KR20110000608U - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 챔버와, 상기 챔버의 외부에 마련된 플라즈마 발생부 및 상기 챔버와 상기 플라즈마 발생부를 연결하는 도관 부재를 포함하고, 상기 챔버와 상기 도관 부재의 이음부 및 상기 플라즈마 발생부와 상기 도관 부재의 이음부 중 적어도 하나의 이음부는, 단부에 계단형의 단차가 형성된 제 1 이음관과, 상기 제 1 이음관에 형성된 단차와 부합하는 단차가 형성된 제 2 이음관 및 상기 제 1 이음관과 제 2 이음관 사이에 설치되는 오링을 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.

이와 같은 본 고안은 플라즈마의 이동 경로를 제공하기 위한 각종 도관 부재의 양쪽 이음부에 상호 대응하는 계단형의 단차를 형성하여 이들을 대응 결합시키고, 결합된 양쪽 이음부의 최내측 단차부 외측에 기밀 유지를 위한 오링을 설치함으로써, 오링이 직접 플라즈마에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

플라즈마, 도관 연결, 챔버, 오링, 챔버

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}

본 고안은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마의 이동 경로를 제공하기 위해 다수의 도관 부재를 연결하여 사용하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 및 평판 표시 장치는 복수 회의 박막 증착과 식각 공정을 실시하여 제작된다. 즉, 증착 공정을 실시하여 기판의 소정 영역에 박막을 형성하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 불필요한 박막의 일부를 제거하여 기판 상에 원하는 소정의 회로 패턴(pattern) 또는 회로 소자를 형성함으로써 제작된다.

하지만, 상기의 박막 공정 및 식각 공정시에는 필연적으로 공정 부산물 예를 들어, 파티클(particle)이 발생되어 후속하는 박막 공정 및 식각 공정에 악영향을 미친다. 따라서, 수회의 박막 공정 및 식각 공정을 실시한 후에는 주기적으로 챔버 내부에 대한 세정 공정을 실시한다.

여기서, 상기의 박막 공정, 식각 공정 및 세정 공정 시에는 처리 효율을 높이기 위하여 플라즈마를 이용하여 처리 가스를 활성화시켜 챔버 내로 공급할 수 있 다. 만일, 챔버 외부에 플라즈마 발생원이 마련된 경우에는 챔버와 플라즈마 발생원 사이를 도관을 통해 연결하게 된다. 이때, 챔버와 도관 사이, 또는 도관과 플라즈마 발생원 사이의 이음부에서 진공 상태가 유지되도록, 일측 이음관의 단부를 타측 이음관의 내부로 끼우고 양쪽 이음관 사이에 오링을 설치하여 기밀성을 확보하는 것이 보통이다.

그러나, 종래의 연결 방식은 오링이 플라즈마에 직접 노출되어 쉽게 부식되는 문제점이 있었다. 예를 들어, 챔버 세정을 위해 플로린이나 산소 원자들를 이온화시켜 사용하게 되는데, 고무 소재의 오링은 플로린 이온 또는 산소 이온 등 라디칼에 의해 쉽게 부식되는 문제점이 있었다.

본 고안은 플라즈마의 이동 경로를 제공하기 위한 각종 도관 부재의 이음부에 설치되는 오링이 직접 플라즈마에 노출되지 않게 함으로써, 오링의 교체 주기가 길어 유지 비용이 적은 기판 처리 장치를 제공한다.

본 고안에 따른 기판 처리 장치는, 챔버; 상기 챔버의 외부에 마련된 플라즈마 발생부; 및 상기 챔버와 상기 플라즈마 발생부를 연결하는 도관 부재; 를 포함하고, 상기 챔버와 상기 도관 부재의 이음부 및 상기 플라즈마 발생부와 상기 도관 부재의 이음부 중 적어도 하나의 이음부는, 단부에 계단형의 단차가 형성된 제 1 이음관과, 상기 제 1 이음관에 형성된 단차와 부합하는 단차가 형성된 제 2 이음관 및 상기 제 1 이음관과 제 2 이음관 사이에 설치되는 오링을 포함한다.

상기 제 1 이음관의 단부 외측이 상기 제 2 이음관의 단부 내측에 삽입되어 연결되는 것이 바람직하다.

상기 제 1, 제 2 이음관의 계단형 단차는 적어도 하나 이상의 수평부 및 수직부를 갖도록 형성되며, 상기 오링은 최내측 수평부의 외측에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제 1, 제 2 이음관의 계단형 단차는 적어도 하나 이상의 수평부 및 수직부를 갖도록 형성되며, 상기 오링은 최내측 수직부의 외측에 설치되는 것이 바람직하다.

본 고안은 플라즈마의 이동 경로를 제공하기 위한 각종 도관 부재의 양쪽 이음부에 상호 대응하는 계단형의 단차를 형성하여 이들을 대응 결합시키고, 결합된 양쪽 이음부의 최내측 단차부 외측에 기밀 유지를 위한 오링을 설치함으로써, 최내측 단차부에 의해 오링이 직접 플라즈마에 노출되는 것이 방지된다. 따라서, 장기간 사용시에도 오링의 부식이 적기 때문에 오링의 잦은 교체에 따른 유지 비용의 증가를 최소화할 수 있다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 모식도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 A, B, C 영역의 이음 구조를 설명하기 위한 부분 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기의 기판 처리 장치는, 소정의 처리 공간을 형성하는 챔버(110)와, 상기 챔버(110) 내의 하부에 설치되고 기판(G)이 로딩(loading)되는 기판 지지부(200) 및 상기 기판 지지부(200)에 대향하여 설치되고 상기 챔버(110) 내부로 가스를 분사하는 가스 분사부(300)를 포함한다.

챔버(110)는 기판에 대한 소정의 처리 공정이 실시되는 격리 공간을 제공한다. 이러한 챔버는 챔부가 개방되고 내부가 비어있는 챔버 몸체(111)와, 상기 챔버 몸체(111)의 상부를 덮어주는 챔버 리드(lid)(112)를 포함하는 분리형으로 제작된다. 물론, 상기 챔버 몸체(111)의 내부 형상은 처리할 기판(G) 즉, 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판의 형상에 대응하여 박스형, 원통형, 다각형 등 다양하게 변경될 수 있으며, 상기 챔버 몸체(111) 및 상기 챔버 리드(112)는 일체형으로 제작될 수도 있다. 이러한 챔버(110)의 일측 측벽에는 기판(G)이 챔버(110) 내부로 인입될 수 있도록 게이트(210)가 마련되고, 하부에는 챔버(110) 내부의 배기를 위한 배기부(130)가 마련된다. 상기 게이트(210)는 처리할 기판(G)이 인입되거나 또는 처리된 기판(G)이 인출되도록 개방 및 폐쇄된다. 또한, 상기 배기부(130)는 기판(G) 처리시 발생되는 반응 부산물 및 처리 가스 등을 챔버(110) 외부로 배기하는 역할을 한다. 특히, 상기 배기부(130)는 압력 조절 밸브 및 진공 펌프와 연결되어 챔버(110) 내부의 압력을 일정하게 유지하는 역할을 할 수도 있다.

기판 지지부(200)는 기판(G)이 로딩되는 안착부(210) 및 상기 안착부(210)을 지지하는 지지대(220)를 구비한다. 한편, 도시되지는 않았지만, 상기 안착부(210)의 몸체에는 공정 온도의 제어를 위해 가열 수단(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다. 물론, 공정 조건에 따라 상기의 가열 수단 대신에 냉각 수단이 마련될 수도 있다. 또한, 상기 안착부(210)에는 기판(G)의 로딩 또는 언로딩을 위해 승하강되는 별도의 리프트 핀(Lift Pin)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 지지대(220)는 구동 수단(230)에 의해 상하 이동이 가능하다. 상기의 구동 수단(230)은 지지대(220) 를 상하로 이동시키는 어떠한 부재라도 구성 가능하다. 즉, 유압 또는 공압을 이용한 실린더를 사용할 수 있고, LM 가이드(Linear Motor Guide)를 사용하여도 무방하며, 이들을 조합하여 사용할 수 있음은 물론이다.

가스 분사부(300)는 처리 가스가 도입되는 공급구(311)가 형성된 상부판(310)과, 상기 상부판(310)에 결합되어 내부 공간을 형성하고 상기 내부 공간으로 도입된 처리 가스를 분사하는 다수의 분사구(321)가 형성된 하부판(320) 및 상기 공급구(311)의 끝단에 배치되어 내부 가스 흐름을 균일하게 배분하는 배플판(330)을 포함한다. 이때, 상기 배플판(330)의 수평부에는 다수의 확산홀(331)이 형성되어 있다. 따라서, 챔버(110) 외측에서 공급된 처리 가스는 상부판(310)의 공급구(311)를 통해 상부 영역으로 이동하면서 확산되고, 상부 영역에서 확산된 처리 가스는 배플판(330)의 확산홀(331)을 통해 하부 영역으로 이동하면서 더욱 확산된다. 이렇게 배플판(330)에 의해 확산된 처리 가스가 하부판(320)의 분사구(321)을 통해 기판(G) 방향으로 균일하게 분사된다.

상기 챔버(110)의 외부에는 원격 플라즈마원(410)이 설치되고, 원격 플라즈마원(410)은 그의 하부로 연장된 제 1 도관(420)이 상기 가스 분사부(300)의 공급구(311)와 연결되고, 외부의 가스 공급원과 제 2 도관(430)을 통하여 연결된다. 이러한 원격 플라즈마원(410)은 챔버(110)에서 복수의 회의 증착 공정이 진행된 후 챔버 내부를 세정 할 경우 사용된다. 원격 플라즈마원(410)은 제 2 도관(430)을 통해 도입되는 세정 가스로 활성화된 라디컬로 생성하여 제 1 도관(420) 및 가스 분사부(300)를 통해 챔버 내부로 공급하게 된다. 한편, 상기 제 2 도관(430)에는 제 제 3 도관(440)과 연결되고, 제 3 도관(440)에는 증착 공정시 챔버 내부로 증착 가스를 공급하는 외부의 가스 공급원이 연결된다.

도 2를 참조하면, 상기의 기판 처리 장치에서 플라즈마(또는 라디칼 가스)의 이동 경로를 형성하기 위한 도관 부재의 이음부(A,B,C)는 단부에 계단형의 단차가 형성된 제 1 이음관(421)과, 상기 제 1 이음관(421)에 형성된 단차와 부합하는 단차가 형성된 제 2 이음관(422) 및 상기 제 1 이음관(421)과 제 2 이음관(422) 사이에 설치된 오링(423)을 포함하여 구성된다. 예를 들어, 상기 원격 플라즈마원(410)과 상기 제 1 도관(420) 사이(도 1의 A), 복수로 구성된 제 1 도관들(421,422) 사이(도 1의 B), 상기 제 1 도관(420)과 상기 가스 분사부(300) 사이(도 1의 C) 중 적어도 한 곳에는 단부에 계단형의 단차가 형성된 제 1 이음관(510) 및 상기 제 1 이음관(510)에 형성된 단차와 부합하는 단차가 형성된 제 2 이음관(520)이 마련된다. 또한, 상기 제 1 이음관(510)의 단부 외측에 상기 제 2 이음관(520)의 단부 내측이 삽입되고, 상기 제 1 이음관(510)과 상기 제 2 이음관(520) 사이에 기밀 유지를 위한 오링(530)이 설치된다. 따라서, 상기 제 1 이음관(510)이 상기 제 2 이음관(520)에 삽입되어 결합될 때 상기 제 1, 제 2 이음관(510,520)의 내측 통공은 이음부에서 빈틈이 발생되지 않으면서 연속되게 연결될 수 있다.

이때, 상기 제 1, 제 2 이음관(510,520)에 형성되는 계단형 단차는 적어도 하나 이상의 수평부 또는 수직부를 갖도록 형성되며, 상기 오링(530)은 최내측 수평부의 외측 또는 최내측 수직부의 외측에 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2와 같이, 제 1, 제 2 이음관(510,520)이 수직으로 연결될 시에는 제 1, 제 2 이음관(510,520)의 최내측 수평부(511h-1/521h-1)를 서로 맞닿게 하여 1차 기밀성을 확보하고, 최내측 수평부(511h-1/521h-1)의 바로 외측 수평부(511h-2/521h-2)에 오링(530)을 설치하여 2차 기밀성을 확보한다. 따라서, 오링이 제 1, 제 2 이음관(510,520)의 틈새로 유입되는 플라즈마(또는 라디칼)와 직접 접촉하여 부식되는 것을 최대한 방지할 수 있다. 반대로, 도 3과 같이, 제 1, 제 2 이음관(610,620)이 수평으로 연결될 시에는 제 1, 제 2 이음관(610,620)의 최내측 수직부(611v-1/621v-1)를 서로 맞닿게 하여 1차 기밀성을 확보하고, 최내측 수직부(611v-1/621v-1)의 바로 외측 수직부(611v-2621v-2)에 오링(530)을 설치하여 2차 기밀성을 확보함으로써, 오링(530)의 부식을 방지할 수 있다. 여기서, '수직부' 또는 '수평부' 라는 표현은 경사 및 굴곡이 없는 완전한 수직 상태 또는 수평 상태를 의미하는 것은 아니며, 약간의 경사를 갖거나 굴곡을 갖는 것을 포함하여 대략적인 형상이 수직 상태 또는 수평 상태를 이루는 것을 의미한다.

한편, 도시되지는 않았지만, 본 실시예는 처리 가스를 활성화시켜 처리 효율을 더욱 증대하기 위한 플라즈마 수단을 더 구비할 수 있다. 이를 위해 다양한 형태의 플라즈마 발생 수단이 사용될 수 있는데, 상기 기판 지지부(200)와 가스 분사부(300)를 두 전극으로 사용하여 플라즈마를 발생시키는 용량성 결합 플라즈마 방식이 효과적이다. 이를 위해, 플라즈마 발생 수단은 기판 지지부(200)에 고주파의 전압을 제공하는 플라즈마 전원 공급부 및 가스 분사부(300)에 바이어스 전압을 제공하는 바이어스 전압 공급부를 더 구비할 수 있다. 이때, 상기 기판 지지부(200)의 안착부(210) 몸체가 전극으로 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 상 기 안착부(210) 몸체 내에 플라즈마 전극판이 별도로 마련될 수도 있다. 또한, 물론, 본 고안의 플라즈마 발생 수단은 이에 한정되지 않고, 안테나를 이용한 유도 결합 플라즈마 방식을 통해 플라즈마를 발생시킬 수도 있다.

이상, 본 고안에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 실용신안등록청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면 모식도.

도 2 및 도 3은 도 1의 A, B, C 영역의 이음 구조를 설명하기 위한 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 챔버 200: 기판 지지부

210: 안착부 220: 지지대

300: 가스 분사부 310: 상부판

311: 공급구 320: 하부판

321: 분사구 330: 배플판

331: 확산홀 410: 원격 플라즈마원

420: 제 1 도관 430: 제 2 도관

440: 제 3 도관 A, B, C: 이음부

Claims (4)

1. 챔버;

   상기 챔버의 외부에 마련된 플라즈마 발생부; 및

   상기 챔버와 상기 플라즈마 발생부를 연결하는 도관 부재; 를 포함하고,

   상기 챔버와 상기 도관 부재의 이음부 및 상기 플라즈마 발생부와 상기 도관 부재의 이음부 중 적어도 하나의 이음부는,

   단부에 계단형의 단차가 형성된 제 1 이음관과,

   상기 제 1 이음관에 형성된 단차와 부합하는 단차가 형성된 제 2 이음관 및

   상기 제 1 이음관과 제 2 이음관 사이에 설치되는 오링을 포함하는 기판 처리 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 이음관의 단부 외측이 상기 제 2 이음관의 단부 내측에 삽입되어 연결되는 기판 처리 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 이음관의 계단형 단차는 적어도 하나 이상의 수평부 및 수직부를 갖도록 형성되며, 상기 오링은 최내측 수평부의 외측에 설치되는 기판 처리 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 이음관의 계단형 단차는 적어도 하나 이상의 수평부 및 수직부를 갖도록 형성되며, 상기 오링은 최내측 수직부의 외측에 설치되는 기판 처리 장치.

Images