KR20080010192A

KR20080010192A - 서로 다른 전위면 사이의 갭에 완충 절연재가 삽입된기판처리장치

Info

Publication number: KR20080010192A
Application number: KR1020060070373A
Authority: KR
Inventors: 하정민
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-01-30
Also published as: KR101206725B1; TW200816279A; CN101113517A; TWI479540B; CN101113517B

Abstract

본 발명은, 반응공간을 둘러싸는 챔버, 상기 챔버와 절연되는 전원공급수단을 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 챔버의 내부에서, 제1 전위면과 제2 전위면 사이에 형성되는 갭; 절연을 위해 상기 갭의 내부에 삽입되며, 인접하는 단부의 사이에 완충공간이 형성되도록 상기 인접하는 단부가 서로 이격된 채 설치되는 절연재; 상기 완충공간에 삽입되는 완충절연재를 포함하는 기판처리장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 절연재 사이의 완충공간에 완충절연재가 삽입되므로 완충공간으로의 반응가스 유입이 방지되어 완충공간 내부에서의 플라즈마 방전을 방지할 수 있다. 따라서 완충공간 내부에서의 불필요한 박막증착이 방지되므로 챔버 내부의 오염원 발생을 크게 줄일 수 있으며, 챔버 부재 및 절연재의 손상이나 열화를 방지할 수 있다.

절연재, 완충절연재

Description

서로 다른 전위면 사이의 갭에 완충 절연재가 삽입된 기판처리장치{Substrate processing apparatus in which buffer insulator is insulted in gap between different potential surfaces}

도 1은 일반적인 PECVD장치의 개략적인 구성도

도 2a 내지 도 2c는 가스분배판과 전극거치부 사이의 갭에 절연재를 삽입하는 여러 유형을 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 절연재 사이에 완충절연재가 삽입된 모습을 나타낸 도면

도 4는 완충절연재의 사시도

도 5는 삽입된 완충절연재가 열팽창으로 인해 압축된 모습을 나타낸 도면

도 6 및 도 7은 절연재 사이에 완충절연재를 삽입하는 본 발명의 다른 실시예를 각각 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

13 : 가스분배판 14 : 플라즈마 전극

19 : 전극거치부 20 : 절연재

30 : 완충공간 40 : 완충절연재

본 발명은 반도체소자 또는 평면표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 제조를 위해 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 또는 글래스(이하 '기판'이라 함)를 처리하는 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스분배판 주위의 간극에 통상의 절연재뿐만 아니라 완충형 절연재를 삽입하는 기판처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등과 같은 평면표시장치나 반도체소자를 제조하기 위해서는 모재가 되는 기판에 대하여 박막증착, 포토리소그래피, 식각 등의 공정을 수행하여 소정의 회로패턴 등을 형성하여야 하며, 이러한 각 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행된다.

이러한 기판처리장치는 여러 가지 종류가 있지만 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착 또는 식각공정을 수행하는 장치가 많이 사용되고 있다.

도 1은 플라즈마를 이용하여 박막을 증착하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치(10)의 일반적인 구성을 나타낸 도면이다.

PECVD장치(10)는, 반응공간을 형성하며 대기압보다 낮은 압력을 유지하는 챔버(11), 상기 챔버(11)의 내부에서 기판(s)을 안치하는 한편 플라즈마 발생을 위한 하부전극의 역할을 하는 기판안치대(12), 상기 기판안치대(12)의 상부에 설치되는 플라즈마 전극(14), 상기 기판안치대(12)의 하부에 설치되는 배기구(18)를 포함한다.

기판안치대(12)는 하부면 중앙부에 결합하는 지지대(12a)에 의해 상하로 승강운동을 할 수 있다.

플라즈마 전극(14)은 RF전원(17)으로부터 RF전력이 인가되는 부분으로서, 통상 알루미늄 재질로 제조된다. RF전원(17)과 플라즈마 전극(14)의 사이에는 임피던스를 정합시키는 정합회로(16)가 설치된다.

플라즈마 전극(14)의 중앙부에는 가스공급관(15)이 연결되며, 플라즈마 전극(14)의 하부에는 상기 가스공급관(15)과 연통되는 가스확산공간을 사이에 두고 가스분배판(13)이 결합된다.

가스분배판(13)은 다수의 분사홀을 가지는 알루미늄 블록으로서, 주변부가 플라즈마 전극(14)의 하부에 고정되며, 플라즈마 전극(14)과 같은 재질(예, 알루미늄)로 제조되기 때문에 플라즈마 전극(14)과 동일한 전위를 가지게 되어 실질적인 전극의 역할을 하게 된다.

한편, 챔버(11)는 접지되기 때문에 RF전력이 인가되는 플라즈마 전극(14)이나 가스분배판(13)과는 절연되어야 한다.

이를 위해서 챔버측벽 또는측벽상단에서 챔버 내부로 돌출되는 전극거치부(19)에 플라즈마 전극(14)의 가장자리를 거치하되, 전극거치부(19)가 절연재질이 거나 전극거치부(19)와 플라즈마 전극(14)의 사이에 절연재가 개재되어야 한다.

그런데 플라즈마 전극(14)이나 가스분배판(13)의 이러한 설치구조 때문에 가스분배판(13)의 주위에는 전극거치부(19)의 측면, 가스분배판(13)의 측면, 플라즈마 전극(14)에 의해 둘러싸이는 갭이 형성된다.

전술한 바와 같이 가스분배판(13) 및 플라즈마 전극(14)은 RF전력이 인가되는 부분이고 전극거치부(19)는 접지된 챔버(11)의 측벽 또는 측벽상단에 연결되는 부분이다.

따라서 플라즈마 전극(14)에 RF전력이 인가되면 갭의 내부에서 전압차로 인한 아킹이 발생하거나 반응가스가 유입되어 플라즈마 방전이 발생하게 된다.

갭의 내부에 이와 같이 아킹이나 플라즈마 방전이 일어나면, RF전력의 손실뿐만 아니라 가스분배판(13)의 손상을 초래하며, 갭의 내부 또는 주변에 박막이 증착되어 파티클 발생의 원인을 제공하게 된다.

이러한 아킹이나 플라즈마 방전을 방지하기 위해서 일반적으로 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 갭 내부에 절연재(20)를 삽입한다.

상기 절연재(20)는 부도체 또는 전기저항이 매우 큰 재질로 이루어지며, 예를 들어 테프론(Teflon), 세라믹, 엔지니어링 플라스틱 등으로 제조된다. 절연재(20)의 폭이나 두께가 두꺼울수록 절연효과가 높아짐은 물론이다.

이러한 절연재(20)는 챔버 내부에 설치되는 금속재질 부품의 열팽창에 의해 영향을 받게 되며, 따라서 재료 선택시에 이를 반드시 고려하여야 한다.

따라서 갭 내부에 일체형의 절연재(20)를 설치하는 경우는 매우 드물고 대개는 절연재(20)를 다수 개로 분할하여 각 절연재(20)의 사이에 완충공간을 두고 있다.

특히, 테프론의 경우에는 챔버 부재를 구성하는 알루미늄에 비해 열변형량이 매우 크기 때문에 이러한 완충공간이 더욱 필요하다.

도 2a 내지 도 2c는 절연재(20) 사이에 형성되는 여러 유형의 완충공간(30)을 예시한 것이다.

도 2a에 도시된 유형은, 각 절연재(20)의 단부가 간격 d만큼 이격된 채 서로 평행하게 마주보는 형태이다.

이러한 경우에는 완충공간(30)을 통해 가스분배판(13)과 접지된 전극거치부(19)가 서로 마주보게 되므로 완충공간(30)의 내부에서 아킹이나 플라즈마 방전이 일어나 절연재(20)의 열화, 가스분배판(13) 등 챔버 부재의 손상, 박막증착으로 인한 파티클 발생 등을 초래하게 되는 문제점이 있다.

도 2b에 도시된 유형은, 가스분배판(13)과 전극거치부(19)가 직접적으로 대향하지 않도록 하기 위하여 인접한 절연재(20)의 단부에 서로 대응하는 요부(20b)와 철부(20a)를 각각 형성하고, 상기 요부(20b)와 철부(20a)를 서로 치합시킨 형태이다.

다만, 이 경우에도 열팽창을 고려하여 각 절연재(20) 사이에 완충공간(30) 을 두어야 하므로 철부(20a)가 요부(20b)의 바닥까지 삽입되지는 않아야 한다. 또한 요부(20b)와 철부(20a)를 제외한 양 절연재(20)의 단부 사이에 간격 d만큼의 완충공간(30)이 생기도록 한다.

도 2c에 도시된 유형은, 도 2b에서 변형된 것으로서 인접한 절연재(20)의 각 단부에 돌출부(21)를 형성하고, 상기 돌출부(21)가 서로 교차되도록 설치한 형태이다.

이 경우에도 열팽창을 고려하여 2개의 돌출부(21)가 서로 교차되도록 함으로써 가스분배판(13)과 전극거치부(19)가 직접적으로 대향하지 않도록 하는 한편, 양 절연재(20)의 단부 사이에 간격 d만큼의 완충공간이 생기도록 하였다.

도 2b 및 도 2c에 도시된 유형은 가스분배판(13)과 접지된 전극거치부(19)가 직접적으로 대향하지 않기 때문에 도 2a에 도시된 유형에 비하면 직접적인 방전의 위험을 크게 감소시킬 수 있다.

그러나 이 경우에도 각 절연재(20)의 사이에는 완충공간(30)이 존재하기 때문에 이로 인한 방전의 위험은 여전히 남아 있다.

RF전력이 인가되는 가스분배판(13)과 접지된 전극거치부(19) 사이에는 전위차가 존재하고, 완충공간(30) 중 하나는 챔버 내부의 반응공간에 항상 노출되어 있기 때문에, 완충공간(30)의 내부로 유입된 반응가스가 상기 전위차에 의해 방전되어 원치 않는 플라즈마가 종종 발생하게 되는 것이다.

완충공간(30)의 내부에서 발생하는 플라즈마는 전술한 바와 같이 절연재(20)의 열화, 가스분배판(13) 등 챔버 부재의 손상, 박막증착으로 인한 파티클 발생 등을 초래하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, RF전력이 인가되는 가스분배판과 챔버와 연결되는 전극거치부의 사이에서 아킹이나 플라즈마 방전이 발생하지 않도록 함으로써 챔버부재 또는 절연재의 손상을 방지하고 박막증착으로 인한 파티클의 발생을 방지하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반응공간을 둘러싸는 챔버, 상기 챔버와 절연되는 전원공급수단을 포함하는 기판처리장치에 있어서, 상기 챔버의 내부에서, 제1 전위면과 제2 전위면 사이에 형성되는 갭; 절연을 위해 상기 갭의 내부에 삽입되며, 인접하는 단부의 사이에 완충공간이 형성되도록 상기 인접하는 단부가 서로 이격된 채 설치되는 절연재; 상기 완충공간에 삽입되는 완충절연재를 포함하는 기판처리장치를 제공한다.

상기 제1 전위면은 상기 챔버와 같은 전위를 가지고, 상기 제2 전위면은 상기 전원공급수단과 같은 전위를 가질 수 있다.

상기 제1 전위면은 상기 챔버의 내측면 또는 측면 상단에서 돌출되는 전극 거치대를 포함하고, 상기 제2 전위면은 RF전원이 인가되는 부분으로서 상기 전극거치대에 가장자리가 거치되는 플라즈마 전극과 상기 플라즈마 전극의 하부에 결합하는 가스분배판을 포함할 수 있다.

상기 완충절연재는 상기 절연재와 동일한 재질로 제조될 수 있으며, 이때 상기 완충절연재는 테프론 또는 엔지니어링 플라스틱 재질로 제조될 수 있다.

상기 완충절연재는 수평부와 수직부가 번갈아가며 연속적으로 형성된 형태를 가질 수 있다.

상기 절연재의 인접하는 양 단부에는 돌출부가 서로 교차되어 형성되며, 상기 완충절연재는 상기 각 돌출부의 측부에 설치될 수 있다.

상기 절연재의 인접하는 양 단부에는 서로 대응하는 요부 또는 철부가 형성되고, 상기 완충절연재는 상기 철부의 측부에 설치될 수있다.

상기 절연재의 인접하는 양 단부는 서로 이격된 채 평행하며, 상기 완충절연재는 상기 절연재의 양 단부 사이에 설치될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예는 기판처리장치의 내부에서 발생하는 2개의 전위면을 서로간에 보다 완벽하게 절연시키기 위한 것으로서, 가스분배판이나 플라즈마전극의 설치구조가 특별히 제한되는 것은 아니다.

다만, 설명의 편의를 위하여 본 명세서에서는 도 1에 도시된 바와 같이 챔 버측벽 또는 측벽상단에서 전극거치부(19)가 돌출되고, 상기 전극거치부(19)의 상부에 플라즈마 전극(14)의 가장자리가 놓여지며, 플라즈마 전극(14)의 하부에 가스분배판(13)이 상기 플라즈마 전극(14)과 전기적으로 연결된 채 결합되는 기판처리장치의 경우를 예를 들어 설명한다.

특히, 본 발명의 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 절연재(20) 사이에 완충절연재(40)를 삽입하는 점에 특징이 있다.

절연재(20) 및 완충절연재(40)는 챔버(11)와 같은 전위를 이루는 제1 전위면과 가스분배판(13) 및 플라즈마전극(14)과 같은 전위를 이루는 제1 전위면을 절연시키는 역할을 한다.

이를 위해 절연재(20) 및 완충절연재(40)는 가스분배판(13)의 주위에 형성되는 갭에 삽입된다.

완충절연재(40)는 여러 가지 형태로 제조될 수 있으나, 외압에 의해 수축될 수 있어야 하므로 본 발명의 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 수평부(32)와 수직부(34)가 번갈아가며 연속되는 형태를 제안한다. 물론 완충절연재(40)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 완충절연재(40)는 절연재질이면서 탄성을 가지는 재질이어야 하고, 절연재(20)와 같은 재질로 제조하는 것이 보다 바람직하다. 따라서 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등의 엔지니어링 플라스틱, 테프론 등의 재질로 제 조될 수 있다.

이러한 완충절연재(40)를 절연재(20) 사이의 완충공간에 삽입하면 완충공간으로의 반응가스 유입이 크게 줄어들게 되어 완충공간 내부에서의 플라즈마 방전이 방지될 수 있다.

따라서 완충공간 내부에서의 불필요한 박막증착이 방지되므로 챔버 내부의 오염원 발생을 크게 줄일 수 있고 챔버 부재 및 절연재의 손상이나 열화를 방지할 수 있다.

완충절연재(40)는 외압이 없는 상태에서는 도 3에 도시된 바와 같은 형태를 가지지만, 열팽창으로 인해 절연재(20) 사이의 간격이 좁아지면 도 5에 도시된 바와 같이 압축되어 팽창력을 흡수하게 된다.

완충절연재(40)가 압축된 상태에서는 각 수평부(32)가 서로 밀착되거나 그 간격이 매우 좁아지기 때문에 완충공간으로의 반응가스 유입이 더욱 차단되는 효과를 가진다.

한편, 도 3은 인접한 절연재(20)의 각 단부에 형성된 돌출부(21)가 서로 교차되는 형태를 도시하고 있지만, 절연재(20)의 설치형태는 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 예를 들어, 인접한 절연재(20)의 단부에 서로 대응하는 요부(20b)와 철부(20a)가 각각 형성되어 있는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 철부(20a)의 양측부와 요부(20b)의 내부에 형성되는 완충공간에 완충절연재(40)를 삽입할 수 있다.

또한 인접한 절연재(20)의 단부가 서로 평행하게 일정거리 이격되어 있는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 완충절연재(40)를 그 사이의 완충공간에 삽입하여야 한다.

본 발명에 따르면, 절연재 사이의 완충공간에 완충절연재가 삽입되므로 완충공간으로의 반응가스 유입이 방지되어 완충공간 내부에서의 플라즈마 방전이 방지될 수 있다.

따라서 완충공간 내부에서의 불필요한 박막증착이 방지되므로 챔버 내부의 오염원발생을 크게 줄일 수 있으며, 챔버 부재 및 절연재의 손상이나 열화를 방지할 수 있다.

Claims

반응공간을 둘러싸는 챔버, 상기 챔버와 절연되는 전원공급수단을 포함하는 기판처리장치에 있어서,

상기 챔버의 내부에서, 제1 전위면과 제2 전위면 사이에 형성되는 갭;

절연을 위해 상기 갭의 내부에 삽입되며, 인접하는 단부의 사이에 완충공간이 형성되도록 상기 인접하는 단부가 서로 이격된 채 설치되는 절연재;

상기 완충공간에 삽입되는 완충절연재;

를 포함하는 기판처리장치
제1항에 있어서,

상기 제1 전위면은 상기 챔버와 같은 전위를 가지고, 상기 제2 전위면은 상기 전원공급수단과 같은 전위를 가지는 기판처리장치
제2항에 있어서,

상기 제1 전위면은 상기 챔버의 내측면 또는 측면 상단에서 돌출되는 전극거치대를 포함하고,

상기 제2 전위면은 RF전원이 인가되는 부분으로서 상기 전극거치대에 가장 자리가 거치되는 플라즈마 전극과 상기 플라즈마 전극의 하부에 결합하는 가스분배판을 포함하는 기판처리장치
제1항에 있어서,

상기 완충절연재는 상기 절연재와 동일한 재질로 제조되는 기판처리장치
제4항에 있어서,

상기 완충절연재는 테프론 또는 엔지니어링 플라스틱 재질로 제조되는 기판처리장치
제1항에 있어서,

상기 완충절연재는 수평부와 수직부가 번갈아가며 연속적으로 형성된 형태를 가지는 기판처리장치
제1항에 있어서,

상기 절연재의 인접하는 양 단부에는 돌출부가 서로 교차되어 형성되며, 상 기 완충절연재는 상기 각 돌출부의 측부에 설치되는 기판처리장치
제1항에 있어서,

상기 절연재의 인접하는 양 단부에는 서로 대응하는 요부 또는 철부가 형성되고, 상기 완충절연재는 상기 철부의 측부에 설치되는 기판처리장치
제1항에 있어서,

상기 절연재의 인접하는 양 단부는 서로 이격된 채 평행하며, 상기 완충절연재는 상기 절연재의 양 단부 사이에 설치되는 기판처리장치