KR101403327B1 - 기판 처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 챔버에 반입되는 기판을 받는 핀이 고정식이고, 이 핀에 놓인 기판을 이 상태에서 처리하기 때문에, 기판을 내려놓거나 들어 올리는 과정에서 기판이 손상 또는 파손되는 문제가 없고, 기판의 처리속도를 개선할 수 있으며, 장치의 구성을 단순화 및 콤팩트화할 수 있다.

Description

기판 처리장치 및 방법{Apparatus and Method for Processing Substrate}
본 발명은 기판을 처리하기 위한 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체나 평판디스플레이(flat panel display, FPD)를 제조하는 장비는 챔버(chamber) 및 챔버에 반입된 기판을 지지하는 복수의 핀(pin)을 포함하는데, 이러한 챔버와 핀은 반도체나 평판디스플레이의 제조장비에 모두 동일하거나 유사한 방식으로 적용되는 것이므로, 이하에서는 챔버와 핀이 평판디스플레이의 제조장비에 적용된 것을 중심으로 하여 배경기술을 살펴보기로 한다.
LCD(liquid crystal display, 액정디스플레이)나 PDP(plasma display panel, 플라즈마 디스플레이 패널)나 OLED(organic light emitting diode, 유기발광다이오드)와 같은 평판디스플레이(flat panel display, FPD)의 제조공정에 채택되는 장비로는 플라즈마(plasma)를 이용하는 기판 처리장치 등이 있다.
일반적인 기판 처리장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리장치는 기판의 처리공간을 제공하는 챔버(1), 챔버(1)의 처리공간에 대향하도록 배치된 상부전극 어셈블리(upper electrode assembly)(2) 및 하부전극 어셈블리(lower electrode assembly)(3), 하부전극 어셈블리(3)에 상하이동 가능하도록 설치된 복수의 리프트 핀(lift pin)(4), 복수의 리프트 핀(4)을 이동시키는 리프트 핀 승강기구(5)를 포함한다.
여기에서, 리프트 핀(4)은 기판이 로봇에 의하여 챔버(1)에 반입되어 상부전극 어셈블리(2)와 하부전극 어셈블리(3) 사이에 위치되면 리프트 핀 승강기구(5)에 의하여 상승되어 기판을 받은 후, 하강되어 하부전극 어셈블리(3)에 기판을 내려놓는다. 하부전극 어셈블리(3)는 그 위에 이렇게 기판이 놓이므로 스테이지(stage)라 칭하기도 한다. 기판은 하부전극 어셈블리(3)에 놓인 상태에서 처리가 이루어진다. 처리된 기판의 반출 시, 리프트 핀(4)은 상승되어 하부전극 어셈블리(3)에 놓인 기판을 들어 올리고, 기판이 로봇에 의하여 반출되면 하강된다.
이와 같이, 기판 처리장치는 기판의 반입 및 반출 시 리프트 핀(4)을 승강시키므로 기판을 내려놓거나 들어 올리는 과정에서 기판의 출렁거림이나 흔들림이 발생되면서 기판(특히, 대면적 기판)이 손상되거나 파손될 수 있다. 이에 따르면, 리프트 핀(4)의 개수 증가가 요구되기도 한다.
또한, 리프트 핀(4)의 승강 작동시간이 기판의 반입 및 반출시간에 포함되는 데다, 리프트 핀(4)의 승강속도를 높일수록 기판의 출렁거림이 심화되는 점으로 인하여 작업속도 개선이 쉽지 않았다.
본 발명은 기판의 반입 및 반출을 한층 안정적으로 이룰 수 있고, 기판의 반입 및 반출시간을 단축할 수 있는 기판 처리장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 구성의 단순화, 콤팩트(compact)화를 이룰 수 있는 기판 처리장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 처리공간을 제공하는 챔버와; 상기 챔버의 처리공간에 세워져 있도록 고정되어 상기 챔버에 반입된 기판을 지지하는 복수의 지지핀을 포함하는 기판 처리장치가 제공된다.
상기 복수의 지지핀은 상기 기판과의 접촉면적이 증대되도록 상기 기판과 접촉하는 상단 측이 확장된 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치는 상기 지지핀의 상측에 배치된 상부전극 어셈블리와; 상기 지지핀의 하측에 상기 상부전극 어셈블리와 대향하도록 배치되고 상기 지지핀이 세워진 하부전극 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치는 상기 챔버의 처리공간에 상기 기판의 처리에 요구되는 처리가스를 제공하는 처리가스 공급수단을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 처리가스 공급수단은 샤워 헤드를 포함할 수 있고, 상기 샤워 헤드는 상기 상부전극 어셈블리에 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치는 상기 지지핀에 의하여 지지된 기판의 둘레 측에 상기 기판의 둘레를 따라 배치된 배플과; 상기 배플을 상하방향으로 이동시키는 배플 승강기구를 더 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치는 상기 지지핀의 하측에 배치되며 상기 지지핀이 세워진 핀 지지부재를 더 포함하고, 상기 배플은 상기 기판의 둘레에 위치 시 상기 기판의 둘레와 상기 챔버의 벽체 사이에서 상기 챔버의 처리공간을 상하로 구획하는 배플 본체와; 상기 배플 본체에서 하측으로 연장되며 상기 핀 지지부재의 둘레를 둘러싸서 상기 기판과 상기 핀 지지부재 사이의 공간을 덮는 덮개부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 챔버에 처리할 기판을 반입하여 상기 기판을 상기 챔버의 처리공간에 고정된 복수의 지지핀에 놓는 기판 반입단계와; 상기 지지핀에 상기 기판이 놓여진 상태에서 상기 기판을 처리하는 기판 처리단계와; 상기 지지핀에 놓여진 상태로 처리된 기판을 반출하는 기판 반출단계를 포함하는 기판 처리방법이 제공된다.
본 발명은 챔버에 반입되는 기판을 고정식 지지핀에 의하여 지지한 상태에서 처리하기 때문에, 기판을 내려놓거나 들어 올리는 과정이 불필요하여 기판을 내려놓거나 들어 올리는 과정에서 기판이 손상 또는 파손되는 문제가 없고, 기판의 처리속도(특히, 기판의 반입 및 반출속도)를 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같이 기판을 처리함에 따라 장치의 구성을 단순화 및 콤팩트화할 수 있고, 나아가서는 장치의 원가를 절감할 수 있는데, 예를 들어, 지지핀을 승강시키기 위한 구동유닛, 스테이지(하부전극 어셈블리)에 놓인 기판을 척킹하기 위한 정전척 등을 생략할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리장치가 도시된 구성도이다.
도 3은 도 2의 A 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리방법이 도시된 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명에 따른 기판 처리장치는 반도체 제조를 위한 공정에도 채택, 사용될 수 있는 것이나, 본 실시예에서는 평판디스플레이의 제조장비에 적용된 것을 중심으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리장치가 도시된 구성도로, 도 2에 도시된 기판 처리장치는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각(에칭, etching)하는 장비이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리장치는, 기판(S)의 처리공간을 제공하는 챔버(10)를 포함하는데, 이 챔버(10)의 벽체에는 챔버(10)에 기판(S)(이하, 도면부호의 병기는 생략한다.)을 반입하고 반입된 기판을 반출하기 위한 기판 출입구(11)(게이트 슬릿, gate slit)가 마련되고, 이 기판 출입구(11)는 게이트 밸브(gate valve)(15)에 의하여 개폐된다. 도시하지는 않았으나, 챔버(10)의 바닥에는 배기구가 적어도 하나 마련되고, 배기구에는 배기펌프가 연결된다.
챔버(10)의 처리공간에서, 상부에는 기판을 처리하는 데 있어 요구되는 처리가스를 공급하기 위한 샤워 헤드(shower head)를 갖는 상부전극 어셈블리(20)가 배치되고, 상부전극 어셈블리(20)의 하측에는 하부전극 어셈블리(30)가 상부전극 어셈블리(20)와 정면으로 마주하도록 배치된다. 하부전극 어셈블리(30)는 챔버(10)의 바닥에 부착된 형태로 장착하는 것이 바람직하다.
하부전극 어셈블리(30)의 상부에는 챔버(10)에 반입된 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀(40)이 고정되어, 하부전극 어셈블리(30)는 지지핀(40)들을 지지하는 핀 지지부재의 역할을 한다. 지지핀(40)들은 상하방향으로 세워지고 기판을 안정감 있게 지지하기 위한 소정의 패턴으로 배열된다.
도 3은 도 2의 A 부분 확대도로, 도 3 도시된 바와 같이, 지지핀(40)들은 기판과의 접촉면적이 증대되도록 기판과 접촉하는 상단 측이 확장된 구조를 가져, 지지핀(40)들의 상단에는 확장부(41)가 마련된다. 확장부(41)에 의하면, 지지핀(40)들은 기판을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 지지핀(40)에 의하여 지지된 기판의 둘레 측에 기판의 둘레를 따라 배치되어 기판의 둘레 측과 챔버(10)의 벽체 사이에 개재된 배플(baffle)(50), 이 배플(50)을 상하방향으로 이동시켜 위치를 변경시키는 배플 승강기구(60)를 더 포함한다.
여기에서, 배플(50)은 배플 승강기구(60)에 의하여 이동되어서 지지핀(40)에 의하여 지지된 기판의 둘레에 위치된 때 기판의 둘레와 챔버(10)의 벽체 사이에서 챔버(10)의 처리를 상하로 구획하는 배플 본체(51), 배플 본체(51)에서 하측으로 일체로 연장되며 하부전극 어셈블리(30)의 둘레를 둘러싸는 덮개부재(52)를 포함한다. 참고로, 배플 본체(51)에 의하여 구획된 챔버(10)의 처리공간의 상부는 기판의 처리가 이루어지는 공정영역이 된다.
배플 본체(51)는 소정의 개구율을 가지도록 슬릿(slit) 등 관통구멍을 갖고, 덮개부재(52)는 지지핀(40)에 의하여 하부전극 어셈블리(30)로부터 상측으로 이격된 기판과 하부전극 어셈블리(30) 사이의 공간을 덮을 수 있는 구조를 갖는다.
배플 승강기구(60)는 배플 본체(51)나 덮개부재(52)에 상단부가 연결된 상태로 챔버(10)의 바닥에 상하이동이 가능하도록 관통된 복수의 승강로드, 챔버(10)의 하측에서 승강로드들의 하단부를 연결하는 연결 플레이트, 연결 플레이트를 상하로 이동시키는 플레이트 구동유닛을 포함할 수 있다. 플레이트 구동유닛으로는 모터로부터 제공되는 동력을 연결 플레이트에 전하는 볼 스크루(ball screw)가 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리방법이 도시된 순서도이다. 이 도 4를 참조하여 기판 처리방법을 설명한다.
처리할 기판은 로봇에 의하여 챔버(10)에 반입되어 하부전극 어셈블리(30)에 세워진 고정식 지지핀(40)에 놓인다. 지지핀(40)은 고정되어 있으므로, 지지핀(40)에 의하여 지지된 기판은 지지핀(40)에 놓여진 상태에서 그대로 처리된다.
기판의 처리 시, 배플 본체(51)는 기판의 둘레와 챔버(10)의 벽체 사이에 위치하도록 이동되어, 기판과 하부전극 어셈블리(30) 사이의 공간은 덮개부재(52)에 의하여 덮인다. 챔버(10)에 처리가스가 분사되고, 상부전극 어셈블리(20)와 하부전극 어셈블리(30)에 전원이 공급되면, 기판이 처리가 개시된다. 이 때, 공급되는 처리가스는 플라즈마 상태가 되고, 기판은 플라즈마의 작용에 의하여 처리된다.
이와 같은 기판의 처리과정에서, 배기펌프는 처리가스를 흡입하여 챔버(10)의 외부로 배출시킨다. 처리가스의 흐름은 배플 본체(51)에 의하여 저지되어 일정량씩 배플 본체(51)의 관통구멍을 통과, 덮개부재(52)의 차단작용에 의하여 기판과 하부전극 어셈블리(30) 사이의 공간으로의 유입이 저지됨에 따라 배기구 측으로 유동된다. 이 때, 덮개부재(52)에 의하면, 기판의 처리 시 지지핀(40)에 의하여 지지된 기판의 저면에 대하여 처리가 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
기판의 처리가 완료되면, 지지핀(40)에 놓여진 기판은 로봇에 의하여 반출된다.
이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들면, 위에서는 본 발명에 따른 기판 처리장치가 플라즈마에 의한 에칭공정을 위한 장비인 것으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판 처리장치에서 챔버(10), 지지핀(40) 등은 기판의 포토레지스트(photoresist)를 제거하는 공정인 애싱(ashing)을 위한 장비를 구성하는 데에도 적용될 수 있다.
10 : 챔버 20 : 상부전극 어셈블리
30 : 하부전극 어셈블리 40 : 지지핀
41 : 지지핀의 확장부 50 : 배플
60 : 배플 승강기구 S : 기판

Claims (6)

  1. 플라즈마에 의하여 기판을 처리하기 위한 처리공간을 제공하는 챔버,
    상기 처리공간에서 반입된 기판을 하측에서 지지하는 복수의 지지핀,
    상기 처리공간의 하부에 배치되며 상부에 상기 복수의 지지핀이 세워진 상태로 고정된 핀 지지부재,
    상기 고정된 지지핀에 의하여 지지된 기판의 둘레를 따라 배치되어 상기 처리공간을 상기 지지된 기판과 함께 상하로 구획하며 관통구멍을 갖는 배플 본체와; 상기 배플 본체로부터 하측으로 연장되고 상기 핀 지지부재의 둘레를 둘러싸서 상기 지지된 기판과 상기 핀 지지부재 사이의 공간을 차폐하는 덮개부재로 구성됨으로써, 상기 지지된 기판과 상기 핀 지지부재 사이의 공간에 플라즈마가 발생되어 상기 지지된 기판의 저면이 플라즈마에 의하여 처리되는 것을 방지할 수 있는 배플을 포함하는 기판 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 지지핀은 상기 기판과의 접촉면적이 증대되도록 상기 기판과 접촉하는 상단 측이 확장된 구조를 가지는 기판 처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리공간의 상부에는 상기 핀 지지부재와 대향함과 아울러 상기 복수의 지지핀으로부터 상측에 위치하도록 상부전극 어셈블리가 배치되고,
    상기 핀 지지부재는 하부전극 어셈블리인 기판 처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배플 본체와 덮개부재로 구성된 배플을 상하방향으로 이동시키는 배플 승강기구를 더 포함하는 기판 처리장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1의 챔버에 처리할 기판을 반입하여 상기 기판을 청구항 1의 핀 지지부재에 세워진 상태로 고정된 복수의 지지핀에 놓는 기판 반입단계와;
    상기 지지핀에 기판이 놓이고 상기 챔버의 처리공간이 상기 지지핀에 놓인 기판 및 청구항 1의 배플 본체에 의하여 상하로 구획되며 상기 지지핀에 놓인 기판과 핀 지지부재 사이의 공간이 청구항 1의 덮개부재에 의하여 차폐된 상태에서, 플라즈마에 의하여 기판을 처리하는 기판 처리단계와;
    상기 지지핀에 놓여진 상태로 처리된 기판을 반출하는 기판 반출단계를 포함하는 기판 처리방법.
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