KR101490407B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버의 내부에 설치되는 전극과, 전극의 둘레를 감싸도록 위치되고, 그 양측에 전극의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 결합면이 각각 형성되는 복수의 절연부재와, 복수의 절연부재를 그 결합면에 거의 직교되는 방향으로 체결하는 체결부재를 포함하여 구성됨으로써, 체결부재의 수를 줄여 제조 공정을 단순화할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 전극 또는 절연체의 정비 및 교체 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

플라즈마 처리 장치, 전극, 절연체

Description

플라즈마 처리 장치 {PLASMA TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 개선된 절연체 구조를 제공하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 및 엘시디 기판 등 피처리물(이하, 기판으로 한다.)의 처리 공정에는 진공 분위기에서 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 소정의 처리를 수행하는 플라즈마 처리 장치가 사용된다.

플라즈마 처리 장치의 전극은 공정 챔버의 내부의 상측 및 하측에 각각 장착되며, 식각 공정이 수행되는 대상물인 기판이 적재되는 전극의 양측에는 전극간에 가해지는 고전압에 의하여 전극으로 유입된 가스의 방전으로 형성되는 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 전극을 보호하기 위하여 절연체가 설치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 처리장치는 내부가 중공인 공정 챔버(10)의 내부 상측에 상부 전극(16)이 설치되고, 상부 전극(16)과 대향되는 공정 챔버(10)의 내부 하측에는 기판이 탑재되는 탑재대(18)가 설치된 하부 전극(20)이 설치되며, 공정 챔버(10)의 일측에는 기판의 공정 챔버(10)의 내부로의 반입 및 반출을 위한 출입구(12)와, 출입구(12)를 개폐하는 게이트(14)가 설치된다.

하부 전극(20)의 양측에는 공정 챔버(10)의 내부에서 발생되는 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 하부 전극(20)을 보호하기 위하여 절연체가 설치된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 전극(20)의 양측면에는 테프론 절연판(22) 및 세라믹 절연측판(24)을 순차적으로 위치되며, 다수개의 볼트(25)에 의하여 테프론 절연판(22) 및 세라믹 절연측판(24)이 하부 전극(20)의 양측면에 고정된다. 또한, 테프론 절연판(22) 및 세라믹 절연측판(24)의 상면에 세라믹 절연상판(26)을 부착시켜 하부 전극(20)의 표면을 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 보호하고 있다.

그러나, 종래의 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리 공정의 진행 과정에서 공정 챔버(10)의 내부에서 발생되는 고온의 열로 인하여 절연체가 변형되며, 이때, 하부 전극(20)의 양측면에 부착된 테프론 절연판(22)과 세라믹 절연측판(24)의 열팽창 계수의 차이에 따라 테프론 절연판(22) 또는 세라믹 절연측판(24)이 파손되는 문제가 있다.

또한, 테프론 절연판(22) 및 세라믹 절연측판(24)를 하부 전극(20)에 고정시키는 볼트(25)로는 절연성이 우수한 세라졸(cerazole), 피크(peek) 등의 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지는데, 이와 같은 엔지니어링 플라스틱은 매우 고가이기 때문에 플라즈마 처리 장치의 제작 비용을 크게 증가시키는 문제가 있다.

또한, 볼트(25)를 이용하여 테프론 절연판(22) 및 세라믹 절연측판(24)를 하부 전극(20)에 고정시키는 경우, 볼트(25)의 체결 부위에서 공정 중에 발생되는 플 라즈마가 집중되는 현상이 발생되며, 이에 따라 절연체가 변형되는 현상이 발생되는 문제가 있다.

또한, 공정 챔버(10)의 내부에서 고온의 열이 발생되는 경우에 볼트(25)와 절연체의 열팽창계수의 차이에 의하여 절연체가 변형되거나 파손되는 현상이 발생되는 문제가 있다.

또한, 종래의 플라즈마 처리 장치는 하부 전극(20)을 정비 또는 교체하기 위하여, 다수개의 볼트(25)를 하부 전극(20)으로부터 분리시켜야 하기 때문에, 그 과정이 복잡하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 절연체를 고정시키는 체결수단의 수를 감소시킴으로써, 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 플라즈마 집중 현상 및 열팽창계수의 차이에 의한 절연체의 변형 내지 파손을 방지할 수 있고, 전극의 정비 및 교체 작업을 용이하게 수행할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버의 내부에 설치되는 전극과, 전극의 둘레를 감싸도록 위치되고, 그 양측에 전극의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 결합면이 각각 형성되는 복수의 절연부재와, 복수의 절연부재를 그 결합면에 거의 직교되는 방향으로 체결하는 체결부재를 포함하여 구성된다.

복수의 절연부재는 전극의 양측에 서로 대향되도록 위치되는 한 쌍의 제1절연부재와, 한 쌍의 제1절연부재와 그 결합면이 서로 일치되도록 전극의 양측에 서로 대향되도록 위치되는 한 쌍의 제2절연부재로 구성될 수 있다.

복수의 절연부재에는 그 양측에 형성된 결합면을 관통하여 체결부재가 삽입되는 삽입공이 각각 형성된다.

체결부재는 그 일측에서 타측으로 갈수록 외경이 점차 변화하는 테이퍼 형상으로 형성되는 것이 절연부재의 견고한 체결에 바람직하다.

체결부재의 체결력을 향상시킬 수 있도록, 삽입공의 내주면에 나사산을 형성시키고 체결부재의 외주면에 나사산을 형성하여 체결부재를 삽입공에 나사 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 삽입공은 그 내경이 체결부재가 삽입되는 쪽으로부터 타측으로 갈수록 점차 감소되도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 복수의 절연부재의 체결 과정에서 부재들 간의 정렬이 용이하게 진행될 수 있고, 체결 과정 중에 발생되는 오차의 발생이 방지될 수 있고, 체결 후의 복수의 절연부재가 서로 이탈되는 것이 방지될 수 있도록, 복수의 절연부재의 각 결합면에는 요철이 형성되는 것이 바람직하다.

체결부재는 세라졸(cerazole) 또는 피크(peek)와 같은 절연성이 우수한 엔지니어링 플라스틱의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마의 화학적 반응 및 고전압으로부터 전극을 보호하기 위하여 그 양측에 전극의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 결합면이 각각 형성되는 복수의 절연체를 그 결합면에 거의 직교되는 방향으로 삽입되는 체결부재를 통하여 고정시킴으로써 체결부재의 수를 감소시킬 수 있고, 체결부재의 수가 감소됨에 따라, 제조 공정이 단순화되고, 제조 비용이 절감되며, 전극의 정비 및 교체 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 집중 현상에 의한 절연체의 변형 내지 파손과 체결부재와 절연체간의 열팽창계수의 차이에 의한 절연체의 변형 내지 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 내부가 중공인 공정 챔버(10)의 일측에 형성되어 기판의 공정 챔버(10)의 내부로의 반입 및 반출을 위한 출입구(112)와, 출입구(112)를 개폐하는 게이트(114)와, 공정 챔버(110)의 내부 상측에 구비되는 상부 전극(116)과, 상부 전극(116)과 대향되는 공정 챔버(110)의 내부 하측에 구비되고 기판이 탑재되는 탑재대(118)가 설치되는 하부 전극(120)과, 하부 전극(120)의 둘레에 배치되어 공정 챔버(110)의 내부에서 발생되는 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 하부 전극(120)을 보호하는 절연체(130)를 포함하여 구성된다.

절연체(130)와 하부전극(120)의 사이에는 테프론 절연판(122)이 개재된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 절연체(130)는 하부 전극(120)의 양측에 서로 대향되도록 위치되는 한 쌍의 제1절연부재(140)와, 한 쌍의 제1절연부재(140)가 위치되지 아니한 하부 전극(120)의 양측에 서로 대항되도록 위치되는 한 쌍의 제2절연부재(150)와, 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)를 체결하는 체결부재(160)를 포함하여 구성된다.

제1절연부재(140)의 양측에는 하부 전극(120)의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 형성되는 결합면(141)이 구비되고, 제2절연부재(150)의 양측에도 하부 전극(120)의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 형성되는 결합면(151)이 구비 된다.

제1절연부재(140)의 결합면(141)과 제2절연부재(150)의 결합면(151)은 서로 일치하는 형상을 갖는다. 따라서, 제1절연부재(140)와 제2절연부재(150)가 서로 체결되는 경우에는 제1절연부재(140)의 결합면(141)과 제2절연부재(150)의 결합면(151)은 서로 긴밀히 밀착된다.

제1절연부재(140)에는 그 결합면(141)을 관통하고 결합면(142)에 거의 직교되는 방향으로 연장되는 삽입공(142)이 형성되고, 제2절연부재(150)에는 그 결합면(151)을 관통하고 결합면(152)에 거의 직교되는 방향으로 연장되는 삽입공(152)이 형성된다.

제1절연부재(140)의 삽입공(142)과 제2절연부재(150)의 삽입공(152)은 서로 일치하는 형상을 갖고, 제1절연부재(140)와 제2절연부재(150)가 서로 체결되는 경우에는 제1절연부재(140)의 삽입공(142)과 제2절연부재(150)의 삽입공(152)이 서로 연통된다.

제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)은 절연성이 우수한 세라믹 재질로 구성된다.

체결부재(160)는 제1절연부재(140)의 삽입공(142)과 제2절연부재(150)의 삽입공(152)에 삽입되어 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)를 그 결합면(141)(151)에 거의 직교되는 방향으로 체결한다.

체결부재(160)는 그 외경이 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 삽입공(142)(152)의 내경과 거의 일치되도록 형성되어 삽입공(142)(152)에 억지 끼워 맞춤의 방식으로 삽입된다. 여기에서, 체결부재(160)는 삽입공(142)(152)으로의 삽입을 용이하게 하고 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 체결력을 증가시킬 수 있도록 일측에서 타측 방향으로 갈수록 외경이 변화되는 테이퍼 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

체결부재(160)는 절연성이 우수한 세라졸(cerazole) 또는 피크(peek)와 같은 엔지니어링 플라스틱의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1실시예에 따르면 하부 전극(120)의 절연체(130)로서 그 양측에 각각 결합면(141)(151)이 형성된 4개의 절연부재(140)(150)와 4개의 체결부재(160)가 제시되지만, 이에 한정되지 않고, 그 이상의 절연부재 및 체결부재가 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 하부 전극(120)에 절연체(130)를 체결하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하부 전극(120)의 둘레에 그 결합면(141)(151)이 서로 일치되도록 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)를 위치시키면, 제1절연부재(140)와 제2절연부재(150)가 정렬되어 위치되며, 각 삽입공(142)(152)이 서로 연통된다.

그리고, 연통된 삽입공(142)(152)의 양측 개구 중 어느 한 쪽에서 체결부재(160)를 삽입하면 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 체결 작업이 간단하게 수행된다.

한편, 절연체(130)를 하부 전극(120)으로부터 분리시키는 경우에는 연통된 삽입공(142)(152)의 양측 개구 중 어느 한 쪽에서 공구를 이용하여 체결부재(160) 를 일측 방향으로 밀어 체결부재(160)를 삽입공(142)(152)로부터 제거한 후, 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)를 각각 분리하는 것으로 해체 작업이 간단하게 수행된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 공정 챔버(110)의 내부의 플라즈마의 화학적 반응 및 고전압으로부터 하부 전극(120)을 보호하는 절연체(130)가 하부 전극(120)의 둘레를 감싸도록 위치되고, 그 양측에 하부 전극(120)의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 결합면(141)(151)이 각각 형성되는 복수의 절연부재(140)(150)와 복수의 절연부재(140)(150)를 그 결합면(141)(151)에 거의 직교되는 방향으로 체결하는 체결부재(160)를 포함하여 구성됨으로써, 체결부재(160)의 수를 감소시킬 수 있으므로, 제조 공정이 단순화되고, 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 상기한 바와 같이 간단한 작업만으로 절연부재(140)(150)를 체결하거나 분리시킬 수 있으므로, 하부 전극(120) 또는 절연체(130) 정비 및 교체 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 집중 현상에 의한 절연체(130)의 변형 내지 파손과 체결부재(160)와 절연체(130)간의 열팽창계수의 차이에 의한 절연체(130)의 변형 내지 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 제1실시예에서 설명한 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 하부 전극(120)의 둘레에 배치되는 절연체(130)가 그 양측에 하부 전극(120)의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 결합면(141)(151)이 각각 형성되는 복수의 절연부재(140)(150)와, 복수의 절연부재(140)(150)를 그 결합면(141)(151)에 거의 직교되는 방향으로 체결하는 체결부재(160)를 포함하여 구성되고, 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 결합면(141)(151)에는 각각 복수의 요철부(180)가 형성된다.

제1절연부재(140)와 제2절연부재(150)가 서로 체결되는 경우에 각 결합면(141)(151)이 서로 밀착될 수 있도록 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 각 결합면(141)(151)의 요철부(180)는 상호 대응되는 형상을 갖는다.

본 발명의 제2실시예에 따르면 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 결합면(141)(151)에 요철부(180)가 형성되므로 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 체결 과정에서 부재들(140)(150)간의 정렬이 용이하게 진행될 수 있고, 체결 과정 중에 발생될 수 있는 오차를 방지할 수 있으며, 체결 후에도 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)가 서로 이탈되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에서 설명한 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 하부 전극(120)의 둘레에 배치되는 절연체(130)가 그 양측으로 하부 전극(120)의 중심을 기준으로 거의 대각선 방향으로 결합면(141)(151)이 각각 형성되고, 그 결합면(141)(151)을 관통하여 결합면(141)(151)에 거의 직교되는 방향으로 연장되는 삽입공(142)(152)가 각각 형성되는 복수의 절연부재(140)(150)와, 삽입공(142)(152)에 나사 결합되어 그 결합면(141)(151)에 거의 직교되는 방향으로 복수의 절연부재(140)(150)를 체결하는 체결부재(260)를 포함하여 구성된다.

상기 삽입공(142)(152)의 내주면에는 나사산(143)(153)이 각각 형성되고, 체결부재(260)의 외주면에는 나사산(261)이 형성되어, 체결부재(260)가 삽입공(142)(152)에 나사 결합된다.

여기에서, 체결부재(260)가 연통된 삽입공(142)(152)으로부터 쉽게 이탈되는 것을 방지할 수 있도록, 연통된 삽입공(142)(152)의 내경은 체결부재(260)가 삽입되는 쪽으로부터 타측으로 갈수록 점차 감소되도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 삽입공(142)(152)에 체결부재(260)가 나사 결합되므로, 제1절연부재(140) 및 제2절연부재(150)의 체결력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 전술한 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연체의 구조는 서로 별개로 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연체의 구조가 조합되어 적용될 수 있다.

도 1은 종래의 플라즈마 처리 장치가 도시된 종단면도이다.

도 2는 도 1의 A부분이 확대되어 도시된 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 도시된 종단면도이다.

도 4는 도 3의 플라즈마 처리 장치의 전극 및 절연체 체결 구조가 도시된 횡단면도이다.

도 5는 도 3의 플라즈마 처리 장치의 절연체의 일부분이 도시된 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연체가 도시된 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연체가 도시된 부분 단면도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

110: 공정 챔버 112: 출입구

114: 게이트 116: 상부 전극

118: 탑재대 120: 하부 전극

122: 테프론 절연판 130: 절연체

140: 제1절연부재 141: 결합면

142: 삽입공 143: 나사산

150: 제2절연부재 151: 결합면

152: 삽입공 153: 나사산

160: 체결부재 180: 요철부

260: 체결부재 261: 나사산

Claims (9)

1. 공정 챔버의 내부에 설치되는 전극;

   상기 전극의 둘레를 감싸도록 위치되고, 그 양측에 전극의 중심을 기준으로 대각선 방향으로 결합면이 각각 형성되는 복수의 절연부재; 및

   상기 복수의 절연부재를 그 결합면에 직교되는 방향으로 체결하는 체결부재를 포함하여 구성되는 플라즈마 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절연부재는,

   상기 전극의 양측에 서로 대향되도록 위치되는 한 쌍의 제1절연부재; 및

   상기 한 쌍의 제1절연부재와 그 결합면이 서로 일치되도록 상기 전극의 양측에 서로 대향되도록 위치되는 한 쌍의 제2절연부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절연부재에는 그 양측에 형성된 결합면을 관통하여 상기 체결부재가 삽입되는 삽입공이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 체결부재는 그 일측에서 타측으로 갈수록 그 외경이 점차 변화하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 삽입공의 내주면에는 나사산이 형성되고, 상기 체결부재의 외주면에는 나사산이 형성되어, 상기 체결부재는 상기 삽입공에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 삽입공의 내경은 체결부재가 삽입되는 쪽으로부터 타측으로 갈수록 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절연부재의 결합면에는 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 체결부재는 세라졸(cerazole) 또는 피크(peek)와 같은 엔지니어링 플라스틱의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 절연부재와 상기 전극의 사이에는 테프론 절연판이 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.

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