KR101628918B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 기판을 동시에 처리하는 기판처리장치에 관한 것으로, 기판처리장치는 수용공간을 제공하는 공정챔버; 상기 수용공간에 적층배열되고, 기판을 처리하는 다수의 기판처리모듈; 및 상기 다수의 기판처리모듈을 지지하는 지지수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
기판처리장치, 기판처리모듈, 지지수단

Description

기판처리장치{Apparatus for treatmenting substrate}
본 발명은 다수의 기판을 동시에 처리하는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치(Display Device) 또는 박막 태양전지는 높은 생산성을 확보하기 위하여 대면적의 유리기판을 사용한다. 액정표시장치 또는 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 유리 기판 상에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 되며, 이들 각 공정은 해당공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.
표시장치 또는 박막 태양전지에서, 증착공정 및 식각공정은 공정가스를 분사하는 가스분사수단 및 기판이 안치되는 기판안치수단을 포함한 공정챔버에서 진행한다.
도 1은 종래기술의 기판처리장치의 개략도이다. 종래기술의 기판처리장치에 대하여 도 1을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
대면적의 기판(20)을 처리하는 기판처리장치(10)는 외부와 밀폐된 반응공간을 제공하는 공정챔버(12), 공정챔버(12) 내부의 상부에 위치하며, 플라즈마 전극으로 사용되는 후방 플레이트(14), 후방 플레이트(14)와 연결되며 공정챔버(12)의 내부에 소스가스를 공급하는 가스 공급관(36), 후방 플레이트(14)의 하부에 위치하며, 다수의 분사홀(16)을 가지는 알루미늄 재질의 가스분배판(18), 플라즈마 전극과 대향전극으로 사용되며 기판(20)이 안치되는 기판안치대(22), 공정챔버(12)의 내부에서 사용되는 반응가스 및 부산물을 배출하기 위한 배출구(24)로 포함하여 구성된다. 그리고 후방 플레이트(14)는 RF전원(30)과 연결되고, 후방 플레이트(14)와 RF전원(30) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(32)가 설치된다.
기판처리장치(10)에서, 플라즈마 소스전극으로 사용되는 후방 플레이트(14)와 플라즈마 접지전극으로 사용되는 기판안치대(22) 사이에서 플라즈마가 발생되어 박막의 증착 또는 식각하는 기판처리공정을 수행한다. 그런데, 장시간이 필요로 하는 기판처리공정, 특히, 기판(20) 상에 저 파워(low pover) 및 저온(low temperature) 조건에 박막을 증착하는 공정은 증착시간이 길기 때문에, 다른 공정과 균형을 맞추기 위하여, 기판처리장치(10)를 다수 구비하여야 한다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 공정챔버의 내부에 다수의 기판처리모듈을 설치하여, 다수의 기판에 대하여 박막증착 또는 박막식각과 같은 기판처리공정을 동시에 실시하여 생산성을 개선한 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 수용공간을 제공하는 공정챔버; 상기 수용공간에 적층배열되고, 기판을 처리하는 다수의 기판처리모듈; 및 상기 다수의 기판처리모듈을 지지하는 지지수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 공정챔버는, 상기 수용공간을 진공으로 배기하기 위한 배기구; 상기 배기구와 연통되는 배기공간을 설정하기 위해, 상기 다수의 기판처리모듈과 상기 공정챔버 내벽 사이에 설치되는 배기판; 및 상기 배기판에 설치되는 다수의 배기창;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 배기판은, 상기 공정챔버의 측면 및 저면과 대응되는 위치에 설치되는 측면 배기판과 저면 배기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 기판처리모듈 각각은, 플라즈마 소스전극; 상기 플라즈마 소스전극과 이격되어 위치하고 상기 기판이 안치되는 플라즈마 접지전극; 및 상기 플라즈마 소스전극과 상기 플라즈마 접지전극 사이의 반응공간에 공정가스를 공급하는 가스분배수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 공정챔버는 다수의 상기 반응공간과 대응되고, 상기 기판이 반출 또는 반입되기 위한 다수의 게이트 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 기판처리모듈 각각은, 상기 공정챔버를 관통하여 상기 플라즈마 소스전극에 RF전력을 인가하는 RF전원; 상기 공정챔버를 관통하여 상기 가스분배수단에 공정가스를 공급하는 다수의 가스공급관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 가스공급관 각각은 상기 가스분배수단의 중앙부와 연결되거나 또는 상기 가스분배수단의 측면부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 기판처리모듈 각각의 다수의 상기 플라즈마 소스전극은 상기 RF전원과 병렬로 연결되거나, 또는 다수의 상기 플라즈마 소스전극 각각이 다수의 상기 RF전원과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 플라즈마 소스전극 상에 절연판이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 플라즈마 접지전극은, 상기 기판이 안치되는 기판지지판; 상기 기판지지판을 관통하여 설치되고, 상기 기판을 상기 기판지지판으로부터 분리하기 위한 다수의 리프트 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판지지판은 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 내장하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 기판을 상기 기판지지판에 안착 또는 상기 기판지지판으로부터 분리하기 위하여, 상기 다수의 리프트 핀은 상기 기판지지판에 현가되거나 또는 상기 절연판에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 지지수단은, 다수의 상기 플라즈 마 소스전극을 지지하는 제 1 지지 프레임; 다수의 상기 플라즈마 접지전극을 지지하고 승강시키는 제 2 지지 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 지지 프레임은, 다수의 상기 플라즈마 소스전극을 지지하고, 상기 반응공간의 측면을 차폐하는 다수의 상부 차폐벽; 및 상기 다수의 상부 차폐벽을 지지하는 다수의 필라;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 상부 차폐벽과 다수의 상기 플라즈마 소스전극 사이에 각각 다수의 절연블록이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 기판처리모듈 각각은 다수의 상기 플라즈마 접지전극이 상승하여 공정위치에 있을 때, 상기 기판의 주변부를 차폐하는 에지 프레임을 포함하고, 상기 제 1 지지 프레임은 상기 다수의 상부 차폐벽 각각의 하부에 설치되어 상기 에지 프레임이 거치되는 다수의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 플라즈마 접지전극은 상기 기판이 안치되는 기판지지판과 상기 기판지지판을 관통하여 설치되고, 상기 기판을 상기 기판지지판으로부터 분리하기 위한 다수의 리프트 핀을 포함하고, 상기 제 1 지지 프레임은, 상기 제 1 번째 기판처리모듈의 상기 다수의 리프트 핀을 지지하기 위해, 상기 다수의 필라의 하부를 연결하는 리프트 핀 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 2 지지 프레임은, 다수의 상기 플라즈마 접지전극이 위치하는 다수의 트레이; 상기 다수의 트레이를 지지하는 다수의 필라; 상기 다수의 트레이 각각과 연결되고, 다수의 상기 반응공간을 차폐시키는 다수의 하부 차폐벽;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 트레이 각각은, 상기 다수의 하부 차폐벽의 하부에 연결되는 다수의 바(bar)로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 2 지지 프레임은, 상기 다수의 필라와 연결되고 상기 공정챔버의 저면을 관통하는 샤프트; 상기 샤프트와 연결되고 상기 샤프트를 승강시키는 구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 다수의 필라는 상기 하부 차폐벽의 서로 대응되는 양측면에 각각에 설치되는 다수의 제 1 및 제 2 필라를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 다수의 제 1 필라는 연결하는 제 1 샤프트와 상기 다수의 제 2 필라를 연결하는 제 2 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기판처리장치에 있어서, 상기 제 1 지지 프레임은 다수의 상기 플라즈마 소스전극을 지지하고, 상기 반응공간의 측면을 차폐하는 다수의 상부 차폐벽을 포함하고, 상기 다수의 상부 차폐벽과 상기 다수의 하부 차폐벽은 수직방향으로 중첩되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 공정챔버의 내부에 다수의 기판처리모듈을 설치하여, 다수의 기판을 적재하여 박막증착 또는 박막식각과 같은 기판처리공정을 동시에 실시하여 생산성을 개선할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리모듈의 상세도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제 1 지지 프레임의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제 2 지지 프레임의 사시도이고, 도 7은 도 2의 A-A'의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 변형 실시예에 따른 가스분사장치의 상세도이다.
도 2와 같이, 기판처리장치(110)는, 기판(116)을 처리하기 위한 반응공간을 제공하는 다수의 기판처리모듈(114), 다수의 기판처리모듈(114)을 수용하는 수용공간을 제공하는 공정챔버(112), 기판(116)을 출입시키기 위한 다수의 게이트 밸브(118), 다수의 기판처리모듈(114)을 지지하는 지지수단(120), 및 공정챔버(112) 내부를 진공으로 배기하는 배기구(120)를 포함하여 구성된다.
다수의 기판처리모듈(114) 각각은 제 1 내지 N 번째 기판처리모듈(114-1..114-n)을 포함하고, 공정챔버(112) 내부의 하부로부터 상부까지 제 1 번째 기판처리모듈(114-1)부터 제 N 번째 기판처리모듈(114-n)이 순차적으로 적층된다. 수직방향으로 적층된 다수의 기판처리모듈(114) 각각은 지지수단(120)에 의해서 지지된다.
도 2와 같은 기판처리장치(110)에서 다수의 게이트 밸브(118) 각각은 다수의 기판처리모듈(114)의 반응공간과 대응된다. 따라서, 다수의 게이트 밸브(118) 각각을 통하여 외부로부터 다수의 기판처리모듈(114) 각각에 기판(116)을 반입하거나, 다수의 기판처리모듈(114) 각각에서 외부로 기판(116)을 반출한다.
기판(116)을 수납하기 위하여, 진공 및 대기압 상태를 반복하는 로드락 챔버(load lock chamber)(도시하지 않음)와 로드락 챔버와 공정챔버(112) 사이에 이송챔버(transfer chamber)(도시하지 않음)을 설치할 수 있다. 이송챔버는 기 판(116)을 이송시키는 이송로봇을 구비하고, 기판(116)을 로드락 챔버로부터 다수의 게이트 밸브(118) 각각을 통하여 다수의 기판처리모듈(114) 각각에 공급한다.
도 2와 같이, 다수의 기판처리모듈(114)은 공정챔버(112)의 수용공간에 적층된다. 도 2 내지 도 4와 같이, 다수의 기판처리모듈(114) 각각은 플라즈마 소스전극으로 사용되는 후방 플레이트(backing plate)(210), 공정가스를 분사하는 가스분배수단(212), 기판(116)이 안치되는 기판안치수단(214), 및 에지 프레임(edge frame)(244)을 포함하여 구성된다.
후방 플레이트(210)는 RF전력을 공급하는 RF전원(220)과 연결되고, 후방 플레이트(210)과 RF전원(220) 사이에는 임피던스 정합을 위한 매처(matcher)(222)가 설치된다. 다수의 후방 플레이트(210) 각각에 독립적으로 RF전원(220)을 직렬로 연결하거나 또는 하나의 RF전원(220)을 다수의 후방 플레이트(210)와 병렬로 연결할 수 있다.
RF전원(220) 및 매처(222)는 공정챔버(112)의 외부에 위치하고, 후방 플레이트(210)는 매처(222)와 피딩라인(feeding line)(260)을 통하여 연결된다. 따라서, 피딩라인(260)은 공정챔버(112)의 측면을 관통하여, 후방 플레이트(210)와 매처(222)를 연결한다. 피딩라인(260)이 관통되는 공정챔버(112)의 측면은 수용공간이 진공을 유지하기 위하여, 도면에서 별도로 도시하지 않았지만 기밀판, 오링 및 볼트 등을 사용하여 실링(sealing)을 실시한다.
후방 플레이트(210)는 알루미늄과 같은 금속으로 제작된다. 후방 플레이트(210)에 인가된 RF전력에 의한 전계가 인접한 다른 기판처리모듈(114)에 영향을 주지 않도록 하기 위해, 후방 플레이트(210)의 상면에 절연판(216)을 설치한다. 절연판(216)은 공업용 플라스틱인 테프론(teflon)을 사용할 수 있다.
가스분배수단(212)는 후방 플레이트(210)의 하부에 위치하고, 후방 플레이트(210)와 전기적으로 연결된다. 가스분배수단(212)은 다수의 분사홀(224)을 가지는 알루미늄 재질의 가스분배판(226)과 후방 플레이트(210) 하면으로부터 연장되고 가스분배판(226)이 거치되는 지지대(228)를 포함하여 구성된다. 후방 플레이트(210)와 가스분배수단(212) 사이에는 공정가스가 공급되는 확산공간(238)이 설정된다.
가스공급관(240)은 절연판(216) 및 후방 플레이트(210)의 중앙부를 관통하여 확산공간(238)과 연결된다. 가스공급관(240)과 대응되는 확산공간(238)에는 공정가스가 균일하게 분포되도록 배플(242)을 설치할 수 있다. 후방 플레이트(210)와 가스공급관(240) 사이에 세라믹으로 제작되는 절연튜브(246)를 설치할 수 있다. 후방 플레이트(210)가 알루미늄과 같은 금속으로 제작되어 있기 때문에, 금속으로 제작되는 가스공급관(240)과 직접 접촉하면, 플라즈마가 방전될 수 있다. 따라서, 후방 플레이트(210)과 가스공급관(240) 사이에 절연튜브(246)를 개재하여 플라즈마의 방전을 방지한다.
후방 플레이트(210)가 수직방향으로 승강하는 경우, 후방 플레이트(210)와 연결되는 가스공급관(240)의 일부를 유연관 예를 들면 주름관으로 제작할 수 있다. 도 3과 다르게, 가스공급관(240)을 도 8과 같이, 가스분배수단(212)의 측면에 가스공급관(240)을 연결할 수 있다.
도 8의 가스분배수단(212)은 후방 플레이트(210)의 하면으로부터 연장되고 가스분배판(226)이 고정되는 지지대(228)의 측면에 가스공급관(240)이 연결된다. 도 8과 같이 가스분배수단(212)에 가스공급관(240)을 연결하면, 후방 플레이트(210)를 관통하여, 가스분배수단(212)의 중앙부와 연결하는 도 2 내지 도 4의 가스분배수단(212)과 비교하여, 가스공급관(240)이 점유하는 공간을 줄일 수 있다.
도 2 내지 도 4의 가스분배수단(212)은 가스공급관(240)이 중앙부와 연결되어 반응공간에 균일하게 공정가스를 공급할 수 있고, 도 8의 가스분배수단(212)은 일측면에서 공정가스가 공급되기 때문에, 반응공간에 공정가스가 불균일하게 공급될 수 있다. 따라서, 필요에 따라, 가스분배수단(212)에 연결되는 가스공급관(240)의 위치를 다르게 할 수 있다.
도 2와 같이, 가스공급관(240)과 연결되는 가스공급원(130)은 공정챔버(112)의 외부에 위치한다. 가스공급원(130)은 다수의 공정가스 각각을 공급하는 다수의 공정가스 공급원을 포함할 수 있다. 가스공급관(240)은 공정챔버(112)의 측면을 관통하여 가스분배수단(212)과 가스공급원(130)을 연결시킨다. 따라서, 가스공급관(240)이 관통되는 공정챔버(112)의 측면은 수용공간이 진공을 유지하기 위하여, 도면에서 별도로 도시하지 않았지만 기밀판, 오링 및 볼트 등을 사용하여 실링(sealing)을 실시한다.
도 2 내지 도 4와 같이, 에지 프레임(244)은 기판(116) 주변부에 박막이 증착되거나 박막이 식각되는 것을 방지하는 기능을 하고, 전기적으로 부유상태(foating state)를 유지한다. 에지 프레임(244)은 기판(116)의 주변부를 차폐하는 차폐부와 박막이 증착되거나 박막이 식각되는 기판(116)의 처리영역을 노출시키는 동공부를 가지는 형태로 제작된다.
도 2 내지 도 4의 기판안치수단(214)은 플라즈마 소스전극으로 사용되는 후방 플레이트(210)와 대향하여 위치하고 플라즈마 접지전극으로 사용된다. 기판안치수단(214)은 기판(116)을 지지하는 기판지지판(230)과 기판지지판(230)의 내부에 내장되어 기판(116)을 가열하는 히터(232), 및 다수의 리프트 핀(236)을 포함하여 구성된다. 기판지지판(230)에는 다수의 리프트 핀(236) 각각이 상하로 수직운동하기 위한 다수의 관통홀(234)이 설치된다. 관통홀(234)의 상부에는 걸림턱(234a)이 설치된다.
기판안치수단(214)은 기판(116)의 냉각을 위한 냉각장치(도시하지 않음)를 설치할 수 있다. 냉각장치는 기판지지판(230)의 내부에 설치되는 냉각유로(도시하지 않음) 및 냉각유로에 순환되는 냉매를 제공하는 냉매소스부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 또한, 기판안치수단(214)은 기판지지판(230)의 온도를 측정하기 위한 열전대(thermocouple)를 연결시킬 수 있다.
기판(116)을 반입 및 반출시키기 위해 기판(116)과 기판지지판(230) 사이에 이송챔버의 이송로봇이 출입할 수 있는 공간을 제공하기 위해 다수의 리프트 핀(236)을 설치한다. 다수의 리프트 핀(236) 각각은 관통홀(234)에 삽입되는 리프트 핀 몸체(236a)와 걸림턱(234a)에 거치되는 리프트 핀 헤드(236b)를 포함한다.
다수의 리프트 핀(236)의 하부에는 절연판(216)이 위치한다. 도 3과 같이, 기판안치수단(214)이 상승하여 공정위치에 있는 경우, 리프트 핀 헤드(236b)는 기판지지판(230)과 동일 평면을 유지하면서 걸림턱(234a)에 현가된다. 그리고, 도 4와 같이, 기판안치수단(214)이 하강하여 기판(116)의 반입 또는 반출위치에 있는 경우, 다수의 리프트 핀(236)의 하부는 절연판(216)에 의해 지지되고, 다수의 리프트 핀(236)의 상부는 기판지지판(230)으로부터 돌출되어 기판(116)과 기판지지판(230) 사이에 기판(116)을 이송하기 위한 이송로봇이 게이트 밸브(118)를 통하여 출입할 수 있는 공간을 생성한다.
도 2의 지지수단(120)은 다수의 후방 플레이트(210)를 지지하는 제 1 지지 프레임(310) 및 다수의 기판안치수단(214) 각각의 다수의 기판안치수단(214)을 지지하고 승강시키는 제 2 지지 프레임(410)을 포함하여 구성된다.
도 5와 같이, 제 1 지지 프레임(310)은, 도 2 내지 도 4의 후방 플레이트(210)를 지지하는 다수의 상부 차폐벽(316), 다수의 상부 차폐벽(316)을 지지하는 다수의 제 1 필라(314), 다수의 상부 차폐벽(316) 각각의 내측 주연부를 따라 설치되는 다수의 돌출부(318), 및 다수의 상부 차폐벽(316) 각각의 상면에 위치하는 다수의 절연블록(320)을 포함하여 구성된다.
다수의 제 1 필라(314) 및 다수의 상부 차폐벽(316)은 일체형으로 형성할 수 있다 또한, 다수의 기판처리모듈(114) 각각과 대응되도록, 하나의 상부 차폐벽(316)과 하나의 상기 차폐벽(316)을 지지하는 다수의 제 1 필라(314)로 구성되는 다수의 모듈로 제작하여 조립할 수 있다.
후방 플레이트(210)가 장방형 형태로 제작되는 경우, 다수의 제 1 필라(314) 각각은 후방 플레이트(210)의 모서리와 대응되는 부분에 설치된다. 따라서, 도 4에서 후방 플레이트(210)의 모서리와 대응되는 부분에 4 개의 제 1 필라(314)가 설치 되었지만, 필요에 따라 후방 플레이트(210)의 변과 대응되는 부분에 추가적으로 필라(314)를 설치할 수 있다. 그러나, 추가적으로 제 1 필라(314)를 설치하는 경우, 게이트 밸브(118)와 대응되는 부분에서 기판(116)의 출입을 방해하지 않도록 해야 한다.
다수의 후방 플레이트(210) 각각은 제 1 지지 프레임(310)에 의해 고정된다. 필요에 따라, 다수의 후방 플레이트(210)를 승강시킬 수 있는 구동장치를 설치할 수 있다.
도 3과 같이, 기판안치수단(214)이 상승하여 공정위치에 있는 경우, 후방 플레이트(210)와 기판안치수단(214) 사이에서 플라즈마가 방전되는 반응공간이 설정된다. 상부 차폐벽(316)은 플라즈마가 반응공간 이외의 다른 영역으로 확산되는 것을 차단하는 기능을 한다. 상부 차폐벽(316)은 다수의 제 1 필라(314)의 수직한 방향으로 다수의 제 1 필라(314)를 연결하는 형태로 제작된다. 상부 차폐벽(316)은 기판처리모듈(114)과 동일한 개수로 제작된다. 상부 차폐벽(316)은 가스분배수단(212)을 수용할 수 있다.
돌출부(318)는 상부 차폐벽(316)의 내부에는 설치되고 에지 프레임(244)을 거치하는 기능을 한다. 도 4와 같이, 기판안치수단(214)이 하강하여, 기판(116)이 반입 또는 반출위치에 있는 대기상태의 경우, 에지 프레임(244)은 돌출부(318)에 거치된다. 그러나, 도 3과 같이, 기판안치수단(214)을 공정위치로 상승시키는 경우, 기판안치수단(214) 상에 위치된 기판(116)의 주변부에 에지 프레임(244)이 위치되고, 기판안치수단(214)의 추가적 상승에 따라 에지 프레임(244)은 돌출부(318)로부터 이격된다. 따라서, 기판처리과정에서 에지 프레임(244)은 전기적으로 부유상태(floating state)를 유지한다.
다수의 리프트 핀(236)의 하부에는 절연판(216)이 위치한다. 도 3과 같이, 기판안치수단(214)이 상승하여 공정위치에 있는 경우, 리프트 핀 헤드(236b)는 기판지지판(230)과 동일 평면을 유지하면서 걸림턱(234a)에 현가된다. 그리고, 도 4와 같이, 기판안치수단(214)이 하강하여 기판(116)의 반입 또는 반출위치에 있는 경우, 다수의 리프트 핀(236)의 하부는 절연판(216)에 의해 지지되고, 다수의 리프트 핀(236)의 상부는 기판지지판(230)으로부터 부터 돌출되어 기판(116)과 기판지지판(230) 사이에 기판(116)을 이송하기 위한 이송로봇이 출입할 수 있는 공간이 생성된다.
도 2 내지 도 4에서, 다수의 리프트 핀(236)은 절연판(216)과 분리되어 있으나, 필요에 따라, 다수의 리프트 핀(236)을 절연판(216)에 고정시킬 수 있다.
절연블록(320)은 상부 차폐벽(316)의 상면에 위치하고, 후방 플레이트(210)와 상부 차폐벽(316)을 절연하는 기능을 한다. 절연블록(320)은 후방 플레이 트(210)의 주연부를 따라 연장되고 가스분사수단(212)이 수용되는 동공부를 가진 사각형 형태이다. 절연블록(320)을 개재하여 후방 플레이트(210)와 상부 차폐벽(316)을 결합시킨다. 절연블록(320)은 공업용 플라스틱인 테프론으로 제작한다.
제 1 지지 프레임(310)의 최상부 및 최하부에는 각각 상부 차폐벽(316)의 상면에 설치되는 절연블록(320)과 다수의 리프트 핀(234)을 지지하기 위한 리프트 핀 지지판(322)이 설치된다. 기판(116)을 기판안치수단(214)에서 분리시키는 기능을 하는 다수의 리프트 핀(234)은 후방 플레이트(210) 상에 설치되는 절연판(216)에 의해서 지지된다. 도 2에서, 적층 배열되어 있는 다수의 기판처리모듈(114) 중 최하부에 위치한 제 1 번째 기판처리모듈(114-1)의 경우, 다수의 리프트 핀(234)을 지지할 수 있는 절연판(216)이 존재하지 않기 때문에, 도 5와 같이, 다수의 제 1 필라(314)의 하부가 서로 연결되는 리프트 핀 지지판(322)을 설치한다.
다수의 후방 플레이트(210)를 수직으로 승강시킬 수 있도록, 제 1 지지 프레임(310)의 리프트 핀 지지판(322)의 하부에 공정챔버(112)의 저면을 관통하는 샤프트(도시하지 않음)를 설치하고, 샤프트를 구동장치(도시하지 않음)를 설치할 수 있다.
도 6과 같이, 제 2 지지 프레임(410)은, 다수의 제 2 필라(412), 다수의 기판안치수단(214) 각각이 위치하는 다수의 트레이(414), 다수의 제 2 필라(412)를 연결하는 다수의 하부 차폐벽(416), 다수의 제 2 필라(412)를 상하로 승강시키는 구동장치(418)를 포함하여 구성된다.
다수의 제 2 필라(412)는 기판안치수단(214)이 장방형 형태로 제작되는 경우, 기판(116)을 출입시키는 게이트 밸브(118)와 대응되지 않는 기판안치수단(214)의 양변에 설치한다. 다시 말하면, 다수의 필라(412)에 의해서 게이트 밸브(118)를 통하여 기판처리모듈(114)에 반입 및 반출되는 기판(116)의 이송이 방해되지 않아야 한다. 기판(116)의 도 6에서, 제 2 필라(412)가 4 개 설치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 제 2 필라(412)를 증감할 있 수 있다.
도 3과 같이, 기판안치수단(214)이 상승하여 공정위치에 있는 경우, 후방 플레이트(210)와 기판안치수단(214) 사이에는 플라즈마가 발생하는 반응공간이 설정된다. 하부 차폐벽(416)은 상부 차폐벽(316)과 함께 플라즈마가 반응공간에서 다른 영역으로 확산되는 것을 차단하는 기능을 한다. 하부 차폐벽(416)은 다수의 제 2 필라(412)의 수직한 방향으로 다수의 제 2 필라(412)를 연결하는 형태로 제작된다. 하부 차폐벽(416)은 기판처리모듈(114)과 동일한 개수로 제작된다.
도 6에서, 트레이(414)는 기판안치수단(214)을 지지하는 기능을 하고, 하부 차폐벽(416)의 하부를 연결하는 다수의 바(bar)(414a)로 구성된다. 다수의 바(414a)는 서로 평행하게 배열되고, 다수의 바(414a) 사이에는 기판안치수단(214) 을 관통하는 다수의 리프트 핀(234)이 통과될 수 있는 공간이 설정된다.
구동장치(418)는, 다수의 제 2 필라(412)와 연결되어 공정챔버(112)의 저면을 관통하는 샤프트(420), 공정챔버(112)의 기밀을 유지하면서 샤프트(420)를 승강시킬 수 있는 벨로우즈(422) 및 샤프트(420)에 연결된 구동모터(424)를 포함하여 구성된다. 공정챔버(112)의 저면을 관통하는 샤프트(420)의 수를 줄이기 위하여, 제 2 필라(412)를 4 개로 설치한 경우, 2 개의 제 2 필라(412)를 하나의 샤프트(420)에 연결시킨다. 그리고, 공정챔버(112)의 외부로 돌출된 2 개의 샤프트(420)는 하나의 구동모터(424)에 연결된다.
구동장치(418)에 의해서, 다수의 트레이(414)는 기판안치수단(214)을 공정위치로 상승시키는 제 1 위치와 기판(116)을 출입시키기 위해 기판안치수단(214)이 하강하는 제 2 위치를 반복하여 운동한다.
도 7은 도 2의 A-A' 절단한 평면도를 도시한다. 기판안치수단(214)이 상승하여 공정위치에 있는 경우, 기판안치수단(214) 상에 기판(116)이 안치되고, 기판(116)의 주변부에는 에지 프레임(244)이 위치된다. 에지 프레임(244)은 기판(116)의 박막 증착영역 또는 박막 식각영역을 노출시키는 동공부와 기판(116)의 주변부를 차폐하는 차폐부를 포함한다.
가스분사수단(212)과 기판안치수단(214) 사이에는 플라즈마가 발생하는 반응영역이 설정되고, 반응영역의 플라즈마가 다른 부분으로 확산되는 것을 방지하기 위하여, 반응영역의 주위를 상부 차폐벽(316)과 하부 차폐벽(416)으로 둘러싼다. 도 2와 같이, 수직방향으로 상부 차폐벽(316)과 하부 차폐벽(416)의 일부가 중첩될 수 있다. 상부 차폐벽(316)의 하부로 누설될 수 있는 플라즈마를 하부 차폐벽(416)으로 차단하기 위해, 상부 차폐벽(316)과 하부 차폐벽(416)의 일부를 중첩시킨다.
제 1 지지 프레임(310)의 다수의 제 1 필라(314)는 후방 플레이트(210)의 모서리와 대응되는 부분에 설치되고, 제 2 지지 프레임(410)의 다수의 제 2 필라(412)는 다수의 제 1 필라(314)와 중첩되지 않도록 위치시킨다. 다수의 제 2 필라(412)는 게이트 밸브(118)와 인접하고 기판(116)이 출입하는 영역에는 설치되지 않는다.
도 2의 기판처리장치(110)에서, 공정챔버(112) 내부를 균일하게 진공으로 배기하기 위하여, 공정챔버(112)의 내부에 배기판(140)을 설치할 수 있다. 배기판(130)은 배기구(120)와 인접한 공정챔버(112)의 내측면 및 저면에 각각 설치되는 측면 배기판(140a)와 하면 배기판(140b)을 포함한다. 측면 배기판(130a)과 하면 배기판(130b) 각각은 공정챔버(112)의 내벽에서 이격되어 배기공간(132)을 설정한다. 측면 배기판(130a) 및 저면 배기판(130b) 각각에는 다수의 배기창(134)을 형성한다. 측면 배기판(130a)에 설치되는 다수의 배기창(134)은 다수의 기판처리모 듈(114)와 대응될 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기판처리장치의 개략도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치의 개략도
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리모듈의 상세도
도 5는 본 발명에 따른 제 1 지지 프레임의 사시도
도 6은 본 발명에 따른 제 2 지지 프레임의 사시도
도 7은 도 2의 A-A'의 단면도
도 8은 본 발명의 변형 실시예에 따른 가스분사장치의 상세도

Claims (22)

  1. 수용공간을 제공하는 공정챔버;
    상기 수용공간에 적층배열되고, 각각이 플라즈마 소스전극과, 상기 플라즈마 소스전극과 이격되어 위치하고 기판이 안치되는 플라즈마 접지전극과, 상기 플라즈마 소스전극과 상기 플라즈마 접지전극 사이의 반응공간에 공정가스를 공급하는 가스분배수단을 포함하며 기판을 처리하는 다수의 기판처리모듈;
    다수의 상기 플라즈마 접지전극을 지지하고 승강시키는 제 2 지지 프레임;
    상기 다수의 기판처리모듈을 지지하는 지지수단;
    을 포함하고,
    상기 제 2 지지 프레임은,
    다수의 상기 플라즈마 접지전극이 위치하는 다수의 트레이;
    상기 다수의 트레이를 지지하는 다수의 필라;
    상기 다수의 트레이 각각과 연결되고, 다수의 상기 반응공간을 차폐시키는 다수의 하부 차폐벽;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스전극 상에 절연판이 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 접지전극은,
    상기 기판이 안치되는 기판지지판;
    상기 기판지지판을 관통하여 설치되고, 상기 기판을 상기 기판지지판으로부터 분리하기 위한 다수의 리프트 핀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 기판지지판에 안착 또는 상기 기판지지판으로부터 분리하기 위하여, 상기 다수의 리프트 핀은 상기 기판지지판에 현가되거나 또는 상기 절연판에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지수단은,
    다수의 상기 플라즈마 소스전극을 지지하는 제 1 지지 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 지지 프레임은,
    다수의 상기 플라즈마 소스전극을 지지하고, 상기 반응공간의 측면을 차폐하는 다수의 상부 차폐벽;
    상기 다수의 상부 차폐벽을 지지하는 다수의 필라;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수의 상부 차폐벽과 다수의 상기 플라즈마 소스전극 사이에 각각 다수의 절연블록이 설치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수의 기판처리모듈 각각은 다수의 상기 플라즈마 접지전극이 상승하여 공정위치에 있을 때, 상기 기판의 주변부를 차폐하는 에지 프레임을 포함하고, 상기 제 1 지지 프레임은 상기 다수의 상부 차폐벽 각각의 하부에 설치되어 상기 에지 프레임이 거치되는 다수의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라즈마 접지전극은 상기 기판이 안치되는 기판지지판과 상기 기판지지판을 관통하여 설치되고, 상기 기판을 상기 기판지지판으로부터 분리하기 위한 다수의 리프트 핀을 포함하고,
    상기 제 1 지지 프레임은,
    최하부 기판처리모듈의 상기 다수의 리프트 핀을 지지하기 위해, 상기 다수의 필라의 하부를 연결하는 리프트 핀 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 트레이 각각은, 상기 다수의 하부 차폐벽의 하부에 연결되는 다수의 바(bar)로 구성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 지지 프레임은,
    상기 다수의 필라와 연결되고 상기 공정챔버의 저면을 관통하는 샤프트;
    상기 샤프트와 연결되고 상기 샤프트를 승강시키는 구동장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 필라는 상기 하부 차폐벽의 서로 대응되는 양측면에 각각에 설치되는 다수의 제 2 필라를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 지지 프레임은 다수의 상기 플라즈마 소스전극을 지지하고, 상기 반응공간의 측면을 차폐하는 다수의 상부 차폐벽을 포함하고,
    상기 다수의 상부 차폐벽과 상기 다수의 하부 차폐벽은 수직방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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