 장치에 있어서,
    상기 기판 탑재대의 기판 탑재면에 대하여 돌몰 가능하게 설치되고, 기판에 접촉하여 상기 기판을 승강시키는 리프터 핀과,
    상기 리프터 핀을 지지하는 지지부와,
    상기 리프터 핀을 승강 변위 시키는 구동부를 구비하며,
    상기 리프터 핀은, 그 기단부에 있어서 복수의 구체를 거쳐서 상기 지지부에 지지되는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구체는, 상기 기단부의 전체 또는 그 일부분을 사이에 끼우도록 상기 리프터 핀의 변위 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기단부는, 상기 리프터 핀의 승강 방향에 대하여 직교하는 방향으로 확대된 플랜지부를 구비하는 동시에, 해당 플랜지부는, 상기 지지부에 형성된 서로 대향하는 벽면 사이에 개재하는 상기 구체에 협지되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 구동부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 기단부는, 상기 리프터 핀의 승강 방향에 대하여 직교하는 방향으로 확대된 플랜지부를 구비하는 동시에, 가압 수단을 거쳐서 상기 플랜지부와 평행하게 연결된 가압판을 구비하며,
    상기 플랜지부 및 상기 가압판은, 상기 지지부에 형성된 서로 대향하는 벽면간에, 상기 구체를 거쳐, 상기 가압 수단의 가압력에 의해 해당 구체를 가압한 상태로 지지되는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동부와 연결되어, 구체를 거쳐서 상기 기단부에 상기 구동부로부터의 구동력을 전달하는 전달 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리프터 핀은, 기판 처리 장치로부터의 기판의 반입 및 반출시에 감압 환경하에서 승강 변위 하는 것을 특징으로 하는
    기판 승강 장치.
  9. 처리실 내에 있어 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 탑재하는 탑재대와,
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 승강 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 처리실은, 진공 상태에서 기판을 처리하는 진공 처리실인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    평판 패널 디스플레이의 제조에 사용될 수 있는
    기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    기판에 대하여, 플라즈마 에칭 처리를 실행하는 플라즈마 에칭 장치인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
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