KR101470865B1 - 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배플의 개구량을 임의로 조절가능하게 함으로써, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 수 있도록 한 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 챔버내 상부 영역과 하부 영역에 각각 마련되는 상부전극과 하부전극; 상기 하부전극과 챔버내 벽면과의 사이에 마련되는 배플을 포함하여 이루어지되, 상기 배플은, 상기 하부전극과 챔버내 벽면과의 사이에 다수개로 분할되어 마련되고, 관통공들이 형성된 고정 배플과, 상기 고정 배플의 관통공들과 엇갈리게 관통공들이 형성되고, 승강수단에 의해 승강되면서 각 관통공들의 개구율이 확대 또는 축소되면서 배기량이 조절되도록 하는 승강 배플을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

배플, 플라즈마, 챔버, 하부전극, 평판표시소자

Description

배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치{Plasma processing apparatus for control of baffle opening volume}

본 발명은 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부전극과 공정챔버의 내벽 사이에 마련된 배플의 개구 면적을 조절할 수 있도록 한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치, 액정표시 장치 등의 평판표시소자를 제조하는 과정에서는 플라즈마를 사용하여 기판에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치가 사용된다.

이러한 평판표시소자에 플라즈마 처리를 실시하는 과정을 설명하면 우선, 기판수납장치(이하, '카세트'라 함)에 다수 적재된 기판을 운송 로봇에 의해 반입 또는 반출시키되 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버(Load lock chamber)내로 반입시키고 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공을 만들고 난 다음, 이송수단을 작동시켜 기판을 반송챔버(Transfer chamber) 로 이동시킨다.

기판이 이송된 반송챔버는 진공상태를 유지하는 다수의 공정챔버(Process chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송챔버는 각각의 공정챔버로 이송수단을 통해 반입,반출을 실시하며, 여기서 각각의 공정챔버로 반입된 기판은 하부전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되고, 상부전극 하부에 설치된 샤워헤드의 미세 구멍을 통해 공정가스가 유입되며, 유입된 가스로 외부의 전원을 인가 받은 상,하부전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 공정을 진행하는 것이다.

상기 공정챔버의 상,하부전극은 공정챔버의 내부 상,하측에 각각 설치되며, 플라즈마 공정처리의 수행 대상물인 기판이 적재되는 하부전극의 양측에 절연체가 설치된다.

이러한 플라즈마 처리장치는 상부전극과 하부전극 사이에 기판을 위치시키고, 양 전극 사이의 공간에 플라즈마를 발생시켜서 기판에 소정의 처리를 실시하는 것이다. 이때 양 전극 중 어느 한 전극에는 고주파 전원이 인가되고, 다른 한 전극은 접지된다.

종래의 플라즈마 처리장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(10)내 상부 영역에 상부전극(12)이 구비된다.

그리고, 상기 상부전극(12)과 대향되는 하부 영역에 설치되되 상기한 공정챔버(10) 바닥과 일정거리만큼 이격된 상태로 구비되는 베이스부(14)와, 이 베이스부의 상부 영역에 적재되는 절연부재(16)와, 이 절연부재의 상부 영역에 적재되는 냉각판(18)과, 이 냉각판의 상부 영역에 적재되는 하부전극(20)으로 구성된 전극부가 구비된다. 상술한 상부전극(12)과 하부전극(20)이 포함된 전극부는 공정 진행시 플라즈마로부터 보호하기 위하여 전극면을 제외한 나머지 부분 즉, 상부 영역 가장자리부와 각 측면을 절연판(22)으로 부착한 다음 그 외측에 세라믹판(24)을 부착하였다.

그리고, 상기 하부전극(20)의 저면에 공정챔버(10)의 외부에서 고주파 전원(RF)이 인가되는 고주파 전원 공급봉(26)이 설치되며, 상기 고주파 전원 공급봉(26)을 외부에서 보호하는 전원공급봉 벨로우즈가 상기 베이스(14)의 저면과 공정챔버(10) 바닥면에 고정된다.

또, 상기 냉각판(18)과, 이 냉각판의 저면에 설치되는 절연부재(16)의 상면 양단에 수직방향으로 구비되는 한 쌍의 지지부(28)가 설치될 수 있게 구멍이 형성되고, 상기 지지부(28)는 전극부의 내부에서 공정챔버(10)의 하방 외측까지 연장되게 형성되어 그 연장된 지지부의 하단과 공정챔버(10)의 저면에 지지부의 노출된 부분을 보호하는 지지부 벨로우즈가 상기 지지부의 둘레 영역에 마련된다.

한편, 상기 베이스(14)의 저면과 공정챔버(10) 바닥의 양단에 볼트로 각각 체결되는 연결부재가 마련되고, 이 연결부재는 전극부의 하부전극과 공정챔버 바닥을 전기적으로 연결하여 접지시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 연결부재는 도면에 도시되지 않았지만 상기 공정챔버내 천정과 상부전극에도 연결된다. 그리고, 상기 연결부재는 전극부가 대략 10mm 정도 승강하므로 최고점에 도달했을 때 파손되는 것을 방지하기 위해 신장되는 길이를 고려한 곡선 형상을 갖도록 고정된다.

그리고, 상기 공정챔버(10)의 내측벽과 측판과의 이격 공간에 구비되어 공정 수행 중, 또는 공정이 수행된 후 공정챔버(10) 내의 미반응가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 공정챔버 외부로 배기시키도록 상기 공정챔버(10)의 배기구에 마련된 배기유닛과의 통로 역할을 하며, 1차적으로 블록킹(Blocking)된 후 공정챔버 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출되는 배플(32)이 마련된다. 여기서, 상기 배플(32)은 적정 간격으로 배열되는 슬릿(34)이 다수개 형성된다.

그러나, 상기 배플(32)은 등간격으로 다수개 형성된 슬릿(34)이 일정한 개구 면적을 갖도록 마련됨으로써, 공정가스의 흐름을 조절하기 위해서는 개구 면적이 다른 별도의 배플을 제작하여 교체해야 하며, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 경우가 발생되면 그때마다 상황에 맞는 배플을 다수개 제작하여 교체해야 하므로 소요비용의 증가와 교체작업이 번거로운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 배플의 개구량을 임의로 조절가능하게 함으로써, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 수 있도록 한 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 경우가 발생되면, 그때마다 상황에 맞는 배플을 다수개 제작하여 교체해지 않아도 됨으로써, 비용발생의 우려가 불식되고, 또한 그때마다 배플의 교체작업을 하지 않아도 되어 작업성이 향상되도록 한 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치는, 챔버내 상부 영역과 하부 영역에 각각 마련되는 상부전극과 하부전극; 상기 하부전극과 챔버내 벽면과의 사이에 마련되는 배플을 포함하여 이루어지되, 상기 배플은, 상기 하부전극과 챔버내 벽면과의 사이에 다수개로 분할되어 마련되고, 관통공들이 형성된 고정 배플과, 상기 고정 배플의 관통공들과 엇갈리게 관통공들이 형성되고, 승강수단에 의해 승강되면서 각 관통공들의 개구율이 확대 또는 축소되면서 배기량이 조절되도록 하는 승강 배플을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강수단은, 전기적 신호에 의해 피스톤을 전후진시키게 되는 엑츄에이터를 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 다수개의 승강 배플들에는 쌍을 이루는 고정 배플들과 해당 관통공들의 개구율을 조절하기 위한 승강수단이 각각 설치되는 것이 바람직하다.

또 한편으로, 상기 고정 배플을 승강시키기 위한 승강수단이 더 구비될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치에 의하면, 배플의 개구량을 임의로 조절가능하게 됨으로써, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 경우가 발생될 경우에, 그때마다 상황에 맞는 배플을 다수개 제작하여 교체해지 않아도 됨으로써, 비용발생의 우려가 불식되고, 또한 그때마다 배플의 교체작업을 하지 않아도 되어 작업성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 사각으로 분할된 배플 플레이트의 각 영역 중, 미반응 공정가스나 폴리머의 압력 및 밀도가 높은 영역의 해당 배플 플레이트는 그 관통공의 개구율을 높이고, 상대적으로 미반응 공정가스나 폴리머의 압력 및 밀도가 낮은 배플 플레이트는 그 관통공의 개구율을 낮춤으로써, 챔버내에서 균일한 공정처리의 수행이 가 능하게 되는 매우 유용한 효과가 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에서의 배플 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도로서, 도 4a는 승강 배플이 고정 배플과 이격된 상태의 단면도이고, 도 4b는 승강 배플이 고정 배플과 밀착된 상태의 단면도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리장치는 도면에 따로 도시하지 않았지만, 카세트에 다수개가 적재된 기판을 운송 로봇에 의해 반입 또는 반출시키되 진공과 대기압을 순환하는 로드락 챔버내로 반입시키고 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑을 실시하여 진공으로 만들고 난 후, 이송수단을 작동시켜 기판을 반송챔버로 이동시킨다. 그리고, 상술한 공정챔버에는 상하로 대향된 상부전극과, 하부전극이 포함된 전극부가 마련되며, 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이, 하부전극과 공정챔버의 내측 벽면과의 사이에는 배플(50)이 마련된다.

상기 배플(50)은 공정수행 중 또는 공정이 수행된 후 공정챔버 내의 미반응 가스 및 공정 중에 발생한 폴리머 등을 공정챔버 외부로 배출시키도록 공정챔버의 배기구에 마련되어 흡입력을 제공하는 배기유닛과의 통로 역할을 하며, 공정가스가 1차적으로 블록킹된 후 공정챔버 하부면 모서리에 각각 형성된 배기구를 통해 배출되는 배플이 마련되는 것이다.

즉, 공정가스 및 플라즈마가 하부전극과 공정챔버의 벽면 사이의 공간으로 곧바로 내려가지 않고, 배플(50)에 의하여 지연된 후 그 배플(50)을 이루는 고정 배플과 승강 배플에 각각 형성되어 있는 관통공(62,72)들을 통하여 하부로 내려가는 것이다.

상기 배플(50)은 도 3에 도시된 바와 같이, 하부전극의 가로너비와 세로너비와 상응하는 길이를 갖는 고정 배플(60)이 다수개 구비되고, 이 고정 배플(60)에는 두께 방향으로 일정간격마다 관통공(62)이 형성되어 있으며, 이러한 고정 배플(60)들은 서로 결합시 직사각형의 테두리 형상으로 가지게 된다.

또한, 상기 고정 배플(60)들의 아래쪽에는 고정 배플들과 동일 크기로 이루어진 다수개의 승강 배플(70)들이 구비되는데, 이 승강 배플(70)들에도 두께 방향으로 일정간격마다 관통공(72)이 형성되어 있다.

이때, 상기 고정 배플(60)들에 형성된 관통공(62)들과, 승강 배플(70)들에 형성된 관통공(72)들은 서로 엇갈리게 형성되어 있다.

즉, 고정 배플(60)에서의 관통공(62)은, 승강 배플(70)에서 관통공(72)과 관통공(72) 사이의 판체부(74)와 동일수직선상을 이루고, 반대로 승강 배플(70)에서의 관통공(72)은, 고정 배플(60)에서의 관통공(62)과 관통공(62) 사이의 판체 부(64)와 동일수직선상을 이루도록 형성되어 있다.

따라서, 고정 배플(60)과 승강 배플(70)이 서로 밀착되게 되면, 고정 배플(60)의 관통공(62)과 승강 배플(70)의 관통공(72)은 서로 연통되지 않게 된다.

한편, 상기 승강 배플(60)을 승강시키기 위한 승강수단(80)이 구비되어 있는데, 본 실시 예에서 상기 승강수단(90)은 전기적 신호에 따라 피스톤(92)이 신장,압축되는 액츄에이터를 제공하는 것이 바람직하나, 전기적 신호에 따라 일정간격만큼 승강이 이루어지는 기능을 갖는 것이라면 어떠한 것이라도 적용이 가능함은 물론이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 고정 배플(60)에 대해 승강 배플(70)이 상승하여 서로 밀착된 상태에서, 승강수단(80)인 액츄에이터에 하강 신호를 입력하게 되면, 승강수단의 피스톤(82)이 수축되면서, 승강 배플(70)이 도 4a에 도시된 바와 같이 하강하게 되는 바, 고정 배플(60)의 관통공(62)들과 승강 배플(70)의 관통공(72)들은 서로 연통되게 된다.

이때, 배플(50)을 통해 배출되는 미반응 공정가스나 공정과정 중에 발생되는 폴리머의 압력 및 밀도가 높을 경우에는, 승강 배플을 최대한 아래로 하강시켜서 고정 배플(60)의 관통공(70)들과 승강 배플(70)의 관통공(72)들 연통로가 보다 수직선상을 이루도록 함으로써, 개구율을 최대로 높여 많은 양의 미반응 공정가스나 폴리머가 배출되도록 하면 된다.

또한, 배플(50)을 통해 배출되는 미반응 공정가스나 공정과정 중에 발생되는 폴리머의 압력 및 밀도가 낮을 경우에는, 승강 배플(70)을 조금만 아래로 하강시켜서 고정 배플(60)의 관통공(62)들과 승강 배플(70)의 관통공(72)들 연통로가 수평에 가깝도록 함으로써, 개구율을 낮춰서 적은 양의 미반응 공정가스나 폴리머가 배출되도록 하면 된다.

따라서, 상황에 따라 공정가스의 흐름 정도를 다르게 제어할 경우가 발생될 경우, 그때마다 상황에 맞는 배플(50)을 다수개 제작하여 교체해지 않아도 됨으로써, 비용발생의 우려가 불식되고, 또한 그때마다 배플(50)의 교체작업을 하지 않아도 되어 작업성이 향상되게 된다.

한편, 도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 배플(50)을 이루는 고정 배플(60)과 승강 배플(70)은 모두 하부전극의 가로너비 및 세로너비에 맞는 길이만큼의 판상으로 이루어져서 결합에 따라 직사각형태로 이루어지는 것인 바, 모두 4쌍으로 구비된다.

따라서, 상기 4쌍 모두 각각의 승강수단(80)에 의하여 해당 관통공(62,72))들의 개구율이 조절가능하게 구성되어 있다.

이에, 각 영역 중, 어느 한 쌍의 고정 배플과 승강 배플 측에 미반응 공정가스나 폴리머의 압력 및 밀도가 높을 경우에는, 해당 고정 배플과 승강 배플의 관통공 개구율을 높이고, 상대적으로 미반응 공정가스나 폴리머의 압력 및 밀도가 낮은 고정 배플과 승강 배플은 그 관통공 개구율을 낮춤으로써, 챔버내에서 균일한 공정처리의 수행이 가능하게 된다.

참고로, 본 발명에서 상부에 위치하는 배플을 고정 배플로 하고, 하부에 위치하는 배플을 승강 배플로 하여서, 상기 승강 배플이 승강수단에 의해 승강되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 반대로 하부에 위치하는 배플을 고정 배플로 하고, 상부에 취이하는 배플을 승강 배플로 하여서, 상기 승강 배플이 승강수단에 의해 승강되는 것으로 구성될 수도 있음을 밝혀둔다.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치 구성을 나타낸 단면도.

도 2는 도 1에서 배플 구조를 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 배플 구조를 나타낸 평면도.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도로서, 도 4a는 고정 배플에 대하여 승강 배플이 하강하여 이격된 상태의 단면도이고, 도 4b는 고정 배플에 대하여 승강 배플이 승강하여 밀착된 상태의 단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 플라즈마 처리장치 10 : 챔버

50 : 배플 60 : 고정 배플

62 : 관통공 64 : 판체부

70 : 승강 배플 72 : 관통공

74 : 판체부 80 : 승강수단

Claims (4)

1. 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜서 기판에 공정처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,

   상기 챔버내 상부 영역과 하부 영역에 각각 마련되는 상부전극과 하부전극;

   상기 하부전극과 챔버내 벽면과의 사이에 마련되는 배플을 포함하여 이루어지되,

   상기 배플은, 상기 하부전극과 챔버내 벽면과의 사이에 다수개로 분할되어 마련되고, 관통공들이 형성된 고정 배플과,

   상기 고정 배플의 관통공들과 엇갈리게 관통공들이 형성되고, 승강수단에 의해 승강되면서 각 관통공들의 개구율이 확대 또는 축소, 차폐되면서 배기량이 조절되도록 하는 것으로서, 상기 다수개의 고정 배플과 각각 동일 수직선상에 위치하는 다수개의 승강 배플을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 승강수단은, 전기적 신호에 의해 피스톤을 전후진시키게 되는 엑츄에이터인 것을 특징으로 하는 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 다수개의 승강 배플들에는 쌍을 이루는 고정 배플들과 해당 관통공들의 개구율을 조절하기 위한 승강수단이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 고정 배플을 승강시키기 위한 승강수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배플 개구량 조절이 가능한 플라즈마 처리장치.

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