KR20200000994A - 기판 처리장치 - Google Patents

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KR20200000994A
KR20200000994A KR1020180073379A KR20180073379A KR20200000994A KR 20200000994 A KR20200000994 A KR 20200000994A KR 1020180073379 A KR1020180073379 A KR 1020180073379A KR 20180073379 A KR20180073379 A KR 20180073379A KR 20200000994 A KR20200000994 A KR 20200000994A
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최정수
신영식
홍성준
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인베니아 주식회사
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Abstract

챔버 내부 바닥면의 아킹을 방지함과 동시에, 챔버의 내부에 기판을 지지하기 위한 구조를 간소화하며, 챔버 내부의 진공효율 향상, 방전 패스를 감소할 수 있는 본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버, 상기 챔버 내부를 진공분위기로 유지하는 진공배기부, 상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 기판지지부 및 상기 챔버 내측면과 상기 기판지지부 사이의 공간을 진공분위기의 상기 챔버 내부와 격리시키고, 상기 챔버 내부와 격리된 공간을 상압으로 유지하는 상압유지부를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리장치{Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 식각 또는 증착과 같은 처리를 수행하는 기판 처리장치에 관한 것이다.
반도체 및 디스플레이 장치의 제조는 다양한 기판 처리장치에 의해 이루어진다. 예를 들어, 웨이퍼 또는 기판(글라스 기판 또는 플렉서블 기판)의 식각 공정은 용량결합 플라즈마 처리장치(CCP; Capacitive Coupled Plasma) 또는 유도결합 플라즈마 처리장치(ICP; Inductively Coupled Plasma) 등과 같은 반도체 및 디스플레이 제조 장비에 의해 이루어진다.
이러한 플라즈마 처리장치의 내부에는 피처리 기판을 지지하는 척(chuck)이 배치된다. 플라즈마 처리장치의 공정 공간은 고온 상태이기 때문에 정전척을 사용한다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 간략하게 나타낸 도면이며, 도 2는 종래의 플라즈마 처리장치의 정전척의 조립 구조를 나타낸 확대단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 처리장치(1)는 챔버(10)를 포함하며, 챔버(10)는 진공배기부(40)에 의해 배기되어 진공분위기로 유지될 수 있다. 종래의 플라즈마 처리장치(1)는 챔버(10) 내부에 배치되어 공정이 진행되는 동안 기판(S)을 안정적으로 지지하기 위한 기판지지부(20)를 포함할 수 있다. 여기서, 종래의 플라즈마 처리장치(1)가 용량결합 플라즈마 처리장치로 구성되는 경우, 기판지지부(20)의 상측에는 상부전극(30)이 배치될 수 있다. 물론, 종래의 플라즈마 처리장치(1)가 유도결합 플라즈마 처리장치로 사용되는 경우, 챔버(10)의 상부벽은 유전체로 이루어지고, 유전체의 상부에는 안테나가 배치될 수 있다.
한편, 기판지지부(20)는 베이스 플레이트(21), 인슐레이터(22), 쿨링 플레이트(23) 및 정전척(24)을 포함할수 있다.
도시되지 않았지만, 정전척(24)에는 직류 전극이 내설될 수 있다. 직류 전극에 직류 전원이 인가되면, 정전척(24)의 표면에 정전력이 형성되고 정전력에 의해 기판(S)은 정전척에 지지될 수 있다.
쿨링 플레이트(23)의 내부에는 쿨런트의 순환을 위한 쿨링 유로(23a)가 형성된다. 쿨링 플레이트(23)는 정전척(24)에 지지되는 기판(S)과 열 교환을 통해 기판(S)을 기 설정된 온도로 유지할 수 있도록 한다. 종래의 플라즈마 처리장치(1)가 용량결합 플라즈마 처리장치로 구성되는 경우, 쿨링 플레이트(23)는 상부전극(30)에 대응하는 하부전극을 형성하여 챔버(10) 내부에 플라즈마가 발생되도록 한다.
인슐레이터(22)는 쿨링 플레이트(23)와 베이스 플레이트(21) 사이에 배치되어, 쿨링 플레이트(23)와 베이스 플레이트(21)를 절연한다. 베이스 플레이트(21)는 챔버 내부 바닥면(11)에 접하도록 설치되며, 인슐레이터(22), 쿨링 플레이트(23) 및 정전척(24)을 지지한다.
여기서, 플라즈마를 이용한 기판 처리 공정 중, 챔버(10) 내부는 진공으로 유지되고 공정 중에 남아 있는 기생 방전 등으로 인해 아킹(arcing)이 발생될 수 있다. 이와 같이 발생되는 아킹으로 인해 챔버 내부 바닥면(11)이 손상되면, 챔버(10) 자체를 보수 또는 교체해야 한다.
따라서 종래에는 챔버(10)에 비해 간편하게 탈착이 가능하고, 챔버(10)에 비해 원자재 비용이 저렴한 베이스 플레이트(21)를 챔버 내부 바닥면(11)에 접하게 설치하고, 챔버 내부 바닥면(11)을 대신하여 베이스 플레이트(21)으로 아킹을 유도함으로써, 아킹으로부터 챔버(10)가 손상되는 것을 방지한다. 이와 같이 종래에는 챔버(10)가 아킹에 의해 손상되는 경우에 비해 장비의 유지관리의 편의 및 비용을 절감할 수 있는 이유로, 챔버(10)의 내측에 베이스 플레이트(21)를 추가로 구성한다.
하지만 베이스 플레이트(21)가 추가로 구성됨에 따라, 챔버(10)의 전체 높이가 증가하고, 이에 따른 챔버(10) 내부의 체적 증가, 방전 패스의 연장으로 인한 플라즈마 방전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제1066798호 (2011. 09. 16. 공고)
본 발명의 목적은 챔버 내부 바닥면의 아킹을 방지함과 동시에, 챔버의 내부에 기판을 지지하기 위한 구조를 간소화하며, 챔버 내부의 진공효율 향상, 방전 패스를 감소할 수 있는 기판 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버, 상기 챔버 내부를 진공분위기로 유지하는 진공배기부, 상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 기판지지부 및 상기 챔버 내측면과 상기 기판지지부 사이의 공간을 진공분위기의 상기 챔버 내부와 격리시키고, 상기 챔버 내부와 격리된 공간을 상압으로 유지하는 상압유지부를 포함할 수 있다.
상기 상압유지부는 상기 챔버 내부에서 상기 기판지지부를 지지하는 절연체를 포함할 수 있다.
상기 상압유지부는 상기 절연체와 상기 챔버의 사이에 배치되는 제 1실링을 더 포함할 수 있다.
상기 기판지지부는 일면에 상기 기판을 지지하는 정전척 및 상기 절연체에 지지되고 상기 정전척을 지지하는 하부전극을 포함할 수 있다.
상기 상압유지부는 상기 하부전극과 상기 절연체의 사이에 배치되는 제 2실링을 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리장치는 상기 기판지지부 및 상기 절연체의 테두리부에 대응하는 상기 챔버 측벽 내측면에 탈착되어 상기 챔버 내측벽의 아킹을 방지하는 아킹방지 라이너를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버에는 상기 상압 공간이 상기 챔버 외부와 연통되도록 하는 개구부가 형성될 수 있다.
상기 정전척의 내부에 설치되는 쿨링 유로가 마련될 수 있다.
상기 기판 처리장치는 상기 개구부를 관통하여 상기 쿨링 유로에 연통되는 쿨런트 공급관을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버 내부와 격리된 상압 공간이 챔버 내부에 형성되므로, 챔버 내부에 아킹이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 기판을 지지하기 위한 구조를 간소화하여 원자재 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 챔버 내부의 체적을 감소시켜 챔버 내부의 진공 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 기판 처리장치는 기판지지부의 높이 감소에 따른 방전패스의 감소로 인한 플라즈마 생성 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 플라즈마 처리장치의 정전척의 조립 구조를 나타낸 확대단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치의 정전척의 조립 구조를 나타낸 확대단면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 기판 처리장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 간략하게 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치의 정전척의 조립 구조를 나타낸 확대단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치(100)는 챔버(110), 기판지지부(120), 상압유지부(130) 및 진공배기부(140)를 포함할 수 있다.
도시하지 않았지만, 기판(S)의 출입이 가능하도록, 챔버(110)의 일측벽에는 게이트밸브가 설치될 수 있으며, 다른 실시예로 챔버(110)는 상/하부 챔버로 분리되고 상/하부 챔버 중 어느 하나의 챔버가 승강 구동되도록 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치(100)를 용량결합 플라즈마 처리장치(CCP; Capacitive Coupled Plasma)로 사용하는 경우, 기판지지부(120)의 상측에는 상부전극이 구성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치를 유도결합 플라즈마 처리장치(ICP; Inductively Coupled Plasma)로 사용하는 경우, 기판지지부(120)의 상측에는 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 안테나 및 유전체 윈도우가 구성될 수 있다.
한편, 기판지지부(120)는 상압유지부(130)에 지지되어 챔버(110)의 내부에 배치될 수 있다. 기판지지부(120)는 정전척(121)을 포함할 수 있다. 정전척(121)은 챔버(110) 내부에 배치된다. 정전척(121)은 정전력에 의해 기판을 지지할 수 있도록, 직류 전극(미도시)이 내설될 수 있다.
정전척(121)의 테두리부에는 기판(S)의 균일한 척킹 상태를 검출하거나, 정전척(121) 표면으로부터 기판(S)을 원활하게 분리하려는 목적으로, 기판(S)의 테두리부를 향해 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 유로(121a)가 형성될 수 있다.
이러한 정전척(121)의 상세한 구성은 이미 본 기술분야에 널리 알려진 기술이며, 본 출원인에 의해 출원된 바 있는 대한민국 등록특허 제1066798호 등에 개시된 바 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치(100)를 용량결합 플라즈마 처리장치로 사용하는 경우, 정전척(121)의 하측에 하부전극(122)을 배치할 수 있다. 첨부된 도면에서 정전척(121)과 하부전극(122)은 분리된 별개의 플레이트 형상으로 도시하고 있지만, 정전척(121)을 구성하는 플레이트와 하부전극(122)을 구성하는 플레이트는 일체형으로 제조될 수 있다.
즉, 정전척(121)을 구성하는 플레이트의 저면에 쿨링 유로(121b)를 형성하기 위한 쿨링 유로홈을 형성하고, 하부전극(122)을 구성하는 플레이트를 용접 등과 같은 방법으로 정전척(121)을 구성하는 플레이트의 저면에 접합함으로써 정전척(121)과 하부전극(122)은 일체형으로 구성할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 기판 처리장치(100)는 정전척(121)과 하부전극(122)을 일체형으로 마련하고, 후술될 절연체(131)를 이용하여 하부전극(122)과 챔버(110) 내부 바닥면(111)을 절연하므로, 종래와 같은 쿨링 플레이트와 베이스 플레이트의 구성을 생략하여 챔버 내부의 구성을 간소화 할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 기판 처리장치(100)는 쿨링 플레이트와 베이스 플레이트의 구성을 생략할 수 있으므로, 챔버(110) 측벽의 높이를 감소시킬 수 있고 챔버(110) 내부의 최적을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 본 실시예에 따른 기판 처리장치(100)는 챔버(110) 내부의 진공을 위한 펌프의 용량, 또는 펌프의 수량을 줄일 수 있으므로, 기판 처리장치 전체 구성을 간소화할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 기판 처리장치(100)는 쿨링 플레이트와 베이스 플레이트의 구성을 생략할 수 있으므로, 기판지지부(120)로부터 챔버 내부 바닥면(111)까지의 거리를 감소시켜 플라즈마 발생을 위한 RF 파워의 방전 패스를 감소시킬 수 있고 종래에 비해 적은 RF 파워로도 플라즈마를 원활하게 형성할 수 있다.
한편, 상압유지부(130)는 챔버(110) 내측벽과 기판지지부(120)의 사이의 공간을 진공분위기의 챔버(110) 내부와 격리시키고, 챔버(110) 내부와 격리된 공간을 상압으로 유지한다. 상압유지부(130)는 절연체(131), 제 1, 2실링(132, 133)을 포함할 수 있다.
절연체(131)는 하부전극(122)과 챔버 내부 바닥면(111)의 사이에 배치될 수 있다. 절연체(131)는 하부전극(122)과 챔버 내부 바닥면(111)을 절연한다. 절연체(131)는 금속재로 이루어지는 모재의 외측면에, 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성 낮은 마찰계수 등 우수한 특성들을 가지 테프론(Teflon)과 같은 절연 재질의 수지를 도포하여 마련할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리장치(100)는 기판지지부(120) 및 절연체(131)의 테두리부에 대응하는 챔버 측벽 내측면(112)에 탈착되는 아킹방지 라이너(140)를 포함할 수 있다. 아킹방지 라이너(140)는 진공분위기의 챔버 측벽 내측면(112)에 발생될 수 있는 아킹으로부터 챔버 측벽 내측면(112)을 보호한다.
제 1실링(132)은 절연체(131)의 하부면와 챔버 내부 바닥면(111)의 사이에 배치되어 절연체(131)와 챔버(110)의 사이로 기밀이 새어나가는 것을 방지한다. 제 2실링(133)은 절연체(131)의 상부면과 하부전극(122)의 하부면의 사이에 배치되어 절연체(131)와 하부전극(122)의 사이로 기밀이 새어나가는 것을 방지한다.
이와 같이 상압유지부(130)는 챔버(110)와 기판지지부(120) 사이에 밀폐된 상압 공간(130a)을 형성하므로, 챔버(110) 내부에 존재하는 기생 방전 등으로 인해 발생되는 아킹(arcing)에 의해 챔버 내부 바닥면(111)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 챔버(110)에는 상압 공간(130a)과 연통되는 개구부(111a)가 형성되어 쿨런트 공급관(121c) 등과 같은 요소들의 인출입이 가능하도록 한다. 상압유지부(130)는 공정이 수행되는 챔버(110) 내부와 격리된 상압 공간(130a)의 밀폐 상태를 유지하므로, 기판(S)이 처리되는 공정 공간을 개방하지 않더라도, 개구부(111a)를 통해 기판지지부(120)의 내부 구조에 연통되어 쿨링 유로(121b)에 연결되는 쿨런트 공급관(121c) 등과 같은 요소들을 간편하게 설치 및 유지관리할 수 있는 편의를 제공한다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.
S : 기판 100 : 기판 처리장치
110 : 챔버 111 : 챔버 내부 바닥면
112 : 챔버 측벽 내측면 120 : 기판지지부
121 : 정전척 121a : 불활성 가스 유로
121b : 쿨링 유로 121c : 쿨런트 공급관
122 : 하부전극 130 : 상압유지부
130a : 상압 공간 131 : 절연체
132 : 제 1실링 133 : 제 2실링
140 : 아킹방지 라이너

Claims (9)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부를 진공분위기로 유지하는 진공배기부;
    상기 챔버 내부에서 기판을 지지하는 기판지지부:및
    상기 챔버 내측면과 상기 기판지지부 사이의 공간을 진공분위기의 상기 챔버 내부와 격리시키고, 상기 챔버 내부와 격리된 공간을 상압으로 유지하는 상압유지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상압유지부는 상기 챔버 내부에서 상기 기판지지부를 지지하는 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상압유지부는 상기 절연체와 상기 챔버의 사이에 배치되는 제 1실링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기판지지부는
    일면에 상기 기판을 지지하는 정전척;및
    상기 절연체에 지지되고 상기 정전척을 지지하는 하부전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상압유지부는 상기 하부전극과 상기 절연체의 사이에 배치되는 제 2실링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 기판지지부 및 상기 절연체의 테두리부에 대응하는 상기 챔버 측벽 내측면에 탈착되어 상기 챔버 측벽 내측면의 아킹을 방지하는 아킹방지 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 챔버에는 상기 상압 공간이 상기 챔버 외부와 연통되도록 하는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 정전척의 내부에는 쿨링 유로가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 개구부를 관통하여 상기 쿨링 유로에 연통되는 쿨런트 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021137403A1 (ko) 2020-01-03 2021-07-08 주식회사 엘지에너지솔루션 개선된 체결 구조를 갖는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차

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