KR101228484B1 - 플라즈마 처리장치의 기판 재치대 - Google Patents

플라즈마 처리장치의 기판 재치대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치의 기판 재치대에 관한 것으로, 기판이 상부에 재치 되며 척을 통해 공급되는 냉각 가스를 상부측으로 전달하는 하판과, 상기 하판의 배면측에서 수용하여 상기 기판의 상면을 노출시키는 포켓이 마련되며, 상기 하판의 측면과의 사이에서 상기 냉각 가스가 공급되는 유로를 형성하는 상판과, 상기 하판에 고정되어 상기 기판과 상기 상판 사이를 실링하는 실링부재를 포함한다. 본 발명은 기판이 실장되는 하판과 기판을 고정하는 상판의 사이에도 냉각 가스가 공급되도록 하여 기판의 온도 균일성을 향상시켜 공정불량의 발생을 방지함으로써, 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 처리장치의 기판 재치대{Substrate support plate for plasma processing apparatus}
본 발명은 플라즈마 처리장치의 기판 재치대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 기판에 열전달 가스를 공급하여 열전달 효율을 높일 수 있는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체, 엘이디, 평판 디스플레이 장치의 제조에 사용되는 플라즈마 처리장치는 반응챔버 내에 전계와 자계를 형성하여 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마를 이용하여 특정한 박막을 에칭하는 건식 식각장비를 칭한다.
종래의 플라즈마 처리장치는 기판을 고정하는 재치대가 마련되어 있으며, 특히 생산성 향상을 위하여 다수의 기판을 동시에 고정하여 처리하는 형태의 재치대를 가지고 있다.
이러한 플라즈마 처리 과정에서 재치대에 재치된 기판은 플라즈마의 온도에 의해 온도가 상승하게 되며 그 온도가 일정한 수준을 넘어서게 되면 공정 불량 등이 발생될 수 있다.
이와 같은 문제점을 감안하여 본 발명의 출원인이 등록권자인 등록특허 10-0734016호에는 유로를 형성하여 냉각 가스를 공급함으로써 기판의 온도를 일정 범위 내에서 유지하는 재치대의 구조를 상세히 설명하고 있다.
이때의 재치대는 척의 상부에 위치하는 하판과 상기 하판의 상면에 결합되어 기판의 상면을 노출시키며 상기 하판과는 이격되어 하판을 통해 공급되는 냉각 가스가 기판의 저면에 공급될 수 있도록 하는 상판이 마련되어 있다.
상기 상판과 하판은 상호 볼트 등에 의해 결합되며 그 사이에 냉각 가스의 공급을 제한하는 다수의 오링을 두고 있다. 다수의 오링에 의해 상기 하판의 유로를 통해 공급된 냉각 가스가 기판의 배면에 접하도록 공급될 수 있으나, 다수의 오링에 의하여 상기 상판의 하부로는 냉각가스가 공급될 수 없어 상판의 온도상승을 막을 수 없었다.
상기 상판의 온도 상승은 기판의 상면을 노출시키는 상판의 개구부 주변의 기판 온도를 불균일하게 만들게 되어, 플라즈마 에칭을 위해 기판에 형성한 포토레지스트 패턴의 불균일한 경화나 버닝(burning) 현상이 발생하게 되어 공정 불량을 유발할 수 있다.
또한 다수의 오링을 사용함으로써, 하판과 상판의 결합시 오링의 위치가 변동될 확률이 높아지게 되어 체결시 고도의 주의가 요구되는 문제점과 아울러 비용이 증가하는 문제점을 예측할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 기판뿐만 아니라 재치대 자체의 온도를 일정한 범위 내에서 유지할 수 있는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 기판 재치대의 결합을 보다 용이하게 할 수 있으며, 오링의 수를 줄여 비용을 절감할 수 있는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 플라즈마 처리장치의 기판 재치대는, 기판이 상부에 재치 되며 척을 통해 공급되는 냉각 가스를 상부측으로 전달하는 하판과, 상기 하판의 배면측에서 수용하여 상기 기판의 상면을 노출시키는 포켓이 마련되며, 상기 하판의 측면과의 사이에서 상기 냉각 가스가 공급되는 유로를 형성하는 상판과, 상기 하판에 고정되어 상기 기판과 상기 상판 사이를 실링하는 실링부재를 포함한다.
본 발명 플라즈마 처리장치의 기판 재치대는, 기판이 실장되는 하판과 기판을 고정하는 상판의 사이에도 냉각 가스가 공급되도록 하여 기판의 온도 균일성을 향상시켜 공정불량의 발생을 방지함으로써, 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명 플라즈마 처리장치의 기판 재치대는, 오링의 수를 줄임과 아울러 오링의 위치를 고정시켜 기판 재치대의 결합과정에서 오링의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있어, 조립이 보다 용이하며 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 기판 재치대 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 결합상태 단면 구성도이다.
도 3 내지 도 7은 각각 본 발명에 적용되는 실링부재의 실시 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 기판 재치대에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 기판 재치대의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합상태 단면 구성도이다.
도 1 및 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 기판 재치대는, 냉각 가스가 공급되는 척(10)의 상부에 위치하며 수직으로 상기 척(10)을 통해 공급된 냉각 가스를 상부측으로 전달하는 다수의 제1공급관(21)과 다수의 제2공급관(22)을 포함하는 하판(20)과, 상기 하판(20)이 저면에서 수용되되 그 하판(20)의 측면과 이격되어 유로(31)를 형성하는 상판(30)과, 상기 하판(20)에 마련된 수용홈(23)에 고정되어 상기 기판(1)의 저면 가장자리를 지지함과 아울러 기판(1)과 상판(30)의 사이로 냉각가스가 유출되는 것을 차단하는 실링부재(40)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 하판(20)의 형상은 원판이며, 상하로 관통된 다수의 제1공급관(21)과 제2공급관(22)이 형성되어 있다. 상기 다수의 제1공급관(21)의 위치는 기판(1)의 중앙 하부측에 위치하며, 제2공급관(22)의 위치는 상기 기판(1)의 사이 경계 영역의 상판(30)의 아래에 위치한다.
즉, 제1공급관(21)은 척(10)을 통해 공급되는 냉각 가스를 기판(1)의 저면에 직접 공급하여 기판(1)이 플라즈마 처리시 과열되는 것을 방지하기 위한 것이며, 제2공급관(22)은 상기 척(10)을 통해 공급되는 냉각 가스를 상판(30)의 아랫면에 직접 공급하여 그 상판(30)이 과열되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 도 2의 단면도에서는 상기 제2공급관(22)이 하나인 것으로 도시되었으나, 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 제2공급관(22)은 재치되는 상기 기판(1)들의 사이 영역에 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
상기 하판(20)에는 링형의 실링부재(40)가 삽입 고정되는 수용홈(23)이 마련되어 있다. 수용홈(23)은 재치되는 기판(1)의 가장자리 측면 부분이 그 수용홈(23)의 중앙에 위치하는 정도의 크기가 적당하다.
상기 하판(20)에는 재치되는 기판(1)의 수만큼의 수용홈(23)이 마련되어 있다.
도 3은 실링부재(40)의 일실시 단면 구성도이다.
도 3을 참조하면 상기 수용홈(23)에 삽입 고정되는 실링부재(40)들은 하부(41)의 일부가 수용홈(23)에 완전히 수용되어 고정되며, 그 수용홈(23)의 외측으로 돌출되는 상부(42)는 수용홈(23)의 단면 중앙을 기준으로 좌우측으로 갈라져 폭이 증가하는 형상일 수 있다.
이와 같은 형상은 링 형상의 상기 실링부재(40)의 상부(42)의 바깥쪽(링의 외측)은 이후에 상세히 설명될 상판(30)의 저면을 지지하여 실링하는 역할을 하며, 실링부재(40)의 상부(42)의 안쪽은 기판(1)의 저면 가장자리를 지지할 수 있게 한다. 따라서 상기 실링부재(40)는 기판(1)과 상판(30) 사이의 공간으로 냉각 가스가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
도 4와 도 5는 각각 실링부재(40)의 다른 실시예의 단면 구성도이다.
도 4와 도 5를 각각 참조하면 상기 실링부재(40)는 수용홈(23)에 삽입되는 하부(41)와, 상기 수용홈(23)의 상부측으로 노출되어 기판(1) 및 그 기판(1) 주변의 상판(30)의 가장자리를 지지하는 상부(42)로 구분되되, 그 상부는 단면의 형상이 직사각형이며 그 상부(42)의 폭이 하부(41)의 폭보다 더 큰 것으로 하거나, 단면의 형상이 원형이며 그 원의 지름이 하부(41)의 폭보다 더 큰 것으로 할 수 있다.
이처럼 본 발명의 실링부재(40)는 다양한 형상과 모양을 가지는 것으로 변형될 수 있으며, 특징적으로는 상기 기판(1)과 상판(30) 사이의 틈보다 더 넓은 폭을 가지는 것으로 한다.
도 6과 도 7은 각각 실링부재(40)의 다른 실시예의 단면 구성도로서, 상기 도 4 및 도 5와는 다르게 상부(42)와 하부(41)의 단면 폭이 동일하거나, 상부(42)의 단면 폭이 하부(41)의 단면 폭보다 좁은 것으로 할 수 있다.
이와 같이 실링부재(40)의 형상은 필요 또는 설계 사양에 따라 변경될 수 있는 것이며, 그 형태는 앞서 설명한 냉각 가스의 공급이 가능하게 하는 형상의 범위내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.
상기 상판(30)의 형상은 원판 형상이되 그 직경이 하판(20)의 직경에 비하여 더 크고, 두께도 하판(20)의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 한다.
상기 상판(30)의 배면에는 상기 하판(20)이 수용될 수 있는 오목한 수용부(32)가 마련되어 있으며, 그 수용부(32)의 직경은 하판(20)의 직경보다 더 크고, 수용되는 하판(20)의 측면과 수용부(32)의 내측 벽면은 서로 등간격으로 이격되어 앞서 설명한 유로(31)를 형성하게 된다.
상기 유로(31)는 척(10)을 통해 공급된 냉각 가스를 하판(20)과 상판(30)의 사이 구체적으로는 상판(30)의 가장자리 하부측으로 공급되도록 하여 상판(30)을 냉각시켜 과열되는 것을 방지하게 된다.
따라서 기판(1)뿐만 아니라 상판(30)도 균일한 분포로 냉각이 가능하게 되며, 플라즈마 처리 과정에서 기판(1)의 표면 온도를 일정한 수준에서 유지할 수 있게 된다.
또한 상기 상판(30)에는 기판(1)의 상부를 노출시키는 포켓(33)이 형성되어 있으며, 그 포켓(33)의 가장자리에는 기판(1)의 상부측으로 돌출되어 기판(1)이 이탈하는 것을 방지하는 돌출부(34)가 마련되어 있다.
본 발명의 설치상태는 도 2를 참조하여 확인할 수 있다. 본 발명 기판 재치대의 결합은 하판(20)의 수용홈(23)에 실링부재(40)를 고정시켜 준비하고, 상기 상판(30)을 도 2에 도시한 형태에서 상하 역전된 상태로 뒤집은 상태에서 기판(1)을 포켓(33)에 실장하며, 상기 준비된 하판(20) 결합체를 뒤집어 상기 기판(1)과 상판(30)의 사이에 상기 실링부재(40)가 위치하도록 삽입하고 볼트로 체결하게 된다.
이때 상기 실링부재(40)는 수용홈(23)에 고정된 상태이기 때문에 체결과정에서 그 위치가 변경되는 것이 방지되며, 작업자는 별다른 주의 없이 용이하게 체결을 할 수 있게 된다.
이와 같이 상판(30)과 하판(20)을 기판(1)이 재치된 상태로 결합하고, 다시 도 2와 같은 상태로 뒤집어 척(10)의 상부에 실장한다.
이때 상기 하판(20)과 척(10)의 사이를 이격시키기 위하여 상기 상판(30)의 가장자리 배면과 척(10)의 사이에는 오링(50)이 위치하여 상기 척(10)을 통해 공급된 냉각 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하면서, 하판(20)과 척(10) 사이를 이격시켜 냉각 가스가 제1공급관(21), 제2공급관(22) 및 유로(31)를 통해 공급될 수 있도록 한다.
앞서 설명한 바와 같이 제1공급관(21)을 통해 공급되는 냉각 가스는 기판(1)의 배면에 공급되어 기판(1)의 과열을 방지하며, 제2공급관(21)과 유로(31)를 통해 공급되는 냉각 가스는 기판(1)들 사이의 상판(30)의 배면과, 상판(30)의 배면 가장자리에 공급되어 상판(30)이 과열되는 것을 방지하게 된다.
따라서 상판(30)은 기판(1)과 동일한 수준의 온도가 되며, 상판(30)과 기판(1)의 온도차에 의한 공정불량의 발생을 방지할 수 있게 된다.
상기 냉각 가스는 열을 전달하는 열전달 가스이며, 상기 제1공급관(21), 제2공급관(22) 및 유로(31)를 통해 공급된 상태에서 상기 기판(1)과 상판(30)의 열은 그 냉각 가스의 공급방향과는 반대 방향인 하향으로 열이 전달된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 들어 상세히 명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
10:척 20:하판
21:제1공급관 22:제2공급관
23:수용홈 30:상판
31:유로 32:수용부
33:포켓 34:돌출부
40:실링부재 41:하부
42:상부 50:오링

Claims (7)

  1. 기판이 상부에 재치 되며 척을 통해 공급되는 냉각 가스를 상부측으로 전달하는 하판;
    상기 하판을 배면측에서 수용하여 상기 기판의 상면을 노출시키는 포켓이 마련되며, 상기 하판의 측면과의 사이에서 상기 냉각 가스가 공급되는 유로를 형성하는 상판; 및
    상기 하판에 고정되어 상기 기판과 상기 상판 사이를 실링함과 아울러 상기 하판의 측면과 상기 상판 사이의 유로를 실링하는 실링부재를 포함하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하판은,
    상기 척을 통해 배면측에 공급된 상기 냉각 가스를 상기 기판의 배면측으로 공급하는 제1공급관과,
    상기 척을 통해 배면측에 공급된 상기 냉각 가스를 상기 상판의 배면측으로 공급하는 제2공급관을 포함하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하판은,
    상기 실링부재의 하부 일부가 삽입되어 고정되는 링형의 수용홈을 더 포함하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 수용홈에 삽입되는 하부와,
    상기 수용홈의 상부측으로 돌출되는 상부로 구분되되, 상기 상부의 바깥쪽이 상기 상판에 접하고 안쪽이 상기 기판에 접하여, 상기 냉각 가스가 상기 기판과 상기 상판 사이의 공간으로 유출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 상부의 단면 폭은 상기 하부의 단면 폭보다 더 크거나, 동일 또는 더 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 상부의 단면 형상은 상부측이 좌우로 갈라진 형상이거나,
    다각형 형상이거나,
    또는 원형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상판의 배면에는 상기 하판이 수용되는 오목한 수용부가 마련되며, 상기 수용부의 직경은 상기 하판의 직경 보다 더 큰 것으로 하여, 상기 하판의 측면과의 사이에서 상기 유로를 형성하여, 상기 유로를 통해 상기 냉각 가스가 상판의 배면 가장자리로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 기판 재치대.
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