KR100890522B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버내 하측에 베이스 플레이트와, 절연부재와, 냉각판과, 하부전극이 순차적으로 적층되어 마련되며, 최상부에 기판이 적재되는 전극부; 상기 전극부의 둘레면과 상부 영역 가장자리부에 각각 부착되는 절연판; 상기 하부전극의 둘레면과, 절연판의 내측면에 각각 형성된 단차홈부와의 사이에서 장탈착되는 쐐기 형태의 끼움블럭;을 포함하되,

상기 끼움블럭은 하부전극을 전극부에서 분리 또는 조립시 억지 끼워 맞춤 방식에 의해 장탈착이 용이하게 실시되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

플라즈마 처리장치, 하부전극, 단차홈부, 끼움블럭, 억지끼워맞춤, 장탈착

Description

플라즈마 처리장치{Plasma processing apparatus}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 도시한 측단면도이다.

도 2는 도 1의 전극부 일측을 확대 도시한 확대도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 전극부 일측을 확대 도시한 확대도이다.

도 4는 상기 플라즈마 처리장치의 전극부에 하부전극을 억지 끼우는 끼움블럭을 도시한 사시도이다.

도 5는 상기 플라즈마 처리장치의 전극부중 하부전극을 분리시키는 상태를 도시한 확대도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

114 : 하부전극 116 : 냉각판

118 : 절연부재 120 : 베이스 플레이트

122 : 절연판 122a : 단차홈부

124 : 세라믹판 126 : 끼움블럭

126a : 나선홈 128 : 연결고리

130 : 측판 132 : 배플(Baffle)

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부전극을 유지 보수하기 위해 전극부에서 분리와 조립이 용이할 수 있게 한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, LCD 등의 평판표시소자를 제조하는 과정에서는 플라즈마를 사용하여 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치가 사용되며, 이러한 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 과정을 설명하면 우선, 기판 수납 장치(이하 "카세트"라 칭함)에 다수 적재된 반도체 웨이퍼 또는 액정기판(이하 "기판"이라 칭함)을 운송 로봇에 의해 반입 또는 반출시키되 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버(Load Lock Chamber) 내로 반입시키고 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공으로 만들고 난 다음, 이송수단을 작동시켜 기판을 반송 챔버(Transfer Chamber)로 이동시킨다.

기판이 이송된 반송 챔버는 진공 상태를 유지하는 다수의 공정 챔버(Process Chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송 챔버는 각각의 공정 챔버로 이송수단을 통해 반입, 반출을 실시하며, 여기서 각각의 공정 챔버로 반입된 기판은 하부 전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되며, 상부 전극 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 공정 가스가 유입되고, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가 받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.

상술한 공정 챔버의 상, 하부 전극은 공정 챔버의 내부 상, 하측에 각각 설 치되며, 플라즈마 공정처리의 수행 대상물인 기판이 적재되는 하부전극의 양측에 절연체가 설치된다. 상술한 전극은 통상적으로 알루미늄이 사용되고, 반도체를 공정 처리하는데 비교적 저렴한 재료로 가장 폭넓게 사용되며 상, 하부전극간에 가해지는 고전압에 따라 전극으로 유입된 가스의 방전으로 형성되는 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 각각의 전극을 보호한다.

또한, 플라즈마 공정은 알루미늄에 대해 부식을 초래할 수 있으므로 알루미늄재질인 전극의 표면을 보호하기 위한 산화 알루미늄(Al₂O₃)피막과 같은 비교적 불활성의 세라믹 재료가 사용된다.

이러한, 플라즈마 처리장치는 상부 전극과 하부 전극 사이에 기판을 위치시키고, 양 전극 사이의 공간에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 것이다. 이때 양 전극 중 어느 한 전극에는 고주파 전원이 인가되고, 다른 한 전극은 접지된다.

종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 공정 챔버(10)내 상부 영역에 상부전극(12)이 구비되고, 이러한 상부전극(12)과 대향되는 하부 영역에 설치되며, 상술한 공정 챔버(10) 바닥과 소정 거리만큼 이격된 상태로 구비되는 베이스 플레이트(20)와, 이러한 베이스 플레이트(20)의 상부 영역에 적재되는 절연부재(18)와, 이러한 절연부재(18)의 상부 영역에 적재되는 냉각판(16)과, 이 냉각판(16)의 상부 영역에 적재되는 하부전극(14)으로 구성된 전극부가 구비된다.

상술한 상부전극(12)과, 하부전극(14)이 포함된 전극부는 공정 진행시 플라 즈마로부터 보호하기 위하여 전극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상부 영역 가장자리부와 각 측면을 절연판(22)으로 부착한 다음 그 외측면에 세라믹판(24)을 부착하고 상술한 전극부의 상부 영역 가장자리부와 둘레면과 저면 가장자리부에 다수개의 볼트로 체결하였다.

또한, 상술한 전극부의 사방 측면에 고정된 측판(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 하부 영역이 공정 챔버(10) 바닥면에 접촉된 상태로 위치시키며, 상술한 측판(30)은 배플(32)의 고정을 용이하기 위함과 더불어 접지 역할도 한다.

그리고, 상술한 공정 챔버(10)의 내측벽과 측판(30)과의 이격 공간에 구비되어 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 공정 챔버(10) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 공정 챔버(10) 하부로 배기시키는 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후 공정 챔버 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구(도면에 미도시)를 통해 배출되는 배플(Baffle : 32)이 마련된다.

그리고, 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 과정에서 상부전극(12)과 하부전극(14) 사이에 기판을 위치시켜 상술한 상부전극(12)은 하강하고, 상술한 하부전극(14)은 상승하여 상술한 하부전극(14)에 적재된 기판의 상면에 그 상부전극(12)을 접촉시킬 때, 상술한 상부전극(12)과 상술한 하부전극(14)이 마련된 전극부를 승강하도록 구동되는 이동수단(도면에 미도시)이 마련된다.

그러나, 상술한 하부전극(14)을 유지 보수 필요성에 따라 전극부에서 분리하고자 할 때, 결합 구조상 우선 전극부의 둘레면에 마련된 배플(32)과 측판(30)을 공정 챔버(10)내에서 분리한 다음 전극부의 상부 영역 가장자리부와 둘레면에 볼트 에 의해 체결된 절연판(22)과 세라믹판(24)을 분리하기 위해 상술한 절연판(22)과 세라믹판(24)에서 볼트를 분리한 후 하부전극(14)을 분리함으로써 분리 작업시 소요 시간과 소요 인력이 증가하고 분리 작업이 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전극부에서 하부전극의 유지 보수시 하부전극의 분리 또는 조립이 용이한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 챔버내 하측에 베이스 플레이트와, 절연부재와, 냉각판과, 하부전극이 순차적으로 적층되어 마련되며, 최상부에 기판이 적재되는 전극부; 상기 전극부의 둘레면과 상부 영역 가장자리부에 각각 부착되는 절연판; 상기 하부전극의 둘레면과, 절연판의 내측면에 각각 형성된 단차홈부와의 사이에서 장탈착되는 쐐기 형태의 끼움블럭;을 포함하되, 상기 끼움블럭은 하부전극을 전극부에서 분리 또는 조립시 억지 끼워 맞춤 방식에 의해 장탈착이 용이하게 실시됨으로써, 상술한 하부전극을 전극부에서 장탈착시키고자 할 때 끼움블럭의 결합 또는 분리에 따라 용이하게 실시되므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 끼움블럭은, 길이 방향으로 연장되고, 양측면이 하방으 로 갈수록 내측 방향으로 경사지는 형상으로 형성됨으로써, 테이퍼(Taper)의 단면 형상을 갖는 상태로 끼움블럭을 마련하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 끼움블럭의 상면에 나선홈이 적어도 2개 이상 구비되며, 상기 나선홈에 장탈착되는 연결고리가 더 마련되어 상기 끼움블럭의 분리시 나선홈에 연결고리를 체결하여 용이하게 실시됨으로써, 상술한 끼움블럭의 장탈착시 나선홈에 연결고리를 체결시킨 후 크레인 등으로 실시하여 장탈착 작업이 용이하므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 끼움블럭은, 절연체로 형성되어 절연 효과를 상승시키므로 바람직하다.

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

본 발명의 바람직한 일 실시예의 플라즈마 처리장치는 도 3에 도시된 바와 같이 크게는 공정챔버(110)와, 상술한 공정챔버(110)내 상측에 마련되어 기판에 소정 가스를 분사하는 상부전극(도면에 미도시)과, 상술한 상부전극의 대향된 하측에 마련되어 기판(도면에 미도시)이 적재되며, 전원이 인가되는 전극부로 이루어진다.

여기서, 상술한 전극부는 최하부에 위치된 베이스 플레이트(120)에 순차적으 로 적층된 절연부재(118)와, 냉각판(116)과, 하부전극(114)으로 이루어지며, 상술한 전극부의 외벽과 상부 영역 가장자리부에 플라즈마로부터 보호하는 절연판(122)과 상술한 절연판(122)의 외측면을 세라믹판(124)으로 각각 감싸고 다수개의 볼트로 체결하는 구조로 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 과정에서 상부전극과 전극부 사이에 기판을 위치시켜 상술한 상부전극은 하강하고, 상술한 전극부는 상승하여 상술한 전극부에 적재된 기판의 상면에 그 상부전극을 접촉시킬 때, 상술한 상부전극과 상술한 하부전극(114)이 마련된 전극부를 승강하도록 구동되는 이동수단(도면에 미도시)이 마련된다.

상술한 측판(130)은 하부 영역이 공정 챔버(110) 바닥면에 접촉된 상태로 전극부의 각 측벽에 고정되며, 상술한 측판(130)의 역할은 배플(132)의 고정이 용이할 수 있도록 하고 접지 역할도 한다.

그리고, 상술한 공정 챔버(110)의 내측벽과 측판(130)과의 이격 공간에는 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 공정 챔버(110) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 공정 챔버(110) 하부로 배기시키는 통로 역할을 하며, 1차적으로 블럭킹(blocking)된 후 공정 챔버 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구(도면에 미도시)를 통해 배출되는 배플(Baffle : 132)이 마련된다.

그리고, 상술한 상부전극과, 하부전극(114)이 포함되는 전극부는 공정 진행시 플라즈마로부터 보호하기 위하여 상부전극의 하면과 하부전극(114)의 상면인 전 극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상술한 하부전극(114)의 상부 영역 및 상부전극의 하부영역의 가장자리부와 각각의 측면에 절연판(122)으로 부착한 다음 그 외측면에 세라믹판(124)을 부착하고 상술한 상부전극의 하부 영역 가장자리부와 둘레면에 다수개의 볼트로 체결한다.

그리고, 상술한 전극부의 볼팅(Bolting)은 도 3에 도시된 바와 같이 수직방향의 절연판(122)과 상술한 절연판(124)의 외측면에 위치한 세라믹판(124)을 절연부재(118)에 볼트로 체결하고, 베이스 플레이트(120)의 저면 가장자리부에서 상술한 베이스 플레이트(120)를 절연부재(118)에 볼트로 체결하며, 수평방향의 절연판(122)과 상술한 절연판(122)의 상면에 위치한 세라믹판(124)을 하부전극(114)의 상면 가장자리부에 볼트로 체결한다.

여기서, 상술한 수직방향의 절연판(122)에는 그 내측면에 단차가 형성된 단차홈부(122a)가 형성되며, 상술한 단차홈부(122a)의 깊이는 전극부의 냉각판(116) 도중까지 형성된다.

그러므로, 상술한 전극부의 둘레면에 절연판(122)이 체결될 경우 상술한 절연판(122)과 하부전극(114)의 측벽 사이에는 상술한 절연판(122)의 단차홈부(122a)에 의해 여유 공간이 형성된다.

여기서, 상술한 절연판(122)의 단차홈부(122a)에 결합되는 끼움블럭(126)은 절연체로 형성되어 2 겹의 절연판(122)과 끼움블럭(126)에 의해 절연 성능이 배가된다.

그리고, 상술한 하부전극(114)은 유지 보수 필요성에 따라 전극부에서 분리 하여 유지 보수를 실시하며, 유지 보수한 하부전극(114)을 전극부에 조립하고자 할 때 그 전극부의 사방 측벽에 형성된 절연판(122)의 단차홈부(122a)에 의해 하부전극(114)과 절연판(122)의 사이에는 이격 공간이 형성되어 상술한 전극부와 그 전극부의 둘레면에 결합된 절연판(122)의 단차홈부(122a)에 각각 쐐기 형태인 끼움블럭(126)을 위치시키고 가압하여 하부전극(114)을 절연판(122)에 억지끼워맞춤 방식으로 견고하게 결합시킨다.

상술한 단차홈부(122a)에는 끼움블럭(126)이 장탈착되며, 상술한 끼움블럭(126)은 도 4에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장되며, 단면 형상이 하방으로 갈수록 내측 방향으로 경사지는 테이퍼(Taper) 형상으로 상면에 적어도 2개 이상의 나선홈(126a)이 형성된다. 여기서, 상술한 끼움블럭(126)의 단면 형상은 상술한 바와 같이 테이퍼 형상이 될 수도 있고 평행 상태로 마련될 수도 있다.

그리고, 상술한 나선홈(126a)에는 연결고리(128)가 장탈착되며, 상술한 연결고리(128)를 끼움블럭(126)의 나선홈(126a)에 결합하여 절연판(122)의 단차홈부(122a)에 조립 또는 분리시 상술한 연결고리(128)에 크린룸(도면에 미도시) 천장에 구비된 크레인(도면에 미도시)에 의해 원하는 조립 또는 분리 위치로 이동시켜 이루어진다. 여기서, 상술한 연결고리(128)는 끼움블럭(126)을 장탈착하는 경우에만 체결하여 사용하며, 장탈착이 완료되면 끼움블럭(126)에서 분리시켜 분리의 용이성을 제공한다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 전극부에서 하 부전극의 조립 또는 분리하는 과정은 도 3에 도시된 바와 같이 상술한 하부전극(114)을 분리할 경우 우선 전극부의 상면 가장자리부에 마련된 수평방향의 절연판(122)과 상술한 절연판(122)의 상면에 결합된 세라믹판(124)을 분리하기 위해 상술한 절연판(122)과 세라믹판(124)을 체결한 볼트를 하부전극(114)에서 분리시킨 다음 상술한 절연판(122)과 세라믹판(124)을 하부전극(114)에서 분리한다.

그리고, 상술한 끼움블럭(126)의 나선홈(126a)에 연결고리(128)를 각각 체결시킨 후 크린룸 천장에 마련된 크레인을 연결고리(128)에 연결하여 끼움블럭(126)을 전극부의 하부전극(114)과 절연판(122)의 단차홈부(122a) 사이에서 분리한다.

그러면, 상술한 단차홈부(122a)로 인한 여유 공간에 의해 하부전극(114)의 분리가 용이하게 실시되며, 상술한 하부전극(114)을 크레인을 이용하여 공정챔버(110)의 외부로 이동하고 유지 보수한다.

그후, 상술한 하부전극(114)의 유지 보수가 완료되면 하부전극(114)을 크레인으로 전극부의 냉각판(116) 상면에 안착시키고 상술한 냉각판(116)에 하부전극(114)을 동심되게 맞춘 다음 크레인으로 다수개의 끼움블럭(126)을 이동시켜 절연판(122)의 단차홈부(122a)에 각각 위치되게 하고 가압하여 억지 끼워 맞추면 상술한 하부전극(114)은 절연판(122)의 사이에 견고하게 고정된다.

그리고, 상술한 끼움블럭(126)의 나선홈(126a)에서 연결고리(128)를 분리시킨 다음 상술한 하부전극(114)의 상면 가장자리부에 수평방향의 절연판(122)과 세라믹판(124)를 위치시키고 볼트로 하부전극(114)에 견고하게 고정한다.

이와 같은 본 발명의 플라즈마 처리장치는 하부전극의 유지 보수 필요성에 따라 전극부에서 분리 또는 결합하고자 할 때, 상술한 전극부 둘레면에 고정된 절연판의 내측면에 단차홈부가 형성되고 그 단차홈부에서 억지끼워맞춤 방식으로 장탈착되는 끼움블럭을 마련하여 전극부 둘레면에 고정된 절연판의 단차홈부 내측면과 하부전극의 외측면 사이를 억지로 끼움블럭을 결합시키고 분리하므로 전극부에서 하부전극의 분리 또는 조립이 용이하여 적은 인원으로 작업이 가능하며, 그로 인해 분리와 조립할 때 소요되는 시간의 감축과 절연체인 끼움블럭으로 절연성이 상승되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

   상기 챔버내 하측에 베이스 플레이트와, 절연부재와, 냉각판과, 하부전극이 순차적으로 적층되어 마련되며, 최상부에 기판이 적재되는 전극부;

   상기 전극부의 둘레면과 상부 영역 가장자리부에 각각 부착되는 절연판;

   상기 하부전극의 둘레면과, 절연판의 내측면에 각각 형성된 단차홈부와의 사이에서 장탈착되는 쐐기 형태의 끼움블럭;을 포함하되,

   상기 끼움블럭은 하부전극을 전극부에서 분리 또는 조립시 억지 끼워 맞춤 방식에 의해 장탈착이 용이하게 실시되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 끼움블럭은,

   길이 방향으로 연장되며, 양측면이 하방으로 갈수록 내측 방향으로 경사지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 끼움블럭의 상면에 나선홈이 적어도 2개 이상 구비되며, 상기 나선홈에 장탈착되는 연결고리가 더 마련되어 상기 끼움블럭의 분리시 나선홈에 연결고리를 체결하여 용이하게 실시되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 끼움블럭은,

   절연체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.

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