KR20220030468A - 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

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김경훈
김용훈
이충혁
정성재
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Abstract

터보 분자 펌프의 프로펠러에 의한 튕김 이물(Recoil particle)이 진공 챔버 내부로 다시 유입되는 것을 차단할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법이 개시된다. 기판 처리 장치는, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 배치되고, 안착되는 기판을 지지하는 서포터; 상기 진공 챔버 내의 기류를 제어하는 배플부; 상기 진공 챔버와 연결되어 상기 진공 챔버 내부의 공정 부산물과 가스를 포함하는 이물질을 외부로 안내하는 안내 배관; 상기 안내 배관에 배치되어 상기 이물질을 외부로 배출시키는 펌프; 및 상기 배플부와 상기 안내 배관의 유입구 사이에 배치되고, 상기 펌프의 프로펠러에 의해 상기 가스 및 상기 공정 부산물가 튕겨지는 튕김 이물을 상기 안내 배관의 유입구로 반사하는 이물반사부재를 포함한다. 이에 따라, 배플부와 안내 배관의 유입구 사이에 이물반사부재를 배치하여 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의한 튕김 이물이 상기 안내 배관의 유입구에서 진공 챔버 내부로 다시 유입되는 것을 차단할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터보 분자 펌프(Turbo molecular pump, TMP)의 프로펠러에 의한 튕김 이물(Recoil particle)이 진공 챔버 내부로 다시 유입되는 것을 차단할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기발광 표시장치(OLED)나, 액정표시장치(LCD), 반도체 제조 공정에는 패턴 형성을 위해 건식 식각(에칭)을 위한 에칭 설비가 이용된다. 상기한 건식 식각법은 절연막이나 반도체층의 패턴 형성시 주로 이용되며, 패턴의 정밀도가 습식 식각법에 의해 우수하다.
상기한 건식 식각법에는 진공 챔버(vaccum chamber)에 유입된 반응 가스가 일정 압력하에서 플라즈마 방전되는데, 이때 생성된 이온이나 라디칼(radical)에 의해 물리적 충돌이나 화학적 반응으로 박막의 식각이 이루어진다.
건식 식각 설비의 진공 챔버 내부는 플라즈마에 의해 생성된 부산물과 가스로 채워진다. 진공도를 달성하기 위한 목적 외에도 부산물과 가스를 배출 및 배기시켜 진공 챔버 내 청정도를 유지시키기 위해 터보 분자 펌프(Turbo molecular pump, TMP)가 이용된다. 진공 챔버 내 부산물이나 가스는 진공 챔버 상부, ESC부, 배플부, 펌핑 포트를 경유하여 터보 분자 펌프에 도달한다.
하지만, 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의한 튕김 이물의 발생 가능성 및 제어방안이 부족한 실정이다. 즉, 진공 챔버 내 이물은 펌핑 포트를 통해 배출되고, 터보 분자 펌프의 프로펠러와 충돌하여 튕김이 발생한다. 이러한 튕김은 역류되어 진공 챔버내 글라스를 오염시키고 불량을 발생시킨다.
터보 분자 펌프로 배출되는 이물속도는 터보 분자 펌프의 프로펠러의 속도보자 현저히 느려 충돌 가능성이 높다. 여기서, 이물의 배출속도는 약 5m/s이고, 프로펠러의 회전 속도는 약 350m/s이다.
고속으로 튕긴 이물은 진공도에 의한 분자 유동 분위기로 인해 배플 상부(즉, 글라스 공정처리 위치)까지 접근할 가능성이 높다. 따라서, 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의한 튕김 이물의 특성을 고려한 이물제어판이 필요한 실정이다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의한 튕김 이물이 진공 챔버 내부로 다시 유입되는 것을 차단할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 기판 처리 장치는, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 배치되고, 안착되는 기판을 지지하는 서포터; 상기 진공 챔버 내의 기류를 제어하는 배플부; 상기 진공 챔버와 연결되어 상기 진공 챔버 내부의 공정 부산물과 가스를 포함하는 이물질을 외부로 안내하는 안내 배관; 상기 안내 배관에 배치되어 상기 이물질을 외부로 배출시키는 펌프; 및 상기 배플부와 상기 안내 배관의 유입구 사이에 배치되고, 상기 펌프의 프로펠러에 의해 상기 가스 및 상기 공정 부산물가 튕겨지는 튕김 이물을 상기 안내 배관의 유입구로 반사하는 이물반사부재를 포함한다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는, 내측면의 법선들이 상기 안내 배관의 유입구를 향하도록 굴곡된 형상을 갖는 이물반사캡을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사캡은 반구 형상, 원뿔 형상, 원뿔대 형상, 다각뿔 형상 및 다각뿔대 형상 중 어느 하나일 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는 상기 안내 배관의 유입구에 장착될 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는, 상기 안내 배관의 유입구에 장착되는 원 형상의 지지링; 및 상기 지지링에서 상향으로 돌출되고, 상기 이물반사캡을 지지하는 복수의 지지기둥들을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는 상기 안내 배관의 유입구에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는, 상기 안내 배관의 최상위 둘레면에서 상향으로 돌출되고, 상기 이물반사캡을 지지하는 복수의 지지기둥들을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는 상기 배플부에 부착될 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는, 상기 배플부에 형성된 홀들에 삽입되는 일측부와 하향으로 돌출되어 상기 이물반사캡에 체결되는 복수의 지지기둥들을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는, 상기 배플부에 형성된 홀들에 삽입되는 일측부와 하향으로 돌출되어 상기 이물반사캡에 체결되는 원통형 지지부재를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 이물반사부재는 상기 배플부에 일체로 연결될 수 있다.
일실시예에서, 상기 펌프는 터보 분자 펌프를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 기판 처리 방법은, 패턴층을 기판 상에 형성한 후 패턴층 상에 형성된 포토레지스트를 형성하는 단계; 상기 포토레지스트에 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 및 상기 패턴층이 형성된 기판을 진공 챔버 내부의 서포터에 안착시키는 단계; 플라즈마로 상기 패턴층에 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 진공 챔버 내부의 가스를 안내 배관으로 배출하는 단계를 포함하고, 상기 진공 챔버 내부에서 상기 안내 배관의 유입구에서 이물질의 역류를 방지하는 이물반사부재가 배치된 것을 특징으로 한다.
이러한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 의하면, 배플부와 안내 배관의 유입구 사이에 이물반사부재를 배치하여 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의한 튕김 이물이 상기 안내 배관의 유입구에서 진공 챔버 내부로 다시 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 이물반사부재에 의한 튕김 이물의 반사를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 이물반사부재의 설치 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 이물반사부재의 일 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 이물반사캡의 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 이물반사캡의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 4에 도시된 이물반사캡의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 도 2에 도시된 이물반사부재의 다른 설치 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 2에 도시된 이물반사부재의 또 다른 설치 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 이물반사부재들에 의한 튕김 이물의 반사를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 비교예에 따른 구조에 의한 튕김 이물의 반사를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 진공 챔버(110), 서포터(120), 전극부(130), 가스공급부(140), 배플부(150), 가스배출부(160), 이물반사부재(170) 및 챔버구동부(180)를 포함할 수 있다.
상기 진공 챔버(110)는 내부에 공간이 형성될 수 있으며, 기판(21)이 수납되는 공간을 제공할 수 있다. 이때, 상기 진공 챔버(110)는 서로 구분되는 제1 하우징(111)과 제2 하우징(112)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 진공 챔버(110)는 상기 제1 하우징(111)과 상기 제2 하우징(112) 사이에 배치되는 실링부(113)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 상기 제1 하우징(111)과 상기 제2 하우징(112)은 서로 분리 가능할 수 있으며 분리된 제1 하우징(111) 및 제2 하우징(112) 중 적어도 하나는 선형 운동함으로써 상기 제1 하우징(111)과 상기 제2 하우징(112)이 서로 결합하거나 분리될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제1 하우징(111)이 선형 운동하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기 서포터(120)와 상기 전극부(130)에 인가되는 전압은 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 서포터(120) 또는 상기 전극부(130) 중 하나는 외부의 그라운드와 연결되고, 상기 서포터(120) 또는 상기 전극부(130) 중 다른 하나는 일정한 양의 전압이 인가될 수 있다. 다른 실시예로서 상기 서포터(120) 또는 상기 전극부(130) 중 하나는 음의 전압이 인가될 수 있으며, 상기 서포터(120) 또는 상기 전극부(130) 중 다른 하나는 양의 전압이 인가되는 것도 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 서포터(120)는 그라운드와 연결되고, 상기 전극부(130)는 외부 전원과 연결되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기 서포터(120)는 상기 제2 하우징(112)의 저면에 배치될 수 있다. 상기 서포터(120)는 상기 제2 하우징(112)의 저면에 안착되거나 별도의 구조물을 통하여 상기 제2 하우징(112)의 저면(또는 하면)에서 이격되도록 배치되는 것도 가능하다.
상기 전극부(130)는 상기 진공 챔버(110) 내부에 배치될 수 있고, 외부의 전원(191)과 연결될 수 있다. 이때, 상기 전극부(130)에는 상기 서포터(120)와 반대 방향의 전압이 인가될 수 있으며, 전압이 가변할 수 있다. 상기 전극부(130)는 유전체(131)와, 유전체(131)와 접촉하며 외부의 전원(191)과 연결되는 안테나(132)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 상기 안테나(132)에 인가된 전류는 상기 유전체(131)로 이동하여 상기 유전체(131) 전체에 일정 전압을 형성할 수 있다.
상기 가스공급부(140)는 플라즈마를 생성하기 위한 가스를 저장하는 가스저장부(141)와 상기 가스저장부(141)와 연결되며, 가스를 상기 진공 챔버(110) 내부로 분사하는 노즐부(142)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 가스저장부(141)는 탱크 형태로 형성될 수 있다. 상기 노즐부(142)는 복수 개 구비될 수 있으며, 복수개의 노즐부(142)는 상기 유전체(131)에 서로 이격되도록 배열될 수 있다. 이러한 경우 각 노즐부(142)와 유전체(131)는 서로 절연되도록 각 노즐부(142)의 표면 또는 각 노즐부(142)와 유전체(131) 사이에는 절연물질이 배치될 수 있다. 상기 노즐부(142)는 가스를 상기 진공 챔버(110) 내부로 공급할 수 있다. 이때, 상기 노즐부(142)에서 공급하는 가스는 플로오루(F) 및 염소(Cl) 중 적어도 하나와 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 배플부(150)는 상기 서포터(120)의 주변에 배치될 수 있다. 상기 배플부(150)는 상기 서포터(120)의 테두리를 완전히 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 배플부(150)는 폐루프(Closed-loop)를 형성할 수 있다.
상기 배플부(150)은 기판이 처리되는 처리 공간과 확산 공간 사이에 위치되어, 처리 공간과 확산 공간을 구획한다. 상기 배플부(150)은 확산 공간에서 공급된 플라즈마를 여과시킨다. 플라즈마는 자유 라디칼들(free radicals)과 이온들(ions)을 포함한다. 자유 라디칼들은 불충분한 결합(incomplete bonding)을 가지며, 전기적으로 중성을 나타낸다. 자유 라디칼들은 반응성이 매우 크며, 기판 상의 물질과 주로 화학 작용을 통하여 공정을 수행한다. 반면, 이온들은 전하를 띠므로 전위차에 따라 일정한 방향으로 가속된다. 가속된 이온들은 기판 상의 물질과 물리적으로 충돌하여 기판의 처리 공정을 수행한다.
이로 인해 기판 처리 공정에서 이온들은 처리하고자 하는 박막뿐만 아니라 기판 패턴들과 충돌할 수 있다. 이온들의 충돌은 기판 패턴을 손상시킬 수 있다. 또한, 이온들의 충돌은 패턴들의 전햐량을 변동될 수 있다. 패턴들의 전하량 변동은 후속 공정에 영향을 미친다. 이에 따라 이온들이 기판으로 직접 공급될 경우, 이온들은 공정 처리에 영향을 미친다. 상기 배플부(150)은 상술한 이온들로 인한 문제를 해결하기 위하여 접지된다. 상기 배플부(150)의 접지는 플라즈마 중 자유 라디칼을 기판(W)으로 이동시키고, 이온들의 이동을 차단한다.
상기 배플부(150)에는 관통홀이 형성될 수 있다. 이때, 관통홀은 상기 배플부(150)의 상면에서 하면으로 형성될 수 있다. 상기 관통홀은 상기에 한정되는 것은 아니며, 관통홀의 적어도 일부분이 상기 배플부(150)의 하면 또는 상면에 대해서 절곡되는 형태를 모두 포함할 수 있다. 즉, 관통홀의 내벽은 관통홀이 일직선으로 형성되어 상기 배플부(150)의 하면 또는 상면에 대해서 수직을 형성하는 형태를 제외한 모든 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 관통홀의 적어도 일부분의 내면은 상기 배플부(150)의 상면 또는 하면에 대해서 경사지게 형성될 수 있다. 일 실시예로서 관통홀은 관통홀의 내면 사이의 거리는 상기 배플부(150)의 하면에서 상면으로 갈수록 멀어지거나 좁아질 수 있다. 이러한 경우 상기 배플부(150)의 상면에 배치되는 관통홀의 면적과 상기 배플부(150)의 하면에 배치되는 관통홀의 면적은 서로 상이할 수 있다.
상기 가스배출부(160)는 상기 진공 챔버(110)의 상기 제2 하우징(112)에 연결되어 가스를 안내하는 안내 배관(161) 및 상기 안내 배관(161)에 배치되는 펌프(163)를 포함하고, 상기 진공 챔버(110) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 이때, 상기 펌프(163)는 터보 분자 펌프(Turbo molecular pump, TMP)를 포함할 수 있다.
상기 이물반사부재(170)는 상기 배플부(150)와 상기 안내 배관(161)의 유입구 사이에 배치되고, 상기 안내 배관(161)의 유입구에서 이물질의 역류를 방지한다. 상기 이물반사부재(170)는 상기 안내 배관(161)의 유입구에 장착될 수도 있고, 상기 안내 배관(161)의 유입구에 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 이물반사부재(170)는 상기 배플부(150)에 부착될 수도 있고, 상기 배플부(150)에 일체로 형성될 수도 있다. 또한 상기 이물반사부재(170)는 반구 형상, 원뿔 형상, 원뿔대 형상, 다각뿔 형상, 다각뿔대 형상 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 이물반사부재(170)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
상기 챔버구동부(180)는 제1 하우징(111) 및 제2 하우징(112) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 일 실시예로서 상기 챔버구동부(180)는 상기 제1 하우징(111) 및 상기 제2 하우징(112) 중 적어도 하나와 연결되는 실린더를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서 상기 챔버구동부(180)는 상기 제1 하우징(111) 및 상기 제2 하우징(112) 중 적어도 하나와 연결되는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로서 상기 챔버구동부(180)는 상기 제1 하우징(111) 및 상기 제2 하우징(112) 중 적어도 하나와 연결되는 랙기어와, 랙기어와 연결되며 랙기어를 선형 운동시키는 기어 및 기어와 연결되어 기어를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
한편, 기판 처리 장치는 작동 시 상기 가스공급부(140)에서 공급되는 가스를 사용하여 플라즈마를 형성하고 기판(21) 상의 패턴층(미도시) 중 일부를 식각할 수 있다.
이러한 경우 상기 패턴층의 식각으로 인하여 외부에서 공급되는 가스와 상이한 공정부산물(예를 들면, 별도의 다른 가스)가 발생할 수 있으며 상기 공정 부산물은 일부 가스와 함께 상기 진공 챔버(110) 내부에 수납된 상태일 수 있다. 이러한 경우 가스로 인하여 식각된 상기 패턴층 표면 등에 공정 부산물이 흡착되거나 상기 패턴층 표면과 공정 부산물 또는 가스가 반응하는 것을 방지하도록 상기 가스배출부(160)는 상기 진공 챔버(110) 내부의 가스 및 공정 부산물을 외부로 배출시키거나 상기 진공 챔버(110) 외부의 정화장치 등으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기와 같은 공정 부산물과 가스 등과 같은 이물질은 상기 배플부(150)를 통과하여 상기 진공 챔버(110)의 바닥면에 충돌한 후 상기 배플부(150)와 상기 진공 챔버(110)의 바닥면 사이의 공간을 따라 이동할 수 있다. 또한, 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질은 상기 안내 배관(161) 측으로 이동할 수 있다.
상기와 같은 과정이 진행되는 동안 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질은 상기 펌프(163)의 프로펠러, 진공 챔버 바닥, 상기 안내 배관(161)의 내면 등에 충돌한 후 상기 진공 챔버(110) 내부로 역류할 수 있다. 이러한 경우 상기 패턴층의 표면에 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질이 흡착됨으로써 제품 불량을 유발할 수 있다.
이러한 경우 상기 이물반사부재(170)는 상기와 같은 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질이 역류하는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 안내 배관(161) 및 상기 펌프(163)의 프로펠러에서 반사되어 상기 진공 챔버(110) 내부로 진입하는 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질은 상기 이물반사부재(170)에 의해 반사되어 다시 상기 안내 배관(161)의 유입구측으로 다시 되돌아 갈 수 있다.
이에 따라, 상기 안내 배관(161)의 유입구에 도달한 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질은 상기 이물반사부재(170)에 의해 차단되고 다시 상기 안내 배관(161)의 유입구측으로 되돌릴 수 있다.
상기한 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판 처리 방법은 아래와 같은 과정을 통해 수행될 수 있다.
먼저, 패턴층을 기판 상에 형성한 후 패턴층 상에 형성된 포토레지스트를 형성하고, 상기 포토레지스트에 패턴을 형성한다. 이어, 상기 포토레지스트 및 상기 패턴층이 형성된 기판을 진공 챔버 내부의 서포터에 안착시키고, 플라즈마로 상기 패턴층에 패턴을 형성한 후, 상기 진공 챔버 내부의 가스를 안내 배관으로 배출한다. 여기서, 상기 안내 배관의 유입구 위에는 이물질의 역류를 방지하도록 튕김 이물을 상기 안내 배관의 유입구로 반사하는 이물반사부재가 배치된다.
따라서, 본 발명에 따르면 건식 식각(Dry etching) 시 발생하는 공정 부산물이나 공정 시 사용되는 가스 입자가 안내 배관(161)에 역류함으로써 제품을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 건식 식각 후 발생하는 공정 부산물과 가스 입자 등과 같은 이물질이 제품에 흡착되는 것을 방지함으로써 고품질의 제품을 제조하는 것이 가능하다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 이물반사부재에 의한 튕김 이물의 반사를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치는 서포터(120), 배플부(150), 안내 배관(161), 펌프(163) 및 이물반사부재(170)를 포함한다. 도 2에서 설명의 편의를 위해 진공 챔버(110)의 제1 하우징(111)의 상부, 서포터(120), 배플부(150), 안내 배관(161), 펌프(163) 및 이물반사부재(170)만을 도시한다.
상기 서포터(120)는 상기 진공 챔버(110) 내부에 배치되고, 안착되는 기판(21)을 지지한다.
상기 배플부(150)는 상기 진공 챔버(110) 내의 기류를 제어한다.
상기 안내 배관(161)은 상기 진공 챔버(110)와 연결되어 상기 진공 챔버(110) 내부의 가스 및 공정 부산물을 외부로 안내한다.
상기 펌프(163)는 상기 안내 배관(161)에 배치되어 상기 가스 및 상기 공정 부산물을 외부로 배출시킨다.
상기 이물방사부재(170)는 상기 배플부(150)와 상기 안내 배관(161) 사이에 배치되어 상기 안내 배관(161)의 유입구에서 이물질의 역류를 방지한다.
도 4는 도 2에 도시된 이물반사부재의 설치 예를 설명하기 위한 사시도이다. 특히, 안내 배관의 유입구에 장착된 설치 예가 도시된다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 이물반사부재(270)는 지지링(272), 복수의 지지기둥들(274) 및 이물반사캡(276)을 포함한다.
상기 지지링(272)은 원 형상을 갖고서, 안내 배관의 유입구에 장착된다. 원 형상을 갖는 지지링(272)은 안내 배관(161)의 유입구를 둘러싸도록 설정된 직경을 가질 수도 있고, 안내 배관(161)의 유입구에 삽입되도록 설정된 직경을 가질 수도 있다.
상기 지지기둥들(274)은 상기 지지링(272)에서 상향으로 돌출되고 상기 이물반사캡(276)을 지지하도록 상기 이물반사캡(276)에 체결된다. 본 실시예에서, 지지기둥들(274)은 4개로 구성된 것을 도시하였으나, 3개 이하 또는 5개 이상으로 구성될 수도 있다.
상기 이물반사캡(276)은 반구 형상을 갖고서, 상기 지지기둥들(274)에 연결된다. 상기 반구 형상의 최외곽 원은 상기 지지링(272)과 같거나 크게 설정된다. 상기 반구 형상의 곡률은 다양하게 변형될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 이물반사부재의 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이물반사부재(370)는 지지링(272), 복수의 지지기둥들(274) 및 이물반사캡(376)을 포함한다. 도 5에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)은 도 4에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 이물반사캡(376)은 원뿔 형상을 갖고서, 상기 지지기둥들(274)에 연결된다. 상기 원뿔 형상의 최외곽 원은 상기 지지링(272)과 같거나 크게 설정된다.
도 6은 도 4에 도시된 이물반사부재의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 이물반사부재(470)는 지지링(272), 복수의 지지기둥들(274) 및 이물반사캡(476)을 포함한다. 도 6에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)은 도 4에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 이물반사캡(476)은 원뿔대 형상을 갖고서, 상기 지지기둥들(274)에 연결된다. 상기 원뿔대 형상의 최외곽 원은 상기 지지링(272)과 같거나 크게 설정된다.
도 7은 도 4에 도시된 이물반사부재의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 이물반사부재(570)는 지지링(272), 복수의 지지기둥들(274) 및 이물반사캡(576)을 포함한다. 도 7에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)은 도 4에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 이물반사캡(576)은 다각뿔대 형상을 갖고서, 상기 지지기둥들(274)에 연결된다. 상기 다각뿔대 형상의 밑변의 영역은 상기 지지링(272)과 같거나 크게 설정된다.
이에 따라, 상기 안내 배관(161)의 내부에 배치된 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의해 발생된 튕김 이물이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 통해 유출되더라도, 상기 이물반사캡(576)은 상기한 튕김 이물을 상기 안내 배관(161)의 유입구측으로 반사시켜 진공 챔버 내부에 튕김 이물이 다시 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 8은 도 4에 도시된 이물반사부재의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 이물반사부재(670)는 지지링(272), 복수의 지지기둥들(274) 및 이물반사캡(676)을 포함한다. 도 8에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)은 도 4에 도시된 지지링(272) 및 지지기둥들(274)과 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 이물반사캡(676)은 다각뿔 형상을 갖고서, 상기 지지기둥들(274)에 연결된다. 상기 이물반사캡(676)이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 커버하도록 상기 다각뿔 형상의 밑변의 영역은 상기 지지링(272)과 같거나 크게 설정된다.
이에 따라, 상기 안내 배관(161)의 내부에 배치된 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의해 발생된 튕김 이물이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 통해 유출되더라도, 상기 이물반사캡(676)은 상기한 튕김 이물을 상기 안내 배관(161)의 유입구측으로 반사시켜 진공 챔버 내부에 튕김 이물이 다시 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 9는 도 2에 도시된 이물반사부재의 다른 설치 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 이물반사부재(770)는 복수의 수직 걸개봉들(772) 및 이물반사캡(774)을 포함하고 안내 배관(161)의 유입구에 대응하도록 배플부(150)에 체결된다.
상기 수직 걸개봉들(772) 각각은 배플부(150)에 체결된 일단과 이물반사캡(774)에 체결된 타단을 포함한다.
상기 이물반사캡(774)은 반구 형상을 갖고서, 상기 수직 걸개봉들(772)에 연결된다. 상기 이물반사캡(774)이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 커버하도록 상기 반구 형상의 밑변의 영역은 상기 안내 배관(161)의 유입구의 크기와 같거나 크게 설정된다.
이에 따라, 상기 안내 배관(161)의 내부에 배치된 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의해 발생된 튕김 이물이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 통해 유출되더라도, 상기 이물반사캡(774)은 상기한 튕김 이물을 상기 안내 배관(161)의 유입구측으로 반사시켜 진공 챔버 내부에 튕김 이물이 다시 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 이물반사부재의 또 다른 설치 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 이물반사부재(870)는 원통형 걸개부(872) 및 이물반사캡(874)을 포함하고 안내 배관(161)의 유입구에 대응하도록 배플부(150)에 체결된다.
상기 원통형 걸개부(872)는 배플부(150)에 체결된 상부부와 이물반사캡(874)에 체결된 하부부를 포함한다.
상기 이물반사캡(874)은 반구 형상을 갖고서, 상기 원통형 걸개부(872)에 연결된다. 도 10에서, 상기 이물반사캡(874)은 상기 원통형 걸개부(872)에 의해 가려져 보이지 않으나 설명의 편의를 위해 상기 원통형 걸개부(872)를 투명하게 도시하였다.
상기 이물반사캡(874)이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 커버하도록 상기 이물반사캡(874)의 최외곽 원은 상기 안내 배관(161)의 유입구와 같거나 클 수 있다.
이에 따라, 상기 안내 배관(161)의 내부에 배치된 터보 분자 펌프의 프로펠러에 의해 발생된 튕김 이물이 상기 안내 배관(161)의 유입구를 통해 유출되더라도, 상기 이물반사캡(874)은 상기한 튕김 이물을 상기 안내 배관(161)의 유입구측으로 반사시켜 진공 챔버 내부에 튕김 이물이 다시 유입되는 것을 차단할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 이물반사부재들에 의한 튕김 이물의 반사를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 비교예에 따른 구조에 의한 튕김 이물의 반사를 설명하기 위한 도면이다.
도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 안내 배관의 유입구 상부에 반구형 이물반사부재, 원뿔대형 이물반사부재 또는 다각뿔대형 이물반사부재가 배치된 경우, 터보 분자 모터(TMP)의 프로펠러에 의해 고속의 튕김 이물이 발생되더라도 상기 튕김 이물은 상기 이물반사부재에 의해 안내 배관 유입구측으로 반사되므로 진공 챔버 내부 공간으로 튕김 이물이 유입되지 않는다.
이에 반해, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 안내 배관의 유입구 상부에 어떠한 이물반사부재가 배치되지 않은 경우, 터보 분자 모터(TMP)의 프로펠러에 의해 고속의 튕김 이물이 발생되면 일부의 튕김 이물은 배플부에 의해 반사되지만 나머지는 배플부를 통과하여 진공 챔버 내부 공간으로 튕김 이물이 유입된다.
또한 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 안내 배관의 유입구 상부에 판형 이물반사부재가 배치된 경우, 터보 분자 모터(TMP)의 프로펠러에 의해 발생된 고속의 튕김 이물은 상기 판형 이물반사부재에 의해 반사된다. 상기 판형 이물반사부재에 의해 반사되는 튕김 이물의 일부는 안내 배관 유입구측으로 제공되지만, 나머지는 진공 챔버의 바닥면에 도달된 후 반사된다. 진공 챔버의 바닥면에서 반사되는 튕김이불의 일부는 배플부에 의한 반사와 진공 챔버 바닥면에 의한 반사 과정을 통해 배플부를 통과하여 진공 챔버 내부 공간으로 튕김 이물이 유입된다.
진공 챔버는 공정처리 압력대가 20~50mTorr 범위로써 층류가 발달되는 환경이다. 이러한 환경에서 기체의 유선은 가장 짧은 경로를 형성한다.
이러한 환경은 이물 혹은 부산물 등이 직진성(Mean-free-path)을 갖게 하고, 더욱이 터보 분자 펌프(TMP)에 의한 튕김 이물은 그 속도가 100m/s 이상의 수준으로써, 직진성이 길어지는 환경상 그 영향력이 증가하고, 튕겨져 나온 튕김 이물이 벽면에 충돌할 시 법선을 기준으로 입사각과 반사각이 동일하게 거동하게 된다.
본 발명에 따르면 터보 분자 펌프가 배치되는 안내 배관의 유입구 상부에 법선이 유입구 중앙에 위치할 수 있는 구조를 갖는 이물반사부재를 설치한다. 따라서, 단순히 배플부만 배치된 있는 경우나 평판형 이물반사부재가 배치된 경우 등에 비해 재배출될 가능성이 80% 이상으로 확보됨을 확인하였다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면 식각 진공 설비, 유무기 증착 진공설비 등과 같이 터보 분자 펌프를 사용하는 모든 진공 챔버 환경에서 효과적으로 이물을 제어할 수 있다. 즉, 터보 분자 모터의 프로펠러에 의한 고속의 튕김 이물은 이물반사부재에 의해 안내배간의 유입구로 직배출될 수 있는 환경을 구축할 수 있다.
또한 튕김 이물에 의한 제품 불량을 감소시켜 수율을 향상시킬 수 있고, 설비 유지 주기 및 부품 수명을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 설비 유지 비용을 절감할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 기판 처리 장치 110 : 진공 챔버
120 : 서포터 130 : 전극부
140 : 가스공급부 150 : 배플부
160 : 가스배출부 161 : 안내 배관
163 : 펌프 180 : 챔버구동부
272 : 지지링 274 : 지지기둥들
170, 270, 370, 470, 570, 670, 770, 870 : 이물반사부재
276, 376, 476, 576, 676, 774, 874 : 이물반사캡
772 : 수직 걸개봉들

Claims (13)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내부에 배치되고, 안착되는 기판을 지지하는 서포터;
    상기 진공 챔버 내의 기류를 제어하는 배플부;
    상기 진공 챔버와 연결되어 상기 진공 챔버 내부의 가스 및 공정 부산물을 외부로 안내하는 안내 배관;
    상기 안내 배관에 배치되어 상기 가스 및 상기 공정 부산물을 외부로 배출시키는 펌프; 및
    상기 배플부와 상기 안내 배관의 유입구 사이에 배치되고, 상기 펌프의 프로펠러에 의해 상기 가스 및 상기 공정 부산물가 튕겨지는 튕김 이물을 상기 안내 배관의 유입구로 반사하는 이물반사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이물반사부재는, 내측면의 법선들이 상기 안내 배관의 유입구를 향하도록 굴곡된 형상을 갖는 이물반사캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이물반사캡은 반구 형상, 원뿔 형상, 원뿔대 형상, 다각뿔 형상 및 다각뿔대 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 이물반사부재는 상기 안내 배관의 유입구에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이물반사부재는,
    상기 안내 배관의 유입구에 장착되는 원 형상의 지지링; 및
    상기 지지링에서 상향으로 돌출되고, 상기 이물반사캡을 지지하는 복수의 지지기둥들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 이물반사부재는 상기 안내 배관의 유입구에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이물반사부재는, 상기 안내 배관의 최상위 둘레면에서 상향으로 돌출되고, 상기 이물반사캡을 지지하는 복수의 지지기둥들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 이물반사부재는 상기 배플부에 부착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이물반사부재는, 상기 배플부에 형성된 홀들에 삽입되는 일측부와 하향으로 돌출되어 상기 이물반사캡에 체결되는 복수의 지지기둥들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 이물반사부재는, 상기 배플부에 형성된 홀들에 삽입되는 일측부와 하향으로 돌출되어 상기 이물반사캡에 체결되는 원통형 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 이물반사부재는 상기 배플부에 일체로 연결된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 펌프는 터보 분자 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 패턴층을 기판 상에 형성한 후 패턴층 상에 형성된 포토레지스트를 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 및 상기 패턴층이 형성된 기판을 진공 챔버 내부의 서포터에 안착시키는 단계;
    플라즈마로 상기 패턴층에 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 진공 챔버 내부의 가스를 안내 배관으로 배출하는 단계를 포함하고,
    상기 안내 배관의 유입구 위에는 이물질의 역류를 방지하도록 튕김 이물을 상기 안내 배관의 유입구로 반사하는 이물반사부재가 배치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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