KR20130012386A - 진공 플라즈마 공정챔버 및 이를 이용한 기판처리방법 - Google Patents

진공 플라즈마 공정챔버 및 이를 이용한 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 플라즈마 공정챔버에 관한 것으로서, 플라즈마 공정챔버에 있어서, 상기 공정챔버내에 배치되는 플라즈마 소스공급부; 및 상기 공정챔버의 저면을 구성하는 오픈프레임부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 플라즈마 소스공급부는 샤워헤드로 구성되며, 상기 샤워헤드는 중공의 판형상으로, 하부면에는 다수개의 노즐이 형성되며, 상부면에는 상기 공정챔버 외부와 연통되는 유입로가 구성되고, 상기 오픈프레임부에는 기판에 처리될 마스크형 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판을 처리하게 되면, 플라즈마 처리공정 시간이 현저하게 줄어들게 되며, 기판이 연속이송되는 인라인공정시스템에 용이하게 적용할 수 있으므로, 기판의 공정절차가 연속적으로 수행가능하게 되므로 대량생산이 가능하고, 대기압하의 인라인공정시스템에서도 기판의 원하는 부분에만 선택적으로 플라즈마 처리가 가능하며, 진공내에서 플라즈마처리공정이 수행되므로 기판의 처리효율이 양호하고, 마스크를 교체할 필요가 없어 경제적일 뿐만 아니라 환경오염물질 발생 염려가 없게 된다.

Description

진공 플라즈마 공정챔버 및 이를 이용한 기판처리방법{Vacuum Plasma Process Chamber and Method processing substrate by using thereof}
본 발명은 플라즈마 공정챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인라인공정시스템에 적용가능하여 대량생산 및 택타임을 줄일 수 있도록 상부로부터 공급되는 가스 샤워식 플라즈마 전극을 구비하고, 챔버저면을 마스크형 패턴을 가진 오픈프레임으로 구성한 진공 플라즈마 공정챔버 및 이를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 공정챔버는 반도체 웨이퍼나 액정기판에 플라즈마 식각 내지 증착을 실시하는 시스템에 적용되며, 이송된 웨이퍼나 액정기판의 플라즈마 식각 내지 증착이 실시되는 공정에 설치되어 플라즈마 식각 내지 증착 완료후, 플라즈마 식각 내지 증착이 진행될 기판과 진행한 기판의 교환이 이루어진다.
이때, 플라즈마 식각 내지 증착공정이 진공챔버내에서 실시되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 우선 기판수납장치에 다수 적재된 반도체 웨이퍼 또는 액정기판을 운송로봇에 의해 진공과 대기압을 순환하는 로드락챔버내로 반입시켜 상기 로드락 챔버의 내부가 진공상태가 되도록 펌핑(Pumping)을 실시하여 진공으로 만들고 난 다음, 운송 장치를 작동시켜 반송챔버(Transfer Chamber)로 이동시킨다. 기판이 이송된 반송챔버는 진공 상태를 유지하는 다수의 공정챔버(Process Chamber)와 연통되어 있고, 상기 반송챔버는 각각의 공정챔버로 운송 장치를 통해 반입, 반출이 가능하며, 여기서 각각의 공정챔버로 반입된 기판은 하부 전극의 상부에 위치된 적재대 상에 놓이게 되며, 상부 전극 하부에 형성된 미세 구멍을 통해 가스가 유입되고, 유입된 가스를 외부의 전원을 인가 받은 상, 하부 전극에 의해 전기 방전을 일으켜 기판의 표면에 플라즈마 식각 내지 증착공정을 진행하는 것이다.
그러나, 종래의 플라즈마 식각 내지 증착처리공정은 진공플라즈마챔버 내부에 기판을 반입하고 식각 내지 증착처리공정을 수행한 후 기판을 챔버 외부로 반출하는 처리과정을 거치게 되므로 공정에 소요되는 택타임이 길어 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 대량생산에 적용하기 어려운 문제점이 있다,
또한, 대량생산에 적합하도록 대기압하에서 플라즈마 식각 내지 증착처리공정을 수행하는 인라인공정시스템에 적용되는 경우에는 처리효과가 진공플라즈마 챔버내에서 식각 내지 증착공정을 처리한 경우에 비해 현저하게 떨어지고, 부산물로 환경오염물질이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 필름형 기판시트의 일정부위에 전극을 CVD 공정등으로 만들고 그 위에 바이오 물질을 입혀서 센서를 만드는 경우, 이 바이오 물질(항체)을 고정하기 위한 방법으로 플라즈마 처리를 하는데, 이때 통상적으로 하나의 필름 시트에는 500여개의 센서가 동시에 제작이 된다. 이와 같은 경우, 특히 바이오 물질이 고정되어야 할 부분만을 선택적으로 연속하여 플라즈마 처리하기에는 종래의 플라즈마 진공챔버의 경우 원하는 효율을 얻을 수 없었을 뿐만 아니라, 생산속도 및 소모성 마스크 비용면에서 어려운 점이 많았다.
이에 본 출원인은 예의 연구를 거듭한 끝에 본 발명과 같이 진공상태의 처리공정 또는 대기압상태의 인라인으로 구성된 처리공정시스템에서도 적용가능하고, 기판의 원하는 부분에만 선택적으로 플라즈마 처리를 연속해서 할 수 있도록 구성된 진공 플라즈마 공정챔버를 고안해 내었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진공상태의 처리공정 또는 대기압상태의 인라인으로 구성된 처리공정시스템에도 적용가능하고 처리공정효율이 우수함과 동시에 택타임을 줄여 대량생산이 가능하며, 마스크를 교체할 필요가 없어 경제적이고, 기판의 원하는 부분에만 플라즈마 처리가 가능한, 상부로부터 공급되는 가스 샤워식 플라즈마전극을 구비하고, 챔버저면을 마스크형 패턴을 가진 오픈프레임으로 구성한 진공 플라즈마 공정챔버를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버는,
플라즈마 공정챔버에 있어서,
상기 공정챔버내에 배치되는 플라즈마 소스공급부; 및
상기 공정챔버의 저면을 구성하는 오픈프레임부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버에서,
상기 플라즈마 소스공급부는 샤워헤드로 구성되며,
상기 샤워헤드는 중공의 판형상으로, 하부면에는 다수개의 노즐이 형성되고, 상부면에는 상기 공정챔버 외부와 연통되는 유입로가 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버에서,
상기 오픈프레임부는 상기 공정챔버와 일체로 형성되거나 또는 별개로 구비된 후 상기 공정챔버 하부에 부착결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버에서,
상기 오픈프레임부에는 마스크형 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버에서,
상기 오픈프레임부 하부에 처리될 기판이 밀착되면 상기 공정챔버의 내부는 밀폐되는 구성이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용한 기판 처리방법은,
기판이 인라인으로 이송되는 처리공정에 있어서,
기판이 이송되어 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 진공 플라즈마챔버 하부에 위치하는 단계;
상기 기판 상부에 상기 진공 플라즈마챔버의 저면 오픈프레임부가 밀착되는 단계;
상기 진공 플라즈마챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계;
상기 진공 플라즈마챔버내에 샤워헤드를 통해 플라즈마가스를 분사하여 상기 오픈프레임부의 마스크형 패턴에 오픈된 기판을 식각 또는 증착처리하는 단계; 및
상기 처리된 기판을 상기 진공 플라즈마챔버 하부로부터 분리시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판을 처리하게 되면, 플라즈마처리공정의 택타임이 감소되어 처리공정 시간이 현저하게 줄어들게 되며, 기판이 연속이송되는 인라인공정시스템에 용이하게 적용할 수 있으므로, 기판의 공정절차가 연속적으로 수행가능하게 되므로 대량생산이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버는 대기압하의 인라인공정시스템에서도 기판의 원하는 부분에만 선택적으로 플라즈마 처리가 가능한 효과가 있다.
또한, 기판의 플라즈마 처리공정이 진공내에서 수행되므로, 기판의 처리효율이 양호한 효과가 있고, 환경오염물질 발생 염려가 없게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버 구조를 간략하게 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판의 부분 플라즈마처리가 가능하다는 것을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 나타낸 블럭도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 진공 플라즈마 공정챔버(100)의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버 구조를 간략하게 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판의 부분 플라즈마처리가 가능하다는 것을 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 나타낸 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버(100)는 플라즈마 공정챔버에 있어서, 상기 공정챔버내에 배치되는 플라즈마 소스공급부; 및 상기 공정챔버의 저면을 구성하는 오픈프레임부(30);를 포함하여 구성된다.
플라즈마 공정챔버는 플라즈마를 이용하여 기판에 식각 또는 증착처리를 수행하는 처리공정챔버로서, 기판의 플라즈마 처리효율을 높이고 제3 가스입자들에 의한 오염을 방지하도록 진공상태가 유지된 상태에서 플라즈마 처리를 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버는 게이트밸브의 개폐없이 인라인으로 연속 제공되는 기판의 처리공정시스템 라인 중 일부에 배치되어 처리공정을 수행할 수 있는 것으로, 진공 플라즈마 공정챔버 일측에 진공펌프(미도시)를 연결하여, 공정챔버의 진공상태유지 및 사용된 플라즈마가스 배출을 제어한다.
본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버는 전 공정이 진공상태에서 진행되는 인라인공정시스템에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 개별적 플라즈마 공정처리시스템에도 적용가능함은 물론이다.
진공상태이든 또는 대기압상태이든 관계없이 인라인으로 연속 제공되는 기판의 처리공정라인 시스템에서, 인접한 선처리공정챔버로 부터 선처리가 수행된 기판(40)은 레일(미도시) 등의 이송수단을 통해 진공 플라즈마 공정챔버(100) 하부로 이송된다. 즉, 본 발명에서는 기판(40)이 진공 플라즈마 공정챔버 내부로 이송되지 않는 것이 특징이다.
본 발명에서 언급되는 '기판'은 유리기판이나, 터치 판넬 또는 디스플레이용 플라스틱 필름, 또는 플렉서블 태양전지 필름 기판 등 다양한 플렉서블 기판 및 롤형태로 공급될 수 있는 서스(sus)필름(stainless steel film), PET필름 등 다양한 기판이 사용될 수 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 바이오센서류(예: 혈당 스트립) 경우 PET 필름류를 많이 사용하는데, 이때 필름의 일정 부분에 전극을 CVD 공정등으로 만들고 그 위에 바이오 물질을 입혀서 센서를 만든다. 이때 통상적으로 하나의 필름 시트에는 500여개의 센서가 동시에 제작이 되고, 이 바이오 물질(항체)을 고정하기 위해 바이오물질이 입혀진 부분위에만 선택적으로 플라즈마 처리를 하게 되는데, 이때 본 발명에 따른 오픈프레임부를 구비한 진공 플라즈마 공정챔버가 매우 유용하게 된다.
또한, 상기 플라즈마 소스공급부는 공정챔버내 상부(10)에 배치되는 것으로서, 샤워헤드(20)로 구성된다.
샤워헤드(20)는 공정챔버(100) 내측 상부(10)에 배치되는 것으로, 중공의 판형상이며, 하부면에는 다수개의 노즐(22)이 형성되고, 상부면 중앙에는 공정챔버 외부에 구비되는 플라즈마 소스원(미도시)과 연통되는 유입로(24)가 구성된다. 이때, 샤워헤드는 공정챔버 내측 상부에 고정지지대(26)를 이용하여 고정결합될 수 있다. 이와 같은 샤워헤드(20)는 가스 샤워식 플라즈마전극을 이용하여 플라즈마 가스를 공급할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 샤워헤드의 형상을 중공의 판형상으로 도시하였으나, 이에 국한되는 것이 아님은 물론이며, 열십자형, 일자형 등 다양한 모양이 가능하다. 또한, 샤워헤드는 챔버내측 상부에 고정결합되지 않고 회전가능하게 결합되어 기판의 처리되어야 할 전체 패턴면적에 대해 균등하게 플라즈마 가스가 공급되도록 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 플라즈마 소스공급부로서, 샤워헤드(20)로 구성된 것만을 도시하였으나, 이에 국한되는 것이 아님은 물론이며, 당업자가 공지자료들로부터 추고할 수 있는 다양한 형태의 소스공급부가 상부, 측부 등 다양하게 배치될 수 있음은 명백하다.
오픈프레임부(30)는 진공 플라즈마 공정챔버의 저면을 구성하는 것으로, 기판(40)의 처리되어야 할 부분만을 오픈시킨 다양한 형상의 마스크형 패턴(32)으로 구성될 수 있다. 이와 같이 오픈프레임부(30)가 다양한 형상의 마스크형 패턴을 가짐으로써, 기판에서 플라즈마 처리될 부분만을 선택적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 소모성 마스크가 아니므로 이를 교체할 필요가 없어 경제적이다.
본 발명에 따른 오픈프레임부(30)는 진공 플라즈마 공정챔버와 일체로 형성되거나 또는 다양한 형상의 마스크 패턴을 가진 오픈프레임부가 별개로 구비된 후 상기 공정챔버 하부에 부착결합될 수 있다.
여기서, 오픈프레임부(30)에 형성된 오픈되는 구조를 가진 마스크형 패턴(32)에 의해 진공 플라즈마 공정챔버는 오픈된 상태의 챔버를 이루게 되며, 공정과정에서 챔버 하부의 오픈프레임부에 처리될 기판이 밀착되면 진공 플라즈마 공정챔버 내부는 밀폐되게 된다.
이하, 도 1 및 도 3를 참조하여 본 발명에 따른 인라인공정시스템에 적용되는 진공 플라즈마 공정챔버를 이용한 기판 처리방법을 설명하면 다음과 같다.
진공상태이든 또는 대기압상태이든 관계없이 기판이 인라인으로 연속적으로 이송되는 처리공정에 있어서,
인접한 선처리공정챔버로 부터 선처리가 수행된 기판(40)은 레일(미도시) 등의 이송수단이나, 롤형태로 이송되어 진공 플라즈마 공정챔버(100) 하부에 위치한다.
이송된 기판 상부에 진공 플라즈마 공정챔버의 마스크형 패턴(32)이 형성된 저면 오픈프레임부(30)를 밀착시킨다.
그런 다음, 진공펌프(미도시)를 이용하여 진공 플라즈마 공정챔버 내부를 진공상태로 만든다.
다음, 진공 플라즈마 공정챔버 내에 배치된 플라즈마 소스공급부인 샤워헤드의 분사노즐을 통해 플라즈마가스를 하향 분사하여 오픈프레임부의 마스크형 패턴에 오픈된 기판(40) 부분을 식각 또는 증착처리한다.
그런 다음, 진공 플라즈마 공정챔버 내의 플라즈마가스를 배출하고, 식각 또는 증착처리된 기판을 진공 플라즈마 공정챔버 하부로부터 분리시킨 다음, 후처리공정챔버로 이송한다.
상술한 진공 플라즈마 공정챔버를 이용하여 기판을 처리하게 되면, 플라즈마처리를 위하여 별도의 진공챔버에 게이트밸브의 개폐를 통해 처리한 기판을 반입 및 반출하는 과정에서 소요되는 택타임이 감소되어 처리공정 시간이 현저하게 줄어들게 되며, 기판이 레일 등을 통해 연속이송되거나 롤형태로 공급되는 인라인공정시스템에 용이하게 적용할 수 있으므로, 기판의 공정절차가 연속적으로 수행가능하게 되므로 대량생산이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 진공 플라즈마 공정챔버는 대기압하의 인라인공정시스템에서도 기판의 원하는 부분에만 선택적으로 플라즈마 처리가 가능한 효과가 있다.
또한, 기판의 플라즈마처리공정이 진공내에서 수행되므로 기판의 처리효율이 양호한 효과가 있고, 마스크를 교체할 필요가 없어 경제적이고, 환경오염물질 발생 염려가 없게 된다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 진공 플라즈마 공정챔버 상부 20: 샤워헤드
22: 노즐 24: 유입로
26: 고정지지대 30: 오픈프레임부
32: 마스크형 패턴 40: 기판
100: 진공 플라즈마 공정챔버

Claims (6)

  1. 플라즈마 공정챔버에 있어서,
    상기 공정챔버내에 배치되는 플라즈마 소스공급부; 및
    상기 공정챔버의 저면을 구성하는 오픈프레임부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 공정챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스공급부는 샤워헤드로 구성되며,
    상기 샤워헤드는 중공의 판형상으로, 하부면에는 다수개의 노즐이 형성되고, 상부면에는 상기 공정챔버 외부와 연통되는 유입로가 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 공정챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오픈프레임부는 상기 공정챔버와 일체로 형성되거나 또는 별개로 구비된 후 상기 공정챔버 하부에 부착결합되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 공정챔버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오픈프레임부에는 마스크형 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 공정챔버.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오픈프레임부 하부에 처리될 기판이 밀착되면 상기 공정챔버의 내부는 밀폐되는 구성이 되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 공정챔버.
  6. 기판이 인라인으로 이송되는 처리공정에 있어서,
    기판이 이송되어 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 진공 플라즈마챔버 하부에 위치하는 단계;
    상기 기판 상부에 상기 진공 플라즈마챔버의 저면 오픈프레임부가 밀착되는 단계;
    상기 진공 플라즈마챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계;
    상기 진공 플라즈마챔버내에 구비된 샤워헤드를 통해 플라즈마가스를 분사하여 상기 오픈프레임부의 마스크형 패턴에 오픈된 기판을 식각 또는 증착처리하는 단계; 및
    상기 처리된 기판을 상기 진공 플라즈마챔버 하부로부터 분리시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 공정챔버를 이용한 기판 처리방법.
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