KR100782889B1 - 진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정디스플레이 패널용 유리기판 또는 웨이퍼 등의 기판을 식각 또는 증착하기 위한 진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치에 관한 것이다.

본 발명은 처리공간이 형성된 챔버 내부에 사각형의 전극을 설치하고 상기 전극에 전원을 인가하여 상기 처리공간 내에 플라즈마를 형성함으로써 기판의 진공처리공정을 수행하는 진공처리장치의 상기 전극의 4 변에 대응되어 설치되는 실드링으로서, 상기 실드링은 상기 전극의 4 변 중 꼭지점 부분에서 서로 연결되는 복수개의 실드부재로 구성되며, 상기 실드부재 중 어느 하나의 끝단은 그 길이방향으로 하나 이상의 단차가 형성된 제 1 단차부를 포함하며, 상기 제 1 단차부가 포함된 상기 실드부재와 결합되는 다른 실드부재는 그 폭 방향으로 일부분이 절개되고 상기 제 1 단차부에 밀착되도록 상기 제 1 단차부와 대응되어 하나 이상의 단차가 형성되는 제 2 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치용 실드링을 개시한다.

진공처리장치, 플라즈마, 전극, 실드링

Description

진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치 {Shield Ring for Vacuum Processing Apparatus and Vacuum Processing Apparatus having same}

도 1은 종래의 진공처리장치의 전극 및 실드링을 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 진공처리장치를 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 진공처리장치용 실드링을 보여주는 사시도이다.

도 4는 도 3의 실드링을 구성하는 실드부재의 이음부분이 분해된 상태를 보여주는 일부분해사시도이다.

도 5는 도 3에 도시된 실드링의 변형례를 보여주는 사시도이다.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

100: 챔버

210: 상부전극 220: 하부전극

300: 실드링 301: 실드부재

310: 제 1 단차부 320: 제 2 단차부

본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정디스플레이 패널용 유리기판 또는 웨이퍼 등의 기판을 식각 또는 증착하기 위한 진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치에 관한 것이다.

진공처리장치는 진공처리공정을 수행하기 위하여 처리공간이 내부에 형성된 챔버 내에 전극을 설치하고, 진공상태에서 전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 형성하여 전극 위에 안착된 기판의 표면을 증착, 식각하는 등 처리공정을 수행한다.

도 1은 종래의 진공처리장치의 전극 및 실드링을 보여주는 사시도이다.

한편 진공처리장치에 사용되는 전극의 가장자리부분에서 스퍼터링(Sputtering)에 의한 손상을 방지하고, 전극 주변에서 발생하는 플라즈마가 전극의 외측으로 확대되는 것을 방지하기 위하여, 종래의 진공처리장치의 전극의 가장자리에서는 세라믹 등의 내플라즈마성 재료에 의하여 제작되는 실드링이 설치된다.

상기와 같은 종래의 진공처리장치의 실드링(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 사각형 형상의 전극(20)의 각 4 변에 대응되어 설치된 4 개의 'ㄱ'자 형상의 실드부재(31)로 구성된다.

그리고 상기 실드링(30)을 구성하는 실드부재(31)들의 이음부분은 부생성물의 진입을 방지하도록 두께방향으로 제 1 단차가 형성되고 폭방향으로 제 2 단차가 형성되는 2중 단차구조를 가지도록 구성된다.

상기와 같은 구성을 가지는 실드링(30)은 하측으로 플라즈마가 침투하는 것을 차단하는 한편, 이음부분에서 내측으로 부생성물이 진입하는 것을 방지하게 된다.

그런데 상기와 같은 구조를 가지는 종래의 진공처리장치의 실드링(30)은 ' ㄱ'자 형상을 이루고 2 방향으로 형성된 단차구조를 가짐으로써 그 구조가 복잡하여, 실드링을 제작하기 위하여 소결 제작된 모재를 다시 'ㄱ'자 형상으로 가공함으로써 제조 시간 및 비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 전극을 보호하기 위한 실드링의 이음구조를 간단하게 함으로써 그 제조를 용이하게 할 수 있는 진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전극을 보호하기 위한 실드링을 구성하는 실드부재가 일자형 구조를 이룸으로써 그 제조가 용이하며 제조비용을 감소시킬 수 있는 진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 처리공간이 형성된 챔버 내부에 사각형의 전극을 설치하고 상기 전극에 전원을 인가하여 상기 처리공간 내에 플라즈마를 형성함으로써 기판의 진공처리공정을 수행하는 진공처리장치의 상기 전극의 4 변에 대응되어 설치되는 실드링으로서, 상기 실드링은 상기 전극의 4 변 중 꼭지점 부분에서 서로 연결되는 복수개의 실드부재로 구성되며, 상기 실드부재 중 어느 하나의 끝단은 그 길이방향으로 하나 이상의 단차가 형성된 제 1 단차부를 포함하며, 상기 제 1 단차부가 포함된 상기 실드부재와 결합되는 다른 실드부재는 그 폭 방향으로 적어도 일부분이 절개되고 상기 제 1 단차부에 밀착되도록 상기 제 1 단차부와 대응되어 하나 이상의 단차가 형성되는 제 2 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치용 실드링을 개시한다.

상기 제 1 단차부의 단차형상은 계단, 경사면 또는 곡면으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 실드링은 상기 전극의 4 변에 대응되도록 4 개의 실드부재를 포함하며, 상기 4 개의 실드부재 중 마주보는 상기 실드부재는 양단에 상기 제 1 단차부가 형성되고, 나머지 상기 실드부재는 양단에 상기 제 2 단차부가 형성될 수 있다. 또한 상기 실드링의 상기 실드부재는 각각 일단에 상기 제 1 단차부가 형성되고, 타단에 상기 제 2 단차부가 형성되거나,

본 발명은 또한 상기와 같은 구성을 가지는 실드링이 설치된 진공처리장치를 제공한다. 이때 상기 전극은 상기 챔버의 내부 하측에 설치된 하부전극 및 상기 챔버의 내부 상측에 설치된 상부전극 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 진공처리장치용 실드링 및 그를 가지는 진공처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 진공처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 진공처리를 위한 처리공간(S)이 형성된 챔버(100)와, 챔버(100)의 내부 상측에 설치되는 상부전극(210)과, 챔버(100) 내부의 하측에 설치되어 처리공간(S) 내에서 상부전극(210)과 함께 전원이 인가되어 플라즈마를 형성하는 하부전극(220)을 포함하여 구성된다.

상기 챔버(100)는 상부하우징(110)과, 상부하우징(110)과 분리 가능하게 결합되어 처리공정을 위한 처리공간(S)을 형성하는 하부하우징(120)으로 구성될 수 있다. 이때 상기 상부하우징(110) 및 하부하우징(120) 사이에는 처리공간(S)이 밀폐되도록 실링부재(130)가 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 상부하우징(110)의 내부 상측에는 플라즈마를 형성하기 위한 처리가스 및 반응가스가 처리공간(S) 내로 공급될 수 있도록 가스공급시스템과 연결되는 가스주입관(111)이 연결설치되며, 하부하우징(120)의 내부 하측에는 처리공간(S) 내의 압력조절 및 배기를 위하여 외측에 설치된 진공펌프와 연결되도록 배기관(121)이 설치된다.

또한 상기 상부하우징(110) 또는 하부하우징(120)의 일측에는 진공처리될 기판(101)이 입출될 수 있도록 게이트(123)가 형성되며, 상기 게이트(123)는 게이트밸브(미도시)에 의하여 개폐된다.

상기 상부전극(210)은 외부전원(미도시)과 전원연결선(미도시)에 의하여 전기적으로 연결되거나, 상부하우징(110)의 상측에서 내벽과 전기적으로 연결되어 접지될 수 있다. 그리고 상기 상부전극(210)은 가스주입관(111)을 통하여 유입되는 가스들이 처리공간(S) 내로 분사될 수 있도록 다수개의 유입공(210a)들이 형성되는 샤워헤드를 구성할 수 있다.

한편 상기 하부전극(220)은 하부하우징(120)의 내부 하측에 하나 이상의 지지부재(250)에 의하여 지지되어 설치되는 기판지지대(200)의 일부를 구성하게 되며, 상기 기판지지대(200)는 수행되는 처리공정에 따라서 다양하게 구성될 수 있다.

예를 들면, 상기 기판지지대(200)는 진공처리될 기판(101)을 지지하도록 구 성되며, 하부하우징(120)의 저면에 복수개의 지지부재(250)들에 의하여 지지되어 설치되는 베이스플레이트(202) 상에 설치된 절연부재(201)와, 상부전극(210)과 함께 플라즈마 반응을 일으키도록 절연부재(201) 위에 설치된 하부전극(220)과, 하부전극(220) 위에 설치되어 기판(1)을 흡착 고정하는 정전척(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 하부전극(220)은 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄 또는 그 합금 등 전도성 부재에 의하여 평판 형상으로 제작되며, 외부전원(222)과 전원연결선(221)에 의하여 연결되어 직류전원 또는 RF전원을 인가받게 된다.

그리고 상기 하부전극(220)은 처리공간(S)에서 지속적으로 형성되는 플라즈마에 의하여 온도가 상승되는 것을 방지하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매가 흐르는 냉매유로(310)가 형성되며, 상기 냉매유로(310)는 냉매의 공급 및 순환유동을 위한 냉매제어장치(340)와 연결관(350)에 의하여 연결된다. 이때 상기 냉매는 물, 에틸렌글리콜을 함유하는 물, 불소계 용제 등이 사용될 수 있다.

한편 상기 상부전극(210) 또는 하부전극(220)은 직사각형의 형상을 이루며, 상부전극(210) 및 하부전극(220) 중 적어도 어느 하나에는 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(210, 220)의 가장자리인 4 변에 대응되어 실드링(300)이 설치된다.

상기 실드링(300)은 전극(210, 220)의 4 변 중 꼭지점 부분에서 서로 연결되는 복수개의 실드부재(301)들로 구성된다.

그리고 상기 실드부재(301) 중 어느 하나의 끝단은 도 4에 도시된 바와 같이, 그 길이방향으로 하나 이상의 단차(311)가 형성된 제 1 단차부(310)를 포함하 며, 제 1 단차부(310)가 포함된 실드부재(301)와 결합되는 다른 실드부재(301)는 그 폭 방향으로 일부분(322)이 절개되고 제 1 단차부(310)에 밀착되도록 제 1 단차부(310)와 대응되어 하나 이상의 단차(321)가 형성되는 제 2 단차부(320)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 설명의 편의상 정전척은 전극과 함께 표시하였다.

즉, 상기 실드링(300)을 구성하는 실드부재(301)는 복수개로 구성되며, 그 이음부분이 전극(210, 220)의 꼭지점 부근에서 형성되며, 연결되는 실드부재(301) 중 다른 실드부재(301)의 단차가 적게 형성될 수 있다. 또한 실드부재(301) 중 어느 하나는 일부분(322)이 절개된 상태로 형성될 수 있다. 이때 상기 제 1 단차부(310) 및 제 2 단차부(320)의 단차형상은 도시된 바와 같이, 계단 형상을 이루거나, 경사면 형상 또는 곡면 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

한편 상기 실드부재(301)는 진공처리되는 기판(101)의 크기가 큰 경우 실드부재(301)의 길이를 증대시키기 위하여 복수개의 부재들이 연결되어 구성될 수 있다.

또한 전극에서 아킹이 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 실드부재(301)에 절개된 부분(322)은 그 상부에 기판(101)에 의하여 복개되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 실드부재(301)에 절개된 부분(322)은 2㎜이하인 것이 바람직하다.

상기 실드부재(301)는 전극(210, 220)의 가장자리가 스퍼터링에 의한 손상의 방지, 이상방전의 방지 및 플라즈마가 침투방지를 위하여 실드링(300)을 형성하기 위한 부재로서, 내플라즈마성 부재인 세라믹 등의 재질로 소결 등에 의하여 제작된다.

그리고 전극(210, 220)으로의 플라즈마 침투방지 및 부생성물의 침입방지를 위하여 상기 실드링(300)의 실드부재(301)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이웃하는 실드부재(301)와의 결합을 위하여 일단에 제 1 단차부(310)가 형성되고, 타단에 제 2 단차부(320)가 형성되도록 구성될 수 있다.

또한 상기 실드링(300)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전극(210)의 4 변에 대응되도록 4 개의 실드부재(301)를 포함하여 구성될 수 있으며, 4 개의 실드부재(301) 중 마주보는 실드부재(301)는 양단에 제 1 단차부(310)가 형성되고, 나머지 실드부재(301)는 양단에 제 2 단차부(320)가 형성될 수 있다.

또한 상기 실드부재(301)에 형성되는 제 1 단차부(310) 및 제 2 단차부(320)는 180°뒤집어진 구조를 이룰 수 있다. 즉, 제 2 단차부가 형성된 실드부재(301)에 절개된 부분(322)이 상측에 형성될 수 있다.

'ㄱ'자 형상을 이루어 가공이 곤란하며 제조비용이 증가하는 종래의 실드링과 비교하여, 본 발명에 따른 진공처리장치용 실드링은 일자형상을 이루는 구조를 가짐으로써 가공이 용이하며 제조비용을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 진공처리장치용 실드링은 일자형의 간단한 구조를 가지면서 플라즈마의 침투 및 부생성물의 침입을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (6)

1. 처리공간이 형성된 챔버 내부에 사각형의 전극을 설치하고 상기 전극에 전원을 인가하여 상기 처리공간 내에 플라즈마를 형성함으로써 기판의 진공처리공정을 수행하는 진공처리장치의 상기 전극의 4 변에 대응되어 설치되는 실드링으로서,

   상기 실드링은 상기 전극의 4 변 중 꼭지점 부분에서 서로 연결되는 복수개의 실드부재로 구성되며,

   상기 실드부재 중 어느 하나의 끝단은 그 길이방향으로 하나 이상의 단차가 형성된 제 1 단차부를 포함하며,

   상기 제 1 단차부를 포함하는 상기 실드부재와 연결되는 다른 실드부재는 그 폭 방향으로 적어도 일부분이 절개되고 상기 제 1 단차부에 밀착되도록 상기 제 1 단차부와 대응되어 하나 이상의 단차가 형성되는 제 2 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치용 실드링.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 단차부의 단차형상은 계단, 경사면 또는 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공처리장치용 실드링.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실드링은

   상기 전극의 4 변에 대응되도록 4 개의 실드부재로 구성되며,

   상기 4 개의 실드부재 중 마주보는 상기 실드부재는 양단에 상기 제 1 단차부가 형성되고, 나머지 상기 실드부재는 양단에 상기 제 2 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치용 실드링.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 실드링의 상기 실드부재는 각각 일단에 상기 제 1 단차부가 형성되고, 타단에 상기 제 2 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치용 실드링.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 따른 실드링이 설치된 진공처리장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 전극은 상기 챔버의 내부 하측에 설치된 하부전극 및 상기 챔버의 내부 상측에 설치된 상부전극 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.

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