KR20070090658A

KR20070090658A - 플라즈마 처리장치

Info

Publication number: KR20070090658A
Application number: KR1020060020621A
Authority: KR
Inventors: 이승욱; 이현우
Original assignee: 주식회사 에이디피엔지니어링
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-06
Also published as: KR100943430B1

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반송 챔버에서 기생 플라즈마가 발생하지 않는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은, 로드락 챔버, 반송 챔버 및 공정 챔버로 이루어지고, 각 챔버 사이에는 각 챔버의 개구부를 단속하는 게이트 밸브가 구비되는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 게이트 밸브는, 상기 각 챔버 사이에 각 챔버의 측면과 실링부재가 개재된 상태로 접촉되어 마련되며, 그 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 내측면 중 상기 공정 챔버측 내측면과 접촉하여 개구부를 단속하는 밸브; 상기 밸브와 연결되어 마련되며, 상기 밸브를 상하 방향으로 구동시키는 밸브 구동부; 로 구성되며, 상기 공정 챔버와 밸브 하우징을 고정시키는 볼트를 전기적 절연체로 구성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

플라즈마, 공정 챔버, 반송 챔버, 반송 로봇, 기생 플라즈마

Description

플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH PLASMA}

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래의 플라즈마 처리장치에서 RF 전력이 유기되는 양상을 도시한 모식도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 워셔의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 워셔 및 튜브의 변형예를 도시하는 사시도이다.

일반적으로, 플라즈마 처리장치는 내부에 평판표시소자 기판을 반입시키고, 플라즈마 등을 이용하여 식각 등의 처리를 실시하는데 사용된다. 이때, 평판표시소자(Flat Panel Display)는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등을 말하며, 이러한 플라즈마 처리장치 중 진공처리용 장치는 일반적으로 로드락(Load lock) 챔버, 반송 챔버 및 공정 챔버의 3개의 진공 챔버로 구성된다.

여기서, 상술한 로드락 챔버는 대기압 상태와 진공 상태를 번갈아 가면서 외부로부터 처리되지 않은 기판을 받아들이거나 처리가 끝난 기판을 외부로 반출하는 역할을 하며, 상술한 반송 챔버는 기판을 각 챔버들 간에 반송하기 위한 운송 로봇이 구비되어 있어서 처리가 예정된 기판을 로드락 챔버에서 공정 챔버로 전달하거나, 처리가 완료된 기판을 공정 챔버에서 로드락 챔버로 전달하는 역할을 하며, 상술한 공정 챔버는 진공 중에서 플라즈마를 이용하여 기판상에 막을 성막하거나 에칭을 수행하는 역할을 한다.

한편, 상기 공정 챔버는 그 내부 상, 하부에 전극이 설치되며, 이 전극 중 어느 하나는 RF전원에 연결되고, 다른 하나는 접지된 상태로 설치되는 것이 일반적이다. 상기 공정 챔버 내부에 공정 가스를 주입한 상태에서 RF전원을 인가하면 방전에 따른 플라즈마가 발생하고 이 플라즈마에 의해 기판을 공정처리하는 것이다.

이와 같은 종래의 플라즈마 처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 로드락 챔버(10)와 반송 챔버(20) 및 공정 챔버(30)로 이루어지며, 상기 로드락 챔버(10) 그리고 반송 챔버(20)의 사이와, 상기 반송 챔버(20) 그리고 공정 챔버(30)의 사이에는 인접된 상태로 게이트 밸브(40, 50)가 각각 마련된다.

상기 게이트 밸브(40, 50)는 로드락 챔버(10)와 반송 챔버(20)의 사이에 개재되어 상호 연결되어 통하는 그들을 개방하고 폐쇄하며, 상기 반송 챔버(20)와 공정 챔버(30)의 사이에 개재되어 상호 연결되어 통하는 그들을 개방하고 폐쇄하는 기능을 한다. 이 게이트 밸브(40, 50)는 밸브 하우징(42, 52), 밸브(44, 54), 밸브 구동부(46, 56)로 구성된다.

여기에서 밸브 하우징(42)은 상기 로드락 챔버(10)와 반송 챔버(20)의 사이에서 기밀유지부재(O)에 의해 기밀이 유지되며, 상기 반송 챔버(20)와 공정 챔버(30)의 사이에서 기밀유지부재(O)에 의해 기밀이 유지된다.

또한, 상기 밸브 하우징(42) 내부에는 밸브 구동부(46)에 의해 로드락 챔버(10) 및 반송 챔버(20)의 출입구를 개방하고 폐쇄하는 플레이트(42)와, 상기 반송 챔버(20) 및 공정 챔버(30)의 출입구를 개방하고 폐쇄하는 플레이트(52)가 마련된다.

그리고 상기 반송 챔버(20)는 그 내부에 기판(도면에 미도시)을 로드락 챔버(10) 또는 공정 챔버(30)로 반송하기 위해 반송 로봇(22)이 구비되며, 상기 반송 로봇(22)은 반송암과 구동부(도면에 미도시)로 이루어지되 상기 반송암은 엔드 이펙터 어셈블리(End Effector Assembly : 24)와 상기 엔드 이펙터 어셈블리(24)에 결합되어 기판을 이송하는 엔드 이펙터(End Effector : 26)로 이루어진다.

한편, 일반적으로 챔버는 보통 알루미늄으로 제작되지만 무게 대비 강도와 기판 크기에 상응되도록 부피 커짐 등의 문제로 인해 상기 반송 챔버(20)는 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 제작한다.

그런데 상기 반송 챔버(20)를 스테인레스 스틸로 제작하면서, 스테인레스 스틸은 알루미늄과 달리 비저항 등의 차이에 의해 접지가 잘되지 않는 특성을 가진다. 이렇게 반송 챔버의 접지가 완벽하게 이루어지지 않으면서 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(30)의 RF 전력(R)이 외부로 배출되지 아니하고 반송챔버(20)에 유기되는 현상이 발생한다. 이렇게 RF 전력(R)이 반송 챔버(20) 내에 유기되면, 챔버 월은 완벽한 그라운드 전위가 아닌 상태가 되며, 이 챔버 월에 거리가 가깝게 배치되어 있으면서 그라운드 전위인 앤드 이펙터 어셈블리(24) 모서리 부분 사이에서 커플링되어 기생 플라즈마(P_A)가 발생된다.

반송 챔버(20) 내에 기생 플라즈마(P_A)가 발생하게 되면, RF 전력 손실에 따른 공정 특성이 변화되는 문제와, 반송 챔버 내부의 이온 손상에 의한 파티클 증가의 문제, 반송 챔버 내부 또는 반송 로봇의 차징(charging)에 따른 기판의 정전기 발생의 문제, 그리고 RF의 노이즈 성 영향으로 로봇이 오작동되는 문제점 등 많은 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 반송 챔버 내에서 기생 플라즈마가 발생하지 않는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로드락 챔버, 반송 챔버 및 공정 챔버로 이루어지고, 각 챔버 사이에는 각 챔버의 개구부를 단속하는 게이트 밸브가 구비되는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 게이트 밸브는, 상기 각 챔버 사이에 각 챔버의 측면과 실링부재가 개재된 상태로 접촉되어 마련되며, 그 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 내측면 중 상기 공정 챔버측 내측면과 접촉하여 개구부를 단속하는 밸브; 상기 밸브와 연결되어 마련되며, 상기 밸브를 상하 방향으로 구동시키는 밸브 구동부; 로 구성되며, 상기 공정 챔버와 밸브 하우징을 고정시키는 볼트를 전기적 절연체로 구성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 로드락 챔버(도면에 미도시), 반송 챔버(120), 공정 챔버(130)로 이루어지며, 각 챔버 사이에는 각 챔버의 개구부를 단속하는 게이트 밸브(140)가 구비된다. 여기에서 각 챔버의 구조 및 기능은 종래의 그것과 유사하므로 반복하여 설명하지 않는다.

그리고 본 실시예에 따른 게이트 밸브(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 하우징(142); 밸브(144); 밸브 구동부(146);를 포함하여 구성된다.

먼저 밸브 하우징(142)은, 상기 각 챔버 사이에 형성되는 공간에 개재되어 마련되며, 그 내부에 일정한 크기의 밀폐공간을 형성된다. 이 밀폐 공간 내에 밸브(144)가 위치되는 것이다. 그리고 이 밸브 하우징(142)과 각 챔버 측면에는 실링부 재(O)가 개재되어 챔버 외부와의 기밀을 유지한다.

다음으로 밸브(144)는, 상기 챔버와 밸브 하우징의 측면에 각각 형성되어 있는 개구부(132)를 단속하는 구성요소이다. 이 밸브(144)는 실링 플레이트(144a)와 백 플레이트(144b)로 구성되는데, 먼저 실링 플레이트(sealing plate, 144a)는 상기 밸브 하우징(142)의 내측면 중 상기 공정 챔버(130)측 내측면과 접촉하면서 공정챔버측 개구부(132)를 단속하는 역할을 하고, 상기 백 플레이트(back plate, 144b)는 상기 반송챔버(120)측 내측면과 접촉하여 상기 실링 플레이트(144a)가 공정 챔버측 개구부를 확실하게 폐쇄하도록 밸브(144)를 지지하는 역할을 한다.

그리고 밸브 구동부(146)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(144)의 하부와 연결되고, 그 하단은 상기 밸브 하우징(142)의 하벽을 관통하여 챔버 외부에 구비되는 별도의 동력원(도면에 미도시)과 연결되며, 상기 밸브(144)를 상하 방향으로 구동시키는 역할을 한다. 보다 정확하게는 밸브(144)를 상하 방향으로 구동시켜 공정 챔버(130) 및 밸브 하우징(142)에 형성되어 있는 개구부를 단속하되, 개구부를 막는 과정에서는 보다 확실한 밀폐를 위하여 상기 밸브(144)를 공정 챔버(130) 방향으로 수평이동시켜 공정 챔버 측으로 일정한 크기의 압력을 가하게 된다. 따라서 이 밸브 구동부(146)는 밸브(144)를 상하로 구동시킬 뿐만아니라, 수평 방향으로도 일정한 힘으로 구동시킨다.

그리고 상기 밸브 하우징(142)을 챔버에 결합시키기 위하여 볼트(148)가 구비된다. 이 볼트(148)는 공정 챔버(130)와 밸브 하우징(142) 사이에 취부되고, 상기 반송 챔버(120)와 밸브 하우징(142) 사이에도 취부된다. 이때 본 실시예에서는 이 볼트(148)를 전기적 절연체로 구성한다. 종래의 플라즈마 처리장치에서는 상기 볼트가 도전체이므로 공정 챔버의 RF 전력이 밸브 하우징을 거쳐서 반송 챔버로 유기되는 현상이 발생하였다. 따라서 본 실시예서는 이와 같이, RF 전력이 공정 챔버에서 밸브 하우징으로 유기되는 것을 방지하기 위하여 상기 볼트를 절연체로 하는 것이다. 상기 절연성 볼트(148)는 상기 공정 챔버(130)와 밸브 하우징(142) 사이 또는 반송 챔버(120)와 밸브 하우징(142) 사이 중 적어도 어느 한 측에 취부되어야 한다.

이때, 상기 밸브 하우징(142)에는 나사홈을 형성하고, 상기 공정 챔버(130)에는 비나사산 구조의 관통홀(Through hole)을 형성시키는 것이 바람직하다. 여기에서 '나사홈'이라 함은, 홈의 내부 측면에 나사산이 형성되어 있는 구조를 말하고, '비나사산 구조'라 함은, 내면에 나사산 구조가 형성되지 아니하고, 맨들맨들한 면을 가지는 구조를 말한다.

그리고 상기 볼트의 머리부(148a)와 공정 챔버(130) 사이에는 절연성 재질의 워셔(washer, 147)가 더 구비되는 것이, 절연능력을 배가시킬 수 있어서 바람직하다. 즉, 상기 볼트(148)와 공정 챔버(130)의 측면이 접촉되는 부분에 절연성 재질로 형성되는 워셔(147)를 취부함으로써, 상기 볼트(148)와 공정 챔버(130)가 직접 접촉하지 않도록 하여 절연 능력을 향상시키는 것이다. 이때 상기 워셔(147)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 두께를 가지는 원형 링 형상을 가진다.

또한 상기 관통홀의 내벽면에는, 절연성 재질의 튜브(tube, 149)가 더 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 볼트(149)의 막대부(148b) 중 상기 공정 챔버 (130)와 접촉하는 부분인 관통홀에 절연성 재질의 튜브(149)를 취부하여 볼트(148)와 공정 챔버(130)가 전기적으로 접촉하지 않도록 하는 것이다. 이때 상기 튜브(149)는 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 두께를 가지는 원통 형상을 가지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 워셔(147)와 튜브(149)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 각각 별개로 형성될 수도 있지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 일체로 형성될 수도 있다.

그리고 상기 워셔(147)와 튜브(149)는, 세라믹, PTFE, PEEK, PC, Acetal 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 튜브(149)와 워셔(147)는, 0.1 ~ 50mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 그 두께가 0.1mm 이하인 경우에는 절연성능이 떨어져서 문제가 있으며, 50mm 이상인 경우에는 챔버의 진공 성능을 유지할 수 없어서 문제가 있다.

본 발명에 따르면 챔버와 밸브 하우징을 결합시키는 볼트를 절연체로 함과 동시에 볼트와 챔버가 접촉하는 부분에 절연성 재질의 워셔 및 튜브를 더 구비함으로써 챔버와 밸브 하우징을 완벽하게 절연처리 하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에서는 공정 챔버의 RF 전력이 밸브 하우징 및 반송 챔버로 유기되지 아니하고 반송 챔버에 기생 플라즈마가 발생하지 않는 장점이 있다.

Claims

복수개의 챔버, 상기 챔버의 사이에 설치되어 기판의 이송 및 상기 각 챔버의 개구부를 단속하도록 설치된 게이트 밸브로 이루어진 플라즈마 처리장치에 있어서,

상기 게이트밸브는 각각의 상기 챔버들과 절연이 이루어져 고주파 전원이 유기되는 것이 방지되도록 절연볼트로 체결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 게이트 밸브는,

각각의 상기 챔버들의 측면과 실링부재가 개재된 상태로 접촉되어 마련되며, 그 내부에 일정한 밀폐 공간을 형성하는 밸브 하우징;

상기 밸브 하우징의 내측면 중 상기 챔버측 내측면과 접촉하여 개구부를 단속하는 밸브;

상기 밸브와 연결되어 마련되며, 상기 밸브를 상하 방향으로 구동시키는 밸브 구동부;로 구성되며,

상기 밸브 하우징에는 나사홈을 형성하고, 상기 챔버에는 비나사산 구조의 관통홀(through hole)을 형성시키고, 상기 관통홀 및 나사홈을 통과하여 상기 볼트를 체결시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 절연볼트에는, 절연성 재질의 워셔(washer)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제2항에 있어서, 상기 관통홀에는 절연성 재질의 튜브가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제3항 또는 제4항에 dTdj서, 상기 워셔 및 튜브는 세라믹, PTFE, PEEK, PC, Acetal 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제5항에 있어서,

상기 워셔 및 상기 튜브는 일체형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제5항에 있어서, 상기 워셔 및 튜브는,

0.1 ~ 50mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 챔버는 공정챔버인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제1항에 있어서, 상기 챔버는 반송 챔버인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.