KR101448817B1 - 진공처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LCD 패널용 유리 등의 기판에 대하여 식각, 증착 등의 진공처리를 수행하는 진공처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 진공처리를 수행하는 진공챔버와; 상기 기판을 지지하도록 상기 진공챔버 내에 설치되며 상면에 정전력에 의하여 기판을 흡착시키는 정전척이 형성되는 기판지지대를 포함하며, 상기 기판지지대는 상기 기판의 저면과 상기 기판지지대의 상면 사이로 플라즈마가 침입하는 것을 방지하기 위하여 상기 기판지지대에서 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 가장자리 부분을 따라서 형성된 "다수개의 돌출턱" 및 "하나 이상의 요홈부" 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마침입방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치를 개시한다.

Description

진공처리장치 {Vacuum Processing Apparatus}
본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LCD 패널용 유리 등의 기판에 대하여 식각, 증착 등의 진공처리를 수행하는 진공처리장치에 관한 것이다.
진공처리장치는 진공챔버에 형성된 처리공간에서 플라즈마를 형성하여 기판지지대 위에 안착된 기판의 표면을 증착, 식각하는 등 진공처리공정을 수행하는 장치를 말한다.
이러한 진공처리장치는 진공처리를 수행하는 과정에서 처리공간에 형성된 플라즈마의 영향으로 기판이 가열되어 진공처리가 원활하게 수행되지 못하게 될 수 있다. 따라서 진공처리장치는 플라즈마에 의하여 기판의 온도가 지나치게 상승되는 것을 방지하고 균일한 온도분포를 이루도록 헬륨가스와 같은 전열가스가 기판과 기판을 지지하는 기판지지대 사이로 주입된다.
도 1은 종래의 진공처리장치에서 기판을 지지하는 기판지지대의 일부를 보여 주는 일부 단면도이다.
한편 기판과 기판지지대 사이에 주입된 전열가스는 도 1에 도시된 바와 같이, 정전인력의 변화, 전열가스의 압력변화 등으로 인하여 기판(1)과 기판지지대(14) 사이에 미세한 틈이 발생할 수 있다.
그런데 상기와 같이 기판(1)과 기판지지대(14) 사이에 미세한 틈이 발생하는 경우 그 틈으로 플라즈마가 침입하여 고가의 부재인 기판지지대(14)의 상면에 설치된 정전척, 하부전극 등을 손상시켜 자주 교체하거나 보수하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전열가스의 누출에 의하여 기판과 기판지지대 사이에 미세한 틈이 형성되더라도 그 틈을 통하여 플라즈마가 침입되는 것을 방지하여 기판지지대에 설치된 정전척, 하부전극 등이 손상되는 것을 방지할 수 있는 진공처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서 본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 진공처리를 수행하는 진공챔버와; 상기 기판을 지지하도록 상기 진공챔버 내에 설치되며 상면에 정전력에 의하여 기판을 흡착시키는 정전척이 형성되는 기판지지대를 포함하며, 상기 기판지지대는 상기 기판의 저면과 상기 기판지지대의 상면 사이로 플라즈마가 침입하는 것을 방지하기 위하여 상기 기판지지대에서 상기 기판의 가장자리 부분을 지지하는 가장자리 부분을 따라서 형성된 "다수개의 돌출턱" 및 "하나 이상의 요홈부" 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마침입방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치를 개시한다.
상기 돌출턱 또는 요홈부는 상기 기판지지대의 가장자리 부분을 따라서 폐곡선을 형성할 수 있다.
또한 상기 돌출턱 또는 요홈부는 다중의 폐곡선을 형성할 수 있다.
상기 플라즈마침입방지부는 상기 정전척의 가장자리 부분을 따라서 설치될 수 있다.
상기 정전척의 상면에는 기판을 지지하는 다수개의 돌기부들이 형성될 수 있다.
상기 플라즈마침입방지부는 상기 플라즈마침입방지부는 상기 정전척, 하부전극 및 실드링 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
상기 다수개의 돌출턱들의 높이는 서로 동일한 높이를 가지거나 일부가 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
상기 돌출턱의 높이는 40㎛~50㎛인 것이 바람직하다.
상기 요홈부는 상기 기판지지대의 가장자리 부분을 따라서 다수개로 형성되며, 상기 요홈부의 끝단부분은 인접하는 요홈부의 끝단부분의 일부가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 진공처리장치는 기판지지대에서 기판의 가장자리를 지지하는 가장자리 부분을 따라서 형성된 "다수개의 돌출턱" 또는 "하나 이상의 요홈부" 중 적어도 어느 하나로 구성된 플라즈마침입방지부를 기판을 지지하는 기판지지대에 설치하여 전열가스의 누출에 의하여 기판이 기판지지대로부터 일부가 들어 올려지더라도 정전척이나 하부전극 등 구성부품이 플라즈마에 직접 노출되는 것을 방지하여 구성부품의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명에 따른 진공처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 진공처리장치를 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2의 진공처리장치의 일부를 보여주는 평면도이고, 도 4a는 도 2에서 플라즈마침입방지부를 보여주는 부분을 확대한 일부 단면도이고, 도 4b 및 도 4c는 플라즈마침입방지부의 변형례를 보여주는 일부 단면도들이고, 도 5는 플라즈마침입방지부의 또 다른 변형례를 보여주는 일부 평면도이다. 도 2 내지 도 5에 도시된 도면은 설명의 편의상 정전척의 돌기부 등 일부 구성은 실제 치수와는 다르게 도시하였다.
본 발명에 따른 진공처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 식각, 증착 등의 진공처리를 위한 처리공간(S)이 형성된 진공챔버(100)와, 진공챔버(100) 내에 설치되어 기판(1)을 지지하는 기판지지대(140)와, 기판지지대(140)에 설치되어 기판(1)의 저면과 기판지지대(140) 사이로 플라즈마가 침입하는 것을 방지하는 플라즈마침입방지부(310)를 포함하여 구성된다.
상기 진공챔버(100)는 설계조건 및 디자인에 따라서 다양한 형상 및 구조를 가지도록 제작될 수 있으며, 서로 결합되어 처리공간(S)을 형성하는 상부하우징(110) 및 하부하우징(120)-또는 상부리드-을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 진공챔버(100)의 측면에는 게이트밸브(미도시)에 의하여 개폐되며 기판의 입출을 위한 게이트(150)가 형성된다.
그리고 상기 진공챔버(100)는 처리공간(S)에서 진공처리를 수행할 수 있는 압력조건(진공압)을 유지하기 위하여 진공펌프(미도시)와 연결되는 배기구(미도시), 처리공간(S)으로 공정가스 등을 주입하기 위하여 가스공급장치와 연결되는 가스공급관, 플라즈마 형성을 위한 전원인가부 등 다양한 설치물들이 설치될 수 있다.
상기 전원인가부는 플라즈마 형성을 위하여 진공챔버(100)에 설치되며, 전원인가방식에 따라서 다양하게 구성될 수 있다. 일례로, 진공챔버(100) 및 샤워헤드(230)를 접지하여 상부전극으로 구성하고, 기판지지대(140)의 일부에 RF 전원을 인가하여 하부전극으로 구성할 수 있다.
상기 기판지지대(140)는 기판(1)을 지지하기 위한 구성으로서, 다양한 구성이 가능하며 다수개의 플랜지(170) 들에 의하여 지지되어 진공챔버(100)에 설치될 수 있다.
상기 기판지지대(140)는 일례로서, 플랜지(170)에 의하여 지지되어 설치되는 금속재질의 베이스플레이트(240)와, 베이스플레이트(240) 상에 설치되는 절연층(미도시)과, 절연층 상에 설치되어 접지되거나 RF전원이 인가되는 하부전극(220)을 포함하여 구성되며, 하부전극(220) 상에는 정전척(210)이 형성된다. 이때 하부전극(220)에는 온도제어를 위한 온도제어플레이트가 설치될 수 있다.
그리고 상기 기판지지대(140)의 상면에는 정전력에 의하여 기판(1)을 흡착고정하는 정전척(210)이 형성된다.
상기 정전척(210)은 하부전극의 일부를 이루는 모재(미도시)와, 모재 상에 형성되는 제1절연층(미도시)과, 제1절연층 상에 형성되어 DC전원과 연결되는 전극 층(미도시)과, 전극층 상에 형성되는 제2절연층(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 모재의 하면에는 냉각플레이트와 같은 온도제어플레이트가 설치된다.
상기 정전척(210)은 직류전원의 인가에 의하여 발생하는 정전인력이 기판(1)에 작용하게 되고 기판(1)은 정전인력에 의하여 기판지지대(140)에 흡착되어 고정된다.
한편 상기 기판지지대(140)는 기판(1)과 기판지지대(140)의 상면, 즉 정전척(210)의 상면 사이에 전열가스를 공급할 수 있는 전열가스공급장치(160)와 연결되는 하나 이상의 전열가스 주입공(141)이 형성될 수 있다.
그리고 기판지지대(140)의 상면, 즉 정전척(210)의 상면에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(1)을 지지하면서 전열가스가 유동할 수 있도록 정전척(210)의 상면과 기판(1)의 저면과 미세한 간격을 형성하도록 다수개의 돌기부(211) 또는 요홈부(미도시)가 형성될 수 있다.
상기 플라즈마침입방지부(310)는 정전인력의 변화, 전열가스의 압력변화, 처리공간 내의 압력변화 등 기판(1)의 주변환경의 변화에 의하여 전열가스가 누출되면서 기판(1)의 일부가 기판지지대(140)로부터 상측으로 들어 올려지더라도 기판(1)의 저면과 기판지지대(140)의 상면 사이로 플라즈마가 침입되는 것을 방지하기 위한 구성으로 기판지지대(140)에서 기판(1)의 가장자리를 지지하는 가장자리 부분에 설치된다.
상기 플라즈마침입방지부(310)는 기판지지대(140)에서 기판(1)의 가장자리를 지지하는 가장자리 부분을 따라서 형성된 "다수개의 돌출턱(311)" 및 "하나 이상의 요홈부(312)" 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되며 도 3, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5에 도시된 바와 같이, 돌출턱 및 요홈부의 단독, 또는 그 조합에 의하여 다양하게 구성될 수 있다. 이때 돌출턱으로만 구성되는 경우 기판지지대(140)를 기준으로 중심에서 가장자리 방향으로 2개 이상의 턱으로 형성되어야 한다.
즉, 상기 플라즈마침입방지부(310)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판지지대(140)를 기준으로 중심에서 가장자리 방향으로 2개 또는 4개 등 "다수개의 돌출턱(311)" 또는 1개 또는 3개 등 "하나 이상의 요홈부(312)"로 구성될 수 있다.
또한 상기 플라즈마침입방지부(310)는 도 4c에 도시된 바와 같이, 기판지지대(140)를 기준으로 중심에서 가장자리 방향으로 다수개의 돌출턱(311)이 형성되며 그 중 일부의 높이가 다르게 형성될 수 있다. 이때 각 돌출턱(311)들 간의 간격, 즉 요홈부(312)의 폭은 기판(1)이 미세하게 휠 수 있을 정도의 폭을 가지는 것이 좋다.
발명에 따른 플라즈마침입방지부(310)를 구성하는 돌출턱(311) 및 요홈부(312)는 LCD 패널용 유리기판이 얇고 휘기 쉬운 성질에 착안된 구성으로, 기판지지대(140)의 가장자리 부분에서 돌출된 다수개의 턱이나 홈을 형성하는 경우 돌출된 턱 및 홈을 따라서 기판(1)이 휘어진 상태로 안착되어 전열가스가 처리공간(S)으로 누출될 때 돌출된 턱 및 홈을 거치게 되므로 고가의 장비인 정전척(210) 등이 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편 기판(1)과 기판지지대(140) 사이에 형성되는 미세한 틈이 기판(1)의 가장자리 중 임의의 위치에서 발생할 수 있으므로 돌출턱(311) 또는 요홈부(312)는 기판지지대(140)의 가장자리 부분을 따라서 폐곡선을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 요홈부(312)는 폐곡선을 형성하지 않더라도 도 5에 도시된 바와 같이, 기판지지대(140)의 가장자리 부분을 따라서 순차적으로 다수개로 형성되고 각각의 요홈부(312)의 끝단부분은 인접하는 요홈부(312)의 끝단부분의 일부가 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
상기 돌출턱(311) 또는 요홈부(312)는 기판지지대(140)를 기준으로 중심에서 가장자리 방향으로 다수개, 즉 다중으로 형성될 수 있다. 여기서 상기 돌출턱(311) 또는 요홈부(312)는 폐곡선을 이루는 경우 다중의 폐곡선을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 다수개의 돌출턱(311)들의 높이(D) 또는 다수개의 요홈부(312)의 깊이(D)는 모두 동일한 높이를 가지거나, 도 4c에 도시된 바와 같이, 적어도 일부가 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
한편 상기 기판지지대(140)에 정전척(210)이 설치된 경우 플라즈마침입방지부(310)는 정전척(210)의 가장자리 부분을 따라서 설치될 수 있다.
그리고 상기 다수개의 돌출턱(311)들의 높이(D) 또는 다수개의 요홈부(312)의 깊이(D)는 정전척(210)에 형성된 돌기부(211)의 높이보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 약 40㎛~50㎛정도로 형성될 수 있다.
이때 상기 플라즈마침입방지부(310)는 정전척(210) 또는 하부전극 등 다른 구성부품의 일부로서 형성 또는 설치될 수 있으며, 용사, 기계적 가공 등 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.
상기와 같이 다수개의 돌출턱(311) 및 하나 이상의 요홈부(312) 중 적어도 어느 하나로 구성되는 플라즈마침입방지부(310)는 기판지지대(140)를 기준으로 중심에서 가장자리 방향으로 돌출턱(311) 또는 요홈부(312)가 형성됨으로써 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 플라즈마침입방지부(310)에서 기판을 지지하는 부분 중 여러 지점에서 기판(1)의 저면을 접촉, 즉 다중으로 접촉시킨다.
한편 진공처리 과정에서 기판(1)의 저면과 기판지지대(140)의 상면, 특히 정전척(210) 사이에는 전열가스가 주입될 때 전열가스의 압력변화, 처리공간 내의 압력변화 등으로 처리공간(S)으로 전열가스가 누출될 수 있는데, 누출되는 전열가스는 돌출턱(311)들에 의하여 형성된 요홈부 또는 기판지지대(140)에 형성된 요홈부(312)를 거친 후에 처리공간으로 누출된다.
이때 전열가스가 처리공간(S)으로 누출될 때 기판(1)의 일부분이 상측으로 들어 올려지게 되는데, 기판(1)의 저면이 여러 지점에서 접촉, 즉 다중으로 접촉되어 있으므로 상기 플라즈마침입방지부(310)는 기판지지대(140)의 상측면, 특히 정전척(210)이 처리공간(S)에 형성되는 플라즈마에 직접 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
따라서 상기와 같은 플라즈마침입방지부(310)는 기판지지대(140)의 상측면, 특히 정전척(210)이 처리공간(S)에 형성되는 플라즈마에 직접 노출되는 것을 방지하여 플라즈마가 기판(1)과 기판지지대(140) 사이로 침입하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 종래의 진공처리장치에서 기판을 지지하는 기판지지대의 일부를 보여주는 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 진공처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 진공처리장치의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 4a는 도 2에서 플라즈마침입방지부를 보여주는 A부분을 확대한 일부 단면도이다.
도 4b 및 도 4c는 플라즈마침입방지부의 변형례를 보여주는 일부 단면도들이다.
도 5는 플라즈마침입방지부의 또 다른 변형례를 보여주는 일부 평면도이다.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****
1: 기판 100: 진공처리장치
140: 기판지지대
210: 정전척 310: 플라즈마침입방지부

Claims (9)

  1. 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 진공처리를 수행하는 진공챔버와; 상기 기판을 지지하도록 상기 진공챔버 내에 설치되며 상면에 정전력에 의하여 기판을 흡착시키는 정전척이 형성되는 기판지지대를 포함하며,
    상기 기판지지대는 상기 기판지지대에서 상기 기판의 가장자리 저면을 지지하도록 플라즈마침입방지부가 돌출 형성되고,
    상기 정전척의 상면에는 기판의 저면을 지지하도록 상기 플라즈마침입방지부의 내측으로 다수개의 돌기부들이 형성되며,
    상기 플라즈마침입방지부는, 상기 기판의 저면과 상기 기판지지대의 상면 사이로 플라즈마가 침입하는 것을 방지하기 위하여 상기 기판의 가장자리 저면을 지지하는 부분에 "다수개의 돌출턱" 및 "하나 이상의 요홈부" 중 적어도 하나가 형성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 돌출턱 또는 요홈부는 상기 기판지지대의 가장자리 부분을 따라서 폐곡선을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌출턱 또는 요홈부는 다중의 폐곡선을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 플라즈마침입방지부는 상기 정전척의 가장자리 부분을 따라서 설치된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 플라즈마침입방지부는 상기 정전척, 하부전극 및 실드링 중 적어도 하나에 설치된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다수개의 돌출턱들의 높이는 서로 동일한 높이를 가지거나 일부가 서로 다른 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 돌출턱의 높이는 40㎛~50㎛인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 요홈부는 상기 기판지지대의 가장자리 부분을 따라서 다수개로 형성되 며, 상기 요홈부의 끝단부분은 인접하는 요홈부의 끝단부분의 일부가 서로 중첩되도록 형성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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