KR101934983B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된 바디와, 상기 바디의 상단에 놓이며 상기 바디의 개방된 상면을 밀폐시키는 커버를 포함하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;과; 상기 바디 및 상기 커버를 서로 밀착시키는 밀착 부재를 포함하되, 상기 밀착 부재는 전자석을 포함하고, 상기 전자석의 전자기력을 이용하여 상기 바디 및 상기 커버를 서로 밀착시킨다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판 상으로 감광액을 공급하는 포토리소그라피, 식각, 이온주입, 증착 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다.
이러한 공정들 중 일부 공정들은 기판이 처리되는 공정 챔버의 내부 압력이 진공 상태에서 공정이 수행된다. 공정 챔버의 내부 압력이 진공인 상태에서 공정이 수행되는 기판 처리 장치의 경우, 기판 지지 유닛 상의 정위치에 위치되도록 기판의 위치를 조정하는 티칭(Teaching) 작업 시 공정 챔버 내부의 압력을 진공으로 유지시키기 위해 상벽이 투명한 재질로 제공된 영역을 포함하는 커버를 이용해 공정 챔버의 상면을 밀폐시킨다.
이 경우, 공정 챔버 내부의 밀폐성을 보장하기 위해, 커버의 충분한 중량이 요구된다. 따라서, 과도한 중량으로 인해 커버의 이동이 어려우며, 커버의 이동 시 작업자의 안전을 보장하기 어렵다. 이와 달리, 커버의 중량이 충분하지 않은 경우, 공정 챔버의 밀폐성의 보장이 용이하지 않으며, 따라서 공정 챔버의 내부의 압력을 진공상태로 만들기 위해 기체를 배출시키는 펌프의 과부하를 유발할 수 있다.
본 발명은 공정 챔버의 밀폐성을 용이하게 보장할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 커버를 경량화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 작업의 안전성을 개선할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 펌프의 과부하를 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 장치는, 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된 바디와, 상기 바디의 상단에 놓이며 상기 바디의 개방된 상면을 밀폐시키는 커버를 포함하는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;과; 상기 바디 및 상기 커버를 서로 밀착시키는 밀착 부재를 포함하되, 상기 밀착 부재는 전자석을 포함하고, 상기 전자석의 전자기력을 이용하여 상기 바디 및 상기 커버를 서로 밀착시킨다.
상기 커버 또는 상기 바디 중 하나에는 상기 전자석이 제공되고, 다른 하나는 상기 전자석과 대향되는 영역이 철을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
이와 달리, 상기 전자석은, 상기 커버에 제공되는 제 1 전자석과; 상기 바디에 제공되는 제 2 전자석을 포함하되, 상기 제 1 전자석 및 상기 제 2 전자석은 서로 대향되고, 서로 상이한 극이 마주보도록 제공될 수 있다.
상기 커버는 상기 기판 지지 유닛 상의 정위치에 놓이도록 상기 기판의 티칭 시 상기 바디의 상면을 밀폐시키는 티칭용 커버일 수 있다.
상기 공정 챔버는 진공 상태에서 기판이 처리되는 진공 챔버일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리 장치는 공정 챔버의 밀폐성을 용이하게 보장할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리 장치는 커버를 경량화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리 장치는 작업의 안전성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 다른 기판 처리 장치는 펌프의 과부하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 2의 안테나의 저면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 기판 티칭(Teaching) 시의 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 기판 처리 장치의 기판 티칭 시의 모습을 보여주는 단면도들이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 기판 처리 공정 수행 시의 모습(10)을 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)에 대하여 공정 처리를 수행한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 마이크로파 인가 유닛(400), 안테나(500), 지파판(600) 그리고 유전판(700) 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 처리 공간(101)이 형성되며, 처리 공간(101)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 바디(110)와 커버(120)를 포함한다.
바디(110)는 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다.
커버(120)는 바디(110)의 상단에 놓이며, 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐한다. 커버(120)는 상부 공간이 하부 공간보다 더 큰 반경을 갖도록 하단부 내측이 단차진다.
공정 챔버(100)의 일 측벽에는 기판 유입구가 형성될 수 있다. 기판 유입구는 기판(W)이 공정 챔버(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공된다. 기판 유입구는 도어 등 개폐 부재에 의해 개폐된다.
공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(131)과 연결된다. 배기 라인(131)을 통한 배기로, 공정 챔버(100)의 내부는 상압보다 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 예를 들면, 배기 라인(131)은 펌프(미도시)에 연결되고, 펌프의 펌핑 작업에 의해 공정 챔버(100)의 내부는 진공압까지 감압되고, 진공압을 유지할 수 있다. 따라서, 공정 챔버(100)는 진공 상태에서 기판(W)이 처리되는 진공 챔버로 제공될 수 있다. 그리고, 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 처리 공간(101) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(131)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 처리 공간(101) 내에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 지지 플레이트(210), 리프트 핀(미도시), 히터(220), 지지축(230)을 포함한다.
지지 플레이트(210)는 소정의 두께를 가지며, 기판(W) 보다 큰 반경을 갖는 원판으로 제공된다. 지지 플레이트(210)의 상면에는 기판(W)이 놓이는 기판 제공홈이 형성될 수 있다. 실시 예에 의하면, 지지 플레이트(210)에는 기판(W)을 고정하는 구성이 제공되지 않으며, 기판(W)은 지지 플레이트(210)에 놓인 상태로 공정에 제공된다. 이와 달리, 지지 플레이트(210)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 고정시키는 정전 척으로 제공되거나, 기계적 클램핑 방식으로 기판(W)을 고정시키는 척으로 제공될 수 있다.
리프트 핀은 복수 개 제공되며, 지지 플레이트(210)에 형성된 핀 홀(미도시)들 각각에 위치한다. 리프트 핀들은 핀 홀들을 따라 상하방향으로 이동하며, 기판(W)을 지지 플레이트(210)에 로딩하거나 지지 플레이트(210)에 놓인 기판(W)을 언로딩한다.
히터(220)는 지지 플레이트(210)의 내부에 제공된다. 히터(220)는 나선 형상의 코일로 제공되며, 균일한 간격으로 지지 플레이트(210) 내부에 매설될 수 있다. 히터(220)는 외부 전원(미도시)과 연결되며, 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지 플레이트(210)를 거쳐 기판(W)으로 전달되며, 기판(W)을 소정 온도로 가열한다.
지지축(230)은 지지 플레이트(210)의 하부에 위치하며, 지지 플레이트(210)를 지지한다. 지지 플레이트(210)는 구동 부재(미도시)에 의해 상하 이동 가능하도록 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100)의 처리 공간(101) 내로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 가스 공급홀(105)을 통해 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급홀(105)은 복수개로 제공될 수 있다.
마이크로파 인가 유닛(400)은 안테나(500)로 마이크로파를 인가한다. 마이크로파 인가 유닛(400)은 마이크로파 발생기(410), 제1도파관(420), 제2도파관(430), 위상 변환기(440), 그리고 매칭 네트워크(450)를 포함한다.
마이크로파 발생기(410)는 마이크로파를 발생시킨다.
제1도파관(420)은 마이크로파 발생기(410)와 연결되며, 내부에 통로가 형성된다. 마이크로파 발생기(410)에서 발생된 마이크로파는 제1도파관(420)을 따라 위상 변환기(440) 측으로 전달된다.
제2도파관(430)은 외부 도체(432) 및 내부 도체(434)를 포함한다.
외부 도체(432)는 제 1 도파관(420)의 끝단에서 수직한 방향으로 아래로 연장되며, 내부에 통로가 형성된다. 외부 도체(432)의 상단은 제 1 도파관(420)의 하단에 연결되고, 외부 도체(432)의 하단은 커버(120)의 상단에 연결된다.
내부 도체(434)는 외부 도체(432) 내에 위치한다. 내부 도체(434)는 원기둥 형상의 로드(rod)로 제공되며, 그 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치된다. 내부 도체(434)의 상단은 위상 변환기(440)의 하단부에 삽입 고정된다. 내부 도체(434)는 아래 방향으로 연장되어 그 하단이 공정 챔버(100)의 내부에 위치한다. 내부 도체(434)의 하단은 안테나(500)의 중심에 고정 결합된다. 내부 도체(434)는 안테나(500)의 상면에 수직하게 배치된다. 내부 도체(434)는 구리 재질의 로드에 제1도금막과 제2도금막이 순차적으로 코팅되어 제공될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제1도금막은 니켈(Ni) 재질이고, 제2도금막은 금(Au) 재질로 제공될 수 있다. 마이크로파는 주로 제1도금막을 통해 안테나(500)으로 전파된다.
위상 변환기(440)에서 위상이 변환된 마이크로파는 제2도파관(430)를 따라 안테나(500) 측으로 전달된다.
위상 변환기(440)는 제1도파관(420)과 제2도파관(430)이 접속되는 지점에 제공되며, 마이크로파의 위상을 변화시킨다. 위상 변환기(440)는 아래가 뾰족한 콘 형상으로 제공될 수 있다. 위상 변환기(440)는 제1도파관(420)으로부터 전달된 마이크로파를 모드가 변환된 상태로 제2도파관(430)에 전파한다. 위상 변환기(440)는 마이크로파를 TE 모드에서 TEM 모드로 변환시킬 수 있다.
매칭 네트워크(450)는 제1도파관(420)에 제공된다. 매칭 네트워크(450)는 제1도파관(420)을 통해 전파되는 마이크로파를 소정 주파수로 매칭시킨다.
도 2는 도 1의 안테나(500)의 저면을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나(500)은 플레이트 형상으로 제공된다. 안테나(500)는 기판 지지 유닛(200)의 상부에 배치된다. 일 예로, 안테나(500)는 두께가 얇은 원판으로 제공될 수 있다. 안테나(500)는 지지 플레이트(210)에 대향되도록 배치된다. 안테나(500)에는 복수의 슬롯(501)들이 형성된다. 슬롯(501)들은 '×'자 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 슬롯들의 형상 및 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 슬롯(501)들은 복수개가 서로 조합되어 복수개의 링 형상으로 배치된다. 이하, 슬롯(501)들이 형성된 안테나(500) 의 영역을 제1영역(A1, A2, A3)이라 하고, 슬롯(501)들이 형성되지 않은 안테나(500)의 영역을 제2영역(B1, B2, B3)이라 한다. 제1영역(A1, A2, A3)과 제2영역(B1, B2, B3)은 각각 링 형상을 가진다. 제1영역(A1, A2, A3)은 복수개 제공되며, 서로 상이한 반경을 갖는다. 제1영역(A1, A2, A3)들은 동일한 중심을 가지며, 안테나(500)의 반경 방향으로 서로 이격되어 배치 된다. 제2영역(B1, B2, B3)은 복수개 제공되며, 서로 상이한 반경을 갖는다. 제2영역(B1, B2, B3)들은 동일한 중심을 가지며, 안테나(500)의 반경 방향으로 서로 이격되어 배치된다. 제1영역(A1, A2, A3)은 인접한 제2영역(B1, B2, B3)들 사이에 각각 위치한다. 안테나(500)의 중심부에는 홀(502)이 형성된다. 내부 도체(434)는 그 하단이 홀(502)를 관통하여 안테나(500)과 결합된다. 마이크로파는 슬롯(501)들을 투과하여 유전판(700)으로 전달된다.
다시 도 1을 참조하면, 지파판(600)은 안테나(500)의 상부에 위치하며, 소정 두께를 갖는 원판으로 제공된다. 지파판(600)은 커버(120)의 내측에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 지파판(600)은 알루미나, 석영 등의 유전체로 제공된다. 내부 도체(434)를 통해 수직 방향으로 전파된 마이크로파는 지파판(600)의 반경 방향으로 전파된다. 지파판(600)에 전파된 마이크로파는 파장이 압축되며, 공진된다.
유전판(700)은 마이크로파를 안테나(500)로부터 처리 공간(101)으로 전달한다. 유전판(700)은 처리 공간(101)의 상면에 제공된다. 즉, 유전판(700)은 안테나(500)의 하부에 위치하며, 소정 두께를 갖는 원판으로 제공된다. 유전판(700)은 쿼츠 등의 유전체로 제공된다. 유전판(700)의 저면은 내측으로 만입된 오목면으로 제공된다. 유전판(700)은 저면이 커버(120)의 하단과 동일 높이에 위치할 수 있다. 유전판(700)의 측부는 상단이 하단보다 큰 반경을 갖도록 단차진다. 유전판(700)의 상단은 커버(120)의 단차진 하단부에 놓인다. 유전판(700)의 하단은 커버(120)의 하단부보다 작은 반경을 가지며, 커버(120)의 하단부와 소정 간격을 유지한다. 마이크로파는 유전판(700)을 거쳐 공정 챔버(100) 내부로 방사된다. 방사된 마이크로파의 전계에 의하여 공정 챔버(100) 내에 공급된 공정 가스는 플라스마 상태로 변환된다. 지파판(600), 안테나(500) 그리고 유전판(700)은 서로 밀착되게 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 기판 티칭(Teaching) 시의 모습(20)을 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 지지 유닛(200)의 상면의 정위치에 기판(W)을 티칭 시키기는 경우, 기판 처리 장치(20)는 밀착 부재(800)를 더 포함한다. 밀착 부재(800)는 바디(110) 및 커버(120a)를 밀착시킨다. 밀착 부재(800)는 전자석(810)을 포함하고, 전자석(810)의 전자기력을 이용하여 바디 및 커버를 서로 밀착시킨다.
기판 지지 유닛(200) 상의 정위치에 놓이도록 기판(W)의 티칭을 수행하는 경우, 바디(110)의 상단에는 도 1의 지파판(600), 안테나(500), 유전판(700) 및 마이크로파 인가 유닛(400)이 설치되는 커버(120)를 대신하여, 기판(W) 티칭용 커버(120a)가 제공된다. 커버(120a)는 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐 시킨다. 따라서, 커버(120a)의 상벽은 투명 재질로 제공된 투명 영역(121)을 포함할 수 있다. 작업자는 투명 영역(121)을 통해 기판(W)의 위치를 육안으로 파악하고 기판(W)을 이송하는 반송 로봇(미도시)을 제어하여 기판(W)의 위치를 조절할 수 있다. 이와 달리, 커버는 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐시킬 수 있는 다양한 종류로 제공될 수 있다.
커버(120a) 또는 바디(110) 중 하나에는 전자석(810)이 제공되고, 다른 하나는 전자석(810)과 대향되는 영역(820)이 철을 포함하는 재질로 제공된다. 예를 들면, 커버(120a)의 측벽의 하단에 전자석(810)이 제공되고, 바디(110)의 측벽의 상단에는 전자석(810)에 대향되는 영역(820)이 철을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 기판 처리 장치의 기판 티칭 시의 모습을 보여주는 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 경우와 달리, 바디(110)의 측벽의 상단에 전자석(810a)이 제공되고, 커버(120a)의 측벽의 하단에는 전자석(810a)에 대향되는 영역(820a)이 철을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 도 3 및 도 4의 경우와 달리, 전자석(810b)은 제 1 전자석(811) 및 제 2 전자석(812)을 포함할 수 있다. 제 1 전자석(811)은 커버(120a)에 제공되고, 제 2 전자석(812)은 바디(110)에 제공된다. 제 1 전자석(811) 및 제 2 전자석(812)은 서로 대향되고 서로 상이한 극이 마주보도록 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 장치는 전자석을 이용하여 커버 및 바디를 밀착시킴으로써, 공정 챔버의 밀폐성을 용이하게 보장할 수 있다. 또한, 커버를 경량화할 수 있으므로, 작업의 안전성을 개선할 수 있다. 또한, 공정 챔버의 밀폐성이 개선되므로, 펌프의 과부하를 방지할 수 있다.
본 발명의 장치는 커버를 이용하여 공정 챔버의 내부를 밀폐시키는 모든 종류의 장치에 적용될 수 있다.
W: 기판 10; 기판 처리 장치
100: 공정 챔버 200: 기판 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 마이크로파 인가 유닛
500: 안테나 600: 지파판
700: 유전판 800: 밀착 부재
810: 전자석

Claims (5)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된 바디와, 상기 바디의 상단에 놓이며 상기 바디의 개방된 상면을 밀폐시키는 커버를 포함하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 바디 및 상기 커버를 서로 밀착시키는 밀착 부재를 포함하되,
    상기 밀착 부재는 전자석을 포함하고, 상기 전자석의 전자기력을 이용하여 상기 바디 및 상기 커버를 서로 밀착시키며,
    상기 커버는,
    상기 기판 지지 유닛 상에 지지된 기판 처리 시에 상기 바디의 상면을 밀폐시키는 공정용 커버와;
    상기 기판 지지 유닛 상의 정위치에 놓이도록 상기 기판을 반송하는 반송로봇 티칭 시 상기 바디의 상면을 밀폐시키는 티칭용 커버를 포함하며,
    상기 밀착 부재는,
    상기 공정용 커버와 상기 티칭용 커버 중 상기 티칭용 커버에만 제공되며,
    상기 티칭용 커버는 상벽에 투명 재질로 제공된 투명영역을 포함하며,
    기판을 처리하는 공정 진행 시에는 상기 공정용 커버가 상기 바디에 결합되어 기판을 처리하는 공정을 수행하고,
    기판을 반송하는 반송로봇 티칭 시에는 상기 티칭용 커버가 상기 바디에 결합되어 상기 반송 로봇 티칭을 수행하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 티칭용 커버 또는 상기 바디 중 하나에는 상기 전자석이 제공되고, 다른 하나는 상기 전자석과 대향되는 영역이 철을 포함하는 재질로 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자석은,
    상기 티칭용 커버에 제공되는 제 1 전자석과;
    상기 바디에 제공되는 제 2 전자석을 포함하되,
    상기 제 1 전자석 및 상기 제 2 전자석은 서로 대향되고, 서로 상이한 극이 마주보도록 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 공정용 커버 상부에 제공된 마이크로파 인가 유닛으로부터 마이크로파를 인가 받는 안테나와;
    상기 안테나 상부에 제공되고, 상기 마이크로파 인가 유닛으로부터 수직 방향으로 전파된 마이크로파를 반경 방향으로 전파하는 지파판과;
    상기 안테나 하부에 제공되고, 마이크로파를 상기 안테나로부터 상기 바디 내부에 형성된 공간으로 전달하는 유전판;을 더 포함하며,
    상기 공정용 커버는,
    상기 안테나, 상기 지파판 그리고 상기 유전판이 내장되는 공간을 가지되, 상기 공간 하부가 상기 공간에 비해 더 작은 반경을 갖도록 하단부 내측이 단차지며,
    상기 유전판은,
    상기 공간을 이루는 상기 공정용 커버의 상단부와 동일한 반경을 갖는 상단과, 상기 하단부 보다 작은 반경을 갖는 하단을 가지며,
    상기 유전판의 상단은 상기 커버 하단부의 단차진 부분에 놓여지는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 공정 챔버는 진공 상태에서 기판이 처리되는 진공 챔버인 기판 처리 장치.
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