KR20090011875U - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 그라운드 스트랩의 상부가 1회 이상 말린 스크롤 구조를 가지도록 구성되고, 또 이 상부의 끝 부분이 도전성 스트랩 클램프를 매개로 스테이지(또는, 서셉터라고도 한다)와 직접적인 접촉 없이 접속되므로, 스테이지가 승강하는 때 받는 하중, 스테이지에서 발생되는 열 등으로부터 그라운드 스트랩을 보호할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

그라운드 스트랩, 기판, 서셉터, 스크롤, 스테이지, 챔버, 클램프

Description

기판 처리 장치{Substrate processing apparatus}

본 고안은 플라즈마 등을 이용하여 글라스나 웨이퍼와 같은 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 디스플레이(LCD)ㆍ유기 발광 다이오드(OLED)ㆍ플라즈마 표시 장치(PDP)와 같은 평판 표시 소자(FPD) 또는 반도체 소자의 제조를 위해서는 기판의 표면에 광학적 또는 회로 패턴을 형성하여야 한다. 그리고 이러한 패턴을 형성하기 위해서는 기판에 박막을 증착하는 공정, 감광성 물질을 사용하여 증착된 박막 중 선택 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 선택된 영역의 박막을 제거함으로써 목적한 대로 패터닝을 하는 식각 공정 등을 거쳐야 한다. 이때, 각 공정은 해당 공정을 위한 최적의 조건으로 설계된 기판 처리 장치의 챔버 안에서 진행되는데, 최근에는 플라즈마를 이용하여 증착하거나 식각하는 타입이 주를 이루고 있다.

플라즈마를 이용하는 타입의 기판 처리 장치는 그 챔버 안에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 수단, 챔버 안에 이 가스 공급 수단으로부터 공급되는 처리 가스를 플라즈마로 만드는 데 필요한 전기장을 형성하는 전계 발생 수단 등으로 이루어진다.

전계 발생 수단은 상하에 대향하고 있도록 위치된 두 전극을 포함하는데, 이 두 전극 중 위쪽의 상부 전극은 RF 전원이 연결되고 아래쪽의 하부 전극은 하나 이상의 그라운드 스트랩 어셈블리에 의하여 접지된다.

여기에서, 하부 전극은 상부 전극과의 간격을 조절할 수 있도록 승강 수단에 의하여 승강된다. 또, 하부 전극은 그 위에 처리할 기판이 놓이는 바, 이 점 때문에 스테이지라고 하며, 또는 서셉터라고도 한다. 이하에서는 이 하부 전극을 스테이지라 칭하기로 한다.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치의 그라운드 스트랩 어셈블리가 도시된 단면도인데, 여기에 도시된 바와 같이, 그라운드 스트랩 어셈블리는 금속재의 그라운드 스트랩(104) 및 두 스트랩 클램프로 구성된다.

두 스트랩 클램프는 스테이지(102)의 저면과 챔버의 바닥면에 그라운드 스트랩(104)의 양 끝 부분이 각각 접촉되도록 체결함으로써 그라운드 스트랩(104)에 의한 스테이지(102)와 챔버의 연결을 유지시킨다. 이러한 스트랩 클램프는 그 둘 모두 블록(106)과 복수 개의 볼트(108)로 구성되는 바, 스테이지(102)의 저면에 그라 운드 스트랩(104)의 양쪽 중 상단 부분을 대고 그 위에 블록(106)을 덧댄 다음, 볼트(108)를 이용, 스테이지(102)에 블록(106)을 장착하면 스테이지(102)와 그라운드 스트랩(104)의 체결이 완료된다. 물론, 반대쪽인 그라운드 스트랩(104)의 하단 부분도 이와 마찬가지의 방식으로 챔버의 바닥면과 체결된다.

그러나 살펴본 바와 같은 기판 처리 장치는 그라운드 스트랩(104)의 상단 부분이 스테이지(102)와 블록(106) 사이에 개재되어 있으므로, 스테이지(102)를 승강시키면 그라운드 스트랩(104)의 상단 부분과 중간 부분이 만나는 경계(B)에 하중이 집중적으로 작용하고, 이 하중의 반복에 따른 피로 누적으로 경계(B) 부분은 차츰 취약해지며, 종국에는 절단되는 문제점이 있었다.(도 2 참조)

또한, 살펴본 기판 처리 장치는 그라운드 스트랩(104)의 상단 부분이 스테이지(102)와 직접 접촉하고 있어 스테이지(102)에서 발생되는 열을 차단 없이 그대로 전달받으므로, 이 열에 따른 손상을 입게 될 소지가 다분하였다.

본 고안은 그라운드 스트랩이 절단되는 등 손상되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 고안의 한 실시예에 따르면, 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 위치되고 승강이 가능하며 위에 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지에 접속되는 상부와 상기 챔버에 접속되는 하부를 갖춘 적어도 하나의 그라운드 스트랩을 포함하고, 상기 그라운드 스트랩의 상부는 적어도 1회 말린 스크롤의 구조를 가지도록 구성된 기판 처리 장치가 제공된다.

본 고안의 한 실시예에 따르면, 상기 그라운드 스트랩의 상부는 도전성의 스트랩 클램프를 매개로 상기 스테이지와 직접적인 접촉 없이 접속될 수 있다. 그리고 상기 스트랩 클램프는 상기 스테이지로부터 이격된 가로대를 가지며, 상기 그라운드 스트랩의 상부는 상기 가로대에 그 끝 부분이 체결되고 이렇게 체결된 상태로 상기 가로대의 둘레를 둘러싸도록 말릴 수 있다. 그리고 상기 스트랩 클램프는 상기 가로대에 말린 그라운드 스트랩의 상부를 관통하고 있도록 상기 가로대에 하단 부분이 연결된 세로대와; 상기 스테이지에 상기 세로대를 장착하는 마운팅 수단을 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 그라운드 스트랩의 상부는 상기 세로대가 관통하고 있는 구멍이 길이 방향으로 긴 슬롯일 수 있다. 또, 상기 그라운드 스트랩의 상부는 상기 가로대와 세로대 사이에 그 끝 부분이 끼워져 있도록 체결될 수 있다.

한편, 본 고안의 한 실시예에 따른 기판 처리 장치는 그 그라운드 스트랩의 상부가 곡면으로 구성될 수 있는데, 이때 곡률 반경은 10 내지 150mm일 수 있다.

또한, 상기 그라운드 스트랩은 적어도 그 상부에 슬롯이 길이를 따라 적어도 하나 마련될 수 있다.

또한, 상기 그라운드 스트랩은 적어도 그 상부에 보강 리브가 적어도 하나 마련될 수 있다.

또한, 상기 그라운드 스트랩은 알루미늄 또는 하스텔로이일 수 있다.

다른 한편, 본 고안의 한 실시예에 따르면, 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 위치되고 승강이 가능하며 위에 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지에 접속되는 상부와 상기 챔버에 접속되는 하부를 갖춘 적어도 하나의 그라운드 스트랩을 포함하고, 상기 그라운드 스트랩의 상부와 하부 중 적어도 상부는 상기 스테이지의 승강 운동에 탄력적 대응이 가능한 완충 구조를 가지도록 구성된 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 고안의 한 실시예에 따르면, 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 위치되고 승강이 가능하며 위에 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지에 접속되는 제1단부와 상기 챔버에 접속되는 제2단부를 갖춘 적어도 하나의 그라운드 스트랩을 포함하고, 상기 제1단부와 제2단부 중 적어도 제1단부는 도전성의 스트랩 클램프를 매개로 하여 상기 스테이지와 직접적인 접촉 없이 접속된 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

본 고안은 스테이지가 승강하는 때 그라운드 스트랩에 작용하는 하중이 분산되고 스테이지에서 발생되는 열이 그라운드 스트랩에 직접 전달되지 않는 바, 그라운드 스트랩을 손상 요인으로부터 안전하게 보호할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 살펴보도록 하겠다.

도 3은 본 고안의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치가 도시된 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 제1실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부 공간을 외부와의 차단이 가능한 기판 처리 공간(12)으로 하는 챔버(10), 이 챔버(10)의 기판 처리 공간(12)에 기판을 처리하는 데 요구되는 처리 가스를 제공하는 가스 공급 수단(도시되지 않음), 기판 처리 공간(12)의 상부 영역에 위치된 상부 전극(도시되지 않음), 기판 처리 공간(12)의 하부 영역에 이 상부 전극과 마주하고 있도록 위치되고 위에 기판이 놓이는 스테이지(20), 이 스테이지(20)를 상부 전극에 대하여 상하로 이동시키는 승강 수단(30), 기판 처리 공간(12)에 존재하는 잔류 가스를 제거하는 배기 수단(40), 챔버(10)와 스테이지(20)를 그라운드 스트랩(50)에 의하여 연결하는 적어도 하나의 그라운드 스트랩 어셈블리를 포함한다.

챔버(10)는 그 기판 처리 공간(12)에 기판을 반입하고 반입된 기판을 반출하기 위한 출입구의 역할을 하는 게이트 슬릿(14)을 가지는데, 이 게이트 슬릿(14)은 챔버(12)의 벽면 한쪽에 좌우로 기다랗게 마련되고 게이트 밸브(16)에 의하여 개폐된다.

도시되지 않은 상부 전극에는 가스 공급 수단으로부터 처리 가스를 공급받아 아래로 분출하는 샤워 헤드가 설치된다. 또, 이 상부 전극은 RF 전원이 연결되는데, 이 RF 전원과 상부 전극 사이에는 임피던스를 정합하는 수단인 매처(matcher)가 설치된다.

스테이지(20)는 상부 전극에 대한 대향 전극의 역할도 겸하는 바, 상부 전극 등과 함께 기판 처리 공간(12)에 가스 공급 수단이 제공하는 처리 가스를 플라즈마 상태로 만드는 데 필요한 전기장을 형성하는 전계 발생 수단을 구성한다.

승강 수단(30)은 스테이지(20)를 승강시킬 수 있다면 어떤 타입의 것이든 적용이 가능하다. 예를 들어, 상단이 스테이지(20)의 저면 중앙에 연결된 상태로 챔버(10)의 바닥을 관통하는 샤프트(32), 챔버(10) 밖에 위치하도록 이 샤프트(32)에 길이 방향을 따라 마련된 래크, 이 래크와 맞물린 피니언, 이 피니언을 회전시키는 모터로 구성하는 것도 가능하겠다.

배기 수단(40)은 챔버(10)의 바닥에 마련되어 있는 배기구에 설치된 진공 펌프를 포함한다.

그라운드 스트랩 어셈블리가 도 4, 도 5a, 도 5b에 도시되어 있는 바, 이 도면에 도시된 바와 같이, 그라운드 스트랩 어셈블리는 앞서 언급한 그라운드 스트랩(50), 상부 스트랩 클램프(60), 하부 스트랩 클램프(70, 도 3 참조)를 포함한다.

그라운드 스트랩(50)은 알루미늄, 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금(니켈기합금)인 하스텔로이(Hastelloy)로 이루어져 도전성이 우수하고 경량인 띠인 바, 스테이지(20)의 저면에 접속되는 상부(52), 챔버(10)의 바닥면에 접속되는 하부(54), 상부(52)와 하부(54)에 양단이 일체로 연결된 중간 부분(56)으로 구성된다. 이때, 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)는 상부 스트랩 클램프(60)를 매개로 스테이지(20)와 직접적으로 접촉함이 없도록 접속되는 바, 먼저 이 상부 스트랩 클램프(60)부터 살펴보도록 하겠다.

상부 스트랩 클램프(60)는 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)가 장착되는 클램핑 블록(61), 스테이지(20)의 저면에 클램핑 블록(61)을 장착하는 마운팅 수단(65) 을 포함한다.

클램핑 블록(61)은 스테이지(20)의 승강 방향에 대하여 수직으로 배치된 가로대(62), 이 가로대(62)의 중앙 부분에 하단 부분이 분리 가능하도록 결합된 세로대(63)를 포함하는 바, 이에 따라 전체적으로 볼 때 역 Ｔ자형으로 형성된다. 마운팅 수단(65)은 마운팅 블록(66) 및 적어도 하나의 체결 볼트(67)를 포함하는데, 마운팅 블록(66)은 세로대(63)의 상단 부분과 나사 결합이 되고 체결 볼트(67)에 의하여 스테이지(20)의 저면에 위치하도록 체결된다.

이와 같은 상부 스트랩 클램프(60)는 도전성 스트랩 클램프인 바, 예를 들어 그 전체가 알루미늄 등의 금속으로 이루어질 수도 있고, 아니면 세로대(63)와 마운팅 블록(66)만이 마찬가지의 금속으로 이루어질 수도 있다.

그라운드 스트랩(50)의 상부(52)는 완충 구조인 스크롤의 구조, 즉 소용돌이 꼴의 형상을 가지도록 1회 이상 말린 곡면으로 구성되는데, 그 끝 부분은 스테이지(20)의 저면으로부터 일정한 거리 떨어져 있는 가로대(62)에 이 가로대(62)와 세로대(63) 사이에 끼워져 있도록 체결되고, 그 나머지 부분은 가로대(62)의 둘레를 둘러싸고 있는 결합 구조를 취한다. 또, 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)에는 그 소용돌이 꼴의 형상이 흐트러지는 것이 방지되도록 세로대(63)가 관통되는데, 이러한 결합 관계를 위하여 그라운드 스트랩(50)의 상부(52) 중 세로대(63)가 관통하고 있는 부분에는 구멍(52s)이 마련된다. 이때, 이 구멍(52s)은 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)가 압축되거나 원상으로의 복원이 가능하도록 길이를 따라 길게 형성된 슬롯인데, 이 슬롯은 여기만이 아닌 그라운드 스트랩(50)의 다른 부분에도 마련될 수 있다.

이와 같은 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)는 스테이지(20)가 승강하여 하중이 작용하면 이에 따라 압축되거나 원래의 형상으로 복원되면서 하중에 탄력적으로 대응, 이 하중을 분산시킨다.

한편, 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)는 그 곡면의 곡률 반경이 10mm 내지 150mm인 것이 바람직한 바, 이 범위를 초과하면 제작과 설치 면에서 어려움이 뒤따르게 되고, 반대로 그 미만이면 충분한 완충 효과를 기대할 수 없게 된다.

그라운드 스트랩(50)의 중간 부분(56)은 옆쪽으로 만곡한 포물선을 그리도록 형성된다. 물론, 만곡한 것 대신 꺾인 형상일 수도 있다.

그라운드 스트랩(50)의 하부(54)의 경우에는 하부 스트랩 클램프(70)에 의하여 챔버(10)의 바닥면에 체결된다. 하부 스트랩 클램프(70)는 체결 블록(72)과 단수나 복수 개의 체결 볼트(74)를 포함하는 바, 챔버(10)의 바닥면에 그라운드 스트랩(50)의 하부(54)를 대고 그 위에다가 체결 블록(72)을 덧댄 후, 체결 볼트(74)를 이용, 챔버(10)에 체결 블록(72)을 장착하면 그라운드 스트랩(50)의 하부(54)와 챔버(10)의 체결이 완료된다.

한편, 위와 같은 그라운드 스트랩(50)의 하부(54)도 앞서 설명한 상부(52)와 마찬가지로 스크롤의 구조가 적용될 수 있고, 상부 스트랩 클램프(60)의 구성을 가지는 스트랩 클램프에 의하여 챔버(10)에 접속될 수 있다.

다음에서는 설명한 바와 같은 제1실시예와 유사한 구성을 가지는 변형 실시예들을 살펴보기로 한다. 이때, 변형 실시예는 제1실시예와 비교하였을 때 상이한 부분을 중심으로 설명하고 도면 또한 해당 부분만을 도시하기로 한다.

도 6은 본 고안의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치의 주요부가 도시된 사시도로, 도시된 바와 같이, 본 고안의 제2실시예 따른 기판 처리 장치는 제1실시예의 그것과 비교하여 볼 때 기타 구성 및 그 작용은 다 동일한 데 대하여, 그라운드 스트랩(50A)의 구성만이 다소 다르다. 즉, 본 고안의 제2실시예 따른 기판 처리 장치의 그라운드 스트랩(50A)은 제1실시예의 그것에 보강 리브(52r)를 부가한 점만이 상이한 것이다.

보강 리브(52r)는 그라운드 스트랩(50A)의 상부(52A)에 여기의 구멍(52s)(슬롯)과 간섭 없이 있도록 길이를 따라 적어도 하나 마련된다. 보강 리브(52r)는 그라운드 스트랩(50A)의 상부(52A)가 비틀리게 되거나 하는 것을 방지하여 주는 것으로서 그라운드 스트랩(50A)의 다른 부분에도 하나 이상 마련될 수 있다.

도 7은 본 고안의 제3실시예에 따른 기판 처리 장치의 주요부가 도시된 단면 도로, 도시된 바와 같이, 본 고안의 제3실시예 따른 기판 처리 장치는 제1실시예의 그것과 비교하여 볼 때 기타 구성 및 그 작용은 다 동일한 데 대하여, 그라운드 스트랩(50B)의 상부(52B) 및 상부 스트랩 클램프(60B)의 구성만이 다소 상이하다.

여기에서, 그라운드 스트랩(50B)의 상부(52B)는 갈지자형(즉, 지그재그)으로 형성된 것에 의하여 완충 구조를 가진다. 상부 스트랩 클램프(60B)는 제1실시예의 하부 스트랩 클램프(70)와 구성이 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상, 본 고안을 설명하였으나, 본 고안은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않는 바, 본 고안의 기술적 사상의 범위 안에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

예를 들어, 위에서는 본 고안의 제1실시예에 따른 그라운드 스트랩(50)의 상부(52)가 1회 이상 말린 스크롤의 구조를 가지도록 곡면으로 구성된 것으로 설명하였으나, 상부(52)는 곡면이 아닌 각이 지도록 연결한 다수의 평면에 의하여 1회 이상 말린 스크롤의 구조를 가지도록 구성될 수 있다.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치의 그라운드 스트랩 어셈블리가 도시된 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 문제점을 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 고안에 따른 기판 처리 장치가 도시된 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시된 기판 처리 장치의 그라운드 스트랩 어셈블리를 나타내는 사시도이다.

도 5a, 도 5b는 도 4에 도시된 그라운드 스트랩 어셈블리의 그라운드 스트랩과 상부 스트랩 클램프를 각각 나타내는 사시도이다.

도 6은 본 고안의 제2실시예에 따른 기판 처리 장치의 주요부가 도시된 사시도이다.

도 7은 본 고안의 제3실시예에 따른 기판 처리 장치의 주요부가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 챔버 20 : 스테이지

50, 50A, 50B : 그라운드 스트랩 52, 52A, 52B : 그라운드 스트랩의 상부

52r : 보강 리브 52s : 구멍(슬롯)

54 : 그라운드 스트랩의 하부 60, 60B : 상부 스트랩 클램프

62 : 가로대 63 : 세로대

65 : 마운팅 수단 70 : 하부 스트랩 클램프

Claims (12)

1. 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 위치되고 승강이 가능하며 위에 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지에 접속되는 상부와 상기 챔버에 접속되는 하부를 갖춘 적어도 하나의 그라운드 스트랩을 포함하고,

   상기 그라운드 스트랩의 상부는, 적어도 1회 말린 스크롤의 구조를 가지도록 구성된 기판 처리 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 스트랩의 상부는,

   도전성의 스트랩 클램프를 매개로 상기 스테이지와 직접적인 접촉 없이 접속된 기판 처리 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 스트랩 클램프는, 상기 스테이지로부터 이격된 가로대를 가지며,

   상기 그라운드 스트랩의 상부는, 상기 가로대에 그 끝 부분이 체결되고 이렇게 체결된 상태로 상기 가로대의 둘레를 둘러싸도록 말린 기판 처리 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 스트랩 클램프는,

   상기 가로대에 말린 그라운드 스트랩의 상부를 관통하고 있도록 상기 가로대에 하단 부분이 연결된 세로대와; 상기 스테이지에 상기 세로대를 장착하는 마운팅 수단을 포함하는 기판 처리 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 그라운드 스트랩의 상부는,

   상기 세로대가 관통하고 있는 구멍이 길이 방향으로 긴 슬롯인 기판 처리 장치.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 그라운드 스트랩의 상부는,

   상기 가로대와 세로대 사이에 그 끝 부분이 끼워져 있도록 체결된 기판 처리 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 스트랩의 상부는,

   곡면으로 구성되고 곡률 반경이 10 내지 150mm인 기판 처리 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은,

   적어도 그 상부에 슬롯이 길이를 따라 적어도 하나 마련된 기판 처리 장치.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은,

   적어도 그 상부에 보강 리브가 적어도 하나 마련된 기판 처리 장치.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드 스트랩은,

    알루미늄 또는 하스텔로이인 기판 처리 장치.
11. 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 위치되고 승강이 가능하며 위에 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지에 접속되는 상부와 상기 챔버에 접속되는 하부를 갖춘 적어도 하나의 그라운드 스트랩을 포함하고,

    상기 그라운드 스트랩의 상부와 하부 중 적어도 상부는, 상기 스테이지의 승강 운동에 탄력적 대응이 가능한 완충 구조를 가지도록 구성된 기판 처리 장치.
12. 기판 처리 공간을 형성하는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 위치되고 승강이 가 능하며 위에 기판이 놓이는 스테이지와; 상기 스테이지에 접속되는 제1단부와 상기 챔버에 접속되는 제2단부를 갖춘 적어도 하나의 그라운드 스트랩을 포함하고,

    상기 제1단부와 제2단부 중 적어도 제1단부는, 도전성의 스트랩 클램프를 매개로 상기 스테이지와 직접적인 접촉 없이 접속된 기판 처리 장치.

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