KR20070111898A - 진공처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정디스플레이 패널용 유리 또는 반도체 등의 기판을 식각 또는 증착하기 위한 진공처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 진공처리를 수행할 수 있도록 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와; 상기 챔버본체 내에 설치되어 진공처리가 수행될 기판을 지지하며 상기 기판의 온도를 제어하기 위하여 상기 기판의 저면으로 열전달가스를 분사하는 다수개의 분사공이 형성된 기판지지대와; 상기 분사공으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로에 설치되어 다수개의 가스방전억제입자들이 채워진 가스방전방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치를 개시한다.
진공처리장치, 기판, 방전억제, 세라믹

Description

진공처리장치 {Vacuum Processing Apparatus}
도 1은 본 발명에 따른 진공처리장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 진공처리장치 중 A부분을 확대한 확대단면도이다.
도 3a 및 3b는 도 1의 진공처리장치의 가스방전방지부의 변형례들을 보여주는 확대 단면도이다.
도 4는 도 3a의 가스방전방지부에 세라믹 입자들이 채워진 상태를 보여주는 확대단면도이다.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****
100 : 진공처리장치
110 : 상부하우징 120 : 하부하우징
200 : 기판지지대
400 : 가스방전방지부
본 발명은 진공처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정디스플레이 패널용 유리 또는 반도체 등의 기판을 식각 또는 증착하기 위한 진공처리장치에 관 한 것이다.
진공처리장치란 진공상태에서 플라즈마 현상 등 물리적 또는 화학적 반응을 이용하여 LCD 패널용 유리, 반도체 등의 기판을 식각, 증착 등을 진공처리를 수행하는 장치를 말한다. 그리고 진공처리장치는 일반적으로 진공처리를 위한 처리공간을 형성하도록 서로 착탈가능하게 결합되는 상부하우징 및 하부하우징으로 이루어진 챔버본체 등으로 구성된다.
상기와 같은 진공처리장치는 그 내부에 설치된 기판지지대 상에 기판을 위치시킨 후에 기판지지대 내에 설치된 하부전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 형성하여 기판을 식각하거나 증착하는 등 진공처리를 수행하게 된다.
한편 진공처리가 수행될 때 기판지지대의 지지면과 기판 사이에는 양호한 진공처리가 수행될 수 있도록 기판의 온도를 제어하기 위한 열전달가스가 기판지지대에 형성된 다수개의 분사공들을 통하여 분사된다. 그리고 상기 분사공들은 외측에 설치된 열전달가스공급장치로부터 열전달가스를 공급하는 가스유로와 연결된다.
한편 진공처리가 수행될 기판 중 웨이퍼와는 달리 LCD 패널용 유리 등과 같은 경우 그 크기가 대형화되는 추세에 있다. 따라서 기판을 처리하기 위한 챔버본체 또한 대형화 되고 보다 높은 전압을 가함으로써 기판을 처리하기 위하여 플라즈마가 보다 넓은 영역에서 형성될 필요가 있다.
그런데 플라즈마 형성을 위하여 하부전극에 전원이 인가될 때, 금속재질을 가지는 하부하우징과 상부전극 사이에는 소정의 전압이 형성된다. 따라서 상기와 같이 하부하우징과 상부전극 사이에는 형성되는 전압은 가스유로를 통하여 공급되 는 열전달가스가 가속되어 방전됨으로써 기판의 온도제어를 정밀하게 수행할 수 없게 되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 열전달가스가 통과하는 가스유로에 열전달가스의 방전을 억제하는 가스방전방지부를 가지는 진공처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판지지대 내에 열전달가스의 방전을 억제하면서 열전달가스의 온도를 제어할 수 있는 가스방전방지부를 가지는 진공처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 진공처리를 수행할 수 있도록 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와; 상기 챔버본체 내에 설치되어 진공처리가 수행될 기판을 지지하며 상기 기판의 온도를 제어하기 위하여 상기 기판의 저면으로 열전달가스를 분사하는 다수개의 분사공이 형성된 기판지지대와; 상기 분사공으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로에 설치되어 다수개의 가스방전억제입자들이 채워진 가스방전방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치를 개시한다.
또한 본 발명은 진공처리를 수행할 수 있도록 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와; 상기 챔버본체 내에 설치되어 진공처리가 수행될 기판을 지지하며 상기 기판의 온도를 제어하기 위하여 상기 기판의 저면으로 열전달가스를 분사하는 다수개의 분사공이 형성된 기판지지대와; 상기 분사공으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로에 설치되어 그 내부에 열전달가스의 유로가 지그재그를 이루도록 형성되고 상기 유로 중 일부가 상기 기판지지대의 표면과 수평을 이루거나 수직을 이루는 가스방전방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치를 개시한다.
상기 가스방전억제입자는 세라믹 볼로 구성될 수 있다.
그리고 상기 가스방전방지부는 상기 유로가 지그재그 형상을 이루도록 저면에서 돌출형성되는 하나 이상의 하부격벽부와, 상기 하부격벽부와 간격을 두고 상면에서 하측으로 돌출형성되는 하나 이상의 상부격벽부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스방전방지부의 단면은 상기 열전달가스공급유로의 단면보다 크게 형성될 수 있으며, 상기 가스방전방지부의 외측에는 상기 가스방전방지부를 통과하는 열전달가스를 냉각하거나 가열하기 위한 열전달부가 설치될 수 있다. 그리고 상기 가스방전방지부는 열전달가스가 유입되는 유입구와 열전달가스가 유출되는 유출구가 서로 엇갈리게 위치될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 진공처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 진공처리장치(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 진공처리를 수행하기 위한 처리공간(S)을 형성하도록 서로 분리가능하게 결합되는 상부하우징(110) 및 하부하우징(120)을 포함한 챔버본체(101)를 포함하여 구성된 다. 여기서 본 발명에 따른 진공처리장치(100)는 기판(160)의 식각 또는 증착을 위한 진공처리장치로 만으로 구성되거나, 로드락 챔버(미도시)로부터 반송된 기판(160)을 처리공간(S) 내외로 기판(160)을 입출하는 반송챔버(미도시) 등이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 진공처리장치(100)는 반송챔버로부터 기판(160)을 반송 받아 기판(160)의 지지를 위한 기판지지대(200)에 위치시킨 후에 플라즈마 반응을 위한 처리가스와 함께 감압 된 상태(진공분위기)에서 직류(DC)전원 또는 RF전원을 인가하여 플라즈마 반응을 형성하여 기판(160)을 식각, 증착 등 진공처리를 수행하게 된다.
상기 상부하우징(110)에는 처리공간(S) 내에 진공처리를 위한 처리가스 등이 주입되는 가스주입관(111)이 연결 설치되며, 하부전극(220)과 함께 처리공간(S) 내에 플라즈마가 형성되도록 전원이 인가되는 상부전극(112)이 설치된다.
상기 상부전극(112)은 외부전원과 전원연결선에 의하여 전기적으로 연결되거나, 상부하우징(110)의 내벽과 전기적으로 연결되어 접지될 수 있다.
그리고 상기 상부전극(112)은 가스주입관(111)을 통하여 주입되는 가스들이 처리공간(S) 내로 유입될 수 있도록 다수개의 유입공(112a)들이 형성되는 샤워헤드를 구성할 수 있다.
상기 하부하우징(120)은 상부하우징(110)과 실링부재(130)로 밀폐 결합되어 처리공간(S)을 형성하며 기판(160)을 지지하는 기판지지대(200)가 설치된다. 그리고 기판지지대(200)에 설치된 내부장치와 챔버본체(101) 외측에 설치된 외부장치를 연결하도록 그 저면에 하나 이상의 인입구(122)가 형성된다. 상기 인입구(122)는 기판지지대(200)를 지지하는 고정지지부(310)에 의하여 처리공간(S)과 격리된다.
상기 고정지지부(310)는 하부하우징(120)의 내벽 및 절연부재(210)의 저면에 고정결합되는 한 쌍의 플렌지부(311)와, 한 쌍의 플렌지부(311)를 연결하는 플렌지연결부(312)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 하부하우징(120)에는 처리공간(S) 내의 압력이 소정의 진공분위기로 유지되도록 진공펌프(미도시)와 연결된 배기관(121)이 연결 설치되며, 일측에는 진공처리를 위한 기판(160)이 입출될 수 있는 개구부(123)가 형성된다.
한편 상기 상부하우징(110) 및 하부하우징(120)은 내측에 공간이 형성되는 그릇 구조를 가질 수 있으나, 상부하우징(110)은 판상의 부재, 즉 뚜껑으로 구성될 수도 있다.
상기 기판지지대(200)는, 수행될 진공처리에 따라서 다양한 구성이 가능하며, 하부하우징(120)의 저면에 복수개의 고정지지부(310)들에 의하여 지지되어 설치되는 절연부재(210)와, 상부전극(112)과 함께 플라즈마 반응을 일으키도록 절연부재(210) 위에 설치된 하부전극(220)과, 하부전극(220) 위에 설치되는 냉각판(230)과, 냉각판(230) 위에 설치되어 기판(160)을 흡착 고정하는 정전척(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 절연부재(210)는 하부전극(220)과 하부하우징(120)의 내벽과 전기적으로 절연하기 위한 부재로서 석영 또는 세라믹 등으로 이루어진다. 그리고 상기 절연부재(210)를 지지하는 고정지지부(310)는 일단이 하부하우징(120)의 내벽에 고정설치되고 타단이 절연부재(210)의 저면과 결합되어 절연부재(210)를 지지함으로써 기판지지대(200)를 지지하게 된다.
상기 하부전극(220)은 알루미늄과 같은 도전성 부재로 이루어지며, 절연부재(210) 상에 설치되어 접지되거나, RF 전원이 인가되도록 전극전원연결선(221)에 의하여 외부전원(320)과 연결된다.
상기 하부전극(220) 상에 설치되는 냉각판(230)은 플라즈마반응에 의하여 기판지지대(200) 전체의 온도가 상승하는 것을 방지하면서, 기판(160)과 면접촉을 이루는 정전척(240)의 온도를 조절함으로써 기판지지대(200)의 온도분포를 조절하여 양호한 진공처리가 이루어지도록 한다. 상기 냉각판(230)의 내측에는 그 냉각을 위한 냉매유로(231)가 형성되며, 상기 냉매유로(231)는 외측에 설치된 냉매공급장치(232)와 연결된다.
상기 정전척(240)은 기판(160)에 대한 진공처리가 수행될 수 있도록 정전기력에 의하여 기판(160)을 흡착고정하는 장치로서, 외부에 설치된 DC 전원(340)과 직류연결선(241)에 의하여 연결되어 정전기력을 발생시키는 전극부(242)가 설치된다. 그리고 상기 기판지지대(200)에는 구동장치(360)에 의하여 구동되어 기판(160)을 상측으로 들어올리기 위한 리프트핀(260)이 설치된다.
한편 기판지지대(200)의 표면을 이루는 정전척(240)의 상측면에는 기판(160)의 온도제어를 위하여 He 가스 등과 같은 열전달가스를 기판(160)의 저면으로 분사시키는 다수개의 분사공(251)들이 형성된다. 상기 분사공(251)은 정전척(240)의 적어도 일부를 관통하여 형성되어 열전달가스유로관(252)과 연결된다.
그리고 상기 열전달가스유로관(252)은 챔버본체(101)의 외측에 설치된 열전 달가스공급장치(350)와 열전달가스공급유로(253)로 연결된다.
상기 열전달가스공급장치(350)는 열전달가스의 공급량을 조절하는 유량제어장치 및 열전달가스가 저장된 열전달가스저장장치 등으로 구성된다.
상기 분사공(251)으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로(253)에는 하부전극(220) 및 하부하우징(120) 사이에 형성되는 전계에 의하여 열전달가스가 방전되는 것을 방지하기 위한 가스방전방지부(400)가 설치된다. 여기서 상기 가스방전방지부(400)는 챔버본체(101)를 이루는 하부하우징(120)의 내벽과 하부전극(220) 사이에 설치된다.
상기 가스방전방지부(400)는 열전달가스의 흐름을 제어함으로써 그 방전을 억제할 수 있는 데, 도 2에 도시된 바와 같이, 열전달가스공급유로(253) 중 일부에 다수개의 가스방전억제입자(411)들이 채워지도록 구성된다.
상기 가스방전방지부(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 열전달가스공급유로(253)보다 그 단면적이 크게 구성되며, 바람직하게는 열전달가스가 유입되는 유입구(412)와 열전달가스가 유출되는 유출구(413)가 형성되어 열전달가스공급유로(253)와 연결되는 원통형의 케이싱(410)으로 구성된다. 이때 상기 유입구(412)와 유출구(413)는 서로 엇갈리게 위치될 수 있다.
상기 가스방전방지부(400)를 구성하는 케이싱(410)에 채워지는 가스방전억제입자(411)는 내열성을 가지며 전기 전도성이 없는 세라믹 볼 등이 사용될 수 있다. 그리고 가스방전억제입자(411)의 크기는 열전달가스의 공급에 영향을 미치지 않으면서 가스방전이 억제될 수 있는 정도의 평균입경을 가지며, 그 형상은 구형 등 다 양한 형상을 가질 수 있다. 또한 상기 케이싱(400)는 세라믹 재질과 같은 비전도성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 가스방전방지부(400)를 가지는 진공처리장치는 케이싱(410) 내에 세라믹 볼과 같은 가스방전억제입자(411)를 채우도록 구성됨으로써 구성이 간단하면서도 가스방전을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
한편 상기 가스방전방지부(400)의 외측에는 가스방전방지부(400)를 통과하는 히터 등과 같은 열전달가스를 냉각하거나 가열하기 위한 열전달부(420)가 추가로 설치될 수 있다. 상기 열전달부(420)는 도 2에 도시된 바와 같이, 가스방전방지부(400)를 이루는 케이싱(410)의 외주면에 감싸도록 설치될 수 있다.
한편 상기 가스방전방지부(400)는 열전달가스의 흐름을 제어하여 그 방전을 방지할 수 있는 바, 분사공(251)으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로(253)에 설치되어 그 내부에 열전달가스의 유로가 지그재그를 이루도록 형성되고 유로 중 일부가 기판지지대(200)의 표면과 수평을 이루거나 수직을 이루도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 가스방전방지부(400)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 열전달가스가 유입되는 유입구(412)와 열전달가스가 유출되는 유출구(413)가 형성된 케이싱(410)과, 케이싱(410) 내에서 열전달가스가 흐르는 유로가 지그재그 형상을 이루도록 케이싱(410)의 저면에서 돌출형성되는 하나 이상의 하부격벽부(432)와, 하부격벽부(432)와 간격을 두고 케이싱(410)의 상면에서 하측으로 돌출형성되는 하나 이상의 상부격벽부(431)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가스방전방지부(400)를 구성하는 케이싱(410)의 유입구(412) 및 유출구(413)는 케이싱의 측면에 위치될 수 있으며, 유로를 지그재그로 형성하는 상부격벽부(431) 및 하부격벽부(432) 또한 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판지지대의 표면과 수평을 이루도록 각각 좌측격벽부(433) 및 우측격벽부(434)로 구성될 수 있다.
그리고 상기 유입구(412)와 유출구(413)는 서로 엇갈리게 위치될 수 있으며, 케이싱(410)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 세라믹 볼과 같은 다수개의 가스방전입자(411)들이 채워질 수 있다.
상기와 같은 가스방전방지부(400)는 케이싱(410) 내부에 가스방전입자(411)들이 채워지거나 다수개의 격자들이 설치됨으로써 가스방전방지부(400) 내에 열전달가스의 흐름을 변경시켜 전자에너지를 저하시켜 열전달가스의 방전을 방지하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 진공처리장치는 케이싱 내에 세라믹 볼과 같은 가스방전억제입자를 채우도록 구성됨으로써 구성이 간단하면서도 가스방전을 효과적으로 억제할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 진공처리장치는 열전달가스의 온도를 제어하기 위한 가스방전억제부를 열전달부를 함께 구비함으로써 열전달가스의 온도제어를 위한 온도제어유닛을 독립적으로 구성할 필요가 없는 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 진공처리장치의 가스방전억제부의 열전달가스의 유로를 상대적으로 길게 형성함으로써 열전달부의 열전달 효율을 높일 수 있게 되어 열전 달가스의 온도제어를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (8)

  1. 진공처리를 수행할 수 있도록 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와;
    상기 챔버본체 내에 설치되어 진공처리가 수행될 기판을 지지하며 상기 기판의 온도를 제어하기 위하여 상기 기판의 저면으로 열전달가스를 분사하는 다수개의 분사공이 형성된 기판지지대와;
    상기 분사공으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로에 설치되어 다수개의 가스방전억제입자들이 채워진 가스방전방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  2. 진공처리를 수행할 수 있도록 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버본체와;
    상기 챔버본체 내에 설치되어 진공처리가 수행될 기판을 지지하며 상기 기판의 온도를 제어하기 위하여 상기 기판의 저면으로 열전달가스를 분사하는 다수개의 분사공이 형성된 기판지지대와;
    상기 분사공으로 열전달가스를 공급하는 열전달가스공급유로에 설치되어 그 내부에 열전달가스의 유로가 지그재그를 이루도록 형성되고 상기 유로 중 일부가 상기 기판지지대의 표면과 수평을 이루거나 수직을 이루는 가스방전방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스방전방지부에는 다수개의 가스방전억제입자들이 채워진 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 가스방전억제입자는 세라믹 볼인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스방전방지부는 상기 유로가 지그재그 형상을 이루도록 저면에서 돌출형성되는 하나 이상의 하부격벽부와, 상기 하부격벽부와 간격을 두고 상면에서 하측으로 돌출형성되는 하나 이상의 상부격벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스방전방지부의 단면은 상기 열전달가스공급유로의 단면보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스방전방지부의 외측에는 상기 가스방전방지부를 통과하는 열전달가스를 냉각하거나 가열하기 위한 열전달부가 설치된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스방전방지부는 열전달가스가 유입되는 유입구와 열전달가스가 유출되는 유출구가 서로 엇갈리게 위치된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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