KR20170060934A - 기판처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 표면에 대하여 식각, 증착 등 기판처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 대기압보다 낮은 압력의 공정압이 유지되며 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 설치되며, 기판이 안착되는 정전척과, 상기 정전척의 하측에 설치되어 상기 정전척을 냉각시키는 냉각플레이트를 포함하는 기판지지대를 포함하며, 상기 기판지지대는, 상기 기판지지대와 연결되는 연결부재의 설치를 위하여 상기 공정챔버의 외측으로 노출되는 노출부분을 가지며, 상기 연결부재의 설치가 가능하면서 상기 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 격리공간을 형성하고 상기 격리공간에 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 채움기체를 채워 결로현상을 방지하기 위한 격리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
본 발명은, 대기압보다 낮은 압력의 공정압이 유지되며 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 설치되며, 기판이 안착되는 정전척과, 상기 정전척의 하측에 설치되어 상기 정전척을 냉각시키는 냉각플레이트를 포함하는 기판지지대를 포함하며, 상기 기판지지대는, 상기 기판지지대와 연결되는 연결부재의 설치를 위하여 상기 공정챔버의 외측으로 노출되는 노출부분을 가지며, 상기 연결부재의 설치가 가능하면서 상기 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 격리공간을 형성하고 상기 격리공간에 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 채움기체를 채워 결로현상을 방지하기 위한 격리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
Description
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 표면에 대하여 식각, 증착 등 기판처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
기판처리장치는, 기판에 대한 증착, 식각 등의 기판처리를 수행하는 장치로서, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와, 공정챔버에 설치되어 기판을 지지하는 기판지지대를 포함하여 구성됨이 일반적이다.
상기와 같은 기판처리장치는, 기판지지대 상에 기판이 안착된 상태에서 플라즈마 등을 이용하여 기판처리를 수행한다.
한편 상기 기판지지대는, 정전기력에 의하여 기판을 흡착고정하는 정전척, 플라즈마 등의 기판처리시 발생되는 기판지지대 등에서 열에 의하여 기판이 가열되는 것을 방지하기 위하여 기판지지대에 설치되는 냉각플레이트 등이 설치된다.
그리고 상기 기판지지대는, 정전척의 전극층에 대한 직류전원인가, 기판 및 기판지지대 사이에서의 전열가스의 공급 등을 위하여, 기판지지대의 일부가 외부로 노출된다.
그런데 상기 냉각플레이트의 설치에 따라서 기판지지대 중 공정챔버 내부 쪽은 고온상태로서 냉각이 이루지나 외부로 노출되는 부분에서는 냉각이 지속적으로 이루어져 외부환경에 포함된 수분이 응결되어 하측으로 낙하되거나 표면으로 흘러내리게 된다.
이러한 결로현상, 즉 하측으로 낙하되거나 표면으로 흘러내리게 되면 기판처리장치에 설치된 전기시설에 영향을 주어 기판처리장치의 고장의 원인으로 작용하거나 기판처리장치의 주변을 오염시킬 수 있는 문제점이 있다.
한편 상기 공정챔버의 처리공간 상부에 설치되어 가스를 분사하는 샤워헤드의 상부에도 냉각플레이트의 설치가 가능한바 상기와 같은 결로현상이 발생하여 결로현상에 따른 전기시설에 영향을 주어 기판처리장치의 고장의 원인으로 작용하거나 기판처리장치의 주변을 오염시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판지지대 등 냉각플레이트가 설치된 내부구성에서 공정챔버의 외측으로 노출되는 노출부분에 대기와 직접 접촉되는 것을 방지하는 격리수단을 추가로 포함함으로써 결로현상을 방지할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 대기압보다 낮은 압력의 공정압이 유지되며 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 상기 공정챔버에 설치되며, 기판이 안착되는 정전척과, 상기 정전척의 하측에 설치되어 상기 정전척을 냉각시키는 냉각플레이트를 포함하는 기판지지대를 포함하며, 상기 기판지지대는, 상기 기판지지대와 연결되는 연결부재의 설치를 위하여 상기 공정챔버의 외측으로 노출되는 노출부분을 가지며, 상기 연결부재의 설치가 가능하면서 상기 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 격리공간을 형성하고 상기 격리공간에 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 채움기체를 채워 결로현상을 방지하기 위한 격리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 격리수단은, 상기 연결부재가 통과되며 상기 격리공간이 외부와 격리되도록 상기 공정챔버에 결합되는 복개부재와, 상기 격리공간에 채움가스를 공급하는 채움가스공급부를 포함할 수 있다.
상기 채움가스는, 질소, 불활성가스 및 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 공기 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 복개부재는, 상기 채움가스공급부로부터 채움가스가 유입되는 유입부가 구비되고, 상기 채움가스는, 상기 격리공간으로부터 외부로 배출될 수 있다.
상기 복개부재는, 상기 채움가스공급부로부터 채움가스가 유입되는 유입부와, 상기 격리공간으로부터 상기 별도의 배기장치와 연결되는 배기부가 구비될 수 있다.
상기 격리공간에는, 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 설치되고, 상기 채움가스공급부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도와 상기 채움가스공급부 내의 채움가스의 온도의 편차를 미리 설정된 범위 내로 제어하기 위한 온도제어부를 포함할 수 있다.
상기 공정챔버는, 상기 노출부분이 상기 공정챔버의 외측으로 노출되도록 상하로 관통형성된 관통공이 형성되며, 상기 관통공은, 상기 격리공간의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
상기 기판지지대는, 상기 챔버본체의 바닥면에 설치된 복수의 플랜지들에 의해 지지되어 설치되며, 상기 플랜지들 중 적어도 일부는, 상기 격리공간의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
상기 기판지지대는, 상기 챔버본체의 바닥면에 직접 지지되어 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 기판지지대 등 냉각플레이트가 설치된 내부구성에서 외부로 노출되는 부분에 대기와 직접 접촉되는 것을 방지하는 격리수단을 추가로 포함함으로써 결로현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
특히, 처리공간 내에서 플라즈마 형성 등 기판처리시 고열이 발생되는 공정을 수행하는 경우 기판지지대 내에 설치된 냉각플레이트와 챔버본체 등 주변 구성과의 온도편차가 크게 발생되는 경우 냉각플레이트가 설치된 내부구성에서 외부로 노출되는 부분에서 결로현상이 크게 발생되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은, 기판지지대 등 냉각플레이트가 설치된 내부구성에서 외부로 노출되는 부분에 대기와 직접 접촉되는 것을 방지하는 격리수단을 추가로 포함함으로써 상대적으로 수분함량이 많은 대기를 차단함으로써 결로현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편 냉각플레이트가 설치된 내부구성에서 외부로 노출되는 부분에 대기와 직접 접촉되는 것을 방지하는 격리수단으로서 유해성이 적은, 미리 설정된 기준치 이하의 수분함량을 가진 공기를 채움으로써 보다 안정적으로 냉각플레이트가 설치된 내부구성에서 외부로 노출되는 부분에 대기와 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 2a는, 도 1에서 A부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 2b는, 도 1에서 B부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 3은, 도 1의 기판처리장치의 변형례를 보여주는 단면도이다.
도 2a는, 도 1에서 A부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 2b는, 도 1에서 B부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 3은, 도 1의 기판처리장치의 변형례를 보여주는 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대기압보다 낮은 압력의 공정압이 유지되며 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와; 공정챔버(100)에 설치되며, 기판이 안착되는 정전척(210)과, 정전척(210)의 하측에 설치되어 정전척(210)을 냉각시키는 냉각플레이트(310)를 포함하는 기판지지대(140)를 포함한다.
여기서 기판처리는, 기판표면에 박막을 형성하는 증착공정, 식각하는 식각공정 등 다양한 공정이 될 수 있다.
그리고 기판처리의 대상은, LCD패널용 기판, OLED 기판 등 식각, 증착 등의 기판처리의 대상은 모두 가능하다.
상기 공정챔버(100)는, 서로 탈착가능하게 결합되어 처리공간(S)을 형성하는 챔버본체(110) 및 상부리드(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 챔버본체(110)는, 설계 및 디자인에 따라서 다양한 구성이 가능하며, 기판(10)이 입출될 수 있도록 게이트밸브(미도시)에 의하여 개폐되는 적어도 하나의 게이트(111)가 형성된다.
한편, 상기 공정챔버(100)는, 가스공급장치(미도시)로부터 공급받아 처리공간(S)으로 처리가스를 분사하는 가스공급부(130), 처리공간(S) 내의 압력조절 및 배기를 위한 배기시스템과 연결되는 배기관(미도시) 등 진공처리공정을 수행하기 위한 장치들이 설치될 수 있다.
상기 기판지지대(140)는, 공정챔버(100)에 설치되어 기판이 안착되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 기판지지대(140)는, 기판이 안착되는 정전척(210)과, 정전척(210)의 하측에 설치되어 정전척(210)을 냉각시키는 냉각플레이트(310)를 포함할 수 있다.
상기 정전척(210)은, 정전기력에 의하여 기판처리시 기판(10)을 흡착고정하기 위한 구성으로서, 모재와, 모재 상에 형성된 절연층 내에 직류전원이 인가되는 전극층으로 구성되어, 전극층에 대한 직류 전원인가로 정전기력에 의하여 기판처리시 기판(10)을 흡착고정하게 된다.
상기 냉각플레이트(310)는, 플라즈마에 의한 기판처리를 위해 온도를 높이거나 처리공정에서 발생하는 열을 냉각할 수 있도록, 정전척(210)의 하측, 특히 정전척의 모재에 결합되어 온도 제어를 위한 전열유체가 흐르는 유로가 형성될 수 있다.
한편 상기 기판지지대(140)는, 냉각플레이트(310)의 하측에 공정챔버(100)와의 전기적 절연을 위한 절연플레이트(220)와,플렌지 등과의 기계적 결합을 위하여 베이스플레이트(230)가 순차적으로 설치될 수 있다.
한편, 상기 기판지지대(140)는, 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 챔버본체(110)의 바닥면에 설치된 복수의 플랜지(241, 242)들에 의해 지지되거나, 직접 지지되어 설치될 수 있다.
여기서 상기 플랜지(241, 242)들 중 적어도 일부는, 정전척(210)에 대한 직류전원의 인가를 위한 전원선, 정전척(210)의 상면 및 기판(10)의 저면 사이의 전열가스(헤륨 등)를 주입하기 위한 전열가스주입관, 리프트핀의 상하구동을 위한 리프트핀의 구동구조 등 연결부재(250)의 설치가 가능하며 대기와 격리되는 후술하는 격리공간(SS)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
또한 상기 기판지지대(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버본체(100)에서 기판지지대(140)의 저면을 직접 지지하도록 돌출부(190)가 상측으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 기판지지대(140)는, 처리공간(S)에서 공정 수행을 위한 플라즈마 형성 등 진공처리를 위한 반응이 일어날 수 있도록 정전척(210)의 모재 등 전원이 인가되어 하부전극(미도시)을 구성할 수 있다.
여기서 상기 하부전극은, 전원인가 방식에 따라서 챔버본체(110) 및 가스공급부(140)를 접지시키고 하나 또는 두 개의 RF전원이 인가되거나, 하부전극은 접지되고 챔버본체(110) 및 가스공급부(140)에 RF전원이 인가되거나, 하부전극에 제1의 RF전원이 인가되고 챔버본체(110) 및 가스공급부(140)에 제2의 RF전원이 인가되는 등 다양한 형태로 전원이 인가될 수 있다.
한편 상기 정전척(210)에 대한 직류전원의 인가를 위한 전원선, 정전척(210)의 상면 및 기판(10)의 저면 사이의 전열가스(헤륨 등)를 주입하기 위한 전열가스주입관, 리프트핀의 상하구동을 위한 리프트핀의 구동구조 등 연결부재(250)의 설치가 필요하다.
이러한 연결부재(250)의 설치를 위하여, 공정챔버(100), 특히 챔버본체(110)에는 해당 위치에서 관통공(118, 119)들이 형성된다.
한편 이러한 연결부재(250)의 설치를 위한 관통공(118, 119)들의 형성에 의하여, 냉각플레이트(310)가 설치된 내부구성, 즉 기판지지대(140)의 일부가 공정챔버(100)의 외측으로 노출되는데, 노출부분이 대기와 직접 접촉되어 대기에 함유된 수분이 응결되는 결로현상이 발생된다.
따라서, 본 발명에 따른 기판처리장치의 공정챔버(100)는, 기판지지대(140)과 연결되는 연결부재(250)가 가능하면서 기판지지대(140)의 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 격리공간(SS)을 형성함이 바람직하다.
여기서 상기 격리공간(SS)은, 대기압 하의 외부로부터 공정압 하의 기판지지대(140)과 연결되는 연결부재(250)의 설치를 위하여 처리공간(S)과 격리되며 기판지지대(140)의 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 공간이다.
이에, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 연결부재(250)의 설치가 가능하면서 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 격리공간(SS)을 형성하고, 격리공간(SS)에 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 채움기체가 채워 결로현상을 방지하기 위한 격리수단을 추가로 포함한다.
상기 격리수단은, 연결부재(250)의 설치가 가능하면서 격리공간(SS)을 형성하고, 격리공간(SS)에 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 채움기체가 채워 결로현상을 방지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 격리수단은, 연결부재(250)가 통과되며 격리공간(SS)이 외부와 격리되도록 공정챔버(100)에 결합되는 복개부재(210)와, 격리공간(SS)에 채움가스를 공급하는 채움가스공급부(300)를 포함할 수 있다.
상기 복개부재(210)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 연결부재(250)가 통과되며 격리공간(SS)이 외부와 격리되도록 공정챔버(100)에 결합되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 복개부재(210)는, 연결부재(250)의 설치를 위한 관통공(118, 119)의 상단 또는 하단에 설치되는 플레이트로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 격리공간(SS)의 형성과 관련하여, 플랜지(241, 242)가 격리공간(SS)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
아울러, 상기 관통공(118, 119)은, 격리공간(SS)격리공간(SS)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
그리고 상기 복개부재(210)는, 오링 등이 개재되어 완전 밀폐되거나, 후술하는 바와 같이 채움가스가 복개부재(210) 및 공정챔버(100)와의 결합부분에서 자연누출될 수 있도록 오링 없이 공정챔버(100)에 결합될 수 있다.
예로서, 상기 복개부재(210)는, 채움가스공급부(300)로부터 채움가스가 유입되는 유입부(341)가 구비되고, 채움가스는, 외부로 배출될 수 있다.
그리고 복개부재(210)는 채움가스가 외부로 배출되는 배출부(342)가 구비되어 채움가스가 외부로 배출되거나, 배출부(342)의 별도 형성없이 공정챔버(100)와의 결합부분에서 채움가스가 자연누출될 수 있다.
또한 상기 복개부재(210)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 채움가스공급부(300)로부터 채움가스가 유입되는 유입부(341)와, 격리공간(SS)으로부터 별도의 배기장치와 연결되는 배기부(342)가 구비될 수 있다.
한편 상기 채움가스는, 질소, 불활성가스 및 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 공기 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
여기서 상기 채움가스는, 누출시 위험성이 없는 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 공기의 사용이 바람직하다.
그리고 상기 채움가스가 인체에 무해하거나 클린룸 내에 영향이 없는 가스인 경우, 공정챔버(100)의 외부, 즉 주변으로 배출될 수 있다.
한편 상기 채움가스는, 제습장치 등에 의하여 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유되도록 제습됨이 바람직하다.
그리고 상기 채움가스는, 격리공간(SS) 내의 온도차를 최소화하기 위하여 격리공간(SS) 내의 온도와 근접된 온도로 격리공간(SS)에 유입되는 것이 바람직하다.
이때 채움가스의 온도제어를 위하여, 격리공간(SS) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 설치될 수 있으며, 채움가스공급부(300)는 온도센서에서 측정된 온도와 채움가스공부(300) 내의 채움가스의 온도의 편차를 미리 설정된 범위 내로 제어하기 위한 온도제어부가 설치될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 공정챔버
140 : 기판지지대
210 : 정전척 220 : 냉각플레이트
210 : 정전척 220 : 냉각플레이트
Claims (9)
- 대기압보다 낮은 압력의 공정압이 유지되며 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버와;
상기 공정챔버에 설치되며, 기판이 안착되는 정전척과, 상기 정전척의 하측에 설치되어 상기 정전척을 냉각시키는 냉각플레이트를 포함하는 기판지지대를 포함하며,
상기 기판지지대는, 상기 기판지지대와 연결되는 연결부재의 설치를 위하여 상기 공정챔버의 외측으로 노출되는 노출부분을 가지며,
상기 연결부재의 설치가 가능하면서 상기 노출부분이 대기에 노출되는 것을 방지하는 격리공간을 형성하고 상기 격리공간에 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 채움기체를 채워 결로현상을 방지하기 위한 격리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 격리수단은,
상기 연결부재가 통과되며 상기 격리공간이 외부와 격리되도록 상기 공정챔버에 결합되는 복개부재와,
상기 격리공간에 채움가스를 공급하는 채움가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 채움가스는, 질소, 불활성가스 및 미리 설정된 기준치 이하의 수분이 함유된 공기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 복개부재는, 상기 채움가스공급부로부터 채움가스가 유입되는 유입부가 구비되고,
상기 채움가스는, 상기 격리공간으로부터 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 복개부재는, 상기 채움가스공급부로부터 채움가스가 유입되는 유입부와, 상기 격리공간으로부터 상기 별도의 배기장치와 연결되는 배기부가 구비된 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 격리공간에는, 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 설치되고,
상기 채움가스공급부는, 상기 온도센서에서 측정된 온도와 상기 채움가스공급부 내의 채움가스의 온도의 편차를 미리 설정된 범위 내로 제어하기 위한 온도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 공정챔버는, 상기 노출부분이 상기 공정챔버의 외측으로 노출되도록 상하로 관통형성된 관통공이 형성되며,
상기 관통공은, 상기 격리공간의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 기판지지대는, 상기 챔버본체의 바닥면에 설치된 복수의 플랜지들에 의해 지지되어 설치되며,
상기 플랜지들 중 적어도 일부는, 상기 격리공간의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 기판지지대는, 상기 챔버본체의 바닥면에 직접 지지되어 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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