KR20090075367A - 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬방법 - Google Patents

기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬방법 Download PDF

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KR20090075367A
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Abstract

본 발명은 기판의 정렬이 용이하며 플라즈마를 이용한 기판 처리시 전호 방전에 의한 손상을 방지할 수 있는 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법에 관한 것으로서, 상부에 기판이 안착되는 본체 및 본체의 측부에 배치되며, 본체 상부보다 높은 높이에서 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체를 포함하는 기판 지지대를 제공하여, 기판의 정렬이 용이하며 플라즈마를 이용한 기판 처리시 전호 방전에 의한 손상을 방지할 수 있다.
전호 방전, 기판 정렬, 플라즈마 처리, 하부 전극

Description

기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법{Substrate pedestal, apparatus for treating substrate having it and the method for aligning substrate}
본 발명은 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 정렬이 용이하며 플라즈마를 이용한 기판 처리시 전호 방전에 의한 손상을 방지할 수 있는 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판 표시 소자는 기판 상에 다수의 박막 증착과 식각을 통하여 형성된다. 즉, 기판의 소정 영역에 박막을 증착하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 기판 박막의 일부를 제거하여 소정의 박막 패턴을 갖는 소자를 제조하게 된다.
이러한 박막의 증착 또는 식각 공정에 있어서 플라즈마를 이용한 공정이 보편화되어 있다. 플라즈마 공정은 공정 특성상 높은 전력을 사용하고 증착 또는 식각되는 기판의 표면과 플라즈마가 직접 접촉하므로, 전압이 특정 부위에 집중되는 전호 방전(arc discharge) 현상이 발생될 수 있다.
이러한 전호 방전 현상은 기판 표면 상의 첨예한 부분이나 불순물이 집중 혼입된 부분에서 전위가 집중되어 발생하거나, 건식 식각이나 화학 기상 증착 공정 등에서 기판을 지지하는 하부 전극 상에 기판이 정위치에 안착되지 못하여 일부 하부 전극 표면이 플라즈마에 노출되어 발생하기도 한다.
전호 방전이 발생된 부분은 전위가 집중되어 높은 에너지가 인가되고 인가된 에너지로 인하여 기판의 일부가 용융되거나 물성이 변하여 손상을 야기한다. 이러한 손상은 기판 자체를 손상시키거나 기판 상에 제조되는 각종 소자층을 손상시켜 제품 불량을 야기시키는 주요 요인이 되며, 특히 점차 대면적화되어가는 반도체 소자나 평판 표시 소자의 제조에 있어서는 이러한 불량에 의하여 수율이 저하되고 제조 원가가 상승하게 되는 문제가 있다.
특히, 대면적화된 평판 표시 소자용 기판은 큰 기판 면적으로 인해 취급이 상대적으로 어려워, 하부 전극 상에 기판을 안착할 때 별도의 정렬을 요구하는 경우가 있으며, 정렬을 하지 않거나 정렬에도 불구하고 하부 전극이 노출되는 경우 공정시에 전호 방전 발생으로 기판이 손상되는 경우가 발생한다. 또한, 유리 기판에 있어서 제조 단가를 하락시키기 위하여 저가의 기판을 사용할 시에는 고가의 기판에 비하여 불순물 분포가 불균일하므로 기판을 안정되게 안착시키지 않으면 전위 집중으로 전호 방전이 발생하여 기판을 손상시키는 경우가 더욱 빈번하게 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기판의 정렬이 용이하며 플라즈마를 이용한 기판 처리시 전호 방전에 의한 손상을 방지할 수 있는 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상부에 기판이 안착되는 본체 및 본체의 측부에 배치되며, 본체 상부보다 높은 높이에서 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체를 포함하는 기판 지지대를 제공한다.
여기서, 본체 상부에 형성된 다수의 가스 분사공을 포함하며, 가스 분사공의 분사압력은 본체 가장자리가 중심측보다 클 수 있다.
또는, 본체 상부에 형성된 다수의 가스 분사공을 포함하며, 가스 분사공의 분사량은 본체 가장자리가 중심측보다 클 수 있다.
이때, 가스 분사공간의 간격은 본체 가장자리가 중심측보다 작거나, 가스 분사공의 직경은 본체 가장자리가 중심측보다 크거나, 가스 분사공의 개수는 본체 가장자리가 중심측보다 많을 수 있다.
또한, 경사면에 활주부를 가질 수 있으며, 활주부는 경사면에 형성된 공동과, 공동에 삽입된 강체구를 포함할 수 있다.
여기서, 공동 입구의 직경은 강체구의 직경보다 작을 수 있다.
또한, 보조체는 적어도 일부가 본체 측부에 대하여 근접 또는 원접 이동가능하도록 형성될 수 있다.
이때, 보조체는 세라믹일 수 있다.
또한, 경사면은 굴곡형성될 수 있으며, 경사면의 곡률은 본체로 갈수록 커질 수 있다.
본 발명은 기판이 장입되는 챔버 및 챔버내에 마련되며, 상부에 기판이 안착되는 본체 및 본체의 측부에 배치되며, 본체 상부보다 높은 높이에서 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체를 포함하는 기판 지지대가 포함된 기판 처리 장치를 제공한다.
여기서, 챔버 내에 플라즈마를 형성시키는 플라즈마 발생원이 더 포함될 수 있으며, 기판은 유리 또는 웨이퍼일 수 있다.
본 발명은 다수의 가스 분사공이 형성된 본체의 측부에 배치되고 본체 상부보다 높은 높이에서 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체를 본체의 측부로부터 이격시키는 단계, 본체 상부에 기판을 안착하는 단계, 본체 상부에 안착된 기판에 가스 분사공으로 가스를 분사하는 단계 및 보조체를 본체 측부로 근접이동시키는 단계를 포함하는 기판 정렬 방법을 제공한다.
이때, 가스 분사 단계에서 본체 가장자리에서의 가스 분사압력을 본체 중심측의 가스 분사압력보다 크게 할 수 있다.
또한, 가스 분사 단계에서 가스 분사압력을 기판의 단위 면적당에 작용하는 중력보다 크게 할 수 있다.
여기서, 가스 분사 단계에서 본체 가장자리에서의 가스 분사량을 본체 중심측의 가스 분사량보다 크게 할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법에 의하여, 기판이 신속하게 정위치에 안착되도록 할 수 있다.
또한, 기판이 신속하게 정위치로 정렬됨에 의하여 플라즈마를 이용한 기판 처리시 전호 방전에 의한 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 이러한 기판의 신속한 정렬과 공정 중의 손상을 방지함으로 인하여 생산 수율을 향상시키고 제조 원가를 절감시키며, 기판 처리 공정 및 처리된 기판 공히 안정된 신뢰성을 보증할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 정렬 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
달리 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석 되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 포함하여 본 명세서에서 설명되는 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기, 형상은 이해를 쉽게 하기 위해 적절히 과장해서 나타내고 있다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 내부에 소정의 공간을 형성하는 챔버(10)와 챔버(10)내에 마련되며 제1가스가 분사되는 전극(20)과, 전극(20)으로부터 이격 배치되며 기판(90)을 지지하는 기판 지지대(30)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서 기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼 또는 유리와 같은 기판(90) 표면을 식각하는 식각 장치일 수 있으며, 기판(90) 표면에 소정의 막을 증착시키는 증착 장치일 수도 있다.
챔버(10)는 통상 금속재질로 형성될 수 있으며, 일측에 그 내부와 외부를 연통가능하도록 하는 개폐수단(11)을 가진다. 또한, 챔버(10)는 그 내부 공간에 진공을 형성하도록 챔버(10)와 연통된 통상의 진공 배기계(V)를 포함한다. 챔버(10)는 접지연결을 통하여 전기적 접지 상태가 될 수 있다. 개폐수단(11)은 자동 또는 수동으로 동작가능하며, 이를 통하여 기판(90)이 챔버(10) 내로 장입되거나 반출가능하다. 개폐수단(11)의 폐쇄작동으로 챔버(10) 내부의 공간을 외부와 격리시킬 경 우, 개폐수단(11)은 챔버(10) 내외부 간에 물질 이동을 차단하기 위하여 밀봉가능하도록 구성된다.
전극(20)은 챔버(10)의 상부에 배치되며, 몸체(21)와 몸체(21)내를 경유하여 챔버(10) 내부에 반응성 또는 비반응성 가스를 분사시키는 분사공(23)을 포함한다. 또한, 전극(20)은 직류, 고주파 등의 전원과 연결되거나 접지연결될 수도 있다. 전극(20)에 전원이 연결될 경우, 전극(20)을 통하여 챔버(10) 내부로 가스가 분사되고 전극(20)에 전원을 인가하여 챔버(10) 내부에 플라즈마를 형성시킬 수가 있다. 전극(20) 내부에는 냉각수나 가스와 같은 냉각수단의 유통을 통하여 전극(20)을 냉각시키는 냉각 유로가 구성될 수도 있다. 분사공(23)은 챔버(10) 외부로부터 반응성 또는 비반응성 가스가 공급되도록 가스 공급수단(25)과 연통가능하도록, 소위 샤워헤드형으로 구성된다. 가스 공급수단(25)으로부터 챔버(10) 내에 공급되는 가스는 밸브나 유량제어 수단 등을 통하여 공급이 제어되고, 전극(20)의 몸체(21) 내에서 다수의 경로로 분기되어 전극(20)의 몸체(21)로부터 챔버(10) 내부에 분사될 수 있다.
기판 지지대(30)는 챔버(10) 내에서 전극(20)과 대향하도록 이격 배치된다. 기판 지지대(30)는 상부에 기판이 안착되는 본체(31)와 이의 주변부에 설치되는 보조체(39)를 구비한다. 예컨대, 기판 지지대(30)는 본체(31)와 본체(31) 측부에서 본체(31)를 환포하며, 기판(90)이 안착되는 본체(31)의 상부 방향으로 하향경사를 이루는 보조체(39)를 포함한다. 본체(31)에는 직류, 고주파 등의 전원이 연결되거나 접지연결될 수 있다. 또한, 본체(31)에는 기판(90)이 안착되는 상부 방향으로 형성된 가스 분사공(33)을 가지며, 가스 분사공(33)은 본체(31) 내부를 경유하여 가스 공급부(35)와 연통된다. 가스 분사공(33)은 다수개가 본체(31) 상부 방향으로 가스를 분사하도록 가스 공급부(35)로부터 분기되어 형성된다. 가스 공급부(35)는 챔버(10) 외부에 마련될 수 있으며, 밸브나 가스 유량 제어수단이 더 구비될 수 있다. 또한, 본체(31)는 별도의 구동수단(37)과 연결될 수 있다. 구동수단(37)은 본체(31)와 연결되어 본체(31)를 승하강시키거나 회전시킬 수 있다. 구동수단(37) 또한 챔버(10) 외부에 구성될 수 있다. 보조체(39)는 본체(31)의 측부에 배치되며, 기판(90)이 안착되는 본체(31)의 상부보다 더 높은 높이를 가지고 그 상부 방향으로 하향 경사를 가지도록 형성된다. 보조체(39)는 본체(31)의 측부 중 일부만을 환포할 수 있다. 또한, 보조체(39)는 본체(31)를 측부에서 환포하며, 챔버(10) 내에서 플라즈마를 생성할 시에 생성된 플라즈마를 환포된 영역 내로 집속시키기 위한 집속링(focus ring)일 수 있다. 이때, 보조체(39)는 절연 물질 또는 Al2O3와 같은 세라믹으로 구성될 수 있다. 기판 지지대(30)는 전극(20)에 대하여 또다른 전극으로서의 역할을 할 수 있으며, 이 경우 기판 지지대(30)는 상부 전극(20)에 대하여 하부 전극이 될 수 있다. 기판 지지대(30)는 내부에 전극이 매립되고 이에 전원을 인가하여 정전력으로 기판을 흡착하는 정전척을 구비할 수도 있다.
기판(90)은 반도체 소자 제조용 웨이퍼일 수 있고, 평판 표시 소자용 기판일 수 있다. 특히, 평판 표시 소자용 기판일 경우 대면적 유리 기판일 수 있다. 챔버(10) 내에 장입되어 기판 지지대(30) 상에 안착된 기판(90)에는 플라즈마 처리가 수행될 수 있다. 이때의 플라즈마 처리는 식각 처리이거나 물리적 또는 화학적 증착 공정일 수 있으며, 이온 주입이나 표면 개질 공정일 수도 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 순차적으로 나타낸 개략단면도이다.
도 2a와 같이, 기판(90)이 기판 지지대(30)의 본체(31)에 안착될 시, 기판 이송수단(미도시)의 구동부가 노화 또는 변형되거나 공차 등에 의하여 기판(90)이 정위치에 안착되지 않고 정위치에서 소정 거리 편이된 위치에 안착될 수 있다. 여기서, 기판(90)이 기판 지지대(30)에 안착되는 정위치란 기판(90)의 안착으로 인하여 기판 지지대(30)의 본체(31) 상부가 기판(90)으로 피복되는 위치를 말한다. 따라서, 기판 지지대(30)의 본체(31) 상부는 기판(90) 면적에 대응하는 면적을 가질 수 있다. 그러므로, 기판(90)이 이러한 정위치에서 편이된 위치에 안착될 경우, 기판(90)의 일부는 본체(31) 상부에 안착되지 못하고 본체(31)의 측부에서 본체(31)를 환포하도록 마련된 보조체(39)에, 더 상세하게는 보조체(39)의 경사면(39a)에 안착된다. 이때 경사면(39a)은 보조체(39)와 일체로 또는 별개로 형성될 수 있으며, 기판(90)이 안착되는 본체(31) 상부 방향으로 하향 경사를 가진다. 보조체(39)의 경사면(39a)이 본체(31) 상부를 향하는 하향 경사를 가지므로, 보조체(39)는 본체(31) 상부보다 더 높게 형성된다. 즉 경사면(39a)의 일단이 본체(31)의 상부보다 더 높게 배치된다. 이에 대한 경사면(39a)의 타단, 즉 본체(31)의 상부보다 높게 배치된 경사면(39a)의 일단에 대하여 경사진 방향으로의 끝 부분은 본체(31)의 상부보다 더 높거나 낮을 수도 있고, 본체(31)의 상부와 같은 높이일 수도 있다. 경 사면(39a)의 경사각도는 특별히 한정되지 않으나, 45˚이상일 수 있다.
이후, 도 2b와 같이, 보조체(39)의 경사면(39a)에 그 일부가 안착된 기판(90)은 중력의 영향으로 경사면(39a)을 타고 미끄러진다. 또한, 본체(31)의 가스 분사공(33)에서는 소정의 가스가 기판(90)의 하면, 즉 본체(31)와 접촉되는 면으로 분사된다. 가스 분사공(33)에서 분사되는 가스는 기판(90)과 본체(31)와의 마찰력을 감소시켜 경사면(39a)에 안착된 기판(90)이 경사 방향으로 원활히 미끄러지도록 한다. 이때 분사되는 가스는 차후의 기판 처리 공정시 기판 처리 공정에 영향을 미치지 않는 가스일 수 있다. 이와 같은 가스의 예로 헬륨 가스와 같은 불활성 가스가 있다. 또한, 분사되는 가스는 차후의 기판 처리 공정시 사용되는 가스일 수도 있다. 경사면(39a)은 본체(31)의 상부 방향으로 하향 경사를 가지므로 보조체(39)의 경사면(39a)에 일부가 걸쳐진 기판(90)은 중력의 영향에 의해 본체(31) 상부 방향으로 원활히 미끄러져 경사면(39a)에 걸쳐진 기판(90)의 일부가 본체(31) 상에 정렬될 수 있다. 이때, 가스 분사공(33)에서 분사되는 가스의 분사압력은 기판(90)의 단위 면적당에 작용하는 중력보다 크게 분사되어 기판(90)의 무게에도 불구하고 기판(90)이 본체(31)에 대하여 소정 간격 부유될 수 있도록 한다. 가스 분사공(33)을 통한 가스의 분사는 기판(90)이 안착된 이후에 실시될 수도 있으나, 기판(90) 안착과 동시에 또는 기판(90) 안착되기 이전에 실시될 수도 있다.
이와 같이, 기판(90)이 경사면(39a)을 타고 미끄러지게 되면, 기판(90)은 도 2c와 같이 본체(31) 상부의 정위치에 위치하게 될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제1변형예와 이의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3a에 따르면, 기판 지지대(30)는 본체(31)에 형성된 다수의 가스 분사공(33)을 가지며, 가스 분사공(33)은 본체(31)의 측부측에 형성된 가스 분사공(33a)에서의 가스 분사압력이 본체(31)의 중심측에 형성된 가스 분사공(33b)에서의 가스 분사압력보다 클 수 있다. 이 경우, 본체(31) 측부측, 즉 본체(31)의 외곽 영역에서부터 본체(31) 중심부까지 가스 분사압력은 점진적인 감소구배를 이룰 수 있고, 외곽영역에서만 가스 분사공(33a)의 가스 분사압력이 더 클 수도 있다. 가스 분사공(33a)에서의 가스 분사압력을 더 크게 함으로써 도 2b와 같이 기판(90)이 경사면(39a)에서 정위치 방향으로 미끄러질 시에 더욱 원활히 미끄러지게 할 수 있다. 기판(90)의 일부가 경사면(39a)에 안착될 시에 그 안착된 기판(90)의 일측은 기판 지지대(31)의 상부에 안착된 기판(90)의 타측보다 본체(31)에서 더 떨어져 있으므로, 이 부분에서 기판(90)을 원활히 미끄러지게 하기 위하여 더 높은 힘이 요구될 수 있다. 즉, 기판(90)이 본체(31)로부터 더 떨어져 위치하는 일측에서는 가스 분사압력이 타측에 비하여 더 분산되므로, 기판(90)을 원활히 부유시키기 위하여 더 큰 분사압력이 요구될 수 있다. 또한, 본체(31)의 외곽 방향에서 분사되는 가스는 그 내부 방향에서 분사되는 가스에 비하여 본체(31)에서 벗어날 확률이 더 높으므로 더 큰 분사압력이 요구될 수 있다. 따라서, 도 3a과 같이 본체(31) 외연 방향에서의 가스 분사압을 더 크게 설계함으로써 기판(90)을 원활히 미끄러지게 할 수 있다. 이와 같은 구성을 위하여 본체(31) 내부에서 가스 분사공(33)은 각각 다른 지점에서 분기될 수 있다. 즉, 본체(31) 측부 방향의 가스 분사공(33a)으로 분 사되는 가스를 가스 공급부(35; 도 1)와 더 가까운 곳에서 분기시키고, 가스 분사공(33a)보다 본체(31)의 중심측으로 분사되는 가스를 가스 분사공(33a)이 분기되는 지점보다 이후에 분기시켜 가스 분사공(33a)에서의 가스 분사압력이 가스 분사공(33b)에서의 가스 분사압력보다 크게 할 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외의 다른 수단, 예를 들면 별도의 유량 공급계를 설치하거나 가스 분사공(33) 각각에 공급되는 가스 공급부(35)를 추가로 설치하여 가스 분사압력을 다르게 할 수도 있다. 또한, 가스 분사공(33a, 33b)에 각각 공급되는 가스 공급을 독립적으로 제어하는 수단이 설치되거나, 도 3b에서와 같이 가스 분사공(33a, 33b)에 각각 공급되는 가스 라인을 별개로 설계할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제2변형예를 나타낸 도면이다.
도 4에 따르면, 기판 지지대(30)는 본체(31)에 형성된 다수의 가스 분사공(33)을 가지며, 가스 분사공(33)은 본체(31)의 측부측에 형성된 가스 분사공들(33a, 33b)간의 간격이 본체(31) 중심측에 형성된 가스 분사공들(33y, 33z)간의 간격보다 작을 수 있다. 이 경우, 본체(31) 측부측, 즉 본체(31)의 외곽 영역에서부터 본체(31) 중심부까지 가스 분사공들(33)간의 간격은 점진적인 감소구배를 이룰 수 있고, 외곽영역에서만 가스 분사공들(33a, 33b)의 간격이 작을 수도 있다. 또한, 본체(31) 내부에서 가스 분사공들(33; 33a, 33b, 33y, 33z)은 가스 공급부(35; 도 1)로부터 하나의 지점에서 각각 분기될 수 있다. 이와 같은 구성을 가질 시에, 본체(31) 외곽 영역에서는 중심 영역에서보다 단위면적당 더 많은 가스가 분 사될 수 있다. 기판(90)의 일부가 경사면(39a)에 안착될 시에 그 안착된 일부 방향은 타 방향에 비하여 상대적으로 본체(31)와 더 넓은 간격을 가지게 되므로, 본체(31) 중심 영역보다 외곽 영역으로 더 많은 가스량을 분사하게 되면 기판(90)을 원활히 미끄러지게 할 수 있다. 물론, 가스 분사공(33) 각각은 서로 다른 지점에서 분기될 수도 있으며, 도 3에 의한 제1변형예에서와 같이 각각 다른 분사압력으로 가스를 분사시킬 수도 있다.
또한, 도 4에서는, 본체(31)의 측부측에 형성된 가스 분사공들(33)의 개수가 중심측에 형성된 가스 분사공들(33)의 개수보다 많을 수 있다. 이 경우, 본체(31) 측부측, 즉 본체(31)의 외곽 영역에서부터 본체(31) 중심부까지 가스 분사공들(33)의 단위 면적당 분포 개수는 점진적인 감소구배를 이룰 수 있고, 외곽영역에서만 가스 분사공(33)의 단위 면적당 분포 개수가 더 많을 수도 있다. 또한, 본체(31) 내부에서 가스 분사공들(33)은 가스 공급부(35; 도 1)로부터 하나의 지점에서 각각 분기될 수 있다. 이와 같은 구성을 가질 시에, 본체(31) 외곽 영역에서는 중심 영역에서보다 단위면적당 더 많은 가스가 분사될 수 있으며, 기판(90)의 일부가 경사면(39a)에 안착될 시에 그 안착된 일부 방향으로는 타 방향에 비하여 상대적으로 본체(31)와 더 넓은 간격을 가지므로, 외곽 영역에 더 많은 단위 면적당 분포 개수를 가지는 가스 분사공(33)에 의하여 본체(31) 중심 영역보다 외곽 영역으로 더 많은 가스량을 분사하게 되면 기판(90)을 원활히 미끄러지게 할 수 있다. 물론, 가스 분사공(33) 각각은 서로 다른 지점에서 분기될 수도 있으며, 도 3에 의한 제1변형예에서와 같이 가스 분사공(33)이 각각 다른 분사압력으로 가스를 분사시킬 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제3변형예를 나타낸 도면이다.
도 5에 따르면, 기판 지지대(30)는 본체(31)에 형성된 다수의 가스 분사공(33)을 가지며, 가스 분사공(33)은 본체(31)의 측부측에 형성된 가스 분사공(33a)의 직경(da)이 본체(31) 중심측에 형성된 가스 분사공(33z)의 직경(dz)보다 클 수 있다. 이 경우, 본체(31) 측부측, 즉 본체(31)의 외곽 영역에서부터 본체(31) 중심부까지 가스 분사공들(33)의 직경은 점진적인 감소구배를 이룰 수 있고, 외곽영역에서만 가스 분사공들(33a)의 직경이 클 수도 있다. 또한, 본체(31) 내부에서 가스 분사공들(33; 33a, 33z)은 가스 공급부(35; 도 1)로부터 하나의 지점에서 각각 분기될 수 있다. 이로부터, 본체(31) 외곽 영역에서는 중심 영역에서보다 단위면적당 더 많은 가스가 분사될 수 있다. 기판(90)의 일부가 경사면(39a)에 안착될 시에 그 안착된 일부 방향으로는 타 방향에 비하여 상대적으로 본체(31)에서 더 넓은 간격으로 이격되므로, 본체(31) 중심 영역보다 외곽 영역으로 더 많은 가스량을 분사하게 되면 기판(90)을 원활히 미끄러지게 할 수 있다. 물론, 가스 분사공(33) 각각은 서로 다른 지점에서 분기될 수도 있으며, 도 3에 의한 제1변형예에서와 같이 가스 분사공(33)이 각각 다른 분사압력으로 가스를 분사시킬 수도 있고, 도 4에 의한 제2변형예에서와 같이 가스 분사공(33)이 각각 다른 간격으로 또는 각각 다른 단위 면적당 개수로 배열될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제4변형예를 나타낸 도면이 다.
도 6에 따르면, 기판 지지대(30)는 본체(31)에 형성된 다수의 가스 분사공(33)을 가지고, 본체(31) 측부에서 본체(31)를 환포하며 본체(31) 상부 방향으로 하향 경사면(39r)을 가지는 보조체(39)를 포함한다. 이때 보조체(39)의 경사면(39r)은 굴곡형성될 수 있다. 이로부터, 기판(90)의 일부가 경사면(39r)에 안착될 시에 경사면(39r)에 일부가 안착된 기판(90)은 경사면(39r)을 타고 본체(31)의 상부 방향으로 더 원활히 미끄러질 수 있다. 이때, 굴곡진 경사면(39r)은 본체(31) 상부 방향으로 갈수록 더 큰 곡률을 가져, 경사면(39r)에 안착된 기판(90)의 일부가 본체(31) 상부 방향으로 수월하게 미끄러지도록 할 수 있다. 경사면(39r)의 곡률은 특별히 한정되지 않으나, 경사면(39r)과 본체(31) 상부가 접하는 지점과 경사면(39r)의 타측을 연결하는 가상의 연장선이 45˚ 이상이 되도록 설계할 수 있다. 도 6을 통한 제4변형예에서는 도 3에 의한 제1변형예에서와 같은 가스 분사공(33) 구조를 적용하였지만, 제2변형예 또는 제3변형예의 구조를 적용할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제5변형예를 나타낸 도면이다.
도 7에 따르면, 기판 지지대(30)는 본체(31)에 형성된 다수의 가스 분사공(33)을 가지고, 본체(31) 측부에서 본체(31)를 환포하며 본체(31) 상부 방향으로 하향 경사면(39a)을 가지는 보조체(39)를 포함하며, 보조체(39)의 경사면(39a)에는 활주부가 형성될 수 있다. 활주부는 기판(90)의 일부가 경사면(39a) 상에 안착될 시에 본체(31)의 상부 방향으로 더 원활히 미끄러지도록 하기 위한 것으로서, 경사 면(39a)에 형성된 공동(39c)과 공동(39c)에 삽입된 강체구(39s)를 포함한다. 강체구(39s)는 대략 구형상을 가지며 경사면(39a)에 적어도 하나 이상 마련되며, 공동(39c) 내에서 회전가능하도록 구성되어 기판(90)의 일부가 경사면(39a)에 안착될 시 회전에 의하여 기판(90)을 더욱 원활히 미끄러지도록 한다. 또한, 강체구(39s)는 공동(39c) 내에서 이탈되지 않도록 공동(39c) 입구의 직경(r)보다 적어도 더 큰 직경(R)을 가질 수 있다(즉, r < R). 강체구(39s)는 보조체(39)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 기판 처리 공정시 전기적, 물리적 영향을 끼치지 않는 다른 재질로 형성될 수도 있다. 또한, 강체구(39s)는 연성 또는 강성 재질일 수 있으며, 공동(39c) 내에서의 회전에 의하여 마모가 거의 되지 않는 재질일 수 있다. 더욱이, 강체구(39s)는 기판(90)과 직접 접촉하여 회전하므로 기판(90)에 손상을 주지 않는 재질인 것이 바람직하다. 강체구(39s)가 연성일 경우에는 공동(39c)내에 압입시켜 설치할 수 있다. 만약, 강체구(39s)가 강성 재질일 경우에는 경사면(39a)이 착탈가능한 구성을 가질 수 있다. 즉, 공동(39c)을 대략 이등분하는만큼 착탈가능하도록 구성되어 경사면(39a)을 탈리시킨 상태에서 공동(39c)내에 강체구(39s)를 배치하고 경사면(39a)을 다시 부착시켜 활주부를 구성할 수 있다. 강체구(39s)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 여타의 회전가능한 구성이 가능하다. 예를 들면, 경사면(39a)에 소정의 와부가 형성되고 그 와부에 소정의 홀이 마련되며, 강체구(39s)는 중심에 강체구(39s)의 직경보다 긴 회전축을 구비하고 이 회전축의 양 끝이 와부의 홀에 삽입되어 회전축을 중심으로 강체구(39s)가 회전하는 구성을 가질 수도 있다. 이로부터, 기판(90)의 일부가 경사면(39a)에 안착될 시에 경사 면(39a)에 일부가 안착된 기판(90)은 경사면(39a)을 따라서 강체구(39c)의 회전에 의하여 본체(31)의 상부 방향으로 더 원활히 미끄러질 수 있다. 강체구(39c)의 직경(R)은 특별히 한정되지 않으며, 경사면(39a)의 공동(39c)으로부터 소정 간격 돌출될 수 있다. 도 7을 통한 제5변형예에서는 도 3에 의한 제1변형예에서와 같은 가스 분사공(33) 구조를 적용하였지만, 제2변형예 내지 제4변형예의 구조를 적용할 수도 있다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제6변형예를 나타낸 도면이며, 도 8b는 원형 기판용 기판 지지대로서 도 8a의 평면도이고, 도 8c는 장방형 기판용 기판 지지대로서 도 8a의 평면도이다.
먼저, 도 8a에 따르면, 기판 지지대(30)는 본체(31)에 형성된 다수의 가스 분사공(33)을 가지고, 본체(31) 측부에서 본체(31)를 환포하며 본체(31) 상부 방향으로 하향 경사면(39a)을 가지는 보조체(39)를 포함하며, 보조체(39)는 본체(31)의 측부 방향으로 이동가능하도록 구성된다. 이 경우, 보조체(39)는 별도로 마련된 구동부(38)를 통하여 구동될 수 있다. 이동가능한 보조체(39)의 구성은 본체(31)의 측부를 환포하는 보조체(39) 전체가 이동가능하도록 구성될 수 있고, 보조체(39)의 일부만 이동가능하도록 구성될 수도 있다. 즉, 도 8b 및 도 8c에서와 같이, 기판(90)이 안착되는 본체(31)에 대하여, 각각 대향하는 두 쌍의 지점에서 보조체의 일부(39')가 본체(31)의 측부 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 도 8b는 반도체 소자 제조용 웨이퍼와 같은 원형 기판을 위한 기판 지지대를 도시한 것이며, 도 8c는 평판 표시 소자 제조용 대면적 유리 기판과 같은 장방형의 기판을 위 한 기판 지지대를 도시한 것이다. 보조체의 일부(39')는 구동부(38)에 의하여 수동 또는 자동으로 구동가능하며, 보조체의 일부(39') 각각이 개별 구동되거나 모두 함께 동시 구동될 수도 있다. 이로부터, 기판(90)의 일부가 본체(31)의 정위치에서 이탈되어 안착될 경우, 가스 분사공(33)을 통하여 가스가 분사되고 구동부(38)에 의하여 보조체(39) 또는 보조체의 일부(39')가 본체(31) 방향으로 이동하여 기판(90)이 본체(31)의 정위치에 안착될 수 있도록 한다. 이와 같은 구조를 가지는 경우, 기판(90)은 보조체의 일부(39')가 본체(31)로부터 원거리에 놓여진 때에 본체(31) 상에 안착되며, 이후 가스 분사공(33)을 통하여 가스가 분사되고 구동부(38)의 구동으로써 보조체의 일부(39')가 본체(31) 방향으로 이동되어 기판(90)이 본체(31)의 정위치에 배치될 수 있다. 즉, 기판(90) 안착시에는 보조체의 일부(39')가 본체(31)로부터 이격 위치되며, 기판 처리 공정 시작 이전에 보조체의 일부(39')가 본체(31)로 이동하여 기판(90)의 정렬이 이루어진다. 도 8a 내지 도 8 c를 통한 제6변형예에서는 도 3에 의한 제1변형예에서와 같은 가스 분사공(33) 구조를 적용하였지만, 도 4에 의한 제2변형예에서와 같이 가스 분사공(33)이 각각 다른 간격으로 또는 다른 단위 면적당 개수로 배열될 수도 있고, 도 5에 의한 제3변형예에서와 같이 가스 분사공(33)이 각각 다른 직경을 가질 수도 있다. 또한, 도 6에 의한 제4변형예에서와 같이 굴곡진 경사면(39r)을 가질 수 있으며, 도 7에 의한 제5변형예에서와 같이 기판(90)이 원활히 미끄러질 수 있도록 하는 활주부가 구성될 수도 있다.
이상과 같이 기판(90)이 기판 지지대(30)의 본체(31)에 정위치로 안착되면, 이후에 플라즈마 처리 공정이 수행된다. 본 발명의 실시예에서와 같은 기판 지지대(30)에 인하여, 기판(90)의 일부가 본체(31)에서 소정 간격 이탈된 영역에 안착되도라도 신속히 정위치에 안착시킬 수 있다. 또한, 기판(90)을 정위치에 안착시킴에 의하여 이후의 플라즈마 처리 공정시 본체(31)가 일부 노출되어 발생하는 전호 방전이 방지될 수 있다. 또한, 전호 방전 발생을 방지하므로, 기판(90) 처리 공정의 수율을 높일 수 있으며, 처리된 기판(90)의 신뢰성을 보증할 수 있다. 특히, 대면적화된 평판 표시 소자용 대면적 기판(90)을 처리할 시에 정위치로 신속하게 정렬되므로 공정 시간을 줄일 수 있으며, 식각 또는 증착과 같은 플라즈마 처리 공정을 안정적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
일 예로, 본 발명의 명세서 상에는 기판 처리 장치로서 플라즈마 처리 장치를 예시하였지만, 본 발명의 기술적 사상과 동일한 취지로 이를 요구하는 여타 구성에서 또한 사용이 가능할 것이다.
또한, 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 기판으로서 웨이퍼 및 유리 기판을 예시하였지만, 본 발명의 기술적 사상과 동일한 취지로 이를 요구하는 여타 기판에 또한 적용이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 기판 정렬 방법을 순차적으로 나타낸 개략단면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제1변형예와 이의 다른 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제2변형예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제3변형예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제4변형예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제5변형예를 나타낸 도면,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 기판 지지대의 제6변형예를 나타낸 도면,
도 8b는 원형 기판용 기판 지지대로서 도 8a의 평면도,
도 8c는 장방형 기판용 기판 지지대로서 도 8a의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1... 기판 처리 장치, 10... 챔버,
20... 전극, 30... 기판 지지대,
31... 본체, 33... 가스 공급공,
39... 보조체, 39a...경사면,
90... 기판.

Claims (20)

  1. 상부에 기판이 안착되는 본체; 및
    상기 본체의 측부에 배치되며, 상기 본체 상부보다 높은 높이에서 상기 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체;
    를 포함하는 기판 지지대.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 본체 상부에 형성된 다수의 가스 분사공을 포함하며, 상기 가스 분사공의 분사압력은 상기 본체 가장자리가 중심측보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 본체 상부에 형성된 다수의 가스 분사공을 포함하며, 상기 가스 분사공의 분사량은 상기 본체 가장자리가 중심측보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 가스 분사공간의 간격은 상기 본체 가장자리가 중심측보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 가스 분사공의 직경은 상기 본체 가장자리가 중심측보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 가스 분사공의 개수는 상기 본체 가장자리가 중심측보다 많은 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 경사면에 활주부가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 활주부는, 상기 경사면에 형성된 공동과, 상기 공동에 삽입된 강체구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 공동 입구의 직경은 상기 강체구의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 보조체는 적어도 일부가 상기 본체 측부에 대하여 근접 또는 원접 이동가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 보조체는 세라믹인 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 경사면은 굴곡형성된 것을 특징으로 하는 기판 지 지대.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 경사면의 곡률은 상기 본체로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 기판 지지대.
  14. 기판이 장입되는 챔버; 및
    상기 챔버내에 마련되며, 상부에 기판이 안착되는 본체 및 상기 본체의 측부에 배치되며, 상기 본체 상부보다 높은 높이에서 상기 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체를 포함하는 기판 지지대;
    가 포함된 기판 처리 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 챔버 내에 플라즈마를 형성시키는 플라즈마 발생원이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 기판은 유리 또는 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 다수의 가스 분사공이 형성된 본체의 측부에 배치되고 상기 본체 상부보다 높은 높이에서 상기 본체 상부 방향으로 하향진 경사면을 가지는 보조체를 상기 본체의 측부로부터 이격시키는 단계;
    상기 본체 상부에 기판을 안착하는 단계;
    상기 본체 상부에 안착된 기판에 상기 가스 분사공으로 가스를 분사하는 단계; 및
    상기 보조체를 상기 본체 측부로 근접이동시키는 단계;
    를 포함하는 기판 정렬 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 가스 분사 단계에서 상기 본체 가장자리에서의 가스 분사압력을 상기 본체 중심측의 가스 분사압력보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 가스 분사 단계에서 상기 가스 분사압력을 상기 기판의 단위 면적당에 작용하는 중력보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 방법.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 가스 분사 단계에서 상기 본체 가장자리에서의 가스 분사량을 상기 본체 중심측의 가스 분사량보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 기판 정렬 방법.
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