KR101358741B1 - 플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두께가 두꺼운 수평부재와 수직부재들을 직각으로 기밀있게 결합시킴에 있어서, 상기 수평부재와 수직부재들을 기계적으로 결합시키되, 그 안쪽 일부의 당접부위에만 가변성을 갖는 부재로 용접하여 고정시킴으로써, 기밀성이 우수하면서도 제작 및 조립작업이 쉬운 플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제작방법을 제공하기 위한 것으로서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정두께를 가지며, 그 상면 일측에는 일정깊이 및 일정너비의 홈이 형성된 수평부재와; 상기 수평부재의 모서리 영역에 직각으로 설치되며, 그 저면 일측에는 상기 수평부재의 홈에 대응하는 홈이 형성된 수직부재와; 상기 수평부재의 홈과 수직부재의 홈이 포개어져서 형성되는 공간부에설치되어서 기밀유지의 기능을 담당하는 복수단의 벨로우즈를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
기판, 챔버, 제작, 벨로우즈

Description

플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제작방법{Chamber for plasma processing apparatus and method of manufacturing that}
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치용 챔버 중, 공정챔버를 도시한 단면도.
도 2는 도 1에서 하부챔버의 제작관계를 나타내기 위한 요부 확대단면도.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작과정을 순차적으로 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하부전극 110 : 수평부재
112 : 홈 120 : 수직부재
122 : 홈 ㅇ 124 : 요부
130 : 공간부 132 : 개방부
140 : 벨로우즈 150,170 : 체결부재
160 : 커버 162 : 철부
180 : 기밀부재
본 발명은 플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판을 처리하기 위한 대형의 플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 평판표시소자 제조장치는 내부에 평판표시소자 기판을 반입시키고, 플라즈마 등을 이용하여 식각 등의 처리를 실시하는데 사용된다.
이때, 평판표시소자(Flat Panel Display)는 액정 표시소자(Liquid Cristal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등을 일컬으며, 이러한 평판표시소자 제조장치는 기판의 표면처리 등을 위하여 플라즈마 처리장치를 이용하게 되는데, 일반적으로 로드락 챔버(Load Lock Chamber), 반송 챔버(Transfer Chamber) 및 공정 챔버(Process Chamber) 등이 이용되고 있다.
상기 로드락 챔버는, 대기압 상태와 진공 상태를 번갈아 가면서 외부로부터 처리되지 않은 기판을 받아들이거나 처리가 끝난 기판을 외부로 반출하는 역할을 하며, 상기 반송 챔버는 기판을 각 챔버들 간에 반송하기 위한 운송 로봇이 구비되어 있어서 처리가 예정된 기판을 로드락 챔버에서 공정 챔버로 전달하거나, 처리가 완료된 기판을 공정 챔버에서 로드락 챔버로 전달하는 역할을 하며, 상기 공정 챔버는 진공 분위기 하에서 플라즈마를 이용하거나 열 에너지를 이용하여 기판 상에 막을 성막하거나 에칭을 수행하는 역할을 한다.
도 1은 상기한 챔버들 중, 공정 챔버를 개략적으로 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 공정 챔버는 일측에 게이트(Gate)(11)가 구비되어 진공 상태로의 전환이 가능하도록 이루어지고 내부에서 공정 처리가 수행되는 챔버(10)와, 이 챔버 내부의 상부 영역에 위치되는 상부전극(20)과, 이 상부전극의 하부에 위치되어 그 상부에 기판(S)이 탑재되는 하부전극(30)으로 구성된다.
여기서 상기 상부전극(20)에는 기판(S)에 공정가스를 분사하는 샤워헤드(Shower Head)(22)가 구비된다.
상기 샤워헤드(22)에는 미세한 직경을 갖는 다수개의 확산공이 형성되는 바, 이 샤워헤드를 통해서 공정가스가 양 전극(20,30) 사이의 공간으로 균일하게 공급되며, 이와 같이 공급된 처리가스는 전극으로의 고주파 전력의 인가에 의해 플라즈마로 되고, 이 플라즈마에 의해 기판의 표면이 처리되는 것이다.
한편, 상기 챔버(10)는 하부전극(30)이 위치되는 하부챔버(12)와, 상부전극(20)이 위치되는 상부챔버(14)로 이루어져서 상호 포개짐에 의해 밀폐되어 진공 및 대기압상태로 변환된다.
상기 하부챔버(12)의 경우, 하부전극(30)이 지지되기 위한 수평부재(12-1)와, 이 수평부재의 각 모서리영역에서 수직상태로 설치되는 수직부재(12-2)들로 이루어져 있다.
그런데, 종래에는 기판(S)이 대면적화됨에 따라 챔버(10)의 크기 또한 대형화됨으로써, 상기 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)들은 그 크기가 클 뿐만 아니라, 내부공간의 진공과정에서 휨이 일어나지 않도록 일정두께로 이루어져 있다.
따라서, 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)를 일체로 가공하기는 불가능함으로써, 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)들을 각각 별도로 제작하고, 그 연결부위를 용접으로 결합시켜서 제작하였었다.
즉, 도 2에서와 같이, 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)의 단부가 맞닿는 부위에 안쪽으로 갈수록 간격이 좁아지게 홈을 가공하고, 안쪽부터 용접을 하여 서로 밀폐되게 결합시켰었다.
그러나, 최근에는 기판이 더욱 대면적화되고, 이에 따라 챔버의 크기 또한 더욱 대형화가 요구됨으로써, 종래와 같은 용접방법으로 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)를 결합시키기에는 문제가 있다.
즉, 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)의 당접부위 중, 안쪽으로 갈수록 그 간격이 좁아지게 경사진 형태의 홈을 가공하고, 안쪽부터 용접을 하면서 바깥으로 나올수록 점점 두껍게 용접을 하여야 하는데, 상기 수직부재(12-2)의 두께가 두꺼울수록 그 용접길이가 길어질 수밖에 없고, 이에 따라 바깥쪽의 용접부위 높이는 클 수밖에 없으므로 용접과정 중, 수직부재(12-2)가 침하되어 균형 있게 직각으로 결합되지 못하는 문제가 있었다.
또한, 수직부재(12-2)의 두께가 두꺼울수록 그 하중은 클 수밖에 없게 되는데, 용접하고자 하는 구간의 길이가 길고, 또한 그 높이가 길게 됨으로써, 그 용접에 따른 작업시간이 많이 소요되고, 그 시간동안 수평부재(12-1)에 대하여 수직부재(12-2)를 별도의 지그(Jig)(J)를 이용하여 직각을 유지시킨다 하여도 정확하게 직각으로 고정시킨 상태를 유지하기가 매우 곤란함으로써, 정확한 용접에 의해 수 평부재(12-1)에 대하여 수직부재(12-2)를 직각을 이룬 상태로 결합시키기에는 현재 기술로서는 매우 어려운 문제점이 있었다.
또한, 용접하고자 하는 구간의 길이가 길어서 그 작업시간이 많이 소요되면, 수평부재(12-1)와 수직부재(12-2)에서 용접되는 부위와 근접한 위치로부터 열이 집중되어 그 부분의 재질특성이 변화되는 등의 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들에 착안하여 안출된 것으로서, 두께가 두꺼운 수평부재와 수직부재들을 직각으로 기밀 있게 결합시킴에 있어서, 상기 수평부재와 수직부재들을 기계적으로 결합시키되, 그 안쪽 일부의 당접부위에만 가변성을 갖는 부재로 용접하여 고정시킴으로써, 기밀성이 우수하면서도 제작 및 조립작업이 쉬운 플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 챔버는, 일정두께를 가지며, 그 상면 일측에는 일정깊이 및 일정너비의 홈이 형성된 수평부재와; 상기 수평부재의 모서리 영역에 직각으로 설치되며, 그 저면 일측에는 상기 수평부재의 홈에 대응하는 홈이 형성된 수직부재와; 상기 수평부재의 홈과 수직부재의 홈이 포개어져서 형성되는 공간부에설치되어서 기밀유지의 기능을 담당하 는 복수단의 벨로우즈를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 수직부재의 홈 너비는 상기 수평부재의 홈 너비에 비하여 짧게 구성되어서, 상기 홈들이 포개어져서 형성되는 공간부에는 일정크기의 개방부가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 벨로우즈의 일단은 상기 수평부재의 홈 일측에 용접으로 고정되고, 그 타단은 상기 수직부재의 홈 일측에 용접으로 고정되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수평부재와 수직부재의 당접부위에는 체결부재가 관통설치되어서 상기 수평부재와 수직부재가 직각으로 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수평부재와 수직부재의 당접부위 안쪽면에 설치되어서 상기 공간부를 차폐시키는 커버를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 수직부재의 저부 안쪽에는 일정깊이 및 일정높이의 요부가 형성되고, 상기 커버에는 상기 요부에 대응하는 철부가 형성되어서 상기 커버의 철부가 수직부재의 요부에 끼워맞춤되어 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 커버와 수직부재의 당접부위에는 체결부재가 관통설치되어서 상기 커버와 수직부재가 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 커버와 수평부재 사이에는 기밀유지를 위한 링이 설치될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 구성으로 이루어진 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법은, (a) 일정두께의 수평부재 상면 일측에 일정높이 및 일정너비의 홈을 형성하는 단계; (b) 상기 수평부재의 모서리 영역에 수직방향으로 설치되는 일정두께의 수직 부재 저면 일측에 상기 수평부재의 홈에 대응하는 홈을 형성하는 단계; (c) 상기 수평부재의 모서리 영역에 수직부재를 직각으로 위치고정시키되, 상기 수평부재의 홈과 수직부재의 홈이 일치되도록 하여 일정크기의 공간부를 형성하고, 상기 공간부에 복수단의 벨로우즈를 개재시켜서 그 양단을 고정시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 수직부재의 저부 안쪽면에 일정너비 및 일정높이의 요부를 형성하여, 수평부재와 수직부재의 홈들에 의해 형성된 공간부에 개방부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수직부재의 요부에 대응하는 철부를 갖는 커버를 구비하여, 상기 커버의 철부를 수직부재의 요부에 끼워맞추어 설치하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 이 경우 상기 커버의 철부를 수직부재의 요부에 끼워맞춘 상태에서, 상기 커버의 외면으로부터 체결부재를 관통설치하여 상기 커버와 수직부재를 상호 고정시키는 것이 바람직하다.
상기 커버를 수직부재에 대하여 고정시킬 때, 상기 커버의 저면과 수평부재의 사이에 기밀부재를 더 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수평부재의 모서리영역에 수직부재를 직각으로 위치고정시킨 상태에서, 상기 수평부재의 저면으로부터 체결부재를 관통설치하여 상기 수평부재와 수직부재를 상호 고정시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또 한편으로, 상기 복수단의 벨로우즈 일단은 수평부재의 홈 일측에 용접으로 고정시키고, 그 타단은 수직부재의 홈 일측에 용접으로 고정시키는 것이 바람직 하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 챔버에서 하부챔버의 제작관계를 순차적으로 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치용 챔버에서 하부챔버(100)를 이루는 수평부재(110)의 상면 일측에는 일정깊이 및 일정너비 만큼의 홈(112)이 형성되어 있다.
또한, 상기 하부챔버(100)를 이루는 수직부재(120)에서 상기 수평부재(110)와 당접되는 저면의 안쪽에는 상기 수평부재의 홈과 대응하는 홈(122)이 형성되어 있다.
이때, 상기 수직부재(120)에서 수평부재(110)와 당접되는 저면에서 안쪽면으로부터 일정깊이 및 일정높이만큼 요부(124)가 형성되어 있다.
따라서, 상기 요부(124)에 의하여 수평부재(110)의 홈(112)과 수직부재(120)의 홈(122)이 일치된 상태에서 일부는 개방부(132)를 이루게 된다.
상기 수평부재(110)의 홈(112)과 수직부재(120)의 홈(122)에 의해 형성되는 공간부(130)에는 벨로우즈(Bellows)(140)가 설치되어서 기밀을 유지시키게 되며, 상기 수직부재(120)의 요부(凹部)(124)에 끼워지는 철부(凸部)(162)를 갖는 커버(Cover)(160)가 구비되어 상기 수평부재(110)와 수직부재(120)의 기밀성을 더욱 증대시키게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 수평부재(110)와 수직부재(120)의 제작과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수평부재(110)의 상면 모서리 영역에 수직부재(120)의 저면을 일치시킨 상태에서 상기 수평부재(110)의 저면으로부터 체결부재(150)를 관통시켜서 상호 결합시킨다.
이때, 상기 수평부재(110)의 상면 일측에 형성된 홈(112)과, 상기 수직부재(120)의 저면 안쪽에 형성된 홈(122)은 서로 일치된 상태를 이루되, 상기 수직부재(120)의 안쪽에 형성된 요부(124)에 의해 상기 홈(112.122)들에 의해 형성된 공간부(130)의 일측에는 개방부(132)가 형성된다.
상기 개방부(132)를 통해서 복수단으로 된 벨로우즈(140)를 삽입시키되, 그 일단은 수평부재(110)의 홈(112) 일측에 용접으로 고정시키고, 타단은 수직부재(120)의 홈(122) 일측에 용접으로 고정시킨다.
여기서, 상기 벨로우즈(140)는 챔버를 이루는 수평부재(110) 및 수직부재(120)와 동일재질인 것을 적용하는 것이 바람직하며, 또한 상기 벨로우즈(140)는 도 3a에서와 같이, 수평부재(110)와 수직부재(120)를 체결부재(150)에 의해 결합시키기 이전에 그 양단을 수평부재(110)의 홈(112) 일측과 수직부재(120)의 홈(122) 일측에 용접으로 결합시킨 후, 상기 수평부재(110)와 수직부재(120)를 체결부재(150)에 의해 결합시킬 수도 있다.
따라서, 상기 벨로우즈(140)에 의하여 수평부재(110)와 수직부재(120)는 기 밀성이 유지된다.
이때, 상기 벨로우즈(140)는 복수단으로 굴곡된 형태로 이루어짐으로써, 신장 또는 수축이 가능 한 바, 상기 수평부재(110)와 수직부재(120)의 안쪽 즉, 챔버의 내부에서 진공과 대기압으로 변환에 대응이 가능하게 된다.
다음에, 도 3c에서와 같이 상기 수직부재(120)의 요부(124)에 객체로 이루어진 커버(160)의 철부(162)를 인입시키고, 상기 커버(160)의 외면으로부터 체결부재(170)를 관통시켜서 상기 커버(160)를 수직부재(120)에 대하여 결합시킨다.
이때, 상기 커버(160)의 저면과 수평부재(110)의 상면 사이에는 오링(O-ring) 등의 기밀부재(180)를 끼워서 기밀을 유지시키도록 하는 것이 바람직하다.
상기 커버(160)를 조립하는 이유는, 챔버 내부에서 진공과 대기압으로의 변환시 상기 벨로우즈(140)의 가변을 최대한 억제시키고, 또한 보조적으로 기밀을 유지시키도록 함은 물론, 챔버 내부에서 플라즈마 발생시 공정가스의 누수를 예방하고 플라즈마 발생구간의 변위로 인하여 원활한 기판 처리가 이루어지 않는 것을 예방하기 위함이다.
참고로, 본 발명의 실시 예에서 하부챔버(100)의 수평부재(110)와 수직부재(120)를 예로 들어 설명하였으나, 상부챔버의 수평부재와 수직부재의 조립시에도 상기와 같은 구성 및 제작방법을 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리장치용 챔버 및 그 제 작방법에 의하면, 두께가 두꺼운 수평부재와 수직부재들을 간단한 조립작업으로 직각을 이루고 기밀이 유지되게 조립할 수 있게 됨으로써, 기판의 대면적화에 따라 요구되는 대형 챔버의 제작이 가능해지는 효과가 있다.
즉, 수평부재에 대하여 수직부재들을 체결부재에 의하여 직각이 유지되게 조립한 후, 벨로우즈를 이용하여 기밀이 유지되게 함으로써, 간단한 조립작업으로 대형 챔버의 제작이 가능해지게 되는 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명은 챔버를 제작함에 있어서, 용접부위의 면적을 줄이고, 그 용접시간을 줄임으로써, 챔버를 이루는 수평부재와 수직부재들의 재질특성이 변화되지 않는 효과도 있다.

Claims (15)

  1. 일정두께를 가지며, 그 상면 일측에는 일정깊이 및 일정너비의 홈이 형성된 수평부재와;
    상기 수평부재의 모서리 영역에 직각으로 설치되며, 그 저면 일측에는 상기 수평부재의 홈에 대응하는 홈이 형성된 수직부재와;
    상기 수평부재의 홈과 수직부재의 홈이 포개어져서 형성되는 공간부에 설치되어 기밀유지의 기능을 담당하는 것으로서, 복수단으로 굴곡된 형태로 이루어져서 신장 또는 수축이 가능함에 따라 챔버 내부에서의 진공과 대기압으로의 변환에 대응이 가능한 벨로우즈를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수직부재의 홈 너비는 상기 수평부재의 홈 너비에 비하여 짧게 구성되어서, 상기 홈들이 포개어져서 형성되는 공간부에는 일정크기의 개방부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 벨로우즈의 일단은 상기 수평부재의 홈 일측에 용접으로 고정되고, 그 타단은 상기 수직부재의 홈 일측에 용접으로 고정된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수평부재와 수직부재의 당접부위에는 체결부재가 관통설치되어서 상기 수평부재와 수직부재가 직각으로 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수평부재와 수직부재의 당접부위 안쪽면에 설치되어서 상기 공간부를 차폐시키는 커버를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수직부재의 저부 안쪽에는 일정깊이 및 일정높이의 요부가 형성되고, 상기 커버에는 상기 요부에 대응하는 철부가 형성되어서 상기 커버의 철부가 수직부재의 요부에 끼워맞춤되어 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 커버와 수직부재의 당접부위에는 체결부재가 관통설치되어서 상기 커버와 수직부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 커버와 수평부재 사이에는 기밀유지를 위한 링이 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중, 적어도 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리장치용 챔버를 제작하는 방법에 있어서,
    (a) 일정두께의 수평부재 상면 일측에 일정높이 및 일정너비의 홈을 형성하는 단계;
    (b) 상기 수평부재의 모서리 영역에 수직방향으로 설치되는 일정두께의 수직부재 저면 일측에 상기 수평부재의 홈에 대응하는 홈을 형성하는 단계;
    (c) 상기 수평부재의 모서리 영역에 수직부재를 직각으로 위치고정시키되, 상기 수평부재의 홈과 수직부재의 홈이 일치되도록 하여 일정크기의 공간부를 형성 하고, 상기 공간부에 복수단의 벨로우즈를 개재시켜서 그 양단을 고정시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수직부재의 저부 안쪽면에 일정너비 및 일정높이의 요부를 형성하여, 수평부재와 수직부재의 홈들에 의해 형성된 공간부에 개방부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 수직부재의 요부에 대응하는 철부를 갖는 커버를 구비하여, 상기 커버의 철부를 수직부재의 요부에 끼워맞추어 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 커버의 철부를 수직부재의 요부에 끼워맞춘 상태에서, 상기 커버의 외면으로부터 체결부재를 관통설치하여 상기 커버와 수직부재를 상호 고정시키는 단 계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 커버를 수직부재에 대하여 고정시킬 때, 상기 커버의 저면과 수평부재의 사이에 기밀부재를 더 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 수평부재의 모서리영역에 수직부재를 직각으로 위치고정시킨 상태에서, 상기 수평부재의 저면으로부터 체결부재를 관통설치하여 상기 수평부재와 수직부재를 상호 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 복수단의 벨로우즈 일단은 수평부재의 홈 일측에 용접으로 고정시키고, 그 타단은 수직부재의 홈 일측에 용접으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치용 챔버의 제작방법.
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KR20060034840A (ko) * 2004-10-20 2006-04-26 주식회사 에이디피엔지니어링 플라즈마 처리장치

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