KR101490439B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판안치대의 기판과 동일한 높이를 가지는 측면 프레임을 설치하여 플라즈마의 균일성을 확보하는 기판처리장치에 관한 것으로, 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버 내부의 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대; 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 기판의 측면부와 밀착 또는 이격가능한 측면 프레임; 상기 플라즈마 전극에 연결되어 전원을 공급하는 RF 전원;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기판, 측면 프레임, 플라즈마

Description

기판처리장치 및 기판처리방법 {Appratus and Method for treatmenting substrate}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판안치대의 기판과 동일한 높이를 가지는 측면 프레임을 설치하여 플라즈마의 균일성을 확보하는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 평면표시장치 및 박막 태양전지는 대면적의 기판을 사용하여 제조한다. 평면표시장치는 대표적으로 어레이 기판과 컬러필터 기판에 어레이 소자 및 컬러필터 소자를 형성하고 합착하는 액정표시장치가 있다.
박막 태양전지는 반도체의 성질을 이용한 것으로, P 형의 반도체와 N 형의 반도체의 접합형태를 가지는 다이오드(diode)와 동일하다. P 형 반도체와 N 형 반도체가 접한 PN 접합부에 빛이 들어오면, 빛 에너지에 의하여 반도체 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 밴드 갭 에너지 이하의 빛이 들어가면 반도체 내의 전자와 약하게 상호작용하고, 밴드 갭 이상의 빛이 들어가면 공유결합 내의 전자를 여기시켜 캐리어로써 전자 정공쌍을 생성한다. 빛에 의하여 형성된 캐리어들은 재결합과정을 통하여 정상상태로 돌아온다. 빛에너지에 의해 발생된 전자와 정공은 내부의 전계에 의하여 각각 N 형 반도체과 P 형 반도체로 이동하여 양쪽의 전극부에 모아지고, 이를 전력으로 이용할 수 있게 된다.
이러한 평면표시장치 및 박막 태양전지는, 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 목적하는 대로 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.
박막증착공정 및 식각공정에 사용하는 기판처리장치에서, 플라즈마 전극과 플라즈마 전극과 대향하며 기판이 안치되는 서셉터 사이에 균일한 플라즈마가 발생되어야, 기판 상에 증착되는 박막 또는 박막의 식각이 균일하게 진행되지만, 기판의 주변부에 설치되는 측면 프레임으로 인해 불균일한 플라즈마가 발생하여 박막의 증착 및 식각에 대한 균일도에 영향을 주는 문제가 있다.
도 1은 종래기술의 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래기술의 기판처리장치는 밀폐된 반응영역(A)을 정의하 는 챔버(1)와, 챔버(1) 내부에 한쪽 전극 역할을 하는 서셉터(50)와, 서셉터(50)의 상측 표면에 안착된 기판(10)과, 기판(10)의 끝단 가장자리를 가리고, 서셉터(50)과 상부 전극(55)과 전기적으로 절연되어 있는 플로팅 상태로 고정되는 사이드 프레임(60)과, 서셉터(50)와 이격된 하부에 위치하고 반응 영역(A)에서 사용된 반응 가스를 챔버(1) 외부로 배출하기 위한 배기부(75)와, 서셉터(50)와 이격된 대향면에서 다른 한쪽 전극 역할을 하는 상부 전극(55)과, 상부 전극(55) 하부면에 위치하는 가스 분배관(84)을 포함한다. 이때, 상부 전극(55)은 RF 전압으로 최대 전력을 인가하기 위해 부하 임피던스와 소스 임피던스를 정합시키는 정합회로를 통해 전압을 인가받는다.
이러한 기판처리장치는 상부 전극(55)에 전압을 높이면 전자(electron)와 라디칼(radical)의 밀도가 증가하여 증착 속도가 빨라지고, 압력을 줄이면 라디칼의 확산 속도와 전자에너지 밀도의 증가로 증착 효율이 좋아져 균일도 향상과 표면에서의 반응을 향상시킬 수 있다. 반응 가스로는 N2/SiH4 혹은 NH3/SiH4 와 같은 혼합 가스가 이용될 수 있다. 또한, 상기 가스 분배관(84)은 상부 전극(55)의 중앙부를 관통하여 설치되는 반응 가스 공급로(80)로부터 공급된 반응 가스를 반응 영역(A)으로 균일하게 분사되도록 유도하는 다수의 분사홀(82)을 더욱 포함한다.
일반적으로, 종래의 기판처리장치는 기판(10)이 로봇(미도시)에 의해 공정 챔버(1)의 내부에 위치하는 서셉터(50)의 상부면에 안착되면, 승강 운동을 진행할 수 있는 엘리베이터 어셈블리(70)가 장착된 서셉터(50)를 통해 기판(10)을 반응영역(A)으로 위치 고정시킨 상태에서 기판(10) 상에 박막을 증착하게 된다. 이때, 상기 기판(10)의 가장자리 옆면 또는 뒷면으로 증착물이 증착되는 현상을 방지하기 위해 커버 형태(cover type)의 사이드 프레임(60)을 장착하고 있는 바, 이러한 사이드 프레임(60)은 플로팅 상태로 고정된 상태에서 기판(10)의 가장자리 면을 1 ~ 10mm 정도 덮을 수 있도록 설계하고 있다.
도 2는 도 1의 B 부분을 확대한 도면으로, 이를 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 도시한 바와 같이, 서셉터(50) 상부 면에 안착된 기판(10)의 가장자리 면을 가리기 위해, 커버 형태의 사이드 프레임(60)으로 기판(10)의 가장자리 면을 1 ~ 10mm 정도 덮도록 설계하고 있다. 그리고 기판(10)과 사이드 프레임(60)은 말착되지 않고 일정 간격 이격되어 있다.
사이드 프레임(60)은 기판(10)의 가장자리의 측면 및 배면에 증착물이 증착되는 현상을 방지할 수 있다는 장점을 수반하고는 있으나, 커버 형태로 기판(10)의 가장자리의 측면 및 배면을 덮도록 설치하기 때문에, 기판(10)의 가장자리에서 사이드 프레임(60)은 기판(10)보다 높은 높이를 가진다. 기판(10)과 사이드 프레임(60)의 단차로 인해, 기판(10)의 가장자리 부근에서 가스 투입량을 급격히 변화시키는 요인으로 작용하여 플라즈마 상태에 변화를 일으키고, 플라즈마 상태의 변 화로 기판(10)과 사이드 프레임(60)의 경계면(F)에서 증착물이 균일하게 증착되지 않는 문제가 발생된다.
특히, 평면표시장치 및 박막 태양전지에서, 기판처리공정 예를 들면 박막증착 및 박막식각공정이 수차례 반복적으로 진행되므로, 기판의 가장자리에서, 박막증착 또는 식각의 불균일로 인해 공차가 누적되고, 누적된 공차는 다음 공정에서, 기판안치대 상부에 기판을 정렬시키는 데 문제를 야기시킬 수 있다.
또한, 플로팅 상태로 고정된 사이드 프레임(60)의 경우에는 사이드 프레임(60)과 기판(10) 표면이 공정마다 일정하게 미세한 간격을 유지하는 것이 불가능하기 때문에, 기판(10)의 가장자리 영역에서 증착물을 균일하게 증착하는 데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 로드락 챔버에서 직접 공정챔버로 기판을 공급하여, 장비의 설치면적을 감소시키고 오염물질의 발생을 방지하는 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버 내부의 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대; 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 기판의 측면부와 밀착 또는 이격가능한 측면 프레임; 상기 플라즈마 전극에 연결되어 전원을 공급하는 RF 전원;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 측면 프레임은 상기 기판과 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 측면 프레임은 상기 기판안치대의 주변부 상부에 설치되는 상부 프레임과, 상기 기판안치대의 측면부와 대응되는 하부 프레임과, 구동부와 연결하기 위해 상기 하부 프레임의 측면에 설치되는 안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 구동부는, 수평축과 구동수단을 포함하며, 상기 수평축의 일단은 상기 안내부와 연결되고, 상기 수평축의 타단은 상기 구동수단과 연결되어, 상기 구동수단에 의해 상기 수평축을 직선왕복시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 수평축의 일단에는 상기 수평축의 직경보다 확장된 너비를 가지는 수평축 단부를 포함하고, 상기 안내부는 상기 기판안치대의 승하강에 따라, 상기 수평축을 안내할 수 있도록, 상기 수평축 단부를 수용하는 수용부와, 상기 수평축이 삽입되는 입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 상부 프레임에서 연장되어 상기 수용부의 상부를 복개하는 복개판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 구동부와 인접한 상기 챔버의 벽에 상기 수평축을 통과시키는 연통부가 설치되고, 상기 연통부를 중심에서, 상기 챔버의 내벽 또는 외벽과 밀착되는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 구동부는, 상기 기판의 측면부와 상기 측면 프레임의 밀착 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 압력센서의 신호를 인가받아, 상기 구동수단을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 구동수단은 모터 또는 공압실린더인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 구동수단으로 상기 모터를 사용하 는 경우, 상기 모터는 회전축을 포함하며, 상기 회전축의 내부와 상기 수평축 타단의 외부는 서로 맞물려 회전할 수 있도록, 나사 산이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 구동수단으로 상기 공압실린더를 사용하는 경우, 상기 공압실린더는 내장모터, 공기 공급구, 공기 배기구, 및 유량제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 측면 프레임은 상기 기판의 변의 개수와 동일한 다수의 서브 측면 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 서브 측면 프레임 중 어느 하나는 두 개 이상의 수평축이 연결된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 두 개 이상의 수평축은 하나의 구동부에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판안치대와 상기 기판이 사각형인 경우, 상기 측면 프레임은, 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임으로 구성되고, 상기 기판안치대는 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임과 각각 대응되는 제 1 내지 제 4 변으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 일단은 상기 제 1 내지 제 4 변의 단부와 일치하고, 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 타단은 상기 제 1 내지 제 4 변의 단부로부터 상기 돌출되는 제 1 내지 제 4 돌출부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 돌출부는 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 각각의 너비와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 서로 평행한 상기 제 1 및 제 3 서브 측면 프레임은 상기 제 1 및 제 3 변과 동일한 길이를 가지고, 서로 평행한 상기 제 2 및 제 4 서브 측면 프레임은 상기 제 2 및 제 4 변의 양단부로부터 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 각각의 너비와 동일한 길이로 돌출된 돌출부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임은 상기 제 1 내지 제 4 변과 각각 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판처리장치에서의 기판처리방법은, 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버 내부의 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대; 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 기판의 측면부와 밀착 또는 이격가능한 측면 프레임; 상기 플라즈마 전극에 연결되어 전원을 공급하는 RF 전원;를 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 기판안치대 상부에 상기 챔버의 외부로부터 상기 기판을 인입하여 안치하고, 상기 기판안치대 상부의 주변부와 측면부에 설치된 상기 측면 프레임을 이동시켜 상기 기판의 측면과 상기 측면 프레임을 밀착시키는 단계; 플라즈마가 발생되는 공정위 치로 상기 기판안치대를 상승시키고, 상기 기판을 처리하는 단계; 상기 기판안치대를 하강시키고, 상기 기판의 측면부와 상기 측면 프레임을 이격시키고, 상기 기판을 반출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에서의 기판처리방법에 있어서, 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 측면 프레임은 상기 기판과 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에서의 기판처리방법에 있어서, 상기 기판의 변과 동일한 개수로 상기 측면 프레임이 설치되고, 각각의 상기 측면 프레임의 이동 및 상기 기판의 측면과의 밀착에 의해 상기 기판안치대의 상부에 상기 기판이 정위치로 정렬하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판처리장치에서의 기판처리방법은, 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버 내부의 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대; 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 기판의 측면부와 밀착 또는 이격가능한 측면 프레임; 상기 플라즈마 전극에 연결되어 전원을 공급하는 RF 전원;를 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 기판안치대 상부에 상기 챔버의 외부로부터 상기 기판을 인입하여 안치하고, 플라즈마가 발생되는 공정위치로 상기 기판안치대를 상승시키는 단계; 상기 기판안치대 상부의 주변부와 측면부에 설치된 상기 측면 프레임을 이동시켜 상기 기판의 측면 과 상기 측면 프레임을 밀착시키는 단계; 상기 기판을 처리하고, 상기 기판의 측면부와 상기 측면 프레임을 이격시키는 단계; 상기 기판안치대를 하강시키고, 상기 기판을 반출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫번째, 기판과 동일한 높이의 측면 프레임이 위치한 기판안치대와 플라즈마 전극 사이에 단차없이 일정한 간격을 유지할 수 있어, 소스가스의 공급 및 플라즈마의 균일성을 확보하여, 기판의 전영역에 걸쳐 균일한 박막증착 및 식각을 가능하게 한다.
두번째, 기판의 전영역에 걸쳐 균일한 기판처리가 가능하므로, 기판의 주변부에서 발생할 수 있는 불량을 최소화하여 제품의 생산 수율을 개선할 수 있다.
세번째, 기판의 주변부에서, 반복적인 불균일한 박막증착 및 식각에 의해 발생할 수 있는 증착 및 식각에 대한 누적공차의 발생원인을 제거하여, 다음 공정에서 오차없이 기판의 정확한 정렬시킬 수 있다.
본 발명에서는 기판안치대의 상부에 기판과 동일한 표면높이를 가지는 측면 프레임을 설치하고, 측면 프레임을 구동부에 의해 직선 왕복운동을 가능하게 하여, 공정을 진행할 때, 플라즈마 전극과 기판이 안치된 기판안치대 사이에 단차없이 일정한 간격을 유지하여 소스 및 반응가스의 공급과 플라즈마 발생의 균일성을 확보하여 균일한 기판처리가 가능한 것을 특징으로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3의 기판처리장치(100)는 플라즈마를 발생시켜 기판 상에 박막을 증착시키는 박막증착장치이며, 기판처리장치(100)는 밀폐된 반응영역(A)을 제공하는 챔버(102)와, 챔버(102) 내부의 상부에 위치하는 플라즈마 전극(155)과, 플라즈마 전극(155)과 연결되며, 챔버(102)의 내부에 소스가스를 공급하는 가스 공급관(180)과, 플라즈마 전극(155)의 대향전극으로 사용되며, 기판(110)이 안치되고 승강가능한 기판안치대(150)와, 기판(110)의 측면부와 밀착 및 이격되는 측면 프레임(160)과, 챔버(102)의 내부에서 박막을 형성하기 위하여 사용된 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배출구(175)를 포함하여 구성된다.
챔버(102)의 상부는 알루미늄 재질의 플라즈마 전극(155)에 의해 밀폐되며, 플라즈마 전극(155)은 RF전원(104)과 연결되고, 플라즈마 전극(155)과 RF전원(104) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(106)가 설치된다. 플라즈마 전극(155)의 하부에, 다수의 분사홀(182)을 가지는 알루미늄 재질의 가스분배부(184)는 버퍼공 간(120)을 사이에 두고 플라즈마 전극(155)으로부터 연장되어 있는 연결지지대(108)에 거치되거나 고정된다. 기판처리장치(100)는 실리콘을 포함한 박막을 증착하기 위한 장치이며, 박막 증착을 위한 반응 및 소스가스로 N2/SiH4 혹은 NH3/SiH4를 사용한다.
기판(110)의 측면부과 밀착 또는 이격되는 측면 프레임(160)은, 기판안치대(150) 주변부의 상부에 위치하는 상부 프레임(162)과 상부 프레임(162)과 연결되며, 기판안치대(150)의 측면부와 대응되는 하부 프레임(164)으로 구성된다. 하부 프레임(164)은 기판안치대(150)와 동일한 높이를 설치된다. 그리고 하부 프레임(164)에는 구동부(190)의 수평축(220)과 연결된다. 기판안치대(150) 상에 위치하는 기판(110)과 상부 프레임(162)은 동일한 표면 높이를 가지고, 구동부(190)에 의해 수평축(220)이 직선 왕복운동을 한다. 측면 프레임(160)은 기판(110)의 변과 동일한 개수로 설치한다. 기판(110)의 모든 주변부에 설치되며, 기판(110)의 사각형인 경우에, 4 개 변에 측면 프레임(160)이 각각 설치된다.
박막증착 및 박막식각을 위하여, 기판(110)이 챔버(102)의 내부로 인입되어 기판안치대(150) 상에 위치되면, 구동부(190)의 구동에 의해, 수평축(220)이 기판안치대(150)의 내측으로 전진하여, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)을 밀착시킨다. 그리고 챔버(102)의 내부에 반응 및 소스가스를 공급하 고 플라즈마를 발생시켜 기판(110) 상에 박막을 증착 또는 식각한 후에, 수평축(220)을 구동부(190)의 구동에 의해 기판안치대(150)의 외측으로 이동시켜, 기판(110)과 측면 프레임(160)을 이격시키고, 기판(110)을 챔버(102)의 외부로 반출한다. 측면 프레임(160)은 기판안치대(150)가 챔버(102)의 하부로 하강한 위치에서 수평적으로 직선왕복운동을 한다.
챔버(102) 내부에서 박막의 증착 또는 식각 공정을 진행할 때, 기판안치대(150) 상에 위치하는 측면 프레임(160)은 기판(110)과 동일한 표면 높이를 가지고, 기판(110)의 측면부와 밀착되어 있으므로, 기판(110)과 측면 프레임(160)의 사이에 단차 및 이격공간이 발생하지 않기 때문에, 측면 프레임(160)과 인접한 기판(110)의 주변부를 포함한 모든 기판(110) 상에 플라즈마가 균일하게 발생하므로, 균일한 박막을 형성할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 기판처리장치의 측면 프레임 및 구동부의 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4a는 측면 프레임(160)을 구동시키는 구동부(190)의 벨로우즈(210)가 챔버(102)의 외부에 설치되어 있고, 모터(250)에 의해 수평축(220)을 구동하는 구동부(190)의 평면도이고, 도 4b는 측면 프레임(160)을 구동시키는 구동부(190)의 벨로우즈(210)가 챔버(102)의 내부에 설치되어 있고, 공압 실린더(270)에 의해 수평축(220)을 구동시키는 구동부(190)의 평면도이다. 벨로우즈(210)는 수평축(220)이 챔버(102)의 벽을 통과하여 직선 왕복운동을 할 때, 챔버(102)의 내부를 외부와 밀폐시키는 기능을 한다.
도 4a의 측면 프레임(160)의 하부 프레임(164)에는 수평축(220)의 수평축 단부(222)가 삽입될 수 있는 안내부(168)가 형성된다. 안내부(168)는 수평축 단부(222)를 수용하며, 수용된 수평축 단부(222)가 이탈하지 않도록 하는 수용부(166)와 수평축(220)이 삽입되어 구동부(190)의 구동에 의해 측면 프레임(160)을 직선 왕복운동시킬 수 있는 공간을 제공하는 삽입구(132)로 구성된다. 안내부(168)의 삽입구(132)는 수평축(220)의 직경보다 약간 큰 정도의 너비를 가진다.
안내부(168)는 하부 프레임(164)과 동일한 높이로 설치되고, 높이가 고정되어 있는 수평축(220)에 대하여, 기판안치대(150)의 승하강에 따라, 하부 프레임(164)와 수평축(220)이 연결상태를 유지하도록 하기 위하여, 안내부(168)의 수용부(166)는 상하로 관통되어 있고, 삽입구(132)는 상하에 걸쳐서 측면으로 개구되어 있는 형태이다. 따라서, 안내부(168)는 기판안치대(150)의 승하강에 따라, 높이가 고정되어 있는 수평축(220) 및 수평축 단부(222)를 안내하는 기능을 한다.
구동부(190)는 회전축(230)에 연결되어 있는 수평축(220)을 구동시키는 모터(250)와, 모터(250)에 장착되어 있고 측면 프레임(160)과 기판(110)의 측면부가 밀착되었을 때의 압력을 측정하는 압력센서(240)와, 압력센서(240)의 신호를 인가 받아 모터(250)의 회전을 제어하는 제어부(242)로 구성된다. 회전축(230)의 내부와 회전축(230)과 연결되는 수평축(220)의 외부에는 서로 맞물려 회전하면서, 수평축(220)을 기판안치대(150)의 내측 또는 외측으로 직선 왕복운동을 가능하게 하는 나사산 형성된다. 구동부(190)와 인접한 챔버(102)의 벽에는 수평축(220)을 통과시키는 연통부(244)가 설치되고, 연통부(244)를 중심에 두고, 챔버(102)의 외벽과 밀착되는 벨로우즈(210)가 위치한다. 벨로우즈(210)의 외부에는 벨로우즈(210)을 보호하기 위한 하우징(212)이 설치된다.
도 4b는 도 4a와 동일하게, 하부 프레임(164)에 안내부(168)가 형성되고, 수평축(220)에 수평축 단부(222)가 형성된다. 구동부(190)는 내장모터(도시하지 않음)를 포함한 공압실린더(270)와, 공압실린더(270)에 설치되는 공기 공급구(275)와 공기 배기구(280)로 구성된다. 그리고 공압실린더(270)와 공기 공급구(275)의 사이에 제 1 유량제어밸브(262)와, 공압실린더(270)와 공기 배기구(280)의 사이에 제 2 유량제어밸브(260)가 설치되어, 공압실린더(270)의 구동에 필요한 공압을 조절한다. 공압실린더(270)의 속도제어는 공기 공급구(275) 및 공기 배기구(280)의 각각을 이용한 공급공기 조절방식과 공기배기 조절방식을 사용하며, 제 1 및 제 2 유량제어밸브(260, 262)에 의해 속도를 조절한다.
수평축(220)은 공압실린더(270)와 연결되며, 수평축(220)과 공압실린더(270)의 사이에는 압력센서(240)가 설치되고, 측면 프레임(160)과 기판(110)의 측면부와 밀착되었을 때의 압력을 측정하는 압력센서(240)의 신호는 제어부(도시하지 않음)에 인가되고, 제어부에 의해 공압실린더(270)의 공압을 조절한다. 도 4b는 도 4a와 동일하게, 구동부(190)과 인접한 챔버(102)의 벽에는 수평축(220)을 통과시키는 연통부(244)가 설치되고, 연통부(244)를 중심에 두고, 챔버(102)의 내벽과 밀착되어 벨로우즈(210)가 위치한다. 벨로우즈(210)의 외부에는 벨로우즈(210)을 보호하기 위한 하우징(212)이 설치된다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 기판처리장치에서 측면 프레임과 수평축에 대한 개략적 사시도이다. 도 5a에서, 수평축(220)의 높이는 고정되어 있고, 기판안치대(150)가 하강하고, 챔버(102)의 외부로부터 기판(110)이 인입되면, 상대적으로, 수평축(220)은 측면 프레임(160)의 하부프레임(164)의 상단에 위치하게 된다. 구동부(190)의 구동에 의해 수평축(220)을 기판안치대(150)의 내측으로 이동시켜, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)을 밀착시킨다. 도 5b는 기판안치대(150)이 상승하여 공정진행 위치에 있을 때, 측면 프레임(160)과 수평축(220)이 결합된 상태를 도시한다. 수평축(220)의 이동이 완료된 상태이며, 상대적으로 수평축(220)은 하부 프레임(164)의 하단에 위치한다. 그리고, 공정이 진행되는 동안 수용부(166)의 내부로 원하지 않는 박막이 증착될 수 있으므로, 상부 프레임(162)이 수용부(166)으로 돌출 연장되어, 수용부(166)의 상부를 복개하는 복개판(167)을 설치한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 공정진행에 대한 측면 프레임의 이동상태를 도시한 모식도이다.
도 6a에서는, 챔버(102)의 내부에 외부로부터 기판(110)을 인입하는 상태이며, 기판(110)을 인입하기 위하여 기판안치대(150)을 챔버(102)의 하부로 하강시킨다. 기판안치대(150) 주변부의 상부 및 측면에 위치한 측면 프레임(160)은 기판안치대(150)와 함께 하강하며, 측면 프레임(160)의 수용부(168)에 삽입되어 있는 수평축 단부(222)을 포함한 수평축(220)은 하부 프레임(164)의 상단에 위치한다. 그리고, 기판안치대(150)의 상부에 위치한 기판(110)과 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)은 이격상태에 있다.
도 6b와 같이, 구동부(190)을 구동시켜, 수평축(220)을 기판안치대(150)의 내측으로 이동시켜, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)을 밀착시킨다. 측면 프레임(160)은 도 7a 내지 도 7c와 같이, 기판(110)의 4 변에 설치되어 있어, 측면 프레임(160)이 기판(110)의 각 변을 밀어주어 적절한 위치로 정렬시킨다. 그리고, 기판(110)의 측면부와 상부 프레임(162)의 밀착압력을 압력센서(240)에 의해 측정하여, 과도한 압력에 의해 기판(110)의 손상이 발생하지 않도록 수평축(220)의 압력을 조절한다. 기판(110)과 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)의 사이에는 이격 간격이 없이 밀착되며, 동일한 높이로 기판안치대(150)의 상부에 위치한다.
도 6c와 같이, 기판(110)이 안착되어 있는 기판안치대(150)을 반응영역으로 상승시키면, 측면 프레임(160)의 수용부(168)는 높이가 고정되어 있는 수평축 단부(222)에 대하여 안내기능을 하여, 상대적으로 수평축(220)은 하부 프레임(164)의 하단부에 위치하게 된다. 그리고 공정을 진행하여, 기판(110) 상에 박막의 증착 또는 식각을 진행한 후에, 기판안치대(150)을 하강시켜, 하부 프레임(164)의 하부에 수평축(220)이 위치하면, 구동부(190)의 구동에 의해 수평축(220)을 기판안치대(150)의 외측으로 이동시켜, 기판(110)의 측면부와 밀착된 상부 프레임(162)을 이격시킨다. 그리고, 박막이 증착된 기판(110)을 챔버(102)의 외부로 반출하여 박막 증착공정을 완료한다.
도 6a 내지 도 6c에서 도시한 공정진행에 대한 측면 프레임의 이동상태와 다르게, 챔버(102)의 내부에 외부로부터 기판(110)을 인입하고, 기판안치대(150) 상에 안치시키고, 플라즈마가 발생되는 공정위치로 기판안치대(150)를 상승시킨 후에, 기판안치대(150)의 주변부와 측면부에 설치된 측면 프레임(160)을 이동시켜 기판(110)의 측면과 밀착시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제 1 단계로, 챔버(102)의 내부에 외부로부터 기판(110)을 인입하여, 기판안치대(150) 상에 안치하면, 측면 프레임(160)의 수용부(168)에 삽입되어 있는 수평축 단부(222)을 포함한 수평축(220)은 하부 프레임(164)의 상단에 위치한다. 그리고, 기판안치대(150)의 상부에 위치한 기판(110) 과 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)은 이격상태에 있다.
제 2 단계로, 기판(110)이 안착되어 있는 기판안치대(150)을 반응영역으로 상승시키면, 측면 프레임(160)의 수용부(168)는 높이가 고정되어 있는 수평축 단부(222)에 대하여 안내기능을 하여, 상대적으로 수평축(220)은 하부 프레임(164)의 하단부에 위치하게 된다.
제 3 단계로, 구동부(190)을 구동시켜, 수평축(220)을 기판안치대(150)의 내측으로 이동시켜, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)을 밀착시킨다. 그리고, 기판(110)의 측면부와 상부 프레임(162)의 밀착압력을 압력센서(240)에 의해 측정하여, 과도한 압력에 의해 기판(110)의 손상이 발생하지 않도록 수평축(220)의 압력을 조절한다. 기판(110)과 측면 프레임(160)의 상부 프레임(162)의 사이에는 이격 간격이 없이 밀착되며, 동일한 높이로 기판안치대(150)의 상부에 위치한다.
제 4 단계로, 공정을 진행하여, 기판(110) 상에 박막의 증착 또는 식각을 진행한 후에, 구동부(190)의 구동에 의해 수평축(220)을 기판안치대(150)의 외측으로 이동시켜, 기판(110)의 측면부와 밀착된 상부 프레임(162)을 이격시킨다. 그리고, 기판안치대(150)를 하강시켜, 하부 프레임(164)의 하부에 수평축(220)이 위치하면, 박막이 증착된 기판(110)을 챔버(102)의 외부로 반출하여 박막 증착공정을 완료한 다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 측면 프레임의 형태를 도시한 평면도이다. 도 7a 내지 도 7c는 기판(110)과 기판안치대(150)가 사각형인 경우에 대하여 설명한다.
도 7a에는, 기판안치대(150)의 상부에는 기판(110)이 위치하고, 기판(110)의 측면부와 대응되고, 기판안치대(150)의 주변부 및 측면부에 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임(160a, 160b, 160c, 160d)과 이 설치되고, 기판안치대(150)는 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임(160a, 160b, 160c, 160d)과 각각 대응되는 제 1 내지 제 4 변(150a, 150b, 150c, 150d)을 포함한다. 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임(160a, 160b, 160c, 160d)의 일단은 기판안치대(150)의 제 1 내지 제 4 변(150a, 150b, 150c, 150d)의 단부와 각각 일치하고, 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임(160a, 160b, 160c, 160d)의 타단은 제 1 내지 제 4 변(150a, 150b, 150c, 150d)의 단부로부터 돌출되는 제 1 내지 제 4 돌출부(170a, 170b, 170c, 170d)를 가진다. 제 1 내지 제 4 돌출부(170a, 170b, 170c, 170d)의 돌출된 길이는 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임(160a, 160b, 160c, 160d) 각각의 너비와 동일하다.
도 7a와 같이 측면 프레임(160)이 설치되면, 도 6b에서, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)을 밀착시킬 때, 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임(160a, 160b, 160c, 160d)의 각각을 순차적으로 기판안치대(150)의 내측으로 이동시킨다. 그리고, 제 2 및 제 4 서브 측면 프레임(160b, 160d)와 비교하여 넓은 너비를 가지는 제 1 및 제 2 서브 측면 프레임(160a, 160c)에는 두 개 이상의 안내부(168)가 설치되어, 균일한 힘으로 기판(110)의 측면과 밀착된다. 안내부(168)와 연결된 수평축(220)은 동일한 구동부(190)에 의해 구동된다.
도 7b는 기판안치대(150)의 주변부 및 측면부에 횡축 프레임(160e)과 종축 프레임(160f)가 각각 2 개씩 설치된다. 횡축 프레임(160e)의 양단부는 기판안치대(150)의 단부와 일치하고, 종축 프레임(160f)의 양단부는 기판안치대(150)의 단부로부터 횡축 프레임(160e)의 너비만큼 돌출된다. 도 6b에서, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)을 밀착시킬 때, 횡축 프레임(160e)을 기판안치대(150)의 내측으로 이동시킨 후에, 종축 프레임(160f)을 이동시킨다. 그리고, 횡축 프레임(160e)의 단부를 종축 프레임(160f)의 너비마큼 돌출시키고, 종축 프레임(160f)의 단부를 기판안치대(150)의 단부와 일치시킬 수 있다.
도 7c는 기판안치대(150)의 주변부 및 측면부에 설치되는 기판안치대(150)의 변 길이와 일치하는 측면 프레임(160)을 설치한다. 도 6b에서, 기판(110)의 측면부와 측면 프레임(160)을 밀착시킬 때, 각각의 측면 프레임(160)을 동시에 기판안치대(150)의 내측으로 이동시킨다.
도 1은 종래기술의 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 도 1의 B 부분을 확대한 도면
도 3은 본 발명에 따른 기판처리장치를 개략적으로 나타낸 단면도
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 기판처리장치의 측면 프레임 및 구동부의 개략적으로 나타낸 평면도
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 기판처리장치에서 측면 프레임과 수평축에 대한 개략적 사시도
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 기판처리장치에서, 공정진행에 대한 측면 프레임의 이동상태를 도시한 모식도
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 측면 프레임의 형태를 도시한 평면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 챔버 110 : 기판
150 : 기판안치부 155 : 플라즈마 전극
160 : 측면 프레임 190 : 구동부

Claims (23)

  1. 반응영역을 정의하는 챔버;
    상기 챔버 내부의 플라즈마 전극;
    상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대;
    상기 기판의 측면과 접촉하고 상기 기판안치대의 측면부를 덮으며 그 측면에 설치되는 안내부를 포함하는 측면프레임;
    상기 측면프레임을 수평 이동하기 위한 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는 수평축과 구동수단을 포함하며, 상기 수평축의 일단은 상기 안내부와 연결되고, 상기 수평축의 타단은 상기 구동수단과 연결되어, 상기 구동수단에 의해 상기 수평축이 직선왕복되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판안치대의 상부에서, 상기 측면 프레임은 상기 기판과 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 프레임은 상기 기판안치대의 주변부 상부에 설치되는 상부 프레임과, 상기 기판안치대의 측면부와 대응되는 하부 프레임을 포함하고, 상기 안내부는 상기 하부 프레임의 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평축의 일단에는 상기 수평축의 직경보다 확장된 너비를 가지는 수평축 단부를 포함하고, 상기 안내부는 상기 기판안치대의 승하강에 따라 상기 수평축을 안내할 수 있도록 상기 수평축 단부를 수용하는 수용부와, 상기 수평축이 삽입되는 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 3 항에 있어서,
    상기 상부 프레임에서 연장되어 수용부의 상부를 복개하는 복개판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부와 인접한 상기 챔버의 벽에 상기 수평축을 통과시키는 연통부가 설치되고, 상기 연통부를 중심으로 상기 챔버의 내벽 또는 외벽과 밀착되는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 기판의 측면과 상기 측면 프레임의 밀착 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 압력센서의 신호를 인가받아 상기 구동수단을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은 모터 또는 공압실린더인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 구동수단으로 상기 모터를 사용하는 경우, 상기 모터는 회전축을 포함하며, 상기 회전축의 내부와 상기 수평축 타단의 외부는 서로 맞물려 회전할 수 있도록 나사 산이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 구동수단으로 상기 공압실린더를 사용하는 경우, 상기 공압실린더는 내장모터, 공기 공급구, 공기 배기구, 및 유량제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 프레임은 상기 기판의 변의 개수와 동일한 다수의 서브 측면 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 서브 측면 프레임 중 어느 하나는 두 개 이상의 수평축이 연결된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상기 두 개 이상의 수평축은 하나의 구동부에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판안치대와 상기 기판이 사각형인 경우, 상기 측면 프레임은, 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임으로 구성되고, 상기 기판안치대는 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임과 각각 대응되는 제 1 내지 제 4 변으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 일단은 상기 제 1 내지 제 4 변의 단부와 일치하고, 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 타단은 상기 제 1 내지 제 4 변의 단부로부터 돌출되는 제 1 내지 제 4 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서,
  18. 제 15 항에 있어서,
    서로 평행한 상기 제 1 및 제 3 서브 측면 프레임은 상기 제 1 및 제 3 변과 동일한 길이를 가지고, 서로 평행한 상기 제 2 및 제 4 서브 측면 프레임은 상기 제 2 및 제 4 변의 양단부로부터 상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임의 각각의 너비와 동일한 길이로 돌출된 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 4 서브 측면 프레임은 상기 제 1 내지 제 4 변과 각각 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  20. 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버 내부의 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대; 상기 기판의 측면과 밀착 또는 이격가능한 측면프레임; 상기 측면프레임을 수평 이동하기 위한 구동부를 포함하는 기판처리장치에서의 기판처리방법에 있어서,
    상기 기판안치대 상부에 상기 챔버의 외부로부터 상기 기판을 인입하여 안치하고, 상기 기판안치대 상부의 주변부와 측면부에 설치된 상기 측면 프레임을 상기 구동부에 의해 이동시켜 상기 기판의 측면과 상기 측면 프레임을 밀착시키는 단계;
    플라즈마가 발생되는 공정위치로 상기 기판안치대를 상승시키고, 상기 기판을 처리하는 단계;
    상기 기판안치대를 하강시키고, 상기 기판의 측면과 상기 측면 프레임을 이격시키고, 상기 기판을 반출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에서의 기판처리방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판안치대의 상부에서, 상기 측면 프레임은 상기 기판과 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에서의 기판처리방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판의 변과 동일한 개수로 상기 측면 프레임이 설치되고, 각각의 상기 측면 프레임의 이동 및 상기 기판의 측면과의 밀착에 의해 상기 기판안치대의 상부에 상기 기판이 정위치로 정렬하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에서의 기판처리방법.
  23. 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버 내부의 플라즈마 전극; 상기 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며, 기판이 안치되는 기판안치대; 상기 기판안치대의 상부에서, 상기 기판의 측면과 밀착 또는 이격가능한 측면프레임; 상기 측면프레임을 수평 이동하기 위한 구동부를 포함하는 기판처리장치에 있어서,
    상기 기판안치대 상부에 상기 챔버의 외부로부터 상기 기판을 인입하여 안치하고, 플라즈마가 발생되는 공정위치로 상기 기판안치대를 상승시키는 단계;
    상기 기판안치대 상부의 주변부와 측면부에 설치된 상기 측면 프레임을 이동시켜 상기 기판의 측면과 상기 측면 프레임을 밀착시키는 단계;
    상기 기판을 처리하고, 상기 기판의 측면과 상기 측면 프레임을 이격시키는 단계;
    상기 기판안치대를 하강시키고, 상기 기판을 반출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에서의 기판처리방법.
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