KR101256485B1 - 기판처리장치의 공정챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하고, 상벽, 측벽 및 하벽을 포함하는 챔버바디, 상기 기판을 승하강시키는 리프트 핀, 상부에 상기 리프트 핀이 고정되며, 상기 리프트 핀을 승하강시키는 핀 플레이트를 포함하고, 상기 하벽은 상기 핀 플레이트가 설치되는 보조챔버를 가지고, 상기 핀 플레이트는 상기 보조챔버에 구비되는 기판처리장치의 공정챔버를 제공한다.

Description

기판처리장치의 공정챔버{Processing chamber for substrate processing apparatus}
본 발명은 공정챔버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내에서 기판을 처리하는 기판처리장치에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 및 LCD가 비약적으로 발전하고 있다. 반도체와 LCD 제조과정에서는 처리되는 정보의 양이 급증함에 따라 집적도와 신뢰도 등을 향상시키는 방향으로 기술이 발전하고 있다.
일반적으로 반도체 및 LCD에 이용되는 기판은 진공챔버의 플라즈마 공정처리를 통해서 사진, 에칭, 확산, 화학기상증착, 이온주입, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하게 된다. 이러한 공정을 수행하는 진공챔버에는 기판을 전극부 상부에 고정 위치시킨 상태에서 공정가스가 기판과 반응토록 함으로써 공정이 진행된다.
이러한 반도체 및 LCD의 공정챔버에 있어서, 기판은 외부로부터 로봇 수단에 의해 공정챔버의 내부로 이송되고, 이어 기판탑재대에 안착되어 공정을 수행한 후 다시 기판탑재대로부터 승강 위치된 상태에서 로봇 수단에 인계되어 다음 공정으로 이송되게 된다. 여기서, 상술한 바와 같이, 로봇 수단으로부터 인계하는 과정을 담당하는 리프팅 모듈이 구비되며, 이러한 리프팅 모듈에 대한 종래 기술에 대하여 첨부된 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저 종래의 공정챔버의 구성을 살펴보면, 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하는 챔버바디(10)와 상기 챔버바디(10)가 형성하는 공간의 상부에 구비되는 상부전극과 하부에 구비되는 기판탑재대(16)를 포함하여 구성된다. 상기 상부전극은 전극본체(12)와 전극본체(12)의 하부에 구비되는 샤워헤드(14)를 포함하여 구성된다. 더불어 상기 기판탑재대(16)의 상부에는 기판(S)이 놓이게 된다.
상기 기판탑재대(16)에 놓인 기판을 승하강시키는 리프팅 모듈에 대해 살펴보면, 기판탑재대(16)를 관통하여 설치되고 기판과 접촉하여 기판을 지지하는 리프트 핀(22)이 구비된다. 더불어, 상기 리프트 핀(22)이 고정되는 핀 플레이트(24)가 더 구비된다. 더불어, 상기 핀 플레이트(24)와 상기 챔버바디(10) 사이에는 실링 기능을 하는 벨로우즈(26)가 구비된다.
이러한 종래의 공정챔버에서 핀 플레이트(24)는 챔버바디(10)의 외부에 구비되어 있다. 핀 플레이트(24)가 챔버바디(10)의 외부에 구비되는 경우 리프트 핀(22)의 개수만큼 벨로우즈(26)가 구비되어야 한다. 즉, 리프트 핀(22)이 기판탑재대(16)를 관통하여 기판과 접촉하기 위해서는 챔버바디(10)를 반드시 관통하여야 하며, 챔버바디(10)에는 리프트 핀(22)의 개수만큼 관통홀이 형성되어야한다. 따라서, 상기 관통홀을 기밀하기 위한 벨로우즈(26)도 리프트 핀(22)의 개수만큼 구비되어야 한다. 여기서, 챔버바디(10)에 리프트 핀(22)의 개수만큼 관통홀이 형성됨에 따라 챔버바디(10) 내부의 진공이 파괴될 확률도 높아지게 된다. 즉, 반복적인 작동중에 벨로우즈가 손상될 위험이 있는데, 벨로우즈의 개수가 증가하는 만큼 벨로우즈의 손상확률도 증가하며, 챔버바디 내부의 진공이 파괴될 확률도 증가하게 된다.
한편, 도 2를 참조하며, 핀 플레이트(24)가 챔버바디(10)의 내부에 구비되는 구조에서는 핀 플레이트(24)가 승하강하는 공간을 확보하기 위해 기판탑재대(16)가 챔버바디(10)의 하벽과 이격되어 설치되어야 한다. 따라서, 챔버바디(10)의 내부를 진공으로 형성하는 시간과 비용은 진공형성 공간의 크기에 비례한다. 따라서, 도 2와 같이 핀 플레이트(24)가 챔버바디(10)의 내부에 구비되는 경우, 챔버바디(10)의 하벽과 기판탑재대(16) 사이의 공간, 즉, 핀 플레이트(24)가 승하강하는 공간을 진공으로 만들기 위해 추가적인 시간과 비용이 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 제거하기 위하여 고안된 것으로서, 공정챔버 내부의 진공이 파괴되거나 손상되는 위험을 방지하고, 공정챔버 내의 진공형성 시간 및 비용을 줄일 수 있는 기판처리장치의 공정챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하고, 상벽, 측벽 및 하벽을 포함하는 챔버바디, 상기 기판을 승하강시키는 리프트 핀, 상부에 상기 리프트 핀이 고정되며, 상기 리프트 핀을 승하강시키는 핀 플레이트를 포함하고, 상기 하벽은 상기 핀 플레이트가 설치되는 보조챔버를 가지고, 상기 핀 플레이트는 상기 보조챔버에 구비되는 기판처리장치의 공정챔버를 제공한다.
상기 하벽은, 하부에 개구면을 가지는 본체와 상기 개구면에 결합되는 커버를 포함할 수 있다.
상기 챔버바디의 내부에는 상기 기판이 놓이는 기판탑재대가 구비되며, 상기 기판탑재대의 하부면은 상기 하벽의 상부면에 밀착하여 설치될 수 있다.
상기 핀 플레이트를 승하강시키는 구동모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 보조챔버에는 보조챔버의 압력을 조절하는 압력조절라인이 연결될 수 있다.
상기 구동모듈은 핀 플레이트에 결합되며 상기 핀 플레이트를 승하강시키는 실린더를 포함할 수 있다.
상기 실린더는 상기 커버에 형성된 관통홀을 관통하여 상기 핀 플레이트에 결합되며, 상기 구동모듈은 상기 실린더의 외측에 구비되어 상기 관통홀을 실링하는 벨로우즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 핀 플레이트를 챔버바디의 하벽의 내부에 설치함으로써, 공정챔버 내부의 진공이 파괴되거나 손상되는 위험을 방지할 수 있다.
또한, 공정챔버 내에서 핀 플레이트가 승하강하기 위한 공간을 제거함으로써 공정챔버 내의 진공형성 시간 및 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 기판탑재대를 챔버바디의 하벽과 밀착시킴으로써 기판탑재대의 접지효율이 증가하는 이점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 공정챔버를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정챔버를 나타낸 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 공정챔버의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 공정챔버를 설명한다.
공정챔버(1)는 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하는 챔버바디(100)를 포함한다. 또한, 챔버바디(100)가 형성하는 공간의 상부에 구비되는 상부전극과 하부에 구비되는 기판탑재대(160)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판탑재대(160)에 놓인 기판(S)을 승하강시키는 리프팅 모듈을 포함할 수 있다.
상기 챔버바디(100)는 상벽(도면부호 미도시), 측벽(130), 하벽(110)을 포함하여 구성되며, 상기 상벽, 측벽(130) 및 하벽(110)이 결합하여 내부에 기판이 처리되는 반응챔버(C1)를 형성한다. 상벽과 하벽(110)은 이격되어 있으며, 상기 상벽과 하벽(110) 사이에 측벽(130)이 구비된다. 상기 측벽(130)은 상벽과 하벽(110)의 양단에 구비된다. 더불어, 상기 상벽, 측벽(130) 및 하벽(110)은 적어도 2 파트로 구성되거나, 또는 일체로 형성될 수 있다. 또는 상벽과 측벽(130)의 일부가 일체로 형성된 상부바디와 하벽(110)과 측벽(130)의 나머지 일부가 일체로 형성된 하부바디의 형태로 구성될 수 있다.
한편, 상기 하벽(110)에는 핀 플레이트(240)가 설치되는 보조챔버(C2)가 형성되어 있다. 상기 하벽(110)은 하부면이 개구된 본체(115)와 상기 본체(115)의 개구면에 결합되는 커버(113)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 커버(113)는 체결부재(170)를 통하여 상기 본체(115)에 결합된 수 있다. 따라서, 상기 커버(113)가 상기 본체(115)에 결합됨으로써 내부에 핀 플레이트(240)가 설치되는 보조챔버(C2)를 형성한다. 상기 체결부재(170)는 볼트일 수 있다.
상기 측벽(130)에는 기판의 반입 또는 반출을 위한 게이트(101)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 측벽(130)의 외측에는 상기 게이트(101)를 개폐하기 위한 게이트장치(190)가 구비될 수 있다.
상부전극은 반응챔버(C1)의 내측에 구비된다. 상부전극은 상부전극으로 고주파 전원을 인가하는 RF 전원 인가부(미도시)와 연결되어 있다. 상기 상부전극)과 기판탑재대는 이격되어 배치되며, 서로 대향되도록 설치되는 것이 바람직하다. 상부전극의 상부에는 반응챔버(C1)로 반응가스를 공급하는 가스공급로(103)가 구비되어 있다. 상기 가스공급로(103)에는 반응가스의 공급을 제어하는 유량조절계(MFC, Mass Flow Controller)가 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상부전극은 하부가 개방된 전극본체(120)와 상기 전극본체(120)의 하부에 구비되는 샤워헤드(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 샤워헤드(140)에는 복수 개의 가스확산공이 형성되어 있다. 따라서, 가스공급로(103)를 통해 반응가스가 반응챔버(C1)로 공급되고, 이 반응가스는 샤워헤드(140)의 가스확산공을 통하여 상부전극과 기판탑재대(160) 사이의 공간으로 균일하게 공급된다. 상기 상부전극 및 기판탑재대(160) 사이에 공급된 반응가스는 상기 상부전극 또는 기판탑재대(160)로 인가된 고주파 전력에 의해 플라즈마화되고, 이 플라즈마에 의해 기판의 표면이 처리된다.
한편, 상기 기판탑재대(160)는 상기 하벽(110)의 상부에 구비되며, 기판탑재대(160)의 상부면에는 기판(S)이 놓인다. 상기 기판탑재대(160)는 상기 하벽(110)의 상부면과 밀착하여 배치될 수 있다. 보다 자세하게는 상기 기판탑재대(160)의 하부면이 상기 하벽의 본체(115) 상부면과 밀착하여 설치되는 것이 바람직하다.
이하 기판을 승하강시키는 리프팅 모듈에 대해 상세히 설명한다.
기판탑재대(160)에 놓은 기판(S)을 승하강시키는 리프팅 모듈은 기판과 접촉하여 기판을 승하강시키는 리프트 핀(220)을 포함한다. 또한, 상기 리프트 핀(220)을 승하강시키는 핀 플레이트(240)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 핀 플레이트(240)를 승하강시키는 구동모듈(300)을 포함할 수 있다.
상기 리프트 핀(220)의 일단은 상기 기판(S)과 접촉하여 기판을 지지하며, 타단은 상기 핀 플레이트(240)에 고정된다. 상기 리프트 핀(220)은 가느다란 샤프트 형태일 수 있다. 더불어, 상기 리프트 핀(220)은 기판탑재대(160)를 관통하도록 배치된다. 즉, 상기 하벽(110)의 본체(115)와 상기 기판탑재대(160)에는 리프트 핀(220)이 관통하는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 리프트 핀(220)은 상기 관통홀에 삽입된 상태에서 승하강하게 된다. 상기 리프트 핀(220)은 복수 개가 구비되는 것이 바람직하며, 복수 개의 리프트 핀은 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 핀 플레이트(240)에는 상기 리프트 핀(220)이 고정되며 이하 설명되는 구동모듈(300)에 의해 승하강된다. 상기 핀 플레이트(240)는 상기 하벽(110)의 보조챔버(C2)에 설치된다. 상기 핀 플레이트(240)는 구동모듈(300)에 의해 상하로 이동한다. 따라서, 상기 핀 플레이트(240)의 상하이동에 따라 핀 플레이트(240)에 고정된 리프트 핀(220)이 승하강하게 된다.
한편, 상기 보조챔버(C2)에는 압력조절라인(400)이 연결되어 있다. 상기 보조챔버(C2)는 기판탑재대(160)와 하벽(110)의 본체에 형성된 관통홀을 통해 반응챔버(C1)와 연통되어 있다. 따라서, 반응챔버(C1)에서 기판이 처리되는 과정에서 반응챔버(C1)의 진공을 공유한다. 즉, 기판이 처리되는 과정에서는 보조챔버(C2)도 진공으로 유지된다. 상기 압력조절라인(400)은 보조챔버(C2)의 진공이 파괴되거나 손상되는 경우 보조챔버(C2)의 공기를 배기시켜 보조챔버(C2)의 진공을 유지시킨다. 상기 압력조절라인(400)은 상기 하벽(110)의 커버(113)에 연결될 수 있다.
상기 하벽(110)의 하부에는 상기 핀 플레이트(240)를 승하강시키는 구동모듈(300)이 구비된다.
상기 구동모듈(300)은 핀 플레이트(240)의 일측에 결합되는 실린더(320)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 실린더(320)를 구동시키는 구동모터(310)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 실린더(320)와 상기 구동모터(310) 사이에 구비되어 실린더(320)와 구동모터(310)를 고정하는 고정판(380)과 상기 고정판(380)을 지지하는 지지대(360)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 실린더(320)의 외측에 구비되며, 상기 하벽(110)의 커버(113)와 상기 실린더(320) 사이를 실링하는 벨로우즈(340)를 포함할 수 있다. 상기 구동모터(310)는 리니어 모터(Linear motor)일 수 있다.
상기 하벽(110)의 커버(113)에는 상기 실린더(320)가 관통하는 실린더 관통홀이 형성되며, 상기 실린더(320)는 실린더 관통홀을 관통하여 상기 핀 플레이트(240)에 결합된다. 상기 실린더(320)의 일단은 상기 핀 플레이트(240)의 하부에 결합된다. 상기 실린더(320)는 구동모터(310)에 의해 신축된다. 따라서, 상기 실린더(320)가 신축함에 따라 상기 핀 플레이트(240)는 상기 보조챔버(C2)에서 승하강하게 된다. 상기 실린더(320)의 외측에는 상기 실린더(320)를 감싸는 벨로우즈(340)가 구비된다. 상기 벨로우즈(340)는 실린더(320)의 신축에 따라 신축하게 되며, 상기 실린더 관통홀을 통해 보조챔버(C2)의 진공이 파괴되는 것을 방지한다. 즉, 상기 벨로우즈(340)는 실린더(320)와 상기 커버(113) 사이를 실링하는 역할을 한다.
고정판(380)은 구동모터(310)와 실린더(320)를 고정하는 기능을 하며, 상기 구동모터(310)와 실린더(320) 사이에 구비된다. 상기 고정판(380)은 지지대(360)를 통하여 상기 커버(113)의 하부에 결합된다. 즉, 상기 지지대(360))의 일단은 상기 커버(113)의 하부에 결합되며, 타단은 상기 고정판(380)에 결합된다. 따라서, 상기 지지대(360)와 고정판(380)에 의해 구동모듈(300)은 상기 하벽(110)의 하부에 안정적으로 고정될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 공정챔버 100 챔버바디
101 게이트 110 하벽
113 커버 115 본체
120 상부전극 본체 130 측벽
140 샤워헤드 160 기판탑재대
170 체결부재 190 게이트장치
220 리프트 핀 240 핀 플레이트
300 구동모듈 310 구동모터
320 실린더 340 벨로우즈
360 지지대 380 고정판
400 압력조절라인
C1 반응챔버 C2 보조챔버

Claims (7)

  1. 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하며, 상벽, 측벽 및 하벽을 포함하는 챔버바디와; 상기 챔버바디의 내부에 구비되고, 상기 기판이 놓이는 기판탑재대와; 상기 기판을 승하강시키는 리프트 핀과; 상기 리프트 핀이 고정되며, 상기 리프트 핀을 승하강시키는 핀 플레이트를 포함하고,
    상기 하벽은 상기 핀 플레이트가 설치되는 보조챔버를 가져, 상기 핀 플레이트는 상기 보조챔버에 구비되며,
    상기 보조챔버에는 상기 보조챔버의 압력을 조절하는 압력조절라인이 연결된 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 공정챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하벽은,
    하부에 개구면을 가지는 본체와 상기 개구면에 결합되는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 공정챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판탑재대의 하부면은 상기 하벽의 상부면에 밀착하여 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 공정챔버.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 핀 플레이트를 승하강시키는 구동모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치의 공정챔버.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 구동모듈은 핀 플레이트에 결합되며 상기 핀 플레이트를 승하강시키는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정챔버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 커버에 형성된 관통홀을 관통하여 상기 핀 플레이트에 결합되며,
    상기 구동모듈은 상기 실린더의 외측에 구비되어 상기 관통홀을 실링하는 벨로우즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정챔버.
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